WO2023187863A1 - 駆動回路、駆動回路の制御方法 - Google Patents
駆動回路、駆動回路の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023187863A1 WO2023187863A1 PCT/JP2022/014850 JP2022014850W WO2023187863A1 WO 2023187863 A1 WO2023187863 A1 WO 2023187863A1 JP 2022014850 W JP2022014850 W JP 2022014850W WO 2023187863 A1 WO2023187863 A1 WO 2023187863A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- circuit
- switching element
- drive circuit
- overcurrent
- charge
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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
- 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
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
Definitions
- the present invention relates to the configuration of a drive circuit and its control, and particularly relates to a technique that is effective when applied to an inverter drive circuit.
- Power conversion devices are also used in electrified vehicles, and are also used to convert DC power supplied from a battery to generate AC power for driving a motor. In such fields, there is a need to reduce switching loss in order to increase battery usage efficiency and suppress loss due to heat generation in power conversion devices.
- Patent Document 1 discloses "a power conversion device that enables more effective protection control by having a configuration in which priorities are provided between a plurality of protection circuits.”
- an object of the present invention is to provide a drive circuit and a control method for the drive circuit that can reduce switching loss during normal operation and reduce the amount of surge during off-operation when overcurrent is detected. .
- a drive circuit and a method of controlling the drive circuit according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power conversion device (inverter) 1 of this embodiment, and shows an example in which it is connected between a battery 300 and an electric motor 800.
- the power conversion device 1 of the present embodiment includes switching elements 500 to 505, a control circuit 100, predrivers 400 to 405, current sensors 600 to 602, and overcurrent Detection circuits 700 to 702 are provided.
- switching elements 500 to 505 voltage-driven power semiconductors such as IGBTs and SiC MOSFETs are used. However, it is not limited to IGBTs and SiC MOSFETs, and other power semiconductors may be used.
- IGBTs and SiC MOSFETs By charging and discharging electric charge to each control terminal of the switching elements 500 to 505, the switching elements 500 to 505 are switched, and the path through which the current flows is changed, thereby transferring power from the battery 300 side to the motor 800 side. Perform the conversion.
- the battery 300 supplies a DC voltage that serves as a power source in the power conversion device 1.
- Pre-drivers 400-405 are pre-driver circuits that drive switching elements 500-505, respectively.
- the overcurrent detection circuits 700 to 702 are circuits that detect overcurrent in each phase of the power supply system to the motor 800. If the current of each phase detected by the current sensors 600 to 602 exceeds a certain value in both positive and negative directions, an output indicating an overcurrent is generated.
- the OR circuit 210 may have a latch function, and when an overcurrent state is detected, it may hold the state until it is released.
- the holding state may be released by an instruction from the control circuit 100, or a configuration may be adopted in which the overcurrent state is held for a certain period of time and then released.
- the electric motor 800 operates as a motor when supplied with electric power.
- a three-phase motor is assumed as the electric motor 800, and an example is given in which it is driven using six switching elements 500 to 505 mounted on the power conversion device 1.
- the present invention is not limited to this. Instead, a configuration may be used in which the number of phases and the number of switching elements of the motor 800 are increased or decreased, including a circuit for driving according to the configuration.
- FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the predriver 400 in FIG. 1, and shows a circuit for one system of predrivers 400 to 405 (predriver 400) that drives switching elements 500 to 505.
- the drive circuit 901 extracts the charge from the control terminal of the switching element 500, and the switching element 500 is turned off.
- the drive circuit 902 is used to extract the charge from the control terminal of the switching element 500. That is, the drive circuit 902 extracts the charge from the control terminal of the switching element 500, and the switching element 500 is turned off. At this time, both the drive circuit 900 and the drive circuit 901 are in an off state, and charge extraction is performed using only the drive circuit 902. In other words, when a phase overcurrent is detected, drive circuit 900 and drive circuit 901 are disabled.
- the faster the charge extraction speed from the control terminal and the higher the slew rate of the switching element the larger the surge generated in the switching element 500, and the surge voltage exceeds the rated voltage and the switching element 500 There is a high possibility that it will be destroyed. In particular, when an overcurrent is detected, a larger current flows than during normal operation, and a larger surge is likely to occur.
- the charge extraction speed from the control terminal can be increased. It is necessary to suppress the slew rate of the switching element 500 by limiting .
- the drive circuit used for extracting the charge from the control terminal is separated between normal operation and when overcurrent is detected in the phase of the motor 800. It becomes possible to individually adjust the resistor 1001 used when an overcurrent is detected in a phase of the motor 800 and the resistor 1002 used when an overcurrent is detected in a phase of the motor 800.
- the power conversion device 1 of the present embodiment includes the switching elements 500 to 505 and an on-circuit (drive circuit) that injects charges into the gates of the switching elements 500 to 505 in accordance with drive signals from the control circuit 100.
- a first off circuit (drive circuit 901 and resistor 1001) that extracts charges from the gates of switching elements 500 to 505 in response to a drive signal from control circuit 100, and a first off circuit (drive circuit 901 and resistor 1001) that A second OFF circuit (drive circuit 902 and resistor 1002) different from the first OFF circuit (drive circuit 901 and resistor 1001) is provided, which extracts charges from the gates of switching elements 500 to 505.
- SYMBOLS 1... Power converter (inverter), 100... Control circuit, 210... OR circuit, 300... Battery, 310... Capacitor, 400-405, 420-425... Pre-driver, 500-505, 510-515... Switching element, 600-602...Current sensor, 700-702, 1200...Overcurrent detection circuit, 800...Electric motor, 900-902...Drive circuit, 1000-1002, 1100-1105...Resistor, 1300...OR circuit.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
通常動作時のスイッチング損失を低減しつつ、過電流を検出した際のオフ動作時のサージ量を低減可能な駆動回路を提供する。スイッチング素子と、駆動信号に応じて前記スイッチング素子のゲートに電荷を注入するオン回路と、駆動信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く第１のオフ回路と、過電流検出信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く、前記第１のオフ回路とは異なる第２のオフ回路と、を備えることを特徴とする。
