[发明专利]用于电功率转换电路的驱动器件

说明书

本发明申请是申请日为2010年12月17日、申请号为201010615084.1以及发明名称为“用于电功率转换电路的驱动器件”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于控制连接到旋转电机(诸如电动发电机)的电功率转换电路(或者逆变器)的操作的驱动器件。

背景技术

电功率转换电路(或者逆变器)是周知的。通常，这样的电功率转换电路布置在直流电源与旋转电机之间。电功率转换电路将直流电源的端子与旋转电机的端子连接。通常，电功率转换电路包括高电压侧中的开关元件与低电压侧中的开关元件。例如，使用诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的功率开关元件作为这些开关元件。电功率转换电路包括若干对这些开关元件。每对包括串联连接的高电压侧中的开关元件和低电压侧中的开关元件。

电功率转换电路中的高电压侧和低电压侧中的至少一个中的每个开关元件配备有续流二极管。特别地，开关元件和相应续流二极管并联连接。

为了在旋转电机中生成具有正弦曲线波形的电流、并然后使该电流流动，需要驱动高电压侧中的开关元件和低电压侧的开关元件，以使得交替驱动高电压侧中的开关元件和低电压侧的开关元件。这使得有可能以互补方式驱动成对的高电压侧中的开关元件和低电压侧中的开关元件。

另一方面，通常，在以上电功率转换电路(即，逆变器)中使用的每个开关元件由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成。最近的趋势使用具有续流二极管的IGBT。特别地，IGBT与续流二极管在同一半导体基底上并联连接。

因为在IGBT中从集电极流动到发射极的电流是正向电流，因此没有正向电流的反向电流在IGBT中流动。然而，当以互补方式驱动成对的逆变器中的开关元件时，存在如下可能性：根据正弦曲线波形的电流的方向，没有电流在接通的开关元件中流动。该情况进一步引起并联连接到开关元件的续流二极管进入续流模式。在续流模式中，电流在续流二极管中流动，其中，开关元件和续流二极管彼此反向并联连接。

已知当正向电流在续流二极管中流动时，通过将电压提供给IGBT的栅极端子，以上功率开关元件(即，具有续流二极管的IGBT)中的压降量增加。这增加了在续流二极管中生成的电功率损耗，并且进一步增加具有续流二极管的IGBT的整体电功率损耗。

为了避免这样的传统问题，日本特开JP2008-72848号公报公开了如下的传统技术：其中，即使接收到以互补方式接通具有续流二极管的一对IGBT的指示信号，当检测到在续流二极管中流动的电流时，控制器件也强制断开续流二极管。具体地，在其上形成内置于IGBT中的续流二极管的同一半导体基底上，形成小尺寸电极，并且控制器件通过该小尺寸电极来检测小电流。例如，这样的小电流在续流二极管中实际流动的电流的几千分之一到万分之一的范围内。当通过小尺寸电极检测到流经续流二极管的小电流时，控制器件强制断开诸如IGBT的开关元件。这可以抑制具有续流二极管的IGBT的电功率损耗增加。

然而，因为这样的小电流值非常小，因此通常难以基于通过小尺寸电极检测到的这样的小电流来提高检测在续流二极管中流动的实际电流的检测精度。换句话说，利用高精度检测电流值、并且基于通过小尺寸电极的小电流的检测结果来断开开关元件(诸如配备有续流二极管的IGBT)是困难的，除非大电流在续流二极管中流动。

使用除了这种具有内置续流二极管的IGBT之外的具有内置续流二极管的其它类型的开关元件的控制系统也具有如下相同困难：当续流二极管处于其中正向电流在续流二极管中流动的续流模式中时，难以及时禁止开关元件的接通操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种如下驱动器件：当并联连接到功率开关元件的续流二极管处于其中正向电流在续流二极管中流动的续流模式中时，该驱动器件能够正确并及时地禁止该功率开关元件被接通。这可以降低在电功率转换电路(诸如逆变器)中的功率开关元件中生成的电功率损耗。例如，电功率转换电路布置在直流电源与诸如电动发电机的旋转电机之间。

例如，高电压侧中的诸如功率开关元件(IGBT)的开关元件连接到三相旋转电机的三相(U相、V相以及W相)中的正电极。低电压侧中的诸如功率开关元件(IGBT)的开关元件连接到三相旋转电机的三相中的负电极。高电压侧中的开关元件和低电压侧中的开关元件构成诸如逆变器的电功率转换电路。

为了实现以上目的，本发明提供了一种驱动器件，其控制配备有多对开关元件的电功率转换电路的操作。每对包括高电压侧中的开关元件和低电压侧中的开关元件。特别地，高电压侧中的开关元件和低电压侧中的开关元件串联连接。