半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置，能够根据动作条件一边抑制dv/dt一边抑制开关损失。半导体装置的驱动装置(104)驱动电力变换装置中的构成支路的半导体装置(101、102)，具备向半导体装置的控制端子(G)输出控制电流的输出部(3)，输出部根据半导体装置的动作状态(T、I、V)，以使支路中的续流二极管(102)的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制控制电流的大小。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置
本专利技术涉及对用于电力变换装置的半导体装置进行驱动的驱动装置及驱动方法和应用它们的电力变换装置。
技术介绍
在三相交流逆变器等电力变换装置的主电路中，IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)等半导体开关元件与二极管(续流二极管)反并联地连接而成的支路被串联地连接2个。伴随着半导体开关元件的接通/断开驱动，各支路的电压急剧地变化，但按照由电力变换装置供给电力的负载(马达等)的绝缘性的确保、放射噪声的抑制等系统侧的要求来设定所容许的电压变化率(dv/dt)。在被串联连接的2个支路、即高电位侧的上支路以及低电位侧的下支路之中，对于一方的支路的二极管，在恢复时施加反向偏置电压。该反向偏置电压根据在另一方的支路中导通的半导体开关元件的电压的减少而增大。此处，半导体开关元件的电压变化率(dv/dt)根据栅极驱动条件(栅极电阻、栅极电压等)而变化。因此，能够根据另一方的支路中的半导体开关元件的栅极驱动条件来设定对一方的支路中的二极管施加的反向偏置电压的dv/dt。半导体开关元件以及二极管的dv/dt根据半导体开关元件的动作状态也发生变化。例如，IGBT导通时的配对支路的二极管的恢复dv/dt随着半导体开关元件中流动的电流变小、并且随着半导体开关元件的温度变低而增大。因此，即便栅极驱动条件是标准值，根据半导体开关元件的动作状态，dv/dt也不会被抑制。与此相对，作为根据半导体开关元件的动作状态来控制栅极驱动条件的技术，已知专利文献1记载的现有技术。在该现有技术中，根据电流指令值来推测半导体开关元件的通电电流Ic，并且以在推测为低电流区域中的动作时通过低速开关来导通、且在推测为高电流区域中的动作时通过高速开关来导通的方式，控制驱动速度。[现有技术文献]专利文献1：日本特开2009-27881号公报
技术实现思路
(专利技术要解决的课题)在上述现有技术中，在驱动速度的控制中，关于半导体开关元件以及二极管的dv/dt与在半导体开关元件的导通时发生的开关损失的折衷关系，并未进行充分的考虑。因此，根据动作条件，即便能够抑制dv/dt，也难以抑制开关损失。因此，本专利技术提供一种根据动作条件来抑制dv/dt并且还能够抑制开关损失的半导体装置的驱动装置及驱动方法和电力变换装置。(用于解决课题的手段)为了解决上述课题，本专利技术的半导体装置的驱动装置对电力变换装置中的构成支路的半导体装置进行驱动，驱动装置具备向半导体装置的控制端子输出控制电流的输出部，输出部根据半导体装置的动作状态，以使支路中的续流二极管的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制控制电流的大小。另外，为了解决上述课题，本专利技术的半导体装置的驱动方法是对电力变换装置中的构成支路的半导体装置进行驱动的方法，根据半导体装置的动作状态，以使支路中的续流二极管的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制向半导体装置的控制端子的控制电流的大小。为了解决上述课题，本专利技术的电力变换装置具备上下一对支路，并具备：第1驱动装置，对上下一对支路之中的构成上支路的第1半导体装置进行驱动；以及第2驱动装置，对上下一对支路之中的构成下支路的第2半导体装置进行驱动，第1驱动装置具备向第1半导体装置的第1控制端子输出第1控制电流的第1输出部，第1输出部根据第1半导体装置的动作状态，以使下支路中的续流二极管的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制第1控制电流的大小，第2驱动装置具备向第2半导体装置的第2控制端子输出第2控制电流的第2输出部，第2输出部根据第2半导体装置的动作状态，以使上支路中的续流二极管的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制第2控制电流的大小。(专利技术的效果)根据本专利技术，即便半导体装置的动作状态发生变化也能够将续流二极管的电压变化率控制为恒定值，因此能够低噪声且低损失地驱动半导体装置。上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而会变得清楚。附图说明图1是示出作为实施例1的三相逆变器系统的概略性的结构的电路图。图2是示出实施例1中的栅极驱动装置的结构的功能框图。图3是示出最优栅极电流的数据集的取得方法的流程图。图4是最优栅极电流的数据集的取得装置的结构图。图5是示出IGBT的导通损失与续流二极管的反向恢复时的电压变化率的折衷关系的一例的曲线图。图6是示出在实施例1中向IGBT输出栅极电流的模拟输出部的结构的电路图。图7是示出作为实施例2的三相逆变器系统中的栅极驱动装置所具备的模拟输出部的结构的电路图。图8是示出作为实施例3的三相逆变器系统的概略性的结构的电路图。(符号说明)1：感测部；2：数字控制部；2a：学习部；2b：运算部；3：模拟输出部；4：模拟信号输入部；5：数据输入部；6：学习数据集；7：信号分配器；10a、10b：电压控制电路；100：功率单元；101、101a、101b：IGBT；102、102a、102b：续流二极管；103：滤波电容器；104、104a、104b：栅极驱动装置；105：指令逻辑部；106：马达；109：恒温槽；110：测量装置；111：处理装置。具体实施方式以下，关于本专利技术的实施方式，通过下述的实施例1～3，一边使用附图一边进行说明。在各图中，参照编号相同的结构要件表示相同的结构要件或者具备类似的功能的结构要件。[实施例1]图1是示出作为本专利技术的实施例1的三相逆变器系统的概略性的结构的电路图。在本三相逆变器系统中，通过IGBT101和滤波电容器103来构成功率单元100。在UVW相各自中，串联连接有2个IGBT101，对各IGBT101以使流通方向相互成为相反方向的方式并联连接有续流二极管102。即，在各相中，上下一对支路被串联连接，这些支路的串联连接电路被并联连接于滤波电容器103。另外，对各IGBT101的栅极连接按照来自指令逻辑部105的指令信号来驱动IGBT101的栅极驱动装置104。UVW相各自的上支路的IGBT101与下支路的IGBT101的串联连接点作为功率单元100的输出而连接于作为负载的马达106。滤波电容器103的高电位侧连接于直流电源电位107。滤波电容器103的低电位侧连接于接地电位108。另外，串联连接的上下一对支路连接于直流电源电位107与接地电位108之间。三相逆变器系统通过对功率单元100内的UVW相的IGBT101进行接通/断开切换，将从未图示的直流电源输入到功率单元100的直流侧(滤波电容器103侧)的直流电力变换为三相交流电力，将该三相交流电力输出到马达106。与IGBT101、滤波电容器103一起配置于功率单元100内的栅极驱动装置104按照来自指令逻辑部105的指令信号，驱动IGBT101。指令逻辑部105具备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的驱动装置，对电力变换装置中的构成支路的半导体装置进行驱动，其特征在于，/n所述驱动装置具备输出部，该输出部向所述半导体装置的控制端子输出控制电流，/n所述输出部根据所述半导体装置的动作状态，以使所述支路中的续流二极管的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制所述控制电流的大小。/n

【技术特征摘要】
20191105 JP 2019-2005061.一种半导体装置的驱动装置，对电力变换装置中的构成支路的半导体装置进行驱动，其特征在于，
所述驱动装置具备输出部，该输出部向所述半导体装置的控制端子输出控制电流，
所述输出部根据所述半导体装置的动作状态，以使所述支路中的续流二极管的反向恢复时的电压变化率的大小成为预定的恒定值的方式控制所述控制电流的大小。


2.根据权利要求1所述的半导体装置的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置具备运算部，该运算部根据所述动作状态，以使所述支路中的所述续流二极管的反向恢复时的所述电压变化率的大小成为所述恒定值的方式制作控制电流指令，
所述输出部根据所述控制电流指令，输出所述控制电流。


3.根据权利要求2所述的半导体装置的驱动装置，其特征在于，
所述运算部根据表示使所述电压变化率成为所述恒定值的所述控制电流与所述动作状态的关系的线性模型，制作所述控制电流指令。


4.根据权利要求3所述的半导体装置的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置具备学习部，该学习部学习所述线性模型，
所述运算部根据所述学习部学习的所述线性模型，制作所述控制电流指令。


5.根据权利要求1所述的半导体装置的驱动装置，其特征在于，
所述驱动装置具备感测部，该感测部检测所述动作状态，
所述输出部根据由所述感测部检测到的所述动作状态，以使所述电压变化率的大小成为所述恒定值的方式输出所述控制电流。


6.根据权利要求5所述的半导体装置的驱动装置，其特征在于，
所述动作状态是所述半导体装置中的电压、电流以及温度之中的一个或者多个，
所述感测部为了检测所述电压而检测所述半导体装置的施加电压或者所...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木弘，白石正树，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP