JPH08289561A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPH08289561A JPH08289561A JP7162572A JP16257295A JPH08289561A JP H08289561 A JPH08289561 A JP H08289561A JP 7162572 A JP7162572 A JP 7162572A JP 16257295 A JP16257295 A JP 16257295A JP H08289561 A JPH08289561 A JP H08289561A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】デッドタイムの影響を受けず、サージ、過電圧
の発生を防ぐのと同時に、比較的少ないスイッチング周
波数で良質の出力波形を得ることができる電力変換装置
を得る。 【構成】順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方
向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７Ａを直列に接続し
た第１の転流回路を、端子Ｄと正側第１の逆導通半導体
スイッチ２Ａのカソード間に接続し、順方向と逆方向の
電流を個別に制御できる双方向半導体スイッチ６Ｂとリ
アクトル７Ｂを直列に接続した第２の転流回路を、端子
Ｅと負側第１の逆導通半導体スイッチ２Ｄのアノード間
に接続し、２Ａのアノード・カソード間に正側電圧変化
率抑制用コンデンサ８Ａを接続し、負側第１の逆導通半
導体スイッチ２Ｄのアノード・カソード間に負側電圧変
化率抑制用コンデンサ８Ｂを接続した中性点クランプ式
電力変換装置。
の発生を防ぐのと同時に、比較的少ないスイッチング周
波数で良質の出力波形を得ることができる電力変換装置
を得る。 【構成】順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方
向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７Ａを直列に接続し
た第１の転流回路を、端子Ｄと正側第１の逆導通半導体
スイッチ２Ａのカソード間に接続し、順方向と逆方向の
電流を個別に制御できる双方向半導体スイッチ６Ｂとリ
アクトル７Ｂを直列に接続した第２の転流回路を、端子
Ｅと負側第１の逆導通半導体スイッチ２Ｄのアノード間
に接続し、２Ａのアノード・カソード間に正側電圧変化
率抑制用コンデンサ８Ａを接続し、負側第１の逆導通半
導体スイッチ２Ｄのアノード・カソード間に負側電圧変
化率抑制用コンデンサ８Ｂを接続した中性点クランプ式
電力変換装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば交流電動機の可
変速制御で用いられる、多レベル電力変換器の回路に関
する。
変速制御で用いられる、多レベル電力変換器の回路に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電力用半導体デバイスを用いて電力変換
器を構成し、電力変換する装置は、多くの分野で用いら
れている。
器を構成し、電力変換する装置は、多くの分野で用いら
れている。
【０００３】中性点クランプ式の電力変換装置などの多
レベル出力ができる電力変換装置は、変換器を構成する
電力用半導体デバイスの電圧負担を軽減することがで
き、さらに、通常の電力変換器と比較して、少なくとも
スイッチング周波数で目的の出力波形が得られるため、
大容量交流電動機の可変速ドライブ用電力変換器に用い
られている。
レベル出力ができる電力変換装置は、変換器を構成する
電力用半導体デバイスの電圧負担を軽減することがで
き、さらに、通常の電力変換器と比較して、少なくとも
スイッチング周波数で目的の出力波形が得られるため、
大容量交流電動機の可変速ドライブ用電力変換器に用い
られている。
【０００４】図１３は従来の中性点クランプ式電力変換
装置の第１例の構成を示したものである。本方式につい
ては、例えば、Ａ Ｎｅｗ Ｎｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎ
ｔ−Ｃｌａｍｐｅｄ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＩＥ
ＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤＵＳＴ
ＲＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ， ＩＡ−１
７，Ｎｏ．５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ／ＯＣＴＯＢＥＲ
１９８１；ＡＫＩＲＡＮＡＢＡＥ 他）に詳しく動作な
どが説明されている。
装置の第１例の構成を示したものである。本方式につい
ては、例えば、Ａ Ｎｅｗ Ｎｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎ
ｔ−Ｃｌａｍｐｅｄ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＩＥ
ＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤＵＳＴ
ＲＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ， ＩＡ−１
７，Ｎｏ．５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ／ＯＣＴＯＢＥＲ
１９８１；ＡＫＩＲＡＮＡＢＡＥ 他）に詳しく動作な
どが説明されている。
【０００５】図１３において、１Ａ，１Ｂは直流電源、
２Ａ〜２Ｄは逆導通半導体スイッチ、３Ａ〜３Ｄはゲー
トターンオフサイリスタ等の半導体スイッチ、４Ａ〜４
Ｆはダイオードである。
２Ａ〜２Ｄは逆導通半導体スイッチ、３Ａ〜３Ｄはゲー
トターンオフサイリスタ等の半導体スイッチ、４Ａ〜４
Ｆはダイオードである。
【０００６】図１３の正側電源端子Ａ、中性点電源端子
Ｂ、負側電源端子Ｃの電位は、それぞれ、＋ＶDC、０、
−ＶDCとする。出力端子Ｔの出力電圧ＶU は、半導体ス
イッチ３Ａ〜３Ｄの状態によって、図１４のようにな
る。
Ｂ、負側電源端子Ｃの電位は、それぞれ、＋ＶDC、０、
−ＶDCとする。出力端子Ｔの出力電圧ＶU は、半導体ス
イッチ３Ａ〜３Ｄの状態によって、図１４のようにな
る。
【０００７】ただし、実際には半導体スイッチの動作遅
れ時間があるため、図１５のように、モード１とモード
３の間、および、モード３とモード５の間に、それぞ
れ、モード２Ａ（またはモード２Ｂ）、モード４Ａ（ま
たはモード４Ｂ）を数μｓ程度入れる。この期間をデッ
ドタイムと呼び、この期間の出力電圧は負荷電流の方向
により異なる。このため、変換器によっては、負荷電流
の方向によりスイッチングのタイミングを調整し、デッ
ドタイムで出力波形が歪むことを抑える。
れ時間があるため、図１５のように、モード１とモード
３の間、および、モード３とモード５の間に、それぞ
れ、モード２Ａ（またはモード２Ｂ）、モード４Ａ（ま
たはモード４Ｂ）を数μｓ程度入れる。この期間をデッ
ドタイムと呼び、この期間の出力電圧は負荷電流の方向
により異なる。このため、変換器によっては、負荷電流
の方向によりスイッチングのタイミングを調整し、デッ
ドタイムで出力波形が歪むことを抑える。
【０００８】また、各モードにおける、各半導体スイッ
チ３Ａ〜３Ｄのアノード・カソード間電圧は図１６のよ
うになる。
チ３Ａ〜３Ｄのアノード・カソード間電圧は図１６のよ
うになる。
【０００９】図１６の様に、中性点クランプ式変換器で
は、各スイッチ２Ａ〜２Ｄにかかる電圧が直流電圧
（Ａ，Ｃ間）の半分で済む特徴がある。
は、各スイッチ２Ａ〜２Ｄにかかる電圧が直流電圧
（Ａ，Ｃ間）の半分で済む特徴がある。
【００１０】ただし、図１６の電圧は理論的な大きさで
あり、例えば、モード４Ｂ（負荷電流がダイオード４
Ｃ，４Ｄを流れている状態）から半導体スイッチ３Ｂを
ターンオンさせモード３に移るときに、ダイオード４Ｄ
が回復（導通状態から素子状態に移る）し、半導体スイ
ッチ３Ｄの電圧がＶDCになるまで過渡期間で、ダイオー
ド４Ｅ、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの経路
で直流電源１Ｂが短絡になるため、この閉ループでサー
ジ電流が流れたり、ダイオード４Ｄが回復後、ダイオー
ド４Ｄにサージ電圧が発生する。モード２Ｂからモード
１、モード２Ａからモード３、モード４Ａからモード５
でも同様のサージが発生する。
あり、例えば、モード４Ｂ（負荷電流がダイオード４
Ｃ，４Ｄを流れている状態）から半導体スイッチ３Ｂを
ターンオンさせモード３に移るときに、ダイオード４Ｄ
が回復（導通状態から素子状態に移る）し、半導体スイ
ッチ３Ｄの電圧がＶDCになるまで過渡期間で、ダイオー
ド４Ｅ、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの経路
で直流電源１Ｂが短絡になるため、この閉ループでサー
ジ電流が流れたり、ダイオード４Ｄが回復後、ダイオー
ド４Ｄにサージ電圧が発生する。モード２Ｂからモード
１、モード２Ａからモード３、モード４Ａからモード５
でも同様のサージが発生する。
【００１１】図１７は従来の多レベル出力電力変換装置
の第１例として４値出力電力変換装置の構成を示したも
のである。本方式についても、中性点クランプ方式と同
じく、Ａ Ｎｅｗ Ｎｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎｔ−Ｃｌ
ａｍｐｅｄ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＩＥＥＥ Ｔ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹＡＰ
ＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ， ＩＡ−１７，Ｎｏ．
５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ／ＯＣＴＯＢＥＲ １９８１；
ＡＫＩＲＡ ＮＡＢＡＥ 他）に詳しく動作などを示し
ている。
の第１例として４値出力電力変換装置の構成を示したも
のである。本方式についても、中性点クランプ方式と同
じく、Ａ Ｎｅｗ Ｎｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎｔ−Ｃｌ
ａｍｐｅｄ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＩＥＥＥ Ｔ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹＡＰ
ＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ， ＩＡ−１７，Ｎｏ．
５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ／ＯＣＴＯＢＥＲ １９８１；
ＡＫＩＲＡ ＮＡＢＡＥ 他）に詳しく動作などを示し
ている。
【００１２】図１７において、１Ａ〜１Ｃは直流電源、
２Ａ〜２Ｆは逆導通半導体スイッチ、３Ａ〜３Ｆは半導
体スイッチ、４Ａ〜４Ｊはダイオードである。
２Ａ〜２Ｆは逆導通半導体スイッチ、３Ａ〜３Ｆは半導
体スイッチ、４Ａ〜４Ｊはダイオードである。
【００１３】図１７の電源端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの電位
は、それぞれ、＋３ＶDC、＋２ＶDC、＋ＶDC、０とす
る。出力端子Ｔの出力電圧ＶU は、半導体スイッチ３Ａ
〜３Ｆの状態によって、図１８のようになる。
は、それぞれ、＋３ＶDC、＋２ＶDC、＋ＶDC、０とす
る。出力端子Ｔの出力電圧ＶU は、半導体スイッチ３Ａ
〜３Ｆの状態によって、図１８のようになる。
【００１４】また、各モードにおける、各半導体スイッ
チ３Ａ〜３Ｆのアノード・カソード間電圧は図１９のよ
うになる。
チ３Ａ〜３Ｆのアノード・カソード間電圧は図１９のよ
うになる。
【００１５】図１９の様に、４値出力電力変換器では、
各スイッチにかかる電圧が直流電圧（Ａ，Ｄ間）の３分
の１で済む特徴がある。
各スイッチにかかる電圧が直流電圧（Ａ，Ｄ間）の３分
の１で済む特徴がある。
【００１６】そのほかの動作、および、素子電圧は中性
点クランプ式変換器と同様である。
点クランプ式変換器と同様である。
