JP5200739B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1に係る電力変換装置(1)の概略構成を図1に示す。この電力変換装置(1)は、コンバータ回路(11)と、平滑コンデンサ(12)と、インバータ回路(13)とを備えていて、交流電源(2)から供給された交流の電圧を所定の周波数の電圧に変換して、三相交流モータ(3)に供給するように構成されたものである。なお、この三相交流モータ(3)は、例えば、空気調和機の冷媒回路に設けられる圧縮機を駆動するものである。
以下で、上記ゲート駆動回路(20)及びスイッチング素子(Su,Sx)を含む回路構成について、図2に基づいて説明する。なお、以下の説明では、説明簡略化のために、上記インバータ回路(13)のうち、一つの上下アーム(スイッチングレグ(14))を構成するスイッチング素子(Su,Sx)とそれらのゲート駆動回路(20)を含む回路について説明する。
次に、上述のような構成の電力変換装置(1)の運転動作について以下で説明する。
以上より、この実施形態によれば、上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)のゲート駆動回路(20)の電源として、上アーム用コンデンサ(23)を設けることで、各上アームのスイッチング素子のゲート駆動回路に電源を設ける場合に比べて、電源の数を減らすことができ、コストの低減を図れる。そして、上記上アーム用コンデンサ(23)の高電位側を上記スイッチング素子(Su,Sv,Sw)のソース端子側に接続して、上記上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)がオン状態で且つ下アームのスイッチング素子(Sx,Sy,Sz)がオフ状態のときに上記コンデンサ(23)に充電するような充電回路(24)を形成することで、ノーマリオン型の上記スイッチング素子(Su,Sv,Sw)に対して、負極性の電源を構成することができる。
図6に示すように、この変形例に係る電力変換装置(1')は、制御用電源スイッチ(SW2)の代わりに、制御用電源回路(40)におけるスイッチング電源装置(42)と各コンデンサ(21,22)との間にスイッチ(SW3,SW4)を設けた点が、上記実施形態1とは異なる。
図7に本発明の実施形態2に係る電力変換装置の概略構成を、図8にゲート駆動回路の周辺の回路構成を、それぞれ示す。この実施形態2では、ゲート駆動回路に対して電力を供給する回路構成が、上記実施形態1とは異なるだけなので、該実施形態1と同一の部分には同じ符号を付し、異なる部分について以下で説明する。
以上より、この実施形態によれば、下アームのスイッチング素子(Sx)のゲート駆動回路(20)に対しては、制御用電源回路(40)によって充電されるコンデンサ(22)によって上記スイッチング素子(Sx)のソース側よりも低い電圧を供給できるように構成するとともに、上アームのスイッチング素子(Su)のゲート駆動回路(20)に対しては、その電源を構成する上アーム用コンデンサ(23)と、上記コンデンサ(22)と、充電用スイッチング素子(Sxn)とによって充電回路(51)を構成し、該充電用スイッチング素子(Sxn)のスイッチング動作によって、上記上アーム用コンデンサ(23)に上アームのスイッチング素子(Su)に対してそのソース側よりも低い電圧を充電できるようにしたため、一つの電源によって、上下アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のゲート駆動回路(20)に負極性の電圧を供給することができる。これにより、電源の数を減らすことができ、コスト低減を図れる。
上記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
2 交流電源(主電源)
3 三相交流モータ
11 コンバータ回路
12 平滑コンデンサ
13 インバータ回路(主回路)
20 ゲート駆動回路
21,22 コンデンサ(制御用電源)
23 上アーム用コンデンサ(コンデンサ)
24,51 充電回路
30 制御回路(制御手段)
40 制御用電源回路
Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz スイッチング素子
Sxn 充電用スイッチング素子(充電用スイッチ手段)
SW1 主回路用電源スイッチ(スイッチ手段)
SW2 制御用電源スイッチ(第2スイッチ手段)
SW3,SW4 スイッチ(第2スイッチ手段)
Claims (6)
- ノーマリオン型の2つのスイッチング素子(Su,Sx)が直列接続された上下アームを互いに並列に接続してなる主回路(13)と、上記主回路(13)と主電源(2)とを電気的に接続または切断するためのスイッチ手段(SW1)と、上記各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を駆動させるためのゲート駆動回路(20)と、該ゲート駆動回路(20)に制御信号を出力して上記各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング動作を制御する制御手段(30)とを備え、上記主回路(13)内のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を所定のタイミングでスイッチング動作させることによって電力変換を行う電力変換装置であって、
上記上下アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のゲート駆動回路(20)に対して電力を供給する制御用電源(22)と、
上記制御用電源(22)によって充電されるとともに、上記上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)及びそのゲート駆動回路(20)に対し、該スイッチング素子(Su,Sv,Sw)のソース側の電圧よりも低い電圧を該ゲート駆動回路(20)へ供給可能なように接続されたコンデンサ(23)と、
上記制御手段(30)によってオンオフ制御されて、オン状態で上記制御用電源(22)から上記コンデンサ(23)へ充電するための充電回路(51)を形成する充電用スイッチ手段(Sxn)と、を備えていて、
上記制御手段(30)は、上記制御用電源(22)に電圧が発生している状態で、且つ、上記スイッチ手段(SW1)がオフで上記主回路(13)に電力が供給されていない状態において、上記充電用スイッチ手段(Sxn)をオンオフ動作させるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記制御手段(30)は、上記スイッチ手段(SW1)をオンにして上記主回路(13)に電力を供給する前に、上記充電用スイッチ手段(Sxn)にオンオフ動作を繰り返し行わせるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項2において、
上記スイッチ手段(SW1)は、上記コンデンサ(23)に所望の電圧以上、充電された後に、オンになって上記主回路(13)に電力を供給するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記制御手段(30)は、上記コンデンサ(23)に充電されていて、該コンデンサ(23)内の電圧が放電によって低下したときに、上記充電用スイッチ手段(Sxn)をオンオフ動作させるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から4のいずれか一つにおいて、
上記ゲート駆動回路(20)には、上記主電源(2)によって充電される、上記制御用電源としてのコンデンサ(22)により電力が供給されていて、
上記主電源(2)とコンデンサ(22)との間には、該コンデンサ(22)への電力供給を制御するための第2スイッチ手段(SW2,SW4)が設けられていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から5のいずれか一つにおいて、
上記スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料として構成されていることを特徴とする電力変換装置。
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