JP2000152645A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中性点クランプ式電力変換装置において、ス
イッチング素子と各クランプダイオードに設置するスナ
バ回路を改良して、部品点数を削減する。 【解決手段】 中性点クランプ式電力変換装置におい
て、スイッチング素子Ｑ２と各クランプダイオードＤ５
を近接して構成すると共に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ
４やクランプダイオードＤ５に各設置するスナバコンデ
ンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤＳ１、放電用抵抗Ｒ１の
回路部品を適切に配置することにより、各スナバ回路部
品を共通化し、また本来のサージ吸収機能を損なうこと
なく回路を構成して装置全体のスナバ回路部品点数を削
減する。
イッチング素子と各クランプダイオードに設置するスナ
バ回路を改良して、部品点数を削減する。 【解決手段】 中性点クランプ式電力変換装置におい
て、スイッチング素子Ｑ２と各クランプダイオードＤ５
を近接して構成すると共に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ
４やクランプダイオードＤ５に各設置するスナバコンデ
ンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤＳ１、放電用抵抗Ｒ１の
回路部品を適切に配置することにより、各スナバ回路部
品を共通化し、また本来のサージ吸収機能を損なうこと
なく回路を構成して装置全体のスナバ回路部品点数を削
減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性点クランプ式
電力変換装置に関する。
電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、中性点クランプ式電力変換装
置と称する、直流電源の高電位点と低電位点のほかに、
これらの高電位点と低電位点との中間電位を設け、スイ
ッチング素子群の選択的なオン／オフにより、高電位
点、低電位点又は中間電位点の３レベルの電位を選択的
に交流出力端に導出するように構成し、ＰＷＭスイッチ
ング周波数を見かけ上高めることによって、高調波含有
率の少ない交流出力を得るインバータが広く知られてい
る。
置と称する、直流電源の高電位点と低電位点のほかに、
これらの高電位点と低電位点との中間電位を設け、スイ
ッチング素子群の選択的なオン／オフにより、高電位
点、低電位点又は中間電位点の３レベルの電位を選択的
に交流出力端に導出するように構成し、ＰＷＭスイッチ
ング周波数を見かけ上高めることによって、高調波含有
率の少ない交流出力を得るインバータが広く知られてい
る。
【０００３】このような電力変換装置を構成するスイッ
チング素子に設けられるスナバ回路方式例として、特開
平７−２１３０７６号公報に記載されたものがある。
チング素子に設けられるスナバ回路方式例として、特開
平７−２１３０７６号公報に記載されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄道車両用
ＶＶＶＦインバータなどの比較的大容量の電力変換装置
においては、装置自体を小型軽量に構成する必要がある
ことから、部品点数を削減して小型軽量化を図ることが
重要である。
ＶＶＶＦインバータなどの比較的大容量の電力変換装置
においては、装置自体を小型軽量に構成する必要がある
ことから、部品点数を削減して小型軽量化を図ることが
重要である。
【０００５】しかしながら、中性点クランプ式電力変換
装置では、最少単位で４個の主スイッチング素子と２個
のクランプダイオード素子が必要となり、また、上記の
公報に記載された電力変換装置のように各素子ごとにス
ナバ回路を設置した場合、部品点数が多くなり、装置が
大型化する問題点があった。
装置では、最少単位で４個の主スイッチング素子と２個
のクランプダイオード素子が必要となり、また、上記の
公報に記載された電力変換装置のように各素子ごとにス
ナバ回路を設置した場合、部品点数が多くなり、装置が
大型化する問題点があった。
【０００６】この発明は、このような従来の問題点を解
決するためになされたものであって、スイッチング素子
と各クランプダイオードに設置するスナバ回路を改良し
て、部品点数を削減した中性点クランプ式の電力変換装
置を提供することを目的とする。
決するためになされたものであって、スイッチング素子
と各クランプダイオードに設置するスナバ回路を改良し
て、部品点数を削減した中性点クランプ式の電力変換装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、直流
電圧源の正電位側と負電位側との間に１個ずつ又は複数
個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続
し、前記スイッチング素子Ｑ１とＱ２の接続点と前記直
流電圧源の中間電位点との間に第１のクランプダイオー
ドを接続し、前記スイッチング素子Ｑ３とＱ４を接続点
と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２のクランプ
ダイオードを接続し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３
の接続点から交流出力を取り出すようにした電力変換装
置において、前記スイッチング素子Ｑ２と第１のクラン
プダイオードとを近接して配置すると共に、前記スイッ
チング素子Ｑ２と第１のクランプダイオードとの共通接
続点にスナバダイオードのアノード端子を接続し、か
つ、このスナバダイオードのカソード端子に第１のスナ
バコンデンサと第２のスナバコンデンサの各一端を接続
し、前記第１のスナバコンデンサの他端を前記直流電圧
源の中間電位点に接続し、第２のスナバコンデンサの他
端を前記スイッチング素子Ｑ２の交流出力側の一端に接
続し、前記スナバダイオードと並列に前記第１、第２の
スナバコンデンサに対する放電用抵抗を接続したもので
ある。
電圧源の正電位側と負電位側との間に１個ずつ又は複数
個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続
し、前記スイッチング素子Ｑ１とＱ２の接続点と前記直
流電圧源の中間電位点との間に第１のクランプダイオー
ドを接続し、前記スイッチング素子Ｑ３とＱ４を接続点
と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２のクランプ
ダイオードを接続し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３
の接続点から交流出力を取り出すようにした電力変換装
置において、前記スイッチング素子Ｑ２と第１のクラン
プダイオードとを近接して配置すると共に、前記スイッ
チング素子Ｑ２と第１のクランプダイオードとの共通接
続点にスナバダイオードのアノード端子を接続し、か
つ、このスナバダイオードのカソード端子に第１のスナ
バコンデンサと第２のスナバコンデンサの各一端を接続
し、前記第１のスナバコンデンサの他端を前記直流電圧
源の中間電位点に接続し、第２のスナバコンデンサの他
端を前記スイッチング素子Ｑ２の交流出力側の一端に接
続し、前記スナバダイオードと並列に前記第１、第２の
スナバコンデンサに対する放電用抵抗を接続したもので
ある。
【０００８】請求項２の発明は、直流電圧源の正電位側
と負電位側との間に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチ
ング素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続し、前記スイッチ
ング素子Ｑ１とＱ２との接続点と前記直流電圧源の中間
電位点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前
記スイッチング素子Ｑ３とＱ４の接続点と前記直流電圧
源の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接
続し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交
流出力を得るようにした電力変換装置において、前記ス
イッチング素子Ｑ３と第２のクランプダイオードとを近
接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ３と第
２のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイオー
ドのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイオー
ドのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２のス
ナバコンデンサの各一端を接続し、前記第１のスナバコ
ンデンサの他端を前記直流電圧源の中間電位点に接続
し、前記第２のスナバコンデンサの他端を前記スイッチ
ング素子Ｑ３の前記交流出力側の一端に接続し、前記ス
ナバダイオードと並列に前記第１、第２のスナバコンデ
ンサに対する放電用抵抗を接続したものである。
と負電位側との間に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチ
ング素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続し、前記スイッチ
ング素子Ｑ１とＱ２との接続点と前記直流電圧源の中間
電位点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前
記スイッチング素子Ｑ３とＱ４の接続点と前記直流電圧
源の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接
続し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交
流出力を得るようにした電力変換装置において、前記ス
イッチング素子Ｑ３と第２のクランプダイオードとを近
接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ３と第
２のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイオー
ドのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイオー
ドのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２のス
ナバコンデンサの各一端を接続し、前記第１のスナバコ
ンデンサの他端を前記直流電圧源の中間電位点に接続
し、前記第２のスナバコンデンサの他端を前記スイッチ
ング素子Ｑ３の前記交流出力側の一端に接続し、前記ス
ナバダイオードと並列に前記第１、第２のスナバコンデ
ンサに対する放電用抵抗を接続したものである。
【０００９】請求項３の発明は、直流電圧の正電位側と
負電位側との間に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチン
グ素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続し、前記スイッチン
グ素子Ｑ１とＱ２の接続点と前記直流電圧源の中間電位
点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前記ス
イッチング素子Ｑ３とＱ４との接続点と前記直流電圧源
の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続
し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流
出力を取り出すようにした電力変換装置において、前記
スイッチング素子Ｑ２と第１のクランプダイオードを近
接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ２と第
１のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイオー
ドのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイオー
ドのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２のス
ナバコンデンサの各一端を接続し、前記第１のスナバコ
ンデンサの他端を前記直流電圧源の中間電位点に接続
し、前記第２のスナバコンデンサの他端を前記スイッチ
ング素子Ｑ２の前記交流出力側の一端に接続し、前記ス
ナバダイオードのカソード側を放電用抵抗及びダイオー
ドを介して前記直流電圧源の正電位側に接続したもので
ある。
負電位側との間に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチン
グ素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続し、前記スイッチン
グ素子Ｑ１とＱ２の接続点と前記直流電圧源の中間電位
点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前記ス
イッチング素子Ｑ３とＱ４との接続点と前記直流電圧源
の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続
し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流
出力を取り出すようにした電力変換装置において、前記
スイッチング素子Ｑ２と第１のクランプダイオードを近
接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ２と第
１のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイオー
ドのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイオー
ドのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２のス
ナバコンデンサの各一端を接続し、前記第１のスナバコ
ンデンサの他端を前記直流電圧源の中間電位点に接続
し、前記第２のスナバコンデンサの他端を前記スイッチ
ング素子Ｑ２の前記交流出力側の一端に接続し、前記ス
ナバダイオードのカソード側を放電用抵抗及びダイオー
ドを介して前記直流電圧源の正電位側に接続したもので
ある。
【００１０】請求項４の発明は、直流電圧の正電位側と
負電位側との間に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチン
グ素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続し、前記スイッチン
グ素子Ｑ１とＱ２の接続点と前記直流電圧源の中間電位
点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前記ス
イッチング素子Ｑ３とＱ４との接続点と前記直流電圧源
の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続
し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流
出力を取り出すようにした電力変換装置において、前記
スイッチング素子Ｑ３と第２のクランプダイオードを近
接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ３と第
２のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイオー
ドのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイオー
ドのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２のス
ナバコンデンサの各一端を接続し、前記第１のスナバコ
ンデンサの他端を前記直流電圧源の中間電位点に接続
し、前記第２のスナバコンデンサの他端を交流出力側の
スイッチング素子Ｑ３の一端に接続し、前記スナバダイ
オードのアノード側を放電用抵抗及びダイオードを介し
て前記直流電圧源の負電位側に接続したものである。
負電位側との間に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチン
グ素子Ｑ１〜Ｑ４を順次直列に接続し、前記スイッチン
グ素子Ｑ１とＱ２の接続点と前記直流電圧源の中間電位
点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前記ス
イッチング素子Ｑ３とＱ４との接続点と前記直流電圧源
の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続
