JP7373424B2 - power converter - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.

従来、電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HEV)等の電動車両に搭載され、高圧バッテリから供給される直流電力をスイッチング素子により交流電力に変換して三相交流モータに出力する電力変換装置が広く採用されている。こうした電力変換装置は、故障等により正常動作の維持が困難となった場合、車両を安全に停止できるようにするため、高圧バッテリから電気的に切り離される。その際、上アームまたは下アームの全相のスイッチング素子をオンに切り替える三相短絡動作に移行することで、モータ内で電流を還流させ、誘起電圧による電圧上昇を防ぐようにしている。 Conventionally, power conversion devices have been installed in electric vehicles such as electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HEVs), and convert DC power supplied from a high-voltage battery into AC power using a switching element, which is then output to a three-phase AC motor. Widely adopted. Such a power conversion device is electrically disconnected from the high-voltage battery in order to safely stop the vehicle when it becomes difficult to maintain normal operation due to a failure or the like. At this time, switching to a three-phase short-circuit operation in which switching elements of all phases of the upper arm or lower arm are turned on is used to circulate current within the motor and prevent voltage rise due to induced voltage.

下記の特許文献1には、各スイッチング素子に対応して設けられ、各スイッチング素子を駆動させるためのゲート信号をそれぞれ出力する複数のドライバ回路と、トランスを用いて各ドライバ回路への電源供給を行う絶縁型の電源回路とを備え、電源回路において上下6アーム分のトランスを共有する集中電源方式を採用した電力変換装置が開示されている。 Patent Document 1 below describes a plurality of driver circuits that are provided corresponding to each switching element and output gate signals for driving each switching element, and a transformer to supply power to each driver circuit. Disclosed is a power conversion device that employs a centralized power supply method in which transformers for six upper and lower arms are shared in the power supply circuit.

特開2012-186871号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-186871

特許文献1に記載の電力変換装置では、電源回路においていずれかのアームに対応するトランスの2次側回路が短絡故障すると、電源回路全体の負荷が増加するため、故障していない他のアームについても電源電圧が低下してしまう。その結果、スイッチング素子を駆動させることができなくなり、三相短絡動作への移行が不可能となるため、車両を安全に停止させることが困難となるおそれがある。 In the power conversion device described in Patent Document 1, if the secondary side circuit of the transformer corresponding to any arm in the power supply circuit has a short-circuit failure, the load on the entire power supply circuit increases. The power supply voltage will also drop. As a result, it becomes impossible to drive the switching element, and it becomes impossible to shift to three-phase short circuit operation, which may make it difficult to stop the vehicle safely.

本発明による電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するものであって、複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子をそれぞれ駆動する複数のドライバ回路と、前記複数のドライバ回路に電源を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、前記複数のドライバ回路に共通の一次巻線と、前記複数のドライバ回路にそれぞれ対応する複数の二次巻線とを有する電源トランスと、前記一次巻線に流れる電流を制御する電流制御回路と、前記二次巻線と前記ドライバ回路との間の電流経路を導通または遮断する電流遮断回路と、を有し、前記複数のドライバ回路のいずれかが短絡故障した場合に、当該故障したドライバ回路に接続される前記電流遮断回路は、当該故障したドライバ回路と前記二次巻線との間の電流経路を遮断し、前記電流遮断回路は、前記二次巻線の一端と前記ドライバ回路との間の電流を導通または遮断する第1の半導体スイッチング素子と、前記第1の半導体スイッチング素子の制御端子と前記二次巻線の他端との間に接続される第2の半導体スイッチング素子と、前記第2の半導体スイッチング素子の制御端子と前記二次巻線の一端との間に接続される第1の抵抗素子と、を有するA power conversion device according to the present invention converts DC power into AC power, and includes a plurality of switching elements, a plurality of driver circuits that respectively drive the plurality of switching elements, and a power supply to the plurality of driver circuits. a power supply circuit, the power supply circuit having a primary winding common to the plurality of driver circuits, and a plurality of secondary windings respectively corresponding to the plurality of driver circuits; a current control circuit that controls a current flowing through a primary winding; and a current cutoff circuit that conducts or interrupts a current path between the secondary winding and the driver circuit; When a short-circuit failure occurs, the current cutoff circuit connected to the failed driver circuit cuts off a current path between the failed driver circuit and the secondary winding, and the current cutoff circuit: a first semiconductor switching element that conducts or interrupts current between one end of the secondary winding and the driver circuit; and a control terminal of the first semiconductor switching element and the other end of the secondary winding. and a first resistance element connected between a control terminal of the second semiconductor switching element and one end of the secondary winding.

本発明によれば、電源回路においていずれかのアームに対応するトランスの2次側回路が短絡故障した場合でも、三相短絡動作への移行が可能な電力変換装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can shift to a three-phase short-circuit operation even if a short-circuit failure occurs in the secondary circuit of a transformer corresponding to any arm in a power supply circuit.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電源回路の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電流遮断回路および低電圧保護回路の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a current cutoff circuit and a low voltage protection circuit according to an embodiment of the present invention. 電源回路においていずれかのアームに対応するトランス2次側回路が短絡故障した場合の電流遮断回路および低電圧保護回路の動作について説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of a current cutoff circuit and a low voltage protection circuit when a transformer secondary circuit corresponding to any arm in the power supply circuit has a short-circuit failure.

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置であるインバータ101の構成を示す図である。図1に示すインバータ101は、直流電力を交流電力に変換するものであり、モータコントロール基板102、ゲートドライブ基板103、スイッチング素子であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を複数有するIGBTモジュール104、平滑コンデンサ109、および電流センサー110を主に備える。IGBTモジュール104は、正極配線112と負極配線113により直流電源であるモータ駆動用の高圧電源106と接続されている。ここで、正極配線112は高圧電源106の正極側(高電圧側)とコンタクタ107を介して接続されており、負極配線113は高圧電源106の負極側(低電圧側)と接続されている。またインバータ101は、3相モータ105に接続されている。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an inverter 101, which is a power conversion device according to an embodiment of the present invention. The inverter 101 shown in FIG. 1 converts DC power into AC power, and includes a motor control board 102, a gate drive board 103, an IGBT module 104 having a plurality of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) as switching elements, and a smoothing capacitor. 109 and a current sensor 110. The IGBT module 104 is connected to a high voltage power source 106 for driving a motor, which is a DC power source, through a positive electrode wire 112 and a negative electrode wire 113. Here, the positive wiring 112 is connected to the positive side (high voltage side) of the high voltage power supply 106 via the contactor 107, and the negative wiring 113 is connected to the negative side (low voltage side) of the high voltage power supply 106. Further, the inverter 101 is connected to a three-phase motor 105.

