CN112511071B - 功率转换装置的控制装置 - Google Patents

功率转换装置的控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112511071B
CN112511071B CN202010826229.6A CN202010826229A CN112511071B CN 112511071 B CN112511071 B CN 112511071B CN 202010826229 A CN202010826229 A CN 202010826229A CN 112511071 B CN112511071 B CN 112511071B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
switching element
temperature
electrode side
determination
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN202010826229.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112511071A (zh
Inventor
中野晃太郎
和田典之
金原义彦
加藤晋吾
山田知德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN112511071A publication Critical patent/CN112511071A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112511071B publication Critical patent/CN112511071B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • 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
    • 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
    • H02P27/08—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 with pulse width modulation
    • 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
    • H02M7/539—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 with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—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 with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • 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
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/68—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
    • 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
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • 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
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • 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
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/09—Boost converter, i.e. DC-DC step up converter increasing the voltage between the supply and the inverter driving the motor
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提供一种功率转换装置的控制装置，即使构成转换器的驱动电路的开关元件和二极管的温度变高，也能抑制元件性能的下降及寿命的缩短。即使是判定为进行直接连结控制的情况，在正极侧的元件温度超过了判定温度的情况下，也执行在导通截止周期中对正极侧的开关元件和负极侧的开关元件进行导通截止控制的升压控制，而在正极侧的元件温度为判定温度以下的情况下，执行将正极侧的开关元件设为导通并将负极侧的开关元件设为截止的直接连结控制。

