电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够高可靠性地对高速半导体开关元件进行驱动控制的电力转换装置。该电力转换装置包括：具有半桥转换电路的主电路；和对半桥转换电路进行驱动的栅极电路，构成半桥转换电路的臂(30H，30L)具有一对主端子和控制端子，对臂中包括的半导体开关元件进行驱动的栅极驱动信号(GDS)被从栅极电路施加至所述控制端子，栅极电路连接在一对主端子中的一个主端子与控制端子之间，由双向开关(SWc)和电阻(Rc)串联连接而构成的钳位电路，连接在一对主端子中的一个主端子与控制端子之间。端子中的一个主端子与控制端子之间。端子中的一个主端子与控制端子之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置


[0001]本专利技术涉及电力转换装置。

技术介绍

[0002]近年来，对于电力转换装置，通过作为其主要部件的功率半导体组件的技术革新，实现更高速的开关动作，降低从功率半导体元件(半导体开关元件、二极管)产生的损失。由此，尤其是使冷却器小型化，结果使得电力转换装置小型化。此外，通过降低功率半导体元件的损失，提高了电力转换装置的效率。
[0003]随着IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属半导体场效应晶体管)等半导体开关元件的高速化，关于电力转换装置中的半导体开关元件的驱动，在高速性和高可靠性方面产生了应当考虑的各种问题。
[0004]例如，由SiC(Silicon Carbide：碳化硅)等宽带隙半导体构成的功率MOSFET、IGBT，电子饱和速度相对于Si(Silicon：硅)为约2倍以上，并且能够降低元件的厚度，因此能够进行高速开关动作。但是，这样的由宽带隙半导体构成的半导体开关元件，例如在由SiC形成的MOSFET(下面称为“SiC
‑
MOSFET”)中，与由Si(Silicon)形成的MOSFET(下面称为“Si
‑
MOSFET”)相比，对于栅极负偏压，保证电压的大小较小，并且栅极阈值电压下降。因此，用于避免错误动作(Turn on：接通)、超过额定值的栅极电压的容许振动范围狭小。并且，栅极电压振动时是栅极电压的跳增、跳降的大小，与开关动作的高速化具有取舍(Trade off)的关系。
[0005]进而，在SiC
‑
MOSFET中，当栅极负偏压长时间超过保证电压时，栅极阈值电压下降。因此，随着开关速度的高速化，噪声特性劣化(开关噪声增大)。此外，在将多个半导体开关元件并联连接的情况下，因栅极阈值电压的偏差，电流不平衡增大。
[0006]作为用于高速且高可靠地驱动半导体开关元件的现有技术，例如已知专利文献1记载的技术。
[0007]在专利文献1记载的技术中，在构成半桥转换电路的2个MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor：金属绝缘体半导体场效应晶体管)的每一个中设置有栅极端子和源感应端子。在栅极端子与源感应端子之间连接栅极二极管、能动反射镜钳位用晶体管。由此，能够抑制栅极
‑
源极间电压的振动。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2015
‑
126342号公报

