WO2019155776A1 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019155776A1
WO2019155776A1 PCT/JP2018/047723 JP2018047723W WO2019155776A1 WO 2019155776 A1 WO2019155776 A1 WO 2019155776A1 JP 2018047723 W JP2018047723 W JP 2018047723W WO 2019155776 A1 WO2019155776 A1 WO 2019155776A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
gate
power supply
upper arm
lower arm
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/047723
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敬史 小倉
龍二 栗原
遼一 稲田
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority to CN201880088037.0A priority Critical patent/CN111656666B/zh
Priority to DE112018006737.8T priority patent/DE112018006737T5/de
Priority to US16/966,975 priority patent/US11444551B2/en
Priority to JP2019570327A priority patent/JP6944546B2/ja
Publication of WO2019155776A1 publication Critical patent/WO2019155776A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1225—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to internal faults, e.g. shoot-through
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • Patent Document 1 controls driving of an AC rotating electrical machine, which is interposed between a high-voltage DC power source and the rotating electrical machine and performs power conversion between DC and AC, and the high-voltage DC.
  • Rotary electric machine control apparatus is disclosed which comprises.
  • the power supply path is switched by detecting a power drop of the low-voltage DC power supplied to the inverter control device, and power is transferred from the backup power source using the high-voltage DC power source to the inverter control device.
  • the power conversion device includes an inverter circuit unit including an upper arm switching circuit and a lower arm switching circuit each having a plurality of switching elements, an upper arm gate circuit that outputs a gate signal to the upper arm switching circuit, and the lower arm A lower arm gate circuit that outputs a gate signal to an arm switching circuit; a gate drive power supply circuit that supplies power to the upper arm gate circuit and the lower arm gate circuit; and the upper arm gate instead of the gate drive power supply circuit
  • a backup power supply circuit that supplies the power to at least one of a circuit and the lower arm gate circuit, the gate drive power supply circuit being capable of supplying the power within a predetermined normal voltage range, and the backup power supply circuit
  • the gate drive power When the voltage of the power source applied to at least one of the upper arm gate circuit and the lower arm gate circuit from the circuit is lower than the normal voltage range, at least one of the upper arm gate circuit and the lower arm gate circuit When the power is supplied and at least one of the upper arm gate circuit and the lower arm gate circuit is supplied with the power from the backup power supply circuit,
  • the figure which shows the structure of the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention. Operation explanatory diagram of the power converter when a failure occurs in the gate drive power supply circuit The figure which shows the circuit structural example of a gate drive power supply circuit, a low voltage abnormality detection circuit, and a backup power supply circuit The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on the comparative example of this invention. The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on the 1st modification of this invention. The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on the 2nd modification of this invention. The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on the 3rd modification of this invention. The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on the 4th modification of this invention. The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on the 5th modification of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • a power conversion device 1 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle, for example, to drive a vehicle motor, and includes a control circuit 10, an inverter circuit unit 20, an upper arm gate circuit 30, a lower arm gate circuit 40, a gate.
  • a drive power supply circuit 50, a low voltage abnormality detection circuit 60, and a backup power supply circuit 70 are provided.
  • the inverter circuit unit 20 converts DC power supplied from a high voltage battery (not shown) into AC power and outputs it to the motor, and includes an upper arm switching circuit 21 and a lower arm switching circuit 22.
  • the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 each have a plurality of switching elements corresponding to the number of phases of the motor. For example, when the motor is a three-phase AC motor, each of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 has three switching elements.
  • Each switching element is configured using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the control circuit 10 generates a PWM signal corresponding to the number of phases of the motor based on a motor operation command value input from a host controller (not shown), and outputs the PWM signal to the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40.
  • a host controller not shown
  • the control circuit 10 generates and outputs three PWM signals to the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40, respectively.
  • the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 generate a gate signal based on the PWM signal input from the control circuit 10 and output it to the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22, respectively.
  • the upper arm switching circuit 21 drives each of the plurality of switching elements according to the gate signal from the upper arm gate circuit 30.
  • the lower arm switching circuit 22 switches and drives the plurality of switching elements in accordance with the gate signal from the lower arm gate circuit 40. Thereby, DC power is converted into AC power and supplied to the motor.
  • the gate drive power supply circuit 50 generates and supplies power for operating the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 (hereinafter referred to as “gate drive power supply”).
  • FIG. 1 shows an example in which the gate drive power supply circuit 50 generates the gate drive power supply using DC power supplied from a high voltage battery for driving the motor, it is used as an operation power supply for the control circuit 10 and the like.
  • the gate drive power supply may be generated using DC power supplied from a low voltage battery.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60 detects this as a low voltage abnormality, and the backup power supply circuit 70 To work.
  • the voltage range of the gate drive power supply in which the low voltage abnormality detection circuit 60 detects a low voltage abnormality is referred to as a “low voltage abnormality detection voltage range”. Details of the low voltage abnormality detection voltage range will be described later with reference to FIG.
  • the backup power supply circuit 70 has a gate drive power supply voltage range that can be supplied by the gate drive power supply circuit 50 when the gate drive power supply voltage applied from the gate drive power supply circuit 50 to the lower arm gate circuit 40 is normal (hereinafter referred to as “normal”).
  • normal the gate drive power supply voltage applied from the gate drive power supply circuit 50 to the lower arm gate circuit 40 is normal
  • backup gate drive power is supplied to the lower arm gate circuit 40 instead of the gate drive power circuit 50.
  • the low voltage abnormality detection is performed.
  • the circuit 60 activates the backup power supply circuit 70 and starts supplying gate drive power from the backup power supply circuit 70 to the lower arm gate circuit 40.
  • FIG. 1 shows an example in which the backup power supply circuit 70 generates a backup gate drive power supply using DC power supplied from a high voltage battery for driving the motor.
  • the gate drive power supply may be generated using DC power supplied from a low-voltage battery used as an operation power supply for the control circuit 10 or the like.
  • the upper arm gate circuit 30 When the upper arm gate circuit 30 detects that the operation state of itself or the upper arm switching circuit 21 is abnormal, the upper arm gate circuit 30 outputs an upper arm gate circuit abnormal signal to the control circuit 10. For example, when the voltage of the gate drive power supply supplied from the gate drive power supply circuit 50 falls below a predetermined operation stop voltage necessary for generating the gate signal, the current flowing through the upper arm switching circuit 21 is a predetermined overcurrent. When the state is reached, the upper arm gate circuit 30 outputs an upper arm gate circuit abnormality signal. Similarly, when detecting that the operation state of itself or the lower arm switching circuit 22 is abnormal, the lower arm gate circuit 40 outputs a lower arm gate circuit abnormal signal to the control circuit 10.
  • the control circuit 10 When an upper arm gate circuit abnormality signal is input from the upper arm gate circuit 30 or a lower arm gate circuit abnormality signal is input from the lower arm gate circuit 40, the control circuit 10 generates a PWM signal for safely stopping the motor.
  • a PWM signal For example, for one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 that has output an abnormal signal, a PWM signal that turns off all the switching elements and outputs an open signal is output.
  • a PWM signal that turns on all the switching elements and outputs a short circuit is output.
  • the voltage range indicated by reference numeral 110 indicates the voltage range of the gate drive power supply that the gate drive power supply circuit 50 can supply during normal operation, that is, the normal voltage range described above.
  • the normal voltage range 110 is, for example, 16V to 20V.
  • the voltage range indicated by reference numeral 112 is a voltage range of the gate drive power supply that is in a low voltage abnormal state where the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 cannot operate normally, that is, a voltage range that is less than the aforementioned operation stop voltage. Is shown.
  • This voltage range 112 is, for example, less than 12.5V.
  • a voltage range indicated by reference numeral 111 indicates a low voltage abnormality detection voltage range in which the low voltage abnormality detection circuit 60 detects a low voltage abnormality.
  • the low voltage abnormality detection voltage range 111 is set between the normal voltage range 110 and the voltage range 112 less than the operation stop voltage.
  • the low voltage abnormality detection voltage range 111 is set to 13V to 15V.