Description

功率转换装置的控制装置
技术领域
本申请涉及功率转换装置的控制装置。
背景技术
一般情况下，在使用了开关元件的功率转换装置中，若开关元件的温度变高，则元件的损耗变大。另一方面，逆变器的开关元件的元件耐压具有伴随元件温度的降低而降低这一温度依赖性。专利文献1中记载了如下负载驱动装置：开关元件的元件温度越低，则将驱动电路的输入电压的上限值设得越低，并根据来自电气负载的请求设定直流电压的输出电压，以使得不超过所设定的输入电压的上限值，从而减少驱动电路的开关损耗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－75048号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中，逆变器的开关元件的温度越高则使直流电源布线的电压越高，与直流电源布线的电压成比例的逆变器的开关损耗增加。此外，若逆变器的开关元件的温度变高，则开关元件的性能有可能下降、寿命有可能变短。另外，若元件温度变高，则与逆变器的开关元件同样地，在转换器的开关元件和二极管中性能也有可能下降、寿命也有可能变短，但对于这些并没有采取对策。
本申请是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种功率转换装置的控制装置，即使构成转换器的驱动电路的开关元件和二极管的温度变高，也能抑制元件的性能下降以及寿命的缩短。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所涉及的功率转换装置的控制装置对转换器进行控制，该转换器对从输入端子输入的直流电压进行升压，并从输出端子输出。
所述转换器包括：正极侧的开关元件，该正极侧的开关元件具有反向并联连接的正极侧的二极管；负极侧的开关元件，该负极侧的开关元件具有反向并联连接的负极侧的二极管；电抗器；以及温度传感器，该温度传感器检测正极侧的开关元件与正极侧的二极管中的一方或双方的温度，
在输出端子的正极侧与负极侧之间串联连接有正极侧的开关元件和负极侧的开关元件，
正极侧的开关元件和负极侧的开关元件的连接点经由电抗器连接至输入端子的正极侧，
输出端子的负极侧与输入端子的负极侧相连接，
在进行使输出端子的电压增高到比输入端子的电压要高的升压控制的情况下，功率转换装置的控制装置在导通截止周期中对正极侧的开关元件和负极侧的开关元件进行导通截止控制，
在进行将输入端子与输出端子设为直接连结状态的直接连结控制的情况下，功率转换装置的控制装置将所述正极侧的开关元件设为导通，并将所述负极侧的开关元件设为截止，
即使是判定为进行将输入端子与输出端子设为直接连结状态的直接连结控制的情况，在温度传感器所检测出的温度超过了判定温度的情况下，也执行升压控制，而在温度为判定温度以下的情况下，执行直接连结控制。
发明效果
根据本申请所涉及的功率转换装置的控制装置，在进行“直接连结控制”的状态下，当电流在转换器的输入端子的正极侧与输出端子的正极侧之间流过时，电流持续地通过正极侧的开关元件或正极侧的二极管。由此，随着大电流的通过，正极侧的开关元件或正极侧的二极管的温度上升，有时成为过热状态。
在温度传感器检测出的正极侧的开关元件的温度、或温度传感器检测出的正极侧的二极管的温度比判定温度要高的情况下，控制装置在导通截止周期中对转换器的正极侧的开关元件与负极侧的开关元件进行导通截止控制，由此，能抑制持续性的电流向正极侧的开关元件或正极侧的二极管集中，能使正极侧的开关元件或正极侧的二极管的温度下降。由此，能抑制因过热而引起的元件的性能下降、以及寿命的缩短。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的功率转换装置的控制装置的结构图。
图2是实施方式1所涉及的功率转换装置的控制装置的电压指令设定单元的框图。
图3是示出实施方式1所涉及的功率转换装置的控制装置的电压指令设定单元的逻辑的图。
图4是示出实施方式1所涉及的基于升压控制和直接连结控制的转换器的开关元件的动作状态的图。
图5是用于说明实施方式1所涉及的逆变器控制单元所进行的基本控制指令的设定的图。
图6是对实施方式1所涉及的与功率转换装置的元件温度相对应的转换器的动作状态进行说明的时序图。
图7是对实施方式所涉及的与交流旋转电机的转速相对应的转换器的动作状态进行说明的时序图。
图8是示出判断为进行实施方式1所涉及的栅极切断的情况下的转换器的开关元件的动作状态的图。
具体实施方式
实施方式1.
参照附图对实施方式1所涉及的功率转换装置1的控制装置5(以下，简称为控制装置5)进行说明。图1是本实施方式所涉及的功率转换装置1及控制装置5的结构图。
