JP5826642B2 - Power conversion apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電力変換装置及び方法に関する。 Embodiments of the present invention relates to a power converter及beauty how.

鉄道用の電力変換装置は主にDC1500Vや、AC20kV等の高電圧の架線から電源を取る構成を採っており、例えば、車両駆動用のモータに電源を供給する高圧回路系統と、制御回路などの低圧回路系統の間には十分な絶縁耐圧を確保する必要がある。
その中で電圧駆動型半導体素子の駆動回路は、高圧回路系統に接続される電圧駆動型半導体素子とそのオン・オフを制御する低圧回路系統の制御回路とを繋ぐ回路であり、高い絶縁耐圧を要求される。
一般的な電圧駆動型半導体素子の駆動回路は、低圧回路系統側で生成した制御電源と制御信号を駆動回路に供給し、駆動回路内で制御電源と制御信号をそれぞれ別々の絶縁トランス等を用いて絶縁を確保する構成を採っていた(例えば、特許文献1参照)。
また、制御信号の絶縁としては、絶縁トランスではなく、フォトカプラを適用した例も多く提案されている。
The power converter for railways has a configuration that mainly takes power from a high-voltage overhead line such as DC 1500 V or AC 20 kV. For example, a high-voltage circuit system that supplies power to a vehicle driving motor, a control circuit, etc. It is necessary to ensure a sufficient withstand voltage between the low-voltage circuit systems.
Among them, a drive circuit for a voltage-driven semiconductor element is a circuit that connects a voltage-driven semiconductor element connected to a high-voltage circuit system and a control circuit for a low-voltage circuit system that controls its on / off, and has a high withstand voltage. Required.
A drive circuit for a general voltage-driven semiconductor element supplies a control power supply and a control signal generated on the low-voltage circuit system side to the drive circuit, and the control power supply and the control signal are separately used in the drive circuit using separate insulation transformers, etc. Thus, a configuration for ensuring insulation is employed (see, for example, Patent Document 1).
In addition, many examples have been proposed in which a photocoupler is used instead of an insulating transformer for the insulation of the control signal.

特開2003−299344公報JP 2003-299344 A

しかしながら、電圧駆動型半導体素子の駆動回路として、低圧回路系統側で生成した制御電源と制御信号を駆動回路に供給し、駆動回路内で制御電源と制御信号をそれぞれ別々の絶縁トランス等を用いてで絶縁を確保する構成を採るとすると、部品点数の増加、それに伴う基板外形の大型化という問題が生じる。
本発明が解決しようとする課題は、駆動回路内の制御電源と制御信号の絶縁を確保しながら、基板外形の大型化を抑制することが可能な電力変換装置及び方法を提供する。
However, as a drive circuit for a voltage-driven semiconductor element, a control power supply and a control signal generated on the low-voltage circuit system side are supplied to the drive circuit, and the control power supply and the control signal are separately used in the drive circuit using separate insulation transformers, etc. If the structure for ensuring insulation is adopted, there arises a problem that the number of parts is increased and the outer shape of the board is increased accordingly.
An object of the present invention is to provide, while ensuring the insulation of the control power supply and control signal in the drive circuit to provide a power conversion device及beauty how that can suppress an increase in the size of the board outline.

実施形態の電力変換装置の電力変換部は、ゲート端子を有するスイッチング素子を有し、供給される電力を変換して駆動用モータに駆動電力を供給する。
また、制御電源部は、スイッチング素子を駆動するための制御電力を供給する。
また、ゲート制御信号生成部は、スイッチング素子のオン/オフのタイミングを制御するためのゲート制御信号を生成する。
これらにより、変調部は、制御電力にゲート制御信号を重畳して制御電力信号を生成する。
一方、ゲート電源生成部は、絶縁トランスを介して入力された制御電力信号に基づいて、ゲート電源を生成し、復調部は、絶縁トランスを介して入力された制御電力信号に基づいて、ゲート制御信号を復調する。
これらの結果、駆動部は、生成されたゲート電源及び復調されたゲート制御信号に基づいて、スイッチング素子を駆動する。
The power conversion unit of the power conversion device according to the embodiment includes a switching element having a gate terminal , converts supplied power, and supplies drive power to the drive motor.
The control power supply unit supplies control power for driving the switching element.
The gate control signal generator generates a gate control signal for controlling the on / off timing of the switching element.
Thus, the modulation unit generates a control power signal by superimposing the gate control signal on the control power.
On the other hand, the gate power supply generation unit generates a gate power supply based on the control power signal input through the isolation transformer, and the demodulation unit performs the gate control based on the control power signal input through the isolation transformer. Demodulate the signal.
As a result, the driving unit drives the switching element based on the generated gate power supply and the demodulated gate control signal.

図1は、直流電車の駆動電源系統の概要構成ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of a drive power system of a DC train. 図2は、インバータの詳細構成説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the detailed configuration of the inverter. 図3は、ゲート制御回路の概要構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the gate control circuit. 図4は、ゲート回路の詳細構成図である。FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the gate circuit. 図5は、第1実施形態の変形例のゲート制御回路の概要構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a gate control circuit according to a modification of the first embodiment. 図6は、第1実施形態の第2変形例のゲート回路の詳細構成図である。FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a gate circuit according to a second modification of the first embodiment. 図7は、第2実施形態のゲート制御回路の概要構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the gate control circuit according to the second embodiment. 図8は、第3実施形態のゲート制御回路の概要構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a gate control circuit according to the third embodiment.

以下、実施形態の電力変換装置について図面を参照しながら説明する。
[1]第1実施形態
図1は、直流電車の駆動電源系統の概要構成ブロック図である。
本第1実施形態は、直流電車に搭載される電力変換装置である。
直流電車10は、図1に示すように、き電線(架線)11にパンタグラフ(集電装置)12を介して接続されるとともに、車輪13及び線路14を介して設置される電力変換装置15と、電力変換装置15からの電力供給を受けて直流電車10を駆動するモータ16と、を備えている。
Hereinafter, the power converter of an embodiment is explained, referring to drawings.
[1] First Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration block diagram of a drive power system of a DC train.
The first embodiment is a power conversion device mounted on a DC train.
As shown in FIG. 1, the DC train 10 is connected to a feeder (overhead wire) 11 via a pantograph (current collector) 12, and a power converter 15 installed via a wheel 13 and a track 14. And a motor 16 that drives the DC train 10 in response to the power supply from the power converter 15.

電力変換装置15は、図示しない充電回路に接続され、蓄電電力を制御電源として供給する制御電源21と、電力変換装置15全体を制御するコントローラ22と、モータ16を駆動するインバータ(VVVFインバータ)回路23と、インバータ23を構成する後述のトランジスタのゲート制御を行うゲート制御回路24と、を備えている。   The power conversion device 15 is connected to a charging circuit (not shown), supplies a stored power as a control power supply, a controller 22 that controls the entire power conversion device 15, and an inverter (VVVF inverter) circuit that drives the motor 16. 23, and a gate control circuit 24 for performing gate control of transistors to be described later constituting the inverter 23.

図2は、インバータの詳細構成説明図である。
インバータ23は、それぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)で構成され、高電位側電源であるパンタグラフ12側にコレクタ端子が接続された第1高電位側トランジスタTU1、第2高電位側トランジスタTU2及び第3高電位側トランジスタTU3を備えている。
さらにインバータ23は、それぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)で構成され、低電位側電源である車輪13側にエミッタ端子が接続された第1低電位側トランジスタTL1、第2低電位側トランジスタTL2及び第3低電位側トランジスタTL3を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the detailed configuration of the inverter.
Each of the inverters 23 is composed of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and has a first high potential side transistor TU1, a second high potential side transistor TU2, and a third high potential side transistor TU2 connected to a pantograph 12 side which is a high potential side power source. A high potential side transistor TU3 is provided.
Further, the inverter 23 is composed of an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a first low potential side transistor TL1, a second low potential side transistor TL2, and a second low potential side transistor TL2 each having an emitter terminal connected to the wheel 13 side which is a low potential side power source. 3 A low potential side transistor TL3 is provided.

ここで、第1高電位側トランジスタTU1のエミッタ端子は、第1低電位側トランジスタTL1のコレクタ端子に接続され、第2高電位側トランジスタTU2のエミッタ端子は、第2低電位側トランジスタTL2のコレクタ端子に接続され、第3高電位側トランジスタTU1のエミッタ端子は、第3低電位側トランジスタTL3のコレクタ端子に接続されている。さらに、第1高電位側トランジスタTU1と並列に帰還ダイオードDU1が接続され、第2高電位側トランジスタTU2と並列に帰還ダイオードDU2が接続され、第3高電位側トランジスタTU1と並列に帰還ダイオードDU3が接続され、第1低電位側トランジスタTL1と並列に帰還ダイオードDL1が接続され、第2低電位側トランジスタTL1と並列に帰還ダイオードDL2が接続され、第3低電位側トランジスタTL1と並列に帰還ダイオードDL3が接続されている。   Here, the emitter terminal of the first high potential side transistor TU1 is connected to the collector terminal of the first low potential side transistor TL1, and the emitter terminal of the second high potential side transistor TU2 is the collector of the second low potential side transistor TL2. The emitter terminal of the third high potential side transistor TU1 is connected to the collector terminal of the third low potential side transistor TL3. Further, a feedback diode DU1 is connected in parallel with the first high potential side transistor TU1, a feedback diode DU2 is connected in parallel with the second high potential side transistor TU2, and a feedback diode DU3 is connected in parallel with the third high potential side transistor TU1. A feedback diode DL1 is connected in parallel with the first low potential side transistor TL1, a feedback diode DL2 is connected in parallel with the second low potential side transistor TL1, and a feedback diode DL3 is connected in parallel with the third low potential side transistor TL1. Is connected.

図2においては、第1高電位側トランジスタTU1及び第1低電位側トランジスタTL1が対のトランジスタ群を構成しており、交互にオン・オフを繰り返すことにより、U相電流を供給する。同様に第2高電位側トランジスタTU2及び第2低電位側トランジスタTL2が対のトランジスタ群を構成しており、交互にオン・オフを繰り返すことにより、V相電流を供給し、第3高電位側トランジスタTU3及び第3低電位側トランジスタTL3が対のトランジスタ群を構成しており、交互にオン・オフを繰り返すことにより、W相電流を供給する。これにより交流誘導電動機として構成されているモータ16が駆動されることとなる。   In FIG. 2, the first high-potential side transistor TU1 and the first low-potential side transistor TL1 form a pair of transistor groups, and the U-phase current is supplied by alternately repeating on / off. Similarly, the second high-potential side transistor TU2 and the second low-potential side transistor TL2 constitute a pair of transistor groups, and alternately turn on and off to supply the V-phase current, and the third high-potential side transistor TL2 The transistor TU3 and the third low-potential side transistor TL3 form a pair of transistor groups, and supply a W-phase current by alternately turning on and off. As a result, the motor 16 configured as an AC induction motor is driven.

次にゲート制御回路24の概要構成について説明する。
図3は、ゲート制御回路の概要構成図である。
図3においては、説明の簡略化のため、主として第1高電位側トランジスタTU1及び帰還ダイオードDU1で構成される系統について説明する。
Next, a schematic configuration of the gate control circuit 24 will be described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the gate control circuit.
In FIG. 3, for simplification of description, a system mainly including the first high potential side transistor TU1 and the feedback diode DU1 will be described.

ゲート制御回路24は、大別すると、制御電源21から直流電力信号PWDが供給されるとともに、コントローラ22からのゲート制御信号(パルス信号)CSが供給され、直流電力信号PWDをゲート制御信号CSに基づいて変調して、制御信号が重畳された制御電力信号CPWを出力する変調回路31と、制御電力信号CPWが一次側(低圧側)に供給され、二次側(高圧側)に高圧制御電力信号HCPWが出力される絶縁トランス32と、絶縁トランス32の二次側(高圧側)に接続されて、高圧制御電力信号HCPWからゲート電源を生成するゲート電源生成回路33と、高圧制御電力信号HCPWからゲート制御信号CSを復調して出力する制御信号復調回路34と、入力されたゲート制御信号CSに基づいて、第1高電位側制御信号SU1を生成して第1高電位側トランジスタTU1〜第3高電位側トランジスタTU3、第1低電位側トランジスタTL1〜第3低電位側トランジスタTL3を駆動するトランジスタ駆動回路35と、を備えている。   The gate control circuit 24 is broadly divided into a DC power signal PWD supplied from the control power source 21 and a gate control signal (pulse signal) CS from the controller 22 to convert the DC power signal PWD into the gate control signal CS. The modulation circuit 31 that modulates the output signal and outputs the control power signal CPW on which the control signal is superimposed, and the control power signal CPW is supplied to the primary side (low voltage side), and the high voltage control power is supplied to the secondary side (high voltage side). An isolation transformer 32 that outputs the signal HCPW, a gate power generation circuit 33 that is connected to the secondary side (high voltage side) of the isolation transformer 32 and generates a gate power from the high voltage control power signal HCPW, and a high voltage control power signal HCPW A control signal demodulating circuit 34 for demodulating and outputting the gate control signal CS from the first high potential side control based on the input gate control signal CS And a transistor driving circuit 35 that generates the signal SU1 and drives the first high potential side transistor TU1 to the third high potential side transistor TU3 and the first low potential side transistor TL1 to the third low potential side transistor TL3. .

なお、図3においては、図示の簡略化のため、トランジスタ駆動回路35において、第1高電位側制御信号SU1の系統のみを示しているが、実際には、図2に示したように、第2高電位側制御信号SU2、第3高電位側制御信号SU3、第1低電位側制御信号SL1〜第3低電位側制御信号SL3の系統も備えており、同様に動作している。
上記構成において、ゲート電源生成回路33は、正側電圧Vgpを供給する正側端子TP、中間電圧AGを供給する中間端子TA及び負側電圧Vgnをを供給する負側端子TNを備えている。
In FIG. 3, for simplification of illustration, only the system of the first high-potential side control signal SU1 is shown in the transistor drive circuit 35, but actually, as shown in FIG. A system of 2 high potential side control signal SU2, third high potential side control signal SU3, first low potential side control signal SL1 to third low potential side control signal SL3 is also provided and operates in the same manner.
In the above configuration, the gate power generation circuit 33 includes a positive terminal TP that supplies a positive voltage Vgp, an intermediate terminal TA that supplies an intermediate voltage AG, and a negative terminal TN that supplies a negative voltage Vgn.

トランジスタ駆動回路35の第1高電位側制御信号SU1の系統に対応する回路は、コレクタ端子に正側端子が接続され、ベース端子に制御信号CSが入力される高電位側トランジスタ(NPNトランジスタ)41Pと、高電位側トランジスタ41Pのエミッタ端子及び第1高電位側トランジスタTU1のゲートにエミッタ端子が接続され、ベース端子に制御信号が入力され、コレクタ端子に負側端子TNが接続された低電位側トランジスタ(PNPトランジスタ)41Nと、を備えている。   The circuit corresponding to the system of the first high potential side control signal SU1 of the transistor drive circuit 35 is a high potential side transistor (NPN transistor) 41P in which the positive terminal is connected to the collector terminal and the control signal CS is input to the base terminal. A low potential side in which an emitter terminal is connected to the emitter terminal of the high potential side transistor 41P and a gate of the first high potential side transistor TU1, a control signal is input to the base terminal, and a negative terminal TN is connected to the collector terminal. Transistor (PNP transistor) 41N.

次にゲート制御回路24の詳細構成について説明する。
図4は、ゲート回路の詳細構成図である。
変調回路31は、高電位側スイッチングトランジスタ(nチャネルMOSトランジスタ)51及び低電位側スイッチングトランジスタ(nチャネルMOSトランジスタ)52を備えたスイッチング回路53と、ゲート制御信号CSに基づいて電力信号PWDを変調して、ゲート制御信号CSが重畳された制御電力信号CPWを生成する発振周波数制御部54と、を備えている。
Next, the detailed configuration of the gate control circuit 24 will be described.
FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the gate circuit.
The modulation circuit 31 modulates a power signal PWD based on a switching circuit 53 including a high potential side switching transistor (n channel MOS transistor) 51 and a low potential side switching transistor (n channel MOS transistor) 52, and a gate control signal CS. The oscillation frequency control unit 54 generates a control power signal CPW on which the gate control signal CS is superimposed.

ここで、高電位側スイッチングトランジスタ51のドレイン端子は、絶縁トランス32の一次側の高電位側に接続され、ソース端子は、制御電源の負側に接続されている。また、低電位側スイッチングトランジスタ52のドレイン端子は、絶縁トランス32の一次側の低電位側に接続され、ソース端子は、制御電源の負側に接続されている。
ゲート電源生成回路33は、ダイオードD1〜D4を有するダイオードブリッジ整流回路61と、一対の平滑用コンデンサC1、C2で構成されたコンデンサ平滑回路62と、を備えている。
Here, the drain terminal of the high potential side switching transistor 51 is connected to the primary high potential side of the isolation transformer 32, and the source terminal is connected to the negative side of the control power supply. Further, the drain terminal of the low potential side switching transistor 52 is connected to the low potential side on the primary side of the insulating transformer 32, and the source terminal is connected to the negative side of the control power supply.
The gate power supply generation circuit 33 includes a diode bridge rectifier circuit 61 having diodes D1 to D4 and a capacitor smoothing circuit 62 composed of a pair of smoothing capacitors C1 and C2.

制御信号復調回路34は、コンデンサC11、コイルL11及び抵抗R11を有する高電位側バンドパスフィルタ71と、逆流防止ダイオードD11と、コンデンサC21、コイルL21及び抵抗R21を有する低電位側バンドパスフィルタ72と、逆流防止ダイオードD21と、抵抗R31及びコンデンサC31を有する高電位側ロウパスフィルタ73と、を備えている。   The control signal demodulation circuit 34 includes a high-potential side bandpass filter 71 having a capacitor C11, a coil L11, and a resistor R11, a backflow prevention diode D11, and a low-potential side bandpass filter 72 having a capacitor C21, a coil L21, and a resistor R21. , A backflow prevention diode D21, and a high potential side low pass filter 73 having a resistor R31 and a capacitor C31.

また、制御信号復調回路34は、抵抗R41及びコンデンサC41を有する低電位側ロウパスフィルタ74と、プルアップ抵抗R51と、プルダウン抵抗R52と、直列接続されているプルアップ抵抗R51及びプルダウン抵抗R52に並列接続された平滑コンデンサC41と、一端が正側端子Pに接続された電流制限抵抗R61、R62と、を備えている。   In addition, the control signal demodulation circuit 34 includes a low-potential side low-pass filter 74 having a resistor R41 and a capacitor C41, a pull-up resistor R51, a pull-down resistor R52, and a pull-up resistor R51 and a pull-down resistor R52 connected in series. A smoothing capacitor C41 connected in parallel and current limiting resistors R61 and R62 having one end connected to the positive terminal P are provided.

また、制御信号復調回路34は、ゲート端子がプルアップ抵抗R51と平滑コンデンサC41との接続点に接続され、ドレイン端子が電流制限抵抗R61の他端に接続され、ソース端子が中間端子TAに接続されて高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動する第1スイッチングトランジスタ(nチャネルMOSトランジスタ)81と、ゲート端子が第1スイッチングトランジスタ81のドレイン端子に接続され、ドレイン端子が電流制限抵抗R62の他端並びに高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nのゲート端子に接続され、ソース端子が負側端子TNに接続されて高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動する第2スイッチングトランジスタ(nチャネルMOSトランジスタ)82と、を備えている。   The control signal demodulating circuit 34 has a gate terminal connected to the connection point between the pull-up resistor R51 and the smoothing capacitor C41, a drain terminal connected to the other end of the current limiting resistor R61, and a source terminal connected to the intermediate terminal TA. The first switching transistor (n-channel MOS transistor) 81 that drives the high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N, the gate terminal is connected to the drain terminal of the first switching transistor 81, and the drain terminal is the current limiting resistor. A second terminal for driving the high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N by connecting the other end of R62 and the gate terminals of the high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N and connecting the source terminal to the negative side terminal TN. Switching transistor (n-channel MO It includes a transistor) 82, a.

次に第1実施形態の動作を説明する。
変調回路31にゲート制御信号CSが入力されると、変調回路31内の発振周波数制御部54において、ゲート制御信号CSが“H”レベルの場合(オン指令状態)及びゲート制御信号CSが“L”レベルの場合(オフ指令状態)に対応した高周波交流の発振周波数を選定する。例えば、ゲート制御信号CSが“H”レベルのオン指令状態においては、発振周波数制御部54は、高周波交流の発振周波数を100kHzとし、ゲート制御信号CSが“L”レベルのオフ指令状態においては、高周波交流の発振周波数を30kHzとする。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
When the gate control signal CS is input to the modulation circuit 31, in the oscillation frequency control unit 54 in the modulation circuit 31, when the gate control signal CS is at “H” level (on command state), the gate control signal CS is set to “L”. Select the oscillation frequency of the high-frequency alternating current corresponding to the “level” (off command state). For example, in the ON command state where the gate control signal CS is “H” level, the oscillation frequency control unit 54 sets the oscillation frequency of the high frequency alternating current to 100 kHz, and in the OFF command state where the gate control signal CS is “L” level, The oscillation frequency of the high frequency alternating current is 30 kHz.

これにより、スイッチング回路53の高電位側スイッチングトランジスタ51及び低電位側スイッチングトランジスタ52は、発振周波数制御部54により駆動されてプッシュ・プル方式による矩形波交流が生成され絶縁トランス32に出力することとなる。
すなわち、ゲート制御信号CSが“H”レベルのオン指令状態においては100kHzの高周波交流が絶縁トランス32に出力され、ゲート制御信号CSが“L”レベルのオフ指令状態においては、30kHzの高周波交流が絶縁トランス32に出力される。これは、ゲート制御信号CSに基づいて変調された高周波交流が絶縁トランスに入力されることを意味している。
Thereby, the high potential side switching transistor 51 and the low potential side switching transistor 52 of the switching circuit 53 are driven by the oscillation frequency control unit 54 to generate a rectangular wave alternating current by a push-pull method and output it to the insulating transformer 32. Become.
That is, when the gate control signal CS is “H” level on command state, 100 kHz high frequency alternating current is output to the insulation transformer 32, and when the gate control signal CS is “L” level off command state, 30 kHz high frequency alternating current is output. Output to the isolation transformer 32. This means that high-frequency alternating current modulated based on the gate control signal CS is input to the isolation transformer.

そして、絶縁トランス32の低圧側となる一次側に入力された高周波交流は、絶縁状態で絶縁トランス32により変圧されて高圧側となる二次側に伝達される。
絶縁トランス32の二次側出力は、分岐されて一方はダイオードブリッジ整流回路61及びコンデンサ平滑回路62で構成されたゲート電源生成回路33に入力される。これによりゲート電源生成回路33は、全波整流を行って安定した正側電圧Vgp(正側電源)及び負側電圧Vgn(負側電源)を生成して各部に供給する。
絶縁トランス32の二次側出力の分岐した他方は、制御信号復調回路34に入力される。
And the high frequency alternating current input into the primary side used as the low voltage | pressure side of the insulation transformer 32 is transformed by the insulation transformer 32 in an insulated state, and is transmitted to the secondary side used as the high voltage side.
The secondary output of the isolation transformer 32 is branched and one of the outputs is input to a gate power supply generation circuit 33 configured by a diode bridge rectifier circuit 61 and a capacitor smoothing circuit 62. As a result, the gate power supply generation circuit 33 performs full-wave rectification to generate a stable positive voltage Vgp (positive power supply) and negative voltage Vgn (negative power supply) and supply them to each unit.
The other branched secondary output of the isolation transformer 32 is input to the control signal demodulation circuit 34.

制御信号復調回路34において、バンドパスフィルタ71及びバンドパスフィルタ72は、ゲート制御信号CSが“H”レベルのオン指令状態における100kHzの高周波交流及び30kHzの高周波交流を通過させるように動作し、絶縁トランス32の二次側出力からゲート制御信号CSに対応する成分のみを抽出して出力する。一方、ロウパスフィルタ73及びロウパスフィルタ74は、ゲート制御信号CSが“L”レベルのオフ指令状態における30kHzの高周波交流のみを通過させるように動作する。   In the control signal demodulating circuit 34, the band pass filter 71 and the band pass filter 72 operate so as to pass a high frequency alternating current of 100 kHz and a high frequency alternating current of 30 kHz when the gate control signal CS is in the “H” level on command state. Only the component corresponding to the gate control signal CS is extracted from the secondary side output of the transformer 32 and output. On the other hand, the low-pass filter 73 and the low-pass filter 74 operate so as to pass only high-frequency alternating current of 30 kHz in the off command state in which the gate control signal CS is “L” level.

この結果、制御信号復調回路34は、実効的にゲート制御信号CSに基づいて、トランジスタ駆動回路35の第1高電位側制御信号SU1の系統に対応する高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動することとなる。
以上の結果、本第1実施形態によれば、モータ16の駆動電源を供給する一つの絶縁トランス32を介してゲート制御信号CSを入力し、この入力されたゲート制御信号CSと同期してモータ16を駆動するゲート制御回路24を制御して、インバータ23を構成する高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動することができる。
As a result, the control signal demodulating circuit 34 effectively uses the high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N corresponding to the system of the first high potential side control signal SU1 of the transistor drive circuit 35 based on the gate control signal CS. Will be driven.
As a result, according to the first embodiment, the gate control signal CS is input via the one isolation transformer 32 that supplies the driving power of the motor 16, and the motor is synchronized with the input gate control signal CS. The high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N constituting the inverter 23 can be driven by controlling the gate control circuit 24 that drives 16.

同様にして、モータ16の駆動電源を供給する一つの絶縁トランス32を介してゲート制御信号CSを入力して、第2高電位側トランジスタTU2、第3高電位側トランジスタTU3及び第1低電位側トランジスタTL1〜第3低電位側トランジスタTL3を駆動することができる。   Similarly, the gate control signal CS is input through one insulating transformer 32 that supplies driving power to the motor 16, and the second high potential side transistor TU2, the third high potential side transistor TU3, and the first low potential side. The transistors TL1 to TL3 can be driven.

したがって、本第1実施形態によれば、低圧回路系統を構成するとともに、制御用の電源を供給する制御電源21及びゲート制御信号CSを出力するコントローラ22の双方の絶縁を一つの絶縁トランス32で行うことができるため、装置構成を簡略化して、装置の信頼性向上及び装置製造コストの低減を図ることができる。
さらに低圧経路系統を高圧回路系統から絶縁する絶縁素子の設置面積を低減し、ひいては、制御回路基板の基板面積を低減することができる。
Therefore, according to the first embodiment, the insulation of both the control power supply 21 that supplies the control power supply and the controller 22 that outputs the gate control signal CS is formed by the single insulation transformer 32 while configuring the low-voltage circuit system. Therefore, it is possible to simplify the apparatus configuration and improve the reliability of the apparatus and reduce the manufacturing cost of the apparatus.
Furthermore, the installation area of the insulating element that insulates the low-voltage path system from the high-voltage circuit system can be reduced, and consequently the board area of the control circuit board can be reduced.

[1.1]第1実施形態の第1変形例
以上の第1実施形態においては、制御信号復調回路34への入力は、絶縁トランス32の二次コイルから分岐していたが、本第1実施形態の第1変形例は、絶縁トランスに三次コイルを設け、当該三次コイルの出力に基づいて制御信号を復調する場合の実施形態である。
[1.1] First Modification of First Embodiment In the first embodiment described above, the input to the control signal demodulation circuit 34 is branched from the secondary coil of the isolation transformer 32. The first modification of the embodiment is an embodiment in which a tertiary coil is provided in an insulating transformer and a control signal is demodulated based on the output of the tertiary coil.

図5は、第1実施形態の変形例のゲート制御回路の概要構成図である。
図5においては、説明の簡略化のため、主として第1高電位側トランジスタTU1及び帰還ダイオードDU1で構成される系統について説明するとともに、図3と同様の部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を援用する。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a gate control circuit according to a modification of the first embodiment.
In FIG. 5, for simplification of description, a system mainly including the first high-potential side transistor TU1 and the feedback diode DU1 will be described, and the same parts as those in FIG. The detailed description is incorporated herein by reference.

ゲート制御回路24は、大別すると、制御電源21から直流電力信号PWDが供給されるとともに、コントローラ22からのゲート制御信号(パルス信号)CSが供給され、直流電力信号PWDをゲート制御信号CSに基づいて変調して、制御信号が重畳された制御電力信号CPWを出力する変調回路31と、制御電力信号CPWが一次側(低圧側)に供給され、二次側(高圧側)に高圧制御電力信号HCPWが出力される絶縁トランス32と、絶縁トランス32の二次側(高圧側)に接続されて、高圧制御電力信号HCPWからゲート電源を生成するゲート電源生成回路33と、高圧制御電力信号HCPWからゲート制御信号CSを復調して出力する制御信号復調回路34と、入力されたゲート制御信号CSに基づいて、第1高電位側制御信号SU1を生成して第1高電位側トランジスタTU1〜第3高電位側トランジスタTU3、第1低電位側トランジスタTL1〜第3低電位側トランジスタTL3を駆動するトランジスタ駆動回路35と、を備えている。   The gate control circuit 24 is broadly divided into a DC power signal PWD supplied from the control power source 21 and a gate control signal (pulse signal) CS from the controller 22 to convert the DC power signal PWD into the gate control signal CS. The modulation circuit 31 that modulates the output signal and outputs the control power signal CPW on which the control signal is superimposed, and the control power signal CPW is supplied to the primary side (low voltage side), and the high voltage control power is supplied to the secondary side (high voltage side). An isolation transformer 32 that outputs the signal HCPW, a gate power generation circuit 33 that is connected to the secondary side (high voltage side) of the isolation transformer 32 and generates a gate power from the high voltage control power signal HCPW, and a high voltage control power signal HCPW A control signal demodulating circuit 34 for demodulating and outputting the gate control signal CS from the first high potential side control based on the input gate control signal CS And a transistor driving circuit 35 that generates the signal SU1 and drives the first high potential side transistor TU1 to the third high potential side transistor TU3 and the first low potential side transistor TL1 to the third low potential side transistor TL3. .

なお、図5においても、図3と同様に、図示の簡略化のため、トランジスタ駆動回路35において、第1高電位側制御信号SU1の系統のみを示しているが、実際には、図2に示したように、第2高電位側制御信号SU2、第3高電位側制御信号SU3、第1低電位側制御信号SL1〜第3低電位側制御信号SL3の系統も備えており、同様に動作している。
上記構成において、絶縁トランス32Aは、一次側コイル及び二次側コイルに加えて高圧化回路系統側に三次コイルを備えている。
5, for simplification of illustration, only the system of the first high-potential side control signal SU1 is shown in the transistor drive circuit 35 as in FIG. As shown, the second high-potential-side control signal SU2, the third high-potential-side control signal SU3, the first low-potential-side control signal SL1 to the third low-potential-side control signal SL3 are also provided and operate similarly. doing.
In the above configuration, the insulating transformer 32A includes a tertiary coil on the high-pressure circuit side in addition to the primary side coil and the secondary side coil.

これにより、制御信号復調回路34Aは、三次コイルから出力される高圧制御信号HSからゲート制御信号CSを復調して出力する。
他の動作については、第1実施形態と同様である。
本第1実施形態の第1変形例によれば、第1実施形態の効果に加えて、モータの駆動系側(ゲート電源生成回路33側)の回路と、モータの制御系側の回路とを異なる電圧域(より低圧域)で駆動することができ、回路構成部品をより小型化することができ、さらなる部品コストの低減及び基板面積の低減を図ることができる。
As a result, the control signal demodulation circuit 34A demodulates and outputs the gate control signal CS from the high voltage control signal HS output from the tertiary coil.
Other operations are the same as those in the first embodiment.
According to the first modification of the first embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the circuit on the motor drive system side (gate power generation circuit 33 side) and the circuit on the motor control system side It is possible to drive in different voltage ranges (lower voltage ranges), to further reduce the size of circuit components, and to further reduce the component cost and the board area.

[1.2]第1実施形態の第2変形例
以上の説明においては、ゲート電源生成回路33及び制御信号復調回路34(34A)においては、全波整流信号を用いて制御を行っていたが、本第2変形例は、半波整流信号を用いて制御を行う場合の実施形態である。
図6は、第1実施形態の第2変形例のゲート回路の詳細構成図である。図6において、図4と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
変調回路31は、図4と同一構成である。
本第2変形例の絶縁トランス32Aは、第1変形例と同様に三次コイルが設けられており、制御信号復調回路34Aは、当該三次コイルの出力に基づいて制御信号を復調している。
また、本第2変形例のゲート電源生成回路33Aは、半波整流を行っている。
[1.2] Second Modification of First Embodiment In the above description, the gate power supply generation circuit 33 and the control signal demodulation circuit 34 (34A) perform control using a full-wave rectified signal. The second modification is an embodiment in which control is performed using a half-wave rectified signal.
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a gate circuit according to a second modification of the first embodiment. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
The modulation circuit 31 has the same configuration as that in FIG.
The insulation transformer 32A of the second modified example is provided with a tertiary coil as in the first modified example, and the control signal demodulation circuit 34A demodulates the control signal based on the output of the tertiary coil.
Further, the gate power generation circuit 33A of the second modification performs half-wave rectification.

本第2変形例において、ダイオードD51及びダイオードD52を有するダイオード半波整流回路91と、一対の平滑用コンデンサC1、C2で構成されたコンデンサ平滑回路62と、を備えている。   The second modification includes a diode half-wave rectifier circuit 91 having a diode D51 and a diode D52, and a capacitor smoothing circuit 62 composed of a pair of smoothing capacitors C1 and C2.

制御信号復調回路34Aは、コンデンサC11、コイルL11及び抵抗R11を有する高電位側バンドパスフィルタ71と、逆流防止ダイオードD11と、抵抗R31及びコンデンサC31を有する高電位側ロウパスフィルタ73と、を備えている。
また、制御信号復調回路34Aは、プルアップ抵抗R51と、一端が正側端子Pに接続された電流制限抵抗R62と、ゲート端子がプルアップ抵抗51とコンデンサC31との接続点に接続され、ドレイン端子が電流制限抵抗R61の他端に接続され、ソース端子が中間端子TAに接続されて高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動する(第2)スイッチングトランジスタ82と、を備えている。
The control signal demodulating circuit 34A includes a high potential side band pass filter 71 having a capacitor C11, a coil L11 and a resistor R11, a backflow prevention diode D11, and a high potential side low pass filter 73 having a resistor R31 and a capacitor C31. ing.
The control signal demodulating circuit 34A has a pull-up resistor R51, a current limiting resistor R62 having one end connected to the positive terminal P, a gate terminal connected to a connection point between the pull-up resistor 51 and the capacitor C31, and a drain. A switching transistor 82 having a terminal connected to the other end of the current limiting resistor R61 and a source terminal connected to the intermediate terminal TA to drive the high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N (second). .

次に本第2変形例の動作について説明する。
変調回路31にゲート制御信号CSが入力されると、変調回路31内の発振周波数制御部54において、ゲート制御信号CSが“H”レベルの場合(オン指令状態)及びゲート制御信号CSが“L”レベルの場合(オフ指令状態)に対応した高周波交流の発振周波数を選定する。
Next, the operation of the second modification will be described.
When the gate control signal CS is input to the modulation circuit 31, in the oscillation frequency control unit 54 in the modulation circuit 31, when the gate control signal CS is at “H” level (on command state), the gate control signal CS is set to “L”. Select the oscillation frequency of the high-frequency alternating current corresponding to the “level” (off command state).

これにより、スイッチング回路53高電位側スイッチングトランジスタ51及び低電位側スイッチングトランジスタ52は、発振周波数制御部54により駆動されてプッシュ・プル方式による矩形波交流が生成され絶縁トランス32に出力することとなる。
そして、絶縁トランス32の低圧側となる一次側に入力された高周波交流は、絶縁状態で絶縁トランス32により変圧されて高圧側となる二次側に伝達される。
As a result, the switching circuit 53 is driven by the oscillation frequency control unit 54 so that the high-potential side switching transistor 51 and the low-potential side switching transistor 52 generate rectangular wave alternating current by the push-pull method and output it to the isolation transformer 32. .
And the high frequency alternating current input into the primary side used as the low voltage | pressure side of the insulation transformer 32 is transformed by the insulation transformer 32 in an insulated state, and is transmitted to the secondary side used as the high voltage side.

絶縁トランス32の二次側出力は、ダイオード半波整流回路91及びコンデンサ平滑回路62で構成されたゲート電源生成回路33Aに入力される。これによりゲート電源生成回路33Aは、半波整流を行って、安定した正側電圧Vgp(正側電源)及び負側電圧Vgn(負側電源)を生成して各部に供給する。   The secondary output of the isolation transformer 32 is input to a gate power supply generation circuit 33 </ b> A configured by a diode half-wave rectification circuit 91 and a capacitor smoothing circuit 62. Thereby, the gate power supply generation circuit 33A performs half-wave rectification, generates a stable positive voltage Vgp (positive power supply) and a negative voltage Vgn (negative power supply), and supplies them to each unit.

絶縁トランス32の三次側出力は、制御信号復調回路34Aに入力される。
制御信号復調回路34Aにおいて、バンドパスフィルタ71は、ゲート制御信号CSが“H”レベルのオン指令状態における100kHzの高周波交流及び30kHzの高周波交流を通過させるように動作し、絶縁トランス32の二次側出力からゲート制御信号CSに対応する成分のみを抽出して出力する。一方、ロウパスフィルタ73は、ゲート制御信号CSが“L”レベルのオフ指令状態における30kHzの高周波交流のみを通過させるように動作する。
The tertiary output of the isolation transformer 32 is input to the control signal demodulation circuit 34A.
In the control signal demodulating circuit 34A, the band pass filter 71 operates so as to pass the 100 kHz high frequency alternating current and the 30 kHz high frequency alternating current when the gate control signal CS is in the “H” level on-command state. Only the component corresponding to the gate control signal CS is extracted from the side output and output. On the other hand, the low-pass filter 73 operates so as to pass only high-frequency alternating current of 30 kHz in the off command state where the gate control signal CS is “L” level.

この結果、制御信号復調回路34Aは、実効的にゲート制御信号CSに基づいて、トランジスタ駆動回路35の第1高電位側制御信号SU1の系統に対応する高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動することとなる。
以上の結果、本第1実施形態の第2変形例によれば、第1実施形態の効果に加えて、より一層の部品点数を削減しつつ、モータ16の駆動電源を供給する一つの絶縁トランス32を介してゲート制御信号CSを入力し、この入力されたゲート制御信号CSと同期してモータ16を駆動するゲート制御回路24を制御して、インバータ23を構成する高電位側トランジスタ41P及び低電位側トランジスタ41Nを駆動することができる。
As a result, the control signal demodulating circuit 34A effectively has the high potential side transistor 41P and the low potential side transistor 41N corresponding to the system of the first high potential side control signal SU1 of the transistor drive circuit 35 based on the gate control signal CS. Will be driven.
As a result, according to the second modification of the first embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, one insulating transformer that supplies driving power to the motor 16 while further reducing the number of components. The gate control signal CS is input via the input terminal 32, and the gate control circuit 24 that drives the motor 16 is controlled in synchronization with the input gate control signal CS. The potential side transistor 41N can be driven.

[2]第2実施形態
以上の第1実施形態は、直流電車に搭載される電力変換装置であったが、本第2実施形態は交流電車に搭載される電力変換装置である。
[2] Second Embodiment The first embodiment described above is a power conversion device mounted on a DC train, but the second embodiment is a power conversion device mounted on an AC train.

図7は、第2実施形態のゲート制御回路の概要構成図である。
本第2実施形態の電力変換装置15Aが第1実施形態の電力変換装置15と異なる点は、図7に示すように、供給される交流電力の電圧を変換するトランス101と、トランス101の二次側出力に基づいて、交流/直流変換を行うAC/DCコンバータ(ADC)102と、ADC102の出力信号を平滑してインバータ23に供給する平滑コンデンサ103と、を備えた点である。
したがって、本第2実施形態の効果については、交流電力を使用する以外において、第1実施形態と同様であり、第1実施形態と同様の変形を行う事が可能である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the gate control circuit according to the second embodiment.
The power converter 15A according to the second embodiment is different from the power converter 15 according to the first embodiment in that a transformer 101 that converts the voltage of the supplied AC power and two transformers 101, as shown in FIG. An AC / DC converter (ADC) 102 that performs AC / DC conversion based on the secondary output, and a smoothing capacitor 103 that smoothes the output signal of the ADC 102 and supplies it to the inverter 23 are provided.
Therefore, the effect of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that AC power is used, and the same modification as that of the first embodiment can be performed.

[3]第3実施形態。
以上の各実施形態は、低圧回路側から高圧回路側にゲート制御信号CSを伝送するだけの構成であったが、本第3実施形態は、高圧回路側の異常を検知してコントローラ22に伝送する場合の実施形態である。
[3] Third embodiment.
In each of the above embodiments, the gate control signal CS is simply transmitted from the low voltage circuit side to the high voltage circuit side. However, in the third embodiment, an abnormality on the high voltage circuit side is detected and transmitted to the controller 22. It is an embodiment in the case of doing.

図8は、第3実施形態のゲート制御回路の概要構成図である。
図8において、図3と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
図8において、図3と異なる点は、絶縁トランス32Bの一次側に三次コイルを設け、高圧回路系統側からの異常状態を異常検知回路111を介して検出し、異常検出信号SEとしてコントローラ22に出力する点である。
この場合において、異常状態としては絶縁トランス32Bの二次コイル電圧の異常状態が挙げられる。
また、ゲート電源生成回路33や、制御信号復調回路などが異常検出時に所定の電圧を出力するように設定することも可能である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a gate control circuit according to the third embodiment.
In FIG. 8, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
8 differs from FIG. 3 in that a tertiary coil is provided on the primary side of the insulation transformer 32B, and an abnormal state from the high-voltage circuit system side is detected via the abnormality detection circuit 111, and the abnormality detection signal SE is sent to the controller 22 as an abnormality detection signal SE. It is a point to output.
In this case, the abnormal state includes an abnormal state of the secondary coil voltage of the insulating transformer 32B.
It is also possible to set the gate power generation circuit 33, the control signal demodulation circuit, etc. to output a predetermined voltage when an abnormality is detected.

本第3実施形態によれば、電圧駆動型トランジスタのゲート電圧の低下を検知し、電圧駆動型トランジスタの破壊等の状況を容易に回避することが可能となる。
また、低圧回路系統側と、高圧回路系統側とが、一つの絶縁トランス32Bを介して絶縁されているにもかかわらず、異常検出信号を高圧回路系統側から低圧回路系統側に伝送することが可能となり、異常検出を早期に行え、早期に異常状態に対応することが可能となる。
According to the third embodiment, it is possible to detect a decrease in the gate voltage of the voltage-driven transistor and to easily avoid a situation such as destruction of the voltage-driven transistor.
In addition, the abnormality detection signal can be transmitted from the high voltage circuit system side to the low voltage circuit system side even though the low voltage circuit system side and the high voltage circuit system side are insulated via one insulating transformer 32B. Thus, abnormality detection can be performed at an early stage and an abnormal state can be dealt with early.

[4]実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、一つの絶縁トランス32、32A、32Bで制御駆動系の信号と、制御系の信号と、を伝送することができ、部品点数を低減させて信頼性を向上できる。さらに装置の小型化が図れる。
[4] Effects of Embodiment As described above, according to each embodiment, it is possible to transmit a signal of a control drive system and a signal of a control system by one insulating transformer 32, 32A, 32B. , Reliability can be improved by reducing the number of parts. Furthermore, the apparatus can be miniaturized.

[5]実施形態の変形例
以上の説明においては、ゲート制御信号CSとして電力変換制御用の信号のみを説明したが、ゲート制御信号CSとして、非導通指令や発振停止指令を含めるように構成することも可能である。
以上の説明においては、絶縁手段(絶縁素子)として、絶縁トランスを用いていたが、この絶縁トランスに代えてフォトカプラを介して絶縁を行い、当該フォトカプラの後段に昇圧回路を設けるように構成することも可能である。
[5] Modification of Embodiment In the above description, only the signal for controlling power conversion is described as the gate control signal CS. However, the gate control signal CS is configured to include a non-conduction command and an oscillation stop command. It is also possible.
In the above description, an insulating transformer is used as an insulating means (insulating element). However, a configuration is adopted in which insulation is performed via a photocoupler instead of the insulating transformer, and a booster circuit is provided at the subsequent stage of the photocoupler. It is also possible to do.

