JP5112927B2 - スイッチギア・セル、及びこのようなスイッチギア・セルを備え、複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路 - Google Patents

スイッチギア・セル、及びこのようなスイッチギア・セルを備え、複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路 Download PDF

Info

Publication number
JP5112927B2
JP5112927B2 JP2008086123A JP2008086123A JP5112927B2 JP 5112927 B2 JP5112927 B2 JP 5112927B2 JP 2008086123 A JP2008086123 A JP 2008086123A JP 2008086123 A JP2008086123 A JP 2008086123A JP 5112927 B2 JP5112927 B2 JP 5112927B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power semiconductor
semiconductor switch
bidirectional power
controllable bidirectional
switchgear cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008086123A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008259202A (ja
Inventor
ペーター・バルボザ
ペーター・シュテイメル
トゥファン・ショドフリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abb Research Ltd
Original Assignee
Abb Research Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Research Ltd filed Critical Abb Research Ltd
Publication of JP2008259202A publication Critical patent/JP2008259202A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5112927B2 publication Critical patent/JP5112927B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

本発明は、コンバータ回路の分野に係る。本発明は、独立特許請求項の前提書の部分の中にクレイムされた、複数の電圧レベルをスイッチングするためのスイッチギア・セル及びコンバータ回路に基づいている。
今日、コンバータ回路が、パワー・エレクトロニクス向けの用途の広い範囲で使用されている。このようなコンバータ回路に対する要求は、この場合、先ず第一に、従来のやり方でコンバータ回路に接続されたＡＣ電圧電力供給システムのフェーズに発生する高調波を可能な限り少なくすることであり、且つもう一方では、可能な限り少数の電子的なコンポーネントを用いて、可能な限り高い電力レベルを伝達することである。
複数のスイッチング電圧レベルをスイッチングするための一つの適切なコンバータ回路が、DE 692 05 413 T2 の中に規定されている。この文献は、接続グループを有するスイッチギア・セルを規定していて、この接続グループは、第一及び第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ及びキャパシタを有している。第一及び第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、それぞれ、絶縁状態で配置された駆動電極（ＩＧＢＴ−絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を備えたバイポーラ・トランジスタ、及びこのバイポーラ・トランジスタに対して並列に背中合わせに接続されたダイオードにより形成されている。
DE 692 05 413 T2 による、複数のスイッチング電圧レベルをスイッチングするための、コンバータ回路のためのスイッチギア・セルでは、運転中にスイッチギア・セルの中に蓄えられる電気的エネルギーが非常に高い。その電気的エネルギーが、スイッチギア・セルの中のキャパシタの中に蓄えられるので、キャパシタ及び電力半導体スイッチは、この電気的エネルギーに対してデザインされなければならず、即ち、耐電圧（ブロッキング電圧）および／またはキャパシタンスに関して、デザインされなければならない。
しかしながら、これは、キャパシタに大きな物理的サイズを要求し、そのために、キャパシタが高価なものになる。更に、スイッチギア・セルに対して、従ってコンバータ回路に対しても同様に、物理的に大きなキャパシタのために、大きなスペースを要求する。それによって、多くの用途（例えば電車向けの用途）のための要求される省スペースのデザインが、不可能である。更に、高い耐電圧を備えた高価で且つ複雑な電力半導体スイッチが必要になる。それに加えて、物理的に大きなキャパシタの使用は、大量の組み立て及びメインテナンスの手間をもたらす。それに加えて、DE 692 05 413 T2 に基づく、複数のスイッチング電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路は、高電圧に対する（特に過電圧に対する）感受性が高い。これは、コントロール可能な電力半導体スイッチとして、絶縁状態で配置されたコントロール電極を備えたバイポーラ・トランジスタの排他的な使用のためである。また、このコンバータ回路は、かなり大きな電力損失を発生させる。
独国特許出願国内公表 DE 692 05 413 T2 号明細書
本発明の一つの目的は、それ故に、その運転中に蓄える電気的エネルギーが可能な限り少なく、且つ省スペースのやり方でデザインされることが可能なスイッチギア・セルを規定することにある。本発明の更なる目的は、複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路であって、同様に、その運転中に蓄える電気的エネルギーが可能な限り少なく、且つ省スペースのやり方で製作されることが可能であり、高電圧及び漏電状態の影響をほとんど受けることがなく、且つ、低い電力損失を有する、コンバータ回路を規定することにある。
これらの目的は、請求項１及び請求項６の特徴により実現される。本発明の好ましい発展形態は、従属請求項において規定される。
本発明に基づくスイッチギア・セルは、接続グループを有し、この接続グループは、第一及び第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ及びキャパシタを有している；
本発明によれば、前記接続グループは、更に、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチを有し、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチに直列に背中合わせに接続され、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、第四のコントロール可能な双方向電力イッチに直列に背中合わせに接続されている；
前記キャパシタは、更に、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続され、且つ第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続されている；
第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、更に、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続され、且つ第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチに接続され、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続され、且つ第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチに接続されている；
更に、第一容量性エネルギー・ストア、及びこれに直列に接続された第二の容量性エネルギー・ストアが設けられ、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ及び第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、第一の容量性エネルギー・ストアと第二の容量性エネルギー・ストアの接続ポイントに互いに接続されている。