Description
本発明は、駆動回路の構成とその制御に係り、特に、インバータの駆動回路に適用して有効な技術に関する。
電力変換装置（インバータ）に搭載されるパワー半導体には、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）やSiC MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの電圧駆動型パワー半導体が用いられており、近年、高耐圧化・大電流化が進んでいる。
電力変換装置は、電動化車両にも用いられており、バッテリから供給される直流電力を電力変換して、モータを駆動するための交流電力を生成する用途にも用いられている。そのような分野では、バッテリの使用効率を高め、電力変換装置における発熱による損失を抑えるため、スイッチング損失を低減することが求められている。
また、モータの相における過電流が発生した場合には、モータの焼損等を防ぐため、保護を行うための制御が必要になる。
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、「複数の保護回路の間に優先度を設ける構成とすることで、より効果的な保護制御が可能となる電力変換装置」が開示されている。
ところで、電力変換装置のスイッチング損失を低減するためには、電力変換装置を構成するスイッチング素子のゲート抵抗RGを下げ、出力電圧が規定した単位時間当りに変化できる割合を表すスルーレートを上げる必要がある。
一方、ゲート抵抗RGを下げて、スルーレートを上げた場合、サージ量も増加するため、サージ電圧がデバイス定格電圧を超えて素子の破壊に至る可能性がある。
そのため、従来の電力変換装置のスイッチング素子では、一般的に、相の過電流も含めたワースト条件でゲート抵抗RGが決定される。その条件に基づいて駆動能力が決定されるため、スイッチング素子の素子サイズも律速される。
上記特許文献１の技術では、モータの相の過電流が発生した場合、通常の制御と同様の制御により、３相全てのスイッチング素子をオフにする処理を行っている。過電流における大電流状態でスイッチング素子をオフにする際に生じるサージにおいても、スイッチング素子が破壊しないよう、スイッチング素子のゲートを制御する必要があり、通常動作状態におけるスイッチング素子の駆動には最適化できていない。
そこで、本発明の目的は、通常動作時のスイッチング損失を低減しつつ、過電流を検出した際のオフ動作時のサージ量を低減可能な駆動回路及び駆動回路の制御方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、スイッチング素子と、駆動信号に応じて前記スイッチング素子のゲートに電荷を注入するオン回路と、駆動信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く第１のオフ回路と、過電流検出信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く、前記第１のオフ回路とは異なる第２のオフ回路と、を備えることを特徴とする。
また、本発明は、オン信号に応じてスイッチング素子のゲートに電荷を注入し、オフ信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜き、過電流を検出した場合、前記オフ信号に応じた電荷引き抜き経路とは異なる経路で、前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜くことを特徴とする。
本発明によれば、通常動作時のスイッチング損失を低減しつつ、過電流を検出した際のオフ動作時のサージ量を低減可能な駆動回路及び駆動回路の制御方法を実現することができる。
これにより、電力変換装置（インバータ）の高効率化と信頼性向上が図れる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
図１から図４を参照して、本発明の実施例１に係る駆動回路及び駆動回路の制御方法について説明する。
図１は、本実施例の電力変換装置（インバータ）１の概略構成を示す図であり、バッテリ３００－電動機８００間に接続された例を示している。
図１に示すように、本実施例の電力変換装置１は、主要な構成として、スイッチング素子５００～５０５と、制御回路１００と、プリドライバ４００～４０５と、電流センサ６００～６０２と、過電流検出回路７００～７０２とを備えている。
スイッチング素子５００～５０５には、IGBTやSiC MOSFETなどの電圧駆動型パワー半導体が用いられる。但し、IGBTやSiC MOSFETにとらわれるものではなく、他のパワー半導体を用いても良い。スイッチング素子５００～５０５の各制御端子に対して電荷を充放電することにより、スイッチング素子５００～５０５のスイッチングを行い、電流を流す経路を切替えることで、バッテリ３００側から、電動機８００側へと電力の変換を行う。
制御回路１００は、図示しないさらに上位制御部からの電動機８００に対する動作指示情報（例えば目標回転数、目標トルクなど）に基づいて、プリドライバ４００～４０５に対して制御信号を出力する。
バッテリ３００は、電力変換装置１における電力源となる直流電圧の供給を行う。
