JP7169742B2

JP7169742B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP7169742B2
Application number: JP2017224081A
Authority: JP
Inventors: 喜啓木田; 光徳木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2022-11-11
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP2019097285A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、各相において、上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を複数備える電力変換装置が知られている。この電力変換装置について説明すると、上，下アームスイッチのそれぞれには、還流ダイオードが逆並列に接続されている。各直列接続体の上アームスイッチの高電位側端子には、直流電源の正極側が接続され、各直列接続体の下アームスイッチの低電位側端子には、直流電源の負極側が接続されている。各直列接続体において、上アームスイッチの低電位側端子と下アームスイッチの高電位側端子とは中間経路により接続されている。各直列接続体の中間経路と、外部負荷に接続される出力点とは出力経路により接続されている。

特開２００７－１５１２８６号公報

上，下アームスイッチがデッドタイムを挟みつつ交互にオンされることに起因して、還流ダイオードにはリカバリ電流が流れる。上アームスイッチを例にして説明すると、複数の上アームスイッチそれぞれに対応する各還流ダイオードに流れるリカバリ電流の大きさが相違し得る。この場合、リカバリ電流の差に応じた共振電流が、還流ダイオード、中間経路及び出力経路を含む閉ループ回路を循環する。この共振電流は、電力変換装置の外部に漏洩してノイズとなり得る。このため、共振電流が発生したとしても、その共振電流を極力早期に減衰させることが望ましい。

本発明は、共振電流を迅速に減衰させることができる電力変換装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上アーム素子及び下アーム素子の直列接続体を複数備える電力変換装置において、前記上アーム素子は、上アームスイッチと、該上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオードと、を有し、前記下アーム素子は、下アームスイッチと、該下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオードと、を有し、前記各直列接続体において、前記上アームスイッチの高電位側端子には、直流電源の正極側が接続される第１接続点が接続され、前記各直列接続体において、前記下アームスイッチの低電位側端子には、前記直流電源の負極側が接続される第２接続点が接続され、前記各直列接続体において、前記上アームスイッチの低電位側端子と前記下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である中間経路と、前記各中間経路と、外部負荷に接続される出力点とを接続する電気経路である出力経路と、前記各中間経路を互いに接続する抵抗体と、を備える。

本発明では、各直列接続体の中間経路が抵抗体により互いに接続されている。このため、上，下アームスイッチのスイッチングにより、リカバリ電流の差に応じた共振電流が発生したとしても、発生した共振電流が抵抗体を流れることにより共振電流の一部が熱に変換される。その結果、共振電流を迅速に減衰させることができる。

第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。アーム部の構成を示す図。共振電流の循環態様の一例を示す図。共振電流の循環態様の一例を示す図。第２実施形態に係るアーム部の構成を示す図。第３実施形態に係るアーム部の構成を示す図。第４実施形態に係るアーム部の構成を示す図。第５実施形態に係るアーム部の構成を示す図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、制御システムは、直流電源１０、電力変換装置を構成するインバータ２０、外部負荷としての回転電機３０及び制御装置４０を備えている。直流電源１０は、例えば２次電池である。

回転電機３０は、インバータ２０を介して直流電源１０に電気的に接続されている。本実施形態では、回転電機３０として、３相のものを用いている。回転電機３０は、３相分の巻線３１を備えている。各巻線３１の第１端には、バスバー等の導電部材１３を介して各アーム部２１が接続されている。各巻線３１の第２端は、中性点で接続されている。すなわち、各巻線３１は星形結線されている。回転電機３０は、例えば永久磁石同期機である。なお、直流電源１０には、コンデンサ１１が並列接続されている。

インバータ２０は、正極側導電部材１２Ｈ、負極側導電部材１２Ｌ及び３相分のアーム部２１を備えている。正極側導電部材１２Ｈ及び負極側導電部材１２Ｌは、例えばバスバーである。正極側導電部材１２Ｈには、直流電源１０の正極側が接続され、負極側導電部材１２Ｌには、直流電源１０の負極側が接続されている。

図２を用いて、各アーム部２１の構成について説明する。本実施形態において、各相のアーム部２１は、基本的には同じ構成である。このため、図２には、１相分のアーム部２１を示す。

アーム部２１は、第１上アームスイッチＳＨ１、第１下アームスイッチＳＬ１、第２上アームスイッチＳＨ２及び第２下アームスイッチＳＬ２を備えている。本実施形態において、各スイッチＳＨ１，ＳＬ１，ＳＨ２，ＳＬ２は、ＩＧＢＴである。第１上アームスイッチＳＨ１には、第１上アームダイオードＤＨ１が逆並列に接続され、第１下アームスイッチＳＬ１には、第１下アームダイオードＤＬ１が逆並列に接続されている。第２上アームスイッチＳＨ２には、第２上アームダイオードＤＨ２が逆並列に接続され、第２下アームスイッチＳＬ２には、第２下アームダイオードＤＬ２が逆並列に接続されている。ちなみに、本実施形態において、例えば、第１上アームスイッチＳＨ１及び第１上アームダイオードＤＨ１が上アーム素子に相当し、第１下アームスイッチＳＬ１及び第１下アームダイオードＤＬ１が下アーム素子に相当する。

第１上アームスイッチＳＨ１の高電位側端子であるコレクタには、第１高圧経路ＰＨ１を介して正極側導電部材１２Ｈが接続され、第２上アームスイッチＳＨ２のコレクタには、第２高圧経路ＰＨ２を介して正極側導電部材１２Ｈが接続されている。正極側導電部材１２Ｈのうち、各高圧経路ＰＨ１，ＰＨ２との接続点を第１接続点Ｔ１と称すこととする。

第１上アームスイッチＳＨ１の低電位側端子であるエミッタには、第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ及び第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂを介して、第１下アームスイッチＳＬ１のコレクタが接続されている。第２上アームスイッチＳＨ２のエミッタには、第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ及び第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂを介して、第２下アームスイッチＳＬ２のコレクタが接続されている。第１下アームスイッチＳＬ１のコレクタには、第１低圧経路ＰＬ１を介して負極側導電部材１２Ｌが接続され、第２下アームスイッチＳＬ２のコレクタには、第２低圧経路ＰＬ２を介して負極側導電部材１２Ｌが接続されている。負極側導電部材１２Ｌのうち、各低圧経路ＰＬ１，ＰＬ２との接続点を第２接続点Ｔ２と称すこととする。

第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ及び第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂの接続点には、第１出力経路Ｐ１を介して導電部材１３の第１端が接続されている。第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ及び第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂの接続点には、第２出力経路Ｐ２を介して導電部材１３の第１端が接続されている。導電部材１３のうち、各出力経路Ｐ１，Ｐ２との接続点を第３接続点Ｔ３と称すこととする。

第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ及び第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂの接続点には、抵抗体５０を介して、第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ及び第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂの接続点が接続されている。

図１の説明に戻り、制御装置４０は、回転電機３０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を駆動する。制御量は、例えばトルクである。制御装置４０は、各アーム部２１の各スイッチをオンオフすべく、各スイッチに対応する駆動信号を、各スイッチのゲートに対して出力する。本実施形態では、各アーム部２１において、第１上アームスイッチＳＨ１と第２上アームスイッチＳＨ２とが同期してオンオフされ、第１下アームスイッチＳＬ１と第２下アームスイッチＳＬ２とが同期してオンオフされる。また、各アーム部２１において、各上アームスイッチＳＨ１，ＳＨ２と各下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２とは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。

ところで、各アーム部２１において、各ダイオードＤＨ１，ＤＨ２，ＤＬ１，ＤＬ２にはリカバリ電流が流れ得る。図３には、デッドタイムの後、各下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２がオンに切り替えられて各上アームダイオードＤＨ１，ＤＨ２にリカバリ電流が流れている状態を示す。第１上アームダイオードＤＨ１に流れる第１リカバリ電流Ｉａと、第２上アームダイオードＤＨ２に流れる第２リカバリ電流Ｉｂとは相違し得る。この相違は、例えば、第１上アームダイオードＤＨ１の寄生容量と第２上アームダイオードＤＨ２の寄生容量とが相違することに起因して生じる。図３には、第１リカバリ電流Ｉａが第２リカバリ電流Ｉｂよりも大きい場合を示す。

第１リカバリ電流Ｉａと第２リカバリ電流Ｉｂとが相違すると、図３に破線にて示す共振電流が流れる。図３に示す共振電流は、第１接続点Ｔ１、第１高圧経路ＰＨ１、第１上アームダイオードＤＨ１、第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ、第１出力経路Ｐ１、第３接続点Ｔ３、第２出力経路Ｐ２、第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ、第２上アームダイオードＤＨ２及び第２高圧経路ＰＨ２を含む閉ループ回路である上アーム回路を循環する。本実施形態において、上アーム回路が第１閉ループ回路に相当する。なお、図４には、上アーム回路の各上アームダイオードＤＨ１，ＤＨ２を容量成分の記号で示し、各下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２を抵抗成分の記号で示した。

共振電流は、上アーム回路における配線及び導体の寄生インダクタンスと素子の寄生容量とで決まる直列共振周波数である第１共振周波数ｆｒ１で大きく振動する。図３，図４には、各経路に存在する寄生インダクタンスを示す。大きく振動する共振電流の一部は、インバータ２０の外部に漏洩してノイズとなる。

ここで、本実施形態では、抵抗体５０が設けられている。このため、上アーム回路を循環する共振電流の一部が抵抗体５０に流れ、抵抗体５０において共振電流が熱に変換される。これにより、共振電流を迅速に減衰させ、共振電流に起因した外部への漏洩ノイズを抑制できる。

なお、デッドタイムの後、各上アームスイッチＳＨ１，ＳＨ２がオンに切り替えられて各下アームダイオードＤＬ１，ＤＬ２にリカバリ電流が流れる。この場合、共振電流は、第２接続点Ｔ２、第１低圧経路ＰＬ１、第１下アームダイオードＤＬ１、第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂ、第１出力経路Ｐ１、第３接続点Ｔ３、第２出力経路Ｐ２、第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂ、第２下アームダイオードＤＬ２及び第２低圧経路ＰＬ２を含む閉ループ回路である下アーム回路を流れる。本実施形態において、下アーム回路が第２閉ループ回路に相当する。下アーム回路を循環する共振電流は、下アーム回路における配線及び導体の寄生インダクタンスと素子の寄生容量とで決まる直列共振周波数である第２共振周波数ｆｒ２で大きく振動する。下アーム回路を循環する共振電流の一部が抵抗体５０に流れ、抵抗体５０において共振電流が熱に変換される。これにより、共振電流を迅速に減衰させることができる。

