[發明專利]用于電功率轉換電路的驅動器件

有效

• 申請號: 201010615084.1
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102104318A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 三浦亮太郎;前原恒男;進藤祐輔;福田純一;永田淳一
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;李春暉

技術領域

本發明涉及用于控制連接到旋轉電機(諸如電動發電機)的電功率轉換電路(或者逆變器)的操作的驅動器件。

背景技術

電功率轉換電路(或者逆變器)是周知的。通常，這樣的電功率轉換電路布置在直流電源與旋轉電機之間。電功率轉換電路將直流電源的端子與旋轉電機的端子連接。通常，電功率轉換電路包括高電壓側中的開關元件與低電壓側中的開關元件。例如，使用諸如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的功率開關元件作為這些開關元件。電功率轉換電路包括若干對這些開關元件。每對包括串聯連接的高電壓側中的開關元件和低電壓側中的開關元件。

電功率轉換電路中的高電壓側和低電壓側中的至少一個中的每個開關元件配備有續流二極管。特別地，開關元件和相應續流二極管并聯連接。

為了在旋轉電機中生成具有正弦曲線波形的電流、并然后使該電流流動，需要驅動高電壓側中的開關元件和低電壓側的開關元件，以使得交替驅動高電壓側中的開關元件和低電壓側的開關元件。這使得有可能以互補方式驅動成對的高電壓側中的開關元件和低電壓側中的開關元件。

另一方面，通常，在以上電功率轉換電路(即，逆變器)中使用的每個開關元件由絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)構成。最近的趨勢使用具有續流二極管的IGBT。特別地，IGBT與續流二極管在同一半導體基底上并聯連接。

因為在IGBT中從集電極流動到發射極的電流是正向電流，因此沒有正向電流的反向電流在IGBT中流動。然而，當以互補方式驅動成對的逆變器中的開關元件時，存在如下可能性：根據正弦曲線波形的電流的方向，沒有電流在接通的開關元件中流動。該情況進一步引起并聯連接到開關元件的續流二極管進入續流模式。在續流模式中，電流在續流二極管中流動，其中，開關元件和續流二極管彼此反向并聯連接。

已知當正向電流在續流二極管中流動時，通過將電壓提供給IGBT的柵極端子，以上功率開關元件(即，具有續流二極管的IGBT)中的壓降量增加。這增加了在續流二極管中生成的電功率損耗，并且進一步增加具有續流二極管的IGBT的整體電功率損耗。

為了避免這樣的傳統問題，日本特開JP?2008-72848號公報公開了如下的傳統技術：其中，即使接收到以互補方式接通具有續流二極管的一對IGBT的指示信號，當檢測到在續流二極管中流動的電流時，控制器件也強制斷開續流二極管。具體地，在其上形成內置于IGBT中的續流二極管的同一半導體基底上，形成小尺寸電極，并且控制器件通過該小尺寸電極來檢測小電流。例如，這樣的小電流在續流二極管中實際流動的電流的幾千分之一到萬分之一的范圍內。當通過小尺寸電極檢測到流經續流二極管的小電流時，控制器件強制斷開諸如IGBT的開關元件。這可以抑制具有續流二極管的IGBT的電功率損耗增加。

然而，因為這樣的小電流值非常小，因此通常難以基于通過小尺寸電極檢測到的這樣的小電流來提高檢測在續流二極管中流動的實際電流的檢測精度。換句話說，利用高精度檢測電流值、并且基于通過小尺寸電極的小電流的檢測結果來斷開開關元件(諸如配備有續流二極管的IGBT)是困難的，除非大電流在續流二極管中流動。

使用除了這種具有內置續流二極管的IGBT之外的具有內置續流二極管的其它類型的開關元件的控制系統也具有如下相同困難：當續流二極管處于其中正向電流在續流二極管中流動的續流模式中時，難以及時禁止開關元件的接通操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種如下驅動器件：當并聯連接到功率開關元件的續流二極管處于其中正向電流在續流二極管中流動的續流模式中時，該驅動器件能夠正確并及時地禁止該功率開關元件被接通。這可以降低在電功率轉換電路(諸如逆變器)中的功率開關元件中生成的電功率損耗。例如，電功率轉換電路布置在直流電源與諸如電動發電機的旋轉電機之間。

例如，高電壓側中的諸如功率開關元件(IGBT)的開關元件連接到三相旋轉電機的三相(U相、V相以及W相)中的正電極。低電壓側中的諸如功率開關元件(IGBT)的開關元件連接到三相旋轉電機的三相中的負電極。高電壓側中的開關元件和低電壓側中的開關元件構成諸如逆變器的電功率轉換電路。

為了實現以上目的，本發明提供了一種驅動器件，其控制配備有多對開關元件的電功率轉換電路的操作。每對包括高電壓側中的開關元件和低電壓側中的開關元件。特別地，高電壓側中的開關元件和低電壓側中的開關元件串聯連接。