电力变换装置的控制装置以及控制方法制造方法及图纸

提供能够防止由于施加于上相侧FET的高电压而误动作、产生上下相的支路短路的电力变换装置的控制装置。在电池50的正、负极端P、N之间串联连接保险丝51、主接触器52及电解电容器C21，在电解电容器C21的正、负极端之间连接将上相侧FET(54U、54V、54W)及下相侧FET(54X、54Y、54Z)桥接而成的逆变器54，将电解电容器C21的预备充电用的电阻R1并联连接于主接触器52，设定所述电阻R1的电阻值，以使得在从连接了电池50起到接通键开关为止的预备充电期间，当上相侧FET被控制为断开、下相侧FET被控制为接通时，得到能够抑制为上相侧FET不会接通的栅极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置的控制装置以及控制方法


[0001]本专利技术涉及被应用于对例如电池叉车等电动车辆的驱动、且将功率MOSFET等用于主控制电路的逆变器/转换器等电力变换装置的控制装置。
[0002]尤其涉及具有FET支路栅极驱动电路的控制装置、控制方法，该FET支路栅极驱动电路构成为在上下相支路配备FET并在自举电路的电容器中积蓄上相侧FET支路的栅极驱动用能量以驱动FET栅极。

技术介绍

[0003]在图1～图5中示出以往的应用于对电池叉车等电动车辆的驱动的电力变换装置的结构例。图1示出以电池作为电源的电动车辆的马达驱动用逆变器的整体结构，50为电源用电池。在电池50的正极端P与负极端N之间串联连接有保护保险丝51、用于在异常时切断电源的主接触器(MC)52以及电源平滑用的电解电容器C21。
[0004]在保险丝51及主接触器52的共用连接点(P2)与主接触器52及电解电容器C21的共用连接点(P3)之间，连接有用于以长时间常数向电解电容器C21充入电荷的充电用电阻(第1充电用电阻)R1。
[0005]对充电用电阻R1并联连接有P沟道型充电用FET 53和用于以短于充电用电阻R1的充电时间常数向电解电容器C21充入电荷的充电用电阻(第2的充电用电阻)的串联电路。
[0006]在充电用电阻R1和R3的共用连接点(电解电容器C21的正极端P3)与电解电容器C21的负极端(N)之间，连接有在电池50断开时(将电池50的连接切断时)使电解电容器C21的电荷放电的放电用电阻R2。
[0007]在电解电容器C21的正极端(P3)与负极端(N)之间，连接有将上相侧FET 54U、54V、54W及下相侧FET 54X、54Y、54Z进行三相桥接而成的逆变器54(电力变换部)。上述各FET 54U、54V、54W、54X、54Y、54Z例如由n沟道型MOSFET构成。
[0008]对U相FET 54U及X相FET 54X的串联电路并联连接有电阻55U及电阻55X的串联电路，电阻55U及55X的共用连接点连接于上述FET 54U及54X的共用连接点。
[0009]对V相FET 54V及Y相FET 54Y的串联电路并联连接有电阻55V及电阻55Y的串联电路，电阻55V及55Y的共用连接点连接于上述FET 54V及54Y的共用连接点。
[0010]对W相FET 54W及Z相FET 54Z的串联电路并联连接有电阻55W及电阻55Z的串联电路，电阻55W及55Z的共用连接点连接于上述FET 54W及54Z的共用连接点。逆变器54的交流侧u、v、w连接于马达56。
[0011]图中的Vp4表示电阻55U、55X的分压点电压，Vp5表示电阻55V、55Y的分压点电压，Vp6表示电阻55W、55Z的分压点电压，Vp4、Vp5、Vp6被输入至省略图示的构成控制部的CPU。
[0012]图2中示出图1的装置中的上相侧FET支路栅极驱动电路和下相侧支路栅极驱动电路的例子。图2示出U相、X相的FET支路栅极驱动电路的结构作为例子。
[0013]在图2中，60为驱动U相FET 54U、X相FET 54X的栅极的高耐压IC(High Voltage Integrated Circuit(高压集成电路)：以下称为HVIC)。
[0014]62是使从高侧输入端子61H输入的高侧电路侧的栅极控制信号(HIN)的电平提高的电平移位器。在电平移位器62的输出侧连接有高侧的内部电路63H，在内部电路63H的输出侧连接有将2个n沟道型FET 64Ha、64Hb级联连接而成的图腾柱电路。
[0015]63L是被输入从低侧输入端子61L输入的低侧电路侧的栅极控制信号(LIN)的低侧的内部电路，在内部电路63L的输出侧连接有将2个n沟道型FET 64La、64Lb级联连接而成的图腾柱电路。
[0016]在高侧输入端子61H与接地之间连接有电阻65H，在低侧输入端子61L与接地之间连接有电阻65L。
[0017]70是输出例如14V的栅极电源的栅极用电源，在栅极用电源70的输出侧，经由二极管D1的阳极、阴极而连接有电容器C31(上相侧栅极驱动用电源电容器(自举电容器))，并且经由二极管D2的阳极、阴极而连接有电容器C32(下相侧栅极驱动用电源电容器)。
[0018]电容器C31的一端(二极管D1侧端)连接于由FET 64Ha、64Hb构成的图腾柱电路的接地侧端。
[0019]电容器C32的一端(二极管D2侧端)连接于由FET 64La、64Lb构成的图腾柱电路的接地侧端以及省略图示的电池50的负极端(N)。
[0020]由FET 64Ha、64Hb构成的图腾柱电路的输出端(FET 64Ha、64Hb的共用连接点)经由电阻R11连接于U相FET 54U的栅极，由FET 64Ha、64Hb构成的图腾柱电路的接地侧端经由电阻R12连接于U相FET 54U的源极。在U相FET 54U的栅极
‑
源极之间连接有电阻R14。
[0021]由FET 64La、64Lb构成的图腾柱电路的输出端(FET 64La、64Lb的共用连接点)经由电阻R13连接于X相FET 54X的栅极，在X相FET 54X的栅极
‑
源极之间连接有电阻R15。
[0022]在由上述FET 64Ha、64Hb构成的图腾柱电路的接地端及电阻R12的共用连接点连接有二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接于电池50的负极端(N)(X相FET 54X的源极)。
[0023]上述电池50被构成为自如地进行连接、切断。
[0024]此外，V相、Y相的FET支路栅极驱动电路、W相、Z相的FET支路栅极驱动电路也与图2同样地构成。
[0025]在如上述那样构成的装置中，在连接上电池50、接通省略图示的键开关以对电解电容器C21充电、将主接触器52合闸之后开始逆变器54的驱动，以下说明到逆变器54的驱动开始为止的流程。
[0026](1)当电池50被连接上、接着键开关被接通时，将主接触器(MC)52合闸。在合闸的情况下必要的条件是，当将主接触器52的机械触点闭合时，充电涌流从电池50流到电解电容器C21。为了将其抑制到接触器触点可允许的峰值电流值，需要使主接触器52的1次
‑
2次电位差变小而将触点闭合。
[0027]此外，电池50
→
电缆
→
主接触器52
→
电解电容器C21的路径为如图3所示由电缆的电感器、电缆电阻、电池内部等效电阻以LRC方式构成的电路。
[0028]在图3中，E表示电池50的电压，L表示电缆的电感器，R表示电缆电阻、电池电阻，C1表示电解电容器C21的电容。
[0029]电路方程式为
[0030][数学式1][0031][0032]在此，当因为L小而在计算上忽略时，主接触器52闭合时的电流i为
[0033][数学式2][003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】1.一种电力变换装置的控制装置，其特征在于，所述电力变换装置具备：电力变换部，其中上相侧FET及下相侧FET被桥接于直流电源的正、负极端之间；电解电容器，并联连接于所述电力变换部的上相侧FET及下相侧FET的串联电路；主接触器，被插入于将所述直流电源的正极端与电解电容器的正极端连结的电路；第1充电用电阻，并联连接于所述主接触器，用于以设定的充电时间常数对所述电解电容器进行充电；充电用FET与被设定为短于第1充电用电阻的充电时间常数的第2充电用电阻的串联电路，该串联电路并联连接于所述第1充电用电阻，该充电用FET在从接通键开关起设定时间之后被进行接通控制；上相侧FET支路栅极驱动电路，驱动所述电力变换部的上相侧FET的栅极；下相侧FET支路栅极驱动电路，驱动所述电力变换部的下相侧FET的栅极；上相侧栅极驱动用电源电容器，在由于所述键开关接通而栅极用电源开动、并且所述下相侧FET被进行接通控制时被充电，而被作为所述上相侧FET支路栅极驱动电路的电源；以及下相侧栅极驱动用电源电容器，在由于所述键开关接通而栅极用电源开动时被充电，而被作为所述下相侧FET支路栅极驱动电路的电源，其中所述电力变换装置构成为自如地进行所述直流电源的连接或切断，在所述电力变换装置的控制装置中设置有控制部，该控制部进行如下工作：设定所述第1充电用电阻的电阻值，以使得在从使所述直流电源为连接状态起到接通键开关为止的预备充电期间，当所述上相侧FET被控制为断开、下相侧FET被控制为接通时，得到能够抑制为上相侧FET不会接通的栅极
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源极间电压的所述电解电容器的充电电压值，在使所述电力变换部工作之前且所述键开关接通之后，当电解电容器的电压变为被设定的所述充电电压值时，对所述下相侧FET进行接通控制以对所述上相侧栅极驱动用电源电容器充电，在所述下相侧FET的接通控制之后对所述充电用FET进行接通控制，如果所述主接触器的两端的电位差变为设定值以下，则在将主接触器合闸之后开始电力变换部的工作。2.根据权利要求1所述的电力变换装置的控制装置，其特征在于，关于所述预备充电期间电解电容器的充电电压值，考虑将所述电力变换部的上相侧FET及下相侧FET安装于金属基底基板时在金属基底基板与上相侧FET及下相侧FET的各端子之间产生的各种寄生电容，测量在漏极
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源极之间施加瞬时电压时在栅极
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木哲治，熊本佳人，若松降仁，
申请(专利权)人：株式会社明电舍，
类型：发明
国别省市：