JP2013223357A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置は、SiCによって形成されたスイッチング素子3aとSiによって形成された還流ダイオード2aを逆並列接続した第一の素子対と、Siによって形成されたスイッチング素子1bとSiCによって形成された還流ダイオード4bを逆並列接続した第二の素子対とを直列接続した上下アーム構成の電圧形ブリッジ回路22を有して構成される。
【選択図】 図1
Description
図1は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成を示す図である。実施の形態1に係る電力変換装置は、炭化珪素(SiC)で構成したスイッチング素子3aと珪素(Si)で構成した還流ダイオード2aを逆並列接続した一対(第一の素子対)と、Siで構成したスイッチング素子1bとSiCで構成した還流ダイオード4bを逆並列接続した一対(第二の素子対)とを直列接続した上下アーム構成の電圧形ブリッジ回路22と、この電圧形ブリッジ回路22に並列に直列接続された平滑用コンデンサ11a,11bとで構成されている。さらに、電圧形ブリッジ回路22の上アームと下アームとの接続点と平滑用コンデンサ11a,11bの接続点とは、誘導性負荷12を介して接続されている。
つぎに、実施の形態2について説明する。図6は、この発明の実施の形態2に係る電力変換装置の構成を示す図である。実施の形態1では、上下アーム構成の電圧形ブリッジ回路22を一つ用いた、いわゆる単相ハーフブリッジ構成の電力変換装置を一例として説明したが、図6は、上下アーム構成の電圧形ブリッジ回路22を二個用いた、いわゆる単相フルブリッジ構成の電力変換装置である。なお、その他の構成については、実施の形態1と同一である。
つぎに実施の形態3について説明する。図10は、この発明の実施の形態3に係る電力変換装置の構成を示す図である。なお、前提となる電圧形ブリッジ回路22と平滑用コンデンサ11a,11bおよび誘導性負荷12の構成については、実施の形態1と同一である。
2a〜2f Siで構成した還流ダイオード
3a〜3f SiCで構成したスイッチング素子
4a〜4f SiCで構成した還流ダイオード
11a,11b 平滑用コンデンサ
12 誘導性負荷
13 コイル
14 制御部
15 極性判別器
16,16a,16b,16c 電流センサ
17 切替器
18 シャント抵抗器
19 実効値検出器
20 温度検出手段
21a,21b テーブル
22 電圧形ブリッジ回路
103 ドレイン電流
105 順方向電流
202 差動増幅器
203 比較器
301 負荷電流
302 スイッチング指令
303 U相電流
304 V相電流
305 W相電流
306 U相スイッチング指令
307 V相スイッチング指令
308 W相スイッチング指令
Claims (12)
- ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子とナローバンドギャップ半導体によって形成された還流ダイオードを逆並列接続した第一の素子対と、ナローバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子とワイドバンドギャップ半導体によって形成された還流ダイオードを逆並列接続した第二の素子対とを直列接続した上下アーム構成の電圧形ブリッジ回路を有することを特徴とする電力変換装置。
- 前記上下アーム構成の電圧形ブリッジ回路を二個以上並列接続し、前記ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子を前記電圧形ブリッジ回路の上アームまたは下アームの何れか一方にのみ配することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- あらかじめ設定した第一のスイッチング周波数を生成して出力する構成部と、前記第一のスイッチング周波数よりも高い第二のスイッチング周波数を生成して出力する構成部とを有し、前記第一のスイッチング素子か、前記第二のスイッチング素子のうちの少なくとも一方の素子をオン・オフ制御する際のスイッチング周波数を、前記第一のスイッチング周波数か前記第二のスイッチング周波数かの何れかに切り替えるスイッチング周波数切替部を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記電圧形ブリッジ回路に電流検出手段を備え、
前記スイッチング周波数切替部は、前記電流検出手段から得られる電流極性の正負により、前記スイッチング周波数を切り替えることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記スイッチング周波数切替部は、前記電流検出手段から得られる電流実効値とあらかじめ設定した閾値との大小比較により、前記スイッチング周波数を切り替えることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の少なくとも一つ以上の温度を測定または推定する温度検出手段を備え、
前記スイッチング周波数切替部は、前記温度検出手段から得られる温度とあらかじめ設定した閾値との大小比較により、前記スイッチング周波数を切り替えることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - あらかじめ前記電流実効値に対するスイッチング周波数の関係が定められており、前記ナローバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子か、前記ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子のうちの少なくとも一方の素子をオン・オフ制御する際のスイッチング周波数を、前記関係に従って変化させる手段を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- あらかじめ前記温度検出手段から得られる温度に対するスイッチング周波数の関係が定められており、前記ナローバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子か、前記ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子のうちの少なくとも一方の素子をオン・オフ制御する際のスイッチング周波数を、前記関係に従って変化させる手段を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記電流極性は、出力側に設けた電流検出器から得ることを特徴とする請求項4または5に記載の電力変換装置。
- 前記電流極性は、オンしているスイッチング素子に直列に接続したシャント抵抗から得ることを特徴とする請求項4または5に記載の電力変換装置。
- 前記電流極性は、オンしているスイッチング素子のコレクタ‐エミッタ間電圧またはドレイン‐ソース間電圧から得ることを特徴とする請求項4または5に記載の電力変換装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の電力変換装置。
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