JP6201447B2 - Power converter and control method of power converter - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置及び電力変換装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a power converter and a method for controlling the power converter.

一般的に電力変換装置には、直流電源からの直流電力を交流電力に変換する際に発生するリップル成分を平滑化するための平滑コンデンサが設けられている。このため、直流電源からの直流電力の供給の停止または直流電力が供給される回路の切り離しの際に、メンテナンス等のために、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電させる必要がある。特許文献1には、平滑コンデンサの正側と負側との間に直列に接続された2つのスイッチング素子を同時にオン状態とし、過電流となる前にスイッチング素子をオフ状態にして、残留電荷を放電する方法が開示されている。   Generally, a power converter is provided with a smoothing capacitor for smoothing a ripple component generated when DC power from a DC power source is converted into AC power. For this reason, when the supply of DC power from the DC power supply is stopped or the circuit to which the DC power is supplied is disconnected, it is necessary to discharge the charge stored in the smoothing capacitor for maintenance or the like. In Patent Document 1, two switching elements connected in series between a positive side and a negative side of a smoothing capacitor are simultaneously turned on, and the switching elements are turned off before an overcurrent occurs, so that residual charges are reduced. A method for discharging is disclosed.

特開2009−232620号公報JP 2009-232620 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、上下のスイッチング素子を同時にオンして放電させる構成となっているので、スイッチング素子を破壊しないように、スイッチング素子に流れる電流を所定の電流レベル以下に制限する必要があり、電流検出手段が必要となるという問題があった。   However, in the method described in Patent Document 1, since the upper and lower switching elements are simultaneously turned on and discharged, the current flowing through the switching elements is limited to a predetermined current level or less so as not to destroy the switching elements. There is a problem that current detection means is required.

本発明は、電流検出手段を必要とせずに、スイッチ手段に過剰な電流が流れるのを防ぎつつ、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電する技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique for discharging charges accumulated in a charge accumulating means while preventing an excessive current from flowing through a switch means without requiring a current detecting means.

本発明による電力変換装置は、第1スイッチ手段と、第1スイッチ手段と直列に接続された第2スイッチ手段と、直列に接続された第1スイッチ手段および第2スイッチ手段と並列に接続された電荷蓄積手段と、第1スイッチ手段および第2スイッチ手段の動作を制御する制御手段とを備える。制御手段は、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電する際に、第1スイッチ手段および第2スイッチ手段を交互に導通・非導通させるように動作させるとともに、制御上のデッドタイムを通常動作時の制御上のデッドタイムより短く設定し、かつ、第1スイッチ手段と第2スイッチ手段が同時にオンとなる制御期間を生じさせるThe power conversion device according to the present invention is connected in parallel with the first switch means, the second switch means connected in series with the first switch means, and the first switch means and the second switch means connected in series. Charge storage means, and control means for controlling the operation of the first switch means and the second switch means. The control means operates so that the first switch means and the second switch means are alternately turned on / off when discharging the charge accumulated in the charge storage means, and the control dead time is set to be normal. And a control period in which the first switch means and the second switch means are simultaneously turned on is generated .

本発明によれば、第1スイッチ手段および第2スイッチ手段を交互に導通・非導通させるように動作させることによって、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するので、スイッチ手段が同時に導通状態となる時間が長くなり過ぎることを防ぐことができ、スイッチ手段に過剰な電流が流れるのを防ぐことができる。   According to the present invention, the charge accumulated in the charge accumulating means is discharged by operating the first switch means and the second switch means so as to be alternately conducted / non-conducted. Therefore, it is possible to prevent an excessive current from flowing through the switch means.

図1は、一実施の形態における電力変換装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power conversion device according to an embodiment. 図2(a)は、電力変換装置の通常動作時におけるスイッチング素子Q1及びQ2の制御信号及び駆動信号の時間変化を示す図であり、図2(b)は、平滑コンデンサ3に蓄えられた電荷の放電時におけるスイッチング素子Q1及びQ2の制御信号及び駆動信号の時間変化を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing temporal changes in the control signals and drive signals of the switching elements Q1 and Q2 during the normal operation of the power converter, and FIG. 2B is the charge stored in the smoothing capacitor 3. FIG. It is a figure which shows the time change of the control signal of the switching elements Q1 and Q2 at the time of discharge of, and a drive signal. 図3は、制御上のデッドタイムを変化させた場合の放電時間の違いを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a difference in discharge time when the control dead time is changed. 図4は、制御上のデッドタイムが異なる場合の貫通電流の違いを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a difference in through current when the dead time in control is different. 図5は、一実施の形態における電力変換装置の制御方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of a method for controlling the power conversion device according to the embodiment.

