JP2019161720A5 - - Google Patents

Claims (12)

1. ３相各相の上アームに接続される第１のデュアルゲートＩＧＢＴおよび当該３相各相の下アームに接続される第２のデュアルゲートＩＧＢＴと、
   前記第１および前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴそれぞれに逆並列に接続されるダイオードとから構成されるインバータ装置であって、
   前記第１および前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴそれぞれは、第１および第２のゲート端子を有し、前記第１および前記第２のゲート端子の少なくともいずれかに閾値電圧以上の電圧を印加することで非導通状態から導通状態へ移行し、前記第１および第２のゲート端子に前記閾値電圧未満の電圧が印加されることで導通状態から非導通状態へ移行する特性を有し、
   前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子は、第１のＰＷＭ信号を用いて生成した第１のゲート信号により駆動され、前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子は、第３のＰＷＭ信号を用いて生成した第３のゲート信号により駆動され、
   前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子は、第２のＰＷＭ信号を用いて生成した第２のゲート信号により駆動され、前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子は、第４のＰＷＭ信号を用いて生成した第４のゲート信号により駆動され、
   前記第１のＰＷＭ信号は、負荷を駆動制御するための電圧指令信号に基づいて導通幅が変調され、
   前記第２のＰＷＭ信号は、前記第１のＰＷＭ信号の正負を逆相にした信号であり、
   前記第３のＰＷＭ信号は、前記第１のＰＷＭ信号の導通幅が予め設定された期間より大きい場合には、当該第１のＰＷＭ信号と同じ導通幅の期間内に位置し当該第１のＰＷＭ信号の導通幅より短い導通幅に変調され、前記第１のＰＷＭ信号の導通幅が前記予め設定された期間以下の場合には、非導通のままであり、
   前記第４のＰＷＭ信号は、前記第２のＰＷＭ信号の導通幅が前記予め設定された期間より大きい場合には、当該第２のＰＷＭ信号と同じ導通幅の期間内に位置し当該第２のＰＷＭ信号の導通幅より短い導通幅に変調され、前記第２のＰＷＭ信号の導通幅が前記予め設定された期間以下の場合には、非導通のままであり、
   前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第１のフィードバック信号として前記第１のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力し、
   前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第２のフィードバック信号として前記第２のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力する
   ことを特徴とするインバータ装置。
2. 請求項１に記載のインバータ装置であって、
   前記警告信号に基づいて、前記第１から第４のＰＷＭ信号全てを導通とする
   ことを特徴とするインバータ装置。
3. 請求項１に記載のインバータ装置であって、
   前記第３のＰＷＭ信号は、前記第１のＰＷＭ信号が非導通から導通へ変化するタイミングから少なくとも１μ秒経過した後に非導通から導通へ変化し、前記第１のＰＷＭ信号が導通から非導通へ変化するタイミングから少なくとも５μ秒以前に導通から非導通へ変化し、
   前記第４のＰＷＭ信号は、前記第２のＰＷＭ信号が非導通から導通へ変化するタイミングから少なくとも１μ秒経過した後に非導通から導通へ変化し、前記第２のＰＷＭ信号が導通から非導通へ変化するタイミングから少なくとも５μ秒以前に導通から非導通へ変化し、
   前記第１のＰＷＭ信号は、前記第２のＰＷＭ信号が非導通の期間幅より短い導通幅であり、かつ当該導通幅が前記第２のＰＷＭ信号の非導通の期間内に生成され、
   前記第２のＰＷＭ信号は、前記第１のＰＷＭ信号が非導通の期間幅より短い導通幅であり、かつ当該導通幅が前記第１のＰＷＭ信号の非導通の期間内に生成され、
   前記第１のＰＷＭ信号は、前記第２のＰＷＭ信号が導通から非導通に変化するタイミングから少なくとも２μ秒経過した後に非導通から導通に変化し、
   前記第２のＰＷＭ信号は、前記第１のＰＷＭ信号が導通から非導通に変化するタイミングから少なくとも２μ秒経過した後に非導通から導通に変化する
   ことを特徴とするインバータ装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のインバータ装置であって、
   前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第３のフィードバック信号として前記第３のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力し、
   前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第４のフィードバック信号として前記第４のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力する
   ことを特徴とするインバータ装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載のインバータ装置であって、
   前記ダイオードは、半導体基体に炭化ケイ素を用いたショットキーバリアダイオードである
   ことを特徴とするインバータ装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のインバータ装置であって、
   前記第１および第２のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御演算部と、
   前記第１のＰＷＭ信号を受けて前記第３のＰＷＭ信号を生成する第１のＰＷＭ信号変換部と、
   前記第２のＰＷＭ信号を受けて前記第４のＰＷＭ信号を生成する第２のＰＷＭ信号変換部と、
   前記第１から第４のＰＷＭ信号をそれぞれに受けて前記第１から第４のゲート信号を生成する第１から第４のゲート出力回路部と
   を備え、
   前記第１のＰＷＭ信号変換部、前記第１のゲート出力回路部および前記第３のゲート出力回路部により第１のゲート駆動回路を構成し、
   前記第２のＰＷＭ信号変換部、前記第２のゲート出力回路部および前記第４のゲート出力回路部により第２のゲート駆動回路を構成する
