パワーデバイスのピーク温度抑制に着目した電力変換器のレグ短絡を用いた直流コンデンサ初期充電時の過電圧抑制法

摘要

電力変換器は，電源投入時の突入電流を抑制するために，直流コンデンサの初期充電回路が実装されている。しかし，初期充電回路は電源投入時にのみ用いられるため，変換器の小型化への妨げとなっている。変換器に初期充電回路がない場合、突入電流は連系インダクタと直流コンデンサのLC共振により制限されるが，この場合，直流コンデンサの電圧は電源電圧の2倍まで上昇し，過電圧となる。電力変換器の直流コンデンサの過電圧を抑制する手法として，電力変換機のパワーデバイスを各相1回ずつレグ短絡させて，コンデンサを放電する手法が提案されている。しかし，1回あたりの短絡時間が比較的長いため，10000回のレグ短絡繰り返し試験において，パワーデバイスが劣化する。本稿では，各相において複数回レグ短絡させることにより，1回あたりの短絡時間を低減する過電圧抑制法を提案する。提案法により，各レグで生じる短絡エネルギーの減少とパワーデバイスのピーク温度抑制をシミュレーション及び実験において確認したので報告する。