CN105850025B - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

得到如下电力变换装置，即，对于使用了形成有整流电路及逆变器的主电路的结构，不会导致装置的大型化、高成本化，能够实现进行将来自电动机的再生电力消耗的再生电力消耗动作的结构、进行将向逆变器供给的直流电力升压的升压动作的结构。主电路(100)包含二极管(5)以及开关元件(6)而形成，该二极管(5)的阴极与整流电路(3)和逆变器(4)之间的正侧电力供给路径连接，该开关元件(6)连接于二极管(5)的阳极以及位于整流电路(3)和逆变器(4)之间的负侧电力供给路径之间，在该主电路(100)中，通过将设置于正侧电力供给路径的第1端子(P)和第2端子(P1)之间断开，在第2端子(P1)与设置于二极管(5)及开关元件(6)的连接点处的第3端子(PR)之间设置电抗器(13)，从而构成升压斩波电路。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及一种电力变换装置。
背景技术
关于对从交流电源供给的交流进行整流、将整流后的直流变换为交流而对电动机进行驱动的电动机驱动用电力变换装置，通常为具备制动晶体管的结构，该制动晶体管用于通过使电流流过外接的电阻，从而消耗电动机减速时的再生能量。另一方面，寻求即使在交流电源的电压变动、发生电压降低的情况下也稳定地进行动作的结构，能够实现电动机的扭矩、输出提高的结构。
当前，关于对电动动力转向用电动机进行驱动的电动动力转向装置，公开了一种能够切换使用升压动作和再生动作的结构(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-166441号公报
发明内容
然而，上述现有技术以在内部切换使用包含开关元件的升压电路或再生电力消耗电路为前提，需要用于切换的开关元件。特别地，作为设置于直流电压供给路径的开关元件，需要的是恒定地使额定电流流过，因此存在导致装置的大型化、高成本化这样的问题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种电力变换装置，该电力变换装置不会导致装置的大型化、高成本化，能够将下述结构二者择一地或同时地实现，即：进行将来自电动机的再生电力消耗的再生电力消耗动作的结构、进行将向逆变器供给的直流电力升压的升压动作的结构。
为了解决上述的课题、实现目的，本发明涉及的电力变换装置具有主电路，该主电路包含整流电路和逆变器而形成，该整流电路对从交流电源供给的交流进行整流，该逆变器对电动机进行驱动，该电力变换装置的特征在于，所述主电路具有：二极管，其阴极与所述整流电路和所述逆变器之间的正侧电力供给路径连接；开关元件，其连接于所述二极管的阳极与所述整流电路和所述逆变器之间的负侧电力供给路径之间；第1端子，其设置于所述正侧电力供给路径上；第2端子，其设置于比所述第1端子更靠所述整流电路侧的所述正侧电力供给路径上，该第2端子与所述第1端子之间被分开；以及第3端子，其是从所述二极管和所述开关元件的连接点引出的，该主电路具有电抗器，该电抗器设置于所述第2端子和所述第3端子之间，由所述二极管、所述开关元件以及所述电抗器构成将向所述逆变器供给的直流电力升压的升压斩波电路。
发明的效果
根据本发明取得下述效果，即，对于由整流电路及逆变器电路构成的结构，不会导致装置的大型化、高成本化，能够通过取代在设为进行将来自电动机的再生电力消耗的再生电力消耗动作的结构时，设置将第1端子和第2端子之间短路的短路电路以及连接于第1端子和第3端子之间的电阻这一做法，而设置连接于第2端子和第3端子之间的电抗器，由此设为进行将向逆变器供给的直流电力升压的升压动作的结构。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的电力变换装置的一个结构例的图。
图2是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图1所示的电力变换装置。
图3是针对图2所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
图4是表示实施方式1涉及的电力变换装置的与图1不同的一个结构例的图。
图5是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图4所示的电力变换装置。
图6是针对图5所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
图7是表示实施方式2涉及的电力变换装置的一个结构例的图。
图8是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图7所示的电力变换装置。
图9是针对图8所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
图10是表示实施方式2涉及的电力变换装置的与图7不同的一个结构例的图。
图11是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图10所示的电力变换装置。
图12是针对图11所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
图13是表示实施方式3涉及的电力变换装置的一个结构例的图。
图14是表示实施方式3涉及的电力变换装置的与图13不同的一个结构例的图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式涉及的电力变换装置进行说明。此外，本发明不限定于下面所示的实施方式。
实施方式1.