  • a broken line 120 and a solid line 121 show examples of voltage changes of the gate drive power supply respectively supplied to the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 when a failure occurs in the gate drive power supply circuit 50. Yes. Note that the broken line 120 and the solid line 121 are common until time t2.
  • a failure occurs in the gate drive power supply circuit 50 at time t1, and the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40.
  • the voltage of the gate drive power supply falls below the normal voltage range 110 and falls within the low voltage abnormality detection voltage range 111, for example, at time t2, the low voltage abnormality detection circuit 60 detects the low voltage abnormality, and the backup power supply The circuit 70 is activated.
  • backup gate drive power is supplied from the backup power supply circuit 70 to the lower arm gate circuit 40 in place of the gate drive power supply circuit 50, and the applied voltage to the lower arm gate circuit 40 increases as shown by the solid line 121. To do. Since the voltage applied to the lower arm gate circuit 40 is within a predetermined operating voltage range, the lower arm gate circuit 40 can be operated normally even when the gate drive power supply circuit 50 is faulty.
  • the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to the upper arm gate circuit 30 continues to decrease as indicated by a broken line 120.
  • upper arm gate circuit 30 outputs an upper arm gate circuit abnormality signal to control circuit 10 at time t3.
  • the control circuit 10 causes the upper arm gate circuit 30 to turn off all the switching elements of the upper arm switching circuit 21. Outputs the PWM signal. Upon receiving this PWM signal, the upper arm gate circuit 30 turns off all the switching elements of the upper arm switching circuit 21 to open them. When the upper arm gate circuit abnormality signal is output, the upper arm gate circuit 30 is controlled so as to turn off all the switching elements of the upper arm switching circuit 21 without waiting for the PWM signal from the control circuit 10. Also good. On the other hand, the control circuit 10 outputs a PWM signal to the lower arm gate circuit 40 so as to turn on all the switching elements of the lower arm switching circuit 22.
  • the lower arm gate circuit 40 Upon receiving this PWM signal, the lower arm gate circuit 40 turns on all the switching elements of the lower arm switching circuit 22 and puts them into a short state. Thereby, even if the rotation speed of a motor is high, a motor can be stopped safely and a vehicle can be transferred to a safe state.
  • FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration example of the gate drive power supply circuit 50, the low voltage abnormality detection circuit 60, and the backup power supply circuit 70 for the three-phase AC motor.
  • the gate drive power supply circuit 50 includes a U-phase gate drive power supply circuit 51, a V-phase gate drive power supply circuit 52, and a W-phase gate drive power supply circuit 53. Note that the gate drive power supply circuit 50 in FIG. 3 shows only the secondary side of the flyback power supply circuit.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60 includes a U phase low voltage abnormality detection circuit 61, a V phase low voltage abnormality detection circuit 62, and a W phase low voltage abnormality detection circuit 63.
  • the backup power supply circuit 70 includes a U-phase backup power supply circuit 71, a V-phase backup power supply circuit 72, and a W-phase backup power supply circuit 73.
  • Vth1 is the minimum value of the gate drive power supply voltage at which the lower arm gate circuit 40 can normally operate, that is, the operation stop voltage of the lower arm gate circuit 40, and corresponds to the upper limit value of the voltage range 112 in FIG. To do.
  • Vth2 is the minimum value of the output voltage of the gate drive power supply circuit 50, and corresponds to the lower limit value of the normal voltage range 110 in FIG.
  • Vbe represents the base-emitter voltage of the transistor T11
  • Vd represents the voltage value of the forward voltage drop of the diode D11.
  • the Zener diode Z11 breaks down in the U-phase low voltage abnormality detection circuit 61, and the transistor T11 is turned on. Then, in the U-phase backup power supply circuit 71, a voltage value obtained by subtracting the gate threshold voltage for turning on the gate of the transistor T1 from the Zener voltage of the Zener diode Z1 is output as the U-phase gate drive power supply for backup. The same applies to the V-phase low voltage abnormality detection circuit 62 and the V-phase backup power supply circuit 72, and the W-phase low voltage abnormality detection circuit 63 and the W-phase backup power supply circuit 73.
  • the U-phase low voltage abnormality detection circuit 61 controls the validity / invalidity of the backup of the U-phase gate drive power supply by the U-phase backup power supply circuit 71 according to the on / off state of the transistor T11. This shortens the time from when an abnormality occurs in the U-phase gate drive power supply circuit 51 to when the backup power supply is started. The same applies to the V phase and W phase other than the U phase.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a power conversion device according to a comparative example of the present invention.
  • the power conversion device 1N shown in FIG. 4 has the same configuration as the power conversion device 1 shown in FIG. 1 except that the low voltage abnormality detection circuit 60 and the backup power supply circuit 70 are not provided.
  • the power conversion device 1N does not include the low voltage abnormality detection circuit 60 and the backup power supply circuit 70, when a failure occurs in the gate drive power supply circuit 50, the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit are changed from the gate drive power supply circuit 50. Both the gate drive power supply voltages applied to 40 continue to drop. As a result, the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 output the upper arm gate circuit abnormality signal and the lower arm gate circuit abnormality signal to the control circuit 10, respectively.
  • the control circuit 10 outputs a PWM signal to the upper arm gate circuit 30 so as to turn off all the switching elements of the upper arm switching circuit 21, and also outputs a lower signal to the lower arm gate circuit 40.
  • the PWM signal is output so that all the switching elements of the arm switching circuit 22 are turned off.
  • both the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 are turned off. Therefore, in one of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22, the three-phase short-circuit state in which all the switching elements constituting the switching circuit are turned on cannot be set, and the motor is shifted to a safe state. It becomes difficult.
  • the backup power supply circuit 70 supplies the backup gate drive power to the lower arm gate circuit 40, The operation of the arm gate circuit 40 is continued. Therefore, in the inverter circuit unit 20, all the switching elements of the lower arm switching circuit 22 are turned on in accordance with the gate signal from the lower arm gate circuit 40, and the motor can be shifted to a safe state.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the power conversion device according to the first modification of the present invention.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60 and the backup power supply circuit 70 are connected to the upper arm gate circuit 30. Therefore, when a failure occurs in the gate drive power supply circuit 50 and the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to the upper arm gate circuit 30 decreases to reach the low voltage abnormality detection voltage range, the gate drive power supply Instead of the circuit 50, a backup gate drive power supply is supplied to the upper arm gate circuit 30.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a power converter according to a second modification of the present invention.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60A and the backup power supply circuit 70A are connected to the lower arm gate circuit 40, and the low voltage abnormality detection circuit 60B and the backup power supply circuit 70B are the upper arm gate circuit. 30.
  • the low voltage abnormality detection circuits 60A and 60B are the same as the low voltage abnormality detection circuit 60 described in the first embodiment, and the backup power supply circuits 70A and 70B are described in the first embodiment. Each is the same as the backup power supply circuit 70.
  • the gate drive power supply circuit 50 is replaced with Backup gate drive power is supplied to the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40, respectively.
  • the inverter circuit unit 20B all switching of any one of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 is performed according to the gate signal from the upper arm gate circuit 30 or the lower arm gate circuit 40.
  • the motor can be shifted to a safe state by turning on the element to be in a short state and turning off all the other switching elements to be in an open state.
  • the inverter circuit unit 20B has a temperature detection circuit 23.
  • the temperature detection circuit 23 detects the temperature of each switching element of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 and outputs a temperature detection signal corresponding to the detection result to the control circuit 10.
  • the control circuit 10 switches the switching circuit to be driven in a short state from one of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 to the other. That is, when the temperature of any switching element in the switching circuit that is being driven in a short state becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the control circuit 10 determines that the switching element is in an overtemperature state and performs switching in which the switching element is driven in the short state. Switch the circuit to the other.
  • Other points are the same as those of the power conversion apparatus 1 described in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a power converter according to a third modification of the present invention.
  • the upper arm gate circuit abnormality signal output from the upper arm gate circuit 30 is input to the lower arm gate circuit 40 instead of the control circuit 10.
  • the lower arm gate circuit 40 turns on all the switching elements of the lower arm switching circuit 22 to make them short-circuited. As a result, the motor can be shifted to a safe state.
