[发明专利]电力变换装置以及电动机装置

说明书

一种电力变换装置以及电动机装置，实现了元件的可靠性的提高。电力变换装置具备逆变器以及控制部。逆变器具有具备宽禁带半导体材料的切换元件的多个上臂以及下臂。在逆变器中流过过电流时，控制部断开配置在上下臂中的一个的、过电流的路径上的第1臂，并且在接通相对于第1臂的第2臂之后(期间1→期间2)、根据流过第2臂的电流来断开第2臂(期间2→期间3)。

技术领域

本发明涉及电力变换装置以及电动机装置。

背景技术

在专利文献1中，记载有：检测出构成逆变器的切换元件发生故障，并断开逆变器的全部臂的切换元件，然后断开针对负载发生了短路故障的切换元件，之后，使短路侧的其余的臂的切换元件接通。

在专利文献2中，记载有：在检测出过电流时进行控制，以便使并联连接到二极管的切换元件接通。

在非专利文献1中，记载有：在SiC-MOSFET的PN二极管中，可能产生一旦通电则由于电子-空穴的再结合导致堆叠缺陷发展而发生接通电压的劣化等的通电劣化现象。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平6-121461号公报

专利文献2:国际公开第2012/056766号

非专利文献

非专利文献1:“Stacking fault expansion from basal plane dislocationsconverted into threading edge dislocations in 4H-SiC epilayers under highcurrent stress”、Journal of Applied Physics 114,014504(2013)

发明内容

发明要解决的课题

在逆变器装置等的电力变换装置中，以往使用在上下臂中配置有作为硅(Si)元素的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)与PIN(p-intrinsic-n)二极管的反并联连接的组合的半导体装置。

通过将上下臂各自的IGBT连接到各IGBT的栅极端子中的驱动装置来交互地进行切换，从而生成作为逆变器装置的输出的交流电。此时，在各元件中，产生导通损失以及切换损失，这是逆变器装置的电力变换损失。当前的Si器件的损失基本到达了根据Si的物性值所决定的理论值，很难进一步减少。

另一方面，如SiC、GaN的宽禁带半导体材料比硅的带隙大，由于绝缘击穿电场具有1个数量级程度大的特征，因此被认为有希望作为下一代功率器件。特别是，SiC的纵型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)在几百V～几千V宽的耐压范围中，期待比以往的硅元件更大幅度的低导通电阻。进一步，与IGBT不同，MOSFET是单极元件，因此可以进行高速切换。因此，使用了SiC-MOSFET的逆变器装置可以期待大幅损失降低。

纵型MOSFET在其元件内部在器件结构上具有体二极管(内置二极管)。其是根据电连接到源电极的元件内的P型体区域和电连接到漏极电极的元件内的N型漂移区域，在源-漏极间作为PN二极管(PND)而起作用的，并可以视为与在使用MOSFET接通时所导通的沟道反并联连接。也就是说，在使用纵型MOSFET构成逆变器装置时，与IGBT不同，不需要成对的反并联二极管元件。意味着可以仅使用MOSFET元件来构成逆变器装置，大大有助于逆变器装置的小型化、低成本化。