図1は、一実施の形態における電力変換装置の構成を示す図である。この電力変換装置は、直流電源4からの直流電力を交流電力に変換して、三相交流モータ6に供給する。また、三相交流モータ6からの交流電力を直流電力に変換して、直流電源4に供給することも可能である。この電力変換装置は、例えば、電気自動車に搭載されて使用される。電気自動車に搭載される場合、三相交流モータ6が車両の駆動源となる。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power conversion device according to an embodiment. This power converter converts DC power from the DC power source 4 into AC power and supplies it to the three-phase AC motor 6. Further, AC power from the three-phase AC motor 6 can be converted to DC power and supplied to the DC power source 4. This power conversion device is mounted and used in an electric vehicle, for example. When mounted on an electric vehicle, the three-phase AC motor 6 serves as a drive source for the vehicle.

一実施の形態における電力変換装置は、複数のスイッチング素子Q1〜Q6と、各スイッチング素子Q1〜Q6と逆並列に接続されるダイオードD1〜D6と、スイッチング素子Q1〜Q6を駆動する駆動回路1と、駆動回路1に制御信号を送信する制御回路2と、平滑コンデンサ3とを備える。スイッチング素子Q1〜Q6は、例えばIGBTである。   The power conversion device according to the embodiment includes a plurality of switching elements Q1 to Q6, diodes D1 to D6 connected in antiparallel with the switching elements Q1 to Q6, and a drive circuit 1 that drives the switching elements Q1 to Q6. The control circuit 2 that transmits a control signal to the drive circuit 1 and the smoothing capacitor 3 are provided. Switching elements Q1-Q6 are IGBTs, for example.

スイッチング素子Q1およびQ2は直列に接続され、両スイッチング素子Q1、Q2の接続点は、三相交流モータ6のU相に接続されている。スイッチング素子Q3およびQ4は直列に接続され、両スイッチング素子Q3、Q4の接続点は、三相交流モータ6のV相に接続されている。スイッチング素子Q5およびQ6は直列に接続され、両スイッチング素子Q5、Q6の接続点は、三相交流モータ6のW相に接続されている。   Switching elements Q1 and Q2 are connected in series, and the connection point of both switching elements Q1 and Q2 is connected to the U phase of three-phase AC motor 6. Switching elements Q3 and Q4 are connected in series, and the connection point of both switching elements Q3 and Q4 is connected to the V phase of three-phase AC motor 6. Switching elements Q5 and Q6 are connected in series, and the connection point of both switching elements Q5 and Q6 is connected to the W phase of three-phase AC motor 6.

直列に接続されたスイッチング素子Q1及びQ2(Q3とQ4、Q5とQ6)と並列に、平滑コンデンサ3が接続されている。平滑コンデンサ3は、直流電源4からの直流電圧を平滑化する。   A smoothing capacitor 3 is connected in parallel with the switching elements Q1 and Q2 (Q3 and Q4, Q5 and Q6) connected in series. The smoothing capacitor 3 smoothes the DC voltage from the DC power supply 4.

平滑コンデンサ3と直流電源4との間、より具体的には、直流電源4の正極側には、リレースイッチ5が設けられている。リレースイッチ5は、制御回路2からの制御信号に基づいてオン/オフする。   A relay switch 5 is provided between the smoothing capacitor 3 and the DC power supply 4, more specifically, on the positive electrode side of the DC power supply 4. The relay switch 5 is turned on / off based on a control signal from the control circuit 2.