  • Other points are the same as those of the power conversion apparatus 1 described in the first embodiment.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60 and the backup power supply circuit 70 are connected to the lower arm gate circuit 40, and the upper arm gate circuit abnormality signal output from the upper arm gate circuit 30 is supplied to the lower arm gate circuit 40. You are typing. However, even if the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 are interchanged, the same operation can be performed. That is, when the low voltage abnormality detection circuit 60 and the backup power supply circuit 70 are connected to the upper arm gate circuit 30 as in the first modification, the lower arm gate circuit abnormality signal output from the lower arm gate circuit 40 is used. May be input to the upper arm gate circuit 30.
  • the upper arm gate circuit 30 turns on all the switching elements of the upper arm switching circuit 21 to make a short state. Even in this case, the motor can be shifted to a safe state.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a power converter according to a fourth modification of the present invention.
  • the output of the backup power supply circuit 70 is connected to the temperature detection circuit 23 and the active discharge circuit 24 of the inverter circuit unit 20D in addition to the lower arm gate circuit 40.
  • the temperature detection circuit 23 detects the temperature of each switching element of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 and outputs a temperature detection signal corresponding to the detection result to the control circuit 10.
  • the active discharge circuit 24 rapidly discharges the electric charge accumulated in a smoothing capacitor (not shown) or the like in order to prevent an unexpected electric shock by an operator or a driver. This further improves the safety when the motor is stopped.
  • Other points are the same as those of the power conversion apparatus 1 described in the first embodiment.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60 and the backup power supply circuit 70 are connected to the lower arm gate circuit 40.
  • the backup power supply circuit 70 changes the temperature detection circuit 23 and the active discharge circuit 24 to each other. You may supply the gate drive power supply for backup.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60A and the backup power supply circuit 70A are connected to the lower arm gate circuit 40, and the low voltage abnormality detection circuit 60B and the backup power supply circuit 70B are connected to the upper arm gate circuit.
  • a backup gate drive power supply may be supplied to the temperature detection circuit 23 and the active discharge circuit 24 from at least one of the backup power supply circuits 70A and 70B.
  • backup gate drive power may be supplied to the temperature detection circuit 23 from at least one of the backup power supply circuits 70A and 70B. Even if it does in this way, the safety
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a power converter according to a fifth modification of the present invention.
  • the power conversion device 1 described in the first embodiment and the power conversion device 1N described in the comparative example are connected to a common AC motor 80. That is, the inverter circuit unit 20 of the power conversion device 1 described with reference to FIG. 1 and the inverter circuit unit 20 of the power conversion device 1N described with reference to FIG. 4 are connected to a common AC motor 80. AC power is supplied to each.
  • the backup power supply circuit of the power conversion device 1 70 supplies backup gate drive power to the lower arm gate circuit 40 of the power converter 1. Thereby, all the switching elements of the lower arm switching circuit 22 can be turned on to be in a short state.
  • the power conversion device 1N does not have the backup power supply circuit 70, the gate drive power supply for backup is not supplied to the lower arm gate circuit 40 of the power conversion device 1N, and the lower arm switching circuit 22 is brought into a short state. Can not do it.
  • the power conversion device 1N can be obtained by setting the lower arm switching circuit 22 of the power conversion device 1 to a short state as described above. However, the above problem does not occur.
  • the power conversion device 1 and the power conversion device 1N are connected to a common AC motor 80, but the power conversion device 1 may be replaced with the power conversion devices 1A to 1D described in the respective modifications. Good. Further, three or more power conversion devices may be connected to one AC motor 80. Any configuration is possible as long as at least one of the plurality of power conversion devices commonly connected to the AC motor 80 is the power conversion device as described in the above-described embodiment and each modification. .
  • the power converters 1, 1A to 1D output a gate signal to the inverter circuit unit 20 including the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 each having a plurality of switching elements, and the upper arm switching circuit 21.
  • a backup power supply circuit 70 for supplying gate drive power to at least one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 is provided.
  • the gate drive power supply circuit 50 can supply gate drive power within a predetermined normal voltage range 110.
  • the backup power supply circuit 70 30 and the lower arm gate circuit 40 are supplied with gate drive power.
  • the backup power supply circuit 70 all of the switching circuits of the upper arm switching circuit 21 or the lower arm switching circuit 22
  • the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 are respectively driven in a short state in which the switching elements are turned on and in an open state in which all the switching elements are turned off in the other switching circuit. Since it did in this way, the availability at the time of gate drive power supply loss can be improved.
  • the low voltage abnormality detection circuit 60 that detects the low voltage abnormality and operates the backup power supply circuit 70 is provided.
  • the backup gate drive power can be supplied from the backup power supply circuit 70 at an appropriate timing.
  • At least one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 is in an open state when the voltage of the gate drive power supply supplied from the gate drive power supply circuit 50 becomes less than a predetermined operation stop voltage Vth1.
  • the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22 are driven.
  • the backup power supply circuit 70 the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to at least one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 is lower than the normal voltage range 110 and the operation stop voltage Vth1. If it is higher, gate drive power is supplied to at least one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40.
  • the backup gate drive power supply can be supplied before the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 are in a low voltage abnormal state where they cannot operate normally.
  • the backup power supply circuit 70 includes the lower arm gate circuit when the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to the lower arm gate circuit 40 is lower than the normal voltage range 110. 40 is supplied with gate drive power. Since it did in this way, when improving the availability at the time of gate drive power loss, reduction of power consumption, reduction of a circuit scale, cost reduction, etc. are realizable.
  • the backup power supply circuit 70 is configured so that the upper arm gate circuit 70 is applied when the gate drive power supply voltage applied from the gate drive power supply circuit 50 to the upper arm gate circuit 30 is lower than the normal voltage range 110. 30 is supplied with gate drive power. Since it did in this way, when improving the availability at the time of gate drive power supply loss like the above, reduction of power consumption, reduction of a circuit scale, cost reduction, etc. are realizable.
  • the backup power supply circuits 70A and 70B are configured so that the gate drive power supply voltage applied to the upper arm gate circuit 30 from the gate drive power supply circuit 50 is lower than the normal voltage range 110.
  • the lower arm gate circuit 40 is supplied. Supply gate drive power. Since it did in this way, it becomes possible to further improve the availability at the time of gate drive power supply loss.
  • the inverter circuit unit 20B includes a temperature detection circuit 23 that detects the temperature of each switching element of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22.
  • a temperature detection circuit 23 that detects the temperature of each switching element of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22.
  • one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 is configured such that the gate drive power supply voltage supplied from the gate drive power supply circuit 50 is less than a predetermined operation stop voltage Vth1.
  • a predetermined abnormal signal is output to the other gate circuit.
  • the other gate circuit drives the upper arm switching circuit 21 or the lower arm switching circuit 22 in a short state.
  • the inverter circuit unit 20D includes the temperature detection circuit 23 that detects the temperature of each switching element of the upper arm switching circuit 21 and the lower arm switching circuit 22, and the charge accumulated in the inverter circuit unit 20D. And an active discharge circuit 14 that discharges.
  • the backup power supply circuit 70 When the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to at least one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40 is lower than the normal voltage range 110, the backup power supply circuit 70 Also, at least one of the active discharge circuit 24 is supplied with a backup gate drive power supply.
  • the backup power supply circuits 70A and 70B have a normal voltage range 110 in which the voltage of the gate drive power supply applied from the gate drive power supply circuit 50 to at least one of the upper arm gate circuit 30 and the lower arm gate circuit 40.
  • the temperature detection circuit 23 may be supplied with backup power. Since it did in this way, the safety
  • the power conversion device described in the fifth modification includes an inverter circuit unit 20 including an upper arm switching circuit 21 and a lower arm switching circuit 22 each having a plurality of switching elements,
  • the power conversion device 1N further includes an upper arm gate circuit 30 that outputs a gate signal to the upper arm switching circuit 21, and a lower arm gate circuit 40 that outputs a gate signal to the lower arm switching circuit 22.
  • the inverter circuit unit 20 of the power converter 1 and the inverter circuit unit 20 of the power converter 1N are connected to a common AC motor 80.
