[发明专利]开关元件的驱动器及使用该驱动器的旋转机器的控制系统

说明书

技术领域

本公开涉及驱动器，所述驱动器用于选择性地将电荷存储在压控开关元件的控制端子上以及使电荷从其耗散以选择性地接通和断开压控开关元件。本公开还涉及用于使用所述驱动器的旋转机器的控制系统。

背景技术

在例如被称为第一专利文献的日本专利公开No.3373704中，已知有源栅极控制的一个示例，该有源栅极控制用于在从栅极中存储的电荷开始耗散到该耗散完成的时段内，改变对诸如IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的绝缘栅极晶体管的栅极进行放电的速率。已知的有源栅极控制需要用于输出指示流经绝缘栅极晶体管的集电极电流的导数值的信号的微分电路。已知的有源栅极控制基于来自微分电路的输出信号的电平与参考信号的电平之间的比较结果，将连接至绝缘栅极晶体管的栅极的放电路径从低电阻放电路径变为高电阻放电路径。具体地，已知的有源栅极控制被设计成：如果集电极电流的减小速率等于或高于预定值，则增加连接至绝缘栅极晶体管的栅极的放电路径的电阻。已知的有源栅极控制抑制基于集电极电流的减小速率而产生的浪涌的增加，同时减小开关损耗。

在例如被称为第二专利文献的日本专利公开No.3339311中，已知有源栅极控制的另一示例。在第二专利文献中已知的该有源栅极控制提供了一种用于诸如IGBT的压控开关元件的驱动器；该驱动器包括连接至压控开关元件并且具有不同的电阻值的两个放电路径。在第二专利文献中已知的该有源栅极控制与在第一专利文献中已知的有源栅极控制实现了相同的效果。

发明内容

即使在绝缘栅极晶体管从接通状态转换至断开状态的时段内产生浪涌，跨越绝缘栅极晶体管的导电路径的两端，即集电极和发射极实际施加的电压与其可接受的上限之间仍然存在特定的电压裕度。在这种情况下，如果基于来自在第一专利文献中公开的微分电路的输出信号来唯一地确定改变绝缘栅极晶体管的栅极的放电速率的定时，则可能难以增加绝缘栅极晶体管的开关速度，虽然有余地使用裕度来增加开关速度。这可能导致降低开关损耗的效果变差。

鉴于上述情况，本公开的一个方面寻求提供用于选择性地将电荷存储在压控开关元件的控制端子上以及使电荷从其耗散的驱动器，所述驱动器被设计成解决上述问题。

具体地，本公开的替选方面旨在提供如下驱动器：其能够使用有源栅极控制来充分地维持减小开关损耗的效果。换言之，本公开的替选方面旨在提供如下驱动器：其能够防止降低开关损耗的效果变差。

根据本公开的第一示例性方面，提供了一种驱动器，该驱动器用于针对具有导电路径的压控开关的通断控制端子，根据选择性地指示压控开关的接通状态和断开状态的驱动信号，选择性地执行充电任务和放电任务，从而将压控开关设置为接通状态和断开状态之一。所述驱动器包括放电速率改变模块，所述放电速率改变模块适于至少在第一值与低于第一值的第二值之间改变对压控开关的通断控制端子进行放电的速率。所述驱动器包括测量模块，所述测量模块被配置成测量作为在驱动信号处于接通状态期间流经压控开关的导电路径的电流的函数的参数值。所述驱动器包括放电控制模块，所述放电控制模块被配置成：

当驱动信号指示压控开关从接通状态变为断开状态时，根据该参数值来控制放电速率改变模块，以选择第一值和第二值之一作为对压控开关的通断控制端子进行放电的速率；以及

使用第一值和第二值中的所选择的值作为对压控开关的通断控制端子进行放电的速率，来对压控开关的通断控制端子进行放电。

在压控开关从接通状态改变至断开状态的时段内产生的浪涌具有如下特征：在压控开关的接通状态期间流经压控开关的导电路径的电流越高，则浪涌的水平越高。这是因为，当压控开关元件处于接通状态时流经导电路径的电流（被称为主电流）越高，则主电流减小的速率越高。在这种情况下，如果当压控开关元件处于接通状态时流经压控开关元件的主电流为较低的值，则在压控开关从接通状态变化至断开状态的时段内，跨越压控开关元件的导电路径实际施加的电压与其可接受的上限之间存在特定的电压裕度。

鉴于此，根据本公开的第一示例性方面的驱动器被配置成根据与主电流相关的参数值来控制放电速率改变模块，以选择第一值和第二值之一作为当驱动信号指示从接通状态至断开状态的变化时对压控开关的通断控制端子进行放电的速率。就是说，根据本公开的第一示例性方面的驱动器根据与主电流相关的参数值来调整对压控开关的通断控制端子进行放电的速率，以便例如增加压控开关的开关速度，使得可以将降低其开关损耗的效果维持在高水平。

注意，对压控开关元件的栅极进行放电意味着：例如，使正电荷从压控开关元件的栅极耗散，并且将负电荷存储在压控开关元件的栅极上。