本发明专利技术提供一种功率转换装置，其在向功率转换装置供给的电源断开时等，能够防止过大的电流流过主电路的开关元件，从而防止该开关元件受到破坏。该功率转换装置包含串联连接多个开关元件而形成的第一开关部，该功率转换装置的特征在于，所述多个开关元件包含至少大于或等于1个栅极电压阈值小于或等于规定值的开关元件、以及至少大于或等于1个栅极电压阈值大于规定值的开关元件。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】功率转换装置本申请是基于2013年9月10日提出的中国国家申请号201180069181.8(PCT/JP2011/001403)申请(功率转换装置)的分案申请，以下引用其内容。
本专利技术涉及一种功率转换装置，特别涉及功率转换装置中的开关元件和其周边电路。
技术介绍
例如，在专利文献1中公开了一种升压斩波电路，其在当前的功率转换装置的开关元件中，使用以SiC或GaN等形成的宽带隙半导体，充分发挥开关元件的高速通断特性。另外，在专利文献2中公开了开关元件使用SiC元件的3相逆变器的例子，此外，在专利文献3中公开了 3相3级转换器的开关元件使用SiC元件的例子。并且，在专利文献4中公开了在基于交流电源得到直流电压的PWM转换器中使用以SiC或GaN等形成的宽带隙半导体的例子。专利文献1:日本特开2006 - 67696号公报专利文献2:日本特开2000 - 224867号公报专利文献3:日本特开2001 - 112260号公报专利文献4:日本特开2008 - 61403号公报
技术实现思路
通常，SiC - M0S晶体管具有通断损耗小，能够高速通断的特点。由此，例如在将SiC - M0S晶体管用于功率转换装置的情况下，能够使该功率转换装置的滤波器或电流限制用的电抗器小型化，另外，在用作为电动机驱动用逆变器的情况下，能够减少电动机损耗。但是，如果不将SiC - M0S晶体管芯片设计为栅极阈值电压低，则SiC - M0S晶体管的导通电阻增加，因此存在导通损耗增加的缺点。为了解决上述缺点，大多将上述芯片设计为栅极阈值电压接近零电压，或将上述芯片设计为栅极阈值电压小于或等于零电压即作为所谓的常通(normally on)型。在将以上述栅极阈值电压小于或等于零电压的方式设计出的SiC - M0S晶体管用作功率转换装置的开关元件的情况下，为了将该SiC - M0S晶体管置于断开状态，必须作为栅极电压而持续施加负电压。另外，即使对于使用以栅极阈值电压为正电压的方式设计出的SiC - M0S晶体管的情况，在该栅极阈值电压接近零电压的情况下，有时由于外部噪声等的影响发生误动作而导通。因此，为了防止由上述误动作引起的导通，与使用以上述栅极阈值电压小于或等于零电压的方式设计出的SiC - M0S晶体管的情况相同地，必须作为栅极电压而持续施加负电压。在此，在作为上述例子而举出的当前的功率转换装置中，在与功率转换装置连接的电源断路器断开，或由于停电等原因而在开关主电路电压下降之前对开关主电路进行控制的控制电路电压被切断的情况下，无法作为栅极电压而持续施加负电压，栅极电压为零。此时，如果累积在电容器等中的主电路电压向SiC —MOS晶体管的漏极一源极之间施加，则原本应处于断开状态的SiC - MOS晶体管成为接通状态，包含电容器放电电流在内的过大电流会流过SiC - MOS晶体管，存在SiC - MOS晶体管被破坏的问题。并且，在向功率转换装置供给的电源接通时，在控制电路的电压上升至控制电路能够动作的值之前，如果主电路电压上升而向SiC - MOS晶体管的漏极一源极之间施加电压，则由于栅极电压为零电压，因此SiC - MOS晶体管成为接通状态，因此，与上述情况相同地，包含电容器放电电流在内的过大电流会流过SiC - MOS晶体管，存在SiC - MOS晶体管被破坏的问题。另外，除了上述的过大电流会流过SiC - MOS晶体管的问题之外，还存在下述问题，即，在当前的使用SiC — M0S晶体管的功率转换装置中，在发生接地故障等的情况下，即使SiC - MOS晶体管的栅极电压为零电压的状态，SiC - MOS晶体管也仍然变为接通状态，因此，过大的接地电流经由SiC - MOS晶体管而流过，由此，SiC - MOS晶体管被破坏。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其提供一种功率转换装置，该功率转换装置在向控制开关元件的控制电路供给的电源断开时，或在接通电源后的控制电源电压上升的过程中等，在施加有主电路电压的状态下控制电路电压降低的情况下，能够防止过大的电流流过开关元件，防止开关元件的破坏。