JP5446541B2

JP5446541B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP5446541B2
Application number: JP2009173052A
Authority: JP
Inventors: 聡毅滝沢
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: JP2011030350A

Description

本発明は、３レベルインバータや３レベルコンバータなどの電力変換装置に適用するゲート駆動回路の基板内の回路構成方法に関する。

図９に直流から交流に変換する電力変換回路である３レベルインバータの回路例を示す。１、２が直列に接続された大容量の電解コンデンサで、正側電位をＰｃ、負側電位をＮｃ、中点電位をＭｃとした直流電源回路で、通常動作時は直流電圧変動が少ない平滑化された直流電圧である。一般に本直流部を交流電源より構成する場合は、図示していないダイオード整流器やＰＷＭ（パルス幅変調）整流器などを用いて構成することが可能である。

３、４がＰｃ側電位に接続されているＩＧＢＴ（Ｔ１）とダイオード、５、６がＮｃ側電位に接続されているＩＧＢＴ（Ｔ２）とダイオードで、これらを３組用いて３相回路を構成する。７、８はＭｃ電位とＩＧＢＴ３とＩＧＢＴ５の直列接続点である交流出力端子９との間に接続された双方向性の交流スイッチ素子で、逆耐圧を有するＩＧＢＴ７、８を逆並列接続した構成である。

１０、１１、１２がフィルタ用のリアクトル、１３が本システムの負荷である。本回路構成とし、制御回路19からの信号で、各スイッチ素子（ＩＧＢＴ）を適切に駆動することにより、出力端子９は、Ｐｃ電位、Ｎｃ電位、およびＭｃ電位を出力することが可能な３レベル出力のインバータとなる。図１０に出力電圧波形例を示す。２レベルタイプのインバータに対して、低次の高調波成分が少ないことが特徴であり、出力フィルタ１０〜１２の小型化が可能となる。

また１５、１６、１７、１８などが各ＩＧＢＴを駆動するためのゲート駆動回路、１９が各ゲート駆動回路に対してゲート駆動信号を出力する本システムの制御部である。
尚、図９に示す３レベルインバータ回路例は、特許文献１などに示されている。

図１１に、図９の３レベルインバータ用のＩＧＢＴモジュール（１相分）の内部構成例を示す。ＩＧＢＴＴ１、Ｔ２の直列回路と逆阻止形ＩＧＢＴＴ３Ｂ、Ｔ４Ｂを逆並列接続した交流スイッチ素子で構成され、主端子Ｐ、Ｎ、Ｍ、Ｕと、ゲート駆動用の端子Ｇ１〜Ｇ４、Ｅ１〜Ｅ４を備えている。ここで、交流スイッチ素子はこの構成に限られず、ダイオードを逆並列接続したＩＧＢＴを逆直列接続しても構成可能である。

図１２にＩＧＢＴの短絡保護回路を備えたゲート駆動回路例を示す。本回路方式は図１３示すように、何らかの原因でＩＧＢＴ（Ｔ１）とＩＧＢＴ（Ｔ２）が同時にオン状態となった場合に、電源短絡状態であることを検知（過電流状態を検知）し、強制遮断する方式である。図１２に示すように、ＩＧＢＴのコレクタとゲート駆動回路間に、ＩＧＢＴのコレクタ端子側をカソードとしたダイオード２０を接続し、前記ダイオードのアノード側電位がある設定値以上（ツェナーダイオード２１のツェナー電圧以上）となった場合に過電流状態であると判断する回路を設け、トランジスタ２２のオンによって強制遮断するものである。
図１２に示す短絡保護機能を有するゲート駆動回路例は、特許文献２などに示されている。

また、ＩＧＢＴのコレクタのダイオードを接続するゲート駆動回路の基板例は、非特許文献１などに示されており、ＩＧＢＴとゲート駆動回路基板間の配線数は、ＩＧＢＴ１素子当り、コレクタとゲートとエミッタへの各配線が必要であり、配線数＝ＩＧＢＴ数×３本となる。
図１４にその概略構成図を示す。ＧＤＵ１が上アーム側ＩＧＢＴ（Ｔ１）を駆動するためのゲート駆動回路、ＧＤＵ２が下アーム側ＩＧＢＴ（Ｔ２）を駆動するためのゲート駆動回路、２０、３０がＩＧＢＴＴ１、Ｔ２の各コレクタに接続されるダイオード、２５、２６がゲート信号の絶縁器（フォトカプラなど）、２７がゲート駆動回路電源用トランスである。

特開２００８−１９３７７９号公報特開２００８−１７６５０号公報

「infineon Application Note V1.1 February 2008 AN2007-05 Evaluation Board for 2ED300C17-S/-ST IGBT driver」

上述のように、短絡保護機能を有したゲート駆動回路からＩＧＢＴへの配線数はＩＧＢＴ１素子当り３本となることから、図９の３レベルインバータにおいては、１相分当り、１２本（３本×４ＩＧＢＴ）の配線数が必要となる。
特に３レベルインバータの場合、２レベルインバータと比較してＩＧＢＴ数が多いことから、必然的に配線数が多くなり、その結果、コストアップ、信頼性低下、誤配線の発生頻度が高くなるといった課題が発生する。
本発明は、３レベルインバータ用のゲート駆動回路において、ゲート駆動回路とＩＧＢＴモジュール間の配線数の削減を行うとともに、ゲート駆動回路基板内においても、各ゲート駆動回路の配置を適正化することで、各ゲート駆動回路間の配線の容易化を図ることで、上記課題の解決を図ることを目的とする。

上述の課題を解決するために、第１の発明においては、直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子とした第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子とした第４のスイッチ素子とを逆並列接続した交流スイッチ素子と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記スイッチ素子の各々を駆動するゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の前記検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)を介して前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備える。

第２の発明においては、直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子とした第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子とした第４のスイッチ素子とを逆並列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)を介して前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備える。

第３の発明においては、直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子とした第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子とした第４のスイッチ素子とを逆並列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)を介して前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備える。

第４の発明においては、第１〜第３の何れか１項に記載の発明において前記第１のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU1)のエミッタ接続用端子(E1)と前記第４のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU4)のエミッタ接続用端子(E4)とを、ゲート駆動回路の基板側で接続線で接続し、前記第１のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU1)の電源と前記第４のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU4)の電源とを共通化する。

第５の発明においては、第１〜第４の発明において前記第３のスイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオード又は前記第４のスイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードと直列に抵抗を接続する。

第６の発明においては、直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子としダイオードを逆並列接続した第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子としダイオードを逆並列接続した第４のスイッチ素子とを逆直列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは直接前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備える。

第７の発明においては、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)のエミッタ接続用端子(E3)と前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)のエミッタ接続用端子(E4)とを、ゲート駆動回路の基板側で接続線で接続し、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の電源と前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の電源とを共通化する。

第８の発明においては、直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をエミッタ端子としダイオードを逆並列接続した第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をエミッタ端子としダイオードを逆並列接続した第４のスイッチ素子とを逆直列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは直接前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備える。

第９の発明においては、第８の発明において前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)のエミッタ接続用端子(E1)と前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)のエミッタ接続用端子(E3)とを、ゲート駆動回路の基板側で接続線で接続し、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の電源と前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の電源とを共通化する。

本発明では、各ゲート駆動回路に設けられた過電流時のＩＧＢＴ素子のオン電圧を検出するためのダイオードとＩＧＢＴ素子のコレクタとの接続方法を、他のゲート駆動回路基板を経由して配線するようにしていること及び主回路側で共通電位となっているエミッタ接続線をゲート駆動基板間で接続することにより、配線数の低減が可能となる。
この結果、ゲート駆動回路基板からＩＧＢＴまでの配線数が削減でき、安価で信頼性の高いシステムの構築が可能となる。

本発明の第１の実施例を示す構成図である。本発明の第２の実施例を示す構成図である。本発明の第３の実施例を示す構成図である。本発明の第４の実施例を示す構成図である。本発明の第５の実施例を示す構成図である。本発明の第６の実施例を示す構成図である。本発明の第７の実施例を示す構成図である。本発明の第８の実施例を示す構成図である。３レベルインバータ回路の構成例である。図９の出力電圧波形例である。３レベル変換回路用ＩＧＢＴモジュールの例である。過電流保護機能付ゲート駆動回路例である。３レベルインバータ回路の短絡電流経路例を示す回路図である。従来のゲート駆動回路とＩＧＢＴの接続例である。

