电力变换装置以及电动机装置

摘要

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)。

权利要求

1.一种电力变换装置，其特征在于，

具备：

逆变器，其具备：具有宽禁带半导体切换元件的多个上臂以及具有宽禁带半导体切换元件的多个下臂；

检测器，其在多个所述上臂或多个所述下臂中的一方即多个第1臂与多个所述上臂或多个所述下臂中的另一方即多个第2臂之内，检测在多个所述第2臂上分别流过的电流的大小和方向；以及控制部，其在所述逆变器中流过过电流时，在通过将多个所述第1臂控制为断开来使多个所述第2臂进行回流动作之后，随着该回流动作将通过所述检测器检测出逆方向电流的所述第2臂控制为接通，然后根据由所述检测器检测出的流过多个所述第2臂的电流的大小来将多个所述第2臂控制为断开，所述电力变换装置没有将反并联回流二极管连接至所述宽禁带半导体切换元件的外部，在所述上臂和所述下臂都断开、以及在经过死区时间期间后使所述下臂接通然后再次断开的期间中，当所述上臂被断开之后，设置为使所述下臂断开所述死区时间期间的时间。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述检测器由分流电阻构成。

3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述检测器分别设置在多个所述第2臂中。

4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述控制部在将检测出所述逆方向电流的所述第2臂控制为接通后，在流过多个所述第2臂的电流减少至预先确定的第1判定值时将多个所述第2臂控制为断开。

5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，所述第1判定值是额定电流的5倍以下。

6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，与对流过了所述过电流这一情况进行判定时的第2判定值相比，所述第1判定值更大。

7.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，多个所述第2臂是多个所述下臂。

8.一种电动机装置，其特征在于，具备：

权利要求1～7中任一项所述的电力变换装置；以及通过从所述电力变换装置提供的电力进行动作的电动机。

9.一种电力变换装置，其具有：逆变器，该逆变器具备多个上臂和多个下臂，将从平滑电容器提供的直流电变换为交流电；控制所述逆变器的控制部；以及检测器，其在多个所述上臂或多个所述下臂中的一方即多个第1臂与多个所述上臂或多个所述下臂中的另一方即多个第2臂之内，检测在多个所述第2臂上分别流过的电流的大小和方向，所述电力变换装置的特征在于，所述多个上臂和所述多个下臂的每一个臂具有宽禁带半导体切换元件，所述控制部执行如下动作：

第1控制动作，在所述逆变器中流过过电流时，通过将多个所述第1臂控制为断开，在多个所述第2臂上构筑回流动作的电流路径；

第2控制动作，伴随所述回流动作通过所述检测器检测出逆电流的所述第2臂控制为接通，由此经由具有多个所述第2臂的多个所述切换元件的通道使所述过电流回流；以及第3控制动作，在所述第2控制动作之后，在多个所述第1臂和多个所述第2臂中构筑经由多个所述切换元件的体二极管的电流路径，并经由该电流路径使所述过电流返回至所述平滑电容器，所述电力变换装置没有将反并联回流二极管连接至所述宽禁带半导体切换元件的外部，在所述上臂和所述下臂都断开、以及在经过死区时间期间后使所述下臂接通然后再次断开的期间中，当所述上臂被断开之后，设置为使所述下臂断开所述死区时间期间的时间。

10.根据权利要求9所述的电力变换装置，其特征在于，所述控制部使用所述检测器来监控在所述第2控制动作中流过的回流电流，并在所述回流电流减少至预先确定的第1判定值时执行所述第3控制动作。

11.根据权利要求10所述的电力变换装置，其特征在于，与对流过了所述过电流这一情况进行判定时的第2判定值相比，所述第1判定值更大。

12.一种电力变换装置，其具有：

第1电源端子，其提供高电位侧电源电压；

第2电源端子，其提供低电位侧电源电压；

第1电源节点，其经由第1电源配线连接到所述第1电源端子；

第2电源节点，其经由第2电源配线连接到所述第2电源端子；

3相的分支节点；

3相的上臂，其分别设置在所述第1电源节点与所述3相的分支节点之间，并具备宽禁带半导体切换元件；

3相的下臂，其分别设置在所述第2电源节点与所述3相的分支节点之间，并具备宽禁带半导体切换元件；

输出配线，其将所述3相的分支节点连接到负载；

第1检测器，其在所述3相的上臂或所述3相的下臂中的一方即3相的第1臂与所述3相的上臂或所述3相的下臂中的另一方即3相的第2臂之内，检测在所述3相的第2臂上分别流过的电流的大小和方向；以及控制部，其控制所述3相的上臂和所述3相的下臂，所述电力变换装置的特征在于，

所述控制部在通过所述第1检测器检测出过电流时，在通过将所述3相的第1臂控制为断开来使所述3相的第2臂进行回流动作之后，随着该回流动作将通过所述第1检测器检测出逆方向电流的所述第2臂控制为接通，然后根据由所述第1检测器检测出的流过所述3相的第2臂的电流的大小来将所述3相的第2臂控制为断开，所述电力变换装置没有将反并联回流二极管连接至所述宽禁带半导体切换元件的外部，在所述上臂和所述下臂都断开、以及在经过死区时间期间后使所述下臂接通然后再次断开的期间中，当所述上臂被断开之后，设置为使所述下臂断开所述死区时间期间的时间。

13.根据权利要求12所述的电力变换装置，其特征在于，所述第1检测器由分别设置在所述3相的第2臂上的分流电阻构成。

说明书

电力变换装置以及电动机装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电力变换装置以及电动机装置。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1:日本特开平6-121461号公报

[0008] 专利文献2:国际公开第2012/056766号

[0009] 非专利文献

[0010] 非专利文献1:“Stacking fault expansion from basal plane dislocations converted into threading edge dislocations in 4H-SiC epilayers under high current stress”、Journal of Applied Physics 114,014504(2013)

发明内容

[0011] 发明要解决的课题

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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。

[0016] 但是，SiC-MOSFET是低导通电阻，另一方面还具有饱和电流大的特征。饱和电流与MOSFET的沟道电阻具有互偿(trade-off)的关系，因此越是将SiC-MOSFET的沟道设计为低导通电阻，则饱和电流越会变大。该饱和电流是逆变器由于误动作等而发生短路时流过的电流，因此大的过电流导致元件、逆变器装置的破坏。一般地，在逆变器装置中设置有检测过电流或进行保护的机构，但是期望的是，从误检测(不要动作)的风险、保护电路的限制到发生短路结束保护动作的时间较长(例如，10μs左右)。

[0017] 然而，在使用像SiC-MOSFET那样的饱和电流较大的元件时，在异常时，为了适当地保护元件，需要在更短时间内切断元件。进一步，如非专利文献1所述，如果大的电流流向SiC-MOSFET的体二极管，则加速通电劣化现象，使元件的可靠性、性能更早地劣化。另外，对于引起劣化的电流值而言存在阈值。根据该观点也需要针对大的短路电流进行高速的保护动作。

[0018] 本发明是鉴于上述内容而完成的，其目的之一是在于，在电力变换装置以及电动机装置中实现元件的可靠性的提高。

[0019] 根据本说明书的记载以及附图，本发明的所述以及其他目的和新建特征会更清楚。

[0020] 用于解决课题的手段

[0021] 为了解决上述课题，具备逆变器以及控制装置。逆变器具有具备宽禁带半导体切换元件的多个上臂以及下臂。在逆变器中流过过电流时，控制装置断开被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，根据流过第2臂的电流来断开第2臂。

[0022] 发明效果

[0023] 根据本发明，在电力变换装置以及电动机装置中，可以实现元件的可靠性的提高。

附图说明

[0024] 图1是表示实施例1中的电力变换装置的概略结构例的电路框图。

[0025] 图2是表示在图1的电力变换装置中，逆变器周围的详细的结构例的电路图。

[0026] 图3是表示在图1的电力变换装置中，与逆变器的驱动有关的主要部分的结构例的电路图。

[0027] 图4是表示实施例1中的短路保护动作的动作例的波形图。

[0028] 图5A是表示图4的期间1中的电流路径的一个例子的图。

[0029] 图5B是表示图4的期间2中的电流路径的一个例子的图。

[0030] 图5C是表示图4的期间3中的电流路径的一个例子的图。

[0031] 图6是表示伴随图4的短路保护动作的动作序列的一个例子的说明图。

[0032] 图7是表示图2中的切换元件的概略性结构例的截面图。

[0033] 图8是表示实施例2中的电力变换装置的概略结构例的电路图。

[0034] 图9是表示实施例3中的电力变换装置的概略结构例的电路图。

[0035] 图10是表示实施例4中的电力变换装置的概略结构例的电路图。

具体实施方式

[0036] 以下，使用附图等针对本发明的实施例进行说明。但是，本发明并不限定为解释以下所示的实施方式的记载内容。本领域技术人员对于在不脱离本发明的思想乃至主旨的范围可以改变其具体的结构是可以容易地理解的。

[0037] 在以下所说明的发明的结构中，有时在不同的附图之间针对相同部分或具有同样的功能的部分共用相同的符号，省略重复的说明。

[0038] 本说明书等中的“第1”、“第2”、“第3”等的符号是为了识别结构要素而赋予的，并不限定于是数字或顺序。另外，用于结构要素的识别的编号用于每一个上下文中，在一个上下文中使用的编号并不限定于在其他的上下文中也表示相同的结构。另外，使用某编号所识别出的结构要素并不妨碍兼具使用其他的编号所识别出的结构要素的功能。

[0039] 在附图等中所示的各结构的位置、大小、形状、范围等有时为了易于对发明的理解而不表示实际的位置、大小、形状、范围等。因此，本发明并不限定于附图等中所公开的位置、大小、形状、范围等。

[0040] 实施例1

[0041] 图1表示作为本发明的第1实施例的电力变换装置的结构例。

[0042] 图1的电力变换装置100具备：用于向作为负载的一例的交流电动机(电动机)1供给电力的逆变器(逆变器装置)2、平滑电容器3以及正变换器变换(变换器装置)11；以及控制逆变器2的控制部。这里，控制部由驱动装置5以及控制装置6构成。由电流变换装置100和交流电动机1构成电动机装置。

[0043] 输入至电力变换装置100的交流电通过正变换器11变换为直流电，该直流电经由平滑电容器3被输入至逆变器装置2。逆变器装置2为了控制交流电动机1，将所输入的直流电变换为任意的频率的交流电。交流电动机1使用从逆变器装置2提供的交流电来进行旋转动作等。

[0044] 在这里，如图2所示，逆变器装置2由作为半导体元件的切换元件7构成。切换元件7例如由以SiC-MOSFET为代表的宽禁带半导体材料的切换元件构成。在这里，作为宽禁带半导体材料使用SiC，但是并不限定于此，也可以是GaN、氧化镓、金刚石等。

[0045] 在图2的例子中，逆变器装置2是3相结构，具备U相、V相、W相。在提供高电位侧电源电压的电源端子P与U相、V相、W相的各分支节点UN、VN、WN之间，分别设置有上臂U+、V+、W+。在提供低电位侧电源电压的电源端子N与各分支节点UN、VN、WN之间，分别设置有下臂U-、V-、W-。各臂分别具备切换元件7。另外，各分支节点UN、VN、WN分别经由U相、V相、W相的输出端子U、V、W连接到交流电动机1。

[0046] 此外，在图2的例子中，在电源端子P或电源端子N与3相的分支节点UN、VN、WN之间，还设置有作为电流检测器的分流电阻4。在这里，分流电阻4分别被设置在3相的下臂。分流电阻4检测相的电流，并向控制逆变器装置2的驱动装置5以及控制装置6进行反馈。此外，分流电阻4的设置部位只要是可以检测所需的电流的部位即可，并不限定为下臂。

[0047] 图3表示构成逆变器装置2的3相中的U相和V相以及U相的驱动装置5。在这里，没有全部进行图示，但是针对构成逆变器装置2的各臂的切换元件(SiC-MOSFET)7分别设置有驱动装置5。驱动装置5根据来自控制装置6的指令生成切换元件7的驱动所需的栅极电压，并提供给切换元件7。

[0048] 在这里，U、V相的下臂U-、V-分别具备分流电阻4a、4b。当逆变器装置2中的主电流流过分流电阻4时，则该电压经由误检测防止用的滤波器8被输入至驱动装置5。在该电压是某基准值以上时，可以判断为产生了过电流，因此停止通常的驱动动作并进行保护动作。此时，在这里，使用分流电阻来作为电流检测器，因此，不同于例如使用电流互感器等的情况，可以直接检测电流，并且可以进行高速的响应。

[0049] 在这里，例如，在通过逆变器装置2驱动3相交流电动机1时，设在3相交流电动机1的V相与U相之间发生了短路。图4表示在这种情况下的本实施例1的保护动作。横轴表示时间，纵轴表示V相的输出电流。首先，如果设为在短路前上臂V+与下臂U-的切换元件(以下，有时省略为元件)7变为了导通状态，则由于V相以及U相的输出端子V、U间发生了短路，因此在图5A所示的电流路径中，过电流流过上臂V+以及下臂U-的元件7(期间1)。该过电流流入下臂U-的分流电阻4a，因此分流电阻4a的电压变高，该电压经由滤波器8被输入至驱动装置5。

[0050] 在图4中，如果流过用于判别过电流的判定A以上的电流，则该电压值会超过根据分流电阻4a的电阻值与判定A的电流值而计算出的电压基准，因此驱动装置5转移到保护动作。该判定A的值为通常动作时的电力变换装置的额定电流值以上，一般地，包含余量而被设定为额定电流值的1～几倍左右。

[0051] 在这里，与以往的Si元件相比，SiC-MOSFET的饱和电流较大，因此短路时的分流电阻4a的电压变为正常动作时的几倍以上。这使误检测的风险降低，并且缩短了由滤波器8所引起的延迟时间。由此，驱动装置5可以快速地转移至保护动作。检测到过电流的驱动装置5立即将流过过电流的路径中的至少上臂或下臂的某一个断开，快速切断短路状态。

[0052] 图6表示栅极信号的时序图。在图6中，在期间1中，例如切断包括上臂V+的上臂全相的栅极。但是，并不限定于此，通过至少切断过电流的路径上的上臂V+或下臂U-，由此来解除短路状态。

[0053] 在这里，即使断开上臂V+的元件7来切断短路状态，在图5B所示的电流路径中，所生成的过电流也会从仍处于导通状态的下臂U-的元件7回流至断开状态的下臂V-的元件7(以及，如果W相的元件为断开状态，则下臂W-的元件也同样)的体二极管(期间2)。担心的是，该回流电流越大，越会如上所述地发生体二极管的通电劣化，或使其加速。

[0054] 因此，在期间2中，通过分流电阻4b高速地检测该回流电流，并如图6所示，使下臂V-的切换元件7导通。也就是说，与IGBT不同，纵型MOSFET具有在栅极接通时可以向漏极-源极间的双方向导通的特征。因此，针对经由体二极管流过回流电流的状态的纵型MOSFET，如果进行接通该MOSFET的同步整流动作，则除了体二极管之外，并联连接的MOSFET的低电阻的沟道通道也可以活用为电流路径。

[0055] 如此，利用MOSFET的沟道反向通道，使该回流电流流向MOSFET，由此可以减少体二极管的空穴电流，抑制通电劣化。此外，在此时，理想的是在下臂V-的元件7的接通动作中，如图6所示设置上下臂都为断开状态的死区时间期间，以便在目前为止仍是接通的上臂V+的元件7和下臂V-的元件7中不发生短路。

[0056] 此外，在本实施例1中，通过使用分流电阻4b，还可以高速地检测期间2中的下臂V-的切换元件7的电流值和方向。在期间2中，该回流电流如果低于作为针对通电劣化没有问题的水平的判定B，则在图6的期间3中，驱动装置5切断上下臂全相。在这里，针对通电劣化没有问题的水平是指，虽然根据切换元件7的设计、品质的不同而不同，但是如上所述在通电劣化中存在阈电流值，因此理想的是在该值以下。或者，期间3的时间通常是几μs以下的很短的时间，因此针对通电劣化没有问题的水平也可以是接近元件额定的水平或电力变换装置的额定电流的几倍(例如5倍)以下的水平。

[0057] 在图6的期间3中，记载了将还处于接通状态的下臂U-的切换元件7以及下臂V-的切换元件7一起断开的例子。由此，如图5C所示，电流通过经由上下臂(在这里是V-，U+)的切换元件7的体二极管的电流路径而返回平滑电容器2。其结果，平滑电容器2可以被充电，并完成过电流的切断。

[0058] 在该期间3中，全部切换元件7处于断开状态，因此电流经由体二极管流动，但是该电流如上所述在期间2中已经充分减少，因此不会产生通电劣化的问题。另外，在期间2中流过的电流是比通常使用范围的额定电流大几倍的过电流。此时，施加到正在通电的下臂V-的元件7的漏极-源极间的电压是根据元件性能所决定的接通电压，而不是施加像期间1的下臂U-的元件7那样接近电源端子P与电源端子N之间的输入电压的大的电压。因此，期间2的下臂V-的元件7的发热量大幅低于期间1，并可以在一定程度的时间内维持期间2。

[0059] 如上所示，在本实施例1中，通过分流电阻直接检测过电流，并按顺序高速地进行切断动作，因此在从发生短路到完成切断的期间，可以不浪费地实施最短(最快)的保护动作。此时，通过适当地设定图4的判定A以及判定B，在从发生短路到完成切断的期间，能够对于切换元件、逆变器装置的耐破坏量具有充分的余量。

[0060] 由此，采用饱和电流大但是高性能的SiC-MOSFET，或者例如可以增大SiC-MOSFET的驱动电压等，实现了半导体元件(切换元件)的可靠性的提高和电力变换装置的低损失化(低导通电阻化)。也就是说，当例如发生了臂短路、负载短路状况等时，通常越使用导通电阻低的元件则越能够加速体二极管的通电劣化现象，但是通过使用本实施例1，即使在使用了导通电阻低的元件时，也可以进行针对通电劣化的保护。其结果，可以实现高性能(高电力变换效率)且高可靠性的电力变换装置。

[0061] 图7作为切换元件的一个例子，表示纵型MOSFET的结构例。在图7中，通过对栅极电极21施加预定的驱动电压，在P型的体区域24中形成沟道，并导通电连接到源极电极20的N+型的扩散区域23、和电连接到漏极电极22的N+型的半导体基板26以及N-型的漂移区域25。

[0062] 半导体基板26由以SiC为代表的宽带隙半导体构成。另外，在电连接到源极电极20的P型的体区域24和电连接到漏极电极22的N-型的漂移区域25中形成体二极管。在使用了宽带隙半导体时，可以将用于确保耐压的漂移区域25的厚度(图7的纵向)相比使用了Si时变薄至1/10左右。其结果，实现切换元件的低导通电阻化，希望实现电力变换装置的大幅的低损失化。

[0063] 此外，在专利文献1中记载有检测构成逆变器装置的切换元件发生了故障，断开逆变器装置的全部臂的切换元件。但是，在由于短路故障而流过过电流时，一旦将逆变器装置的全部臂断开，则瞬间切断过电流，因此施加给元件的电压会跳涨，反而有导致元件破坏的可能。

[0064] 另外，在专利文献2中，记载有在检测出过电流时进行控制，以便接通与二极管并联连接的切换元件，但是在短时间内很难高精度地进行复杂的控制。另一方面，根据本实施例1，可以不附加复杂的保护电路、动作，而保护宽禁带半导体材料的切换元件免受极大的短路电流和跳涨的电压的影响。

[0065] 另外，在本实施例1中，如图2等所示，示出了在下臂侧设置分流电阻4的例子。可以在检测过电流时(图4的判定A)、在下臂侧构筑经过沟道通道的回流用的电流路径时以及检测出该回流电流的大小时(判定B)，使用该分流电阻4。另一方面，例如，在上臂侧构筑回流路径(也就是说，在过电流的检测时不切断上臂而是切断下臂)那样的情况下，可以在上臂侧设置分流电阻4。在这里，对于图2等的电源端子N提供接地电源电压的情况较多。在这种情况下，如果在下臂侧设置分流电阻4，则鉴于电源端子N的接地电源电压来设计判定该分流电阻4的电压的判定电路(例如设置在驱动装置5中)，因此判定电路的设计可能变得容易。

[0066] 实施例2

[0067] 图8表示作为本发明的第2实施例的电力变换装置的结构例。

[0068] 在实施例1中，示出了使用分流电阻来作为电流的检测手段的例子，但是在本实施例2中，示出了使用分流电阻4和电流传感器等的电流检测器9的例子。在图8中，与实施例1的情况相同，分流电阻4被设置在电源端子N与3相的分支节点UN、VN、WN之间。但是，在这里，与实施例1的情况不同，分流电阻4被设置在电源配线NL中。

[0069] 电源配线NL连接下臂U-、V-、W-所共同连接的低电位侧的电源节点NN和电源端子N。同样地，在图8中，电源配线PL连接上臂U+、V+、W+所共同连接的高电位侧的电源节点PN和电源端子P。分流电阻4也可以代替电源配线NL被设置在电源配线PL中。

[0070] 另一方面，电流检测器9被设置在将3相的分支节点UN、VN、WN分别连接到交流电动机1的输出配线OL中，在这里，被设置在3相的输出配线OL中的2相。图8的例子中，电流检测器9的设置位置在逆变器2之外，但是也可以是在逆变器2中。另外，分流电阻4的设置位置也可以是在逆变器2中。

[0071] 根据本实施例2，只使用了一个分流电阻4，因此与实施例1相比，可以减少逆变器2中的部件数量。另外，与实施例1的情况相同，在期间1的过电流检测中，可以使用分流电阻4，因此在期间1中可以进行高速的保护动作。

[0072] 另一方面，在期间2中的判定B中使用电流检测器9。如果检测出U相、V相、W相中的2相的电流，则其余的相的线电流可以根据交流条件(iu+iv+iw＝0)进行求解，因此电流检测器9的配置并不限定于此。当然，也可以使用3个电流检测器9来检测各U相、V相、W相的线电流。期间2是在电流值低于判定B之前的具有某一定长度的期间，不必一定是从期间2快速地转移至期间3。因此，对于电流检测器9，不要求分流电阻4程度的高速响应，也可以是电流传感器等。

[0073] 实施例3

[0074] 图9表示作为本发明的第3实施例的电力变换装置的结构例。

[0075] 在实施例1中，示出了使用分流电阻作为电流的检测手段的例子，在本实施例3中，示出了使用电压检测器10的例子。电压检测器10检测切换元件(SiC-MOSFET)7的漏极-源极间电压Vds。在图9中，记载了针对全臂的切换元件7设置了电压检测器10的例子。

[0076] 当发生了短路时，对于流过过电流的臂，漏极-源极间电压Vds比正常的接通动作时变得更大，根据切换元件7的接通/断开信息和电压检测器10的检测结果可以判定过电压。或者也可以基于对来自逆变器装置2的输出电流进行检测的电流传感器等电流检测器9的信息来进行判定。同样地，针对期间2中的判定B的电流水平，也可以基于切换元件7的电阻值，预先设定为电压水平。

[0077] 根据本实施例3，没有使用分流电阻来作为电流检测器，因此可以减少部件数量并能够消除由分流电阻引起的损失。也就是说，可以实现小型、低成本、低损失的电力变换装置。

[0078] 实施例4

[0079] 图10表示作为本发明的第4实施例的电力变换装置的结构例。

[0080] 在实施例1中，示出了并未在切换元件7的外部连接反并联的回流二极管的例子，但是在本实施例4中，示出了连接该回流二极管12的例子。针对全部臂的切换元件(SiC-MOSFET)7，分别将回流二极管12并联连接在该漏极-源极间，与切换元件7的体二极管一起流过回流电流。回流二极管12例如是肖特基势垒二极管等。

[0081] 根据本实施例4，虽然部件数会按照所设置的回流二极管12的量而增加，但是可以减少流过体二极管的回流电流，因此例如可以将图4中的判定B的电流值设定为更大的电流值等。其结果，可以进一步缩短从发生短路到完成切断的期间等。

[0082] 以上，根据实施方式针对由本发明者所实施的发明进行了具体地说明，但是本发明并不限定于所述实施方式，可以不脱离其主旨范围地进行各种改变。例如，前述的实施方式是用于易于说明本发明而详细地说明的内容，并不限定于具备所说明的全部的结构。另外，可以将某实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，另外，也可以在某实施方式的结构中增加其他实施方式的结构。另外，针对各实施方式的结构的一部分，可以进行其他结构的追加、删除、置换。

[0083] 符号说明

[0084] 1…交流电动机、2…逆变器(逆变器装置)、3…平滑电容器、4…分流电阻、5…驱动装置、6…控制装置、7…切换元件、8…滤波器、9…电流检测器、10…电压检测器、11…正变换器、12…回流二极管、100…电力变换装置、P、N…电源端子、U、V、W…输出端子、UN、VN、WN…分支节点。