JP2015208211A - コンバータ及びその電圧クランプ回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンバータ及びその電圧クランプ回路を提供する。【解決手段】出力端子に直列される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、中性点端子に直列され、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合される2つの電圧源を含む第2のブリッジアームと、共通接続端子に電気的に直列され、中性点端子と出力端子との間に直列結合される2つのスイッチユニットと、出力端子、共通接続端子、中性点端子、及び正入力端子又は負入力端子に電気的に結合され、且つ2つのスイッチユニットに共用されて、2つのスイッチユニットにおける電圧をクランプすることに用いる電圧クランプ回路と、を備えるコンバータ。【選択図】図1A

Description

本発明は、コンバータに関し、特に、コンバータにおける電圧クランプ回路に関する。
一般的には、マルチレベル出力を有するコンバータは、例えば、ソーラー・インバーター(solar inverter)、無停電電源システム(uninterruptible power supply system;UPS)、電力変換システム(power conversion system;PCS)等の関連分野に広く適用されている。
上記コンバータには、通常、スイッチ等の素子を含み、電流転流(commutation)経路に位置するスイッチが電流転流の動作を行うようにスイッチングする。
しかしながら、電流経路には、通常、寄生インダクタンスが存在するため、前記スイッチが切り換わる瞬間に、寄生インダクタンスの存在により前記スイッチが高圧を受けることがあり、更に、前記スイッチがオフになる場合、電圧スパイク(voltage spike)が発生して前記スイッチに影響を与える。例として、コンバータの入力電圧が380Vである場合、前記スイッチがオフになる瞬間に、電圧スパイクは、スイッチに耐える定格電圧よりもはるかに高い600Vとなる可能性がある。このように、スイッチが壊れて、更に、コンバータが正常に動作できなくなる。
本発明は、コンバータ及びその電圧クランプ回路に関し、これによって、電圧スパイクによるスイッチ損害が発生し、更にコンバータが正常に動作できなくなるという問題が解決される。
本発明の一態様は、出力端子に電気的に直列される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、中性点端子に電気的に直列され、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合される2つの電圧源を含む第2のブリッジアームと、共通接続端子に電気的に直列され、且つ中性点端子と出力端子との間に電気的に直列結合される第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットと、出力端子、共通接続端子、中性点端子、及び正入力端子又は負入力端子に電気的に結合され、第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットに共用されて、且つ第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットにおける電圧をクランプすることに用いる電圧クランプ回路と、を備えるコンバータに関する。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、放電回路と、前記放電回路に電気的に結合される充電回路と、を含み、第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットが少なくとも充電回路又は放電回路を共用する。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子と間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される抵抗器及び第3のダイオードと、を含む。
本発明の実施例では、第3のスイッチユニットは、逆並列される第1のスイッチ及び第4のダイオードを含み、第1のスイッチがオフになる場合、第4のダイオード、第3のスイッチユニットにおける電圧スパイクを吸収するコンデンサー及び第1のダイオードは、充電回路を構成し、第1のスイッチがオンになる場合、第1のスイッチ、第2の電圧源、抵抗器、第3のダイオード、及び放電回路によって吸収された電気エネルギーを第2の電圧源へ放出するコンデンサーは、放電回路を構成する。
本発明の実施例では、第3のスイッチユニットは、逆並列される第1のスイッチ及び第4のダイオードと、を含み、第4のスイッチユニットは、逆並列される第2のスイッチ及び第5のダイオードを含み、第2のスイッチがオフになる場合、第5のダイオード、第4のスイッチユニットにおける電圧スパイクを吸収するコンデンサー、及び第2のダイオードは、充電回路を構成し、第1のスイッチがオンになる場合、第1のスイッチ、第2の電圧源、抵抗器、第3のダイオード、及び吸収された電気エネルギーを第2の電圧源へ放出するコンデンサーは、放電回路を構成する。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及び抵抗器と、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合されるインダクター及び第3のダイオードと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及びインダクターと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第3のダイオードと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む。
本発明の実施例では、第3のスイッチユニットは第1のスイッチを含み、第4のスイッチユニットは第2のスイッチを含み、第1のスイッチと第2のスイッチが逆直列して中性点端子と出力端子との間に電気的に結合される。
本発明の実施例では、第1のスイッチと第2のスイッチは、コレクター又はエミッターが共通接続端子に電気的に結合される絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
本発明の実施例では、第1のスイッチ及び第2のスイッチは、ドレイン又はソースが共通接続端子に電気的に結合される金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(Metal‐Oxide‐Semiconductor Field‐Effect Transistor;MOSFET)である。
本発明別の態様は、出力端子に電気的に直列される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、中性点端子に電気的に直列され、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合される第1の電圧源及び第2の電圧源を含む第2のブリッジアームと、共通接続端子に電気的に直列され、且つ中性点端子と出力端子との間に電気的に直列結合される第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットと、出力端子、共通接続端子及び中性点端子に電気的に結合されており、第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットにおける電圧をクランプしてクランプ電圧を蓄えるための共用回路と、共用回路に電気的に結合されており、クランプ電圧によって操作電圧を正入力端子又は負入力端子、出力端子又は、第3のスイッチユニット又は第4のスイッチユニットを駆動するための駆動回路へ出力するための能動回路と、を含む電圧クランプ回路と、を備えるコンバータに関する。
本発明の実施例では、共用回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、を含み、能動回路は、入力端子がコンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が駆動回路に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む。
本発明の実施例では、共用回路はノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるダイオードと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含み、能動回路は、入力端子が第1のコンデンサー又は第2のコンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が正入力端子又は負入力端子に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む。
本発明の次の態様は、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合され、且つ出力端子において交わる第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットと、中性点端子と出力端子との間に電気的に直列結合され、且つ共通接続端子において交わる第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットと、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合され、且つ中性点端子において交わる第1の電圧源と第2の電圧源と、を含むコンバータに用いられる電圧クランプ回路において、コンバータの中性点端子に電気的に結合される第1の端子と、コンバータの出力端子に電気的に結合される第2の端子と、コンバータの共通接続端子に電気的に結合される第3の端子と、コンバータの正入力端子又は負入力端子に電気的に結合される第4の端子と、を備え、第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットに共用されて、第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットにおける電圧をクランプすることに用いる電圧クランプ回路に関する。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される抵抗器及び第3のダイオードと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及び抵抗器と、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合されるインダクター及び第3のダイオードと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及びインダクターと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第3のダイオードと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む。
本発明の実施例では、電圧クランプ回路は更に第1の端子、第2の端子、第3の端子及び第4の端子に電気的に結合されて2つの直列スイッチユニットに共用され、且つ2つの直列スイッチユニットの各々がオフになる場合に2つの直列スイッチユニットにおける電圧を別々にクランプしてクランプ電圧を蓄えるための共用回路と、共用回路に電気的に結合されてクランプ電圧によって操作電圧を正入力端子又は負入力端子、出力端子又は第3のスイッチユニット又は第4のスイッチユニットを駆動するための駆動回路へ出力するための能動回路と、を含む。
本発明の実施例では、共用回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、を含み、能動回路は、入力端子がコンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が駆動回路に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む。
本発明の実施例では、共用回路は、ノードと共通接続端子との間に電気的に結合されるダイオードと、ノードと中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、ノードと出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含み、能動回路は、入力端子が第1のコンデンサー又は第2のコンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が正入力端子又は負入力端子に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む。
本発明の技術的内容によると、前記実施例を適用すれば、電圧スパイクが効果的に抑制され、且つ電圧スパイクからの影響を受けたスイッチが電圧クランプ回路を共用でき、必要な素子が少なくなって、更に、回路の信頼性が向上し、製作コストが削減される。
本発明の説明は、読者に本開示内容を基本的に理解させるように、本開示内容の簡略化された概要を提供する。この発明の内容は、本開示内容の完全な記述ではなく、また本発明実施例の重要な(又は肝心な)素子を指摘し、又は本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の第1の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第2の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第3の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の一実施例に係る図2に示すようなコンバータを示す操作模式図である。 本発明の一実施例に係る図2に示すようなコンバータを示す操作模式図である。 従来技術における電圧クランプ操作無しの場合のスイッチに対する電圧の変化を示す模式図である。 本発明の実施例に係る図2に示すようなコンバータにおける電圧の変化を示す模式図である。 本発明の別の実施例に係る図2に示すようなコンバータを示す操作模式図である。 本発明の別の実施例に係る図2に示すようなコンバータを示す操作模式図である。 本発明の別の実施例に係る図2に示すようなコンバータにおける電圧の変化を示す模式図である。 本発明の第4の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第5の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第6の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第7の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第8の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第9の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。 本発明の第9の実施例に係るコンバータを示す模式図である。 本発明の第10の実施例に係るコンバータを示す模式図である。
以下、実施例を挙げて図面を参照して詳しく説明するが、提供された実施例は、本発明に含まれる範囲を限定するためのものではない。構造や動作についての記述は、その実行の手順を限定するためのものではなく、素子から新たに組み合わせられた構造、それにより生じる等価な効果を持つ装置であれば、何れも本発明の範囲に含まれる。また、図面は、説明のみを目的とし、原寸で図面を作るものではない。理解しやすくするために、下記説明において、同一の素子に同一の符号を付けて説明する。
全体の明細書と特許請求範囲に用いられる用語(terms)は、特に明記される以外、通常、用語ごとにこの分野、この開示の内容と特殊内容に使用される一般的な意味を持つ。当業者に本開示に関する記述における規定外の案内を提供するように、本開示を記述するためのある用語について、以下又はこの明細書の別所で検討する。
本文に使用される「約」、「大体」又は「おおよそ」とは、一般的に、数値の誤差又は範囲が20%以内であり、好ましくは10%以内であり、より好ましくは5%以内である。文中、明確に説明しない限り、言及された数値を、全て、例えば「約」、「大体」又は「おおよそ」に表す誤差、範囲又は他のもののような近似値と見なす。
本文に使用される「第1の」、「第2の」等については、順序又は順位を特定する意味ではなく、本発明を限定するためのものでもなく、同一の技術用語で記述される素子又は操作を区別するためのものだけである。
次に、本文に使用される「含む」、「備える」、「有する」、「含有」等は、何れも非限定的な用語であり、つまり、含むがそれに限定されないことを指す。
また、本文に使用される「結合」又は「接続」とは、2つ又は複数の素子が互いに直接的に実体又は電気的に接触し、又は互いに間接的に実体又は電気的に接触してもよく、2つ又は複数の素子が互いに操作し又は動作してもよい。
図1Aは、本発明の第1の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図1Aに示すように、コンバータ100aは、第1のブリッジアーム110と、第2のブリッジアーム120と、スイッチユニット130、140と、電圧クランプ回路150aと、を備える。
第1のブリッジアーム110は、出力端子ACに電気的に直列結合され、且つ正入力端子Pと負入力端子Nに電気的に直列結合されるスイッチユニット112、114を含む。第2のブリッジアーム120は、中性点(neutral point)端Oに電気的に直列に接続され、正入力端子Pと負入力端子Nに電気的に直列結合される電圧源122、124を含む。一実施例において、中性点端子Oは、アース端に電気的に結合される。次に、スイッチユニット130、140は、共通接続端子Bに電気的に直列され、且つ中性点端子Oと出力端子ACとの間に電気的に直列結合される。また、電圧クランプ回路150aは、出力端子AC、共通接続端子CN、中性点端子O及び負入力端子Nに電気的に結合され、スイッチユニット130、140に共用されて、スイッチユニット130、140における電圧をクランプすることに用いる。
説明すべきなのは、図1Aに示すように、正入力端子P、負入力端子N及び中性点端子Oを流れた電流経路には、それぞれ寄生インダクタンスL、L及びLが存在している。
一実施例において、電圧クランプ(clamp)回路150aは、中性点端子Oに電気的に結合される端点Aと、直列されたスイッチユニット130、140の両者の共通接続端子CNに電気的に結合される端点Bと、出力端子ACに電気的に結合される端点Cと、負入力端子Nに電気的に結合される端点Dと、を含んでもよい。
また、ある実施例において、本文で「電圧クランプ回路」と呼ばれたものは、単独で共用回路としてスイッチユニット130、140に共用されてもよい。別のある実施例において、本文で「電圧クランプ回路」と呼ばれたものの内部には、A、B、C、Dに電気的に結合されてスイッチユニット130、140に共用され、且つスイッチユニット130、140の各々がオフになる場合に直列されたスイッチユニット130、140の両者における電圧を別々にクランプするための共用回路が配置される。つまり、下記実施例における電圧クランプ回路に関する説明は、併せて上記言及された共用回路を指してもよい。
図1Bは、本発明の第2の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図1Aに示す実施例に比べ、図1Bのコンバータ100bでは、電圧クランプ回路150bは、出力端子AC、共通接続端子CN、中性点端子O及び正入力端子Pに電気的に結合され、スイッチユニット130、140に共用されて、スイッチユニット130、140における電圧をクランプすることに用いる。実際には、前記コンバータ100a、100bは、T型中性点クランプ(T‐type neutral‐point‐clamped;TNPC)コンバータであってもよい。
同様に、一実施例において、電圧クランプ回路150bは、中性点端子Oに電気的に結合される端点Aと、直列されたスイッチユニット130、140の両者の共通接続端子CNに電気的に結合される端点Bと、出力端子ACに電気的に結合される端点Cと、正入力端子Pに電気的に結合される端点Dと、を含んでもよい。
実際には、前記端点A、B、Cと直列されたスイッチユニット130、140の両者との距離は近ければ近いほどよく、且つ端点Dを放電端点と見なしてもよい。
ある実施例において、スイッチユニット112は互いに逆並列結合されるスイッチS1及びダイオードD1を含み、スイッチユニット114は互いに逆並列結合されるスイッチS2及びダイオードD2を含み、スイッチユニット130は互いに逆並列結合されるスイッチS3及びダイオードD3を含み、スイッチユニット140は互いに逆並列結合されるスイッチS4及びダイオードD4を含み、スイッチS3及びスイッチS4が中性点端子Oと出力端子ACとの間に逆直列に電気的に結合される。ここで、スイッチS3及びスイッチS4が逆直列して電気的に結合される方式とは、スイッチS3及びスイッチS4が例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(insulated gate bipolar transistor、IGBT)である場合、スイッチS3のコレクターがスイッチS4のコレクターに電気的に結合され、スイッチS3のエミッターが中性点端子Oに電気的に結合され、スイッチS4のエミッターが出力端子ACに電気的に結合される。更なる実施例において、スイッチS3及びS4は、それぞれ複数の直列又は並列されるスイッチ素子によって実現されることができる。他の実施例において、前記電圧源122、124は、コンデンサー、バッテリー等の素子によって実現されることができる。
実際には、前記スイッチS1、S2、S3、S4は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(insulated gate bipolar transistor;IGBT)、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(metal‐oxide semiconductor field effect transistor、MOSFET)、他の種類のトランジスタ又はその組み合わせであってもよい。
一実施例において、図1A及び図1Bに示すように、前記スイッチS3、S4が絶縁ゲートバイポーラトランジスタである場合、2つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクターは、共通接続端子CNに電気的に結合される。別の実施例において、前記スイッチS3、S4が金属酸化物半導体電界効果トランジスタである場合、2つの金属酸化物半導体電界効果トランジスタのドレインは、共通接続端子CNに電気的に結合される。
図2は、本発明の第3の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図1Aに示す実施例に比べ、図2に示す電圧クランプ回路250は、コンデンサーCcomと、抵抗器Rcomと、ダイオードdcom、ダイオードd1、d2と、を備える。ダイオードd1はノードNAと中性点端子Oとの間に電気的に結合され、ダイオードd2はノードNAと出力端子ACとの間に電気的に結合され、コンデンサーCcomはノードNAと共通接続端子CNとの間に電気的に結合され、ダイオードdcomと抵抗器RcomはノードNAと負入力端子Nとの間に電気的に直列結合される。
具体的には、図2に示すように、ダイオードd1の陰極及び陽極はそれぞれ中性点端子OとノードNAに電気的に結合され、ダイオードd2の陰極及び陽極はそれぞれ出力端子ACとノードNAに電気的に結合され、ダイオードdcomの陰極及び陽極はそれぞれノードNAと抵抗器Rcomに電気的に結合される。
回路構造から言えば、コンデンサーCcom及びダイオードd1はスイッチS3と共通して操作する充電回路としてもよく、コンデンサーCcom及びダイオードd2はスイッチS4と共通して操作する充電回路としてもよく、即ちスイッチS3及びS4が電圧クランプ操作の充電過程中にコンデンサーCcomを共用する。一方、コンデンサーCcom、抵抗器Rcom及びダイオードdcomは、スイッチS3、S4と共通して操作する放電回路としてもよく、即ちスイッチS3及びS4が電圧クランプ操作の放電過程中にコンデンサーCcom、抵抗器Rcom及びダイオードdcomを共用する。スイッチS3、S4と関連する電圧クランプ操作については、具体的に、下記図3A及び3B及び図4A及び4Bに示すようなものである。
説明すべきなのは、本案で「ダイオード」と呼ばれたものは、実際のダイオード素子を指してもよいし、スイッチによって実現されるダイオードを指してもよく、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、バイポーラジャンクショントランジスタ(Bipolar Junction Transistor;BJT)又は他の種類のトランジスタによって実現される。つまり、本案で「ダイオード」と呼ばれたものは、全てスイッチによって(能動的又は受動的なスイッチを含む)取り代わられてもよい。このため、本案は、図面に示す実施例に限定されない。
図3A及び3Bは、本発明の一実施例に係る図2に示すようなコンバータを示す操作模式図である。図3A示すように、スイッチS3がオフになる期間、スイッチS3に対応する電圧スパイク(Voltage Spike)が発生し、この時、電圧スパイクが破線に示す充電回路に沿ってコンデンサーCcomに吸収される一方、コンデンサーCcomが電圧スパイクに対応する電気エネルギーを蓄える。次に、図3Bに示すように、スイッチS3がオンになる期間、コンデンサーCcomに蓄えられた電気エネルギーは、破線に示す放電回路に沿って抵抗器Rcom、ダイオードdcom及びコンデンサーCcomを介して負入力端子Nへ放電する。このように、スイッチS3に対応する電圧クランプ操作は効果的に行われ、電圧スパイクによるスイッチS3の損壊を避けることができる。
具体的には、図3Aに示すように、スイッチS3がオフになる場合、ダイオードD3、コンデンサーCcom及びダイオードd1は、充電回路を構成し、コンデンサーCcomがスイッチS3に対応する電圧スパイクを吸収する。一方、図3Bに示すように、スイッチS3がオンになる場合、スイッチS3、電圧源124、抵抗器Rcom、ダイオードdcom及びコンデンサーCcomは、放電回路を構成し、コンデンサーCcomが吸収した電気エネルギーを放電回路によって電圧源124へ放出する。
図4Aは、従来技術における電圧クランプ操作無しの場合のスイッチに対する電圧の変化を示す模式図である。図4Aに示すように、入力電圧Vinが380Vである場合、電圧スパイクVSは、スイッチの堪えられる定格電圧よりもはるかに高い600Vとなり、更に、スイッチを壊す可能性がある。