【００１７】図２０はソフトスイッチング電力変換器の
構成を示したものである。本方式については、たとえ
ば、Ｔｈｅ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｒｅｓｏｎａｎｔ
Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｐｏｌｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
（ＩＥＥＥ−ＩＡＳ，ｐ．ｐ１２２８−１２３５，Ｏｃ
ｔ．１９９０；Ｒ．Ｗ．Ｄｅ Ｄｏｎｃｋｅｒ ａｎｄ
Ｊ．Ｐ．Ｌｙｏｎｓ）に詳しく動作などを示している。
構成を示したものである。本方式については、たとえ
ば、Ｔｈｅ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｒｅｓｏｎａｎｔ
Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｐｏｌｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
（ＩＥＥＥ−ＩＡＳ，ｐ．ｐ１２２８−１２３５，Ｏｃ
ｔ．１９９０；Ｒ．Ｗ．Ｄｅ Ｄｏｎｃｋｅｒ ａｎｄ
Ｊ．Ｐ．Ｌｙｏｎｓ）に詳しく動作などを示している。
【００１８】図２０において、５Ａ，５Ｂは逆阻止半導
体スイッチ、６は双方向半導体スイッチ、７はリアクト
ル、８Ａ，８Ｂは電圧変化率抑制用コンデンサであり、
そのほかの要素は図１３の同一番号の要素に対応し、逆
導通半導体スイッチ５Ａ，５Ｂで双方向半導体スイッチ
６を構成する。
体スイッチ、６は双方向半導体スイッチ、７はリアクト
ル、８Ａ，８Ｂは電圧変化率抑制用コンデンサであり、
そのほかの要素は図１３の同一番号の要素に対応し、逆
導通半導体スイッチ５Ａ，５Ｂで双方向半導体スイッチ
６を構成する。
【００１９】図２０の電源端子Ａ、Ｂ、Ｃの電位は、そ
れぞれ、＋ＶDC、０、−ＶDCとし、負荷電流はＩU とす
る。リアクトル７の容量はＬ、電圧変化率抑制用コンデ
ンサ８Ａ，８Ｂの容量はＣ／２とする。
れぞれ、＋ＶDC、０、−ＶDCとし、負荷電流はＩU とす
る。リアクトル７の容量はＬ、電圧変化率抑制用コンデ
ンサ８Ａ，８Ｂの容量はＣ／２とする。
【００２０】以下、図２０の動作について図２１の動作
波形図を参照して説明する。
波形図を参照して説明する。
【００２１】１）逆導通半導体スイッチ２Ａのターンオ
フ 逆阻止半導体スイッチ５Ｂをターンオンする。直流電源
１Ａ、逆導通半導体スイッチ２Ａ、リアクトル７、逆阻
止半導体スイッチ５Ｂで循環電流が流れる。このときの
逆導通半導体スイッチ２Ａの電流ｉ2Aは（１）式のよう
になる。
フ 逆阻止半導体スイッチ５Ｂをターンオンする。直流電源
１Ａ、逆導通半導体スイッチ２Ａ、リアクトル７、逆阻
止半導体スイッチ５Ｂで循環電流が流れる。このときの
逆導通半導体スイッチ２Ａの電流ｉ2Aは（１）式のよう
になる。
【００２２】 ｉ2A＝ＩU ＋ＶDC×ｔ／Ｌ …（１） ただし、（１）式におけるｔは、逆阻止半導体スイッチ
５Ｂをターンオンしてからの経過時間とする。ｉ2Aが遮
断電流基準ＩREF になったところで、半導体スイッチ３
Ａをターンオフする。このときの逆導通半導体スイッチ
２Ａのアノードカソード間電圧ｖ2Aは（２）式のように
なる。
５Ｂをターンオンしてからの経過時間とする。ｉ2Aが遮
断電流基準ＩREF になったところで、半導体スイッチ３
Ａをターンオフする。このときの逆導通半導体スイッチ
２Ａのアノードカソード間電圧ｖ2Aは（２）式のように
なる。
【００２３】 ｖ2A＝ＶDC×｛ｃｏｓ（ωｔ）−１｝ ＋ＩREC ×ｓｉｎ（ωｔ）／（ω・Ｃ） …（２） ただし、（２）式におけるｔは、半導体スイッチ３Ａを
ターンオフしてからの経過時間とする。また、ωは１／
（ＬＣ）1/2 とする。Ｌ×ＩREC ＞＞Ｃ×ＶDCとした場
合、（２）式は（３）式のように近似できる。
ターンオフしてからの経過時間とする。また、ωは１／
（ＬＣ）1/2 とする。Ｌ×ＩREC ＞＞Ｃ×ＶDCとした場
合、（２）式は（３）式のように近似できる。
【００２４】 ｖ2A≒ＩREC ×ｔ／Ｃ …（３） ｖ2Aが２×ＶDCになると、ダイオード４Ｂに順方向に電
圧が印加されるため、ダイオード４Ｂが導通状態とな
る。ｖ2Aが零から２×ＶDCになるまでの時間Ｔは（３）
式より、（４）式の様になる。
圧が印加されるため、ダイオード４Ｂが導通状態とな
る。ｖ2Aが零から２×ＶDCになるまでの時間Ｔは（３）
式より、（４）式の様になる。
【００２５】 Ｔ≒２×Ｃ×ＶDC／ＩREC …（４） 逆導通半導体スイッチ２Ｂのアノード・カソード間電圧
ｖ2Bは、２×ＶDC−ｖ2Aなので、スイッチング時に、逆
導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｂのアノード・カソード間
電圧ｖ2A，ｖ2Bは、Ｔの時間で、ほぼランプ関数状に変
化し、その変化率は、負荷電流ＩU に依存せず一定であ
る。
ｖ2Bは、２×ＶDC−ｖ2Aなので、スイッチング時に、逆
導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｂのアノード・カソード間
電圧ｖ2A，ｖ2Bは、Ｔの時間で、ほぼランプ関数状に変
化し、その変化率は、負荷電流ＩU に依存せず一定であ
る。
【００２６】ダイオード４Ｂが導通している間に、半導
体スイッチ３Ｂにオン信号を入れることにより、半導体
スイッチ３Ｂを零電流でターンオンできる。逆導通半導
体スイッチ２Ｂが導通状態（＝ダイオード４Ｂまたは半
導体スイッチ３Ｂが導通状態）になることにより、リア
クトル６には直流電源１Ｂの電圧、つまり、−ＶDCの電
圧が印加されるため、リアクトル６の電流がＶDC／Ｌの
傾きで減衰する。
体スイッチ３Ｂにオン信号を入れることにより、半導体
スイッチ３Ｂを零電流でターンオンできる。逆導通半導
体スイッチ２Ｂが導通状態（＝ダイオード４Ｂまたは半
導体スイッチ３Ｂが導通状態）になることにより、リア
クトル６には直流電源１Ｂの電圧、つまり、−ＶDCの電
圧が印加されるため、リアクトル６の電流がＶDC／Ｌの
傾きで減衰する。
【００２７】２）逆導通半導体スイッチ２Ｂのオフ 逆阻止半導体スイッチ５Ｂの代わりに逆阻止半導体スイ
ッチ５Ａが動作する点を除いて、上記と同様である。
ッチ５Ａが動作する点を除いて、上記と同様である。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】図１３、図１４のよう
な、従来の中性点クランプ式電力変換器および多レベル
出力電力変換器では、少ないスイッチング周波数で目的
の出力波形が得られ、低い耐圧の半導体スイッチで高い
電圧の変換が行える特徴があるが、前述のようにモード
の切り替わりによっては、サージ電流及びサージ電圧が
発生する。
な、従来の中性点クランプ式電力変換器および多レベル
出力電力変換器では、少ないスイッチング周波数で目的
の出力波形が得られ、低い耐圧の半導体スイッチで高い
電圧の変換が行える特徴があるが、前述のようにモード
の切り替わりによっては、サージ電流及びサージ電圧が
発生する。
【００２９】図２０のようなソフトスイッチング方式
は、サージ電流およびサージ電圧が発生しないが、スイ
ッチングに時間がかかるためスイッチング周波数を上げ
ることが出来ず、波形生成が困難という欠点があった。
また、各半導体スイッチの耐圧までしか変換電圧を上げ
られない。
は、サージ電流およびサージ電圧が発生しないが、スイ
ッチングに時間がかかるためスイッチング周波数を上げ
ることが出来ず、波形生成が困難という欠点があった。
また、各半導体スイッチの耐圧までしか変換電圧を上げ
られない。
【００３０】本発明は、サージ電圧、サージ電流の発生
を防ぐことができ、スイッチの耐圧よりも高い電圧の電
力変換器が得られ、比較的少ないスイッチング周波数で
目的の出力波形を得ることができる電力変換装置を提供
することを目的とする。
を防ぐことができ、スイッチの耐圧よりも高い電圧の電
力変換器が得られ、比較的少ないスイッチング周波数で
目的の出力波形を得ることができる電力変換装置を提供
することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１〜請求項７に対応する発明は以下のように
構成したものである。
め、請求項１〜請求項７に対応する発明は以下のように
構成したものである。
【００３２】請求項１は、例えば図１に示す実施例に対
応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を直
列に接続し、この直流電源［１Ａ，１Ｂ］のうちの一方
を正側直流電源［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源
［１Ｂ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を
正側電源端子［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の
負側端子を負側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源
［１Ａ］および負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点
電源端子［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方
向を順方向、カソードからアノードに向かう方向を逆方
向としたとき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端
子［Ｔ］に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ
［２Ａ］および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２
Ｂ］を順方向に直列に接続し、前記負側電圧端子［Ｃ］
より前記交流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆
導通半導体スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半
導体スイッチ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中
性点電源端子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチ［２Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオー
ド［４Ｅ］を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前
記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノード
に向かって逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる
中性点クランプ式の電力交換装置において、前記正側電
源端子［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位
の間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならび
に前記負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子
［Ｂ］の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子
［Ｅ］を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御で
きる双方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７
Ａ］を直列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間
電圧端子［Ｄ］と前記正側第１の逆導通半導体スイッチ
［２Ａ］のカソード間に接続し、順方向と逆方向の電流
を個別に制御できる双方向半導体スイッチ［６Ｂ］とリ
アクトル［７Ｂ］を直列に接続した第２の転流回路を、
前記負側中間電圧端子［Ｅ］と前記負側第１の逆導通半
導体スイッチ［２Ｄ］のアノード間に接続し、前記正側
第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］のアノード・カソ
ード間に正側電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］を接
続し、前記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］の
アノード・カソード間に負側電圧変化率抑制用コンデン
サ［８Ｂ］を接続したことを特徴とした電力変換装置で
ある。
応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を直
列に接続し、この直流電源［１Ａ，１Ｂ］のうちの一方
を正側直流電源［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源
［１Ｂ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を
正側電源端子［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の
負側端子を負側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源
［１Ａ］および負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点
電源端子［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方
向を順方向、カソードからアノードに向かう方向を逆方
向としたとき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端
子［Ｔ］に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ
［２Ａ］および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２
Ｂ］を順方向に直列に接続し、前記負側電圧端子［Ｃ］
より前記交流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆
導通半導体スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半
導体スイッチ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中
性点電源端子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチ［２Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオー
ド［４Ｅ］を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前
記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノード
に向かって逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる
中性点クランプ式の電力交換装置において、前記正側電
源端子［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位
の間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならび
に前記負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子
［Ｂ］の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子
［Ｅ］を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御で
きる双方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７
Ａ］を直列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間
電圧端子［Ｄ］と前記正側第１の逆導通半導体スイッチ
［２Ａ］のカソード間に接続し、順方向と逆方向の電流
を個別に制御できる双方向半導体スイッチ［６Ｂ］とリ
アクトル［７Ｂ］を直列に接続した第２の転流回路を、
前記負側中間電圧端子［Ｅ］と前記負側第１の逆導通半
導体スイッチ［２Ｄ］のアノード間に接続し、前記正側
第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］のアノード・カソ
ード間に正側電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］を接
続し、前記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］の
アノード・カソード間に負側電圧変化率抑制用コンデン
サ［８Ｂ］を接続したことを特徴とした電力変換装置で
ある。
【００３３】請求項２は、例えば図４に示す実施例に対
応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を直
列に接続し、この直流電源のうちの一方を正側直流電源
［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源［１Ｂ］とし、
前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を正側電源端子
［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の負側端子を負
側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］およ
び負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点電源端子
［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端子［Ｔ］
に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２Ｂ］を順方
向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］より前記交
流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆導通半導体
スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半導体スイッ
チ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２
Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオード［４Ｅ］
を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前記負側第１
の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノードに向かって
逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる中性点クラ
ンプ式の電力交換装置において、前記正側電源端子
［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位の間の
任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならびに前記
負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］
の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子［Ｅ］
を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双
方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７Ａ］を直
列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間電圧端子
［Ｄ］と前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
のカソード間に接続し、順方向と逆方向の電流を個別に
制御できる双方向半導体スイッチ［６Ｂ］とリアクトル
［７Ｂ］を直列に接続した第２の転流回路を、前記負側
中間電圧端子［Ｅ］と前記負側第１の逆導通半導体スイ
ッチ［２Ｄ］のアノード間に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］と前記交流出力端子［Ｔ］の間に電圧変化率抑
制用コンデンサ［８］を接続したことを特徴とする電力
変換装置である。
応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を直
列に接続し、この直流電源のうちの一方を正側直流電源
［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源［１Ｂ］とし、
前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を正側電源端子
［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の負側端子を負
側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］およ
び負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点電源端子
［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端子［Ｔ］
に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２Ｂ］を順方
向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］より前記交
流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆導通半導体
スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半導体スイッ
チ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２
Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオード［４Ｅ］
を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前記負側第１
の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノードに向かって
逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる中性点クラ
ンプ式の電力交換装置において、前記正側電源端子
［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位の間の
任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならびに前記
負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］
の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子［Ｅ］
を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双
方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７Ａ］を直
列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間電圧端子
［Ｄ］と前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
のカソード間に接続し、順方向と逆方向の電流を個別に
制御できる双方向半導体スイッチ［６Ｂ］とリアクトル
［７Ｂ］を直列に接続した第２の転流回路を、前記負側
中間電圧端子［Ｅ］と前記負側第１の逆導通半導体スイ
ッチ［２Ｄ］のアノード間に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］と前記交流出力端子［Ｔ］の間に電圧変化率抑
制用コンデンサ［８］を接続したことを特徴とする電力
変換装置である。
【００３４】請求項３は、例えば図５に示す実施例に対
応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を直
列に接続し、この直流電源のうちの一方を正側直流電源
［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源［１Ｂ］とし、
前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を正側電源端子
［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の負側端子を負
側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］およ
び負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点電源端子
［Ｃ］とし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端子［Ｔ］
に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２Ｂ］を順方
向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］より前記交
流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆導通半導体
スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半導体スイッ
チ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２
Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオード［４Ｅ］
を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前記負側第１
の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノードに向かって
逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる中性点クラ
ンプ式の電力交換装置において、前記正側電源端子
［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位の間の
任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならび前記負
側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の
電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子［Ｅ］を
具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方
向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７Ａ］を直列
に接続した第１の転流回路を、前記正側中間電圧端子
［Ｄ］と前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
のカソード間に接続し、順方向と逆方向の電流を個別に
制御できる双方向半導体スイッチ［６Ｂ］とリアクトル
［７Ｂ］を直列に接続した第２の転流回路を、前記負側
中間電圧端子［Ｅ］と前記負側第１の逆導通半導体スイ
ッチ［２Ｄ］のアノード間に接続し、前記正側第１の逆
導通半導体スイッチ［２Ａ］のアノード・カソード間に
正側電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］を接続し、前
記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノード
・カソード間に負側電圧変化率抑制用コンデンサ［８
Ｂ］を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］と前記交流出
力端子［Ｔ］の間に電圧変化率抑制用コンデンサ［８
Ｃ］を接続したことを特徴とした電力変換装置である。
応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を直
列に接続し、この直流電源のうちの一方を正側直流電源
［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源［１Ｂ］とし、
前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を正側電源端子
［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の負側端子を負
側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］およ
び負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点電源端子
［Ｃ］とし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端子［Ｔ］
に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２Ｂ］を順方
向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］より前記交
流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆導通半導体
スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半導体スイッ
チ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２
Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオード［４Ｅ］
を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前記負側第１
の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノードに向かって
逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる中性点クラ
ンプ式の電力交換装置において、前記正側電源端子
［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位の間の
任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならび前記負
側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の
電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子［Ｅ］を
具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方
向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７Ａ］を直列
に接続した第１の転流回路を、前記正側中間電圧端子
［Ｄ］と前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
のカソード間に接続し、順方向と逆方向の電流を個別に
制御できる双方向半導体スイッチ［６Ｂ］とリアクトル
［７Ｂ］を直列に接続した第２の転流回路を、前記負側
中間電圧端子［Ｅ］と前記負側第１の逆導通半導体スイ
ッチ［２Ｄ］のアノード間に接続し、前記正側第１の逆
導通半導体スイッチ［２Ａ］のアノード・カソード間に
正側電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］を接続し、前
記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノード
・カソード間に負側電圧変化率抑制用コンデンサ［８
Ｂ］を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］と前記交流出
力端子［Ｔ］の間に電圧変化率抑制用コンデンサ［８
Ｃ］を接続したことを特徴とした電力変換装置である。
【００３５】請求項４は、例えば図６、図８、図９に示
す実施例に対応するものであり、２つの直流電源［１
Ａ，１Ｂ］を直列に接続し、この直流電源のうちの一方
を正側直流電源［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源
［１Ｂ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を
正側電源端子［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の
負側端子を負側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源
［１Ａ］および負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点
電源端子［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方
向を順方向、カソードからアノードに向かう方向を逆方
向としたとき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端
子［Ｔ］に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ
［２Ａ］および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２
Ｂ］を順方向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］
より前記交流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆
導通半導体スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半
導体スイッチ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中
性点電源端子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチ［２Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオー
ド［４Ｅ］を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前
記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノード
に向かって逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる
中性点クランプ式の電力交換装置において、前記正側電
源端子［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位
の間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならび
に前記負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子
［Ｂ］の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子
［Ｅ］を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御で
きる双方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７
Ａ］を直列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間
電圧端子［Ｄ］と前記交流出力端子［Ｔ］間に接続し、
順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチ［６Ｂ］とリアクトル［７Ｂ］を直列に接続し
た第２の転流回路を、前記負側中間電圧端子［Ｅ］と前
記交流出力端子［Ｔ］間に接続し、前記正側電源端子
［Ａ］と前記負側電源端子［Ｃ］と前記中性点電源端子
［Ｂ］のいずれか一つと、前記逆導通半導体スイッチ
［２Ａ〜２Ｄ］相互の接続点間に、前記交流出力端子
［Ｔ］の間に電圧変化率抑制用コンデンサ［８，８Ａ，
８Ｂ］を接続したことを特徴とする電力変換装置であ
る。
す実施例に対応するものであり、２つの直流電源［１
Ａ，１Ｂ］を直列に接続し、この直流電源のうちの一方
を正側直流電源［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源
［１Ｂ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を
正側電源端子［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の
負側端子を負側電源端子［Ｃ］とし、前記正側直流電源
［１Ａ］および負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点
電源端子［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方
向を順方向、カソードからアノードに向かう方向を逆方
向としたとき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端
子［Ｔ］に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ
［２Ａ］および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２
Ｂ］を順方向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］
より前記交流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆
導通半導体スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半
導体スイッチ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中
性点電源端子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチ［２Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオー
ド［４Ｅ］を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前
記負側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ｄ］のアノード
に向かって逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる
中性点クランプ式の電力交換装置において、前記正側電
源端子［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位
の間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならび
に前記負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子
［Ｂ］の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子
［Ｅ］を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御で
きる双方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７
Ａ］を直列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間
電圧端子［Ｄ］と前記交流出力端子［Ｔ］間に接続し、
順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチ［６Ｂ］とリアクトル［７Ｂ］を直列に接続し
た第２の転流回路を、前記負側中間電圧端子［Ｅ］と前
記交流出力端子［Ｔ］間に接続し、前記正側電源端子
［Ａ］と前記負側電源端子［Ｃ］と前記中性点電源端子
［Ｂ］のいずれか一つと、前記逆導通半導体スイッチ
［２Ａ〜２Ｄ］相互の接続点間に、前記交流出力端子
［Ｔ］の間に電圧変化率抑制用コンデンサ［８，８Ａ，
８Ｂ］を接続したことを特徴とする電力変換装置であ
る。
【００３６】請求項５は、例えば図１０に示す実施例に
対応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を
直列に接続し、この直流電源のうちの一方を正側直流電
源［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源［１Ｂ］と
し、前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を正側電源端
子［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の負側端子を
負側電源端子［Ｂ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］お
よび負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点電源端子
［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端子［Ｔ］
に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２Ｂ］を順方
向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］より前記交
流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆導通半導体
スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半導体スイッ
チ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２
Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオード［４Ｅ］
を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前記負側第１
の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］のアノードに向かって
逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる中性点クラ
ンプ式の電力交換装置において、前記正側電源端子
［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位の間の
任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならびに前記
負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］
の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子［Ｅ］
を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双
方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７］を直列
に接続した第１の転流回路を、前記中性点電源端子
［Ｂ］と前記交流出力端子［Ｔ］間に接続し、順方向と
逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体スイッチ
［６Ｂ］からなる第２の転流回路を、前記中性点電源端
子［Ｂ］と前記第１の転流回路の双方向半導体スイッチ
［６Ａ］とリアクトル［７］の接続点に接続し、前記正
側電源端子［Ａ］と前記負側電源端子［Ｃ］と前記中性
点電源端子［Ｂ］のいずれか一つと、前記逆導通半導体
スイッチ［２Ａ〜２Ｄ］相互の接続点間に、前記交流出
力端子［Ｔ］の間に電圧変化率抑制用コンデンサ［８］
を接続したことを特徴とする電力変換装置である。
対応するものであり、２つの直流電源［１Ａ，１Ｂ］を
直列に接続し、この直流電源のうちの一方を正側直流電
源［１Ａ］とし、かつ他方を負側直流電源［１Ｂ］と
し、前記正側直流電源［１Ａ］の正側端子を正側電源端
子［Ａ］とし、前記負側直流電源［１Ｂ］の負側端子を
負側電源端子［Ｂ］とし、前記正側直流電源［１Ａ］お
よび負側直流電源［１Ｂ］の接続点を中性点電源端子
［Ｂ］とし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、前記正側電源端子［Ａ］より交流出力端子［Ｔ］
に向かって、正側第１の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］
および正側第２の逆導通半導体スイッチ［２Ｂ］を順方
向に直列に接続し、前記負側電源端子［Ｃ］より前記交
流出力端子［Ｔ］に向かって、負側第１の逆導通半導体
スイッチ［２Ｄ］および負側第２の逆導通半導体スイッ
チ［２Ｃ］を逆方向に直列に接続し、前記中性点電源端
子［Ｂ］より前記正側第１の逆導通半導体スイッチ［２
Ａ］のカソードに向かって順方向のダイオード［４Ｅ］
を接続し、前記中性点電源端子［Ｂ］より前記負側第１
の逆導通半導体スイッチ［２Ａ］のアノードに向かって
逆方向のダイオード［４Ｆ］を接続してなる中性点クラ
ンプ式の電力交換装置において、前記正側電源端子
［Ａ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］の電位の間の
任意の電位を持つ正側中間電圧端子［Ｄ］ならびに前記
負側電源端子［Ｃ］の電位と前記中性点電源端子［Ｂ］
の電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端子［Ｅ］
を具備し、順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双
方向半導体スイッチ［６Ａ］とリアクトル［７］を直列
に接続した第１の転流回路を、前記中性点電源端子
［Ｂ］と前記交流出力端子［Ｔ］間に接続し、順方向と
逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体スイッチ
［６Ｂ］からなる第２の転流回路を、前記中性点電源端
子［Ｂ］と前記第１の転流回路の双方向半導体スイッチ
［６Ａ］とリアクトル［７］の接続点に接続し、前記正
側電源端子［Ａ］と前記負側電源端子［Ｃ］と前記中性
点電源端子［Ｂ］のいずれか一つと、前記逆導通半導体
スイッチ［２Ａ〜２Ｄ］相互の接続点間に、前記交流出
力端子［Ｔ］の間に電圧変化率抑制用コンデンサ［８］
を接続したことを特徴とする電力変換装置である。
【００３７】請求項６は、例えば図１１に示す実施例に
対応するものであり、２以上ｎ個の直流電源［１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ］を直列に接続し、該直流電源群のうちの最終
端部側の一方を第１の直流電源とし、該直流電源群のう
ちの最終端部側の他方を第ｎの直流電源とし、前記第１
の直流電源［１Ａ］の正側端子を第１の電源端子［Ａ］
とし、第２の直流電源［１Ｂ］の正側端子を第２の電源
端子［Ｂ］とし、前記第ｎの直流電源［１Ｃ］の正側端
子を第ｎの電源端子［Ｃ］とし、第ｎの直流電源の負側
端子を第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］とし、逆導通正側
半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通正側半導体ス
イッチ群［２Ａ〜２Ｃ］を、前記第１の電源端子［Ａ］
と出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第１の電源
端子［Ａ］に接続される逆導通正側半導体スイッチ［２
Ａ］を最初に動作するものとし、逆導通負側半導体スイ
ッチをｎ個直列接続した逆導通負側半導体スイッチ群
［２Ｄ〜２Ｆ］を、前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］
と前記出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第（ｎ
＋１）の電源端子［Ｄ］に接続される逆導通負側半導体
スイッチ［２Ｆ］を最初に動作するものとし、前記第２
の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通正側半導体スイッチ
［２Ｂ］のアノード［Ｈ］に向かって順方向のダイオー
ド［４Ｇ］を接続し、前記第３〜第ｎの電源端子からそ
れぞれ第３〜第ｎの逆導通正側半導体スイッチのアノー
ドに向かってそれぞれ順方向のダイオード［４Ｈ］を接
続し、第２の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通負側半導
体スイッチ［２Ｅ］のアノード［Ｋ］に向かって逆方向
のダイオード［４Ｉ］を接続し、第３〜第ｎの電源端子
からそれぞれ第３〜第ｎの逆導通負側半導体スイッチの
アノードに向かって逆方向のダイオード［４Ｊ］をそれ
ぞれ接続してなる多レベル出力電力変換器において、前
記第１の電源端子［Ａ］と前記第２の電源端子［Ｂ］の
電位の間の任意の電位を持つ第１の中間電圧端子［Ｅ］
を具備し、前記第２の電源端子［Ｂ］と第３の電源端子
の電位の間の任意の電位を持つ第２の中間電圧端子
［Ｆ］を具備し、第ｎの電源端子［Ｃ］と第（ｎ＋１）
の電源端子［Ｄ］の間の任意の電位を持つ第ｎの中間電
圧端子［Ｇ］を具備し、各々が順方向と逆方向の電流を
制御できる双方向半導体スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］を備え
たｎ個の転流回路を、前記出力端子［Ｔ］と前記第２〜
前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｂ〜Ｄ］間にそれぞれ接
続し、前記各転流回路と前記出力端子［Ｔ］の間であっ
て、少なくとも各転流回路毎にリアクトル［７Ｂ，７
Ｃ，７Ｄ］あるいは共通のリアクトル［７Ａ］を接続
し、前記各電源端子［Ａ〜Ｄ］および前記各中間電圧端
子［Ｅ〜Ｇ］と前記逆導通スイッチ［２Ａ〜２Ｃ，２Ｄ
〜２Ｆ］の少なくともひとつの間に電圧変化率抑制用コ
ンデンサ［８］を接続したことを特徴とした電力変換装
置である。
対応するものであり、２以上ｎ個の直流電源［１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ］を直列に接続し、該直流電源群のうちの最終
端部側の一方を第１の直流電源とし、該直流電源群のう
ちの最終端部側の他方を第ｎの直流電源とし、前記第１
の直流電源［１Ａ］の正側端子を第１の電源端子［Ａ］
とし、第２の直流電源［１Ｂ］の正側端子を第２の電源
端子［Ｂ］とし、前記第ｎの直流電源［１Ｃ］の正側端
子を第ｎの電源端子［Ｃ］とし、第ｎの直流電源の負側
端子を第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］とし、逆導通正側
半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通正側半導体ス
イッチ群［２Ａ〜２Ｃ］を、前記第１の電源端子［Ａ］
と出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第１の電源
端子［Ａ］に接続される逆導通正側半導体スイッチ［２
Ａ］を最初に動作するものとし、逆導通負側半導体スイ
ッチをｎ個直列接続した逆導通負側半導体スイッチ群
［２Ｄ〜２Ｆ］を、前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］
と前記出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第（ｎ
＋１）の電源端子［Ｄ］に接続される逆導通負側半導体
スイッチ［２Ｆ］を最初に動作するものとし、前記第２
の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通正側半導体スイッチ
［２Ｂ］のアノード［Ｈ］に向かって順方向のダイオー
ド［４Ｇ］を接続し、前記第３〜第ｎの電源端子からそ
れぞれ第３〜第ｎの逆導通正側半導体スイッチのアノー
ドに向かってそれぞれ順方向のダイオード［４Ｈ］を接
続し、第２の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通負側半導
体スイッチ［２Ｅ］のアノード［Ｋ］に向かって逆方向
のダイオード［４Ｉ］を接続し、第３〜第ｎの電源端子
からそれぞれ第３〜第ｎの逆導通負側半導体スイッチの
アノードに向かって逆方向のダイオード［４Ｊ］をそれ
ぞれ接続してなる多レベル出力電力変換器において、前
記第１の電源端子［Ａ］と前記第２の電源端子［Ｂ］の
電位の間の任意の電位を持つ第１の中間電圧端子［Ｅ］
を具備し、前記第２の電源端子［Ｂ］と第３の電源端子
の電位の間の任意の電位を持つ第２の中間電圧端子
［Ｆ］を具備し、第ｎの電源端子［Ｃ］と第（ｎ＋１）
の電源端子［Ｄ］の間の任意の電位を持つ第ｎの中間電
圧端子［Ｇ］を具備し、各々が順方向と逆方向の電流を
制御できる双方向半導体スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］を備え
たｎ個の転流回路を、前記出力端子［Ｔ］と前記第２〜
前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｂ〜Ｄ］間にそれぞれ接
続し、前記各転流回路と前記出力端子［Ｔ］の間であっ
て、少なくとも各転流回路毎にリアクトル［７Ｂ，７
Ｃ，７Ｄ］あるいは共通のリアクトル［７Ａ］を接続
し、前記各電源端子［Ａ〜Ｄ］および前記各中間電圧端
子［Ｅ〜Ｇ］と前記逆導通スイッチ［２Ａ〜２Ｃ，２Ｄ
〜２Ｆ］の少なくともひとつの間に電圧変化率抑制用コ
ンデンサ［８］を接続したことを特徴とした電力変換装
置である。
【００３８】請求項７は、例えば図１２に示す実施例に
対応するものであり、２以上ｎ個の直流電源［１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ］を直列に接続し、該直流電源群のうちの最終
端部側の一方を第１の直流電源とし、該直流電源群のう
ちの最終端部側の他方を第ｎの直流電源とし、前記第１
の直流電源［１Ａ］の正側端子を第１の電源端子［Ａ］
とし、第２の直流電源［１Ｂ］の正側端子を第２の電源
端子［Ｂ］とし、前記第ｎの直流電源［１Ｃ］の正側端
子を第ｎの電源端子［Ｃ］とし、第ｎの直流電源の負側
端子を第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］とし、逆導通正側
半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通正側半導体ス
イッチ群［２Ａ〜２Ｃ］を、前記第１の電源端子［Ａ］
と出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第１の電源
端子［Ａ］に接続される逆導通正側半導体スイッチ［２
Ａ］を最初に動作するものとし、逆導通負側半導体スイ
ッチをｎ個直列接続した逆導通負側半導体スイッチ群
［２Ｄ〜２Ｆ］を、前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］
と前記出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第（ｎ
＋１）の電源端子［Ｄ］に接続される逆導通負側半導体
スイッチ［２Ｆ］を最初に動作するものとし、前記第２
の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通正側半導体スイッチ
［２Ｂ］のアノード［Ｈ］に向かって順方向のダイオー
ド［４Ｇ］を接続し、前記第３〜第ｎの電源端子からそ
れぞれ第３〜第ｎの逆導通正側半導体スイッチのアノー
ドに向かってそれぞれ順方向のダイオード［４Ｈ］を接
続し、第２の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通負側半導
体スイッチ［２Ｅ］のアノード［Ｋ］に向かって逆方向
のダイオード［４Ｉ］を接続し、第３〜第ｎの電源端子
からそれぞれ第３〜第ｎの逆導通負側半導体スイッチの
アノードに向かって逆方向のダイオード［４Ｊ］をそれ
ぞれ接続してなる多レベル出力電力変換器において、各
々順方向と逆方向の電流を個別に制御できるｎ個の双方
向半導体スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］の一端を、前記第２の
電源端子［Ｂ］から前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］
の全てにそれぞれ接続すると共に、前記各双方向半導体
スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］の他端を共通にして前記出力端
子［Ｔ］に接続し、前記出力端子［Ｔ］と前記各双方向
半導体スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］の他端の共通接続点との
間に、直流電源［１Ｄ］と双方向スイッチ［６］とリア
クトル［７］の直列回路からなる転流回路を接続し、前
記各電源端子［Ａ〜Ｄ］と前記逆導通スイッチの全ての
うちの少なくともひとつの間に電圧変化率抑制用コンデ
ンサを接続したことを特徴とした電力変換装置である。
対応するものであり、２以上ｎ個の直流電源［１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ］を直列に接続し、該直流電源群のうちの最終
端部側の一方を第１の直流電源とし、該直流電源群のう
ちの最終端部側の他方を第ｎの直流電源とし、前記第１
の直流電源［１Ａ］の正側端子を第１の電源端子［Ａ］
とし、第２の直流電源［１Ｂ］の正側端子を第２の電源
端子［Ｂ］とし、前記第ｎの直流電源［１Ｃ］の正側端
子を第ｎの電源端子［Ｃ］とし、第ｎの直流電源の負側
端子を第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］とし、逆導通正側
半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通正側半導体ス
イッチ群［２Ａ〜２Ｃ］を、前記第１の電源端子［Ａ］
と出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第１の電源
端子［Ａ］に接続される逆導通正側半導体スイッチ［２
Ａ］を最初に動作するものとし、逆導通負側半導体スイ
ッチをｎ個直列接続した逆導通負側半導体スイッチ群
［２Ｄ〜２Ｆ］を、前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］
と前記出力端子［Ｔ］間に接続すると共に、前記第（ｎ
＋１）の電源端子［Ｄ］に接続される逆導通負側半導体
スイッチ［２Ｆ］を最初に動作するものとし、前記第２
の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通正側半導体スイッチ
［２Ｂ］のアノード［Ｈ］に向かって順方向のダイオー
ド［４Ｇ］を接続し、前記第３〜第ｎの電源端子からそ
れぞれ第３〜第ｎの逆導通正側半導体スイッチのアノー
ドに向かってそれぞれ順方向のダイオード［４Ｈ］を接
続し、第２の電源端子［Ｂ］から第２の逆導通負側半導
体スイッチ［２Ｅ］のアノード［Ｋ］に向かって逆方向
のダイオード［４Ｉ］を接続し、第３〜第ｎの電源端子
からそれぞれ第３〜第ｎの逆導通負側半導体スイッチの
アノードに向かって逆方向のダイオード［４Ｊ］をそれ
ぞれ接続してなる多レベル出力電力変換器において、各
々順方向と逆方向の電流を個別に制御できるｎ個の双方
向半導体スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］の一端を、前記第２の
電源端子［Ｂ］から前記第（ｎ＋１）の電源端子［Ｄ］
の全てにそれぞれ接続すると共に、前記各双方向半導体
スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］の他端を共通にして前記出力端
子［Ｔ］に接続し、前記出力端子［Ｔ］と前記各双方向
半導体スイッチ［６Ａ〜６Ｃ］の他端の共通接続点との
間に、直流電源［１Ｄ］と双方向スイッチ［６］とリア
クトル［７］の直列回路からなる転流回路を接続し、前
記各電源端子［Ａ〜Ｄ］と前記逆導通スイッチの全ての
うちの少なくともひとつの間に電圧変化率抑制用コンデ
ンサを接続したことを特徴とした電力変換装置である。
【００３９】
【作用】請求項１に対応する発明によれば、正側の半導
体スイッチ［２Ａ，２Ｂ］のターンオフには、以下のよ
うに行う。すなわち、正側の転流回路の双方向半導体ス
イッチ［６Ａ］をターンオンさせて、正側中性点端子
［Ｄ］に電流を流すことで該半導体スイッチ［２Ａ，２
Ｂ］の電流を特定の値まで上昇させる。
体スイッチ［２Ａ，２Ｂ］のターンオフには、以下のよ