1.功率转换装置
控制装置5控制转换器3，该转换器3对从输入端子11、12输入的直流电压进行升压，并从输出端子13、14输出。转换器3具有：正极侧的开关元件S1，该开关元件S1具有反向并联连接的正极侧的二极管D1；负极侧的开关元件S2，该开关元件S2具有反向并联连接的负极侧的二极管D2；以及电抗器8。
本实施方式中，设为正极侧的开关元件S1是具有反向并联连接的正极侧的寄生二极管D1的FET(Field effect transistor：场效应晶体管)，并设为负极侧的开关元件S2是具有反向并联连接的负极侧的寄生二极管D2的FET。各开关元件S1、S2的栅极端子与控制装置5相连接，根据控制装置5的控制信号导通或截止。
转换器3具有检测正极侧的元件温度的正极侧的温度传感器17。利用该正极侧的温度传感器17，能对包含正极侧的寄生二极管D1在内的正极侧的开关元件S1整体的温度进行检测。正极侧的温度传感器17的输出信号被输入至控制装置5。正极侧的温度传感器17使用热敏电阻、热电偶等温度检测元件。
在输出端子的正极侧13(以下，称为正极侧输出端子13)与输出端子的负极侧14(以下，称为负极侧输出端子14)之间串联连接有正极侧的开关元件S1和负极侧的开关元件S2，其连接点经由电抗器8与输入端子的正极侧11(以下，称为正极侧输入端子11)相连接。此外，负极侧输出端子14与输入端子的负极侧12(以下，称为负极侧输入端子12)相连接。
转换器3利用开关元件S1、S2和二极管D2、D2对从外部的直流电源10经由输入端子11、12而提供的电压进行升压，并从输出端子13、14输出。与转换器3的输出端子13、14并联连接的电容器9对输出电压进行滤波。滤波后的升压电流经由功率转换装置1的逆变器4的正极侧输入端子15和负极侧输入端子16由逆变器的多个开关元件S3、S4、S5、S6、S7、S8转换为交流电流，并从逆变器4的输出端子26、27、28提供至外部。
在逆变器4的正极侧输入端子15与负极侧输入端子16之间，对于三相的每一相，分别串联连接有正极侧的开关元件S3、S5、S7和负极侧的开关元件S4、S6、S8，逆变器的每一相的输出分别从连接点经由输出端子26、27、28连接至外部的交流旋转电机2的三相的各相的绕组。逆变器4的正极侧的开关元件S3、S5、S7分别具有反向并联连接的正极侧的二极管D3、D5、D7。逆变器4的负极侧的开关元件S4、S6、S8分别具有反向并联连接的负极侧的二极管D4、D6、D8。
交流旋转电机2的旋转信息由旋转传感器24来检测，并通过信号线29传输至控制装置5。直流电源10可以使用铅电池、镍氢电池、锂离子电池等充电电池。交流旋转电机2可以是产生用于驱动混合动力汽车或电动汽车的驱动轮的转矩的交流电动机。
功率转换装置1不仅能将从直流电源10提供的电力进行升压、转换为交流并传输至交流旋转电机2，也能利用逆变器4将交流旋转电机2发电所得的交流电转换成直流电，并利用转换器3对该直流电进行降压以供直流电源10进行充电。由于使交流旋转电机2的再生能量返回直流电源10，从而能不浪费地利用能量。
2.控制装置5
控制装置5包括转换器控制单元53、温度检测单元52、电压指令设定单元51及逆变器控制单元54。
控制装置5具备实现各单元的功能的处理电路。控制装置5的处理电路可以由运算处理装置、存储装置等数字电子电路构成，也可以由比较器、运算放大器、差动放大电路等模拟电子电路构成，还可以由数字电子电路和模拟电子电路双方构成。
2-1.转换器控制单元53
转换器控制单元53将正极侧的开关元件S1和负极侧的开关元件S2控制为导通或截止。在转换器3传输电力的情况下，转换器控制单元53按照电压指令设定单元51的指令，对升压控制或直接连结控制进行切换来执行。
＜升压控制＞
如图4所示，在实施升压控制的情况下，转换器控制单元53在导通截止周期中使正极侧的开关元件S1与负极侧的开关元件S2交替导通截止。本实施方式中，转换器控制单元53使开关元件的导通截止信号的占空比变化，以使得从输出端子13、14输出的输出电压接近目标电压。输出电压利用未图示的电压传感器来检测。目标电压设定得比输入至输入端子11、12的输入电压要高。在正极侧的开关元件S1导通的期间，负极侧的开关元件S2截止，在正极侧的开关元件S1截止的期间，负极侧的开关元件S2导通。基本上，正极侧的开关元件S1的导通占空比成为负极侧的开关元件S2的截止占空比。
＜直接连结控制＞
如图4所示，在实施直接连结控制的情况下，转换器控制单元53将正极侧的开关元件S1设为导通，并将负极侧的开关元件S2设为截止。该情况下，通过设为导通的正极侧的开关元件S1和正极侧的二极管D1，能在转换器的正极侧输入端子11与正极侧输出端子13之间，使电流经由电抗器8双向流动，转换器3的输入端子与输出端子大致成为直接连结状态。
2-2.温度检测单元52
温度检测单元52基于正极侧的温度传感器17的输出信号，对正极侧的开关元件S1和正极侧的二极管D1双方的温度Ts1(以下，称为元件温度Ts1)进行检测。
