JP6341051B2 - 5-level power converter - Google Patents

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Description

本発明は、入出力に多レベル電圧を出力できる直流−交流電力変換装置および交流−交流電力変換装置に関する。   The present invention relates to a DC-AC power converter and an AC-AC power converter that can output a multilevel voltage at the input and output.

図11(特許文献1)および図12(特許文献2)に、従来の5レベル電力変換装置の代表構成例を示す。   FIG. 11 (Patent Document 1) and FIG. 12 (Patent Document 2) show typical configuration examples of a conventional 5-level power converter.

図11は、3相出力の5レベル電力変換装置を示している。表1は、図11に示す5レベル電力変換装置のスイッチングデバイスSu1〜Su10のスイッチングパターンおよび出力相電圧VOUT−NPの一例である。   FIG. 11 shows a five-level power converter with three-phase output. Table 1 is an example of the switching pattern and output phase voltage VOUT-NP of the switching devices Su1 to Su10 of the five-level power converter shown in FIG.

Figure 0006341051
Figure 0006341051

表1に示す出力相電圧VOUT−NPは、出力端子OUTと、中性点NP間の電圧である。ここで、表内の「1」はスイッチングデバイスがONの状態を表し、「0」はスイッチングデバイスがOFFの状態を表す。また、直流コンデンサC1〜C4の各印加電圧をEとする。   The output phase voltage VOUT-NP shown in Table 1 is a voltage between the output terminal OUT and the neutral point NP. Here, “1” in the table represents a state where the switching device is ON, and “0” represents a state where the switching device is OFF. Further, each applied voltage of the DC capacitors C1 to C4 is assumed to be E.

図12は、特許文献2における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図12では、1相出力回路のみを図示しているが、多相回路への応用も可能である。表2は、図12に示す5レベル電力変換装置のスイッチングデバイスのスイッチングパターンおよび出力相電圧VOUT−NPの一例である。   FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter in Patent Document 2. In FIG. 12, only a one-phase output circuit is shown, but application to a multiphase circuit is also possible. Table 2 is an example of the switching pattern of the switching device and the output phase voltage VOUT-NP of the five-level power converter shown in FIG.

Figure 0006341051
Figure 0006341051

ここでは、表内の「1」はスイッチングデバイスがONの状態を表し、「0」はスイッチングデバイスがOFFの状態を表す。また、直流コンデンサ61,62の印加電圧を2E、直流コンデンサC3,C4の印加電圧をEとする。 Here, “1” in the table represents the ON state of the switching device, and “0” represents the OFF state of the switching device. The applied voltage of the DC capacitors 6 1 and 6 2 is 2E, and the applied voltage of the DC capacitors C3 and C4 is E.

特開2012−253927号公報JP 2012-253927 A FU06958324_20051025FU06958324_20051025

しかしながら、 図11に示す5レベル電力変換装置において、主の直流電圧の正側から出力端子OUT、または、負側から出力端子OUTに対して電圧を出力する場合、スイッチングデバイスの導通数は3つである。表1のすべてのスイッチングパターンにおいてON状態のスイッチングデバイスが3つであることがこれを説明している。   However, in the five-level power converter shown in FIG. 11, when a voltage is output from the positive side of the main DC voltage to the output terminal OUT or from the negative side to the output terminal OUT, the number of conductions of the switching device is three. It is. This is explained by the fact that there are three switching devices in the ON state in all the switching patterns of Table 1.

スイッチングデバイスの導通数を低減することにより、スイッチングデバイスの導通損失を低減できることが、電力変換装置の効率の面で望ましい。   It is desirable in terms of the efficiency of the power conversion device that the conduction loss of the switching device can be reduced by reducing the number of conduction of the switching device.

また、図12の5レベル電力変換装置を用いた場合には、表2からわかるように主の直流電圧の正側から出力端子OUT、または、負側から出力端子OUTに対して電圧を出力する際のスイッチングデバイスの導通数は2個である。図11の構成よりも、スイッチングデバイスの導通損失を低減できる。しかし、この回路構成では、直流コンデンサ61,62の他に一相の電力変換装置内に2個の直流コンデンサC3,C4を設ける必要がある。 When the 5-level power converter of FIG. 12 is used, as can be seen from Table 2, a voltage is output from the positive side of the main DC voltage to the output terminal OUT or from the negative side to the output terminal OUT. The number of conductions of the switching device is two. The conduction loss of the switching device can be reduced as compared with the configuration of FIG. However, in this circuit configuration, it is necessary to provide two DC capacitors C3 and C4 in a one-phase power converter in addition to the DC capacitors 6 1 and 6 2 .

このため、三相の電力変換装置では6個の電力変換装置内蔵の直流コンデンサC3,C4と、2つの直流コンデンサ61,62、合計8個のコンデンサが必要である。電力変換装置の小型化の面において、コンデンサ数の多い図12の回路構成は望ましくない。 For this reason, in the three-phase power converter, six DC capacitors C3 and C4 built in the power converter and two DC capacitors 6 1 and 6 2 are required, for a total of eight capacitors. In terms of miniaturization of the power converter, the circuit configuration of FIG. 12 having a large number of capacitors is not desirable.

以上示したように、5レベル電力変換装置において、スイッチングデバイスの導通数を低減すると共に、コンデンサ数を低減し、スイッチングデバイスの導通損失を低減すると共に、装置の小型化を図ることが課題となる。   As described above, in the five-level power conversion device, it is a problem to reduce the number of conduction of the switching device, reduce the number of capacitors, reduce the conduction loss of the switching device, and reduce the size of the device. .

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、直流電圧源の正負極間に順次直列接続された第1〜第4コンデンサと、第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、直流電圧源の正極端と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、を備え、第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and one aspect thereof is a five-level power conversion that performs voltage conversion from a DC voltage to an AC voltage or voltage conversion from an AC voltage to a DC voltage. A first to fourth capacitor sequentially connected in series between the positive and negative electrodes of a DC voltage source; seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor; Ninth and tenth switching devices connected in series between both terminals of the capacitor, and third and fourth devices connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices. A common connection point of the switching device, the ninth and tenth switching devices, a fifth and a sixth switching device sequentially connected in series to the negative terminal of the DC voltage source, and a third and a fourth switching device A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between the common connection point and the common connection point of the fifth and sixth switching devices. The common connection point is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.

また、他の態様として、直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、直流電圧源の第1正極端子と第1負極端子間に順次直列接続された第2,第3コンデンサと、直流電圧源の第1正極端子と第2正極端子間に接続された第1コンデンサと、直流電圧源の第1負極端子と第2負極端子間に接続された第4コンデンサと、直流電圧源の第2正極端子と第2,第3コンデンサの共通接続点間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、第2,第3コンデンサの共通接続点と直流電圧源の第2負極端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、直流電圧源の第1正極端子と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点との間に、順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と直流電圧源の第1負極端子との間に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、を備え、第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする。   In another aspect, the present invention is a five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage, the first positive terminal of the DC voltage source and the first Second and third capacitors sequentially connected in series between the negative terminals, a first capacitor connected between the first positive terminal and the second positive terminal of the DC voltage source, a first negative terminal of the DC voltage source and the first A fourth capacitor connected between the two negative terminals, seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between the second positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the second and third capacitors, , The ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between the common connection point of the third capacitor and the second negative terminal of the DC voltage source, and the first positive terminal and the seventh and eighth switching devices of the DC voltage source. In order to the common connection point Third and fourth switching devices connected in series; fifth and sixth switching devices sequentially connected in series between the common connection point of the ninth and tenth switching devices and the first negative terminal of the DC voltage source; A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between a common connection point of the third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices. And the common connection point of the second and third capacitors is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.

また、他の態様として、直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、直流電圧源の第1正極端子と第1負極端子間に順次直列接続された第1,第4コンデンサと、直流電圧源の第2正極端子と第1,第4コンデンサの共通接続点との間に接続された第2コンデンサと、第1,第4コンデンサの共通接続点と直流電圧源の第2負極端子との間に接続された第3コンデンサと、第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、直流電圧源の第1正極端子と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と直流電圧源の第1負極端子との間に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、を備え、第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする。   In another aspect, the present invention is a five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage, the first positive terminal of the DC voltage source and the first A first capacitor connected in series between the negative terminals, a fourth capacitor; a second capacitor connected between a second positive terminal of the DC voltage source and a common connection point of the first and fourth capacitors; , A third capacitor connected between the common connection point of the fourth capacitor and the second negative electrode terminal of the DC voltage source, and seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor; The ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor and the serial connection between the first positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices. Third and fourth Switching devices, fifth and sixth switching devices sequentially connected in series between the common connection point of the ninth and tenth switching devices and the first negative terminal of the DC voltage source, and the third and fourth switching devices A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between the common connection point and the common connection point of the fifth and sixth switching devices. The common connection point is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.

また、他の態様として、直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、直流電圧源の正負極間に順次直列接続された第1〜第4コンデンサと、第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7スイッチングデバイス,第1ダイオードと、第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第2ダイオード,第10スイッチングデバイスと、直流電圧源の正極端と第7スイッチングデバイス,第1ダイオードの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、第2ダイオード,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、を備え、第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする。   Further, as another aspect, a five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage, and sequentially connected in series between the positive and negative electrodes of the DC voltage source First to fourth capacitors, a seventh switching device sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor, a first diode, and a second diode sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor; A tenth switching device, a third terminal, a fourth switching device, a second diode, and a tenth switching device connected in series between a common connection point of the positive electrode terminal of the DC voltage source, the seventh switching device, and the first diode. The common connection point, the fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative terminal of the DC voltage source, and the third and fourth switching devices A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between the connection point and the common connection point of the fifth and sixth switching devices, and common to the second and third capacitors. The connection point is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.

また、その一態様として、前記第1〜第4コンデンサに対して、前記電圧選択回路を三相並列接続し、三相交流出力としたことを特徴とする。   Moreover, as one aspect thereof, the voltage selection circuit is three-phase connected in parallel to the first to fourth capacitors to obtain a three-phase AC output.

また、他の態様として、前記第1〜第4コンデンサに対して、前記電圧選択回路を2相並列接続し、単相交流出力としたことを特徴とする。   As another aspect, the voltage selection circuit is connected in two phases in parallel to the first to fourth capacitors to provide a single-phase AC output.

また、他の態様として、前記第1〜第4コンデンサに対して、電圧選択回路を、さらに三相追加して並列接続し、三相交流−三相交流変換、または、三相交流−単相交流変換としたことを特徴とする。   Further, as another aspect, a voltage selection circuit is further added in parallel with the first to fourth capacitors, and three-phase alternating current-three-phase alternating current conversion, or three-phase alternating current-single phase is added. It is characterized by AC conversion.

また、他の態様として、前記第1〜第4コンデンサに対して、電圧選択回路を、さらに二相追加して並列接続し、単相交流−三相交流変換、または、単相交流−単相交流変換としたことを特徴とする。   Further, as another aspect, a voltage selection circuit is further added in two phases in parallel to the first to fourth capacitors, and is connected in parallel, and single phase AC-three phase AC conversion or single phase AC-single phase It is characterized by AC conversion.

また、他の態様として、前記第1〜第4コンデンサに対して、さらに第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、直流電圧源の正極端と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、を追加して接続し、前記追加した第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間にリアクトルと直流電源を直列接続したことを特徴とする。   As another aspect, the seventh to eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor with respect to the first to fourth capacitors, and sequentially between both terminals of the third capacitor. Ninth and tenth switching devices connected in series; third and fourth switching devices sequentially connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices; The common connection point of the tenth switching device and the fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative electrode end of the DC voltage source are additionally connected, and common to the added third and fourth switching devices. A reactor and a DC power source are connected in series between the connection point and the common connection point of the fifth and sixth switching devices.

また、他の態様として、前記第1〜第4コンデンサに対して、さらに第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、直流電圧源の正極端と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、を追加して接続し、前記追加した第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間にリアクトルと直流電源を直列接続したことを特徴とする。   As another aspect, the seventh to eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor with respect to the first to fourth capacitors, and sequentially between both terminals of the third capacitor. Ninth and tenth switching devices connected in series; third and fourth switching devices sequentially connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices; The common connection point of the tenth switching device and the fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative electrode end of the DC voltage source are additionally connected, and common to the added third and fourth switching devices. A reactor and a DC power source are connected in series between the connection point and the common connection point of the fifth and sixth switching devices.

本発明によれば、5レベル電力変換装置において、スイッチングデバイスの導通数を低減すると共に、コンデンサ数を低減し、スイッチングデバイスの導通損失を低減すると共に、装置の小型化を図ることが可能となる。   According to the present invention, in the five-level power conversion device, the number of conductions of the switching device is reduced, the number of capacitors is reduced, the conduction loss of the switching device is reduced, and the size of the device can be reduced. .

実施形態1における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating the five-level power conversion device according to the first embodiment. 実施形態2における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows the 5 level power converter device in Embodiment 2. FIG. 実施形態3における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a five-level power conversion device according to a third embodiment. 実施形態4における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a 5-level power conversion device according to a fourth embodiment. 実施形態5における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a five-level power conversion device according to a fifth embodiment. 実施形態6における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a five-level power conversion device according to a sixth embodiment. 実施形態7における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a five-level power conversion device according to a seventh embodiment. 実施形態8における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a five-level power conversion device according to an eighth embodiment. 実施形態9における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows the 5 level power converter device in Embodiment 9. FIG. 実施形態10における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a five-level power conversion device according to a tenth embodiment. 特許文献1における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows the 5-level power converter device in patent document 1. FIG. 特許文献2における5レベル電力変換装置を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows the 5-level power converter device in patent document 2. FIG.

[実施形態1]
図1は、本実施形態1における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図1に示すように、直流電圧源の正極P,負極N間に第1〜第4コンデンサC1〜C4を順次直列接続する。この第1〜第4コンデンサC1〜C4により直流電圧を4分圧する。また、第2,第3コンデンサC2,C3の共通接続点を中性点NPとする。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, first to fourth capacitors C1 to C4 are sequentially connected in series between a positive electrode P and a negative electrode N of a DC voltage source. The first to fourth capacitors C1 to C4 divide the DC voltage into four. The common connection point of the second and third capacitors C2 and C3 is a neutral point NP.

第2コンデンサC2の両端子間に第7,第8スイッチングデバイスS7,S8を直列接続し、正極Pと第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に第3,第4スイッチングデバイスS3,S4を順次直列接続する。   The seventh and eighth switching devices S7 and S8 are connected in series between both terminals of the second capacitor C2, and the third and fourth switching devices S3 and S4 are connected between the positive electrode P and the common connection point of the seventh and eighth switching devices. Are sequentially connected in series.

また、第3コンデンサC3の両端子間に第9,第10スイッチングデバイスS9,S10を順次直列接続し、第9,第10スイッチングデバイスS9,S10と負極N間に第5,第6スイッチングデバイスS5,S6を順次直列接続する。また、第3,第4スイッチングデバイスS3,S4の共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスS5,S6の共通接続点との間に第1,第2スイッチングデバイスS1,S2を順次直列接続する。この第1,第2スイッチングデバイスS1,S2の共通接続点を出力端子OUTとする。なお、第1〜第10スイッチングデバイスS1〜S10により電圧選択回路4を構成する。   In addition, the ninth and tenth switching devices S9 and S10 are sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor C3, and the fifth and sixth switching devices S5 are connected between the ninth and tenth switching devices S9 and S10 and the negative electrode N. , S6 are sequentially connected in series. The first and second switching devices S1 and S2 are sequentially connected in series between the common connection point of the third and fourth switching devices S3 and S4 and the common connection point of the fifth and sixth switching devices S5 and S6. . A common connection point of the first and second switching devices S1 and S2 is defined as an output terminal OUT. In addition, the voltage selection circuit 4 is comprised by 1st-10th switching device S1-S10.

上記のように、本実施形態1によれば、一相あたりスイッチングデバイス数10個で5レベル電力変換装置を実現することが可能となる。また、一般的なスイッチングデバイスを2直列接続した2in1モジュールを利用することができる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to realize a five-level power converter with 10 switching devices per phase. In addition, a 2-in-1 module in which two general switching devices are connected in series can be used.

第1〜第4コンデンサC1〜C4の電圧をそれぞれEとすると、中性点NPを基準とした出力端子OUTへの出力相電圧VOUT−NPとスイッチングパターンの関係は表3のようになる。   Assuming that the voltages of the first to fourth capacitors C1 to C4 are E, Table 3 shows the relationship between the output phase voltage VOUT-NP to the output terminal OUT with the neutral point NP as a reference and the switching pattern.

Figure 0006341051
Figure 0006341051

ここで、表3のスイッチングパターンの各出力相電圧VOUT−NPと電流経路を以下に説明する。   Here, each output phase voltage VOUT-NP and the current path of the switching pattern of Table 3 will be described below.

<出力相電圧VOUT−NP=2E>
第1,第3スイッチングデバイスS1,S3が各々ON、第2,第4〜第10スイッチングデバイスS2,S4〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C2→C1→S3→S1→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは2Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第3,第1スイッチングデバイスS3,S1の2個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = 2E>
The first and third switching devices S1 and S3 are turned on, the second and fourth to tenth switching devices S2 and S4 to S10 are turned off, and the current is neutral point NP → C2 → C1 → S3 → S1 → It flows through the path of the output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is 2E. In this switching pattern, the current conducts the two switching devices, the third and first switching devices S3 and S1.

<出力相電圧VOUT−NP=E>
第1,第4,第7スイッチングデバイスS1,S4,S7が各々ON、第2,第3,第5,第6,第8〜第10スイッチングデバイスS2,S3,S5,S6,S8〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C2→S7→S4→S1→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPはEとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第7,第4,第1スイッチングデバイスS7,S4,S1の3個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT−NP = E>
The first, fourth, and seventh switching devices S1, S4, and S7 are ON, and the second, third, fifth, sixth, and eighth to tenth switching devices S2, S3, S5, S6, and S8 to S10 are ON. Each becomes OFF, and the current flows through a path of neutral point NP → C 2 → S 7 → S 4 → S 1 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is E. In this switching pattern, the current conducts through the three switching devices of the seventh, fourth, and first switching devices S7, S4, and S1.

<出力相電圧VOUT−NP=0>
(1)第1,第4,第8スイッチングデバイスS1,S4,S8が各々ON、第2,第3,第5,第6,第7,第9,第10スイッチングデバイスS2,S3,S5,S6,S7,S9,S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→S8→S4→S1→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは0となる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第8,第4,第1スイッチングデバイスS8,S4,S1の3個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = 0>
(1) The first, fourth, and eighth switching devices S1, S4, and S8 are ON, and the second, third, fifth, sixth, seventh, ninth, and tenth switching devices S2, S3, S5, respectively. Each of S6, S7, S9, and S10 is turned OFF, and the current flows through a route of neutral point NP → S8 → S4 → S1 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is zero. In this switching pattern, the current conducts through the three switching devices of the eighth, fourth, and first switching devices S8, S4, and S1.

(2)第2,第5,第9スイッチングデバイスS2,S5,S9が各々ON、第1,第3,第4,第6,第7,第8,第10スイッチングデバイスS1,S3,S4,S6,S7,S8,S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→S9→S5→S2→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは0となる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第9,第5,第2スイッチングデバイスS9,S5,S2の3個のスイッチングデバイスを導通する。   (2) The second, fifth, and ninth switching devices S2, S5, and S9 are ON, and the first, third, fourth, sixth, seventh, eighth, and tenth switching devices S1, S3, S4, Each of S6, S7, S8, and S10 is turned OFF, and the current flows through a route of neutral point NP → S9 → S5 → S2 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is zero. In this switching pattern, the current conducts through the three switching devices of the ninth, fifth and second switching devices S9, S5 and S2.

<出力相電圧VOUT−NP=−E>
第2,第5,第10スイッチングデバイスS2,S5,S10が各々ON、第1,第3,第4,第6〜第9スイッチングデバイスS1,S3,S4,S6〜SS9が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C3→S10→S5→S2→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは−Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第10,第5,第2スイッチングデバイスS10,S5,S2の3個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = -E>
The second, fifth, and tenth switching devices S2, S5, and S10 are turned on, the first, third, fourth, and sixth to ninth switching devices S1, S3, S4, and S6 to SS9 are turned off. Flows along the path of neutral point NP → C3 → S10 → S5 → S2 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is -E. In this switching pattern, the current conducts the three switching devices of the tenth, fifth and second switching devices S10, S5 and S2.

<出力相電圧VOUT−NP=−2E>
第2,第6スイッチングデバイスS2,S6が各々ON、第1,第3〜第5,第7〜第10スイッチングデバイスS1,S3〜S5,S7〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C3→C4→S6→S2→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは−2Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第6,第2スイッチングデバイスS6,S2の2個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = -2E>
The second and sixth switching devices S2 and S6 are each ON, the first, third to fifth, and seventh to tenth switching devices S1, S3 to S5, and S7 to S10 are each OFF, and the current is neutral. It flows through a route of NP → C3 → C4 → S6 → S2 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is -2E. In this switching pattern, the current conducts the two switching devices of the sixth and second switching devices S6 and S2.

以上示したように、2Eおよび−2Eを出力するときのスイッチングデバイスの導通数は2個であり、それ以外のスイッチングパターンは3個となる。したがって、図8の回路構成と比較して、2Eおよび−2Eを出力するときにはスイッチングデバイスの導通数が低減することになり、導通損失を低減できる。すなわち、E,0,−Eを出力するときは、スイッチングデバイスの導通数は3個で図8に示す回路構成と変わらないため、導通損失も変わらない。しかし、高力率条件下においては2Eや−2Eを出力するときに電流の絶対値は大きくなるため、2Eや−2Eを出力するときにスイッチングデバイスの導通数が低減する本実施形態1の電力変換装置は、電力変換装置全体の導通損失の低減、すなわち、電力変換装置の高効率化に大きな効果をもたらす。   As described above, the number of conductions of the switching device when outputting 2E and -2E is two, and the other switching patterns are three. Therefore, compared to the circuit configuration of FIG. 8, when 2E and -2E are output, the number of conductions of the switching device is reduced, and conduction loss can be reduced. That is, when outputting E, 0, -E, the number of conductions of the switching device is 3, which is the same as the circuit configuration shown in FIG. However, since the absolute value of the current increases when 2E or -2E is output under high power factor conditions, the power of Embodiment 1 reduces the number of conductions of the switching device when 2E or -2E is output. The converter has a great effect on reducing the conduction loss of the entire power converter, that is, improving the efficiency of the power converter.

また、本実施形態1によれば、直流コンデンサ4個と一相あたりのスイッチングデバイス数10個で5レベル電力変換装置を実現できるため、特許文献2と比較して、装置の小型化を図ることが可能となる。また、一般的な2in1モジュールを利用することができるため、小型かつ高効率な5レベル電力変換装置を実現することが可能となる。   In addition, according to the first embodiment, since a five-level power conversion device can be realized with four DC capacitors and ten switching devices per phase, the size of the device can be reduced as compared with Patent Document 2. Is possible. In addition, since a general 2-in-1 module can be used, a small and highly efficient 5-level power converter can be realized.

[実施形態2]
図2は、本実施形態2における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図2に示すように、本実施形態2では、第1正極端子P1,第1負極端子N1間に第2,第3コンデンサC2,C3を順次直列接続し、第1正極端子P1と第2正極端子P2間に第1コンデンサC1を接続し、第1負極端子N1と第2負極端子N2間に第4コンデンサC4を接続している。なお、本実施形態2では、第1,第4コンデンサC1,C4の充電電圧をE、第2,第3コンデンサC2,C3の充電電圧を2Eとしている。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing the five-level power converter according to the second embodiment. As shown in FIG. 2, in the second embodiment, second and third capacitors C2 and C3 are sequentially connected in series between the first positive terminal P1 and the first negative terminal N1, and the first positive terminal P1 and the second positive terminal are connected. A first capacitor C1 is connected between the terminals P2, and a fourth capacitor C4 is connected between the first negative terminal N1 and the second negative terminal N2. In the second embodiment, the charging voltage of the first and fourth capacitors C1 and C4 is E, and the charging voltage of the second and third capacitors C2 and C3 is 2E.

スイッチングパターンは表3と同じである。ここで、実施形態2における電流経路を以下に説明する。   The switching pattern is the same as in Table 3. Here, the current path in the second embodiment will be described below.

<出力相電圧VOUT−NP=2E>
第1,第3スイッチングデバイスS1,S3が各々ON、第2,第4〜第10スイッチングデバイスS2,S4〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C2→S3→S1→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは2Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第3,第1スイッチングデバイスS3,S1の2個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = 2E>
The first and third switching devices S1 and S3 are turned on, the second, fourth to tenth switching devices S2 and S4 to S10 are turned off, and the current is neutral point NP → C2 → S3 → S1 → output terminal It flows through the OUT path. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is 2E. In this switching pattern, the current conducts the two switching devices, the third and first switching devices S3 and S1.

<出力相電圧VOUT−NP=E>
第1,第4,第7スイッチングデバイスS1,S4,S7が各々ON、第2,第3,第5,第6,第8〜第10スイッチングデバイスS2,S3,S5,S6,S8〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C2→C1→S7→S4→S1→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは2E−E=Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第7,第4,第1スイッチングデバイスS7,S4,S1の3個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT−NP = E>
The first, fourth, and seventh switching devices S1, S4, and S7 are ON, and the second, third, fifth, sixth, and eighth to tenth switching devices S2, S3, S5, S6, and S8 to S10 are ON. Each becomes OFF, and the current flows through the path of neutral point NP → C2 → C1 → S7 → S4 → S1 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is 2E-E = E. In this switching pattern, the current conducts through the three switching devices of the seventh, fourth, and first switching devices S7, S4, and S1.

<出力相電圧VOUT−NP=0>
出力相電圧VOUT−NP=0のときの電流経路は実施形態1と同様である。
<Output phase voltage VOUT-NP = 0>
The current path when the output phase voltage VOUT-NP = 0 is the same as in the first embodiment.

<出力相電圧VOUT−NP=−E>
第2,第5,第10スイッチングデバイスS2,S5,S10が各々ON、第1,第3,第4,第6〜第9スイッチングデバイスS1,S3,S4,S6〜SS9が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C3→C4→S10→S5→S2→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは−2E+E=−Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第10,第5,第2スイッチングデバイスS10,S5,S2の3個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = -E>
The second, fifth, and tenth switching devices S2, S5, and S10 are turned on, the first, third, fourth, and sixth to ninth switching devices S1, S3, S4, and S6 to SS9 are turned off. Flows along the path of neutral point NP → C3 → C4 → S10 → S5 → S2 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT−NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is −2E + E = −E. In this switching pattern, the current conducts the three switching devices of the tenth, fifth and second switching devices S10, S5 and S2.

<出力相電圧VOUT−NP=−2E>
第2,第6スイッチングデバイスS2,S6が各々ON、第1,第3〜第5,第7〜第10スイッチングデバイスS1,S3〜S5,S7〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C3→S6→S2→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは−2Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第6,第2スイッチングデバイスS6,S2の2個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = -2E>
The second and sixth switching devices S2 and S6 are each ON, the first, third to fifth, and seventh to tenth switching devices S1, S3 to S5, and S7 to S10 are each OFF, and the current is neutral. It flows through a route of NP → C3 → S6 → S2 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is -2E. In this switching pattern, the current conducts the two switching devices of the sixth and second switching devices S6 and S2.

したがって、実施形態1と同様の作用効果を奏する。   Therefore, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

[実施形態3]
図3は、本実施形態3における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図3に示すように、本実施形態3では、第1正極端子P1,中性点NP間に第1コンデンサC1を接続し、第2正極端子P2と中性点NP間に第2コンデンサC2を接続し、第1負極端子N1と中性点NP間に第4コンデンサC4を接続し、第2負極端子N2と中性点NP間に第3コンデンサC3を接続している。なお、本実施形態2では、第1,第4コンデンサC1,C4の電圧を2E、第2,第3コンデンサC2,C3の電圧をEとしている。その他は、実施形態1と同様である。
[Embodiment 3]
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the third embodiment. As shown in FIG. 3, in the third embodiment, the first capacitor C1 is connected between the first positive terminal P1 and the neutral point NP, and the second capacitor C2 is connected between the second positive terminal P2 and the neutral point NP. The fourth capacitor C4 is connected between the first negative terminal N1 and the neutral point NP, and the third capacitor C3 is connected between the second negative terminal N2 and the neutral point NP. In the second embodiment, the voltage of the first and fourth capacitors C1 and C4 is 2E, and the voltage of the second and third capacitors C2 and C3 is E. Others are the same as in the first embodiment.

スイッチングパターンは表3と同じである。ここで、本実施形態3における電流経路を以下に説明する。   The switching pattern is the same as in Table 3. Here, the current path in the third embodiment will be described below.

<出力相電圧VOUT−NP=2E>
出力相電圧VOUT−NP=2Eのときの電流経路は、実施形態2と同様である。
<Output phase voltage VOUT-NP = 2E>
The current path when the output phase voltage VOUT−NP = 2E is the same as that of the second embodiment.

<出力相電圧VOUT−NP=E>
出力相電圧VOUT−NP=Eのときの電流経路は、実施形態1と同様である。
<Output phase voltage VOUT−NP = E>
The current path when the output phase voltage VOUT−NP = E is the same as that of the first embodiment.

<出力相電圧VOUT−NP=0>
出力相電圧VOUT−NP=0のときの電流経路は、実施形態1,2と同様である。
<Output phase voltage VOUT-NP = 0>
The current path when the output phase voltage VOUT-NP = 0 is the same as in the first and second embodiments.

<出力相電圧VOUT−NP=−E>
出力相電圧VOUT−NP=−Eのときの電流経路は、実施形態1の電流経路と同様である。
<Output phase voltage VOUT-NP = -E>
The current path when the output phase voltage VOUT−NP = −E is the same as the current path of the first embodiment.

<出力相電圧VOUT−NP=−2E>
第2,第6スイッチングデバイスS2,S6が各々ON、第1,第3〜第5,第7〜第10スイッチングデバイスS1,S3〜S5,S7〜S10が各々OFFとなり、電流は、中性点NP→C4→S6→S2→出力端子OUTの経路で流れる。中性点NPと出力端子OUT間の出力相電圧VOUT−NPは−2Eとなる。このスイッチングパターンにおいて、電流は第6,第2スイッチングデバイスS6,S2の2個のスイッチングデバイスを導通する。
<Output phase voltage VOUT-NP = -2E>
The second and sixth switching devices S2 and S6 are each ON, the first, third to fifth, and seventh to tenth switching devices S1, S3 to S5, and S7 to S10 are each OFF, and the current is neutral. It flows through a route of NP → C4 → S6 → S2 → output terminal OUT. The output phase voltage VOUT-NP between the neutral point NP and the output terminal OUT is -2E. In this switching pattern, the current conducts the two switching devices of the sixth and second switching devices S6 and S2.

したがって、実施形態1,2と同様の作用効果を奏する。   Therefore, there exists an effect similar to Embodiment 1,2.

[実施形態4]
図4は、本実施形態4における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図4に示すように、実施形態1における第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、実施形態1における電圧選択回路4を三相並列接続している。
[Embodiment 4]
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 4, the voltage selection circuit 4 in the first embodiment is three-phase connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4 in the first embodiment.

なお、図4では、第1〜第4コンデンサC1〜C4に対し、電圧選択回路4を三相並列接続しているが、電圧選択回路4を2相並列接続してもよい。また、図4では、実施形態1における第1〜第4コンデンサC1〜C4および電圧選択回路4を適用しているが、実施形態2または3の第1〜第4コンデンサC1〜C4および電圧選択回路4を適用してもよい。   In FIG. 4, the voltage selection circuit 4 is three-phase connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4. However, the voltage selection circuit 4 may be connected in two phases in parallel. In FIG. 4, the first to fourth capacitors C1 to C4 and the voltage selection circuit 4 in the first embodiment are applied. However, the first to fourth capacitors C1 to C4 and the voltage selection circuit of the second or third embodiment are applied. 4 may be applied.

以上示したように、本実施形態4によれば、実施形態1〜3の5レベル電力変換装置を3相並列接続、または、2相並列接続することにより、直流−三相交流5レベル電力変換装置、または、直流−単相交流5レベル電力変換装置を実現することが可能となる。   As described above, according to the fourth embodiment, the five-level power conversion device according to the first to third embodiments is connected in a three-phase parallel connection or a two-phase parallel connection, whereby a DC-three-phase AC five-level power conversion is performed. It becomes possible to realize a device or a DC-single-phase AC five-level power converter.

[実施形態5]
図5は、本実施形態5における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図5に示すように、第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、実施形態1における電圧選択回路4を6組並列接続し、三組の電圧選択回路4の出力端子OUTを三相交流電源、他の三組の電圧選択回路4の出力端子OUTを三相負荷に接続することにより、三相交流−三相交流電力変換装置を構成することが可能となる。
[Embodiment 5]
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 5, six sets of voltage selection circuits 4 in the first embodiment are connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4, and the output terminals OUT of the three sets of voltage selection circuits 4 are three-phase AC. By connecting the power supply and the output terminals OUT of the other three sets of voltage selection circuits 4 to a three-phase load, a three-phase AC-three-phase AC power converter can be configured.

なお、第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、実施形態1における電圧選択回路4を4組並列接続し、二組の電圧選択回路4の出力端子OUTを単相交流電源に接続し、他の二組の電圧選択回路4の出力端子OUTを単相負荷に接続することにより、単相交流−単相交流電力変換装置を構成することが可能となる。   Note that four sets of voltage selection circuits 4 in the first embodiment are connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4, and the output terminals OUT of the two sets of voltage selection circuits 4 are connected to a single-phase AC power source. By connecting the output terminals OUT of the other two sets of voltage selection circuits 4 to a single-phase load, a single-phase AC-single-phase AC power converter can be configured.

また、図5では、実施形態1における第1〜第4コンデンサC1〜C4および電圧選択回路4を適用しているが、実施形態2または3の第1〜第4コンデンサC1〜C4および電圧選択回路4を適用してもよい。   In FIG. 5, the first to fourth capacitors C1 to C4 and the voltage selection circuit 4 in the first embodiment are applied. However, the first to fourth capacitors C1 to C4 and the voltage selection circuit of the second or third embodiment are applied. 4 may be applied.

[実施形態6]
図6は、本実施形態6における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図6に示すように、本実施形態6における5レベル電力変換装置は、実施形態4における第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、電圧選択回路の第3〜第10スイッチングデバイスS3〜S10と、リアクトルLと、直流電源VDCを設けたものである。
[Embodiment 6]
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the sixth embodiment. As illustrated in FIG. 6, the five-level power conversion device according to the sixth embodiment has third to tenth switching devices S3 to S10 of the voltage selection circuit with respect to the first to fourth capacitors C1 to C4 according to the fourth embodiment. And a reactor L and a direct-current power supply VDC.

具体的には、第2コンデンサC2の両端子間に第7,第8スイッチングデバイスS7,S8を直列接続し、第1正極端子P1と第7,第8スイッチングデバイスS7,S8の共通接続点間に第3,第4スイッチングデバイスS3,S4を順次直列接続する。   Specifically, the seventh and eighth switching devices S7 and S8 are connected in series between both terminals of the second capacitor C2, and between the common connection points of the first positive terminal P1 and the seventh and eighth switching devices S7 and S8. The third and fourth switching devices S3 and S4 are sequentially connected in series.

また、第3コンデンサC3の両端子間に第9,第10スイッチングデバイスS9,S10を順次直列接続し、第9,第10スイッチングデバイスS9,S10と第1負極端子N1間に第5,第6スイッチングデバイスS5,S6を順次直列接続する。   Further, the ninth and tenth switching devices S9 and S10 are sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor C3, and the fifth and sixth switching devices are connected between the ninth and tenth switching devices S9 and S10 and the first negative terminal N1. The switching devices S5 and S6 are sequentially connected in series.

また、第3,第4スイッチングデバイスS3,S4の共通接続点と、第5,第6スイッチングデバイスS5,S6の共通接続点との間にリアクトルLと、直流電源VDCを直列接続する。   Further, the reactor L and the DC power supply VDC are connected in series between the common connection point of the third and fourth switching devices S3 and S4 and the common connection point of the fifth and sixth switching devices S5 and S6.

すなわち、第1正極端子P1,第2正極端子P2,中性点NP,第2負極端子N2,第1負極端子N1より左側の回路では、実施形態1の第1,第2スイッチングデバイスS1,S2を省略した電圧選択回路4と、リアクトルLと直流電源VDCを接続する。   That is, in the circuit on the left side of the first positive terminal P1, the second positive terminal P2, the neutral point NP, the second negative terminal N2, and the first negative terminal N1, the first and second switching devices S1 and S2 of the first embodiment. Is connected to the reactor L and the DC power supply VDC.

以上示したように、本実施形態6では、直流電源VDCを昇圧して直流−三相交流変換を行える。すなわち、高い電圧を三相交流負荷1に給電できることが特徴である。   As described above, in the sixth embodiment, the DC power source VDC is boosted to perform DC-three-phase AC conversion. In other words, a high voltage can be supplied to the three-phase AC load 1.

なお、図6において三相交流負荷1の代わりに三相交流電源を接続し、直流電源VDCを充放電する電力変換装置にも応用が可能である。   In addition, it can apply also to the power converter device which connects a three-phase alternating current power supply instead of the three-phase alternating current load 1 in FIG. 6, and charges / discharges direct current power supply VDC.

また、図6では、実施形態1における第1〜第4コンデンサC1〜C4および電圧選択回路4および第3〜第10スイッチングデバイスS3〜S10を適用しているが、実施形態2または3の第1〜第4コンデンサC1〜C4および電圧選択回路4、および、第3〜第10スイッチングデバイスS3〜S10を適用してもよい。また、電圧選択回路4を二組とし、直流−単相交流5レベル電力変換装置としてもよい。   In FIG. 6, the first to fourth capacitors C1 to C4, the voltage selection circuit 4, and the third to tenth switching devices S3 to S10 in the first embodiment are applied, but the first of the second or third embodiment. The fourth capacitors C1 to C4 and the voltage selection circuit 4, and the third to tenth switching devices S3 to S10 may be applied. Moreover, it is good also as a DC-single-phase alternating current 5 level power converter device by making the voltage selection circuit 4 into 2 sets.

[実施形態7]
図7は、本実施形態7における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。本実施形態7における5レベル電力変換装置は、実施形態5における交流−交流電力変換装置の第1〜第4コンデンサC1〜C4に対し、実施形態6における第3〜第10スイッチングデバイスS3〜S10と、リアクトルL,直流電源VDCを設けたものである。
[Embodiment 7]
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the seventh embodiment. The five-level power converter according to the seventh embodiment is different from the first to fourth capacitors C1 to C4 of the AC-AC power converter according to the fifth embodiment with the third to tenth switching devices S3 to S10 according to the sixth embodiment. , A reactor L and a DC power source VDC are provided.

本実施形態7によれば、(1)三相交流電源3の正常時には、三相交流電源3から電力変換器装置を経て三相交流負荷1に給電し、かつ、かつ直流電源VDCを充電する。
(2)一方、三相交流電源3の停電時には、直流電源VDCから5レベル電力変換装置を経て三相交流負荷1に給電する機能を有する。
According to the seventh embodiment, (1) when the three-phase AC power source 3 is normal, the three-phase AC power source 3 supplies power to the three-phase AC load 1 through the power converter device and charges the DC power source VDC. .
(2) On the other hand, at the time of a power failure of the three-phase AC power source 3, it has a function of supplying power to the three-phase AC load 1 from the DC power source VDC via the five-level power converter.

また、本実施形態7における5レベル電力変換装置は、パワーコンデショナー、UPSなどに応用可能である。   Further, the five-level power conversion device according to the seventh embodiment can be applied to a power conditioner, a UPS, and the like.

[実施形態8]
図8は、本実施形態8における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。本実施形態8における5レベル電力変換装置は、実施形態1における第8スイッチングデバイスS8をダイオードD1に置き換え、第9スイッチングデバイスS9をダイオードD2に置き換えたものである。
[Embodiment 8]
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the eighth embodiment. The five-level power converter in the eighth embodiment is obtained by replacing the eighth switching device S8 in the first embodiment with a diode D1, and replacing the ninth switching device S9 with a diode D2.

表4に実施形態8におけるスイッチパターンを示す。   Table 4 shows switch patterns in the eighth embodiment.

Figure 0006341051
Figure 0006341051

コンデンサC1〜C4の印加電圧をEとしたときに、5つのモードによって、中性点NPを基準とした出力端子OUTへの出力電圧を2E,E,0,−E,−2Eの5レベルとすることができる。   When the applied voltage of the capacitors C1 to C4 is E, the output voltage to the output terminal OUT with respect to the neutral point NP is set to 5 levels of 2E, E, 0, −E, and −2E in five modes. can do.

Mode1,2,4,5(出力相電圧VOUT−NP=2E,E,0,−E,−2E)のスイッチングパターンについては実施形態1と同様であるためここでの説明は省略し、Mode3(出力相電圧VOUT−NP=0)についてのみ説明する。   Since the switching patterns of Modes 1, 2, 4, 5 (output phase voltage VOUT-NP = 2E, E, 0, -E, -2E) are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here, and Mode 3 ( Only the output phase voltage VOUT-NP = 0) will be described.

<出力相電圧VOUT−NP=0>
第1,第2スイッチングデバイスS1,S2が各々ON、第3〜第7,第10スイッチングデバイスS3〜S7,S10が各々OFFとなる。
<Output phase voltage VOUT-NP = 0>
The first and second switching devices S1 and S2 are each ON, and the third to seventh and tenth switching devices S3 to S7 and S10 are each OFF.

(1)電流が正の場合
電流は中性点NP→D1→S4のフライホイールダイオード→S1→出力端子OUTの経路で流れる。
(1) When the current is positive The current flows along the path of the neutral point NP → D1 → S4 flywheel diode → S1 → output terminal OUT.

(2)電流が負の場合
電流は出力端子OUT→S2→S5のフライホイールダイオード→D2→中性点NPの経路で流れる。
(2) When the current is negative The current flows through the path of the output terminal OUT → S2 → S5 flywheel diode → D2 → neutral point NP.

以上示したように、本実施形態8は実施形態1と同様の作用効果を奏する。   As described above, the eighth embodiment has the same operational effects as the first embodiment.

また、実施形態1では、一相当たりスイッチング素子の数は10個である。本実施形態8では、スイッチングデバイスが8個,ダイオードが2個であるため、スイッチングデバイスを駆動するためのゲート駆動回路数を低減することが可能となる。   In the first embodiment, the number of switching elements per phase is ten. In the eighth embodiment, since there are eight switching devices and two diodes, the number of gate driving circuits for driving the switching devices can be reduced.

さらに、どのスイッチングパターンのときも、スイッチングデバイスの導通数が2つになるため、導通損失を低減できる。   Furthermore, since the number of conductions of the switching device is two at any switching pattern, conduction loss can be reduced.

[実施形態9]
図9は、本実施形態9における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図9に示すように、実施形態9における第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、実施形態8における電圧選択回路4を三相並列接続している。
[Embodiment 9]
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a five-level power converter according to the ninth embodiment. As shown in FIG. 9, the voltage selection circuit 4 in the eighth embodiment is three-phase connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4 in the ninth embodiment.

なお、図9では、第1〜第4コンデンサC1〜C4に対し、電圧選択回路4を三相並列接続しているが、電圧選択回路4を2相並列接続してもよい。   In FIG. 9, the voltage selection circuit 4 is three-phase connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4. However, the voltage selection circuit 4 may be connected in two phases in parallel.

以上示したように、本実施形態9によれば、実施形態8の5レベル電力変換装置を3相並列接続、または、2相並列接続することにより、直流−三相交流5レベル電力変換装置、または、直流−単相交流5レベル電力変換装置を実現することが可能となる。   As described above, according to the ninth embodiment, the five-level power converter according to the eighth embodiment is connected in a three-phase parallel connection or in a two-phase parallel connection, whereby a DC-three-phase AC five-level power converter, Or it becomes possible to implement | achieve a DC-single-phase alternating current 5 level power converter.

また、電圧選択回路4を三相並列接続した場合は、スイッチング素子数24個,ダイオード数6個、および、4分割したコンデンサから5レベル電力変換装置を構成することが可能となり、従来と比べて装置の小型化が図れる。   In addition, when the voltage selection circuit 4 is connected in parallel in three phases, it becomes possible to configure a five-level power conversion device from 24 switching elements, 6 diodes, and 4 divided capacitors. The device can be miniaturized.

[実施形態10]
図10は、本実施形態10における5レベル電力変換装置を示す回路構成図である。図10に示すように、第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、実施形態8における電圧選択回路4を6組並列接続し、三組の電圧選択回路4の出力端子OUTを三相交流電源、他の三組の電圧選択回路4の出力端子OUTを三相負荷に接続することにより、三相交流−三相交流電力変換装置を構成することが可能となる。
[Embodiment 10]
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing the five-level power conversion device according to the tenth embodiment. As shown in FIG. 10, six sets of voltage selection circuits 4 in the eighth embodiment are connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4, and the output terminals OUT of the three sets of voltage selection circuits 4 are three-phase AC. By connecting the power supply and the output terminals OUT of the other three sets of voltage selection circuits 4 to a three-phase load, a three-phase AC-three-phase AC power converter can be configured.

なお、第1〜第4コンデンサC1〜C4に対して、実施形態8における電圧選択回路4を4組並列接続し、二組の電圧選択回路4の出力端子OUTを単相交流電源に接続し、他の二組の電圧選択回路4の出力端子OUTを単相負荷に接続することにより、単相交流−単相交流電力変換装置を構成することが可能となる。   Note that four sets of voltage selection circuits 4 in the eighth embodiment are connected in parallel to the first to fourth capacitors C1 to C4, and the output terminals OUT of the two sets of voltage selection circuits 4 are connected to a single-phase AC power source. By connecting the output terminals OUT of the other two sets of voltage selection circuits 4 to a single-phase load, a single-phase AC-single-phase AC power converter can be configured.

また、電圧選択回路4を三相並列接続した場合は、スイッチング素子数48個,ダイオード数12個、および、4分割したコンデンサから5レベル電力変換装置を構成することが可能となる。   Further, when the voltage selection circuit 4 is connected in three-phase parallel, a five-level power conversion device can be configured from 48 switching elements, 12 diodes, and four divided capacitors.

[実施形態11]
実施形態6(図6)における5レベル電力変換装置のインバータ回路側のスイッチング素子S8,S9を、実施形態8と同様に、ダイオードD1,D2に置き換えることも可能である。
[Embodiment 11]
The switching elements S8 and S9 on the inverter circuit side of the five-level power converter in the sixth embodiment (FIG. 6) can be replaced with diodes D1 and D2 as in the eighth embodiment.

なお、チョッパ回路側のスイッチング素子S8,S9をダイオードに替えることはできない。   Note that the switching elements S8 and S9 on the chopper circuit side cannot be replaced with diodes.

これにより、実施形態8と同様にスイッチング素子数を低減することが可能となる。   As a result, the number of switching elements can be reduced as in the eighth embodiment.

[実施形態12]
実施形態7(図7)における5レベル電力変換装置のインバータ回路側のスイッチング素子S8,S9を、実施形態8と同様に、ダイオードD1,D2に置き換えることも可能である。
[Embodiment 12]
Switching elements S8 and S9 on the inverter circuit side of the five-level power converter in the seventh embodiment (FIG. 7) can be replaced with diodes D1 and D2 as in the eighth embodiment.

なお、チョッパ回路側のスイッチング素子S8,S9をダイオードに替えることはできない。   Note that the switching elements S8 and S9 on the chopper circuit side cannot be replaced with diodes.

これにより、実施形態8と同様にスイッチング素子数を低減することが可能となる。   As a result, the number of switching elements can be reduced as in the eighth embodiment.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。   Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.

C1〜C4…コンデンサ
S1〜S10…スイッチングデバイス
4…電圧選択回路
NP…中性点
OUT…出力端子
P…正極端
N…負極端
C1 to C4 ... Capacitors S1 to S10 ... Switching device 4 ... Voltage selection circuit NP ... Neutral point OUT ... Output terminal P ... Positive electrode end N ... Negative electrode end

Claims (10)

直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、
直流電圧源の正負極間に順次直列接続された第1〜第4コンデンサと、
第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、
第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、
直流電圧源の正極端と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、
第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、
第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、
を備え、
第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする5レベル電力変換装置。
A five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage,
First to fourth capacitors sequentially connected in series between the positive and negative electrodes of a DC voltage source;
Seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor;
Ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor;
Third and fourth switching devices sequentially connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices;
A common connection point of the ninth and tenth switching devices, and fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative terminal of the DC voltage source;
A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between a common connection point of the third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices;
With
5. A five-level power converter, wherein the common connection point of the second and third capacitors is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.
直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、
直流電圧源の第1正極端子と第1負極端子間に順次直列接続された第2,第3コンデンサと、
直流電圧源の第1正極端子と第2正極端子間に接続された第1コンデンサと、
直流電圧源の第1負極端子と第2負極端子間に接続された第4コンデンサと
直流電圧源の第2正極端子と第2,第3コンデンサの共通接続点間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、
第2,第3コンデンサの共通接続点と直流電圧源の第2負極端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、
直流電圧源の第1正極端子と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点との間に、順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、
第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と直流電圧源の第1負極端子との間に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、
第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、
を備え、
第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする5レベル電力変換装置。
A five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage,
Second and third capacitors sequentially connected in series between the first positive terminal and the first negative terminal of the DC voltage source;
A first capacitor connected between the first positive terminal and the second positive terminal of the DC voltage source;
A fourth capacitor connected between the first negative terminal and the second negative terminal of the DC voltage source; a seventh capacitor connected in series between the second positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the second and third capacitors; An eighth switching device;
Ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between the common connection point of the second and third capacitors and the second negative terminal of the DC voltage source;
Third and fourth switching devices sequentially connected in series between the first positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices;
Fifth and sixth switching devices sequentially connected in series between the common connection point of the ninth and tenth switching devices and the first negative terminal of the DC voltage source;
A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between a common connection point of the third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices;
With
5. A five-level power converter, wherein the common connection point of the second and third capacitors is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.
直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、
直流電圧源の第1正極端子と第1負極端子間に順次直列接続された第1,第4コンデンサと、
直流電圧源の第2正極端子と第1,第4コンデンサの共通接続点との間に接続された第2コンデンサと、
第1,第4コンデンサの共通接続点と直流電圧源の第2負極端子との間に接続された第3コンデンサと、
第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、
第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、
直流電圧源の第1正極端子と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、
第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と直流電圧源の第1負極端子との間に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、
第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、を備え、
第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする5レベル電力変換装置。
A five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage,
First and fourth capacitors sequentially connected in series between a first positive terminal and a first negative terminal of a DC voltage source;
A second capacitor connected between the second positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the first and fourth capacitors;
A third capacitor connected between the common connection point of the first and fourth capacitors and the second negative terminal of the DC voltage source;
Seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor;
Ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor;
Third and fourth switching devices sequentially connected in series between the first positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices;
Fifth and sixth switching devices sequentially connected in series between the common connection point of the ninth and tenth switching devices and the first negative terminal of the DC voltage source;
A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between a common connection point of the third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices. ,
5. A five-level power converter, wherein the common connection point of the second and third capacitors is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.
直流電圧から交流電圧への電圧変換、または、交流電圧から直流電圧への電圧変換を行う5レベル電力変換装置であって、
直流電圧源の正負極間に順次直列接続された第1〜第4コンデンサと、
第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7スイッチングデバイス,第1ダイオードと、
第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第2ダイオード,第10スイッチングデバイスと、
直流電圧源の正極端と第7スイッチングデバイス,第1ダイオードの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、
第2ダイオード,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、
第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間に順次直列接続された第1,第2スイッチングデバイスと、を有する電圧選択回路と、
を備え、
第2,第3コンデンサの共通接続点を中性点とし、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点を出力端子としたことを特徴とする5レベル電力変換装置。
A five-level power converter that performs voltage conversion from DC voltage to AC voltage, or voltage conversion from AC voltage to DC voltage,
First to fourth capacitors sequentially connected in series between the positive and negative electrodes of a DC voltage source;
A seventh switching device, a first diode sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor;
A second diode, a tenth switching device connected in series between both terminals of the third capacitor;
A third and a fourth switching device sequentially connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the seventh switching device and the common connection point of the first diode;
A common connection point of the second diode and the tenth switching device, and fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative terminal of the DC voltage source;
A voltage selection circuit having first and second switching devices sequentially connected in series between a common connection point of the third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices;
With
5. A five-level power converter, wherein the common connection point of the second and third capacitors is a neutral point, and the common connection point of the first and second switching devices is an output terminal.
前記第1〜第4コンデンサに対して、前記電圧選択回路を三相並列接続し、三相交流出力としたことを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の5レベル電力変換装置。   5. The five-level power converter according to claim 1, wherein the voltage selection circuit is three-phase connected in parallel to the first to fourth capacitors to obtain a three-phase AC output. . 前記第1〜第4コンデンサに対して、前記電圧選択回路を2相並列接続し、単相交流出力としたことを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の5レベル電力変換装置。   5. The five-level power converter according to claim 1, wherein the voltage selection circuit is connected in two phases in parallel to the first to fourth capacitors to form a single-phase AC output. . 前記第1〜第4コンデンサに対して、電圧選択回路を、さらに三相追加して並列接続し、三相交流−三相交流変換としたことを特徴とする請求項5記載の5レベル電力変換装置。 6. The five-level power conversion according to claim 5, wherein a voltage selection circuit is further added in three phases in parallel to the first to fourth capacitors to form a three-phase AC-three-phase AC conversion. apparatus. 前記第1〜第4コンデンサに対して、電圧選択回路を、さらに二相追加して並列接続し、単相交流−単相交流変換としたことを特徴とする請求項6記載の5レベル電力変換装置。 7. The five-level power conversion according to claim 6 , wherein two or more voltage selection circuits are added in parallel to the first to fourth capacitors and connected in parallel to achieve single-phase AC-single-phase AC conversion. apparatus. 前記第1〜第4コンデンサに対して、さらに第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、
第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、
直流電圧源の正極端と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、
第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、を追加して接続し、
前記追加した第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間にリアクトルと直流電源を直列接続したことを特徴とする請求項5または6記載の5レベル電力変換装置。
Seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor with respect to the first to fourth capacitors;
Ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor;
Third and fourth switching devices sequentially connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices;
Connecting the common connection point of the ninth and tenth switching devices and the fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative terminal of the DC voltage source;
7. A reactor and a DC power source are connected in series between a common connection point of the added third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices. 5 level power converter.
前記第1〜第4コンデンサに対して、さらに第2コンデンサの両端子間に順次直列接続された第7,第8スイッチングデバイスと、
第3コンデンサの両端子間に順次直列接続された第9,第10スイッチングデバイスと、
直流電圧源の正極端と第7,第8スイッチングデバイスの共通接続点間に順次直列接続された第3,第4スイッチングデバイスと、
第9,第10スイッチングデバイスの共通接続点と、直流電圧源の負極端に順次直列接続された第5,第6スイッチングデバイスと、を追加して接続し、
前記追加した第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点と第5,第6スイッチングデバイスの共通接続点との間にリアクトルと直流電源を直列接続したことを特徴とする請求項7または8記載の5レベル電力変換装置。
Seventh and eighth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the second capacitor with respect to the first to fourth capacitors;
Ninth and tenth switching devices sequentially connected in series between both terminals of the third capacitor;
Third and fourth switching devices sequentially connected in series between the positive terminal of the DC voltage source and the common connection point of the seventh and eighth switching devices;
Connecting the common connection point of the ninth and tenth switching devices and the fifth and sixth switching devices sequentially connected in series to the negative terminal of the DC voltage source;
9. A reactor and a DC power source are connected in series between a common connection point of the added third and fourth switching devices and a common connection point of the fifth and sixth switching devices. 5 level power converter.
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JP4759673B2 (en) * 2006-05-16 2011-08-31 富士電機株式会社 Multi-level converter and control method thereof
JP5710387B2 (en) * 2011-06-03 2015-04-30 株式会社東芝 Power converter
JP5855891B2 (en) * 2011-10-07 2016-02-09 東芝三菱電機産業システム株式会社 Power converter
JP5910333B2 (en) * 2012-06-11 2016-04-27 株式会社明電舎 5 level power converter

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