(IGBTモジュール)
IGBTモジュール104では、正極配線112と負極配線113の間にスイッチング素子として動作するN型IGBTが2段直列に接続(トーテムポール接続)されている。この2つのIGBTのうち、正極配線112側、すなわち高圧電源106の高電圧側に接続されるIGBTを上アームと呼び、負極配線113側、すなわち高圧電源106の低電圧側に接続されるIGBTを下アームと呼ぶ。インバータ101は3相モータ105を駆動するために、U相、V相、W相の合計3相分の出力が必要である。そのため、IGBTモジュール104には上下アームを直列に接続した直列回路が3つ内蔵されており、各相に対応するこれらの直列回路が高圧電源106に対して互いに並列に接続される。各相の直列回路において上アームのエミッタと下アームのコレクタを繋ぐ共通端子は、インバータ101の出力端子を介して3相モータ105とそれぞれ接続されている。
(IGBT module)
In the IGBT module 104, two stages of N-type IGBTs that operate as switching elements are connected in series (totem pole connection) between a positive electrode wiring 112 and a negative electrode wiring 113. Of these two IGBTs, the IGBT connected to the positive wiring 112 side, that is, the high voltage side of the high voltage power supply 106, is called the upper arm, and the IGBT connected to the negative wiring 113 side, that is, the low voltage side of the high voltage power supply 106, is called the upper arm. It is called the lower arm. In order to drive the three-phase motor 105, the inverter 101 requires output for a total of three phases: U phase, V phase, and W phase. Therefore, the IGBT module 104 has three built-in series circuits in which the upper and lower arms are connected in series, and these series circuits corresponding to each phase are connected in parallel to the high voltage power supply 106. In the series circuit of each phase, common terminals connecting the emitter of the upper arm and the collector of the lower arm are respectively connected to the three-phase motor 105 via the output terminal of the inverter 101.

IGBTモジュール104の各IGBTのコレクタ-エミッタ間には、還流ダイオード(FWD)がそれぞれ接続されている。IGBTのコレクタ側には還流ダイオードのカソードが接続され、IGBTのエミッタ側には還流ダイオードのアノードが接続される。 A free wheel diode (FWD) is connected between the collector and emitter of each IGBT of the IGBT module 104, respectively. A cathode of a freewheeling diode is connected to the collector side of the IGBT, and an anode of the freewheeling diode is connected to the emitter side of the IGBT.

平滑コンデンサ109は、IGBTモジュール104の各IGBTが行うスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するためのものであり、正極配線112と負極配線113の間にIGBTモジュール104と並列に接続されている。すなわち、IGBTモジュール104の各上下アームの直列回路は、高圧電源106に対して平滑コンデンサ109とそれぞれ並列に接続されている。 The smoothing capacitor 109 is for suppressing fluctuations in DC voltage caused by switching operations performed by each IGBT of the IGBT module 104, and is connected in parallel with the IGBT module 104 between the positive electrode wiring 112 and the negative electrode wiring 113. . That is, the series circuits of the upper and lower arms of the IGBT module 104 are each connected in parallel to the smoothing capacitor 109 with respect to the high voltage power supply 106.

(ゲートドライブ基板)
ゲートドライブ基板103は、IGBTモジュール104の各IGBTに対してドライバ回路121を1つずつ有している。すなわち、ゲートドライブ基板103には6つのドライバ回路121が設けられており、そのうち3つは上アームの各IGBTにそれぞれ対応し、残りの3つは下アームの各IGBTにそれぞれ対応している。さらにゲートドライブ基板103は、電源回路115を有している。
(gate drive board)
The gate drive board 103 has one driver circuit 121 for each IGBT of the IGBT module 104. That is, the gate drive board 103 is provided with six driver circuits 121, of which three correspond to each IGBT on the upper arm, and the remaining three correspond to each IGBT on the lower arm. Furthermore, the gate drive board 103 has a power supply circuit 115.

電源回路115は、高圧電源106から供給される直流電力に基づいて電源電圧を発生し、6つのドライバ回路121へそれぞれ供給する。こうして電源回路115から供給される電源を用いて各ドライバ回路121が動作する。なお、電源回路115の詳細については後述する。 The power supply circuit 115 generates a power supply voltage based on the DC power supplied from the high-voltage power supply 106, and supplies it to each of the six driver circuits 121. In this way, each driver circuit 121 operates using the power supplied from the power supply circuit 115. Note that details of the power supply circuit 115 will be described later.

各ドライバ回路121には、モータコントロール基板102から各相の上下アームに対してそれぞれ出力されるゲート制御信号108P(ゲート制御信号UP、VP、WP)および108N(ゲート制御信号UN、VN、WN)が入力される。たとえば上アームのW相を例として説明すると、これに対応するドライバ回路121には、モータコントロール基板102から上アームW相のゲート制御信号WPが入力される。 Each driver circuit 121 includes gate control signals 108P (gate control signals UP, VP, WP) and 108N (gate control signals UN, VN, WN) that are output from the motor control board 102 to the upper and lower arms of each phase. is input. For example, taking the W-phase of the upper arm as an example, the gate control signal WP of the W-phase of the upper arm is input from the motor control board 102 to the corresponding driver circuit 121.

(モータコントロール基板)
モータコントロール基板102は上位の制御装置(不図示)と接続されており、この制御装置から3相モータ105の運転状態を指令するための運転指令が入力される。また、電流センサー110により検出された3相モータ105に流れる電流の大きさが電流センス信号111としてモータコントロール基板102に入力される。こうして入力された運転指令および電流センス信号111に基づいて、モータコントロール基板102は、IGBTモジュール104の各IGBTの動作を制御するためのゲート制御信号108Pおよび108N、すなわち各相のゲート制御信号UP、VP、WP、UN、VNおよびWNをゲートドライブ基板103内の各ドライバ回路121へ出力する。なお、モータコントロール基板102から出力されるこれらのゲート制御信号は負論理であり、対応するIGBTをオフする時には'H'レベルの信号が、オンする時には'L'レベルの信号がモータコントロール基板102からそれぞれ出力される。モータコントロール基板102は、車両用の12V電源100から供給される電力により動作する。
(Motor control board)
The motor control board 102 is connected to a higher-level control device (not shown), and an operation command for instructing the operating state of the three-phase motor 105 is input from this control device. Furthermore, the magnitude of the current flowing through the three-phase motor 105 detected by the current sensor 110 is input to the motor control board 102 as a current sense signal 111. Based on the operation command and current sense signal 111 thus input, the motor control board 102 generates gate control signals 108P and 108N for controlling the operation of each IGBT of the IGBT module 104, that is, a gate control signal UP for each phase, VP, WP, UN, VN, and WN are output to each driver circuit 121 in the gate drive board 103. Note that these gate control signals output from the motor control board 102 are negative logic, and when the corresponding IGBT is turned off, a 'H' level signal is output, and when the corresponding IGBT is turned on, an 'L' level signal is output from the motor control board 102. are output from each. The motor control board 102 is operated by power supplied from a 12V power supply 100 for a vehicle.

(インバータの動作)
次に、図1を参照してインバータ101の動作の概要を説明する。インバータ101は、IGBTモジュール104の各IGBTをスイッチングするために、モータコントロール基板102からゲートドライブ基板103の6つのドライバ回路121に対して、符号108P、108Nに示すPWM方式のゲート制御信号UP、VP、WP、UN、VNおよびWNを送信する。ここでモータコントロール基板102とゲートドライブ基板103とは基準電位が異なるので、モータコントロール基板102とゲートドライブ基板103の間におけるゲート制御信号の送受信は、カプラ等の絶縁信号伝送装置を介して行われる。各ドライバ回路121は、入力されたゲート制御信号に基づいて、対応するIGBTのゲート-エミッタ端子間に電圧を与え、IGBTをスイッチング駆動する。こうしてIGBTモジュール104の各IGBTを所定のタイミングでそれぞれスイッチングさせることにより、高圧電源106から供給される直流電力が交流電力に変換され、各IGBTを介してモータ105に電流が流れてモータ105が駆動される。このときモータ105に流れる電流は電流センサー110で観測され、電流センス信号111としてモータコントロール基板102にフィードバックされる。これによってモータコントロール基板102はモータ105に流れる電流を制御し、モータ105の駆動を制御する。
(Inverter operation)
Next, an overview of the operation of inverter 101 will be explained with reference to FIG. In order to switch each IGBT of the IGBT module 104, the inverter 101 sends PWM gate control signals UP and VP indicated by symbols 108P and 108N to six driver circuits 121 from the motor control board 102 to the gate drive board 103. , send WP, UN, VN and WN. Here, since the motor control board 102 and the gate drive board 103 have different reference potentials, transmission and reception of gate control signals between the motor control board 102 and the gate drive board 103 is performed via an insulated signal transmission device such as a coupler. . Each driver circuit 121 applies a voltage between the gate and emitter terminals of the corresponding IGBT based on the input gate control signal to drive switching of the IGBT. In this way, by switching each IGBT of the IGBT module 104 at a predetermined timing, the DC power supplied from the high voltage power supply 106 is converted to AC power, and current flows to the motor 105 through each IGBT to drive the motor 105. be done. At this time, the current flowing through the motor 105 is observed by a current sensor 110 and fed back to the motor control board 102 as a current sense signal 111. Accordingly, the motor control board 102 controls the current flowing to the motor 105 and controls the driving of the motor 105.

(電源回路)
図2は、本発明の一実施形態に係る電源回路115の構成を示す図である。図2に示すように、電源回路115は、集中電源方式を採用したものであり、トランス210、トランス1次側回路220、トランス2次側回路230、フィードバック回路240を備えて構成されている。トランス2次側回路230は、U、V、W相の上下アームのそれぞれに対して設けられており、計6個ある。図2では、U相上アームに対応するトランス2次側回路230を破線により示している。なお、図2にはフライバック方式で動作する電源回路115の回路構成の一例を示している。
(power supply circuit)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the power supply circuit 115 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the power supply circuit 115 employs a centralized power supply system, and includes a transformer 210, a transformer primary circuit 220, a transformer secondary circuit 230, and a feedback circuit 240. The transformer secondary side circuits 230 are provided for each of the upper and lower arms of the U, V, and W phases, and there are six in total. In FIG. 2, the transformer secondary circuit 230 corresponding to the U-phase upper arm is shown by a broken line. Note that FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of the power supply circuit 115 that operates in a flyback manner.

(トランス)
トランス210は、6つのドライバ回路121に共通の1次巻線と、6つのドライバ回路121にそれぞれ対応する6つの2次巻線とを有している。1次巻線はトランス1次側回路220を介して高圧電源106に接続されており、各2次巻線はトランス2次側回路230を介して対応するドライバ回路121にそれぞれ接続されている。また、トランス210はフィードバック用の2次巻線を有しており、フィードバック回路240に接続されている。
(Trance)
The transformer 210 has a primary winding common to the six driver circuits 121 and six secondary windings corresponding to the six driver circuits 121, respectively. The primary winding is connected to the high voltage power supply 106 via a transformer primary circuit 220, and each secondary winding is connected to a corresponding driver circuit 121 via a transformer secondary circuit 230. Further, the transformer 210 has a secondary winding for feedback, and is connected to the feedback circuit 240.

(トランス1次側回路)
トランス1次側回路220は、フィードバック回路240の電圧出力が所定の電圧値になるように、トランス210の1次側電流を制御する。各トランス2次側回路230は、トランス210の2次側電流を整流し、対応するドライバ回路121へ直流電圧をそれぞれ出力することで電源供給を行う。フィードバック回路240は、各トランス2次側回路230と同様の直流電圧を出力することにより、トランス1次側回路220に対してフィードバック信号を出力している。
(Transformer primary side circuit)
The transformer primary side circuit 220 controls the primary side current of the transformer 210 so that the voltage output of the feedback circuit 240 becomes a predetermined voltage value. Each transformer secondary circuit 230 rectifies the secondary current of the transformer 210 and supplies power by outputting a DC voltage to the corresponding driver circuit 121, respectively. The feedback circuit 240 outputs a feedback signal to the transformer primary circuit 220 by outputting the same DC voltage as each transformer secondary circuit 230.

トランス1次側回路220は、抵抗素子221、制御IC222、トランス駆動FET223、抵抗素子224を備えて構成されている。 The transformer primary side circuit 220 includes a resistance element 221, a control IC 222, a transformer drive FET 223, and a resistance element 224.

抵抗素子221は、高圧電源106と制御IC222の間に設けられ、制御IC222に供給される電源電圧Vcc1を調整する。制御IC222は、フィードバック回路240の出力を監視することによって、トランス駆動FET223をPWM制御する。トランス駆動FET223は、制御IC222から出力されるPWMパルスに応じてスイッチング動作を行い、高圧電源106からトランス210の1次側に流れる電流を制御する。抵抗素子224は、トランス駆動FET223を介してトランス210の1次側に流れる電流を制限する。 The resistance element 221 is provided between the high voltage power supply 106 and the control IC 222, and adjusts the power supply voltage Vcc1 supplied to the control IC 222. The control IC 222 performs PWM control on the transformer drive FET 223 by monitoring the output of the feedback circuit 240. The transformer drive FET 223 performs a switching operation in response to a PWM pulse output from the control IC 222, and controls the current flowing from the high voltage power supply 106 to the primary side of the transformer 210. Resistance element 224 limits the current flowing to the primary side of transformer 210 via transformer drive FET 223.