2-3.电压指令设定单元51
＜过热状态的抑制＞
直接连结控制中，当电流在转换器3的正极侧输入端子11与正极侧输出端子13间流过时，电流持续在正极侧的开关元件S1或正极侧的二极管D1中通过。由此，随着大电流的通过的集中，正极侧的开关元件S1或正极侧的二极管D1的温度上升，有时成为过热状态。
因此，即使在判定为进行直接连结控制的情况下，当元件温度Ts 1超过判定温度T1时，电压指令设定单元51也判定为执行升压控制，而在元件温度Ts1在判定温度T1以下的情况下，电压指令设定单元51判定为执行直接连结控制。然后，电压指令设定单元51将判定结果指令给转换器控制单元53，并使转换器控制单元53执行所指令的升压控制或直接连结控制。
根据该结构，在直接连结控制中元件温度Ts1超过了判定温度T1的情况下，执行升压控制以抑制持续性的电流向正极侧的开关元件S1或正极侧的二极管D1集中，能使这些元件的温度降低。由此，能抑制因过热而引起的元件的性能下降、以及寿命的缩短。判定温度T1考虑开关元件S1和二极管D1的耐热性预先进行设定。
＜考虑了基本控制指令的判定＞
本实施方式中，电压指令设定单元51接受基于温度以外的条件决定了执行升压控制和所述直接连结控制中的哪一个的基本控制指令。本实施方式中，电压指令设定单元51从逆变器控制单元54接受基本控制指令并进行处理，以使得能在其它控制中使用。本实施方式所涉及的基本控制指令的处理方法的详细内容在后文中进行阐述。
即使在基本控制指令为执行直接连结控制的情况下，当元件温度Ts1超过判定温度T1时，电压指令设定单元51也执行升压控制，在元件温度Ts1在判定温度T1以下时，执行直接连结控制。此外，在基本控制指令为执行升压控制的情况下，电压指令设定单元51执行升压控制，而与元件温度Ts1是超过判定温度T1、还是在判定温度T1以下无关。
在基本控制指令为升压控制的情况下，为了发挥负载侧(本示例中，逆变器4)的功能，需要提供升压后的电压，在基本控制指令为直接连结控制的情况下，为了发挥负载侧的功能，较多情况下无需提供升压后的电压。根据上述结构，在基本控制指令为升压控制的情况下执行升压控制，而与元件温度Ts1的高低无关，因此，能满足负载侧的要求，并能发挥负载侧的功能。另一方面，在基本控制指令为直接连结控制的情况下，当元件温度Ts1比判定温度T1要高时执行升压控制，能使元件温度Ts1下降。该情况下，即使向负载侧提供升压后的电压，也能发挥负载侧的功能。
上述电压指令设定单元51的判定例如能构成为图2所示的框图那样。电压指令设定单元51包括第一升压判断部51d、第二升压判断部51e及OR(或门)逻辑电路51f。
基本控制指令被输入至第一升压判断部51d。如图3所示，在基本控制指令为直接连结控制的执行指令的情况下，第一升压判断部51d输出被设定为“0”的FlagA信号，在基本控制指令为升压控制的执行指令的情况下，输出被设定为“1”的FlagA信号。
温度检测单元52所检测出的元件温度Ts1被输入至第二升压判断部51e。第二升压判断部51e在元件温度Ts1超过了判定温度T1的情况下，输出被设定为“1”的FlagB信号，在元件温度Ts1为判定温度T1以下的情况下，输出被设定为“0”的FlagB信号。
FlagA信号和FlagB信号被输入至OR逻辑电路51f。OR逻辑电路51f如图3所示，将FlagA信号和FlagB信号的OR逻辑的判定结果作为FlagC信号来输出。具体而言，OR逻辑电路51f在FlagA信号和FlagB信号中的一方或双方为“1”的情况下，输出被设定为“1”的FlagC信号，而在FlagA信号和FlagB信号双方为“0”的情况下，输出被设定为“0”的FlagC信号。在FlagC信号为“0”的情况下，表示电压指令设定单元51的判定结果为直接连结控制，在FlagC信号为“1”的情况下，表示电压指令设定单元51的判定结果为升压控制。FlagC信号被传输至转换器控制单元53。另外，图2的框图的功能可以用模拟电路来实现，也可以通过由运算处理装置执行程序来实现。
＜逆变器控制单元54与基本控制指令的设定＞
本实施方式中，逆变器控制单元54设定基本控制指令，并传输至电压指令设定单元51。逆变器控制单元54对逆变器4的开关元件S3至S8进行导通截止控制，由此来控制交流旋转电机2。逆变器控制单元54使用公知的矢量控制方法等来控制，但对于其详细内容省略说明。逆变器控制单元54基于旋转传感器24的输出信号来检测交流旋转电机2的转速。
如图5所示，提供给逆变器4的直流电压越高，则越能提高可施加于交流旋转电机2的交流电压，因此，能扩大交流旋转电机2的可动作区域，直到线圈的反向电动势变大的高转速为止。另一方面，在低转速下，为了降低因转换器3的升压动作而引起的功率损耗，优选停止转换器3的升压动作。
逆变器控制单元54在交流旋转电机2的转速超过了判定速度N1的情况下，决定为执行升压控制，在交流旋转电机2的转速为判定速度N1以下的情况下，决定为执行直接连结控制，并将该决定结果作为基本控制指令传输至电压指令设定单元51。如图5所示，随着交流旋转电机2的输出转矩的增加，逆变器控制单元54使判定速度N1下降。