本発明の要点は、直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に接続した交流スイッチ素子と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記スイッチ素子の各々を駆動するゲート駆動回路の基板構成において、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記検出用ダイオードの少なくとも１個は他のゲート駆動回路を経由した配線経路で駆動対象となるスイッチ素子のコレクタ端子に接続されるゲート駆動回路の基板構成を備えている点である。

図１に、本発明の第1の実施例を示す。ＭＪ１は３レベル変換装置用の半導体モジュールで、直列接続されたＩＧＢＴＴ１、Ｔ２と、逆阻止型ＩＧＢＴＴ３Ｂ、Ｔ４Ｂを逆並列接続した交流スイッチ素子を内蔵している。また、２８はＩＧＢＴＴ１、Ｔ２、Ｔ３Ｂ、Ｔ４Ｂを駆動するためのゲート駆動回路基板で、ＧＤＵ１がＩＧＢＴ１用、ＧＤＵ２がＩＧＢＴ２用、ＧＤＵ３がＩＧＢＴ３Ｂ用、ＧＤＵ４がＩＧＢＴ４Ｂ用である。本実施例はＧＤＵ１とＧＤＵ４が隣接して中央部に、その外側にＧＤＵ３とＧＤＵ２が配置された構造である。各ゲート駆動回路の入力部には絶縁器２５、２６、３５、３６が設けられ、外部の制御回路からの信号が絶縁してゲート駆動回路に入力される。また、Ｇ１〜Ｇ４は各ＩＧＢＴのゲートに接続するためのゲート接続用端子、Ｅ１〜Ｅ４は各ＩＧＢＴのエミッタに接続するためのエミッタ接続用端子、Ｃ１はＩＧＢＴ１のコレクタに接続するためのコレクタ接続用端子である。
各ゲート駆動回路には、ＩＧＢＴの過電流時のコレクタ電圧を検出するための検出用ダイオード２０、３０、３１、３３が設けられており、さらにダイオード３３には直列に抵抗３４が、ダイオード３１には直列に抵抗３２が、各々接続される。

このような構成において、各ゲート駆動回路に設けられているコレクタ電圧を検出するための検出用ダイオード２０、３０、３１、３３はそれぞれ各ＩＧＢＴのコレクタに接続する必要がある。本実施例では、ゲート駆動回路ＧＤＵ１の検出用ダイオード２０のカソードはコレクタ接続用端子Ｃ１から直接ＩＧＢＴＴ１のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ２の検出用ダイオード３０のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４を経由してＩＧＢＴＴ２のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１を経由してＩＧＢＴＴ３Ｂのコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ３のエミッタ接続用端子Ｅ３を経由してＩＧＢＴＴ４Ｂのコレクタに、それぞれ接続される。ここで、ダイオード３３と直列に接続された抵抗３４とダイオード３１と直列に接続された抵抗３２は、ＩＧＢＴＴ３ＢとＴ４Ｂから構成された交流スイッチ素子の両端に印加される正負の電圧によって生じる順方向電流の抑制用である。これらのゲート駆動回路の基板構成により、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ１との配線数は９本となり、従来技術を用いた場合の配線数１２本に比べて、３本減少する。

また、ゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１とゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４とを接続線ＬＡで接続することにより、ＧＤＵ１とＩＧＢＴＴ１のエミッタ接続線又はＧＤＵ４とＩＧＢＴＴ４Ｂのエミッタ接続線の一方は省略できるため、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ１との配線数は８本に削減することができる。

図２に、本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例との違いは、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３とゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１の極性（アノードとカソードの関係）を反転させている点であり、作用と効果は第１の実施例と同様である。尚、ダイオード３３と抵抗３４の直列接続順序及びダイオード３１と抵抗３２の直列接続順序の違いは、作用及び効果に差異を生じない。

図３に、本発明の第３の実施例を示す。第１の実施例との違いは、ゲート駆動回路の基板構成が、ＧＤＵ３とＧＤＵ４が隣接して中央部に、その外側にＧＤＵ１とＧＤＵ２がそれぞれ配置されている点である。本実施例では、ゲート駆動回路ＧＤＵ１の検出用ダイオード２０のカソードはコレクタ接続用端子Ｃ１から直接ＩＧＢＴＴ１のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ２の検出用ダイオード３０のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４を経由してＩＧＢＴＴ２のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４を経由してＩＧＢＴＴ３Ｂのコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ３のエミッタ接続用端子Ｅ３を経由してＩＧＢＴＴ４Ｂのコレクタに、それぞれ接続される。

これらのゲート駆動回路の基板構成により、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ１との配線数は９本となり、従来技術を用いた場合の配線数１２本に比べて、３本減少する。また、ゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１とゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４とをゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードを経由して接続線ＬＡで接続することにより、ＧＤＵ１とＩＧＢＴＴ１のエミッタ接続線又はＧＤＵ４とＩＧＢＴＴ４Ｂのエミッタ接続線の一方は省略できるため、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ１との配線数は８本に削減することができる。

図４に、本発明の第４の実施例を示す。第３の実施例との違いは、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３とゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１の極性（アノードとカソードの関係）を反転させている点であり、作用と効果は第３の実施例と同様である。尚、本実施例の場合、ゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１とゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４は直接接続される。

図５に、本発明の第５の実施例を示す。第４の実施例との違いは、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードがゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１を経由してＩＧＢＴＴ３のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１のカソードがゲート駆動回路ＧＤＵ３のエミッタ接続用端子Ｅ３を経由してＩＧＢＴＴ４Ｂのコレクタに、それぞれ接続されている点である。作用と効果は第３又は第４の実施例と同様である。

図６に、本発明の第６の実施例を示す。第１〜第５の実施例との違いは、ゲート駆動回路の基板構成が、ＧＤＵ２とＧＤＵ３が隣接して中央部に、その外側にＧＤＵ１とＧＤＵ４がそれぞれ配置されている点である。本実施例では、ゲート駆動回路ＧＤＵ１の検出用ダイオード２０のカソードはコレクタ接続用端子Ｃ１から直接ＩＧＢＴＴ１のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ２の検出用ダイオード３０のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１を経由してＩＧＢＴＴ２のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４を経由してＩＧＢＴＴ３Ｂのコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ３のエミッタ接続用端子Ｅ３を経由してＩＧＢＴＴ４Ｂのコレクタに、それぞれ接続される。

これらのゲート駆動回路の基板構成により、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ１との配線数は９本となり、従来技術を用いた場合の配線数１２本に比べて、３本減少する。また、ゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１とゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４とを接続線ＬＡで接続することにより、ＧＤＵ１とＩＧＢＴ１のエミッタ接続線又はＧＤＵ４とＩＧＢＴＴ４Ｂのエミッタ接続線の一方は省略できるため、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールとの配線数は８本に削減することができる。

図７に、本発明の第７の実施例を示す。第１〜第６の実施例との違いは、ＩＧＢＴモジュールＭＪ２における交流スイッチ素子の構成が、ダイオードを逆並列接続したＩＧＢＴＴ３とダイオードを逆並列接続したＩＧＢＴＴ４とを逆直列接続して構成している点である。ＩＧＢＴＴ１とＩＧＢＴＴ２の直列接続点側にＩＧＢＴＴ３のコレクタを、直流電源の中間電位接続端子Ｍ側にＩＧＢＴＴ４のコレクタを接続する構成である。

また、２８はＩＧＢＴＴ１〜Ｔ４を駆動するためのゲート駆動回路基板で、ＧＤＵ１がＩＧＢＴＴ１用、ＧＤＵ２がＩＧＢＴＴ２用、ＧＤＵ３がＩＧＢＴＴ３用、ＧＤＵ４がＩＧＢＴＴ４用である。本実施例はＧＤＵ１とＧＤＵ４が隣接して中央部に、その外側にＧＤＵ３とＧＤＵ２が配置された構造である。各ゲート駆動回路の入力部には絶縁器２５、２６、３５、３６が設けられ、外部の制御回路からの信号が絶縁してゲート駆動回路に入力される。また、Ｇ１〜Ｇ４は各ＩＧＢＴのゲートに接続するためのゲート接続用端子、Ｅ１〜Ｅ４は各ＩＧＢＴのエミッタに接続するためのエミッタ接続用端子、Ｃ１はＩＧＢＴＴ１のコレクタに接続するためのコレクタ接続用端子、Ｃ４はＩＧＢＴＴ４のコレクタに接続するためのコレクタ接続用端子である。各ゲート駆動回路には、ＩＧＢＴの過電流時のコレクタ電圧を検出するための検出用ダイオード２０、３０、３１、３３が設けられている。

