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公開番号2024057802
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164708
出願日2022-10-13
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機,国立大学法人九州大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20240418BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回路規模の増大を抑えつつ、高速スイッチングに対応可能な電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置は、ゲートにゲート電圧Vgが印加されることによって主電流Isが流れるスイッチング素子11ulと、インダクタンス成分Lsを有し、主電流Isが流れる配線12ulと、配線12ulと並列に接続されたインダクタ31と、スイッチング素子11ulを駆動するための外部指令電圧Vrefが印加される入力端子13aと、入力端子13aとゲートとの間に設けられ、インダクタ31と磁気結合されるインダクタ32と、を備え、インダクタ31のインピーダンスは、配線12ulのインピーダンスよりも大きく、インダクタ31及びインダクタ32は、主電流Isが増加した場合に外部指令電圧Vrefを減少させるように巻き回されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
制御端子と主電流が流れる第１電流端子及び第２電流端子とを有し、前記制御端子に電圧が印加されることによって前記主電流が流れるスイッチング素子と、
前記主電流が流れる配線であって、インダクタンス成分を有する配線と、
前記配線と並列に接続された第１インダクタと、
前記スイッチング素子を駆動するための指令電圧が印加される入力端子と、
前記入力端子と前記制御端子との間に設けられ、前記第１インダクタと磁気結合される第２インダクタと、
を備え、
前記第１インダクタのインピーダンスは、前記配線のインピーダンスよりも大きく、
前記第１インダクタ及び前記第２インダクタは、前記主電流が増加した場合に前記指令電圧を減少させるように巻き回されている、電力変換装置。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
制御端子と、主電流が流れる第１電流端子と、制御基準電位に接続されるとともに前記主電流が流れる第２電流端子とを有し、前記制御端子に電圧が印加されることによって前記主電流が流れるスイッチング素子と、
前記第２電流端子に接続されることで前記主電流が流れる配線であって、インダクタンス成分を有する配線と、
前記配線と並列に接続された第１インダクタと、
前記スイッチング素子を駆動するための指令電圧が印加される入力端子と、
一端が前記配線と前記第１インダクタとの接続点に接続され、他端が前記制御基準電位に接続される第２インダクタと、
を備え、
前記第１インダクタと前記第２インダクタとは、磁気結合され、
前記第１インダクタのインピーダンスは、前記配線のインピーダンスよりも大きく、
前記第１インダクタ及び前記第２インダクタは、前記主電流が増加した場合に前記指令電圧を減少させるように巻き回されている、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 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチング損失の低減とサージ電圧又はサージ電流の低減との両立を図るために、ゲート電圧を制御するアクティブゲート制御が知られている。例えば、特許文献１には、パワー半導体のメイン電流経路に誘導結合される誘導結合素子において生じたフィードバック電圧をゲートドライバに供給することによってゲート電圧を制御するゲート駆動回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
欧州特許出願公開第３１７４２０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のゲート駆動回路では、メイン電流経路の配線と誘導結合素子（コイル）とを磁気結合させているので、磁気結合が安定しないおそれがある。磁気結合を安定させるためにメイン電流経路にコイルを直列に挿入し、フィードバック用のコイルとの間でトランスを構成することが考えられる。しかしながら、メイン電流経路には大電流が流れるので、コイルが大型化するおそれがある。さらに、特許文献１に記載のゲート駆動回路では、フィードバック電圧がアンプを介してゲートに供給されるので、当該アンプにおいて遅延が生じ得る。したがって、高速スイッチングに対応することが困難となるおそれがある。
【０００５】
本開示は、回路規模の増大を抑えつつ、高速スイッチングに対応可能な電力変換装置を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係る電力変換装置は、制御端子と主電流が流れる第１電流端子及び第２電流端子とを有し、制御端子に電圧が印加されることによって主電流が流れるスイッチング素子と、主電流が流れる配線であって、インダクタンス成分を有する配線と、当該配線と並列に接続された第１インダクタと、スイッチング素子を駆動するための指令電圧が印加される入力端子と、入力端子と制御端子との間に設けられ、第１インダクタと磁気結合される第２インダクタと、を備える。第１インダクタのインピーダンスは、配線のインピーダンスよりも大きい。第１インダクタ及び第２インダクタは、主電流が増加した場合に指令電圧を減少させるように巻き回されている。
【０００７】
この電力変換装置においては、主電流が流れる配線と並列に第１インダクタが接続されている。このため、主電流が流れることによって配線のインダクタンス成分に逆起電圧が生じると、第１インダクタにも同じ逆起電圧が生じる。第１インダクタと磁気結合されている第２インダクタには、巻線比に応じた電圧が生じ、当該電圧が指令電圧に加算されることによって、制御端子に印加される電圧が調整される。第１インダクタのインピーダンスは、配線のインピーダンスよりも大きいので、主電流は主に配線に流れ、第１インダクタには比較的小さい電流が流れる。したがって、第１インダクタを小型化することができる。さらに、アンプなどの回路要素を用いることなく、第２インダクタによって、スイッチング素子の制御端子に印加される電圧が調整される。このため、アンプなどの回路要素を含むドライバ回路と比較して、指令電圧と第２インダクタにおいて生じた電圧とが高速に加算され得る。以上のことから、回路規模の増大を抑えつつ、高速スイッチングに対応することが可能となる。
【０００８】
本開示の別の側面に係る電力変換装置は、制御端子と、主電流が流れる第１電流端子と、制御基準電位に接続されるとともに主電流が流れる第２電流端子とを有し、制御端子に電圧が印加されることによって主電流が流れるスイッチング素子と、第２電流端子に接続されることで主電流が流れる配線であって、インダクタンス成分を有する配線と、配線と並列に接続された第１インダクタと、スイッチング素子を駆動するための指令電圧が印加される入力端子と、一端が配線と第１インダクタとの接続点に接続され、他端が制御基準電位に接続される第２インダクタと、を備える。第１インダクタと第２インダクタとは、磁気結合されている。第１インダクタのインピーダンスは、配線のインピーダンスよりも大きい。第１インダクタ及び第２インダクタは、主電流が増加した場合に指令電圧を減少させるように巻き回されている。
【０００９】
この電力変換装置においては、主電流が流れる配線と並列に第１インダクタが接続されている。このため、主電流が流れることによって配線のインダクタンス成分に逆起電圧が生じると、第１インダクタにも同じ逆起電圧が生じる。第１インダクタと磁気結合されている第２インダクタには、巻線比に応じた電圧が生じ、当該電圧が制御基準電位に印加されることによって、制御端子に印加される電圧が調整される。第１インダクタのインピーダンスは、配線のインピーダンスよりも大きいので、主電流は主に配線に流れ、第１インダクタには比較的小さい電流が流れる。したがって、第１インダクタを小型化することができる。さらに、アンプなどの回路要素を用いることなく、第２インダクタによって、スイッチング素子の制御端子に印加される電圧が調整される。このため、アンプなどの回路要素を含むドライバ回路と比較して、指令電圧と第２インダクタにおいて生じた電圧とが高速に加算され得る。以上のことから、回路規模の増大を抑えつつ、高速スイッチングに対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、回路規模の増大を抑えつつ、高速スイッチングに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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