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Pub. No.: WO/2014/192327 International Application No.: PCT/JP2014/051885
Publication Date: 04.12.2014 International Filing Date: 29.01.2014
H02M 7/48 (2007.01)
Applicants: HITACHI INDUSTRIAL EQUIPMENT SYSTEMS CO., LTD.[JP/JP]; 3, Kanda Neribei-cho, Chiyoda-ku, Tokyo 1010022, JP
Inventors: IBORI, Satoshi; JP
SASAKI, Yasushi; JP
TOMIYAMA, Kiyotaka; JP
TOMITA, Hiroyuki; JP
ONUMA, Yusaku; JP
Agent: INOUE, Manabu; c/o HITACHI, LTD., 6-1, Marunouchi 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo 1008220, JP
Priority Data:
(JA) 電力変換装置および制御方法
Abstract: front page image
(EN) Power conversion devices using wide-bandgap semiconductor elements have had the problem that although a wide-bandgap semiconductor element has a high dielectric breakdown voltage, making it possible to substantially reduce loss by making a drift layer for ensuring a sufficient withstand voltage approximately 10 times thinner and reducing the on-state voltage of a power semiconductor, the semiconductor element cannot be protected from arm short-circuits, load short-circuits, or the like due to the on-state voltage being low, because if an arm short-circuit, a load short-circuit, or the like occurs, an extremely large short-circuit current flows, and interrupting said short-circuit current triggers a large surge voltage. This power conversion device is provided with the following: a rectifier that rectifies an AC voltage from an AC power supply, converting said AC voltage to a DC voltage; a DC intermediate circuit that has a smoothing capacitor that smooths the DC voltage resulting from the conversion performed by the rectifier; an inverter that converts the smoothed DC voltage outputted by the DC intermediate circuit to an AC voltage and comprises upper-arm-side wide-bandgap semiconductor switching elements connected to the positive-potential side of the DC intermediate circuit and lower-arm-side wide-bandgap semiconductor switching elements connected to the negative-potential side of the DC intermediate circuit; a current detector that detects a current; and a control device that, if the current detected by said current detector exceeds a predetermined threshold, makes it such that first-arm-side wide-bandgap semiconductor switching elements that are on are kept on and second-arm-side wide-bandgap semiconductor switching elements are all turned off, the first-arm side being either the upper-arm side or the lower-arm side and the second-arm side being the other of said sides.
(FR) Le problème à résoudre selon la présente invention concerne des dispositifs de conversion de puissance, qui utilisent des éléments semi-conducteurs à large bande interdite et qui, bien qu'un élément semi-conducteur à large bande interdite possède une tension de claquage diélectrique élevée, permettant de réduire sensiblement la perte en créant une couche de dérive, pour garantir une tension de tenue suffisante, environ 10 fois plus mince et de réduire la tension à l'état passant d'un semi-conducteur de puissance, l'élément semi-conducteur ne peut pas être protégé contre des courts-circuits de bras, des courts-circuits de charge ou analogue, du fait que la tension à l'état passant est faible, car si un court-circuit de bras, un court-circuit de charge ou analogue se produit, un courant de court-circuit extrêmement intense circule et l'interruption dudit courant de court-circuit déclenche une grande tension transitoire. Le dispositif de conversion de puissance de l'invention est doté des éléments suivants : un redresseur qui redresse une tension CA provenant d'une alimentation CA, convertissant ladite tension CA en tension CC ; un circuit intermédiaire CC qui possède un condensateur de lissage qui lisse la tension CC obtenue à partir de la conversion réalisée par le redresseur ; un onduleur qui convertit la tension CC lissée sortie par le circuit intermédiaire CC en une tension CA et qui comprend des éléments de commutation semi-conducteurs à large bande interdite du côté bras supérieur connectés au côté potentiel positif du circuit intermédiaire CC et des éléments de commutation semi-conducteurs à large bande interdite du côté bras inférieur connectés au côté potentiel négatif du circuit intermédiaire CC ; un détecteur de courant qui détecte un courant ; et un dispositif de commande qui, si le courant détecté par ledit détecteur de courant dépasse un seuil prédéfini, fait en sorte que les premiers éléments de commutation semi-conducteurs à large bande interdite du côté premier bras qui sont passants soient maintenus dans cet état et des éléments de commutation semi-conducteurs à large bande interdite du côté second bras soient tous bloqués, le côté premier bras étant soit le côté bras supérieur, soit le côté bras inférieur et le côté second bras étant l'autre desdits côtés.
(JA)  ワイドバンドギャップ半導体素子を用いて電力変換装置を構成した場合、ワイドバンドギャップ半導体素子が高い絶縁破壊電圧を持つため、耐圧を確保するためのドリフト層を1/10程度まで薄くできパワー半導体のオン電圧を低くできることによる大幅な低損失化が見込める一方、オン電圧が低いことに起因して、アーム短絡や負荷短絡事故などが発生した場合、極めて大きな短絡電流が流れ、この短絡電流を遮断した場合大きな跳ね上がり電圧を誘発し、当該半導体素子をアーム短絡や負荷短絡事故などから保護できないという問題があった。 交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、前記順変換器にて変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、前記直流中間回路にて平滑された直流電圧を交流電圧に変換する、前記直流中間回路の(+)電位側に接続された上アーム側のワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子と前記直流中間回路の(-)電位側に接続された下アーム側のワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子とを備えて構成される逆変換器と、電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器にて検出された電流が予め定めた値を超えたときに、前記上アーム側および前記下アーム側のいずれか一方のアーム側である第一のアーム側のワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子のうちオンしているワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子はオンを継続し、該第一のアーム側ではないもう一方のアーム側である第二のアーム側のワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子のすべてをオフにする制御装置と、を備える電力変換装置である。
Designated States: AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, KE, KG, KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PA, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW
African Regional Intellectual Property Organization (ARIPO) (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
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African Intellectual Property Organization (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG)
Publication Language: Japanese (JA)
Filing Language: Japanese (JA)