スイッチギア・セルの中に蓄えられる電気的エネルギーの量は、コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、キャパシタ、前記二つの容量性エネルギー・ストア、及び互いへの及び互いの間での上述のようなそれらの接続により、好ましくも、低く維持されることが可能である。この場合において、それぞれのコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの耐電圧またはブロッキング電圧は、好ましくは、キャパシタの電圧に対してのみに対応する必要があり、これは、キャパシタの両端の最大電圧である。また、この場合において、それぞれのコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、従って、それらのブロッキング電圧がこの電圧のために適切であるようにのみデザインされる必要がある。
スイッチギア・セルの中に蓄えられる電気的エネルギーの総量が少ないために、このスイッチギア・セルが、小さく維持されることが可能である。その理由は、スイッチギア・セルの中のキャパシタは、この蓄えられる少量の電気的エネルギーに対してのみ、即ちその耐電圧および／またはそのキャパシタンスに関して、デザインされる必要があるからである。これによりもたらされるキャパシタの小さな物理的サイズのために、スイッチギア・セルは、非常に小さいスペースしか要求しない。更に、小さな物理的サイズのために、組み立て及びメインテナンスの手間も、低く維持されることが可能である。
複数の電圧レベルをスイッチングするための、本発明に基づくコンバータ回路は、本発明に基づくスイッチギア・セル、及びそれに加えてフェーズ・スイッチギア・セルを有している；
前記フェーズ・スイッチギア・セルは、第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチを有し、前記フェーズ・スイッチギア・セルの第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチに直列に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチに直列に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続されている；
前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチもまた、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続されている；
それに加えて、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、前記スイッチギア・セルの中の第一の容量性エネルギー・ストアに接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、前記スイッチギア・セルの中の、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続されている；
前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチもまた、前記スイッチギア・セルの中の第二の容量性エネルギー・ストアに接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セルの中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、前記スイッチギア・セルの中の、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチと第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチの接続ポイントに接続されている。
前記フェーズ・スイッチギア・セルの中及び前記スイッチギア・セルの中のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチは、本発明によれば、それ故に、このようにして作られたコンバータ回路の中に蓄えられる電気的エネルギーが、好ましくも、低く維持されることを可能にする。コンバータ回路の中に蓄えられる電気的エネルギーの総量が少ないために、コンバータ回路が小さくされることが可能であり、それ故に僅かなスペースしか占めない。このコンバータ回路は、それ故に、多くの用途（例えば電車など）に適している。更に、スイッチギア・セル及びフェーズ・スイッチギア・セルのために、コンバータ回路は、スイッチング電圧レベルを実現するために、従来のコンバータ回路と比べてより少数のコンポーネントしか必要としない。それに加えて、スイッチギア・セル及びフェーズ・スイッチギア・セルのために、コンバータ回路は、高い耐電圧を有し、そしてそれ故に、高電圧及び漏電状態の影響を受けにくく、且つ、全体として、低い電力損失を有している。
本発明のこれらの及び他の目的、利点及び特徴は、図面を参照しながら行われる本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
図面の中で使用される参照符号及びそれらの意味は、まとめの形で、参照符号のリストの中に示されている。これらの図面において、原則として、同一の部分には、同一の参照符号が与えられている。ここに記載された実施形態は、本発明の主題の例を表すものであって、本発明を限定するものではない。
図１に、本発明に基づくスイッチギア・セルの第一の実施形態を示す。
この実施形態において、スイッチギア・セルは、接続グループ１を有し、この接続グループ１は、第一及び第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３及びキャパシタ２５を有している；
本発明によれば、前記接続グループ１はまた、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ４，５，６，７を有し、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２は、第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３に直列に背中合わせに接続され、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ４は、第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５に直列に背中合わせに接続されている。
それに加えて、前記接続グループの中のキャパシタ２５は、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３の接続ポイントに接続され、且つ、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ４と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５の接続ポイントに接続されている；
第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ６もまた、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３の接続ポイントに接続され、且つ第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５に接続され；
第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ７は、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ４と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５の接続ポイントに接続され、且つ第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３に接続されている；
更に、第一容量性エネルギー・ストア８、及びこれに直列に接続された第二の容量性エネルギー・ストア９が設けられ、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２及び第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ４は、第一の容量性エネルギー・ストア８と第二の容量性エネルギー・ストア９の接続ポイントに互いに接続されている。
スイッチギア・セルの中に蓄えられる電気的エネルギーの量は、コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７、キャパシタ２５、前記二つの容量性エネルギー・ストア８，９、及び上述のような互いへの且つ互いの間でのそれらの接続により、好ましくは、低く維持されることが可能であり、それぞれのコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７の耐電圧またはブロッキング電圧は、キャパシタ２５の電圧（キャパシタ２５の両端の最大電圧）にのみ対応しなければならず、それぞれのコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７は、従って、それらのブロッキング電圧に関して、この電圧に対してデザインされなければならない。
スイッチギア・セルの中に蓄えられる少ない総量の電気的エネルギーのために、それは、小さく維持されることが可能である。その理由は、スイッチギア・セルの中のキャパシタ２５は、蓄えられるこの少量の電気的エネルギーに対してのみ、即ちその耐電圧および／またはそのキャパシタンスに対してのみ、デザインされる必要があるからである。この結果として、キャパシタ２５の小さな物理的サイズのために、スイッチギア・セルは、非常に小さなスペースしか要求しない。更に、この小さな物理的サイズはまた、組み立て及びメインテナンスの手間を少なくすることを可能にする。
図２に、本発明に基づくスイッチギア・セルの第二の実施形態を示す。
この実施形態においては、ｎ個の更なる接続グループ１．１，... １．ｎが設けられ、それらは、それぞれ、第一、第二、第三及び第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０，２１，２２，２３及びキャパシタ２４を有しており、ここで ｎ≧１ である；
接続のｎ個の更なるグループ１．１，... １．ｎのそれぞれの中で、キャパシタ２４は、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０及び第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２１に接続され、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２２は、キャパシタ２４と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０の接続ポイントに接続され、且つ第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２１に接続されている；
更に、第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２３は、キャパシタ２４と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２１の接続ポイントに接続され、且つ第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０に接続されている。
図２に示されているように、接続のｎ個の更なるグループ１．１，... １．ｎのそれぞれは、四極ネットワーク（four-pole network）を表しているので、接続のｎ個の更なるグループ１．１，... １．ｎのそれぞれは、リンクされた形態で、それぞれ隣接する接続の更なるグループ１．１，... １．ｎに接続され、前記接続グループ１は、接続の第一の更なるグループ１．１に接続されている；
前記接続グループ１を接続の第一の更なるグループ１．１に接続するために、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ７と前記接続グループ１の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３の接続ポイントは、キャパシタ２４と接続の第一の更なるグループ１．１の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０の接続ポイントに接続されている；
更に、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ６の接続ポイントと前記接続グループ１の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５は、キャパシタ２４と接続の第一の更なるグループ１．１の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２１の接続ポイントに接続されている。
本発明に基づくスイッチギア・セルの既に述べた利点に加えて、接続のｎ個の更なるグループ１．１，... １．ｎは、接続の更なるグループ１．１，... １．ｎの数“ｎ”の選択に応じて、更なるスイッチング電圧レベルが、即ち複数のスイッチング電圧レベルが、実現されることを可能にする。これは、回路をあまり複雑にすることがなく、且つ少数のコンポーネントを用いて実現される。
前記接続グループ１の中の第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７は、好ましくは、それぞれ、少なくとも二つのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントを有し、これらのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントは、直列に接続される。各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７によりスイッチングされる電圧は、それ故に、好ましくは増大されることが可能である。更に、各ｎ個の接続の更なるグループ１．１，... １．ｎの中の第一、第二、第三及び第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０，２１，２２，２３は、それぞれ、少なくとも二つのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントを有することも可能であり、これらのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントは、その場合、直列に接続される。この場合も同様に、各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０，２１，２２，２３によりスイッチングされる電圧が、好ましくは、増大されることが可能である。従って、図１及び図２に示された実施形態においては、所望の数のコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントが、スイッチギア・セル１の中の各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７，２０，２１，２２，２３のために使用されることが可能である。
図３に、本発明に基づくコンバータ回路の第一の実施形態を示す。
このコンバータ回路は、図１に示されているような本発明に基づくスイッチギア・セル１を有している；
更に、フェーズ・スイッチギア・セル１０が、図３に示されたコンバータ回路の中に設けられており、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０は、第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４，１５，１６を有し、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２に直列に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４に直列に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１５は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２の接続ポイントに接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１６もまた、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４の接続ポイントに接続されている；
更に、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１は、図３に示されているように、スイッチギア・セル１の中の第一の容量性エネルギー・ストア８に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２は、且つスイッチギア・セル１の中の、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ７と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３の接続ポイントに接続されている；
