CN102714457B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力转换装置，能够从开关电路的开关元件的动作电源得到功率转换部的开关元件的动作电压。电源供给部（Ed）具有在电源线（LL）侧与开关元件（Ty2）连接的低电位侧的一端，电源供给部（Ed）作为向开关元件（Ty2）输出开关信号的动作电源。开关元件（Tx2）具有第1电极和第2电极，且仅使从第2电极朝向第1电极的方向的电流导通。二极管（Dx22）以阴极朝向电源线（LH）的方式与开关元件（Tx2）并联连接。电容器（Cbx2）具有与开关元件（Tx2）的第1电极连接的一端、与电源供给部的另一端连接的另一端，电容器（Cbx2）作为向开关元件（Tx2）输出开关信号的动作电源。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置，尤其涉及用于向开关元件输出开关信号的动作电源。 
背景技术
在专利文献1中记载了一种逆变器。逆变器具有在两条直流电源线之间相互串联连接的上侧开关元件和下侧开关元件。上侧开关元件与用于提供开关信号的第1内部控制电路连接，下侧开关元件与用于提供开关信号的第2内部控制电路连接。 
第2内部控制电路被供给直流电源作为动作电源。第1内部控制电路被供给电容器的两端电压作为动作电源。二极管连接于电容器的高电位侧的一端与直流电源的高电位侧的一端之间。二极管配置为阳极朝向直流电源。 
在这种结构中，电容器借助下侧开关元件的导通而将直流电源作为电源进行充电。 
另外，作为与本发明相关联的技术还公开了专利文献2、3。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本特开平7－250485号公报 
专利文献2：日本专利第4158715号公报 
专利文献3：日本特开2007－295686号公报 
发明内容
发明要解决的问题 
但是，在专利文献1中，没有对逆变器的开关元件以外的开关元件的动作电源进行研究。 
另外，如专利文献1所记载的那样，电压型逆变器设置为发射极朝向低电位侧的直流电源线。因此，下侧开关元件的发射极与低电位侧的直流电源线连接。这种直流电源线作为下侧开关元件的共同电位发挥作用，因而能够采用共同的直流电源作为多 个下侧开关元件的动作电源。 
另一方面，电流型逆变器与逆变器一样具有上侧及下侧的开关元件。因此，根据现有的技术思想，尝试将作为逆变器的下侧开关元件的动作电源的直流电源与电流型转换器的下侧开关元件连接。 
但是，在电压型逆变器中采用的开关元件设置为其发射极朝向低电位侧，而在电流型转换器中采用的开关元件设置为其发射极朝向高电位侧的直流电源线。因此，通过上述的尝试，不能适当地向电流型转换器的下侧开关元件供给动作电压。 
本发明的目的在于提供一种电力转换装置，能够从开关电路的开关元件的动作电源得到作为转换器即电力转换装置的开关元件的动作电压。 
用于解决问题的手段 
本发明的电力转换装置的第一方式提供一种电力转换装置，其具有：第1电源线（LH）；第2电源线（LL），其被施加低于所述第1电源线的电位；开关电路（2），其具有设于所述第1电源线及所述第2电源线之间的开关元件（Ty2、S4）、和电源供给部（Ed），所述电源供给部具有在相互间支撑直流电压的两端，所述两端中的低电位侧的一端在所述第2电源线侧与所述开关元件连接，所述电源供给部作为向所述开关元件输出开关信号的动作电源；以及功率转换部（1），其具有单向导通开关元件（Tx2、Tx21）、二极管（Dx22）和电容器（Cbx2），所述单向导通开关元件（Tx2、Tx21）具有第1电极和第2电极，且仅使从所述第2电极流向所述第1电极的电流导通，所述单向导通开关元件（Tx2、Tx21）配置于所述第1电源线及所述第2电源线之间，并使所述第1电极朝向所述第1电源线侧，所述二极管（Dx22）以阳极朝向所述第1电源线侧的方式与所述单向导通开关元件并联连接，所述电容器（Cbx2）具有与所述第1电极连接的一端、与所述电源供给部的另一端电连接的另一端，所述电容器作为被充电而向所述单向导通开关元件输出开关信号的动作电源。 
本发明的电力转换装置的第二方式是根据第一方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置还具有第2二极管（Dbx2），该第2二极管（Dbx2）配置于所述电容器与所述电源供给部（Ed）的另一端之间，并使阳极朝向所述电源供给部。 
本发明的电力转换装置的第三方式是根据第一方式或者第二方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置还具有第3二极管（Dx21），该第3二极管（Dx21）的阴极朝向所述第1电源线，阳极与所述单向导通开关元件的所述第1电极连接。 
本发明的电力转换装置的第四方式是根据第三方式所述的电力转换装置，所述功率转换部（1）还具有第2开关元件（Tx22），该第2开关元件（Tx22）与所述单向导通开关元件（Tx21）串联连接，并且与所述第3二极管并联连接，所述电容器作为向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。 
本发明的电力转换装置的第五方式是根据第一～第四方式中任意一种方式所述的电力转换装置，所述开关电路（2）还具有电压调整部（VAy2），该电压调整部（VAy2）使所述电源供给部（Ed）的电压下降而提供所述开关元件（Ty2）的动作电压。 
发明效果 
根据本发明的电力转换装置的第一方式，电流从电源供给部经由二极管流向电容器。因此，能够使用针对开关电路的开关元件的动作电源对电容器充电。换言之，能够从开关电路的开关元件的动作电源得到单向导通开关元件的动作电压。 
根据本发明的电力转换装置的第二方式，在通常运转中，单向导通开关元件的第1电极的电位高于第2电源线的电位，即使是第2电源线与电容器的另一端（高电位侧的一端）之间的电压高于电源供给部的电压时，第2二极管也能够支撑该电压与电源供给部的高电位侧的一端的电压之差。因此，防止该电压被施加给电源供给部乃至开关元件。 
根据本发明的电力转换装置的第三方式，单向导通开关元件和第2开关元件和第2二极管能够采用低耐压的元件。 
根据本发明的电力转换装置的第四方式，能够由单向导通开关元件和第2开关元件和第1二极管和第3二极管构成双向开关。而且，电容器不仅作为单向导通开关元件发挥作用，而且也作为第2开关元件的动作电源发挥作用，因而与设置各个电容器时相比，能够降低制造成本。 
根据本发明的电力转换装置的第五方式，能够降低电源供给部的电压与电容器的两端电压之差。 
本发明的目的、特征、方面和优点，根据以下的详细说明及附图将更加明确。 
附图说明
图1是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。 
图2是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。 
图3是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。 
图4是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。 
图5是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。 
图6是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。 
具体实施方式
第1实施方式 
<电力转换装置的一例> 
如图1所示，该电力转换装置具有作为其构成要素的功率转换部的转换器1、和作为其构成要素的开关电路的逆变器2。 
转换器1与输入端Pr、Ps、Pt连接。输入端Pr、Ps、Pt与例如三相交流电源连接，并被供给三相交流电压。转换器1将施加给输入端Pr、Ps、Pt的三相交流电压转换为直流电压，将该直流电压施加给直流电源线LH、LL。对更具体的结构进行说明，转换器1具有针对r相、s相、t相这三相的开关桥臂。r相的开关桥臂具有开关元件Tr1、Tr2和二极管Dr1、Dr21、Dr22。s相的开关桥臂具有开关元件Ts1、Ts2和二极管Ds1、Ds21、Ds22。t相的开关桥臂具有开关元件Tt1、Tt2和二极管Dt1、Dt21、Dt22。这三条开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。 
开关元件Tx1（其中，x代表r、s、t）具有第1～第3电极。开关元件Tx1使在第1电极和第2电极之间流动的电流导通/不导通。第3电极被施加用于控制开关元件Tx1的导通/不导通的开关信号（电压信号和电流信号）。另外，第1电极也作为成为上述开关信号的基准（例如，对于电压信号是指基准电位）的控制基准电极发挥作用。作为这种开关元件Tx1的示例，可以列举绝缘栅双极晶体管和场效应晶体管和双极晶体管等。对于绝缘栅双极晶体管，第1～第3电极例如分别相当于发射极、集电极、栅极。对于场效应晶体管，第1～第3电极例如分别相当于源极、漏极、栅极。对于双极晶体管，第1～第3电极例如分别相当于发射极、集电极、基极。这一点也适用于后述的开关元件Ty1、Ty2。 
开关元件Tx2（其中，x代表r、s、t）具有第1～第3电极。开关元件Tx2使从第2电极流向第1电极的电流导通/不导通。在开关元件Tx2中，从第2电极流朝向第1电极的电流不导通。该开关元件可以理解为单向导通开关元件。第3电极被施加用于控制开关元件Tx2的导通/不导通的开关信号（电压信号和电流信号）。另外，第1电极也作为成为上述开关信号的基准（例如，对于电压信号是指基准电位）的控制基准电极发挥作用。作为这种开关元件Tx2的示例，可以列举绝缘栅双极晶体管等。在绝缘栅双极晶体管中，第1～第3电极例如分别相当于发射极、集电极、栅极。 
下面，假设开关元件Tx1、Tx2采用绝缘栅双极晶体管进行说明。 
开关元件Tx1和二极管Dx1相互串联地连接于直流电源线LH与输入端Px之间。开关元件Tx1配置为其发射极朝向直流电源线LH侧，二极管Dx1配置为其阳极朝向输入端Px侧。开关元件Tx2和二极管Dx21相互串联地连接于直流电源线LL与输入端Px之间。开关元件Tx2配置为其发射极朝向输入端Px（直流电源线LH）侧，二极管Dx21配置为其阳极朝向直流电源线LL侧。二极管Dx21相对于开关元件Tx2配置在靠直流电源线LH侧。二极管Dx22以使其阳极朝向直流电源线LH侧的方式与开关元件Tx2并联连接。 
向这种开关元件Tx1、Tx2提供开关信号，转换器1将三相交流电压转换为直流电压。由此，直流电源线LH被施加高于直流电源线LL的电位。另外，二极管Dx1、Dx21发挥作为转换器的反向阻断能力。换言之，转换器1作为电流型转换器发挥作用。 
逆变器2将直流电源线LH、LL之间的电流电压转换为交流电压并施加给负载3（例如电机）。另外，在图1的示例中，关于负载3被描述为具有电阻器与电抗器的串联体的感应性负载。 
逆变器3具有针对u相、v相、w相这三相的开关桥臂。u相的开关桥臂具有开关元件Tu1、Tu2和二极管Du1、Du2。v相的开关桥臂具有开关元件Tv1、Tv2和二极管Dv1、Dv2。w相的开关桥臂具有开关元件Tw1、Tw2和二极管Dw1、Dw2。这三条开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。 
开关元件Ty1、Ty2（其中，y代表u、v、w）例如是绝缘栅双极晶体管。开关元件Ty1、Ty2相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。开关元件Ty1、Ty2均配置为发射极朝向直流电源线LL侧。二极管Dy1、Dy2分别与开关元件Ty1、Ty2并联连接。二极管Dy1、Dy2均配置为阳极朝向直流电源线LL侧。 
设于开关元件Ty1、Ty2之间的输出端Py与负载3连接。 
这种开关元件Ty1、Ty2被提供开关信号，逆变器3将直流电压转换为交流电压。二极管Dy1、Dy21分别防止反向电流流向开关元件Ty1、Ty2，并且分别防止向开关元件Ty1、Ty2施加反向电压。 
<转换器1及逆变器2的开关元件的动作电源> 
下面，参照图2对用于向开关元件Tx1、Tx2、Ty1、Ty2输出开关信号的动作电源进行说明。另外，在图2的示例中，仅代表性地图示了转换器1的一条开关桥臂和逆变器3的一条开关桥臂。 
转换器1具有分别驱动开关元件Tx1、Tx2的驱动电路Drx1、Drx2，逆变器3具有分别驱动开关元件Ty1、Ty2的驱动电路Dry1、Dry2。驱动电路Drx1、Drx2、Dry1、Dry2分别与开关元件Tx1、Tx2、Ty1、Ty2的栅极连接。 
在图2的示例中，从直流电源Ed向驱动电路Dry2供给动作电源。直流电源Ed的低电位侧的一端与开关元件Ty2的发射极及驱动电路Dry2连接。直流电源Ed的高电位侧的一端与驱动电路Dry2连接。 
向驱动电路Drx2供给电容器Cbx2的两端电压作为动作电源。电容器Cbx2的一端与开关元件Tx2的发射极及驱动电路Drx2连接。电容器Cbx2的另一端与驱动电路Drx2连接。另外，这些内容可以如下理解：电容器Cbx2在该一端和该另一端之间支撑直流电压，且作为向开关元件Tx2输出开关信号的动作电源发挥作用。这种内容也适用于其它电容器。 
驱动电路Drx2与电平移位电路LSx2连接。电平移位电路LSx2例如根据驱动电路Drx2的电位使由未图示的共同的控制电路生成的开关信号的电位电平适当移位，并将其提供给驱动电路Drx2。这同样适用于其它的电平移位电路，因而下面将省略详细说明。 
电容器Cbx2的另一端经由二极管Dbx2与直流电源Ed的高电位侧的一端连接。二极管Dbx2设置为其阳极朝向直流电源Ed。二极管Dbx2防止电容器Cbx2向直流电源Ed放电。 
该电容器Cbx2先于该电力转换装置的通常运转而被充电。具体地讲，电流在从直流电源Ed经由二极管Dbx2、Dx22朝向电容器Cbx2的路径中流动。因此，电容器Cbx2以直流电源Ed为电源被充电。在图2中，该路径被表述为路径A1。 
另外，二极管Dxb2、Dx22双方处于路径A1中。基于防止电容器Cbx2在路径A1中向直流电源Ed侧放电的观点，只要设置二极管Dx22即足以。因此，根据本申请的最上位的概念，二极管Dbx2不是必须的构成要素。关于二极管Dbx2的更进一步的作用、效果，将在第2实施方式中叙述。 
另外，在图2所示的电力转换装置中，在进行通常运转之前，即使转换器1不具有二极管Dx22，只要使开关元件Tx1、Ty1、Ty2导通，即可对电容器Cbx2充电。因为通过这样进行导通，电流在从直流电源Ed经由二极管Dbx2、Dx21、Dx1和开关元件Tx1、Ty1、Ty2朝向电容器Cbx2的路径中流动。另外，在图2的示例中，开关元件Tx1、Ty1被供给启动电容器Cbx1、Cby1的两端电压作为动作电源。因此，为了使开关元件Tx1、Ty1导通，必须是启动电容器Cbx1、Cby1已被充电。关于它们的充电将在后面叙述。另外，也可以设置直流电源来取代启动电容器Cbx1、Cby1，该直流电源作为开关元件Tr1的动作电源发挥作用。 
在使开关元件Tx1、Ty1、Ty2导通而对电容器Cbx2充电时产生如下问题。即，3个二极管Dbx2、Dx21、Dx1和3个开关元件Tx1、Ty1、Ty2处于对电容器Cbx2充电的路径中。在这些二极管和开关元件中产生压降，因而只能对电容器Cbx2充比直流电源Ed的电压小的电压。 
另一方面，根据该电力转换装置，只有两个二极管Dbx2、Dx22处于路径A1中，因而能够抑制压降而对电容器Cbx2充电。因此，能够对电容器Cbx2充比较大的电压。 
并且，在转换器1的通常运转中，如下面说明的那样，由于电容器Cbx2被充电，因而能够降低电容器Cbx2所需要的静电电容。 
当在通常运转中开关元件Tx2导通时，电流从负载3侧通过开关元件Ty2和直流电源线LL和开关元件Tx2流向输入端Px。由于这种电流，开关元件Tx2被施加顺时针方向的电压。换言之，二极管Dx22被施加反电压。因此，电流不在路径A1中流动。 
但是，此时电流从直流电源Ed经由二极管Dbx2和开关元件Tx2流向电容器Cbx2。另外，在开关元件Tx2中流过的电流即从负载3流过的电流、与从直流电源Ed经由电容器Cbx2流过的电流之合计电流，沿顺时针方向从集电极流向发射极。如上所述电流从直流电源Ed通过开关元件Tx2流向电容器Cbx2，因而电容器Cbx2被充电。 
另外，在开关元件Tx2从导通向不导通切换时的过渡期间等中，电流有可能经由路径A1流向电容器Cbx2。 
如上所述，在通常运转中电容器Cbx2也被充电。因此，能够降低电容器Cbx2所需要的静电电容。 
另外，在没有设置二极管Dx22的情况下，在通常运转时，在开关元件Tx2不导通时，启动电容器Cbx2不被充电。并且，如果不进行使开关元件Tx1、Ty1、Ty2同时导通的特殊处理，在通常运转之前启动电容器Cbx2不会被充电，因而通常不能使开关元件Tx2导通。另一方面，如上所述在本实施方式中，在通常运转之前也能够充电，并且在通常运转中也能够通过二极管Dx22进行充电，因而启动电容器Cbx2被充电的机会增加。因此，根据该电力转换装置，与没有设置二极管Dx22的方式相比，能够降低启动电容器Cbx2所需要的静电电容。 
下面，对开关元件Ty1的动作电源的一例进行说明。驱动电路Dry1被供给启动电容器Cby1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cby1的一端与开关元件Ty1的发射极及驱动电路Dry1连接。启动电容器Cby1的另一端与驱动电路Dry1连接。 
驱动电路Dry1与电平移位电路LSy1连接。电平移位电路LSy1被输入开关信号，将该开关信号适当地电平移位而输出给驱动电路Dry1。 
启动电容器Cby1的另一端经由二极管Dby1与直流电源Ed的高电位侧的一端连接。二极管Dby1设置为其阳极朝向直流电源Ed。二极管Dby1防止启动电容器Cby1向直流电源Ed放电。 
根据这种结构，通过使开关元件Ty2导通，能够使用直流电源Ed对启动电容器Cby1进行充电。这是因为电流在从直流电源Ed经由二极管Dby1和开关元件Ty1朝向启动电容器Cby1的路径A2中流动。 
下面，对开关元件Tx1的动作电源的一例进行说明。驱动电路Drx1被供给启动电容器Cbx1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx1的一端与开关元件Tx1的发射极及驱动电路Drx1连接。启动电容器Cbx1的另一端与驱动电路Drx1连接。 
驱动电路Drx1与电平移位电路LSx1连接。电平移位电路LSx1被输入开关信号，将该开关信号适当地电平移位而输出给驱动电路Drx1。 
启动电容器Cbx1的另一端经由二极管Dbx1与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx1设置为其阳极朝向启动电容器Cby1。二极管Dbx1防止启动电容器Cbx1向启动电容器Cby1放电。 
根据这种结构，通过使开关元件Tx1、Ty2导通，能够使用在启动电容器Cby1 中蓄积的电荷对启动电容器Cbx1充电。因为电流在从启动电容器Cby1经由二极管Dbx1、Dx11和开关元件Tx1、Ty1朝向启动电容器Cbx1的路径A3中流动。 
变形例 
启动电容器Cbx2的两端电压不一定从作为逆变器2的开关元件Ty2的动作电源发挥作用的直流电源Ed得到。总之，只要从与直流电源线LL连接的开关元件的动作电源得到即可。例如也可以是图3所示的电力转换装置。在图3中对于转换器1仅示出了一条开关桥臂，省略了逆变器2和负载3。图3所示的电力转换装置与图1所示的电力转换装置相比，在转换器1与逆变器3之间具有制动器电路4。另外，下面关于开关元件Tx1的动作电源与上述的说明内容相同，因而省略详细说明。 
制动器电路4具有电阻器R4和开关元件S4。电阻器R4和开关元件S4相互串联地连接于直流电源线LH、LL之间。开关元件S4是与开关元件Ty1、Ty2相同的开关元件。在图3中开关元件S4示出为绝缘栅双极晶体管。开关元件S4设置为其发射极朝向直流电源线LL。 
在这种制动器电路4中，例如在停止对作为感应性负载的负载3的电流供给时，使开关元件S4导通。由此，来自负载3的再生电流流过电阻器R4。因此，能够尽快消耗来自负载3的再生能量。 
开关元件S4的发射极与驱动电路Drs4连接。驱动电路Drs4驱动开关元件S4。从直流电源Ed向驱动电路Drs4供给动作电源。直流电源Ed的低电位侧的一端与开关元件Ty2的发射极及驱动电路Drs4连接。直流电源Ed的高电位侧的一端与驱动电路Drs4连接。 
二极管Dbx2的阳极与直流电源Ed的高电位侧的一端连接。 
在这种电力转换装置中，启动电容器Cbx2以直流电源Ed为电源被充电。因此，与采用介入了开关元件Tx1、Ty1、Ty2的路径的充电相比，能够对启动电容器Cbx2充更大的电压。并且，即使是在通常运转中，也能够与参照图2的说明相同地经由开关元件Tx2或者二极管Dx22对启动电容器Cbx2充电。因此，能够降低启动电容器Cbx2所需要的静电电容。 
另外，这种变形例也适用于后述的其它实施方式。 
第2实施方式 
在第2实施方式中，对二极管Dbx2、Dx22的作用、效果进行详细说明。首先说 明没有设置二极管Dbx2的情况。在该电力转换装置的通常运转中，转换器1和逆变器2被开闭。例如，考虑由于这种开闭而产生电泳电压，使得开关元件Tx2的发射极的电位增大到假定电位以上的程度的情况。即，直流电源线LL与电容器Cbx2的高电位侧的一端之间的电压增大到假定电压以上的程度。这种电压施加给直流电源Ed和驱动电路Dry2。由于这种电压的施加，有可能导致开关元件Ty2的动作不稳定。 
二极管Dbx2能够支撑这种电位差（直流电源Ed的高电位侧的电位与电容器Cbx2的高电位侧的电位之差）。因此，能够防止这种问题。 
下面，对二极管Dx21的作用、效果进行详细说明。二极管Dx21能够支撑在施加给输入端Px的电位变动时的输入端Px与直流电源线LL之间的电压。由此，开关元件Tx2和二极管Dx22和二极管Dbx2能够采用低价的低耐压的元件。如果是低耐压的开关元件，则具有其集电极－发射极之间的电压较小的趋势，如果是低耐压的二极管，则具有其顺时针方向电压较小的趋势。因此，能够采用特性良好的元件。 
第3实施方式 
在第1实施方式中，各个开关元件的动作电源的电压有可能产生偏差。例如，参照图2考虑在各个路径A1～A3的各个构成要素中产生的压降。并且，在此为了简化说明，假设各个二极管的顺时针方向电压是相互相等的电压Vf，各个开关元件的发射极－集电极之间的电压是相互相等的电压Vce。 
启动电容器Cby1以直流电源Ed为电源、经由二极管Dby1和开关元件Ty2被充电。另外，即使是在通常运转中，启动电容器Cby1也是按照上述路径被充电。因此，启动电容器Cby1的两端电压Vcy1能够用下式表示。 
Vcy1＝Ed－Vf－Vce    ……（1） 
启动电容器Cbx1以启动电容器Cby1为电源，经由二极管Dbx1、Dx11和开关元件Ty1被充电。另外，即使是在通常运转中，启动电容器Cbx1也是按照上述路径被充电。 
并且，如果是二极管Dx1相对于开关元件Tx1位于输入端Px侧的结构，则二极管Dx1不在路径A3上。因此，如果是这种结构，则可以忽视二极管Dx1的顺时针方向电压Vf的压降。下面，对在路径A3上存在二极管Dx1的情况进行说明。 
启动电容器Cbx1的两端电压Vcbx1用下式表示。 
Vcbx1＝Vcby1－2Vf－Vce＝Ed－3Vf－2Vce    ……（2） 
先于通常运转而进行充电动作的电容器Cbx2的充电路径是上述的路径A1。在路径A1中，电容器Cbx2以直流电源Ed为电源、经由二极管Dbx2、Dx22被充电。因此，此时的电容器Cbx2的两端电压Vbcx2_d用下式表示。 
Vbcx2_d＝Ed－2Vf    ……（3） 
另一方面，在通常运转中的电容器Cbx2的充电路径如在第1实施方式中叙述的那样有两种。但是，基于路径A1的充电是仅在开关元件Tx2不导通时、而且开关元件Tx2的第1端子电位达到使二极管Dx22导通的电位时产生的充电，主要是进行经由开关元件Tx2的充电。在经由开关元件Tx2的路径中，电容器Cbx2经由开关元件Tx2和二极管Dx22被充电。因此，此时的电容器Cbx2的两端电压Vcbx2_t用下式表示。 
Vcbx2_t＝Ed－Vf＋Vce    ……（4） 
如果能够降低有关这种动作电源的电压的偏差，则能够采用例如相同的开关元件，也能够减小各个开关元件的开闭特性等的偏差。因此，在第3实施方式中降低各个开关元件的动作电源的电压的偏差。 
另外，在此为了简化说明，假设电压Vf大于电压Vce。在这种假设条件下，启动电容器Cbx1的两端电压Vcbx1在电容器Cby1、Cbx2及直流电源Ed中是最小的。 
在上述的假设条件下，该电力转换装置如图4所示还具有电压调整电路VAy1、VAy2、VAx2。另外，在图4的示例中，仅代表性地图示了转换器1的一条开关桥臂和逆变器3的一条开关桥臂。 
电压调整电路VAy2连接于直流电源Ed的例如高电位侧的一端与驱动电路Dry2之间。电压调整电路VAy2例如是电阻器，将直流电源Ed的电压降压而作为动作电源提供给驱动电路Dry2。作为更具体的一例，使直流电源Ed的电压降低电压Vf的3倍的电压与电压Vce的2倍的电压之和的量，并作为动作电压来提供。由此，能够使供给驱动电路Drx1、Dry2的动作电压相互相等（参照式（2））。 
电压调整电路VAy1连接于启动电容器Cby1的例如高电位侧的一端与驱动电路Dry1之间。电压调整电路VAy1例如是电阻器，将启动电容器Cby1的两端电压降压而作为动作电源提供给驱动电路Dry1。更具体地讲，使启动电容器Cby1的两端电压下降电压Vf的2倍的电压与电压Vce之和的量，并作为动作电压来提供。由此，能够使供给驱动电路Drx1、Dry1的动作电压相互相等（参照式（1）和式（2））。 
电压调整电路VAx2连接于电容器Cbx2的例如高电位侧的一端与驱动电路Dry2之间。电压调整电路VAx2例如是电阻器，将启动电容器Cbx2的两端电压降压而作为动作电源提供给驱动电路Drx2。并且，电容器Cbx2的两端电压根据其充电路径的不同，能够采用两种两端电压Vcbx2_d、Vcbx2_t。 
在此作为一例是采用两端电压Vcbx2_d、Vcbx2_t中更小的两端电压Vcbx2_d。电压调整电路VAx2使电容器Cbx2的两端电压Vcxb2下降电压Vce的2倍电压与电压Vf之和的量，并作为动作电源进行提供。由此，在电容器Cbx2的两端电压是电压Vcbx2_d时，能够使供给驱动电路Drx1、Drx2的动作电压相互相等。并且，即使在电容器Cbx2的电压是两端电压Vcbx2_t时，由于电压调整部VAx2使其降压，因而能够降低供给驱动电路Drx1、Drx2的动作电压的差。 
另外，在通常运转中，电容器Cbx2主要是按照经由开关元件Tx2的路径被充电，因而也可以采用两端电压Vbcx2_t。 
并且，也可以将向两端电压Vcbx2_t、Vcbx2_d乘以加权系数，并将乘积相加后得到的值理解为电容器Cbx2的两端电压。加权系数例如是正值，它们之和为1。并且，电压调整电路VAx2也可以使电容器Cbx2的两端电压下降该两端电压与两端电压Vcbx1之差值的量。 
并且，如果与电容器Cbx2并联地连接电压钳位电路，并使两端电压Vcbx2_t、Vcbx2_d均达到高于钳位电压的值，则该电压钳位电路能够向驱动电路Drx2提供稳定的电压。 
另外，该电压调整电路不限于此处示出的方式。例如，也可以是将电容器的电压分压的方式、利用稳压二极管得到固定电压的方式。并且，还可以是在电容器的两端连接调压器的输入，将调压器的输出与驱动电路连接的方式。 
第4实施方式 
在第1～第3实施方式中，开关元件Tx1、Tx2选择从直流电源线LL朝向直流电源线LH的方向（顺时针方向）的电流的导通/不导通。开关元件Tx1、Tx2不能选择从直流电源线LH朝向直流电源线LL的方向（逆时针方向）的电流的导通/不导通。另外，例如如果开关元件Tx1、Tx2是绝缘栅双极晶体管，则不能流过反方向的电流。并且，例如如果开关元件Tx1、Tx2是MOS场效应晶体管，则能够通过其寄生二极管流过反方向的电流。无论哪种情况，在转换器1中都是利用二极管Dx1、Dx21阻 止这种反方向的电流。在第4实施方式中，在转换器1中实现双向开闭。下面进行具体说明。 
图5示例的电力转换装置的转换器1的结构与图1示例的电力转换装置不同。 
r相的开关桥臂具有开关元件Tr11、Tr12、Tr21、Tr22和二极管Dr11、Dr12、Dr21、Dr22。s相的开关桥臂具有开关元件Ts11、Ts12、Ts21、Ts22和二极管Ds11、Ds12、Ds21、Ds22。t相的开关桥臂具有开关元件Tt11、Tt12、Tt21、Tt22和二极管Dt11、Dt12、Dt21、Dt22。 
开关元件Tx11、Tx12（其中，x代表r、s、t）是与开关元件Tx1相同的开关元件，例如是绝缘栅双极晶体管、双极晶体管和场效应晶体管等。下面，以绝缘栅双极晶体管为例进行说明。开关元件Tx11、Tx12相互串联地连接于直流电源线LH与输入端Px之间，各自的发射极相互连接。二极管Dx11的阳极与开关元件Tx11的发射极连接，其阴极与开关元件Tx12的集电极连接。二极管Dx21的阳极与开关元件Tx21的发射极连接，其阴极与开关元件Tx11的集电极连接。 
开关元件Tx21、Tx22是与开关元件Tx2相同的开关元件，例如是绝缘栅双极晶体管、双极晶体管、场效应晶体管等。下面，以绝缘栅双极晶体管为例进行说明。开关元件Tx21、Tx22相互串联地连接于直流电源线LL与输入端Px之间，它们各自的发射极相互连接。二极管Dx21的阳极与开关元件Tx21的发射极连接，其阴极与开关元件Tx22的集电极连接。二极管Dx22的阳极与开关元件Tx22的发射极连接，其阴极与开关元件Tx21的集电极连接。 
根据这种转换器1，由开关元件Tx11、Tx12和二极管Dx11、Dx12构成双向开关。同样由开关元件Tx21、Tx22和二极管Dx21、Dx22构成双向开关。因此，如果负载3是感应性负载，则能够使由于这种感应性而产生的再生电流经由转换器1流向电源侧。 
并且，根据该转换器1，开关元件Tx11、Tx12各自的发射极相互连接，开关元件Tx21、Tx22各自的发射极相互连接。因此，如图6示例的那样，能够使开关元件Tx11、Tx12的动作电源共用化，并且使开关元件Tx21、Tx22的动作电源共用化。因此，与分别设置动作电源的情况相比，能够降低制造成本。下面进行更详细的说明。 
首先，对开关元件Tx21、Tx22的动作电源进行说明。开关元件Tx21、Tx22由驱动电路Drx2进行驱动。驱动电路Drx2与开关元件Tx21、Tx22的栅极共同连接。驱动电路Drx2与电平移位电路LSx2连接。 
驱动电路Drx2被供给电容器Cbx2的两端电压作为动作电源。电容器Cbx2的一端与开关元件Tx21、Tx22的发射极及驱动电路Drx2连接。电容器Cbx2的另一端与驱动电路Drx2连接。 
并且，该电容器Cbx2的另一端通过二极管Dbx2与直流电源Ed的高电位侧的一端连接。二极管Dbx2设置为其阴极朝向电容器Cbx2。二极管Dbx2防止电容器Cbx2向直流电源Ed侧放电。 
该电容器Cbx2先于电力转换装置的通常运转被充电。具体地讲，电流在从直流电源Ed经由二极管Dbx2、Dx22朝向电容器Cbx2的路径A4中流过，电容器Cbx2被充电。 
如上所述，能够使开关元件Tx21、Tx22的动作电源共用化，而且采用电容器Cbx2作为该动作电源，因而能够减少直流电源的个数。 
并且，即使是在该电力转换装置的通常运转中，电容器Cbx2也被充电。下面分为力行（power running）运转和再生运转进行说明。所谓力行运转是指电流从电源流向负载3而驱动负载3的运转。在力行运转中，电流从直流电源线LH经由逆变器2和负载3流向直流电源线LL。所谓再生运转，当负载3是感应性负载时是指使由于这种感应性而产生的再生电流向电源侧再生的运转，当负载3是惯性较大的电机负载等时是指使由于负载的状态而产生的再生电流向电源侧再生的运转。在再生运转中，电流从直流电源线LH经由转换器1和电源流向直流电源线LL。 
在力行运转中，通过开关元件Tx21的导通，电流经由开关元件Tx21和二极管Dx21从直流电源线LH流向输入端Px。此时与第1实施方式相同地，电流从直流电源Ed经由二极管Dbx2和开关元件Tx21流向电容器Cbx2。由此，电容器Cbx2被充电。 
在再生运转中，通过开关元件Tx22的导通，电流经由开关元件Tx22和二极管Dx22从输入端Px流向直流电源线LL。由于二极管Dx22导通，因而电流在路径A4中流过，电容器Cbx2被充电。 
如上所述，即使是在通常运转中，电容器Cbx2也被充电，因而能够降低电容器Cbx2所需要的静电电容。 
下面，对开关元件Tx11、Tx12的动作电源进行说明。开关元件Tx11、Tx12由 驱动电路Drx1进行驱动。驱动电路Drx1与开关元件Tx11、Tx12的栅极共同连接。驱动电路Drx1与电平移位电路LSx1连接。 
驱动电路Drx1被供给启动电容器Cbx1的两端电压作为动作电源。启动电容器Cbx1的一端与开关元件Tx11、Tx12的发射极及驱动电路Drx1连接。启动电容器Cbx1的另一端与驱动电路Drx1连接。 
并且，启动电容器Cbx1的另一端经由二极管Dbx1与启动电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx1设置为其阳极朝向启动电容器Cbx1。二极管Dbx1防止启动电容器Cbx1向启动电容器Cby1侧放电。 
根据这种结构，通过使开关元件Ty1导通，能够利用在启动电容器Cby1中蓄积的电荷对启动电容器Cbx1充电。因为通过这样进行导通，电流在由启动电容器Cby1和二极管Dbx1和启动电容器Cbx1和二极管Dx11和开关元件Ty1构成的路径A5中流过。 
如上所述，能够使开关元件Tx11、Tx12的动作电源共用化，而且该动作电源采用启动电容器Cbx1，因而能够减少直流电源的个数。 
另外，也可以对该电力转换装置应用第3实施方式。在这种情况下，产生电容器Cbx2的两端电压采用两端电压Vcbx2_t、Vcbx2_d（参照式3、4）中哪一个的问题。其结论是可以采用任意一个。这是因为无论采用哪种电压，都能够降低开关元件的动作电压的偏差。并且，也可以向两端电压Vcbx2_t、Vcbx2_d分别乘以加权系数，采用将乘积相加后得到的值。在这种情况下，根据负载3的运转状况，如果再生时的期间比较长，则针对两端电压Vcbx2_t的加权系数可以采用较高的值。 
并且，如果与电容器Cbx2并联地连接电压钳位电路，并使两端电压Vcbx2_t、Vcbx2_d均达到高于钳位电压的值，则该电压钳位电路能够向驱动电路Drx2提供稳定的电压。 
另外，电容器（Cbx2）只要能够蓄积电荷作为开关元件的动作电源即可，不限于电容器的方式。并且，开关元件与二极管的并联电路也可以利用具有寄生二极管的MOSFET或反向导通IGBT等反向导通元件构成。 
另外，也可以是，在电容器Cbx1、Cbx2、Cby1的充电路径中插入电阻器等来限制充电时电流。 
以上对本发明进行了详细说明，但上述的说明仅是全部方面中的示例，本发明不限于此。没有示例的无数变形例可以理解为在不脱离本发明的范围的条件下能够得到的方式。 
标号说明 
Cbx1、Cby1启动电容器；Cbx2电容器；Dx21、Dbx2二极管；Ed直流电源；LH、LL直流电源线；Pr、Ps、Pt输入端；Pu、Pv、Pw输出端；VAx1、VAx2、VAy1电压调整部。 

Claims (7)

1.一种电力转换装置，其具有：
第1电源线（LH）；
第2电源线（LL），其被施加低于所述第1电源线的电位；
开关电路（2），其具有设于所述第1电源线及所述第2电源线之间的开关元件（Ty2、S4）、和电源供给部（Ed），所述电源供给部具有在相互间支撑直流电压的两端，所述两端中的低电位侧的一端在所述第2电源线侧与所述开关元件连接，所述电源供给部作为向所述开关元件输出开关信号的动作电源；以及
功率转换部（1），其具有单向导通开关元件（Tx2、Tx21）、二极管（Dx22）和电容器（Cbx2），所述单向导通开关元件（Tx2、Tx21）具有第1电极和第2电极，且仅使从所述第2电极流向所述第1电极的电流导通，所述单向导通开关元件（Tx2、Tx21）配置于所述第1电源线及所述第2电源线之间，并使所述第1电极朝向所述第1电源线侧，所述二极管（Dx22）以阳极朝向所述第1电源线侧的方式与所述单向导通开关元件并联连接，所述电容器（Cbx2）具有与所述第1电极连接的一端、与所述电源供给部的另一端电连接的另一端，所述电容器作为被充电而向所述单向导通开关元件输出开关信号的动作电源。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置还具有第2二极管（Dbx2），该第2二极管（Dbx2）配置于所述电容器与所述电源供给部（Ed）的另一端之间，并使阳极朝向所述电源供给部。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置还具有第3二极管（Dx21），该第3二极管（Dx21）的阴极朝向所述第1电源线，阳极与所述单向导通开关元件的所述第1电极连接。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置还具有第3二极管（Dx21），该第3二极管（Dx21）的阴极朝向所述第1电源线，阳极与所述单向导通开关元件的所述第1电极连接。
5.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，所述功率转换部（1）还具有第2开关元件（Tx22），该第2开关元件（Tx22）与所述单向导通开关元件（Tx21）串联连接，并且与所述第3二极管（Dx21）并联连接，
所述电容器作为向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。
6.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中，
所述功率转换部（1）还具有第2开关元件（Tx22），该第2开关元件（Tx22）与所述单向导通开关元件（Tx21）串联连接，并且与所述第3二极管（Dx21）并联连接，
所述电容器作为向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电力转换装置，其中，所述开关电路（2）还具有电压调整部（VAy2），该电压调整部（VAy2）使所述电源供给部（Ed）的电压下降而提供所述开关元件（Ty2）的动作电压。
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