電力変換装置の通常動作時では、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング制御を行う際、上側のスイッチング素子と下側のスイッチング素子が同時にオンして短絡状態となるのを防ぐために、上下のスイッチング素子が共にオフ状態となるデッドタイムが設けられる。なお、通常動作時とは、後述する平滑コンデンサ3に蓄えられた電荷の放電時以外の電力変換動作時である。   In the normal operation of the power conversion device, when switching control of the switching elements Q1 to Q6 is performed, the upper and lower switching elements are provided in order to prevent the upper switching element and the lower switching element from being simultaneously turned on and being short-circuited. There is a dead time in which both are turned off. Note that the normal operation time is a power conversion operation time other than the time of discharging the charge stored in the smoothing capacitor 3 described later.

図2(a)は、電力変換装置の通常動作時におけるスイッチング素子Q1及びQ2の制御信号及び駆動信号の時間変化を示す図である。ここでは、スイッチング素子Q1及びQ2の制御について説明するが、スイッチング素子Q3及びQ4、スイッチング素子Q5及びQ6についても同様である。   FIG. 2A is a diagram showing temporal changes in the control signals and drive signals of the switching elements Q1 and Q2 during the normal operation of the power conversion device. Here, the control of the switching elements Q1 and Q2 will be described, but the same applies to the switching elements Q3 and Q4 and the switching elements Q5 and Q6.

制御信号は、スイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフを制御するために、制御回路2から駆動回路1に送信される信号であり、駆動信号は、制御回路2から入力される制御信号に基づいてスイッチング素子Q1〜Q6をオン/オフするために、駆動回路1から各スイッチング素子Q1〜Q6に送信される信号である。以下では、スイッチング素子Q1の制御信号及び駆動信号をQ1制御信号及びQ1駆動信号と記載し、スイッチング素子Q2の制御信号及び駆動信号をQ2制御信号及びQ2駆動信号と記載する。   The control signal is a signal transmitted from the control circuit 2 to the drive circuit 1 in order to control on / off of the switching elements Q1 to Q6. The drive signal is based on the control signal input from the control circuit 2. This signal is transmitted from the drive circuit 1 to each of the switching elements Q1 to Q6 in order to turn on / off the switching elements Q1 to Q6. Hereinafter, the control signal and the drive signal of the switching element Q1 are described as a Q1 control signal and a Q1 drive signal, and the control signal and the drive signal of the switching element Q2 are described as a Q2 control signal and a Q2 drive signal.

スイッチング素子Q1〜Q6を動作させるための駆動信号は、制御回路2からの制御信号を受け取った駆動回路1によってスイッチング素子Q1〜Q6に送信される。しかしながら、駆動回路1内においては、種々の電子部品が介在していることにより、動作遅延が生じてしまう。この動作遅延の時間を遅延時間と呼び、ターンオン制御信号が駆動回路1に入力されてから、ターンオン駆動信号がスイッチング素子Q1〜Q6に伝わるまでの遅延時間をターンオン遅延時間、ターンオフ制御信号が駆動回路1に入力されてから、ターンオフ駆動信号がスイッチング素子Q1〜Q6に伝わるまでの遅延時間をターンオフ遅延時間と呼ぶ。   A drive signal for operating the switching elements Q1 to Q6 is transmitted to the switching elements Q1 to Q6 by the drive circuit 1 that has received the control signal from the control circuit 2. However, in the drive circuit 1, operation delay occurs due to the presence of various electronic components. This operation delay time is called a delay time. The delay time from when the turn-on control signal is input to the drive circuit 1 until the turn-on drive signal is transmitted to the switching elements Q1 to Q6 is the turn-on delay time, and the turn-off control signal is the drive circuit. A delay time from when the signal is input to 1 to when the turn-off drive signal is transmitted to the switching elements Q1 to Q6 is referred to as a turn-off delay time.

図2(a)に示す例では、Q1制御信号がオフからオンになった時刻T2から、Q1駆動信号がオフからオンになった時刻T3までの時間をターンオン遅延時間td(on)と呼び、Q2制御信号がオンからオフになった時刻T1から、Q2駆動信号がオンからオフになった時刻T2までの時間をターンオフ遅延時間td(off)と呼ぶ。また、Q2制御信号がオンからオフになる時刻T1から、Q1制御信号がオフからオンになる時刻T2までの時間を、制御上のデッドタイムtdeadと呼ぶ。 In the example shown in FIG. 2A, the time from the time T2 when the Q1 control signal is turned on to the time T3 when the Q1 drive signal is turned on is called a turn-on delay time td (on). The time from the time T1 when the Q2 control signal is turned off to the time T2 when the Q2 drive signal is turned off is referred to as a turn-off delay time td (off) . The time from the time T1 when the Q2 control signal is turned off to the time T2 when the Q1 control signal is turned on and turned on is called a control dead time t dead .

スイッチング素子Q1、Q2のオン・オフの切り替え時に、上下のスイッチング素子が共にオフ状態となるデッドタイムが設けられるようにするためには、制御上のデッドタイムtdeadと、ターンオン遅延時間td(on)およびターンオフ遅延時間td(off)との間に、次式(1)の関係が成り立つ必要がある。
dead>td(off)−td(on) …(1)
In order to provide a dead time during which the upper and lower switching elements are both turned off when switching the switching elements Q1 and Q2 on and off, a control dead time t dead and a turn-on delay time t d ( on) and the turn-off delay time t d (off) , the relationship of the following equation (1) needs to be satisfied.
t dead > t d (off) −t d (on) (1)

式(1)の関係が成立している場合には、対となる上下のスイッチング素子が短絡状態となることはない。   When the relationship of Formula (1) is materialized, the upper and lower switching elements to be paired are not short-circuited.

直流電源4からの直流電力の供給の停止または直流電力が供給される回路の切り離しの際に、メンテナンス等のために、平滑コンデンサ3に蓄えられた電荷を放電させる必要がある。本実施形態では、平滑コンデンサ3に蓄えられた電荷の放電時には、制御上のデッドタイムtdeadを、通常動作時よりも短くする。より具体的には、電荷放電時の制御上のデッドタイムtdeadは、次式(2)の関係が成り立つようにする。
dead<td(off)−td(on) …(2)
When the supply of the DC power from the DC power supply 4 is stopped or the circuit to which the DC power is supplied is disconnected, it is necessary to discharge the charge stored in the smoothing capacitor 3 for maintenance or the like. In the present embodiment, when discharging the charge stored in the smoothing capacitor 3, the control dead time t dead is made shorter than that during normal operation. More specifically, the control dead time t dead at the time of charge discharge is set to satisfy the relationship of the following equation (2).
t dead <t d (off) −t d (on) (2)

式(2)の関係が成立している場合には、対となる上下のスイッチング素子のオン/オフを交互に行う際に、上下のスイッチング素子が同時にオンとなる導通状態となる制御期間が生じる。導通状態となる制御期間は、スイッチング素子のオン/オフを交互に行っている間に生じるため、その期間が長くなり過ぎることはない。   When the relationship of Expression (2) is established, when the upper and lower switching elements that are paired are alternately turned on / off, a control period in which the upper and lower switching elements are simultaneously turned on is in a conductive state. . Since the control period in which the conduction state is established occurs while the switching elements are alternately turned on / off, the period does not become too long.

図2(b)は、平滑コンデンサ3に蓄えられた電荷の放電時におけるスイッチング素子Q1及びQ2の制御信号及び駆動信号の時間変化を示す図である。通常動作時の制御を示す図2(a)と比べると明らかなように、電荷放電時の制御上のデッドタイムtdeadは、通常動作時の制御上のデッドタイムtdeadより短い。また、時刻T4でQ1駆動信号がオフからオンになっており、時刻T5でQ2駆動信号がオンからオフになっているため、時刻T4から時刻T5までの間は、スイッチング素子Q1およびQ2が共にオンとなる導通状態となっており、スイッチング素子Q1およびQ2に貫通電流が流れる。同様に、Q2駆動信号がオフからオンとなる時刻T6から、Q1駆動信号がオンからオフとなる時刻T6までの間も、スイッチング素子Q1およびQ2が共にオンとなる導通状態となっており、スイッチング素子Q1およびQ2に貫通電流が流れる。 FIG. 2B is a diagram showing temporal changes in the control signals and drive signals of the switching elements Q1 and Q2 when the electric charge stored in the smoothing capacitor 3 is discharged. As is clear from FIG. 2A showing the control during normal operation, the control dead time t dead during charge discharge is shorter than the control dead time t dead during normal operation. Further, since the Q1 drive signal is turned from OFF to ON at time T4 and the Q2 drive signal is turned from ON to OFF at time T5, both the switching elements Q1 and Q2 are connected from time T4 to time T5. The conductive state is turned on, and a through current flows through the switching elements Q1 and Q2. Similarly, from time T6 when the Q2 drive signal is turned on to off until time T6 when the Q1 drive signal is turned on and off, the switching elements Q1 and Q2 are both in a conductive state in which they are turned on. A through current flows through elements Q1 and Q2.

図3は、制御上のデッドタイムtdeadを変化させた場合の放電時間の違いを説明するための図である。図3中のtdead1は式(1)の関係が成立する値であり、tdead2およびtdead3は、式(2)の関係が成立する値である。また、tdead1、tdead2、tdead3は、次式(3)の関係が成り立つ。
dead3<tdead2<tdead1 …(3)
FIG. 3 is a diagram for explaining a difference in discharge time when the control dead time t dead is changed. In FIG. 3, t dead1 is a value that satisfies the relationship of Equation (1), and t dead2 and t dead3 are values that satisfy the relationship of Equation (2). In addition, t dead1 , t dead2 , and t dead3 satisfy the relationship of the following equation (3).
t dead3 <t dead2 <t dead1 (3)

式(1)の関係が成立している場合には、平滑コンデンサ3に蓄えられている電荷の放電は行われないが、スイッチング素子Q1〜Q6やダイオードD1〜D6の寄生容量によって、スイッチング動作を行った際に微量の貫通電流が流れる。図3のデッドタイムtdead1に関する放電時間は、この貫通電流によるものである。 When the relationship of formula (1) is established, the charge stored in the smoothing capacitor 3 is not discharged, but the switching operation is performed by the parasitic capacitances of the switching elements Q1 to Q6 and the diodes D1 to D6. When done, a small amount of through current flows. The discharge time for the dead time t dead1 in FIG. 3 is due to this through current.

図3に示すように、制御上のデッドタイムがtdead1、tdead2、tdead3の順に短くなるほど、平滑コンデンサ3に蓄えられた電荷の放電時間は短くなる。 As shown in FIG. 3, as the control dead time becomes shorter in the order of t dead1 , t dead2 , t dead3 , the discharge time of the charge stored in the smoothing capacitor 3 becomes shorter.

図4は、制御上のデッドタイムtdeadが異なる場合の貫通電流の違いを示す図である。図4では、制御上のデッドタイムが式(1)の関係を満たすtdead1の場合と、式(2)の関係を満たすtdead3の場合の貫通電流を示している。図4に示すように、式(2)の関係を満たす制御上のデッドタイムtdead3の場合の貫通電流は、式(1)の関係を満たす制御上のデッドタイムtdead1の場合の貫通電流に比べてかなり大きい。 FIG. 4 is a diagram showing the difference in through current when the control dead time t dead is different. In Figure 4, the dead time of the control is shown in the case of t Dead1 satisfying the relation of Formula (1), the through current in the case of t Dead3 satisfying the relationship of formula (2). As shown in FIG. 4, the through current in the case of the control dead time t dead3 satisfying the relationship of the equation (2) is the through current in the case of the control dead time t dead1 satisfying the relationship of the equation (1). It is considerably larger than that.

ここで、電荷の放電時に、スイッチング素子に流れる貫通電流によってスイッチング素子が破壊されるのを防ぐために、上下のスイッチング素子が同時にオンとなる導通状態の時間は、短絡耐量tSCより短くなるようにする。すなわち、次式(4)の関係が成り立つように、制御上のデッドタイムtdeadを規定する。なお、短絡耐量tSCは、例えば、実験等により、適切な値を設定しておく。
|tdead−(td(off)−td(on))|<tSC …(4)
Here, in order to prevent the switching element from being destroyed by the through current flowing through the switching element during the discharge of the charge, the conduction state time in which the upper and lower switching elements are simultaneously turned on is set to be shorter than the short-circuit tolerance t SC. To do. That is, the control dead time t dead is defined so that the relationship of the following equation (4) is satisfied. Note that an appropriate value is set for the short-circuit tolerance t SC by, for example, experiments.
| T dead − (t d (off) −t d (on) ) | <t SC (4)

式(4)の関係が成り立つように、制御上のデッドタイムtdeadを規定することにより、電荷放電時の貫通電流によってスイッチング素子が破壊されるのを防ぐことができる。 By defining the control dead time t dead so that the relationship of Expression (4) is established, it is possible to prevent the switching element from being destroyed by a through current during charge discharge.