(トランス2次側回路)
各トランス2次側回路230は、整流ダイオード231、平滑コンデンサ232、電流遮断回路233および低電圧保護回路234を備えて構成されており、対応するドライバ回路121へ直流電圧を出力して電源供給を行う。たとえば、U相上アームに対応するトランス2次側回路230は、U相上アームのIGBTを駆動するドライバ回路121と接続され、当該ドライバ回路121への電源供給を行う。同様に、V相上アーム、W相上アーム、U相下アーム、V相下アーム、W相下アームにそれぞれ対応するトランス2次側回路230も、これら各アームのIGBTを駆動するドライバ回路121とそれぞれ接続され、当該ドライバ回路121への電源供給を行う。
(Transformer secondary side circuit)
Each transformer secondary circuit 230 includes a rectifier diode 231, a smoothing capacitor 232, a current cutoff circuit 233, and a low voltage protection circuit 234, and outputs DC voltage to the corresponding driver circuit 121 to supply power. conduct. For example, the transformer secondary side circuit 230 corresponding to the U-phase upper arm is connected to the driver circuit 121 that drives the IGBT of the U-phase upper arm, and supplies power to the driver circuit 121. Similarly, the transformer secondary side circuits 230 corresponding to the V-phase upper arm, W-phase upper arm, U-phase lower arm, V-phase lower arm, and W-phase lower arm, respectively, are connected to the driver circuit 121 that drives the IGBT of each of these arms. and supply power to the driver circuit 121.

整流ダイオード231は、トランス210の2次側電流の片側方向の電流だけ通して、平滑コンデンサ232に充電する。平滑コンデンサ232は、整流ダイオード231を流れる電流を充電し、対応するドライバ回路121への出力電圧を発生させる。電流遮断回路233は、ドライバ回路121への出力電圧に基づき、トランス210の2次巻線とドライバ回路121との間の電流経路を導通または遮断する。低電圧保護回路234は、ドライバ回路121への出力電圧が所定の閾値未満となった場合に、低電圧状態を検知してモータコントロール基板102に通知し、3相モータ105の誘起電圧からインバータ101を保護するための三相短絡動作に移行させる。なお、電流遮断回路233および低電圧保護回路234の詳細については後述する。 The rectifier diode 231 charges the smoothing capacitor 232 by passing only one side of the secondary current of the transformer 210 . Smoothing capacitor 232 charges the current flowing through rectifier diode 231 and generates an output voltage to corresponding driver circuit 121 . Current cutoff circuit 233 conducts or cuts off the current path between the secondary winding of transformer 210 and driver circuit 121 based on the output voltage to driver circuit 121 . When the output voltage to the driver circuit 121 is less than a predetermined threshold, the low voltage protection circuit 234 detects the low voltage state, notifies the motor control board 102, and converts the induced voltage of the three-phase motor 105 into the inverter 101. transition to three-phase short-circuit operation to protect the Note that details of the current cutoff circuit 233 and the low voltage protection circuit 234 will be described later.

(フィードバック回路)
フィードバック回路240は、整流ダイオード241、平滑コンデンサ242を備えて構成されている。
(feedback circuit)
The feedback circuit 240 includes a rectifier diode 241 and a smoothing capacitor 242.

整流ダイオード241および平滑コンデンサ242は、トランス2次側回路230に備えられている前述の整流ダイオード231および平滑コンデンサ232とそれぞれ同様の動作を行う。これにより、各トランス2次側回路230から対応するドライバ回路121への出力電圧に応じたフィードバック信号が、フィードバック回路240から出力される。フィードバック回路240から出力されたフィードバック信号は、トランス1次側回路220の制御IC222に入力され、トランス駆動FET223のPWM制御において所定の電圧基準値と比較される。 The rectifying diode 241 and the smoothing capacitor 242 operate similarly to the aforementioned rectifying diode 231 and the smoothing capacitor 232 provided in the transformer secondary side circuit 230, respectively. As a result, a feedback signal corresponding to the output voltage from each transformer secondary circuit 230 to the corresponding driver circuit 121 is output from the feedback circuit 240. The feedback signal output from the feedback circuit 240 is input to the control IC 222 of the transformer primary side circuit 220, and is compared with a predetermined voltage reference value in PWM control of the transformer drive FET 223.

図3は、本発明の一実施形態に係る電流遮断回路233および低電圧保護回路234の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the current interrupt circuit 233 and the low voltage protection circuit 234 according to an embodiment of the present invention.

(電流遮断回路)
図3に示すように、電流遮断回路233は、抵抗素子301,302および303と、半導体スイッチング素子304および305とを備えて構成される。半導体スイッチング素子304はP型MOSFETであり、半導体スイッチング素子305はN型MOSFETである。半導体スイッチング素子304および305は、ソース端子およびドレイン端子と、これらの端子間の導通状態を切り替える制御端子としてのゲート端子とをそれぞれ有している。なお、半導体スイッチング素子304にPNP型トランジスタを、半導体スイッチング素子305にNPN型トランジスタをそれぞれ用いて、電流遮断回路233を構成してもよい。
(Current cutoff circuit)
As shown in FIG. 3, current cutoff circuit 233 includes resistance elements 301, 302, and 303, and semiconductor switching elements 304 and 305. The semiconductor switching element 304 is a P-type MOSFET, and the semiconductor switching element 305 is an N-type MOSFET. Semiconductor switching elements 304 and 305 each have a source terminal, a drain terminal, and a gate terminal as a control terminal that switches the conduction state between these terminals. Note that the current cutoff circuit 233 may be configured by using a PNP transistor as the semiconductor switching element 304 and an NPN transistor as the semiconductor switching element 305.

抵抗素子301および302は、トランス210の2次巻線の両端間に直列接続されており、分圧回路を構成している。この分圧回路によって分圧されたトランス2次側回路230の出力電圧は、半導体スイッチング素子305のゲート端子に入力される。抵抗素子303は、半導体スイッチング素子304のゲート端子と半導体スイッチング素子305のドレイン端子の間に接続されている。 Resistance elements 301 and 302 are connected in series between both ends of the secondary winding of transformer 210, forming a voltage divider circuit. The output voltage of the transformer secondary circuit 230 divided by this voltage dividing circuit is input to the gate terminal of the semiconductor switching element 305. Resistance element 303 is connected between the gate terminal of semiconductor switching element 304 and the drain terminal of semiconductor switching element 305.

半導体スイッチング素子304は、トランス210の2次巻線の一端とドライバ回路121の間に接続されており、これらの間の電流を導通または遮断する。半導体スイッチング素子304のゲート端子は、抵抗素子303および半導体スイッチング素子305を介してトランス210の2次巻線の他端側、すなわち電源回路115の接地電位と接続されている。そのため、半導体スイッチング素子305のオンオフ状態に応じて、半導体スイッチング素子304のゲート端子の電圧が変化し、半導体スイッチング素子304のオンオフ状態が切り替えられる。 The semiconductor switching element 304 is connected between one end of the secondary winding of the transformer 210 and the driver circuit 121, and conducts or interrupts current therebetween. A gate terminal of the semiconductor switching element 304 is connected to the other end of the secondary winding of the transformer 210, that is, to the ground potential of the power supply circuit 115 via the resistance element 303 and the semiconductor switching element 305. Therefore, the voltage at the gate terminal of the semiconductor switching element 304 changes depending on the on/off state of the semiconductor switching element 305, and the on/off state of the semiconductor switching element 304 is switched.

半導体スイッチング素子305は、半導体スイッチング素子304のゲート端子とトランス210の2次巻線の他端の間に接続されている。半導体スイッチング素子305のゲート端子には、前述のように抵抗素子301,302の分圧回路によって分圧されたトランス2次側回路230の出力電圧が入力される。そのため、トランス2次側回路230の出力電圧に応じて、半導体スイッチング素子305のゲート端子の電圧が変化し、半導体スイッチング素子305のオンオフ状態が切り替えられる。 The semiconductor switching element 305 is connected between the gate terminal of the semiconductor switching element 304 and the other end of the secondary winding of the transformer 210. The output voltage of the transformer secondary side circuit 230, which has been divided by the voltage dividing circuit of the resistive elements 301 and 302 as described above, is input to the gate terminal of the semiconductor switching element 305. Therefore, the voltage at the gate terminal of the semiconductor switching element 305 changes according to the output voltage of the transformer secondary side circuit 230, and the on/off state of the semiconductor switching element 305 is switched.

(低電圧保護回路)
図3に示すように、低電圧保護回路234は、抵抗素子311および312と、制御IC313とを備えて構成される。抵抗素子311および312は、トランス210の2次巻線の一端と電源回路115の接地電位の間に直列接続されており、分圧回路を構成している。この分圧回路によって分圧されたトランス2次側回路230の出力電圧は、制御IC313に入力される。
(Low voltage protection circuit)
As shown in FIG. 3, the low voltage protection circuit 234 includes resistance elements 311 and 312 and a control IC 313. Resistance elements 311 and 312 are connected in series between one end of the secondary winding of transformer 210 and the ground potential of power supply circuit 115, and constitute a voltage divider circuit. The output voltage of the transformer secondary side circuit 230 divided by this voltage dividing circuit is input to the control IC 313.

制御IC313は、Vcc2端子、UVLO-IN端子およびFLT端子を有している。Vcc2端子は、制御IC313の動作電源の入力端子であり、トランス2次側回路230の出力電圧が制御IC313の動作電源として入力される。UVLO-IN端子は、低電圧保護動作用の入力端子であり、上記分圧回路によって分圧された電圧が入力される。FLT端子は、低電圧検知信号の出力端子であり、モータコントロール基板102に接続される。制御IC313は、UVLO-IN端子への入力電圧に基づき、トランス2次側回路230の出力電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する。その結果、閾値未満であると判定した場合には低電圧状態であると判断し、低電圧検知信号をFLT端子からモータコントロール基板102へ出力する。制御IC313から低電圧検知信号が入力されると、モータコントロール基板102は、上アームまたは下アームの全相のIGBTをオンに切り替えるように、ゲート制御信号108Pまたは108Nをドライバ回路121に出力し、三相短絡動作に移行する。 The control IC 313 has a Vcc2 terminal, a UVLO-IN terminal, and an FLT terminal. The Vcc2 terminal is an input terminal of the operating power source of the control IC 313, and the output voltage of the transformer secondary side circuit 230 is inputted as the operating power source of the control IC 313. The UVLO-IN terminal is an input terminal for low voltage protection operation, and receives the voltage divided by the voltage dividing circuit described above. The FLT terminal is an output terminal for a low voltage detection signal and is connected to the motor control board 102. Control IC 313 determines whether the output voltage of transformer secondary circuit 230 is less than a predetermined threshold based on the input voltage to the UVLO-IN terminal. As a result, if it is determined that it is less than the threshold value, it is determined that the voltage is in a low voltage state, and a low voltage detection signal is output from the FLT terminal to the motor control board 102. When a low voltage detection signal is input from the control IC 313, the motor control board 102 outputs a gate control signal 108P or 108N to the driver circuit 121 so as to turn on the IGBTs of all phases of the upper arm or the lower arm. Shifts to three-phase short circuit operation.

(短絡故障時の動作)
次に、電源回路115においていずれかのアームに対応するトランス2次側回路230が短絡故障した場合の電流遮断回路233および低電圧保護回路234の動作について、図4を参照して説明する。
(Operation at short circuit failure)
Next, the operation of the current cutoff circuit 233 and the low voltage protection circuit 234 when the transformer secondary side circuit 230 corresponding to one of the arms in the power supply circuit 115 is short-circuited will be described with reference to FIG. 4.

図4(a)は、本発明の比較例として、電源回路115が電流遮断回路233を備えていない場合の短絡故障時の信号波形例を示している。図4(a)では、短絡故障が発生したトランス2次側回路230における制御IC313のVcc2端子への入力電圧およびFLT端子の出力電圧と、他アームのトランス2次側回路230の出力電圧とを示している。 FIG. 4A shows an example of a signal waveform at the time of a short circuit failure when the power supply circuit 115 does not include the current cutoff circuit 233, as a comparative example of the present invention. In FIG. 4(a), the input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313 and the output voltage of the FLT terminal in the transformer secondary circuit 230 in which a short-circuit failure has occurred, and the output voltage of the transformer secondary circuit 230 of the other arm are shown. It shows.

