JP2018121375A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関し、特に車両駆動用のモータに電力を供給する電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that supplies power to a motor for driving a vehicle.
電力変換装置には、直流電流と交流電流を変換するインバータ回路と並列に接続される平滑コンデンサが設けられる。電力変換装置を停止後に、安全性の観点から、平滑コンデンサに溜まった電荷を抜くための放電回路を設ける場合がある。 The power converter is provided with a smoothing capacitor connected in parallel with an inverter circuit that converts a direct current and an alternating current. After the power converter is stopped, a discharge circuit may be provided for removing charges accumulated in the smoothing capacitor from the viewpoint of safety.
特許文献1には、放電回路は放電抵抗と放電用スイッチ素子と電流検知抵抗とを有し、これらが直列に接続されている点が記載されている。 Patent Document 1 describes that the discharge circuit includes a discharge resistor, a discharge switch element, and a current detection resistor, which are connected in series.
しかし特許文献1に記載の放電回路では、平滑コンデンサの放電電流が大きい場合、電流検知抵抗の電圧降下が大きくなり、放電スイッチの制御が困難になるおそれがある。 However, in the discharge circuit described in Patent Document 1, when the discharge current of the smoothing capacitor is large, the voltage drop of the current detection resistor is increased, which may make it difficult to control the discharge switch.
そこで本発明が解決しようとする課題は、平滑コンデンサを放電する放電回路の制御性を向上させることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to improve the controllability of the discharge circuit for discharging the smoothing capacitor.
本発明に係る電力変換装置は、電力を変換するインバータ回路と、前記インバータ回路に入力される電力を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電抵抗と、前記放電抵抗に直列接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に直列接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗と並列接続されかつ前記スイッチ素子のゲートソース間電圧を拡大するように構成されるクランプ回路と、を備える。 The power conversion device according to the present invention includes an inverter circuit that converts power, a smoothing capacitor that smoothes power input to the inverter circuit, a discharge resistor that discharges electric charge stored in the smoothing capacitor, and the discharge A switch element connected in series to a resistor, a current detection resistor connected in series to the switch element, and a clamp circuit connected in parallel with the current detection resistor and configured to increase a gate-source voltage of the switch element And comprising.
本発明により、放電回路の制御性を向上させることができる。 According to the present invention, the controllability of the discharge circuit can be improved.
本発明に係る実施形態を図1から図3を用いて説明する。 An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態に係る電力変換装置100を含んだ車両駆動用のモータ104のシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a
電力変換装置100は、平滑コンデンサ102と、インバータ回路101と、放電回路103を有する。
The
平滑コンデンサ102は、インバータ回路101の直流側電圧を安定させるものである。インバータ回路101は、スイッチング素子112とスイッチング素子122が直列接続された回路が3つ並列に接続された3相出力回路により構成される。
The
平滑コンデンサ102の正極側に接続されるスイッチング素子112にはダイオード113が、負極側に接続されるスイッチング素子122にはダイオード123がそれぞれ逆並列に接続される。
A
スイッチング素子112および113の直列接続で構成される3つの回路の中点が交流側の出力端子としてそれぞれモータ104の3つの端子に接続される。
The midpoints of the three circuits formed by connecting the
電流センサ106は、各相のモータに流れる電流を検知する。
The
制御回路105は電流センサ106を元にインバータ回路101の6つのスイッチング素子を駆動するための電圧を6つのスイッチング素子の制御端子に出力する。
Based on the
放電回路103は、放電抵抗131と、放電用スイッチ132と、電流検知抵抗133と、ダイオード134と、電圧源135と、バッファ136と、参照電圧137と、比較器138とによって構成される。
The
放電抵抗131は、平滑コンデンサ102に蓄積されたエネルギーを消費する。
The
放電スイッチ132は、制御回路より伝送される放電信号に基づいて放電する。図1ではMOSFETを用いているが、IGBTなど他のスイッチング素子で代用可能である。
The
バッファ136は、放電信号がオンの場合、放電スイッチ132のゲート端子と電圧源138を接続し放電スイッチ132をオンさせ、オフの場合は放電スイッチ132のゲート端子と接地電位とを接続し、放電スイッチ132をオフさせる。
When the discharge signal is on, the
電流検知抵抗133は、放電電流の有無を検知するものであり、電流検知抵抗133の電圧と参照電圧137とを比較器138で比較し、前者が大きい場合は放電電流が流れている、後者が大きい場合放電電流が流れていないと判定する。
The
平滑コンデンサ102の電圧が減少し、放電電流が小さくなり、電流検知抵抗133の電圧が参照電圧137以下になると、放電を終了するように制御回路に信号を伝送する。
When the voltage of the
ダイオード134は、電流検知抵抗133の電圧をクランプするためのものであり、放電電流増加による電流検知抵抗電圧増加で放電スイッチ132が誤オフする危険性を減らすことができる。参照電圧137は小さくノイズの影響を受けやすいため、参照電圧137を大きくするためにダイオード134を直列接続してもよい。
The
なお、電流検知抵抗133に並列接続されるダイオード134を複数個直列接続する。これにより、電流検知抵抗133に印加される電圧が大きくなるため、電流検知抵抗133の電圧と参照電圧137を比較する比較器138の負端子に入力される電圧が大きくなり、参照電圧137を大きくすることができる。
A plurality of
したがって、電流検知抵抗133に印加される電圧にノイズが混入し、比較器138が誤動作する可能性を低くすることができる。
Therefore, it is possible to reduce the possibility that noise is mixed in the voltage applied to the
図2は、従来回路と図1の回路において放電電流と放電用スイッチ132のソース電圧を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the discharge current and the source voltage of the
横軸は放電電流、縦軸は放電用スイッチ132のソース端子電圧である。電圧源135の電圧をVcc、ダイオード134の順方向電圧の最大値をVfとする。
The horizontal axis represents the discharge current, and the vertical axis represents the source terminal voltage of the
実線は、電流検知抵抗のみの場合、破線は電流検知抵抗に並列にダイオードを接続した場合である。 A solid line indicates a case where only the current detection resistor is provided, and a broken line indicates a case where a diode is connected in parallel to the current detection resistor.
電流検知抵抗のみの場合では、実線のように電流に比例して電圧が大きくなっていくが、並列にダイオードを接続した場合では、電流が小さい領域においては抵抗の特性同様、電流に比例して電圧が大きくなるが、
順方向電圧に近づくと、傾きが小さくなり、最終的には順方向電圧でクランプされる。
In the case of only the current detection resistor, the voltage increases in proportion to the current as shown by the solid line. The voltage increases,
As the forward voltage is approached, the slope becomes smaller and eventually clamps at the forward voltage.
図3は、従来回路と図1の回路において放電電流と放電用スイッチ132のゲートソース間電圧を示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the discharge current and the gate-source voltage of the
横軸は放電電流、縦軸は放電用スイッチ132のゲートソース間電圧である。
The horizontal axis represents the discharge current, and the vertical axis represents the gate-source voltage of the
電圧源135の電圧をVcc、ダイオード134の順方向電圧の最大値をVfとする。
The voltage of the voltage source 135 is Vcc, and the maximum value of the forward voltage of the
実線は、電流検知抵抗のみの場合、破線は電流検知抵抗に並列にダイオードを接続した場合である。電流検知抵抗のみの場合では、実線のように電流が増加するにつれてゲートソース間電圧は小さくなる。 A solid line indicates a case where only the current detection resistor is provided, and a broken line indicates a case where a diode is connected in parallel to the current detection resistor. In the case of only the current detection resistor, the gate-source voltage decreases as the current increases as indicated by the solid line.
並列にダイオードを接続した場合では、電流が小さい領域においては抵抗の特性同様、電流増加に伴いゲートソース間電圧は減少するが、
ソース端子電圧はダイオードの順方向電圧でクランプされるため、放電電流が増加してもゲートソース間電圧は最大でも順方向電圧分の低下で済む。
When diodes are connected in parallel, the gate-source voltage decreases as the current increases in the region where the current is small, as with the resistance characteristics.
Since the source terminal voltage is clamped by the forward voltage of the diode, even if the discharge current increases, the gate-source voltage can be reduced by the forward voltage at most.
100…電力変換装置、101…インバータ回路、102…平滑コンデンサ、103…放電回路、104…モータ、105…制御回路、106…電流センサ、112…スイッチング素子、113…ダイオード、122…スイッチング素子、123…ダイオード、131…放電抵抗、132…放電用スイッチ、133…電流検知抵抗、134…ダイオード、135…電圧源、136…バッファ、137…参照電圧、138…比較器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記インバータ回路に入力される電力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電抵抗と、
前記放電抵抗に直列接続されるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に直列接続される電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗と並列接続されかつ前記スイッチ素子のゲートソース間電圧を拡大するように構成されるクランプ回路と、を備える電力変換装置。 An inverter circuit for converting power;
A smoothing capacitor for smoothing the power input to the inverter circuit;
A discharge resistor for discharging the charge stored in the smoothing capacitor;
A switch element connected in series to the discharge resistor;
A current sensing resistor connected in series to the switch element;
And a clamp circuit connected in parallel with the current detection resistor and configured to expand a gate-source voltage of the switch element.
前記電流検知抵抗に印加される電圧を入力して基準電圧と比較する比較回路と、
前記電流検知抵抗と並列接続されるダイオードと、を備える電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
A comparison circuit that inputs a voltage applied to the current sensing resistor and compares it with a reference voltage;
A power conversion device comprising: a diode connected in parallel with the current detection resistor.
前記ダイオードは、複数のダイオード素子が直列に接続されることにより構成される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
The diode is a power conversion device configured by connecting a plurality of diode elements in series.
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| US12074548B2 (en) | 2022-07-26 | 2024-08-27 | Hyundai Motor Company | Electrified vehicle and method of controlling same |
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