図5は、一実施の形態における電力変換装置の制御方法の流れを示すフローチャートである。ステップS10から始まる処理は、制御回路2によって行われる。   FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of a method for controlling the power conversion device according to the embodiment. The process starting from step S10 is performed by the control circuit 2.

ステップS10では、放電動作を行うか否かを判定する。例えば、直流電源4からの直流電力の供給を停止したタイミングや、直流電力が供給される回路を切り離すタイミング等において、放電動作を行うものとする。放電動作を行うタイミングであると判定すると、ステップS20に進む。   In step S10, it is determined whether or not a discharge operation is performed. For example, the discharge operation is performed at the timing when the supply of DC power from the DC power supply 4 is stopped, the timing when the circuit to which the DC power is supplied is disconnected, or the like. If it is determined that it is time to perform the discharge operation, the process proceeds to step S20.

ステップS20では、制御上のデッドタイムtdeadを、式(2)の関係が成り立つ値に設定する。 In step S20, the control dead time t dead is set to a value that satisfies the relationship of Expression (2).

ステップS30では、上下のスイッチング素子をオン/オフさせるための制御信号を駆動回路1に送信する。駆動回路1は、この制御信号に基づいて、各スイッチング素子Q1〜Q6を交互にオン/オフさせるための駆動信号を送信する。式(2)の関係が成り立つように、制御上のデッドタイムtdeadを設定しているので、上下のスイッチング素子を交互にオン/オフさせる制御時に、上下のスイッチング素子が同時にオンとなる導通状態となる時間が存在するため、平滑コンデンサ3の電荷の放電が行われる。 In step S30, a control signal for turning on / off the upper and lower switching elements is transmitted to the drive circuit 1. The drive circuit 1 transmits a drive signal for alternately turning on / off the switching elements Q1 to Q6 based on the control signal. Since the control dead time t dead is set so that the relationship of Expression (2) is established, the conductive state in which the upper and lower switching elements are simultaneously turned on at the time of control for alternately turning on and off the upper and lower switching elements. Therefore, the electric charge of the smoothing capacitor 3 is discharged.

ステップS40では、放電が完了したか否かを判定する。例えば、放電動作を開始してから所定時間が経過したら、放電が完了したと判定する。放電が完了していないと判定するとステップS30に戻って放電動作を継続し、放電が完了したと判定すると、フローチャートの処理を終了する。   In step S40, it is determined whether or not the discharge is completed. For example, when a predetermined time has elapsed since the start of the discharge operation, it is determined that the discharge has been completed. If it is determined that the discharge has not been completed, the process returns to step S30 to continue the discharge operation. If it is determined that the discharge has been completed, the process of the flowchart is terminated.

一方、ステップS10において、放電動作を行うタイミングではないと判定すると、ステップS50に進む。ステップS50では、制御上のデッドタイムtdeadを、式(1)の関係が成り立つ値に設定する。この後、通常動作時の制御として、上下のスイッチング素子をオン/オフさせるための制御信号を駆動回路1に送信すると、駆動回路1は、この制御信号に基づいて、上下のスイッチング素子を交互にオン/オフさせるための駆動信号を送信する。 On the other hand, if it is determined in step S10 that it is not time to perform the discharge operation, the process proceeds to step S50. In step S50, the control dead time t dead is set to a value that satisfies the relationship of Expression (1). Thereafter, as a control during normal operation, when a control signal for turning on / off the upper and lower switching elements is transmitted to the drive circuit 1, the drive circuit 1 alternately switches the upper and lower switching elements based on the control signal. A drive signal for turning on / off is transmitted.

以上、一実施の形態における電力変換装置によれば、平滑コンデンサ3に蓄積された電荷を放電する際に、スイッチング素子Q1およびQ2(Q3およびQ4、Q5およびQ6)を交互に導通・非導通させるように動作させる。平滑コンデンサ3に蓄積された電荷を放電するために、上下のスイッチング素子を同時にオンする制御を行う従来の方法では、スイッチング素子に流れる電流を所定の電流レベル以下に制限するために、電流検出手段が必要となるが、本実施形態の電力変換装置によれば、上下のスイッチング素子を交互に導通・非導通とすることによって、電荷の放電を行うので、放電時間が長くなることはなく、電流検出手段が必要とならない。また、スイッチング素子に流れる電流を所定の電流レベル以下に制限する従来の方法では、残留電荷の放電に時間がかかるが、本実施形態の電力変換装置によれば、スイッチング素子に流れる電流を所定の電流レベル以下に制限する必要がないので、残留電荷をすばやく放電させることができる。   As mentioned above, according to the power converter device in one embodiment, when discharging the electric charge accumulated in smoothing capacitor 3, switching elements Q1 and Q2 (Q3 and Q4, Q5 and Q6) are alternately turned on and off. To make it work. In the conventional method in which the upper and lower switching elements are simultaneously turned on to discharge the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 3, current detection means is used to limit the current flowing through the switching elements to a predetermined current level or less. However, according to the power conversion device of the present embodiment, the electric charge is discharged by alternately turning on and off the upper and lower switching elements. No detection means is required. Further, in the conventional method for limiting the current flowing through the switching element to a predetermined current level or less, it takes time to discharge the residual charge. However, according to the power conversion device of this embodiment, the current flowing through the switching element is Since there is no need to limit the current level or less, the residual charge can be discharged quickly.

一実施の形態における電力変換装置によれば、平滑コンデンサ3に蓄積された電荷を放電するときの制御上のデッドタイムを、通常動作時の制御上のデッドタイムより短く設定する。特に、制御上のデッドタイムを、上下のスイッチング素子のうちの一方のスイッチング素子を導通状態から非導通状態に切り替える際のターンオフ遅延時間と、他方のスイッチング素子を非導通状態から導通状態に切り替える際のターンオン遅延時間との差よりも短い時間に設定する。これにより、上下のスイッチング素子を交互に導通・非導通させる制御時に、上下のスイッチング素子を同時に導通状態とさせて貫通電流を流させるので、制御方式の変更のみで残留電荷をすばやく放電させることができる。   According to the power conversion device in one embodiment, the control dead time when discharging the charge accumulated in the smoothing capacitor 3 is set shorter than the control dead time during normal operation. In particular, the control dead time is determined by changing the turn-off delay time when one of the upper and lower switching elements is switched from the conductive state to the non-conductive state, and when switching the other switching element from the non-conductive state to the conductive state. Set to a time shorter than the difference from the turn-on delay time. As a result, when controlling the upper and lower switching elements to be alternately turned on and off, the upper and lower switching elements are turned on at the same time and a through current flows, so that the residual charge can be quickly discharged only by changing the control method. it can.

また、平滑コンデンサ3に蓄積された電荷を放電する際に、上下のスイッチング素子が同時に導通状態となる時間が所定時間以下となるように、スイッチング素子の動作を制御する。これにより、電荷放電時の貫通電流によってスイッチング素子が破壊されるのを防ぐことができる。   In addition, when discharging the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 3, the operation of the switching element is controlled so that the time during which the upper and lower switching elements are in a conductive state simultaneously becomes a predetermined time or less. Thereby, it is possible to prevent the switching element from being destroyed by the through current during charge discharge.

一実施の形態における電力変換装置によれば、平滑コンデンサ3に蓄積された電荷を放電する際に、上下のスイッチング素子を交互に導通・非導通させる動作を繰り返し行わせるので、より短時間で放電を行うことができる。   According to the power conversion device in one embodiment, when discharging the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 3, the operation of alternately turning on and off the upper and lower switching elements is repeatedly performed. It can be performed.

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、この電力変換装置は、電気自動車だけでなく、ハイブリッド車や燃料電池車に搭載して使用することが可能であるし、自動車以外の用途で使用することもできる。また、電力変換装置の構造が図1に示す構造に限定されることもない。   The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, this power conversion device can be used by being mounted not only on an electric vehicle but also on a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle, and can also be used for applications other than an automobile. Further, the structure of the power converter is not limited to the structure shown in FIG.

1…駆動回路
2…制御回路(制御手段)
3…平滑コンデンサ(電荷蓄積手段)
4…直流電源
Q1〜Q6…スイッチング素子(スイッチ手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive circuit 2 ... Control circuit (control means)
3. Smoothing capacitor (charge storage means)
4 ... DC power supply Q1-Q6 ... Switching element (switch means)

Claims (5)

第1スイッチ手段と、
前記第1スイッチ手段と直列に接続された第2スイッチ手段と、
直列に接続された前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段と並列に接続された電荷蓄積手段と、
前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電する際に、前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段を交互に導通・非導通させるように動作させるとともに、制御上のデッドタイムを通常動作時の制御上のデッドタイムより短く設定し、かつ、前記第1スイッチ手段と前記第2スイッチ手段が同時にオンとなる制御期間を生じさせることを特徴とする電力変換装置。
First switch means;
Second switch means connected in series with the first switch means;
Charge storage means connected in parallel with the first switch means and the second switch means connected in series;
Control means for controlling operations of the first switch means and the second switch means;
With
The control means operates to alternately turn on and off the first switch means and the second switch means when discharging the charge accumulated in the charge accumulation means, and to control dead time. Is set to be shorter than the control dead time during normal operation, and a control period in which the first switch means and the second switch means are simultaneously turned on is generated .
請求項に記載の電力変換装置において、
前記制御手段は、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するときの制御上のデッドタイムを、前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段のうちの一方のスイッチ手段を導通状態から非導通状態に切り替える際のターンオフ遅延時間と、他方のスイッチ手段を非導通状態から導通状態に切り替える際のターンオン遅延時間との差よりも短い時間に設定することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 ,
The control means determines a control dead time when discharging the charge accumulated in the charge accumulation means, and switches one of the first switch means and the second switch means from a conduction state to a non-conduction state. A power conversion device characterized in that a time shorter than a difference between a turn-off delay time when switching to a state and a turn-on delay time when switching the other switch means from a non-conductive state to a conductive state is set.
請求項1又は請求項に記載の電力変換装置において、
前記制御手段は、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電する際に、前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段が同時に導通状態となる時間が所定時間以下となるように、前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段の動作を制御することを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2 ,
The control means is configured to discharge the charge accumulated in the charge accumulation means so that the first switch means and the second switch means are simultaneously turned on for a predetermined time or less. A power conversion apparatus for controlling operations of the switch means and the second switch means.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記制御手段は、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電する際に、前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段を交互に導通・非導通させる動作を繰り返し行わせることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to any one of claims 1 to 3 ,
The control means causes the first switch means and the second switch means to repeatedly conduct / non-conduct an operation when discharging the charge accumulated in the charge accumulation means. Conversion device.
第1スイッチ手段と、前記第1スイッチ手段と直列に接続された第2スイッチ手段と、直列に接続された前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段と並列に接続された電荷蓄積手段とを備えた電力変換装置の制御方法であって、
前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電する際に、前記第1スイッチ手段および前記第2スイッチ手段を交互に導通・非導通させるように動作させるとともに、制御上のデッドタイムを通常動作時の制御上のデッドタイムより短く設定し、かつ、前記第1スイッチ手段と前記第2スイッチ手段が同時にオンとなる制御期間を生じさせることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
A first switch means; a second switch means connected in series with the first switch means; a first switch means connected in series; and a charge storage means connected in parallel with the second switch means. A control method for a power conversion device provided,
When discharging the electric charge accumulated in the charge accumulating means, the first switch means and the second switch means are operated so as to be alternately conducted / non-conducted , and the control dead time is set to the normal operation time. A control method for a power converter , wherein the control period is set to be shorter than a control dead time and a control period in which the first switch means and the second switch means are simultaneously turned on is generated .
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