電力變換裝置以及電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明在向多個(gè)半導(dǎo)體元件進(jìn)行分流而流過電流的電力變換裝置中，補(bǔ)償半導(dǎo)體元件中的電壓下降而得到高精度的輸出電壓。在串聯(lián)連接了兩個(gè)半導(dǎo)體器件群的支路(21)的半導(dǎo)體器件群內(nèi)的元件之間，在該半導(dǎo)體器件群中流過的電流中產(chǎn)生分流的電力變換裝置中，具備：電流傳感器(26)，檢測(cè)半導(dǎo)體器件群中流過的電流；電壓指令制作部(31)，計(jì)算所輸出的電壓指令值；電壓下降計(jì)算部(32)，使用由電流傳感器(26)檢測(cè)出的電流值、和包括半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特性，計(jì)算半導(dǎo)體器件群的電壓下降；以及開關(guān)控制部(33)，使用所計(jì)算出的電壓下降，校正由電壓指令制作部制作出的電壓指令值，控制開關(guān)元件的接通/斷開。
【專利說明】電力變換裝置以及電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法
[0001] 本申請(qǐng)為同一 申請(qǐng)人:于2010年5月26日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01080053111. 9 (PCT/ JP2010/058900)、發(fā)明名稱為"電力變換裝置以及電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法"的中國(guó)專利申 請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及將直流電力變換為交流電力的電力變換裝置，特別涉及可變速馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)裝置、與系統(tǒng)連接的電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 在電力變換裝置中，串聯(lián)地連接2個(gè)將開關(guān)元件和環(huán)流二極管并聯(lián)連接而得到的 半導(dǎo)體器件群，并對(duì)其兩端施加直流電壓，并在半導(dǎo)體器件群彼此的連接點(diǎn)設(shè)置了輸出端 子的結(jié)構(gòu)較多。在這樣的電力變換裝置中，如果上分路的開關(guān)元件接通，則將正的直流電壓 輸出到輸出端子，如果下分路的開關(guān)元件接通，則將負(fù)的直流電壓輸出到輸出端子，所以以 使該開關(guān)周期的輸出電壓平均值等于電壓指令的方式，控制開關(guān)元件的接通/斷開。理想 地，1個(gè)開關(guān)周期的平均電壓等于電壓指令。如果在開關(guān)元件中使用IGBT，則根據(jù)電流的方 向，在開關(guān)元件或者環(huán)流二極管的某一個(gè)中流過電流。在這樣的電力變換裝置中，由于在開 關(guān)元件中發(fā)生電壓下降（接通電壓），所以輸出電壓未成為依照指令值的電壓。如下的技術(shù) 記載于專利文獻(xiàn)1，為了補(bǔ)償該電壓下降，在上下各分路中分別設(shè)置電流傳感器，判別在各 分路中流過的電流是開關(guān)元件中流過的電流還是環(huán)流二極管中流過的電流，并補(bǔ)償各自的 電壓下降，從而得到依照指令值的輸出電壓。
[0004] 另一方面，有如下的電力變換裝置，進(jìn)行同步整流，其中通過在開關(guān)元件中使用 M0SFET并使用開關(guān)元件和環(huán)流二極管的分流來降低損失（例如，專利文獻(xiàn)2)。
[0005] 【專利文獻(xiàn)1】國(guó)際公開W002/084855號(hào)公報(bào)
[0006] 【專利文獻(xiàn)2】日本特開2008 - 61403號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 在專利文獻(xiàn)2所述那樣的使用了同步整流的電力變換裝置中，有時(shí)向開關(guān)元件和 環(huán)流二極管進(jìn)行分流而流過電流，所以無法如專利文獻(xiàn)1那樣，通過判別電流流過開關(guān)元 件還是流過環(huán)流二極管來補(bǔ)償電壓下降。
[0008] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種電力變換裝置，在向多個(gè)半導(dǎo)體元件進(jìn)行分流 而流過電流的電力變換裝置中，能夠補(bǔ)償半導(dǎo)體元件中的電壓下降，得到高精度的輸出電 壓。
[0009] 本發(fā)明提供一種電力變換裝置，被構(gòu)成為在串聯(lián)連接了 2個(gè)將開關(guān)元件和開關(guān)元 件以外的半導(dǎo)體元件并聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群的支路中，半導(dǎo)體器件群被串聯(lián)連接 的連接點(diǎn)成為交流輸出端子，支路的兩端成為直流端子，在半導(dǎo)體器件群內(nèi)的元件之間，在 該半導(dǎo)體器件群中流過的電流中產(chǎn)生分流，其特征在于，具備：電流傳感器，檢測(cè)半導(dǎo)體器 件群中流過的電流；電壓指令制作部，計(jì)算所輸出的電壓指令值；電壓下降計(jì)算部，使用由 電流傳感器檢測(cè)出的電流值和包括半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特性，計(jì)算半導(dǎo)體 器件群的電壓下降；以及開關(guān)控制部，使用由該電壓下降計(jì)算部計(jì)算出的電壓下降，校正由 電壓指令制作部制作的電壓指令值，控制開關(guān)元件的接通/斷開。
[0010] 在向多個(gè)半導(dǎo)體元件分流而流過電流的電力變換裝置中，在電壓指令與輸出電壓 之間產(chǎn)生的起因于半導(dǎo)體器件的電壓下降的誤差電壓被校正，得到高精度的輸出電壓。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是示出應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的電力裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè) 例子的電路圖。
[0012] 圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的主電路（支路）的電路圖。
[0013] 圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的控制部的框圖。
[0014] 圖4是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
[0015] 圖5是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的V_on的計(jì)算期間和使用該V_on的值來校正電 壓指令值的校正期間的變形的圖。
[0016] 圖6是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力變換裝置的各狀態(tài)下的動(dòng)作的圖。
[0017] 圖7是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特性 的圖。
[0018] 圖8是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力變換裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
[0019] 圖9是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體器件群的失效時(shí)間期間中的分流特 性的電壓下降特性的一個(gè)例子的圖。
[0020] 圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的電力變換裝置的主電路（支路）的電路圖。
[0021] 圖11是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的控制部的框圖。
[0022] 圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電力變換裝置的主電路（支路）的電路圖。
[0023] 圖13是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特 性的一個(gè)例子的圖。
[0024] 圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的另一電力變換裝置的主電路（支路）的電路 圖。
[0025] 圖15是示出本發(fā)明的實(shí)施方式5的電力變換裝置的主電路（支路）的電路圖。
[0026] 圖16是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特 性的一個(gè)例子的圖。
[0027] 圖17是示出本發(fā)明的實(shí)施方式6的電力變換裝置的主電路（支路）的電路圖。
[0028] 圖18是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特 性的一個(gè)例子的圖。
[0029] 圖19是示出本發(fā)明的實(shí)施方式6的另一電力變換裝置的主電路（支路）的電路 圖。
[0030] 圖20是示出本發(fā)明的實(shí)施方式6的又一電力變換裝置的主電路（支路）的電路 圖。
[0031] 圖21是示出本發(fā)明的實(shí)施方式7的電力變換裝置的主電路（支路）的電路圖。
[0032] 圖22是示出包括本發(fā)明的實(shí)施方式7的半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓下降特 性的一個(gè)例子的圖。
[0033] 圖23是示出應(yīng)用本發(fā)明的電力變換裝置的電力裝置的結(jié)構(gòu)的其他例子的電路 圖。
[0034] 圖24是示出將本發(fā)明的電力變換裝置應(yīng)用于圖23的電力裝置的情況的控制部的 框圖。
[0035] (符號(hào)說明）
[0036] 21 :支路；22 :控制部；23&、2313、613、6113、813、8113、913、9113:開關(guān)元件243、2413、 62a、62b、92a、92b :寄生二極管；25&、2513、643、6413、843、8413、953、9513:半導(dǎo)體器件群 ；26、 29a、29b、65、67a、67b、68a、68b、69a、69b、85、96、99a、99b、107a、107b、108a、108b、109a、 109b :電流傳感器；31、310 :電壓指令制作部；32、320 :電壓下降計(jì)算部；33 :開關(guān)控制部； 63a、63b、83a、83b、93a、93b :肖特基勢(shì)壘二極管；82a、82b、94a、94b:PiN二極管；Td:失效 時(shí)間；Tsw :開關(guān)半周期
【具體實(shí)施方式】
[0037] 實(shí)施方式1.
[0038] 圖1示出應(yīng)用本發(fā)明的電力裝置的電路圖。圖1示出作為電力裝置的例子在可變 速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中應(yīng)用了本發(fā)明的電力變換裝置的情況的電路圖。電力裝置能夠大致分成 作為電力變換器的輸入側(cè)變換器1和輸出側(cè)變換器2,兩者與直流部10共通地連接。輸入 側(cè)變換器1主要具有二極管整流器3和交流電抗器4,與電力系統(tǒng)5連接。二極管整流器 3具有額定電壓高于直流電壓的PiN二極管、或者肖特基勢(shì)壘二極管，將交流的系統(tǒng)電壓變 換為直流電壓。
[0039] 另一方面，在輸出側(cè)變換器2中，使用將開關(guān)元件和作為開關(guān)元件以外的半導(dǎo)體 元件的環(huán)流二極管并聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群，根據(jù)輸出的所需相數(shù)，使用1個(gè)以上 的將半導(dǎo)體器件群串聯(lián)地連接了的支路21。各支路21的兩端與共通的直流部10連接，在 支路21的中間點(diǎn)、即半導(dǎo)體器件群的連接點(diǎn)，設(shè)置了與馬達(dá)8連接的交流輸出端子。在3 相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的情況下，使用3個(gè)支路21，使用合計(jì)6個(gè)半導(dǎo)體器件群。另外，有控制馬達(dá)8 的控制部22,控制部22最終進(jìn)行半導(dǎo)體器件群內(nèi)的開關(guān)元件的接通/斷開。另外，在本發(fā) 明中，使輸出側(cè)變換器2成為作為發(fā)明的對(duì)象的電力變換裝置。
[0040] 圖2是著眼于其1相部分的支路21的圖，是詳細(xì)說明輸出側(cè)變換器2的圖。輸出 側(cè)變換器2具有作為支路的主電路部21和控制部22。在主電路部21中，如果以上分路為 例子進(jìn)行說明，則開關(guān)元件23a和環(huán)流二極管24a并聯(lián)連接，而構(gòu)成了 1組半導(dǎo)體器件群 25a。在實(shí)施方式1中，開關(guān)元件23a是1個(gè)以上的M0SFET、環(huán)流二極管24a是上述M0SFET 的寄生二極管，由這些M0SFET23a和M0SFET的寄生二極管24a構(gòu)成半導(dǎo)體器件群25a。在 圖2中示出了 M0SFET是1個(gè)的例子，但在電流多的情況下有時(shí)并聯(lián)連接多個(gè)M0SFET，在電 壓高的情況下還有時(shí)串聯(lián)連接多個(gè)M0SFET，還有時(shí)并用這兩者。下分路也同樣地構(gòu)成半導(dǎo) 體器件群25b。26是電流傳感器，用于檢測(cè)輸出電流的方向和大小，能夠使用例如使用了霍 爾傳感器的電流傳感器等。
[0041] 另一方面，控制部22的最終的目的在于，控制與輸出端子連接的馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩或者 轉(zhuǎn)速等。為此，控制部22控制開關(guān)元件23a和23b的接通/斷開，控制開關(guān)周期間的輸出 電壓V_out的平均電壓。
[0042] 為了進(jìn)一步詳細(xì)說明控制部22,圖3示出控制部22的框圖。控制部22主要包括： 電壓指令制作部31，計(jì)算并輸出用于控制馬達(dá)的速度、轉(zhuǎn)矩的電壓指令值；電壓下降計(jì)算 部32,計(jì)算半導(dǎo)體器件群的電壓下降；以及開關(guān)控制部33。電壓指令制作部31能夠通過從 以往使用的矢量控制、V/f恒定控制等公知技術(shù)，容易地制作電壓指令V_ref 1。例如，在驅(qū) 動(dòng)額定速度是1，800rpm、額定頻率是60Hz、額定電壓（線間）是200V的馬達(dá)的情況下，如 果希望使用V/f恒定控制將馬達(dá)控制為額定速度的一半的900rpm，則以30Hz提供對(duì)額定的 一半100V進(jìn)行相電壓變換而得到的電壓作為電壓指令V_ref 1。
[0043] 在開關(guān)控制部33中，以使提供的電壓指$V_ref與開關(guān)半周期的輸出電壓平均一 致的方式，決定開關(guān)元件的接通/斷開。一般，作為控制進(jìn)行PWM控制的情況較多，在PWM 控制的情況下，使用采用空間矢量的方法、三角波載波比較，但此處以圖4所示那樣的三角 波載波比較為例子而進(jìn)行說明。
[0044] 將直流部的中點(diǎn)考慮為假想的相電壓的基準(zhǔn)電位，將直流電壓設(shè)為土Vdc(支路 的兩端是2Vdc)。將圖4所示的三角波載波的最大值、最小值分別設(shè)為+1、一 1。通過將對(duì) 開關(guān)控制部33提供的電壓指令V_ref除以Vdc而進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（standardization)，計(jì)算指 令值信號(hào)V_ref/Vd C。比較該標(biāo)準(zhǔn)化了的指令值信號(hào)V_ref/VdC和三角波載波，如果指令值 信號(hào)大于三角波載波，則使上分路的開關(guān)元件接通、使下分路的開關(guān)元件斷開。相逆地，如 果指令值信號(hào)小于三角波載波，則使上分路的開關(guān)元件斷開、使下分路的開關(guān)元件接通。如 果這樣進(jìn)行控制，則理想地，開關(guān)半周期Tsw的輸出電壓平均值V_out等于電壓指令V_ ref。
[0045] 但是，在電壓指令制作部31中不考慮在半導(dǎo)體器件群中產(chǎn)生的電壓下降而決定 電壓指令值V_refl，所以在開關(guān)控制部33使用該V_refl決定了開關(guān)元件的接通/斷開時(shí) 間的情況下，實(shí)際的輸出電壓V_out相對(duì)電壓指令V_refl降低半導(dǎo)體器件群的電壓下降乂_ on、即成為 V_out = V_refl - V_on。
[0046] 因此，針對(duì)在某開關(guān)半周期中發(fā)生的半導(dǎo)體器件群的電壓下pV_on，在接下來的 開關(guān)半周期進(jìn)行校正，使V_ref成為V_refl+V_on而提供給開關(guān)控制部33。計(jì)算該V_on的 部件是電壓下降計(jì)算部32。另外，三角波載波的頻率是例如10kHz、即開關(guān)周期是100 μ s， 圖4的Tsw所示的開關(guān)半周期是50 μ s，所以在計(jì)算不能及時(shí)進(jìn)行的情況下，即使在接下來 的接下來、其接下來的開關(guān)半周期進(jìn)行校正，精度也不怎么降低。
[0047] 另外，此處，針對(duì)在某開關(guān)半周期中發(fā)生的半導(dǎo)體器件群的電壓下pV_on，在接下 來、其接下來的開關(guān)半周期進(jìn)行校正，但無需一定按照半周期單位進(jìn)行電壓下降的計(jì)算以 及校正，而按照半周期的整數(shù)倍單位進(jìn)行即可。圖5示出V_on的計(jì)算期間和使用該V_on 的值來校正電壓指令值的校正期間的變形的例子。圖5(a)所示的例子是上述中說明的使 用在某開關(guān)半周期中計(jì)算出的￥_〇11在僅接著后面的開關(guān)半周期進(jìn)行校正的例子。（b)所示 的例子是使用在某開關(guān)半周期中計(jì)算出的V_on在空開半周期之后的開關(guān)半周期進(jìn)行校正 的例子。（c)所示的例子是在某開關(guān)1周期中計(jì)算V_on，并在僅接著其后面的開關(guān)1周期 進(jìn)行校正的例子。（d)所示的例子是在某開關(guān)1周期中計(jì)算V_on，并在僅接著其后面的開 關(guān)半周期進(jìn)行校正的例子。（e)所示的例子是在某開關(guān)半周期中計(jì)算￥_〇1!，并在僅接著其 后面的開關(guān)1周期進(jìn)行校正的例子。
[0048] 即，即使針對(duì)開關(guān)半周期、1周期、1. 5周期、2周期等開關(guān)半周期的n(n是正的整 數(shù)）倍期間的接通電壓，在之后的開關(guān)半周期、1周期、1.5周期、2周期等在之后的開關(guān)半周 期的m(m是正的整數(shù)）倍期間進(jìn)行了校正，精度也不怎么降低。在計(jì)算不能及時(shí)進(jìn)行時(shí)，既 可以在僅接著后面的開關(guān)半周期的m倍期間進(jìn)行校正，也可以在空開半周期之后、空開1周 期之后的開關(guān)半周期的m倍期間進(jìn)行校正。
[0049] 圖6是由M0SFET和M0SFET的寄生二極管構(gòu)成的1相的支路和輸出電流的通過路 徑的說明、以及輸出電流I_〇ut和各分路的半導(dǎo)體器件群中流過的電流波形的圖。在圖6 中，例如，在輸出電流是正且上分路的M0SFET是接通的情況下（(a)的狀態(tài)），輸出電流僅在 上分路的M0SFET中流過。另一方面，在輸出電流是正且下分路的M0SFET是接通的情況下 ((b)的狀態(tài)），輸出電流在下分路的M0SFET和與其并聯(lián)連接的環(huán)流二極管中流過（是所謂 的分流）。在輸出電流是負(fù)的情況下成為相逆（(c)、（d)的狀態(tài)）。另外，各半導(dǎo)體器件群 的電流波形如圖6那樣，成為在上元件群和下元件群中交替流過電流的波形。在半導(dǎo)體器 件群中發(fā)生的電壓下降V_on依賴于分流特性。計(jì)算電壓下降的部件是圖3的計(jì)算半導(dǎo)體 器件群的電壓下降的電壓下降計(jì)算部32。
[0050] 圖7示出某使用溫度下的M0SFET和M0SFET的寄生二極管、以及它們被并聯(lián)連接 了的半導(dǎo)體器件群的電壓下降一電流特性（粗實(shí)線=函數(shù)FvonO)的例子。在圖7中，如果 成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向電流（=Id_up或者Id_low)是1_1以下，則僅在M0SFET 中流過電流，所以呈現(xiàn)線性特性。另一方面，如果成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向電流超過 1_1，則M0SFET的寄生二極管導(dǎo)通，在M0SFET和M0SFET的寄生二極管中發(fā)生分流，而呈現(xiàn) 電壓下降的增加相對(duì)電流被抑制這樣的特性。
[0051] g卩，在上分路的開關(guān)元件成為接通的時(shí)間（=Ton_up、參照?qǐng)D4)中，上分路的半 導(dǎo)體器件群的逆向電流Id_up成為一 I_out，通過Fvon ( - I_out)求出上分路的開關(guān)元件 的電壓下降Von_up。另一方面，在下分路的開關(guān)元件成為接通的時(shí)間（ = Ton_low、參照?qǐng)D 4)中，下分路的半導(dǎo)體器件群的逆向電流Id_low成為+I_out，通過Fvon(I_out)求出下分 路的開關(guān)元件的電壓下降Von_low。因此，考慮開關(guān)半周期（ = Tsw)中的接通時(shí)間比率，通 過下式（1)求出在開關(guān)半周期中發(fā)生的電壓下降的平均值V_on。
[0052] V_on = - Fvon(Id_up = - I_out) X (Ton_up/Tsw)+Fvon (Id_low = I_ out)X (Ton_low/Tsw) …（1)
[0053] 另外，在并非在開關(guān)半周期計(jì)算V_on，而在開關(guān)1周期、開關(guān)1. 5周期等開關(guān)半周 期的η倍期間計(jì)算V_on的情況下，考慮該開關(guān)半周期的η倍期間中的各個(gè)接通時(shí)間比率來 求出V_on。
[0054] 另外，對(duì)于函數(shù)Fvon〇,如果考慮圖7那樣的器件的特性，則不論使用公式、還是 使用表格、或者使用公式和表格這兩方，都得到等同效果。例如，根據(jù)逆向電流Id的條件， 如下所述，求出函數(shù)FvonO。
[0055] 在 Id〈I_l 時(shí)，F(xiàn)von (Id) = AX Id (2)
[0056] 在 Id 芎 1_1 時(shí)，F(xiàn)von (Id) = BX Id+C (3)
[0057] 根據(jù)使用的半導(dǎo)體器件決定常數(shù)A、B以及C。
[0058] 這樣，在電壓下降計(jì)算部32中，使用所檢測(cè)出的輸出電流I_out、從開關(guān)控制部33 接收到的此時(shí)的開關(guān)半周期中的各開關(guān)元件的接通時(shí)間的數(shù)據(jù)、以及函數(shù)Fvon〇,計(jì)算在 半導(dǎo)體器件群中發(fā)生的電壓下降V_on。將所計(jì)算出的電壓下降V_on加到由電壓指令制作 部31計(jì)算出的電壓指令V_refl，而計(jì)算電壓指$V_ref。將該電壓指令V_ref輸入到開關(guān) 控制部33,進(jìn)行半導(dǎo)體器件群內(nèi)的開關(guān)元件的接下來的開關(guān)半周期中的接通/斷開控制。
[0059] 通過以上，能夠校正在M0SFET和M0SFET的寄生二極管中發(fā)生的電壓下降，得到 高精度的輸出電壓。進(jìn)而，在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中，在低速大轉(zhuǎn)矩時(shí)、即輸出電壓小且電流大的 狀態(tài)下，半導(dǎo)體器件群中的電壓下降相對(duì)變大，所以如果不補(bǔ)償該電壓下降，則產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)，但根據(jù)本發(fā)明能夠降低該轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0060] 另外，在上述說明中，假設(shè)了某一定溫度下的使用，但半導(dǎo)體器件的特性根據(jù)溫度 而變化。因此，如果在半導(dǎo)體器件的溫度變化劇烈的條件下，安裝檢測(cè)半導(dǎo)體器件群、或者 各個(gè)半導(dǎo)體器件的溫度的溫度傳感器，使用所檢測(cè)出的溫度下的半導(dǎo)體器件群的特性、即 函數(shù)Fvon ()，計(jì)算在半導(dǎo)體器件群中產(chǎn)生的電壓下降，則精度進(jìn)一步提高。
[0061] 如以上說明，根據(jù)本實(shí)施方式1的電力變換裝置，即使在半導(dǎo)體器件群25a、25b中 產(chǎn)生分流的情況下，也能夠高精度地校正電壓。進(jìn)而，無需如專利文獻(xiàn)1那樣在支路中的上 下各分路中分別設(shè)置檢測(cè)電流值和電流的方向的電流傳感器，而能夠僅使用檢測(cè)輸出電流 的電流傳感器26,使用由該電流傳感器26檢測(cè)出的電流值、和上下各分路的開關(guān)元件的接 通時(shí)間比率來計(jì)算電壓下降，具有結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單這樣的效果。
[0062] 實(shí)施方式2.
[0063] 圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力變換裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。在實(shí)施方式1 中，假設(shè)了上下的開關(guān)元件同時(shí)成為斷開的期間（失效時(shí)間）充分小而能夠忽略的情況，但 在存在為了保護(hù)半導(dǎo)體器件群而設(shè)置的失效時(shí)間的影響的情況下，如果加入失效時(shí)間中的 電流路徑以及半導(dǎo)體器件群的電壓下降，則也能夠校正在失效時(shí)間發(fā)生的電壓下降量，而 得到更高精度的輸出電壓。
[0064] 如圖8所示，失效時(shí)間Td(用斜線所示的期間）是為了防止短路而保護(hù)半導(dǎo)體器 件群，通過使M0SFET的接通和斷開的上升時(shí)間帶有差而設(shè)置的期間。在Td期間中，M0SFET 成為斷開，所以僅在二極管中發(fā)生該期間中的電壓下降。因此，在該Td大的情況下，在Td 期間中發(fā)生的電壓下降、與忽略Td期間而假設(shè)在M0SFET中也流過電流而計(jì)算出的電壓下 降校正量之間產(chǎn)生誤差。在該情況下，考慮在Td期間中在M0SFET中不流過電流的特性即 圖9那樣的Td期間中的半導(dǎo)體器件群特性，求出電壓下降校正量。
[0065] 具體而言，如下所述，求出電壓下降的校正量。圖9示出Td期間中的半導(dǎo)體器件 群特性、即函數(shù)Fvon_td()。如果電流I_out是正，則在下分路的二極管中流過電流，如果 I_〇ut是負(fù)，則在上分路的二極管中流過電流。另外，在如后述實(shí)施方式4所示那樣的除了 M0SFET的寄生二極管以外還并聯(lián)連接了肖特基勢(shì)壘二極管的情況那樣并聯(lián)連接了 2個(gè)以 上的二極管的情況下，例如，在1_1以下，僅在肖特基勢(shì)壘二極管中流過電流，如果成為1_1 以上，則在M0SFET的寄生二極管中也流過電流，而發(fā)生分流。考慮該特性而得到的結(jié)果是 圖9的Td期間中的半導(dǎo)體器件群特性Fvon_td〇。因此，使用該函數(shù)Fvon_td〇以及Td期 間中以外的半導(dǎo)體器件群特性FvonO,通過下式（5)，求出開關(guān)半周期的電壓下降的平均 值，能夠求出V_on的校正量。
[0066] V_on = Fvon_td(I_out)X (Td/Tsw) - Fvon(Id_up = - I_out)X (Ton_up/ Tsw)+Fvon(Id_low = I_out)X (Ton_low/Tsw) (5)
[0067] 實(shí)施方式3.
[0068] 圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的電力變換裝置的主電路（支路）的圖。在實(shí) 施方式1中，以檢測(cè)輸出電流I_〇ut的方式設(shè)置了電流傳感器26,但在本實(shí)施方式3中，如 圖10所示，以分別直接檢測(cè)上分路的半導(dǎo)體器件群25a中流過的電流Id_up、下分路的半導(dǎo) 體器件群25b中流過的電流Id_low的方式，設(shè)置了電流傳感器29a、29b。通常，在輸出電 流I_〇ut = - Id_up+Id_low下，根據(jù)開關(guān)狀態(tài)而Id_up和Id_low中的某一個(gè)是零，但在無 法忽略M0SFET是斷開時(shí)的泄漏電流那樣的情況下，如果如圖10那樣使用電流傳感器29a、 29b，則精度提高。
[0069] 在該情況下，作為上分路和下分路中流過的電流值，能夠分別檢測(cè)電流Id_up以 及Id_low。此處，為了求出V_on，不使用輸出電流I_out，而使用所檢測(cè)出的Id_up以及Id_ low。所檢測(cè)出的Id_up以及Id_low可以說是根據(jù)各個(gè)接通時(shí)間比率進(jìn)行了加權(quán)的電流值， 所以無需如式（1)那樣使用各個(gè)接通時(shí)間比率，能夠通過下式（4)，求出V_on的平均值。
[0070] V_on =- Fvon (Id_up)+Fvon (Id_low) (4)
[0071] 因此，在本實(shí)施方式3中的控制部22的電壓下降計(jì)算部32中，如圖11所示，無需 從開關(guān)控制部33接收與接通時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0072] 如以上說明，根據(jù)本實(shí)施方式3的電力變換裝置，即使在半導(dǎo)體器件群25a、25b中 產(chǎn)生分流的情況下，也能夠高精度地校正電壓。進(jìn)而，無需如專利文獻(xiàn)1那樣在上下各分路 中判別電流流過開關(guān)元件還是流過環(huán)流二極管，而能夠使用由電流傳感器29a、29b檢測(cè)出 的電流值來計(jì)算電壓下降，具有結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單這樣的效果。
[0073] 實(shí)施方式4.
[0074] 圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電力變換裝置的主電路（支路）的圖?；窘Y(jié) 構(gòu)與實(shí)施方式1所示的圖1、圖3相同。在實(shí)施方式4中，與實(shí)施方式1的圖2不同，如圖12 所示，在以上分路為例子時(shí)，對(duì)輸出側(cè)變換器2的開關(guān)元件的M0SFET61a，作為環(huán)流二極管， 并聯(lián)連接了肖特基勢(shì)壘二極管63a。即使在該情況下，M0SFET的寄生二極管62a也是M0SFET 的構(gòu)造上附隨的部分，該寄生二極管62a也作為環(huán)流二極管而動(dòng)作。因此，由M0SFET61a、肖 特基勢(shì)壘二極管63a、以及M0SFET的寄生二極管62a構(gòu)成1組半導(dǎo)體器件群64a。下分路 也同樣地構(gòu)成半導(dǎo)體器件群64b。由于M0SFET的寄生二極管的性能不佳，所以以作為環(huán)流 二極管利用肖特基勢(shì)壘二極管的性能的目的，經(jīng)常使用這樣的結(jié)構(gòu)。
[0075] 在這樣的半導(dǎo)體器件群的結(jié)構(gòu)中，分流路徑成為3個(gè)方向。因此，雖然控制部22 的結(jié)構(gòu)與圖3相同，但使圖3的半導(dǎo)體器件群的電壓下降計(jì)算部32具有如下那樣的特性。
[0076] 圖13示出某使用溫度下的M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、以及M0SFET的寄生二極 管、和將它們并聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群的電壓下降一電流特性的例子。在圖13中， 如果成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向電流（=Id_up或者、Id_low)是1_1以下，則僅在 M0SFET中流過電流，所以呈現(xiàn)線性特性。另一方面，如果成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向電 流超過1_1，則肖特基勢(shì)壘二極管導(dǎo)通，在M0SFET和肖特基勢(shì)壘二極管中發(fā)生分流，而呈現(xiàn) 相對(duì)電流，電壓下降的增加被抑制那樣的特性。進(jìn)而，如果成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向 電流超過1_2，則M0SFET的寄生二極管導(dǎo)通，在M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、以及M0SFET的 寄生二極管中發(fā)生分流，而呈現(xiàn)相對(duì)電流，電壓下降的增加被進(jìn)一步抑制這樣的特性。
[0077] 在圖3中的計(jì)算半導(dǎo)體器件群的電壓下降的電壓下降計(jì)算部32中，作為表格、或 者公式、或者表格和公式這兩方，加入該圖13的特性FvonO,輸出半導(dǎo)體器件群的電壓下 降V_on。最終，以校正電壓指令V_refl的方式，加上V_on，導(dǎo)出最終的V_ref，根據(jù)該V_ ref，通過開關(guān)控制部33進(jìn)行半導(dǎo)體器件群內(nèi)的開關(guān)元件的接通/斷開控制。
[0078] 在圖13中，示出了相對(duì)逆向電流的增加，按照M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、M0SFET 的寄生二極管的順序流過電流的例子，但其為一個(gè)例子，根據(jù)各自的特性，有時(shí)順序不同。
[0079] 以上，即使在作為環(huán)流二極管使用了例如肖特基勢(shì)壘二極管的情況下，根據(jù)本實(shí) 施方式4，在M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、以及M0SFET的寄生二極管中發(fā)生的電壓下降也被 校正，能夠得到高精度的輸出電壓，并且降低馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0080] 在上述說明中，在半導(dǎo)體器件群中，使用了 MOSFET、M0SFET的寄生二極管、以及肖 特基勢(shì)壘二極管，但即使代替肖特基勢(shì)壘二極管而使用PiN二極管，只要與圖13所示那樣 的特性同樣地，考慮PiN二極管特性，則也得到同樣的效果。
[0081] 在存在失效時(shí)間的影響的情況下，如實(shí)施方式2的說明，如果加入失效時(shí)間中的 電流路徑以及半導(dǎo)體器件群的電壓下降特性，則也能夠校正在失效時(shí)間中發(fā)生的電壓下降 量，得到更高精度的輸出電壓，這在本實(shí)施方式4中也是同樣的。
[0082] 另外，在上述中，以檢測(cè)輸出電流I_out的方式，設(shè)置了電流傳感器65,但也可以 與實(shí)施方式3的說明同樣地，如圖14所示，以分別直接檢測(cè)上分路的半導(dǎo)體器件群64a中 流過的電流Id_up、下分路的半導(dǎo)體器件群64b中流過的電流Id_low的方式，設(shè)置電流傳 感器67a、67b。通常，在輸出電流I_out = - Id_up+Id_low中Id_up或Id_low是零，但 在M0SFET是無法忽略斷開時(shí)的泄漏電流那樣的情況下，如果如圖14那樣使用電流傳感器 67a、67b，則精度提高。
[0083] 另外，如果與實(shí)施方式1的說明同樣地，在半導(dǎo)體器件的溫度變化劇烈的條件下， 安裝檢測(cè)半導(dǎo)體器件群、或者各個(gè)半導(dǎo)體器件的溫度的溫度傳感器，使用所檢測(cè)出的溫度 下的半導(dǎo)體器件群的特性、即函數(shù)Fvon ()來計(jì)算在半導(dǎo)體器件群中產(chǎn)生的電壓下降，則精 度進(jìn)一步提1?。
[0084] 實(shí)施方式5.
[0085] 圖15是示出本發(fā)明的實(shí)施方式5的電力變換裝置的主電路（支路）的圖。在實(shí) 施方式4中，以檢測(cè)輸出電流I_out、或者上下各分路的電流Id_up、Id_low的方式，設(shè)置 了電流傳感器26,但在本實(shí)施方式5中，如圖15所示，以直接檢測(cè)構(gòu)成半導(dǎo)體器件群64a、 64b的M0SFET、環(huán)流二極管等各個(gè)半導(dǎo)體器件中流過的電流的方式，設(shè)置了對(duì)開關(guān)元件的 M0SFET61a、61b和M0SFET的寄生二極管62a、62b中流過的電流Im的大小和方向進(jìn)行檢測(cè) 的電流傳感器68a、68b、以及對(duì)肖特基勢(shì)壘二極管63a、63b的電流Is的大小和方向進(jìn)行檢 測(cè)的電流傳感器69a、69b。
[0086] 使用圖16來說明該情況的電壓下降的校正值的計(jì)算。關(guān)注上分路。電流傳感器 68a檢測(cè)M0SFET61a和M0SFET的寄生二極管62a的半導(dǎo)體器件群中流過的電流Im_up。因 此，通過圖16的粗實(shí)線所示的M0SFET和寄生二極管的半導(dǎo)體器件群特性Fv 〇n_m()，求出由 于由電流傳感器68a檢測(cè)出的電流而在M0SFET61a和M0SFET的寄生二極管62a的半導(dǎo)體 器件群中產(chǎn)生的電壓下降。另外，電流傳感器69a檢測(cè)肖特基勢(shì)壘二極管63a中流過的電 流Is_up。因此，通過圖16的粗虛線所示的肖特基勢(shì)壘二極管特性Fv 〇n_s()，求出由于由 電流傳感器69a檢測(cè)出的電流而在肖特基勢(shì)壘二極管63a中產(chǎn)生的電壓下降。
[0087] 從圖16可知，在上分路的全部電流Id_up是1_1以下的情況下，不發(fā)生向肖特基 勢(shì)魚二極管63a的分流，而由電流傳感器69a檢測(cè)的電流是0。此時(shí)，Im_up是1_1以下，根 據(jù)由電流傳感器68a檢測(cè)出的電流Im_up的值，通過圖16的Fvon_m()，求出電壓下降Von_ up。如果Id_up成為1_1以上，則發(fā)生向肖特基勢(shì)壘二極管63a的分流。此時(shí)，以使肖特基 勢(shì)壘二極管63a的電壓下降、與在M0SFET61a和M0SFET的寄生二極管62a的半導(dǎo)體器件群 中產(chǎn)生的電壓下降成為相同的方式，發(fā)生分流。在M0SFET61a和寄生二極管62a的半導(dǎo)體器 件群中流過的電流Im_up是1_2、且肖特基勢(shì)壘二極管63a中流過的電流Is_up是1_3時(shí)，如 圖16的電壓下降V_1所示，兩者產(chǎn)生相同的電壓下降V_l。這樣，以成為Id_up = 1_2+1_3 的方式，產(chǎn)生分流。此時(shí)，對(duì)于由M0SFET61a、M0SFET的寄生二極管62a、以及肖特基勢(shì)壘二 極管63a構(gòu)成的上分路的半導(dǎo)體器件群64a中的電壓下降，既可以根據(jù)由電流傳感器68a 檢測(cè)出的Im_up的值通過Fvon_m()求出，也可以根據(jù)由電流傳感器69a檢測(cè)出的Is_up的 值通過Fv〇n_s()求出。由兩者求出的電壓下降的值為相同的值。
[0088] 例如，在無法通過函數(shù)或者表格正確地表現(xiàn)M0SFET的寄生二極管的特性的情況 下，如果在電流是1_1以下的情況下，采用M0SFET特性的函數(shù)Fvon_m()，在電流是1_1以上 的情況下，采用肖特基勢(shì)壘二極管特性的函數(shù)Fvon_s ()，則相比于實(shí)施方式4具有更高精 度地校正接通電壓的效果。
[0089] 實(shí)施方式6.
[0090] 圖17是示出本發(fā)明的實(shí)施方式6的電力變換裝置的主電路（支路）的圖。基本結(jié) 構(gòu)與實(shí)施方式1所示的圖1、圖3相同。但是，在實(shí)施方式6中，與實(shí)施方式1的圖2不同， 如圖17所示，在以上分路為例子時(shí)，對(duì)輸出側(cè)變換器2的開關(guān)元件的M0SFET91a，作為環(huán)流 二極管并聯(lián)地連接了肖特基勢(shì)壘二極管93a以及PiN二極管94a。即使在該情況下，M0SFET 的寄生二極管92a也是M0SFET的構(gòu)造上附隨的部分，該寄生二極管92a也作為環(huán)流二極管 而動(dòng)作。因此，由M0SFET91a、肖特基勢(shì)壘二極管93a、PiN二極管94a、以及M0SFET的寄生 二極管92a構(gòu)成1組半導(dǎo)體器件群95a。同樣地，下分路也構(gòu)成半導(dǎo)體器件群95b。
[0091] 另外，由于M0SFET的寄生二極管的性能不佳，所以在這樣的結(jié)構(gòu)中，使用已經(jīng)并 聯(lián)連接了 PiN二極管的封裝，在為了進(jìn)一步提高性能而利用肖特基勢(shì)壘二極管的情況下， 經(jīng)常使用這樣的結(jié)構(gòu)。這樣的半導(dǎo)體器件群的結(jié)構(gòu)的分流路徑成為4方向。因此，控制部 22的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同，但使圖3的計(jì)算半導(dǎo)體器件群的電壓下降的電壓下降計(jì)算部 32具有如下那樣的特性。
[0092] 圖18示出某使用溫度下的M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、PiN二極管、以及M0SFET 的寄生二極管、和將它們并聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群的電壓下降一電流特性的例子。 在圖18中，如果成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向電流（=Id_up、或者Id_low)是1_1以 下，則僅在M0SFET中流過電流，所以呈現(xiàn)線性特性。另一方面，如果成為接通的半導(dǎo)體器件 群的逆向電流超過1_1，則肖特基勢(shì)壘二極管導(dǎo)通，在M0SFET和肖特基勢(shì)壘二極管中發(fā)生 分流，而呈現(xiàn)相對(duì)電流，電壓下降的增加被抑制那樣的特性。進(jìn)而，如果成為接通的半導(dǎo)體 器件群的逆向電流超過1_2，則PiN二極管導(dǎo)通，在M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、以及PiN二 極管中發(fā)生分流，而呈現(xiàn)相對(duì)電流，電壓下降的增加被進(jìn)一步抑制那樣的特性。進(jìn)而，如果 成為接通的半導(dǎo)體器件群的逆向電流超過1_3，則M0SFET的寄生二極管導(dǎo)通，在M0SFET、肖 特基勢(shì)壘二極管、PiN二極管、以及M0SFET的寄生二極管中發(fā)生分流，而呈現(xiàn)相對(duì)電流，電 壓下降的增加被進(jìn)一步抑制那樣的特性。
[0093] 在圖3中的電壓下降計(jì)算部32中，預(yù)先作為表格、或者公式、或者表格和公式這兩 方，加入該圖18的特性，輸出半導(dǎo)體器件群的電壓下降V_on。最終，通過開關(guān)控制部33,以 校正電壓指令V_refl的方式加上V_on，導(dǎo)出最終的V_ref，根據(jù)該V_ref，進(jìn)行半導(dǎo)體器件 群內(nèi)的開關(guān)元件的接通/斷開控制。
[0094] 另外，在圖18中，示出了相對(duì)逆向電流的增加，按照M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、 PiN二極管、M0SFET的寄生二極管的順序流過電流的例子，但其是一個(gè)例子，有時(shí)根據(jù)各自 的特性而順序不同。
[0095] 以上，即使在作為環(huán)流二極管使用了例如肖特基勢(shì)壘二極管和PiN二極管的情況 下，根據(jù)本實(shí)施方式6,在M0SFET、肖特基勢(shì)壘二極管、PiN二極管、以及M0SFET的寄生二極 管中發(fā)生的電壓下降被校正，而能夠得到高精度的輸出電壓，并且降低馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0096] 在存在失效時(shí)間的影響的情況下，如果如實(shí)施方式2的說明，加入失效時(shí)間中的 電流路徑以及半導(dǎo)體器件群的電壓下降特性，則在失效時(shí)間中發(fā)生的電壓下降量也能夠校 正，而得到更高精度的輸出電壓，這在本實(shí)施方式6中也是同樣的。
[0097] 另外，在上述中，以檢測(cè)輸出電流I_out的方式設(shè)置了電流傳感器，但也可以與實(shí) 施方式3的說明同樣地，如圖19所示，以分別直接檢測(cè)上分路的半導(dǎo)體器件群95a中流 過的電流Id_up、下分路的半導(dǎo)體器件群95b中流過的電流Id_low的方式，連接電流傳感 器99a、99b。通常，在輸出電流I_out =- Id_up+Id_low中Id_up或者Id_low是零，但在 M0SFET是無法忽略斷開時(shí)的泄漏電流那樣的情況下，通過如圖19那樣使用2個(gè)電流傳感 器，精度提1?。
[0098] 進(jìn)而，也可以與實(shí)施方式5的說明同樣地，如圖20所示，以直接檢測(cè)構(gòu)成半導(dǎo)體 器件群的M0SFET、環(huán)流二極管等各個(gè)半導(dǎo)體器件中流過的電流的方式，連接對(duì)開關(guān)元件的 M0SFET91 a、9 lb和M0SFET的寄生二極管92a、92b中流過的電流的大小和方向進(jìn)行檢測(cè)的電 流傳感器107a、107b、對(duì)肖特基勢(shì)壘二極管93a、93b的電流的大小和方向進(jìn)行檢測(cè)的電流 傳感器108a、108b、以及對(duì)PiN二極管94a、94b的電流的大小和方向進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器 109a、109b。在該情況下，僅關(guān)注M0SFET和M0SFET的寄生二極管中流過的電流的分流特性 而計(jì)算電壓即可，所以校正精度提高。
[0099] 另外，如果與實(shí)施方式1的說明同樣地，在半導(dǎo)體器件的溫度變化劇烈的條件下， 安裝檢測(cè)半導(dǎo)體器件群、或者各個(gè)半導(dǎo)體器件的溫度的溫度傳感器，使用所檢測(cè)出的溫度 下的半導(dǎo)體器件群的特性、即函數(shù)Fvon ()來計(jì)算在半導(dǎo)體器件群中產(chǎn)生的電壓下降，則精 度進(jìn)一步提1?。
[0100] 另外，在上述實(shí)施方式1?6中，假設(shè)了在開關(guān)元件中使用M0SFET，但即使在開關(guān) 元件中使用JFET，由于同樣地在與環(huán)流二極管之間發(fā)生分流，所以也能夠得到與上述實(shí)施 方式1?6等同的效果。
[0101] 實(shí)施方式7.
[0102] 圖21是示出本發(fā)明的實(shí)施方式7的電力變換裝置的主電路（支路）的圖?；?結(jié)構(gòu)與圖1、圖3相同。在實(shí)施方式7中，如圖21所示，在以上分路為例子時(shí)，在輸出側(cè)變換 器2的開關(guān)元件中使用IGBTSla、在環(huán)流二極管中使用PiN二極管82a和肖特基勢(shì)壘二極管 83a，而構(gòu)成半導(dǎo)體器件群84a。下分路也同樣地構(gòu)成半導(dǎo)體器件群84b。在作為環(huán)流二極 管嵌入了 PiN二極管的IGBT封裝中，以利用性能比PiN二極管更優(yōu)良的肖特基勢(shì)壘二極管 的性能的目的，經(jīng)常使用這樣的結(jié)構(gòu)。
[0103] 在這樣的結(jié)構(gòu)中，作為開關(guān)元件的IGBT81a、81b無法流過逆向電流，所以在開關(guān) 元件和環(huán)流二極管之間不發(fā)生分流。但是，在作為環(huán)流二極管的PiN二極管與肖特基勢(shì)壘 二極管之間發(fā)生分流?？刂撇?2的基本結(jié)構(gòu)與圖3相同，但在這樣的半導(dǎo)體器件群的結(jié)構(gòu) 中，分流路徑成為環(huán)流二極管之間，所以使圖3的半導(dǎo)體器件群的電壓下降計(jì)算部32具有 如下那樣的特性。
[0104] 圖22示出某使用溫度下的IGBT、PiN二極管、以及肖特基勢(shì)壘二極管、和將它們并 聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群的電壓一電流特性的例子。在圖22中，如果成為接通的半導(dǎo) 體器件群的逆向電流（=Id_up、或者Id_low)是0A以下，則僅在IGBT中流過電流。另一 方面，如果超過0A，則在IGBT中不流過電流，而在肖特基勢(shì)壘二極管中開始流過電流。接下 來，在超過了 1_1時(shí)，在PiN二極管中也開始流過電流，所以在肖特基勢(shì)壘二極管與PiN二 極管之間發(fā)生分流，而呈現(xiàn)相對(duì)電流，電壓下降的增加被進(jìn)一步抑制那樣的特性。
[0105] 在圖3中的電壓下降計(jì)算部32中，預(yù)先作為表格、或者公式、或者表格和公式這兩 方，加入該圖22的特性，輸出半導(dǎo)體器件群的電壓下降V_on。最終，以校正電壓指令V_refl 的方式，加進(jìn)V_on，導(dǎo)出最終的V_ref，根據(jù)該V_ref進(jìn)行半導(dǎo)體器件群的接通/斷開控制。
[0106] 在圖22中，示出了相對(duì)逆向電流的增加，按照IGBT、肖特基勢(shì)壘二極管、PiN二極 管的順序流過電流的例子，但其是一個(gè)例子，有時(shí)根據(jù)各自的特性順序不同。
[0107] 以上，即使在使用了由IGBT、肖特基勢(shì)壘二極管、以及PiN二極管構(gòu)成的半導(dǎo)體器 件群的情況下，根據(jù)本實(shí)施方式7,在半導(dǎo)體器件群中發(fā)生的電壓下降也被校正，能夠得到 高精度的輸出電壓，并且降低馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0108] 如果在存在失效時(shí)間的影響的情況下，如實(shí)施方式2的說明，加入失效時(shí)間中的 電流路徑以及半導(dǎo)體器件群的電壓下降特性，則在失效時(shí)間中發(fā)生的電壓下降量也能夠較 校正，而得到更高精度的輸出電壓，這在本實(shí)施方式7中也是同樣的。
[0109] 另外，在上述中，以檢測(cè)輸出電流I_out的方式，設(shè)置了電流傳感器85,但也可以 與此前的實(shí)施方式的說明同樣地，以分別直接檢測(cè)上分路的半導(dǎo)體器件群84a中流過的電 流Id_up、下分路的半導(dǎo)體器件群84b中流過的電流Id_low的方式，連接電流傳感器。通 常，在輸出電流I_〇ut = - Id_up+Id_low中Id_up或者Id_low是零，但在IGBT是無法忽 略斷開時(shí)的泄漏電流那樣的情況下，通過使用2個(gè)電流傳感器，精度提高。
[0110] 進(jìn)而，也可以以直接檢測(cè)構(gòu)成半導(dǎo)體器件群的IGBT、環(huán)流二極管等各個(gè)半導(dǎo)體器 件中流過的電流的方式，連接對(duì)開關(guān)元件的IGBT81a、81b中流過的電流的大小和方向進(jìn)行 檢測(cè)的電流傳感器、對(duì)PiN二極管82a、82b的電流的大小和方向進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器、以 及對(duì)肖特基勢(shì)壘二極管83a、83b的電流的大小和方向進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器。在該情況 下，著眼于各個(gè)半導(dǎo)體器件中流過的電流，僅使用各個(gè)半導(dǎo)體器件特性來計(jì)算電壓即可，所 以校正精度提高。
[0111] 另外，與此前的實(shí)施方式同樣地，如果在半導(dǎo)體器件的溫度變化劇烈的條件下，安 裝檢測(cè)半導(dǎo)體器件群、或者各個(gè)半導(dǎo)體器件的溫度的溫度傳感器，使用所檢測(cè)出的溫度下 的半導(dǎo)體器件群的特性、即函數(shù)Fvon ()來計(jì)算在半導(dǎo)體器件群中產(chǎn)生的電壓下降，則精度 進(jìn)一步提商。
[0112] 實(shí)施方式8·
[0113] 在上述實(shí)施方式1?7中，示出了將本發(fā)明的電力變換裝置用作可變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 裝置的例子，但還能夠如圖23所示應(yīng)用于與系統(tǒng)連接的電力變換裝置20。在該情況下，系 統(tǒng)電流成為主要的控制對(duì)象，所以在圖24中的電壓指令制作部310中，以控制系統(tǒng)電流的 方式，制作電壓指$V_refl。例如，在將實(shí)施方式1?7中說明的電力裝置的輸入側(cè)變換器 1置換為電力變換裝置20的情況下，為了使直流電壓成為某恒定值，以使來自系統(tǒng)的有效 電流成為適合的值的方式，電壓指令制作部310制作電壓指令V_refl。具體而言，通過pq 控制等，制作V_refl。即使在該情況下，電壓下降計(jì)算部320也與上述實(shí)施方式1?7的說 明同樣地，計(jì)算半導(dǎo)體器件群中的電壓下降。
[0114] 實(shí)施方式9.
[0115] 上述實(shí)施方式1?8中的開關(guān)元件以及二極管元件既可以通過硅形成，并且也可 以通過相比于硅帶隙更大的寬能帶隙半導(dǎo)體形成。作為寬能帶隙半導(dǎo)體，例如有碳化硅、氮 化鎵或者金剛石。
[0116] 通過這樣的寬能帶隙半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件、二極管元件的耐電壓性高、且容許 電流密度也高，所以能夠使開關(guān)元件、二極管元件小型化，通過使用這些小型化了的開關(guān)元 件、二極管元件，能夠使嵌入了這些元件的半導(dǎo)體模塊小型化。
[0117] 另外，耐熱性也高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)散熱器的散熱片的小型化、水冷部的空冷化，所 以能夠使半導(dǎo)體模塊進(jìn)一步小型化。
[0118] 另外，電力損失低，所以能夠使開關(guān)元件、二極管元件高效化，進(jìn)一步能夠使半導(dǎo) 體模塊高效化。
[0119] 另外，開關(guān)元件以及二極管元件這兩方優(yōu)選由寬能帶隙半導(dǎo)體形成，但也可以使 某一個(gè)元件由寬能帶隙半導(dǎo)體形成，能夠得到上述實(shí)施方式1?8記載的效果。
[0120] 在實(shí)施方式1?8中，以PWM控制為例子進(jìn)行了說明，但只要是通過開關(guān)元件的接 通/斷開之比來控制電壓的控制方式，則也可以將本發(fā)明同樣地應(yīng)用于其他控制方式。例 如，通過使一定寬度的脈沖的密度變化，還能夠應(yīng)用于控制電壓的PDM(脈沖密度調(diào)制）控 制。在該P(yáng)DM控制中，按照針對(duì)目標(biāo)電壓決定脈沖密度的每個(gè)控制周期，通過接通/斷開之 比求出V_on的平均值，來決定接下來的控制周期的脈沖密度即可?；旧希赑WM控制的 情況下，在1個(gè)控制周期中存在1個(gè)接通期間和1個(gè)斷開期間，但在PDM控制的情況下，在 1個(gè)控制周期中存在多個(gè)接通期間和多個(gè)斷開期間。因此，在PDM控制的情況下，接通期間 的合計(jì)與斷開期間的合計(jì)之比成為接通/斷開之比，使用該比來求出V_on的平均值。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力變換裝置，被構(gòu)成為在串聯(lián)連接了 2個(gè)將開關(guān)元件和除開關(guān)元件之外的半 導(dǎo)體元件并聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群的支路中，所述半導(dǎo)體器件群被串聯(lián)連接的連接 點(diǎn)成為交流端子，所述支路的兩端成為直流端子，在所述半導(dǎo)體器件群內(nèi)的元件之間，在該 半導(dǎo)體器件群中流過的電流中產(chǎn)生分流，其特征在于，具備： 電流傳感器，檢測(cè)所述半導(dǎo)體器件群中流過的電流； 電壓指令產(chǎn)生部，計(jì)算所輸出的電壓指令值； 電壓下降計(jì)算部，使用由所述電流傳感器檢測(cè)出的電流值和包括所述半導(dǎo)體器件群的 分流特性的電壓下降特性，計(jì)算所述半導(dǎo)體器件群的電壓下降；以及 開關(guān)控制部，使用由該電壓下降計(jì)算部計(jì)算出的電壓下降，校正由所述電壓指令產(chǎn)生 部產(chǎn)生的電壓指令值，控制所述開關(guān)元件的接通/斷開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 電壓下降計(jì)算部使用電流傳感器檢測(cè)的電流值，計(jì)算開關(guān)半周期的η倍期間中的電壓 下降，開關(guān)控制部使用由所述電壓下降計(jì)算部計(jì)算出的電壓下降的值，對(duì)由電壓指令產(chǎn)生 部產(chǎn)生出的比所述開關(guān)半周期的η倍期間更靠后的開關(guān)半周期的m倍期間的電壓指令值進(jìn) 行校正，控制開關(guān)元件的接通/斷開，其中，η是正的整數(shù)，m是正的整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 電流傳感器被設(shè)置成檢測(cè)在交流端子中流過的電流，電壓下降計(jì)算部使用由所述電流 傳感器檢測(cè)的電流值、和針對(duì)開關(guān)半周期的η倍期間由開關(guān)控制部輸出的各個(gè)所述半導(dǎo)體 器件群的接通時(shí)間比，來計(jì)算支路中的2個(gè)半導(dǎo)體器件群各自的電壓下降。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 電流傳感器被設(shè)置成檢測(cè)支路中的2個(gè)半導(dǎo)體器件群中的各個(gè)半導(dǎo)體器件群中流過 的電流，使用各個(gè)半導(dǎo)體器件群中流過的電流值，來計(jì)算支路中的2個(gè)半導(dǎo)體器件群各自 的電壓下降。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 電壓下降計(jì)算部根據(jù)包括設(shè)為在失效時(shí)間期間在開關(guān)元件中不流過電流的半導(dǎo)體器 件群的分流特性的電壓下降特性，計(jì)算電壓下降。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 開關(guān)元件是MOSFET或者JFET，除開關(guān)元件之外的半導(dǎo)體元件是所述MOSFET或者JFET 上附隨的寄生二極管，所述電力變換裝置被構(gòu)成為進(jìn)行同步整流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置，其特征在于， 作為除開關(guān)元件之外的半導(dǎo)體元件，還連接了環(huán)流二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 開關(guān)元件是IGBT，除開關(guān)元件之外的半導(dǎo)體元件是并聯(lián)連接了多個(gè)二極管的并聯(lián)連接 體，在該多個(gè)二極管之間發(fā)生分流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 開關(guān)元件由寬能帶隙半導(dǎo)體材料形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 除開關(guān)元件之外的半導(dǎo)體元件由寬能帶隙半導(dǎo)體材料形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其特征在于， 寬能帶隙半導(dǎo)體材料是碳化硅、氮化鎵和金剛石中的某一個(gè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力變換裝置，其特征在于， 寬能帶隙半導(dǎo)體材料是碳化硅、氮化鎵和金剛石中的某一個(gè)。
13. -種電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法，該電力變換裝置被構(gòu)成為在串聯(lián)連接了 2個(gè)將開 關(guān)元件和除開關(guān)元件之外的半導(dǎo)體元件并聯(lián)連接而得到的半導(dǎo)體器件群的支路中，所述半 導(dǎo)體器件群被串聯(lián)連接的連接點(diǎn)成為交流端子，所述支路的兩端成為直流端子，在所述半 導(dǎo)體器件群內(nèi)的元件之間，在該半導(dǎo)體器件群中流過的電流中產(chǎn)生分流，該電力變換裝置 的驅(qū)動(dòng)方法的特征在于， 計(jì)算指令輸出到所述交流端子的電壓的電壓指令值， 使用所述半導(dǎo)體器件群中流過的電流值和包括所述半導(dǎo)體器件群的分流特性的電壓 下降特性，計(jì)算所述半導(dǎo)體器件群的電壓下降， 使用該計(jì)算出的電壓下降來校正所述電壓指令值，控制所述開關(guān)元件的接通/斷開。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 使用半導(dǎo)體器件群中流過的電流值來計(jì)算開關(guān)半周期的η倍期間中的電壓下降，其 中，η是正的整數(shù)， 使用該計(jì)算出的電壓下降的值，對(duì)作為比所述開關(guān)半周期的η倍期間更靠后的開關(guān)半 周期的m倍期間的電壓指令值而計(jì)算出的電壓指令值進(jìn)行校正，控制開關(guān)元件的接通/斷 開，其中，m是正的整數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 使用交流端子中流過的電流值、和相對(duì)開關(guān)半周期的η倍期間的各個(gè)所述半導(dǎo)體器件 群的接通時(shí)間比，計(jì)算支路中的2個(gè)半導(dǎo)體器件群各自的電壓下降。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電力變換裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 半導(dǎo)體器件群被控制為進(jìn)行同步整流。
【文檔編號(hào)】H02M7/537GK104113229SQ201410355453
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2009年12月24日
【發(fā)明者】地道拓志, 東圣 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社