图1是表示实施方式1涉及的电力变换装置的一个结构例的图。另外，图2是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图1所示的电力变换装置。如图2所示，主电路100具有：整流电路3，其由多个整流元件全桥式连接而构成，经由端子R、S、T得到交流电力的供给；逆变器4，其由多个开关元件全桥式连接而构成，对负载进行驱动；二极管5，其阴极与朝向逆变器4的正侧电力供给路径连接；以及开关元件6，其连接于二极管5的阳极与整流电路3和逆变器4之间的负侧电力供给路径之间。作为开关元件6，例如能够由功率晶体管、功率MOSFET、IGBT等构成。
另外，主电路100具有：P端子(第1端子)，其设置于整流电路3和逆变器4之间的正侧电力供给路径；P1端子(第2端子)，其设置于比P端子(第1端子)更靠整流电路3侧的正侧电力供给路径，P1端子(第2端子)与P端子(第1端子)之间被分开；PR端子(第3端子)，其是从二极管5和开关元件6的连接点引出的；以及N端子，其设置于整流电路3和逆变器4之间的负侧电力供给路径。此外，在主电路100还设置有与用于对逆变器4及开关元件6进行控制的控制单元7连接的端子，但在这里省略图示。另外，在图2所示的例子中，示出了在P1端子(第2端子)和整流电路3之间设置有浪涌电流防止电路9的例子。在后面对该浪涌电流防止电路9进行叙述。
关于实施方式1涉及的电力变换装置，在图1所示的例子中，示出了交流电源1与端子R、S、T连接，连接有电动机2作为逆变器4的负载的例子。与逆变器4的输入端子连接对向逆变器4供给的直流电压进行平滑的平滑电容器8。该平滑电容器8实际上连接于P端子(第1端子)和N端子之间，但为了便于说明，此处示出了简化后的图。
在本实施方式中，对下述例子进行说明，即，通过将外部元件连接至P端子(第1端子)、P1端子(第2端子)以及PR端子(第3端子)，从而进行将电动机2的减速时的再生能量(再生电力)消耗的再生电力消耗动作、以及将向逆变器4供给的直流电力升压的升压动作中的某一动作。
图3是针对图2所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
如图3所示，在进行再生电力消耗动作的情况下，利用短路电路200将P端子(第1端子)和P1端子(第2端子)之间进行连接，在P1端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之间连接制动电阻12。由该制动电阻12、和主电路100所包含的二极管5及开关元件6构成制动电路。
在这里，作为短路电路200，可以是铜板或铜线等金属导体，也可以是功率因数改善用直流电抗器。也设想了连接用于对从逆变器4产生的高频噪声进行抑制的电抗器。本发明不限定于该短路电路200的结构。
另外，上述的浪涌电流防止电路9具有在交流电源1的接通时防止向平滑电容器8流动的浪涌电流的功能，由充电用电阻10和开关11构成。在交流电源1接通时，开关11断开，经由充电用电阻10对平滑电容器8进行预充电，然后通过闭合开关11而转入正常运转。
在再生电力消耗动作中，控制单元7例如对逆变器4的输入间电压进行监视，在该输入间电压超过了预先设定的规定值的情况下，通过将开关元件6控制为接通，使电流流过制动电阻12，从而消耗由于电动机2的减速动作而产生的再生电力。如果逆变器4的输入间电压变得小于或等于规定值，则将开关元件6控制为断开。由此，避免由于逆变器4的输入直流电压变高而导致过电压保护功能进行动作。此外，由该控制单元7进行的再生电力消耗动作为已知的现有技术，本发明不限定于该再生电力消耗动作中的开关元件6的控制方法。
与此相对，在图1所示的实施方式1涉及的电力变换装置，设为进行将向逆变器4供给的直流电力升压的升压动作的结构。
如图1所示，在进行升压动作的情况下，将P端子(第1端子)和P1端子(第2端子)之间断开，在P1端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之间连接电抗器13。由该电抗器13、和主电路100所包含的二极管5及开关元件6构成升压斩波电路。
在该升压动作中，控制单元7例如与再生电力消耗动作的情况相同地对逆变器4的输入直流电压进行监视，以使得该输入间电压成为预先设定的电压值的方式，对开关元件6进行通断控制，将向逆变器4供给的直流电力升压。此外，由该控制单元7进行的升压动作为已知的现有技术，本发明不限定于该升压动作中的开关元件6的控制方法。
在电动机2例如为具有U相、V相、W相这三相的定子绕组并且转子使用永磁体的三相电动机的情况下，通过转子旋转，由此，永磁体的磁通与定子绕组交链而产生感应电压，利用该感应电压与从逆变器4输出的电压之间的电位差，输出与流过定子绕组的电流成正比的扭矩。由于该电动机2的输出扭矩相对于流过定子绕组的电流与定子绕组的匝数的乘积值成正比，因此通过增加由逆变器4输出的各相电流，从而能够增加电动机2的输出扭矩，但在该情况下，电动机2的铜耗、逆变器4处的导通损耗增加，成为高效化的阻碍要因。
另一方面，通过增加定子绕组也能够增加电动机2的输出扭矩，但在该情况下，为了使流过定子绕组的电流相等而需要使从逆变器4输出的电压上升。
在本实施方式涉及的电力变换装置中，通过使逆变器4的输入电压升压，从而能够使从逆变器4输出的电压上升，因此通过增加电动机2的定子绕组的匝数，由此能够使电动机2的输出扭矩上升，能够有助于高效化，而无需增加由逆变器4输出的各相电流，即，几乎不会增加电动机2的铜耗、逆变器4处的导通损耗。
另外，在对逆变器4的输入电压进行升压，提高了从逆变器4输出的各相电压时，在获得与不进行升压动作的结构相等的输出扭矩的情况下，能够使流过定子绕组的电流变少，能够使定子绕组的线径实现小径化，能够有助于电动机2的小型化、以及至电动机为止的配线直径的小径化。
并且，如果与电动机2所需的输出扭矩相对应地使逆变器4的输入电压进行变化，即，使升压比改变，则能够将逆变器4的输出电压调整成与电动机2所需的输出扭矩相对应的值。
另外，例如，在从交流电源1供给的电压发生了降低的情况下，整流电路3的输出电压值也会降低，但也能够通过升压对其降低量进行补充，进而，能够针对从交流电源1供给的电压值而宽范围地进行应对。
图4是表示实施方式1涉及的电力变换装置的与图1不同的一个结构例的图。另外，图5是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图4所示的电力变换装置。另外，图6是针对图5所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
对于如图5所示在主电路100a中浪涌电流防止电路9设置于正侧电力供给路径的比P端子(第1端子)更靠逆变器4侧处的结构，也能够如图6所示，通过利用短路电路200将P端子(第1端子)和P1端子(第2端子)之间进行连接，在P端子(第1端子)和PR端子(第3端子)之间连接制动电阻12而构成制动电路，从而设为进行再生电力消耗动作的结构，另外，也能够如图4所示，通过将P端子(第1端子)和P1端子(第2端子)之间断开，在P1端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之间连接电抗器13而构成升压斩波电路，从而设为进行升压动作的结构。
如上述说明所示，根据实施方式1涉及的电力变换装置，主电路包含下述部件而形成，即：整流电路，其对从交流电源供给的交流进行整流；逆变器，其对电动机进行驱动；二极管，其阴极与整流电路和逆变器之间的正侧电力供给路径连接；以及开关元件，其连接于二极管的阳极与整流电路和逆变器之间的负侧电力供给路径之间，该主电路具有：P端子(第1端子)，其设置于正侧电力供给路径；P1端子(第2端子)，其设置于比P端子(第1端子)更靠整流电路侧的正侧电力供给路径，P1端子(第2端子)与P端子(第1端子)之间被分开；以及PR端子(第3端子)，其是从二极管及开关元件的连接点引出的，对于该主电路，不会导致装置的大型化、高成本化，能够通过取代在设为进行将来自电动机的再生电力消耗的再生电力消耗动作的结构时，设置将P端子(第1端子)和P1端子(第2端子)之间短路的短路电路以及连接于P端子(第1端子)和PR端子(第3端子)之间的电阻这一做法，而设置连接于P1端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之间的电抗器，由此设为进行将向逆变器供给的直流电力升压的升压动作的结构。
此外，在上述的实施方式1中，对将浪涌电流防止电路设置于整流电路和逆变器之间的正侧电力供给路径的结构进行了说明，但当然也可以是将该浪涌电流防止电路设置于整流电路和逆变器之间的负侧电力供给路径的结构。
实施方式2.
图7是表示实施方式2涉及的电力变换装置的一个结构例的图。另外，图8是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图7所示的电力变换装置。另外，图9是针对图8所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。在图7、8、9所示的例子中示出了下述例子，即，在主电路100b中，二极管5的阳极连接于负侧电力供给路径，开关元件6连接于二极管5的阴极与整流电路3和逆变器4之间的正侧电力供给路径之间。
另外，主电路100b具有：N端子(第1端子)，其设置于整流电路3和逆变器4之间的负侧电力供给路径；N1端子(第2端子)，其设置于比N端子(第1端子)更靠整流电路3侧的负侧电力供给路径，N1端子(第2端子)与N端子(第1端子)之间被分开；NR端子(第3端子)，其是从二极管5和开关元件6的连接点引出的；以及P端子，其设置于整流电路3和逆变器4之间的正侧电力供给路径。此外，在图8所示的例子中，与实施方式1相同地，省略了与用于对逆变器4及开关元件6进行控制的控制单元7连接的端子的图示。另外，在图8所示的例子中，示出了在负侧电力供给路径的N1端子(第2端子)和整流电路3之间设置有浪涌电流防止电路9的例子。
在本实施方式中，对下述例子进行说明，即，通过将外部元件连接至N端子(第1端子)、N1端子(第2端子)以及NR端子(第3端子)，从而进行将电动机2的减速时的再生能量消耗的再生电力消耗动作、以及将向逆变器4供给的直流电力升压的升压动作中的某一动作。
如图9所示，在进行再生电力消耗动作的情况下，利用短路电路200将N端子(第1端子)和N1端子(第2端子)之间进行连接，在N端子(第1端子)和NR端子(第3端子)之间连接制动电阻12。由该制动电阻12、和主电路100b所包含的二极管5及开关元件6构成制动电路。
在图9所示的结构中，也能够进行与在实施方式1所说明的图3的结构相同的再生电力消耗动作。
另外，如图7所示，在进行升压动作的情况下，将N端子(第1端子)和N1端子(第2端子)之间断开，在N1端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之间连接电抗器13。由该电抗器13、和主电路100b所包含的二极管5及开关元件6构成升压斩波电路。
在图7所示的结构中，也能够进行与在实施方式1所说明的图1的结构相同的升压动作。
图10是表示实施方式2涉及的电力变换装置的与图7不同的一个结构例的图。另外，图11是表示主电路的一个结构例的图，其中，该主电路构成图10所示的电力变换装置。另外，图12是针对图11所示的结构的主电路示出进行再生电力消耗动作的情况下的一个结构例的图。
对于如图11所示在主电路100c中浪涌电流防止电路9设置于负侧电力供给路径的比N端子(第1端子)更靠逆变器4侧处的结构，也能够如图12所示，通过利用短路电路200将N端子(第1端子)和N1端子(第2端子)之间进行连接，在N端子(第1端子)和NR端子(第3端子)之间连接制动电阻12而构成制动电路，从而设为进行再生电力消耗动作的结构，另外，也能够如图10所示，通过将N端子(第1端子)和N1端子(第2端子)之间断开，在N1端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之间连接电抗器13而构成升压斩波电路，从而设为进行升压动作的结构。
如上述说明所示，根据实施方式2涉及的电力变换装置，主电路包含下述部件而形成，即：整流电路，其对从交流电源供给的交流进行整流；逆变器，其对电动机进行驱动；二极管，其阳极与整流电路和逆变器之间的负侧电力供给路径连接；以及开关元件，其连接于二极管的阴极与整流电路和逆变器之间的正侧电力供给路径之间，该主电路具有：N端子(第1端子)，其设置于负侧电力供给路径；N1端子(第2端子)，其设置于比N端子(第1端子)更靠整流电路侧的负侧电力供给路径，N1端子(第2端子)与N端子(第1端子)之间被分开；以及NR端子(第3端子)，其是从二极管及开关元件的连接点引出的，对于该主电路，不会导致装置的大型化、高成本化，能够通过取代在设为进行将来自电动机的再生电力消耗的再生电力消耗动作的结构时，设置将N端子(第1端子)和N1端子(第2端子)之间短路的短路电路以及连接于N端子(第1端子)和NR端子(第3端子)之间的电阻这一做法，而设置连接于N1端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之间的电抗器，由此设为进行将向逆变器供给的直流电力升压的升压动作的结构。
此外，在上述的实施方式2中，对将浪涌电流防止电路设置于整流电路和逆变器之间的负侧电力供给路径的结构进行了说明，但当然也可以是将该浪涌电流防止电路设置于整流电路和逆变器之间的正侧电力供给路径的结构。
实施方式3.
图13是表示实施方式3涉及的电力变换装置的一个结构例的图。在图13所示的例子中，主电路100d中取代在实施方式1、2所说明的二极管5及开关元件6而具有下述部件，即：第1二极管5a及第2二极管5b，它们的阴极与朝向逆变器4的正侧电力供给路径连接；第1开关元件6a，其连接于第1二极管5a的阳极及朝向逆变器4的负侧电力供给路径之间；以及第2开关元件6b，其连接于朝向逆变器4的负侧电力供给路径和第2二极管5b的阳极之间。
另外，在图13所示的例子中，在第1二极管5a和第1开关元件6a的连接点设置有PR1端子(第3端子)，在第2二极管5b和第2开关元件6b的连接点设置有PR2端子(第4端子)。
另外，在图13所示的例子中，示出了浪涌电流防止电路9设置于正侧电力供给路径的比P端子(第1端子)更靠逆变器4侧处的结构，但与上述的实施方式1相同，当然也可以是浪涌电流防止电路9设置于正侧电力供给路径的比P1端子(第2端子)更靠整流电路3侧处的结构，还可以是设置于整流电路3和逆变器4之间的负侧电力供给路径的结构。
在本实施方式中，如图13所示，通过将P端子(第1端子)和P1端子(第2端子)之间断开，在P端子(第1端子)和PR2端子(第4端子)之间连接制动电阻12而构成制动电路，并且在P1端子(第2端子)和PR1端子(第3端子)之间连接电抗器13而构成升压斩波电路，从而能够兼顾再生电力消耗动作和升压动作。
图14是表示实施方式3涉及的电力变换装置的与图13不同的一个结构例的图。在图14所示的例子中，在主电路100e中，第1二极管5a及第2二极管5b的阳极与朝向逆变器4的负侧电力供给路径连接，第1开关元件6a连接于第1二极管5a的阴极及朝向逆变器4的正侧电力供给路径之间，第2开关元件6b连接于朝向逆变器4的正侧电力供给路径和第2二极管5b的阴极之间。
另外，在图14所示的例子中，在第1二极管5a和第1开关元件6a的连接点设置有NR1端子(第3端子)，在第2二极管5b和第2开关元件6b的连接点设置有NR2端子(第4端子)。
另外，在图14所示的例子中，示出了浪涌电流防止电路9设置于负侧电力供给路径的比N端子(第1端子)更靠逆变器4侧处的结构，但与上述的实施方式2相同，当然也可以是浪涌电流防止电路9设置于负侧电力供给路径的比N1端子(第2端子)更靠整流电路3侧处的结构，还可以是设置于整流电路3和逆变器4之间的正侧电力供给路径的结构。
在该图14所示的例子中，也通过将N端子(第1端子)和N1端子(第2端子)之间断开，在N端子(第1端子)和NR2端子(第4端子)之间连接制动电阻12而构成制动电路，并且在N1端子(第2端子)和NR1端子(第3端子)之间连接电抗器13而构成升压斩波电路，从而与图13所示的例子相同地，能够兼顾再生电力消耗动作和升压动作。
如上述说明所示，根据实施方式3涉及的电力变换装置，主电路包含下述部件而形成，即：整流电路，其对从交流电源供给的交流进行整流；以及逆变器，其对电动机进行驱动，该主电路呈通过连接外部元件而能够同时构成升压斩波电路和制动电路的结构，因此能够兼顾电动机的再生电力消耗动作和升压动作，而不会导致装置的大型化、高成本化。
此外，在上述的实施方式中，作为构成主电路的二极管和开关元件，通常，使用以硅(Si)为材料的Si类半导体是主流，但当然也可以使用以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石为材料的宽带隙(WBG)半导体。
由这样的WBG半导体形成的二极管、开关元件的耐电压性高并且容许电流密度也高。因此，通过应用它们能够实现进一步小型化的功率半导体模块，通过使用这些小型化的功率半导体模块，能够实现电力变换装置的小型化。
另外，由这样的WBG半导体形成的二极管、开关元件的耐热性也高。因此，由于能够实现电力变换装置的散热器的散热鳍片的小型化，因此能够实现进一步的小型化。
并且，由这样的WBG半导体形成的二极管、开关元件的电力损耗低。因此，能够实现二极管、开关元件的高效化，进而能够实现功率半导体模块、电力变换装置的高效化。
此外，优选构成功率半导体模块的二极管、开关元件全部由WBG半导体形成，但在上述的实施方式中，至少构成升压斩波电路、制动电路的开关元件由WBG半导体形成，从而能够实现高速通断控制，能够进行高精度的升压控制、再生电力消耗动作。此外，通过将其他的二极管、开关元件由WBG半导体形成，能够获得同样的效果，并且，当然也可以将构成逆变器的各开关元件由WBG半导体构成，由此能够实现功率半导体模块、电力变换装置的更进一步的高效化。
另外，在上述的实施方式中，作为开关元件，例如，例举了功率晶体管、功率MOSFET、IGBT，但使用作为高效开关元件而熟知的超结构造的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、绝缘栅半导体装置、双极型晶体管等，也能够获得同样的效果，能够实现更进一步的低损耗化，能够提供高效的功率半导体模块、电力变换装置，其中，上述超结构造的MOSFET具有比通常的MOSFET深的P层，深的P层与n层大范围地接触，从而既具有低导通电阻又具有高的耐电压性。
此外，以上的实施方式示出的结构是本发明的结构的一个例子，当然也能够与其他公知的技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围内，以将一部分省略等的方式进行变更而构成。
工业实用性
如上所述，本发明作为在由整流电路及逆变器电路构成的结构中，实现电动机的再生电力消耗动作和升压动作而不会导致装置的大型化、高成本化的技术来说是有用的，特别地，作为能够应用于下述情况的结构来说是适用的，即：需要针对输入电压而宽范围地进行应对的情况、需要考虑输入电压的变动的影响的情况。
标号的说明
1交流电源，2电动机，3整流电路，4逆变器，5二极管，5a第1二极管，5b第2二极管，6开关元件，6a第1开关元件，6b第2开关元件，7控制单元，8平滑电容器，9浪涌电流防止电路，10充电用电阻，11开关，12制动电阻，13电抗器，100、100a、100b、100c、100d、100e主电路，200短路电路。

Claims (18)

1.一种电力变换装置，其具有主电路，该主电路包含整流电路和逆变器而形成，该整流电路对从交流电源供给的交流进行整流，该逆变器对电动机进行驱动，
该电力变换装置的特征在于，
所述主电路具有：
二极管，其阴极与所述整流电路和所述逆变器之间的正侧电力供给路径连接；
开关元件，其连接于所述二极管的阳极与所述整流电路和所述逆变器之间的负侧电力供给路径之间；
第1端子，其设置于所述正侧电力供给路径上；
第2端子，其设置于比所述第1端子更靠所述整流电路侧的所述正侧电力供给路径上；以及
第3端子，其是从所述二极管和所述开关元件的连接点引出的，
通过将所述正侧电力供给路径的位于所述第2端子与所述第1端子之间的部位接通、断开，从而使所述第2端子相对于所述第1端子串联连接或断开，
该主电路具有在所述第2端子与所述第1端子断开的情况下，与所述第2端子和所述第3端子之间的所述主电路连接的电抗器，
所述二极管、所述开关元件以及所述电抗器通过电连接而构成将向所述逆变器供给的直流电力升压的升压斩波电路，
该主电路具有在所述第2端子与所述第1端子连接的情况下，与所述第1端子和所述第3端子之间的所述主电路连接的电阻，所述二极管、所述开关元件以及所述电阻被电连接而构成将所述电动机所生成的再生电力消耗的制动电路。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
所述二极管及所述开关元件之中的至少1者是由宽带隙半导体形成的。
3.一种电力变换装置，其具有主电路，该主电路包含整流电路和逆变器而形成，该整流电路对从交流电源供给的交流进行整流，该逆变器对电动机进行驱动，
该电力变换装置的特征在于，
所述主电路具有：
第1二极管及第2二极管，它们的阴极与所述整流电路和所述逆变器之间的正侧电力供给路径连接；
第1开关元件，其连接于所述第1二极管的阳极与所述整流电路和所述逆变器之间的负侧电力供给路径之间；
第2开关元件，其连接于所述第2二极管的阳极与所述整流电路和所述逆变器之间的负侧电力供给路径之间；
第1端子，其设置于所述正侧电力供给路径上；
第2端子，其设置于比所述第1端子更靠所述整流电路侧的所述正侧电力供给路径上，该第2端子与所述第1端子之间被分开；
第3端子，其是从所述第1二极管和所述第1开关元件的连接点引出的；以及
第4端子，其是从所述第2二极管和所述第2开关元件的连接点引出的，
该主电路具有：
电抗器，其连接至所述第2端子和所述第3端子之间的所述主电路；以及
电阻，其连接至所述第1端子和所述第4端子之间的所述主电路，与所述第2二极管串联连接，
由所述第1二极管、所述第1开关元件以及所述电抗器构成将向所述逆变器供给的直流电力升压的升压斩波电路，由所述第2二极管、所述第2开关元件以及所述电阻构成将来自所述电动机的再生电力消耗的制动电路。
4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，
所述第1二极管、所述第2二极管、所述第1开关元件以及所述第2开关元件之中，至少所述第2开关元件是由宽带隙半导体形成的。
5.根据权利要求1或3所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路具有针对平滑电容器的浪涌电流防止电路，该平滑电容器对向所述逆变器供给的直流电压进行平滑。
6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路构成为，所述浪涌电流防止电路设置于所述正侧电力供给路径的比所述第2端子更靠所述整流电路侧处。
7.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路构成为，所述浪涌电流防止电路设置于所述正侧电力供给路径的比所述第1端子更靠所述逆变器侧处。
8.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路构成为，所述浪涌电流防止电路设置于所述负侧电力供给路径。
9.根据权利要求2或4所述的电力变换装置，其特征在于，
所述宽带隙半导体是碳化硅、氮化镓类材料或者金刚石。
10.一种电力变换装置，其具有主电路，该主电路包含整流电路和逆变器而形成，该整流电路对从交流电源供给的交流进行整流，该逆变器对电动机进行驱动，
该电力变换装置的特征在于，
所述主电路具有：
二极管，其阳极与所述整流电路和所述逆变器之间的负侧电力供给路径连接；
开关元件，其连接于所述二极管的阴极与所述整流电路和所述逆变器之间的正侧电力供给路径之间；
第1端子，其设置于所述负侧电力供给路径上；
第2端子，其设置于比所述第1端子更靠所述整流电路侧的所述负侧电力供给路径上；以及
第3端子，其是从所述二极管和所述开关元件的连接点引出的，
通过将所述负侧电力供给路径的位于所述第2端子与所述第1端子之间的部位接通、断开，从而使所述第2端子相对于所述第1端子串联连接或断开，
该主电路具有在所述第2端子与所述第1端子断开的情况下，与所述第2端子和所述第3端子之间的所述主电路连接的电抗器，
所述二极管、所述开关元件以及所述电抗器通过电连接而构成将向所述逆变器供给的直流电力升压的升压斩波电路，
该主电路具有在所述第2端子与所述第1端子连接的情况下，与所述第1端子和所述第3端子之间的所述主电路连接的电阻，所述二极管、所述开关元件以及所述电阻被电连接而构成将所述电动机所生成的再生电力消耗的制动电路。
11.根据权利要求10所述的电力变换装置，其特征在于，
所述二极管及所述开关元件之中的至少1者是由宽带隙半导体形成的。
12.一种电力变换装置，其具有主电路，该主电路包含整流电路和逆变器而形成，该整流电路对从交流电源供给的交流进行整流，该逆变器对电动机进行驱动，
该电力变换装置的特征在于，
所述主电路具有：
第1二极管及第2二极管，它们的阳极与所述整流电路和所述逆变器之间的负侧电力供给路径连接；
第1开关元件，其连接于所述第1二极管的阴极与所述整流电路和所述逆变器之间的正侧电力供给路径之间；
第2开关元件，其连接于所述第2二极管的阴极与所述整流电路和所述逆变器之间的正侧电力供给路径之间；
第1端子，其设置于所述负侧电力供给路径上；
第2端子，其设置于比所述第1端子更靠所述整流电路侧的所述负侧电力供给路径上，该第2端子与所述第1端子之间被分开；
第3端子，其是从所述第1二极管和所述第1开关元件的连接点引出的；以及
第4端子，其是从所述第2二极管和所述第2开关元件的连接点引出的，
该主电路具有：
电抗器，其设置于所述第2端子和所述第3端子之间；以及
电阻，其设置于所述第1端子和所述第4端子之间，
由所述第1二极管、所述第1开关元件以及所述电抗器构成将向所述逆变器供给的直流电力升压的升压斩波电路，由所述第2二极管、所述第2开关元件以及所述电阻构成将来自所述电动机的再生电力消耗的制动电路。
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1二极管、所述第2二极管、所述第1开关元件以及所述第2开关元件之中，至少所述第2开关元件是由宽带隙半导体形成的。
14.根据权利要求10或12所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路具有针对平滑电容器的浪涌电流防止电路，该平滑电容器对向所述逆变器供给的直流电压进行平滑。
15.根据权利要求14所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路构成为，所述浪涌电流防止电路设置于所述负侧电力供给路径的比所述第2端子更靠所述整流电路侧处。
16.根据权利要求14所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路构成为，所述浪涌电流防止电路设置于所述负侧电力供给路径的比所述第1端子更靠所述逆变器侧处。
17.根据权利要求14所述的电力变换装置，其特征在于，
所述主电路构成为，所述浪涌电流防止电路设置于所述正侧电力供给路径。
18.根据权利要求11或13所述的电力变换装置，其特征在于，
所述宽带隙半导体是碳化硅、氮化镓类材料或者金刚石。
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