＜与元件温度相对应的动作举动例＞
图6是对与元件温度相对应的控制装置5所进行的转换器的动作举动的示例进行说明的时序图。说明了元件温度从T1以下起超过了T1的情况下的、控制装置5所进行的转换器3的动作状态。
图6示出了在转换器3以直接连结控制进行供电的情况下、元件温度上升的情况。在时刻t1，相对于判定温度T1，元件温度从判定温度T1以下起超过了判定温度T1。因此，在时刻t1，第二升压判断部51e使输出从FlagB＝0变化为FlagB＝1。然后，在时刻t1，OR逻辑电路51f使输出从FlagC＝0变化为FlagC＝1，针对转换器控制单元53的指令从直接连结控制变化为升压控制。其结果是，在时刻t1，转换器控制单元53开始升压控制，输出电压逐渐增加到目标电压。通过开始升压控制，元件温度Ts1的上升被抑制。
＜与转速相对应的动作举动例＞
图7是对与交流旋转电机2的转速相对应的控制装置5所进行的转换器的动作举动的示例进行说明的时序图。说明了转速从判定速度N1以下起超过了判定速度N1的情况下的、控制装置5所进行的转换器3的动作状态。
图7示出了在转换器3以直接连结控制进行供电的情况下、交流旋转电机2的转速上升的情况。在时刻t2，相对于判定速度N1，转速从判定速度N1以下起超过了判定速度N1。在时刻t2，转速超过判定速度N1，因此，逆变器控制单元54将基本控制指令从直接连结控制切换为升压控制，第一升压判断部51d使输出从FlagA＝0变化为FlagA＝1。然后，在时刻t2，OR逻辑电路51f使输出从FlagC＝0变化为FlagC＝1，针对转换器控制单元53的指令从直接连结控制变化为升压控制。其结果是，在时刻t2，转换器控制单元53开始升压控制，输出电压逐渐增加到目标电压。通过电压的升压，能将交流旋转电机2的可动作区域扩大至高转速。
＜栅极切断＞
在判定为停止转换器3的电力传输的情况下，逆变器控制单元54通常进行栅极切断控制，即：将正极侧的开关元件S1设为截止，并将负极侧的开关元件S2设为截止。
＜过热状态的抑制＞
在栅极切断控制下，即使在将正极侧的开关元件S1与负极侧的开关元件S2均设为截止的情况下，经由与正极侧的开关元件S1反向并联连接的正极侧的二极管D1从直流电源10流过来的直流电流有时也经由转换器3的正极侧输出端子13被传输至逆变器4的正极侧输入端子15。由此，电流持续地通过正极侧的二极管D1。此时，随着大电流的集中，正极侧的二极管D1的温度上升，有时成为过热状态。
＜切断时导通截止控制＞
因此，如图8所示，即使是判定为进行切断转换器3的栅极切断的情况，在元件温度Ts1超过了判定温度T1的情况下，逆变器控制单元54也执行切断用导通截止控制，即：在切断用的导通截止周期中对正极侧的开关元件S1和负极侧的开关元件S2进行导通截止控制。在切断用导通截止控制中，在正极侧的开关元件S1导通的期间，负极侧的开关元件S2截止，在正极侧的开关元件S1截止的期间，负极侧的开关元件S2导通。
另一方面，在元件温度Ts1为判定温度T1以下的情况下，逆变器控制单元54执行栅极切断控制，即：将正极侧的开关元件S1设为截止，并将负极侧的开关元件设为截止。
在切断用的导通截止周期中对正极侧的开关元件S1与负极侧的开关元件S2进行导通截止控制，从而能抑制持续性的电流向正极侧的二极管D1集中，并能抑制正极侧的二极管D1的温度上升。
栅极切断中，有时不希望使输出电压升压。因此，可以将切断用的导通截止周期设定得比升压控制的导通截止周期要长。由此，通过切断用导通截止控制，从而能抑制输出电压被升压的情况。
此外，在栅极切断控制中、正极侧的开关元件S1与负极侧的开关元件S2均截止的状态下，当电流流过负极侧的二极管D2时，负极侧的二极管D2的温度上升。因此，可以另行设置对负极侧的开关元件S2和负极侧的二极管D2的一方或双方的温度进行检测的负极侧的温度传感器，温度检测单元52可以检测负极侧的元件温度。该情况下，即使是判定为进行切断转换器3的栅极切断的情况，在负极侧的元件温度超过了判定温度T1的情况下，逆变器控制单元54也可以执行切断用导通截止控制，即：在切断用的导通截止周期中对正极侧的开关元件S1和负极侧的开关元件S2进行导通截止控制。另一方面，在负极侧的元件温度为判定温度以下的情况下，逆变器控制单元54也可以执行栅极切断控制，即：将正极侧的开关元件S1设为截止，并将负极侧的开关元件设为截止。在正极侧的开关元件S1与负极侧的开关元件S2、正极侧的二极管D1与负极侧的二极管D2使用了相同的产品的情况下，判定温度T1可以共通地用于正极侧与负极侧。
[其它实施方式]
对本申请的其它实施方式进行说明。另外，下面说明的各实施方式的结构并不限于分别单独地进行应用，只要不产生矛盾，也能与其它实施方式的结构相组合来进行应用。
