在使用飞跨电容器的高压功率转换电路中，连接有多个作为半导体开关元件的低耐压品，但由于主电路部和控制电路部之间的电位差较大，因此各栅极驱动电路的电源电路需要使用变压器进行绝缘。因而在使用多个高压变压器的装置存在大型且高价的问题。作为在向驱动飞跨电容型功率转换电路的半导体开关元件的栅极驱动电路供电的电源电路中所使用的绝缘器件，将使用变压器的电路串联连接，并将串联连接电路的中间连接点与飞跨电容器的中间电位点或主电路直流部的电位被固定的固定电位点相连接。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】在使用飞跨电容器的高压功率转换电路中，连接有多个作为半导体开关元件的低耐压品，但由于主电路部和控制电路部之间的电位差较大，因此各栅极驱动电路的电源电路需要使用变压器进行绝缘。因而在使用多个高压变压器的装置存在大型且高价的问题。作为在向驱动飞跨电容型功率转换电路的半导体开关元件的栅极驱动电路供电的电源电路中所使用的绝缘器件，将使用变压器的电路串联连接，并将串联连接电路的中间连接点与飞跨电容器的中间电位点或主电路直流部的电位被固定的固定电位点相连接。【专利说明】供应功率转换装置的栅极驱动电源的供电电路
本专利技术涉及向栅极驱动电路供电的供电电路，该栅极驱动电路驱动逆变器等功率转换装置的功率用半导体开关元件，尤其涉及使用飞跨电容器的功率转换电路情况下的结构。
技术介绍
图8示出功率转换电路的典型电路，即将直流转换成交流的2电平逆变器主电路图。APM是主交流电源，RE是由二极管等构成的将交流转换成直流的整流电路，Ca、Cb是与直流电源相当的直流中间电路，通常由大容量的电容器构成。此外，所述直流电压在大于所述电容器的额定电压的情况下，如图所示与电容器串联连接。ACM是电动机等负载，INV是由功率用半导体元件构成的直流-交流转换电路，能够使电压与频率的输出可变。此外，若存在来自负载的再生电力，则逆变器主电路作为将交流转换为直流的转换器进行工作。 此外，在直流-交流转换电路INV中，Su?Sw、Sx?Sz是由IGBT和反向并联连接的二极管构成的半导体开关元件。在三相输出的情况下，这些半导体开关元件由六个电路构成。⑶u?GDw、⑶X?⑶z是用于驱动IGBT的栅极驱动电路，CNT是功率转换装置的控制电路。控制电路CNT向各IGBT的栅极驱动电路发出导通截止指令信号(栅极驱动信号)。通常控制电路所在的基准电位侧与IGBT及其栅极驱动电路之间存在电位差，因此在对栅极驱动电路进行供电时，需要设置变压器等绝缘器件。 图9示出用于从商用频率的低电压交流电源AP向栅极驱动电路提供电源的电路示例。低电压交流电源AP通常由图8所示的主交流电源APM来提供。图9(a)中示出以下供电方式，即从低电压交流电源AP通过AC/AC转换电路(或AC/DC/AC转换电路)ACV生成高频交流电，经由作为绝缘器件的绝缘用高频变压器HFT进行绝缘，然后利用二极管D和电容器Cd转换为直流，从而向IGBTS的栅极驱动电路GD提供直流电。这里，生成高频交流电的原因是为了实现变压器HFT的小型化。图9(b)是使用商用频率的绝缘变压器CFT作为绝缘器件的情况下的结构，是省略了图9 (a)的AC/AC转换电路ACV，而直接使用商用频率进行绝缘的方式。在这种结构中，由于绝缘变压器CFT以商用频率进行工作，因此与图9(a)的变压器HFT相比，绝缘变压器CFT较为大型。 一般情况下，适用于驱动200V类或400V类电动机的驱动装置的高频变压器HFT或商用频率的变压器CFT只要具有2kV左右的绝缘耐压即可，但对于向适用于数kV级的高压装置的IGBT的栅极驱动电路的供电，则需要使用具有1kV以上的绝缘耐压的变压器。 此外，在图10中示出以图8的电路形式作为基本电路来构成高压电路的情况下的示例。如专利文献I所示的那样，本电路例称为飞跨电容型功率转换电路，在该电路例中，不使用高耐压的半导体开关元件，而采用以下结构:即，将低耐压的半导体开关元件串联连接，并将称为飞跨电容的电容器与半导体开关元件串联电路并联连接。图10是三相交流输出情况下的结构，由于各相均具有相同的电路结构，因此对U相进行说明。在直流单电源DP1、DP2、DN1及DN2串联连接而成的直流电源的正极P和负极N之间连接有4个半导体开关元件Sul、Su2、Sxl及Sx2的串联电路。并且，在半导体开关元件Sul和Su2的连接点与半导体开关元件Sxl和Sx2的连接点之间连接有称为飞跨电容的电容器Cul和Cu2的串联电路。此时，在将直流电源的电源设为4Ed的情况下，若将直流电压的中间电位即M点电位设为基准O，则通过将飞跨电容电压设为2 XEd，能够使交流输出点A输出2Ed、0、-2Ed这三个电平的电位，从而本电路即成为3电平的逆变器。 此外，图11、12示出栅极驱动电源的结构。图11示出对于每个IGBT均由单独的一台变压器构成的情况下的电路示例，图12示出将两个使用专利文献2所示的变压器的电路串联连接的情况下的电路示例。图11所示的高频变压器HFTl用于对低电压交流电源AP与主电路间进行绝缘，图12所示的高频变压器HFT3用于对低电压交流电源AP与直流电源的M点电位之间进行绝缘，但在一般情况下都使用高绝缘耐压品。此外，在图12中，用于向各IGBT的栅极驱动电路供电的变压器组HFT2以M点电位为基准进行工作，因此所需的绝缘耐压为2 XEd。现有技术文献专利文献 专利文献1:日本专利特开2009-177951号公报专利文献2:日本专利特开2006-81232号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题 如上所述，在数1000V级的高压装置中，由于在一般情况下，对于各IGBT均使用高耐压的变压器作为栅极驱动电路用电源的绝缘单元，因此这就成为成本增加的主要原因。尤其是，越是高绝缘耐压品，越需要确保一次侧和二次侧之间较大的绝缘距离，因此变压器就越大型，。因此，成本和体积并不与绝缘耐压值成正比，而是呈指数增加的趋势，从而如何降低成本和减小体积即成为高压装置的课题。 在图11所示的3电平以上的多电平逆变器的情况下，由于一般情况下半导体开关元件个数较多，因此就需要根据该数量来配置高绝缘耐压的变压器，从而成为进一步使成本增加的主要原因。此外，在图12所示的结构中，高频变压器组HFT2的一次绕组侧的电位为M点电位，但需要高频变压器组HFT2至少具有能够耐受主电路直流电源电压的1/2即电压2Ed的绝缘耐压。因此，本专利技术的课题在于提供一种供应栅极驱动电源的供电电路，在该供应栅极驱动电源的供电电路中，能够应用低耐压品作为对驱动飞跨电容型功率转换电路的半导体开关元件的栅极驱动电路供电的电源电路中所使用的绝缘器件，并能够实现小型化、低成本。解决技术问题所采用的技术方案 为解决上述问题，在以下由飞跨电容型功率转换电路构成，并对驱动在进行从直流到交流或从交流到直流的功率转换的装置中使用的半导体开关元件的栅极驱动电路供电的供电电路中，其中，飞跨电容型功率转换电路由两个以上的直流单电源串联连接而构成的具备3个端子的直流电源、多个所述半导体开关元件、飞跨电容器构成，通过对所述直流电源的端子间的电压和所述飞跨电容器的电压进行加法运算或减法运算来生成多电平的电压，第一专利技术在于，所述供电电路具有将两个以上的使用用于供电的绝缘器件的电路串联连接的电路结构，所述串联连接的电路的中间电路部与所述飞跨电容器的中间电位点、或主电路直流部的电位被固定的固定电位点相连接。 在第一专利技术的供应功率转换装置的栅极驱动电源的供电电路中，第二专利技术在于，主电路直流部的固定电位点设为直流部的最高电位点与中间电位点之间的电位点，或者设为主电路直流部的最低电位点和中间电位点之间的电位点。 在第一或第二专利技术的供应功率转换装置的栅极驱动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种供应功率转换装置的栅极驱动电源的供电电路，该供电电路由飞跨电容型功率转换电路构成，是对驱动在进行从直流到交流或从交流到直流的功率转换的装置中使用的半导体开关元件的栅极驱动电路供电的供电电路，其中，飞跨电容型功率转换电路由多个直流单电源串联连接而构成的具备3个端子的直流电源、多个半导体开关元件、飞跨电容器构成，通过对所述直流电源的各端子间的电压和所述飞跨电容器的电压进行加法运算或减法运算来生成多电平的电压，所述供应功率转换装置的栅极驱动电源的供电电路的特征在于，所述供电电路具有将两个以上的使用用于供电的绝缘器件的电路串联连接而成的电路结构，所述串联连接的电路的中间电路部与所述飞跨电容器的中间电位点、或主电路直流部的电位被固定的固定电位点相连接。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：泷泽聪毅，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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