JP6904091B2 - ゲート駆動回路およびインバータ装置 - Google Patents
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Description
また、この発明の第3の局面によるゲート駆動回路は、直流電源に接続されているとともにダイオードが逆並列に接続され、かつ、3レベル以上のマルチレベルインバータ回路を構成するスイッチング素子のゲート電極に、ゲート電圧を印加するゲート電源と、ゲート電源とゲート電極との間に設けられたゲート抵抗回路と、直流電源の電圧値を取得する電圧値取得部と、電圧値取得部により取得された直流電源の電圧値に基づいて、ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する抵抗値変更部とを備え、抵抗値変更部は、直流電源の電圧値が基準電圧値よりも小さい場合に、ゲート抵抗回路の抵抗値を第1の抵抗値から第1の抵抗値よりも大きい第2の抵抗値に切り替える。
また、この発明の第4の局面によるインバータ装置は、直流電源に接続されているとともにダイオードが逆並列に接続され、かつ、3レベル以上のマルチレベルインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子を含み、複数のスイッチング素子のオンオフにより直流電源からの直流の電力を交流の電力に変換する電力変換部と、複数のスイッチング素子をオンオフさせるゲート駆動回路とを備え、ゲート駆動回路は、スイッチング素子のゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電源と、ゲート電源とゲート電極との間に設けられたゲート抵抗回路と、直流電源の電圧値を取得する電圧値取得部と、電圧値取得部により取得された直流電源の電圧値に基づいて、ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する抵抗値変更部とを備え、抵抗値変更部は、直流電源の電圧値が基準電圧値よりも小さい場合に、ゲート抵抗回路の抵抗値を第1の抵抗値から第1の抵抗値よりも大きい第2の抵抗値に切り替える。
図1および図2を参照して、第1実施形態によるインバータ装置100(ゲート駆動回路10)の構成について説明する。
図1に示すように、第1実施形態によるインバータ装置100は、直流電源110からの直流の電力を交流の電力に変換して、変換した電力を負荷120側の交流端子121から出力するように構成されている。また、インバータ装置100は、無停電電源装置(UPS)またはパワーコンディショナー(PCS)の一部として構成されている。なお、図1では、単相のみの回路図を記載しているが、インバータ装置100は、3相交流の電力を出力可能に構成されていてもよい。
図2に示すように、ゲート駆動回路10は、スイッチング素子20のゲートGにゲート電圧VGを印加することにより、スイッチング素子20をオンオフ(駆動)させるように構成されている。
次に、図3〜図7を参照して、第1実施形態によるインバータ装置100の動作、および、比較例によるインバータ装置の動作について説明する。
図3(a)に示すように、スイッチング素子21、23および24がオフされた状態で、スイッチング素子22がオンされた状態では、交流端子121、スイッチング素子22、低電位端子111、コンデンサ114b、および、中電位端子112のこの順に電流が流れる。その後、図3(b)に示すように、スイッチング素子21、22および23がオフされた状態で、スイッチング素子24がオンされた状態では、交流端子121、スイッチング素子24、および、中電位端子112のこの順に電流が流れる。
次に、図6および図7を参照して、比較例によるインバータ装置の動作の説明をする。比較例によるインバータ装置のゲート駆動回路には、抵抗値変更部が設けられていないものとする。すなわち、比較例によるインバータ装置では、ゲートオフ抵抗の抵抗値は、一定の大きさ(抵抗値RG1(OFF))に設定されている。その他のインバータ装置の構成は、第1実施形態によるインバータ装置100と同様に構成されているものとする。
したがって、比較例によるインバータ装置では、直流電源の電圧値Edが低下した場合、微小リカバリパルス現象が生じる一方、第1実施形態によるインバータ装置100では、直流電源の電圧値Edが低下した場合でも、微小リカバリパルス現象の発生が抑制されている。また、直流電源の電圧値Edが低下していない場合(通常の場合)において、第1実施形態によるインバータ装置100の抵抗値RG1(OFF)は、抵抗値RG2(OFF)よりも小さい値であるため、ターンオフの時間が短くなり、ターンオフの際の電力損失が低減されている。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図8および図9を参照して、第2実施形態によるインバータ装置200の構成について説明する。第2実施形態では、電位差2Edと基準電圧値Vcとを比較することに基づいてゲート抵抗回路40の抵抗値RG(OFF)を変更するように構成されていた第1実施形態とは異なり、電圧値Edに対応する抵抗値RG(OFF)をテーブル253aから参照して設定するように構成されている。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
図8に示すように、第2実施形態によるインバータ装置200は、ゲート駆動回路210を備える。そして、ゲート駆動回路210は、可変抵抗器240と、抵抗値変更部250とを含む。可変抵抗器240は、たとえば、抵抗値変更部250の制御回路部252からの指令(抵抗値変更信号S2)に基づいて、最小値としての抵抗値RG11(OFF)から最大値としての抵抗値RG12(OFF)まで、抵抗値RG(OFF)が連続的または段階的に変更可能に構成されている。なお、抵抗値RG11(OFF)は、特許請求の範囲の「第1の抵抗値」の一例である。また、抵抗値RG12(OFF)は、特許請求の範囲の「第2の抵抗値」の一例である。また、可変抵抗器240は、「ゲート抵抗回路」の一例である。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
20、21、22、23、24 スイッチング素子
31、32 ダイオード
40 ゲート抵抗回路
41、42 抵抗器
50、250 抵抗値変更部
51、251 電圧値取得部
54 切替スイッチ部(抵抗値切替スイッチ部)
100、200 インバータ装置
110 直流電源
111、112、113 低電位端子、中電位端子、高電位端子(第1端子、第2端子、第3端子)
240 可変抵抗器(ゲート抵抗回路)
Claims (7)
- 直流電源に接続されているとともにダイオードが逆並列に接続され、かつ、3レベル以上のマルチレベルインバータ回路を構成するスイッチング素子のゲート電極に、ゲート電圧を印加するゲート電源と、
前記ゲート電源と前記ゲート電極との間に設けられたゲート抵抗回路と、
前記直流電源の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記電圧値取得部により取得された前記直流電源の電圧値に基づいて、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する抵抗値変更部とを備え、
前記抵抗値変更部は、前記直流電源の電圧値が低下した場合に、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を大きくする、ゲート駆動回路。 - 前記抵抗値変更部は、前記直流電源の電圧値が基準電圧値よりも小さい場合に、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を第1の抵抗値から前記第1の抵抗値よりも大きい第2の抵抗値に切り替える、請求項1に記載のゲート駆動回路。
- 前記抵抗値変更部は、前記直流電源の電圧値が前記基準電圧値以上の場合に、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を前記第2の抵抗値から前記第1の抵抗値に切り替える、請求項2に記載のゲート駆動回路。
- 前記ゲート抵抗回路は、複数の抵抗器を含み、
前記抵抗値変更部は、前記ゲート電源と前記複数の抵抗器との接続を切り替える抵抗値切替スイッチ部を含むとともに、前記直流電源の電圧値に基づいて、前記抵抗値切替スイッチ部による切り替え動作により、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゲート駆動回路。 - 直流電源に接続されているとともにダイオードが逆並列に接続され、かつ、3レベル以上のマルチレベルインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子を含み、前記複数のスイッチング素子のオンオフにより前記直流電源からの直流の電力を交流の電力に変換する電力変換部と、
前記複数のスイッチング素子をオンオフさせるゲート駆動回路とを備え、
前記ゲート駆動回路は、
前記スイッチング素子のゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電源と、
前記ゲート電源と前記ゲート電極との間に設けられたゲート抵抗回路と、
前記直流電源の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記電圧値取得部により取得された前記直流電源の電圧値に基づいて、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する抵抗値変更部とを備え、
前記抵抗値変更部は、前記直流電源の電圧値が低下した場合に、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を大きくする、インバータ装置。 - 直流電源に接続されているとともにダイオードが逆並列に接続され、かつ、3レベル以上のマルチレベルインバータ回路を構成するスイッチング素子のゲート電極に、ゲート電圧を印加するゲート電源と、
前記ゲート電源と前記ゲート電極との間に設けられたゲート抵抗回路と、
前記直流電源の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記電圧値取得部により取得された前記直流電源の電圧値に基づいて、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する抵抗値変更部とを備え、
前記抵抗値変更部は、前記直流電源の電圧値が基準電圧値よりも小さい場合に、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を第1の抵抗値から前記第1の抵抗値よりも大きい第2の抵抗値に切り替える、ゲート駆動回路。 - 直流電源に接続されているとともにダイオードが逆並列に接続され、かつ、3レベル以上のマルチレベルインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子を含み、前記複数のスイッチング素子のオンオフにより前記直流電源からの直流の電力を交流の電力に変換する電力変換部と、
前記複数のスイッチング素子をオンオフさせるゲート駆動回路とを備え、
前記ゲート駆動回路は、
前記スイッチング素子のゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電源と、
前記ゲート電源と前記ゲート電極との間に設けられたゲート抵抗回路と、
前記直流電源の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記電圧値取得部により取得された前記直流電源の電圧値に基づいて、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を変更する抵抗値変更部とを備え、
前記抵抗値変更部は、前記直流電源の電圧値が基準電圧値よりも小さい場合に、前記ゲート抵抗回路の抵抗値を第1の抵抗値から前記第1の抵抗値よりも大きい第2の抵抗値に切り替える、インバータ装置。
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