本专利技术所涉及的功率转换装置的特征在于，由第一开关元件和第二开关元件构成的一对开关部与向该开关部输入直流电压的直流电源输入端子连接，其中，该第一开关元件的栅极电压阈值为第一规定值，该第二开关元件的栅极电压阈值为比所述第一规定值高的第二规定值，所述第一开关元件和所述第二开关元件的连接点与负载连接，该功率转换装置具有第一控制部，该第一控制部对开关元件的栅极信号进行控制，以使得所述第一开关元件通断的次数比所述第二开关元件通断的次数多。(技术方案1)。另外，所述功率转换装置的特征在于，由第一开关元件和第二开关元件构成的一对开关部与第三开关元件连接，其中，该第一开关元件的栅极电压阈值为第一规定值，该第二开关元件的栅极电压阈值为比所述第一规定值高的第二规定值，该第三开关元件与所述开关部串联连接，该第三开关元件的栅极电压阈值低于所述第二规定值，所述开关部和所述第三开关元件的串联电路与向该串联电路输入直流电压的直流电源输入端子连接，所述开关部和所述第三开关元件的连接点与负载连接，该功率转换装置具有第一控制部，该第一控制部对开关元件的栅极信号进行控制，以使得所述第一开关元件通断的次数比所述第二开关元件通断的次数多(技术方案2)。另外，所述功率转换装置的特征在于，所述负载是电动机、交流电源或电抗器(技术方案3)。并且，所述功率转换装置的特征在于，所述功率转换装置是升压斩波电路，该升压斩波电路将串联连接由第一开关元件和第二开关元件构成的一对开关部和二极管而形成的电路与所述输出端子并联连接，其中，该第一开关元件的栅极电压阈值为第一规定值，该第二开关元件的栅极电压阈值为比所述第一规定值高的第二规定值，所述二极管和所述开关部的连接点与电抗器连接，所述电抗器的一端和所述开关部的一端与向所述升压斩波电路输入直流电压的直流电源输入端子连接，该功率转换装置具有第一控制部，该第一控制部对开关元件的栅极信号进行控制，以使得所述第一开关元件通断的次数比所述第二开关元件通断的次数多(技术方案4)。并且，所述功率转换装置的特征在于，所述第一控制部在输入了足以正常进行动作的直流电压时，以使向所述第一开关元件输入的输入信号始终接通，对向该第二开关元件的栅极端子输入的输入信号进行脉宽调制的方式，控制所述第一开关元件及所述第二开关元件的栅极驱动信号(技术方案5)。另外，所述功率转换装置的特征在于，具有:开关电路，在该开关电路中，多个开关部与向该开关部施加直流电压的直流电源输入端子并联连接，其中，该开关部具有串联连接的多个第一开关元件，该第一开关元件的栅极电压阈值为第一规定值；控制部，其将所述第一开关元件控制为接通或断开；以及第二开关元件，其位于所述开关电路与所述直流电源输入端子之间，栅极电压阈值为比所述第一规定值高的第二规定值，所述串联连接的多个第一开关元件之间的任意一个连接点与负载连接，所述控制部在使所述第二开关元件接通后，进行使第一开关元件接通或断开的控制，以向所述负载施加期望的电压。(技术方案6) ο另外，所述功率转换装置的特征在于，所述第二开关元件连接至所述开关电路的正极侧和所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率转换装置，其特征在于，具有：开关电路，在该开关电路中，多个开关部与向该开关部施加直流电压的直流电源输入端子并联连接，其中，该开关部是将第一开关元件和第二开关元件串联连接而成的，该第一开关元件的栅极电压阈值为第一规定值，该第二开关元件的栅极电压阈值为比所述第一规定值高的第二规定值；以及控制部，其将所述第一开关元件及所述第二开关元件控制为接通或断开，在所述开关部中，所述第一开关元件与所述直流电源输入端子的正极侧连接，所述第二开关元件与所述直流电源输入端子的负极侧连接，该功率转换装置具有第三开关元件，该第三开关元件位于所述开关电路的正极侧和所述直流电源输入端子的正极侧之间，栅极电压阈值为比所述第一规定值高的第三规定值，所述串联连接的第一开关元件和第二开关元件之间的任意一个连接点与负载连接，所述控制部在使所述第三开关元件接通后，进行使第一及第二开关元件接通或断开的控制，以向所述负载施加期望的电压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：今中晶，原川雅哉，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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