DE112017000253T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

Leistungsumwandlungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112017000253T5
DE112017000253T5 DE112017000253.2T DE112017000253T DE112017000253T5 DE 112017000253 T5 DE112017000253 T5 DE 112017000253T5 DE 112017000253 T DE112017000253 T DE 112017000253T DE 112017000253 T5 DE112017000253 T5 DE 112017000253T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
gate
power
switching element
charges
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.)
Pending
Application number
DE112017000253.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Hiranuma
Koichi Yahata
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.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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 Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Publication of DE112017000253T5 publication Critical patent/DE112017000253T5/de
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • 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
    • H02J9/061—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 DC 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02M7/53875—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 with analogue control of three-phase output
    • 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
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Schaltkreiskonfigurationen werden durch die Erweiterung eines Stromkreises kompliziert, und Schaltelemente werden zwangsläufig über Wechselrichterschaltungen gesteuert, selbst wenn ein Wechselrichter normal arbeitet. Eine Ansteuerschaltung 911 überwacht die Unversehrtheit einer Gate-Leistungsschaltung 10. Wenn ein Spannungswert P3 niedriger als ein vorher festgelegter Schwellwert ist, ermittelt die Ansteuerschaltung, dass in der Gate-Leistungsschaltung 10 ein Fehler aufgetreten ist, und gibt ein Signal P4 an eine Steuereinheit 6 aus. Nach dem Empfangen des Signals P4 gibt die Steuereinheit 6 ein Signal an eine Signalleitung S1 aus, damit ein Photovoltaik-Koppler eines Stromversorgungsschaltkreises 92 betrieben wird. Dann geht der MOS-Transistor T1 in dem Batteriestromkreis 93 in einen Leitungszustand über. Die in dem Kondensator C1 akkumulierten Ladungen werden umgehend in der Gate-Elektrode des Schaltelements 81 akkumuliert, um das Schaltelement 81 einzuschalten. Zusätzlich werden die aus dem Kondensator C1 entladenen Ladungen aus dem Photovoltaik-Koppler geladen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • In einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die einen Wechselrichter beinhaltet, der als Brückenschaltung ausgebildet ist, in der Schaltelemente aus oberen und unteren Zweigen bestehen, ist ein Wechselrichter bekannt, der in einen Leitungszustand übergeht, wenn mindestens eines der Schaltelemente des unteren Zweigs nicht mit einer Stromquellenspannung beaufschlagt wird, um eine Überspannung zum Zeitpunkt des Ausfalls zu verhindern. Die Patentliteratur 1 offenbart eine Wechselrichtervorrichtung, bei der für den oberen und den unteren Zweig Schaltelemente verwendet werden, die normalerweise AUS sind, und bei der die Schaltelemente des unteren Zweigs bei Ausfall der Stromquellenspannung eingeschaltet werden.
  • Liste der zitierten Stellen
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP 2014-192975 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der Schaltungsanordnung, die in der vorstehend beschriebenen Patentliteratur 1 offenbart wird, muss in einem normalen Betrieb des Wechselrichters eine Wechselrichterschaltung zur Steuerung der Schaltelemente verwendet werden. Deshalb ist die Schaltungsanordnung kompliziert.
  • Lösung des Problems
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Wechselrichterschaltung, die durch ein Schaltelement ausgestaltet ist, eine Gleichspannung eingibt und eine Wechselspannung ausgibt; eine Gate-Ansteuerschaltung, die ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des Schaltelements ausgibt; eine Gate-Leistungsschaltung, die der Gate-Ansteuerschaltung eine Gate-Leistungsspannung zuführt, um das Ansteuersignal auszugeben; und einen Batteriestromkreis, der Ladungen akkumuliert, um das Schaltelement einzuschalten, wobei der Batteriestromkreis die Ladungen von der Gate-Leistungsspannung in einem Fall akkumuliert, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in einem normalen Zustand befindet, und die Ladungen dem Schaltelement zuführt, um das Schaltelement in einem Fall einzuschalten, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in einem anormalen Zustand befindet.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die mit dem Verlust der Stromquellenspannung umgehen kann, ohne eine Schaltungsanordnung kompliziert zu machen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltplan einer Leistungsumwandlungsvorrichtung.