以上の説明においては、絶縁トランス32、32A、32Bとして、有鉄心トランスを用いた場合について説明したが、空芯トランスを用いるようにすることも可能である。
また各トランジスタとして、IGBT、バイポーラトランジスタ、を用いていたが、MOSFETを用いるように構成することも可能である。
In the above description, a case where a cored core transformer is used as the insulating transformers 32, 32A, 32B has been described. However, an air core transformer may be used.
Moreover, although IGBT and a bipolar transistor were used as each transistor, it can also be comprised so that MOSFET may be used.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 直流電車
11 き電線(架線)
12 パンタグラフ(集電装置)
13 車輪
14 線路
15、15A 電力変換装置
16 モータ
21 制御電源
22 コントローラ
23 インバータ
24 ゲート制御回路
31 変調回路
32、32A、32B 絶縁トランス(絶縁手段、絶縁素子)
33、33A ゲート電源生成回路
34、34A 制御信号復調回路
35 トランジスタ駆動回路
51 高電位側スイッチングトランジスタ
52 低電位側スイッチングトランジスタ
53 スイッチング回路
54 発振周波数制御部
61 ダイオードブリッジ整流回路
62 コンデンサ平滑回路
71 高電位側バンドパスフィルタ
72 低電位側バンドパスフィルタ
73 高電位側ロウパスフィルタ
74 低電位側ロウパスフィルタ74
111 異常検知回路
CPW 制御電力信号
CS ゲート制御信号
HCPW 高圧制御電力信号
HS 高圧制御信号
SE 異常検出信号
10 DC train 11 Feed wire (overhead wire)
12 Pantograph (current collector)
13 Wheel 14 Line 15, 15A Power converter 16 Motor 21 Control power supply 22 Controller 23 Inverter 24 Gate control circuit 31 Modulation circuit 32, 32A, 32B Insulation transformer (insulation means, insulation element)
33, 33A Gate power supply generation circuit 34, 34A Control signal demodulation circuit 35 Transistor drive circuit 51 High potential side switching transistor 52 Low potential side switching transistor 53 Switching circuit 54 Oscillation frequency controller 61 Diode bridge rectifier circuit 62 Capacitor smoothing circuit 71 High potential Side band pass filter 72 Low potential side band pass filter 73 High potential side low pass filter 74 Low potential side low pass filter 74
111 Abnormality detection circuit CPW control power signal CS gate control signal HCPW high voltage control power signal HS high voltage control signal SE abnormality detection signal

Claims (5)

ゲート端子を有するスイッチング素子を有し、供給される電力を変換して駆動用モータに駆動電力を供給する電力変換と、
前記スイッチング素子を駆動するための制御電力を供給する制御電源部と、
前記スイッチング素子のオン/オフのタイミングを制御するためのゲート制御信号を生成するゲート制御信号生成部と、
前記制御電力に前記ゲート制御信号を重畳して制御電力信号を生成する変調部と、
絶縁トランスを介して入力された前記制御電力信号に基づいて、ゲート電源を生成するゲート電源生成部と、
前記絶縁トランスを介して入力された前記制御電力信号に基づいて、前記ゲート制御信号を復調する復調部と、
前記生成されたゲート電源及び復調された前記ゲート制御信号に基づいて、前記スイッチング素子を駆動する駆動部と、
を備えた電力変換装置。
A power conversion unit having a switching element having a gate terminal and converting the supplied power to supply the driving power to the driving motor;
A control power supply for supplying control power for driving the switching element;
A gate control signal generator for generating a gate control signal for controlling the on / off timing of the switching element;
A modulation unit that generates a control power signal by superimposing the gate control signal on the control power;
A gate power generation unit that generates a gate power based on the control power signal input via an isolation transformer;
A demodulator that demodulates the gate control signal based on the control power signal input via the isolation transformer;
Based on the generated gate power supply and the demodulated gate control signal, a driving unit that drives the switching element;
The power converter provided with.
前記ゲート電源生成部は、前記制御電力信号の全波整流を行って前記ゲート電源を生成する全波整流回路を備える、  The gate power generation unit includes a full-wave rectification circuit that generates the gate power by performing full-wave rectification of the control power signal.
請求項1記載の電力変換装置。  The power conversion device according to claim 1.
前記ゲート制御信号生成部は、前記スイッチング素子をオンするタイミングを示す信号の周波数と、前記スイッチング素子をオフするタイミングを示す信号の周波数と、を異ならせている、  The gate control signal generation unit is configured to make a frequency of a signal indicating timing to turn on the switching element different from a frequency of a signal indicating timing to turn off the switching element.
請求項1又は請求項2記載の電力変換装置。  The power converter according to claim 1 or 2.
前記ゲート電源生成部は、前記絶縁トランスの二次コイルを介して前記制御電力信号が入力され、  The gate power generation unit receives the control power signal via a secondary coil of the isolation transformer,
前記復調部は、前記絶縁トランスの三次コイルを介して前記制御電力信号が入力される、  The control power signal is input to the demodulator through a tertiary coil of the insulation transformer.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の電力変換装置。  The power converter device as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
ゲート端子を有するスイッチング素子及び絶縁トランスを有し、供給される電力を変換して駆動用モータに駆動電力を供給する電力変換装置で実行される方法であって、
前記スイッチング素子のオン/オフのタイミングを制御するためのゲート制御信号を生成する過程と、
前記スイッチング素子を駆動するための制御電力に前記ゲート制御信号を重畳して制御電力信号を生成する過程と、
前記絶縁トランスを介して入力された前記制御電力信号に基づいて、ゲート電源を生成する過程と、
前記絶縁トランスを介して入力された前記制御電力信号に基づいて、前記ゲート制御信号を復調する過程と、
前記生成されたゲート電源及び復調されたゲート制御信号に基づいて、前記スイッチング素子を駆動する過程と、
を備えた方法。
A switching element and an insulating transformer having a gate terminal, a way Ru runs power conversion device supplies drive power to the rotating motor drive converts the power supplied,
Generating a gate control signal for controlling on / off timing of the switching element;
Generating a control power signal by superimposing the gate control signal on control power for driving the switching element;
Generating a gate power source based on the control power signal input through the isolation transformer;
Demodulating the gate control signal based on the control power signal input via the isolation transformer;
Driving the switching element based on the generated gate power source and the demodulated gate control signal;
Law who with.
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