JP5734672B2 - 半導体電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施形態に係る半導体電力変換装置を三相交流負荷を駆動するインバータとして適用した構成図である。三相交流U、V、Wに対応して、単相の半導体電力変換装置11U、11V、11Wがそれぞれ設けられている。
次に、本発明の実施形態に係る半導体電力変換装置の実施例2について説明する。図6は、本発明の実施形態に係る実施例2の単相の半導体電力変換装置を構成する各々のインバータINVの一例を示す回路構成図である。この実施例2は、図2に示した実施例1に対し、スイッチング素子SA1、SA2、SB1、SB2に加え、スイッチング素子SA3、SA4、SB3、SB4を追加して設け、コンデンサCP、CN及びクランプダイオードDA5、DA6、DB5、DB6を追加して設けたものである。実施例1と同一要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Claims (9)
- 直流電力を単相の交流電力に変換する逆変換装置を複数直列接続した単相の半導体電力変換装置において、
入力直流電圧V DC が同じ電圧であるn(nは自然数)個の互いに絶縁された3レベルの電圧を出力する逆変換装置INVU1〜INVUnと、
前記逆変換装置INVU1〜INVUnの入力直流電圧VDCの2分の1あるいは3分の1の電圧VDCSを入力直流電圧として前記逆変換装置INVU1〜INVUnと絶縁された3レベルの電圧を出力する逆変換装置INVUSとを有し、
前記逆変換装置INVU1〜INVUnと前記逆変換装置INV US とを直列従属接続し、
前記逆変換装置INV U1 〜INV Un は交流電力の交流電力の1周期あたり1パルス電圧を出力し、
単相U相のU相出力交流電圧指令値V U * が前記直流電圧V DC ×m/2(mはn以下の整数)に達するときに前記逆変換装置INV U1 〜INV Un のINV Um が電圧を出力し、前記U相出力交流電圧指令値V U * と前記逆変換装置INV U1 〜INV Un の出力電圧との差電圧を前記逆変換装置INV US がパルス幅変調して出力し、
最大VDC×n+VDCSを出力することを特徴とする半導体電力変換装置。 - 直流電力を単相の交流電力に変換する逆変換装置を複数直列接続した単相の半導体電力変換装置において、
入力直流電圧V DC が同じ電圧であるn(nは自然数)個の互いに絶縁された3レベルの電圧を出力する逆変換装置INVU1〜INVUnと、
前記逆変換装置INVU1〜INVUnの入力直流電圧VDCのk(kは4以上の自然数)分の1の電圧VDCSを入力直流電圧として前記逆変換装置INVU1〜INVUnと絶縁された3レベルの電圧を出力するl(lは2以上の自然数)台の逆変換装置INVUSとを有し、
前記逆変換装置INVU1〜INVUnと前記逆変換装置INV US とを直列従属接続し、
前記逆変換装置INV U1 〜INV Un が交流電力の交流電力の1周期あたり1パルス電圧を出力し、
単相U相のU相出力交流電圧指令値V U * が前記直流電圧V DC ×m/2(mはn以下の整数)に達するときに前記逆変換装置INV U1 〜INV Un のINV Um が電圧を出力し、前記U相出力交流電圧指令値V U * と前記逆変換装置INV U1 〜INV Un の出力電圧との差電圧を前記逆変換装置INV US がパルス幅変調して出力し、
最大VDC×n+VDCS×kを出力することを特徴とする半導体電力変換装置。 - 前記逆変換装置INVUSの台数k=2のとき、前記入力直流電圧VDCSを前記入力直流電圧VDCのl=4分の1とすることを特徴とする請求項2記載の半導体電力変換装置。
- 前記交流電力を三相UVWとし、請求項1または2の単相の半導体電力変換装置と同一の構成で互いに絶縁された半導体電力変換装置U、V、Wを有し、前記半導体電力変換装置U、V、Wで前記三相交流電力の一相分をそれぞれ出力することを特徴とする半導体電力変換装置。
- 直流電力を単相の交流電力に変換する逆変換装置を複数直列接続した単相の半導体電力変換装置において、
入力直流電圧V DC が同じ電圧であるn(nは自然数)個の互いに絶縁された5レベルの電圧を出力する逆変換装置INVU1〜INVUnと、
前記逆変換装置INVU1〜INVUnの入力直流電圧VDCの4分の1の電圧VDCSを入力直流電圧として前記逆変換装置INVU1〜INVUnと絶縁された5レベルの電圧を出力する逆変換装置INVUSとを有し、
前記逆変換装置INVU1〜INVUnと前記逆変換装置INV US を直列従属接続し、
前記逆変換装置INV U1 〜INV Un が交流電力の1周期あたり1パルス電圧を出力し、
単相U相のU相出力交流電圧指令値V U * が前記直流電圧V DC ×m/2(mは前記n以下の整数)に達するときに前記逆変換装置INV U1 〜INV Un のINV Um が電圧を出力し、前記U相出力交流電圧指令値V U * と前記逆変換装置INV U1 〜INV Un の出力電圧との差電圧を前記逆変換装置INV US がパルス幅変調して出力し、
最大VDC×n+VDCSを出力することを特徴とする半導体電力変換装置。 - 前記逆変換装置INVU1〜INVUnを中性点クランプした逆変換装置とし、中性点電位変動の方向と出力電流の方向に従い、前記逆変換装置INVU1〜INVUnのスイッチングパターンを決定することを特徴とする請求項5記載の半導体電力変換装置。
- 前記交流電力を三相U、V、Wとし、請求項6の単相の半導体電力変換装置と同一の構成で互いに絶縁された半導体電力変換装置U、V、Wを有し、前記半導体電力変換装置U,V,Wで前記三相交流電力の一相分をそれぞれ出力することを特徴とする半導体電力変換装置。
- 前記直流電圧VDC、VDCSをコンデンサとし、コンデンサ電圧がバランスするように前記逆変換装置INVU1〜INVUnのパルス幅、および前記逆変換装置INVUSの出力電圧を制御することを特徴とする請求項1、2、6、7記載の半導体電力変換装置。
- 前記逆変換装置INVU1〜INVUnを構成するスイッチング素子をシリコンを用いた半導体デバイスとし、前記逆変換装置INVUSを構成するスイッチング素子をシリコンカーバイドまたはガリウムナイトライドを用いた半導体デバイスとすることを特徴とする請求項1、2、6、7、8記載の半導体電力変換装置。
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