いずれかのアームに対応するトランス2次側回路230において、トランス210の2次巻線の両端間に短絡故障が発生すると、図4(a)に示すように、当該トランス2次側回路230が有する制御IC313のVcc2端子への入力電圧が低下する。その結果、Vcc2端子への入力電圧が所定の閾値Vfl未満になると、制御IC313は低電圧状態であると判断し、FLT端子の出力電圧を'H'レベルから'L'レベルに変化させることで低電圧検知信号を出力する。このとき、比較例ではトランス210の2次側全体が過負荷状態となっているため、短絡故障が発生していない他アームのトランス2次側回路230においても、短絡故障したトランス2次側回路230と同様に、制御IC313のVcc2端子への入力電圧、すなわちトランス2次側回路230からドライバ回路121へ供給される電源の電圧が低下する。したがって、他アームのドライバ回路121を正常に動作させることができず、IGBTモジュール104を三相短絡動作に移行させることが困難となる。 When a short-circuit failure occurs between both ends of the secondary winding of the transformer 210 in the transformer secondary circuit 230 corresponding to one of the arms, as shown in FIG. 4(a), the transformer secondary circuit 230 The input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313 decreases. As a result, when the input voltage to the Vcc2 terminal becomes less than the predetermined threshold Vfl, the control IC 313 determines that it is in a low voltage state and changes the output voltage of the FLT terminal from the 'H' level to the 'L' level. Outputs low voltage detection signal. At this time, in the comparative example, the entire secondary side of the transformer 210 is in an overload state, so even in the transformer secondary side circuit 230 of the other arm where the short circuit failure has not occurred, the transformer secondary side circuit where the short circuit failure has occurred Similarly to 230, the input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313, that is, the voltage of the power supply supplied from the transformer secondary circuit 230 to the driver circuit 121 decreases. Therefore, the driver circuit 121 of the other arm cannot operate normally, and it becomes difficult to shift the IGBT module 104 to three-phase short circuit operation.

図4(b)は、本実施形態の電源回路115における短絡故障時の信号波形例を示している。図4(b)でも図4(a)と同様に、短絡故障が発生したトランス2次側回路230における制御IC313のVcc2端子への入力電圧およびFLT端子の出力電圧と、他アームのトランス2次側回路230の出力電圧とを示している。さらに、短絡故障が発生したトランス2次側回路230における電流遮断回路233の半導体スイッチング素子304,305の切り替え状態を示している。 FIG. 4(b) shows an example of a signal waveform at the time of a short-circuit failure in the power supply circuit 115 of this embodiment. Similarly to FIG. 4(a), in FIG. 4(b), the input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313 and the output voltage of the FLT terminal in the transformer secondary circuit 230 where the short-circuit failure has occurred, and the transformer secondary of the other arm. The output voltage of the side circuit 230 is shown. Furthermore, the switching states of the semiconductor switching elements 304 and 305 of the current cutoff circuit 233 in the transformer secondary circuit 230 where a short-circuit failure has occurred are shown.

比較例と同様に本実施形態の電源回路115でも、いずれかのアームに対応するトランス2次側回路230において、トランス210の2次巻線の両端間に短絡故障が発生すると、図4(b)に示すように、当該トランス2次側回路230が有する制御IC313のVcc2端子への入力電圧が低下する。その結果、Vcc2端子への入力電圧が所定の閾値Vfl未満になると、制御IC313は低電圧状態であると判断し、FLT端子の出力電圧を'H'レベルから'L'レベルに変化させることで低電圧検知信号を出力する。 Similarly to the comparative example, in the power supply circuit 115 of this embodiment, if a short-circuit failure occurs between both ends of the secondary winding of the transformer 210 in the transformer secondary side circuit 230 corresponding to any arm, a short-circuit failure occurs between both ends of the secondary winding of the transformer 210. ), the input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313 included in the transformer secondary circuit 230 decreases. As a result, when the input voltage to the Vcc2 terminal becomes less than the predetermined threshold Vfl, the control IC 313 determines that it is in a low voltage state and changes the output voltage of the FLT terminal from the 'H' level to the 'L' level. Outputs low voltage detection signal.

さらに、Vcc2端子への入力電圧が閾値Vflよりも低い所定の閾値Vtrを下回ると、電流遮断回路233が動作し、半導体スイッチング素子304,305の切り替え状態がオンからオフにそれぞれ変化する。すると、トランス210の2次側の過負荷状態が解消し、図4(b)に示すように、Vcc2端子への入力電圧が上昇する。その後、Vcc2端子への入力電圧が閾値Vtrを上回ると、半導体スイッチング素子304,305の切り替え状態がオフからオンにそれぞれ変化する。これにより、短絡故障発生時の状態へと戻り、Vcc2端子への入力電圧が再び低下する。 Furthermore, when the input voltage to the Vcc2 terminal falls below a predetermined threshold value Vtr lower than the threshold value Vfl, the current cutoff circuit 233 operates, and the switching states of the semiconductor switching elements 304 and 305 change from on to off. Then, the overload condition on the secondary side of the transformer 210 is resolved, and the input voltage to the Vcc2 terminal increases as shown in FIG. 4(b). Thereafter, when the input voltage to the Vcc2 terminal exceeds the threshold value Vtr, the switching states of the semiconductor switching elements 304 and 305 change from off to on. As a result, the state returns to the state when the short-circuit failure occurred, and the input voltage to the Vcc2 terminal decreases again.

本実施形態の電源回路115では、短絡故障が発生したトランス2次側回路230の電流遮断回路233において以上説明したような動作が繰り返し行われることにより、制御IC313のVcc2端子への入力電圧が、制御IC313から低電圧検知信号が出力される閾値Vflよりも低い一定の範囲内となるように制御される。その結果、短絡故障が発生していない他アームのトランス2次側回路230においては、図4(b)に示すように、制御IC313のVcc2端子への入力電圧、すなわちトランス2次側回路230からドライバ回路121へ供給される電源の電圧低下を防ぐことができる。したがって、他アームのドライバ回路121を過負荷状態から保護して正常に動作させ、IGBTモジュール104を三相短絡動作に移行させることが可能となる。 In the power supply circuit 115 of this embodiment, the above-described operation is repeatedly performed in the current cutoff circuit 233 of the transformer secondary circuit 230 in which a short-circuit failure has occurred, so that the input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313 increases. The low voltage detection signal is controlled to be within a certain range lower than the threshold value Vfl at which the control IC 313 outputs the low voltage detection signal. As a result, in the transformer secondary circuit 230 of the other arm where the short-circuit failure has not occurred, as shown in FIG. 4(b), the input voltage to the Vcc2 terminal of the control IC 313, that is, A drop in the voltage of the power supply supplied to the driver circuit 121 can be prevented. Therefore, it is possible to protect the driver circuit 121 of the other arm from an overload state and operate it normally, and to shift the IGBT module 104 to three-phase short circuit operation.

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the embodiment of the present invention described above, the following effects are achieved.

(1)直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であるインバータ101は、スイッチング素子である複数のIGBTを有するIGBTモジュール104と、複数のIGBTをそれぞれ駆動する複数のドライバ回路121と、複数のドライバ回路121に電源を供給する電源回路115とを備える。電源回路115は、複数のドライバ回路121に共通の一次巻線と、複数のドライバ回路121にそれぞれ対応する複数の二次巻線とを有するトランス210と、トランス210の一次巻線に流れる電流を制御するトランス1次側回路220と、トランス210の二次巻線とドライバ回路121との間の電流経路を導通または遮断する電流遮断回路233とを有する。複数のドライバ回路121のいずれかが短絡故障した場合に、当該故障したドライバ回路121に接続される電流遮断回路233は、当該故障したドライバ回路121と二次巻線との間の電流経路を遮断する。このようにしたので、電源回路115においていずれかのアームに対応するトランス2次側回路230が短絡故障した場合でも、三相短絡動作への移行が可能な電力変換装置であるインバータ101を提供することができる。 (1) The inverter 101, which is a power conversion device that converts DC power into AC power, includes an IGBT module 104 having a plurality of IGBTs as switching elements, a plurality of driver circuits 121 that respectively drive the plurality of IGBTs, and a plurality of IGBT modules. A power supply circuit 115 that supplies power to the driver circuit 121 is provided. The power supply circuit 115 includes a transformer 210 having a primary winding common to a plurality of driver circuits 121 and a plurality of secondary windings respectively corresponding to the plurality of driver circuits 121, and a current flowing through the primary winding of the transformer 210. It has a transformer primary side circuit 220 to control, and a current cutoff circuit 233 to conduct or cut off the current path between the secondary winding of the transformer 210 and the driver circuit 121. When any of the plurality of driver circuits 121 has a short-circuit failure, the current cutoff circuit 233 connected to the failed driver circuit 121 interrupts the current path between the failed driver circuit 121 and the secondary winding. do. By doing this, even if the transformer secondary side circuit 230 corresponding to any arm in the power supply circuit 115 is short-circuited, the inverter 101 is a power conversion device that can shift to three-phase short-circuit operation. be able to.

(2)電流遮断回路233は、トランス210の二次巻線の一端とドライバ回路121との間の電流を導通または遮断する半導体スイッチング素子304と、半導体スイッチング素子304のゲート端子とトランス210の二次巻線の他端との間に接続される半導体スイッチング素子305と、半導体スイッチング素子305のゲート端子とトランス210の二次巻線の一端との間に接続される抵抗素子301とを有する。このようにしたので、簡単な回路構成で確実に動作可能な電流遮断回路233を実現することができる。 (2) The current interrupt circuit 233 includes a semiconductor switching element 304 that conducts or interrupts current between one end of the secondary winding of the transformer 210 and the driver circuit 121, and a semiconductor switching element 304 that conducts or interrupts current between one end of the secondary winding of the transformer 210 and the driver circuit 121, and a gate terminal of the semiconductor switching element 304 and a terminal of the transformer 210. It has a semiconductor switching element 305 connected between the other end of the secondary winding and a resistance element 301 connected between the gate terminal of the semiconductor switching element 305 and one end of the secondary winding of the transformer 210. By doing this, it is possible to realize the current interrupting circuit 233 that can operate reliably with a simple circuit configuration.

(3)インバータ101は、IGBTモジュール104の複数のIGBTの駆動をそれぞれ制御するための信号を複数のドライバ回路121に出力するモータコントロール基板102と、電源回路115から複数のドライバ回路121にそれぞれ供給される電源の電圧が所定の閾値Vfl未満となった場合に、低電圧状態を検知してモータコントロール基板102に通知する低電圧保護回路234とを備える。電源回路115から複数のドライバ回路121のいずれかに供給される電源の電圧が閾値Vflよりも低い閾値Vtr未満となった場合に、当該ドライバ回路121に接続される電流遮断回路233は、半導体スイッチング素子304および半導体スイッチング素子305をそれぞれ導通状態から遮断状態に切り替えて、当該ドライバ回路121とトランス210の二次巻線との間の電流経路を遮断する。このようにしたので、複数のドライバ回路121のいずれかが短絡故障した場合に、当該故障したドライバ回路121に接続される電流遮断回路233において、当該故障したドライバ回路121と二次巻線との間の電流経路を確実に遮断することができる。 (3) The inverter 101 supplies signals for controlling the driving of the plurality of IGBTs of the IGBT module 104 to the plurality of driver circuits 121 from the motor control board 102 and the power supply circuit 115, respectively, which outputs signals to the plurality of driver circuits 121. The low voltage protection circuit 234 detects a low voltage state and notifies the motor control board 102 when the voltage of the power supply becomes less than a predetermined threshold value Vfl. When the voltage of the power supply supplied from the power supply circuit 115 to any one of the plurality of driver circuits 121 becomes less than the threshold value Vtr, which is lower than the threshold value Vfl, the current cutoff circuit 233 connected to the driver circuit 121 is a semiconductor switching circuit. The element 304 and the semiconductor switching element 305 are each switched from a conductive state to a cutoff state to cut off the current path between the driver circuit 121 and the secondary winding of the transformer 210. With this configuration, when any of the plurality of driver circuits 121 has a short-circuit failure, the current cutoff circuit 233 connected to the failed driver circuit 121 can connect the failed driver circuit 121 and the secondary winding. The current path between the two can be reliably cut off.

(4)電流遮断回路233は、半導体スイッチング素子305のゲート端子とトランス210の二次巻線の他端との間に接続される抵抗素子302をさらに有する。半導体スイッチング素子304および半導体スイッチング素子305は、抵抗素子301と抵抗素子302とによって構成される分圧回路の出力電圧に基づいて制御される。このようにしたので、電流遮断回路233において、半導体スイッチング素子304および半導体スイッチング素子305の切り替えを行う電圧を適切に調節することができる。 (4) The current cutoff circuit 233 further includes a resistance element 302 connected between the gate terminal of the semiconductor switching element 305 and the other end of the secondary winding of the transformer 210. Semiconductor switching element 304 and semiconductor switching element 305 are controlled based on the output voltage of a voltage divider circuit configured by resistance element 301 and resistance element 302. With this configuration, it is possible to appropriately adjust the voltage for switching the semiconductor switching element 304 and the semiconductor switching element 305 in the current cutoff circuit 233.

なお、上記実施形態では、図3に示したような回路構成により電流遮断回路233および低電圧保護回路234を実現する例を説明したが、他の回路構成としてもよい。たとえば、電流遮断回路233において、半導体スイッチング素子304,305としてP型MOSFETやN型MOSFET以外を用いてもよいし、抵抗素子301,302による分圧回路を用いなくてもよい。また、低電圧保護回路234において、抵抗素子311,312による分圧回路を用いなくてもよいし、制御IC313以外を用いて低電圧状態の判断を行ってもよい。さらに、電流遮断回路233や低電圧保護回路234の機能を他の回路、たとえばドライバ回路121に組み込んでもよい。上記実施形態で説明したのと同様の機能を有していれば、任意の回路構成により、電流遮断回路233および低電圧保護回路234を実現することができる。 In the above embodiment, an example has been described in which the current cutoff circuit 233 and the low voltage protection circuit 234 are realized by the circuit configuration shown in FIG. 3, but other circuit configurations may be used. For example, in the current cutoff circuit 233, semiconductor switching elements 304 and 305 may be other than P-type MOSFETs and N-type MOSFETs, and a voltage dividing circuit using resistive elements 301 and 302 may not be used. Further, in the low voltage protection circuit 234, the voltage dividing circuit formed by the resistive elements 311 and 312 may not be used, and the low voltage state may be determined using something other than the control IC 313. Furthermore, the functions of the current cutoff circuit 233 and the low voltage protection circuit 234 may be incorporated into another circuit, for example, the driver circuit 121. The current cutoff circuit 233 and the low voltage protection circuit 234 can be realized by any circuit configuration as long as it has the same functions as those described in the above embodiments.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, the embodiments described above have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, or replace some of the configurations of each embodiment with other configurations.

以上説明した実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the characteristics of the invention are not impaired. Furthermore, although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these. Other embodiments considered within the technical spirit of the present invention are also included within the scope of the present invention.

100:12V電源、101:インバータ、102:モータコントロール基板、103:ゲートドライブ基板、104:IGBTモジュール、105:3相モータ、106:高圧電源、107:コンタクタ、108P,108N:ゲート制御信号、109:平滑コンデンサ、110:電流センサー、115:電源回路、121:ドライバ回路、210:トランス、220:トランス1次側回路、230:トランス2次側回路、231:整流ダイオード、232:平滑コンデンサ、233:電流遮断回路、234:低電圧保護回路、240:フィードバック回路、301,302,303:抵抗素子、304,305:半導体スイッチング素子、311,312:抵抗素子、313:制御IC 100: 12V power supply, 101: Inverter, 102: Motor control board, 103: Gate drive board, 104: IGBT module, 105: 3-phase motor, 106: High voltage power supply, 107: Contactor, 108P, 108N: Gate control signal, 109 : Smoothing capacitor, 110: Current sensor, 115: Power supply circuit, 121: Driver circuit, 210: Transformer, 220: Transformer primary side circuit, 230: Transformer secondary side circuit, 231: Rectifier diode, 232: Smoothing capacitor, 233 : Current cutoff circuit, 234: Low voltage protection circuit, 240: Feedback circuit, 301, 302, 303: Resistance element, 304, 305: Semiconductor switching element, 311, 312: Resistance element, 313: Control IC

Claims (3)

直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子をそれぞれ駆動する複数のドライバ回路と、
前記複数のドライバ回路に電源を供給する電源回路と、を備え、
前記電源回路は、
前記複数のドライバ回路に共通の一次巻線と、前記複数のドライバ回路にそれぞれ対応する複数の二次巻線とを有する電源トランスと、
前記一次巻線に流れる電流を制御する電流制御回路と、
前記二次巻線と前記ドライバ回路との間の電流経路を導通または遮断する電流遮断回路と、を有し、
前記複数のドライバ回路のいずれかが短絡故障した場合に、当該故障したドライバ回路に接続される前記電流遮断回路は、当該故障したドライバ回路と前記二次巻線との間の電流経路を遮断し、
前記電流遮断回路は、
前記二次巻線の一端と前記ドライバ回路との間の電流を導通または遮断する第1の半導体スイッチング素子と、
前記第1の半導体スイッチング素子の制御端子と前記二次巻線の他端との間に接続される第2の半導体スイッチング素子と、
前記第2の半導体スイッチング素子の制御端子と前記二次巻線の一端との間に接続される第1の抵抗素子と、を有する電力変換装置。
A power conversion device that converts DC power to AC power,
multiple switching elements;
a plurality of driver circuits that respectively drive the plurality of switching elements;
a power supply circuit that supplies power to the plurality of driver circuits;
The power supply circuit is
a power transformer having a primary winding common to the plurality of driver circuits and a plurality of secondary windings respectively corresponding to the plurality of driver circuits;
a current control circuit that controls the current flowing through the primary winding;
a current interrupting circuit that conducts or interrupts a current path between the secondary winding and the driver circuit;
When any of the plurality of driver circuits has a short-circuit failure, the current cutoff circuit connected to the failed driver circuit interrupts a current path between the failed driver circuit and the secondary winding. ,
The current cutoff circuit is
a first semiconductor switching element that conducts or interrupts current between one end of the secondary winding and the driver circuit;
a second semiconductor switching element connected between a control terminal of the first semiconductor switching element and the other end of the secondary winding;
A power conversion device comprising: a first resistance element connected between a control terminal of the second semiconductor switching element and one end of the secondary winding.
請求項に記載の電力変換装置において、
前記複数のスイッチング素子の駆動をそれぞれ制御するための信号を前記複数のドライバ回路に出力する制御基板と、
前記電源回路から前記複数のドライバ回路にそれぞれ供給される電源の電圧が所定の第1の閾値未満となった場合に、低電圧状態を検知して前記制御基板に通知する低電圧保護回路と、を備え、
前記電源回路から前記複数のドライバ回路のいずれかに供給される電源の電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値未満となった場合に、当該ドライバ回路に接続される前記電流遮断回路は、前記第1の半導体スイッチング素子および前記第2の半導体スイッチング素子をそれぞれ導通状態から遮断状態に切り替えて、当該ドライバ回路と前記二次巻線との間の電流経路を遮断する電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 ,
a control board that outputs signals for controlling the driving of the plurality of switching elements to the plurality of driver circuits;
a low voltage protection circuit that detects a low voltage state and notifies the control board when the voltage of the power supply supplied from the power supply circuit to each of the plurality of driver circuits becomes less than a predetermined first threshold; Equipped with
the current cutoff circuit that is connected to the driver circuit when the voltage of the power supply supplied from the power supply circuit to any of the plurality of driver circuits becomes less than a second threshold that is lower than the first threshold; The power converter device switches the first semiconductor switching element and the second semiconductor switching element from a conductive state to a cutoff state to cut off a current path between the driver circuit and the secondary winding.
請求項に記載の電力変換装置において、
前記電流遮断回路は、前記第2の半導体スイッチング素子の制御端子と前記二次巻線の他端との間に接続される第2の抵抗素子をさらに有し、
前記第1の半導体スイッチング素子および前記第2の半導体スイッチング素子は、前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子とによって構成される分圧回路の出力電圧に基づいて制御される電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2 ,
The current interrupting circuit further includes a second resistance element connected between the control terminal of the second semiconductor switching element and the other end of the secondary winding,
The first semiconductor switching element and the second semiconductor switching element are controlled based on the output voltage of a voltage divider circuit configured by the first resistance element and the second resistance element. .
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