図4Bは、本発明の実施例に係る図2に示すようなコンバータにおける電圧の変化を示す模式図である。図4Aに比べると、電圧スパイクを吸収するため、コンデンサーCcomに蓄えられた電圧VCcomは微増する一方、電圧クランプ操作がコンデンサーCcomによって効果的に行われることができるため、電圧スパイクのスイッチS3における電圧VS3への影響を大幅に小さくすることができる。
図5A及び5Bは、本発明の別の実施例に係る図2に示すようなコンバータを示す操作模式図である。図5Aに示すように、スイッチS4がオフになる期間、スイッチS4に対応する電圧スパイクが発生し、この時、電圧スパイクが破線に示す充電回路に沿ってコンデンサーCcomにより吸収される一方、コンデンサーCcomが電圧スパイクに対応する電気エネルギーを蓄える。次に、図5Bに示すように、スイッチS4がオンになる期間、コンデンサーCcomに蓄えられた電気エネルギーは、破線に示す放電回路に沿って抵抗器Rcom、ダイオードdcom及びコンデンサーCcomを介して負入力端子Nへ放電する。このように、スイッチS4に対応する電圧クランプ操作は効果的に行われ、電圧スパイクによるスイッチS4の損壊を避けることができる。
具体的には、図5Aに示すように、スイッチS4がオフになる場合、ダイオードD4、コンデンサーCcom及びダイオードd2は、充電回路を構成し、コンデンサーCcomがスイッチS4に対応する電圧スパイクを吸収する。一方、図5Bに示すように、スイッチS3がオンになる場合、スイッチS3、電圧源124、抵抗器Rcom、ダイオードdcom及びコンデンサーCcomは、放電回路を構成し、コンデンサーCcomが吸収した電気エネルギーを放電回路によって電圧源124へ放出する。
図6は、本発明の別の実施例に係る図2に示すようなコンバータにおける電圧の変化を示す模式図である。図4Aに比べると、電圧スパイクを吸収するために、コンデンサーCcomに蓄えられた電圧VCcomは、微増する一方、電圧クランプ操作がコンデンサーCcomによって効果的に行われることができるため、電圧スパイクのスイッチS4における電圧VS4への影響を大幅に小さくすることができる。
上述したように、図2に示す電圧クランプ回路250によって、スイッチS3及びS4に対応する電圧スパイクが効果的に抑制され、且つスイッチS3及びS4がコンデンサーCcom、抵抗器Rcom及びダイオードdcomを共用でき、必要な素子が少なくなって、更に、回路の信頼性が向上し、製作コストが削減する。
図7は、本発明の第4の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図2に示す実施例に比べ、図7に示す電圧クランプ回路350は、ノードNAと中性点端子Oとの間に電気的に結合されるコンデンサーC1と、ノードNAと出力端子ACとの間に電気的に結合されるコンデンサーC2と、ノードNAと共通接続端子CNとの間に電気的に結合されるダイオードdcom1と、ノードNAと正入力端子Pとの間に電気的に結合される抵抗器Rcom及びダイオードdcom2と、を含む。
具体的には、図7に示すように、ダイオードdcom1の陰極及び陽極は、それぞれ共通接続端子CN及びノードNAに電気的に結合され、ダイオードdcom2の陰極及び陽極は、それぞれ抵抗器Rcom及び正入力端子Pに電気的に結合される。
回路構造から言えば、スイッチS3及びS4は、電圧クランプ操作の充電過程中にダイオードdcom1を共用する一方、スイッチS3及びS4は、電圧クランプ操作の放電過程中に抵抗器Rcom及びダイオードdcom2を共用する。
電圧クランプ操作において、スイッチS3に対応する電圧スパイクがコンデンサーC1により吸収され、コンデンサーC1が電圧スパイクに対応する電気エネルギーを蓄え、その後、コンデンサーC1に蓄えられた電気エネルギーが抵抗器Rcom及びダイオードdcom2を介して正入力端子Pへ放電する。同様に、スイッチS4に対応する電圧スパイクがコンデンサーC2により吸収され、コンデンサーC2が電圧スパイクに対応する電気エネルギーを蓄え、その後、コンデンサーC2に蓄えられた電気エネルギーが抵抗器Rcom及びダイオードdcom2を介して正入力端子Pへ放電する。このように、スイッチS3及びS4に対応する電圧クランプ操作は、効果的に行われ、電圧スパイクによるスイッチS3及びS4の損壊を避けることができる。
一方、上記コンバータは、異なる種類のトポロジー構造を有してもよい。図8Aは、本発明の第5の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図1Bに比べると、図8Aに示すように、前記スイッチS3、S4が絶縁ゲートバイポーラトランジスタである場合、2つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッターは、共通接続端子CNに電気的に結合される。同様に、別の実施例において、前記スイッチS3、S4が金属酸化物半導体電界効果トランジスタである場合、2つの金属酸化物半導体電界効果トランジスタのソースは、共通接続端子CNに電気的に結合される。
また、図8Bは、本発明の第6の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図1Aに比べると、図8Bに示すように、前記スイッチS3、S4が絶縁ゲートバイポーラトランジスタである場合、2つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッターは、共通接続端子CNに電気的に結合される。同様に、別の実施例において、前記スイッチS3、S4が金属酸化物半導体電界効果トランジスタである場合、2つの金属酸化物半導体電界効果トランジスタのソースは、共通接続端子CNに電気的に結合される。
図9Aは、本発明の第7の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図2に比べると、電圧クランプ回路550aにおいて、ダイオードd1はノードNAと中性点端子Oとの間に電気的に結合され、ダイオードd2はノードNAと出力端子ACとの間に電気的に結合され、コンデンサーCcomはノードNAと共通接続端子CNとの間に電気的に結合され、ダイオードdcomと抵抗器RcomはノードNAと正入力端子Pとの間に電気的に結合される。
具体的には、図9Aに示すように、ダイオードd1の陰極及び陽極はそれぞれノードNAと中性点端子Oに電気的に結合され、ダイオードd2の陰極及び陽極はそれぞれノードNAと出力端子ACに電気的に結合され、ダイオードdcomの陰極及び陽極はそれぞれ正入力端子Pと抵抗器Rcomに電気的に結合される。
図9Aに示した電圧クランプ回路550aの操作は、図2に示した電圧クランプ回路250の操作と同じようなものであるが、図9AにおけるコンデンサーCcomに蓄えられた電気エネルギーが正入力端子Pへ放電することに区別されるため、ここでは特別に説明しない。
図9Bは、本発明の第8の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図7に比べると、電圧クランプ回路550bにおいて、ダイオードdcom1はノードNAと共通接続端子CNとの間に電気的に結合され、コンデンサーC1はノードNAと中性点端子Oとの間に電気的に結合され、コンデンサーC2はノードNAと出力端子ACとの間に電気的に結合され、抵抗器Rcomとダイオードdcom2はノードNAと負入力端子Nとの間に電気的に直列結合される。
具体的には、図9Bに示すように、ダイオードdcom1の陰極及び陽極はそれぞれ共通接続端子CNとノードNAに電気的に結合され、ダイオードdcom2の陰極及び陽極はそれぞれノードNA及び抵抗器Rcomに電気的に結合される。
図9Bに示した電圧クランプ回路550bの操作は、図7に示した電圧クランプ回路350の操作と同じようなものであるが、図9BにおけるコンデンサーC1又はコンデンサーC2に蓄えられた電気エネルギーが負入力端子Nへ放電することに区別されるため、ここでは特別に説明しない。
電圧クランプ操作の放電過程中の抵抗器Rcomにおける損耗を減らすために、前記抵抗器Rcomは、インダクターに取って代わられてもよい。図10は、本発明の第9の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図2に比べると、図10に示した電圧クランプ回路650は、抵抗器RcOmの代わりにインダクターLcomを含み、インダクターLcomとダイオードdcomがノードNAと負入力端子Nとの間に電気的に直列結合される。
図11A〜11Cは、本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。図11Aに示すように、図7に示す実施例に比べ、電圧クランプ回路は、抵抗器Rcomの代わりにインダクターLcomを含み、インダクターLcomとダイオードdcom2がノードNAと正入力端子Pとの間に電気的に直列結合される。次に、図11Bに示すように、図9Aに示す実施例に比べ、電圧クランプ回路は、抵抗器Rcomの代わりにインダクターLcomを含み、インダクターLcomとダイオードdcomがノードNAと正入力端子Pとの間に電気的に直列結合される。また、図11Cに示すように、図9Bに示す実施例に比べ、電圧クランプ回路は、抵抗器Rcomの代わりにインダクターLcomを含み、インダクターLcomとダイオードdcom2がノードNAと負入力端子Nとの間に電気的に直列結合される。
前記図10及び図11A〜11Cに示す電圧クランプ回路の操作は、それぞれ図2、図7、図9A、図9Bに示す電圧クランプ回路の操作に基本的に類似しているため、ここでは特別に説明しない。
一方、電圧クランプ回路の回路構造をより簡単化するために、前記インダクターLcom又は抵抗器Rcomは省略されてもよい。図12A〜12Dは、本発明の実施例に係る異なる電圧クランプ回路を示す模式図である。図12A〜12Dに示す電圧クランプ回路は、それぞれ図10と図11A〜11Cに示す電圧クランプ回路に類似しているが、図10及び図11A〜11Cに示す電圧クランプ回路に比べ、図12A〜12Dに示す電圧クランプ回路は、インダクターLcom(又は抵抗器Rcom)を含まず、このように、電圧クランプ回路の回路構造をより簡単化することができる。
図13Aは、本発明の第9の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図13Aに示すように、電圧クランプ回路は、共用回路750aと、共用回路750aに電気的に結合される能動回路760aと、を含む。
共用回路750aは、出力端子AC、共通接続端子CN及び中性点端子Oに電気的に結合されており、スイッチS3及びS4における電圧をクランプして、クランプ電圧を蓄える(即ち、電圧スパイクに対応して蓄えられた電圧)ことに用いる。本実施例では、共用回路750aは、コンデンサーCcomと、ダイオードd1、d2と、を含み、コンデンサーCcomとダイオードd1、ダイオードd2との接続関係が図9Aに示すものに類似し、且つコンデンサーCcomは、上記クランプ電圧を蓄えることに用いることもできる。
次に、能動回路760aは、クランプ電圧によって操作電圧を駆動回路770へ出力することに用いられ、また、スイッチS3を駆動するためのものである。本実施例では、能動回路760aは、入力端子がコンデンサーCcomの両端に電気的に結合され、出力端子が駆動回路770に電気的に結合された、例えば、降圧型コンバータ(buck converter)のような直流/直流(DC/DC)コンバータ765aを含む。
電圧クランプ操作において、コンデンサーCcomが電圧スパイクに対応する電気エネルギーを蓄えた後、コンデンサーCcomに蓄えられた電気エネルギーは、直流/直流コンバータ765aにより変換してから、フィードバックして駆動回路770に電力を供給する。
ある実施例において、前記能動回路760aは、スイッチS4を駆動するための駆動回路に操作電圧を出力してもよい。他の実施例において、能動回路760aは、正入力端子P、負入力端子N又は出力端子ACに操作電圧を出力してもよい。
図13Bは、本発明の第9の実施例に係るコンバータを示す模式図である。図13Bに示すように、電圧クランプ回路は、共用回路750bと、共用回路750bに電気的に結合される能動回路760bと、を含む。
同様に、共用回路750bは、出力端子AC、共通接続端子CN及び中性点端子Oに電気的に結合されて、スイッチS3及びS4における電圧をクランプしてクランプ電圧を蓄える(即ち、電圧スパイクに対応して蓄えられた電圧)ことに用いる。本実施例では、共用回路750bは、コンデンサーC1、C2と、ダイオードdcom1と、を含み、コンデンサーC1、C2とダイオードdcom1との接続関係が図7に示すものに類似し、且つコンデンサーC1、C2は、上記クランプ電圧を蓄えることに用いることもできる。
次に、能動回路760bは、クランプ電圧によって操作電圧を正入力端子Pへ出力するためのものである。本実施例では、能動回路760bは、入力端子がコンデンサーC1の両端に電気的に結合され、出力端子が正入力端子Pに電気的に結合された、例えば、降圧型コンバータ(buck converter)のような直流/直流コンバータ765bを含む。
電圧クランプ操作において、コンデンサーC1が電圧スパイクに対応する電気エネルギーを蓄えた後、コンデンサーC1に蓄えられた電気エネルギーは、直流/直流コンバータ765bにより変換してから、正入力端子Pへ出力する。
ある実施例において、前記能動回路760b(又は直流/直流コンバータ765b)は、入力端子がコンデンサーC2の両端に電気的に結合されてもよい。他の実施例において、前記能動回路760b(又は直流/直流コンバータ765b)は、出力端子が負入力端子Nに電気的に結合されてもよい。
実際には、図13Aに示す共用回路750a又は図13Bに示す共用回路750bは、実際の需要に応じて、前記異なる実施例に係る電圧クランプ回路構造を採用してもよい。即ち、図13A及び図13Bに示すものは、例示だけであり、本発明を限定するためのものではない。
また、実際には、上記実施例に示すダイオードの何れも、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、バイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)又は他の種類のトランジスタのようなスイッチによって実現されてもよい。なお、上記実施例は、単相出力に適用される例のみを説明したが、単なる例示だけであり、本発明を限定するためのものではなく、即ち、当業者であれば、多相(例えば、三相)の出力を有するコンバータに類似する回路構造を適用することができる。
上述したように、上記電圧クランプ回路によって、電圧スパイクが効果的に抑制され、且つ電圧スパイクからの影響を受けたスイッチが電圧クランプ回路を共用でき、必要な素子が少なくなって、更に、回路の信頼性が向上し、製作コストが削減する。
本発明を実施形態で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
100a、100b コンバータ
110 第1のブリッジアーム
120 第2のブリッジアーム
112、114、130、140 スイッチユニット
122、124 電圧源
150a、150b、250、350、550a、550b、650 電圧クランプ回路
750a、750b 共用回路
760a、760b 能動回路
765a、765b 直流/直流コンバータ
770 駆動回路

Claims (26)

  1. 出力端子に電気的に直列される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、
    中性点端子に電気的に直列され、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合される第1の電圧源及び第2の電圧源を含む第2のブリッジアームと、
    共通接続端子に電気的に直列され、且つ中性点端子と出力端子との間に電気的に直列結合される第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットと、
    前記出力端子、前記共通接続端子、前記中性点端子、及び前記正入力端子又は負入力端子に電気的に結合され、且つ前記第3のスイッチユニット及び前記第4のスイッチユニットに共用されて、前記第3のスイッチユニット及び前記第4のスイッチユニットにおける電圧をクランプすることに用いる電圧クランプ回路と、
    を備えるコンバータ。
  2. 前記電圧クランプ回路は、放電回路と、前記放電回路に電気的に結合される充電回路と、を含み、
    前記第3のスイッチユニット及び前記第4のスイッチユニットが少なくとも充電回路又は放電回路を共用する請求項1に記載のコンバータ。
  3. 前記電圧クランプ回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される抵抗器及び第3のダイオードと、を含む請求項1に記載のコンバータ。
  4. 前記第3のスイッチユニットは、逆並列される第1のスイッチ及び第4のダイオードを含み、
    前記第1のスイッチがオフになる場合、前記第4のダイオード、前記第3のスイッチユニットにおける電圧スパイクを吸収する前記コンデンサー及び前記第1のダイオードは、充電回路を構成し、
    前記第1のスイッチがオンになる場合、前記第1のスイッチ、前記第2の電圧源、前記抵抗器、前記第3のダイオード、及び放電回路によって吸収された電気エネルギーを前記第2の電圧源へ放出する前記コンデンサーは、前記放電回路を構成する請求項3に記載のコンバータ。
  5. 前記第3のスイッチユニットは、逆並列される第1のスイッチ及び第4のダイオードを含み、前記第4のスイッチユニットは、逆並列される第2のスイッチ及び第5のダイオードを含み、
    前記第2のスイッチがオフになる場合、前記第5のダイオード、前記第4のスイッチユニットにおける電圧スパイクを吸収する前記コンデンサー、及び前記第2のダイオードは、充電回路を構成し、
    前記第1のスイッチがオンになる場合、前記第1のスイッチ、前記第2の電圧源、前記抵抗器、前記第3のダイオード、及び吸収された電気エネルギーを前記第2の電圧源へ放出する前記コンデンサーは、放電回路を構成する請求項3に記載のコンバータ。
  6. 前記電圧クランプ回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及び抵抗器と、を含む請求項1に記載のコンバータ。
  7. 前記電圧クランプ回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合されるインダクター及び第3のダイオードと、を含む請求項1に記載のコンバータ。
  8. 前記電圧クランプ回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及びインダクターと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む請求項1に記載のコンバータ。
  9. 前記電圧クランプ回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第3のダイオードと、を含む請求項1に記載のコンバータ。
  10. 前記電圧クランプ回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含む請求項1に記載のコンバータ。
  11. 前記第3のスイッチユニットは第1のスイッチを含み、前記第4のスイッチユニットは第2のスイッチを含み、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとが逆直列して前記中性点端子と前記出力端子との間に電気的に結合される請求項1から3及び請求項6から10の何れか一項に記載のコンバータ。
  12. 前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチは、それぞれのコレクター又はエミッターが前記共通接続端子に電気的に結合される絶縁ゲートバイポーラトランジスタである請求項11に記載のコンバータ。
  13. 前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチは、それぞれのドレイン又はソースが前記共通接続端子に電気的に結合される金属酸化物半導体電界効果トランジスタである請求項11に記載のコンバータ。
  14. 出力端子に電気的に直列される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、
    中性点端子に電気的に直列され、正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合される第1の電圧源及び第2の電圧源を含む第2のブリッジアームと、
    共通接続端子に電気的に直列され、且つ前記中性点端子と前記出力端子との間に電気的に直列結合される第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットと、
    前記出力端子、前記共通接続端子及び前記中性点端子に電気的に結合されており、前記第3のスイッチユニット及び前記第4のスイッチユニットにおける電圧をクランプしてクランプ電圧を蓄えるための共用回路と、前記共用回路に電気的に結合されており、前記クランプ電圧によって操作電圧を前記正入力端子又は負入力端子、前記出力端子又は、前記第3のスイッチユニット又は前記第4のスイッチユニットを駆動するための駆動回路へ出力するための能動回路と、を含む電圧クランプ回路と、
    を備えるコンバータ。
  15. 前記共用回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、を含み、前記能動回路は、入力端子が前記コンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が前記駆動回路に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む請求項14に記載のコンバータ。
  16. 前記共用回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるダイオードと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含み、前記能動回路は、入力端子が前記第1のコンデンサー又は前記第2のコンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が前記正入力端子又は負入力端子に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む請求項14に記載のコンバータ。
  17. 正入力端子及び負入力端子に電気的に直列結合され、且つ出力端子において交わる第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットと、中性点端子と前記出力端子との間に電気的に直列結合され、且つ共通接続端子において交わる第3のスイッチユニット及び第4のスイッチユニットと、前記正入力端子及び前記負入力端子に電気的に直列結合され、且つ前記中性点端子において交わる第1の電圧源と第2の電圧源と、を含むコンバータに用いられる電圧クランプ回路において、
    前記コンバータの前記中性点端子に電気的に結合される第1の端子と、
    前記コンバータの前記出力端子に電気的に結合される第2の端子と、
    前記コンバータの前記共通接続端子に電気的に結合される第3の端子と、
    前記コンバータの前記正入力端子又は前記負入力端子に電気的に結合される第4の端子と、
    を備え、
    前記第3のスイッチユニット及び前記第4のスイッチユニットに共用されて、前記第3のスイッチユニット及び前記第4のスイッチユニットにおける電圧をクランプすることに用いることを特徴とする電圧クランプ回路。
  18. ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される抵抗器及び第3のダイオードと、を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  19. ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及び抵抗器と、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  20. ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合されるインダクター及び第3のダイオードと、を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  21. ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列結合される第2のダイオード及びインダクターと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  22. ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第3のダイオードと、を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  23. ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  24. 電圧クランプ回路は、
    前記第1の端子、前記第2の端子、前記第3の端子及び前記第4の端子に電気的に結合され、前記2つの直列スイッチユニットに共用され、且つ前記2つの直列スイッチユニットの各々がオフになる場合に前記2つの直列スイッチユニットにおける電圧をそれぞれクランプしてクランプ電圧を蓄えるための共用回路と、
    前記共用回路に電気的に結合され、クランプ電圧によって操作電圧を前記正入力端子又は負入力端子、前記出力端子又は前記第3のスイッチユニット又は前記第4のスイッチユニットを駆動するための駆動回路へ出力するための能動回路と、
    を更に含む請求項17に記載の電圧クランプ回路。
  25. 前記共用回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるコンデンサーと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のダイオードと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードと、を含み、前記能動回路は、入力端子が前記コンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が前記駆動回路に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む請求項24に記載の電圧クランプ回路。
  26. 前記共用回路は、ノードと前記共通接続端子との間に電気的に結合されるダイオードと、前記ノードと前記中性点端子との間に電気的に結合される第1のコンデンサーと、前記ノードと前記出力端子との間に電気的に結合される第2のコンデンサーと、を含み、前記能動回路は、入力端子が前記第1のコンデンサー又は前記第2のコンデンサーの両端に電気的に結合され、出力端子が前記正入力端子又は負入力端子に電気的に結合される直流/直流コンバータを含む請求項24に記載の電圧クランプ回路。
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