[发明专利]逆变器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种由多个开关元件构成、并将直流电力转换为期望频率的交流电力来进行电动机等负载的驱动的逆变器装置。

背景技术

以往，在将来自电源的输入电力转换为期望频率的交流电力以使用于电动机驱动等的所谓的逆变器装置中，开关电路一般按电源电压的施加方向将上游侧(上臂侧)和下游侧(下臂侧)的两个开关元件的串联电路具有两组。作为开关元件，广泛使用绝缘栅极双极型晶体管即IGBT(Insulated Gate Bipola r Transistor)、作为场效应晶体管的一种的MOSFET等。

IGBT具有以下特征：在低负载时效率低，但是在高负载时效率比较高，并且开关速度也高。另一方面，MOSFET具有以下特征，在低负载时效率高，在高负载时效率比较低，并且开关速度也高。另外，在一般的逆变器电路中，大半是由相同的元件来构成开关电路的上下臂所有的开关元件。

另一方面，在专利文献1所示的逆变器装置中，具有以下的串联电路：作为上游侧和下游侧的两个开关元件中至少一方的开关元件是MOSFET，另一方的开关元件由IGBT构成。由此，利用由于IGBT导通(ON)时的两端间电压恒定而输出高电压、高电流时的损耗小的特性的同时，利用由于MOSFET的导通、关断速度快而能够进行高频开关动作、且输出低电压、低电流时的损耗小的特性，来使效率提高。

另外，在专利文献2所示的逆变器电路中，由IGBT或者MOSFET来构成用于驱动直流电动机的开关电路的上臂侧的开关元件，由双极型晶体管来构成下臂侧的开关元件。通过这样使用能够进行高速开关动作的IGBT或MOSFET作为开关电路的上臂侧的3相的开关元件，并使用双极型晶体管作为下臂侧的3相的开关元件，与6相的开关元件都使用IGBT或MOSFET时相比更为廉价，且与使用双极型晶体管时相比能够进行精细的开关动作、斩波的控制。并且，使得能够进行消除直流电动机驱动时的电磁音、削减由于与周边机构的共振而引起的振动的控制，从而使静音能力提高。

在这种由不同种类的开关元件构成开关电路的上下臂的逆变器装置的情况下，若以通常的开关模式进行驱动，则施加到各开关元件的负载的平衡不均匀。因此，存在以下的情况：负载集中于单方的开关元件，由于温度上升而驱动范围被限定。

另外，各开关元件的效率变高的条件是根据开关元件的种类而不同的，因此在以通常的开关模式进行驱动的情况下，难以考虑开关元件的特性来使效率最大化。

专利文献1：日本特开2007-129848号公报

专利文献2：日本特开平7-31182号公报

发明内容

本发明的逆变器装置具备由多个上下臂构成的开关电路以及以PWM调制方式驱动开关电路的控制部。构成上臂侧开关电路的开关元件与构成下臂侧开关电路的开关元件是由不同种类的开关元件构成的。控制部基于决定构成下臂侧开关电路的开关元件的导通电阻与构成上臂侧开关电路的开关元件的导通电阻的大小关系的条件，使平均输出电压向比提供给开关电路的电源电压的中间电压低的低电压侧或比提供给开关电路的电源电压的中间电压高的高电压侧移位。

通过这种结构，具备低损耗、高速的开关元件，从而实现在下臂侧的开关元件为高效率的负载条件以及上臂侧的开关元件为高效率的负载条件下都始终高效率的逆变器装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的逆变器装置的结构图。

图2是表示本发明的实施方式1的逆变器装置的开关元件的特性的特性图。

图3是表示本发明的实施方式1的逆变器装置的PWM调制方式中的开关的时序特性的一例的时序图。

图4是示出了本发明的实施方式1的逆变器装置中的流过上臂侧和下臂侧的开关元件的电流量的特性的作为一例的特性图。

图5是表示本发明的实施方式1的逆变器装置的PWM调制方式中的开关的时序特性的另一例的时序图。

图6是示出了本发明的实施方式1的逆变器装置中的流过上臂侧和下臂侧的开关元件的电流量的特性的作为另一例的特性图。

图7是表示本发明的实施方式1的逆变器装置的控制部中的与输出电流相对的输出电压的切换特性的特性图。

图8是表示本发明的实施方式1的逆变器装置的PWM调制方式中的开关动作的时序特性的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于该实施方式。

(实施方式1)