それに加えて、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４は、スイッチギア・セル１の中の第二の容量性エネルギー・ストア９に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１の中の、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ６と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５の接続ポイントに接続されている；
上述のようなコンバータ回路は、図３に示されているように、好ましくは、非常に少数のコンポーネントを用いて、５個までのスイッチング電圧レベルを可能にする。
図に示されていない代替的な変形形態において、上述のような本発明に基づく、且つ図３に示されているようなコンバータ回路の第一の実施形態に、図２に示されているような本発明に基づくスイッチギア・セル１が設けられる；
更に、フェーズ・スイッチギア・セル１０が、この場合には、設けられ、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０は、第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４，１５，１６を有し、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２に直列に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４に直列に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１５は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２の接続ポイントに接続される；
前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１６もまた、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第三と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３，１４の接続ポイントに接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１は、スイッチギア・セル１の中の第一の容量性エネルギー・ストア８に接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２は、第ｎの更なるスイッチギア・セル１．ｎの中の、第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２３と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０の接続ポイントに接続される；
更に、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４は、スイッチギア・セル１の中の第二の容量性エネルギー・ストア９に接続され、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３は、第ｎの更なるスイッチギア・セル１．ｎの中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２２と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２１の接続ポイントに接続される；
複数のスイッチング電圧レベルは、従って、上述のようなコンバータ回路により、特に接続の更なるグループ１．１，... １．ｎの数“ｎ”に応じて、可能である。
このようにして作られたコンバータ回路の中に蓄えられる電気的エネルギーの量は、本発明に基づくスイッチギア・セル１の中の、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４，１５，１６及びコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７，２０，２１，２２，２３により、好ましくは、低く維持されることが可能である。コンバータ回路の中に蓄えられる少ない総量の電気的エネルギーのために、コンバータ回路は、それ故に小さく維持されることが可能であり、かくして非常に小さなスペースしか占めない。コンバータ回路は、それ故に、多くの用途（例えば電車など）に適している。更に、スイッチギア・セル１及びフェーズ・スイッチギア・セル１０のために、コンバータ回路は、複数のスイッチング電圧レベルを作り出すために、従来のコンバータ回路と比べてより少数のコンポーネントしか必要としない。それに加えて、スイッチギア・セル１及びフェーズ・スイッチギア・セル１０のために、コンバータ回路は、高い耐電圧を有し、そしてそれ故に、高電圧及び漏電状態の影響を受けにくく、且つ、全体として、電力損失が少ない。
前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１５，１６は、好ましくは、互いに接続され、従って、フェーズ接続、特に例として図３の中に示されているように、フェーズＲのためのフェーズ接続を形成する。
図３に示されたコンバータ回路の更なる展開において、あるいは、以上で説明をしたが図に示されていないコンバータ回路の代替的な変形形態とともに、図４は、本発明に基づくコンバータ回路の第二の実施形態を示す；
この実施形態において、フェーズ・スイッチギア・セル１０は、第七及び第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１７，１８及びキャパシタ１９を有し、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中のキャパシタ１９は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第五及び第六のコントロール可能な双方向電力イッチ１５，１６に接続されている；
更に、図４に示された前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第七のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１７は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中のキャパシタ１９と前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１５の接続ポイントに接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１８は、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中のキャパシタ１９と前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１６の接続ポイントに接続され、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第七及び第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１７，１８は、互いに接続されている；
上述のようなコンバータ回路は、図４の中に示されているように、好ましくは、非常に少数のコンポーネントを用いて、１１個までのスイッチング電圧レベルを可能にする。
図１及び図２に示された、スイッチギア・セル１の中の各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２，３，４，５，６，７，２０，２１，２２，２３、及び図３、図４及び図５に示されているような、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１５，１６，１７，１８は、好ましくは、絶縁状態で配置されたコントロール電極（ＩＧＢＴ−絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）を備えたバイポーラ・トランジスタ、及びそれと並列に背中合わせに接続されたダイオードにより形成される。更に、図３、図４及び図５に示された、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４は、好ましくは、方向切替式コントロール電極（ＩＧＣＴ：commutated control electrode）を備えた組み込まれたサイリスタ、及びそれと並列に背中合わせに接続されたダイオードにより形成され、このような構成は、特に、高い電圧がスイッチングされることを可能にするために採用される。