うに行う。すなわち、正側の転流回路の双方向半導体ス
イッチ［６Ａ］をターンオンさせて、正側中性点端子
［Ｄ］に電流を流すことで該半導体スイッチ［２Ａ，２
Ｂ］の電流を特定の値まで上昇させる。
【００４０】その後に、該半導体スイッチ［２Ａ，２
Ｂ］をターンオフすることで、同半導体スイッチ［２
Ａ，２Ｂ］に流れていた電流を電圧変化率抑制用コンデ
ンサ［８Ａ］に流す。ターンオフ時の電流を一定にする
ことで、該電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］の変化
率が負荷電流によらず一定になる。
Ｂ］をターンオフすることで、同半導体スイッチ［２
Ａ，２Ｂ］に流れていた電流を電圧変化率抑制用コンデ
ンサ［８Ａ］に流す。ターンオフ時の電流を一定にする
ことで、該電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］の変化
率が負荷電流によらず一定になる。
【００４１】正側の半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ］の電
圧上昇率および負側の半導体スイッチ［２Ｃ，２Ｄ］の
電圧下降率は、電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］の
電圧変化率と等しくなるため、一定になる。
圧上昇率および負側の半導体スイッチ［２Ｃ，２Ｄ］の
電圧下降率は、電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ］の
電圧変化率と等しくなるため、一定になる。
【００４２】同様に、正側の半導体スイッチ［２Ａ，２
Ｂ］のターンオフには、負側の転流回路の双方向半導体
スイッチ［６Ｂ］により、該半導体スイッチ［２Ａ，２
Ｂ］の電流を特定に値まで上昇させてからターンオフす
ることで、正側の半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ］の電圧
上昇率および負側の半導体スイッチ［２Ｃ，２Ｄ］の電
圧下降時間は、負側電圧変化率抑制用コンデンサ［８
Ｂ］の電圧変化率と等しくなり、負荷電流によらず一定
になる。
Ｂ］のターンオフには、負側の転流回路の双方向半導体
スイッチ［６Ｂ］により、該半導体スイッチ［２Ａ，２
Ｂ］の電流を特定に値まで上昇させてからターンオフす
ることで、正側の半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ］の電圧
上昇率および負側の半導体スイッチ［２Ｃ，２Ｄ］の電
圧下降時間は、負側電圧変化率抑制用コンデンサ［８
Ｂ］の電圧変化率と等しくなり、負荷電流によらず一定
になる。
【００４３】負側の半導体スイッチ［２Ｃ，２Ｄ］のタ
ーンオフ時も同時に、正側および負側の電圧変化率抑制
用のコンデンサ［８Ａ，８Ｂ］により、各半導体スイッ
チ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ］の電圧変化率が一定にな
る。
ーンオフ時も同時に、正側および負側の電圧変化率抑制
用のコンデンサ［８Ａ，８Ｂ］により、各半導体スイッ
チ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ］の電圧変化率が一定にな
る。
【００４４】請求項２に対応する発明によれば、全ての
半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ］のターンオ
フ時について、遮断電流が電圧変化率抑制用コンデンサ
［８Ａ，８Ｂ］に流れる点を除いて、請求項１の作用と
同じになり、各半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ］の電圧変化率は、電圧変化率抑制コンデンサ［２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ］の電圧変化率に抑制される。
半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ］のターンオ
フ時について、遮断電流が電圧変化率抑制用コンデンサ
［８Ａ，８Ｂ］に流れる点を除いて、請求項１の作用と
同じになり、各半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ］の電圧変化率は、電圧変化率抑制コンデンサ［２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ］の電圧変化率に抑制される。
【００４５】請求項３に対応する発明によれば、正側お
よび負側の電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ，８Ｂ］
の他に、全ての半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ］のターンオフ時について、電圧変化率抑制用コンデ
ンサ［８Ａ，８Ｂ］も動作する点を除いて請求項１の作
用と同じである。
よび負側の電圧変化率抑制用コンデンサ［８Ａ，８Ｂ］
の他に、全ての半導体スイッチ［２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ］のターンオフ時について、電圧変化率抑制用コンデ
ンサ［８Ａ，８Ｂ］も動作する点を除いて請求項１の作
用と同じである。
【００４６】請求項４に対応する発明によれば、正直流
側の半導体スイッチ［２Ａ］のターンオフには、以下の
ように行う。正側の転流回路のターンオン［６Ａ，７
Ａ］させて、正側中間電圧端子［Ｈ］に電流を流すこと
で正直流側半導体スイッチ［２Ａ］の電流を特定の値ま
で上昇させる。
側の半導体スイッチ［２Ａ］のターンオフには、以下の
ように行う。正側の転流回路のターンオン［６Ａ，７
Ａ］させて、正側中間電圧端子［Ｈ］に電流を流すこと
で正直流側半導体スイッチ［２Ａ］の電流を特定の値ま
で上昇させる。
【００４７】その後に、正直流側半導体スイッチ［２
Ａ］をターンオフすることで、同スイッチに流れていた
電流を電圧変化率抑制用コンデンサ［８］に流す。
Ａ］をターンオフすることで、同スイッチに流れていた
電流を電圧変化率抑制用コンデンサ［８］に流す。
【００４８】正直流側の半導体スイッチ［２Ａ］の電圧
上昇率および負出力側の半導体スイッチ［２Ｃ］の電圧
下降率は、電圧変化率抑制用コンデンサ［８］の電圧変
化率と等しくなるため、一定になる。
上昇率および負出力側の半導体スイッチ［２Ｃ］の電圧
下降率は、電圧変化率抑制用コンデンサ［８］の電圧変
化率と等しくなるため、一定になる。
【００４９】同様に、正出力側の半導体スイッチ［２
Ｂ］のターンオフには、負側の転流回路［６Ｂ，７Ｂ］
により、正出力側半導体スイッチ［３Ｂ］の電流を特定
に値まで上昇させる。
Ｂ］のターンオフには、負側の転流回路［６Ｂ，７Ｂ］
により、正出力側半導体スイッチ［３Ｂ］の電流を特定
に値まで上昇させる。
【００５０】その後に、正出力側半導体スイッチ［２
Ｂ］をターンオフすることで、同スイッチに流れていた
電流を電圧変化率抑制用コンデンサ［８］に流す。
Ｂ］をターンオフすることで、同スイッチに流れていた
電流を電圧変化率抑制用コンデンサ［８］に流す。
【００５１】正出力側の半導体スイッチ［２Ｂ］の電圧
上昇率および負直流側の半導体スイッチ［２Ｄ］の電圧
下降率は、電圧変化率抑制用コンデンサ［８］の電圧変
化率と等しくなり、負荷電流によらず一定になる。
上昇率および負直流側の半導体スイッチ［２Ｄ］の電圧
下降率は、電圧変化率抑制用コンデンサ［８］の電圧変
化率と等しくなり、負荷電流によらず一定になる。
【００５２】負出力側［２Ｃ］、および、負直流側［２
Ｄ］の半導体スイッチのターンオフ時も同様に、電圧変
化率抑制用コンデンサ［８］により、該素子の電圧変化
率が一定になる。
Ｄ］の半導体スイッチのターンオフ時も同様に、電圧変
化率抑制用コンデンサ［８］により、該素子の電圧変化
率が一定になる。
【００５３】転流回路［６Ａ，７Ａまたは６Ｂ，７Ｂ］
の電流は、目的のスイッチがターンオフした後に、減衰
する。
の電流は、目的のスイッチがターンオフした後に、減衰
する。
【００５４】請求項５に対応する発明によれば、正側転
流回路［７Ａ］と負側転流回路［７Ｂ］のリアクトルを
まとめている点を除いて、請求項１の作用と同じにな
り、各半導体スイッチ［２Ａ〜２Ｄ］の電圧変化率は、
請求項と同じく電圧変化率抑制コンデンサの電圧変化率
［８］に抑制される。
流回路［７Ａ］と負側転流回路［７Ｂ］のリアクトルを
まとめている点を除いて、請求項１の作用と同じにな
り、各半導体スイッチ［２Ａ〜２Ｄ］の電圧変化率は、
請求項と同じく電圧変化率抑制コンデンサの電圧変化率
［８］に抑制される。
【００５５】請求項６に対応する発明によれば、出力電
圧レベルに対応した転流回路［６Ａ，７Ａ〜６Ｃ，７
Ｃ］を動作させることにより、ターンオフ電流を一定に
し、各スイッチ［２Ａ〜２Ｆ］の電圧変化率を抑制する
ことが出来る。また、転流回路［６Ａ，７Ａ〜６Ｃ，７
Ｃ］の電流は自然に減衰する。
圧レベルに対応した転流回路［６Ａ，７Ａ〜６Ｃ，７
Ｃ］を動作させることにより、ターンオフ電流を一定に
し、各スイッチ［２Ａ〜２Ｆ］の電圧変化率を抑制する
ことが出来る。また、転流回路［６Ａ，７Ａ〜６Ｃ，７
Ｃ］の電流は自然に減衰する。
【００５６】請求項７に対応する発明によれば、出力電
圧レベルに対応して、中継端子［９］の電位を切り換
え、転流回路［Ｅ点］の電圧を切り換える点を除いて、
請求項３の作用と同じになり、各半導体スイッチ［２Ａ
〜２Ｄ］の電圧変化率を抑制することができる。また、
転流回路［６，７］の電流は、自然に減衰する。
圧レベルに対応して、中継端子［９］の電位を切り換
え、転流回路［Ｅ点］の電圧を切り換える点を除いて、
請求項３の作用と同じになり、各半導体スイッチ［２Ａ
〜２Ｄ］の電圧変化率を抑制することができる。また、
転流回路［６，７］の電流は、自然に減衰する。
【００５７】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
【００５８】＜第１実施例（請求項１に対応する実施
例）＞ ［構成］図１に示すように、図１３の従来の中性点クラ
ンプ式の電力交換装置と異なる点は、直流電源１Ｃ，１
Ｄ、逆阻止半導体スイッチ５Ａ〜５Ｄ、リアクトル７
Ａ，７Ｂ、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａ，８Ｂを新
たに設けたことである。
例）＞ ［構成］図１に示すように、図１３の従来の中性点クラ
ンプ式の電力交換装置と異なる点は、直流電源１Ｃ，１
Ｄ、逆阻止半導体スイッチ５Ａ〜５Ｄ、リアクトル７
Ａ，７Ｂ、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａ，８Ｂを新
たに設けたことである。
【００５９】図１の中性点クランプ式の電力交換装置
は、２つの直流電源１Ａ，１Ｂを直列に接続し、この直
流電源１Ａ，１Ｂのうちの一方を正側直流電源１Ａと
し、かつ他方を負側直流電源１Ｂとし、前記正側直流電
源１Ａの正側端子を正側電源端子Ａとし、負側直流電源
１Ｂの負側端子を負側電源端子Ｃとし、前記正側直流電
源１Ａおよび負側直流電源１Ｂの接続点を中性点電源端
子Ｂとし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、正側電源端子Ａより交流出力端子Ｔに向かって、
正側第１の逆導通半導体スイッチ２Ａおよび正側第２の
逆導通半導体スイッチ２Ｂを順方向に直列に接続し、前
記負側電圧端子Ｃより前記交流出力端子Ｔに向かって、
負側第１の逆導通半導体スイッチ２Ｄおよび負側第２の
逆導通半導体スイッチ２Ｃを逆方向に直列に接続し、前
記中性点電源端子Ｂより前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチ２Ａのカソードに向かって順方向のダイオード４
Ｅを接続し、前記中性点電源端子Ｂより前記負側第１の
逆導通半導体スイッチ２Ｄのアノードに向かって逆方向
のダイオード４Ｆを接続してなるものである。
は、２つの直流電源１Ａ，１Ｂを直列に接続し、この直
流電源１Ａ，１Ｂのうちの一方を正側直流電源１Ａと
し、かつ他方を負側直流電源１Ｂとし、前記正側直流電
源１Ａの正側端子を正側電源端子Ａとし、負側直流電源
１Ｂの負側端子を負側電源端子Ｃとし、前記正側直流電
源１Ａおよび負側直流電源１Ｂの接続点を中性点電源端
子Ｂとし、アノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、正側電源端子Ａより交流出力端子Ｔに向かって、