コンデンサ３１０は、電動機８００が駆動された場合の瞬間的な電圧低下においては電力を供給し、電圧の安定化を図る役割を担う。また、後述するスイッチング素子５００～５０５のスイッチング動作において発生するノイズを、コンデンサ３１０から電荷の充放電を行うことによって低減する。
プリドライバ４００～４０５は、スイッチング素子５００～５０５をそれぞれ駆動するプリドライバ回路である。
電流センサ６００～６０２は、電動機８００への電力供給系統の各相に流れる電流量の情報をそれぞれ検出し、過電流検出回路７００～７０２へ出力する。電流センサ６００～６０２には、ホール素子を用いて磁界により検出する方式を用いても良いし、シャント抵抗を用いて検出する方式を取ることも可能であり、またそれ以外の方式を用いてもかまわない。
過電流検出回路７００～７０２は、電動機８００への電力供給系統の各相の過電流を検出する回路である。電流センサ６００～６０２で検出した各相の電流が、正・負それぞれ一定値を超えていた場合には、過電流であることを示す出力をする。
例えば、電流センサ６００～６０２がホール素子を用いたものである場合、コンパレータを２個用いて、電動機８００の各相の電流が正の一定値以上の場合、若しくは負の一定値以下の場合に、過電流となっているとして検出結果を出力する。
論理和回路２１０は、過電流検出回路７００～７０２の論理和を取る回路であり、その結果をプリドライバ４００～４０５に出力する。これにより、電動機８００の各相のどれか１系統でも、過電流を検出した際には、プリドライバ４００～４０５のいずれかにより過電流でのシャットオフ処理が実施される。
論理和回路２１０には、ラッチ機能を備えていても良く、過電流状態を検出した際には、解除するまで状態を保持しても良い。保持状態の解除は、制御回路１００からの指示により行っても良く、一定時間過電流状態を保持した後に解除するような構成を取ることも可能である。
電動機８００は、電力の供給を受けてモータとして稼働する。本実施例では、電動機８００として３相式モータを想定しており、電力変換装置１に搭載された６個のスイッチング素子５００～５０５を用いて駆動する例を挙げているが、これにとらわれるものではなく、構成に合わせて駆動するための回路を含め、電動機８００の相数及びスイッチング素子の数量を増減した構成であってもかまわない。
図２を用いて、主にプリドライバ４００～４０５の詳細な動作について説明する。図２は、図１のプリドライバ４００の回路構成を示す図であり、スイッチング素子５００～５０５を駆動するプリドライバ４００～４０５の１系統分の回路（プリドライバ４００）について示している。
図２に示すように、プリドライバ４００は、抵抗１０００を介してスイッチング素子５００の制御端子に電荷を注入する駆動回路９００と、抵抗１００１を介してスイッチング素子５００の制御端子から電荷を引き抜く駆動回路９０１と、抵抗１００２を介してスイッチング素子５００の制御端子から電荷を引き抜く駆動回路９０２と、から構成されている。
通常動作時には、駆動回路９００及び駆動回路９０１を用いて、スイッチング素子５００の制御が行われる。制御回路１００から入力される信号がオンを指示する場合には、駆動回路９００によりスイッチング素子５００の制御端子に電荷が注入され、スイッチング素子５００がオンする。
また、制御回路１００から入力される信号がオフを指示する場合には、駆動回路９０１によりスイッチング素子５００の制御端子から電荷が引抜かれ、スイッチング素子５００がオフする。
一方、後述する電動機８００の相において過電流が検出された場合には、駆動回路９０２を用いて、スイッチング素子５００の制御端子から電荷の引抜き処理が行われる。つまり、駆動回路９０２によりスイッチング素子５００の制御端子から電荷が引抜かれ、スイッチング素子５００がオフする。この時、駆動回路９００及び駆動回路９０１は、共にオフ状態となっており、電荷の引抜きは、駆動回路９０２のみを用いて行われる。言い換えると、相の過電流を検出した際、駆動回路９００及び駆動回路９０１は無効化される。
この過電流検出時の処理について、抵抗１００２の抵抗値は、抵抗１００１の抵抗値に比べて大きな値となっており、通常動作時の処理に比べて、電荷の引抜き速度が遅くなっている。
図３は、スイッチング素子におけるスルーレートとサージの関係を示す図である。
図３に示すように、制御端子からの電荷の引抜き速度が速く、スイッチング素子のスルーレートが高いほど、スイッチング素子５００に発生するサージが大きくなり、サージ電圧が定格電圧を超えてスイッチング素子５００を破壊してしまう可能性が高くなる。特に、過電流検出時には、通常動作時に比べて大きな電流が流れており、より大きなサージが発生する可能性が高い。
そこで、本実施例のプリドライバ４００では、通常動作時には、駆動回路９０１及び抵抗１００１を用いてスイッチング素子５００のオフ制御を行い、過電流検出時には、抵抗１００１よりも抵抗値の大きい抵抗１００２と駆動回路９０２を用いてスイッチング素子５００のオフ制御を行う。
図４は、スイッチング素子における損失を示す図である。図４に示すように、電力変換装置に用いられる電圧駆動型スイッチング素子における損失は、スイッチング素子がオン時のOn損失と、スイッチング素子がオンからオフに切り替わる際のスイッチング損失とに分けられる。On損失は、スイッチング素子の特性により決定してしまうため、スイッチング素子の特性を改善しない限り、損失を低減することはできない。
一方、スイッチング損失は、スイッチング素子の制御端子に注入、若しくは、引き抜く電荷の変化量を大きくし、スイッチング素子のスイッチングのスルーレートを上げることで、スイッチングに要する時間を短縮することが可能になり、それに伴いスイッチング損失を低減することが可能になる。
従来のプリドライバ構成においては、通常動作時も、電動機８００の相において過電流が検出された場合においても、同じ駆動回路と同じ抵抗を用いて、すなわち図２の駆動回路９０１及び抵抗１００１を用いて、同じ制御が行われている。
そのため、過電流が検出された際の大電流でも、サージによりスイッチング素子５００が破壊しないように、抵抗１００１に該当する抵抗の抵抗値として大きな値を選択することにより、制御端子からの電荷引抜き速度を制限して、スイッチング素子５００のスルーレートを抑える必要がある。
したがって、通常動作時においても、抵抗１００１にあたる抵抗の抵抗値は大きいものとなり、スイッチング損失を低減することができない。
本実施例のプリドライバ４００では、通常動作時と、電動機８００の相において過電流が検出された場合とで、制御端子からの電荷引抜きに使用する駆動回路を分離しており、通常動作時に使用する抵抗１００１と、電動機８００の相において過電流が検出された場合に使用する抵抗１００２とを個別に調整することが可能になる。
これにより、通常動作時には、制御端子からの電荷引抜き速度を上げ、スイッチング素子５００のスルーレートを上げることで、スイッチング損失を低減し、損失の抑制を図ることが可能となり、バッテリ３００の利用効率向上につながる。
また、電動機８００の相において過電流が検出された場合については、大電流におけるサージ量を抵抗１００２によって調整することが可能となり、スイッチング素子５００の破壊を防止することが可能になる。
なお、ここでは、プリドライバ４００を用いて構成を説明したが、プリドライバ４０１～４０５についても、それぞれ同様な構成を取る。
以上説明したように、本実施例の電力変換装置１は、スイッチング素子５００～５０５と、制御回路１００からの駆動信号に応じてスイッチング素子５００～５０５のゲートに電荷を注入するオン回路（駆動回路９００及び抵抗１０００）と、制御回路１００からの駆動信号に応じてスイッチング素子５００～５０５のゲートから電荷を引き抜く第１のオフ回路（駆動回路９０１及び抵抗１００１）と、過電流検出信号に応じてスイッチング素子５００～５０５のゲートから電荷を引き抜く、第１のオフ回路（駆動回路９０１及び抵抗１００１）とは異なる第２のオフ回路（駆動回路９０２及び抵抗１００２）とを備えている。
そして、第２のオフ回路（駆動回路９０２及び抵抗１００２）によるスイッチング素子５００～５０５のゲートからの電荷引抜き速度は、第１のオフ回路（駆動回路９０１及び抵抗１００１）によるスイッチング素子５００～５０５のゲートからの電荷引抜き速度よりも遅い。
本実施例により、電動機８００の相の過電流を検出した際には、スイッチング素子５００～５０５の制御端子から電荷を引抜く速度を低減して、スイッチング素子５００～５０５に発生するサージ量を抑え、かつ、通常動作時においては、スイッチング素子５００～５０５のスルーレートを上げて、スイッチング損失を低減し、バッテリ３００の使用効率を上げた効率の良い電力変換装置を提供することが可能になる。
図５及び図６を参照して、本発明の実施例２に係る駆動回路及び駆動回路の制御方法について説明する。
図５は、本実施例の電力変換装置（インバータ）１の概略構成を示す図であり、バッテリ３００－電動機８００間に接続された例を示している。
本実施例の電力変換装置１は、図６に示すように、プリドライバ４２０～４２５のそれぞれに、スイッチング素子５１０～５１５の各々の過電流を検出するための過電流検出回路１２００が配置されている点において、実施例１（図２）と異なっている。
図６を用いて、主にプリドライバ４２０～４２５の詳細な動作について説明する。図６は、図５のプリドライバ４２０の回路構成を示す図であり、スイッチング素子５１０～５１５を駆動するプリドライバ４２０～４２５の１系統分の回路（プリドライバ４２０）について示している。
図６に示すように、プリドライバ４２０は、抵抗１０００及び抵抗１００１を介して、駆動回路９００及び９０１により、通常動作時におけるスイッチング素子５１０の制御端子への充放電を実施する。
一方、過電流検出回路７００～７０２により電動機８００の相の過電流を検出した際には、論理和回路１３００を介して、駆動回路９０２により、抵抗１００２を用いて電荷引抜き量を制御してスイッチング素子５１０の制御端子から電荷を引抜き、スイッチング素子５１０のシャットオフ処理がなされる。
また、スイッチング素子５１０の過電流においても、過電流検出回路１２００で一定以上の電圧が検出されることで過電流とみなされ、論理和回路１３００を介して駆動回路９０２が、スイッチング素子５１０の制御端子から電荷を引抜くことで、シャットオフ処理がなされる。
電動機８００の相の過電流も、スイッチング素子５１０の過電流も、共に大電流状態からのシャットオフ処理を行わなければならない状態であり、スイッチング素子にとって、サージが大きくなりやすい環境である。
この２つの状態において、抵抗１００１より大きな抵抗値を持つ抵抗１００２を介して、駆動回路９０２によってスイッチング素子５１０の制御端子に蓄えられている電荷をゆっくりと引抜くことで、サージ量を低く抑えると共に、通常動作時においては、駆動回路９０２とは別の駆動回路９０１を用いて、抵抗値の低い抵抗１００１を介して電荷引き抜きを行うことで、スイッチング素子５１０のスルーレートを上げてスイッチング損失を低減し、バッテリ３００の利用効率を向上させることができる。
また、電動機８００の相の過電流と、スイッチング素子５１０の過電流とに、対応する回路を共有化することで、回路規模を最小限に留めることが可能になる。
なお、ここでは、プリドライバ４２０を用いて構成を説明したが、プリドライバ４２１～４２５についても、それぞれ同様な構成を取る。
スイッチング素子５１０～５１５は、実施例１のスイッチング素子５００～５０５と同様に電圧駆動型スイッチング素子であり、IGBTやSiC MOSFETなどの電圧駆動型パワー半導体が用いられる。但し、IGBTやSiC MOSFETにとらわれるものではなく、他のパワー半導体を用いても良い。実施例１と同様に、制御端子に対して電荷を充放電することによりスイッチングを行い、電流を流す経路を切替えていくことで電力の変換を行う。
但し、実施例１と異なり、本実施例のスイッチング素子５１０～５１５は、過電流を検出するために、流れている電流量を得るための補助端子を有している。
この補助端子には、メインとなる経路に流れる電流に対して一定の比率となる電流が流れる構成となっており、例えばカレントミラー回路によって構成される。カレントミラー回路の場合には、共に接続される制御端子との面積比によって、比率は決定される。
補助端子には、抵抗１１００～１１０５がそれぞれ接続され、電流－電圧変換がなされ、変換された電圧はプリドライバ４２０～４２５にそれぞれ入力される。この電流－電圧変換及び、補助端子の電流比率から求められるスイッチング素子の過電流に対応する電圧を、プリドライバ４２０～４２５に入力される電圧が超えた場合、プリドライバ４２０～４２５内の過電流検出回路１２００は、スイッチング素子５１０～５１５に過電流が流れたとして判断し、シャットオフ処理を行う。
以上説明したように、本実施例の電力変換装置１は、相の過電流を検出する第１の過電流検出回路（過電流検出回路７００～７０２）と、スイッチング素子５１０～５１５の過電流を検出する第２の過電流検出回路（過電流検出回路１２００）とを備えており、第１の過電流検出回路（過電流検出回路７００～７０２）により相の過電流を検出した際にスイッチング素子５１０～５１５のゲートから電荷を引き抜くオフ回路と、第２の過電流検出回路（過電流検出回路１２００）によりスイッチング素子の過電流を検出した際にスイッチング素子５１０～５１のゲートから電荷を引き抜くオフ回路に、駆動回路９０２及び抵抗１００２で構成されるオフ回路を共用する。
なお、以上の各実施例においては、電動機を駆動する電力変換装置を例として、駆動回路を説明してきたが、これにとらわれるものではなく、車載向けインバータ回路、無停電電源装置、電車や船舶の電力変換装置、工場設備の電動機等産業用電力変換装置、太陽光発電システムの電力変換装置、家庭用電動機の電力変換装置等にも適用することが可能である。
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…電力変換装置（インバータ）、１００…制御回路、２１０…論理和回路、３００…バッテリ、３１０…コンデンサ、４００～４０５，４２０～４２５…プリドライバ、５００～５０５，５１０～５１５…スイッチング素子、６００～６０２…電流センサ、７００～７０２，１２００…過電流検出回路、８００…電動機、９００～９０２…駆動回路、１０００～１００２，１１００～１１０５…抵抗、１３００…論理和回路。
Claims (15)
- スイッチング素子と、
駆動信号に応じて前記スイッチング素子のゲートに電荷を注入するオン回路と、
駆動信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く第１のオフ回路と、
過電流検出信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く、前記第１のオフ回路とは異なる第２のオフ回路と、
を備える駆動回路。 - 請求項１に記載の駆動回路であって、
前記第２のオフ回路を用いて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引抜く際、
前記オン回路と、前記第１のオフ回路とをオフ状態とする駆動回路。 - 請求項１に記載の駆動回路であって、
前記第２のオフ回路による前記スイッチング素子のゲートからの電荷引抜き速度は、前記第１のオフ回路による前記スイッチング素子のゲートからの電荷引抜き速度よりも遅い駆動回路。 - 請求項３に記載の駆動回路であって、
前記第１のオフ回路は、第１の抵抗を有し、
前記第２のオフ回路は、第２の抵抗を有し、
前記第１のオフ回路は、前記第１の抵抗により前記スイッチング素子のゲートからの電荷引抜き速度が制御され、
前記第２のオフ回路は、前記第２の抵抗により前記スイッチング素子のゲートからの電荷引抜き速度が制御される駆動回路。 - 請求項４に記載の駆動回路であって、
前記第２の抵抗の抵抗値は、前記第１の抵抗の抵抗値よりも大きい駆動回路。 - 請求項１に記載の駆動回路であって、
相の過電流を検出した際、
前記オン回路と、前記第１のオフ回路とを無効化する駆動回路。 - 請求項１に記載の駆動回路であって、
相の過電流を検出した際、当該相の過電流の論理和を保持する駆動回路。 - 請求項７に記載の駆動回路であって、
前記駆動信号を出力する制御回路により、前記論理和の保持状態がクリアされる駆動回路。 - 請求項７に記載の駆動回路であって、
前記論理和の保持状態は、一定時間経過後にクリアされる駆動回路。 - 請求項１に記載の駆動回路であって、
相の過電流を検出する第１の過電流検出回路と、
前記スイッチング素子の過電流を検出する第２の過電流検出回路と、を備え、
前記第１の過電流検出回路により相の過電流を検出した際に前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜くオフ回路と、前記第２の過電流検出回路により前記スイッチング素子の過電流を検出した際に前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜くオフ回路とに、前記第２のオフ回路を共用する駆動回路。 - オン信号に応じてスイッチング素子のゲートに電荷を注入し、
オフ信号に応じて前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜き、
過電流を検出した場合、前記オフ信号に応じた電荷引き抜き経路とは異なる経路で、前記スイッチング素子のゲートから電荷を引き抜く駆動回路の制御方法。 - 請求項１１に記載の駆動回路の制御方法であって、
前記過電流を検出した場合の電荷引抜き速度は、前記オフ信号に応じた電荷引抜き速度よりも遅い駆動回路の制御方法。 - 請求項１１に記載の駆動回路の制御方法であって、
相の過電流を検出した際、当該相の過電流の論理和を保持する駆動回路の制御方法。 - 請求項１３に記載の駆動回路の制御方法であって、
前記論理和の保持状態は、一定時間経過後にクリアされる駆動回路の制御方法。 - 請求項１１に記載の駆動回路の制御方法であって、
相の過電流を検出した際の電荷引き抜き経路と、前記スイッチング素子の過電流を検出した際の電荷引き抜き経路とに、同じ電荷引き抜き経路を共用する駆動回路の制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/014850 WO2023187863A1 (ja) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 駆動回路、駆動回路の制御方法 |
| JP2024510559A JPWO2023187863A1 (ja) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | |
| CN202280093439.6A CN118923028A (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 驱动电路、驱动电路的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/014850 WO2023187863A1 (ja) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 駆動回路、駆動回路の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023187863A1 true WO2023187863A1 (ja) | 2023-10-05 |
Family
ID=88199625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/014850 WO2023187863A1 (ja) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 駆動回路、駆動回路の制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2023187863A1 (ja) |
| CN (1) | CN118923028A (ja) |
| WO (1) | WO2023187863A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63257468A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | インバ−タの異常表示回路 |
| JP2019088084A (ja) * | 2017-11-06 | 2019-06-06 | 株式会社デンソー | 判定装置 |
| JP2021176253A (ja) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置および複合ゲート駆動装置 |
-
2022
- 2022-03-28 CN CN202280093439.6A patent/CN118923028A/zh active Pending
- 2022-03-28 JP JP2024510559A patent/JPWO2023187863A1/ja active Pending
- 2022-03-28 WO PCT/JP2022/014850 patent/WO2023187863A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63257468A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | インバ−タの異常表示回路 |
| JP2019088084A (ja) * | 2017-11-06 | 2019-06-06 | 株式会社デンソー | 判定装置 |
| JP2021176253A (ja) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 | 株式会社デンソー | ゲート駆動装置および複合ゲート駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2023187863A1 (ja) | 2023-10-05 |
| CN118923028A (zh) | 2024-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111095773B (zh) | 具有集成固态断路器的软起动器ac-ac转换器及其操作方法 | |
| US9083274B2 (en) | Power stage precharging and dynamic braking apparatus for multilevel inverter | |
| US8269450B2 (en) | Winding switching apparatus and winding switching system | |
| EP1056205B1 (en) | Semiconductor apparatus | |
| CN111656666B (zh) | 电力转换装置 | |
| JP3780898B2 (ja) | パワーデバイスの駆動回路 | |
| EP2747260B1 (en) | Method for operating an electrical power rectifier, and an electrical power rectifier | |
| CN110401335B (zh) | 驱动电路、功率模块以及电力变换系统 | |
| US11128249B2 (en) | Solid state phase isolation of multi-phase motors | |
| US6788014B2 (en) | Drive control system for a multiphase motor powered by a power converter | |
| JP2010119253A (ja) | モータ制御装置 | |
| WO2023187863A1 (ja) | 駆動回路、駆動回路の制御方法 | |
| CN114128067B (zh) | 直流配电盘 | |
| WO2020179633A1 (ja) | スイッチの駆動装置 | |
| JP6879188B2 (ja) | 駆動装置の異常判定装置 | |
| US20120217918A1 (en) | Inverter | |
| EP3496250B1 (en) | Inverter, assembly and vehicle comprising such inverter, and method for operating an inverter | |
| US12149240B2 (en) | Drive control circuit for power semiconductor element, power semiconductor module, and power converter | |
| JP7460508B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US20240047151A1 (en) | Hybrid circuit breaker system with integrated galvanic isolating switch | |
| JP7419277B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| WO2023148988A1 (ja) | ゲート駆動回路および電力変換装置 | |
| US20230261653A1 (en) | Drive control circuit for power semiconductor element, power semiconductor module, and power converter | |
| JP2024112496A (ja) | 電力変換装置 | |
| US20230261654A1 (en) | Drive device to drive semiconductor element, semiconductor device, and power conversion device |
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: 22935018 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2024510559 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2022935018 Country of ref document: EP |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022935018 Country of ref document: EP Effective date: 20241028 |