JP2012182974A - 5レベル電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列接続され、3つの端子を備えた直流電源と、直流電源と並列接続される半導体スイッチ2N個直列接続した第1の半導体スイッチ直列回路と、第1の半導体スイッチ直列回路の中間点に接続される二つの半導体スイッチの直列接続回路である第2の半導体スイッチ直列回路と並列接続される第3の半導体スイッチ直列回路と、第3の半導体スイッチ直列回路と並列接続されるコンデンサと、第3の半導体スイッチ直列回路の直列接続点と直流電源の直列接続点との間に接続される第1の交流スイッチと、を備え、第2の半導体スイッチ直列回路の直列接続点を交流端子とする。
【選択図】図1
Description
ここで、各直流単電源の電圧をEとし、直流組電源BA2の中間接続点の電位を0とすると、直流組電源BA2の正極の電位は+2E、負極の電位は−2Eとなる。
ここで、置換えた各半導体スイッチの動作図17に基づいて説明する。「モード1」と「モード2」の時は、IGBTQ1a〜Q1cは全部オン、IGBTQ4a〜Q4cは全部オフさせる。「モード3」と「モード4」の時は、IGBTQ1a〜Q1cのうち1つだけオフで、IGBTQ4a〜Q4cのうち1つだけオンさせる。「モード5」と「モード6」の時は、IGBTQ1a〜Q1cうち1つだけオンで、IGBTQ4a〜Q4cのうち1つだけオフさせる。「モード7」と「モード8」の時は、IGBTQ1a〜Q1cは全部オフで、IGBTQ4a〜Q4cは全部オンさせる。このような動作とすることでIGBTQ1a〜Q1c、及びIGBTQ4a〜Q4cは、各々図1におけるIGBTQ1とQ4に必要とされる原理的な最低耐圧3Eに対し1/3となり、1Eの電圧に耐える半導体スイッチに置換えることが可能となる。その場合、図16における全ての半導体スイッチに原理的な最低耐圧1Eに耐える半導体スイッチの適用が可能となり、モード間の遷移において低い耐圧の半導体素子による個別のスイッチングとなるため、スイッチング損失の低減による低損失化が可能となる。特に数kV以上の高電圧出力の装置を構成する場合、入手が容易で高性能かつ低価格の低耐圧IGBTの適用が可能となり、特に装置の低価格化に寄与することが可能になる。
また、本実施例では、直流から交流を作り出すインバータ回路での実施例を説明したが、交流から直流を作り出すコンバータにも適用可能である。
DA1〜DA3・・・ダイオード直列アーム
b1、b2、b11、b12、b21、b22・・・直流単電源
Q1〜Q8、Q1a〜Q1c、Q4a〜Q4c、QS1〜QS4・・・IGBT
QR1〜QR4・・・逆阻止形IGBT SW1、SW2・・・交流スイッチ
C1・・・コンデンサ
Claims (9)
- 第1及び第2の直流電源が直列接続され、3つの端子を備えた直流電源回路と、前記直流電源回路と並列接続される、ダイオードを逆並列接続した半導体スイッチを2N(Nは2以上の整数)個直列接続した第1の半導体スイッチ直列回路と、
前記第1の半導体スイッチ直列回路内部の中間接続点に接続される二つの半導体スイッチの直列接続回路部である第2の半導体スイッチ直列回路と並列接続される、ダイオードを逆並列接続した半導体スイッチを2個直列接続して構成した第3の半導体スイッチ直列回路と、
前記第3の半導体スイッチ直列回路と並列接続されるコンデンサと、
前記第3の半導体スイッチ直列回路内部の直列接続点と前記第1及び第2の直流電源の直列接続点との間に接続される第1の交流スイッチと、
を備え、前記第2の半導体スイッチ直列回路内部の直列接続点を交流端子としたことを特徴とする5レベル電力変換装置。 - 前記第2の半導体スイッチ直列回路内部の直列接続点と前記第3の半導体スイッチ直列回路内部の直列接続点との間に第2の交流スイッチを接続したことを特徴とする請求項1に記載の5レベル電力変換装置。
- 前記第2の半導体スイッチ直列回路と直流電源の正極又は負極とに間に接続される半導体スイッチとして、複数個の半導体スイッチの直列回路を用いることを特徴とする請求項1に記載の5レベル電力変換装置。
- 前記第1の半導体スイッチ直列回路における第2の半導体スイッチ直列回路を構成する半導体スイッチ以外の半導体スイッチは各々個別の制御信号により駆動することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の5レベル電力変換装置。
- 第1及び第2の直流電源が直列接続され、3つの端子を備えた直流電源回路と、前記直流電源回路と並列接続される、ダイオードを逆並列接続した半導体スイッチを2N(Nは2以上の整数)個直列接続した第1の半導体スイッチ直列回路と、
前記第1の半導体スイッチ直列回路内部の中間接続点に接続される二つの半導体スイッチの直列接続回路部である第2の半導体スイッチ直列回路と並列接続される、第1の交流スイッチとダイオードを逆並列接続した半導体スイッチ2個を直列接続した第3の半導体スイッチ直列回路と第2の交流スイッチとの直列回路と、
前記第2の半導体スイッチ直列回路に並列接続されるコンデンサと、を備え、
前記第3の半導体スイッチ直列回路の直列接続点と前記直流電源回路の直列接続点とを接続し、前記第2の半導体スイッチ直列回路内部の直列接続点を交流端子とすることを特徴とする5レベル電力変換装置。 - 前記第2の半導体スイッチ直列回路と直流電源の正極又は負極との間に接続される半導体スイッチは、2個の半導体スイッチの直列回路で構成し、前記2個の半導体スイッチは各々個別の制御信号により駆動することを特徴とする請求項5に記載の5レベル電力変換装置。
- 前記第2の半導体スイッチ直列回路と直流電源の正極又は負極とに間に接続される半導体スイッチは、3個の半導体スイッチの直列回路で構成し、前記3個の半導体スイッチは各々個別の制御信号により駆動することを特徴とする請求項5に記載の5レベル電力変換装置。
- 前記第1又は第2の交流スイッチは、逆耐圧を持つ2個の半導体スイッチの逆並列接続回路で構成し、前記2個の半導体スイッチは各々個別の制御信号で駆動することを特徴とする請求項5〜7の何れか1項に記載の5レベル電力変換装置。
- 前記第1又は第2の交流スイッチは、ダイオードを逆並列接続した2個の半導体スイッチの逆直列接続回路で構成し、前記2個の半導体スイッチは各々個別の制御信号で駆動することを特徴とする請求項5〜7の何れか1項に記載の5レベル電力変換装置。
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