JP6662163B2 - 3レベルチョッパ装置 - Google Patents
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Description
R≧2×(2×L/C)1/2 ・・・(1)
Ra≧2×(2×L/C2)1/2 ・・・(2)
Rb≧2×(2×L/C1)1/2 ・・・(3)
次に、第1実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、3レベルチョッパ装置の動作(制御方法)について、詳細に説明する。
次に、3レベルチョッパ装置において、スイッチ、ダイオードが短絡故障したときの挙動について、詳細に説明する。
次に、第2実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第3実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第4実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第5実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第6実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第7実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第8実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第9実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第10実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第11実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第12実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
Ra≧2×(2×L/C2)1/2 ・・・(4)
Rb≧2×(2×L/C1)1/2 ・・・(5)
次に、第13実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
R≧2×(2×L/C2)1/2 ・・・(6)
R≧2×(2×L/C)1/2 ・・・(7)
次に、第14実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第15実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第16実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第17実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第18実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第19実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
R≧2×(2×L/C2)1/2 ・・・(8)
R≧2×(2×L/C)1/2 ・・・(9)
次に、第20実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第21実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第22実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
次に、第23実施形態による3レベルチョッパ装置について説明する。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
14 接続経路
101 スイッチ(第1のスイッチ)
102 スイッチ(第2のスイッチ)
103 ダイオード(第1のダイオード)
104 ダイオード(第2のダイオード)
209、209a、209b、209c 保護スイッチ(双方向保護スイッチ)
210b 保護スイッチ(第1の保護スイッチ)
211b 保護スイッチ(第2の保護スイッチ)
210d 保護スイッチ(第3の保護スイッチ)
211d 保護スイッチ(第4の保護スイッチ)
212b 保護スイッチ(第5の保護スイッチ)
213b 保護スイッチ(第6の保護スイッチ)
212d 保護スイッチ(第7の保護スイッチ)
213d 保護スイッチ(第8の保護スイッチ)
216b 保護スイッチ(第9の保護スイッチ)
216d 保護スイッチ(第10の保護スイッチ)
210、214、217 保護スイッチ(第11の保護スイッチ)
210a、213a、214a、217a 保護スイッチ(第12の保護スイッチ)
210c、213c、214c、217c 保護スイッチ(第13の保護スイッチ)
211、215、218 保護スイッチ(第14の保護スイッチ)
211a、212a、215a、218a 保護スイッチ(第15の保護スイッチ)
211c、212c、215c、218c 保護スイッチ(第16の保護スイッチ)
401 コンデンサ(第1のコンデンサ)
402 コンデンサ(第2のコンデンサ)
403 コンデンサ(第3のコンデンサ)
511 保護コンデンサ(第1の保護コンデンサ)
514 保護コンデンサ(第2の保護コンデンサ)
517 保護コンデンサ(第3の保護コンデンサ)
520 保護コンデンサ(第4の保護コンデンサ)
512、516、518、521 保護コンデンサ(第5の保護コンデンサ)
513、515、519、522 保護コンデンサ(第6の保護コンデンサ)
611 抵抗(第1の抵抗)
614 抵抗(第2の抵抗)
617 抵抗(第3の抵抗)
620 抵抗(第4の抵抗)
612、616、618、621 抵抗(第5の抵抗)
613、615、619、622 抵抗(第6の抵抗)
704 リアクトル(第1のリアクトル)
703 リアクトル(第2のリアクトル)
Claims (25)
- 直流電源と、
第1のスイッチおよび第2のスイッチと、
第1のダイオードおよび第2のダイオードと、
第1のコンデンサ、第2のコンデンサおよび第3のコンデンサと、
第1のリアクトルおよび第2のリアクトルと、
接続経路と、
保護スイッチ回路とを備え、
前記第1のスイッチと、前記第1のダイオードと、前記第2のダイオードと、前記第2のスイッチと、前記第2のコンデンサと、前記第1のコンデンサとは、この順で一巡に直列に接続され、
前記直流電源は、前記第1のリアクトルを介して、前記第1のコンデンサおよび前記第1のスイッチの接続点と、前記第2のスイッチおよび前記第2のコンデンサの接続点と、の間に並列に接続され、
前記第3のコンデンサは、前記第2のリアクトルを介して、前記第1のダイオードおよび前記第1のスイッチの接続点と、前記第2のスイッチおよび前記第2のダイオードの接続点と、の間に並列に接続され、
前記接続経路は、前記第1のダイオードおよび前記第2のダイオードの接続点と、前記第1のコンデンサおよび前記第2のコンデンサの接続点とを接続し、
前記保護スイッチ回路は、前記第1のスイッチおよび前記第1のダイオードのうちの少なくとも一方、または、前記第2のスイッチおよび前記第2のダイオードのうちの少なくとも一方の故障時に、前記第2のコンデンサ、または、前記第1のコンデンサに過電圧が印加される電流経路を、過電圧とならない電流経路へと変更するように制御可能に構成されている、3レベルチョッパ装置。 - 前記保護スイッチ回路は、前記接続経路に直列に接続されている双方向保護スイッチである、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記双方向保護スイッチは、IGBT、MOSFETおよびバイポーラトランジスタのうちの少なくとも1つを含む半導体スイッチ素子とダイオードとを直列接続したスイッチ回路、または、逆阻止型IGBTが2個逆並列接続されることにより構成されている、請求項2に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記双方向保護スイッチは、IGBT、MOSFETおよびバイポーラトランジスタのうちの少なくとも1つを含む半導体スイッチ素子とダイオードとを逆並列接続したスイッチ回路、または、MOSFET、または、逆導通型IGBTが2個逆直列接続されて構成されている、請求項2に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記双方向保護スイッチを構成するダイオードは、シリコンダイオードを含む、請求項3または4に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記双方向保護スイッチを構成するダイオードは、炭化珪素ダイオードを含む、請求項3または4に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記双方向保護スイッチを構成するダイオードは、シリコンダイオードと炭化珪素ダイオードとを並列接続したダイオードを含む、請求項3または4に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記保護スイッチ回路は、前記双方向保護スイッチに並列に接続された第1の抵抗をさらに含む、請求項2〜7のいずれか1項に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記保護スイッチ回路は、前記双方向保護スイッチに並列に接続された第1の保護コンデンサをさらに含む、請求項2〜8のいずれか1項に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のダイオードと前記接続経路の間に直列に接続される第1の保護スイッチと、
前記第2のダイオードと前記接続経路の間に直列に接続される第2の保護スイッチと、
前記第1のダイオードと前記第1の保護スイッチの接続点と、前記第2の保護スイッチと前記第2のダイオードの接続点との間に、並列に接続される第2の抵抗とを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のダイオードと前記接続経路の間に直列に接続される第3の保護スイッチと、
前記第2のダイオードと前記接続経路の間に直列に接続される第4の保護スイッチと、
前記第1のダイオードと前記第3の保護スイッチの接続点と、前記第4の保護スイッチと前記第2のダイオードの接続点との間に、並列に接続される第2の保護コンデンサとを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のコンデンサと前記接続経路の間に直列に接続される第5の保護スイッチと、
前記第2のコンデンサと前記接続経路の間に直列に接続される第6の保護スイッチと、
前記第1のコンデンサと前記第5の保護スイッチの接続点と、前記第6の保護スイッチと前記第2のコンデンサの接続点との間に、並列に接続される第3の抵抗とを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のコンデンサと前記接続経路の間に直列に接続される第7の保護スイッチと、
前記第2のコンデンサと前記接続経路の間に直列に接続される第8の保護スイッチと、
前記第1のコンデンサと前記第7の保護スイッチの接続点と、前記第8の保護スイッチと前記第2のコンデンサの接続点との間に、並列に接続される第3の保護コンデンサとを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のリアクトルに直列に接続される第9の保護スイッチと、
前記第9の保護スイッチの両端に並列に接続される第4の抵抗とを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のリアクトルに直列に接続される第10の保護スイッチと、
前記第10の保護スイッチの両端に並列に接続される第4の保護コンデンサとを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記第3の抵抗、または、前記第4の抵抗の抵抗値をRとし、前記第1のリアクトルのインダクタンスをLとし、前記第1のコンデンサおよび前記第2のコンデンサのうちの容量の小さい方の容量をCとしたとき、抵抗値Rは、下記の式(1)を満たす、請求項12または14に記載の3レベルチョッパ装置。
R≧2×(2×L/C)1/2 ・・・(1) - 前記保護スイッチ回路は、
前記第1のスイッチまたは前記第2のコンデンサまたは前記第1のダイオードまたは前記接続経路に直列に接続されている第1の保護スイッチ部分回路と、
前記第2のスイッチまたは前記第1のコンデンサまたは前記第2のダイオードまたは前記接続経路に直列に接続されている第2の保護スイッチ部分回路との両方、または、いずれか一つを含む、請求項1に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記第1の保護スイッチ部分回路は、第11の保護スイッチを含み、前記第1のスイッチ、または、前記第1のダイオード、または、前記接続経路に直列に接続されている、請求項17に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記第1の保護スイッチ部分回路は、第12の保護スイッチと、前記第12の保護スイッチに並列接続された第5の抵抗とを含む、請求項17に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記第1の保護スイッチ部分回路は、前記第2のコンデンサに直列に接続されており、前記第5の抵抗の抵抗値をRaとし、前記第1のリアクトルのインダクタンスをLとし、前記第2のコンデンサの容量をC2としたとき、前記第5の抵抗の抵抗値Raは、下記の式(2)を満たす、請求項19に記載の3レベルチョッパ装置。
Ra≧2×(2×L/C2)1/2 ・・・(2) - 前記第1の保護スイッチ部分回路は、
第13の保護スイッチと、前記第13の保護スイッチに並列接続された第5の保護コンデンサを含む、請求項17に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記第2の保護スイッチ部分回路は、第14の保護スイッチを含み、前記第2のスイッチ、または、前記第2のダイオード、または、前記接続経路に直列に接続されている、請求項17〜21のいずれか1項に記載の3レベルチョッパ装置。
- 前記第2の保護スイッチ部分回路は、
第15の保護スイッチと、前記第15の保護スイッチに並列接続された第6の抵抗とを含む、請求項17〜21のいずれか1項に記載の3レベルチョッパ装置。 - 前記第2の保護スイッチ部分回路は、前記第1のコンデンサに直列に接続されており、
前記第6の抵抗の抵抗値をRbとし、前記第1のリアクトルのインダクタンスをLとし、前記第1のコンデンサの容量をC1としたとき、前記第6の抵抗の抵抗値Rbは、下記の式(3)を満たす、請求項23に記載の3レベルチョッパ装置。
Rb≧2×(2×L/C1)1/2 ・・・(3) - 前記第2の保護スイッチ部分回路は、
第16の保護スイッチと、前記第16の保護スイッチに並列接続された第6の保護コンデンサとを含む、請求項17〜21のいずれか1項に記載の3レベルチョッパ装置。
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