しかしながら、その代替として、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４が、同様に、絶縁状態で配置されたコントロール電極（ＩＧＢＴ−絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）を備えたバイポーラ・トランジスタ、及びそれと並列に背中合わせに接続されたダイオードにより形成されることもまた、可能である。一般的に、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一、第二、第三及び第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４は、好ましくは、それぞれ、少なくとも二つのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントを有し、これらのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントは、直列に接続される。これは、好ましくは、前記フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の各コントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１，１２，１３，１４によりスイッチングされる電圧を増大させることを可能にする。
先に既に述べたように、各スイッチング・エレメントは、絶縁状態で配置されたコントロール電極（ＩＧＢＴ−絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）を備えたバイポーラ・トランジスタ、及びそれと並列に背中合わせに接続されたダイオード、または、方向切替式コントロール電極（ＩＧＣＴ）を備えた組み込まれたサイリスタ、及びそれに対して並列に背中合わせに接続されたダイオードにより形成されることが可能である。
図４に示されたコンバータ回路の更なる展開において、図５は、本発明に基づくコンバータ回路の第三の実施形態を示す。図５に示されたコンバータ回路は、好ましくは、複数のフェーズＲ，Ｙ，Ｂに接続するために適しており、図５に示されたコンバータ回路は、単に例として、三つのフェーズＲ，Ｙ，Ｂのみに接続するための形態が示されているが、一般的には、所望の数のフェーズが接続されることが可能である。一般的に、この目的のために、例として図５の中に示されているように、フェーズ・スイッチギア・セル１０が、各フェーズＲ，Ｙ，Ｂに設けられる。
更に、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１は、スイッチギア・セル１の中の第一の容量性エネルギー・ストア８に接続され、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２は、スイッチギア・セル１の中の、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ７と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ３の接続ポイントに接続される；
各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４もまた、スイッチギア・セル１の中の第二の容量性エネルギー・ストア９に接続され、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３は、スイッチギア・セル１の中の、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ６と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ５の接続ポイントに接続される。
図には示されてはいないが、以上において詳細に説明したコンバータ回路の更なる展開において、先ず第一に、ここでもまた、複数の（即ち一般的に所望の数の）フェーズＲ，Ｙ，Ｂへの接続のために、フェーズ・スイッチギア・セル１０を、各フェーズＲ，Ｙ，Ｂに設けることが可能である；
図５に示されたコンバータ回路の実施形態とは異なり、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１１は、その場合、スイッチギア・セル１の中の第一の容量性エネルギー・ストア８に接続され、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１２は、第ｎの更なるスイッチギア・セル１．ｎの中の、第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２３と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２０の接続ポイントに接続される；
更に、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１４は、スイッチギア・セル１の中の第二の容量性エネルギー・ストア９に接続され、各フェーズ・スイッチギア・セル１０の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ１３は、第ｎの更なるスイッチギア・セル１．ｎの中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２２と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ２１の接続ポイントに接続される。
図１は、本発明に基づくスイッチギア・セルの第一の実施形態を示す。 図２は、本発明に基づくスイッチギア・セルの第二の実施形態を示す。 図３は、本発明に基づくコンバータ回路の第一の実施形態を示す。 図４は、本発明に基づくコンバータ回路の第二の実施形態を示す。 図５は、本発明に基づくコンバータ回路の第三の実施形態を示す。
符号の説明
１…接続グループ、１．１，... １．ｎ…ｎ個の更なる接続グループ、２…接続グループの中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、３…接続グループの中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、４…接続グループの中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、５…接続グループの中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、６…接続グループの中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、７…接続グループの中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、８…第一の容量性エネルギー・ストア、９…第二の容量性エネルギー・ストア、１０…フェーズ・スイッチギア・セル、１１…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１２…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１３…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１４…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１５…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１６…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１７…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第七のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１８…フェーズ・スイッチギア・セルの中の第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、１９…フェーズ・スイッチギア・セルの中のキャパシタ、２０…ｎ個の更なる接続グループの中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、２１…ｎ個の更なる接続グループの中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、２２…ｎ個の更なる接続グループの中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、２３…ｎ個の更なる接続グループの中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ、２４…ｎ個の更なる接続グループの中のキャパシタ、２５…接続グループの中のキャパシタ。