技术实现思路

[0011]专利技术要解决的技术问题
[0012]但是，专利文献1记载的技术，没有考虑栅极阈值电压的变动等栅极驱动状态的变
化。因此，进行SiC
‑
MOSFET等高速开关元件的栅极驱动时，难以可靠地提高可靠性。
[0013]于是，本专利技术提供能够高可靠地对高速半导体开关元件进行驱动控制的电力转换装置。
[0014]用于解决技术问题的技术方案
[0015]为了解决上述的技术问题，本专利技术的电力转换装置包括：具有半桥转换电路的主电路；和对半桥转换电路进行驱动的栅极电路，构成半桥转换电路的臂具有：一对主端子；和控制端子，对臂中包括的半导体开关元件进行驱动的栅极驱动信号被从栅极电路施加至控制端子，栅极电路连接在一对主端子中的一个主端子与控制端子之间，由双向开关和电阻串联连接而构成的钳位电路，连接在一对主端子中的一个主端子与控制端子之间。
[0016]专利技术的效果
[0017]依照本专利技术，能够高可靠性地对半导体开关元件进行驱动控制。
[0018]上述内容以外的技术问题、结构和效果，通过以下的实施方式的说明变得清楚。
附图说明
[0019]图1是实施例1的电力转换装置的概略结构图。
[0020]图2表示电力转换装置100的主电路部的概略结构。
[0021]图3表示转换器102的电路结构。
[0022]图4表示逆变器103的电路结构。
[0023]图5表示斩波器104的电路结构。
[0024]图6表示实施例1中应用的功率器件的一例。
[0025]图7表示电力转换装置内的功率器件的安装例。
[0026]图8表示实施例1中的主电路的一部分和栅极电路部。
[0027]图9表示图8所示的半桥转换电路的概略的动作波形。
[0028]图10表示图8所示的半桥转换电路的概略的动作波形。
[0029]图11表示实施例2的电力转换装置中的主电路的一部分和栅极电路部。
[0030]图12表示实施例3的电力转换装置中的主电路的一部分和栅极电路部。
[0031]图13表示图12所示的半桥转换电路的概略的动作波形。
[0032]图14是表示由栅极控制电路执行的栅极阈值电压判断处理的流程图。
[0033]图15表示实施例4的电力转换装置中的主电路的一部分和栅极电路部。
[0034]图16表示图15所示的半桥转换电路的概略的动作波形。
[0035]图17是表示由栅极控制电路执行的栅极阈值电压判断处理的流程图。
[0036]图18表示实施例5的电力转换装置中的主电路的一部分和栅极电路部。
[0037]图19表示图18所示的半桥转换电路的概略的动作波形。
[0038]图20表示实施例6的电力转换装置中的主电路的一部分和栅极电路部。
[0039]图21是表示实施例6中由栅极控制电路执行的栅极阈值电压判断处理的流程图。
具体实施方式
[0040]下面，通过下述的实施例1～6，使用附图对本专利技术的实施方式进行说明。在各附图中，附图标记相同的构成要件表示相同的构成要件或具有类似的功能的构成要件。
[0041]实施例1
[0042]图1是本专利技术的实施例1的电力转换装置的概略结构图。其中，本实施例1的电力转换装置例如被应用于不间断电源装置。
[0043]如图1所示，电力转换装置100包括转换器102、逆变器103、斩波器104和对它们进行控制的上级控制电路105。
[0044]转换器102将从工频电源106(交流电源)供给的三相交流电力转换成直流电力，供给至逆变器103。
[0045]逆变器103将从转换器102供给的直流电力再次转换为三相交流电力，供给至负载108。
[0046]斩波器104将从蓄电池107(直流电源)供给的直流电力升压或降压至规定电压，转换成规定的直流电力，供给至逆变器103。
[0047]上级控制电路105对转换器102、逆变器103和斩波器104进行控制。其中，在本实施例1中，上级控制电路105由包括处理器、存储器、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换装置，包括：具有半桥转换电路的主电路；和对所述半桥转换电路进行驱动的栅极电路，构成所述半桥转换电路的臂具有：一对主端子；和控制端子，对所述臂中包括的半导体开关元件进行驱动的栅极驱动信号被从所述栅极电路施加至所述控制端子，所述栅极电路连接在所述一对主端子中的一个主端子与所述控制端子之间，所述电力转换装置的特征在于：由双向开关和电阻串联连接而构成的钳位电路，连接在所述一对主端子中的所述一个主端子与所述控制端子之间。2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述臂具有与所述一对主端子中的所述一个主端子连接的电感成分，所述电感成分在所述主电路和所述栅极电路是共用的。3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述钳位电路在所述半导体开关元件关断时将所述一对主端子中的所述一个主端子与所述控制端子之间导通。4.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述栅极电路包括对所述电阻的两端电压进行检测的第1电压检测电路。5.如权利要求4所述的电力转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：上妻央，二宫隆典，嶋田尊卫，马渊雄一，目黑光，鸣岛准，
申请(专利权)人：株式会社日立产业机器，
类型：发明
国别省市：