JP6601311B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子と、該半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路部とを備える電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a semiconductor element and a control circuit unit that controls a switching operation of the semiconductor element.
インバータやDC−DCコンバータ等の電力変換装置として、IGBT等の複数の半導体素子と、該半導体素子に接続した制御回路部とを備えるものが知られている(下記特許文献1参照)。半導体素子には、上アーム側に配された上アーム半導体素子と、下アーム側に配された下アーム半導体素子とがある。制御回路部は、これらの半導体素子のスイッチング動作を制御する。これにより、電力変換を行うよう構成されている。
As a power conversion device such as an inverter or a DC-DC converter, a device including a plurality of semiconductor elements such as IGBTs and a control circuit unit connected to the semiconductor elements is known (see
制御回路部は、半導体素子をオンする際には、半導体素子の基準電極(エミッタ)と制御電極(ゲート)との間に、予め定められた電圧(制御電圧)を印加する。また、オフする際には、上記制御電圧の印加を停止する。これにより、半導体素子をスイッチング動作させている。 When turning on the semiconductor element, the control circuit unit applies a predetermined voltage (control voltage) between the reference electrode (emitter) and the control electrode (gate) of the semiconductor element. Further, when turning off, application of the control voltage is stopped. As a result, the semiconductor element is switched.
近年、より高い出力電流を得ることが可能な電力変換装置が望まれている。そのため、複数の上アーム半導体素子同士、および複数の下アーム半導体素子同士を並列接続し、これら並列接続した複数の半導体素子を同時にスイッチング動作させることが検討されている。これにより、個々の半導体素子に流せる電流は少なくても、電力変換装置全体として、高い電流を流せるようにすることが検討されている。 In recent years, a power converter capable of obtaining a higher output current has been desired. For this reason, it has been studied to connect a plurality of upper arm semiconductor elements and a plurality of lower arm semiconductor elements in parallel, and to simultaneously perform a switching operation of the plurality of semiconductor elements connected in parallel. Thereby, even if there is little electric current which can be sent through each semiconductor element, making it possible to send a high electric current as the whole power converter is examined.
しかしながら、上記構成にすると、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電極の電位(基準電位)がばらつきやすくなる。すなわち、後述するように、複数の上アーム半導体素子を同時に駆動すると、下アーム半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードのリカバリー特性のばらつき等が原因となって、一部の上アーム半導体素子のオン電流が、上アーム半導体素子の基準電極間を繋ぐバスバーを通り、下アーム半導体素子側のフリーホイールダイオードへ流れることがある(図1参照)。 However, with the above configuration, the potential of the reference electrode (reference potential) of a plurality of upper arm semiconductor elements that perform switching operations simultaneously tends to vary. That is, as will be described later, when a plurality of upper arm semiconductor elements are driven simultaneously, due to variations in recovery characteristics of freewheel diodes connected in reverse parallel to the lower arm semiconductor elements, some of the upper arm semiconductor elements The on-current may flow through the bus bar connecting the reference electrodes of the upper arm semiconductor element to the free wheel diode on the lower arm semiconductor element side (see FIG. 1).
この場合、バスバーに寄生するインダクタンスが原因となって、誘導起電力V(=Ldi/dt)が発生する。そのため、複数の上アーム半導体素子の、基準電極の電位が互いに異なってしまう。したがって、基準電極と制御電極との間に加わる制御電圧が、上アーム半導体素子ごとに異なってしまう。そのため、一部の上アーム半導体素子には高い制御電圧が加わり、この上アーム半導体素子が劣化しやすくなったり、他の一部の上アーム半導体素子には充分に制御電圧が加わらず、オン電流が低下しやすくなったりする可能性が考えられる。 In this case, an induced electromotive force V (= Ldi / dt) is generated due to inductance parasitic on the bus bar. Therefore, the reference electrode potentials of the plurality of upper arm semiconductor elements are different from each other. Therefore, the control voltage applied between the reference electrode and the control electrode is different for each upper arm semiconductor element. For this reason, a high control voltage is applied to some upper arm semiconductor elements, and this upper arm semiconductor element is likely to be deteriorated, or the control voltage is not sufficiently applied to other upper arm semiconductor elements. There is a possibility that it is likely to decrease.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing variations in reference potential among a plurality of upper arm semiconductor elements that perform switching operations simultaneously.
本発明の一態様は、複数の半導体素子(2)と、
個々の該半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオード(4)と、
上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路部(3)とを備え、
上記半導体素子には、上アーム側に配された上アーム半導体素子(2H)と、下アーム側に配された下アーム半導体素子(2L)とがあり、上記制御回路部によって、互いに並列に接続された複数の上記上アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させると共に、互いに並列に接続された複数の上記下アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させるよう構成され、
上記制御回路部は、上記上アーム半導体素子のスイッチング速度(diH/dt)を、上記下アーム半導体素子のスイッチング速度(diL/dt)よりも遅くするよう構成されている、電力変換装置(1)にある。
One embodiment of the present invention includes a plurality of semiconductor elements (2),
A freewheeling diode (4) connected in reverse parallel to the individual semiconductor elements;
A control circuit unit (3) for controlling the switching operation of the semiconductor element,
The semiconductor elements include an upper arm semiconductor element (2 H ) disposed on the upper arm side and a lower arm semiconductor element (2 L ) disposed on the lower arm side, and are parallel to each other by the control circuit unit. A plurality of the lower arm semiconductor elements connected to each other at the same time, and a plurality of the lower arm semiconductor elements connected in parallel to each other at the same time.
The control circuit unit is configured to make the switching speed (di H / dt) of the upper arm semiconductor element slower than the switching speed (di L / dt) of the lower arm semiconductor element ( 1).
上記電力変換装置の制御回路部は、上アーム半導体素子のスイッチング速度を、下アーム半導体素子のスイッチング速度よりも遅くするよう構成されている。
そのため、一部の上アーム半導体素子のオン電流が、上アーム半導体素子の基準電極間を繋ぐバスバーに流れた場合でも、スイッチング速度(diH/dt)が遅いため、バスバーに寄生するインダクタンスLが原因となって生じる誘導起電力V(=LdiH/dt)を小さくすることができる。したがって、複数の上アーム半導体素子の、基準電極の電位が大きくばらつくことを抑制できる。そのため、上アーム半導体素子に加わる制御電圧のばらつきを小さくすることができる。したがって、一部の上アーム半導体素子に高い制御電圧が加わって、この上アーム半導体素子が劣化したり、他の一部の上アーム半導体素子に充分に制御電圧が加わらず、オンしにくくなったりする問題を抑制できる。
The control circuit unit of the power converter is configured to make the switching speed of the upper arm semiconductor element slower than the switching speed of the lower arm semiconductor element.
Therefore, even when the on-current of some upper arm semiconductor elements flows through the bus bar connecting the reference electrodes of the upper arm semiconductor elements, the switching speed (di H / dt) is slow, so that the inductance L parasitic on the bus bar is reduced. The induced electromotive force V (= Ldi H / dt) generated as a cause can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a large variation in the reference electrode potential of the plurality of upper arm semiconductor elements. Therefore, the variation in control voltage applied to the upper arm semiconductor element can be reduced. Therefore, a high control voltage is applied to some upper arm semiconductor elements, and this upper arm semiconductor element deteriorates, or a sufficient control voltage is not applied to other upper arm semiconductor elements, making it difficult to turn on. Can prevent problems.
また、上記電力変換装置は、下アーム半導体素子のスイッチング速度を、上アーム半導体素子のスイッチング速度よりも速くしている。したがって、下アーム半導体素子のスイッチング損失を低減できる。そのため、電力変換装置全体のスイッチング損失を低減することができる。 In the power conversion device, the switching speed of the lower arm semiconductor element is made faster than the switching speed of the upper arm semiconductor element. Therefore, the switching loss of the lower arm semiconductor element can be reduced. Therefore, the switching loss of the whole power converter device can be reduced.
以上のごとく、本態様によれば、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As described above, according to this aspect, it is possible to provide a power conversion device that can suppress variations in reference potentials of a plurality of upper arm semiconductor elements that perform switching operations simultaneously.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置とすることができる。 The power conversion device can be a vehicle-mounted power conversion device to be mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
(実施形態1)
上記電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。図1、図4に示すごとく、本形態の電力変換装置は、複数の半導体素子2と、フリーホイールダイオード4と、制御回路部3とを備える。フリーホイールダイオード4は、個々の半導体素子2に逆並列接続している。制御回路部3は、半導体素子2のスイッチング動作を制御する。
(Embodiment 1)
An embodiment according to the power conversion device will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 4, the power conversion device of this embodiment includes a plurality of
半導体素子2には、上アーム側に配された上アーム半導体素子2Hと、下アーム側に配された下アーム半導体素子2Lとがある。上記制御回路部3によって、互いに並列に接続された複数の上アーム半導体素子2Hを同時にスイッチング動作させると共に、互いに並列に接続された複数の下アーム半導体素子2Lを同時にスイッチング動作させている。
The
制御回路部3は、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、上記下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くするよう構成されている。
The
本形態の電力変換装置1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図4に示すごとく、本形態では、半導体素子2としてIGBTを用いている。そして、制御回路部3によって、半導体素子2をスイッチング動作させている。これにより、直流電源8から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流負荷81(三相交流モータ)を駆動している。これによって、上記車両を走行させている。
The
本形態では、図4に示すごとく、2個の上アーム半導体素子2H同士、および2個の下アーム半導体素子2L同士を互いに並列に接続してある。そして、制御回路部3によって、並列接続された2個の半導体素子2を同時にスイッチング動作させている。これにより、個々の半導体素子2を流れる電流は少なくても、電力変換装置1全体として高い電流を出力できるよう構成してある。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, it is connected two upper
また、本形態の電力変換装置1は、複数の半導体モジュール20(図5、図6参照)を備える。個々の半導体モジュール20は、上アーム半導体素子2H及び下アーム半導体素子2Lを、それぞれ1個内蔵している。
Moreover, the
図4に示すごとく、同時に駆動する2個の上アーム半導体素子2Hの基準電極21(エミッタ)は、交流バスバー6によって互いに接続されている。この交流バスバー6を介して、電力変換装置1の出力電流を交流負荷81に流すよう構成してある。
As shown in FIG. 4, the reference electrodes 21 (emitters) of the two upper
また、図1に示すごとく、半導体素子2には、制御電極22(ゲート)に電圧VGを加えるための駆動回路30が接続している。駆動回路30は、制御回路部3に形成されている。同時に駆動する2個の上アーム半導体素子2Hは、共通の駆動回路30Hに接続している。また、同時に駆動する2個の下アーム半導体素子2Lは、共通の駆動回路30Lに接続している。
Further, as shown in FIG. 1, the
駆動回路30は、内部電源301と、配線302と、複数の抵抗R1,R2,RGとを備える。配線302は、2個の半導体素子2の基準電極21(エミッタ)を、互いに接続している。この配線302の中間点31と内部電源301とを電気接続してある。そして、内部電源301の電圧を、2個の抵抗R1,R2によって分圧し、電圧VGを発生させている。この電圧VGを、半導体素子2の制御電極22(ゲート)に加えている。このように、駆動回路30は、配線302の中間点31を基準に、制御電極22に電圧VGを加えるよう構成されている。
The
また、駆動回路30は、2個のゲート抵抗RGを備える。このゲート抵抗RGを介して、制御電極22に、電圧VGを加えている。上アーム半導体素子2H用の駆動回路30Hのゲート抵抗RGHは、下アーム半導体素子2L用の駆動回路30Lのゲート抵抗RGLよりも、抵抗値が高い。これにより、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くしている。
Further, the
図1に示すごとく、個々の半導体素子2には、フリーホイールダイオード4が逆並列接続している。フリーホイールダイオード4には、交流負荷81(図4参照)のインダクタンスの影響を受けて、還流電流ifが流れる期間がある。例えば、図3に示すごとく、上アーム半導体素子2Hがオフしたときに、下アーム半導体素子2Lの2個のフリーホイールダイオード4La,4Lbにそれぞれ還流電流ifが流れる期間がある。この後、下アーム半導体素子2Lをオフし、上アーム半導体素子2Hをオンすると、上アーム半導体素子2Hに電流iが流れ、下アーム半導体素子2Lのフリーホイールダイオード4Lがリカバリーする。
As shown in FIG. 1,
このとき、図1に示すごとく、2個のフリーホイールダイオード4La,4Lbのリカバリー特性のばらつきにより、一方のフリーホイールダイオード4Laは速くリカバリーし、他方のフリーホイールダイオード4Lbはリカバリーせず、還流電流ifが流れ続けることがある。この場合、2個の上アーム半導体素子2Ha,2Hbのオン電流iHは、一方のフリーホイールダイオード4Laにのみ流れることになる。そのため、他方の上アーム半導体素子2Hbのオン電流iHは、交流バスバー6を通って、一方のフリーホイールダイオード4Laに流れる。このとき、交流バスバー6に寄生するインダクタンスLが原因となって、交流バスバー6に誘導起電力V(=LdiH/dt)が発生する。そのため、一方の上アーム半導体素子2Haの基準電極21Haの電位VHaは、他方の上アーム半導体素子2Hbの基準電極21Hbの電位VHbよりも、上記誘導起電力Vだけ低くなる。
At this time, as shown in FIG. 1, due to variations in the recovery characteristics of the two
したがって、一方の上アーム半導体素子2Haの基準電位VHaは、中間点31よりもΔV(=V/2)低くなる。また、他方の上アーム半導体素子2Hbの基準電位VHbは、中間点31よりもΔV(=V/2)高くなる。上述したように、駆動回路30Hは、中間点31を基準にして、制御電極22に電圧VGを加えている。そのため、一方の上アーム半導体素子2Haは、基準電極21Haと制御電極22Haとの間に加わる制御電圧がVG+ΔVとなり、他方の上アーム半導体素子2Hbは、基準電極21Hbと制御電極22Hbとの間に加わる制御電圧が、VG−ΔVとなる。
Accordingly, the reference potential V Ha of one upper
ここで仮に、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtが速かったとすると、高い誘導起電力V(=LdiH/dt)が発生してしまう。そのため、一方の上アーム半導体素子2Haに加わる制御電圧VG+ΔV(=VG+V/2)が高くなりすぎてしまい、この上アーム半導体素子2Haが劣化しやすくなる。また、他方の上アーム半導体素子2Hbに加わる制御電圧VG−ΔV(=VG−V/2)が低くなりすぎ、この上アーム半導体素子2Hbがオンしにくくなる。しかしながら、本形態では、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くしている。そのため、誘導起電力V(=LdiH/dt)を小さくすることができる。したがって、一方の上アーム半導体素子2Haに加わる制御電圧VG+ΔV(=VG+V/2)が高くなりすぎたり、他方の下アーム半導体素子2Hbに加わる制御電圧VG−ΔV(=VG−V/2)が低くなりすぎたりすることを防止できる。
Here, if the switching speed di H / dt of the upper
なお、図2に示すごとく、下アーム半導体素子2Lがオンするときは、上アーム半導体素子2Hに逆並列接続したフリーホイールダイオード4Hがリカバリーする。このとき、リカバリー特性のばらつきにより、一方のフリーホイールダイオード4Haはリカバリーせず、他方のフリーホイールダイオード4Hbのみリカバリーすることがある。この場合、リカバリー電流irの一部は交流バスバー6を通って一方の下アーム半導体素子2Laに流れる。本形態では、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtを速くしているため、このとき、バスバー6に高い誘導起電力V(=LdiL/dt)が発生する。しかし、このとき上アーム半導体素子2Hはオフしているため、上アーム半導体素子2Hに大きな影響はない。また、誘導起電力Vは、2個の下アーム半導体素子2Lのコレクタ23La,23Lb間に加わるが、コレクタ23La,23Lbの電位がばらついても、下アーム半導体素子2Lには大きな影響は生じない。
As shown in FIG. 2, when the lower
次に、電力変換装置1の立体的な構造について説明する。図5に示すごとく、本形態では、複数の半導体素子2と複数の冷却管50とを積層して積層体10を構成してある。上記複数の冷却管50によって冷却器5を形成してある。また、積層体10の積層方向(X方向)において積層体10に隣り合う位置には、平滑用のコンデンサ82が配されている。
Next, the three-dimensional structure of the
図5に示すごとく、X方向に隣り合う2本の冷却管50は、連結管52によって連結されている。また、複数の冷却管50のうち、X方向における一端に位置する端部冷却管50aには、冷媒11を導入するための導入管12と、冷媒11を導出するための導出管13とが接続している。導入管12から冷媒11を導入すると、冷媒11は、連結管52を通って全ての冷却管50を流れ、導出管13から導出する。これにより、半導体モジュール20を冷却している。
As shown in FIG. 5, two cooling
また、積層体10とコンデンサ82との間には、加圧部材14が介在している。この加圧部材14によって、積層体10を、ケース15の壁部151へ向けて加圧している。これにより、半導体モジュール20と冷却管50との接触圧を確保しつつ、積層体10をケース15内に固定している。
Further, the
図6に示すごとく、半導体モジュール20は、半導体素子2を内蔵した本体部25と、該本体部25から突出したパワー端子26と、制御端子27とを備える。この制御端子27を介して、半導体素子2を制御回路部3に電気接続してある。また、パワー端子26には、正極端子26Pと、負極端子26Nと、交流端子26Aとがある。正極端子26Pは正極バスバー7Pに接続し、負極端子26Nは負極バスバー7Nに接続している。また、交流端子26Aは交流バスバー6に接続している。正極バスバー7P及び負極バスバー7Nを介して、半導体モジュール20を直流電源8(図4参照)に電気接続してある。また、交流バスバー6を介して、半導体モジュール20を交流負荷81に電気接続してある。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すごとく、冷却管50内には、冷媒11が流れる流路51が形成されている。上アーム半導体素子2Hは、冷媒11の上流に配されており、下アーム半導体素子2Lは、冷媒11の下流に配されている。
As shown in FIG. 7, a
本形態では上述したように、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くしている。そのため、上アーム半導体素子2Hの方が、スイッチング損失Pが高くなり、高温になりやすい。すなわち、図8、図9に示すごとく、半導体素子2のスイッチング損失Pは、電圧vと電流iとの積になる。したがって、スイッチング速度di/dtが遅い上アーム半導体素子2Hの方が、下アーム半導体素子2Lよりも、スイッチング損失Pは高くなる。したがって、図7に示すごとく、上アーム半導体素子2Hを冷媒11の上流に配置することにより、上アーム半導体素子2Hの冷却効率を高めることができ、上アーム半導体素子2Hの温度が上昇しすぎることを抑制できる。
In this embodiment, as described above, the switching speed di H / dt of the upper
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御回路部3は、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くするよう構成されている。
そのため、図1に示すごとく、一部の上アーム半導体素子2Hbのオン電流iHが交流バスバー6に流れた場合でも、スイッチング速度diH/dtが遅いため、交流バスバー6に寄生するインダクタンスLが原因となって生じる誘導起電力V(=LdiH/dt)を小さくすることができる。したがって、複数の上アーム半導体素子2Ha,2Hbの、基準電極21Ha,21Hbの電位が大きくばらつくことを抑制できる。そのため、上アーム半導体素子2Hに加わる制御電圧のばらつきを小さくすることができる。したがって、一部の上アーム半導体素子2Haに高い制御電圧が加わって、この上アーム半導体素子2Haが劣化したり、他の一部の上アーム半導体素子2Hbに充分に制御電圧が加わらず、オンしにくくなったりする問題を抑制できる。
Next, the effect of this form is demonstrated. The
Therefore, as shown in FIG. 1, even when the on-current i H of a part of the upper
また、本形態では、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtを、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtよりも速くしている。したがって、下アーム半導体素子2Lのスイッチング損失を低減でき、電力変換装置1全体のスイッチング損失を低減することができる。
In the present embodiment, the switching speed di L / dt of the lower
また、図7に示すごとく、本形態の電力変換装置1は、半導体素子2H,2Lを冷却する冷却器5を備える。そして、上アーム半導体素子2Hを、下アーム半導体素子2Lよりも、冷却器5による冷却効率が高い位置に配置してある。
そのため、スイッチング速度di/dtが遅く、スイッチング損失が高くなりやすい上アーム半導体素子2Hを効率的に冷却でき、上アーム半導体素子2Hの温度が上昇しすぎることを抑制できる。
Further, as shown in FIG. 7, the
Therefore, the switching speed di / dt is slow, and the upper
また、本形態では図7に示すごとく、複数の半導体モジュール20と冷却管50とを積層して積層体10を構成してある。そして、上アーム半導体素子2Hを、下アーム半導体素子2Lよりも冷媒11の上流に配置してある。
そのため、発熱量が高い上アーム半導体素子2Hの冷却効率を、確実に高くすることができ、上アーム半導体素子2Hの温度が上昇しすぎることを効果的に抑制できる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the
Therefore, the cooling efficiency on a high calorific value
以上のごとく、本形態によれば、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a power conversion device that can suppress variations in reference potentials of a plurality of upper arm semiconductor elements that perform switching operations simultaneously.
なお、本形態では、2個の半導体素子2を並列接続したが、本発明はこれに限るものではなく、3個以上の半導体素子2を並列接続してもよい。また、本形態では、半導体素子2としてIGBTを用いたが、MOSFET等の、他の素子を用いてもよい。さらに、本形態では、2個の半導体素子2を内蔵した半導体モジュール20を用いたが、これ以外の半導体モジュール20を用いてもよい。例えば、1個の半導体素子2を内蔵した半導体モジュール20や、6個の半導体素子2を内蔵した半導体モジュール20を用いてもよい。
In this embodiment, two
(実施形態2)
本形態は、電力変換装置1の回路構成を変更した例である。図10に示すごとく、本形態の電力変換装置1は、複数の半導体素子2H,2Lと、制御回路部3と、リアクトル89と、フィルタコンデンサ83と、平滑コンデンサ88とを備える。これらの電子部品を用いて、双方向DC−DCコンバータ101を構成してある。
(Embodiment 2)
This embodiment is an example in which the circuit configuration of the
本形態では、実施形態1と同様に、複数の上アーム半導体素子2Hを並列接続し、制御回路部3によって、これらを同時にスイッチング動作させている。また、複数の下アーム半導体素子2Lを並列接続し、制御回路部3によって、これらを同時にスイッチング動作させている。
In this embodiment, similarly to the first embodiment, a plurality of upper
直流電源8の直流電圧を昇圧する際には、制御回路部3は、第1状態と第2状態とを交互に切り替える。第1状態では、上アーム半導体素子2Hをオフし、下アーム半導体素子2Lをオンする。これにより、直流電源8から下アーム半導体素子2Lに電流を流す。また、第2状態では、上アーム半導体素子2Hをオンし、下アーム半導体素子2Lをオフする。このようにすると、リアクトル89のインダクタンスの影響により、上アーム半導体素子2Hに逆並列接続したフリーホイールダイオード4Hに電流が流れる。上記第1状態と上記第2状態とを交互に切り替えることにより、直流電源8の直流電圧を昇圧する。制御回路部3は、実施形態1と同様に、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くする。
When boosting the DC voltage of the
また、端子108,109間に加えられた直流電圧を降圧して直流電源8に加える際には、制御回路部3は、第3状態と第4状態とを交互に切り替える。第3状態では、下アーム半導体素子2Lをオフし、上アーム半導体素子2Hをオンする。これにより、端子109から供給される電流を、上アーム半導体素子2Hを通してリアクトル89へ流す。また、第4状態では、下アーム半導体素子2Lをオンし、上アーム半導体素子2Hをオフする。第4状態では、下アーム半導体素子2Lに逆並列接続したフリーホイールダイオード4Lに、リアクトル89の還流電流が流れる。上記第3状態と第4状態とを交互に切り替えることにより、直流電圧を降圧し、直流電源8を充電する。また、この際、制御回路部3は、上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtを、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度diL/dtよりも遅くする。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
When the DC voltage applied between the
In addition, the same configuration and operational effects as in the first embodiment are provided.
(実施形態3)
本形態は、冷却器5の形状を変更した例である。本形態では図11に示すごとく、冷却器5内に、冷媒11の流路51を形成してある。この流路51に、半導体モジュール20を配置している。これにより、半導体モジュール20を冷媒11に直接、接触させ、半導体モジュール20を高い効率で冷却するよう構成してある。流路51は、冷却器5内に1本のみ形成されている。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the shape of the
また、本形態では実施形態1と同様に、複数の上アーム半導体素子2Hを互いに並列に接続し、これらを同時にスイッチング動作させている。また、複数の下アーム半導体素子2Lを互いに並列に接続し、これらを同時にスイッチング動作させている。上アーム半導体素子2Hのスイッチング速度diH/dtは、下アーム半導体素子2Lのスイッチング速度よりも遅くされている。
Further, similarly to
また、本形態では、上アーム半導体素子2Hを、当該上アーム半導体素子2Hと同一の半導体モジュール20に内蔵された下アーム半導体素子2Lよりも、冷媒11の上流に配置してある。
そのため、発熱量が高い上アーム半導体素子2Hの冷却効率を、同じ半導体モジュール20に内蔵された下アーム半導体素子2Lの冷却効率よりも高くすることができる。したがって、上アーム半導体素子2Hの温度が高くなりすぎること抑制できる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
Further, in this embodiment, the upper
Therefore, the cooling efficiency of the upper arm semiconductor element 2 H with a high calorific value can be made higher than the cooling efficiency of the lower
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.
1 電力変換装置
2 半導体素子
2H 上アーム半導体素子
2L 下アーム半導体素子
3 制御回路部
4 フリーホイールダイオード
DESCRIPTION OF
Claims (4)
個々の該半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオード(4)と、
上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路部(3)とを備え、
上記半導体素子には、上アーム側に配された上アーム半導体素子(2H)と、下アーム側に配された下アーム半導体素子(2L)とがあり、上記制御回路部によって、互いに並列に接続された複数の上記上アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させると共に、互いに並列に接続された複数の上記下アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させるよう構成され、
上記制御回路部は、上記上アーム半導体素子のスイッチング速度(diH/dt)を、上記下アーム半導体素子のスイッチング速度(diL/dt)よりも遅くするよう構成されている、電力変換装置(1)。 A plurality of semiconductor elements (2);
A freewheeling diode (4) connected in reverse parallel to the individual semiconductor elements;
A control circuit unit (3) for controlling the switching operation of the semiconductor element,
The semiconductor elements include an upper arm semiconductor element (2 H ) disposed on the upper arm side and a lower arm semiconductor element (2 L ) disposed on the lower arm side, and are parallel to each other by the control circuit unit. A plurality of the lower arm semiconductor elements connected to each other at the same time, and a plurality of the lower arm semiconductor elements connected in parallel to each other at the same time.
The control circuit unit is configured to make the switching speed (di H / dt) of the upper arm semiconductor element slower than the switching speed (di L / dt) of the lower arm semiconductor element ( 1).
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