逆变器、逆变器的控制方法、逆变器的控制程序、转换器、驱动装置与流程

本发明涉及一种逆变器、转换器的控制技术。

背景技术：

1、用于马达等的交流驱动的逆变器通过将输出端子的高电位侧和低电位侧的晶体管对以互补的方式进行接通断开控制来输出交流电力。转换器通过与逆变器相反的动作来根据交流电力输出直流电力。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特开2020-80644号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、在各晶体管的接通断开控制中，在晶体管接通时电流路径(在晶体管为mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的情况下为源极/漏极间的沟道，在晶体管为双极型晶体管的情况下为发射极/集电极间的路径)处于导通状态，因此，视为电流流动且电压为零。另外，在晶体管断开时电流路径处于绝缘状态，因此，视为电流为零，产生电压。在接通时电压为零，在断开时电流为零，因此，晶体管不消耗电力。但是，在晶体管的接通断开进行切换时，电压和电流均不为零，因此产生作为开关损耗而已知的无用的电力消耗。

3、本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种能够降低开关损耗的逆变器、转换器。

4、用于解决问题的方案

5、为了解决上述问题，本发明的某个方式的逆变器具备：输入端子，其包括高电位的高电位输入端子和低电位的低电位输入端子，在两个输入端子之间被输入直流电力；输出端子，其输出交流电力；晶体管对，其具备高电位晶体管和低电位晶体管，该高电位晶体管具有将高电位输入端子侧与输出端子侧连接的电流路径，该低电位晶体管具有将低电位输入端子侧与输出端子侧连接的电流路径；以及驱动器，其进行开关控制，在该开关控制中，通过向高电位晶体管和低电位晶体管分别输入控制信号来使各个电流路径的导通状态以彼此互补的方式进行切换，从而将直流电力转换为交流电力。驱动器包括电流调整元件以及电压调整元件中的至少任一方，所述电流调整元件用于调整各电流路径的电流，所述电压调整元件用于调整各电流路径的电压，电流调整元件和电压调整元件中的至少任一方在开关控制中，进行调整使得各电流路径的电流的时间变化率比各电流路径的电压的时间变化率大。

6、以往的一般的逆变器是根据向控制电极(在晶体管为mosfet的情况下为栅极电极，在晶体管为双极型晶体管的情况下为基极电极)输入的控制信号来使各晶体管的接通与断开简单地进行切换的结构，因此，电流被切换时的时间变化率与电压被切换时的时间变化率并无差异。对此，在本方式的逆变器中，通过设置于驱动器的电流调整元件和电压调整元件中的至少任一方进行调整以使电流的时间变化率比电压的时间变化率大。能够通过陡峭的电流变化使电流开关时间变短，因此，能够降低伴随着电流的切换的开关损耗。另一方面，当电压的时间变化率过大时马达绕线的介质击穿等风险升高，因此，优选的是，电压的时间变化率比电流的时间变化率小。像这样，根据本方式的逆变器，能够使伴随着电流的切换的开关损耗的降低以及马达绕线的介质击穿等风险的降低并存。

7、将上述中的电流和电压的时间变化率如以下那样定义。在电流在时间ti的期间在最小值imin与最大值imax之间进行切换的情况下，电流的时间变化率由(imax-imin)/ti表示，以下，使用微分的符号也将其表示为di/dt。在电压在时间tv的期间在最小值vmin与最大值vmax之间进行切换的情况下，电流的时间变化率由(vmax-vmin)/tv表示，以下使用微分的符号也将其表示为dv/dt。此外，在电流与电压彼此向相反方向变化的情况下，时间变化率的符号正负相反，但是，在本说明书中，在进行电流的时间变化率与电压的时间变化率的大小比较时，比较各自的绝对值。

8、本发明的另一方式是转换器。该装置具备：输出端子，其包括高电位的高电位输出端子和低电位的低电位输出端子，在两个输出端子之间输出直流电力；输入端子，其被输入交流电力；晶体管对，其具备高电位晶体管和低电位晶体管，所述高电位晶体管具有将高电位输出端子侧与输入端子侧连接的电流路径，所述低电位晶体管具有将低电位输出端子侧与输入端子侧连接的电流路径；以及驱动器，其进行开关控制，在所述开关控制中，通过向高电位晶体管和低电位晶体管分别输入控制信号来使各个电流路径的导通状态以彼此互补的方式进行切换，从而将交流电力转换为直流电力。驱动器包括电流调整元件以及电压调整元件中的至少任一方，所述电流调整元件用于调整各电流路径的电流，所述电压调整元件用于调整各电流路径的电压，电流调整元件和电压调整元件中的至少任一方在开关控制中，进行调整使得各电流路径的电流的时间变化率比各电流路径的电压的时间变化率大。

9、本发明的另一方式是驱动装置。该装置具备：马达，其由相位互不相同的多相的交流电力驱动；以及多个逆变器，所述多个逆变器生成各相的交流电力。各逆变器具备：输入端子，其包括高电位的高电位输入端子和低电位的低电位输入端子，在两个输入端子之间被输入直流电力；输出端子，其输出交流电力；晶体管对，其具备高电位晶体管和低电位晶体管，所述高电位晶体管具有将高电位输入端子侧与输出端子侧连接的电流路径，所述低电位晶体管具有将低电位输入端子侧与输出端子侧连接的电流路径；以及驱动器，其进行开关控制，在所述开关控制中，通过向高电位晶体管和低电位晶体管分别输入控制信号来使各个电流路径的导通状态以彼此互补的方式进行切换，从而将直流电力转换为交流电力。驱动器包括电流调整元件以及电压调整元件中的至少任一方，所述电流调整元件用于调整各电流路径的电流，所述电压调整元件用于调整各电流路径的电压，电流调整元件和电压调整元件中的至少任一方在开关控制中，进行调整使得各电流路径的电流的时间变化率比各电流路径的电压的时间变化率大。

10、本发明的又一方式是逆变器的控制方法。该方法是一种逆变器的控制方法，所述逆变器具备：输入端子，其包括高电位的高电位输入端子和低电位的低电位输入端子，在两个输入端子之间被输入直流电力；输出端子，其输出交流电力；以及晶体管对，其具备高电位晶体管和低电位晶体管，该高电位晶体管具有将高电位输入端子侧与输出端子侧连接的电流路径，该低电位晶体管具有将低电位输入端子侧与输出端子侧连接的电流路径，所述控制方法包括开关控制步骤，在所述开关控制步骤中，通过向高电位晶体管和低电位晶体管分别输入控制信号来使各个电流路径的导通状态以彼此互补的方式进行切换，从而将直流电力转换为交流电力。在开关控制中，进行调整使得各电流路径的电流的时间变化率比各电流路径的电压的时间变化率大。

11、此外，将以上的构成要素的任意组合、本发明的表现在方法、装置、系统、记录介质、计算机程序等之间转换后的方式也作为本发明的方式而有效。

12、发明的效果

13、根据本发明，能够降低逆变器、转换器的开关损耗。

技术特征：

1.一种逆变器，具备：

2.根据权利要求1所述的逆变器，其中，

3.根据权利要求1或2所述的逆变器，其中，

4.根据权利要求3所述的逆变器，其中，

5.根据权利要求3或4所述的逆变器，其中，

6.根据权利要求3～5中的任一项所述的逆变器，其中，

7.根据权利要求6所述的逆变器，其中，还具备：

8.根据权利要求3～5中的任一项所述的逆变器，其中，

9.一种转换器，具备：

10.一种驱动装置，具备：

11.一种逆变器的控制方法，所述逆变器具备：

12.一种逆变器的控制程序，所述逆变器具备：

技术总结
逆变器(10)具备高电位输入端子(11)、低电位输入端子(12)、输出交流电力的输出端子(13)、晶体管对(14)以及进行晶体管对(14)的互补的开关控制的驱动器(16)。驱动器(16)包括用于调整晶体管对(14)的沟道电流的电流调整元件以及用于调整沟道电压的电压调整元件，在对晶体管对(14)的开关控制中，进行调整，以使沟道电流的时间变化率比沟道电压的时间变化率大。

技术研发人员：大野泰生,迈克尔·海德,多米尼克·博蒂斯,约翰·W·科拉尔
受保护的技术使用者：纳博特斯克有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15