  • the backup power supply circuit 70 of the power conversion device 1 does not supply gate drive power to either the upper arm gate circuit 30 or the lower arm gate circuit 40 of the power conversion device 1N. Since it did in this way, in the power converter device of the structure which drives a motor with a some inverter, the availability at the time of gate drive power supply loss can be improved at low cost.
  • 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1N power converter
  • 10 control circuit
  • 20, 20B, 20D inverter circuit unit
  • 21 upper arm switching circuit
  • 22 lower arm switching circuit
  • 23 temperature detection circuit 24: active discharge circuit
  • 30 upper arm gate circuit
  • 40 lower arm gate circuit
  • 50 gate drive power supply circuit
  • 60, 60A, 60B low voltage abnormality detection circuit
  • 70, 70A, 70B backup power supply circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

本発明の課題は、電源喪失時の可用性を向上させることである。　電力変換装置１において、ゲートドライブ電源回路５０は、所定の正常電圧範囲内でゲートドライブ電源を供給可能である。バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲よりも低い場合に、下アームゲート回路４０にゲートドライブ電源を供給する。下アームゲート回路４０は、バックアップ電源回路７０からゲートドライブ電源を供給されているときには、下アームスイッチング回路２２のスイッチング素子を全てオンさせるショート状態で下アームスイッチング回路２２を駆動させる。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　本願発明の背景技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、交流の回転電機を駆動制御するものであって、高圧直流電源と前記回転電機との間に介在され、直流と交流との間で電力変換を行うインバータと、前記高圧直流電源よりも低電圧の電源であり、前記高圧直流電源とは絶縁された低圧直流電源から供給される電力により動作し、前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御するインバータ制御装置と、前記高圧直流電源を電力源として構成され、前記インバータ制御装置に電力を供給可能なバックアップ電源と、前記低圧直流電源から前記インバータ制御装置へ供給される電力が予め規定された基準値以下となった低圧電源低下状態では、前記バックアップ電源から前記インバータ制御装置へ電力を供給するように電力供給経路を切り替える電源切替スイッチと、を備える回転電機制御装置が開示されている。
特開２０１５－１５９６８４号公報
　特許文献１に記載の技術では、インバータ制御装置に供給される低圧直流電源の電力低下を検出することで、電力供給経路の切り替えを行い、高圧直流電源を用いたバックアップ電源からインバータ制御装置へ電力供給を行うようにしている。そのため、ゲート駆動電源からゲート駆動回路に供給される電源電圧の低下には対処することができず、電源喪失時の可用性に関して改善の余地がある。
　本発明による電力変換装置は、複数のスイッチング素子をそれぞれ有する上アームスイッチング回路および下アームスイッチング回路を含むインバータ回路部と、前記上アームスイッチング回路にゲート信号を出力する上アームゲート回路と、前記下アームスイッチング回路にゲート信号を出力する下アームゲート回路と、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路に電源を供給するゲートドライブ電源回路と、前記ゲートドライブ電源回路に代わって、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給するバックアップ電源回路と、を備え、前記ゲートドライブ電源回路は、所定の正常電圧範囲内で前記電源を供給可能であり、前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給し、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方は、前記バックアップ電源回路から前記電源を供給されているときには、前記上アームスイッチング回路または前記下アームスイッチング回路の一方のスイッチング回路では全ての前記スイッチング素子をオンさせるショート状態とし、他方のスイッチング回路では全ての前記スイッチング素子をオフさせるオープン状態として、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路をそれぞれ駆動させる。
　本発明によれば、電源喪失時の可用性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図 ゲートドライブ電源回路に故障が発生した場合の電力変換装置の動作説明図 ゲートドライブ電源回路、低電圧異常検出回路およびバックアップ電源回路の回路構成例を示す図 本発明の比較例に係る電力変換装置の構成を示す図 本発明の第１の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図 本発明の第２の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図 本発明の第３の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図 本発明の第４の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図 本発明の第５の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図
　図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。図１に示す電力変換装置１は、たとえば車両に搭載されて車両の走行用モータを駆動させるものであり、制御回路１０、インバータ回路部２０、上アームゲート回路３０、下アームゲート回路４０、ゲートドライブ電源回路５０、低電圧異常検出回路６０、およびバックアップ電源回路７０を備える。
　インバータ回路部２０は、不図示の高圧バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してモータに出力するものであり、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２を有する。上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２は、モータの相数に応じた複数のスイッチング素子をそれぞれ有している。たとえば、モータが三相交流モータである場合、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２は、それぞれ３つのスイッチング素子を有する。各スイッチング素子は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）を用いて構成される。
　制御回路１０は、不図示の上位コントローラから入力されるモータの動作指令値に基づいて、モータの相数に応じたＰＷＭ信号を生成し、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０に出力する。たとえば、モータが三相交流モータである場合、制御回路１０は、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０に対してそれぞれ３つのＰＷＭ信号を生成し、出力する。
　上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０は、制御回路１０から入力されるＰＷＭ信号に基づいてゲート信号を生成し、上アームスイッチング回路２１と下アームスイッチング回路２２にそれぞれ出力する。上アームスイッチング回路２１は、上アームゲート回路３０からのゲート信号に応じて複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング駆動させる。同様に、下アームスイッチング回路２２は、下アームゲート回路４０からのゲート信号に応じて複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング駆動させる。これにより、直流電力が交流電力に変換されてモータに供給される。
　ゲートドライブ電源回路５０は、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０がそれぞれ動作するための電源（以下、「ゲートドライブ電源」と称する）を生成し、これらに供給する。なお、図１ではモータ駆動用の高圧バッテリから供給される直流電力を用いてゲートドライブ電源回路５０がゲートドライブ電源を生成する例を示しているが、制御回路１０等の動作電源として使用される低圧バッテリから供給される直流電力を用いてゲートドライブ電源を生成してもよい。
　低電圧異常検出回路６０は、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が所定の電圧範囲まで低下すると、これを低電圧異常として検出し、バックアップ電源回路７０を動作させる。以下では、低電圧異常検出回路６０が低電圧異常を検出するゲートドライブ電源の電圧範囲を「低電圧異常検出電圧範囲」と称する。なお、低電圧異常検出電圧範囲の詳細については、後で図２を参照して説明する。
　バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が、正常時にゲートドライブ電源回路５０が供給可能なゲートドライブ電源の電圧範囲（以下、「正常電圧範囲」と称する）を下回ったときに、ゲートドライブ電源回路５０に代わって、バックアップ用のゲートドライブ電源を下アームゲート回路４０に供給する。具体的には、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲よりも低下して上記の低電圧異常検出電圧範囲に達すると、低電圧異常検出回路６０によりバックアップ電源回路７０が起動され、バックアップ電源回路７０から下アームゲート回路４０へのゲートドライブ電源の供給が開始される。なお、ゲートドライブ電源回路５０と同様に、図１ではモータ駆動用の高圧バッテリから供給される直流電力を用いてバックアップ電源回路７０がバックアップ用のゲートドライブ電源を生成する例を示しているが、制御回路１０等の動作電源として使用される低圧バッテリから供給される直流電力を用いてゲートドライブ電源を生成してもよい。
　上アームゲート回路３０は、自身や上アームスイッチング回路２１の動作状態が異常であることを検知すると、上アームゲート回路異常信号を制御回路１０に出力する。たとえば、ゲートドライブ電源回路５０から供給されるゲートドライブ電源の電圧が、ゲート信号の生成に必要な所定の動作停止電圧未満に低下した場合や、上アームスイッチング回路２１に流れる電流が所定の過電流状態になった場合などに、上アームゲート回路３０は上アームゲート回路異常信号を出力する。同様に、下アームゲート回路４０は、自身や下アームスイッチング回路２２の動作状態が異常であることを検知すると、下アームゲート回路異常信号を制御回路１０に出力する。
　上アームゲート回路３０から上アームゲート回路異常信号、または下アームゲート回路４０から下アームゲート回路異常信号が入力されると、制御回路１０は、モータを安全に停止させるためのＰＷＭ信号を生成し、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０に出力する。たとえば、上アームゲート回路３０と下アームゲート回路４０のうち、異常信号を出力した一方のゲート回路に対しては、全てのスイッチング素子をオフさせてオープン状態とするＰＷＭ信号を出力し、他方のゲート回路に対しては、全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とするＰＷＭ信号を出力する。これにより、上アームゲート回路３０、下アームゲート回路４０、上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２に異常が生じた場合に、モータを安全に停止して車両を安全状態に移行することができる。
　次に、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生した場合の電力変換装置１の動作について、図２を参照して説明する。図２において、符号１１０に示す電圧範囲は、ゲートドライブ電源回路５０が正常動作時に供給可能なゲートドライブ電源の電圧範囲、すなわち前述の正常電圧範囲を示している。この正常電圧範囲１１０は、たとえば１６Ｖ～２０Ｖである。また、符号１１２に示す電圧範囲は、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０が正常に動作できない低電圧異常状態となるゲートドライブ電源の電圧範囲、すなわち前述の動作停止電圧未満となる電圧範囲を示している。この電圧範囲１１２は、たとえば１２．５Ｖ未満である。これらの電圧範囲に対して、符号１１１に示す電圧範囲は、低電圧異常検出回路６０が低電圧異常を検出する低電圧異常検出電圧範囲を示している。この低電圧異常検出電圧範囲１１１は、正常電圧範囲１１０と動作停止電圧未満の電圧範囲１１２との間に設定される。たとえば、１３Ｖ～１５Ｖで低電圧異常検出電圧範囲１１１が設定される。
　図２において、破線１２０と実線１２１は、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生した場合に上アームゲート回路３０と下アームゲート回路４０にそれぞれ供給されるゲートドライブ電源の電圧変化の一例を示している。なお、時刻ｔ２までは、破線１２０と実線１２１は共通である。
　破線１２０および実線１２１に示すように、時刻ｔ１においてゲートドライブ電源回路５０に故障が発生し、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が低下し始めたとする。この場合、ゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低下して低電圧異常検出電圧範囲１１１内になると、たとえば時刻ｔ２において、低電圧異常検出回路６０が低電圧異常を検出し、バックアップ電源回路７０を起動させる。これにより、ゲートドライブ電源回路５０に代わってバックアップ電源回路７０からバックアップ用のゲートドライブ電源が下アームゲート回路４０に供給され、実線１２１に示すように、下アームゲート回路４０への印加電圧が上昇する。そして、下アームゲート回路４０への印加電圧が所定の動作電圧範囲内になることで、ゲートドライブ電源回路５０の故障時においても、下アームゲート回路４０を正常に動作させることができる。
　一方、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生すると、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０に印加されるゲートドライブ電源の電圧は、破線１２０に示すように低下し続ける。そして、上アームゲート回路３０への印加電圧が電圧範囲１１２に達するまで低下すると、たとえば時刻ｔ３において、上アームゲート回路３０が制御回路１０に上アームゲート回路異常信号を出力する。
　時刻ｔ３において上アームゲート回路３０から上アームゲート回路異常信号が入力されると、制御回路１０は、上アームゲート回路３０に対して、上アームスイッチング回路２１の全てのスイッチング素子をオフさせるようにＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号を受けた上アームゲート回路３０は、上アームスイッチング回路２１の全てのスイッチング素子をオフさせてオープン状態とする。なお、上アームゲート回路異常信号を出力する際に、制御回路１０からのＰＷＭ信号を待たずに、上アームゲート回路３０が上アームスイッチング回路２１の全てのスイッチング素子をオフさせるように制御してもよい。一方、制御回路１０は、下アームゲート回路４０に対しては、下アームスイッチング回路２２の全てのスイッチング素子をオンさせるようにＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号を受けた下アームゲート回路４０は、下アームスイッチング回路２２の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とする。これにより、モータの回転数が高い状態でも、モータを安全に停止して車両を安全状態に移行することができる。
　次に、ゲートドライブ電源回路５０、低電圧異常検出回路６０、およびバックアップ電源回路７０の具体的な回路構成例とその動作について説明する。図３は、三相交流モータに対するゲートドライブ電源回路５０、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０の回路構成例を示す図である。ゲートドライブ電源回路５０は、Ｕ相ゲートドライブ電源回路５１、Ｖ相ゲートドライブ電源回路５２、Ｗ相ゲートドライブ電源回路５３により構成される。なお、図３におけるゲートドライブ電源回路５０はフライバック方式による電源回路の２次側のみを図示している。低電圧異常検出回路６０は、Ｕ相低電圧異常検出回路６１、Ｖ相低電圧異常検出回路６２、Ｗ相低電圧異常検出回路６３により構成される。バックアップ電源回路７０は、Ｕ相バックアップ電源回路７１、Ｖ相バックアップ電源回路７２、Ｗ相バックアップ電源回路７３により構成される。
　Ｕ相低電圧異常検出回路６１において、ツェナーダイオードＺ１１のツェナー電圧Ｖｚは、以下の式（１）に示す範囲内で設定される。式（１）において、Ｖｔｈ１は下アームゲート回路４０が正常動作可能なゲートドライブ電源電圧の最小値、すなわち下アームゲート回路４０の動作停止電圧であり、図２の電圧範囲１１２の上限値に相当する。一方、Ｖｔｈ２はゲートドライブ電源回路５０の出力電圧の最小値であり、図２の正常電圧範囲１１０の下限値に相当する。また、ＶｂｅはトランジスタＴ１１のベース・エミッタ間電圧を表し、ＶｄはダイオードＤ１１の順方向電圧降下の電圧値を表す。なお、Ｖ相低電圧異常検出回路６２およびＷ相低電圧異常検出回路６３についても同様である。
　Ｖｔｈ１＋Ｖｂｅ＜Ｖｚ＜Ｖｔｈ２－Ｖｄ＋Ｖｂｅ　・・・（１）
　Ｕ相ゲートドライブ電源回路５１から出力されるＵ相ゲートドライブ電源の電圧値が低下すると、Ｕ相低電圧異常検出回路６１において、ツェナーダイオードＺ１１がブレイクダウンし、トランジスタＴ１１がオン状態になる。すると、Ｕ相バックアップ電源回路７１において、ツェナーダイオードＺ１のツェナー電圧からトランジスタＴ１のゲートがオンになるゲート閾値電圧を引いた電圧値が、バックアップ用のＵ相ゲートドライブ電源として出力される。なお、Ｖ相低電圧異常検出回路６２およびＶ相バックアップ電源回路７２と、Ｗ相低電圧異常検出回路６３およびＷ相バックアップ電源回路７３とについても、同様である。
　以上説明したように、Ｕ相低電圧異常検出回路６１では、トランジスタＴ１１のオンオフ状態に応じて、Ｕ相バックアップ電源回路７１によるＵ相ゲートドライブ電源のバックアップの有効・無効を制御している。これにより、Ｕ相ゲートドライブ電源回路５１に異常が発生してからバックアップ用の電源供給が開始されるまでの時間を短縮している。なお、Ｕ相以外のＶ相、Ｗ相についても同様である。
（比較例）
　ここで、本発明の比較例として、ゲートドライブ電源のバックアップ機能を有しない電力変換装置について説明する。図４は、本発明の比較例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図４に示す電力変換装置１Ｎは、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０を備えていない点以外は、図１に示した電力変換装置１と同様の構成を有している。
　電力変換装置１Ｎでは、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０を備えていないため、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生すると、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が共に低下し続ける。その結果、上アームゲート回路３０と下アームゲート回路４０から制御回路１０に対して、上アームゲート回路異常信号と下アームゲート回路異常信号がそれぞれ出力される。この場合、制御回路１０は、上アームゲート回路３０に対して、上アームスイッチング回路２１の全てのスイッチング素子をオフさせるようにＰＷＭ信号を出力すると共に、下アームゲート回路４０に対しても、下アームスイッチング回路２２の全てのスイッチング素子をオフさせるようにＰＷＭ信号を出力する。
　上記のように、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２において全てのスイッチング素子がオフされてしまうと、モータの回転によって生じる起電力がスイッチング素子に対して印加される。そのため、モータの回転数が高い状態では、モータの起電力がスイッチング素子の耐圧を超過してしまい、スイッチング素子が破壊に至るおそれがある。また、モータの起電力によって生じた回生電流が高圧バッテリに流れ込み、回生トルクが発生するという問題も生じる。電力変換装置１Ｎでは、下アームゲート回路４０にバックアップ用のゲートドライブ電源を供給できないため、これらの問題を回避することができない。
　以上説明したように、比較例による電力変換装置１Ｎでは、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生すると、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の両方がオフになってしまう。そのため、上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２の一方において、そのスイッチング回路を構成する全てのスイッチング素子をオンさせる３相ショート状態とすることができずに、モータを安全状態に移行することが困難となる。
　一方、本発明の一実施形態による電力変換装置１では、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生すると、バックアップ電源回路７０から下アームゲート回路４０に対してバックアップ用のゲートドライブ電源を供給し、下アームゲート回路４０の動作を継続させるようにする。そのため、インバータ回路部２０では、下アームゲート回路４０からのゲート信号に応じて、下アームスイッチング回路２２の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とし、モータを安全状態に移行することができる。
　なお、以上説明した本発明の実施形態は、以下のように変形してもよい。
（第１の変形例）
　図５は、本発明の第１の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図５に示す電力変換装置１Ａでは、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０が上アームゲート回路３０に接続されている。そのため、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生し、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が低下して低電圧異常検出電圧範囲に達すると、ゲートドライブ電源回路５０に代わって、バックアップ用のゲートドライブ電源が上アームゲート回路３０に供給される。これにより、インバータ回路部２０では、上アームゲート回路３０からのゲート信号に応じて、上アームスイッチング回路２１の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とし、モータを安全状態に移行することができるようになっている。これ以外の点は、第１の実施形態で説明した電力変換装置１と同様である。
（第２の変形例）
　図６は、本発明の第２の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図６に示す電力変換装置１Ｂでは、低電圧異常検出回路６０Ａおよびバックアップ電源回路７０Ａが下アームゲート回路４０に接続されていると共に、低電圧異常検出回路６０Ｂおよびバックアップ電源回路７０Ｂが上アームゲート回路３０に接続されている。なお、低電圧異常検出回路６０Ａ、６０Ｂは、第１の実施形態で説明した低電圧異常検出回路６０とそれぞれ同様のものであり、バックアップ電源回路７０Ａ、７０Ｂは、第１の実施形態で説明したバックアップ電源回路７０とそれぞれ同様のものである。そのため、ゲートドライブ電源回路５０に故障が発生し、ゲートドライブ電源回路５０から出力されるゲートドライブ電源の電圧が低下して低電圧異常検出電圧範囲に達すると、ゲートドライブ電源回路５０に代わって、バックアップ用のゲートドライブ電源が上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０にそれぞれ供給される。これにより、インバータ回路部２０Ｂでは、上アームゲート回路３０または下アームゲート回路４０からのゲート信号に応じて、上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２のうちいずれか任意の一方の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とし、他方の全てのスイッチング素子をオフさせてオープン状態とすることで、モータを安全状態に移行することができるようになっている。
　さらに、図６の電力変換装置１Ｂでは、インバータ回路部２０Ｂが温度検出回路２３を有している。温度検出回路２３は、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２の各スイッチング素子の温度を検出し、その検出結果に応じた温度検出信号を制御回路１０に出力する。制御回路１０は、温度検出回路２３から入力される温度検出信号に基づいて、ショート状態で駆動させるスイッチング回路を上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２のいずれか一方から他方へと切り替える。すなわち、ショート状態で駆動中のスイッチング回路においていずれかのスイッチング素子の温度が所定温度以上になった場合、制御回路１０は当該スイッチング素子が過温度状態にあると判断し、ショート状態で駆動させるスイッチング回路を他方へと切り替える。これ以外の点は、第１の実施形態で説明した電力変換装置１と同様である。
（第３の変形例）
　図７は、本発明の第３の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図７に示す電力変換装置１Ｃでは、上アームゲート回路３０から出力された上アームゲート回路異常信号が、制御回路１０ではなく下アームゲート回路４０に入力される。上アームゲート回路３０から上アームゲート回路異常信号が入力されると、下アームゲート回路４０は、下アームスイッチング回路２２の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とする。これにより、モータを安全状態に移行することができるようになっている。これ以外の点は、第１の実施形態で説明した電力変換装置１と同様である。
　なお、図７では、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０を下アームゲート回路４０に接続すると共に、上アームゲート回路３０から出力された上アームゲート回路異常信号を下アームゲート回路４０に入力している。しかし、上アームゲート回路３０と下アームゲート回路４０を入れ替えても、同様の動作とすることができる。すなわち、第１の変形例のように、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０が上アームゲート回路３０に接続されたものにおいて、下アームゲート回路４０から出力された下アームゲート回路異常信号を上アームゲート回路３０に入力してもよい。この場合、下アームゲート回路４０から下アームゲート回路異常信号が入力されると、上アームゲート回路３０は、上アームスイッチング回路２１の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とする。このようにしても、モータを安全状態に移行することができる。
（第４の変形例）
　図８は、本発明の第４の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図８に示す電力変換装置１Ｄでは、バックアップ電源回路７０の出力が、下アームゲート回路４０に加えて、さらにインバータ回路部２０Ｄが有する温度検出回路２３およびアクティブディスチャージ回路２４にも接続されている。温度検出回路２３は、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２の各スイッチング素子の温度を検出し、その検出結果に応じた温度検出信号を制御回路１０に出力する。アクティブディスチャージ回路２４は、インバータ回路部２０Ｄにおいて、作業者や運転者による不慮の感電を防止するために、不図示の平滑コンデンサ等に蓄積された電荷を電源切断時等に急速に放出させる。これにより、モータ停止時の安全性をさらに向上させている。これ以外の点は、第１の実施形態で説明した電力変換装置１と同様である。
　なお、図８では、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０を下アームゲート回路４０に接続している。しかし、上アームゲート回路３０と下アームゲート回路４０を入れ替えても、同様の動作とすることができる。すなわち、第１の変形例のように、低電圧異常検出回路６０およびバックアップ電源回路７０が上アームゲート回路３０に接続されたものにおいて、バックアップ電源回路７０から温度検出回路２３およびアクティブディスチャージ回路２４にバックアップ用のゲートドライブ電源を供給してもよい。さらに、第２の変形例のように、低電圧異常検出回路６０Ａおよびバックアップ電源回路７０Ａが下アームゲート回路４０に接続されると共に、低電圧異常検出回路６０Ｂおよびバックアップ電源回路７０Ｂが上アームゲート回路３０に接続されたものにおいて、バックアップ電源回路７０Ａおよび７０Ｂの少なくとも一方から温度検出回路２３およびアクティブディスチャージ回路２４にバックアップ用のゲートドライブ電源を供給してもよい。あるいは、図６に示した第２の変形例に係る電力変換装置１Ｂにおいて、バックアップ電源回路７０Ａおよび７０Ｂの少なくとも一方から温度検出回路２３にバックアップ用のゲートドライブ電源を供給してもよい。このようにしても、モータ停止時の安全性をさらに向上させることができる。
（第５の変形例）
　図９は、本発明の第５の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図９に示す電力変換装置では、第１の実施形態で説明した電力変換装置１と、比較例で説明した電力変換装置１Ｎとが、共通の交流モータ８０に接続されている。すなわち、図１で説明した電力変換装置１のインバータ回路部２０と、図４で説明した電力変換装置１Ｎのインバータ回路部２０とは、共通の交流モータ８０に接続されており、この交流モータ８０に対して交流電力をそれぞれ供給する。
　電力変換装置１、１Ｎにおいてゲートドライブ電源回路５０に故障が発生し、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が低下すると、電力変換装置１のバックアップ電源回路７０は、電力変換装置１の下アームゲート回路４０にバックアップ用のゲートドライブ電源を供給する。これにより、下アームスイッチング回路２２の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とすることができる。一方、電力変換装置１Ｎはバックアップ電源回路７０を有していないため、電力変換装置１Ｎの下アームゲート回路４０にはバックアップ用のゲートドライブ電源が供給されず、下アームスイッチング回路２２をショート状態とすることができない。しかし、電力変換装置１と電力変換装置１Ｎは同一の交流モータ８０に接続されているため、上記のように電力変換装置１の下アームスイッチング回路２２をショート状態とすることで、電力変換装置１Ｎにおいて前述のような問題が生じることはない。
　なお、図９では、電力変換装置１と電力変換装置１Ｎとを共通の交流モータ８０に接続しているが、電力変換装置１を各変形例で説明した電力変換装置１Ａ～１Ｄに置き換えてもよい。また、３つ以上の電力変換装置を一つの交流モータ８０に接続してもよい。交流モータ８０に共通に接続された複数の電力変換装置のうち少なくとも一つが、前述の実施形態および各変形例で説明したような電力変換装置であれば、任意の構成とすることが可能である。
　以上説明した本発明の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）電力変換装置１，１Ａ～１Ｄは、複数のスイッチング素子をそれぞれ有する上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２を含むインバータ回路部２０と、上アームスイッチング回路２１にゲート信号を出力する上アームゲート回路３０と、下アームスイッチング回路２２にゲート信号を出力する下アームゲート回路４０と、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０にゲートドライブ電源を供給するゲートドライブ電源回路５０と、ゲートドライブ電源回路５０に代わって、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方にゲートドライブ電源を供給するバックアップ電源回路７０と、を備える。ゲートドライブ電源回路５０は、所定の正常電圧範囲１１０内でゲートドライブ電源を供給可能である。バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合に、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方にゲートドライブ電源を供給する。上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方は、バックアップ電源回路７０からゲートドライブ電源を供給されているときには、上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２の一方のスイッチング回路では全てのスイッチング素子をオンさせるショート状態とし、他方のスイッチング回路では全てのスイッチング素子をオフさせるオープン状態として、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２をそれぞれ駆動させる。このようにしたので、ゲートドライブ電源喪失時の可用性を向上させることができる。
（２）ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方に印加されるゲートドライブ電源の電圧が、正常電圧範囲１１０よりも低い所定の低電圧異常検出電圧範囲１１１内である場合に、低電圧異常を検出してバックアップ電源回路７０を動作させる低電圧異常検出回路６０をさらに備える。このようにしたので、適切なタイミングでバックアップ電源回路７０からバックアップ用のゲートドライブ電源を供給することができる。
