[发明专利]电力转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力转换装置，其使具有多个半导体开关元件的功率半导体模块与对所述多个半导体开关元件分别进行开关驱动的控制电路之间绝缘分离。

背景技术

具备被开关驱动的IGBT等半导体开关元件并构成逆变器装置和斩波电路等的电力转换装置，广泛应用于各种用途。图10是驱动三相交流电机（负载）M的逆变器装置的概略构成图。该逆变器装置包括：功率半导体模块10，其具有多个（6个）半导体开关元件（IGBT）Q1、Q2～Q6并被封装化；以及控制电路20，其使所述各半导体开关元件Q1、Q2～Q6相互关联而进行开/关（on/off）驱动。

所述半导体开关元件Q1、Q2～Q6，以每2个为1对被串联连接并分别形成3个半桥电路HB，这些半桥电路HB被并联设置而构成所述负载M的驱动电路。另外，多个（6个）续流二极管（freewheel diode）D1、D2～D6分别与所述各半导体开关元件Q1、Q2～Q6反向并联连接。所述各半桥电路，通过从分别构成半桥电路的所述半导体开关元件Q1、Q4的串联连接点、所述半导体开关元件Q2、Q5以及所述半导体开关元件Q3、Q6的串联连接点向所述负载M供给相位相差120°的3相（U相、V相、W相）电流，驱动该负载M。

另一方面，所述控制电路20包括控制部22，所述控制部22包括例如CPU等运算装置21，并且生成根据所述各半桥电路的输出电流对所述半导体开关元件Q1、Q2～Q6分别进行开/关控制的控制信号。所述控制电路20还包括驱动电路23，该驱动电路23输出根据所述控制部22所生成的所述各控制信号对所述各半导体开关元件Q1、Q2～Q6分别进行开/关驱动的栅极驱动信号Vg1、Vg2～Vg6。

此外，所述控制部22所进行的控制动作所需的所述各半导体开关元件Q1、Q2～Q6的输出电流的信息，例如，通过利用电流互感器CT分别检测所述各半桥电路的输出电流而获得。然而，最近，还通过使所述半导体开关元件Q以及所述续流二极管D具备电流检测端子，并利用所述电流检测端子检测分别流经该半导体开关元件Q以及续流二极管D的电流来获取所述控制信息（参照例如专利文献1、2）。

即，分别流经所述半导体开关元件Q以及所述续流二极管D的电流，利用分别与各电流检测端子相连接的电流检测电路11a、11b～11f进行检测。此外，如图10所示，对流经通过所述各电流检测电路11（11a、11b～11f）检测的各个所述半导体开关元件Q以及所述续流二极管D的各正负半周期部分的电流，使用加法器12（12a、12b、12c）进行合成，从而求出流经所述各半桥电路的1个周期部分的电流。

此外，利用所述电流互感器CT等检测出的所述各半桥电路的输出电流，如图11（a）所示，变为正弦波电流波形。然而，在这里仅显示1个相的输出电流。但是，通过所述半导体开关元件Q以及所述续流二极管D的所述各电流检测端子检测出的电流，如图11（b）所示，变为与该半导体开关元件Q的开关动作周期同步的脉冲式离散型正弦波电流波形。

【现有技术文献】

【专利文献1】日本专利文献特开2000-134855号公报

【专利文献2】日本专利文献特开2003-274667号公报

发明内容

技术问题

然而，在所述逆变器装置（电力转换装置）中，从安全性的观点来看，例如要求对被施加大电流、高电压的所述功率半导体模块10和所述控制电路20之间进行电性绝缘。该电性绝缘，例如，如图12所示，通过在所述加法器12（12a、12b、12c）和所述运算装置21之间设置绝缘电路13（13a、13b、13c）的同时，在所述控制部22和所述驱动电路23之间设置绝缘电路24而实现。这些绝缘电路13、24，例如由绝缘放大器构成，所述绝缘放大器对电压信号进行调制之后施加到变压器的一次侧，对从该变压器的二次侧输出的信号进行解调而恢复所述电压信号。

在这里，设置于所述半导体开关元件Q1、Q2～Q6的驱动侧的所述绝缘电路24，仅传输针对各半导体开关元件Q1、Q2～Q6的开/关控制信号（数字信号）。与此相反，在反馈系统中设置的所述绝缘电路13，如图11（b）所示，需要传输由离散型正弦波电流波形构成的所述加法器12的输出电压（模拟信号）。因此，在通过所述绝缘电路13进行的信号传输中，包含如以下说明的问题。