    • 2 ist ein Schaltplan einer Gate-Steuerschaltung.
    • 3 ist ein Schaltplan, der einen Teil der Leistungsumwandlungsvorrichtung im Detail veranschaulicht.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 ist ein Schaltplan einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 handelt es sich um einen Motorgenerator 3, der eine von einer Batterie 2 empfangene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt. Der Motorgenerator 3 wird für verschiedene Energiequellen eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines elektrischen Fahrzeugs und eines Hybrid-Fahrzeugs, verwendet. Ein Kondensator 4 ist parallel mit der Batterie 2 geschaltet und glättet eine Spannung, die zum Zeitpunkt der Leistungsumwandlung schwankt. Ein Schütz 5 wird verwendet, um die Batterie 2 in Bezug auf die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 zu verbinden und zu trennen. Das Verbinden/Trennen des Schützes 5 wird von einer Steuereinheit 6 gesteuert, und er wird über ein Schütz-Öffnen/Schließen-Signal von der Steuereinheit 6 geöffnet bzw. geschlossen.
  • Ein Stromsensor 7 erkennt Dreiphasenstromwerte, die den Motorgenerator 3 antreiben, und gibt die Stromwerte an die Steuereinheit 6 aus. Die Steuereinheit 6 führt der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 ein PWM-(Pulsbreitenmodulations-) Signal zu, so dass der Motorgenerator 3 ein gewünschtes Drehmoment und eine Drehfrequenz auf der Grundlage des Stromwertes von dem Stromsensor 7 aufweist.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 beinhaltet eine Wechselrichterschaltung 8, eine Gate-Steuerschaltung 9 und eine Gate-Leistungsschaltung 10. Die Wechselrichterschaltung 8 ist durch dreiphasige Brückenschaltelemente 81 ausgestaltet. In Reihe geschaltete Stromkreise 8U, 8V und 8W der oberen/unteren Zweige, die jeweils durch zwei der Schaltelemente 81 ausgestaltet sind, werden in Übereinstimmung mit U-, V- und W-Phasen bereitgestellt. Die in Reihe geschalteten Stromkreise 8U, 8V und 8W der oberen/unteren Zweige sind elektrisch mit einer positiven Leitung P bzw. einer negativen Leitung N verbunden.
  • Es werden sechs Gate-Steuerschaltungen 9 bereitgestellt, um die dreiphasigen Brückenschaltelemente 81 der Wechselrichterschaltung 8 anzusteuern. Die Gate-Leistungsschaltung 10 führt den jeweiligen Gate-Steuerschaltungen 9 eine Gate-Leistungsspannung zu, die benötigt wird, damit die Schaltelemente 81 eingeschaltet werden.
  • 2 ist ein Schaltplan der Gate-Steuerschaltung 9. Jede Gate-Steuerschaltung 9 beinhaltet eine Gate-Ansteuerschaltung 91, einen Stromversorgungsschaltkreis 92 und einen Batteriestromkreis 93. Die Gate-Ansteuerschaltung 91 führt eine Schaltsteuerung für das Schaltelement 81 der Wechselrichterschaltung 8 auf der Grundlage eines PWM-(Pulsbreitenmodulations-) Signals P1 von der Steuereinheit 6 durch. Mit anderen Worten, isoliert und verstärkt in einem Fall, in dem der untere Zweig angesteuert wird, die Gate-Ansteuerschaltung 91 das PWM-Signal des unteren Zweigs unter Verwendung der von der Gate-Leistungsschaltung 10 zugeführten Gate-Leistungsspannung und gibt das PWM-Signal als Ansteuersignal an die Gate-Elektrode des Schaltelements 81 des unteren Zweigs aus. In ähnlicher Weise isoliert und verstärkt die Gate-Ansteuerschaltung in einem Fall, in dem der obere Zweig angesteuert wird, das PWM-Signal des oberen Zweigs unter Verwendung der von der Gate-Leistungsschaltung 10 zugeführten Gate-Leistungsspannung und gibt das PWM-Signal als Ansteuersignal an die Gate-Elektrode des Schaltelements 81 des oberen Zweigs aus. Mit dieser Konfiguration wird das Schaltelement 81 auf der Grundlage des Eingangstreibersignals geschaltet.
  • Während die Details im Folgenden beschrieben werden, führt der Stromversorgungsschaltkreis 92 dem Batteriestromkreis 93 eine Spannung entsprechend einem Signal zu, das von der Steuereinheit 6 in einem Fall ausgegeben wird, in dem die Gate-Leistungsschaltung 10 anormal wird. Der Batteriestromkreis 93 wird normalerweise von der Gate-Leistungsspannung geladen, die von der Gate-Leistungsschaltung 10 zugeführt wird. In einem Fall, in dem die Gate-Leistungsschaltung 10 anormal wird, entlädt der Batteriestromkreis 93 die geladene Leistung als Reaktion auf die von dem Stromversorgungsschaltkreis 92 zugeführte Spannung. Mit dieser Konfiguration wird das Gate des Schaltelements 81 geladen, und das Schaltelement 81 wird eingeschaltet.
  • Es wird hier ein Fall beschrieben, in dem ein Fahrzeug abgeschleppt wird, in dem ein Motorgenerator 3 angebracht ist. Im Allgemeinen ist das Schütz 5 in einer Situation, in der ein Fahrzeug abgeschleppt wird, ausgeschaltet. Der Motorgenerator 3 ist in einem Zustand im Leerlauf, in dem die Wechselrichterschaltung 8 von der Batterie 2 getrennt ist. In einem Fall, in dem ein Synchronmotor als Motorgenerator 3 verwendet wird, erzeugt die Klemme des Motorgenerators 3 eine induzierte Spannung, wenn ein von einem Rotor mit einem Magnet erzeugter magnetischer Fluss mit einer Wicklung eines Stators gekreuzt wird.
  • In einem Fall, in dem das Fahrzeug abgeschleppt wird, wird die induzierte Spannung in einer dreiphasigen offenen Betriebsart erzeugt, in der alle Schaltelemente 81 der Wechselrichterschaltung 8 ausgeschaltet sind. Ein induzierter Strom fließt durch eine Diode des Schaltelements 81, lädt den Glättungskondensator 4 auf und erhöht die Spannung. Da die induzierte Spannung proportional zu der Drehfrequenz ist, wird die Klemmenspannung des Motorgenerators 3 in einem Fall hoch, in dem das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit abgeschleppt wird. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Spannung eine Durchbruchspannung des Kondensators 4 oder der Komponenten in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1, wie zum Beispiel des Schaltelements 81, übersteigt.
  • Daher ist die elektrische Durchbruchspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 im Allgemeinen notwendigerweise so konzipiert, dass sie gleich oder kleiner als eine maximale induzierte Spannung des Motorgenerators 3 ist. Jedoch sind das für das Fahrzeug erforderliche Drehmoment und der maximale Strom, der durch die Wechselrichterschaltung 8 fließt, ausgeglichen, so dass der Ausgang des Motormagneten so konzipiert sein kann, dass er durch Verringern des Erregerstroms hoch ist. In diesem Fall wird die induzierte Spannung hoch, und das oben erwähnte Problem tritt auf.
  • Daher kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 zum Zeitpunkt des Abschleppens des Fahrzeugs aktiviert ist und alle Phasen des oberen Zweigs oder des unteren Zweigs der Wechselrichterschaltung 8 von der Steuereinheit 6 eingeschaltet werden, um den Motorgenerator 3 in eine Drei-Phasen-Kurzschluss-Betriebsart zu schalten, damit die induzierte Spannung des Motorgenerators 3 den Kondensator 4 nicht lädt. Jedoch wird die Wechselrichterschaltung 8 zum Zeitpunkt des Abschleppens des Fahrzeugs zwangsläufig aktiviert. In einem Fall, in dem die Gate-Leistungsschaltung 10 aufgrund eines Unfalls oder dergleichen in einen anormalen Zustand übergeht und somit nicht aktiviert wird, kann daher das Schaltelement 81 nicht eingeschaltet werden, und somit kann die Wechselrichterschaltung 8 nicht in die Drei-Phasen-Kurzschluss-Betriebsart versetzt werden. Aus diesem Grund wird das Fahrzeug zwangsläufig mit einer geringen Geschwindigkeit abgeschleppt, um zu verhindern, dass das Fahrzeug nicht abgeschleppt werden kann oder die induzierte Spannung nicht erhöht wird. In dieser nachfolgend beschriebenen Ausführungsform kann der Motorgenerator 3 sogar in einem Fall in die Drei-Phasen-Kurzschluss-Betriebsart versetzt werden, in dem die Gate-Leistungsschaltung 10 aufgrund eines Unfalls oder dergleichen anormal ist.
  • 3 ist ein Schaltplan, der einen Teil der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 in dieser Ausführungsform veranschaulicht. Die Steuereinheit 6 führt das PWM-Signal P1 einer Ansteuerschaltung 911 der Gate-Ansteuerschaltung 91 zu. Die Ansteuerschaltung 911 ist durch einen Gate-Ansteuer-IC ausgestaltet. Ein von der Ansteuerschaltung 911 ausgegebenes Signal P2 wird an den Gate-Anschluss eines Transistors einer Pufferschaltung 912 angelegt. Die Pufferschaltung 912 wird mit der Gate-Leistungsspannung aus der Gate-Leistungsschaltung 10 versorgt und ist durch eine Verstärkerschaltung ausgestaltet, indem ein Widerstand und ein Transistor in Reihe geschaltet sind. Der Ausgang der Pufferschaltung ist mit einem Gate-Anschluss des Schaltelements 81 als Ansteuersignal verbunden. Mit dieser Konfiguration wird das Ansteuersignal in einem normalen Zustand, in dem die Gate-Leistungsschaltung 10 normalerweise betrieben wird, aus der Gate-Ansteuerschaltung 91 entsprechend dem PWM-Signal P1 von der Steuereinheit 6 ausgegeben, um das Ansteuern des Schaltelements 81 zu steuern. Zusätzlich erkennt die Ansteuerschaltung 911 einen Gate-Leistungsspannungswert P3 der Gate-Leistungsschaltung 10. In einem Fall, in dem die Gate-Leistungsspannung gleich oder niedriger ist als eine Spannung, die aufgrund eines Ausfalls der Gate-Leistungsschaltung 10 nicht ausreicht, um das Schaltelement 81 anzusteuern, gibt die Ansteuerschaltung 911 ein Signal P4 an die Steuereinheit 6 aus. Darüber hinaus ist die Gate-Leistungsschaltung 10 zum Beispiel durch einen Sperrwandler ausgestaltet, wenngleich das in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist.
  • Der Batteriestromkreis 93 ist durch den Stromversorgungsschaltkreis 92 mit der Steuereinheit 6 verbunden. Bei dem Stromversorgungsschaltkreis 92 handelt es sich um einen Photovoltaik-Koppler, der durch lichtemittierende und lichtempfangende Dioden ausgestaltet ist, und er ist mit einer Signalleitung S1 verbunden, die aus der Steuereinheit 6 ausgegeben wird. Eine Stromquelle LV ist über einen Widerstand R1 mit der Signalleitung S1 verbunden. Bei dem Widerstand R1 handelt es sich um einen Widerstand zum Begrenzen eines Stroms, der von der Stromquelle LV aus fließt.
  • Der Photovoltaik-Koppler des Stromversorgungsschaltkreises 92 leitet einen Strom von der Stromquelle LV an die lichtemittierende Diode des Photovoltaik-Kopplers durch den Widerstand R1, wenn das Signal von der Steuereinheit 6 bereitgestellt wird, und überträgt das Fotosignal an die lichtempfangende Fotodiode. Die lichtempfangende Diode empfängt das Fotosignal und verursacht eine Spannung zwischen der Anode und der Kathode der lichtempfangenden Diode unter Verwendung eines fotoelektrischen Effekts, um den Strom zur Verfügung zu stellen.
  • Der Batteriestromkreis 93 ist so konfiguriert, dass ein Kondensator C1 durch eine Diode D1 parallel geschaltet ist, und die Diode D1, ein MOS-Transistor (MOSFET) T1 und eine Diode D3 in Reihe geschaltet sind. Der Batteriestromkreis 93 ist mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 81 verbunden. In der Verbindungsleitung der Diode D1 und des MOS-Transistors T1 ist die Ausgangsleitung des Signals P2 der Ansteuerschaltung 911 über eine Diode D2 angeschlossen. Der Kondensator C1 speichert Ladungen zum Laden der Gate-Elektrode des Schaltelements 81. Die Kapazität des Kondensators C1 wird anhand einer Ladungsmenge festgesetzt, die benötigt wird, damit das Schaltelement 81 eingeschaltet wird. Die Diode D1 schränkt die Ladungen dahingehend ein, dass sie nicht in einer Richtung von dem Photovoltaik-Koppler (dem Stromversorgungsschaltkreis 92) zu dem Kondensator C1 fließen. Die Diode D2 schränkt die Ladungen dahingehend ein, dass sie nicht in einer Richtung von der Ansteuerschaltung 911 zu dem Kondensator C1 fließen. Die Diode D3 schränkt die Ladungen dahingehend ein, dass sie nicht in einer Richtung von dem Kondensator C1 zu der Gate-Elektrode des Schaltelements 81 fließen. Der MOS-Transistor T1 blockiert den Fluss des Stroms so, dass die in dem Kondensator C1 akkumulierten Ladungen nicht der Gate-Elektrode des Schaltelements 81 zugeführt werden, außer dann, wenn die Gate-Leistungsschaltung 10 anormal ist. In 3 sind die Gate-Ansteuerschaltung 91, der Stromversorgungsschaltkreis 92 und der Batteriestromkreis 93 entsprechend einem Schaltelement 81 veranschaulicht. Die Gate-Ansteuerschaltung 91, der Stromversorgungsschaltkreis 92 und der Batteriestromkreis 93 werden in Übereinstimmung mit einem von sechs Schaltelementen 81 bereitgestellt, wie in 3 veranschaulicht ist.
  • Als nächstes wird der Betrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 führt der Gate-Ansteuerschaltung 91 das PWM-Signal P1 in einem normalen Betrieb von der Steuereinheit 6 zu, steuert das Schaltelement 81 durch die Pufferschaltung 912 an, wandelt eine Gleichstromleistung der Batterie 2 in eine Wechselstromleistung um und steuert den Motorgenerator 3 an. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kondensator C1 in dem Batteriestromkreis 93 mit den Ladungen geladen, die von dem PWM-Signal P1 von der Ansteuerschaltung 911 durch die Diode D2 übertragen werden. Darüber hinaus wird das PWM-Signal P1 auf der Grundlage der Gate-Leistungsspannung erzeugt, die von der Gate-Leistungsschaltung 10 bereitgestellt wird, auch wenn das nicht in der Zeichnung veranschaulicht ist. Mit anderen Worten werden die Ladungen von der Gate-Leistungsspannung, die von der Gate-Leistungsschaltung 10 bereitgestellt wird, in dem Kondensator C1 akkumuliert. Darüber hinaus können die Ladungen durch die Diode D2 unabhängig von dem PWM-Signal P1 von der Gate-Leistungsschaltung 10 direkt in dem Kondensator C1 akkumuliert werden. Mit dieser Konfiguration werden die in dem Kondensator C1 akkumulierten Ladungen durch den MOS-Transistor T1 blockiert und somit nicht in die Gate-Elektrode des Schaltelements 81 geladen und behindern nicht das Ansteuern des Schaltelements 81 zu einem normalen Zeitpunkt.
  • Die Ansteuerschaltung 911 überwacht die Unversehrtheit der Gate-Leistungsschaltung 10. Wenn der Spannungswert P3 niedriger als ein vorher festgelegter Schwellwert ist, ermittelt die Ansteuerschaltung, dass es in der Gate-Leistungsschaltung 10 eine Anomalie gibt, und gibt das Signal P4 an die Steuereinheit 6 aus. Nach dem Empfangen des Signals P4 gibt die Steuereinheit 6 ein Signal an die Signalleitung S1 aus, damit der Photovoltaik-Koppler des Stromversorgungsschaltkreises 92 betrieben wird. Dann geht der MOS-Transistor T1 in dem Batteriestromkreis 93 in einen Leitungszustand über. Die in dem Kondensator C1 akkumulierten Ladungen werden umgehend der Gate-Elektrode des Schaltelements 81 zugeführt, um das Schaltelement 81 einzuschalten. Zusätzlich wird der Kondensator C1 mit einer Spannung geladen, die von dem Photovoltaik-Koppler zugeführt wird, und geht in einen geladenen Zustand über. Auf diese Weise schaltet der Batteriestromkreis 93 die Schaltelemente 81 sämtlicher Phasen des oberen Zweigs oder die Schaltelemente 81 sämtlicher Phasen des unteren Zweigs in einem Fall ein, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung 10 in einem anormalen Zustand befindet.
  • Selbst in einem Fall, in dem ein Fehler in der Gate-Leistungsschaltung 10 auftritt, werden mit den oben beschriebenen Arbeitsschritten sämtliche Phasen des oberen Zweigs oder des unteren Zweigs der Wechselrichterschaltung 8 eingeschaltet, um zu veranlassen, dass der Motorgenerator 3 in die Dreiphasen-Kurzschluss-Betriebsart geschaltet wird. Weiterhin wurde die Beschreibung eines Beispiels gegeben, dass die Gate-Leistungsschaltung 10 die Gate-Leistungsspannung allen Schaltelementen 81 vollständig zuführt. Jedoch kann die Gate-Leistungsschaltung 10 so konfiguriert sein, dass sie für jede der drei Phasen verteilt werden kann. Zusätzlich wurde ein IGBT als Schaltelement 81 veranschaulicht, wobei aber auch ein MOSFET oder ein bipolarer Transistor verwendet werden können. Darüber hinaus wurde ein Photovoltaik-Koppler als Stromversorgungsschaltkreis 92 veranschaulicht. Jedoch kann der Stromversorgungsschaltkreis 92 auch durch eine isolierende Stromquellenschaltung mit einer einfacheren Struktur als der Sperrwandler konfiguriert sein. Darüber hinaus wurde die Beschreibung für ein Beispiel gegeben, bei dem das Schaltelement 81 über die Pufferschaltung 912 angesteuert wird. Jedoch kann das Schaltelement 81 auch direkt lediglich durch den Gate-Ansteuer-IC ohne die Pufferschaltung 912 angesteuert werden.
  • Entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die folgenden operativen Effekte erzielt.
  • (1) Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 beinhaltet eine Wechselrichterschaltung 8, die durch das Schaltelement 81 ausgestaltet ist, eine Gleichspannung eingibt und eine Wechselspannung ausgibt, die Gate-Ansteuerschaltung 91, die das Ansteuersignal zur Ansteuerung des Schaltelements 81 ausgibt, die Gate-Leistungsschaltung 10, die der Gate-Ansteuerschaltung 91 eine Gate-Leistungsspannung zuführt, um das Ansteuersignal auszugeben, und den Batteriestromkreis 93, der Ladungen akkumuliert, um das Schaltelement 81 einzuschalten. Der Batteriestromkreis 93 akkumuliert die Ladungen von der Gate-Leistungsspannung in einem Fall, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung 10 in einem normalen Zustand befindet. Der Batteriestromkreis 93 führt dem Schaltelement 81 die Ladungen zu, um das Schaltelement 81 in einem Fall einzuschalten, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung 10 in einem anormalen Zustand befindet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die mit dem Verlust der Stromquellenspannung umgehen kann, ohne eine Schaltungsanordnung kompliziert zu machen.
  • Obwohl vorstehend verschiedene Ausführungsformen und Abänderungen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Inhalte beschränkt. Andere Aspekte, die als zu den technischen Ideen der Erfindung gehörig angesehen werden können, sind in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung einzubeziehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    2
    Batterie
    3
    Motorgenerator
    4
    Kondensator
    5
    Schütz
    6
    Steuereinheit
    7
    Stromsensor
    8
    Wechselrichterschaltung
    9
    Gate-Steuerschaltung
    10
    Gate-Leistungsschaltung
    81
    Schaltelement
    91
    Gate-Ansteuerschaltung
    92
    Stromversorgungsschaltkreis
    93
    Batteriestromkreis
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014192975 A [0003]

Claims (6)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Wechselrichterschaltung, die durch ein Schaltelement ausgestaltet ist, eine Gleichspannung eingibt und eine Wechselspannung ausgibt; eine Gate-Ansteuerschaltung, die ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des Schaltelements ausgibt; eine Gate-Leistungsschaltung, die der Gate-Ansteuerschaltung eine Gate-Leistungsspannung zuführt, um das Ansteuersignal auszugeben; und einen Batteriestromkreis, der Ladungen akkumuliert, um das Schaltelement einzuschalten, wobei der Batteriestromkreis die Ladungen von der Gate-Leistungsspannung in einem Fall akkumuliert, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in einem normalen Zustand befindet, und die Ladungen dem Schaltelement zuführt, um das Schaltelement in einem Fall einzuschalten, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in einem anormalen Zustand befindet.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Batteriestromkreis die Schaltelemente sämtlicher Phasen eines oberen Zweigs oder die Schaltelemente sämtlicher Phasen eines unteren Zweigs in einem Fall einschaltet, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in einem anormalen Zustand befindet.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: einen Stromversorgungsschaltkreis, der dem Batteriestromkreis eine Spannung zuführt, wobei der Batteriestromkreis die Ladungen von einer Spannung akkumuliert, die von dem Stromversorgungsschaltkreis in einem Fall zugeführt wird, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in dem anormalen Zustand befindet.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Batteriestromkreis eine Blockierschaltung beinhaltet, welche das Zuführen der Ladungen blockiert, und wobei die Blockierschaltung die Ladungen in einem Fall blockiert, in dem sich die Gate-Leistungsschaltung in dem normalen Zustand befindet, damit die Ladungen nicht dem Schaltelement zugeführt werden.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Batteriestromkreis einen Kondensator beinhaltet, der die Ladungen akkumuliert, und wobei eine Kapazität des Kondensators anhand einer Gate-Ladungsmenge festgesetzt wird, die benötigt wird, damit das Schaltelement eingeschaltet wird.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend: einen Photovoltaik-Koppler, der dem Batteriestromkreis Leistung zuführt.
DE112017000253.2T 2016-01-29 2017-01-10 Leistungsumwandlungsvorrichtung Pending DE112017000253T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-015031 2016-01-29
JP2016015031 2016-01-29
PCT/JP2017/000361 WO2017130668A1 (ja) 2016-01-29 2017-01-10 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112017000253T5 true DE112017000253T5 (de) 2018-09-13

Family

ID=59398128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112017000253.2T Pending DE112017000253T5 (de) 2016-01-29 2017-01-10 Leistungsumwandlungsvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10840800B2 (de)
JP (1) JP6469894B2 (de)
CN (1) CN108450049B (de)
DE (1) DE112017000253T5 (de)
WO (1) WO2017130668A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020111576A1 (de) 2020-04-28 2021-10-28 Seg Automotive Germany Gmbh Schaltungsanordnung für einen Stromrichter, Stromrichter, elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108199652A (zh) * 2017-12-30 2018-06-22 孙振华 一种防雷家庭光伏供电***
CN108183679A (zh) * 2017-12-30 2018-06-19 赵志泓 一种基于新型逆变器的彩钢屋顶监控供电***
CN108092603A (zh) * 2017-12-30 2018-05-29 赵志泓 一种基于新型逆变器的混凝土屋顶监控供电***
CN109818395A (zh) * 2019-01-28 2019-05-28 浙江众合科技股份有限公司 一种超级电容供电的电源防护电路
JP7003966B2 (ja) * 2019-04-25 2022-01-21 株式会社デンソー 駆動回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2938656B1 (fr) * 2008-11-18 2011-08-26 Thales Sa Systeme a securite intrinseque et module de test, notamment pour une utilisation dans un systeme de signalisation ferroviaire
US8994208B2 (en) * 2010-03-15 2015-03-31 Magna Electronics Inc. Backup power for overvoltage protection for electric vehicle
CN102130643A (zh) * 2010-12-27 2011-07-20 东南大学 开关磁阻电机电容自举式驱动电路和驱动方法
JP6064657B2 (ja) * 2013-02-18 2017-01-25 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機駆動装置
JP2014192975A (ja) 2013-03-26 2014-10-06 Aisin Aw Co Ltd インバータ装置
JP2015082943A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置
JP6071859B2 (ja) * 2013-12-09 2017-02-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020111576A1 (de) 2020-04-28 2021-10-28 Seg Automotive Germany Gmbh Schaltungsanordnung für einen Stromrichter, Stromrichter, elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine
DE102020111576B4 (de) 2020-04-28 2022-11-17 Seg Automotive Germany Gmbh Schaltungsanordnung für einen Stromrichter, Stromrichter, elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
CN108450049A (zh) 2018-08-24
US20190020263A1 (en) 2019-01-17
WO2017130668A1 (ja) 2017-08-03
JP6469894B2 (ja) 2019-02-13
US10840800B2 (en) 2020-11-17
JPWO2017130668A1 (ja) 2018-06-28
CN108450049B (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112017000253T5 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
EP1655829B1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors, insbesondere einer Waschmaschine
EP3083318A1 (de) Sicherheitsschaltungsanordnung für eine elektrische antriebseinheit
DE102009057587B4 (de) Verpolungsschutz für Mosfets
DE112014003605B4 (de) Antriebssteuerungsvorrichtung für einen elektrischen Motor
DE112017000286T5 (de) Leistungsumrichtvorrichtung
DE102014114122B4 (de) Drehende elektrische Maschine, die an einem Fahrzeug befestigt ist
DE112008003996T5 (de) Treibereinheit
DE112011101611T5 (de) Leistungswandler
DE102016103041A1 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102007022515A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine
DE102011083945A1 (de) Steuervorrichtung für Halbleiterschalter eines Wechselrichters und Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters
EP0268930B1 (de) Schaltungsanordnung eines sich selbst schützenden Leistungsschalters
DE102012101508A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine
DE102013108330A1 (de) Elektrische drehende Maschine für ein Motorfahrzeug
DE102014204783A1 (de) Motortreibervorrichtung
DE102012215002A1 (de) Systeme und Verfahren zum Entladen einer Busspannung unter Verwendung von Halbleitereinrichtungen
EP1929604B1 (de) Ansteuersystem und verfahren zur ansteuerung für einen permanent erregten elektromotor
DE102021133298A1 (de) Ansteueranordnung und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine
WO2014127871A2 (de) Interne energieversorgung von energiespeichermodulen für eine energiespeichereinrichtung und energiespeichereinrichtung mit solchem
DE102009046617A1 (de) Wechselrichter
WO2018050681A1 (de) Solarmodul und energieerzeugungsanlage
DE102013201909A1 (de) Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Energiespeichereinrichtung bei einem Kommunikationsausfall
DE102008032317A1 (de) Stromversorgung für die Steuerelektronik eines Umrichters
EP2648328B1 (de) Schutz eines Stromrichters mit Zwischenkreis vor Beschädigungen durch die Gegenspannung der angeschlossenen Synchronmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HITACHI ASTEMO, LTD., HITACHINAKA-SHI, JP

Free format text: FORMER OWNER: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, LTD., HITACHINAKA-SHI, IBARAKI-KEN, JP