（３）上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方は、ゲートドライブ電源回路５０から供給されるゲートドライブ電源の電圧が所定の動作停止電圧Ｖｔｈ１未満となったときに、オープン状態で上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２をそれぞれ駆動させる。バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低く、かつ動作停止電圧Ｖｔｈ１よりも高い場合に、上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方にゲートドライブ電源を供給する。このようにしたので、上アームゲート回路３０や下アームゲート回路４０が正常に動作できない低電圧異常状態となる前に、バックアップ用のゲートドライブ電源を供給することができる。
（４）電力変換装置１では、バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合に、下アームゲート回路４０にゲートドライブ電源を供給する。このようにしたので、ゲートドライブ電源喪失時の可用性を向上させる際に、消費電力の削減、回路規模の低減、低コスト化等を実現できる。
（５）電力変換装置１Ａでは、バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合に、上アームゲート回路３０にゲートドライブ電源を供給する。このようにしたので、上記と同様に、ゲートドライブ電源喪失時の可用性を向上させる際に、消費電力の削減、回路規模の低減、低コスト化等を実現できる。
（６）電力変換装置１Ｂでは、バックアップ電源回路７０Ａ，７０Ｂは、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合には、上アームゲート回路３０にゲートドライブ電源を供給し、ゲートドライブ電源回路５０から下アームゲート回路４０に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合には、下アームゲート回路４０にゲートドライブ電源を供給する。このようにしたので、ゲートドライブ電源喪失時の可用性をさらに向上させることが可能となる。
（７）また、電力変換装置１Ｂでは、インバータ回路部２０Ｂは、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２の各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路２３を有する。上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２の一方のスイッチング回路がショート状態で駆動されているときに、温度検出回路２３で検出されたスイッチング素子の温度が所定温度以上になった場合、ショート状態で駆動させるスイッチング回路を一方のスイッチング回路から他方のスイッチング回路に切り替え、オープン状態で駆動させるスイッチング回路を他方のスイッチング回路から一方のスイッチング回路に切り替える。このようにしたので、一方のスイッチング回路においてスイッチング素子が過温度状態になった場合でも、一方のスイッチング回路でショート状態を継続させることができる。
（８）電力変換装置１Ｃでは、上アームゲート回路３０または下アームゲート回路４０の一方のゲート回路は、ゲートドライブ電源回路５０から供給されるゲートドライブ電源の電圧が所定の動作停止電圧Ｖｔｈ１未満となったときに、他方のゲート回路へ所定の異常信号を出力する。他方のゲート回路は、一方のゲート回路から異常信号が入力されると、ショート状態で上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２を駆動させる。このようにしたので、制御回路１０が正常に動作できない場合でも、上アームスイッチング回路２１または下アームスイッチング回路２２をショートとすることができるため、ゲートドライブ電源喪失時の可用性をさらに向上させることが可能となる。
（９）電力変換装置１Ｄでは、インバータ回路部２０Ｄは、上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２の各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路２３と、インバータ回路部２０Ｄに蓄積された電荷を放出するアクティブディスチャージ回路１４とを有する。バックアップ電源回路７０は、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合に、温度検出回路２３およびアクティブディスチャージ回路２４の少なくとも一方にもバックアップ用のゲートドライブ電源を供給する。また、電力変換装置１Ｂにおいて、バックアップ電源回路７０Ａ、７０Ｂは、ゲートドライブ電源回路５０から上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０の少なくとも一方に印加されるゲートドライブ電源の電圧が正常電圧範囲１１０よりも低い場合に、温度検出回路２３にもバックアップ用の電源を供給することとしてもよい。このようにしたので、モータ停止時の安全性をさらに向上させることができる。
（１０）第５の変形例で説明した電力変換装置は、電力変換装置１に加えて、複数のスイッチング素子をそれぞれ有する上アームスイッチング回路２１および下アームスイッチング回路２２を含むインバータ回路部２０と、上アームスイッチング回路２１にゲート信号を出力する上アームゲート回路３０と、下アームスイッチング回路２２にゲート信号を出力する下アームゲート回路４０とを有する電力変換装置１Ｎをさらに備える。電力変換装置１のインバータ回路部２０および電力変換装置１Ｎのインバータ回路部２０は、共通の交流モータ８０に接続されている。電力変換装置１のバックアップ電源回路７０は、電力変換装置１Ｎの上アームゲート回路３０および下アームゲート回路４０のいずれにもゲートドライブ電源を供給しない。このようにしたので、複数のインバータでモータを駆動する構成の電力変換装置において、低コストでゲートドライブ電源喪失時の可用性を向上させることができる。
　以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｎ：電力変換装置、１０：制御回路、２０，２０Ｂ，２０Ｄ：インバータ回路部、２１：上アームスイッチング回路、２２：下アームスイッチング回路、２３：温度検出回路、２４：アクティブディスチャージ回路、３０：上アームゲート回路、４０：下アームゲート回路、５０：ゲートドライブ電源回路、６０，６０Ａ，６０Ｂ：低電圧異常検出回路、７０，７０Ａ，７０Ｂ：バックアップ電源回路

Claims (11)

  1. 　複数のスイッチング素子をそれぞれ有する上アームスイッチング回路および下アームスイッチング回路を含むインバータ回路部と、
    　前記上アームスイッチング回路にゲート信号を出力する上アームゲート回路と、
    　前記下アームスイッチング回路にゲート信号を出力する下アームゲート回路と、
    　前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路に電源を供給するゲートドライブ電源回路と、
    　前記ゲートドライブ電源回路に代わって、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給するバックアップ電源回路と、を備え、
    　前記ゲートドライブ電源回路は、所定の正常電圧範囲内で前記電源を供給可能であり、
    　前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給し、
    　前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方は、前記バックアップ電源回路から前記電源を供給されているときには、前記上アームスイッチング回路または前記下アームスイッチング回路の一方のスイッチング回路では全ての前記スイッチング素子をオンさせるショート状態とし、他方のスイッチング回路では全ての前記スイッチング素子をオフさせるオープン状態として、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路をそれぞれ駆動させる電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置において、
    　前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が、前記正常電圧範囲よりも低い所定の低電圧異常検出電圧範囲内である場合に、低電圧異常を検出して前記バックアップ電源回路を動作させる低電圧異常検出回路をさらに備える電力変換装置。
  3. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方は、前記ゲートドライブ電源回路から供給される前記電源の電圧が所定の動作停止電圧未満となったときに、前記オープン状態で前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路をそれぞれ駆動させ、
    　前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低く、かつ前記動作停止電圧よりも高い場合に、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給する電力変換装置。
  4. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記下アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記下アームゲート回路に前記電源を供給する電力変換装置。
  5. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記上アームゲート回路に前記電源を供給する電力変換装置。
  6. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記バックアップ電源回路は、
    　前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合には、前記上アームゲート回路に前記電源を供給し、
    　前記ゲートドライブ電源回路から前記下アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合には、前記下アームゲート回路に前記電源を供給する電力変換装置。
  7. 　請求項６に記載の電力変換装置において、
    　前記インバータ回路部は、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路の各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路を有し、
    　前記一方のスイッチング回路が前記ショート状態で駆動されているときに、前記温度検出回路で検出された前記スイッチング素子の温度が所定温度以上になった場合、前記ショート状態で駆動させるスイッチング回路を前記一方のスイッチング回路から前記他方のスイッチング回路に切り替え、前記オープン状態で駆動させるスイッチング回路を前記他方のスイッチング回路から前記一方のスイッチング回路に切り替える電力変換装置。
  8. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記上アームゲート回路または前記下アームゲート回路の一方のゲート回路は、前記ゲートドライブ電源回路から供給される前記電源の電圧が所定の動作停止電圧未満となったときに、他方のゲート回路へ所定の異常信号を出力し、
    　前記他方のゲート回路は、前記一方のゲート回路から前記異常信号が入力されると、前記ショート状態で前記上アームスイッチング回路または前記下アームスイッチング回路を駆動させる電力変換装置。
  9. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記インバータ回路部は、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路の各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路と、前記インバータ回路部に蓄積された電荷を放出するアクティブディスチャージ回路と、を有し、
