JPH07194131A - ３レベルインバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の自己消弧型半導体素子がスイッチング
動作をする際に、スナバコンデンサの充放電回数，アノ
ードリアクトルの充放電回数が増加するのを防止する。 【構成】 自己消弧型半導体素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄのスイッチング動作による出力端子電圧の１回の変化
に対し、スナバコンデンサ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの充
放電が１回だけ行われるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自己消弧型半導体素
子を用いて構成される３レベルインバータ装置に関する
ものであり、特に自己消弧型半導体素子のスイッチング
責務軽減のためのスナバ回路の構成およびその接続を持
つ３レベルインバータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は例えば特開平４―３５９６７９
号公報に示された従来の３レベルインバータ装置を示す
回路図であり、図において、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは
例えばＩＧＢＴ，自己消弧型半導体素子サイリスタなど
からなる自己消弧型半導体素子、２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄは自己消弧型半導体素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにそ
れぞれ逆並列接続されたフリーホイールダイオード、３
ａ，３ｂはクランプダイオードである。

【０００３】また、４ａ，４ｂは中間電位点Ｃを持つ直
流電源であり、直流母線正側をＰ、直流母線負側をＮと
する。直流電源４ａ，４ｂの各々の電圧はＥとする。５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはスナバコンデンサ、６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄはスナバダイオードであり、たとえばス
ナバコンデンサ５ａとスナバダイオード６ａから自己消
弧型半導体素子１ａに関するスナバ回路を構成する。他
の自己消弧型半導体素子１ｂ〜１ｄに関しても同様であ
る。

【０００４】さらに、７ａはスナバコンデンサ５ａ，５
ｃに関して共通な放電抵抗、７ｂはスナバコンデンサ５
ｂ，５ｄに関して共通な放電抵抗、８ａ，８ｂはアノー
ドリアクトルである。また自己消弧型半導体素子１ｂ，
自己消弧型半導体素子１ｃの接続点に設けられる出力端
子Ｏおよび負側直流母線Ｎ間から電圧が出力される。

【０００５】図１１（ａ），（ｂ）は図１０に示すよう
な３レベルインバータ装置の、ある出力電圧指令が与え
られた場合の自己消弧型半導体素子１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄのスイッチング状態およびスナバコンデンサ５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄの充電電圧状態を、負荷電流が図中矢
印方向の場合と逆方向の２つの場合について示したもの
である。

【０００６】まず、図１０の出力端子電圧が、２Ｅから
Ｅに移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の
方向に流れている場合について説明する。自己消弧型半
導体素子１ａ，１ｂがオンしており、負荷電流が直流電
源４ａ―自己消弧型半導体素子１ａ―アノードリアクト
ル８ａ―自己消弧型半導体素子１ｂを介して出力端子Ｏ
へ供給されている状態から自己消弧型半導体素子１ａを
ターンオフすると、遮断された負荷電流はスナバコンデ
ンサ５ａ，スナバダイオード６ａからなるスナバ回路に
バイパスされる。

【０００７】この時のスナバコンデンサ５ａの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ａにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ａは電圧Ｅまで充電さ
れる。その直後は、アノードリアクトル８ａにはエネル
ギーが蓄積されているが、アノードリアクトル８ａ―自
己消弧型半導体素子１ｂ―スナバダイオード６ｃ―放電
抵抗７ａ―スナバダイオード６ａ―アノードリアクトル
８ａの経路により、そのエネルギーは全て放電される。

【０００８】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。従っ
て、自己消弧型半導体素子１ａがターンオフした後、自
己消弧型半導体素子１ｃがターンオンするまではスナバ
コンデンサ５ｃの放電経路がクランプダイオード３ｂに
より絶たれているため、スナバコンデンサ５ｄに蓄えら
れていたエネルギーが、スナバコンデンサ５ｄ―放電抵
抗７ｂ―スナバダイオード６ｂ―出力端子Ｏの経路を通
って負荷側に放電される。

【０００９】このスナバコンデンサ５ｄの放電現象は、
スナバコンデンサ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの充電電圧の
和が２Ｅとならねばならない回路構成から生じる必然的
な現象である。

【００１０】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｃをターンオンさせると、スナバコンデン
サ５ｃに蓄えられていたエネルギーの放電経路、具体的
にはスナバコンデンサ５ｃ―放電抵抗７ａ―スナバダイ
オード６ａ―アノードリアクトル８ａ―自己消弧型半導
体素子１ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―スナバコンデ
ンサ５ｃの経路が形成されるため、零電圧まで放電され
る。

【００１１】その直後は、アノードリアクトル８ａには
エネルギーが蓄積されているが、アノードリアクトル８
ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―スナバダイオード６ｃ
―放電抵抗７ａ―スナバダイオード６ａ―アノードリア
クトル８ａの経路により、そのエネルギーは全て放電さ
れる。それと同時にスナバコンデンサ５ｄの再充電経
路、具体的にはスナバコンデンサ５ｄ―直流電源４ｂ―
クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―
自己消弧型半導体素子１ｃ―アノードリアクトル８ｂ―
スナバダイオード６ｄ―スナバコンデンサ５ｄの経路が
形成されるため、電圧Ｅまで充電される。

【００１２】その直後は、アノードリアクトル８ｂには
エネルギーが蓄積されているが、アノードリアクトル８
ｂ―スナバダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバダイ
オード６ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―アノードリア
クトル８ｂの経路により、そのエネルギーは全て放電さ
れる。

【００１３】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、直流電源４ｂ―クランプダイオ
ード３ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―出力端子Ｏの経
路で供給されることになる。

【００１４】次に、図１０の出力端子電圧が、０からＥ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印とは
逆方向に流れている場合について説明する。自己消弧型
半導体素子１ｃ，１ｄがオンしており、負荷電流が自己
消弧型半導体素子１ｃ，アノードリアクトル８ｂ，自己
消弧型半導体素子１ｄを介して出力端子Ｏから逆供給さ
れている状態から自己消弧型半導体素子１ｄをターンオ
フすると、遮断された負荷電流はスナバダイオード６
ｄ，スナバコンデンサ５ｄからなるスナバ回路にバイパ
スされる。この時のスナバコンデンサ５ｄの充電電圧に
より自己消弧型半導体素子１ｄにかかる電圧上昇率が抑
制される。スナバコンデンサ５ｄは電圧Ｅまで充電され
る。その直後は、アノードリアクトル８ｂにはエネルギ
ーが蓄積されているが、アノードリアクトル８ｂ―スナ
バダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバダイオード６
ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―アノードリアクトル８
ｂの経路により、そのエネルギーは全て放電される。

【００１５】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。従っ
て、自己消弧型半導体素子１ｄがターンオフした後、自
己消弧型半導体素子１ｂがターンオンするまではスナバ
コンデンサ５ｂの放電経路がクランプダイオード３ａに
より絶たれているため、スナバコンデンサ５ａに蓄えら
れていたエネルギーが、出力端子Ｏ―スナバダイオード
６ｃ―放電抵抗７ａ―スナバコンデンサ５ａの経路を通
って直流電源４ａ側に放電される。

【００１６】このスナバコンデンサ５ａの放電現象も、
スナバコンデンサ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの充電電圧の
和が２Ｅとならねばならない回路構成から生じる必然的
な現象である。

【００１７】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｂをターンオンさせると、スナバコンデン
サ５ｂに蓄えられていたエネルギーの放電経路、具体的
にはスナバコンデンサ５ｂ―自己消弧型半導体素子１ｂ
―自己消弧型半導体素子１ｃ―アノードリアクトル８ｂ
―スナバダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバコンデ
ンサ５ｂの経路が形成されるため、零電圧まで放電され
る。

【００１８】その直後は、アノードリアクトル８ｂには
エネルギーが蓄積されているが、アノードリアクトル８
ｂ―スナバダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバダイ
オード６ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―アノードリア
クトル８ｂの経路により、そのエネルギーは全て放電さ
れる。それと同時にスナバコンデンサ５ａの再充電経
路、具体的にはスナバコンデンサ５ａ―スナバダイオー
ド６ａ―アノードリアクトル８ａ―自己消弧型半導体素
子１ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―クランプダイオー
ド３ｂ―直流電源４ａ―スナバコンデンサ５ａの経路が
形成されるため、電圧Ｅまで充電される。

【００１９】その直後は、アノードリアクトル８ａには
エネルギーが蓄積されているが、アノードリアクトル８
ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―スナバダイオード６ｃ
―放電抵抗７ａ―スナバダイオード６ａ―アノードリア
クトル８ａの経路により、そのエネルギーは全て放電さ
れる。

【００２０】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏ―自己消弧型半導体素
子１ｃ―クランプダイオード３ｂ―直流電源４ｂの経路
で逆供給されることになる。

【００２１】また、一斉に全ての自己消弧型半導体素子
１ａ〜１ｄにオフ指令が与えられ、全ての自己消弧型半
導体素子１ａ〜１ｄがターンオフした場合、アノードリ
アクトル８ａもしくはアノードリアクトル８ｂに蓄えら
れたエネルギーは、スナバコンデンサ５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄに移されながら放電される。このためスナバコ
ンデンサ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの静電容量によって
は、これらの過充電を引き起こし、各自己消弧型半導体
素子１ａ〜１ｄに過電圧が印加され、素子破壊に至る恐
れがある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の３レベルインバ
ータ装置は以上のように構成されているので、自己消弧
型半導体素子１ａ〜１ｄのいずれかがスイッチング動作
をする際に、スナバコンデンサ５ａ〜５ｄの充放電、ア
ノードリアクトルの充放電が複数回行われ、特に放電動
作の際には、放電抵抗７ａ，７ｂを介する経路で放電す
ることになるため、放電抵抗７ａ，７ｂで消費するエネ
ルギーが増加することになり、装置の効率が低下し、そ
のため放電抵抗の冷却装置容量が増加し、ひいては装置
全体の大型化および高コスト化を招くなどの問題点があ
った。

【００２３】請求項１および請求項２の発明は上記のよ
うな問題点を解決するためになされたもので、所定の自
己消弧型半導体素子がスイッチング動作をする際に、ス
ナバコンデンサの充放電回数，アノードリアクトルの充
放電回数が増加するのを防止できる３レベルインバータ
装置を得ることを目的とする。

【００２４】請求項３の発明は上記目的を達成しつつ、
３レベルインバータ装置を構成する自己消弧型半導体素
子のターンオフ時にかかる電圧上昇率を規定でき、さら
にはターンオン時にかかる電流上昇率を規定でき、ある
いは意図的にターンオン時のスイッチング損失を低減で
きるほか、全ての自己消弧型半導体素子がターンオフし
た場合でも、アノードリアクトルに蓄積されたエネルギ
ーによりその自己消弧半導体素子に過電圧が印加される
のを防止できる３レベルインバータ装置を得ることを目
的とする。

【００２５】請求項４の発明は回収エネルギーを直流電
源に返して再利用できる３レベルインバータ装置を得る
ことを目的とする。

【００２６】請求項５および請求項６の発明は上記目的
を達成しつつ、負荷電流を遮断する自己消弧型半導体素
子にかかるスパイク電圧を低減できる３レベルインバー
タ装置を得ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る３
レベルインバータ装置は、自己消弧型半導体素子のスイ
ッチング動作による出力端子電圧の１回の変化に対し、
スナバコンデンサの充放電が１回だけ行われるように構
成したものである。

【００２８】請求項２の発明に係る３レベルインバータ
装置は、各スナバ回路の接続を変更することで、各スナ
バコンデンサが放電抵抗を介して放電関係を持つように
構成したものである。

【００２９】請求項３の発明に係る３レベルインバータ
装置は、自己消弧型半導体素子のスイッチング動作によ
る出力端子電圧の１回の変化に対し、スナバコンデンサ
の充放電およびアノードリアクトルの充放電が１回だけ
行われるように構成したものである。

【００３０】請求項４の発明に係る３レベルインバータ
装置は、自己消弧型半導体素子のスイッチング動作によ
る出力端子電圧の１回の変化に対し、スナバコンデンサ
の充放電およびアノードリアクトルの充放電が１回だけ
行われるようにし、さらにアノードリアクトルに蓄積さ
れるエネルギーの一部を再利用するように構成したもの
である。

【００３１】請求項５の発明に係る３レベルインバータ
装置は、出力端子両側の自己消弧型半導体素子に関する
スナバ回路の位置や各接続端子間の距離を短くするなど
接続方法を最適にするように構成したものである。

【００３２】請求項６の発明に係る３レベルインバータ
装置は、出力端子両側の自己消弧型半導体素子に関する
スナバ回路の位置や各接続端子間の距離を短くするなど
接続方法を最適にするように構成したものである。

【００３３】

【作用】請求項１の発明における３レベルインバータ装
置は、２つのスナバコンデンサが放電抵抗を介して充放
電関係を持ち、一方のスナバコンデンサが充電される
と、他方のスナバコンデンサが放電されるようにするこ
とで、１つのスナバコンデンサの充放電回数を減らし、
放電抵抗によるエネルギー損失を抑えながら、システム
の効率化を図る。

【００３４】請求項２の発明における３レベルインバー
タ装置は、請求項１の回路接続を入れ替えるだけで、一
方のスナバコンデンサが充電されると、他方のスナバコ
ンデンサが放電されるようにすることで、１つのスナバ
コンデンサの充放電回数を減らし、放電抵抗によるエネ
ルギー損失を抑えながら、システムの効率化を図る。

【００３５】請求項３の発明における３レベルインバー
タ装置は、一方のスナバコンデンサが充電されると、他
方のスナバコンデンサが放電されるようにすることで、
１つのスナバコンデンサの充放電回数を減らし、放電抵
抗によるエネルギー損失を抑えながら、システムの効率
化を図る。また、一斉に全ての自己消弧型半導体素子に
オフ指令が与えられ、全ての自己消弧型半導体素子がタ
ーンオフした場合、アノードリアクトルの挿入位置が直
列接続された自己消弧型半導体素子の外側に位置してい
るので、各アノードリアクトルに蓄えられたエネルギー
をリセット回路内のリセット抵抗により処理可能にし、
アノードリアクトルに蓄積されたエネルギーによりスナ
バコンデンサの過充電を引き起こしたり、自己消弧型半
導体素子に過電圧が印加されるのを防ぐ。

【００３６】請求項４の発明における３レベルインバー
タ装置は、アノードリアクトルからクランプコンデンサ
に蓄えた大きなエネルギーを放電抵抗を介して直流電源
に回収することで、アノードリアクトルのエネルギーの
一部を再利用可能にする。

【００３７】請求項５の発明における３レベルインバー
タ装置は、負荷電流の経路変更に対しては、自己消弧型
半導体素子の両端側の配線インダクタンスを通して負荷
電流を安定かつ継続して流すことで、これらを流れる電
流を変化させず、それらの配線インダクタンスの存在が
スパイク電圧の発生要因にならないようにする。

【００３８】請求項６の発明における３レベルインバー
タ装置は、請求項６の回路の僅かな変更で、負荷電流の
経路変更に対しては、自己消弧型半導体素子の両端側の
配線インダクタンスを通して負荷電流を安定かつ継続し
て流すことで、これらを流れる電流を変化させず、それ
らの配線インダクタンスの存在がスパイク電圧の発生要
因にならないようにする。

【００３９】

【実施例】

実施例１．以下、請求項１の発明の一実施例を図につい
て説明する。図１において、１ａは第１の自己消弧型半
導体素子としての自己消弧型半導体素子、１ｂは第２の
自己消弧型半導体素子としての自己消弧型半導体素子、
１ｃは第３の自己消弧型半導体素子としての自己消弧型
半導体素子、１ｄは第４の自己消弧型半導体素子として
の自己消弧型半導体素子、２ａは第１のダイオードとし
てのフリーホイールダイオード、２ｂは第２のダイオー
ドとしてのフリーホイールダイオード、２ｃは第３のダ
イオードとしてのフリーホイールダイオード、２ｄは第
４のダイオードとしてのフリーホイールダイオード、３
ａは第５のダイオードとしてのクランプダイオード、３
ｂは第６のダイオードとしてのクランプダイオード、４
ａ，４ｂは直流電源、５ａは第１のコンデンサとしての
スナバコンデンサ、５ｂは第２のコンデンサとしてのス
ナバコンデンサ、５ｃは第３のコンデンサとしてのスナ
バコンデンサ、５ｄは第４のコンデンサとしてのスナバ
コンデンサ、６ａは第７のダイオードとしてのスナバダ
イオード、６ｂは第８のダイオードとしてのスナバダイ
オード、６ｃは第９のダイオードとしてのスナバダイオ
ード、６ｄは第１０のダイオードとしてのスナバダイオ
ード、７ａは第１の抵抗器としての放電抵抗、７ｂは第
２の抵抗器としての放電抵抗である。

【００４０】なお、従来の図１０とは各構成要素の接続
関係が異なり、スナバコンデンサ５ｂ、スナバダイオー
ド６ｂからなるスナバ回路Ｓ２が、クランプダイオード
３ａおよび自己消弧型半導体素子１ｂに一括に並列接続
され、またスナバダイオード６ｃ，スナバコンデンサ５
ｃからなるスナバ回路Ｓ３が、自己消弧型半導体素子１
ｃおよびクランプダイオード３ｂに一括に並列接続され
ている。

【００４１】図２は図１において、ある出力電圧指令が
与えられた場合の自己消弧型半導体素子１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄのスイッチング状態およびスナバコンデンサ５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの充電電圧状態を示している。

【００４２】次に動作について説明する。まず、図１の
出力端子電圧が、２ＥからＥに移行する動作について、
特に負荷電流が図中矢印の方向に流れている場合につい
て説明する。自己消弧型半導体素子１ａ，１ｂがオンし
ており、負荷電流が直流電源４ａー自己消弧型半導体素
子１ａー自己消弧型半導体素子１ｂを介して出力端子Ｏ
へ供給されている状態から自己消弧型半導体素子１ａを
ターンオフすると、遮断された負荷電流はスナバコンデ
ンサ５ａ，スナバダイオード６ａからなるスナバ回路Ｓ
１にバイパスされる。この時のスナバコンデンサ５ａの
充電電圧により自己消弧型半導体素子１ａにかかる電圧
上昇率が抑制される。スナバコンデンサ５ａは電圧Ｅま
で充電される。

【００４３】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｃのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｃの放電経路が確保されてい
る。

【００４４】具体的にはスナバコンデンサ５ｃに蓄えら
れていたエネルギーが、スナバコンデンサ５ｃ―放電抵
抗７ａ―スナバダイオード６ａ―自己消弧型半導体素子
１ｂ―出力端子Ｏの経路を通って負荷側に放電される。
このスナバコンデンサ５ｃの放電現象は、スナバコンデ
ンサ５ａ，５ｃの充電電圧の和がＥとならねばならない
回路構成から生じる必然的な現象である。

【００４５】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｃをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００４６】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、直流電源４ｂ―クランプダイオ
ード３ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―出力端子Ｏの経
路で供給されることになる。

【００４７】次に、図１の出力端子電圧が、Ｅから０に
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方向
に流れている場合について説明する。自己消弧型半導体
素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が直流電源４
ｂ―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体素子１
ｂを介して出力端子Ｏへ供給されている状態から自己消
弧型半導体素子１ｂをターンオフすると、遮断された負
荷電流はスナバコンデンサ５ｂ，スナバダイオード６ｂ
からなるスナバ回路Ｓ２にバイパスされる。

【００４８】この時のスナバコンデンサ５ｂの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｂにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｂは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【００４９】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｄのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｄの放電経路が確保されてい
る。

【００５０】具体的にはスナバコンデンサ５ｄに蓄えら
れていたエネルギーが、スナバコンデンサ５ｄ―放電抵
抗７ｂ―スナバダイオード６ｂ―出力端子Ｏの経路を通
って負荷側に放電される。このスナバコンデンサ５ｄの
放電現象は、スナバコンデンサ５ｂ，５ｄの充電電圧の
和がＥとならねばならない回路構成から生じる必然的な
現象である。

【００５１】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｄをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００５２】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
０となり、負荷電流は、直流母線負側Ｎーフリーホイー
ルダイオード２ｄーフリーホイールダイオード２ｃー出
力端子Ｏの経路で供給されることになる。

【００５３】次に、図１の出力端子電圧が、０からＥに
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印とは逆
方向に流れている場合について説明する。自己消弧型半
導体素子１ｃ，１ｄがオンしており、負荷電流が自己消
弧型半導体素子１ｃ，自己消弧型半導体素子１ｄを介し
て出力端子から逆供給されている状態から自己消弧型半
導体素子１ｄをターンオフすると、遮断された負荷電流
はスナバダイオード６ｄ，スナバコンデンサ５ｄからな
るスナバ回路Ｓ４にバイパスされる。この時のスナバコ
ンデンサ５ｄの充電電圧により自己消弧型半導体素子１
ｄにかかる電圧上昇率が抑制される。スナバコンデンサ
５ｄは電圧Ｅまで充電される。

【００５４】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｂのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｂの放電経路が確保されてい
る。

【００５５】具体的には出力端子Ｏ―自己消弧型半導体
素子１ｃ―スナバダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナ
バコンデンサ５ｂの経路を通って直流電源４ｂ側に放電
される。このスナバコンデンサ５ｂの放電現象は、スナ
バコンデンサ５ｂ，５ｄの充電電圧の和がＥとならねば
ならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【００５６】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｂをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００５７】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏ―自己消弧型半導体素
子１ｃ―クランプダイオード３ｂ―直流電源４ｂの経路
で逆供給されることになる。

【００５８】次に、図１の出力端子電圧が、Ｅから２Ｅ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆
方向に流れている場合について説明する。自己消弧型半
導体素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が自己消
弧型半導体素子１ｃ，クランプダイオード３ｂを介して
出力端子から逆供給されている状態から自己消弧型半導
体素子１ｃをターンオフすると、遮断された負荷電流は
スナバダイオード６ｃ，スナバコンデンサ５ｃからなる
スナバ回路Ｓ３にバイパスされる。この時のスナバコン
デンサ５ｃの充電電圧により自己消弧型半導体素子１ｃ
にかかる電圧上昇率が抑制される。スナバコンデンサ５
ｃは電圧Ｅまで充電される。

【００５９】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ａのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ａの放電経路が確保されてい
る。

【００６０】具体的には出力端子Ｏースナバダイオード
６ｃー放電抵抗７ａースナバコンデンサ５ａの経路を通
って直流電源４ａ側に放電される。このスナバコンデン
サ５ａの放電現象は、スナバコンデンサ５ａ，５ｃの充
電電圧の和がＥとならねばならない回路構成から生じる
必然的な現象である。

【００６１】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ａをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００６２】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
２Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏーフリーホイールダ
イオード２ｂーフリーホイールダイオード２ａー直流電
源４ａの経路で逆供給されることになる。

【００６３】前述したように、図１の回路においては、
スナバコンデンサ５ａとスナバコンデンサ５ｃが、放電
抵抗７ａを介して必ず充放電関係を持ち、一方のスナバ
コンデンサが充電されれば他方のスナバコンデンサが放
電されることになる。同様にスナバコンデンサ５ｂとス
ナバコンデンサ５ｄが、放電抵抗７ｂを介して必ず充放
電関係を持つことになる。

【００６４】従ってある自己消弧型半導体素子がスイッ
チング動作をする際に、１つのスナバコンデンサの充放
電回数が増加することはなく、必ず１つのスナバコンデ
ンサの充電と１つのスナバコンデンサの放電だけが行わ
れるのである。

【００６５】実施例２．図３は請求項２の発明の一実施
例を示す回路図であり、図１と同一の回路部分には同一
符号を付してある。この図３は図１とは各構成要素の接
続関係が異なり、スナバダイオード６ｂ，スナバコンデ
ンサ５ｂからなるスナバ回路Ｓ２をクランプダイオード
３ｂに並列接続し、またスナバダイオード６ｃ、スナバ
コンデンサ５ｃからなるスナバ回路Ｓ３をクランプダイ
オード３ａに並列接続している。

【００６６】まず、図３の出力端子電圧が、２ＥからＥ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方
向に流れている場合について説明する。自己消弧型半導
体素子１ａ，１ｂがオンしており、負荷電流が直流電源
４ａ―自己消弧型半導体素子１ａ―自己消弧型半導体素
子１ｂを介して出力端子へ供給されている状態から自己
消弧型半導体素子１ａをターンオフすると、遮断された
負荷電流はスナバコンデンサ５ａ，スナバダイオード６
ａからなるスナバ回路Ｓ１にバイパスされる。

【００６７】この時のスナバコンデンサ５ａの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ａにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ａは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【００６８】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｃのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｃの放電経路が確保されてい
る。

【００６９】具体的にはスナバコンデンサ５ｃに蓄えら
れていたエネルギーが、スナバコンデンサ５ｃ―放電抵
抗７ａ―スナバダイオード６ａ―自己消弧型半導体素子
１ｂ―出力端子Ｏの経路を通って負荷側に放電される。

【００７０】このスナバコンデンサ５ｃの放電現象は、
スナバコンデンサ５ａ，５ｃの充電電圧の和がＥとなら
ねばならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【００７１】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｃをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００７２】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、直流電源４ｂークランプダイオ
ード３ａー自己消弧型半導体素子１ｂー出力端子Ｏの経
路で供給されることになる。

【００７３】次に、図３の出力端子電圧が、Ｅから０に
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方向
に流れている場合について説明する。自己消弧型半導体
素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が直流電源４
ｂ―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体素子１
ｂを介して出力端子Ｏへ供給されている状態から自己消
弧型半導体素子１ｂをターンオフすると、遮断された負
荷電流はスナバコンデンサ５ｂ，スナバダイオード６ｂ
からなるスナバ回路Ｓ２とフリーホイールダイオード２
ｃを介する経路にバイパスされる。

【００７４】この時のスナバコンデンサ５ｂの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｂにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｂは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【００７５】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｄのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｄの放電経路が確保されてい
る。

【００７６】具体的にはスナバコンデンサ５ｄに蓄えら
れていたエネルギーが、スナバコンデンサ５ｄ―放電抵
抗７ｂ―スナバダイオード６ｂ―フリーホイールダイオ
ード２ｃ―出力端子Ｏの経路を通って負荷側に放電され
る。

【００７７】このスナバコンデンサ５ｄの放電現象は、
スナバコンデンサ５ｂ，５ｄの充電電圧の和がＥとなら
ねばならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【００７８】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｄをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００７９】この一連の動作を経て、出力端子Ｏの電圧
はＥとなり、負荷電流は、直流母線負側Ｎーフリーホイ
ールダイオード２ｄーフリーホイールダイオード２ｃー
出力端子Ｏの経路で供給されることになる。

【００８０】次に、図３の出力端子電圧が、０からＥに
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆方
向に流れている場合について説明する。自己消弧型半導
体素子１ｃ，１ｄがオンしており、負荷電流が自己消弧
型半導体素子１ｃ，自己消弧型半導体素子１ｄを介して
出力端子Ｏから逆供給されている状態から自己消弧型半
導体素子１ｄをターンオフすると、遮断された負荷電流
はスナバダイオード６ｄ，スナバコンデンサ５ｄからな
るスナバ回路Ｓ４にバイパスされる。

【００８１】この時のスナバコンデンサ５ｄの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｄにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｄは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【００８２】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｂのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｂの放電経路が確保されてい
る。

【００８３】具体的には出力端子Ｏ―自己消弧型半導体
素子１ｃ―スナバダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナ
バコンデンサ５ｂの経路を通って直流電源４ｂ側に放電
される。このスナバコンデンサ５ｂの放電現象は、スナ
バコンデンサ５ｂ，５ｄの充電電圧の和がＥとならねば
ならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【００８４】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｂをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００８５】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏー自己消弧型半導体素
子１ｃ―クランプダイオード３ｂ―直流電源４ｂの経路
で逆供給されることになる。

【００８６】次に、図３の出力端子電圧が、Ｅから２Ｅ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆
方向に流れている場合について説明する。自己消弧型半
導体素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が自己消
弧型半導体素子１ｃ，クランプダイオード３ｂを介して
出力端子Ｏから逆供給されている状態から自己消弧型半
導体素子１ｃをターンオフすると、遮断された負荷電流
はフリーホイールダイオード２ｂとスナバダイオード６
ｃ，スナバコンデンサ５ｃからなるスナバ回路Ｓ３を介
する経路にバイパスされる。

【００８７】この時のスナバコンデンサ５ｃの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｃにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｃは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【００８８】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ａのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ａの放電経路が確保されてい
る。

【００８９】具体的には出力端子Ｏ―フリーホイールダ
イオード２ｂ―スナバダイオード６ｃ―放電抵抗７ａ―
スナバコンデンサ５ａの経路を通って直流電源４ａ側に
放電される。このスナバコンデンサ５ａの放電現象は、
スナバコンデンサ５ａ，５ｃの充電電圧の和がＥとなら
ねばならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【００９０】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ａをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【００９１】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
２Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏ―フリーホイールダ
イオード２ｂ―フリーホイールダイオード２ａ―直流電
源４ａの経路で逆供給されることになる。

【００９２】上記のように、図３の回路においては、ス
ナバコンデンサ５ａとスナバコンデンサ５ｃが、放電抵
抗７ａを介して必ず充放電関係を持ち、一方のスナバコ
ンデンサが充電されれば他方のスナバコンデンサが放電
されることになる。同様にスナバコンデンサ５ｂとスナ
バコンデンサ５ｄが、放電抵抗７ｂを介して必ず充放電
関係を持つことになる。

【００９３】従って、ある自己消弧型半導体素子がスイ
ッチング動作をする際に、１つのスナバコンデンサの充
放電回数が増加することはなく、必ず１つのスナバコン
デンサの充電と１つのスナバコンデンサの放電だけが行
われるのである。

【００９４】実施例３．図４は請求項３の発明の一実施
例を示す回路図であり、図１と同一の回路部分には同一
符号を付してある。この図４は、構成要素の追加がなさ
れており、第１のリアクトルとしてのアノードリアクト
ル８ａ，第２のリアクトルとしてのアノードリアクトル
８ｂが正側の直流母線Ｐと自己消弧型半導体素子１ａと
の間および負側の直流母線Ｎと自己消弧型半導体素子１
ｄとの間に挿入されている。またアノードリアクトル８
ａは、第３の抵抗器としてのリセット抵抗９ａおよび第
１１のダイオードとしてのリセットダイオード１０ａか
らなる第１のリセット回路Ｒ１に、またアノードリアク
トル８ｂは第４の抵抗器としてのリセット抵抗９ｂおよ
び第１２のダイオードとしてのリセットダイオード１０
ｂからなる第２のリセット回路Ｒ２に、それぞれ並列接
続されている。

【００９５】図２には図４において、ある出力電圧指令
が与えられた場合の自己消弧型半導体素子１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄのスイッチング状態およびスナバコンデンサ
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの充電電圧状態を示している。

【００９６】まず、図４の出力端子電圧が、２ＥからＥ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方
向に流れている場合について説明する。自己消弧型半導
体素子１ａ，１ｂがオンしており、負荷電流が直流電源
４ａ―アノードリアクトル８ａ―自己消弧型半導体素子
１ａ―自己消弧型半導体素子１ｂを介して出力端子Ｏへ
供給されている状態から自己消弧型半導体素子１ａをタ
ーンオフすると、遮断された負荷電流はスナバコンデン
サ５ａ，スナバダイオード６ａからなるスナバ回路Ｓ１
にバイパスされる。

【００９７】この時のスナバコンデンサ５ａの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ａにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ａは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【００９８】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｃのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｃの放電経路が確保されてい
る。

【００９９】具体的にはスナバコンデンサ５ｃに蓄えら
れていたエネルギーが、スナバコンデンサ５ｃ―放電抵
抗７ａ―スナバダイオード６ａ―自己消弧型半導体素子
１ｂ―出力端子Ｏの経路を通って負荷側に放電される。

【０１００】このスナバコンデンサ５ｃの放電現象は、
スナバコンデンサ５ａ，５ｃの充電電圧の和がＥとなら
ねばならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【０１０１】そのスナバコンデンサ５ａ，５ｃの充放電
直後は、アノードリアクトル８ａにエネルギーが蓄積さ
れているが、アノードリアクトル８ａーリセット抵抗９
ａーリセットダイオード１０ａーアノードリアクトル８
ａの経路により、そのエネルギーは全て放電される。

【０１０２】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｃをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【０１０３】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、直流電源４ｂ―クランプダイオ
ード３ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―出力端子Ｏの経
路で供給されることになる。

【０１０４】次に、図４の出力端子電圧が、Ｅから０に
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方向
に流れている場合について説明する。自己消弧型半導体
素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が直流電源４
ｂ―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体素子１
ｂを介して出力端子Ｏへ供給されている状態から自己消
弧型半導体素子１ｂをターンオフすると、遮断された負
荷電流はスナバコンデンサ５ｂ，スナバダイオード６ｂ
からなるスナバ回路Ｓ２にバイパスされる。

【０１０５】この時のスナバコンデンサ５ｂの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｂにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｂは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【０１０６】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｄのスイッチング状態に係わら
ず、スナバコンデンサ５ｄの放電経路が確保されてい
る。

【０１０７】具体的にはスナバコンデンサ５ｄに蓄えら
れていたエネルギーが、アノードリアクトル８ｂ―スナ
バコンデンサ５ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバダイオード６
ｂ―出力端子Ｏの経路を通って負荷側に放電される。

【０１０８】このスナバコンデンサ５ｄの放電現象は、
スナバコンデンサ５ｂ，５ｄの充電電圧の和がＥとなら
ねばならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【０１０９】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｄをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【０１１０】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、直流母線負側Ｎーアノードリア
クトル８ｂーフリーホイールダイオード２ｄーフリーホ
イールダイオード２ｃー出力端子Ｏの経路で供給される
ことになる。

【０１１１】次に、図４の出力端子電圧が、０からＥに
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方向
に流れている場合について説明する。自己消弧型半導体
素子１ｃ，１ｄがオンしており、負荷電流が、直流母線
負側Ｎーアノードリアクトル８ｂーフリーホイールダイ
オード２ｄーフリーホイールダイオード２ｃを介して出
力端子Ｏへ供給されている状態から自己消弧型半導体素
子１ｄをターンオフさせ、短絡防止時間Ｔｄの後、自己
消弧型半導体素子１ｂをターンオンさせる。するとアノ
ードリアクトル８ｂには直流電源４ｂの電圧Ｅが印加さ
れ、負荷電流はフリーホイールダイオード２ｄ，２ｃか
らクランプダイオード３ａ，自己消弧型半導体素子１ｂ
へ転流する。

【０１１２】このとき自己消弧型半導体素子１ｂにかか
る電流上昇率がアノードリアクトル８ｂによって抑制さ
れる。

【０１１３】その後スナバコンデンサ５ｂは、スナバコ
ンデンサ５ｂ―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半
導体素子１ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―スナバダイ
オード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバコンデンサ５ｂの経
路で、電圧零まで放電する。

【０１１４】また、スナバコンデンサ５ｄは、スナバコ
ンデンサ５ｄ―アノードリアクトル８ｂ―直流電源４ｂ
―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ
―自己消弧型半導体素子１ｃ―スナバダイオード６ｄ―
スナバコンデンサ５ｄの経路で、電圧Ｅまで充電され
る。

【０１１５】そのスナバコンデンサ５ｂ，５ｄの充放電
直後は、アノードリアクトル８ｂにエネルギーが蓄積さ
れているが、アノードリアクトル８ｂ―リセットダイオ
ード１０ｂ―リセット抵抗９ｂ―アノードリアクトル８
ｂの経路により、そのエネルギーは全て放電される。

【０１１６】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、直流電源４ｂ―クランプダイオ
ード３ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―出力端子Ｏの経
路で供給されることになる。

【０１１７】次に、図４の出力端子電圧が、Ｅから２Ｅ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の方
向に流れている場合について説明する。自己消弧型半導
体素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が、直流電
源４ｂ―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体素
子１ｂを介して出力端子Ｏへ供給されている状態から自
己消弧型半導体素子１ｃをターンオフさせ、短絡防止時
間Ｔｄの後、自己消弧型半導体素子１ａをターンオンさ
せる。

【０１１８】すると、アノードリアクトル８ａには直流
電源４ａの電圧Ｅが印加され、負荷電流はクランプダイ
オード３ａから自己消弧型半導体素子１ａへ転流する。
このとき自己消弧型半導体素子１ａにかかる電流上昇率
がアノードリアクトル８ａによって抑制される。

【０１１９】その後スナバコンデンサ５ａは、スナバコ
ンデンサ５ａ―自己消弧型半導体素子１ａ―自己消弧型
半導体素子１ｂ―スナバダイオード６ｃ―放電抵抗７ａ
―スナバコンデンサ５ａの経路で、電圧零まで放電す
る。またスナバコンデンサ５ｃは、スナバコンデンサ５
ｃ―直流電源４ａ―アノードリアクトル８ａ―自己消弧
型半導体素子１ａ―自己消弧型半導体素子１ｂ―スナバ
ダイオード６ｃ―スナバコンデンサ５ｃの経路で、電圧
Ｅまで充電される。

【０１２０】そのスナバコンデンサ５ａ，５ｃの充放電
直後は、アノードリアクトル８ａにエネルギーが過剰に
蓄積されているが、アノードリアクトル８ａ―リセット
抵抗９ａ―リセットダイオード１０ａ―アノードリアク
トル８ａの経路により、そのエネルギーは全て放電され
る。

【０１２１】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
２Ｅとなり、負荷電流は、直流電源４ａ―アノードリア
クトル８ａ―自己消弧型半導体素子１ａ―自己消弧型半
導体素子１ｂ―出力端子Ｏの経路で供給されることにな
る。

【０１２２】次に、図４の出力端子電圧が、０からＥに
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆方
向に流れている場合について説明する。自己消弧型半導
体素子１ｃ，１ｄがオンしており、負荷電流が自己消弧
型半導体素子１ｃ，自己消弧型半導体素子１ｄを介して
出力端子Ｏから逆供給されている状態から自己消弧型半
導体素子１ｄをターンオフすると、遮断された負荷電流
はスナバダイオード６ｄ，スナバコンデンサ５ｄからな
るスナバ回路Ｓ４にバイパスされる。

【０１２３】この時のスナバコンデンサ５ｄの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｄにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｄは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【０１２４】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ｂのスイッチ状態に係わらず、
スナバコンデンサ５ｂの放電経路が確保されている。

【０１２５】具体的には出力端子Ｏ―自己消弧型半導体
素子１ｃ―スナバダイオード６ｄ―放電抵抗７ｂ―スナ
バコンデンサ５ｂの経路を通って直流電源４ｂ側に放電
される。このスナバコンデンサ５ｂの放電現象は、スナ
バコンデンサ５ｂ，５ｄの充電電圧の和がＥとならねば
ならない回路構成から生じる必然的な現象である。

【０１２６】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ｂをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【０１２７】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏ―自己消弧型半導体素
子１ｃ―クランプダイオード３ｂ―直流電源４ｂの経路
で逆供給されることになる。

【０１２８】次に、図４の出力端子電圧が、Ｅから２Ｅ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆
方向に流れている場合について説明する。自己消弧型半
導体素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が自己消
弧型半導体素子１ｃ，クランプダイオード３ｂを介して
出力端子から逆供給されている状態から自己消弧型半導
体素子１ｃをターンオフすると、遮断された負荷電流は
スナバダイオード６ｃ，スナバコンデンサ５ｃからなる
スナバ回路Ｓ３にバイパスされる。

【０１２９】この時のスナバコンデンサ５ｃの充電電圧
により自己消弧型半導体素子１ｃにかかる電圧上昇率が
抑制される。スナバコンデンサ５ｃは電圧Ｅまで充電さ
れる。

【０１３０】通常、ある自己消弧型半導体素子をオフし
た後、対になる自己消弧型半導体素子をオンさせるま
で、ある短絡防止時間Ｔｄを設ける必要がある。しかし
自己消弧型半導体素子１ａのスイッチ状態に係わらず、
スナバコンデンサ５ａの放電経路が確保されている。

【０１３１】具体的には出力端子Ｏ―スナバダイオード
６ｃ―放電抵抗７ａ―スナバコンデンサ５ａの経路を通
って直流電源４ａ側に放電される。このスナバコンデン
サ５ａの放電現象は、スナバコンデンサ５ａ，５ｃの充
電電圧の和がＥとならねばならない回路構成から生じる
必然的な現象である。

【０１３２】次に、短絡防止時間Ｔｄの後に自己消弧型
半導体素子１ａをターンオンさせても、回路状態は変化
しない。

【０１３３】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
２Ｅとなり、負荷電流は出力端子Ｏ―フリーホイールダ
イオード２ｂ―フリーホイールダイオード２ａ―直流電
源４ａの経路で逆供給されることになる。

【０１３４】次に、図４の出力端子電圧が、２ＥからＥ
に移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆
方向に流れている場合について説明する。自己消弧型半
導体素子１ａ，１ｂがオンしており、負荷電流が、出力
端子Ｏーフリーホイールダイオード２ｂーフリーホイー
ルダイオード２ａーアノードリアクトル８ａを介して直
流電源４ａへ逆供給されている状態から自己消弧型半導
体素子１ａをターンオフさせ、短絡防止時間Ｔｄの後、
自己消弧型半導体素子１ｃをターンオンさせる。

【０１３５】するとアノードリアクトル８ａには直流電
源４ａの電圧Ｅが印加され、負荷電流はフリーホイール
ダイオード２ｂ，２ａからから自己消弧型半導体素子１
ｃ，クランプダイオード３ｂへ転流する。このとき自己
消弧型半導体素子１ｃにかかる電流上昇率がアノードリ
アクトル８ａによって抑制される。

【０１３６】その後スナバコンデンサ５ｃは、スナバコ
ンデンサ５ｃ―放電抵抗７ａ―スナバダイオード６ａ―
自己消弧型半導体素子１ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ
―クランプダイオード３ｂ―スナバコンデンサ５ｃの経
路で、電圧零まで放電する。

【０１３７】また、スナバコンデンサ５ａは、スナバコ
ンデンサ５ａ―スナバダイオード６ａ―自己消弧型半導
体素子１ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ―クランプダイ
オード３ｂ―直流電源４ａ―アノードリアクトル８ａ―
スナバコンデンサ５ａの経路で、電圧Ｅまで充電され
る。

【０１３８】そのスナバコンデンサ５ａ、５ｃの充放電
直後は、アノードリアクトル８ａにエネルギーが蓄積さ
れているが、アノードリアクトル８ａーリセット抵抗９
ａーリセットダイオード１０ａーアノードリアクトル８
ａの経路により、そのエネルギーは全て放電される。

【０１３９】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
Ｅとなり、負荷電流は、出力端子Ｏ―自己消弧型半導体
素子１ｃ―クランプダイオード３ｂ―直流電源４ｂの経
路で逆供給されることになる。

【０１４０】次に、図４の出力端子電圧が、Ｅから０に
移行する動作について、特に負荷電流が図中矢印の逆方
向に流れている場合について説明する。自己消弧型半導
体素子１ｂ，１ｃがオンしており、負荷電流が、出力端
子Ｏー自己消弧型半導体素子１ｃークランプダイオード
３ｂを介して直流電源４ｂへ逆供給されている状態から
自己消弧型半導体素子１ｂをターンオフさせ、短絡防止
時間Ｔｄの後、自己消弧型半導体素子１ｄをターンオン
させる。

【０１４１】すると、アノードリアクトル８ｂには直流
電源４ｂの電圧Ｅが印加され、負荷電流はクランプダイ
オード３ｂからから自己消弧型半導体素子１ｄへ転流す
る。このとき自己消弧型半導体素子１ｄにかかる電流上
昇率がアノードリアクトル８ｂによって抑制される。

【０１４２】その後スナバコンデンサ５ｄは、スナバコ
ンデンサ５ｄ―放電抵抗７ｂ―スナバダイオード６ｂ―
自己消弧型半導体素子１ｃ―自己消弧型半導体素子１ｄ
―スナバコンデンサ５ｄの経路で、電圧零まで放電す
る。またスナバコンデンサ５ｂは、スナバコンデンサ５
ｂ―スナバダイオード６ｂ―自己消弧型半導体素子１ｃ
―自己消弧型半導体素子１ｄ―アノードリアクトル８ｂ
―直流電源４ｂ―スナバコンデンサ５ｂの経路で、電圧
Ｅまで充電される。

【０１４３】そのスナバコンデンサ５ｂ，５ｄの充放電
直後は、アノードリアクトル８ｂにエネルギーが過剰に
蓄積されているが、アノードリアクトル８ｂ―リセット
ダイオード１０ｂ―リセット抵抗９ｂ―アノードリアク
トル８ｂの経路により、そのエネルギーは全て放電され
る。

【０１４４】この一連の動作を経て、出力端子の電圧は
０となり、負荷電流は、出力端子Ｏ―自己消弧型半導体
素子１ｃ―自己消弧型半導体素子１ｄ―アノードリアク
トル８ｂ―直流母線負側Ｎの経路で逆供給されることに
なる。

【０１４５】上記のように、図４の回路においては、ス
ナバコンデンサ５ａとスナバコンデンサ５ｃが、放電抵
抗７ａを介して必ず充放電関係を持ち、一方のスナバコ
ンデンサが充電されれば他方のスナバコンデンサが放電
されることになる。同様にスナバコンデンサ５ｂとスナ
バコンデンサ５ｄが、放電抵抗７ｂを介して必ず充放電
関係を持つことになる。

【０１４６】従って、ある自己消弧型半導体素子がスイ
ッチング動作をする際に、１つのスナバコンデンサの充
放電回数が増加することはなく、必ず１つのスナバコン
デンサの充電と１つのスナバコンデンサの放電だけが行
われる。

【０１４７】さらに、自己消弧型半導体素子１ａ，１ｃ
のスイッチング状態が変わる時に限り、アノードリアク
トル８ａのエネルギー処理が１度だけ行われる。同様に
自己消弧型半導体素子１ｂ，１ｄのスイッチング状態が
変わるときに限り、アノードリアクトル８ｂのエネルギ
ー処理が１度だけ行われる。

【０１４８】また、図４の回路において、一斉に全ての
自己消弧型半導体素子にオフ指令が与えられ、全ての自
己消弧型半導体素子がターンオフした場合、アノードリ
アクトル８ａ，８ｂの挿入位置が直列接続された自己消
弧型半導体素子の内部には無く、それらの外側に位置し
ているので、アノードリアクトル８ａもしくはアノード
リアクトル８ｂに蓄えられたエネルギーは、リセット回
路Ｒ１，Ｒ２内のリセット抵抗９ａ，９ｂにおいて処理
される。

【０１４９】このため、アノードリアクトル８ａ，８ｂ
に蓄積されたエネルギーによりスナバコンデンサの過充
電を引き起こし、自己消弧型半導体素子に過電圧が印加
されるような恐れはない。

【０１５０】実施例４．図５は請求項３の発明の他の実
施例を示す回路図であり、図４と同一の回路部分には同
一符号を付してある。実施例２の図３の回路と図５との
相違点は、図１と図４の相違点と全く同じであり、アノ
ードリアクトル８ａ，８ｂが正側直流母線Ｐと自己消弧
型半導体素子１ａとの間および負側直流母線Ｎと自己消
弧型半導体素子１ｄとの間にそれぞれ挿入されている。

【０１５１】そして、アノードリアクトル８ａは、リセ
ット抵抗９ａおよびリセットダイオード１０ａからなる
第１のリセット回路Ｒ１に、またアノードリアクトル８
ａはリセット抵抗９ｂおよびリセットダイオード１０ｂ
からなる第２のリセット回路Ｒ２にそれぞれ接続されて
いる。その目的，効果は、実施例１の図１に対するもの
と同様であるため、ここではその重複する回路動作説明
を省略する。

【０１５２】実施例５．図６は請求項４の発明の一実施
例を示す回路図であり、図４と同一の回路部分には同一
符号を付してある。そして、実施例３の図４と図６との
相違点は、アノードリアクトル８ａが、第１３のダイオ
ードとしてのクランプダイオード１１ａ，第５のコンデ
ンサとしてのクランプコンデンサ１２ａおよび第５の抵
抗器としての放電抵抗１３ａからなる第１のクランプ回
路ＣＬ１に、また、アノードリアクトル８ｂは第１４の
ダイオードとしてのクランプダイオード１１ｂ，第６の
コンデンサとしてのクランプコンデンサ１２ｂおよび第
６の抵抗器としての放電抵抗１３ｂからなる第２のクラ
ンプ回路ＣＬ２にそれぞれ接続されている点である。

【０１５３】次に、追加されたクランプ回路の動作につ
いて、アノードリアクトル８ａに設けられたクランプ回
路を例に挙げて説明する。クランプコンデンサ１２ａは
直流電源４ａの電圧Ｅに充電されているものとする。

【０１５４】さて、自己消弧型半導体素子のスイッチン
グ動作によりアノードリアクトル８ａにエネルギーが蓄
えられれば、そのエネルギーの一部はクランプダイオー
ド１１ａ，放電抵抗１３ａの経路で消費され、その他の
エネルギーはアノードリアクトル８ａ―クランプダイオ
ード１１ａ―クランプコンデンサ１２ａ―直流電源４ａ
―アノードリアクトル８ａの経路で、クランプコンデン
サ１２ａに一旦回収される。

【０１５５】このクランプコンデンサ１２ａの静電容量
は、好ましくはスナバコンデンサの静電容量の数倍以上
である。つまりアノードリアクトル８ａのエネルギーを
回収した際に、クランプコンデンサ１２ａの充電電圧の
上昇を抑える必要があるからである。

【０１５６】その後、過剰にクランプコンデンサ１２ａ
に蓄えられたエネルギーは、放電抵抗１３ａを介して直
流電源４ａに回収され、あるいは負荷電流の一部とな
る。従って、図４においてリセット抵抗９ａにおいて全
て消費されていたアノードリアクトル８ａのエネルギー
の一部が再利用されることになるのである。

【０１５７】アノードリアクトル８ｂに設けられた第２
のクランプ回路ＣＬ２も、前述したアノードリアクトル
８ａに設けられた第１のクランプ回路ＣＬ１の動作と同
様であるため、その説明を省略する。

【０１５８】実施例６．図７は請求項４の発明の他の実
施例を示す回路図であり、図５と同一の回路部分には同
一符号を付してある。そして、実施例４の図５との相違
点は、アノードリアクトル８ａは、クランプダイオード
１１ａ，クランプコンデンサ１２ａおよび放電抵抗１３
ａからなる第１のクランプ回路ＣＬ１に、また、アノー
ドリアクトル８ｂは、クランプダイオード１１ｂ，クラ
ンプコンデンサ１２ｂおよび放電抵抗１３ｂからなる第
２クランプ回路ＣＬ２に、それぞれ接続されている点で
ある。図７にあるクランプ回路の動作は、図６について
行ったクランプ回路の動作と全く同じであるため、その
重複する動作説明を省略する。

【０１５９】実施例７．図８は請求項５の発明の他の実
施例を示す回路図であり、図示外の部分は図１と同様で
あり、また、図１と同一の回路部分には同一符号を付し
てある。３レベルインバータ装置を構成する場合、図１
の３レベルインバータ装置を例に挙げると、特に自己消
弧型半導体素子１ｂ，自己消弧型半導体素子１ｃに対す
るスナバ回路の接続方法が重要となる。図８は、自己消
弧型半導体素子１ｂ，自己消弧型半導体素子１ｃ周辺を
示しており、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４
ｅ，１４ｆは配線内に存在する配線インダクタンスを集
中定数的に示している。

【０１６０】例えば、配線インダクタンス１４ａのイン
ダクタンス値をＬａ、配線インダクタンス１４ｂのイン
ダクタンス値をＬｂ等と示すことにする。またスナバコ
ンデンサ５ｂ，５ｃの静電容量をともにＣとする。な
お、配線内部抵抗は、ここでは無視した。

【０１６１】この状態で自己消弧型半導体素子１ｂのタ
ーンオフ動作が行われた場合、その動作前には負荷電流
が配線インダクタンス１４ａ，１４ｇ，１４ｃを流れ、
ターンオフ動作後には配線インダクタンス１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを流れるため、電流変化率が大きくなるのは
配線インダクタンス１４ｂ，１４ｇとなる。

【０１６２】従って、自己消弧型半導体素子１ｂに印加
されるスパイク電圧Ｖｓは、Ｖｓ＝（１／Ｃ）∫ｉｄｔ
＋Ｌｂ｜ｄｉ／ｄｔ｜＋Ｌｇ｜ｄｉ／ｄｔ｜で示され
る。このスパイク電圧が高くなると、スイッチング損失
の増大，或いは素子内部に極部的熱集中が生じ、素子破
壊の要因となり得る。

【０１６３】スナバコンデンサ５ｂ，スナバダイオード
６ｂを接続するための配線インダクタンス１４ｂの低減
に関して物理的制約（例えば、コンデンサ内部インピー
ダンス等）があるため、ここでは、配線インダクタンス
１４ｇの低減方法について説明する。

【０１６４】まず、図８におけるスナバ回路の接続方法
を説明する。自己消弧型半導体素子１ｂにかかる電圧上
昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置がクランプダイ
オード３ａの陽極端子と自己消弧型半導体素子１ｂの陰
極端子との間であり、自己消弧型半導体素子１ｃにかか
る電圧上昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置が自己
消弧型半導体素子１ｃの陽極端子とクランプダイオード
３ｂの陰極端子との間であり、クランプダイオード３ａ
の陰極端子と自己消弧型半導体素子１ｂの陽極端子との
間を短い距離で接続し、クランプダイオード３ｂの陽極
端子と自己消弧型半導体素子１ｃの陰極端子との間を短
い距離で接続している。

【０１６５】上記最短距離の接続方法の具体例として
は、例えば、クランプダイオード３ａの陽極端子と自己
消弧型半導体素子１ｂの陰極端子を、冷却フィンを用い
て接続し、少なくとも、それらを同一スタッフ構造とし
たり、あるいは、銅等からなる板状のブスバーを用いて
接続したり、さらには、クランプダイオード３ａと自己
消弧型半導体素子１ｂを同一モジュール内に収納するな
どが挙げられる。

【０１６６】クランプダイオード３ｂ，自己消弧型半導
体素子１ｃに対しても同様である。これらの方策は、全
て、配線インダクタンス１４ｇ，１４ｈのインダクタン
スを配線インダクタンス１４ｂ，１４ｅのインダクタン
スに比較して、低減させるためのものである。以下の説
明は、配線インダクタンス１４ｇ，１４ｈが十分低減で
きたことを前提とする。

【０１６７】また、配線インダクタンス１４ａ，１４ｆ
は中間電位点Ｃからの引き出し用配線内部にあるインダ
クタンスである。配線インダクタンス１４ｃ，１４ｄは
出力端子Ｏへの引き出し用配線内部にあるインダクタン
スである。

【０１６８】さらに、配線インダクタンス１４ｂ，１４
ｅはスナバ回路内のスナバコンデンサとスナバダイオー
ドの接続用配線あるいはスナバコンデンサの内部インダ
クタンス等を含めたインダクタンンスである。

【０１６９】さて、自己消弧型半導体素子１ｂのターン
オフにより、負荷電流を遮断した場合について説明す
る。負荷電流が自己消弧型半導体素子１ｂを導通してい
る場合は、負荷電流は中間電位点Ｃ―配線インダクタン
ス１４ａ―スナバダイオード３ａ―自己消弧型半導体素
子１ｂ―配線インダクタンス１４ｃの経路を介して出力
端子Ｏへ供給されている。

【０１７０】この状態から自己消弧型半導体素子１ｂを
ターンオフさせて、負荷電流を遮断すると、その遮断さ
れた負荷電流は、スナバ回路へバイパスされ、即ち中間
電位点Ｃ―配線インダクタンス１４ａ―スナバコンデン
サ５ｂ―スナバダイオード６ｂ―配線インダクタンス１
４ｂ―配線インダクタンス１４ｃを介して出力端子Ｏへ
供給され続ける。

【０１７１】この場合、配線インダクタンス１４ｂには
電流上昇率の高い電流が流れ込み、Ｖｓ＝（１／Ｃ）∫
ｉｄｔ＋Ｌｂ（ｄｉ／ｄｔ）で示されるスパイク電圧Ｖ
ｓが発生する。なお負荷電流をｉとする。

【０１７２】この負荷電流の経路の変化に対しては、図
８の様に構成しているため、配線インダクタンス１４
ａ，１４ｃは負荷電流を継続して流すことになる。従っ
て、それらに流れる電流はほとんど変化せず、それらの
配線インダクタンス１４ａ，１４ｃの存在はスパイク電
圧の発生要因とはならない。従って自己消弧型半導体素
子１ｂに印加されるスパイク電圧は、配線インダクタン
ス１４ｂにより発生するスパイク電圧に限られる。

【０１７３】次に、自己消弧型半導体素子１ｃのターン
オフについてであるが、自己消弧型半導体素子１ｂの動
作と全く対称なため、その重複する説明を省略する。

【０１７４】実施例８．図９は請求項６の発明のさらに
他の実施例を示す回路図であり、図示外の部分は図３と
同様であり、また、図３と同一の回路部分には同一符号
を付してある。３レベルインバータ装置を構成する場
合、図３の３レベルインバータ装置を例に挙げると、特
に自己消弧型半導体素子１ｂ，自己消弧型半導体素子１
ｃに対するスナバ回路の接続方法が重要となる。図９に
は、自己消弧型半導体素子１ｂ，自己消弧型半導体素子
１ｃ周辺を示しており、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４
ｄ，１４ｅ，１４ｆは配線内に存在する配線インダクタ
ンスを集中定数的に示している。

【０１７５】例えば配線インダクタンス１４ａのインダ
クタンス値をＬａ、配線インダクタンス１４ｂのインダ
クタンス値をＬｂ等とし、また、スナバコンデンサ５
ｂ，５ｃの静電容量をともにＣとする。なお、配線内部
抵抗は、ここでは無視した。

【０１７６】この状態で自己消弧型半導体素子１ｂのタ
ーンオフ動作が行われた場合、その動作前には負荷電流
が配線インダクタンス１４ａ，１４ｇ，１４ｃを流れ、
ターンオフ動作後には配線インダクタンス１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを流れるため、電流変化率が大きくなるのは
配線インダクタンス１４ｂ，１４ｇとなる。

【０１７７】従って、自己消弧型半導体素子１ｂに印加
されるスパイク電圧Ｖｓは、Ｖｓ＝（１／Ｃ）∫ｉｄｔ
＋Ｌｂ｜ｄｉ／ｄｔ｜＋Ｌｇ｜ｄｉ／ｄｔ｜で示され
る。このスパイク電圧が高くなると、スイッチング損失
の増大，或いは素子内部に極部的熱集中が生じ、素子破
壊の要因となり得る。

【０１７８】スナバコンデンサ５ｂ，スナバダイオード
６ｂを接続するための配線インダクタンス１４ｂの低減
に関して物理的制約（例えば、コンデンサ内部インピー
ダンス等）があるため、ここでは、配線インダクタンス
１４ｇの低減方法について説明する。

【０１７９】まず、図９におけるスナバ回路の接続方法
を説明する。自己消弧型半導体素子１ｂにかかる電圧上
昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置がクランプダイ
オード３ａの陽極端子とフリーホイールダイオード２ｃ
の陽極端子との間であり、自己消弧型半導体素子１ｃに
かかる電圧上昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置が
フリーホイールダイオード２ｂの陰極端子とクランプダ
イオード３ｂの陰極端子の間である。

【０１８０】そして、クランプダイオード３ａの陰極端
子と自己消弧型半導体素子１ｂの陽極端子との間を短い
距離で接続し、クランプダイオード３ｂの陽極端子と自
己消弧型半導体素子１ｃの陰極端子との間を短い距離で
接続し、自己消弧型半導体素子１ｂの陰極端子とフリー
ホイールダイオード２ｃの陰極端子との間を短い距離で
接続し、さらには自己消弧型半導体素子１ｃの陽極端子
とフリーホイールダイオード２ｂの陽極端子との間を短
い距離で接続してある。

【０１８１】上記の短い距離の接続方法の具体例として
は、例えば、クランプダイオード３ａの陽極端子と自己
消弧型半導体素子１ｂの陰極端子を、冷却フィンを用い
て接続し、少なくとも、それらを同一スタッフ構造とし
たり、あるいは、銅等からなる板状のブスバーを用いて
接続したり、さらには、クランプダイオード３ａと自己
消弧型半導体素子１ｂを同一モジュール内に収納するな
どが挙げられる。

【０１８２】クランプダイオード３ｂ，自己消弧型半導
体素子１ｃに対しても同様である。これらの方策は、全
て、配線インダクタンス１４ｇ，１４ｈのインダクタン
スを配線インダクタンス１４ｂ，１４ｅのインダクタン
スに比較して、低減させるためのものである。以下の説
明は、配線インダクタンス１４ｇ，１４ｈが十分低減で
きたことを前提とする。

【０１８３】また配線インダクタンス１４ａ，１４ｆは
中間電位点Ｃからの引き出し用配線内部にあるインダク
タンスである。配線インダクタンス１４ｃ，１４ｄは出
力端子Ｏへの引き出し用配線内部にあるインダクタンス
である。

【０１８４】さらに、配線インダクタンス１４ｂ，１４
ｅはスナバ回路内のスナバコンデンサとスナバダイオー
ドの接続用配線、あるいはスナバコンデンサの内部イン
ダクタンス等を含めたインダクタンンスである。

【０１８５】さて、自己消弧型半導体素子１ｂのターン
オフにより、負荷電流を遮断した場合について説明す
る。負荷電流が自己消弧型半導体素子１ｂを導通してい
る場合は、負荷電流は中間電位点Ｃ―配線インダクタン
ス１４ａ―クランプダイオード３ａ―自己消弧型半導体
素子１ｂ―配線インダクタンス１４ｃの経路を介して出
力端子Ｏへ供給されている。

【０１８６】この状態から自己消弧型半導体素子１ｂを
ターンオフさせて、負荷電流を遮断すると、その遮断さ
れた負荷電流は、スナバ回路へバイパスされ、即ち中間
電位点Ｃ―配線インダクタンス１４ａ―スナバコンデン
サ５ｂ―スナバダイオード６ｂ―配線インダクタンス１
４ｂ―フリーホイールダイオード２ｃ―配線インダクタ
ンス１４ｃを介して出力端子へ供給され続ける。

【０１８７】この場合、配線インダクタンス１４ｂには
電流上昇率の高い電流が流れ込み、上記Ｖｓで示される
スパイク電圧が発生する。このスパイク電圧が自己消弧
型半導体素子１ｂに印加される。

【０１８８】この負荷電流の経路の変化に対しては、図
９の様に構成しているため、配線インダクタンス１４
ａ，１４ｃは負荷電流を継続して流すことになる。従っ
て、それらに流れる電流はほとんど変化せず、それらの
配線インダクタンス１４ａ，１４ｃの存在はスパイク電
圧の発生要因とはならない。従って自己消弧型半導体素
子１ｂに印加されるスパイク電圧は、配線インダクタン
ス１４ｂにより発生するスパイク電圧に限られることに
なる。

【０１８９】次に、自己消弧型半導体素子１ｃのターン
オフについてであるが、自己消弧型半導体素子１ｂの動
作と全く対称なため、説明は省略する。

【０１９０】実施例９．上記各実施例において、自己消
弧型半導体素子として、自己消弧型半導体素子サイリス
タのほかＩＧＢＴ，ＭＯＳ−ＦＥＴあるいはＭＣＴ（原
理的には電圧制御自己消弧型半導体素子サイリスタ）な
どゲート信号により電流をオン，オフ制御ができる自己
消弧型素子を利用できる。

【０１９１】また、自己消弧型半導体素子に最近逆導通
型のものが開発されており、それを適用した場合は、フ
リーホイールダイオードは省略される得る。

【０１９２】さらに、自己消弧型半導体素子を複数直
列、並列あるいはその組み合わせから構成し、それらが
１つの自己消弧型半導体素子と基本的に同じ動作をさせ
るものであっても同等の目的の効果が得られる。

【０１９３】実施例１０．なお、上記実施例７，実施例
８においては、図１，図３の回路を例に挙げて説明した
が、第２，第３の自己消弧型半導体素子に対するスナバ
回路が、図１，図３に示す構成であれば、他の第１，第
４の自己消弧型半導体素子に対するスナバ回路の構成に
係わらず適用可能であることはいうまでもない。またス
ナバコンデンサとスナバダイオードの位置が入れ替わっ
ていようとも、目的，効果は全く同じである。

【０１９４】実施例１１．さらに、上記実施例では、直
流電力を交流電力に変換する３レベルインバータ装置に
ついて説明したが、当然のことながら、交流電力を直流
電力に変換する３レベルコンバータ装置に対しても適用
することができ、同等の効果を奏する。

【０１９５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、自己消弧型半導体素子のスイッチング動作による出
力端子電圧の１回の変化に対し、スナバコンデンサの充
放電が１回だけ行われるように構成したので、放電抵抗
によるエネルギー消費を抑え、システムの高効率化を実
現できるものが得られる効果がある。

【０１９６】請求項２の発明によれば、各スナバ回路の
接続を変更することで、各スナバ回路のスナバコンデン
サが放電抵抗を介して放電関係を持つようにすること
で、自己消弧型半導体素子のスイッチング動作による出
力端子電圧の１回の変化に対し、スナバコンデンサの充
放電が１回だけ行われるように構成したので、放電抵抗
によるエネルギー消費を抑え、システムの高効率化を実
現できるものが得られる効果がある。

【０１９７】また、請求項３の発明によれば、自己消弧
型半導体素子のスイッチング動作による出力端子電圧の
１回の変化に対し、スナバコンデンサの充放電およびア
ノードリアクトルの充放電が１回だけ行われるように構
成したので、システムの高効率化を実現できるほか、ア
ノードリアクトルを自己消弧型半導体素子の外側に設け
ることで、これらの自己消弧型半導体素子の全てがター
ンオフした場合でも、上記アノードリアクトルに蓄えら
れたエネルギーをリセット抵抗により確実に処理できる
ものが得られる効果がある。

【０１９８】請求項４の発明によれば、自己消弧型半導
体素子のスイッチング動作による出力端子電圧の１回の
変化に対し、スナバコンデンサの充放電およびアノード
リアクトルの充放電が１回だけ行われるようにし、さら
にアノードリアクトルに蓄積されるエネルギーの一部を
再利用するように構成したので、システムの高効率化を
実現できるものが得られる効果がある。

【０１９９】請求項５の発明によれば、出力端子両側の
自己消弧型半導体素子に関するスナバ回路の位置や各接
続端子間の距離を短くするなど接続方法を最適にするよ
うに構成したので、該当する自己消弧型半導体素子にか
かるスパイク電圧を低減でき、システムの信頼性を向上
できるものが得られる効果がある。

【０２００】請求項６の発明によれば、出力端子両側の
自己消弧型半導体素子に関するスナバ回路の位置や各接
続端子間の距離を短くするなど接続方法を最適にするよ
うに構成したので、システムの信頼性をさらに向上でき
るものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例による３レベルイン
バータ装置を示す回路図である。

【図２】図１における自己消弧型半導体素子のスイッチ
状態とスナバコンデンサの充電状態を示す説明図であ
る。

【図３】請求項２の発明の一実施例による３レベルイン
バータ装置を示す回路図である。

【図４】請求項３の発明の一実施例による３レベルイン
バータ装置を示す回路図である。

【図５】請求項３の発明の他の実施例による３レベルイ
ンバータ装置を示す回路図である。

【図６】請求項４の発明の一実施例による３レベルイン
バータ装置を示す回路図である。

【図７】請求項４の発明の他の実施例による３レベルイ
ンバータ装置を示す回路図である。

【図８】請求項５の発明の一実施例による３レベルイン
バータ装置を示す回路図である。

【図９】請求項６の発明の一実施例による３レベルイン
バータ装置を示す回路図である。

【図１０】従来の３レベルインバータ装置を示す回路図
である。

【図１１】図１０における自己消弧型半導体素子のスイ
ッチ状態とスナバコンデンサの充電状態を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ａ 第１の自己消弧型半導体素子 １ｂ 第２の自己消弧型半導体素子 １ｃ 第３の自己消弧型半導体素子 １ｄ 第４の自己消弧型半導体素子 ２ａ フリーホイールダイオード（第１のダイオード） ２ｂ フリーホイールダイオード（第２のダイオード） ２ｃ フリーホイールダイオード（第３のダイオード） ２ｄ フリーホイールダイオード（第４のダイオード） ３ａ クランプダイオード（第５のダイオード） ３ｂ クランプダイオード（第６のダイオード） ４ａ，４ｂ 直流電源 ５ａ スナバコンデンサ（第１のコンデンサ） ５ｂ スナバコンデンサ（第２のコンデンサ） ５ｃ スナバコンデンサ（第３のコンデンサ） ５ｄ スナバコンデンサ（第４のコンデンサ） ６ａ スナバダイオード（第７のダイオード） ６ｂ スナバダイオード（第８のダイオード） ６ｃ スナバダイオード（第９のダイオード） ６ｄ スナバダイオード（第１０のダイオード） ７ａ 放電抵抗（第１の抵抗器） ７ｂ 放電抵抗（第２の抵抗器） ８ａ アノードリアクトル（第１のリアクトル） ８ｂ アノードリアクトル（第２のリアクトル） ９ａ リセット抵抗（第３の抵抗器） ９ｂ リセット抵抗（第４の抵抗器） １０ａ リセットダイオード（第１１のダイオード） １０ｂ リセットダイオード（第１２のダイオード） １１ａ クランプダイオード（第１３のダイオード） １１ｂ クランプダイオード（第１４のダイオード） １２ａ クランプコンデンサ（第５のコンデンサ） １２ｂ クランプコンデンサ（第６のコンデンサ） １３ａ 放電抵抗（第５の抵抗器） １３ｂ 放電抵抗（第６の抵抗器） Ｃ 中間電位点 Ｐ 母線（正側直流母線） Ｎ 母線（負側直流母線） Ｏ 出力端子 Ｒ１ 第１のリセット回路 Ｒ２ 第２のリセット回路 Ｓ１ 第１のスナバ回路 Ｓ２ 第２のスナバ回路 Ｓ３ 第３のスナバ回路 Ｓ４ 第４のスナバ回路 ＣＬ１ 第１のクランプ回路 ＣＬ２ 第２のクランプ回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間電位点を有する直流電源の正負母線
   間に直列接続された第１，第２，第３および第４の自己
   消弧型半導体素子と、該第１，第２，第３および第４の
   自己消弧型半導体素子の各々に逆並列接続された第１，
   第２，第３および第４のダイオードと、上記第１の自己
   消弧型半導体素子と第２の自己消弧型半導体素子との接
   続点および上記中間電位点間に接続された第５のダイオ
   ードと、上記第３の自己消弧型半導体素子と第４の自己
   消弧型半導体素子との接続点および上記中間電位点の間
   に接続された第６のダイオードと、上記第２の自己消弧
   型半導体素子と第３の自己消弧型半導体素子との接続点
   に設けられた出力端子と、上記第１の自己消弧型半導体
   素子に並列接続された第１のコンデンサおよび第７のダ
   イオードからなる第１のスナバ回路と、上記第５のダイ
   オードと第２の自己消弧型半導体素子に一括に並列接続
   された第２のコンデンサと第８のダイオードからなる第
   ２のスナバ回路と、上記第３の自己消弧型半導体素子と
   第６のダイオードに一括に並列接続された第３のコンデ
   ンサと第９のダイオードからなる第３のスナバ回路と、
   上記第４の自己消弧型半導体素子に並列接続された第４
   のコンデンサおよび第１０のダイオードからなる第４の
   スナバ回路と、上記第１のコンデンサと第７のダイオー
   ドとの接続点および上記第３のコンデンサと第９のダイ
   オードとの接続点間に接続された第１の抵抗器と、上記
   第２のコンデンサと第８のダイオードとの接続点および
   上記第４のコンデンサと第１０のダイオードとの接続点
   との間に接続された第２の抵抗器とを備えた３レベルイ
   ンバータ装置。
2. 【請求項２】 中間電位点を有する直流電源の正負母線
   間に直列接続された第１，第２，第３および第４の自己
   消弧型半導体素子と、該第１，第２，第３および第４の
   自己消弧型半導体素子の各々に逆並列接続された第１，
   第２，第３および第４のダイオードと、上記第１の自己
   消弧型半導体素子と第２の自己消弧型半導体素子との接
   続点および上記中間電位点の間に接続された第５のダイ
   オードと、上記第３の自己消弧型半導体素子と第４の自
   己消弧型半導体素子との接続点および上記中間電位点間
   に接続された第６のダイオードと、上記第２の自己消弧
   型半導体素子と第３の自己消弧型半導体素子との接続点
   に設けられた出力端子と、上記第１の自己消弧型半導体
   素子に並列接続された第１のコンデンサおよび第７のダ
   イオードからなる第１のスナバ回路と、上記第６のダイ
   オードに並列接続された第２のコンデンサと第８のダイ
   オードからなる第２のスナバ回路と、上記第５のダイオ
   ードに並列接続された第３のコンデンサと第９のダイオ
   ードからなる第３のスナバ回路と、上記第４の自己消弧
   型半導体素子に並列接続された第４のコンデンサおよび
   第１０のダイオードからなる第４のスナバ回路と、上記
   第１のコンデンサと第７のダイオードとの接続点および
   上記第３のコンデンサと第９のダイオードとの接続点間
   に接続された第１の抵抗器と、上記第２のコンデンサと
   第８のダイオードとの接続点および上記第４のコンデン
   サと第１０のダイオードとの接続点間に接続された第２
   の抵抗器とを備えた３レベルインバータ装置。
3. 【請求項３】 直流電源の正側母線と第１の自己消弧型
   半導体素子との間に接続された第１のリアクトルと、上
   記直流電源の負側母線と第４の自己消弧型半導体素子と
   の間に接続された第２のリアクトルと、上記第１のリア
   クトルに並列接続された、第３の抵抗器と第１１のダイ
   オードからなる第１のリセット回路と、上記第２のリア
   クトルに並列接続された、第４の抵抗器と第１２のダイ
   オードからなる第２のリセット回路とを備えた請求項１
   または請求項２に記載の３レベルインバータ装置。
4. 【請求項４】 直流電源の正側母線と第１の自己消弧型
   半導体素子との間に接続された第１のリアクトルと、上
   記直流電源の負側母線と第４の自己消弧型半導体素子と
   の間に接続された第２のリアクトルと、上記第１のリア
   クトルと上記第１の自己消弧型半導体素子との接続点お
   よび中間電位点間に接続された第１３のダイオードと第
   ５のコンデンサからなる第１のクランプ回路と、上記中
   間電位点および上記第２のリアクトルと上記第４の自己
   消弧型半導体素子との接続点間に接続された第６のコン
   デンサと第１４のダイオードからなる第２のクランプ回
   路と、上記第１３のダイオードおよび上記第５のコンデ
   ンサの接続点と上記正側母線との間に接続された第５の
   抵抗器と、上記第６のコンデンサおよび上記第１２のダ
   イオードの接続点と上記負側母線との間に接続された第
   ６の抵抗器とを備えた請求項１または請求項２に記載の
   ３レベルインバータ装置。
5. 【請求項５】 中間電位点を有する直流電源の正負母線
   間に直列接続された第１，第２，第３および第４の自己
   消弧型半導体素子と、該第１，第２，第３および第４の
   自己消弧型半導体素子の各々に逆並列接続された第１，
   第２．第３および第４のダイオードと、上記第１の自己
   消弧型半導体素子と第２の自己消弧型半導体素子との接
   続点および上記中間電位点間に接続された第５のダイオ
   ードと、上記第３の自己消弧型半導体素子と第４の自己
   消弧型半導体素子との接続点および上記中間電位点間に
   接続された第６のダイオードと、上記第２の自己消弧型
   半導体素子と第３の自己消弧型半導体素子との接続点に
   設けられた出力端子を備えた３レベルインバータ装置に
   おいて、上記第２の自己消弧型半導体素子にかかる電圧
   上昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置が上記第５の
   ダイオードの陽極端子と上記第２の自己消弧型半導体素
   子の陰極端子との間であり、上記第３の自己消弧型半導
   体素子にかかる電圧上昇率抑制のためのスナバ回路の接
   続位置が上記第３の自己消弧型半導体素子の陽極端子と
   上記第６のダイオードの陰極端子の間であり、上記第５
   のダイオードの陰極端子と上記第２の自己消弧型半導体
   素子の陽極端子との間を短距離で接続し、上記第６のダ
   イオードの陽極端子と上記第３の自己消弧型半導体素子
   の陰極端子との間を短距離で接続したことを特徴とする
   ３レベルインバータ装置。
6. 【請求項６】 中間電位点を有する直流電源の正負母線
   間に直列接続された第１，第２，第３および第４の自己
   消弧型半導体素子と、上記第１，第２，第３および第４
   の自己消弧型半導体素子の各々に逆並列接続された第
   １，第２，第３および第４のダイオードと、上記第１の
   自己消弧型半導体素子と第２の自己消弧型半導体素子と
   の接続点と上記中間電位点間に接続された第５のダイオ
   ードと、上記第３の自己消弧型半導体素子と第４の自己
   消弧型半導体素子との接続点および上記中間電位点間に
   接続された第６のダイオードと、上記第２の自己消弧型
   半導体素子と第３の自己消弧型半導体素子との接続点に
   設けられた出力端子を備えた３レベルインバータ装置に
   おいて、上記第２の自己消弧型半導体素子にかかる電圧
   上昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置が上記第５の
   ダイオードの陽極端子と上記第３のダイオードの陽極端
   子との間であり、上記第３の自己消弧型半導体素子にか
   かる電圧上昇率抑制のためのスナバ回路の接続位置が上
   記第２のダイオードの陰極端子と上記第６のダイオード
   の陰極端子との間であり、上記第５のダイオードの陰極
   端子と上記第２の自己消弧型半導体素子の陽極端子との
   間を短距離で接続し、上記第６のダイオードの陽極端子
   と上記第３の自己消弧型半導体素子の陰極端子との間を
   短距離で接続し、上記第２の自己消弧型半導体素子の陰
   極端子と上記第３のダイオードの陰極端子との間を短距
   離で接続し、上記第３の自己消弧型半導体素子の陽極端
   子と上記第２のダイオードの陽極端子との間を短距離で
   接続したことを特徴とする３レベルインバータ装置。