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公開番号2022109060
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-07-27
出願番号2021004384
出願日2021-01-14
発明の名称電力変換装置
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20220720BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】低電圧状態における電力変換装置の誤動作を防止する。
【解決手段】出力段210は、上アーム212と下アーム214を有する。コントローラ220は、ソフトウェア制御により、上アーム212と下アーム214のオン、オフを指示する制御信号Sctrlを生成する。ドライバ回路230は、イネーブル状態とディセーブル状態が切りかえ可能であり、イネーブル状態において制御信号Sctrlにもとづいて出力段210を制御し、ディセーブル状態において出力Sdrvを停止する。保護回路250は、コントローラ220に供給される電源電圧Vddが、コントローラ220の最低動作電圧より高く定められる所定の第1しきい値Vth1を下回ると、ドライバ回路230をディセーブル状態とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
上アームと下アームを有する出力段と、
ソフトウェア制御により、前記上アームと前記下アームのオン、オフを指示する制御信号を生成するコントローラと、
イネーブル状態とディセーブル状態が切りかえ可能であり、前記イネーブル状態において前記制御信号にもとづいて前記出力段を制御し、前記ディセーブル状態において出力を停止するドライバ回路と、
前記コントローラに供給される電源電圧が、前記コントローラの最低動作電圧より高く定められる所定の第1しきい値を下回ると、前記ドライバ回路を前記ディセーブル状態とする保護回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
続きを表示(約 410 文字)【請求項2】
前記コントローラは前記電源電圧を監視し、前記電源電圧が所定の第2しきい値を下回ると、前記制御信号の生成を停止することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記保護回路は、リセットIC(Integrated Circuit)であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記保護回路は、
前記電源電圧を前記しきい値と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力にもとづいて前記ドライバ回路の前記イネーブル状態、前記ディセーブル状態を制御するインタフェース回路と、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記コントローラは、前記保護回路による保護がかかったことをログとして残すことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
産業機械、産業車両、工場、電気自動車、発電システムなどに、インバータやコンバータをはじめとする電力変換装置が使用される。図1は、インバータ装置のブロック図である。
【0003】
インバータ装置100Rは、出力段110、コントローラ120、ドライバ回路130、電源回路140を備える。出力段110は、上アーム112と下アーム114を含み、その出力には、負荷2としてたとえばモータが接続される。出力段110は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やIPM(Intelligent Power Module)などのパワートランジスタで構成される。コントローラ120は、負荷2の状態にもとづくフィードバック信号Sfbが目標値Srefに近づくように、フィードバック制御により、制御信号Sctrlを生成する。制御信号Sctrlは、たとえば負荷2に供給すべき電圧レベルに応じたデューティサイクルを有するパルス信号である。ドライバ回路130は、制御信号Sctrlに応じて駆動信号Sdrvを発生し、上アーム112と下アーム114を制御する。
【0004】
電源回路140は、AC/DCコンバータを含み、系統からの交流電圧Vacを受け、直流の電源電圧Vdd、Vdcに変換する。制御系の電源電圧Vddは、コントローラ120やドライバ回路130等に供給される。駆動系の電源電圧Vdcは、出力段110やドライバ回路130に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2000-358377号公報
特開2016-127737号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
コントローラ120は、プロセッサを有するマイクロコントローラやCPU(Central Processing Unit)などで実装され、プロセッサがソフトウェアプログラムを実行することにより、制御信号Sctrlが生成される。
【0007】
インバータ装置100Rの使用環境下では、瞬時的なあるいは長期的な交流電圧Vacの遮断や、交流電圧Vacの電圧レベルの変動が生ずる。交流電圧Vacの遮断や変動は、電源電圧VddやVdcの低下あるいは変動を引き起こす。特に電源電圧Vddの低下や変動は、コントローラ120やドライバ回路130を誤動作させ、不適切な駆動信号Sdrvが発生する要因となる。不適切な駆動信号Sdrvは、出力段110の上アーム112、下アーム114を、意図しない状態に遷移させる場合がある。
【0008】
電源変動に起因する誤動作を防止するための第1のアプローチとして、交流電圧Vacの遮断時に、電源電圧Vddが低下しないように非常用電源を設けるものが考えられる。このアプローチでは、非常用電源を追加する必要があり、システムのコストが高くなる。
【0009】
第2のアプローチとしては、コントローラ120に保護機能を実装するものが考えられる。具体的には、コントローラ120のプロセッサは、コントローラ120に供給される電源電圧Vddを監視し、電源電圧Vddが所定のしきい値電圧Vthを下回ると、所定の保護シーケンスを実行し、出力段110が安全な状態となるように、制御信号Sctrlを変化させる。
【0010】
このようなコントローラ120による保護機能は、ソフトウェアプログラムにもとづくソフトウェア処理で実装されるため、追加のハードウェアは不要である。しかしながら、保護シーケンスが終了する前に、電源電圧Vddがプロセッサの最低動作電圧Vminを下回ると、コントローラ120の処理が停止し、出力段110が不適切な状態で動作不能に陥ることになる。
(【0011】以降は省略されています)

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