CN102714467A - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力转换装置，其能抑制转换器的开关元件的动作电源的电压变动。开关元件（Tr2）使输入端（Pr）与电源线（LH、LL）中至少任意一方连接/不连接。开关元件（Tr1）设于电源线（LH、LL）之间。电源供给部（Cbr1）的低电位侧的一端在电源线（LH、LL）中任意一侧与开关元件连接。电容器（Cbr2）的一端连接于开关元件（Tr1）与输入端（Pr）之间。电容器（Cbr2）的另一端与电源供给部（Cbr1）的高电位侧的一端连接。电容器（Cbr2）和电源供给部（Cbr1）分别作为向开关元件（Tr2、Tr1）输出开关信号的动作电源。电压调整部（CCr）维持电容器（Cbr2）的两端电压。

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。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连接有二极管。二极管配置为其阳极朝向直流电源。

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，没有关于转换器的开关元件的动作电源的记载。而且，在转换器被输入交流电源时，产生动作电源由于该交流电源其发送电压变动这一特有的问题。

本发明的目的在于，提供一种抑制转换器的开关元件的动作电源的电压变动的电力转换装置。

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；多个输入端（Px），它们与交流电源连接；第1开关元件（Tr2、Tr、Tr12），其使所述多个输入端中的一个输入端与所述第1电源线及所述第2电源线中至少任意一方连接/不连接；第2开关元件（Tr1、Tu1、Tr11、Ty1），其设于所述第1电源线及所述第2电源线之间；电源供给部（Cbr1、Cbu1、Cbr11、Cby1），其具有支撑直流电压的两端，且在所述第1电源线或者所述第2电源线侧与所述第2开关元件连接，所述电源供给部作为向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源；电容器（Cbr2、Cbr、Cbr12），其具有与所述第1开关元件和所述多个输入端中的所述一个输入端之间的点连接的一端、以及与所述电源供给部的高电位侧的一端连接的另一端，所述电容器作为向所述第1开关元件输出开关信号的动作电源；以及电压调整部（CCr），其调整所述电容器的两端电压。

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，所述第1开关元件（Tr2）连接于所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第2电源线（LL）之间，所述第2开关元件（Tr1）连接于所述多个输入端中的所述一个输入端与所述第1电源线（LH）之间，并在所述第1电源线侧与所述电源供给部（Cbr1）的低电位侧的一端连接。

本发明的电力转换装置的第三方式是根据第二方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置具有：第3开关元件（Tr22），其在所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）侧与所述第1开关元件（Tr21）串联连接；第1二极管（Dr21），其以阳极朝向所述第2电源线的方式与所述第3开关元件并联连接；以及第2二极管（Dr22），其以阴极朝向所述第2电源线的方式与所述第1开关元件并联连接，所述电容器（Cbr2）的所述一端连接于所述第1开关元件及所述第3开关元件之间，并作为向所述第1开关元件及所述第3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四方式是根据第二方式或者第三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（Dbr2），该第3二极管（Dbr2）设于所述电源供给部（Cbr1）的所述高电位侧的一端与所述电容器（Cbr2）的所述另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

本发明的电力转换装置的第五方式是根据第一方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置具有输出端（Py）、第3开关元件（Tr1）和二极管（Dbr2），所述第1开关元件（Tr2）连接于所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第2电源线（LL）之间，所述第3开关元件连接于所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第1电源线（LH）之间，所述第2开关元件（Ty1）连接于所述第1电源线与所述输出端之间，并在所述第2电源线侧与所述电源供给部（Cby1）的低电位侧的一端连接，所述二极管设于所述电源供给部的所述高电位侧的一端与所述电容器的所述另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

本发明的电力转换装置的第六方式是根据第一方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置具有：输出端（Py）；第1二极管（Dr1），其以阴极朝向所述第1电源线的方式设于所述第1电源线（LH）与所述第1开关元件（Tr）之间；第2二极管（Dr2），其以阳极朝向所述第2电源线的方式设于所述第2电源线（LL）与所述第1开关元件之间；第3二极管（Dr3），其阴极与所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）连接，阳极与所述第1二极管的阳极连接；第4二极管（Dr4），其阳极与所述多个输入端中的所述一个输入端连接，阴极与所述第2二极管的阴极连接；以及第5二极管（Dbr），其以阴极朝向所述电容器的方式设于所述电源供给部（Cby1）的所述高电位侧的一端与所述电容器（Cbr）的所述另一端之间，所述第2开关元件（Ty1）连接于所述第1电源线（LH）与所述输出端之间，并在所述输出端侧与所述电源供给部（Cby1）的低电位侧的一端连接。

本发明的电力转换装置的第七方式是根据第一方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置具有第1二极管和第2二极管，所述第2开关元件（Tr11）在所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第1电源线（LH）之间与所述第1二极管（Dr11）串联连接，所述第1二极管配置为阴极朝向所述第1电源线侧，所述第1开关元件（Tr12）在所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第1电源线（LH）之间与所述第2二极管（Dr12）串联连接，所述第2二极管配置为阴极朝向所述多个输入端中的所述一个输入端，所述第2开关元件和所述第1二极管的串联体与所述第1开关元件和所述第2二极管的串联体相互并联连接，所述电源供给部（Cbr11）的所述低电位侧的一端在所述第1电源线（LH）侧与所述第2开关元件连接。

本发明的电力转换装置的第八方式是根据第七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（Dbr12），该第3二极管（Dbr12）设于所述电源供给部（Cbr11）的所述高电位侧的一端与所述电容器（Cbr12）的另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

本发明的电力转换装置的第九方式是根据第一方式、第五方式和第六方式中任意一种方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置具有多个输出端（Pu、Pv、Pw）、和第6二极管及第7二极管，所述第2开关元件（Tu1、Tv1、Tw1）和所述电源供给部（Cbu1、Cbv1、Cbw1）设置了多个，所述多个第2开关元件分别设于所述多个输出端中的各个输出端与所述第1电源线（LH）之间，所述第6二极管（Dbr2）设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbu1）的另一端与所述电容器（Cbr2）的另一端之间，所述第7二极管设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbv1）的另一端与所述电容器的另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

本发明的电力转换装置的第十方式是根据第二方式或者第三方式所述的电力转换装置，所述电力转换装置具有第3二极管及第4二极管，所述第2开关元件（Tr1、Ts1、Tw1）和所述电源供给部（Cbr1、Cbs1、Cbt1）设置了多个，所述多个第2开关元件分别设于所述多个输入端（Pr、Ps、Pt）中的各个输入端与所述第1电源（LH）之间，所述第3二极管（Dbr2）设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbu1）的另一端与所述电容器（Cbr2）的另一端之间，所述第4二极管设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbv1）的另一端与所述电容器的另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

发明效果

根据本发明的电力转换装置的第一方式，在施加给一个输入端的电位相对于施加给第1电源线的电位而变动时，电容器的两端电压根据该变动而变动。而且，电压调整部维持电容器的两端电压，因而能够避免该变动。

根据本发明的电力转换装置的第二方式，能够使第1开关元件和第2开关元件作为转换器的构成要素发挥作用。

根据本发明的电力转换装置的第四方式，第1开关元件和第3开关元件构成双向开关。而且，电容器作为第1开关元件和第3开关元件的动作电源发挥作用，因而与分别设置电容器时相比，能够提言电容器的个数。

根据本发明的电力转换装置的第三方式和第八方式，二极管阻止电容器向电源供给部侧放电。因此，例如即使是电容器的另一端的电位由于电源异常等而高于功率转换部的高电位侧的一端的电位时，也能够防止电容器的放电。

根据本发明的电力转换装置的第五方式，能够使第1开关元件和第3开关元件作为转换器的构成要素发挥作用，能够使第2开关元件作为逆变器的构成要素发挥作用。而且，二极管阻止电容器向电源供给部侧放电。因此，能够防止电容器的不必要的放电。

根据本发明的电力转换装置的第六方式，能够使第1开关元件作为转换器的构成要素发挥作用，使第2开关元件作为逆变器发挥作用，该第1开关元件使一个输入端有选择地与第1电源线和第2电源线连接。而且，第5二极管阻止电容器向电源供给部侧放电。因此，能够防止电容器的不必要的放电。

根据本发明的电力转换装置的第七方式，能够使第1开关元件和第2开关元件以及第1二极管和第2二极管作为双向开关元件发挥作用，进而有助于实现能够在输入端侧再生的转换器。

根据本发明的电力转换装置的第九方式，能够在通常运转中稳定电容器的两端电压。

根据本发明的电力转换装置的第十方式，能够在通常运转中使一个电源供给部和另一个电源供给部的电压平均化。

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是示出转换器的概念性结构的一例的图。

图3是示出三相交流电源和转换器的开闭的一例的图。

图4是示出等效电路的图。

图5是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图6是示出转换器的概念性结构的一例的图。

图7是示出转换器的概念性结构的一例的图。

图8是示出转换器的概念性结构的一例的图。

图9是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图10是示出等效电路的图。

图11是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图12是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图13是示出等效电路的图。

图14是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图15是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图16是示出转换器的概念性结构的一例的图。

图17是示出等效电路的图。

图18是示出电力转换装置的概念性结构的一例的图。

图19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转换器1和钳位电路2和逆变器3。但是，其中钳位电路2和逆变器3不是必须的构成要素。

转换器1与输入端Pr、Ps、Pt连接。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相的开关桥臂具有一对的开关元件Tr1、Tr2和二极管Dr1、Dr2。s相的开关桥臂具有一对的开关元件Ts1、Ts2和二极管Ds1、Ds2。t相的开关桥臂具有一对的开关元件Tt1、Tt2和二极管Dt1、Dt2。这三条开关桥臂相互并联地连接于直流电源线LH、LL之间。另外，此处所说的输入端是指电能相对于电力转换装置的输入端，不将输入限定为三相交流电源。

开关元件Tx1、Tx2（其中，x代表r、s、t）具有第1～第3电极。开关元件Tx1、Tx2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、Tx2的导通/不导通的开关信号（电压信号或电流信号）。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。开关元件Tx1、Tx2例如是绝缘栅双极晶体管。在绝缘栅双极晶体管中，第1～第3电极分别是发射极、集电极、栅极。这一点也适用于后述的其它开关元件。

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Tx1由未图示的控制部进行控制，使输入端Px和直流电源线LH连接/不连接。开关元件Tx2和二极管Dx2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侧，二极管Dx2配置为其阳极朝向直流电源线LL侧。开关元件Tx2由未图示的控制部进行控制，使输入端Px和直流电源线LL连接/不连接。

这种开关元件Tx1、Tx2被提供开关信号，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、Dx2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3将直流电源线LH、LL之间的直流电压转换为交流电压并施加给负载4（例如电机）。另外，在图1的示例中，负载4被描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。

设置于开关元件Ty1、Ty2之间的输出端Py与负载4连接。开关元件Ty1、Ty2由未图示的控制部进行控制。

向这种开关元件Ty1、Ty2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。

钳位电路2具有开关元件S1和二极管D1和电容器C1。二极管D1和电容器C1相互串联地连接于直流电源线LH、LL之间。二极管D1配置为其阳极朝向直流电源线LH侧。开关元件S1例如是绝缘栅双极晶体管，与二极管D1并联连接。开关元件S1配置为其发射极朝向直流电源线LH侧。

根据这种钳位电路2，能够由电容器C1吸收来自逆变器3的再生能量。并且，钳位电路2同时具有吸收因开闭而造成的直流电源线LH、LL之间的电压上升的缓冲电路的效果。

并且，利用二极管D1的整流功能，电容器C1被钳位为直流电源线LH、LL之间的电压的最大值，并且如果开关元件S1不导通，则不从电容器C1向逆变器3供给电压。因此，在电容器被充电、开关元件S1不导通时，能够等效地忽视钳位电路2。因此，能够使转换器1和逆变器3作为在直流电源线LH、LL中不具有平滑电容器等电力蓄积单元的直接型电力转换装置发挥作用。另一方面，在开关元件S1被供给开关信号而导通时，能够从电容器C1向逆变器3供给直流电压。因此，能够有效地利用再生能量。另外，电容器C1只要具有吸收再生能量的功能即可，因而不需要诸如所谓平滑电容器那样的静电电容，能够采用小型的电容器。

另外，如果负载4不是感应性负载，则也可以不设置钳位电路2，但是由于在实际的电力转换装置中，在布线中具有电感器，因而优选设置钳位电路2。

<转换器1的动作电源>

下面，参照图2的示例，对用于向开关元件Tx1、Tx2输出开关信号的动作电源进行说明。另外，在图2的示例中，省略了钳位电路2和逆变器3的图示，仅代表性地图示了开关元件Tr1、Tr2的动作电源。

转换器1具有分别驱动开关元件Tr1、Tr2的驱动电路DRr1、DRr2、电平移位电路LSr1、LSr2、电容器Cbr1、Cbr2、二极管Dbr2、和电压调整部CCr。

驱动电路DRr1、DRr2分别与开关元件Tr1、Tr2的栅极连接。在图2的示例中，从电容器Cbr1向驱动电路DRr1供给动作电源。电容器Cbr1的一端与开关元件Tr1的发射极及驱动电路DRr1连接。电容器Cbr1的另一端与驱动电路DRr1连接。另外，这些内容可以理解如下：电容器Cbr1在该一端和该另一端之间支撑直流电压，作为向开关元件Tr1输出开关信号的动作电源发挥作用。并且，对其它电容器也可以进行相同的理解，因而下面将省略重复说明。

电容器Cbr1利用后述的方法或者任意的方法被充电，且使另一端侧为高电位。另外，也可以设置直流电源来取代电容器Cbr1，该直流电源作为开关元件Tr1的动作电源发挥作用。

驱动电路DRr2通过电压调整部CCr被供给电容器Cbr2的两端电压作为动作电源。电容器Cbr2的一端与开关元件Tr2的发射极（即开关元件Tr2与输入端Pr之间的点）及驱动电路DRr2连接。电容器Cbr2的另一端与电压调整部CCr连接。

电压调整部CCr调整电容器Cbr2的两端电压，其与驱动电路DRr2连接。例如，电压调整部CCr是钳位电路。

二极管Dbr2连接于电容器Cbr2的另一端与电容器Cbr1的另一端（即高电位侧的一端）之间。二极管Dbr2配置为阳极朝向电容器Cbr1侧。二极管Dbr2防止电容器Cbr2向电容器Cbr1侧放电。

另外，根据后面叙述的转换器1的通常运转可以理解得知，施加给直流电源线LH的电位是施加给输入端Pr的相电压Vr以上的电位。因此，如果电容器Cbr1、Cbr2的两端电压大致相同，则电容器Cbr1的高电位侧的一端的电位大于电容器Cbr2的高电位侧的一端的电位。因此，在转换器1的通常运转中的理想状态是电容器Cbr2不向电容器Cbr1侧放电。因此，二极管Dbr2不是必须的构成要素。但是，例如这种放电有可能由于电源异常等而发生，因而优选设置二极管Dbr2。

另外，在各个开关元件Tr1、Tr2的相反侧，驱动电路DRr1、DRr2与电平移位电路LSr1、LSr2连接。电平移位电路LSr1、LSr2例如根据驱动电路Dry1的电位适当地将由未图示的共同的控制电路生成的开关信号的电位电平进行移位，将这些电位电平提供给各个驱动电路DRr1、DRr2。另外，这同样适用于与后述的其它驱动电路连接的电平移位电路，因而在下面省略详细说明。

<电容器的充电动作>

电容器Cbr1先于该电力转换装置的通常运转被充电。将在后面叙述具体的充电方法的一例。另外，在电容器Cbr1被置换为直流电源时不需要这种充电。

电容器Cbr2也先于电力转换装置的通常运转被充电。具体地讲，通过使开关元件Tr1导通，能够利用在电容器Cbr1中蓄积的电荷对电容器Cbr2充电。因为通过开关元件Tr1的导通，电流在由电容器Cbr1和二极管Dbr2和电容器Cbr2和开关元件Tr1构成的路径A1中流过。这种路径A1可以理解为这样的路径，即通过开关元件Tr1的导通，电流仅在从电容器Cbr1朝向电容器Cbr2的方向上流过，而且不经由输入端Pr、Ps两者。此时，由于输入端Pr没有被施加电压，因而电容器Cbr2的电位达到以直流电源线LH为基准电位、从电容器Cbr1的电压减去二极管Dbr2、Dr1和开关元件Tr1的压降得到的值。

另外，如图2示例的那样，如果开关元件Tr1的动作电源采用电容器Cbr1，则在电容器Cbr1充电后执行电容器Cbr2的充电。因为在电容器Cbr1充电之前不向开关元件Tr1（更具体地讲是驱动电路DRr1）供给动作电源，不能使其导通。这一点同样适用于后述的其它电容器。

如上所述，电容器Cbr2作为被充电且向开关元件Tr2输出开关信号的动作电源发挥作用。因此，对于开关元件Tr2不需要设置直流电源，能够降低制造成本。而且，如后面在转换器的通常运转中叙述的那样，由于开关元件Tr1导通，因而即使是在这种通常运转中电容器Cbr2也被充电。因此，能够降低电容器Cbr2所需要的静电电容。

<转换器1的通常运转>

输入端Pr、Ps、Pt与三相交流电源连接，输入端Pr、Ps、Pt被施加三相交流电压。转换器1在通常运转中将该三相交流电压转换为直流电压。在该转换器1中，施加给输入端Pr的电位相对于施加给直流电源线LH的电位发生变动，电容器Cbx2的电压根据这种变动而变动。下面对这种两端电压的变动进行具体说明。另外，在其它的电力转换装置中说明的电容器的两端电压的变动，也是由于输入端Pr的电位相对于施加给直流电源线LH的电位而变动所引发的。

在转换器1的通常运转中，例如按照下面所述来控制开关元件Tr1、Tr2。即，有选择地使开关元件Tr1中的任意一个开关元件和开关元件Tr2中的与其不成对的任意一个开关元件的组导通。这样进行开闭的一例如图3的表所示。在表的第1行示出了在与三相交流电压对应的各个期间中始终导通的开关元件，在第2行示出了在该各个期间中相互排斥地导通的开关元件。例如参照图3，在只有相电压Vs为正的期间t1中，使开关元件Ts1始终导通，使开关元件Tr2、Tt2相互排斥地且交替切换地导通。另外，下面有代表性地对在期间t1中流过转换器1的电流进行说明。

在期间t1中，开关元件Ts1导通。通过这样进行导通，电流从电容器Cbr1经由输入端Pr、Ps流向电容器Cbr2。关于这一点参照图4所示的等效电路进行说明。

在期间t1中，相电压Vr为负，因而被示出为输入端Pr侧朝向低电位的直流电源Er。在期间t1中，相电压Vs为正，因而被示出为输入端Ps侧朝向高电位的直流电源Es。直流电源Er的高电位侧的一端与直流电源Es的低电位侧的一端（即相电压Vr、Vs的中性点）相互连接。另外，也将直流电源Er、Es的直流电压分别称为Er（＝－Vr）、Es（＝Vs）。直流电源Er的低电位侧的一端通过输入端Pr与电容器Cbr2的低电位侧的一端连接，直流电源Es的高电位侧的一端通过输入端Ps和二极管Ds1和开关元件Ts1与电容器Cbr1的低电位侧的一端连接。二极管Ds1配置为阳极朝向输入端Pr侧。二极管Dbr2连接于各个电容器Cbr1、Cbr2的高电位侧的一端之间。二极管Dbr2配置为其阳极朝向电容器Cbr1侧。

通过上述的充电动作，电容器Cbr1、Cbr2各自的两端电压V1、V2在通常运转中的初期彼此大致相同。另一方面，从输入端Pr观察的输入端Ps的电位为（Er＋Es），如果忽视二极管Ds1和开关元件Ts1的压降，则从输入端Pr观察的二极管Dbr2的阳极电位（Er＋Es＋V1）大于阴极的电位（V2）。因此，二极管Dbr2导通。通过这样进行导通，电流在由交流电源和输入端Pr、Ps和电容器Cbr1、Cbr2和开关元件Ts1和二极管Ds1、Dbr2构成的路径A2中流动。另外，路径A2可以理解为电流从电容器Cbr1经由输入端Pr、Ps流向电容器Cbr2的路径。

电容器Cbr2的两端电压V2由于该电流而增大大概线间电压Vrs（＝相电压Vs－相电压Vr＝Es＋Er）的量。相电压Vr、Vs均随时间而变动，因而与此相应地两端电压V2能够变动。

根据该转换器1，电压调整部CCr调整两端电压V2。因此，在通常运转中，能够避免依赖于三相交流电源的相电压的电容器Cbr2的电压变动，能够向驱动电路DRr2供给稳定的电压。由此，开关元件的驱动条件被均一化，并且驱动电路不会被过电压破坏。

另外，在图1、图2的示例中，晶体管Tr1、Ts1、Tt1的发射极直接与直流电源线LH连接。因此，直流电源线LH作为晶体管Tr1、Ts1、Tt1的共同电位发挥作用。由此，能够使电容器Cbr1作为开关元件Ts1、Tt1的动作电源发挥作用。更具体地讲，电容器Cbr1与分别驱动开关元件Ts1、Tt1的驱动电路（未图示）连接。电容器Cbr1向这些驱动电路供给动作电源。由此，能够减少电容器的个数。

<电容器Cbr1的充电动作和开关元件Ty1、Ty2的动作电源的一例>

在此说明电容器Cbr1的充电动作的一例。参照图5，对利用逆变器3的开关元件的动作电源对电容器Cbr1进行充电的技术进行说明。另外，在图5中，对于转换器1仅示出了r相的开关桥臂，对于逆变器3仅示出了1相的开关桥臂。

逆变器3具有驱动电路DRy1、DRy2和电容器Cby1和电平移位电路LSy1和直流电源Ed和二极管Dby1。驱动电路DRy1与开关元件Ty1的栅极连接，并驱动开关元件Ty1。电平移位电路LSy1与驱动电路DRy1连接。

电容器Cby1的低电位侧的一端与开关元件Ty1的发射极及驱动电路DRy1连接，其高电位侧的一端与驱动电路DRy1连接。电容器Cby1作为驱动电路DRy1的动作电源、即向开关元件Ty1输出开关信号的动作电源发挥作用。另外，也可以设置直流电源来代替电容器Cby1。关于电容器Cby1的充电将在后面进行说明。

在各个电容器Cby1、Cbr1的高电位侧的一端之间设有二极管Dbr1。二极管Dbr1配置为其阴极朝向电容器Cbr1。二极管Dbr1防止电容器Cbr1向电容器Cby1侧放电。

在这种结构中，通过使开关元件Ty1导通，能够使用在电容器Cby1中蓄积的电荷对电容器Cbr1充电。因为通过这样进行导通，电流在由电容器Cby1和二极管Dbr1和电容器Cbr1和开关元件Ty1构成的路径A3中流动。

并且，驱动电路DRy2与开关元件Ty2的栅极连接，并驱动开关元件Ty2。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，其高电位侧的一端与驱动电路DRy2连接。直流电源Ed作为驱动电路DRy2的动作电源、即向开关元件Ty2输出开关信号的动作电源发挥作用。

在直流电源Ed的高电位侧的一端与电容器Cby1的高电位侧的一端之间设有二极管Dby1。二极管Dby1配置为其阴极朝向电容器Cbr1。二极管Dby1防止电容器Cby1向直流电源Ed侧放电。

在这种结构中，通过使开关元件Ty2导通，能够将直流电源Ed作为电源对电容器Cby1充电。因为通过这样进行导通，电流在由直流电源Ed和二极管Dby1和电容器Cby1和开关元件Ty1构成的路径A4中流动。

另外，二极管Dbr1的阳极也可以连接于直流电源Ed的高电位侧的一端。如果是这种情况，电容器Cbr1可以通过开关元件Ty1、Ty2的导通而以直流电源Ed为电源进行充电。

并且，电容器Cbr1、Cbr2分别使用在电容器Cby1、Cbr1中蓄积的电荷进行充电，因而在这样充电时电容器Cby1、Cbr1的两端电压下降。因此，可以在先于通常运转的充电动作中反复对各个电容器充电。

<电力转换装置的另一个示例>

在图6的示例中，二极管Dbr2的阳极与电容器Cbs1的高电位侧的一端连接。电容器Cbs1的低电位侧的一端直接与直流电源线LH连接。电容器Cbs1作为向开关元件Ts1输出开关信号的动作电源发挥作用。更具体地讲，电容器Cbs1的两端电压被施加给驱动电路DRs1。驱动电路DRs1与开关元件Ts1的栅极连接，并驱动开关元件Ts1。驱动电路DRs1与电平移位电路LSs1连接。另外，在这种结构中，如上所述，电容器Cbs1也可以作为开关元件Tr1、Tt1的动作电源发挥作用。

在这样先于转换器1的通常运转的充电动作中，通过使开关元件Tr1导通，能够利用在电容器Cbs1中蓄积的电荷对电容器Cbr2充电。因为通过这样进行导通，电流在由电容器Cbs1和二极管Dbr2和电容器Cbr2和二极管Dr1和开关元件Tr1构成的路径A6中流动。另外，该路径A6是通过开关元件Tr1的导通，电流仅在从电容器Cbr1朝向电容器Cbr2的方向上流动的路径，而且不经由输入端Pr、Ps双方。

下面对通常运转进行说明。有代表地对在图3示例的期间t2中流过电力转换装置的电流进行说明。在期间t2中只有相电压Vt为正，开关元件Tt1始终导通，开关元件Tr2、Ts2相互排斥地导通。在该期间t2中，电流从电容器Cbs1流向电容器Cbr2。关于这一点参照图4所示的等效电路进行说明。在此，在图4所示的等效电路中应理解为将电容器Cbr1替换为电容器Cbs1、将输入端Ps替换为输入端Pt、将相电压Vs替换为相电压Vt、将直流电源Es替换为直流电源Et、将路径A2替换为路径A5。

在通常运转中的初期，电容器Cbs1的两端电压V1与电容器Cbr2的两端电压V2彼此大致相同。在期间t2中，相电压Vr为负、相电压Vt为正。因此，如果忽视开关元件Tt1和二极管Dt1、Dbr2的压降，则从输入端Pr观察的二极管Dbr2的阳极电位（Er＋Et＋V1）高于其阴极的电位（V2）。因此，二极管Dbr2导通。通过这样进行导通，电流在路径A5中从电容器Cbs1流向电容器Cbr2。因此，电容器Cbr2的两端电压V2能够变动。另外，路径A5可以理解为电流从电容器Cbs1经由输入端Pr、Pt流向电容器Cbr2的路径。

根据该电力转换装置，电压调整部CCr调整电容器Cbr2的两端电压V1，因而能够避免这种变动，能够得到与先前示出的实施例相同的效果。

另外，在下面的说明中，在先于通常运转的充电动作中说明的路径均可以理解为是通过开关元件的导通而使电流从第1电容器不经由输入端流向第2电容器的路径。并且，关于在通常运转中说明的路径均可以理解为是通过至少预定的开关元件的导通而使电流从第1电容器经由输入端流向第2电容器的路径。

<电力转换装置的另一个示例>

图7示例的电力变换装置的转换器1的结构与图2示例的电力变换装置不同。更具体地讲，设置开关元件Tx21、Tx22（其中，x代表r、s、t）和二极管Dx21、Dx22取代开关元件Tx2和二极管Dx2。

开关元件Tx21、Tx22是仅使从第2电极流向第1电极的电流导通导通/不导通的单向控制开关元件。例如，如果是绝缘栅双极晶体管，则仅使从集电极流向发射极的电流（所谓顺时针方向的电流）导通/不导通。另外，例如在绝缘栅双极晶体管中，电流（所谓反方向的电流）不从第1电极（发射极）流向第2电极（集电极）。将这种开关元件也称为单向导通开关元件。另一方面，例如MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）场效应晶体管在构造上具有反方向导通的寄生二极管，因而电流从第1电极（源极）流向第2电极（漏极）。

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。开关元件Tx21、Tx22的发射极彼此相互连接。二极管Dx21以阳极朝向直流电源线LL的方式与开关元件Tx22并联连接。二极管Dx22以阴极朝向直流电源线LL的方式与开关元件Tx21并联连接。

根据这种转换器1，由开关元件Tx11、Tx12和二极管Dx12、Tx22构成双向开关。而且，开关元件Tx21、Tx22的发射极彼此相互连接。因此，如7示例的那样，能够使开关元件Tx21、Tx22的动作电源共用化。下面，以开关元件Tr21、Tr22为例对动作电源进行更详细的说明。

开关元件Tr21、Tr22由驱动电路DRr2进行驱动。驱动电路DRr2与开关元件Tr21、Tr22的栅极而连接。驱动电路DRr2与电平移位电路LSr2连接。

驱动电路DRr2通过电压调整电路CCr被供给电容器Cbr2的两端电压作为动作电源。电容器Cbr2的一端与开关元件Tr21、Tr22的发射极（即经由二极管Dr21的输入端Pr与开关元件Tr21之间的点）及驱动电路DRr2连接。电容器Cbr2的另一端与电压调整电路CCr连接。

并且，该电容器Cbr2的另一端通过二极管Dbr2与电容器Cbr1的高电位侧的一端连接。二极管Dbr2设置为其阴极朝向电容器Cbr2。二极管Dbr2防止电容器Cbr2向电容器Cbr1侧放电。另外，二极管Dbr2与图2中的二极管Dbr2同样不是必须的构成要素，但是优选设置二极管Dbr2。

根据这种结构，通过使开关元件Tr1导通，能够利用在电容器Cbr1中蓄积的电荷对电容器Cbr2进行充电。因为通过这样进行导通，电流在由电容器Cbx1和二极管Dbr2和电容器Cbr2和二极管Dr21和开关元件Tr1构成的路径中流动。

如上所述，能够使开关元件Tr21、Tr22的动作电源共用化，而且该动作电源采用电容器Cbr2，因而能够减少直流电源的个数。

在这种转换器1中，输入端Pr的电位也相对于直流电源线LH的电位而变动。因此，与图2所示的转换器1相同地，电容器Cbr2的两端电压能够变动。下面，以相电压Vs大于相电压Vr时为例进行详细说明。

从输入端Ps观察的输入端Pr的电位为电位E（＝相电压Vs－相电压Vr）。电容器Cbr1、Cbr2的两端电压V1、V2是大致相同的值，为了简化起见，如果忽视二极管Ds1、Dr21和开关元件Ts1、Tr22的压降，则从输入端Ps观察的电容器Cbr2的阳极电位（Er＋V1）大于从输入端Ps观察的阴极的电位（V2）。因此，二极管Dbr2导通。由此，电流能够在由交流电源和输入端Pr、Ps和电容器Cbr1、Cbr2和二极管Ds1、Dbr21和开关元件Ts1构成的路径A30中流动。因此，电容器Cbr2的两端电压V2能够根据单相交流电压而变动。

根据该转换器1，电压调整部CCr调整两端电压V2。因此，在通常运转中，能够抑制依赖于三相交流电压的电容器Cbr2的电压变动，能够得到与先前示出的实施例相同的效果。

<电力转换装置的另一个示例>

图8示例的电力转换装置的转换器1的结构与图2示例的电力转换装置不同。转换器1与输入端Pr、Ps连接。输入端Pr、Ps被施加单相交流电压。转换器1具有开关元件Tr1、Tr2和二极管Dr1、Dr2、Ds1、Ds2。开关元件Tr1、Tr2和二极管Dr1、Dr2与图2所示的相同。二极管Ds1配置于输入端Pr和直流电源线LH之间，并且其阴极朝向直流电源线LH侧。二极管Ds2设置于输入端Ps和直流电源线LL之间，并且其阳极朝向直流电源线LL侧。

有关开关元件Tr1、Tr2的动作电源的结构与图2示例的相同，因而省略详细说明。

在这种转换器1中，输入端Pr的电位也相对于直流电源LH的电位而变动，因而与图2所示的转换器1相同地，电容器Cbr1的两端电压V2能够变动。这能够理解为例如电流能够在由交流电源和输入端Pr、Ps和电容器Cbr1、Cbr2和二极管Dbr1、Ds1构成的路径A20中流动。而且，电压调整部CCr调整两端电压V2。因此，在通常运转中，能够抑制依赖于单相交流电压的电容器Cbr2的电压变动。

第2实施方式

图9示例的电力转换装置与图2示例的电力转换装置相比，二极管Dbr2的连接关系不同。在图9所示的电力转换装置中，二极管Dbr2的阳极与电容器Cby1的高电位侧的一端连接。

在先于通常运转的充电动作中，通过使开关元件Tr1、Ty1导通，能够利用在电容器Cby1中蓄积的电荷对电容器Cbr2充电。因为通过这样进行导通，电流在由电容器Cby1和二极管Dbr2和电容器Cbr2和二极管Dr1和开关元件Tr1、Ty1构成的路径A8中流动。

<电力转换装置的通常运转>

转换器1与第1实施方式相同地根据施加给输入端Pr、Ps、Pt的三相交流电压而进行开闭（例如参照图3）。逆变器3根据应该输出给输出端Pu、Pv、Pw的三相交流电压（电压指令值）而进行开闭。下面，有代表性地对在期间t1中流过该电力转换装置的电流进行说明。

在期间t1中，电流从电容器Cby1经由输入端Pr、Ps流向电容器Cbr2。关于这一点参照图10所示的等效电路进行说明。

与图3所示的等效电路相比，图10所示的等效电路还具有开关元件Ty1，并且具有取代电容器Cbr1的电容器Cby1。开关元件Ty1在开关元件Ts1和电容器Cbr1之间与它们串联连接。

开关元件Ty1如上所述根据电压指令值而被控制，至少按照电压指令值的每个周期（下面称为第1周期）而导通。另外，在转换器1的控制中使用的三相交流电压和在逆变器3的控制中使用的电压指令值是相互独立的，因而与三相交流电压的周期（下面称为第2周期）无关地选定第1周期。根据这种第1周期与第2周期的差异，开关元件Ty1按照每个第1周期而导通的期间在任意定时与按照每个第2周期而反复出现的期间t1重合。即，在任意一个期间t1中开关元件Ty1导通。因此，在图10的示例中开关元件Ty1被示出为导通状态。

并且，通过上述的充电动作，电容器Cby1、Cbr2各自的两端电压V1、V2在通常运转中的初期彼此大致相同。另一方面，从输入端Pr观察的输入端Ps的电位为（Er＋Es），如果忽视二极管Ds1和开关元件Ts1、Ty1的压降，则从输入端Pr观察的二极管Dbr2的阳极电位（Er＋Es＋V1）大于阴极的电位（V2）。因此，二极管Dbr2导通，电流在由电源和输入端Pr、Ps和电容器Cby1、Cbr2和开关元件Ts1、Ty1和二极管Ds1、Dbr2构成的路径A7中流动。

电容器Cbr2的两端电压V2由于该电流而根据相电压Vr、Vs进行变动，但根据该转换器1，电压调整部CCr调整两端电压V2。因此，在通常运转中能够避免依赖于三相交流电压的相电压的电容器Cbr2的电压变动，能够得到与先前示出的实施例相同的效果。

第3实施方式

图11的电力转换装置与图1的电力转换装置相比，转换器1的结构不同。另外，例如如果负载4不是感应性负载，则可以不设置钳位电路2，但是由于在实际的电力转换装置中，在布线中具有电感器，因而优选设置钳位电路2。

转换器1具有r相、s相、t相的开关桥臂。r相的开关桥臂具有开关元件Tr和二极管Dr1～Dr4。s相的开关桥臂具有开关元件Ts和二极管Ds1～Ds4。t相的开关桥臂具有开关元件Tt和二极管Dt1～Dt4。r相、s相、t相的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Tx（其中，x代表r、s、t）例如是绝缘栅双极晶体管。开关元件Tx和二极管Dx1、Dx2相互串联地连接于直流电源线LH、LL之间。二极管Dx1相对于开关元件Tx配置在靠直流电源线LH侧，二极管Dx2相对于开关元件Tx配置在靠直流电源线LL侧。开关元件Tx配置为其发射极朝向直流电源线LH，二极管Dx1、Dx2配置为其阴极朝向直流电源线LH。二极管Dx1、Dx2发挥作为转换器1的反向阻断能力。二极管Dx3的阳极连接于开关元件Tx和二极管Dx1之间，其阴极与输入端Px连接。二极管Dx4的阳极与输入端Px连接，其阴极连接于开关元件Tx和二极管Dx2之间。开关元件Tx由未图示的控制部进行控制，使输入端Px和直流电源线LH、LL连接/不连接。

根据这种转换器1，能够减少开关元件的数量，因而能够降低制造成本。

<转换器1的开关元件的动作电源>

下面，参照图12对开关元件Tx1、Ty1、Ty2的动作电源进行说明。另外，在图12的示例中，仅代表性地对转换器1的r相的开关桥臂示出了动作电源，且仅图示了逆变器3的一条开关桥臂。并且，关于开关元件Ty1、Ty2的动作电源，与参照图1说明的情况相同，因而省略说明。

转换器1具有驱动电路DRr、电平移位电路LSr、电容器Cbr、二极管Dbr、和电压调整部CCr。驱动电路DRr与开关元件Tr的栅极连接，并驱动开关元件Tr。驱动电路DRr与电平移位电路LSr连接。

驱动电路DRr通过电压调整电路CCr被供给电容器Cbr的两端电压作为动作电源。电容器Cbr的一端与开关元件Tr的发射极及驱动电路DRr连接。电容器Cbr的另一端与电压调整电路CCr连接。

电压调整电路CCr调整电容器Cbr的两端电压，并且与驱动电路DRr2连接。

并且，电容器Cbr的另一端经由二极管Dbr与电容器Cby1的高电位侧的一端连接。二极管Dbr配置为其阴极朝向电容器Cbr。二极管Dbr防止电容器Cbr向电容器Cby1侧放电。

电容器Cbr先于电力转换装置的通常运转被充电。具体地讲，通过使开关元件Ty1导通，能够对电容器Cbr充电。因为通过开关元件Ty1的导通，电流在由电容器Cby1、Cbr和二极管Dbr、Dr1和开关元件Ty1构成的路径A10中流过。如上所述，开关元件Tr不需要采用直流电源，因而能够降低制造成本。而且，即使是在通常运转中，也能够在每当开关元件Ty1导通时对电容器Cbr充电，因而能够降低电容器Cbr所需要的静电电容。

<电力转换装置的通常运转>

转换器1根据施加给输入端Pr、Ps、Pt的三相交流电压进行控制，将该三相交流电压转换为直流电压。在这种通常运转中，例如按照下面所述来控制开关元件Tx。即，有选择地使开关元件Tx中的任意一个开关元件和另一个开关元件Tx中的任意一个开关元件导通。关于这样进行开闭的一例，可以理解为将图3所示的符号Tx1、Tx2分别替换为开关元件Tx。例如，在相电压Vs为正、相电压Vr、Vt为负的期间t1中，使开关元件Ts始终导通，使开关元件Tr、Tt相互排斥地交替导通。另外，下面有代表性地对在期间t1中流过电力转换装置的电流进行说明。

在期间t1中，开关元件Ts导通。通过这样进行导通，电流从电容器Cbr1经由输入端Pr、Ps流向电容器Cbr2。关于这一点参照图13所示的等效电路进行说明。

由于相电压Vr为负，因而被示出为输入端Pr侧朝向低电位的直流电源Er，并且由于相电压Vs为正，因而被示出为输入端Ps侧朝向高电位的直流电源Es。直流电源Er的高电位侧的一端与直流电源Es的低电位侧的一端（即相电压Vr、Vs的中性点）相互连接。直流电源Er的低电位侧的一端经由输入端Pr和二极管Dr3与电容器Cbr的低电位侧的一端连接。二极管Dr3配置为阴极朝向输入端Pr侧。直流电源Es的高电位侧的一端经由输入端Ps和二极管Ds4、Ds1和开关元件Ts1、Ty1与电容器Cby1的低电位侧的一端连接。二极管Ds4、Ds1配置为阳极朝向输入端Ps侧。二极管Dbr连接于各个电容器Cby1、Cbr的高电位侧的一端之间。二极管Dbr配置为其阳极朝向电容器Cby1。

开关元件Ty1与第2实施方式相同地能够在任意一个期间t1中导通。因此，在图13中开关元件Ty1被示出为导通状态。

通过上述的充电动作，电容器Cby1、Cbr各自的两端电压V1、V2在通常运转中的初期彼此大致相同。另一方面，从输入端Pr观察的输入端Ps的电位为（Er＋Es），如果忽视二极管Ds1、Ds4和开关元件Ts、Ty1的压降，则从输入端Pr观察的二极管Dbr的阳极电位（Er＋Es＋V1）大于阴极的电位（V2）。因此，二极管Dbr导通，电流在由电容器Cbr、Cby1和开关元件Ts1、Ty1和二极管Ds1、Ds4、Dbr构成的路径A9中流动。

电容器Cbr的两端电压V2由于该电流而增大，但根据该转换器1，电压调整部CCr调整两端电压V2。因此，在通常运转中，能够避免依赖于三相交流电源的相电压的电容器Cbr的电压变动，能够得到与先前示出的实施例相同的效果。

第4实施方式

图14示例的电力转换装置与图1所示的电力转换装置的不同之处在于，有无钳位电路2以及转换器1的结构。该电力转换装置不具有钳位电路2。这是因为如后面所述转换器1具有能够向输入端Pr、Ps、Pt侧（下面也称为电源侧）再生的结构，但并不妨碍为了保护动作异常时等而设置钳位电路。

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。r相、s相、t相的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Tr11、Tr12、Tx21、Tx22（其中，x代表r、s、t）是仅使从第2电极流向第1电极的电流导通/不导通的单向控制开关元件。例如，开关元件Tr11、Tr12、Tx21、Tx22是绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管仅使从集电极流向发射极的电流（所谓顺时针方向的电流）导通/不导通。另外，例如在绝缘栅双极晶体管中，电流（所谓反方向的电流）不从第1电极（发射极）流向第2电极（集电极）。这种开关元件也称为单向导通开关元件。另一方面，例如MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）场效应晶体管在构造上具有反方向导通的寄生二极管，因而电流从第1电极（源极）流向第2电极（漏极）。

开关元件Tx11和二极管Dx11、开关元件Tx12和二极管Dx12、开关元件Tx21和二极管Dx21、以及开关元件Tx22和二极管Dx22分别相互串联地连接。开关元件Tx11、Tx21配置为发射极朝向直流电源线LH侧，二极管Dx11、Dx21配置为阴极朝向直流电源线LH侧。开关元件Tx12、Tx22配置为发射极朝向直流电源线LL侧，二极管Dx12、Dx22配置为阴极朝向直流电源线LL侧。

开关元件Tx11和二极管Dx11的串联体、与开关元件Tx12和二极管Dx12的串联体相互并联地连接于输入端Px与直流电源线LH之间。开关元件Tx21和二极管Dx21的串联体、与开关元件Tx22和二极管Dx22的串联体相互并联地连接于输入端Px与直流电源线LL之间。开关元件Tx11、Tx12由未图示的控制部进行控制，使输入端Px和直流电源线LH连接/不连接。开关元件Tx21、Tx22由未图示的控制部进行控制，使输入端Px和直流电源线LL连接/不连接。

在这种结构中，由开关元件Tx11、Tx12和二极管Dx11、Dx12构成所谓双向开关元件。同样，由开关元件Tx21、Tx22和二极管Dx21、Dx22构成所谓双向开关元件。因此，转换器1能够使电流从直流电源线LH、LL侧流向输入端Px侧。即，能够使来自逆变器3侧的再生能量向电源侧再生。

<开关元件Tx11、Tx12的动作电源>

参照图15，对用于向开关元件Tx11、Tx12输出开关信号的动作电源进行说明。

开关元件Tx11、Tx12的栅极分别与驱动电路DRx11、DRx12连接。并且，驱动电路DRx11、DRx12分别与电平移位电路LSx11、LSx12连接。

驱动电路DRx11被供给电容器Cbx11的两端电压作为动作电源。在电容器Cbx11、Cby1之间设有二极管Dbx11。电容器Cbx11和二极管Dbx11与第1实施方式中的电容器Cbx1和二极管Dbx1相同，因而省略详细说明。

驱动电路DRx12通过电压调整电路CCx被供给电容器Cbx12的两端电压作为动作电源。电容器Cbx12的一端与开关元件Tx12的发射极及驱动电路DRx12连接，电容器Cbx12的另一端与电压调整电路CCx连接。

电压调整电路CCx与驱动电路DRx12连接，用于调整电容器Cbx12的两端电压。

并且，电容器Cbx12的另一端通过二极管Dbx12与电容器Cbx11的高电位侧的一端连接。二极管Dbx12防止电容器Cbx12向电容器Cbx11侧放电。

另外，在转换器1的通常运转中，施加给直流电源线LH的电位是施加给输入端Px的相电压Vx以上的电位。因此，如果电容器Cbx11、Cbx12的两端电压大致相同，则电容器Cbx11的高电位侧的一端的电位大于电容器Cbx12的高电位侧的一端的电位。因此，在转换器1的通常运转中的理想状态是电容器Cbx12不向电容器Cbx11侧放电。因此，二极管Dbx12不是必须的构成要素。但是，例如这种放电有可能由于电源异常等而发生，因而优选设置二极管Dbx12。

在先于通常运转的充电动作中，通过使开关元件Tx11导通，能够利用在电容器Cbx11中蓄积的电荷对电容器Cbx12充电。因为通过这样进行导通，电流在由电容器Cbx11和二极管Dbx12和电容器Cbx12和二极管Dx11和开关元件Tx11构成的路径A11中流过。

如上所述，电容器Cbx12作为被充电且向开关元件Tx12输出开关信号的动作电源发挥作用。因此，对于开关元件Tx12不需要设置直流电源，能够降低制造成本。而且，即使是在转换器1的通常运转中开关元件Tx11也导通，因而即使是在通常运转中电容器Cbx12也通过路径A11被充电。因此，能够降低电容器Cbx12所需要的静电电容。

另外，电容器Cbx11的另一端（高电位侧）始终是比电容器Cbx12的另一端（高电位侧）高的电位，因而也可以不设置二极管Dbx12。

<转换器1的通常运转>

转换器1在力行（power running）运转中根据施加给输入端Pr、Ps、Pt的三相交流电压进行控制。另外，在力行运转中，电流从直流电源线LH经由逆变器3和负载4流向直流电源线LL。在与此相对的再生运转中，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，以便使负载4的再生能量再生为电源。在此以力行运转为例进行说明。

在力行运转中对开关元件Tx11、Tx21进行控制。开关元件Tx12、Tx22在力行运转中无助于任何动作，因而可以始终不导通，并且，为了易于进行控制，也可以利用与开关元件Tx11、Tx21相同的开关信号来控制开关Tx12、Tx22。

开关元件Tx11、Tx21例如进行与第1实施方式的开关元件Tx1、Tx2相同的控制。即，在图3的示例中，进行将开关元件Tx1、Tx2分别置换为开关元件Tx11、Tx21的开闭。下面，有代表性地对在期间t1中流过转换器1的电流进行说明。

在期间t1中，开关元件Ts11导通。通过这样进行导通，电流从电容器Cbr11经由输入端Pr、Ps流向电容器Cbr12（也参照图16）。关于这一点参照图17所示的等效电路进行说明。

在期间t1中，由于相电压Vr为负，因而被示出为输入端Pr侧朝向低电位的直流电源Er。在期间t1中，由于相电压Vs为正，因而被示出为输入端Ps侧朝向高电位的直流电源Es。直流电源Er的高电位侧的一端与直流电源Es的低电位侧的一端（即相电压Vr、Vs的中性点）相互连接。直流电源Er的低电位侧的一端经由输入端Pr与电容器Cbr12的低电位侧的一端连接，直流电源Es的高电位侧的一端经由输入端Ps和二极管Ds11和开关元件Ts11与电容器Cbr11的低电位侧的一端连接。二极管Ds11配置为阳极朝向输入端Pr侧。二极管Dbr12连接于各个电容器Cbr11、Cbr12的高电位侧的一端之间。二极管Dbr12配置为其阳极朝向电容器Cbr11侧。

通过上述的充电动作，电容器Cbr11、Cbr12各自的两端电压V1、V2在通常运转中的初期彼此大致相同。另一方面，从输入端Pr观察的输入端Ps的电位为（Er＋Es），如果忽视二极管Ds11和开关元件Ts11的压降，则二极管Dbr12的阳极电位（Er＋Es＋V1）大于阴极的电位（V2）。因此，二极管Dbr12导通。通过这样进行导通，电流在由交流电源和输入端Pr、Ps和电容器Cbr11、Cbr12和开关元件Ts11和二极管Ds11、Dbr12构成的路径A12中流动。

电容器Cbr12的两端电压V2由于该电流而根据相电压Vr、Vs进行变动，但根据该转换器1，电压调整部CCr调整两端电压V2。因此，在通常运转中，能够避免依赖于三相交流电源的相电压的电容器Cbr2的电压变动，能够得到与先前示出的实施例相同的效果。

另外，在图14～图16所示的电路中，也能够以将开关元件Tr11和开关元件Tr12连接的方式来构成双向开关，在这种情况下进行的动作也是相同的，能够得到相同的效果。

第5实施方式

图18示例的电力转换装置与图5示例的电力转换装置的不同点在于电容器Cbx1的连接对象。另外，在图18中示出了转换器1的一条开关桥臂，并示出了逆变器3的两条开关桥臂（在此仅示出上侧的开关元件）。

在图18的示例中，电容器Cbx1的高电位侧的一端分别经由二极管Dbx11、Dbx12与电容器Cbu1、Cbv1的高电位侧的一端连接。二极管Dbx11、Dbx12分别配置为阴极朝向电容器Cbx1。二极管Dbx11、Dbx12分别防止电容器Cbx1向电容器Cbu1、Cbv1侧放电。

根据这种电力转换装置，通过开关元件Tu1的导通，能够利用在电容器Cbu1中蓄积的电荷对电容器Cbx1充电。因为通过开关元件Tu1的导通，电流在由电容器Cbu1和二极管Dbx11和电容器Cbx1和开关元件Tu1构成的路径A21中流过。另外，通过开关元件Tv1的导通，能够利用在电容器Cby1中蓄积的电荷对电容器Cbx1充电。因为通过开关元件Tv1的导通，电流在由电容器Cbv1和二极管Dbx12和电容器Cbx1和开关元件Tv1构成的路径A22中流过。

如上所述，只要使开关元件Tu1、Tv1至少任意一方导通，就能够对电容器Cbx1充电。因此，在通常运转中电容器Cbx1被充电的机会增加。换言之，开关元件Tu1、Tv1的导通/不导通的状态的影响被平均化，能够使电容器Cbx1的两端电压变稳定。

另外，在图18的示例中，电容器Cbx1的高电位侧的一端分别经由二极管Dbx11、Dbx12与两个电容器Cbu1、Cbv1连接，但不限于此，也可以是分别经由二极管与三个电容器Cbu1、Cbv1、Cbw1连接。并且，也可以是从电容器Cbu1、Cbv1分别经由二极管对电容器Cbx2充电。

图19示例的电力转换装置的电容器Cbr2的连接对象与图2示例的电力转换装置不同。另外，在图19中仅示出了转换器1的两条开关桥臂。

在图19的示例中，电容器Cbr2的高电位侧的一端分别通过二极管Dbr21、Dbr22与电容器Cbr1、Cbs1的高电位侧的一端连接。二极管Dbr21、Dbr22分别配置为阴极朝向电容器Cbr2。二极管Dbr21、Dbr22分别防止电容器Cbr2向电容器Cbr1、Cbs1侧放电。

根据这种电力转换装置，通过开关元件Tr1的导通，能够利用在电容器Cbr1、Cbs1中蓄积的电荷对电容器Cbr2充电。因为通过开关元件Tr1的导通，电流在由电容器Cbr1和二极管Dbr21和电容器Cbr2和二极管Dr1和开关元件Tr1构成的路径A23中、以及由电容器Cbs1和二极管Dbr22和电容器Cbr2和二极管Dr1和开关元件Tr1构成的路径A24中流过。另外，如果二极管Ds1设于开关元件Ts1和直流电源线LH之间，将阻碍路径A24中的电流，因而二极管Ds1相比于开关元件Ts1设置在靠输入端Ps侧。

如上所述，如果使开关元件Tr1导通，则能够利用电容器Cbr1、Cbs1对电容器Cbr2充电。因此，与利用一个电容器Cbr1对电容器Cbr2充电的情况相比，能够降低从电容器Cbr1损失的电荷的量。并且，能够使电容器Cbr1、Cbs1的两端电压平均化。

另外，在图19的示例中，电容器Cbr2的高电位侧的一端分别经由二极管Dbr21、Dbr22与两个电容器Cbr1、Cbs1连接，但不限于此，也可以是分别经由二极管与三个电容器Cbr1、Cbs1、Cbt1连接。

另外，也可以将第5实施方式应用于其它电力转换装置。

另外，上述的所有电容器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，上述的所有电容器都不一定限制为绝缘栅双极晶体管，例如也可以是双极晶体管和场效应晶体管等具有不同构造的元件。例如，对于场效应晶体管，第1电极相当于源极，第2电极相当于漏极。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。

并且，依赖于交流电压的电容器的两端电压的变动不一定使电流在上述的路径中流过。电容器的两端电压也能够根据输入端Px相对于直流电源线LH的电位的变动而变动。

另外，也可以是，在电容器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、Cbx2、Cby1电容器；Dbx1、Dbx2、Dby1、Dx1二极管；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 (10)

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；

多个输入端（Px），它们与交流电源连接；

第1开关元件（Tr2、Tr、Tr12），其使所述多个输入端中的一个输入端与所述第1电源线及所述第2电源线中至少任意一方连接/不连接；

第2开关元件（Tr1、Tu1、Tr11、Ty1），其设于所述第1电源线及所述第2电源线之间；

电源供给部（Cbr1、Cbu1、Cbr11、Cby1），其具有支撑直流电压的两端，且在所述第1电源线或者所述第2电源线侧与所述第2开关元件连接，所述电源供给部作为向所述第2开关元件输出开关信号的动作电源；

电容器（Cbr2、Cbr、Cbr12），其具有与所述第1开关元件和所述多个输入端中的所述一个输入端之间的点连接的一端、以及与所述电源供给部的高电位侧的一端连接的另一端，所述电容器作为向所述第1开关元件输出开关信号的动作电源；以及

电压调整部（CCr），其调整所述电容器的两端电压。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述第1开关元件（Tr2）连接于所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第2电源线（LL）之间，

所述第2开关元件（Tr1）连接于所述多个输入端中的所述一个输入端与所述第1电源线（LH）之间，并在所述第1电源线侧与所述电源供给部（Cbr1）的低电位侧的一端连接。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置具有：

第3开关元件（Tr22），其在所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）侧与所述第1开关元件（Tr21）串联连接；

第1二极管（Dr21），其以阳极朝向所述第2电源线的方式与所述第3开关元件并联连接；以及

第2二极管（Dr22），其以阴极朝向所述第2电源线的方式与所述第1开关元件并联连接，

所述电容器（Cbr2）的所述一端连接于所述第1开关元件及所述第3开关元件之间，并作为向所述第1开关元件及所述第3开关元件输出开关信号的动作电源发挥作用。

4.根据权利要求2或3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（Dbr2），该第3二极管（Dbr2）设于所述电源供给部（Cbr1）的所述高电位侧的一端与所述电容器（Cbr2）的所述另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置具有输出端（Py）、第3开关元件（Tr1）和二极管（Dbr2），

所述第1开关元件（Tr2）连接于所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第2电源线（LL）之间，所述第3开关元件连接于所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第1电源线（LH）之间，

所述第2开关元件（Ty1）连接于所述第1电源线与所述输出端之间，并在所述第2电源线侧与所述电源供给部（Cby1）的低电位侧的一端连接，

所述二极管以阴极朝向所述电容器的方式设于所述电源供给部的所述高电位侧的一端与所述电容器的所述另一端之间。

6.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，所述电力转换装置具有：

输出端（Py）；

第1二极管（Dr1），其以阴极朝向所述第1电源线的方式设于所述第1电源线（LH）与所述第1开关元件（Tr）之间；

第2二极管（Dr2），其以阳极朝向所述第2电源线的方式设于所述第2电源线（LL）与所述第1开关元件之间；

第3二极管（Dr3），其阴极与所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）连接，阳极与所述第1二极管的阳极连接；

第4二极管（Dr4），其阳极与所述多个输入端中的所述一个输入端连接，阴极与所述第2二极管的阴极连接；以及

第5二极管（Dbr），其以阴极朝向所述电容器的方式设于所述电源供给部（Cby1）的所述高电位侧的一端与所述电容器（Cbr）的所述另一端之间，

所述第2开关元件（Ty1）连接于所述第1电源线（LH）与所述输出端之间，并在所述输出端侧与所述电源供给部（Cby1）的低电位侧的一端连接。

7.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置具有第1二极管和第2二极管，

所述第2开关元件（Tr11）在所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第1电源线（LH）之间与所述第1二极管（Dr11）串联连接，所述第1二极管配置为阴极朝向所述第1电源线侧，

所述第1开关元件（Tr12）在所述多个输入端中的所述一个输入端（Pr）与所述第1电源线（LH）之间与所述第2二极管（Dr12）串联连接，所述第2二极管配置为阴极朝向所述多个输入端中的所述一个输入端，

所述第2开关元件和所述第1二极管的串联体与所述第1开关元件和所述第2二极管的串联体相互并联连接，

所述电源供给部（Cbr11）的所述低电位侧的一端在所述第1电源线（LH）侧与所述第2开关元件连接。

8.根据权利要求7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（Dbr12），该第3二极管（Dbr12）设于所述电源供给部（Cbr11）的所述高电位侧的一端与所述电容器（Cbr12）的另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

9.根据权利要求1、5和6中任意一项所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置具有多个输出端（Pu、Pv、Pw）、和第6二极管及第7二极管，

所述第2开关元件（Tu1、Tv1、Tw1）和所述电源供给部（Cbu1、Cbv1、Cbw1）设置了多个，

所述多个第2开关元件分别设于所述多个输出端中的各个输出端与所述第1电源线（LH）之间，

所述第6二极管（Dbr2）设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbu1）的另一端与所述电容器（Cbr2）的另一端之间，

所述第7二极管设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbv1）的另一端与所述电容器的另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

10.根据权利要求2或3所述的电力转换装置，其中，

所述电力转换装置具有第3二极管及第4二极管，

所述第2开关元件（Tr1、Ts1、Tw1）和所述电源供给部（Cbr1、Cbs1、Cbt1）设置了多个，

所述多个第2开关元件分别设于所述多个输入端（Pr、Ps、Pt）中的各个输入端与所述第1电源线（LH）之间，

所述第3极管（Dbr2）设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbu1）的另一端与所述电容器（Cbr2）的另一端之间，

所述第4二极管设于所述多个电源供给部中的一个电源供给部（Cbv1）的另一端与所述电容器的另一端之间，并使阴极朝向所述电容器。

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