[發(fā)明專利]功率轉(zhuǎn)換裝置及功率半導(dǎo)體元件控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711033874.7
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN108075624B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 三間彬;森和久;松元大輔;上妻央
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 熊風(fēng);俞丹

本發(fā)明解決因功率轉(zhuǎn)換裝置所具備的并聯(lián)連接的功率半導(dǎo)體元件的偏差而引起的問題。本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置包括：判別功率半導(dǎo)體元件的柵極信號的導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)的時間的判別部；存儲各個功率半導(dǎo)體元件的功率轉(zhuǎn)換元件特性的存儲部；以及進(jìn)行各個功率半導(dǎo)體元件的開關(guān)速度的均等化控制與導(dǎo)通電流的均等化控制的控制部?？刂撇炕诖鎯τ诖鎯Σ康墓β兽D(zhuǎn)換元件特性進(jìn)行各個功率半導(dǎo)體元件的開關(guān)速度的均等化控制，并且在判別部判別為導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時間以上的情況下，基于存儲于存儲部的功率轉(zhuǎn)換元件特性，進(jìn)行各個功率半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通電流的均等化控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及率轉(zhuǎn)換裝置及功率半導(dǎo)體元件控制方法。

背景技術(shù)

近年來，作為進(jìn)行從直流功率到交流功率的轉(zhuǎn)換、或者從交流功率到直流功率的轉(zhuǎn)換的功率轉(zhuǎn)換裝置而使用的逆變器裝置，要求高輸出密度化，并不斷推進(jìn)小型化、輕量化。尤其隨著將搭載有功率半導(dǎo)體元件的功率半導(dǎo)體模塊、電容器、匯流條等元器件一體化后的功率轉(zhuǎn)換單元的小型化的推進(jìn)，用于驅(qū)動功率半導(dǎo)體元件的驅(qū)動電路的小型化、低成本化的需求不斷提高。

此外，通過搭載多個將功率半導(dǎo)體模塊、電容器、匯流條、柵極驅(qū)動電路等元器件一體化后的功率轉(zhuǎn)換單元，力圖實(shí)現(xiàn)元器件的共用化及輸出容量的提高，從而實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置的低成本化。另外，通過增加功率轉(zhuǎn)換單元的并聯(lián)數(shù)，能實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置的大容量化。

在并聯(lián)連接功率半導(dǎo)體元件時，閾值、導(dǎo)通電壓等功率半導(dǎo)體元件中固有的特性具有偏差，因此在功率半導(dǎo)體元件導(dǎo)通時，流過各個功率半導(dǎo)體元件的電流值變得不平衡。因此，在并聯(lián)連接有功率半導(dǎo)體元件的功率轉(zhuǎn)換裝置中，需要設(shè)計(jì)為以比各個功率半導(dǎo)體元件的額定電流要小的電流值來進(jìn)行使用，使得不會因異常的電壓、電流而導(dǎo)致功率半導(dǎo)體元件被破壞。在上述那樣并聯(lián)連接有現(xiàn)有的功率半導(dǎo)體元件的功率轉(zhuǎn)換裝置中，以比功率半導(dǎo)體元件的額定電流要小的電流值來進(jìn)行使用，因此具有無法最大限度地利用功率半導(dǎo)體元件的性能的問題。

作為解決該功率半導(dǎo)體元件的特性偏差的問題的一個方法，已知有如下方法：例如在制造功率轉(zhuǎn)換裝置時，進(jìn)行功率半導(dǎo)體元件的分選，對具有相同的特性的功率半導(dǎo)體元件彼此進(jìn)行組合。然而，進(jìn)行分選以統(tǒng)一多個功率半導(dǎo)體元件的特性的作業(yè)耗費(fèi)時間與成本，功率轉(zhuǎn)換裝置的制造成本會增加。此外，即使對元件進(jìn)行了分選，也難以使功率半導(dǎo)體元件的特性完全統(tǒng)一，存在功率半導(dǎo)體元件的并聯(lián)數(shù)被限制的問題。

此外，專利文獻(xiàn)1及2中記載有用于解決各個功率半導(dǎo)體元件的特性偏差的問題的方法。

例如專利文獻(xiàn)1中記載有如下點(diǎn)：作為分別獨(dú)立驅(qū)動多個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)的驅(qū)動電路，使IGBT的柵極電阻變化，改善開關(guān)動作時的電流不平衡。

此外，專利文獻(xiàn)2中記載有如下點(diǎn)：為了改善因穩(wěn)定時的導(dǎo)通電壓偏差而引起的電流不平衡，根據(jù)柵極閾值電壓與柵極閾值電壓基準(zhǔn)值的差分，使電源電壓與發(fā)射極電位雙方同極性地進(jìn)行等量變化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2014－230307號公報

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開2008－178248號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

上述專利文獻(xiàn)1、2中記載的解決功率半導(dǎo)體元件的特性偏差的問題的方法中，電流不平衡的改善并不充分。

例如，專利文獻(xiàn)1中記載的方法使IGBT的導(dǎo)通、截止控制開始時的柵極電阻變化。該專利文獻(xiàn)1記載的方法中，存在如下問題：雖然能改善開關(guān)動作時的電流不平衡，但不能改善功率半導(dǎo)體元件的穩(wěn)定電流的不平衡。