(1)上述实施方式1中，以转换器3的正极侧和负极侧的开关元件S1、S2为具有反向并联连接的寄生二极管的FET的情况为例进行了说明。然而，也可以设为正极侧和负极侧的开关元件S1、S2是具有反向并联连接的二极管的双极型晶体管或IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)。
(2)上述实施方式1中，以正极侧的温度传感器17对一体形成的正极侧的开关元件S1和正极侧的二极管D1双方的温度进行检测的情况为例进行了说明。然而，可以构成为在正极侧的开关元件S1和正极侧的二极管D1设为独立的情况下，在对双方设置温度传感器、且任一个温度传感器的温度超过了判定温度的情况下实施升压控制。此外，也可以构成为正极侧的温度传感器17设置于附近所设置的正极侧的开关元件S1与正极侧的二极管D1中的一侧，并能从一个温度来推定另一个温度。
(3)上述实施方式1中，以基本控制指令是如下指令的情况为例进行了说明：在交流旋转电机的转速超过了判定速度的情况下决定为执行升压控制，而在转速为判定速度以下的情况下决定为执行直接连结控制。然而，基本控制指令也可以是由交流旋转电机的转速以外的条件来决定的指令。例如，基本控制指令也可以是如下指令：在转换器3启动时、负极侧的开关元件S2的故障时等，决定为执行直接连结控制，而在负载的功耗增加时、输入电压下降时等，决定为执行升压控制。
(4)上述实施方式1中，以转换器的输出端子与将直流电转换为交流电并提供给交流旋转电机的逆变器相连接的情况为例进行了说明。然而，转换器的输出端子也可以与各种负载相连接。
(5)上述实施方式1中，以1个控制装置5包括转换器控制单元53、温度检测单元52、电压指令设定单元51及逆变器控制单元54的情况为例进行了说明。然而，转换器控制单元53、温度检测单元52和电压指令设定单元51可以设置于1个控制装置，逆变器控制单元54可以设置于另一个控制装置。
(6)上述实施方式1中，以基本控制指令从设置于相同的控制装置5内的逆变器控制单元54进行传输的情况为例进行了说明。然而，基本控制指令也可以从控制装置5的外部进行传输。
(7)上述实施方式1中，以控制装置5在判定为进行栅极切断的情况下、根据元件温度来对切断用导通截止控制与栅极切断控制进行切换来执行的情况为例进行了说明。然而，也可以构成为在判定为进行栅极切断的情况下，控制装置5仅进行栅极切断控制，而不进行切断用导通截止控制。
(8)上述实施方式1中，能利用温度传感器来检测转换器3的正极侧的开关元件S1、正极侧的二极管D1、负极侧的开关元件S2、负极侧的二极管D2的温度。当任一个元件的温度超过了比判定温度T1要高的判定温度T2时，可以显示交流旋转电机2需要减速或停止、或进行减速或停止控制。这是为了避免各元件因过热而引起劣化。T2可以将转换器3的正极侧的开关元件S1、正极侧的二极管D1、负极侧的开关元件S2、负极侧的二极管D2的耐热性考虑在内来预先设定，以作为劣化的可能性更高的温度。
本申请记载了例示性的实施方式，但实施方式所记载的各种特征、形态及功能并不限于特定的实施方式的适用，能单独或以各种组合适用于实施方式。因此，可以认为未例示出的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设包括对至少一个构成要素产生变形、增加或省略的情况。
标号说明
1 功率转换装置，
2 交流旋转电机，
3 转换器，
4 逆变器，
5 功率转换装置的控制装置，
8 电抗器，
11 输入端子的正极侧，
12 输入端子的负极侧，
13 输出端子的正极侧，
14 输出端子的负极侧，
17 温度传感器，
D1 正极侧的二极管，
D1 负极侧的二极管，
N1 判定速度，
S1 正极侧的开关元件，
S1 负极侧的开关元件，
T1 判定温度。

Claims (3)

1.一种功率转换装置的控制装置，
对转换器进行控制，该转换器对从输入端子输入的直流电压进行升压，并从输出端子输出，所述功率转换装置的控制装置的特征在于，
所述转换器包括：正极侧的开关元件，该正极侧的开关元件具有反向并联连接的正极侧的二极管；负极侧的开关元件，该负极侧的开关元件具有反向并联连接的负极侧的二极管；电抗器；以及温度传感器，该温度传感器检测所述正极侧的开关元件与正极侧的二极管中的一方或双方的温度，在所述输出端子的正极侧与负极侧之间串联连接有所述正极侧的开关元件和所述负极侧的开关元件，所述正极侧的开关元件和所述负极侧的开关元件的连接点经由所述电抗器连接至所述输入端子的正极侧，所述输出端子的负极侧与所述输入端子的负极侧相连接，
在进行使所述输出端子的电压增高到比所述输入端子的电压要高的升压控制的情况下，所述功率转换装置的控制装置在导通截止周期中对所述正极侧的开关元件和所述负极侧的开关元件进行导通截止控制，在进行将所述输入端子与所述输出端子设为直接连结状态的直接连结控制的情况下，所述功率转换装置的控制装置将所述正极侧的开关元件设为导通，并将所述负极侧的开关元件设为截止，
设定基于所述温度以外的条件决定了执行所述升压控制与所述直接连结控制中的哪一个的基本控制指令，
即使是所述基本控制指令为执行所述直接连结控制的情况，在所述温度传感器所检测出的温度超过了判定温度的情况下，也执行所述升压控制，而在所述温度为所述判定温度以下的情况下，执行所述直接连结控制，
在所述基本控制指令为执行所述升压控制的情况下，执行所述升压控制，而与所述温度是超过所述判定温度、还是在所述判定温度以下无关。
2.如权利要求1所述的功率转换装置的控制装置，其特征在于，
所述输出端子与将直流电转换成交流电并提供给交流旋转电机的逆变器相连接，
所述基本控制指令是如下指令：在所述交流旋转电机的转速超过了判定速度的情况下，决定为执行所述升压控制，在所述转速为所述判定速度以下的情况下，决定为执行所述直接连结控制。
3.如权利要求1或2所述的功率转换装置的控制装置，其特征在于，
即使是判定为进行切断所述转换器的栅极切断的情况，在所述温度超过了所述判定温度的情况下，也在切断用的导通截止周期中对所述正极侧的开关元件和所述负极侧的开关元件进行导通截止控制，而在所述温度为所述判定温度以下的情况下，将所述正极侧的开关元件设为截止，并将所述负极侧的开关元件设为截止。
CN202010826229.6A 2019-08-26 2020-08-17 功率转换装置的控制装置 Active CN112511071B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019153380A JP6824342B1 (ja) 2019-08-26 2019-08-26 電力変換装置の制御装置
JP2019-153380 2019-08-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112511071A CN112511071A (zh) 2021-03-16
CN112511071B true CN112511071B (zh) 2024-04-02

Family

ID=74228099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010826229.6A Active CN112511071B (zh) 2019-08-26 2020-08-17 功率转换装置的控制装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11264901B2 (zh)
JP (1) JP6824342B1 (zh)
CN (1) CN112511071B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210015261A (ko) * 2019-08-01 2021-02-10 현대자동차주식회사 인버터용 스위칭소자의 과전류 검출기준 보상 시스템 및 이를 이용한 과전류 검출 시스템
JP7199469B2 (ja) * 2021-05-07 2023-01-05 三菱電機株式会社 電力変換装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101918264A (zh) * 2009-03-25 2010-12-15 丰田自动车株式会社 电动转向装置
CN102859853A (zh) * 2011-04-19 2013-01-02 丰田自动车株式会社 升压变换器的控制装置
CN106067754A (zh) * 2015-04-21 2016-11-02 丰田自动车株式会社 电力变换***
JP2019075886A (ja) * 2017-10-16 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 昇圧コンバータ装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004208450A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Sanden Corp モータ制御装置
JP4678374B2 (ja) * 2007-01-04 2011-04-27 トヨタ自動車株式会社 負荷装置の制御装置、および車両
JP5350067B2 (ja) * 2009-04-28 2013-11-27 本田技研工業株式会社 電源システム
JP5062245B2 (ja) 2009-12-25 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 負荷駆動装置およびそれを備える車両
JP6058148B2 (ja) * 2013-09-26 2017-01-11 三菱電機株式会社 電力変換装置及び空気調和装置
JP6135563B2 (ja) * 2014-03-14 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 電圧コンバータ
JP5841212B1 (ja) * 2014-09-04 2016-01-13 トヨタ自動車株式会社 電源システム
JP6341222B2 (ja) * 2016-03-31 2018-06-13 トヨタ自動車株式会社 電源システム
JP6180576B1 (ja) * 2016-04-12 2017-08-16 三菱電機株式会社 Ｄｃ−ｄｃ電圧変換装置
JP6665761B2 (ja) * 2016-11-21 2020-03-13 株式会社デンソー スイッチの駆動制御装置
JP6922635B2 (ja) * 2017-10-10 2021-08-18 株式会社デンソー 電力変換装置
JP6513249B1 (ja) * 2018-03-28 2019-05-15 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP6711859B2 (ja) * 2018-04-04 2020-06-17 ファナック株式会社 モータ駆動装置およびモータ駆動装置の異常発熱検出方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101918264A (zh) * 2009-03-25 2010-12-15 丰田自动车株式会社 电动转向装置
CN102859853A (zh) * 2011-04-19 2013-01-02 丰田自动车株式会社 升压变换器的控制装置
CN106067754A (zh) * 2015-04-21 2016-11-02 丰田自动车株式会社 电力变换***
JP2019075886A (ja) * 2017-10-16 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 昇圧コンバータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210067040A1 (en) 2021-03-04
US11264901B2 (en) 2022-03-01
JP6824342B1 (ja) 2021-02-03
JP2021035172A (ja) 2021-03-01
CN112511071A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7120037B2 (en) Power outputting device and vehicle mounting it, control method, storing medium and program for the power outputting device, drive device and vehicle mounting it, and, control method, storing medium and program for the drive device
US9998061B2 (en) Motor control device and motor control method
US10291168B2 (en) Power conversion control apparatus
US7688606B2 (en) Power supply control device and precharge processing method
CN107458231B (zh) 驱动用于永磁同步马达的逆变电路的控制器和方法
JP5954356B2 (ja) 電動車両
US7602152B2 (en) Vehicle-use power generation control apparatus
JP5464451B2 (ja) コンバータ制御装置
CN112511071B (zh) 功率转换装置的控制装置
CN109687696B (zh) 电源***
JP6135563B2 (ja) 電圧コンバータ
EP3471264B1 (en) Power output device
JP6908010B2 (ja) スイッチの駆動装置
JP6802126B2 (ja) インバータ制御装置
JP2017212805A (ja) 車両用電圧変換装置
CN110710091B (zh) Dc/dc转换器的控制装置
JP6874661B2 (ja) 電源システム
JP6957383B2 (ja) 電力変換装置
JP6671402B2 (ja) 車両用電源装置
CN112534720A (zh) 驱动电路
CN106208686B (zh) 用于控制混合动力车辆的hdc的装置和方法
JP6497081B2 (ja) 制動抵抗制御装置および制動抵抗制御方法
JP5861602B2 (ja) 電力変換システム
CN113765350A (zh) 电源装置
JP2022108445A (ja) 回転電機の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant