JP3229931B2 - 3-level power converter - Google Patents

3-level power converter

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JP3229931B2
JP3229931B2 JP24271297A JP24271297A JP3229931B2 JP 3229931 B2 JP3229931 B2 JP 3229931B2 JP 24271297 A JP24271297 A JP 24271297A JP 24271297 A JP24271297 A JP 24271297A JP 3229931 B2 JP3229931 B2 JP 3229931B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、3レベル電力変
換装置に係り、特に、その内部のインダクタンスの低減
技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-level power converter, and more particularly, to a technology for reducing the internal inductance of the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図18は例えば特開平8−251940
号公報に記載された、従来の3レベル電力変換装置の1
相分の主回路における素子配置および素子間接続を示す
構成図である。図において、7および8は互いに直列に
接続され直流電圧源9を構成するコンデンサ、P、C1
(C2)およびNはそれぞれ直流電圧源9の正極端子、
中間端子および負極端子である。1aと1b、2aと2
b、3aと3b、4aと4bはそれぞれ互いに並列に接
続されたIGBTで、これらIGBT1a、1bと2
a、2bと3a、3bと4a、4bとは互いに直列に接
続されている。そして、IGBT1a、1bのコレクタ
が正極端子Pに、IGBT4a、4bのエミッタが負極
端子Nにそれぞれ接続されている。なお、各IGBTに
は、フライホイールダイオードが逆並列に接続されてい
る。
2. Description of the Related Art FIG.
Of the conventional three-level power conversion device described in
FIG. 3 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection in a main circuit for each phase. In the figure, 7 and 8 are capacitors connected in series with each other to constitute a DC voltage source 9, P, C1
(C2) and N are the positive terminal of the DC voltage source 9, respectively.
These are an intermediate terminal and a negative terminal. 1a and 1b, 2a and 2
b, 3a and 3b, 4a and 4b are IGBTs connected in parallel to each other, and these IGBTs 1a, 1b and 2
a, 2b and 3a, 3b and 4a and 4b are connected in series with each other. The collectors of the IGBTs 1a and 1b are connected to the positive terminal P, and the emitters of the IGBTs 4a and 4b are connected to the negative terminal N, respectively. A flywheel diode is connected to each IGBT in anti-parallel.

【0003】5aと5b、6aと6bはそれぞれ互いに
並列に接続された第1および第2の結合ダイオードで、
第1の結合ダイオード5a、5bのカソードがIGBT
1a、1bと2a、2bの接続点に、アノードが中間端
子C1(C2)にそれぞれ接続され、第2の結合ダイオ
ード6a、6bのカソードが中間端子C1(C2)に、
アノードがIGBT3a、3bと4a、4bの接続点に
それぞれ接続されている。OはIGBT2a、2bと3
a、3bの接続点から引き出された交流出力端子であ
る。
[0003] Reference numerals 5a and 5b, 6a and 6b denote first and second coupling diodes connected in parallel with each other,
The cathodes of the first coupling diodes 5a and 5b are IGBT
At the connection point between 1a, 1b and 2a, 2b, the anode is connected to the intermediate terminal C1 (C2), and the cathode of the second coupling diode 6a, 6b is connected to the intermediate terminal C1 (C2).
The anodes are connected to the connection points of the IGBTs 3a, 3b and 4a, 4b, respectively. O is IGBT2a, 2b and 3
AC output terminals drawn from the connection points a and 3b.

【0004】ところで、上記3レベル電力変換装置にお
ける転流動作の詳細な説明は後段に譲るが、図19に、
IGBT1および2についての電流経路を簡単に示す。
図において、L1〜L5は主回路に存在する配線インダ
クタンスである。ここで、IGBT1、2が共にオンの
状態からIGBT1がターンオフする、即ち、電流か
ら電流へ転流する場合、各配線インダクタンスに誘起
される電圧により、IGBT1にはコンデンサ7の電圧
+V1+V2+V3の電圧がサージ電圧として印加され
る。また、IGBT2がターンオフしてIGBT3、4
のフライホイールダイオードがオンする、即ち、電流
から電流へ転流する場合、IGBT2にはコンデンサ
7の電圧+V2+V3+V5の電圧がサージ電圧として
印加される。これはターンオフサージ電圧と呼ばれるも
ので、このターンオフサージ電圧をIGBTの安全動作
領域以内に抑えないとIGBTを破壊に至らしめること
になる。
[0004] A detailed description of the commutation operation in the three-level power converter will be given later, but FIG.
The current paths for IGBTs 1 and 2 are shown briefly.
In the figure, L1 to L5 are wiring inductances existing in the main circuit. Here, when the IGBT 1 is turned off from the state where both the IGBTs 1 and 2 are on, that is, when the IGBT 1 is commutated from the current to the current, the voltage of the capacitor 7 + V1 + V2 + V3 is applied to the IGBT 1 by the voltage induced in each wiring inductance. It is applied as a voltage. Also, IGBT2 is turned off and IGBT3,4
When the flywheel diode is turned on, that is, commutates from current to current, the voltage of the capacitor 7 + V2 + V3 + V5 is applied to the IGBT 2 as a surge voltage. This is called a turn-off surge voltage. Unless this turn-off surge voltage is controlled within the safe operation area of the IGBT, the IGBT will be destroyed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の3レベル電力変
換装置の場合、図18に示すように、直列に接続された
各IGBTの側方に各結合ダイオードを配置する構成と
しているので、各配線インダクタンスの数値が大きくな
り易く、従って、ターンオフサージ電圧が高くなる。こ
のターンオフサージ電圧を抑制する方法として、別途コ
ンデンサを用いて配線インダクタンスのエネルギーを吸
収するスナバ回路を各IGBTと並列に接続する方法が
あるが、配線インダクタンスが大きいとそのエネルギー
を吸収するスナバ回路のコンデンサ容量も大きくなり、
装置損失の増加、装置外形の大型化、装置コストの増
加、部品数の増大による信頼性の低下を招くことにな
る。
In the case of the conventional three-level power converter, as shown in FIG. 18, each coupling diode is arranged on the side of each IGBT connected in series. The value of the inductance is likely to be large, and thus the turn-off surge voltage is high. As a method of suppressing this turn-off surge voltage, there is a method of connecting a snubber circuit that absorbs the energy of the wiring inductance using a separate capacitor in parallel with each IGBT. However, if the wiring inductance is large, a snubber circuit that absorbs the energy is used. The capacitance of the capacitor also increases,
This leads to an increase in device loss, an increase in the size of the device, an increase in device cost, and a decrease in reliability due to an increase in the number of components.

【0006】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、配線インダクタンスの低減が可
能となりターンオフサージ電圧を抑制することができる
3レベル電力変換装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a three-level power converter capable of reducing wiring inductance and suppressing a turn-off surge voltage. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る3レベル
電力変換装置は、正極端子と中間端子と負極端子とを有
する直流電圧源、上記正極端子と交流出力端子との間に
順次直列に接続された第1および第2のスイッチング素
子と、上記第1および第2のスイッチング素子の接続点
と上記中間端子との間に接続された第1の結合ダイオー
ドとを有する正側アーム部、および上記交流出力端子と
上記負極端子との間に順次直列に接続された第3および
第4のスイッチング素子と、上記第3および第4のスイ
ッチング素子の接続点と上記中間端子との間に接続され
た第2の結合ダイオードとを有する負側アーム部を備
え、上記交流出力端子から3レベルの電圧を出力する3
レベル電力変換装置において、上記正側アーム部は、
上記直流電圧源から順に、第2のスイッチング素子−第
1の結合ダイオード−第1のスイッチング素子をほぼ直
線上に配置し、上記負側アーム部は、上記直流電圧源
から順に、上記第3のスイッチング素子−第2の結合ダ
イオード−第4のスイッチング素子をほぼ直線上に配置
し、上記各スイッチング素子および結合ダイオードのす
べての接続部を一の向きに突出させ、上記一の向きと直
角で互いに電気的に絶縁された複数の平板状の配線板を
使用して上記接続部間の必要な電気的接続を行う構成と
したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a three-level power converter comprising: a DC voltage source having a positive terminal, an intermediate terminal, and a negative terminal; A positive arm having first and second switching elements connected thereto, and a first coupling diode connected between the connection point of the first and second switching elements and the intermediate terminal; and Third and fourth switching elements sequentially connected in series between the AC output terminal and the negative electrode terminal, and a third switching element connected between the third and fourth switching elements and the intermediate terminal. And a negative-side arm having a second coupling diode for outputting a three-level voltage from the AC output terminal.
In level power converter, in the positive arm portion,
In order from the DC voltage source , the second switching element
1 coupling diode-the first switching element
Placed in line, in the negative-side arm portion, the DC voltage source
In order from the third switching element to the second coupling element.
Iode-Fourth switching element arranged almost linearly
And the switching elements and coupling diodes described above.
Make all the connection parts protrude in one direction, and
A plurality of flat wiring boards that are electrically insulated from each other at corners
Used to make necessary electrical connection between the connection parts .

【0008】また、請求項2に係る3レベル電力変換装
置は、請求項1において、その直流電圧源の一方の側に
正側アーム部と負側アーム部とをほぼ平行に配置したも
のである。
[0008] A three-level power converter according to a second aspect is characterized in that, in the first aspect, the three-level power converter is connected to one side of the DC voltage source.
The positive arm portion and the negative arm portion are arranged substantially in parallel.

【0009】また、請求項3に係る3レベル電力変換装
置は、請求項1において、その直流電圧源を挟むように
して正側アーム部と負側アーム部とを上記直流電圧源の
両側に配置したものである。
A three-level power converter according to a third aspect of the present invention is the same as the first aspect, except that the DC voltage source is sandwiched therebetween.
The positive arm and the negative arm are arranged on both sides of the DC voltage source.

【0010】また、請求項4に係る3レベル電力変換装
置は、請求項1ないし3のいずれかにおいて、その各ス
イッッチング素子および結合ダイオードのそれぞれを、
直流電圧源から等距離に配置され互いに並列に接続され
た複数のスイッチング素子または結合ダイオードから構
成したものである。
A three-level power conversion device according to a fourth aspect of the present invention is the three-level power conversion device according to any one of the first to third aspects, wherein each of the switching element and the coupling diode is replaced by:
It is composed of a plurality of switching elements or coupling diodes arranged at an equal distance from a DC voltage source and connected in parallel with each other.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】実施の形態1. 図1はこの発明の実施の形態1における3レベル電力変
換装置の素子配置および素子間接続を示す構成図であ
る。図において、9は中央に配置された直流電圧源で、
コンデンサ7および8の直列体からなり、正極端子P、
中間端子Cおよび負極端子Nを備えている。10および
11は直流電圧源9を挟むようにして直流電圧源9の両
側に配置された正側アーム部および負側アーム部であ
る。先ず、正側アーム部10は図に示すように、直流電
圧源9側から順に配置された第2のIGBT2、第1の
結合ダイオード5および第1のIGBT1から構成され
ており、各構成素子はほぼ直線上に、特に後述する各接
続端子C、E、A、Kは正確に直線上に配置されてい
る。そして、第1のIGBT1のコレクタCは直流電圧
源9の正極端子Pに接続され、同エミッタEは第2のI
GBT2のコレクタCおよび第1の結合ダイオード5の
カソードKに接続されている。第1の結合ダイオード5
のアノードAは直流電圧源9の中間端子Cに接続され、
第2のIGBT2のエミッタEは交流出力端子Oに接続
されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a three-level power converter according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 9 is a DC voltage source arranged in the center,
It consists of a series body of capacitors 7 and 8, and has a positive terminal P,
An intermediate terminal C and a negative terminal N are provided. Reference numerals 10 and 11 denote a positive arm portion and a negative arm portion arranged on both sides of the DC voltage source 9 with the DC voltage source 9 interposed therebetween. First, as shown in the figure, the positive side arm unit 10 includes a second IGBT 2, a first coupling diode 5, and a first IGBT 1, which are arranged in this order from the DC voltage source 9 side. The connection terminals C, E, A, and K, which will be described later, are accurately arranged on a substantially straight line. The collector C of the first IGBT 1 is connected to the positive terminal P of the DC voltage source 9, and the emitter E is connected to the second I
It is connected to the collector C of the GBT 2 and the cathode K of the first coupling diode 5. First coupling diode 5
Is connected to the intermediate terminal C of the DC voltage source 9,
The emitter E of the second IGBT 2 is connected to the AC output terminal O.

【0012】次に、負側アーム部11は図に示すよう
に、直流電圧源9側から順に配置された第3のIGBT
3、第2の結合ダイオード6および第4のIGBT4か
ら構成されており、各構成素子はほぼ直線上に配置され
ている。各接続端子C、E、A、Kは正側アーム部10
と同様、正確に直線上に配置されている。そして、第3
のIGBT3のコレクタCは交流出力端子Oに接続さ
れ、同エミッタEは第4のIGBT4のコレクタCおよ
び第2の結合ダイオード6のアノードAに接続されてい
る。第2の結合ダイオード6のカソードKは直流電圧源
9の中間端子Cに接続され、第4のIGBT4のエミッ
タEは直流電圧源9の負極端子Nに接続されている。
Next, as shown in the drawing, the negative arm 11 is provided with a third IGBT arranged in order from the DC voltage source 9 side.
3, the second coupling diode 6 and the fourth IGBT 4, and each component is arranged substantially on a straight line. The connection terminals C, E, A, and K are connected to the positive arm 10.
Similar to the above, they are arranged exactly on a straight line. And the third
The collector C of the IGBT 3 is connected to the AC output terminal O, and the emitter E is connected to the collector C of the fourth IGBT 4 and the anode A of the second coupling diode 6. The cathode K of the second coupling diode 6 is connected to the intermediate terminal C of the DC voltage source 9, and the emitter E of the fourth IGBT 4 is connected to the negative terminal N of the DC voltage source 9.

【0013】次に、以上の素子配置を採用することによ
り、配線インダクタンスを大幅に低減できることを説明
するが、その前提として、同回路の転流動作につき詳細
に説明する。図2は図1の回路構成図で、ここでは、便
宜上、それぞれフライホイールダイオードが逆並列接続
されたIGBT1〜4をSW1、SW2、SW3、SW
4と、また結合ダイオード5、6をCD1、CD2と呼
ぶことにする。
Next, a description will be given of the fact that the wiring inductance can be significantly reduced by adopting the above-described element arrangement. As a premise thereof, the commutation operation of the circuit will be described in detail. FIG. 2 is a circuit configuration diagram of FIG. 1. Here, for convenience, IGBTs 1 to 4 each having a flywheel diode connected in anti-parallel are connected to SW1, SW2, SW3, and SW.
4, and the coupling diodes 5, 6 will be referred to as CD1, CD2.

【0014】図3、図4は各電流モード(MODE1〜
MODE6)における各電流経路を示す図で、各図にお
いて、L1〜L5は主回路に存在する配線インダクタン
スを示す。図5は各MODEおよび転流時の各素子SW
1〜SW4、CD1、CD2に流れる電流波形を示すタ
イミングチャートである。
FIGS. 3 and 4 show current modes (MODE1 to MODE1).
FIG. 6 is a diagram showing each current path in MODE 6). In each drawing, L1 to L5 indicate wiring inductances existing in the main circuit. FIG. 5 shows each mode and each element SW during commutation.
6 is a timing chart showing waveforms of currents flowing through 1 to SW4, CD1, and CD2.

【0015】先ず、図3(a)において、SW1、SW
2がオンし、SW3、SW4がオフしたMODE1で
は、電流がコンデンサ7のコンデンサ7→配線インダク
タンスL1→SW1→SW2→交流出力端子Oに流れる
(電流)。なお、図5の上段に示す各IGBTのスイ
ッチング状態は○がオン、×がオフを示す。次に、MO
DE1からMODE2へ変化するとき、SW1がターン
オフし、電流は、中間端子C→配線インダクタンスL2
→結合ダイオードCD1→配線インダクタンスL3→S
W2→交流出力端子Oに転流する(電流)。つまり、
電流から電流に転流する。このとき、配線インダク
タンスL1を介してSW1に流れていた電流は減少
し、逆に、配線インダクタンスL2、CD1、配線イン
ダクタンスL3を介してSW2に流れる電流は増加す
る。従って、配線インダクタンスL1には電流の減少
率−di/dtによる電圧=−di/dt×L1=V1
が図示矢印の向きに誘起される。また、配線インダクタ
ンスL2、L3には、それぞれ、電流の増加率di/
dtによる電圧=di/dt×L2=V2、di/dt
×L3=V3が同じく矢印の向きに誘起される。このた
め、この転流時には、SW1には、コンデンサ7の電圧
+V1+V2+V3の電圧がサージ電圧として印加され
ることになる。
First, in FIG. 3A, SW1, SW
In MODE1, in which the switch 2 is turned on and the switches SW3 and SW4 are turned off, a current flows from the capacitor 7 of the capacitor 7, the wiring inductance L1, the SW1, the SW2, and the AC output terminal O (current). In the switching state of each IGBT shown in the upper part of FIG. 5, ○ indicates ON and X indicates OFF. Next, MO
When changing from DE1 to MODE2, SW1 is turned off, and the current flows from the intermediate terminal C to the wiring inductance L2.
→ coupling diode CD1 → wiring inductance L3 → S
W2 → commutates to the AC output terminal O (current). That is,
Commutation from current to current. At this time, the current flowing to SW1 via the wiring inductance L1 decreases, and conversely, the current flowing to SW2 via the wiring inductances L2, CD1 and L3 increases. Therefore, the voltage due to the current decrease rate -di / dt = -di / dt × L1 = V1
Is induced in the direction of the illustrated arrow. The wiring inductances L2 and L3 respectively have a current increase rate di /
Voltage by dt = di / dt × L2 = V2, di / dt
× L3 = V3 is also induced in the direction of the arrow. Therefore, at the time of this commutation, the voltage of the capacitor 7 + V1 + V2 + V3 is applied to SW1 as a surge voltage.

【0016】次に、図3(b)において、MODE2か
らMODE3に変化するとき、SW2がターンオフする
ため電流が減少し、配線インダクタンスL5を介して
SW3、SW4のフライホイールダイオードを流れる電
流が増加する。この結果、配線インダクタンスL2、L
3には電流の減少率−di/dtによる電圧=−di
/dt×L2=V2、−di/dt×L3=V3が矢印
の向きに誘起される。また配線インダクタンスL5に
は、電流の増加率di/dtによる電圧=di/dt
×L5=V5が矢印の向きに誘起される。このため、こ
の転流時に、SW2にはコンデンサ8の電圧+V2+V
3+V5の電圧がサージ電圧として印加されることにな
る。
Next, in FIG. 3B, when the mode changes from MODE2 to MODE3, the current decreases because the switch SW2 is turned off, and the current flowing through the flywheel diodes of the switches SW3 and SW4 via the wiring inductance L5 increases. . As a result, the wiring inductances L2, L
In FIG. 3, the voltage according to the current reduction rate -di / dt = -di
/ Dt × L2 = V2 and −di / dt × L3 = V3 are induced in the direction of the arrow. The wiring inductance L5 has a voltage at the rate of current increase di / dt = di / dt.
× L5 = V5 is induced in the direction of the arrow. Therefore, during this commutation, the voltage of the capacitor 8 + V2 + V is applied to SW2.
A voltage of 3 + V5 is applied as a surge voltage.

【0017】ここまでは、正側アーム部のSW1および
SW2について言及したが、負側アーム部のSW3、S
W4についても同じことが言える。即ち、図4(a)に
おいて、SW3、SW4がオンし、SW1、SW2がオ
フしたMODE4では、電流は、交流出力端子O→SW
3→SW4→配線インダクタンスL5→負極端子Nに流
れている(電流)。次に、MODE4からMODE5
へ変化するとき、SW4がターンオフし、電流が交流出
力端子O→SW3→配線インダクタンスL4→結合ダイ
オードCD2→配線インダクタンスL2→中間端子Cに
転流する(電流)。つまり、電流から電流に転流
する。このとき、SW4を介して配線インダクタンスL
5に流れていた電流は減少し、逆に配線インダクタン
スL4、L2を介して結合ダイオードCD2に流れる電
流は増加する。従って、配線インダクタンスL5には電
流の減少率−di/dtによる電圧=−di/dt×
L5が矢印の向きに誘起される。また、配線インダクタ
ンスL2、L4には、それぞれ電流の増加率di/d
tによる電圧=di/dt×L2=V2、di/dt×
L4=V4が矢印の向きに誘起される。このため、この
転流時には、SW4には、コンデンサ8の電圧+V5+
V2+V4の電圧がサージ電圧として印加されることに
なる。
So far, reference has been made to SW1 and SW2 of the positive arm, but SW3 and S2 of the negative arm are described.
The same is true for W4. That is, in FIG. 4A, in MODE4 in which SW3 and SW4 are turned on and SW1 and SW2 are turned off, the current flows through the AC output terminal O → SW
3 → SW4 → Wiring inductance L5 → Negative terminal N (current). Next, MODE4 to MODE5
SW4 is turned off, and the current is commutated to the AC output terminal O → SW3 → wiring inductance L4 → coupling diode CD2 → wiring inductance L2 → intermediate terminal C (current). That is, the current is commutated to the current. At this time, the wiring inductance L via SW4
5, the current flowing through the coupling diode CD2 via the wiring inductances L4 and L2 increases. Therefore, the voltage due to the current reduction rate -di / dt = -di / dt ×
L5 is induced in the direction of the arrow. The wiring inductances L2 and L4 have current increase rates di / d respectively.
Voltage by t = di / dt × L2 = V2, di / dt ×
L4 = V4 is induced in the direction of the arrow. Therefore, during this commutation, the voltage of the capacitor 8 + V5 +
The voltage of V2 + V4 is applied as a surge voltage.

【0018】次に、図4(b)において、MODE5か
らMODE6に変化するとき、SW3がターンオフする
ため電流が減少し、配線インダクタンスL1を介して
SW1およびSW2のフライホイールダイオードを流れ
る電流が増加する。従って、配線インダクタンスL
2、L4には電流の減少率−di/dtによる電圧=
−di/dt×L2=V2、−di/dt×L4=V4
が矢印の向きに誘起される。また、配線インダクタンス
L1には、電流の増加率di/dtによる電圧=di
/dt×L1=V1が矢印の向きに誘起される。このた
め、この転流時に、SW3には、コンデンサ7の電圧+
V2+V4+V1の電圧がサージ電圧として印加される
ことになる。
Next, in FIG. 4B, when the mode changes from MODE5 to MODE6, the current decreases because the switch SW3 is turned off, and the current flowing through the flywheel diodes of the switches SW1 and SW2 via the wiring inductance L1 increases. . Therefore, the wiring inductance L
2, L4 has a voltage by current reduction rate-di / dt =
−di / dt × L2 = V2, −di / dt × L4 = V4
Is induced in the direction of the arrow. Further, the wiring inductance L1 has a voltage = di based on a current increase rate di / dt.
/ Dt × L1 = V1 is induced in the direction of the arrow. Therefore, at the time of this commutation, the voltage of the capacitor 7 +
The voltage of V2 + V4 + V1 is applied as a surge voltage.

【0019】従って、上述した転流動作によって生じる
サージ電圧(ターンオフサージ電圧)を低減するために
は、電流〜の各電流路における配線インダクタンス
をすべて小さくしてやればよい。そして、電流路のイン
ダクタンスを小さくするためには、先ず、(1)その配
線長さを短くすることが重要である。そして、同時に、
(2)電流路を互いに近接する往復路で形成し、上記往
復路を流れる電流により発生する磁界のほとんどを互い
に打ち消し合うことでインダクタンスを低減する方法が
有効である。
Therefore, in order to reduce the surge voltage (turn-off surge voltage) generated by the commutation operation described above, it is only necessary to reduce the wiring inductance in each of the current paths from the current to the current. Then, in order to reduce the inductance of the current path, first, it is important to (1) shorten the wiring length. And at the same time,
(2) A method is effective in which the current paths are formed by reciprocating paths that are close to each other, and most of the magnetic fields generated by the current flowing through the reciprocating paths cancel each other to reduce the inductance.

【0020】図6は図1に示す3レベル電力変換装置
に、各電流、、の電流路を付記したものである。
即ち、電流は正極端子P→IGBT1→IGBT2→
交流出力端子Oの経路であるが、各端子が直線上に位置
しているので、配線をその線上近傍に位置させることに
より、この往復路の長さを短くできるとともに、往復路
の離間距離をごく小さくすることができ、電流路に存在
する配線インダクタンスを大幅に低減することができ
る。
FIG. 6 shows the three-level power converter shown in FIG. 1 with current paths for the respective currents.
That is, the current flows from the positive terminal P → IGBT1 → IGBT2 →
Although the path of the AC output terminal O is located on a straight line, the length of the reciprocating path can be reduced by positioning the wiring near the line, and the separation distance of the reciprocating path can be reduced. It can be made extremely small, and the wiring inductance existing in the current path can be greatly reduced.

【0021】電流は中間端子C→結合ダイオード5→
交流出力端子Oの経路で流れるが、図から判るように、
電流と同様の理由により、その配線インダクタンスが
十分小さい値になる。また、電流は負極端子N→IG
BT4→IGBT3→交流出力端子Oの経路で流れる
が、これも同様にその配線インダクタンスが十分小さい
値になる。なお、図6では、図が煩雑となるのを避ける
ため電流、、については、図示を省略している
が、電流〜の場合と同様、その配線インダクタンス
はいずれも十分小さい値になることは容易に理解される
であろう。
The current is applied to the intermediate terminal C → the coupling diode 5 →
Although it flows through the path of the AC output terminal O, as can be seen from the figure,
For the same reason as the current, the wiring inductance has a sufficiently small value. The current is applied to the negative terminal N → IG
The current flows through the path of BT4 → IGBT3 → AC output terminal O, and similarly, the wiring inductance has a sufficiently small value. In FIG. 6, the current is omitted for the sake of simplicity, but as in the case of the current 〜, it is easy for all of the wiring inductances to have sufficiently small values. Will be understood.

【0022】次に、以上で説明した各素子間の配線の具
体的な構造について説明する。即ち、ここでは、互いに
絶縁板を介して近接して配置される複数の平板状の配線
板を利用した配線構造を採用している。図7は図1に示
す3レベル電力変換装置全体構造を示す図で、配線板の
平面と平行な方向から見た側面図である。図において、
下段に位置する20は例えば水冷方式を採用した冷却器
で、この上面に、各IGBT1、2、3、4および結合
ダイオード5、6が装着されその発熱を吸収する。従っ
て、各素子1〜6の接続用の端子はすべて上方へ突出す
る形で設けられている。
Next, the specific structure of the wiring between the elements described above will be described. That is, here, a wiring structure using a plurality of flat wiring boards arranged close to each other via an insulating plate is adopted. FIG. 7 is a diagram showing the entire structure of the three-level power conversion device shown in FIG. 1 and is a side view as seen from a direction parallel to the plane of the wiring board. In the figure,
The lower stage 20 is, for example, a cooler adopting a water cooling system, and the IGBTs 1, 2, 3, 4 and the coupling diodes 5, 6 are mounted on the upper surface thereof to absorb the heat generated. Therefore, all the connection terminals of the elements 1 to 6 are provided so as to protrude upward.

【0023】コンデンサ7、8は図示しない取付具によ
り、上段左右に配置されている。そして、30はコンデ
ンサ7、8および各IGBT1〜4、結合ダイオード
5、6更に交流出力端子Oとの間を接続する配線板群
で、図8ないし図10によりその構成を更に詳しく説明
する。即ち、図8は配線板群30による各端子との接続
関係を明瞭に示した側面図、図9は各配線板を上方から
見た平面図、図10は各配線板および絶縁板を互いに離
反させて示す斜視図である。なお、図8において、実線
は配線板、一点鎖線は絶縁板を示す。また、図10にお
いて、同図(b)の負側アーム部は、図示の便宜上、実
際のものを180゜回転させた姿勢で図示している。更
に、図9、図10において、端子部分を黒く塗りつぶし
ている部分は、電気的接触部であることを示す。また、
両図の配線板の白丸は貫通穴を示す。
The condensers 7 and 8 are arranged on the upper left and right sides by means of a fixture (not shown). Reference numeral 30 denotes a group of wiring boards for connecting the capacitors 7, 8 and each of the IGBTs 1 to 4, the coupling diodes 5, 6 and the AC output terminal O, and the structure thereof will be described in more detail with reference to FIGS. 8 is a side view clearly showing the connection relationship between the wiring board group 30 and each terminal, FIG. 9 is a plan view of each wiring board viewed from above, and FIG. It is a perspective view shown. In FIG. 8, a solid line indicates a wiring board, and a dashed line indicates an insulating board. Further, in FIG. 10, the negative arm portion in FIG. 10B is shown in a posture in which the actual arm is rotated by 180 ° for convenience of illustration. Further, in FIGS. 9 and 10, the portion where the terminal portion is blacked out indicates an electrical contact portion. Also,
The open circles on the wiring boards in both figures indicate through holes.

【0024】これらの図において、配線板31は正極端
子PとIGBT1のコレクタ端子Cとを接続する。ま
た、配線板32は負極端子NとIGBT4のエミッタ端
子Eとを接続する。これら配線板31、32の下側に絶
縁板38を介して配線板33、34を配置する。この
内、配線板33は中間端子Cと結合ダイオード5のアノ
ード端子Aとを接続し、配線板34は中間端子Cと結合
ダイオード6のカソード端子Kとを接続する。
In these figures, wiring board 31 connects positive terminal P to collector terminal C of IGBT 1. The wiring board 32 connects the negative terminal N to the emitter terminal E of the IGBT 4. Wiring boards 33 and 34 are arranged below these wiring boards 31 and 32 via an insulating plate 38. The wiring board 33 connects the intermediate terminal C to the anode terminal A of the coupling diode 5, and the wiring board 34 connects the intermediate terminal C to the cathode terminal K of the coupling diode 6.

【0025】更に、これら配線板33、34の下側に絶
縁板38を介して配線板35、36、37を配置する。
この内、配線板35はIGBT1のエミッタ端子Eと結
合ダイオード5のカソード端子KとIGBT2のコレク
タ端子Cとを接続する。配線板36はIGBT3のエミ
ッタ端子Eと結合ダイオード6のアノード端子AとIG
BT4のコレクタ端子Cとを接続する。また、配線板3
7は交流出力端子OとIGBT2のエミッタ端子EとI
GBT3のコレクタ端子Cとを接続する。
Further, wiring boards 35, 36, 37 are arranged below the wiring boards 33, 34 via an insulating plate 38.
Among them, the wiring board 35 connects the emitter terminal E of the IGBT 1, the cathode terminal K of the coupling diode 5 and the collector terminal C of the IGBT 2. Wiring board 36 is connected to emitter terminal E of IGBT 3 and anode terminal A of coupling diode 6 and IG
Connect to collector terminal C of BT4. Also, the wiring board 3
7 is an AC output terminal O and emitter terminals E and I of the IGBT 2
The collector terminal C of the GBT 3 is connected.

【0026】以上で示したように、各端子間の接続を平
板状の配線板群30で接続し、この配線板群30を構成
する各配線板31〜37が互いに絶縁板38を介して積
層されているので、図6で説明した各端子の配置構成と
相俟って、各電流路の配線インダクタンスが一層低減す
る。即ち、電流は、配線板内でそのインダクタンスが最
小となるように分布して流れることになり、低インダク
タンス化が徹底されるからである。これにより、ターン
オフサージ電圧を小さく抑えることが可能となり、従っ
て、スナバ回路が不要となり、装置の小型化、低損失
化、低価格化、また、部品点数の削減から装置の信頼性
が向上する。
As described above, the connections between the terminals are connected by the flat wiring board group 30, and the wiring boards 31 to 37 constituting the wiring board group 30 are laminated with each other via the insulating plate 38. Therefore, the wiring inductance of each current path is further reduced in combination with the arrangement of the terminals described with reference to FIG. That is, the current flows in the wiring board in a distributed manner so that the inductance is minimized, and the reduction of the inductance is thoroughly performed. As a result, the turn-off surge voltage can be reduced, so that a snubber circuit is not required, and the reliability of the device is improved by reducing the size, the loss, and the price of the device, and by reducing the number of components.

【0027】実施の形態2. 図11はこの発明の実施の形態2における3レベル電力
変換装置の素子配置および素子間接続を示す構成図であ
る。実施の形態1と共通する点は省略し、異なる点を中
心に説明する。ここでは、正側アーム部10と負側アー
ム部11とは直流電圧源9の同じ側に互いに平行に配置
されている。しかし、正側アーム部10において、直流
電圧源9側から順にIGBT2、結合ダイオード5、I
GBT1が配置され、負側アーム部11において直流電
圧源9側から順にIGBT3、結合ダイオード6、IG
BT4が配置されている点は、先の形態1と同様であ
る。
Embodiment 2 FIG. FIG. 11 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a three-level power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention. The points common to the first embodiment are omitted, and different points will be mainly described. Here, the positive arm 10 and the negative arm 11 are arranged on the same side of the DC voltage source 9 in parallel with each other. However, in the positive arm section 10, the IGBT 2, the coupling diode 5, and the I
The GBT 1 is disposed, and the IGBT 3, the coupling diode 6, and the IGBT 3 are sequentially arranged in the negative arm 11 from the DC voltage source 9 side.
The point that the BT 4 is arranged is the same as in the first embodiment.

【0028】図12は先の図6の要領に準じて図11の
配置接続側に電流、電流、電流の各経路を書き加
えたものである。形態1と同様、各電流路共、互いに近
接した往復路で形成されていることが判る。従って、配
線インダクタンスの低インダクタンス化を図ることがで
きる。
FIG. 12 is a diagram in which currents, currents, and current paths are added to the arrangement connection side in FIG. 11 in accordance with the procedure of FIG. As in the case of the first embodiment, it can be seen that each current path is formed by reciprocating paths that are close to each other. Therefore, it is possible to reduce the wiring inductance.

【0029】図13は図11の各端子間を配線板群で接
続する場合の各配線板を示す平面図である。なお、配線
板による接続構造については、先の形態1の図7ないし
図10で詳細に説明したので、ここでは、この図13の
みによりその概略を説明する。図において、端子を黒く
塗りつぶしているのは、電気的接触部を示し、また、各
IGBTの端子は、それぞれ3個の互いに並列接続され
た端子で構成されている。また、各配線板には適宜貫通
穴が必要となるが、図13ではその図示を省略してい
る。
FIG. 13 is a plan view showing each wiring board when the terminals of FIG. 11 are connected by a wiring board group. Since the connection structure using the wiring board has been described in detail with reference to FIGS. 7 to 10 of the first embodiment, the outline thereof will be described only with reference to FIG. In the drawing, the terminals are blacked out to indicate electrical contact portions, and the terminals of each IGBT are each composed of three terminals connected in parallel. In addition, though a through hole is necessary for each wiring board, it is not shown in FIG.

【0030】同図(a)の配線板41は正極端子PとI
GBT1のコレクタ端子Cとを接続する。同図(b)の
配線板42は負極端子NとIGBT4のエミッタ端子E
とを接続する。同図(c)の配線板43はIGBT1の
エミッタ端子Eと結合ダイオード5のカソード端子Kと
IGBT2のコレクタ端子Cとを接続する。また、配線
板44はIGBT4のコレクタ端子Cと結合ダイオード
6のアノード端子AとIGBT3のエミッタ端子Eとを
接続する。同図(d)の配線板45は中間端子Cと結合
ダイオード5のアノード端子Aと結合ダイオード6のカ
ソード端子Kとを接続する。同図(e)の配線板46は
交流出力端子OとIGBT2のエミッタ端子EとIGB
T3のコレクタ端子Cとを接続する。
The wiring board 41 shown in FIG.
The collector terminal C of the GBT 1 is connected. The wiring board 42 in FIG. 4B has a negative terminal N and an emitter terminal E of the IGBT 4.
And connect. The wiring board 43 of FIG. 3C connects the emitter terminal E of the IGBT 1, the cathode terminal K of the coupling diode 5, and the collector terminal C of the IGBT 2. The wiring board 44 connects the collector terminal C of the IGBT 4 to the anode terminal A of the coupling diode 6 and the emitter terminal E of the IGBT 3. The wiring board 45 in FIG. 4D connects the intermediate terminal C, the anode terminal A of the coupling diode 5 and the cathode terminal K of the coupling diode 6. The wiring board 46 shown in FIG. 4E is composed of the AC output terminal O, the emitter terminal E of the IGBT 2 and the IGB.
Connect to collector terminal C of T3.

【0031】これら配線板41〜46は互いに絶縁板を
介して積層されており、形態1で説明したように、この
配線板群の採用により、低インダクタンス化が徹底され
ターンオフサージ電圧を小さく抑えることが可能となる
訳である。
The wiring boards 41 to 46 are stacked on each other with an insulating plate interposed therebetween. As described in the first embodiment, the adoption of this wiring board group ensures a low inductance and suppresses a turn-off surge voltage. This is possible.

【0032】実施の形態3. 図14はこの発明の実施の形態3における3レベル電力
変換装置の素子配置および素子間接続を示す構成図であ
る。実施の形態1の図1と異なるのは、各IGBT1〜
4、結合ダイオード5、6がそれぞれ2個の素子の並列
接続構成となっている点である。即ち、形態1に比較し
て電流定格の大きい電力変換装置に適用されるものであ
る。並列接続される2個の素子はサフィックスのaとb
で表している。図15はその回路構成図である。
Embodiment 3 FIG. FIG. 14 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a three-level power conversion device according to Embodiment 3 of the present invention. What differs from FIG. 1 of the first embodiment is that each of the IGBTs 1 to
4. Coupling diodes 5 and 6 each have a configuration in which two elements are connected in parallel. That is, the present invention is applied to a power converter having a higher current rating than that of the first embodiment. The two elements connected in parallel are suffixes a and b
It is represented by FIG. 15 is a circuit configuration diagram thereof.

【0033】図16は図14の配置接続例に電流、電
流、電流の各経路を書き加えたものである。但し、
図示の煩雑化を避けるため、並列素子の一方(b側)の
みで表示しているが、他方(a側)も全く同様の経路と
なる。この場合にも、各電流路は、互いに近接した往復
路で形成されており、従って、配線インダクタンスの低
インダクタンス化を図ることができる。
FIG. 16 is obtained by adding current, current, and current paths to the arrangement and connection example of FIG. However,
In order to avoid complication in the drawing, only one of the parallel elements (b side) is shown, but the other (a side) has exactly the same path. Also in this case, each current path is formed by reciprocating paths that are close to each other, and therefore, it is possible to reduce the wiring inductance.

【0034】図17は図14の各端子間を配線板群で接
続する場合の各配線板を示す平面図である。図におい
て、端子を黒く塗りつぶしているのは、電気的接触部を
示し、また、各IGBTの端子はそれぞれ3個の互いに
並列接続された端子で構成されている。また、各配線板
には適宜貫通穴が必要となるが、図17ではその図示を
省略している。同図(a)の配線板51は中間端子Cと
結合ダイオード5a、5bの両アノード端子Aと結合ダ
イオード6a、6bの両カソード端子Kとを接続する。
即ち、配線板51は素子間の直列接続と並列接続との両
者を担うもので、以下の配線板も同様である。同図
(b)の配線板52は交流出力端子OとIGBT2a、
2bの両エミッタ端子EとIGBT3a、3bの両コレ
クタ端子Cとを接続する。
FIG. 17 is a plan view showing each wiring board when the terminals of FIG. 14 are connected by a wiring board group. In the drawing, the terminals are blacked out to indicate electrical contact portions, and the terminals of each IGBT are each composed of three terminals connected in parallel with each other. In addition, though a through hole is necessary for each wiring board, it is not shown in FIG. The wiring board 51 in FIG. 6A connects the intermediate terminal C, the anode terminals A of the coupling diodes 5a and 5b, and the cathode terminals K of the coupling diodes 6a and 6b.
That is, the wiring board 51 performs both series connection and parallel connection between elements, and the same applies to the following wiring boards. The wiring board 52 in FIG. 4B has an AC output terminal O and the IGBT 2a,
2b and the collector terminals C of the IGBTs 3a and 3b.

【0035】同図(c)の配線板53は正極端子PとI
GBT1a、1bの両コレクタ端子Cとを接続し、配線
板54は負極端子NとIGBT4a、4bの両エミッタ
端子Eとを接続する。同図(d)の配線板55はIGB
T1a、1bの両エミッタ端子Eと結合ダイオード5
a、5bの両カソード端子KとIGBT2a、2bの両
コレクタ端子Cとを接続し、配線板56はIGBT3
a、3bの両エミッタ端子Eと結合ダイオード6a、6
bの両アノード端子AとIGBT4a、4bの両コレク
タ端子Cとを接続する。
The wiring board 53 shown in FIG.
The collector terminals C of the GBTs 1a and 1b are connected, and the wiring board 54 connects the negative terminal N to the emitter terminals E of the IGBTs 4a and 4b. The wiring board 55 in FIG.
Both emitter terminals E of T1a and T1b and coupling diode 5
a, 5b are connected to the collector terminals C of the IGBTs 2a, 2b, and the wiring board 56 is connected to the IGBT 3
a, 3b and the coupling diodes 6a, 6
b, and both collector terminals C of the IGBTs 4a and 4b.

【0036】これら配線板51〜56は互いに絶縁板を
介して積層されており、形態1で説明したように、この
配線板群の採用により、低インダクタンス化が徹底さ
れ、ターンオフサージ電圧が小さく、大容量の3レベル
電力変換装置を実現することができる。
The wiring boards 51 to 56 are stacked on each other with an insulating plate interposed therebetween. As described in the first embodiment, by adopting this wiring board group, the inductance is thoroughly reduced, the turn-off surge voltage is small, and A large-capacity three-level power converter can be realized.

【0037】なお、以上では、スイッチング素子として
IGBTを使用した場合について説明したが、他のスイ
ッチング素子、例えば、トランジスタ、インテリジェン
トパワーモジュールあるいはFET等であってもこの発
明は同様に適用でき、同等の効果を奏する。また、各素
子の並列個数は実施の形態3で説明した2個の場合に限
られるものではない。
In the above description, the case where the IGBT is used as the switching element has been described. However, the present invention can be similarly applied to other switching elements, for example, a transistor, an intelligent power module, an FET, or the like. It works. Further, the number of parallel elements is not limited to the two described in the third embodiment.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、請求項1に係る3レベル
電力変換装置は、正極端子と中間端子と負極端子とを有
する直流電圧源、上記正極端子と交流出力端子との間に
順次直列に接続された第1および第2のスイッチング素
子と、上記第1および第2のスイッチング素子の接続点
と上記中間端子との間に接続された第1の結合ダイオー
ドとを有する正側アーム部、および上記交流出力端子と
上記負極端子との間に順次直列に接続された第3および
第4のスイッチング素子と、上記第3および第4のスイ
ッチング素子の接続点と上記中間端子との間に接続され
た第2の結合ダイオードとを有する負側アーム部を備
え、上記交流出力端子から3レベルの電圧を出力する3
レベル電力変換装置において、上記正側アーム部は、
上記直流電圧源から順に、第2のスイッチング素子−第
1の結合ダイオード−第1のスイッチング素子をほぼ直
線上に配置し、上記負側アーム部は、上記直流電圧源
から順に、上記第3のスイッチング素子−第2の結合ダ
イオード−第4のスイッチング素子をほぼ直線上に配置
し、上記各スイッチング素子および結合ダイオードのす
べての接続部を一の向きに 突出させ、上記一の向きと直
角で互いに電気的に絶縁された複数の平板状の配線板を
使用して上記接続部間の必要な電気的接続を行う構成と
したので、各電流路における配線インダクタンスが低減
し、ターンオフサージ電圧を小さく抑えることが可能と
なる。
As described above, the three-level power converter according to the first aspect comprises a DC voltage source having a positive terminal, an intermediate terminal, and a negative terminal, and a series connection between the positive terminal and the AC output terminal. A first arm connected to the first and second switching elements, and a first coupling diode connected between the connection point of the first and second switching elements and the intermediate terminal; A third and a fourth switching element sequentially connected in series between the AC output terminal and the negative electrode terminal; and a connection between the connection point of the third and the fourth switching element and the intermediate terminal. And a negative-side arm having a second coupling diode for outputting a three-level voltage from the AC output terminal.
In level power converter, in the positive arm portion,
In order from the DC voltage source , the second switching element
1 coupling diode-the first switching element
Placed in line, in the negative-side arm portion, the DC voltage source
In order from the third switching element to the second coupling element.
Iode-Fourth switching element arranged almost linearly
And the switching elements and coupling diodes described above.
Make all the connection parts protrude in one direction, and
A plurality of flat wiring boards that are electrically insulated from each other at corners
Since the structure is used to perform the necessary electrical connection between the connection parts, the wiring inductance in each current path is reduced, and the turn-off surge voltage can be suppressed.

【0039】また、請求項2に係る3レベル電力変換装
置は、その直流電圧源の一方の側に正側アーム部と負側
アーム部とをほぼ平行に配置したので、配線インダクタ
ンスが小さく、平面寸法も小さくなる。
Further, in the three-level power converter according to the present invention , the positive side arm and the negative side are connected to one side of the DC voltage source.
Since the arm and the arm are arranged substantially in parallel, the wiring inductance is small and the plane size is also small.

【0040】また、請求項3に係る3レベル電力変換装
置は、その直流電圧源を挟むようにして正側アーム部と
負側アーム部とを上記直流電圧源の両側に配置したの
で、配線インダクタンスが小さく、平面幅寸法も小さく
なる。
Further, the three-level power converter according to claim 3 is arranged such that the DC voltage source is interposed between the positive side arm and the three-level power converter.
Since the negative arm and the negative arm are arranged on both sides of the DC voltage source, the wiring inductance is small and the plane width dimension is small.

【0041】また、請求項4に係る3レベル電力変換装
置は、その各スイッチング素子および結合ダイオードの
それぞれを、直流電圧源から等距離に配置され互いに並
列に接続された複数のスイッチング素子または結合ダイ
オードから構成したので、配線インダクタンスが小さ
く、大容量の3レベル電力変換装置を実現することがで
きる。
Further, in the three-level power converter according to the fourth aspect, each of the switching elements and the coupling diodes is provided with a plurality of switching elements or coupling diodes arranged equidistant from the DC voltage source and connected in parallel with each other. , It is possible to realize a large-capacity three-level power conversion device with small wiring inductance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1における3レベル電
力変換装置の素子配置および素子間接続を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a three-level power converter according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 図1の回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of FIG. 1;

【図3】 各電流モードにおける電流経路を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a current path in each current mode.

【図4】 各電流モードにおける電流経路を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a current path in each current mode.

【図5】 各モードおよび転流時の各素子電流波形を示
すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing each element current waveform in each mode and commutation.

【図6】 図1に各電流路を付記した図である。FIG. 6 is a diagram in which each current path is added to FIG.

【図7】 図1の3レベル電力変換装置の全体構造を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the overall structure of the three-level power converter of FIG. 1;

【図8】 配線板群による接続構造を示す側面図であ
る。
FIG. 8 is a side view showing a connection structure using a wiring board group.

【図9】 各配線板を上方から見た平面図である。FIG. 9 is a plan view of each wiring board viewed from above.

【図10】 各配線板および絶縁板を互いに離反させて
示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing the respective wiring boards and insulating boards separated from each other.

【図11】 この発明の実施の形態2における3レベル
電力変換装置の素子配置および素子間接続を示す構成図
である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a three-level power converter according to Embodiment 2 of the present invention.

【図12】 図11に各電流路を付記した図である。FIG. 12 is a diagram in which each current path is added to FIG. 11;

【図13】 各配線板を上方から見た平面図である。FIG. 13 is a plan view of each wiring board viewed from above.

【図14】 この発明の実施の形態3における3レベル
電力変換装置の素子配置および素子間接続を示す構成図
である。
FIG. 14 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a three-level power converter according to Embodiment 3 of the present invention.

【図15】 図14の回路構成図である。FIG. 15 is a circuit configuration diagram of FIG. 14;

【図16】 図14に各電流路を付記した図である。FIG. 16 is a diagram in which each current path is added to FIG.

【図17】 各配線板を上方から見た平面図である。FIG. 17 is a plan view of each wiring board as viewed from above.

【図18】 従来の3レベル電力変換装置の素子配置お
よび素子間接続を示す構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram showing element arrangement and inter-element connection of a conventional three-level power converter.

【図19】 図18の回路構成図である。FIG. 19 is a circuit configuration diagram of FIG. 18;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b 第1のIGBT、2,2a,2b 第
2のIGBT、3,3a,3b 第3のIGBT、4,
4a,4b 第4のIGBT、5,5a,5b 第1の
結合ダイオード、6,6a,6b 第2の結合ダイオー
ド、7,8 コンデンサ、9 直流電圧源、10 正側
アーム部、11 負側アーム部、30 配線板群、31
〜37,41〜46,51〜56 配線板、38 絶縁
板、P 正極端子、N 負極端子、C,C1,C2 中
間端子、O 交流出力端子。
1, 1a, 1b First IGBT, 2, 2a, 2b Second IGBT, 3, 3a, 3b Third IGBT, 4,
4a, 4b Fourth IGBT, 5, 5a, 5b First coupling diode, 6, 6a, 6b Second coupling diode, 7, 8 Capacitor, 9 DC voltage source, 10 Positive arm, 11 Negative arm Part, 30 wiring board group, 31
To 37, 41 to 46, 51 to 56 Wiring board, 38 insulating board, P positive terminal, N negative terminal, C, C1, C2 intermediate terminal, O AC output terminal.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−201249(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/5387 H02M 1/00 (56) References JP-A-10-201249 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/5387 H02M 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 正極端子と中間端子と負極端子とを有す
る直流電圧源、上記正極端子と交流出力端子との間に順
次直列に接続された第1および第2のスイッチング素子
と、上記第1および第2のスイッチング素子の接続点と
上記中間端子との間に接続された第1の結合ダイオード
とを有する正側アーム部、および上記交流出力端子と上
記負極端子との間に順次直列に接続された第3および第
4のスイッチング素子と、上記第3および第4のスイッ
チング素子の接続点と上記中間端子との間に接続された
第2の結合ダイオードとを有する負側アーム部を備え、
上記交流出力端子から3レベルの電圧を出力する3レベ
ル電力変換装置において、 上記正側アーム部は、上記直流電圧源から順に、第2
のスイッチング素子−第1の結合ダイオード−第1のス
イッチング素子をほぼ直線上に配置し、上記負側アーム
は、上記直流電圧源から順に、上記第3のスイッチ
ング素子−第2の結合ダイオード−第4のスイッチング
素子をほぼ直線上に配置し、 上記各スイッチング素子および結合ダイオードのすべて
の接続部を一の向きに突出させ、上記一の向きと直角で
互いに電気的に絶縁された複数の平板状の配線板を使用
して上記接続部間の必要な電気的接続を行う構成と した
ことを特徴とする3レベル電力変換装置。
A DC voltage source having a positive terminal, an intermediate terminal, and a negative terminal; first and second switching elements sequentially connected in series between the positive terminal and the AC output terminal; A positive arm having a first coupling diode connected between the connection point of the second switching element and the intermediate terminal; and a serial connection in series between the AC output terminal and the negative terminal. And a second coupling diode connected between the connection point of the third and fourth switching elements and the intermediate terminal, and a negative-side arm unit having:
In the three-level power converter that outputs a three-level voltage from the AC output terminal, the positive-side arm unit includes a second power supply unit that sequentially outputs a second voltage from the DC voltage source .
Switching element-first coupling diode-first switch
The switching elements are arranged on a substantially straight line, and the third switch is arranged in the negative arm section in order from the DC voltage source.
Element-second coupling diode-fourth switching
Arrange the elements almost in a straight line, and make sure that all of the above switching elements and coupling diodes
Project the connection part in one direction, and at a right angle to the one direction
Uses multiple flat wiring boards that are electrically insulated from each other
And a required electric connection between the connecting portions .
【請求項2】 直流電圧源の一方の側に正側アーム部と
負側アーム部とをほぼ平行に配置したことを特徴とする
請求項1記載の3レベル電力変換装置。
2. A direct voltage source having a positive arm on one side thereof.
2. The three-level power converter according to claim 1, wherein the negative arm is disposed substantially in parallel with the negative arm .
【請求項3】 直流電圧源を挟むようにして正側アーム
部と負側アーム部とを上記直流電圧源の両側に配置した
ことを特徴とする請求項1記載の3レベル電力変換装
置。
3. A positive-side arm sandwiching a DC voltage source.
2. The three-level power conversion device according to claim 1, wherein the unit and the negative arm are arranged on both sides of the DC voltage source.
【請求項4】 各スイッチング素子および結合ダイオー
ドのそれぞれを、直流電圧源から等距離に配置され互い
に並列に接続された複数のスイッチング素子または結合
ダイオードから構成したことを特徴とする請求項1ない
し3のいずれかに記載の3レベル電力変換装置。
4. Each switching element and coupling diode
Of the DC voltage source are equidistant from the DC voltage source.
Switching elements or couplings connected in parallel to
The three-level power converter according to any one of claims 1 to 3, comprising a diode .
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