し、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流
出力を取り出すようにした電力変換装置において、前記
スイッチング素子Ｑ３と第２のクランプダイオードを近
接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ３と第
２のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイオー
ドのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイオー
ドのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２のス
ナバコンデンサの各一端を接続し、前記第１のスナバコ
ンデンサの他端を前記直流電圧源の中間電位点に接続
し、前記第２のスナバコンデンサの他端を交流出力側の
スイッチング素子Ｑ３の一端に接続し、前記スナバダイ
オードのアノード側を放電用抵抗及びダイオードを介し
て前記直流電圧源の負電位側に接続したものである。
【００１１】請求項１〜請求項４の発明の電力変換装置
では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３と各クランプダイオ
ードを近接して構成すると共に、スイッチング素子やク
ランプダイオードに各設置するスナバコンデンサ、ダイ
オード、放電用抵抗の回路部品を適切に配置することに
より、各スナバ回路部品を共通化することを可能にし、
また本来のサージ吸収機能を損なうことなく回路構成し
て電力変換装置全体のスナバ回路部品点数を削減する。
では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３と各クランプダイオ
ードを近接して構成すると共に、スイッチング素子やク
ランプダイオードに各設置するスナバコンデンサ、ダイ
オード、放電用抵抗の回路部品を適切に配置することに
より、各スナバ回路部品を共通化することを可能にし、
また本来のサージ吸収機能を損なうことなく回路構成し
て電力変換装置全体のスナバ回路部品点数を削減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
回路構成を示している。この第１の実施の形態は、直流
側を２分割して、３レベルの交流出力電圧を得る電力変
換装置である。図１において、１１は直流電圧源、１２
は分圧コンデンサ、１３は中性点クランプ式電力変換装
置の１相分のスイッチングユニットである。
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
回路構成を示している。この第１の実施の形態は、直流
側を２分割して、３レベルの交流出力電圧を得る電力変
換装置である。図１において、１１は直流電圧源、１２
は分圧コンデンサ、１３は中性点クランプ式電力変換装
置の１相分のスイッチングユニットである。
【００１３】このスイッチングユニット１３において、
Ｑ１〜Ｑ４はＧＴＯやＩＧＢＴなど自己消弧可能なスイ
ッチング素子、Ｄ１〜Ｄ４はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ
４各々に逆並列接続したダイオード、Ｄ５，Ｄ６はクラ
ンプダイオードである。
Ｑ１〜Ｑ４はＧＴＯやＩＧＢＴなど自己消弧可能なスイ
ッチング素子、Ｄ１〜Ｄ４はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ
４各々に逆並列接続したダイオード、Ｄ５，Ｄ６はクラ
ンプダイオードである。
【００１４】一方のクランプダイオードＤ５は交流出力
点Ｔａに接続するスイッチング素子Ｑ２の近傍に配置し
て、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に一端を接続
し、他端を直流電圧源１１の中間電位点Ｏに接続してあ
る。他方のクランプダイオードＤ６は、交流出力点Ｔａ
に接続する他方のスイッチング素子Ｑ３の近傍に配置し
て、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点に一端を接続
し、他端を中間電位点Ｏに接続してある。
点Ｔａに接続するスイッチング素子Ｑ２の近傍に配置し
て、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に一端を接続
し、他端を直流電圧源１１の中間電位点Ｏに接続してあ
る。他方のクランプダイオードＤ６は、交流出力点Ｔａ
に接続する他方のスイッチング素子Ｑ３の近傍に配置し
て、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点に一端を接続
し、他端を中間電位点Ｏに接続してある。
【００１５】ＤＳ１はスイッチング素子Ｑ２とクランプ
ダイオードＤ５の共通のスナバダイオードであり、各ス
ナバコンデンサＣ１，Ｃ２を介してクランプダイオード
Ｄ５とスイッチング素子Ｑ２のサージ吸収回路を成して
いる。またＲ１は各スナバコンデンサＣ１，Ｃ２の放電
用抵抗である。
ダイオードＤ５の共通のスナバダイオードであり、各ス
ナバコンデンサＣ１，Ｃ２を介してクランプダイオード
Ｄ５とスイッチング素子Ｑ２のサージ吸収回路を成して
いる。またＲ１は各スナバコンデンサＣ１，Ｃ２の放電
用抵抗である。
【００１６】次に、上記構成の電力変換装置の動作を説
明する。いま、このような中性点クランプ式電力変換装
置において、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態で、負荷
電流がＯ点からクランプダイオードＤ５、スイッチング
素子Ｑ２を介して交流出力点Ｔａに流れているとする。
明する。いま、このような中性点クランプ式電力変換装
置において、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態で、負荷
電流がＯ点からクランプダイオードＤ５、スイッチング
素子Ｑ２を介して交流出力点Ｔａに流れているとする。
【００１７】この状態で、スイッチング素子Ｑ１がオン
すると、クランプダイオードＤ５を流れていた負荷電流
はスイッチング素子Ｑ１に転流し、Ｐ点からスイッチン
グ素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２を介して交流出力点
Ｔａに流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１がオンす
れば、クランプダイオードＤ５が逆阻止能力を回復した
時にその両端にサージ電圧が発生するが、スナバダイオ
ードＤＳ１とスナバコンデンサＣ１によってそのサージ
電圧を抑制することができる。スナバダイオードＤＳ１
と並列に接続した抵抗Ｒ１は、スナバコンデンサＣ１の
放電用の保護抵抗として働く。
すると、クランプダイオードＤ５を流れていた負荷電流
はスイッチング素子Ｑ１に転流し、Ｐ点からスイッチン
グ素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２を介して交流出力点
Ｔａに流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１がオンす
れば、クランプダイオードＤ５が逆阻止能力を回復した
時にその両端にサージ電圧が発生するが、スナバダイオ
ードＤＳ１とスナバコンデンサＣ１によってそのサージ
電圧を抑制することができる。スナバダイオードＤＳ１
と並列に接続した抵抗Ｒ１は、スナバコンデンサＣ１の
放電用の保護抵抗として働く。
【００１８】他方、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態
で、負荷電流がＯ点からクランプダイオードＤ５、スイ
ッチング素子Ｑ２を介して交流出力点Ｔａに流れている
状態から、スイッチング素子Ｑ２がオフする場合、負荷
電流はＮ点からダイオードＤ３，Ｄ４を介して交流出力
点Ｔａに流れる。この場合、スイッチング素子Ｑ２がオ
フする時点でスイッチング素子Ｑ２の両端には配線イン
ダクタンスによりサージ電圧が発生するが、配線インダ
クタンスのエネルギはスナバダイオードＤＳ１を介して
スナバコンデンサＣ２に充電されてサージ電圧が抑制さ
れる。
で、負荷電流がＯ点からクランプダイオードＤ５、スイ
ッチング素子Ｑ２を介して交流出力点Ｔａに流れている
状態から、スイッチング素子Ｑ２がオフする場合、負荷
電流はＮ点からダイオードＤ３，Ｄ４を介して交流出力
点Ｔａに流れる。この場合、スイッチング素子Ｑ２がオ
フする時点でスイッチング素子Ｑ２の両端には配線イン
ダクタンスによりサージ電圧が発生するが、配線インダ
クタンスのエネルギはスナバダイオードＤＳ１を介して
スナバコンデンサＣ２に充電されてサージ電圧が抑制さ
れる。
【００１９】このように、クランプダイオードＤ５の転
流時に発生するクランプダイオードＤ５の両端のサージ
電圧及びスイッチング素子Ｑ２のオフ時もしくは、ここ
では説明しなかったが、ダイオードＤ２の転流時に発生
するスイッチング素子Ｑ２の両端のサージ電圧の両者の
サージ電圧に対して、スナバダイオードＤＳ１及び放電
用抵抗Ｒ１が共通に機能し、またスナバコンデンサＣ
１，Ｃ２がスイッチング素子Ｑ２及びクランプダイオー
ドＤ５に対して個別に作用することができるので、十分
なサージ電圧吸収能力が維持できる。
流時に発生するクランプダイオードＤ５の両端のサージ
電圧及びスイッチング素子Ｑ２のオフ時もしくは、ここ
では説明しなかったが、ダイオードＤ２の転流時に発生
するスイッチング素子Ｑ２の両端のサージ電圧の両者の
サージ電圧に対して、スナバダイオードＤＳ１及び放電
用抵抗Ｒ１が共通に機能し、またスナバコンデンサＣ
１，Ｃ２がスイッチング素子Ｑ２及びクランプダイオー
ドＤ５に対して個別に作用することができるので、十分
なサージ電圧吸収能力が維持できる。
【００２０】次に、本発明の第２の実施の形態を図２に
基づいて説明する。第２の実施の形態は、直流側を２分
割して、３レベルの交流出力電圧を得る電力変換装置に
あって、図１に示した第１の実施の形態とは反対に、中
間電位点Ｏと負電位側Ｎとの間にスナバ回路素子を設け
たことを特徴とする。なお、図２において、図１と対応
する構成要素には同じ符号を付し、その詳しい説明は省
略する。
基づいて説明する。第２の実施の形態は、直流側を２分
割して、３レベルの交流出力電圧を得る電力変換装置に
あって、図１に示した第１の実施の形態とは反対に、中
間電位点Ｏと負電位側Ｎとの間にスナバ回路素子を設け
たことを特徴とする。なお、図２において、図１と対応
する構成要素には同じ符号を付し、その詳しい説明は省
略する。
【００２１】第２の実施の形態の電力変換装置を示す図
２において、ＤＳ２はスイッチング素子Ｑ３とクランプ
ダイオードＤ６の共通のスナバダイオードで、各スナバ
コンデンサＣ３，Ｃ４を介してクランプダイオードＤ６
とスイッチング素子Ｑ３のサージ吸収回路を成してい
る。Ｒ２は各スナバコンデンサＣ３，Ｃ４の放電用抵抗
である。
２において、ＤＳ２はスイッチング素子Ｑ３とクランプ
ダイオードＤ６の共通のスナバダイオードで、各スナバ
コンデンサＣ３，Ｃ４を介してクランプダイオードＤ６
とスイッチング素子Ｑ３のサージ吸収回路を成してい
る。Ｒ２は各スナバコンデンサＣ３，Ｃ４の放電用抵抗
である。
【００２２】次に、上記の第２の実施の形態の電力変換
装置の動作を説明する。いま、スイッチング素子Ｑ４が
オフ状態で、負荷電流が交流出力点Ｔａからスイッチン
グ素子Ｑ３、クランプダイオードＤ６を介して中間電位
点Ｏに流れているとする。
装置の動作を説明する。いま、スイッチング素子Ｑ４が
オフ状態で、負荷電流が交流出力点Ｔａからスイッチン
グ素子Ｑ３、クランプダイオードＤ６を介して中間電位
点Ｏに流れているとする。
【００２３】この状態で、スイッチング素子Ｑ４がオン
すると、クランプダイオードＤ６を流れていた負荷電流
はスイッチング素子Ｑ４に転流して、交流出力点Ｔａか
らスイッチング素子Ｑ３、スイッチング素子Ｑ４を介し
て直流電圧負ラインのＮ点に流れる。ここで、スイッチ
ング素子Ｑ４がオンすれば、クランプダイオードＤ６が
逆阻止能力を回復した時にクランプダイオードＤ６の両
端にサージ電圧が発生するが、スナバダイオードＤＳ２
とスナバコンデンサＣ４によりサージ電圧を抑制するこ
とができる。スナバダイオードＤＳ２と並列に接続した
抵抗Ｒ２はスナバコンデンサＣ４の放電用の保護抵抗と
して働く。
すると、クランプダイオードＤ６を流れていた負荷電流
はスイッチング素子Ｑ４に転流して、交流出力点Ｔａか
らスイッチング素子Ｑ３、スイッチング素子Ｑ４を介し
て直流電圧負ラインのＮ点に流れる。ここで、スイッチ
ング素子Ｑ４がオンすれば、クランプダイオードＤ６が
逆阻止能力を回復した時にクランプダイオードＤ６の両
端にサージ電圧が発生するが、スナバダイオードＤＳ２
とスナバコンデンサＣ４によりサージ電圧を抑制するこ
とができる。スナバダイオードＤＳ２と並列に接続した
抵抗Ｒ２はスナバコンデンサＣ４の放電用の保護抵抗と
して働く。
【００２４】他方、スイッチング素子Ｑ４がオフ状態
で、負荷電流が交流出力点Ｔａからスイッチング素子Ｑ
３、クランプダイオードＤ６を介して中間電位点Ｏに流
れている状態から、スイッチング素子Ｑ３がオフする場
合、負荷電流は出力点ＴａからダイオードＤ２，Ｄ１を
介して直流正ラインのＰ点に流れる。この場合、スイッ
チング素子Ｑ３がオフする時点でスイッチング素子Ｑ３
の両端には、配線インダクタンスによりサージ電圧が発
生するが、配線インダクタンスのエネルギはスナバダイ
オードＤＳ２を介してスナバコンデンサＣ３に充電され
てサージ電圧は抑制される。
で、負荷電流が交流出力点Ｔａからスイッチング素子Ｑ
３、クランプダイオードＤ６を介して中間電位点Ｏに流
れている状態から、スイッチング素子Ｑ３がオフする場
合、負荷電流は出力点ＴａからダイオードＤ２，Ｄ１を
介して直流正ラインのＰ点に流れる。この場合、スイッ
チング素子Ｑ３がオフする時点でスイッチング素子Ｑ３
の両端には、配線インダクタンスによりサージ電圧が発
生するが、配線インダクタンスのエネルギはスナバダイ
オードＤＳ２を介してスナバコンデンサＣ３に充電され
てサージ電圧は抑制される。
【００２５】このように、クランプダイオードＤ６の転
流時に発生するその両端のサージ電圧及びスイッチング
素子Ｑ３のオフ時もしくは、ここでは説明しなかった
が、ダイオードＤ３の転流時に発生するスイッチング素
子Ｑ３の両端のサージ電圧の両者のサージ電圧に対し
て、スナバダイオードＤＳ２及び放電用抵抗Ｒ２が共通
に機能し、またスナバコンデンサＣ３，Ｃ４がスイッチ
ング素子Ｑ３及びクランプダイオードＤ６に対して個別
に作用することができるので、十分なサージ電圧吸収能
力が維持できる。
流時に発生するその両端のサージ電圧及びスイッチング
素子Ｑ３のオフ時もしくは、ここでは説明しなかった
が、ダイオードＤ３の転流時に発生するスイッチング素
子Ｑ３の両端のサージ電圧の両者のサージ電圧に対し
て、スナバダイオードＤＳ２及び放電用抵抗Ｒ２が共通
に機能し、またスナバコンデンサＣ３，Ｃ４がスイッチ
ング素子Ｑ３及びクランプダイオードＤ６に対して個別
に作用することができるので、十分なサージ電圧吸収能
力が維持できる。
【００２６】次に、本発明の第３の実施の形態を図３に
基づいて説明する。第３の実施の形態は、図１に示した
第１の実施の形態に対して、放電用抵抗Ｒ１の接続位置
を変更して、ダイオードＤ７を介して直流正ラインＰに
接続した点に特徴を有する。その他の構成は、図１の第
１の実施の形態と同様であり、同一の構成要素には同一
の符号を付して示してある。
基づいて説明する。第３の実施の形態は、図１に示した
第１の実施の形態に対して、放電用抵抗Ｒ１の接続位置
を変更して、ダイオードＤ７を介して直流正ラインＰに
接続した点に特徴を有する。その他の構成は、図１の第
１の実施の形態と同様であり、同一の構成要素には同一
の符号を付して示してある。
【００２７】この第３の実施の形態では、スナバコンデ
ンサＣ１の充電電圧が直流電圧源１１の電圧を分圧コン
デンサ１２で分圧したＰ−Ｏ間電圧よりも高い状態でス
ナバコンデンサＣ１が放電し、常時はＰ−Ｏ間電圧を維
持する。クランプダイオードＤ５の両端にサージ電圧が
発生した場合、サージ電圧がＰ−Ｏ間電圧よりも高くな
ると、スナバダイオードＤＳ１が導通してサージ電圧を
吸収する。
ンサＣ１の充電電圧が直流電圧源１１の電圧を分圧コン
デンサ１２で分圧したＰ−Ｏ間電圧よりも高い状態でス
ナバコンデンサＣ１が放電し、常時はＰ−Ｏ間電圧を維
持する。クランプダイオードＤ５の両端にサージ電圧が
発生した場合、サージ電圧がＰ−Ｏ間電圧よりも高くな
ると、スナバダイオードＤＳ１が導通してサージ電圧を
吸収する。
【００２８】この第３の実施の形態では、スナバコンデ
ンサＣ１の充電電圧をすべて放電することなく、一部を
直流回路に帰還させるので、スナバ回路損失を低減する
ことができる。
ンサＣ１の充電電圧をすべて放電することなく、一部を
直流回路に帰還させるので、スナバ回路損失を低減する
ことができる。
【００２９】次に、本発明の第４の実施の形態を図４に
基づいて説明する。第４の実施の形態は、図２に示した
第２の実施の形態に対して、放電用抵抗Ｒ２の接続位置
を変更して、ダイオードＤ８を介して直流負ラインＮに
接続した点に特徴を有する。その他の構成は、図２の第
２の実施の形態と同様であり、同一の構成要素には同一
の符号を付して示してある。
基づいて説明する。第４の実施の形態は、図２に示した
第２の実施の形態に対して、放電用抵抗Ｒ２の接続位置
を変更して、ダイオードＤ８を介して直流負ラインＮに
接続した点に特徴を有する。その他の構成は、図２の第
２の実施の形態と同様であり、同一の構成要素には同一
の符号を付して示してある。
【００３０】この第４の実施の形態では、スナバコンデ
ンサＣ４の充電電圧が直流電圧源１１の電圧を分圧コン
デンサ１２で分圧したＯ−Ｎ間電圧よりも高い状態でス
ナバコンデンサＣ４が放電し、常時はＯ−Ｎ間電圧を維
持する。クランプダイオードＤ６の両端にサージ電圧が
発生した場合、サージ電圧がＯ−Ｎ間電圧よりも高くな
ると、スナバダイオードＤＳ２が導通してサージ電圧を
吸収する。
ンサＣ４の充電電圧が直流電圧源１１の電圧を分圧コン
デンサ１２で分圧したＯ−Ｎ間電圧よりも高い状態でス
ナバコンデンサＣ４が放電し、常時はＯ−Ｎ間電圧を維
持する。クランプダイオードＤ６の両端にサージ電圧が
発生した場合、サージ電圧がＯ−Ｎ間電圧よりも高くな
ると、スナバダイオードＤＳ２が導通してサージ電圧を
吸収する。
【００３１】この第４の実施の形態では、スナバコンデ
ンサＣ４の充電電圧をすべて放電することなく、一部を
直流回路に帰還させるので、スナバ回路損失を低減する
ことができる。
ンサＣ４の充電電圧をすべて放電することなく、一部を
直流回路に帰還させるので、スナバ回路損失を低減する
ことができる。
【００３２】
【発明の効果】以上のように請求項１〜請求項４の発明
によれば、中性点クランプ式電力変換装置のスイッチン
グ素子Ｑ２，Ｑ３それぞれと各クランプダイオードを近
接して構成すると共に、スイッチング素子やクランプダ
イオードに各設置するスナバコンデンサ、ダイオード、
放電用抵抗の回路部品を適切に配置することにより、各
スナバ回路部品を共通化することを可能にし、また本来
のサージ吸収機能を損なうことなく回路を構成すること
ができて電力変換装置全体のスナバ回路部品点数を削減
することができる。
によれば、中性点クランプ式電力変換装置のスイッチン
グ素子Ｑ２，Ｑ３それぞれと各クランプダイオードを近
接して構成すると共に、スイッチング素子やクランプダ
イオードに各設置するスナバコンデンサ、ダイオード、
放電用抵抗の回路部品を適切に配置することにより、各
スナバ回路部品を共通化することを可能にし、また本来
のサージ吸収機能を損なうことなく回路を構成すること
ができて電力変換装置全体のスナバ回路部品点数を削減
することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の回路図。
１１ 直流電圧源 １２ 分圧コンデンサ １３ スイッチングユニット Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子 Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード Ｄ５，Ｄ６ クランプダイオード Ｄ７，Ｄ８ ダイオード ＤＳ１，ＤＳ２ スナバダイオード Ｃ１〜Ｃ４ スナバコンデンサ Ｒ１，Ｒ２ 放電用抵抗 Ｏ 分圧点 Ｐ 直流正ライン Ｎ 直流負ライン Ｔａ 交流出力端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 幸夫 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5H007 AA06 BB06 CA05 CB05 CC04 CC07 CD08 FA01 FA20
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電圧源の正電位側と負電位側との間
に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ
４を順次直列に接続し、前記スイッチング素子Ｑ１とＱ
２の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１
のクランプダイオードを接続し、前記スイッチング素子
Ｑ３とＱ４を接続点と前記直流電圧源の中間電位点との
間に第２のクランプダイオードを接続し、前記スイッチ
ング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流出力を取り出すよ
うにした電力変換装置において、 前記スイッチング素子Ｑ２と第１のクランプダイオード
とを近接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ
２と第１のクランプダイオードとの共通接続点にスナバ
ダイオードのアノード端子を接続し、かつ、このスナバ
ダイオードのカソード端子に第１のスナバコンデンサと
第２のスナバコンデンサの各一端を接続し、 前記第１のスナバコンデンサの他端を前記直流電圧源の
中間電位点に接続し、第２のスナバコンデンサの他端を
前記スイッチング素子Ｑ２の交流出力側の一端に接続
し、 前記スナバダイオードと並列に前記第１、第２のスナバ
コンデンサに対する放電用抵抗を接続したこと特徴とす
る電力変換装置。 - 【請求項２】 直流電圧源の正電位側と負電位側との間
に１個ずつ又は複数個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ
４を順次直列に接続し、前記スイッチング素子Ｑ１とＱ
２との接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第
１のクランプダイオードを接続し、前記スイッチング素
子Ｑ３とＱ４の接続点と前記直流電圧源の中間電位点と
の間に第２のクランプダイオードを接続し、前記スイッ
チング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流出力を得るよう
にした電力変換装置において、 前記スイッチング素子Ｑ３と第２のクランプダイオード
とを近接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ
３と第２のクランプダイオードの共通接続点にスナバダ
イオードのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダ
イオードのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第
２のスナバコンデンサの各一端を接続し、 前記第１のスナバコンデンサの他端を前記直流電圧源の
中間電位点に接続し、 前記第２のスナバコンデンサの他端を前記スイッチング
素子Ｑ３の前記交流出力側の一端に接続し、 前記スナバダイオードと並列に前記第１、第２のスナバ
コンデンサに対する放電用抵抗を接続したことを特徴と
する電力変換装置。 - 【請求項３】 直流電圧の正電位側と負電位側との間に
１個ずつ又は複数個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４
を順次直列に接続し、前記スイッチング素子Ｑ１とＱ２
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
クランプダイオードを接続し、前記スイッチング素子Ｑ
３とＱ４との接続点と前記直流電圧源の中間電位点との
間に第２のクランプダイオードを接続し、前記スイッチ
ング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流出力を取り出すよ
うにした電力変換装置において、 前記スイッチング素子Ｑ２と第１のクランプダイオード
を近接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ２
と第１のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイ
オードのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイ
オードのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２
のスナバコンデンサの各一端を接続し、 前記第１のスナバコンデンサの他端を前記直流電圧源の
中間電位点に接続し、 前記第２のスナバコンデンサの他端を前記スイッチング
素子Ｑ２の前記交流出力側の一端に接続し、 前記スナバダイオードのカソード側を放電用抵抗及びダ
イオードを介して前記直流電圧源の正電位側に接続した
ことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】 直流電圧の正電位側と負電位側との間に
１個ずつ又は複数個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４
を順次直列に接続し、前記スイッチング素子Ｑ１とＱ２
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
クランプダイオードを接続し、前記スイッチング素子Ｑ
３とＱ４との接続点と前記直流電圧源の中間電位点との
間に第２のクランプダイオードを接続し、前記スイッチ
ング素子Ｑ２とＱ３の接続点から交流出力を取り出すよ
うにした電力変換装置において、 前記スイッチング素子Ｑ３と第２のクランプダイオード
を近接して配置すると共に、前記スイッチング素子Ｑ３
と第２のクランプダイオードの共通接続点にスナバダイ
オードのアノード端子を接続し、かつ、このスナバダイ
オードのカソード端子に第１のスナバコンデンサと第２
のスナバコンデンサの各一端を接続し、 前記第１のスナバコンデンサの他端を前記直流電圧源の
中間電位点に接続し、 前記第２のスナバコンデンサの他端を交流出力側のスイ
ッチング素子Ｑ３の一端に接続し、 前記スナバダイオードのアノード側を放電用抵抗及びダ
イオードを介して前記直流電圧源の負電位側に接続した
ことを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10318146A JP2000152645A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10318146A JP2000152645A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000152645A true JP2000152645A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18096014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10318146A Pending JP2000152645A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000152645A (ja) |
-
1998
- 1998-11-09 JP JP10318146A patent/JP2000152645A/ja active Pending
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