[发明专利]电力变换装置

说明书

技术领域

本发明是涉及并联连接多个开关元件构成臂（arm）的逆变器装置、DC/DC转换器装置等电力变换装置（power converter）的发明。

背景技术

近年来，立足于在混合动力（hybrid）电动汽车和电动汽车等中的利用，逆变器装置、DC/DC转换器装置等电力变换装置的高输出化正在发展。在高输出的电力变换装置中，要求构成臂的开关元件的高电压化和大电流化，在高电压化中，通过串联连接开关元件应对，在大电流化中，通过并联连接开关元件应对。例如，作为并联连接多个开关元件构成臂的逆变器装置，有专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-6412号公报。

发明内容

发明要解决的课题

可是，在并联连接开关元件进行使用的情况下，由于各元件的电特性偏差等，变得容易在特定的元件流过较多电流。由此，电流流过较多的元件发热较大，该元件的寿命容易变短。特别是，开关动作时与稳定动作时相比，在并联连接中的问题会变大。即，在开关动作时，除电特性（接通（ON）电阻、阈值电压等）偏差以外，还由于元件的结温（junction temperature）差异、布线电感差异、栅极（gate）驱动电路特性偏差等，造成问题变大，超出元件单体的电特性偏差。

本发明鉴于这样的问题，其目的在于，提供一种一边并联连接多个开关元件构成臂一边能谋求元件的长寿命化的电力变换装置。

用于解决课题的方案

为了达成上述目的，本发明涉及的电力变换装置是具有上下臂和栅极驱动电路的电力变换装置，所述栅极驱动电路按照具有第一电位期间、第二电位期间的基准信号分别使对应的臂驱动，其中，上下臂分别并联连接有多个开关元件，每个栅极驱动电路具有开关用栅极控制电路和导通用栅极控制电路，所述开关用栅极控制电路在所述第一电位期间的开始时，使所述多个开关元件中的第一开关元件的导通开始，在所述第一电位期间中使导通结束，所述导通用栅极控制电路在与所述第一电位期间的开始对应的所述第一开关元件的导通开始后，且在导通结束前，使所述多个开关元件中的第二开关元件的导通开始，与所述第二开关元件相比，所述第一开关元件的寄生电容更小。

发明效果

本发明涉及的电力变换装置，根据用于解决课题的方案记载的结构，在构成臂的多个开关元件中的第一开关元件中，产生开关动作时的开关损耗，在第二开关元件中，产生导通动作时的导通损耗。

因此，在第一开关元件中，虽然有由开关损耗造成的发热，但是可抑制由导通损耗造成的发热，在第二开关元件中，虽然有导通损耗造成的发热，但是可抑制由开关损耗造成的发热。因此，能抑制由发热造成的开关元件的短寿命化。

此外，作为开关元件的一般性的特性，导通损耗和开关损耗处于折衷（trade－off）关系，有在降低导通损耗的开关元件中，开关损耗变得比较大，相反，在降低开关损耗的开关元件中，导通损耗变得比较大的倾向。

因为在本发明涉及的电力变换装置中开关损耗和导通损耗在不同的开关元件中产生，所以能作为电力变换装置整体个别地降低以往是折衷关系的开关损耗和导通损耗。即，能作为电力变换装置整体同时降低两方的损耗，能实现高效率的电力变换装置。

附图说明

图1是示出使用本发明涉及的电力变换装置的同步电动机驱动系统的整体结构的图。

图2是示出逆变器装置具备的上下臂的开关动作的波形图。

图3是示出第一实施方式涉及的逆变器装置的栅极控制电路和臂的详细结构的图。

图4是说明栅极控制电路的动作的时序图。

图5是示出开关元件的电流－电压特性的图。

图6是示出第一实施方式的第一变形例涉及的逆变器装置的栅极控制电路和臂的详细结构的图。

图7是示出第一实施方式的第二变形例涉及的逆变器装置的栅极控制电路和臂的详细结构的图。

图8是示出第一实施方式的第三变形例涉及的逆变器装置的栅极控制电路和臂的详细结构的图。

图9是说明第三变形例中的栅极控制电路的动作的时序图。

图10是示出第一实施方式的第四变形例涉及的逆变器装置的栅极控制电路和臂的详细结构的图。

图11是说明因上臂21u的接入（turn－on）动作而在下臂22u产生误动作的机理（mechanism）的图。

图12是示出第二实施方式涉及的逆变器装置的栅极控制电路和臂的详细结构的图。