本実施形態では、第１共振周波数ｆｒ１及び第２共振周波数ｆｒ２のうち高い方の周波数である対象周波数において、抵抗体５０のインピーダンスが、第１出力経路Ｐ１及び第２出力経路Ｐ２の合成インピーダンスと同じ値又は合成インピーダンス未満の値とされている。このため、少なくとも上アームと下アームいずれか一方の共振電流を抵抗体５０に流すことができ、共振電流を減衰させることができる。つまり、抵抗体５０に電流を流すには、抵抗体５０のインピーダンスを上記合成インピーダンス以下にする必要がある。この合成インピーダンスＺは、周波数ｆに比例し、具体的には、出力経路の寄生インダクタンスをＬ＊とすると、Ｚ＝２π×ｆ×Ｌ＊の関係がある。このため、第１共振周波数ｆｒ１及び第２共振周波数ｆｒ２のうち高い方の周波数における抵抗体５０のインピーダンスを上記合成インピーダンス以下にしておく。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図５に示すように、抵抗体５０にコンデンサ６０が直列接続されている。なお、図５において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

コンデンサ６０によれば、抵抗体５０に流れようとする共振電流の直流成分を抑制できる。これにより、抵抗体５０に共振電流が流れる場合に抵抗体５０が過熱状態となるのを防止できる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、各相のアーム部２１は、図６に示すように、上，下アームスイッチの直列接続体を３つ備えている。なお、図６において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

アーム部２１は、さらに、第３上アームスイッチＳＨ３及び第３下アームスイッチＳＬ３を備えている。本実施形態において、各スイッチＳＨ３，ＳＬ３は、ＩＧＢＴである。第３上アームスイッチＳＨ３には、第３上アームダイオードＤＨ３が逆並列に接続され、第３下アームスイッチＳＬ３には、第３下アームダイオードＤＬ３が逆並列に接続されている。第３上アームスイッチＳＨ３のコレクタには、第３高圧経路ＰＨ３を介して第１接続点Ｔ１が接続されている。第３上アームスイッチＳＨ３のエミッタには、第３Ａ中間経路ＰＭ３Ａ及び第３Ｂ中間経路ＰＭ３Ｂを介して、第３下アームスイッチＳＬ３のコレクタが接続されている。第３下アームスイッチＳＬ３のコレクタには、第３低圧経路ＰＬ３を介して第２接続点Ｔ２が接続されている。第３Ａ中間経路ＰＭ３Ａ及び第３Ｂ中間経路ＰＭ３Ｂの接続点には、第３出力経路Ｐ３を介して第３接続点Ｔ３が接続されている。

第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ及び第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂの接続点には、第１抵抗体５０を介して、第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ及び第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂの接続点が接続されている。第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ及び第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂの接続点には、第２抵抗体５１を介して、第３Ａ中間経路ＰＭ３Ａ及び第３Ｂ中間経路ＰＭ３Ｂの接続点が接続されている。第３Ａ中間経路ＰＭ３Ａ及び第３Ｂ中間経路ＰＭ３Ｂの接続点には、第３抵抗体５２を介して、第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ及び第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂの接続点が接続されている。

本実施形態において、上記第１実施形態の上，下アーム回路を第１上，下アーム回路とする。本実施形態において、第１接続点Ｔ１、第２高圧経路ＰＨ２、第２上アームダイオードＤＨ２、第２Ａ中間経路ＰＭ２Ａ、第２出力経路Ｐ２、第３接続点Ｔ３、第３出力経路Ｐ３、第３Ａ中間経路ＰＭ３Ａ、第３上アームダイオードＤＨ３及び第３高圧経路ＰＨ３を含む閉ループ回路を第２上アーム回路とする。また、第２接続点Ｔ２、第２低圧経路ＰＬ２、第２下アームダイオードＤＬ２、第２Ｂ中間経路ＰＭ２Ｂ、第２出力経路Ｐ２、第３接続点Ｔ３、第３出力経路Ｐ３、第３Ｂ中間経路ＰＭ３Ｂ、第３下アームダイオードＤＬ３及び第３低圧経路ＰＬ３を含む閉ループ回路を第２下アーム回路とする。この場合、第２上アーム回路の共振周波数及び第２下アーム回路の共振周波数のうち高い方の共振周波数において、第２抵抗体５１のインピーダンスが、第２出力経路Ｐ２及び第３出力経路Ｐ３の合成インピーダンス以下とされている。

本実施形態において、第１接続点Ｔ１、第３高圧経路ＰＨ３、第３上アームダイオードＤＨ３、第３Ａ中間経路ＰＭ３Ａ、第３出力経路Ｐ３、第３接続点Ｔ３、第１出力経路Ｐ１、第１Ａ中間経路ＰＭ１Ａ、第１上アームダイオードＤＨ１及び第１高圧経路ＰＨ１を含む閉ループ回路を第３上アーム回路とする。また、第２接続点Ｔ２、第３低圧経路ＰＬ３、第３下アームダイオードＤＬ３、第３Ｂ中間経路ＰＭ３Ｂ、第３出力経路Ｐ３、第３接続点Ｔ３、第１出力経路Ｐ１、第１Ｂ中間経路ＰＭ１Ｂ、第１下アームダイオードＤＬ１及び第１低圧経路ＰＬ１を含む閉ループ回路を第３下アーム回路とする。この場合、第３上アーム回路の共振周波数及び第３下アーム回路の共振周波数のうち高い方の共振周波数において、第３抵抗体５２のインピーダンスが、第１出力経路Ｐ１及び第３出力経路Ｐ３の合成インピーダンス以下とされている。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図７に示すように、各アーム部２１の構成を変更する。なお、図７において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

アーム部２１は、第１上アーム導体ＨＢ１、第２上アーム導体ＨＢ２、第１下アーム導体ＬＢ１及び第２下アーム導体ＬＢ２を備えている。各導体ＨＢ１，ＨＢ２，ＬＢ１，ＬＢ２は、板状かつ矩形の平面導体である。本実施形態において、各スイッチ及び各ダイオードは、一体化されている。第１上アームスイッチＳＨ１及び第１上アームダイオードＤＨ１は、第１上アーム導体ＨＢ１上に設けられている。第１上アームスイッチＳＨ１のエミッタは、第１上アーム導体ＨＢ１に接続されている。なお、第２上アーム導体ＨＢ２、第１下アーム導体ＬＢ１及び第２下アーム導体ＬＢ２上のスイッチ及びダイオードについても、第１上アーム導体ＨＢ１上の第１上アームスイッチＳＨ１及び第１上アームダイオードＤＨ１と同様である。

第１，第２上アームスイッチＳＨ１，ＳＨ２のコレクタには、ボンディングワイア等の第１，第２高圧経路ＰＨ１，ＰＨ２を介して正極側導電部材１２Ｈが接続されている。第１，第２上アーム導体ＨＢ１，ＨＢ２には、ボンディングワイア等の第１，第２出力経路Ｐ１，Ｐ２を介して、導電部材１３が接続されている。

第１，第２上アーム導体ＨＢ１，ＨＢ２には、ボンディングワイア等の第１，第２中間経路ＰＭ１，ＰＭ２を介して、第１，第２下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２のコレクタが接続されている。第１，第２下アーム導体ＬＢ１，ＬＢ２には、第１，第２低圧経路ＰＬ１，ＰＬ２を介して、負極側導電部材１２Ｌが接続されている。

第１上アーム導体ＨＢ１と第２上アーム導体ＨＢ２とは、上アーム抵抗体５５Ｈによって接続され、第１下アーム導体ＬＢ１と第２下アーム導体ＬＢ２とは、下アーム抵抗体５５Ｌによって接続されている。

本実施形態において、第１高圧経路ＰＨ１、第１上アームダイオードＤＨ１、第１上アーム導体ＨＢ１、第１出力経路Ｐ１、導電部材１３、第２出力経路Ｐ２、第２上アーム導体ＨＢ２、第２上アームダイオードＤＨ２、第２高圧経路ＰＨ２及び正極側導電部材１２Ｈを含む閉ループ回路を上アーム回路とする。上アーム回路の共振周波数において、上アーム抵抗体５５Ｈのインピーダンスが、第１出力経路Ｐ１及び第２出力経路Ｐ２の合成インピーダンス以下とされている。

本実施形態において、第１低圧経路ＰＬ１、第１下アームダイオードＤＬ１、第１下アーム導体ＬＢ１、第１出力経路Ｐ１、導電部材１３、第２出力経路Ｐ２、第２下アーム導体ＬＢ２、第２下アームダイオードＤＬ２、第２低圧経路ＰＬ２及び負極側導電部材１２Ｌを含む閉ループ回路を下アーム回路とする。下アーム回路の共振周波数において、下アーム抵抗体５５Ｌのインピーダンスが、第１出力経路Ｐ１及び第２出力経路Ｐ２の合成インピーダンス以下とされている。

以上説明した本実施形態では、２つの抵抗体である上，下アーム抵抗体５５Ｈ，５５Ｌが備えられている。このため、上アーム回路の共振周波数における上アーム抵抗体５５Ｈのインピーダンスと、下アーム回路の共振周波数における下アーム抵抗体５５Ｌのインピーダンスとを各別に設定することができる。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第４実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図８に示すように、各アーム部２１の構成を変更する。なお、図８において、先の図７に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

アーム部２１は、上アーム導体ＢＰＨと、下アーム導体ＢＰＬとを備えている。各導体ＢＰＨ，ＢＰＬは、板状かつ矩形の平面導体である。上アーム導体ＢＰＨの中央には、スリットＫＨが形成されている。上アーム導体ＢＰＨにおいて、上アーム側スリットＫＨを挟んだ２つの領域のうち一方の領域には、第１上アームスイッチＳＨ１及び第１上アームダイオードＤＨ１が設けられている。他方の領域には、第２上アームスイッチＳＨ２及び第２上アームダイオードＤＨ２が設けられている。上アーム導体ＢＰＨにおいて、上アーム側スリットＫＨを挟んだ２つの領域は、上アーム側スリットＫＨを跨ぐように設けられた上アーム抵抗体５６Ｈによって接続されている。

下アーム導体ＢＰＬの中央には、下アーム側スリットＫＬが形成されている。下アーム導体ＢＰＬにおいて、下アーム側スリットＫＬを挟んだ２つの領域のうち一方の領域には、第１下アームスイッチＳＬ１及び第１下アームダイオードＤＬ１が設けられている。他方の領域には、第２下アームスイッチＳＬ２及び第２下アームダイオードＤＬ２が設けられている。下アーム導体ＢＰＬにおいて、下アーム側スリットＫＬを挟んだ２つの領域は、下アーム側スリットＫＬを跨ぐように設けられた下アーム抵抗体５６Ｌによって接続されている。

以上説明した本実施形態によれば、第４実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第１実施形態において、第１共振周波数ｆｒ１及び第２共振周波数ｆｒ２のうち低い方の共振周波数において、抵抗体５０のインピーダンスが、第１出力経路Ｐ１及び第２出力経路Ｐ２の合成インピーダンス以下とされていてもよい。

・インバータ２０を構成するスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、ＭＯＳＦＥＴの高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。また、ダイオードとしては、スイッチと一体型のものに限らず、スイッチとは別部品のものであってもよい。

・アーム部２１が、上，下アームスイッチの直列接続体を４つ以上備えていてもよい。

・インバータとしては、３相のものに限らない。また、外部負荷としては、回転電機に限らない。

２０…インバータ、３０…回転電機、５０…抵抗体、ＰＭ１Ａ～ＰＭ２Ｂ…中間経路、ＰＬ１，ＰＬ２…低圧経路、Ｐ１，Ｐ２…出力経路、ＳＨ１～ＳＬ２…スイッチ、ＤＨ１～ＤＬ２…ダイオード。

Claims

上アーム素子及び下アーム素子の直列接続体を複数備える電力変換装置（２０）において、
前記上アーム素子として、
第１上アームスイッチ（ＳＨ１）と、
前記第１上アームスイッチに逆並列接続された第１上アームダイオード（ＤＨ１）と、
第２上アームスイッチ（ＳＨ２）と、
前記第２上アームスイッチに逆並列接続された第２上アームダイオード（ＤＨ２）と、を有し、
前記下アーム素子として、
第１下アームスイッチ（ＳＬ１）と、
前記第１下アームスイッチに逆並列接続された第１下アームダイオード（ＤＬ１）と、
第２下アームスイッチ（ＳＬ２）と、
前記第２下アームスイッチに逆並列接続された第２下アームダイオード（ＤＬ２）と、を有し、
前記第１上アームスイッチの高電位側端子と、前記第２上アームスイッチの高電位側端子とには、直流電源（１０）の正極側が接続される第１接続点（Ｔ１）が接続され、
前記第１下アームスイッチの低電位側端子と、前記第２下アームスイッチの低電位側端子とには、前記直流電源の負極側が接続される第２接続点（Ｔ２）が接続され、
前記第１上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第１Ａ中間経路（ＰＭ１Ａ）と、
前記第２上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第２Ａ中間経路（ＰＭ２Ａ）と、
前記第１Ａ中間経路と前記第１下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第１Ｂ中間経路（ＰＭ１Ｂ）と、
前記第２Ａ中間経路と前記第２下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第２Ｂ中間経路（ＰＭ２Ｂ）と、
前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点と、外部負荷（３０）に接続される第３接続点（Ｔ３）とを接続する電気経路である第１出力経路（Ｐ１）と、
前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点と、前記第３接続点とを接続する電気経路である第２出力経路（Ｐ２）と、
前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点と、前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点とを接続する抵抗体（５０）と、を備え、
前記第１接続点、前記第１上アームダイオード、前記第１Ａ中間経路、前記第１出力経路、前記第３接続点、前記第２出力経路、前記第２Ａ中間経路及び前記第２上アームダイオードを含む第１閉ループ回路の共振周波数、又は前記第２接続点、前記第１下アームダイオード、前記第１Ｂ中間経路、前記第１出力経路、前記第３接続点、前記第２出力経路、前記第２Ｂ中間経路及び前記第２下アームダイオードを含む第２閉ループ回路の共振周波数のいずれかを対象周波数とする場合、前記抵抗体の前記対象周波数におけるインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第２出力経路の前記対象周波数における合成インピーダンス以下とされている電力変換装置。
上アーム素子及び下アーム素子の直列接続体を複数備える電力変換装置（２０）において、
前記上アーム素子として、
第１上アームスイッチ（ＳＨ１）と、
前記第１上アームスイッチに逆並列接続された第１上アームダイオード（ＤＨ１）と、
第２上アームスイッチ（ＳＨ２）と、
前記第２上アームスイッチに逆並列接続された第２上アームダイオード（ＤＨ２）と、を有し、
前記下アーム素子として、
第１下アームスイッチ（ＳＬ１）と、
前記第１下アームスイッチに逆並列接続された第１下アームダイオード（ＤＬ１）と、
第２下アームスイッチ（ＳＬ２）と、
前記第２下アームスイッチに逆並列接続された第２下アームダイオード（ＤＬ２）と、を有し、
前記第１上アームスイッチの高電位側端子と、前記第２上アームスイッチの高電位側端子とには、直流電源（１０）の正極側が接続される第１接続点（Ｔ１）が接続され、
前記第１下アームスイッチの低電位側端子と、前記第２下アームスイッチの低電位側端子とには、前記直流電源の負極側が接続される第２接続点（Ｔ２）が接続され、
前記第１上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第１Ａ中間経路（ＰＭ１Ａ）と、
前記第２上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第２Ａ中間経路（ＰＭ２Ａ）と、
前記第１Ａ中間経路と前記第１下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第１Ｂ中間経路（ＰＭ１Ｂ）と、
前記第２Ａ中間経路と前記第２下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第２Ｂ中間経路（ＰＭ２Ｂ）と、
前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点と、外部負荷（３０）に接続される第３接続点（Ｔ３）とを接続する電気経路である第１出力経路（Ｐ１）と、
前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点と、前記第３接続点とを接続する電気経路である第２出力経路（Ｐ２）と、
前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点と、前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点とを接続する抵抗体（５０）及びコンデンサ（６０）の直列接続体と、を備え、
前記第１接続点、前記第１上アームダイオード、前記第１Ａ中間経路、前記第１出力経路、前記第３接続点、前記第２出力経路、前記第２Ａ中間経路及び前記第２上アームダイオードを含む第１閉ループ回路の共振周波数、又は前記第２接続点、前記第１下アームダイオード、前記第１Ｂ中間経路、前記第１出力経路、前記第３接続点、前記第２出力経路、前記第２Ｂ中間経路及び前記第２下アームダイオードを含む第２閉ループ回路の共振周波数のいずれかを対象周波数とする場合、前記抵抗体の前記対象周波数におけるインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第２出力経路の前記対象周波数における合成インピーダンス以下とされている電力変換装置。
上アーム素子及び下アーム素子の直列接続体を複数備える電力変換装置（２０）において、
前記上アーム素子として、
第１上アームスイッチ（ＳＨ１）と、
前記第１上アームスイッチに逆並列接続された第１上アームダイオード（ＤＨ１）と、
第２上アームスイッチ（ＳＨ２）と、
前記第２上アームスイッチに逆並列接続された第２上アームダイオード（ＤＨ２）と、
第３上アームスイッチ（ＳＨ３）と、
前記第３上アームスイッチに逆並列接続された第３上アームダイオード（ＤＨ３）と、を有し、
前記下アーム素子として、
第１下アームスイッチ（ＳＬ１）と、
前記第１下アームスイッチに逆並列接続された第１下アームダイオード（ＤＬ１）と、
第２下アームスイッチ（ＳＬ２）と、
前記第２下アームスイッチに逆並列接続された第２下アームダイオード（ＤＬ２）と、
第３下アームスイッチ（ＳＬ３）と、
前記第３下アームスイッチに逆並列接続された第３下アームダイオード（ＤＬ３）と、を有し、
前記第１上アームスイッチの高電位側端子と、前記第２上アームスイッチの高電位側端子と、前記第３上アームスイッチの高電位側端子とには、直流電源（１０）の正極側が接続される第１接続点（Ｔ１）が接続され、
前記第１下アームスイッチの低電位側端子と、前記第２下アームスイッチの低電位側端子と、前記第３下アームスイッチの低電位側端子とには、前記直流電源の負極側が接続される第２接続点（Ｔ２）が接続され、
前記第１上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第１Ａ中間経路（ＰＭ１Ａ）と、
前記第２上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第２Ａ中間経路（ＰＭ２Ａ）と、
前記第３上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である第３Ａ中間経路（ＰＭ３Ａ）と、
前記第１Ａ中間経路と前記第１下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第１Ｂ中間経路（ＰＭ１Ｂ）と、
前記第２Ａ中間経路と前記第２下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第２Ｂ中間経路（ＰＭ２Ｂ）と、
前記第３Ａ中間経路と前記第３下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第３Ｂ中間経路（ＰＭ３Ｂ）と、
前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点と、外部負荷（３０）に接続される第３接続点（Ｔ３）とを接続する電気経路である第１出力経路（Ｐ１）と、
前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点と、前記第３接続点とを接続する電気経路である第２出力経路（Ｐ２）と、
前記第３Ａ中間経路及び前記第３Ｂ中間経路の接続点と、前記第３接続点とを接続する電気経路である第３出力経路（Ｐ３）と、
前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点と、前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点とを接続する第１抵抗体（５０）と、
前記第２Ａ中間経路及び前記第２Ｂ中間経路の接続点と、前記第３Ａ中間経路及び前記第３Ｂ中間経路の接続点とを接続する第２抵抗体（５１）と、
前記第３Ａ中間経路及び前記第３Ｂ中間経路の接続点と、前記第１Ａ中間経路及び前記第１Ｂ中間経路の接続点とを接続する第３抵抗体（５２）と、を備え、
前記第１接続点、前記第１上アームダイオード、前記第１Ａ中間経路、前記第１出力経路、前記第３接続点、前記第２出力経路、前記第２Ａ中間経路及び前記第２上アームダイオードを含む閉ループ回路である第１上アーム回路の共振周波数、又は前記第２接続点、前記第１下アームダイオード、前記第１Ｂ中間経路、前記第１出力経路、前記第３接続点、前記第２出力経路、前記第２Ｂ中間経路及び前記第２下アームダイオードを含む閉ループ回路である第１下アーム回路の共振周波数のいずれかにおいて、前記第１抵抗体のインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第２出力経路の合成インピーダンス以下とされており、
前記第１接続点、前記第２上アームダイオード、前記第２Ａ中間経路、前記第２出力経路、前記第３接続点、前記第３出力経路、前記第３Ａ中間経路及び前記第３上アームダイオードを含む閉ループ回路である第２上アーム回路の共振周波数、又は前記第２接続点、前記第２下アームダイオード、前記第２Ｂ中間経路、前記第２出力経路、前記第３接続点、前記第３出力経路、前記第３Ｂ中間経路及び前記第３下アームダイオードを含む閉ループ回路である第２下アーム回路の共振周波数のいずれかにおいて、前記第２抵抗体のインピーダンスが、前記第２出力経路及び前記第３出力経路の合成インピーダンス以下とされており、
前記第１接続点、前記第３上アームダイオード、前記第３Ａ中間経路、前記第３出力経路、前記第３接続点、前記第１出力経路、前記第１Ａ中間経路及び前記第１上アームダイオードを含む閉ループ回路である第３上アーム回路の共振周波数、又は前記第２接続点、前記第３下アームダイオード、前記第３Ｂ中間経路、前記第３出力経路、前記第３接続点、前記第１出力経路、前記第１Ｂ中間経路及び前記第１下アームダイオードを含む閉ループ回路である第３下アーム回路の共振周波数のいずれかにおいて、前記第３抵抗体のインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第３出力経路の合成インピーダンス以下とされている電力変換装置。
前記第１上アーム回路の共振周波数又は前記第１下アーム回路の共振周波数のうち高い方の共振周波数において、前記第１抵抗体のインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第２出力経路の合成インピーダンス以下とされており、
前記第２上アーム回路の共振周波数又は前記第２下アーム回路の共振周波数のうち高い方の共振周波数において、前記第２抵抗体のインピーダンスが、前記第２出力経路及び前記第３出力経路の合成インピーダンス以下とされており、
前記第３上アーム回路の共振周波数又は前記第３下アーム回路の共振周波数のうち高い方の共振周波数において、前記第３抵抗体のインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第３出力経路の合成インピーダンス以下とされている請求項３に記載の電力変換装置。
上アーム素子及び下アーム素子の直列接続体を複数備える電力変換装置（２０）において、
前記上アーム素子は、上アームスイッチ（ＳＨ１，ＳＨ２）と、該上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＨ１，ＤＨ２）と、を有し、
前記下アーム素子は、下アームスイッチ（ＳＬ１，ＳＬ２）と、該下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＬ２，ＤＬ２）と、を有し、
前記各直列接続体において、前記上アームスイッチの高電位側端子には、高圧経路（ＰＨ１，ＰＨ２）を介して、直流電源（１０）の正極側が接続される正極側導電部材（１２Ｈ）が接続され、
前記各直列接続体において、前記上アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である上アーム導体（ＨＢ１，ＨＢ２）と、
前記各直列接続体において、前記上アーム導体と前記下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である中間経路（ＰＭ１，ＰＭ２）と、
前記各直列接続体において、前記下アームスイッチの低電位側端子に接続された電気経路である下アーム導体（ＬＢ１，ＬＢ２）と、
前記各直列接続体における前記上アーム導体と、外部負荷（３０）に接続される導電部材（１３）とを接続する電気経路である出力経路（Ｐ１，Ｐ２）と、
前記各直列接続体における前記上アーム導体を互いに接続する上アーム抵抗体（５５Ｈ）と、
前記各直列接続体における前記下アーム導体を互いに接続する下アーム抵抗体（５５Ｌ）と、を備え、
前記各直列接続体において、前記下アーム導体には、低圧経路（ＰＬ１，ＰＬ２）を介して、前記直流電源の負極側が接続される負極側導電部材（１２Ｌ）が接続され、
前記上アーム抵抗体に接続された一対の前記上アーム導体、一対の前記上アーム導体それぞれに接続された前記上アーム素子の前記上アームダイオード、一対の前記上アーム素子それぞれに接続された前記高圧経路、前記正極側導電部材、一対の前記上アーム導体それぞれに接続された前記出力経路、及び前記導電部材を含む第１閉ループ回路の共振周波数において、前記上アーム抵抗体のインピーダンスが、一対の前記上アーム導体それぞれに接続された前記出力経路の合成インピーダンス以下とされており、
前記下アーム抵抗体に接続された一対の前記下アーム導体、一対の前記下アーム導体それぞれに接続された前記下アーム素子の前記下アームダイオード、一対の前記下アーム導体それぞれに接続された前記低圧経路、前記負極側導電部材、一対の前記下アーム素子それぞれに接続された前記中間経路、一対の前記上アーム導体それぞれに接続された前記出力経路及び前記導電部材を含む第２閉ループ回路の共振周波数において、前記下アーム抵抗体のインピーダンスが前記合成インピーダンス以下とされている電力変換装置。
第１上アーム素子及び第１下アーム素子の直列接続体と、第２上アーム素子及び第２下アーム素子の直列接続体とを備える電力変換装置（２０）において、
前記第１上アーム素子は、第１上アームスイッチ（ＳＨ１）と、該第１上アームスイッチに逆並列接続された第１上アームダイオード（ＤＨ１）と、を有し、
前記第１下アーム素子は、第１下アームスイッチ（ＳＬ１）と、該第１下アームスイッチに逆並列接続された第１下アームダイオード（ＤＬ１）と、を有し、
前記第２上アーム素子は、第２上アームスイッチ（ＳＨ２）と、該第２上アームスイッチに逆並列接続された第２上アームダイオード（ＤＨ２）と、を有し、
前記第２下アーム素子は、第２下アームスイッチ（ＳＬ２）と、該第２下アームスイッチに逆並列接続された第２下アームダイオード（ＤＬ２）と、を有し、
前記第１上アームスイッチ及び前記第２上アームスイッチそれぞれの高電位側端子には、高圧経路（ＰＨ１，ＰＨ２）を介して、直流電源（１０）の正極側が接続される正極側導電部材（１２Ｈ）が接続され、
板状の上アーム導体（ＢＰＨ）と、
板状の下アーム導体（ＢＰＬ）と、を備え、
前記上アーム導体には、上アーム側スリット（ＫＨ）が形成され、
前記下アーム導体には、下アーム側スリット（ＫＬ）が形成され、
前記上アーム導体において前記上アーム側スリットを挟む２つの領域のうち、一方の領域である第１領域に前記第１上アームスイッチの低電位側端子が接続され、他方の領域である第２領域に前記第２上アームスイッチの低電位側端子が接続され、
前記上アーム導体の前記第１領域と前記第１下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第１中間経路（ＰＭ１）と、
前記上アーム導体の前記第２領域と前記第２下アームスイッチの高電位側端子とを接続する電気経路である第２中間経路（ＰＭ２）と、を備え、
前記下アーム導体において前記下アーム側スリットを挟む２つの領域のうち、一方の領域である第１領域に前記第１下アームスイッチの低電位側端子が接続され、他方の領域である第２領域に前記第２下アームスイッチの低電位側端子が接続され、
前記下アーム導体の前記第１領域と、前記直流電源の負極側が接続される負極側導電部材（１２Ｌ）とを接続する電気経路である第１低圧経路（ＰＬ１）と、
前記下アーム導体の前記第２領域と、前記負極側導電部材とを接続する電気経路である第２低圧経路（ＰＬ２）と、
前記上アーム導体の前記第１領域と、外部負荷（３０）に接続される導電部材（１３）とを接続する電気経路である第１出力経路（Ｐ１）と、
前記上アーム導体の前記第２領域と、前記導電部材とを接続する電気経路である第２出力経路（Ｐ２）と、
前記上アーム側スリットを跨ぐように設けられ、前記上アーム導体の前記第１領域と前記上アーム導体の前記第２領域とを互いに接続する上アーム抵抗体（５６Ｈ）と、
前記下アーム側スリットを跨ぐように設けられ、前記下アーム導体の前記第１領域と前記下アーム導体の前記第２領域とを互いに接続する下アーム抵抗体（５６Ｌ）と、を備え、
前記上アーム抵抗体に接続された前記上アーム導体の前記第１領域及び前記第２領域、前記第１上アーム素子の前記第１上アームダイオード、前記第２上アーム素子の前記第２上アームダイオード、前記第１上アーム素子及び前記第２上アーム素子それぞれに接続された前記高圧経路、前記正極側導電部材、前記第１出力経路及び前記第２出力経路、並びに前記導電部材を含む第１閉ループ回路の共振周波数において、前記上アーム抵抗体のインピーダンスが、前記第１出力経路及び前記第２出力経路の合成インピーダンス以下とされており、
前記下アーム抵抗体に接続された前記下アーム導体の前記第１領域及び前記第２領域、前記第１下アーム素子の前記第１下アームダイオード、前記第２下アーム素子の前記第２下アームダイオード、前記第１低圧経路及び前記第２低圧経路、前記負極側導電部材、前記第１中間経路及び前記第２中間経路、前記第１出力経路及び前記第２出力経路、並びに前記導電部材を含む第２閉ループ回路の共振周波数において、前記下アーム抵抗体のインピーダンスが前記合成インピーダンス以下とされている電力変換装置。
前記対象周波数は、前記第１閉ループ回路の共振周波数及び前記第２閉ループ回路の共振周波数のうち高い方の共振周波数である請求項１又は２に記載の電力変換装置。