Claims (12)

  1. 接続グループ（１）を有するスイッチギア・セルであって、前記接続グループ（１）が第一及び第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２，３）及びキャパシタ（２５）を有するスイッチギア・セルにおいて：
    前記接続グループ（１）は、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（４，５，６，７）を有し、
    第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２）は、第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）に直列に背中合わせに接続され、
    第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（４）は、第四のコントロール可能な双方向電力イッチ（５）に直列に背中合わせに接続され、
    前記キャパシタ（２５）は、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）の接続ポイントに接続され、且つ第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（４）と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（５）の接続ポイントに接続され、
    第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（６）は、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）の接続ポイントに接続され、且つ第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（５）に接続され、
    第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（７）は、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（４）と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（５）の接続ポイントに接続され、且つ第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）に接続されていること；及び、
    第一の容量性エネルギー・ストア（８）、及びこれに直列に接続された第二の容量性エネルギー・ストア（９）が設けられていること；及び、
    第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２）と第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（４）は、第一の容量性エネルギー・ストア（８）と第二の容量性エネルギー・ストア（９）の接続ポイントに互いに接続されていること；
    を特徴とするスイッチギア・セル。
  2. 下記特徴を有する請求項１に記載のスイッチギア・セル：
    接続の更なるグループ（１．１，... １．ｎ）が設けられ、
    各グループは、第一、第二、第三及び第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０，２１，２２，２３）及びキャパシタ（２４）を有し、ここで、 ｎ≧１ であり、
    接続のｎ個の更なるグループ（１．１，... １．ｎ）のそれぞれの中の前記キャパシタ（２４）は、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０）に接続され、且つ第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２１）に接続され、
    第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２２）は、前記キャパシタ（２４）と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０）の接続ポイントに接続され、且つ第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２１）に接続され、
    第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２３）は、前記キャパシタ（２４）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２１）の接続ポイントに接続され、且つ第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０）に接続され；及び、
    接続のｎ個の更なるグループ（１．１，... １．ｎ）のそれぞれは、それぞれ隣接する接続の更なるグループ（１．１，... １．ｎ）に、リンクされた形態で接続され；及び、
    前記接続グループ（１）は、接続の第一の更なるグループ（１，１）に接続されている。
  3. 下記特徴を有する請求項２に記載のスイッチギア・セル：
    前記接続グループ（１）の中の、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（７）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）の接続ポイントは、接続の第一の更なるグループ（１，１）の中の、キャパシタ（２４）と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０）の接続ポイントに接続され；及び、
    前記接続グループ（１）の中の、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（６）と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（５）の接続ポイントは、接続の第一の更なるグループ（１，１）の中の、キャパシタ（２４）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２１）の接続ポイントに接続されている。
  4. 下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチギア・セル：
    前記接続グループ（１）の中の、第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２，３，４，５，６，７）は、それぞれ、少なくとも二つのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントを有し、これらのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントは、直列に接続されている。
  5. 下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチギア・セル：
    接続のｎ個の更なるグループ（１．１，... １．ｎ）のそれぞれの中の、第一、第二、第三及び第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０，２１，２２，２３）は、それぞれ、少なくとも二つのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントを有し、これらのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントは、直列に接続されている。
  6. 複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路であって：
    請求項１に記載されたスイッチギア・セル（１）、及びフェーズ・スイッチギア・セル（１０）が設けられ；
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）は、第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１，１２，１３，１４，１５，１６）を有し、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）に直列に接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）に直列に接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１５）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の、第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）の接続ポイントに接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１６）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）の接続ポイントに接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）は、スイッチギア・セル（１）の中の第一の容量性エネルギー・ストア（８）に接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）は、スイッチギア・セル（１）の中の、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（７）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）の接続ポイントに接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）は、スイッチギア・セル（１）の中の第二の容量性エネルギー・ストア（９）に接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）は、スイッチギア・セル（１）の中の、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（６）と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（５）の接続ポイントに接続されていること；
    を特徴とするコンバータ回路。
  7. 複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路であって：
    請求項２に記載されたスイッチギア・セル（１）、及びフェーズ・スイッチギア・セル（１０）が設けられ；
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）は、第一、第二、第三、第四、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１．１２．１３．１４．１５．１６）を有し、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）に直列に接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）に直列に接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１５）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の、第一と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１，１２）の接続ポイントに接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１６）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の、第三と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３，１４）の接続ポイントに接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）は、前記スイッチギア・セル（１）の中の第一の容量性エネルギー・ストア（８）に接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）は、第ｎの更なるスイッチギア・セル（１．ｎ）の中の、第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２３）と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０）の接続ポイントに接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）は、前記スイッチギア・セル（１）の中の第二の容量性エネルギー・ストア（９）に接続されていること；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）は、第ｎの更なるスイッチギア・セル（１．ｎ）の中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２２）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２１）の接続ポイントに接続されていること；
    を特徴とするコンバータ回路。
  8. 下記特徴を有する請求項６または７に記載のコンバータ回路：
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１５，１６）は、互いに接続されている。
  9. 下記特徴を有する請求項６または７に記載のコンバータ回路：
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）は、第七及び第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１７，１８）及びキャパシタ（１９）を有し；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中のキャパシタ（１９）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の、第五及び第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１５，１６）に接続され；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第七のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１７）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中のキャパシタ（１９）と、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１５）との接続ポイントに接続され、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１８）は、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中のキャパシタ（１９）と、前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１６）との接続ポイントに接続され；及び、
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の、第七及び第八のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１７，１８）は、互いに接続されている。
  10. 下記特徴を有する請求項６に記載のコンバータ回路：
    フェーズ・スイッチギア・セル（１０）が、各フェーズ（Ｒ，Ｙ，Ｂ）に設けられ；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）は、各スイッチギア・セル（１）の中の第一の容量性エネルギー・ストア（８）に接続され；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）は、前記スイッチギア・セル（１）の中の、第六のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（７）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（３）の接続ポイントに接続され；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）は、前記スイッチギア・セル（１）の中の第二の容量性エネルギー・ストア（９）に接続され；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）は、スイッチギア・セル（１）の中の、第五のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（６）と第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（５）の接続ポイントに接続されている。
  11. 下記特徴を有する請求項７に記載のコンバータ回路：
    フェーズ・スイッチギア・セル（１０）が、各フェーズ（Ｒ，Ｙ，Ｂ）に設けられ；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１）は、前記スイッチギア・セル（１）の中の第一の容量性エネルギー・ストア（８）に接続され；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１２）は、第ｎの更なるスイッチギア・セル（１．ｎ）の中の、第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２３）と第一のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２０）の接続ポイントに接続され；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１４）は、前記スイッチギア・セル（１）の中の第二の容量性エネルギー・ストア（９）に接続され；及び、
    各フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１３）は、第ｎの更なるスイッチギア・セル（１．ｎ）の中の、第三のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２２）と第二のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（２１）の接続ポイントに接続されている。
  12. 下記特徴を有する請求項６から１１のいずれか１項に記載のコンバータ回路：
    前記フェーズ・スイッチギア・セル（１０）の中の第一、第二、第三及び第四のコントロール可能な双方向電力半導体スイッチ（１１，１２，１３，１４）は、それぞれ、少なくとも二つのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントを有し、これらのコントロール可能な双方向スイッチング・エレメントは、直列に接続されている。
JP2008086123A 2007-03-30 2008-03-28 スイッチギア・セル、及びこのようなスイッチギア・セルを備え、複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路 Expired - Fee Related JP5112927B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20070105313 EP1976107B1 (de) 2007-03-30 2007-03-30 Schaltzelle sowie Umrichterschaltung zur Schaltung einer Vielzahl von Spannungsniveaus mit einer solchen Schaltzelle
EP07105313.6 2007-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008259202A JP2008259202A (ja) 2008-10-23
JP5112927B2 true JP5112927B2 (ja) 2013-01-09