    　前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記温度検出回路および前記アクティブディスチャージ回路の少なくとも一方にも前記電源を供給する電力変換装置。
  10. 　請求項７に記載の電力変換装置において、
    　前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記温度検出回路にも前記電源を供給する電力変換装置。
  11. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　複数のスイッチング素子をそれぞれ有する第２の上アームスイッチング回路および第２の下アームスイッチング回路を含む第２のインバータ回路部と、
    　前記第２の上アームスイッチング回路にゲート信号を出力する第２の上アームゲート回路と、
    　前記第２の下アームスイッチング回路にゲート信号を出力する第２の下アームゲート回路と、をさらに備え、
    　前記インバータ回路部および前記第２のインバータ回路部は、共通のモータに接続されており、
    　前記バックアップ電源回路は、前記第２の上アームゲート回路および前記第２の下アームゲート回路のいずれにも前記電源を供給しない電力変換装置。
PCT/JP2018/047723 2018-02-06 2018-12-26 電力変換装置 WO2019155776A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880088037.0A CN111656666B (zh) 2018-02-06 2018-12-26 电力转换装置
DE112018006737.8T DE112018006737T5 (de) 2018-02-06 2018-12-26 Leistungswandlungsvorrichtung
US16/966,975 US11444551B2 (en) 2018-02-06 2018-12-26 Power conversion device with inverter circuit
JP2019570327A JP6944546B2 (ja) 2018-02-06 2018-12-26 電力変換装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018019398 2018-02-06
JP2018-019398 2018-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019155776A1 true WO2019155776A1 (ja) 2019-08-15

Family

ID=67548928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/047723 WO2019155776A1 (ja) 2018-02-06 2018-12-26 電力変換装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11444551B2 (ja)
JP (1) JP6944546B2 (ja)
CN (1) CN111656666B (ja)
DE (1) DE112018006737T5 (ja)
WO (1) WO2019155776A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021125962A (ja) * 2020-02-05 2021-08-30 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
WO2022202161A1 (ja) * 2021-03-24 2022-09-29 株式会社デンソー インバータの制御装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111656666B (zh) * 2018-02-06 2023-09-05 日立安斯泰莫株式会社 电力转换装置
US11837984B2 (en) * 2021-05-14 2023-12-05 Delphi Technologies Ip Limited Dual supply dual control architecture

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011239608A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Denso Corp 電力変換装置
JP2011244625A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Denso Corp 電力変換装置
JP2014158399A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Aisin Aw Co Ltd 回転電機駆動装置
JP2014217131A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置
WO2016104318A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機制御装置
JP2017118815A (ja) * 2015-12-17 2017-06-29 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータ制御回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8115457B2 (en) * 2009-07-31 2012-02-14 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for implementing a power converter input terminal voltage discharge circuit
CN103250339B (zh) * 2010-12-07 2015-11-25 日立汽车系统株式会社 电力变换装置
JP5433608B2 (ja) * 2011-03-03 2014-03-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6218169B2 (ja) * 2013-10-09 2017-10-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 保護回路、インバータ装置
JP2015136213A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電力変換装置
JP6291899B2 (ja) 2014-02-25 2018-03-14 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機制御装置
JP6306210B2 (ja) * 2014-12-09 2018-04-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
CN111656666B (zh) * 2018-02-06 2023-09-05 日立安斯泰莫株式会社 电力转换装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011239608A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Denso Corp 電力変換装置
JP2011244625A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Denso Corp 電力変換装置
JP2014158399A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Aisin Aw Co Ltd 回転電機駆動装置
JP2014217131A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置
WO2016104318A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機制御装置
JP2017118815A (ja) * 2015-12-17 2017-06-29 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータ制御回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021125962A (ja) * 2020-02-05 2021-08-30 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP7261530B2 (ja) 2020-02-05 2023-04-20 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
WO2022202161A1 (ja) * 2021-03-24 2022-09-29 株式会社デンソー インバータの制御装置
JP7347467B2 (ja) 2021-03-24 2023-09-20 株式会社デンソー インバータの制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210050799A1 (en) 2021-02-18
DE112018006737T5 (de) 2020-09-10
JP6944546B2 (ja) 2021-10-06
JPWO2019155776A1 (ja) 2021-01-07
CN111656666A (zh) 2020-09-11
US11444551B2 (en) 2022-09-13
CN111656666B (zh) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019155776A1 (ja) 電力変換装置
JP5433608B2 (ja) 電力変換装置
US10291168B2 (en) Power conversion control apparatus
JP6291899B2 (ja) 回転電機制御装置
JP2013198202A (ja) インバータ装置及びパワーステアリング装置
JP6469894B2 (ja) 電力変換装置
CN109039221B (zh) 一种主动短路电路以及电机控制器
US9744861B2 (en) Power conversion device
JP2017118815A (ja) インバータ制御回路
KR20160134206A (ko) 친환경자동차용 전기동력시스템의 능동형 커패시터 방전회로장치
WO2022163019A1 (ja) 電力変換装置
WO2021161798A1 (ja) 電力変換器の制御回路
JP7322653B2 (ja) スイッチの駆動装置
CN111264024B (zh) 逆变器装置及其控制电路以及马达驱动系统
JP2015144518A (ja) インバータ回路
JP7460508B2 (ja) 電力変換装置
WO2024075305A1 (ja) 電力変換装置
JP2018057225A (ja) インバータ装置
WO2023286627A1 (ja) 電力変換装置および電力変換方法
WO2024053303A1 (ja) 電力変換装置および電力変換方法
JP2011223705A (ja) インバータの放電制御装置
JP2024052294A (ja) パワー半導体素子の駆動装置、電力変換装置
JP2021036738A (ja) 電力変換装置
CN116488443A (zh) 平滑电容器的放电电路及电力转换电路
JP2015177679A (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18905232

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019570327

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18905232

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1