JP3381560B2 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JP3381560B2
JP3381560B2 JP19119997A JP19119997A JP3381560B2 JP 3381560 B2 JP3381560 B2 JP 3381560B2 JP 19119997 A JP19119997 A JP 19119997A JP 19119997 A JP19119997 A JP 19119997A JP 3381560 B2 JP3381560 B2 JP 3381560B2
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祥一 河本
毅 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換装置に
関するものであり、特に3つの異なるレベルの電圧を出
力する3レベルインバータ装置、3レベルコンバータ装
置などの電力変換装置に関するものである。 【従来の技術】図6は従来の電力変換装置を示す図であ
り、詳しくは3レベルインバータ装置の回路図である。
図において、11は第1の直流電源であり、第1の直流
電源11は例えば入力コンデンサを有する。12は第2
の直流電源であり、第2の直流電源12は例えば入力コ
ンデンサを有する。第1の直流電源11と第2の直流電
源12とを直列に接続した回路を直流電源100と称
す。 【0002】13は第1のスイッチング素子であるトラ
ンジスタ、14は第2のスイッチング素子であるトラン
ジスタ、15は第3のスイッチング素子であるトランジ
スタ、16は第4のスイッチング素子であるトランジス
タである。トランジスタ13〜トランジスタ16は例え
ばnpn形のトランジスタであり、かつこれらのトラン
ジスタは直列に接続されている。P1はトランジスタ1
3とトランジスタ14との接続点、P2はトランジスタ
14とトランジスタ15との接続点、P3はトランジス
タ15とトランジスタ16との接続点、P4は第1の直
流電源11と第2の直流電源12との接続点である。ト
ランジスタ13〜トランジスタ16はそれぞれのベース
に流れる電流またはベースの電圧を調節することによ
り、それぞれのコレクタ−エミッタ間の電流の導通を制
御するスイッチング素子である。以後の説明において、
スイッチング回路とはトランジスタ13のエミッタおよ
びトランジスタ14のコレクタ、トランジスタ14のエ
ミッタおよびトランジスタ15のコレクタ、トランジス
タ15のエミッタおよびトランジスタ16のコレクタを
それぞれ直列に接続した回路を指すものとする。 【0003】スイッチング回路の一方の端子(トランジ
スタ13のコレクタ)は第1の直流電源11の正極側
(または正電位側)に接続され、他方の端子(トランジ
スタ16のエミッタ)は第2の直流電源12の負極側
(または負電位側)に接続されている。 【0004】17はトランジスタ13に並列に接続され
た第1のダイオードである。第1のダイオード17のカ
ソードがトランジスタ13のコレクタに接続され、第1
のダイオード17のアノードがトランジスタ13のエミ
ッタに接続されている。18はトランジスタ14に並列
に接続された第2のダイオードである。第2のダイオー
ド18のアノードはトランジスタ14のエミッタに接続
され、第2のダイオード18のカソードはトランジスタ
14のコレクタに接続されている。 【0005】19はトランジスタ15に並列に接続され
た第3のダイオードである。第3のダイオード19のア
ノードはトランジスタ15のエミッタに接続され、第3
のダイオード19のカソードはトランジスタ15のコレ
クタに接続されている。20は第4のトランジスタ16
に並列に接続された第4のダイオードである。第4のダ
イオード20のアノードはトランジスタ16のエミッタ
に接続され、第4のダイオード20のカソードはトラン
ジスタ16のコレクタに接続されている。ダイオード1
7、ダイオード18、ダイオード19、ダイオード20
は例えばフリーホイーリングダイオードからなる。 【0006】21は出力端子であり、出力端子21は接
続点P2の電圧を取り出すものである。22は第1の結
合ダイオード、23は第2の結合ダイオードである。第
1の結合ダイオード22のカソードと接続点P1とが接
続され、第1の結合ダイオード22のアノードと接続点
P4とが接続されている。第2の結合ダイオード23の
アノードと接続点P3とが接続され、第2の結合ダイオ
ード23のカソードと接続点P4とが接続されている。 【0007】35、42はコンデンサ、36、41はダ
イオードである。コンデンサ35とダイオード36のア
ノードとは直列に接続されている。コンデンサ35の一
方の端子とトランジスタ14のコレクタとが接続され、
ダイオード36のカソードとトランジスタ14のエミッ
タとが接続されている。ダイオード41のカソードとコ
ンデンサ42とは直列に接続されており、ダイオード4
1のアノードがトランジスタ15のコレクタに接続さ
れ、コンデンサ42の一方の端子がトランジスタ15の
エミッタに接続されている。コンデンサ35とダイオー
ド36とを直列に接続した回路により第1のスナバ回路
を構成する。ダイオード41とコンデンサ42とを直列
に接続した回路により第2のスナバ回路を構成する。 【0008】37は第1の放電用抵抗器である抵抗器、
38は第1の充電阻止用素子であるダイオードである。
抵抗器37とダイオード38とは直列に接続されてい
る。抵抗器37とダイオード38とを直列に接続した回
路を第1の回路と称す。抵抗器37の一端がダイオード
36のアノード(つまりコンデンサ35とダイオード3
5との接続点)に接続され、ダイオード38のアノード
が第2の直流電源12の負極側に接続されている。 【0009】43は第2の放電用抵抗器である抵抗器、
44は第2の充電阻止用素子であるダイオードである。
抵抗器43とダイオード44とは直列に接続されてい
る。抵抗器43とダイオード44とを直列に接続した回
路を第2の回路と称す。抵抗器43の一端がダイオード
41のカソード(つまりダイオード41とコンデンサ4
2との接続点)に接続され、ダイオード44のカソード
が第1の直流電源11の正極側に接続されている。 【0010】次に図6に示した従来の3レベルインバー
タ装置の動作を説明する。トランジスタ13〜16のう
ち、隣り合う2つのトランジスタ(ここではトランジス
タ13、14の2つ、トランジスタ14、15の2つお
よびトランジスタ15、16の2つ)を順にオンするこ
とで、出力端21に3つの異なるレベルの電圧を有する
交流電圧を得ることができる。 【0011】トランジスタ13、14がオンのとき、第
1の直流電源11の正極側の電位がトランジスタ13、
14を介して出力端子21に伝達される結果、出力電圧
は第1の直流電源11の正極側の電位に等しくなる。ト
ランジスタ14、15がオンのとき、第2の直流電源1
2の正極側の電位が第1の結合ダイオード22、トラン
ジスタ14を介して出力端子21に伝達される結果、出
力電圧は第2の直流電源12の正極側の電位に等しくな
る。トランジスタ15、16がオンのとき、第2の直流
電源12の負極側の電位がトランジスタ15、16を介
して出力端子21に伝達される結果、出力電圧は第2の
直流電源12の極側の電位に等しくなる。 【0012】このようにして、隣り合う2つのトランジ
スタのオン/オフを順次切り換えていくことにより、3
つの異なるレベルの電圧を有する交流電圧を発生するこ
とが可能となる。 【0013】また、トランジスタ14、15がオンの状
態からトランジスタ15、16がオンの状態への移行時
にはトランジスタ14をターンオフさせる。このターン
オフ動作でトランジスタ14を流れる電流が急激に遮断
されるため、回路の配線インダクタンス等が原因でサー
ジ電圧が発生する。このとき、コンデンサ35およびダ
イオード36の直列回路に電流が流れ込み、サージ電圧
がコンデンサ35にコンデンサエネルギーとして吸収さ
れるため、トランジスタ14にかかる電圧のピーク値が
抑制される。また、このときコンデンサ35に吸収され
た電荷は抵抗器37を介して放電されるため、コンデン
サ35の両端電圧は常に第2の直流電源12の両端電圧
にクランプ(または固定)される。 【0014】トランジスタ14、15がオンの状態から
トランジスタ13、14がオンの状態への移行時につい
ても同様であり、コンデンサ42およびダイオード41
の直列回路に電流が流れ込み、サージ電圧がコンデンサ
42にコンデンサエネルギーとして吸収されるため、ト
ランジスタ15にかかる電圧のピーク値が抑制される。
また、このときコンデンサ42に吸収された電荷は抵抗
器43を介して放電されるため、コンデンサ42の両端
電圧は常に第1の直流電源11の両端電圧にクランプさ
れる。 【0015】このように図6に示した、従来の3レベル
インバータ装置では、スナバ回路を構成するコンデンサ
35の両端電圧が第2の直流電源12の電源電圧に、コ
ンデンサ42の両端電圧が第1の直流電源11の電源電
圧にクランプされるため、抵抗器38、43による損失
がターンオフ時のコンデンサ35、42の両端電圧の上
昇分だけとなり、変換周波数が上がっても抵抗器37、
43の損失が少ないという利点がある。 【0016】 【発明が解決しようとする課題】従来の3レベルインバ
ータ装置は上述のような構成をしているため、トランジ
スタ13〜16のオン/オフの切換を所定の周波数より
も高くして行えば、コンデンサ35の両端電圧は第2の
直流電源12の電源電圧に、コンデンサ42の両端電圧
は第1の直流電源11の電源電圧にクランプされる。 【0017】しかしながら、装置の動作を停止させたよ
うなとき、当然のことながらトランジスタ13〜16に
はオン/オフを制御する信号は入力されない。例えばス
イッチング素子13、15、16のオフ中の漏れ電流が
大きく、スイッチング素子14の漏れ電流が小さいよう
な場合、装置の動作を停止(つまりトランジスタ13〜
16にオン/オフを制御する信号が入力されない状態)
すると、第1の直流電源11からトランジスタ13、コ
ンデンサ35、ダイオード36、トランジスタ15、ト
ランジスタ16の経路で電荷が流れ、コンデンサ35の
両端電圧(つまりトランジスタ14の両端電圧)が第1
の直流電源11の電源電圧と第2の直流電源12の電源
電圧の和に相当する値まで上昇し、トランジスタ14の
耐電圧(一般に第1の直流電源の電源電圧+αまたは第
2の直流電源の電源電圧+αのうち大きい方、但しαは
定数)を越えてしまい、最悪の場合トランジスタ14が
破壊される。 【0018】また、トランジスタ14の漏れ電流とダイ
オード36の漏れ電流とが大きかった場合、装置の停止
中にコンデンサ35の電荷は放電してしまい、再び装置
を起動したとき、トランジスタ15、16をオンにする
と、第2の直流電源12の正極側から第1の結合ダイオ
ード22、コンデンサ35、ダイオード36、トランジ
スタ15、トランジスタ16を通ってコンデンサ35に
充電突流電流といった過電流が流れる。この過電流が大
きい場合、トランジスタ15、16の耐量を超えてしま
い、最悪の場合トランジスタ15、16が破壊される。 【0019】このように、ゲートストップ中(インバー
タ停止中)は各素子の漏れ電流のため、コンデンサ3
5、コンデンサ42の両端電圧がクランプされた値より
も上昇して、スイッチング素子を構成するトランジスタ
の耐電圧を超えることにより、スイッチング素子が破壊
されるといった問題があった。また、コンデンサ35、
コンデンサ42の両端電圧が低下して、次回起動時の最
初に充電のための過電流が流れたりすることによるスイ
ッチング素子が破壊されるといった問題があった。つま
り、装置の停止中において、コンデンサ35、コンデン
サ42の両端の電圧が変動することが原因でスイッチン
グ素子であるトランジスタに過電流が流れたり、耐圧を
越える電圧が印加され、トランジスタが破壊するといっ
た問題があった。 【0020】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、装置の停止中にコンデンサの両
端電圧が変化しないような構成にすることにより、スイ
ッチング素子に過電流が流れたり、耐電圧を超える電圧
が印加されるのを防止し、スイッチング素子の破壊が少
ない電力変換装置を得ることを目的とする。 【0021】 【0022】 【0023】 【0024】【課題を解決するための手段】 この発明に係る電力変換
装置は、第1の直流電源と第2の直流電源とを直列に接
続した電源回路の正極側と負極側との間に第1〜第4の
スイッチング素子を直列に接続したスイッチング回路を
接続し、第1のスイッチング素子および第2のスイッチ
ング素子の接続点と第1の直流電源および第2の直流電
源の接続点との間に第1の結合ダイオードを接続し、第
3のスイッチング素子および第4のスイッチング素子の
接続点と第1の直流電源および第2の直流電源の接続点
との間に第2の結合ダイオードを接続し、第2のスイッ
チング素子と並列に第1のコンデンサと第1のダイオー
ドとを直列に接続した第1のスナバ回路を接続するとと
もに、これら第1のコンデンサおよび第1のダイオード
の接続点と第2の直流電源の負極側との間に第1の放電
用抵抗器と第1の充電阻止用素子とを直列に接続した第
1の回路を接続し、第3のスイッチング素子と並列に第
2のダイオードと第2のコンデンサとを直列に接続した
第2のスナバ回路を接続するとともに、これら第2のコ
ンデンサおよび第2のダイオードの接続点と第1の直流
電源の正極側との間に第2の放電用抵抗器と第2の充電
阻止用素子とを直列に接続した第2の回路を接続した電
力変換装置において、第1のスイッチング素子と並列に
第1の抵抗器を接続し、第4のスイッチング素子と並列
に第2の抵抗器を接続し、第1の直流電源および第2の
直流電源の接続点と、第2のスイッチング素子および第
3のスイッチング素子の接続点との間に第3の抵抗器を
接続したものである。 【0025】 【0026】 【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の電力
変換装置を示す図であり、詳しくは3レベルインバータ
装置の構成を示す回路図である。図1において従来と同
一の符号を付したものは従来と同一またはこれに相当す
るものである。図において31は第1の抵抗器である抵
抗器であり、抵抗器31はダイオード38に並列に接続
されている。抵抗器31はコンデンサ35が放電したと
き、放電により減少したコンデンサ35の電荷を第2の
直流電源12から供給できるように設けたものである。
32は第2の抵抗器である抵抗器であり、抵抗器32は
ダイオード44に並列に接続されている。抵抗器32は
コンデンサ42が放電したとき、放電により減少したコ
ンデンサ42の電荷を第1の直流電源11から供給でき
るように設けたものである。 【0027】第1の直流電源11の正極側から抵抗器3
2、抵抗器43、コンデンサ42、第2の結合ダイオー
ド23を介して第1の直流電源11の負極側へ電荷が流
れる経路が形成されるため、コンデンサ42には第1の
直流電源11から電荷が供給され、その両端電圧は第1
の直流電源11の電源電圧に等しくなる。同様に第2の
直流電源12の正極側から第1の結合ダイオード22、
コンデンサ35、抵抗器37、抵抗器31を介して第2
の直流電源12の負極側へ電荷が流れる経路が形成され
るため、コンデンサ35には第2の直流電源12から電
荷が供給され、その両端電圧は第2の直流電源12の電
源電圧に等しくなる。 【0028】実施の形態1の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、装置の動作が停止したとき、
トランジスタ14、ダイオード18、ダイオード36の
漏れ電流が大きいと、トランジスタ14またはダイオー
ド18、ダイオード36を通ってコンデンサ35の電荷
が放電されるが、一方で第2の直流電源12の正極側か
ら第1の結合ダイオード22、コンデンサ35、抵抗器
37、抵抗器31の経路でコンデンサ35が充電される
ため、コンデンサ35に蓄えられた電荷の全てが放電し
てしまうことは無く、装置の動作が停止している間にお
いてもコンデンサ36の両端の電圧は第2の直流電源の
電源電圧の値に等しくなる。トランジスタ15またはダ
イオード19と、ダイオード41の漏れ電流が大きい場
合も、上記と同様に、コンデンサ42の電荷の全てが放
電してしまうことはなく、コンデンサ42の両端電圧の
値は第1の直流電源11の電源電圧の値に等しくなる。 【0029】従って、装置を起動したときにコンデンサ
35またはコンデンサ42を充電するための過電流はス
イッチング素子であるトランジスタを介して流れなくな
るため、トランジスタに過電流が流れることによるトラ
ンジスタの破壊はなくなる。 【0030】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2の電力変換装置を示す図であり、詳しくは3レベル
インバータ装置の回路図である。図において31は第1
の抵抗器である抵抗器であり、抵抗器31は抵抗器37
とダイオード38とを直列に接続した回路(つまり第1
の回路)に並列に接続されている。32は第2の抵抗器
である抵抗器であり、抵抗器32は抵抗器43とダイオ
ード44とを直列に接続した回路(つまり第2の回路)
に並列に接続されている。 【0031】第1の直流電源11の正極側から抵抗器3
2、コンデンサ42、第2の結合ダイオード23を介し
て第1の直流電源11の負極側へ電荷が流れる経路が形
成されるため、コンデンサ42には第1の直流電源11
から電荷が供給され、その両端電圧は第1の直流電源1
1の電源電圧に等しくなる。同様に第2の直流電源12
の正極側から第1の結合ダイオード22、コンデンサ3
5、抵抗器31を介して第2の直流電源12の負極側へ
電荷が流れる経路が形成されるため、コンデンサ35に
は第2の直流電源12から電荷が供給され、その両端電
圧は第2の直流電源12の電源電圧に等しくなる。 【0032】実施の形態2の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、装置が停止している状態のと
きであって、スイッチング素子であるトランジスタ13
〜16がオフの状態であるとき、トランジスタ14、ダ
イオード18、ダイオード36の漏れ電流が大きいと、
トランジスタ14またはダイオード18、ダイオード3
6を通ってコンデンサ35の電荷が放電されるが、一方
で第2の直流電源12の正極側から第1の結合ダイオー
ド22、コンデンサ35、抵抗器31の経路でコンデン
サ35が充電されるため、コンデンサ35に蓄えられた
電荷の全てが放電してしまうことは無く、装置の動作が
停止している間においてもコンデンサ35の両端の電圧
は第2の直流電源12の電源電圧の値に等しくなるた
め、コンデンサ35の電圧の変動が原因でスイッチング
素子であるトランジスタが破壊するといったことはな
い。トランジスタ15またはダイオード19と、ダイオ
ード41の漏れ電流が大きいような場合、同様にコンデ
ンサ42の電荷の全てが放電してしまうことはなく、コ
ンデンサ42の両端電圧の値は第1の直流電源11の電
源電圧の値に等しくなるため、コンデンサ42の電圧の
変動が原因でスイッチング素子であるトランジスタが破
壊するといったことはない。 【0033】実施の形態3.実施の形態1の電力変換装
置はトランジスタ13またはダイオード17の漏れ電流
が大きい場合、装置が停止している状態のときであっ
て、スイッチング素子であるトランジスタ13〜16が
オフの状態であるときである場合、第1の直流電源11
の正極側からトランジスタ13またはダイオード17、
コンデンサ35、抵抗器37、抵抗器31を介して第2
の直流電源12の負極側へと電荷が通る経路が形成され
るため、コンデンサ35の両端電圧が第1の直流電源1
1の電源電圧と第2の直流電源12の電源電圧との和に
相当する電圧の値に上昇する。このとき、トランジスタ
14にはコンデンサ35の両端電圧に相当する電圧が印
加されるため、トランジスタ14が破壊される。 【0034】実施の形態3の電力変換装置は上述のよう
な問題を解決するためになされたものである。図3はこ
の発明の実施の形態3の電力変換装置を示す図であり、
詳しくは3レベルインバータ装置の回路図である。図3
において図1の符号と同一のものは、同一またはこれに
相当するものである。図において33は第1の結合ダイ
オード22に並列に接続された第3の抵抗器である抵抗
器、34は第2の結合ダイオード23に並列に接続した
第4の抵抗器である抵抗器である。第3の抵抗器33は
コンデンサ35の両端電圧が必要以上に大きくなったと
き、コンデンサ35に蓄えられた必要以上の電荷を放電
させるために設けたものである。第4の抵抗器34はコ
ンデンサ42の両端電圧が必要以上に大きくなったと
き、コンデンサ42に蓄えられた必要以上の電荷を放電
させるために設けたものである。 【0035】実施の形態3の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、コンデンサ35に必要以上の
電荷が蓄えられ、その両端の電圧が必要以上に大きくな
った場合、コンデンサ35から、抵抗器33、第2の直
流電源12、ダイオード38または抵抗器31、抵抗器
37の経路で必要以上の電荷は放電されるので、装置の
動作を停止している間においても、コンデンサ35の両
端電圧は第2の直流電源12の電源電圧に等しくなる。
よってトランジスタ14に耐圧を越える電圧が印加され
ないため、耐圧を超える電圧が印加されることが原因で
トランジスタ14が破壊されることはない。また、コン
デンサ42に必要以上の電荷が蓄えられ、その両端の電
圧が必要以上に大きくなった場合、コンデンサ42か
ら、抵抗器43、ダイオード44または抵抗器32、第
1の直流電源11、抵抗器34の経路で必要以上の電荷
は放電されるので、装置の動作を停止した状態であって
もコンデンサ42の両端電圧は第1の直流電源11の電
源電圧に等しくなる。よってトランジスタ15に耐圧を
越える電圧が印加されないため、耐圧を超える電圧が印
加されることが原因でトランジスタ15が破壊されるこ
とはない。 【0036】実施の形態3では図1の構成において、第
1の結合ダイオード22に並列に抵抗器33を接続し、
第2の結合ダイオード23に並列に抵抗器34を接続し
た例について述べたが、図2に示す構成において第1の
結合ダイオード22に並列に抵抗器33を接続し、第2
の結合ダイオード23に並列に抵抗器34を接続したも
のであっても本実施の形態に示した効果と同様の効果を
奏する。 【0037】実施の形態4. トランジスタ14またはダイオード18およびダイオー
ド36の漏れ電流が大きいような場合、装置の動作を停
止した状態であって、スイッチング素子であるトランジ
スタ13〜16がオフの状態であるとき、コンデンサ3
5に蓄えられた電荷はトランジスタ14またはダイオー
ド18およびダイオード36を通って放電しようとす
る。これと同様に、トランジスタ15またはダイオード
19およびダイオード41の漏れ電流が大きいような場
合、コンデンサ42に蓄えられた電荷はダイオード41
およびトランジスタ15またはダイオード19を経由し
て放電しようとする。このため装置を停止していると
き、コンデンサ35、42の両端の電圧が変動する恐れ
がある。実施の形態4の電力変換装置はスイッチング素
子であるトランジスタ14、15、ダイオード18、1
9、36、4の漏れ電流の特性が大きいような場合で
あっても、装置の停止時においてコンデンサ35、コン
デンサ42に蓄えられた電荷の全てが放電しない電力変
換装置を得ることを目的とする。 【0038】図4は、この発明の実施の形態4の電力変
換装置を示す図であり、詳しくは3レベルインバータ装
置の回路図である。図において、図1と同一の符号を付
したものは同一、またはこれに相当するものである。図
において、24は第1の抵抗器である抵抗器であり、抵
抗器24はトランジスタ13と並列に接続されている。
25は第2の抵抗器である抵抗器であり、抵抗器25は
トランジスタ16と並列に接続されている。 【0039】実施の形態4の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、第1の直流電源11の正極側
から抵抗器24、コンデンサ35、ダイオード36、ダ
イオード41、コンデンサ42、抵抗器25を介して第
2の直流電源12の負極側へと電荷が通る経路が形成さ
れるため、コンデンサ35とコンデンサ42とは第1の
直流電源11、第2の直流電源12から電荷の供給を受
けることができるので、装置の動作が停止した状態であ
っても、コンデンサ35、42に蓄えられた電荷が全て
放電してしまうことはない。よって、装置の動作を停止
した後、再び装置を起動する際にコンデンサ35、コン
デンサ42を充電するための電流は少ないため、このた
めの電流が流れたとしても、スイッチング素子は破壊し
ない。 【0040】実施の形態5.トランジスタ14またはダ
イオード18およびダイオード36の漏れ電流が大きい
ような場合、装置の動作が停止した状態のとき、コンデ
ンサ35に蓄えられた電荷はトランジスタ14またはダ
イオード18およびダイオード36を経由して全て放電
するため、装置の動作を停止した状態が長時間続くとコ
ンデンサ35の両端の電圧が変動する。同様にトランジ
スタ15またはダイオード19およびダイオード41の
漏れ電流が大きいような場合も同様に、コンデンサ42
に蓄えられた電荷はダイオード41およびトランジスタ
15またはダイオード19を経由して全て放電するた
め、装置の動作を停止した状態が長時間続くとコンデン
サ42の両端の電圧が変動する。 【0041】コンデンサ35、コンデンサ42の電荷が
放電した量が大きい場合、装置を再び起動するとき、コ
ンデンサ35、コンデンサ42を充電するために過電流
がスイッチング素子であるトランジスタに流れ、これが
原因でトランジスタが破壊するといった問題があった。
実施の形態5の電力変換装置は上述のような問題を解決
するためになされたものである。 【0042】図5は、この発明の実施の形態5の電力変
換装置を示す図であり、詳しくは3レベルインバータ装
置の回路図である。図において、図4に付した符号と同
一のものは図4に同一またはこれに相当するものであ
る。図において、26は第3の抵抗器である抵抗器であ
り抵抗器26は接続点P2と接続点P4との間に接続さ
れている。 【0043】実施の形態5の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、第1の直流電源11の正極側
から抵抗器24、コンデンサ35、ダイオード36、抵
抗器26を介して第1の直流電源11の負極側に電荷が
流れる経路が形成されるため、トランジスタ14または
ダイオード18およびダイオード36の漏れ電流が大き
いような場合であっても、コンデンサ35に蓄えられた
電荷が全て放電してしまうことはない。このときコンデ
ンサ35の両端電圧は第1の直流電源11の電源電圧の
値にすることができる。同様に、第2の直流電源12の
正極側から抵抗器26、ダイオード41、コンデンサ4
2、抵抗器25を介して第2の直流電源12の負極側へ
電荷が流れる経路が形成されるため、トランジスタ15
またはダイオード19およびダイオード41の漏れ電流
が大きいような場合であっても、コンデンサ42に蓄え
られた電荷が全て放電してしまうことはない。このと
き、コンデンサ42の両端電圧は第2の直流電源12の
電源電圧に等しくすることができる。 【0044】また、第1の直流電源11の電源電圧の大
きさと、第2の直流電源12の電源電圧との大きさを等
しくしておけば、装置を停止している状態であってもコ
ンデンサ35の両端電圧を第2の直流電源12の電源電
圧に等しくすることができ、かつコンデンサ42の両端
電圧を第1の直流電源11の電源電圧に等しくすること
ができる。 【0045】これまでの実施の形態では3レベルインバ
ータ装置について述べたが、3レベルコンバータ装置に
上述の構成を適用すれば同様の効果を奏する。 【0046】 【0047】 【0048】 【0049】 【0050】【発明の効果】 この発明に係る電力変換装置によれば、
第1のスイッチング素子と並列に第1の抵抗器を接続
し、第4のスイッチング素子と並列に第2の抵抗器を接
続するとともに、第1の直流電源および第2の直流電源
の接続点と、第2のスイッチング素子および第3のスイ
ッチング素子の接続点との間に第3の抵抗器を接続した
ので、第1の直流電源の正極側から第1の抵抗器、第1
のコンデンサ、第1のダイオード、第3の抵抗器を介し
て第1の直流電源の負極側に電荷が流れる経路が形成さ
れるため、装置の動作が停止した状態であっても、第1
のコンデンサに蓄えられた電荷が全て放電してしまうこ
とはなく、第1のコンデンサの両端電圧は極端には少な
くならない。さらに、第2の直流電源の正極側から第3
の抵抗器、第2のダイオード、第2のコンデンサ、第2
の抵抗器を介して第2の直流電源の負極側へ電荷が流れ
る経路が形成されるため、装置の動作が停止した状態で
あっても、第2のコンデンサに蓄えられた電荷が全て放
電してしまうことはなく、第2のコンデンサの両端電圧
は極端には少なくならない。よって再び装置を起動した
ときにスイッチング素子に流れる電流は過大な値にはな
らず、これによりスイッチング素子が破壊されるといっ
たことはなくなる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 この発明の実施の形態1の電力変換装置の構
成を示す回路図である。 【図2】 この発明の実施の形態2の電力変換装置の構
成を示す回路図である。 【図3】 この発明の実施の形態3の電力変換装置の構
成を示す回路図である。 【図4】 この発明の実施の形態4の電力変換装置の構
成を示す回路図である。 【図5】 この発明の実施の形態5の電力変換装置の構
成を示す回路図である。 【図6】 従来の電力変換装置の構成を示す回路図であ
る。 【符号の説明】 11:第1の直流電源 12:第2の直流電源 13、14、15、16:トランジスタ 17、18、19、20:ダイオード 21:出力端子 22:第1の結合ダイオード 23:第2の結合ダイオード 24、25、26:抵抗器 31、32、33、34:抵抗器 35、42:コンデンサ 36、41:ダイオード 37、43:抵抗器 38、44:ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1の直流電源と第2の直流電源とを直
    列に接続した電源回路の正極側と負極側との間に第1〜
    第4のスイッチング素子を直列に接続したスイッチング
    回路を接続し、 上記第1のスイッチング素子および第2のスイッチング
    素子の接続点と上記第1の直流電源および上記第2の直
    流電源の接続点との間に第1の結合ダイオードを接続
    し、 上記第3のスイッチング素子および第4のスイッチング
    素子の接続点と上記第1の直流電源および上記第2の直
    流電源の接続点との間に第2の結合ダイオードを接続
    し、 上記第2のスイッチング素子と並列に第1のコンデンサ
    と第1のダイオードとを直列に接続した第1のスナバ回
    路を接続するとともに、 これら第1のコンデンサおよび第1のダイオードの接続
    点と上記第2の直流電源の負極側との間に第1の放電用
    抵抗器と第1の充電阻止用素子とを直列に接続した第1
    の回路を接続し、 上記第3のスイッチング素子と並列に第2のダイオード
    と第2のコンデンサとを直列に接続した第2のスナバ回
    路を接続するとともに、 これら第2のコンデンサおよび第2のダイオードの接続
    点と上記第1の直流電源の正極側との間に第2の放電用
    抵抗器と第2の充電阻止用素子とを直列に接続した第2
    の回路を接続した電力変換装置において、 上記第1のスイッチング素子と並列に第1の抵抗器を接
    続し、上記第4のスイッチング素子と並列に第2の抵抗
    器を接続し、 上記第1の直流電源および上記第2の直流電源の接続点
    と、上記第2のスイッチング素子および上記第3のスイ
    ッチング素子の接続点との間に第3の抵抗器を接続した
    ことを特徴とする電力変換装置。
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