JP7203661B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
このような構成によれば、電流の傾きについても制御が可能になる。
このような構成によれば、過電流の検出に応じて、短い周期でスイッチングすることで、内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制することができる。
このような構成によれば、オフの状態にした半導体スイッチが有する内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制することができる。
このような構成によれば、電流の傾きが徐々に増加するように制御することができる。
このような構成によれば、PWMのパルス幅に応じた制御により、内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制することができる。
このような構成によれば、半導体スイッチの切り換えの際に生じる電流の傾きについても抑制することができる。
このような構成によれば、カスコード型GaN-HEMTの内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制することができる。
図11は、本発明の実施形態に係る電力変換装置30の構成例を示す図である。図11において、電力変換装置30は、電解コンデンサ19、負荷20、および、カスコード型GaN-HEMT31~34を有している。
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。図17は、本発明の実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。図17に示すように、本実施形態では、カスコード型GaN-HEMT31,32にはPWMパルス信号が供給され、カスコード型GaN-HEMT33,34には極性パルス信号が供給される。なお、カスコード型GaN-HEMT31~34は、ゲートに印加される信号がハイの状態になった場合にはオンの状態になり、ゲートに印加される信号がローの状態になった場合にはオフの状態になるのは、図1等に示す半導体スイッチ11~14と同様である。
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図17に示すように、帰還経路に該当するカスコード型GaN-HEMT(図17の例ではカスコード型GaN-HEMT33)を同じデューティ比によってオン/オフするようにしたが、例えば、図18に示すように、内部ダイオードを流れる電流が時間の経過とともに増加するようにデューティ比を変化させてもよい。このような制御によれば、内部ダイオードに流れる電流が徐々に増加することから、内部ダイオードに流れる電流のdi/dtをより確実に抑制することができる。なお、このような動作を実現するための構成としては、例えば、図13(A)に示すVinとして、ランプ関数を用いるようにすればよい。もちろん、これ以外の構成でもよい。
11~14 半導体スイッチ
15~18 内部ダイオード
19 電解コンデンサ
20 負荷
21~22 出力端子
30 電力変換装置
50 制御回路
51 論理回路
52~55 ドライブ回路
61,62,64 比較器
63 増幅器
71,72 NOT回路
73~76 AND回路
77,78 OR回路
112,312 第1アーム
134,334 第2アーム
Claims (7)
- 内部ダイオードを有する2つの半導体スイッチが直列接続されて構成される第1アームと、
前記第1アームと並列接続され、前記内部ダイオードを有する2つの前記半導体スイッチが直列接続されて構成される第2アームと、
前記第1アームの中間点と、前記第2アームの中間点とにそれぞれ設けられ、負荷が接続される出力端子と、
前記第1アームおよび前記第2アームを構成する前記半導体スイッチを所定の周期でオン/オフ制御することで、前記第1アームおよび前記第2アームに印加される直流電力を交流電力に変換する制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第1アームおよび前記第2アームを構成する前記半導体スイッチのいずれかが有する前記内部ダイオードに順方向の電流が流れる場合には、前記内部ダイオードの当該内部ダイオードを有する前記半導体スイッチを、前記所定の周期よりも短い周期でオン/オフ制御することで、前記内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制する制御を行う、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記制御手段は、前記第1アームおよび前記第2アームを構成する4つの前記半導体スイッチのうち一方の対角線上に位置する2つの前記半導体スイッチをオンの状態にすることで前記負荷に電流を通じている際に、過電流が検出された場合にはオンの状態にされている2つの前記半導体スイッチの一方をオフの状態にするとともに、オフの状態にした前記半導体スイッチと同じアームにおける他方の前記半導体スイッチを前記所定の周期よりも短い周期でオン/オフ制御することで前記内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、前記過電流が検出された場合には、オフの状態にした前記半導体スイッチと同じアームにおける他方の前記半導体スイッチを前記所定の周期よりも短い周期でオン/オフ制御するとともに、デューティ比が増加するように制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、前記過電流が検出された場合には、オフの状態にした前記半導体スイッチと同じアームにおける他方の前記半導体スイッチを前記所定の周期よりも短い周期でオン/オフ制御するとともに、オン時の制御電圧が増加するように制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、前記第1アームおよび前記第2アームを構成する4つの前記半導体スイッチのうち一方の対角線上に位置する2つの前記半導体スイッチをPWM制御に応じてオンの状態にすることで前記負荷に電流を通じている際に、過電流が検出された場合にはオンの状態にされている2つの前記半導体スイッチの一方をオフの状態にするとともに、オフの状態にした前記半導体スイッチと同じアームにおける他方の前記半導体スイッチを前記所定の周期よりも短い周期であって、前記過電流を検出した時点における前記PWM制御のパルス幅に応じたデューティ比によりオン/オフ制御することで前記内部ダイオードを流れる電流の傾きを抑制する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、前記半導体スイッチをオフからオンに切り換える際に、当該半導体スイッチを前記所定の周期よりも短い周期でオン/オフする制御を所定の期間実行することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記半導体スイッチは、カスコード型GaN-HEMTであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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