功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，在谐振逆变器电路(1)的谐振频率发生变化的情况下，保护谐振逆变器电路(1)的开关元件(14、15)，并且不会过多地使谐振逆变器电路(1)停止。谐振逆变器电路(1)包括2个以上的开关元件(14、15)。检测器(17)检测出开关元件(14、15)的输出电流。谐振频率判定部(22)在开关元件(14、15)的开关周期的2倍以上的规定期间内，在断开开关元件(14、15)时由检测器(17)检测出的电流的绝对值在阈值以上的次数是2以上的规定次数以上的情况下，判定为谐振逆变器电路(1)的谐振频率异常。控制部(23)在由谐振频率判定部(22)判定为谐振逆变器电路(1)的谐振频率异常的情况下，使谐振逆变器电路(1)的开关动作停止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用电流谐振逆变器的功率转换装置。
技术介绍
由使用了电流谐振的中高频率谐振逆变器将直流电压转换成交流电压的功率转换装置被使用于铁路车辆、太阳能发电等中(参照专利文献1)。电流谐振逆变器中，利用开关电路中的LC电路的谐振产生电流为0的瞬间，在该时刻通过断开功率半导体的开关元件来减小开关损耗。通过进行电流谐振，具有功率半导体的断开损耗几乎为零从而能够实现低损耗的功率转换装置的优点。在谐振逆变器中，若用与逆变器电路的谐振频率不同的频率来使开关动作，则会发生非谐振，可能在开关中会流过过大的电流而导致开关元件破损。例如在专利文献2中，公开了防止由于串联谐振变换器中的非谐振而导致的开关元件的破损的控制方法。在专利文献2中，在半桥式的电流谐振变换器中，检测出正常动作时(正常的频率)不会流过的次级侧整流二极管的电流，判断非谐振的情况。虽然专利文献3中公开了感应加热电源的控制方法，但是在全桥式的电流谐振逆变器中，在断开时的开关损耗超过允许设定值的情况下，会停止逆变器的动作。在专利文献4所记载的开关电源的控制电路中，若从复合电流谐振变换器的输出电流的检测值中检测出非谐振，则使开关元件成为断开状态。在专利文献4中还公开了2个开关元件均断开时，在检测出流过阻抗元件的电流的期间，阻止将开关元件导通的信号。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2008/0055941号说明书专利文献2：日本专利特开2010-187478号公报专利文献3：日本专利特开2010-153089号公报专利文献4：日本专利特开2011-135723号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在因为某种原因导致逆变器电路的谐振频率发生变化时，由于在功率半导体的开关元件中流过电流的状态下使其断开，所以断开损耗会增大。在此情况下，由于电流谐振逆变器是中高频率电路，所以功率半导体的损耗会急剧增大。此时，利用在用于冷却功率半导体的冷却器的基底面所安装的温度检测器无法捕捉功率半导体急剧的温度变化，在逆变器电路的过温度保护启动之前，有时功率半导体的结温(junctiontemperature)会超过临界点而导致破坏的情况。例如，在因变压器内的绕阻的一部分发生断开或短路等而导致电路的谐振频率降低的情况下，通常会发生切断电流的状态，但是必须保护开关元件的功率半导体不受该状态的影响。由于在用热敏电阻等检测到的温度超过一定温度的情况下停止开关动作的温度保护无法保护功率半导体不受过温度的影响，所以会检测到功率半导体切断电流的状态并进行停止。例如若检测出非谐振就立刻使开关元件为断开状态，则即使在因噪声等的影响而检测出非谐振的情况下，也会暂时停止逆变器。然而，在诸如铁路的电车那样不希望频繁地停止电源的用途中，必须尽可能使电源持续工作。本专利技术正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于在谐振逆变器电路的谐振频率发生变化时，保护谐振逆变器电路的开关元件，并且不会过多地停止谐振逆变器电路。解决技术问题所采用的技术手段本专利技术所涉及的功率转换装置具备：谐振逆变器电路，该谐振逆变器电路包括2个以上的开关元件；检测器，该检测器检测出所述开关元件的输出电流；谐振判定部；以及控制部。谐振判定部在开关元件的开关周期的2倍以上的规定期间内，在断开开关元件时由检测器检测出的电流的绝对值在阈值以上的次数为2以上的规定次数以上的情况下，判定为谐振逆变器电路的谐振频率异常。控制部在由谐振判定部判定为谐振逆变器电路的谐振频率异常的情况下，使谐振逆变器电路的开关动作停止。专利技术效果根据本专利技术，在开关周期的2倍以上的规定期间内，在断开开关元件时由检测器检测出的电流的绝对值在阈值以上的次数为2以上的规定次数以上的情况下，判定为谐振逆变器电路的谐振频率异常，停止开关动作，因此，在谐振逆变器电路的谐振频率发生变化的情况下，保护谐振逆变器电路的开关元件，且不会过多地使谐振逆变器电路停止。附图说明图1是示出了本专利技术的实施方式所涉及的功率转换装置的结构示例的框图。图2是示出了谐振逆变器电路的谐振频率为正常的情况下的电流波形的图。图3是示出了谐振逆变器电路的谐振频率变低的情况下的电流波形的图。图4是示出了谐振频率判定部的逻辑电路的一个示例的图。图5是表示本专利技术的实施方式1的谐振频率异常时停止处理的动作的一个示例的流程图。图6是表示本专利技术的实施方式2的谐振频率异常时停止处理的动作的一个示例的流程图。具体实施方式(实施方式1)图1是示出了本专利技术的实施方式所涉及的功率转换装置的结构示例的框图。功率转换装置由谐振逆变器电路1和控制装置2构成。谐振逆变器1与直流电源3及接地4相连接，且从直流电源3提供有直流电力。控制装置2使谐振逆变器电路1动作，由谐振逆变器电路1将直流电压转换成交流电压，并向负载电路5提供交流电力。谐振逆变器电路1具有滤波电容器11、谐振电容器12、13、开关元件14、15、谐振变压器16以及检测器17。滤波电容器11阻断直流电源3的噪声，从而抑制施加于开关元件14、15的电压的变动。谐振电容器12、13串联连接。在谐振逆变器电路1开始驱动前，分别对谐振电容器12、13施加被分压后的直流电压。谐振电容器12、13的静电电容可以具有相同的值，也可以具有不同的值。在谐振电容器12、13的静电电容相同的情况下，谐振电容器12、13的电压值相同。也可以用串联连接的多个电容器以及/或者并联连接的多个电容器来构成谐振电容器12、13。在此情况下，谐振电容器12、13的静电电容是多个电容器的合成电容。另外，也可以用多个元件来构成开关元件14、15。在图1的示例中，虽然开关元件14、15是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)，但是开关元件14、15不仅限于IGBT，只要能用栅极信号进行控制即可。开关元件14、15串联连接，与谐振电容器12、13并联连接。谐振变压器16具有初级线圈和次级线圈，谐振变压器16的初级线圈的两端分别连接至谐振电容器12、13的连接点、和开关元件14、15的连接点。检测器17配置于谐振变压器16的一端与开关元件14、15的连接点之间，输出与开关元件14、15的输出电流成比例的电压。控制装置2对开关元件14、15交替地切换导通和断开，利用谐振电容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，其特征在于，具有：谐振逆变器电路，该谐振逆变器电路包括2个以上的开关元件；检测器，该检测器检测出所述开关元件的输出电流；谐振判定部，该谐振判定部在所述开关元件的开关周期的2倍以上的规定期间内，在断开所述开关元件时由所述检测器检测出的电流的绝对值在阈值以上的次数为2以上的规定次数以上的情况下，判定为所述谐振逆变器电路的谐振频率异常；以及控制部，该控制部在由所述谐振判定部判定为所述谐振逆变器电路的谐振频率异常的情况下，使所述谐振逆变器电路的开关动作停止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换装置，其特征在于，具有：
谐振逆变器电路，该谐振逆变器电路包括2个以上的开关元件；
检测器，该检测器检测出所述开关元件的输出电流；
谐振判定部，该谐振判定部在所述开关元件的开关周期的2倍以上的规
定期间内，在断开所述开关元件时由所述检测器检测出的电流的绝对值在
阈值以上的次数为2以上的规定次数以上的情况下，判定为所述谐振逆变器
电路的谐振频率异常；以及
控制部，该控制部在由所述谐振判定部判定为所述谐振逆变器电路的
谐振频率异常的情况下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田领太郎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP