JP4956637B2 - 電力変換装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この手段によりスイッチング速度を低速にすると、主スイッチング素子のドレイン−ソース間の電圧の低下及び主スイッチング素子のドレイン電流の減少が遅延し、その結果スイッチング損失が増加するといった問題があった。
前記制御スイッチング素子と前記主スイッチング素子とが、Ron(S2)<E(Rg) x fsw /(D x I2)の関係を有しており、前記主スイッチング素子がターンオフし、前記主スイッチング素子の電流がゼロになった後に、前記制御スイッチング素子をターンオフするように、前記主スイッチング素子及び前記制御スイッチング素子のそれぞれのゲート電圧を制御するタイミング制御装置をさらに備えていることを特徴とする。
[第1の実施の形態]
まず、本発明の第1の実施の形態による電力変換装置について説明する。
式1
ここで、
右辺の第1項は導通損失、第2項はスイッチング損失である。
D: 主スイッチング素子のデューティ(1周期中にオンしている期間の割合)
Ron(S1): 主スイッチング素子のオン抵抗
I: チョッパ回路の負荷電流
E(Rg): 主スイッチング素子のゲート抵抗に依存するスイッチングエネルギー
Eoss: 主スイッチング素子の接合容量に蓄積されるエネルギー
fsw: スイッチング周波数
次に、本発明の第2の実施の形態による電力変換装置について説明する。
102…回路の寄生インダクタンス
103…ダンピング抵抗
104…制御スイッチング素子
105…制御スイッチング素子ゲート回路
106…還流ダイオード
107…主スイッチング素子
108…主スイッチング素子ゲート回路
109…負荷
110…タイミング制御回路
211…直流電源
212…回路の寄生インダクタンス
213…還流ダイオード
214…負荷
215…主スイッチング素子
216…主スイッチング素子ゲート回路
811…直流電源
812…主スイッチング素子
813…還流ダイオード
814…制御スイッチング素子
815…ダンピング抵抗
816…制御スイッチング素子ゲート回路
817…主スイッチング素子ゲート回路
818…負荷
819…寄生インダクタンス
820…寄生インダクタンス
Claims (6)
- 電力変換回路の入力電源と、制御スイッチング素子とダンピング抵抗の並列接続で構成した振動制御部と、主スイッチング素子とを回路ループ状に接続した電力変換装置であって、
前記制御スイッチング素子と前記主スイッチング素子とが、Ron(S2)<E(Rg) x fsw
/(D x I2)の関係を有しており、前記主スイッチング素子がターンオフし、前記主スイッチング素子の電流がゼロになった後に、前記制御スイッチング素子をターンオフするように、前記主スイッチング素子及び前記制御スイッチング素子のそれぞれのゲート電圧を制御するタイミング制御装置をさらに備えていることを特徴とする電力変換装置。
上記式中、各符号は以下の各パラメータを意味している。
R on (S2): 制御スイッチング素子のオン抵抗
D: 主スイッチング素子のデューティ(1周期中にオンしている期間の割合)
I: チョッパ回路の負荷電流
E(R g ):
主スイッチング素子のゲート抵抗に依存するスイッチングエネルギー
f sw : スイッチング周波数 - 前記制御スイッチング素子として、SiC製の静電誘導型トランジスタを用いたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御スイッチング素子として、GaN製の高電子移動度トランジスタを用いたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御スイッチング素子として、Si製のIGBTを用いたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御スイッチング素子の単位面積当たりのオン抵抗は前記主スイッチング素子の単位面積当たりのオン抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 電力変換回路の入力電源と、制御スイッチング素子とダンピング抵抗の並列接続で構成した振動制御部と、主スイッチング素子とを回路ループ状に接続し、前記制御スイッチング素子と前記主スイッチング素子とが、Ron(S2)<E(Rg) x fsw
/(D x I2)の関係を有するように構成された電力変換装置の前記主スイッチング素子をターンオフし、前記主スイッチング素子の電流がゼロになった後に、前記制御スイッチング素子をターンオフすることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
上記式中、各符号は以下の各パラメータを意味している。
R on (S2): 制御スイッチング素子のオン抵抗
D: 主スイッチング素子のデューティ(1周期中にオンしている期間の割合)
I: チョッパ回路の負荷電流
E(R g ):
主スイッチング素子のゲート抵抗に依存するスイッチングエネルギー
f sw : スイッチング周波数
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