JP2009525717A - 多数の電圧レベルを切換えるためのスイッチギアセル及び変換器回路 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
図1は本発明によるスイッチギアセル1の第1の実施形態を示している。さらに図2aは図1によるスイッチギアセルによる多数の電圧レベルを切換えるための本発明による変換器回路の第1の実施形態を示している。図2aによれば、多数の電圧レベルを切換えるための変換器回路は第1の電力半導体スイッチS7とその第1の電力半導体スイッチS7と直列接続されている第2の電力半導体スイッチS8とを有する。図2aによれば、第1の電力半導体スイッチS7と第2の電力半導体スイッチS8との間の接続点は例えば位相Rで示されている位相接続を形成する。図1及び図2aによれば、スイッチギアセル1は第1のエネルギ蓄積装置2とその第1のエネルギ蓄積装置2と直列接続されている第2のエネルギ蓄積装置3とを有している。さらに、スイッチギアセル1は第1、第2、第3、第4の電力半導体スイッチS1、S2、S3、S4を有し、ここで第1、第2、第3、第4の電力半導体スイッチS1、S2、S3、S4はそれぞれの場合、制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチである。図1によれば、それぞれの場合、制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチとして実施されているスイッチギアセル1の第1、第2、第3、第4の電力半導体スイッチS1、S2、S3、S4は例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)とそのバイポーラトランジスタと逆並列接続されているダイオードによって形成されている。しかしながら、例えばさらに逆並列接続されたダイオードを有する電力MOSFETとして前述された駆動可能な双方向電力半導体スイッチを構成することも考えられる。図2aによる変換器回路によれば、変換器回路の第1及び第2の電力半導体スイッチS7、S8はそれぞれの場合、制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチである。この場合、それぞれの場合に制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチとして構成されている各第1及び第2の電力半導体スイッチS7、S8は図2aによれば例示により絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)とそのバイポーラトランジスタと逆並列に接続されているダイオードによって形成されている。しかしながら、例えばさらに逆並列接続されているダイオードを有する電力MOSFETとして前述された駆動可能な双方向電力半導体スイッチを構成することも考えられる。
Claims (16)
- 第1のエネルギ蓄積装置(2)およびそれに直列接続されている第2のエネルギ蓄積装置(3)を有するスイッチギアセル(1)において、
第1、第2、第3、第4の電力半導体スイッチ(S1、S2、S3、S4)を有し、それら第1、第2、第3、第4の電力半導体スイッチ(S1、S2、S3、S4)はそれぞれ制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向の電力半導体スイッチであり、第1、第2、第3、第4の電力半導体スイッチ(S1、S2、S3、S4)は直列に接続されており、第1の電力半導体スイッチ(S1)は第1のエネルギ蓄積装置(2)に接続され、第4の電力半導体スイッチ(S4)は第2のエネルギ蓄積装置(3)に接続され、
第1の電力半導体スイッチ(S1)と第2の電力半導体スイッチ(S2)との間の接続点と、第3の電力半導体スイッチ(S3)と第4の電力半導体スイッチ(S4)との間の接続点に接続されている第3のエネルギ蓄積装置(4)を有し、
さらに、制御された双方向電流伝送方向のスイッチング素子(A)が、第2および第3の電力半導体スイッチ(S2、S3)の間の接続点と、第1のエネルギ蓄積装置(2)と第2のエネルギ蓄積装置(3)との間の接続点との間に直接接続されていることを特徴とするスイッチギアセル(1)。 - 制御された双方向電流伝送方向のスイッチング素子(A)が制御された単方向電流伝送方向の2つの逆方向で直列接続された駆動可能な双方向電力半導体スイッチ(S5、S6)を有することを特徴とする請求項1記載のスイッチギアセル(1)。
- 制御された双方向電流伝送方向のスイッチング素子(A)が制御された単方向電流伝送方向の1つの駆動可能な単方向電力半導体スイッチ(S9)と、制御されない4個の単方向電流伝送方向の単方向電力半導体スイッチ(D1、D2、D3、D4)とを有することを特徴とする請求項1記載のスイッチギアセル(1)。
- 制御された双方向電流伝送方向のスイッチング素子(A)が制御された単方向電流伝送方向の第1及び第2の駆動可能な単方向電力半導体スイッチ(S10、S11)と、制御されない単方向電流伝送方向の第1及び第2の単方向電力半導体スイッチ(D5、D6)を有することを特徴とする請求項1記載のスイッチギアセル(1)。
- スイッチング素子(A)の制御された単方向電流伝送方向の第1の駆動可能な単方向電力半導体スイッチ(S10)と、スイッチング素子(A)の制御されない単方向電流伝送方向の第1の単方向電力半導体スイッチ(D5)とが直列に接続され、
スイッチング素子(A)の制御された単方向電流伝送方向の第2の駆動可能な単方向電力半導体スイッチ(S11)と、スイッチング素子(A)の制御されない単方向電流伝送方向の第2の単方向電力半導体スイッチ(D6)とが直列に接続され、
スイッチング素子(A)の制御された単方向電流伝送方向の第1の駆動可能な単方向電力半導体スイッチ(S10)と、スイッチング素子(A)の制御されない単方向電流伝送方向の第1の単方向電力半導体スイッチ(D5)とにより形成される直列回路が、スイッチング素子(A)の制御された単方向電流伝送方向の第2の駆動可能な単方向電力半導体スイッチ(S11)とスイッチング素子(A)の制御されない単方向電流伝送方向の第2の単方向電力半導体スイッチ(D6)とにより形成される直列回路と逆並列に接続されていることを特徴とする請求項4記載のスイッチギアセル(1)。 - 制御された双方向電流伝送方向のスイッチング素子(A)は制御された双方向電流伝送方向の駆動可能な電力半導体スイッチ(S12)を有することを特徴とする請求項1記載のスイッチギアセル(1)。
- 少なくとも1つのさらに別の電力半導体スイッチ(S1.1、S1.2)は第1の電力半導体スイッチ(S1)と第1のエネルギ蓄積装置(2)との間に直列に接続されていることと、
少なくとも1つのさらに別の電力半導体スイッチ(S4.1、S4.2)は第4の電力半導体スイッチ(S4)と第2のエネルギ蓄積装置(S2)との間で直列に接続され、それらのさらに別の半導体スイッチ(S1.1、S1.2、S4.1、S4.2)は制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のスイッチギアセル(1)。 - さらに別の電力半導体スイッチ(S4.1、S4.2)が第4の電力半導体スイッチ(S4)と第2のエネルギ蓄積装置(3)との間に接続され、それらの電力半導体スイッチ(S4.1、S4.2)は制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチである請求項1乃至6のいずれか1項記載のスイッチギアセル(1)。
- 前記さらに別の電力半導体スイッチ(S4.1)は単一であり、この別の電力半導体スイッチ(S4.1)は第4の電力半導体スイッチ(S4)に関して逆方向で直列に接続されていることを特徴とする請求項8記載のスイッチギアセル(1)。
- 前記さらに別の電力半導体スイッチ(S4.1、S4.2)は複数であり、その少なくとも1つの電力半導体スイッチ(S4.1)は第4の電力半導体スイッチ(S4)に関して逆方向で直列に接続され、別の少なくとも1つの電力半導体スイッチ(S4.2)は第4の電力半導体スイッチ(S4)に関して同方向で直列に接続されていることを特徴とする請求項8記載のスイッチギアセル(1)。
- 少なくとも1つのさらに別の電力半導体スイッチ(S1.1、S1.2)が第1の電力半導体スイッチ(S1)と第2の電力半導体スイッチ(S2)との間で接続され、それらの電力半導体スイッチ(S1.1、S1.2)はそれぞれ制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチである請求項1乃至6のいずれか1項記載のスイッチギアセル(1)。
- 前記さらに別の電力半導体スイッチ(S1.1)は単一であり、この電力半導体スイッチ(S1.1)は第1の電力半導体スイッチ(S1)に関して逆方向で直列に接続されていることを特徴とする請求項11記載のスイッチギアセル(1)。
- 前記さらに別の電力半導体スイッチ(S1.1、S1.2)は複数であり、その少なくとも1つの電力半導体スイッチ(S1.1)は第1の電力半導体スイッチ(S1)に関して逆方向で直列接続され、別の少なくとも1つの電力半導体スイッチ(S1.2)は第1の電力半導体スイッチ(S1)に関して同方向で直列に接続されていることを特徴とする請求項11記載のスイッチギアセル(1)。
- 第1の電力半導体スイッチ(S7)およびその第1の電力半導体スイッチ(S7)と直列に接続されている第2の電力半導体スイッチ(S8)を有する多数の電圧レベルを切換えるための変換器回路において、
請求項1乃至13のいずれか1項記載のスイッチギアセル(1)が変換器回路の第1の電力半導体スイッチ(S7)と変換器回路の第2の電力半導体スイッチ(S8)とに接続されていることを特徴とする変換器回路。 - 変換器回路の第1の電力半導体スイッチ(S7)はスイッチギアセル(1)の第1の電力半導体スイッチ(S1)とスイッチギアセル(1)の第2の電力半導体スイッチ(S2)との間の接続点に接続され、
変換器回路の第2の電力半導体スイッチ(S8)はスイッチギアセル(1)の第3の電力半導体スイッチ(S3)とスイッチギアセル(1)の第4の電力半導体スイッチ(S4)との間の接続点に接続されていることを特徴とする請求項14記載の変換器回路。 - 変換器回路の第1および第2の電力半導体スイッチ(S7、S8)はそれぞれ制御された単方向電流伝送方向の駆動可能な双方向電力半導体スイッチであることを特徴とする請求項14記載の変換器回路。
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