   ことを特徴とするインバータ装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載のインバータ装置であって、
   前記第１および第２のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御演算部と、
   前記第１のＰＷＭ信号を受けて前記第３のＰＷＭ信号を生成する第１のＰＷＭ信号変換部と、
   前記第２のＰＷＭ信号を受けて前記第４のＰＷＭ信号を生成する第２のＰＷＭ信号変換部と、
   前記第１から第４のＰＷＭ信号をそれぞれに受けて前記第１から第４のゲート信号を生成する第１から第４のゲート出力回路部と
   を備え、
   前記第１のゲート出力回路部および前記第３のゲート出力回路部により第１のゲート駆動回路を構成し、
   前記第２のゲート出力回路部および前記第４のゲート出力回路部により第２のゲート駆動回路を構成し、
   前記第１のＰＷＭ信号変換部および前記第２のＰＷＭ信号変換部を前記ＰＷＭ制御演算部内に設ける
   ことを特徴とするインバータ装置。
8. 請求項６または７に記載のインバータ装置であって、
   前記ＰＷＭ制御演算部は、プログラム可能な集積回路から構成される
   ことを特徴とするインバータ装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のインバータ装置を搭載した電気鉄道車両。
10. ３相各相の上アームに接続される第１のデュアルゲートＩＧＢＴおよび当該３相各相の下アームに接続される第２のデュアルゲートＩＧＢＴと、前記第１および前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴそれぞれに逆並列に接続されるダイオードとから構成されるインバータ装置の駆動方法であって、
    前記第１および前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴそれぞれは、第１および第２のゲート端子を備え、前記第１および前記第２のゲート端子の少なくともいずれかに閾値電圧以上の電圧が印加されることで非導通状態から導通状態へ移行し、前記第１および前記第２のゲート端子に前記閾値電圧未満の電圧が印加されることで導通状態から非導通状態へ移行する特性を有し、
    前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子を、第１のＰＷＭ信号を用いて生成した第１のゲート信号により駆動し、前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子を、第３のＰＷＭ信号を用いて生成した第３のゲート信号により駆動し、
    前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子を、第２のＰＷＭ信号を用いて生成した第２のゲート信号により駆動し、前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子を、第４のＰＷＭ信号を用いて生成した第４のゲート信号により駆動し、
    前記第１のＰＷＭ信号を、負荷を駆動制御するための電圧指令信号に基づいて導通幅を変調し、
    前記第２のＰＷＭ信号を、前記第１のＰＷＭ信号の正負を逆相にした信号とし、
    前記第３のＰＷＭ信号を、前記第１のＰＷＭ信号の導通幅が予め設定された期間より大きい場合には、当該第１のＰＷＭ信号と同じ導通幅の期間内に位置し当該第１のＰＷＭ信号の導通幅より短い導通幅に変調し、前記第１のＰＷＭ信号の導通幅が前記予め設定された期間以下の場合には、非導通のままとし、
    前記第４のＰＷＭ信号を、前記第２のＰＷＭ信号の導通幅が前記予め設定された期間より大きい場合には、当該第２のＰＷＭ信号と同じ導通幅の期間内に位置し当該第２のＰＷＭ信号の導通幅より短い導通幅に変調し、前記第２のＰＷＭ信号の導通幅が前記予め設定された期間以下の場合には、非導通のままとし、
    前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第１のフィードバック信号として前記第１のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力し、
    前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第１のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第２のフィードバック信号として前記第２のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力する
    ことを特徴とするインバータ装置の駆動方法。
11. 請求項１０に記載のインバータ装置の駆動方法であって、
    前記第３のＰＷＭ信号を、前記第１のＰＷＭ信号が非導通から導通へ変化するタイミングから少なくとも１μ秒経過した後に非導通から導通へ変化させ、前記第１のＰＷＭ信号が導通から非導通へ変化するタイミングから少なくとも５μ秒以前に導通から非導通へ変化させ、
    前記第４のＰＷＭ信号を、前記第２のＰＷＭ信号が非導通から導通へ変化するタイミングから少なくとも１μ秒経過した後に非導通から導通へ変化させ、前記第２のＰＷＭ信号が導通から非導通へ変化するタイミングから少なくとも５μ秒以前に導通から非導通へ変化させ、
    前記第１のＰＷＭ信号を、前記第２のＰＷＭ信号が非導通の期間幅より短い導通幅であり、かつ当該導通幅が前記第２のＰＷＭ信号の非導通の期間内に生成し、
    前記第２のＰＷＭ信号を、前記第１のＰＷＭ信号が非導通の期間幅より短い導通幅であり、かつ当該導通幅が前記第１のＰＷＭ信号の非導通の期間内に生成し、
    前記第１のＰＷＭ信号を、前記第２のＰＷＭ信号が導通から非導通に変化するタイミングから少なくとも２μ秒経過した後に非導通から導通に変化させ、
    前記第２のＰＷＭ信号を、前記第１のＰＷＭ信号が導通から非導通に変化するタイミングから少なくとも２μ秒経過した後に非導通から導通に変化させる
    ことを特徴とするインバータ装置の駆動方法。
12. 請求項１０または１１に記載のインバータ装置の駆動方法であって、
    前記第１のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第３のフィードバック信号として前記第３のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力し、
    前記第２のデュアルゲートＩＧＢＴの前記第２のゲート端子の端子電圧を検知し、当該端子電圧を第４のフィードバック信号として前記第４のＰＷＭ信号と比較し、当該双方の信号が異なる際には警告信号を出力する
    ことを特徴とするインバータ装置の駆動方法。