Family

ID=38353387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008086123A Expired - Fee Related JP5112927B2 (ja) 2007-03-30 2008-03-28 スイッチギア・セル、及びこのようなスイッチギア・セルを備え、複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7817451B2 (ja)
EP (1) EP1976107B1 (ja)
JP (1) JP5112927B2 (ja)
CN (1) CN101277055B (ja)
AT (1) ATE470983T1 (ja)
DE (1) DE502007004070D1 (ja)
HK (1) HK1122912A1 (ja)
RU (1) RU2359395C1 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2414045C2 (ru) * 2006-10-18 2011-03-10 Абб Рисерч Лтд Преобразовательная схема для коммутации большого числа уровней коммутируемого напряжения
EP2161825A1 (de) * 2008-09-04 2010-03-10 ABB Research Ltd. Schaltzelle zur Schaltung von fünf oder mehr Spannungsniveaus
EP2445095A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-25 The European Union, represented by the European Commission Multilevel direct current/alternating current (DC/AC) converter for producing an output voltage of varying amplitude
DE102010052934B4 (de) * 2010-11-30 2024-07-25 Technische Universität München Neue Multilevelkonvertertopologie mit der Möglichkeit zur dynamischen Seriell- und Parallelschaltung von Einzelmodulen
WO2012072168A2 (de) * 2010-11-30 2012-06-07 Technische Universität München Neue multilevelkonvertertopologie mit der möglichkeit zur dynamischen seriell- und parallelschaltung von einzelmodulen
RU2523332C1 (ru) * 2010-12-13 2014-07-20 Абб Текнолоджи Лтд. Многоуровневый преобразователь напряжения
DE102011078034A1 (de) * 2011-06-24 2012-12-27 Siemens Ag Schaltvorrichtung
JPWO2013018282A1 (ja) 2011-07-29 2015-03-05 三洋電機株式会社 スイッチング装置、それを用いた太陽光発電システムおよび車両駆動システム
DE102011108920B4 (de) 2011-07-29 2013-04-11 Technische Universität München Elektrisches Umrichtersystem
EP2597764B1 (de) * 2011-11-22 2016-04-13 ABB Technology AG Verfahren zur Behandlung von Fehlern in einem modularen Multilevelumrichter sowie ein solcher Umrichter
US8885374B2 (en) 2012-03-26 2014-11-11 General Electric Company Multilevel converter and topology method thereof
JP6178212B2 (ja) * 2013-10-30 2017-08-09 公益財団法人鉄道総合技術研究所 絶縁回路および交流電気車用主回路
JP6195202B2 (ja) * 2014-05-29 2017-09-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、およびそれを用いたパワーコンディショナ
DE102014110410A1 (de) 2014-07-23 2016-01-28 Universität der Bundeswehr München Modulares Energiespeicher-Direktumrichtersystem
WO2016020016A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Abb Technology Ltd A switching cell, a switching module for a chain link, and a chain link for a multilevel converter
TW201703406A (zh) 2015-04-14 2017-01-16 電源整合有限責任公司 切換裝置及功率模組
CN107405059B (zh) * 2015-06-26 2019-05-28 奥林巴斯株式会社 内窥镜电源供给系统
DE102015112512A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Einzelmodul, elektrisches Umrichtersystem und Batteriesystem
DE102015112513A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Matroschka-Umrichter
DE102017206579A1 (de) * 2017-04-19 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Konverter zum Steuern von Leistungsflüssen zwischen Gleichstromquellen
US10965221B1 (en) * 2020-09-01 2021-03-30 King Abdulaziz University Switched capacitor based boost inverter topology with a higher number of levels and higher voltage gain

