电力变换器制造技术

一种电力变换器包括输出电路（10）和控制电路（20）。输出电路具有连接到直流电源（E）的上开关装置（SH）和与上开关装置串联连接的下开关装置（SL）。输出电路从开关装置之间的连接点向负载供电。控制电路向开关装置提供PWM控制信号，以接通和断开开关装置。控制电路以随着开关速度变得更慢而死区时间变得更长的方式可变地设定开关装置的开关速度和死区时间。

【技术实现步骤摘要】
电力变换器
本公开内容涉及电力变换器，其包括两个连接到直流电源的开关装置的串联电路，并从开关装置之间的连接点向负载供电。
技术介绍
与JP-A-2001-169407对应的US2001/0002782公开了一种电力变换器，用于控制安装于电动车辆以驱动该车辆的电机。电力变换器包括逆变器电路，用以将直流(DC)电变换为交流(AC)电。通常，用于控制电机的逆变器电路连接到DC电源，并包括上开关装置和下开关装置，上开关装置和下开关装置串联连接以形成所谓的逆变器电路的支路(leg)。逆变器电路将电力从上和下开关装置之间的连接点提供给电感性负载。例如，用于三相电机的逆变器电路具有以桥结构连接的三个支路。将PWM信号施加到逆变器电路的开关装置，开关装置根据PWM信号接通和断开。因此，逆变器电路由DC电源产生AC电。在驱动电感性负载的逆变器电路中，二极管与每一个开关装置反并联连接。当上和下开关装置中的一个断开时，电流通过电感性负载以及上和下开关装置中的另一个的二极管循环。通常，提供上和下开关装置都保持断开的死区(dead)时间，以避免上和下开关同时接通，从而避免了电源中的短路。实践中，需要包括逆变器电路的电力变换器以通过克服具有折衷关系的两个挑战来实现稳定且有效的操作。第一个挑战是保护开关装置免于浪涌电压。第二个挑战是减小损耗。具体地，在诸如用于逆变器电路中的IGBT或功率MOS晶体管的开关装置中，尽管开关损耗(即热生成)随开关速度的增大而减小，但浪涌电压随开关速度的增大而增大。就是说，随着开关装置根据PWM信号而接通和断开的开关速度变得更快，浪涌电压变得更大。当浪涌电压超过开关装置可允许的击穿电压时，开关装置被损坏。因此，为了确保开关装置的稳定操作，开关速度要缓慢以使得浪涌电压小于击穿电压。减小开关速度的一个方案是将输入电阻器(即栅极电阻器)串联连接到开关装置的栅极，以便可以平滑栅极信号的波形的上升和下降沿。然而，这一方案增大了开关损耗，因此其难以实现开关装置的有效操作。此夕卜，由于开关损耗的增大造成开关装置中生成的热的增大，存在开关装置的温度超过开关装置可允许的温度。出于这些原因，如果不可能设定开关速度以满足可允许的击穿电压和可允许的温度两者，就需要增大击穿电压和/或开关装置的尺寸。结果，增大了开关装置的尺寸和成本。在US2001/0002782所公开的技术中，基于开关装置的温度来改变开关速度，以保护开关装置免于浪涌电压并减小开关损耗。然而，根据这一技术，基于开关速度何时缓慢来确定死区时间。因此，当开关速度快时，死区时间太长。过多的死区时间使电力变换器的电压利用率(factor)降低，并且还造成输出电压的波动。因此，例如当将该技术应用于用于电机的电力变换器时，会缩窄电机的可用RPM-转矩范围，并且由于转矩波动还会使安静性降低。
技术实现思路
鉴于以上，本公开内容的目的是提供一种电力变换器，用于在不增大尺寸和成本的情况下实现稳定和有效的操作。根据本公开内容的一个方案，电力变换器包括输出电路和控制电路。输出电路具有连接到直流电源的上开关装置和与上开关装置串联连接的下开关装置。输出电路从开关装置之间的连接点向负载供电。控制电路向开关装置提供PWM控制信号，以接通和断开开关装置。控制电路可变地设定开关装置的开关速度和死区时间。当开关速度被设定为第一速度时，死区时间被设定为第一时间长度。当开关速度被设定为比第一速度快的第二速度时，死区时间被设定为比第一时间长度短的第二时间长度。【附图说明】依据以下参考附图做出的详细说明，本公开内容的以上及其他目的、特点和优点会变得更为明显。在附图中:图1是根据本公开内容的第一实施例的电力变换器的方框图；图2A是示出典型开关装置的温度特性的图示，图2B是示出IGBT的温度特性的图示，及图2C是示出电力变换器的开关装置的开关速度和死区时间的设定的图示；图3是电力变换器的时序图；图4A是示出电力变换器的确定电路的具体示例的图示，图4B是示出在温度信号与温度之间关系的图示，及图4C是示出在非门的输出与开关速度和死区时间的设定之间关系的图不;图5A是示出电力变换器的开关速度切换器的具体第一示例的图示，及图5B是示出开关速度切换器的具体第二示例的图示；图6是示出电力变换器的死区时间发生器的具体第一示例的图示；图7是图6中所示的死区时间发生器的时序图；图8是示出死区时间发生器的第二具体示例的图示；图9是图8中所示的死区时间发生器22的时序图；图10是用以改变开关速度和死区时间的控制方法的第一示例的时序图；图11是用以改变开关速度和死区时间的控制方法的第二示例的时序图；图12是用以改变开关速度和死区时间的控制方法的第三示例的时序图；图13是用以改变开关速度和死区时间的控制方法的第四示例的时序图；图14是根据本公开内容的第二实施例的电力变换器的方框图；图15A示出了相对于输入电压开关装置用以驱动电机的必要特性，及图15B是示出开关装置的开关速度和死区时间的设定的图示；图16A和16B是示出由专利技术人执行的用以评价图15B中所示设定的效果的实验的结果的图示；图17A是示出图14中所示确定电路的第一具体示例的图示,及图17B是示出比较器的输出与开关速度和死区时间的设定之间关系的图示；图18是示出开关装置的相对于负载电流的特性的图示；图19A是示出图14中所示确定电路的第二具体示例的图示,及图19B是示出逻辑电路的输出与开关速度和死区时间的设定之间关系的图示；图20A是示出图14中所示确定电路的第三具体示例的图示,及图20B是示出逻辑电路的输出与开关速度和死区时间的设定之间关系的图示；图21A是示出图19A和20A中所示逻辑电路的第一具体示例的图示；及图21B是示出图21A中所示逻辑电路的逻辑表的图示；以及图22A是示出图19A和20A中所示逻辑电路的第二具体示例的图示；及图22B是示出图22A中所示逻辑电路的逻辑表的图示。【具体实施方式】以下参照附图来说明本公开内容的实施例。(第一实施例)图1示出根据本公开内容的第一实施例的电力变换器100的方框图。电力变换器100用作用于将DC电变换为AC电的逆变器电路。电力变换器100包括输出电路10和门控制电路20。输出电路10具有上开关装置SH和下开关装置SL。例如，上开关装置SH和下开关装置SL可以是IGBT或功率MOS晶体管。上开关装置SH和下开关装置SL串联连接，以形成DC电源E与地之间的U相支路。二极管DH与上开关装置SH反并联连接。二极管DL与下开关装置SL反并联连接。将AC电从上开关装置SH和下开关装置SL之间的连接点P (即，从二极管DH与二极管DL之间的连接点)提供给三相电机M的U相，其是电感性负载。尽管图中未示出，但输出电路10进一步包括V相支路和W相支路。以与U相支路相同的方式配置V相支路与W相支路。U相支路、V相支路和W相支路以桥结构连接。为了简单，在以下说明中省略了关于V相支路与W相支路的解释。输出电路10的上开关装置SH和下开关装置SL根据PWM信号来接通和断开，以使得可以从DC电源E产生提供给电机M的AC电。当上开关装置SH和下开关装置SL中的一个断开时，电流循环通过电机M与二极管DH或DL，二极管DH或DL与上开关装置S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器，包括：输出电路（10），包括连接到直流电源（E）的上开关装置（SH）以及与所述上开关装置串联连接的下开关装置（SL），所述输出电路配置为从所述开关装置之间的连接点向负载（M）供电；以及控制电路（20），配置为向所述开关装置提供脉冲调制控制信号，以接通和断开所述开关装置，其中，所述控制电路可变地设定所述开关装置的开关速度和死区时间，所述死区时间被定义为所述开关装置均保持断开的时间段，当所述开关速度被设定为第一速度（Sp1）时，所述死区时间被设定为第一时间长度（DT1），并且当所述开关速度被设定为比所述第一速度快的第二速度（Sp2）时，所述死区时间被设定为比所述第一时间长度短的第二时间长度（DT2）。

【技术特征摘要】
2012.06.27 JP 2012-1444061.一种电力变换器，包括: 输出电路(10)，包括连接到直流电源(E)的上开关装置(SH)以及与所述上开关装置串联连接的下开关装置(SL)，所述输出电路配置为从所述开关装置之间的连接点向负载(M)供电；以及 控制电路(20)，配置为向所述开关装置提供脉冲调制控制信号，以接通和断开所述开关装置，其中， 所述控制电路可变地设定所述开关装置的开关速度和死区时间，所述死区时间被定义为所述开关装置均保持断开的时间段， 当所述开关速度被设定为第一速度(Spl)时，所述死区时间被设定为第一时间长度(DT1)，并且 当所述开关速度被设定为比所述第一速度快的第二速度(Sp2)时，所述死区时间被设定为比所述第一时间长度短的第二时间长度(DT2)。2.根据权利要求1所述的电力变换器，进一步包括: 温度传感器(30 )，配置为检测每一个开关装置的温度，其中， 当所述温度低于预定阈值温度时，所述开关速度被设定为所述第一速度，并且所述死区时间被设定为所述第一时间长度，并且 当所述温度不低于所述阈值温度时，所述开关速度被设定为所述第二速度，并且所述死区时间被设定为所述第二时间长度。3.根据权利要求2所述的电力变换器，其中: 当所述温度从所述阈值温度以下增大到所述阈值温度以上时，在所述死区时间从所述第一时间长度改变为所述第二时间长度之前，所述开关速度从所述第一速度改变为所述第二速度，并且 当所述温度从所述阈值温度以上减小到所述阈值温度以下时，在所述死区时间从所述第二时间长度改变为所述第一时间长度之后，所述开关速度从所述第二速度改变为所述第一速度。4.根据权利要求2所述的电力变换器，其中: 所述阈值温度包括第一阈值温度和与所述第一阈值温度不同的第二阈值温度， 当...

【专利技术属性】
技术研发人员：柿本规行，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：