電力變換裝置的制作方法

本發明涉及在具備將直流電力變換為交流電力而輸出的逆變器的電力變換裝置中特別是逆變器的再生控制時的動作。

背景技術：

在混合動力汽車或電動汽車等電動車中，在再生控制時，將作為再生能量的再生電力經由具備逆變器的電力變換裝置充電到電池。然后通過對該再生電力進行再次利用，從而有效地利用電力。但是，在再生控制時，在產生例如連接電池和電力變換裝置的纜線斷線等問題、電池和電力變換裝置成為切斷狀態的情況下，無法將再生電力向電池進行充電。例如當在電池與其平滑電容器之間發生了該斷線的情況下，再生電力除了由布線的寄生電阻及逆變器的開關元件的導通電阻消耗的電力之外，全部被積蓄到平滑電容器。當再生電力被持續積蓄到平滑電容器時，平滑電容器的電壓上升并成為過電壓，使平滑電容器及逆變器的開關元件的可靠性下降。

在作為以往的電力變換裝置的逆變器裝置中，在使馬達停止時，使馬達的各相的1對開關元件中的與直流電源的負側連接的下開關元件全部接通。由此，使馬達的各相相互短路，利用馬達的線圈等負載電消耗此刻為止驅動馬達的能量(例如，參照專利文獻1)。

另外公開了利用以下方法抑制再生動作中的直流電源線的電壓上升的以往的電力變換裝置。

當探測到直流電源線的過電壓時，進行3相短路。由于3相短路，電流在馬達與半導體開關元件之間回流，能夠抑制直流電源線的電壓上升。在3相短路中，接通上支路的半導體開關元件或者下支路的半導體開關元件而使電流回流，所以接通這一側的半導體開關元件發熱。為了防止發生由于熱所引起的半導體開關元件的故障，適當地進行3相短路的支路的切換。也可以在逆變器部的上支路側和下支路側分別設置溫度傳感器，通過這些溫度傳感器的輸出來切換進行該3相短路的支路，以使上支路側和下支路側的半導體開關元件的溫度成為相同程度(例如，參照專利文獻2)。

專利文獻1：日本特開2006－166504號公報(第4頁，第[0012]、[0013]段，圖2)

專利文獻2：國際公開編號wo2012/077187(第20貢，第[0062]～[0066]段，第25貢，[0086]，圖4、圖6)

技術實現要素：

在上述專利文獻1所記載的以往的電力變換裝置中，在使馬達的各相相互短路時，僅接通與直流電源的低電位側連接的全相的下開關元件。由此，通過在馬達與逆變器電路之間使再生電流回流來消耗再生電力，從而抑制平滑電容器的電壓上升。但是，由于僅接通下開關元件使再生電流回流，所以由于開關時的導通損耗，下開關元件的溫度上升，可靠性下降。

另外，在專利文獻2所記載的3相的電力變換裝置中，進行支路的切換控制，以使上支路側和下支路側的開關元件的溫度為相同程度。但是，在各相分別存在上下支路，有時由于電力變換裝置的動作模式、每個支路的冷卻條件、每個支路的開關元件的并聯連接數量、各開關元件的特性的偏差、各開關元件的安裝位置等條件不同，開關元件的溫度針對每個相不同。

另外，即使在相同的支路內，也有時對開關元件的溫度造成影響的條件針對各開關元件的每一個而不同，各開關元件的溫度未必會一樣。

因此，難以準確地獲取開關元件的溫度，難以對上支路側和下支路側的開關元件適合地進行切換控制。

因此，存在無法可靠性良好地抑制電力變換裝置所具備的開關元件的溫度上升這樣的問題。

本發明是為了解決如上所述的問題點而完成的，其目的在于提供如下電力變換裝置：即使在電力變換裝置的再生控制時直流電源與平滑電容器之間為切斷狀態的情況下，也能夠通過對高電位側的支路的開關元件和低電位側的支路的開關元件適合地進行切換控制，一邊抑制平滑電容器的電壓上升，一邊可靠性良好地抑制開關元件的溫度上升。

本發明的電力變換裝置具備：平滑電容器，連接于直流母線間，對來自直流電源的直流電力進行平滑；逆變器電路，具備串聯體，將直流電力變換為交流電力而輸出，該串聯體分別并聯連接于所述直流母線間，在所述串聯體中與所述直流母線的高電位側連接的上開關元件和與所述直流母線的低電位側連接的下開關元件分別被串聯連接，所述上開關元件和所述下開關元件的連接點與各相交流輸入輸出線連接；以及控制電路，控制所述逆變器電路的動力運行以及再生，其中，所述控制電路在所述逆變器電路的再生控制中，在所述直流電源與所述平滑電容器之間的路徑為切斷狀態的情況下，每隔預先確定的切換期間切換第1控制和第2控制而進行控制，所述第1控制使全部所述上開關元件接通，并且使全部所述下開關元件斷開，所述第2控制使全部所述下開關元件接通，并且使全部所述上開關元件斷開。

另外，發明的電力變換裝置具備：平滑電容器，連接于直流母線間，對來自直流電源的直流電力進行平滑；逆變器電路，具備串聯體，將直流電力變換為交流電力并輸出，該串聯體分別并聯連接于所述直流母線間，在所述串聯體中與所述直流母線的高電位側連接的上開關元件和與所述直流母線的低電位側連接的下開關元件分別被串聯連接，所述上開關元件和所述下開關元件的連接點與各相交流輸入輸出線連接；以及控制電路，控制所述逆變器電路的動力運行以及再生，其中，所述控制電路在所述逆變器電路的再生控制中，在所述直流電源與所述平滑電容器之間的路徑為切斷狀態的情況下，每隔規定的切換期間切換第1控制和第2控制而進行控制，所述第1控制使全部所述上開關元件接通，并且使全部所述下開關元件斷開，所述第2控制使全部所述下開關元件接通，并且使全部所述上開關元件斷開，所述控制電路根據在所述各相交流輸入輸出線中流過的電流確定所述切換期間。

根據本發明的電力變換裝置，即使在逆變器電路的再生控制時直流電源與平滑電容器之間被切斷的狀態的情況下，也能夠對高電位側的上開關元件和低電位側的下開關元件適合地進行切換控制，能夠一邊抑制平滑電容器的電壓上升，一邊可靠性良好地抑制開關元件的溫度上升，使平滑電容器以及開關元件的可靠性提高，實現長壽命化。

附圖說明

圖1是示出本發明的實施方式1的電力變換裝置的結構的概略圖。

圖2是本發明的實施方式1的開關元件的驅動用的絕緣電源的電路結構圖。

圖3是表示本發明的實施方式1的控制電路的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的例子的示意圖。

圖4是示出本發明的實施方式1的控制電路內的數據表格的結構例的圖。

圖5是示出本發明的實施方式1的開關元件安裝于基板的狀態的剖面圖。

圖6是示出本發明的實施方式1的控制電路內的數據表格的其它結構例的圖。

圖7是表示本發明的實施方式1的控制電路的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的其它例子的示意圖。

圖8是表示本發明的實施方式2的控制電路的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的示意圖。

圖9是示出本發明的實施方式3的電力變換裝置的結構的概略圖。

圖10是表示本發明的實施方式3的控制電路的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的示意圖。

具體實施方式

實施方式1.

以下，作為本發明的實施方式1的電力變換裝置，使用附圖來說明應用于電動車的電動機驅動的電力變換裝置100。

圖1是示出本發明的實施方式1的電力變換裝置100的結構的概略圖。

電力變換裝置100具備：作為逆變器電路的電動機驅動裝置30，連接于直流電源1與在電動車中使用的電動機4之間，將來自直流電源1的直流電力變換為交流電力并輸出到電動機4；平滑電容器2，對來自直流電源1的直流電力進行平滑；以及控制電路40，控制電動機驅動裝置30的動力運行以及再生。

平滑電容器2以與電動機驅動裝置30并聯的方式連接于高電位側的直流母線(以后稱為母線21)與低電位側的直流母線(以后稱為母線22)之間，經由繼電器6連接于直流電源1的正負端子。能夠通過該繼電器6機械地連接以及切斷電動機驅動裝置30和直流電源1。

電動機驅動裝置30具備串聯體35u、35v、35w，在該串聯體35u、35v、35w中上開關元件31u、31v、31w和下開關元件32u、32v、32w分別被串聯連接，上述上開關元件31u、31v、31w是開關元件且連接于母線21，上述下開關元件32u、32v、32w是開關元件且連接于母線22。

二極管與開關元件31(31u、31v、31w)、開關元件32(32u、32v、32w)分別反并聯地連接。

以后，在不區分上開關元件31和下開關元件32進行說明的情況下，只記載為開關元件31、32。

串聯體35u、35v、35w分別并聯連接于母線21與母線22之間。而且，各串聯體35u、35v、35w的上開關元件31u、31v、31w與下開關元件32u、32v、32w的連接點分別與u相、v相、w相的各相交流輸入輸出線(在圖中u、v、w)連接。電動機4的各相與該u相、v相、w相的各相交流輸入輸出線連接。

進而，電動機驅動裝置30具備用于驅動上開關元件31u、31v、31w的高電位側驅動電路33u、33v、33w和用于驅動下開關元件32u、32v、32w的低電位側驅動電路34u、34v、34w。此外，在圖中，將各驅動電路33u、33v、33w、34u、34v、34w顯示為dr。

另外，具備用于檢測電動機驅動裝置30以及電動機4的狀態的電壓傳感器71、電流傳感器72以及旋轉傳感器73這3個傳感器。

控制電路40根據電壓傳感器71的感測信息，檢測母線21、22間的電壓v1。另外，控制電路40根據電流傳感器72的感測信息，檢測電動機驅動裝置30的輸出電流(在各相交流輸入輸出線中流過的電流)ia。另外，控制電路40根據旋轉傳感器73的感測信息，檢測電動機4的速度ω及磁極位置θ。

圖2是本發明的實施方式1的開關元件31、32的驅動用的絕緣電源7的電路結構圖。

如圖2所示，絕緣電源7具備開關元件7a、變壓器7b、二極管7c、7d以及電容器7e。而且，絕緣電源7接受母線21、22間的電力，生成對高電位側驅動電路33u、33v、33w以及低電位側驅動電路34u、34v、34w供給的驅動電源。該絕緣電源7能夠根據其內部的開關元件的導通時間和變壓器的匝數比使生成的電壓可變。

控制電路40為了控制電動機4的轉速及轉矩，控制電動機驅動裝置30的動作。該控制電路40具備指令值生成部41、電壓控制部42以及pwm電路43。指令值生成部41根據電動機4的目標轉速及目標轉矩的信息和驅動器的控制信息生成指令值c1。然后，將該指令值c1輸入到電壓控制部42。電壓控制部42根據由上述各傳感器71～73感測而檢測出的母線21、22間的電壓v1、輸出電流(各相交流輸入輸出線的電流)ia、速度ω以及磁極位置θ的值以及指令值c1，輸出用于控制電動機驅動裝置30的輸出電壓的指令值c2。pwm電路43根據指令值c2通過pwm控制生成驅動信號，將所生成的驅動信號輸入到高電位側驅動電路33u、33v、33w和低電位側驅動電路34u、34v、34w。

這樣與各相對應地配置的上開關元件31u、31v、31w被高電位側驅動電路33u、33v、33w驅動，對母線21與u相、v相、w相的各相交流輸入輸出線之間進行開關。另外，下開關元件32u、32v、32w被低電位側驅動電路34u、34v、34w驅動，對母線22與u相、v相、w相的各相交流輸入輸出線之間進行開關。

接下來，說明電動機驅動裝置30的再生控制。

在再生制動器工作時，旋轉轉矩從電動車的車輪被傳遞到電動機4，電動機4根據傳遞到的旋轉轉矩生成交流電力(再生電力)。此時，控制電路40對電動機驅動裝置30進行再生控制，再生所生成的交流電力。

在直流電源1與平滑電容器2之間的路徑正常連接的情況下，控制電路40將電動機驅動裝置30的開關元件31、32全部斷開。

此外，并不限于如上所述的將開關元件31、32全部斷開的控制。例如，也可以是與二極管的導通同步地進行開關元件31、32的開關的同步整流控制。由此，該交流電力被電動機驅動裝置30變換為直流電力，被充電到直流電源1。所充電的電力在電動機驅動裝置30的動力運行動作時再次被用作行駛能量。

在直流電源1與平滑電容器2之間的路徑為切斷狀態的情況(例如繼電器6為開路狀態時、或由于某種原因而連接到直流電源1的纜線脫落的狀態的情況等)下，控制電路40為了抑制再生電力所引起的平滑電容器2的電壓上升，進行以下的過電壓抑制控制。

圖3是表示本發明的實施方式1的控制電路40的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的示意圖。此外，橫軸表示時間，q表示過電壓抑制控制的期間。

在圖中示出在直流電源1與平滑電容器2之間的路徑為切斷狀態時為hi的fail信號f1、控制電路40在過電壓抑制控制時輸出到電動機驅動裝置30的下開關元件32u、32v、32w的驅動信號s2以及上開關元件31u、31v、31w的驅動信號s1的關系。

在電動機驅動裝置30的再生控制時，當在時刻t0，fail信號f1成為hi時，控制電路40開始過電壓抑制控制。

例如使用繼電器6的開閉信號、由電壓傳感器71、電流傳感器72獲取到的電力變換裝置100的電壓及電流的信息等，判定直流電源1與平滑電容器2之間的路徑是否為切斷狀態來輸出該fail信號f1。

在該過電壓抑制控制中，控制電路40執行第2控制p2，該第2控制p2具有使u相、v相、w相的全部下開關元件32u、32v、32w接通、并且使全部的上開關元件31u、31v、31w斷開的零向量期間。

當全相的下開關元件32u、32v、32w接通時，電動機4的電樞繞組的各相短路，在電動機驅動裝置30與電動機4之間再生電流回流。然后，再生電力被接通的各下開關元件32u、32v、32w的導通電阻、電動機4的電樞繞組的負載以及布線的寄生電阻消耗。

在從時刻t0起經過期間δt的時刻t1，控制電路40切換到第1控制p1，該第1控制p1具有使u相、v相、w相的全部上開關元件31u、31v、31w接通、并且使全部下開關元件32u、32v、32w斷開的零向量期間。

與第2控制p2時同樣地，再生電力被接通的上開關元件31u、31v、32w的導通電阻、電動機4的電樞繞組的負載以及布線的寄生電阻消耗。

在從時刻t1起經過期間δt的時刻t2，控制電路40切換到第2控制p2。在從時刻t2起經過期間δt的時刻t3，控制電路40切換到第1控制p1。

直至fail信號f1成為low為止反復進行基于該控制電路40進行的每隔期間δt的第1控制p1與第2控制p2的切換控制。

此外，如圖3所示，始終將恒定長度的期間δt用作切換期間。

在上述時刻t0至時刻t1的第2控制p2的期間，再生電流在下開關元件32u、32v、32w中流過。因此，下開關元件32u、32v、32w的溫度上升。相對于此，在斷開的上開關元件31u、31v、31w中不流過再生電流。因此，上開關元件31u、31v、31w的溫度下降。

在上述時刻t1至時刻t2的第1控制p1的期間，再生電流在上開關元件31u、31v、31w中流過。因此，上開關元件31u、31v、31w的溫度上升。相對于此，在斷開的下開關元件32u、32v、32w中不流過再生電流。因此，下開關元件32u、32v、32w的溫度下降。

這樣，通過控制電路40每隔期間δt切換下開關元件32u、32v、32w成為接通的第2控制p2和上開關元件31u、31v、31w成為接通的第1控制p1而進行控制。這樣，能夠確保在斷開的一方的開關元件31、32中不流過再生電流的冷卻期間。由此，能夠抑制開關元件31、32的溫度上升。

進而，通過切換上開關元件31u、31v、32w和下開關元件32u、32v、32w，產生切換時的開關損耗。能夠通過該開關損耗進一步有效地消耗再生電力。

此外，在本實施方式中，在過電壓抑制控制中，在先進行第2控制p2之后，進行第1控制p1，但其順序也可以是相反的。

以下，說明上述切換期間δt。

圖4是示出本發明的實施方式1的控制電路40內的數據表格的結構例的圖。

圖4所示的上限溫度值tmax表示作為半導體元件的開關元件31、32的內部的p型半導體區域與n型半導體區域的pn結部處的上限的溫度值(在該情況下，130℃)。

而且，在該數據表格中，保持有以使pn結部的溫度成為該上限溫度值tmax以下的方式預先確定的切換期間δt的期間長度(在該情況下10μs)。

該切換期間δt的值(10μs)是根據各開關元件31、32的元件特性、電力變換裝置100的動作模式、各開關元件31、32的安裝位置等條件j1預先確定的。

這些條件j1能夠在電力變換裝置100動作之前準確地獲取。而且，根據這些條件j1，確定電力變換裝置100所具備的全部開關元件31、32成為上限溫度值tmax以下那樣的切換期間δt。

控制電路40使用如上所述預先確定的10μs的切換期間δt，每隔10μs切換第1控制p1和第2控制p2來進行控制。

作為上述條件j1即各開關元件31、32的元件特性的具體例，以下說明使用開關元件31、32的熱阻的情況。

通過使用開關元件31、32的熱阻，能夠預先計算開關元件31、32的溫度上升值δtr。然后，確定計算出的溫度上升值δtr被散熱而開關元件31、32的溫度為上限溫度值tmax以下的切換期間δt。

另外，為了計算更準確的溫度上升值δtr，除了可以使用開關元件31、32的熱阻之外，還可以使用開關元件31、32的熱容量。

另外，為了計算溫度上升值δtr，除了可以使用開關元件31、32的熱阻之外，還可以使用與開關元件31、32熱連接的散熱部的熱阻。以下，使用圖說明該散熱部。

圖5是示出本發明的實施方式1的開關元件31、32安裝于基板60的狀態的剖面圖。

如圖所示，在表面安裝有開關元件31、32的基板60的背面，安裝有作為散熱部的散熱器61。這樣，構成為開關元件31、32的發熱經由作為熱傳導路徑的基板60而傳熱到散熱器61。

在該情況下，能夠使用開關元件31、32的熱阻、基板60的熱阻以及散熱器61的熱阻來計算更準確的溫度上升值δtr。

以下，說明使用與上述圖4不同的結構的數據表格的第1控制p1與第2控制p2的切換控制。

圖6是示出本發明的實施方式1的控制電路40內的數據表格的其它結構例的圖。

在圖6所示的數據表格中，保持有針對切換期間δt的多個期間長度。與圖4所示的切換期間δt同樣地，根據條件j1預先確定這些切換期間δt以使開關元件31、32的pn結部的溫度為上限溫度值tmax以下。

進而，針對在圖中示出為ia、ta、n的每個條件j2確定這些切換期間δt的期間長度。

條件j2是指在電力變換裝置100的動作中由傳感器等獲取的、對開關元件31、32的溫度造成影響的條件。

具體而言，作為圖6(a)所示的條件j2的ia是由電流傳感器72獲取到的在各相交流輸入輸出線中流過的電流的值，作為圖6(b)所示的條件j2的ta是開關元件31、32的周圍溫度ta，作為圖6(c)所示的條件j2的n是冷卻開關元件31、32的風扇的冷卻條件(此處，風扇的轉速n)。

這樣，預先確定與這些條件j2的值相應的切換期間δt以使電力變換裝置100所具備的全部開關元件31、32為上限溫度值tmax以下。

以下，說明使用上述條件j2的控制電路40的控制。

在電力變換裝置100的動作中，當fail信號f1為hi、控制電路40將直流電源1與平滑電容器2之間的路徑判定為切斷狀態時，控制電路40獲取上述條件j2。

此處，無需獲取3個條件j2(電流ia、周圍溫度ta、風扇轉速n)全部，也可以獲取至少1個條件j2。

接下來，控制電路40根據獲取到的條件j2，從切換期間δt的多個期間長度選出1個期間長度。

具體而言，獲取在各相交流輸入輸出線中流過的電流ia作為條件j2，設該電流ia的值是120a。在該情況下，控制電路40從圖6(a)所示的數據表格中選出與120a的電流ia對應地預先確定的10.5μs的期間長度。

接下來，控制電路40將10.5μs的期間長度用于切換期間δt，每隔10.5μs切換第1控制p1和第2控制p2而進行控制。

此外，在獲取到周圍溫度ta作為條件j2的情況下，控制電路40從圖6(b)所示的數據表格中選出與獲取到的周圍溫度ta的值對應地預先確定的切換期間δt的期間長度。

另外，在獲取到風扇轉速n作為條件j2的情況下，控制電路40從圖6(c)所示的數據表格中選出與獲取到的風扇轉速n的值對應地預先確定的切換期間δt的期間長度。

此外，并非限定于如上所述針對每1個條件j2選出期間長度。例如，也可以同時獲取多個條件j2(例如，電流ia和周圍溫度ta)的兩個值，根據保持有與該兩個值對應的期間長度的表格(未圖示)選出期間長度。

這樣，控制電路40根據獲取到的條件j2中的至少1個值，從多個期間長度中選出1個期間長度。

以下，說明與使用上述圖3、圖4、圖6說明的控制不同的第1控制p1與第2控制p2的切換控制。

圖7是在本發明的實施方式1的控制電路40的再生控制時的過電壓抑制控制中示出與圖3所示的控制不同的控制的示意圖。

在使用圖3說明的切換控制中，不論第1控制p1與第2控制p2的切換控制的經過時間如何，都始終使用恒定的切換期間δt。

在圖7所示的切換控制中，從開始第1控制p1與所述第2控制p2的切換控制的時刻t0至時刻t5使用的切換期間δt1與從時刻t5至時刻t7使用的切換期間δt2不同。

這樣，還能夠使用根據第1控制p1與所述第2控制p2的切換控制的經過時間預先確定的切換期間δt1、δt2。

此外，在本實施方式中，作為電動機驅動裝置30的開關元件，圖示n型mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effect-transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)，但并非限定于此。具有開關功能即可，也可以使用雙極型晶體管或igbt(insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極晶體管)。作為單極型器件的mosfet一般具有由于溫度而導通電阻增加的趨勢。另一方面，作為雙極型器件的igbt一般被認為集電極和發射極間的飽和電壓相對于溫度的增加量少。也可以考慮這些開關元件31、32的特性而選擇以得到電動車的驅動器所要求的制動力。

另外，關于與開關元件31、32反并聯連接的二極管，在使用mosfet的情況下示出mosfet的體二極管，但并非限定于此。該二極管具有反向地使電流流過的功能即可，也可以使用sbd(schottkybarrierdiode，肖特基勢壘二極管)或pn結二極管。另外，也可以不使用二極管，而使用mosfet的同步整流。

在這些開關元件31、32中，除了si半導體之外，還能夠使用采用寬帶隙半導體的開關元件。在寬帶隙半導體中，除了有碳化硅之外，還有氮化鎵、金剛石。寬帶隙半導體能夠進行高溫動作，所以能夠簡化散熱器等的冷卻系統，能夠實現裝置的小型化。

另外，在本實施方式中，舉出了使用繼電器6的例子，但并非限定于此，根據電路結構，還存在不設置該繼電器6的情況。

另外，上述電壓傳感器71、電流傳感器72以及旋轉傳感器73的結構是一個例子。根據電動機4或與該電動機4連接的負載，有時不需要這些傳感器、或者不使用感測到的信息。或者，還有時需要更多信息的感測，所以適當地變更傳感器的結構即可。

另外，電動機驅動裝置30的直流電源1例如包括nimh(鎳金屬氫化物)電池或li－ion(鋰離子)電池。另外，也可以對交流電源進行整流來用作直流電源。

根據如上所述構成的本實施方式的電力變換裝置100，當在再生控制時直流電源1與平滑電容器2之間為切斷狀態的情況下，在電動機驅動裝置30與電動機4之間使再生電流回流。由此能夠控制成再生電力不被充電到平滑電容器2。因此，能夠抑制平滑電容器2的電壓上升，能夠防止平滑電容器2的過電壓所引起的平滑電容器以及開關元件31、32的可靠性下降。

進而，當在電動機驅動裝置30與電動機4之間使再生電流回流時，每隔預先確定的切換期間δt切換第1控制p1和第2控制p2而進行控制。因此，能夠確保一邊由接通這一側的開關元件31、32消耗再生電力、一邊對斷開這一側的開關元件31、32不流過再生電流的冷卻期間。由此能夠對溫度臨時上升的開關元件31、32進行冷卻，能夠抑制開關元件31、32的溫度上升，使可靠性提高。這樣，能夠提供可靠性高且壽命長的電力變換裝置。

進而，還能夠使用電容小的小型平滑電容器2和開關元件31、32，所以能夠使裝置結構小型化。

進而，不是如以往技術那樣根據難以準確地探測的動作中的開關元件的溫度確定切換期間，而是控制電路40使用預先確定的切換期間δt。該切換期間δt是根據對開關元件31、32的溫度造成影響的各種各樣的條件j1而預先確定的。而且，條件j1是開關元件31、32的元件特性等能夠在電力變換裝置100動作之前準確地獲取的條件。因此，能夠使用基于能夠準確地獲取的條件的合適的切換期間δt。這樣，能夠將開關元件31、32的溫度可靠性良好地抑制到上限溫度值tmax以下。

另外，在電力變換裝置100的動作中，控制電路40獲取fail信號f1成為hi的時間點處的在各相交流輸入輸出線中流過的電流ia的值等條件j2，根據該條件j2選出切換期間δt的期間長度。

即使在電力變換裝置100的動作中也能夠準確地獲取在各相交流輸入輸出線中流過的電流ia等該條件j2。另外，該條件j2表示即將進行第1控制p1與第2控制p2的切換控制之前的電力變換裝置100的狀態。

這樣，能夠根據準確、進而結合電力變換裝置100的最近的動作狀況的條件j2，從預先確定的多個期間長度之中選出最佳的期間長度。因此，能夠高制度地抑制開關元件31、32的溫度上升。

另外，不是如以往技術那樣一邊比較上開關元件31的溫度和下開關元件32的溫度，一邊確定切換期間δt。因此，不會招致控制電路40的比較控制所引起的處理的延遲。這樣，控制電路40能夠迅速地進行第1控制p1與第2控制p2的切換控制。

另外，這樣每隔預先確定的切換期間δt進行預先確定的第1控制p1與第2控制p2的切換控制，所以能夠防止顫動。這樣，能夠進行穩定性高的切換控制。

另外，能夠確定與第1控制p1和所述第2控制p2的切換控制的經過時間相應的切換期間δt。由此，在開關元件31、32的溫度高的過電壓抑制控制的開始時間點使用期間長度短的切換期間δt1。然后，在從過電壓抑制控制的開始起經過規定的期間而到達開關元件31、32的溫度變低的時刻時，使用期間長度長的切換期間δt2。這樣，能夠根據第1控制p1和所述第2控制p2的經過時間，適當地減少開關元件31、32的開關次數。因此，能夠抑制關斷時的浪涌電壓所致的開關元件31、32的劣化。

另外，將在電力變換裝置100的通常動作時的控制中獲取的電流ia的值還用于過電壓抑制控制中的切換期間δt的確定。因此，無需為了確定切換期間δt而另外設置電流傳感器，能夠活用現有的電流傳感器72。由此，能夠實現電力變換裝置100的小型化、低成本化。

此外，在圖6(c)中，作為冷卻開關元件31、32的冷卻條件，示出了風扇的轉速n，但并非限定于此。例如也可以使用冷卻水，在該情況下，作為冷卻條件能夠使用冷卻水的溫度、容積等。

另外，各種各樣的條件j1并非限定于電力變換裝置100的動作模式、各開關元件31、32的元件特性的偏差、各開關元件31、32的安裝位置。對開關元件的溫度造成影響的條件中的能夠在電力變換裝置100動作之前準確地獲取的條件即可。

另外，作為熱傳導路徑示出了基板60，作為散熱部示出了散熱器61，但并非限定于此。與開關元件31、32熱連接即可。

另外，上限溫度值tmax設為開關元件31、32的pn結部的溫度，但并非限定于此。例如，也可以是開關元件31、32的封裝的表面溫度。

實施方式2.

以下，以與上述實施方式1不同的地方為中心說明本發明的實施方式2。

在實施方式1中，預先確定有切換期間δt，控制電路40使用該預先確定的切換期間δt，對第1控制p1和第2控制p2進行切換控制。

在本實施方式中，控制電路40根據在電力變換裝置100的動作中在各相交流輸入輸出線中流過的電流ia確定規定的切換期間δt。

該電流ia與在上述實施方式1中作為條件j2而示出的電流ia相同，與實施方式1同樣地在電力變換裝置100的動作中由電流傳感器72獲取。

然后，控制電路40根據電流ia而確定切換期間δt，每隔切換期間δt切換第1控制p1和第2控制p2而進行控制。

控制電路40例如預先保持示出電流ia與切換期間δt的對應的表格，根據檢測出的電流ia確定切換期間δt。另外，確定切換期間δt以使開關元件31、32的pn結部的溫度成為上限溫度值tmax以下。

另外，控制電路40也可以根據上述電流ia和開關元件31、32的周圍溫度ta來確定切換期間δt。

該周圍溫度ta與在上述實施方式1中作為條件j2而示出的周圍溫度ta相同。

另外，控制電路40也可以根據上述電流ia和冷卻開關元件31、32的冷卻條件而確定切換期間δt。

該周圍溫度ta與在上述實施方式1中作為條件j2而示出的周圍溫度ta相同，是風扇的轉速n等。

另外，控制電路40使用開關元件31、32的熱阻以及熱容量中的至少熱阻來計算開關元件31、32的溫度上升值δtr。然后，也可以根據上述電流ia和計算出的溫度上升值δtr而確定切換期間δt。

另外，控制電路40也可以使用上述電流ia、散熱部的熱阻以及熱傳導路徑的熱阻來計算溫度上升值δtr。

該散熱部和熱傳導路徑與在上述實施方式1中示出的例子相同，是散熱器61、基板60等。

另外，控制電路40也可以基于上述電流ia而根據第1控制p1與第2控制p2的切換控制的經過時間來確定切換期間δt。

該切換控制與上述實施方式1的圖7所示的切換控制等同，切換期間δt按照切換控制的經過時間而不同。

另外，也可以使用如在以下使用圖而示出的基準信號來確定切換期間δt。

圖8是表示本發明的實施方式2的控制電路40的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的示意圖。

在圖中，示出用于控制電力變換裝置100的動力運行以及再生的、成為驅動開關元件31、32的基礎的載波c1。該載波c1是根據作為基準信號的時鐘信號clk生成的載波。

在本實施方式中，控制電路40根據該時鐘信號clk調整根據電流ia所確定的切換期間δt。

如圖8所示，切換期間δt被調整成時鐘信號clk的周期的整數倍，各切換期間δt與時鐘信號clk的上升同步地開始。

這樣，對切換期間δt的確定也使用用于生成載波c1的時鐘信號clk。

根據如上所述構成的本實施方式的電力變換裝置，即使在再生控制時直流電源1與平滑電容器2之間的路徑為切斷狀態的情況下，控制電路40也根據電力變換裝置100的動作中的在各相交流輸入輸出線中流過的電流ia的值來確定切換期間δt。

這樣，控制電路40能夠根據能夠準確地獲取且結合實際的動作狀況的電流ia確定合適的切換期間δt。

另外，控制電路40確定切換期間δt，所以即使在電力變換裝置100的動作中也能夠確定切換期間δt。因此，控制的自由度提高。

這樣，能夠一邊抑制平滑電容器2的電壓上升，一邊可靠性良好地抑制開關元件31、32的溫度上升，設為上限溫度值tmax以下。

因此，能夠使平滑電容器2以及開關元件31、32的可靠性提高。由此，能夠提供可靠性高且壽命長的電力變換裝置。進而，還能夠使用電容小的小型平滑電容器2及開關元件31、32，所以能夠使裝置結構小型化。

進而，控制電路40除了上述電流ia之外，還根據能夠準確地獲取的其它各種各樣的條件(開關元件31、32的周圍溫度ta、用于冷卻開關元件31、32的冷卻條件、開關元件31、32的熱阻、開關元件31、32的熱容量、開關元件31、32的熱傳導路徑的熱阻、散熱部的熱阻)確定切換期間δt。

這樣，能夠根據能夠更準確地獲取的各種各樣的條件確定合適的切換期間δt。

進而，控制電路40能夠確定與第1控制p1和所述第2控制p2的切換控制的經過時間相應的切換期間δt。由此，能夠適當地減少開關元件31、32的開關次數，抑制關斷時的浪涌電壓所致的開關元件31、32的劣化。

進而，控制電路40能夠根據用于驅動開關元件31、32的時鐘信號clk調整切換期間δt，確定其相位。

這樣，能夠將用于對控制電路40的動力運行以及再生進行控制的時鐘信號clk也用于切換期間δt的確定，無需新追加基準信號。由此，能夠降低控制電路40的控制動作的負荷。

實施方式3.

以下，以與上述實施方式1以及實施方式2不同的地方為中心，使用圖說明本發明的實施方式3。對與上述實施方式1以及實施方式2相同或者等同的結構要素附加相同符號，省略說明。

圖9是示出本發明的實施方式3的電力變換裝置300的結構的概略圖。

如圖所示，在本實施方式中，用于對平滑電容器2進行放電的放電電路380與平滑電容器2并聯連接。放電電路380包括電阻381、開關元件382以及用于驅動開關元件382的驅動電路383。

圖10是表示本發明的實施方式3的控制電路340的再生控制時的過電壓抑制控制的信號的示意圖。此外，橫軸表示時間，q表示過電壓抑制控制的期間。

在圖中，示出在直流電源1與平滑電容器2之間的路徑成為切斷狀態的情況下成為接通的fail信號f1、控制電路340的pwm電路43在過電壓抑制控制時輸出到電動機驅動裝置30的下開關元件32u、32v、32w以及上開關元件31u、31v、31w的驅動信號s2、s1、與過電壓抑制控制時的放電電路380的驅動信號s3的關系。

與實施方式1同樣地，控制電路340在電動機驅動裝置30的再生控制時，當在時刻t0處fail信號f1成為hi時，開始過電壓抑制控制。然后，控制電路340執行第2控制p2，該第2控制p2具有使u相、v相、w相的全部下開關元件32u、32v、32w接通、并且使全部上開關元件31u、31v、31w斷開的零向量期間。

在從時刻t0起經過期間δt的時刻t1，控制電路340使下開關元件32u、32v、32w以及上開關元件31u、31v、31w斷開，并且使放電電路380內的開關元件382接通。此時，上開關元件31u、31v、31w以及下開關元件32u、32v、32w都為斷開，所以再生電力被充電到平滑電容器2。此時，放電電路380內的開關元件382被接通。因此，充電到平滑電容器2內的電力被電阻381消耗，抑制平滑電容器2的電壓上升。

在從時刻t1起經過規定的期間的時刻t2，控制電路40從接通放電電路380內的開關元件382的控制切換到第1控制p1，該第1控制p1具有使u相、v相、w相的全部上開關元件31u、31v、31w接通、并且使全部下開關元件32u、32v、32w斷開的零向量期間。

接下來，在從時刻t2起經過期間δt的時刻t3切換到第2控制p2。該時刻t3的控制狀態與時刻t0的控制狀態相同，在時刻t3以后，直至fail信號f1成為low為止反復進行與上述時刻t0～時刻t2相同的控制動作。

這樣，控制電路40每隔切換期間δt切換第1控制p1和第2控制p2而進行控制，在從第2控制p2切換到第1控制p1的期間進行放電控制p3。

此外，關于在本實施方式中使用的切換期間δt，既可以使用如上述實施方式1所示的預先確定的切換期間δt，也可以如上述實施方式2所示由控制電路40確定切換期間δt。

根據如上所述構成的本實施方式的電力變換裝置300，起到與上述實施方式1同樣的效果，即使在再生控制時直流電源1與平滑電容器2之間的路徑為切斷狀態的情況下，也能夠一邊抑制平滑電容器2的電壓上升，一邊可靠性良好地抑制開關元件31、32的溫度上升。因此，能夠提高平滑電容器2以及開關元件31、32的可靠性。由此，能夠提供可靠性高且壽命長的電力變換裝置。進而，還能夠使用電容小的小型平滑電容器2及開關元件31、32，所以能夠使裝置結構小型化。

進而，通過設置放電電路380，構成為不僅能夠在電動機驅動裝置30的內部消耗再生電力，而且還能夠由放電電路380的電阻381消耗再生電力。而且，在第1控制p1與第2控制p2之間，設置如下控制：使上開關元件31u、31v、31w以及下開關元件32u、32v、32w斷開，并且通過放電電路380消耗再生電力。由此，能夠將一邊抑制平滑電容器2的電壓上升、一邊對各開關元件31、32不流過再生電流的冷卻期間確保得更長。這樣，使開關元件31、32的可靠性提高的效果進一步提高。

此外，在本實施方式中，在從第2控制p2切換到第1控制p1的期間設置有通過放電電路380使平滑電容器2放電的控制，但并非限定于該順序。也可以在從第1控制p1切換到第2控制p2的期間設置通過放電電路380使平滑電容器2放電的控制。

另外，也可以對控制電路340設置判定平滑電容器2的電壓v1是否為規定的電壓vs以上的單元，控制成僅在平滑電容器2的電壓vdc為電壓vs以上的情況下，使開關元件382接通，對平滑電容器2進行放電。由此，能夠進行與實際的平滑電容器2的電壓vdc相應的控制。

另外，上述所示的放電電路380的結構是一個例子，并非限定于此，是具備能夠切換流過再生電流的路徑的接通、斷開的開關元件并能夠消耗再生電力的電路結構即可。

另外，在本實施方式中，每隔規定的恒定切換期間δt切換第1控制p1和第2控制p2而進行控制，但并非限定于此。例如也可以設定成執行第1控制p1的期間和執行第2控制p2的切換期間δt不同。

另外，使用放電電路380的期間也可以設定成與切換期間δt不同。

這樣的開關元件的驅動方法是一個例子。只要使用溫度信息來控制開關元件31、32以抑制電動機驅動裝置30的開關元件31、32的可靠性的下降即可。

另外，在上述實施方式1～3中敘述的電力變換裝置不限于用于電動車的電動機驅動的電力變換裝置，電動機4也不限于用于電動車的電動機。

另外，本發明能夠在該發明的范圍內對各實施方式自由地進行組合，能夠對各實施方式適當地進行變形、省略。