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公開番号2025136291
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024034711
出願日2024-03-07
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250911BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換装置において、サージ電圧をスイッチング素子の定格範囲内とし、かつ、スイッチング損失を低減し、電力変換装置の効率を最適化する。
【解決手段】電力変換装置は、直流電圧部とスイッチング素子を備える。制御回路は、スイッチング素子のオンオフ指令信号を出力する。ゲートドライブ回路は、ゲート抵抗値を可変とする機能を有し、オンオフ指令信号に基づいてスイッチング素子のゲート信号を出力する。制御回路は、スイッチング素子の温度と、直流電圧部の直流電圧と、電力変換装置の検出電流と、電力変換装置の指令電流に基づいて、ゲートドライブ回路のゲート抵抗値を決定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電圧部とスイッチング素子とを備えた電力変換装置であって、
前記スイッチング素子のオンオフ指令信号を出力する制御回路と、
ゲート抵抗値を可変とする機能を有し、前記オンオフ指令信号に基づいて前記スイッチング素子のゲート信号を出力するゲートドライブ回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記スイッチング素子の温度と、前記直流電圧部の直流電圧と、前記電力変換装置の検出電流と、前記電力変換装置の指令電流に基づいて、前記ゲートドライブ回路の前記ゲート抵抗値を決定することを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御回路は、
すべての前記スイッチング素子の温度が第１温度閾値以上、かつ、前記直流電圧が第１電圧閾値以下、かつ、前記検出電流が第１検出電流閾値以下、かつ、前記指令電流が第１指令電流閾値以下であれば、高速Ａモードとし、
前記高速Ａモードでなく、すべての前記スイッチング素子の温度が第２温度閾値以上の状態が所定時間以上継続し、かつ、前記直流電圧が前記第１電圧閾値以下の場合は高速Ｂモードとし、
それ以外の場合は低速モードとし、
前記高速Ａモード、前記高速Ｂモードの場合は前記低速モードの場合よりも前記ゲート抵抗値を低く設定したことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
１サンプリング前のモードが、低速モード、高速Ａモード、高速Ｂモードのいずれであるかを判定し、
前記１サンプリング前のモードが前記低速モードの場合は、
すべての前記スイッチング素子の温度が第１温度閾値以上、かつ、前記直流電圧が第１電圧閾値以下、かつ、前記検出電流が第１検出電流閾値以下、かつ、前記指令電流が第１指令電流閾値以下であれば、前記高速Ａモードに遷移し、
前記高速Ａモードでなく、すべての前記スイッチング素子の温度が第２温度閾値以上の状態が所定時間以上継続し、かつ、前記直流電圧が前記第１電圧閾値以下の場合は前記高速Ｂモードに遷移し、
それ以外の場合は前記低速モードを継続し、
前記１サンプリング前のモードが前記高速Ａモードの場合は、
少なくとも何れか一つの前記スイッチング素子の温度が第３温度閾値以下、または、前記直流電圧が第２電圧閾値以上、または、前記検出電流が第２検出電流閾値以上、または、前記指令電流が第２指令電流閾値以上であれば、前記低速モードに遷移し、
それ以外の場合は前記高速Ａモードを継続し、
前記１サンプリング前のモードが前記高速Ｂモードの場合は、
少なくとも何れか一つの前記スイッチング素子の温度が第４温度閾値以下、または、前記直流電圧が前記第２電圧閾値以上の場合は前記低速モードに遷移し、
それ以外の場合は前記高速Ｂモードを継続し、
前記高速Ａモード、前記高速Ｂモードの場合は前記低速モードの場合よりも前記ゲート抵抗値を低く設定したことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電力変換装置の効率向上の技術に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータは、スイッチング素子（ＩＧＢＴなど）のオンオフによって直流電圧を交流電圧に変換して、モータ等の負荷に給電する電力変換装置である。図１に代表構成を示す。
【０００３】
インバータ電流（負荷に流れる電流）を所望の値に制御する場合、インバータ装置内の制御回路（マイコンなど）がインバータ指令電流に基づいてオンオフ指令信号を出力し、各スイッチング素子を適切にオンオフ動作させることで、インバータ検出電流≒インバータ指令電流となるよう制御する。
【０００４】
また、制御回路が出力するオンオフ指令信号はゲートドライブ回路に出力され、ゲートドライブ回路はオンオフ指令信号に基づいてスイッチング素子のゲート端子にゲート信号を出力する。
【０００５】
スイッチング素子のスイッチング速度（ターンオン時間、ターンオフ時間）は、ゲートドライブ回路内のゲート抵抗値によって変化する。スイッチング速度が速いとスイッチング損失は低くなる（つまりインバータ効率が高くなる）が、ターンオフ時にスイッチング素子に印加されるサージ電圧が高くなり、スイッチング素子が過電圧破壊しやすくなる。スイッチング速度が遅いとスイッチング損失は高くなる（つまりインバータ効率が低くなる）が、サージ電圧が低くなり、スイッチング素子が過電圧破壊しにくくなる。
【０００６】
また、スイッチング損失とサージ電圧は、スイッチング素子の印加電圧（これはインバータの直流電圧に依存する）、スイッチング素子の通流電流（これはインバータの電流に依存する）、スイッチング素子の温度によって変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－１４２１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的なインバータのスイッチング速度は、スイッチング素子の定格（使用可能な電圧、電流、温度など）内でサージ電圧と効率のトレードオフを考慮しハードウェア上で任意に設計される。
【０００９】
ゲート抵抗を固定値とすると、如何なる使用環境条件（電圧、電流、温度）でもスイッチング速度は一定の固有値（以下、低速で定義）となるため、結果的に使用環境条件に起因してスイッチング損失が改善または悪化し、インバータ効率が最適化できない。
【００１０】
一方、ゲート抵抗値を可変にすることでスイッチング速度を変化させる先行技術として、特許文献１が開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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