このような構成において、各ゲート駆動回路に設けられているコレクタ電圧を検出するための検出用ダイオード２０、３０、３１、３３はそれぞれ各ＩＧＢＴのコレクタに接続する必要がある。本実施例では、ゲート駆動回路ＧＤＵ１の検出用ダイオード２０のカソードはコレクタ接続用端子Ｃ１から直接ＩＧＢＴＴ１のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ２の検出用ダイオード３０のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１を経由してＩＧＢＴＴ２のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１を経由してＩＧＢＴＴ３のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１のカソードは直接ＩＧＢＴＴ４のコレクタに、それぞれ接続される。

これらのゲート駆動回路の基板構成により、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ２との配線数は１０本となり、従来技術を用いた場合の配線数１２本に比べて、２本減少する。また、ゲート駆動回路ＧＤＵ３のエミッタ接続用端子Ｅ３とゲート駆動回路ＧＤＵ４のエミッタ接続用端子Ｅ４とを接続線ＬＢで接続することにより、ＧＤＵ３とＩＧＢＴＴ３のエミッタ接続線又はＧＤＵ４とＩＧＢＴＴ４のエミッタ接続線の一方は省略できるため、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ２との配線数は９本に削減することができる。

図８に、本発明の第８の実施例を示す。第７の実施例との違いは、ＩＧＢＴモジュールＭＪ２の交流スイッチ素子の構成が、ダイオードを逆並列接続したＩＧＢＴＴ３とダイオードを逆並列接続したＩＧＢＴＴ４とを逆直列接続した構成で、ＩＧＢＴＴ１とＩＧＢＴＴ２の直列接続点側にＩＧＢＴＴ３のエミッタを、直流電源の中間電位接続端子Ｍ側にＩＧＢＴＴ４のエミッタを、各々接続する点である。また、Ｇ１〜Ｇ４は各ＩＧＢＴのゲートに接続するためのゲート接続用端子、Ｅ１〜Ｅ４は各ＩＧＢＴのエミッタに接続するためのエミッタ接続用端子、Ｃ１はＩＧＢＴＴ１のコレクタに接続するためのコレクタ接続用端子、Ｃ４はＩＧＢＴＴ４のコレクタに接続するためのコレクタ接続用端子である。

本実施例では、ゲート駆動回路ＧＤＵ１の検出用ダイオード２０のカソードはコレクタ接続用端子Ｃ１から直接ＩＧＢＴＴ１のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ２の検出用ダイオード３０のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１を経由してＩＧＢＴＴ２のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ３の検出用ダイオード３３のカソードはゲート駆動回路ＧＤＵ４のコレクタ接続用端子Ｃ４を経由してＩＧＢＴＴ３のコレクタに、ゲート駆動回路ＧＤＵ４の検出用ダイオード３１のカソードは直接ＩＧＢＴＴ４のコレクタに、それぞれ接続される。これらのゲート駆動回路の基板構成により、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ２との配線数は１０本となり、従来技術を用いた場合の配線数１２本に比べて、２本減少する。また、ゲート駆動回路ＧＤＵ３のエミッタ接続用端子Ｅ３とゲート駆動回路ＧＤＵ１のエミッタ接続用端子Ｅ１とを接続線ＬＣで接続することにより、ＧＤＵ３とＩＧＢＴＴ３のエミッタ接続線又はＧＤＵ１とＩＧＢＴＴ１のエミッタ接続線の一方は省略できるため、ゲート駆動基板２８とＩＧＢＴモジュールＭＪ２との配線数は９本に削減することができる。

尚、上記実施例では、ゲート駆動回路の電源については言及していないが、第1の実施例〜第6の実施例において、ゲート駆動回路ＧＤＵ１とＧＤＵ４のエミッタ接続用端子を接続線ＬＡで接続した場合には、ゲート駆動回路ＧＤＵ１とＧＤＵ４の電源は共通化でき、電源回路の構成が簡素化できる効果が生じる。同様に、第7の実施例において、ゲート駆動回路ＧＤＵ３とＧＤＵ４のエミッタ接続用端子を接続線ＬＢで接続する場合にはゲート駆動回路ＧＤＵ３とＧＤＵ４の電源は共通化でき、第8の実施例において、ゲート駆動回路ＧＤＵ１とＧＤＵ３のエミッタ接続用端子を接続線ＬＣで接続する場合にはゲート駆動回路ＧＤＵ１とＧＤＵ３の電源を共通化できる。
また、実施例では、３レベルインバータ回路を例に説明したが、多レベルのインバータ回路、交流を直流に変換するＰＷＭ整流回路などにも適用可能である。

１、２・・・電解コンデンサ４、６・・・ダイオード
３、５、Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４・・・ＩＧＢＴ
７、８、Ｔ３Ｂ、Ｔ４Ｂ・・・逆阻止型ＩＧＢＴ
１０〜１２・・・フィルタリアクトル１３・・・負荷
１５〜１８、ＧＤＵ１〜ＧＤＵ４・・・ゲート駆動回路１９・・・制御回路
２０、３０、３１、３３・・・検出用ダイオード３２、３４・・・抵抗
２１・・・ツェナーダイオード２２・・・トランジスタ
ＳＩ、２５、２６、３５、３６、ＳＩ・・・絶縁器
２７・・・ゲート駆動電源用トランス
２８・・・ゲート駆動基板ＭＪ１、ＭＪ２・・・ＩＧＢＴモジュール
ＬＡ、ＬＢ，ＬＣ・・・接続線ＰＳ，ＮＳ・・・電源
Ｒ１、Ｒｇ、Ｒｏｎ、Ｒｏｆｆ・・・抵抗Ｄ１・・・ダイオード
Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆ・・・トランジスタ

Claims

直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子とした第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子とした第４のスイッチ素子とを逆並列接続した交流スイッチ素子と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記スイッチ素子の各々を駆動するゲート駆動回路の基板構成において、
前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の前記検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)を介して前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする３レベル電力変換装置。
直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子とした第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子とした第４のスイッチ素子とを逆並列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、
前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)を介して前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする３レベル電力変換装置。
直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子とした第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子とした第４のスイッチ素子とを逆並列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、
前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)を介して前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする３レベル電力変換装置。
前記第１のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU1)のエミッタ接続用端子(E1)と前記第４のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU4)のエミッタ接続用端子(E4)とを、ゲート駆動回路の基板側で接続線で接続し、前記第１のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU1)の電源と前記第４のスイッチ素子用ゲート駆動回路(GDU4)の電源とを共通化することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の３レベル電力変換装置。
前記第３のスイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオード又は前記第４のスイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードと直列に抵抗を接続したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の３レベル電力変換装置。
直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をコレクタ端子としダイオードを逆並列接続した第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をコレクタ端子としダイオードを逆並列接続した第４のスイッチ素子とを逆直列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは直接前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする３レベル電力変換装置。
前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)のエミッタ接続用端子(E3)と前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)のエミッタ接続用端子(E4)とを、ゲート駆動回路の基板側で接続線で接続し、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の電源と前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の電源とを共通化するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする請求項６に記載の３レベル電力変換装置。
直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路で、直流回路の正極側にコレクタが接続されるダイオードが逆並列接続された第１のスイッチ素子と、直流回路の負極側にエミッタ端子が接続されるダイオードが逆並列接続された第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子のエミッタ端子と前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子との直列接続点と前記直流回路の中間電位点との間に、前記直列接続点側をエミッタ端子としダイオードを逆並列接続した第３のスイッチ素子と、前記直流回路の中間電位点側をエミッタ端子としダイオードを逆並列接続した第４のスイッチ素子とを逆直列接続した交流スイッチ回路と、を１相分とした３レベルの電圧を交流出力する電力用変換回路における、前記第１から第４のスイッチ素子の各々を駆動する４個のゲート駆動回路の基板構成において、前記４個のゲート駆動回路の基板構成は、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の順に配置され、前記各ゲート駆動回路は、駆動対象となる前記スイッチ素子のオン時のコレクタ端子電圧を検出するための検出用ダイオードを各々備え、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の検出用ダイオードは直接前記第１のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第２のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU2)の前記検出用ダイオードは前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)を介して前記第２のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の前記検出用ダイオードは前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)を介して前記第３のスイッチ素子のコレクタ端子に、前記第４のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU4)の前記検出用ダイオードは直接前記第４のスイッチ素子のコレクタ端子に、各々接続するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする３レベル電力変換装置。
前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)のエミッタ接続用端子(E1)と前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)のエミッタ接続用端子(E3)とを、ゲート駆動回路の基板側で接続線で接続し、前記第１のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU1)の電源と前記第３のスイッチ素子を駆動するためのゲート駆動回路(GDU3)の電源とを共通化するゲート駆動回路の基板構成を備えたことを特徴とする請求項８に記載の３レベル電力変換装置。