電気自動車のインバータの素子をDRSSTCに使う試み

タマゴさんですおはようございます。

テスラコイルの製作開始から半年が経過しました。つらいです。

IGBTモジュールを幾度となく潰し続けてきたのでこれほどまで時間がかかっています。

さて、前回の投稿からの改良点を紹介します。

まず、共振コンデンサを強化させました。

秋月緑コン1uF630Vを12シリ5パラです。

それと、まともなMIDIインタラプタを作って演奏できるようにしました。

PIC16F1827を使ってて4和音まで対応してます。

で、ここからが本題。

しばらくはFF300R12KE3というIGBTのハーフブリッジ(フルブリッジだったけど片アーム死)で安定して動作せられていたのですが、インタラプタの誤作動により潰れました。(バグがあった!しかもパルス幅制限回路を取っ払っていた!!)

そこで、Xe氏からアクアのインバータのIGBTをいただけることになりました。感謝感謝

!?!?ちょっとまて、私の知っているIGBTモジュールではないぞ?!

上に乗っている基板は制御回路とかゲートドライバとかでしょう。

で、その下にあるのがIGBTモジュールです。22個のIGBTがひとまとめになっているようです。

あと冷却用の水枕がついています。

一見脚がいっぱい生えててIPMに見えますが、ちがいます。

解析してみるとこんな構造になっている模様。

左の三相フルブリッジは主電動機用のインバータ、中央は発電機用インバータ、右のハーフブリッジはDCDCコンバータ用のものだと思われます。今回は左の三相フルブリッジの内の2アームだけを、テスラコイルの一次側駆動用のフルブリッジとして使うことにします。

二つの素子が並列に接続されている部分は、二つ同時にスイッチングすることで許容電流を稼げます。

ちなみに計測したゲート容量より、耐圧が1200Vと推測すると三相フルブリッジのIGBTの許容電流は100A～200A、コンバータ用ハーフブリッジのIGBTは300A程度でしょう。(経験と勘による勝手な憶測)

素子が並列接続の場合、ゲート抵抗を共通にするか否かが問題となってきます。

共通にすると、2つのゲート電圧のばらつきを抑えられ、スイッチングのタイミングのズレが少なくなります。

また、個別に付けるとすると、それぞれのゲート駆動時の発振(リンギング)を抑えることができます。

テスラコイルに使用する場合、非常に速いスイッチングが必要となるため、2つの素子をスイッチングするタイミングをなるべくそろえなければならないため、ゲート抵抗は共通にしました。(真面目な考察乙)

で、ブリッジ部分はこんな感じに

スナバといい無理やり感がすごい

そして、ぼちぼち組み立てていきます。

思い切って倍電圧整流とフルブリッジにしてみました。

そして動作テスト

素直に動いてくれました。放電長は1.5mくらいありそう。

試しに演奏

音が本当にやばいので外でやるととんでもないです(語彙力)

というわけで電気自動車のアクアに使われているIGBTでそこそこつよいDRSSTCを作ることができます。

アクアのインバータはヤフオクで1000円で手に入ったそうです。最初からこれを使っておけばよかった…