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02146955A (ja) * 1988-08-30 1990-06-06 Michiko Naito 静電トランス
FR2679715B1 (fr) 1991-07-25 1993-10-29 Centre Nal Recherc Scientifique Dispositif electronique de conversion d'energie electrique.
JPH0828965B2 (ja) * 1992-09-02 1996-03-21 日本電気株式会社 電圧変換回路
JPH10117474A (ja) * 1996-10-09 1998-05-06 Stanley Electric Co Ltd スイッチトキャパシタ電源
SE511219C2 (sv) * 1998-01-27 1999-08-23 Asea Brown Boveri Omriktare där klampningsdioderna ersatts av en aktiv klampningskrets
FR2809548B1 (fr) * 2000-05-26 2002-08-02 Centre Nat Rech Scient Dispositif de conversion d'energie multicellulaire
IL138844A0 (en) * 2000-08-14 2001-10-31 K S Waves Ltd High efficiency power supply
FR2814006B1 (fr) * 2000-09-12 2002-11-08 Centre Nat Rech Scient Dispositif de conversion d'energie electrique a decoupage
EP1253706B1 (de) * 2001-04-25 2013-08-07 ABB Schweiz AG Leistungselektronische Schaltungsanordnung und Verfahren zur Uebertragung von Wirkleistung
DE10217889A1 (de) * 2002-04-22 2003-11-13 Siemens Ag Stromversorgung mit einem Direktumrichter
CA2540306C (en) * 2003-10-17 2013-04-30 Abb Research Ltd. Converter circuit for switching a large number of switching voltage levels
CN101065706B (zh) * 2004-11-22 2011-01-19 古河Sky株式会社 可动机构
DE502006006287D1 (de) * 2006-02-01 2010-04-08 Abb Research Ltd Schaltzelle sowie umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von spannungsniveaus

Also Published As

Publication number Publication date
US20080238214A1 (en) 2008-10-02
DE502007004070D1 (de) 2010-07-22
CN101277055A (zh) 2008-10-01
EP1976107B1 (de) 2010-06-09
RU2359395C1 (ru) 2009-06-20
US7817451B2 (en) 2010-10-19
JP2008259202A (ja) 2008-10-23
EP1976107A1 (de) 2008-10-01
HK1122912A1 (en) 2009-05-29
CN101277055B (zh) 2012-08-08
ATE470983T1 (de) 2010-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5112927B2 (ja) スイッチギア・セル、及びこのようなスイッチギア・セルを備え、複数の電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路
JP4369425B2 (ja) 多数のスイッチング電圧レベルをスイッチングするためのコンバータ回路
JP4995919B2 (ja) 多数の切換え電圧レベルを切り換えるコンバータ回路
KR101234404B1 (ko) 다수의 전압 레벨을 스위칭하는 스위치기어 셀 및 변환기회로
JP4540714B2 (ja) 複数のスイッチング電圧レベルのスイッチングのためのコンバータ回路
JP5833220B2 (ja) 逆導電性パワー半導体スイッチを備えたモジュール式の複数コンバータ
CA2620441C (en) Converter circuit comprising distributed energy stores
US9564832B2 (en) Circuit for synchronously switching series connected electronic switches
US10027242B2 (en) Vehicle power conversion device
JP6804326B2 (ja) 電力変換装置、太陽光パワーコンディショナーシステム、蓄電システム、無停電電源システム、風力発電システム、及びモータ駆動システム
EP2852019B1 (en) Improvements in or relating to power modules for use in power transmission networks
US7313008B2 (en) Converter circuit for producing low harmonics
CN114982120A (zh) 用于电压源转换器的链式链路模块中或与其相关的改进
KR20100028481A (ko) 5 개 이상의 전압 레벨을 스위칭하기 위한 스위치기어 셀
KR101030947B1 (ko) 다수의 스위칭 전압 레벨의 스위칭용 변환기 회로

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120831

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120911

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121011

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees