(57)【要約】【課題】インバータなどの出力電流の極性を簡単な回路を付加するだけで正確に検出する。【解決手段】  単方向の電流をスイッチングできるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる逆導通スイッチと、その両端の電位差をダイオードを介して検出し該電位差と所定値との大小関係で前記逆導通スイッチに流れる電流の極性を判別する逆導通スイッチ電流極性判別器とで構成される。高精度な電流検出器を用いることなく、逆導通スイッチ電流極性判別器や双方向スイッチ電流極性判別器を用いることで安価で高精度な電流極性判別結果を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単方向の電流をスイッチングできるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる逆導通スイッチにおいて、前記逆導通スイッチの両端の電位差をダイオードを介して検出し該電位差と所定値との大小関係で前記逆導通スイッチに流れる電流の極性を判別する逆導通スイッチ電流極性判別器を具備することを特徴とする電流極性判別器付きスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータなどの出力電流の極性判別を高精度に行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＷＭインバータは、図２に示されるように、単方向の電流をスイッチングできるスイッチング素子とそのスイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる逆導通スイッチを２個直列に接続して正極電位Ｖｓｐと負極電位Ｖｓｎをもつ直流電源間に挿入された構成となっており、正極電位に接続されたスイッチング素子１１と負極電位に接続されたスイッチング素子２１は同時にオンすることはなく一方がオンであるとき他方はオフとなるように動作する。両スイッチング素子のオン・オフが切り替わる際、スイッチング素子の遅延などによって両素子が同時にオンすることがないように、一旦両素子をオフする期間であるデッドタイムを設けている。
【０００３】
デッドタイム期間中は、出力電流Ｉｏが正の場合に出力電圧Ｅｏは電流が還流ダイオード２２を流れるため、ほとんど負極電位Ｖｓｎとなり、出力電流Ｉｏが負の場合に電流が還流ダイオード１２を流れるため、ほとんど正極電位Ｖｓｎとなる。従って、前記デッドタイムがあると、出力電圧Ｅｏのパルス幅が指令通りとならなくなる問題がでてくる。
【０００４】
そこで、例えば図２に示されるように、出力電流を電流検出器３で検出し、検出された出力電流Ｉｏの極性を極性判別器４で判別し、極性判別器４の出力の出力電流極性ＳＩを用いて、前もってスイッチング素子のデューティ比を補正する方法が広く用いられている。（特許文献１）
【０００５】
また、スイッチング素子１１、２１や還流ダイオード１２、２２には、順方向電圧降下があるために、出力電圧Ｅｏはその分だけ電圧が変動する問題があるが、その変動分は出力電流Ｉｏの極性に依存するために、出力電流極性ＳＩを用いて前もってその変動分を補正するようにスイッチング素子のデューティ比を求めることも行われている。
【特許文献１】特開平０５−１８４１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、電流極性判別を高精度に行うためには電流検出器３の検出精度を上げる必要があるため、コスト高となることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、単方向の電流をスイッチングできるスイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる逆導通スイッチにおいて、前記逆導通スイッチの両端の電位差をダイオードを介して検出し該電位差と所定値との大小関係で前記逆導通スイッチに流れる電流の極性を判別する逆導通スイッチ電流極性判別器を具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、高精度な電流検出器を用いることなく、逆導通スイッチ電流極性判別器や双方向スイッチ電流極性判別器を用いることで安価で高精度な電流極性判別結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を適用した基本回路の一例を図１に示す。図１は、スイッチング素子２３と還流ダイオード２４からなる逆導通スイッチに本発明の電流極性判別回路１０を付加したものであり、還流ダイオード２４のカソードにダイオード５１のカソードを接続し、ダイオード５１のアノードには抵抗９１を介して直流電源６１の正極が接続されている。直流電源６１の負極は還流ダイオード２４のアノードに接続されている。
還流ダイオード２４の順方向電圧降下をＶｄｋとし、ダイオード５１の順方向電圧降下をＶｄｓとし、スイッチング素子のオン時電圧降下をＶｏｎとし、直流電源６１はＶｏｎ＋Ｖｄｓより大きい電圧とすると、還流ダイオード２４のアノードからみたダイオード５１のアノードの電位Ｅｘは、還流ダイオード２４に電流が流れている場合にダイオード５１は導通するので、
Ｅｘ１＝−Ｖｄｋ＋Ｖｄｓ
となる。還流ダイオード２４に電流が流れていない場合でスイッチング素子２３がオンの場合は、ダイオード５１は導通するのでＥｘは、
Ｅｘ２＝Ｖｏｎ＋Ｖｄｓ
となる。還流ダイオード２４に電流が流れていない場合でスイッチング素子２３がオフの場合は、ダイオード５１は導通しないのでＥｘは、
Ｅｘ３＝直流電源６１の電圧
となる。以上より、Ｅｘ１＜Ｅｘ２＜Ｅｘ３の関係がなりたつので、比較電圧源７の電圧をＥｘ１とＥｘ２の間にしておくと、比較器８１によって還流ダイオード２４に電流が流れているかどうかを判別できる。従って、比較器８１の負極入力よりも正極入力の方が大きい場合に比較器８１の出力がＳＩｘ＝１、逆の場合ＳＩｘ＝０となるならば、還流ダイオード２４に電流が流れているＩｓ＜０の場合ＳＩｘ＝０となり、そうでない場合はＳＩｘ＝１となり、逆導通スイッチに流れる電流の極性を判別できることとなる。
【００１０】
図３は、図１の電流極性判別回路１０を図２のＰＷＭインバータに適用した場合である。Ｓｐ＝１の時に逆導通スイッチ１のスイッチング素子がオンし、Ｓｐ＝０で逆導通スイッチ１のスイッチング素子がオフするとし、Ｓｎと逆導通スイッチ２のスイッチング素子の動作も同様とした場合に、ＳｐとＳｎを入力している論理和回路７２の出力は逆導通スイッチ１と２のどちらもオフしているデッドタイム期間中だけ０を出力するようになる。Ｄフリップフロップ回路７１のクロックＣＫ入力には論理和回路７２の出力が接続されており、Ｄフリップフロップ回路７１のデータＤ入力には電流極性判別回路１０の出力ＳＩｘが接続されているため、Ｄフリップフロップ回路７１の出力ＳＩｄはデッドタイム期間中の電流極性判別回路１０の出力ＳＩｘが保持されて出力されることとなる。つまり、デッドタイム期間中において、Ｉｏ＞０の場合はＩｏは逆導通スイッチ２を流れるのでＳＩｘ＝０となり、Ｉｏ＜０の場合はＩｏは逆導通スイッチ１を流れて逆導通スイッチ２には流れないのでＳＩｘ＝１となることから、デッドタイム期間終了後において、Ｉｏ＞０の場合はＳＩｄ＝０、Ｉｏ＜０の場合はＳＩｄ＝１となる。以上より、ＳＩｄによってデッドタイム期間中の電流の極性を正確に知ることができるので、ＳＩｄを用いてデッドタイム期間中の電圧誤差を正確に補正できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
簡単な回路を付加するだけで、逆導通スイッチング素子に流れる電流の極性を高精度に判別できるので、ＰＷＭインバータなどに応用することで、デッドタイム等による電圧誤差を正確に補正可能となり、正確な電圧出力や正確な出力電圧推定などが可能となり、インバータの制御性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した回路図である。
【図２】従来のＰＷＭインバータの１相の電流極性判別回路である。
【図３】本発明をＰＷＭインバータの１相に適用した場合の回路図である。
【符号の説明】
【００１３】
１    逆導通スイッチ
２    逆導通スイッチ
３    電流検出器
４    極性判別器
１１，２１，２３  スイッチング素子
１２，２２，２４  還流ダイオード
５１    ダイオード
６１    直流電源
９１    抵抗
７    比較電圧源
８１    比較器
１０    電流極性判別回路
７１    Ｄフリップフロップ回路
７２    論理和回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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