JP2005175741A - スイッチングデバイスの制御装置およびモーターの駆動回路の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】P−N線間に配設され、スナバ回路を構成するキャパシタ1と、抵抗分割によりP−N線間の電圧を検出することでトランジスタT1およびT2のサージ電圧を検知する電圧検出抵抗2とを有し、ドライバ6および7から、トランジスタT1およびT2に対して、それぞれゲート抵抗可変装置4および5を介してゲート制御信号を与える。ゲート抵抗可変装置4および5はそれぞれ可変抵抗42および52を有し、可変抵抗42および52は、それぞれ検出電圧監視装置3から与えられる可変抵抗制御信号S21およびS22に基づいて抵抗値が制御される。
【選択図】図2
Description
以下、図1〜図7を用いて本発明に係るスイッチングデバイスの制御装置の実施の形態について説明する。
図1に、本発明に係るスイッチングデバイスの制御装置を含む電力変換装置を備えた3相モーターの駆動回路の構成を示す。図1に示すように、3相モーターMの電源となる主電源DPWがP−N線間に配設され、モーターMの各々の相には、電力変換装置としてインバータ100、101、102が接続されている。
図3に示すように、可変抵抗52は、直列に接続された複数の抵抗(ここでは抵抗521、522、523および524)と、各抵抗にそれぞれ並列に接続されたトランジスタ(ここではバイポーラトランジスタ)T521、T522、T523およびT524と、トランジスタT521〜T524のベースに電圧を与えて、トランジスタT521〜T524のオン・オフ制御を行う可変抵抗制御装置VRCとを備えている。可変抵抗制御装置VRCは、検出電圧監視装置3から与えられる可変抵抗制御信号S22に対応させて、予め設定したトランジスタT521〜T524の組み合わせをオンあるいはオフさせることで、所望の抵抗値を得るものである。
検出電圧監視装置3は、電圧検知抵抗2で検出された電圧を信号S1として受け、予め設けた規定値との比較結果に基づいて、トランジスタT1およびT2の制御状態の変更の要否を判定する機能と、当該判定結果に基づいて可変抵抗制御信号S21およびS22を生成して出力する機能と、トランジスタT1およびT2の制御状態を変更した場合には、外部に対してその旨を通知する通知信号S3を出力する機能と有し、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。
<B−1.ゲート抵抗とサージ電圧との関係について>
次に、インバータ制御装置110の動作説明に先立って、ゲート抵抗とスイッチングデバイスのサージ電圧の関係について、図4〜図6を用いて説明する。
そこで、サージ電圧の抑制には、スナバ回路を用いることが多い。スナバ回路には、キャパシタおよび抵抗を用いたRCスナバ回路、キャパシタ、抵抗およびダイオードを用いた非充電型RCDスナバ回路、充電型RCDスナバ回路などが使用される。
図7に示すフローチャートを用いてインバータ制御装置110の動作について説明する。
図7に示すように、インバータ100の制御が始まると、まず検出電圧監視装置3は、現状の制御状態の確認を行う。具体的には、ステップST1において、制御状態が第1制御状態であるか否かを確認し、第1制御状態である場合にはステップST6に進み、第1制御状態ではない場合、すなわち通常制御状態あるいは第2制御状態である場合にはステップST2に進む。
ステップST2では、制御状態が第2制御状態であるか否かを確認し、第2制御状態ではない場合、すなわち通常制御状態である場合にはステップST3に進み、第2制御状態である場合には、ステップST1以下の動作を繰り返す。
次に、ステップST1において、制御状態が第1制御状態であると判断された場合の動作について説明する。
以上説明したように、本発明に係るスイッチングデバイスの制御装置の実施の形態によれば、サージ電圧を監視することでスナバ回路の不具合を検知し、スナバ回路の不具合を放置することでスイッチングデバイスに不具合が発生することを防止できる。
以上説明した実施の形態においては、図7を用いて説明したように、第1制御状態に移行した後は、ステップST5において、スナバ回路故障の予備判定を外部に通知する処理を行う例を示したが、この処理は必須というものではない。
以上説明した実施の形態においては、図1および図2を用いて説明したように、インバータ100を構成するインバータ制御装置110に本発明を適用した例を示したが、本発明の適用はインバータ制御装置に限定されるものではなく、コンバータの制御装置に適用しても良い。
以上説明した実施の形態においては、図2を用いて説明したように、P−N線間にトーテムポール接続されたトランジスタT1およびT2のゲート抵抗を共に変更する構成を示したが、例えば、高電位側デバイスには、低電位側デバイスほど主電流が流れず、スナバ回路の有無に係わらずサージ電圧が高電位側デバイスの耐圧を越えないのであれば、ゲート抵抗を変更するための構成は、低電位側デバイスのみに設ければ良い。
図2を用いて説明したインバータ制御装置110を、ハイブリッド自動車のインバータに適用した場合の構成および動作について図8〜図10を用いて説明する。
図10に示すように、まず、インバータ制御装置110から、通知信号S3として、スナバ回路故障の予備判定が出された旨の通知を受けたか否かの確認を行い(ステップST21)、通知を受けた場合は、デバイス制御信号発生装置9に電流制御信号S41を与えて、トランジスタT1およびT2のオン時間およびオフ時間を変更することで、トランジスタT1およびT2に流れる主電流、すなわち出力電流を制限する(ステップST22)。この場合、サージ電圧とスイッチングデバイスの動作電圧との合計が、スイッチングデバイスの耐圧を越えないように出力電流を制限する。
これまでの説明では、本発明の制御装置を、P−N線間にトーテムポール接続されたスイッチングデバイスの制御に適用する例について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、昇圧回路を構成するスイッチングデバイスの制御に適用しても良い。
Claims (9)
- スイッチングデバイスの制御装置であって、
前記スイッチングデバイスの駆動制御を行う駆動装置、
前記スイッチングデバイスのスイッチング動作時に発生するサージ電圧抑制のためのスナバ回路と、
前記スイッチングデバイスの主電極間の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記電圧検出装置の検出電圧を監視して前記サージ電圧を検知する検出電圧監視装置と、
前記検出電圧監視装置からの指示に基づいて前記スイッチングデバイスの制御状態を変更する制御状態変更装置とを備え、
前記検出電圧監視装置は、前記サージ電圧との比較対象であって、予め設定された第1および第2の規定値を有し、
前記サージ電圧が前記第1の規定値を越えた場合には、前記制御状態変更装置に指示して前記スイッチングデバイスの制御状態を通常制御状態から第1の制御状態に移行させ、
前記スイッチングデバイスが前記第1の制御状態にある場合に、前記サージ電圧が前記第2の規定値を越える状態となった場合には、前記制御状態変更装置に指示して前記スイッチングデバイスの制御状態を前記第1の制御状態から第2の制御状態に移行させることで、前記サージ電圧を抑制するスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記検出電圧監視装置は、
前記スイッチングデバイスが前記第1の制御状態にある場合に、前記サージ電圧が前記第2の規定値以下を維持する場合には、前記制御状態変更装置に指示して前記スイッチングデバイスの制御状態を前記第1の制御状態から前記通常制御状態に復帰させる、請求項1記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記検出電圧監視装置は、
前記スイッチングデバイスが前記第1の制御状態にあって、前記サージ電圧が前記第2の規定値を越える状態となった場合であって、それが持続する場合にのみ前記スイッチングデバイスの制御状態を前記第1の制御状態から第2の制御状態に移行させる、請求項2記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記検出電圧監視装置は、
前記スイッチングデバイスが前記第1の制御状態にある場合に、前記サージ電圧と前記第2の規定値との比較判定を繰り返して行い、前記サージ電圧が前記第2の規定値を越える判定が出された回数が予め定めた規定回数を越えた場合に、前記サージ電圧が前記第2の規定値を越える状態が持続しているものと判断する、請求項3記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記検出電圧監視装置は、
前記スイッチングデバイスの制御状態を前記第1の制御状態に移行させた場合に、その情報を前記制御装置の上位システムに通知し、
前記スイッチングデバイスの制御状態を前記第2の制御状態に移行させた場合に、その情報を前記上位システムに通知する機能を有する、請求項2記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記検出電圧監視装置は、
前記スイッチングデバイスの制御状態を前記第2の制御状態に移行させた場合に、その情報を前記制御装置の上位システムに通知する機能を有する、請求項2記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記上位システムは、
前記第1の制御状態に移行した情報の通知および前記第2の制御状態に移行した情報の通知を受け、それぞれに対応して前記スイッチングデバイスの動作制限を実行し、
前記スイッチングデバイスの制御状態が、前記第1の制御状態から前記通常制御状態に復帰し、前記第2の制御状態に移行した情報の通知を受けない場合には、前記第1の制御状態への移行に対応する前記スイッチングデバイスの動作制限を解除する、請求項5記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 前記制御状態変更装置は、前記スイッチングデバイスのゲート抵抗を変更するゲート抵抗可変装置を含み、
前記ゲート抵抗可変装置は、前記スイッチングデバイスのゲート抵抗を段階的に変更する機能を有し、
前記第1の制御状態は、
前記スイッチングデバイスのゲート抵抗を前記通常制御状態の抵抗値から増加させて第1の抵抗値とすることで前記スイッチングデバイスのターンオフ速度を低下させる制御状態を含み、
前記第2の制御状態は、
前記スイッチングデバイスのゲート抵抗を前記第1の抵抗値から増加させて第2の抵抗値とすることで前記スイッチングデバイスのターンオフ速度を低下させる制御状態を含む、請求項1記載のスイッチングデバイスの制御装置。 - 駆動源としてモーターを含む自動車の、前記モーターの駆動回路の制御装置であって、 前記制御装置は、請求項1記載のスイッチングデバイスの制御装置を備える、モーターの駆動回路の制御装置。
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