正側第１の逆導通半導体スイッチ２Ａおよび正側第２の
逆導通半導体スイッチ２Ｂを順方向に直列に接続し、前
記負側電圧端子Ｃより前記交流出力端子Ｔに向かって、
負側第１の逆導通半導体スイッチ２Ｄおよび負側第２の
逆導通半導体スイッチ２Ｃを逆方向に直列に接続し、前
記中性点電源端子Ｂより前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチ２Ａのカソードに向かって順方向のダイオード４
Ｅを接続し、前記中性点電源端子Ｂより前記負側第１の
逆導通半導体スイッチ２Ｄのアノードに向かって逆方向
のダイオード４Ｆを接続してなるものである。
【００６０】そして、正側電源端子Ａの電位と前記中性
点電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ正側中間電
圧端子Ｄならびに前記負側電源端子Ｃの電位と前記中性
点電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ負側中間電
圧端子Ｅを具備している。
点電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ正側中間電
圧端子Ｄならびに前記負側電源端子Ｃの電位と前記中性
点電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ負側中間電
圧端子Ｅを具備している。
【００６１】順方向と逆方向の電流を個別に制御できる
ように逆導通半導体スイッチ５Ａ，５Ｂを逆並列に接続
したなる双方向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７Ａを
直列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間電圧端
子Ｄと前記正側第１の逆導通半導体スイッチ２Ａのカソ
ード間に接続してある。
ように逆導通半導体スイッチ５Ａ，５Ｂを逆並列に接続
したなる双方向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７Ａを
直列に接続した第１の転流回路を、前記正側中間電圧端
子Ｄと前記正側第１の逆導通半導体スイッチ２Ａのカソ
ード間に接続してある。
【００６２】順方向と逆方向の電流を個別に制御できる
ように逆導通半導体スイッチ５Ｃ，５Ｄを逆並列に接続
したなる双方向半導体スイッチ６Ｂとリアクトル７Ｂを
直列に接続した第２の転流回路を、前記負側中間電圧端
子Ｅと前記負側第１の逆導通半導体スイッチ２Ｄのカソ
ード間に接続してある。
ように逆導通半導体スイッチ５Ｃ，５Ｄを逆並列に接続
したなる双方向半導体スイッチ６Ｂとリアクトル７Ｂを
直列に接続した第２の転流回路を、前記負側中間電圧端
子Ｅと前記負側第１の逆導通半導体スイッチ２Ｄのカソ
ード間に接続してある。
【００６３】そして、前記正側第１の逆導通半導体スイ
ッチ２Ａのアノード・カソード間に正側電圧変化率抑制
用コンデンサ８Ａを接続し、前記負側第１の逆導通半導
体スイッチ２Ｄのアノード・カソード間に負側電圧変化
率抑制用コンデンサ８Ｂを接続してある。
ッチ２Ａのアノード・カソード間に正側電圧変化率抑制
用コンデンサ８Ａを接続し、前記負側第１の逆導通半導
体スイッチ２Ｄのアノード・カソード間に負側電圧変化
率抑制用コンデンサ８Ｂを接続してある。
【００６４】［作用］ここで、図１の実施例の作用につ
いて、図２を参照して説明する。始めに、回路の条件に
ついて説明する。すなわち、リアクトル７Ａ，７Ｂの容
量はＬ、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａ，８Ｂの容量
はＣとし、直流電源１Ａ，１Ｂの電圧は２×ＶDCとし、
端子Ａ、Ｂ、Ｃの電位はそれぞれ＋２×ＶDC，０、−２
×ＶDCの電位とする。また、直流電源１Ｃ，１Ｄの電圧
はＶDCであり、端子Ｄ，Ｅの電位はそれぞれ＋ＶDC、−
ＶDCとし、負荷電流をＩU とする。そして、スイッチン
グ時間は、出力電流の変化時間より十分短いものと仮定
し、スイッチングの間の負荷電流ＩU の変化量は無視す
るものとする。
いて、図２を参照して説明する。始めに、回路の条件に
ついて説明する。すなわち、リアクトル７Ａ，７Ｂの容
量はＬ、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａ，８Ｂの容量
はＣとし、直流電源１Ａ，１Ｂの電圧は２×ＶDCとし、
端子Ａ、Ｂ、Ｃの電位はそれぞれ＋２×ＶDC，０、−２
×ＶDCの電位とする。また、直流電源１Ｃ，１Ｄの電圧
はＶDCであり、端子Ｄ，Ｅの電位はそれぞれ＋ＶDC、−
ＶDCとし、負荷電流をＩU とする。そして、スイッチン
グ時間は、出力電流の変化時間より十分短いものと仮定
し、スイッチングの間の負荷電流ＩU の変化量は無視す
るものとする。
【００６５】出力電圧ＶU を、＋２×ＶDC（逆導通半導
体スイッチ２Ａ，２Ｂがオン、逆導通半導体スイッチ２
Ｃ，２Ｄがオフの状態）から、０（逆導通半導体スイッ
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）にするときのゲートタイミングと各部の
波形は図２のようになる。図２ではｔ＝０のところで切
り換え指令が出されたものとする。
体スイッチ２Ａ，２Ｂがオン、逆導通半導体スイッチ２
Ｃ，２Ｄがオフの状態）から、０（逆導通半導体スイッ
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）にするときのゲートタイミングと各部の
波形は図２のようになる。図２ではｔ＝０のところで切
り換え指令が出されたものとする。
【００６６】切り換え指令に同期して、図２（Ａ）のよ
うに搬送波Ｈ（ｔ）が出力される。搬送波Ｈ（ｔ）は、
（５）式で表せる。
うに搬送波Ｈ（ｔ）が出力される。搬送波Ｈ（ｔ）は、
（５）式で表せる。
【００６７】 Ｈ（ｔ）＝−ＩREF ｔ＜０，ｔ＞Ｔ3 Ｈ（ｔ）＝−ＩREF ＋ＶDC×ｔ／（２・Ｌ） ０≦ｔ＜Ｔ1 Ｈ（ｔ）＝ＩREF Ｔ1 ≦ｔ＜Ｔ2 Ｈ（ｔ）＝３×ＩREF ×（３−ＶDC×ｔ／（２・Ｌ）） Ｔ2 ≦ｔ＜Ｔ3 …（５） ただし、（５）式において、ＩREF は遮断電流基準であ
り、瞬時最大出力電流よりも大きな値とする。（５）式
におけるｔは、切り換え指令が出された時間を基準とし
ている。Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 を（６）式に示す。
り、瞬時最大出力電流よりも大きな値とする。（５）式
におけるｔは、切り換え指令が出された時間を基準とし
ている。Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 を（６）式に示す。
【００６８】 Ｔ1 ＝２×ＩREF ×Ｌ／ＶDC Ｔ2 ＝Ｔ1 ＋２×Ｃ×ＶDC／ＩREF Ｔ3 ＝Ｔ2 ＋Ｔ1 …（６） 半導体スイッチ３ＡにはＴ1 のタイミングでオフ信号を
いれる［図２（Ｂ）］。また、半導体スイッチ３Ｃには
Ｔ2 のタイミングでオン信号をいれる［図２（Ｃ）］。
いれる［図２（Ｂ）］。また、半導体スイッチ３Ｃには
Ｔ2 のタイミングでオン信号をいれる［図２（Ｃ）］。
【００６９】負荷電流ＩC と、搬送波Ｈ（ｔ）を比較
し、搬送波Ｈ（ｔ）が負荷電流ＩC よりも大きくなった
ところで逆阻止半導体スイッチ５Ｂにオン信号をいれ、
小さくなったところでオフ信号をいれる［図２
（Ｄ）］。
し、搬送波Ｈ（ｔ）が負荷電流ＩC よりも大きくなった
ところで逆阻止半導体スイッチ５Ｂにオン信号をいれ、
小さくなったところでオフ信号をいれる［図２
（Ｄ）］。
【００７０】逆阻止半導体スイッチ５Ｂをオンすること
により、逆導通半導体スイッチ２Ａの電流ｉ2Aは（７）
式のようになる。
により、逆導通半導体スイッチ２Ａの電流ｉ2Aは（７）
式のようになる。
【００７１】 ｉ2A＝ＩREF ＋ＶDC×（ｔ−Ｔ1 ）／Ｌ …（７） そして、Ｔ1 のタイミングでｉ2AはＩREF になり、この
ときに逆導通半導体スイッチ２Ａをオフする。このと
き、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａには（８）式に示
す電流ｉ8Aが流れ、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａの
電圧ｖ8Aは（９）式のようになる。
ときに逆導通半導体スイッチ２Ａをオフする。このと
き、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａには（８）式に示
す電流ｉ8Aが流れ、電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａの
電圧ｖ8Aは（９）式のようになる。
【００７２】 ｉ8A＝ＩREC ×ｃｏｓ（ω−（ｔ−Ｔ1 ）） −ω×Ｃ×ＶDC×ｓｉｎ（ω−（ｔ−Ｔ1 ）） ≒ＩREC …（８） ｖ8A＝ＶDC×｛ｃｏｓ（ω−（ｔ−Ｔ1 ））−１｝ ＋ＩREC ×ｓｉｎ（ω−（ｔ−Ｔ1 ））／（ω・Ｃ） ≒ＩREC ×（ｔ−Ｔ1 ）／Ｃ …（９） ただし、ω＝１／（ＬＣ）1/2 とする。なお、近似式は
Ｌ×ＩREC >>Ｃ×ＶDCとした場合である。
Ｌ×ＩREC >>Ｃ×ＶDCとした場合である。
【００７３】Ｔ2 になったところで、電圧変化率抑制用
コンデンサ８Ａの電圧ｖ8Aが２×ＶDCになる。これによ
り、ダイオード４Ｅが導通状態になり、電圧変化率抑制
用コンデンサ８Ａの電圧ｖ8Aが２×ＶDCでクランプされ
る［図２（Ｅ）］。
コンデンサ８Ａの電圧ｖ8Aが２×ＶDCになる。これによ
り、ダイオード４Ｅが導通状態になり、電圧変化率抑制
用コンデンサ８Ａの電圧ｖ8Aが２×ＶDCでクランプされ
る［図２（Ｅ）］。
【００７４】その後、リアクトル７Ａには、−ＶDCの電
圧が加わるため、リアクトル７Ａの電流ｉ7Aが減衰し、
ｔ＝Ｔ3 でリアクトル７Ａおよび逆阻止半導体スイッチ
５Ｂの電流が零になる［図２（Ｆ）］。
圧が加わるため、リアクトル７Ａの電流ｉ7Aが減衰し、
ｔ＝Ｔ3 でリアクトル７Ａおよび逆阻止半導体スイッチ
５Ｂの電流が零になる［図２（Ｆ）］。
【００７５】上記の期間で、逆導通半導体スイッチ２Ａ
および２Ｃのアノード・カソード間電圧ｖ2A・ｖ2Cは、
（１０）式のようになる。
および２Ｃのアノード・カソード間電圧ｖ2A・ｖ2Cは、
（１０）式のようになる。
【００７６】 ｖ2A＝ｖ8A ｖ2C＝２×ＶDC−ｖ2A …（１０） 上記のように、半導体スイッチ３Ａのターンオフにおい
て、逆導通半導体スイッチ２Ａの電圧ｖ2Aの増加、およ
び、逆導通半導体スイッチ２Ｃの電圧ｖ2Cの減少は、ｖ
8Aにより抑制され、ランプ関数状に変化する。また、半
導体スイッチ３Ｃのターンオンの前に、同スイッチの電
圧ｖ3Cを零にできるので、従来の変換器にあった、ター
ンオン時の電流サージが発生がない。
て、逆導通半導体スイッチ２Ａの電圧ｖ2Aの増加、およ
び、逆導通半導体スイッチ２Ｃの電圧ｖ2Cの減少は、ｖ
8Aにより抑制され、ランプ関数状に変化する。また、半
導体スイッチ３Ｃのターンオンの前に、同スイッチの電
圧ｖ3Cを零にできるので、従来の変換器にあった、ター
ンオン時の電流サージが発生がない。
【００７７】出力電圧ＶU を、０（逆導通半導体スイッ
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）から、−ＶDC（逆導通半導体スイッチ２
Ｃ，２Ｄがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｂがオ
フの状態）にするときは、上記の逆導通半導体スイッチ
２Ａ，２Ｃと逆阻止半導体スイッチ５Ｂを、それぞれ、
逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｄ、逆阻止半導体スイッ
チ５Ｄに置き換えれば同様なので省略する。
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）から、−ＶDC（逆導通半導体スイッチ２
Ｃ，２Ｄがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｂがオ
フの状態）にするときは、上記の逆導通半導体スイッチ
２Ａ，２Ｃと逆阻止半導体スイッチ５Ｂを、それぞれ、
逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｄ、逆阻止半導体スイッ
チ５Ｄに置き換えれば同様なので省略する。
【００７８】また、出力電圧ＶU を−ＶDCから０は、同
様に、逆導通半導体スイッチ２Ｄ，２Ｂ、逆阻止半導体
スイッチ５Ｄ、出力電圧ＶU を０から＋ＶDCには、逆導
通半導体スイッチ２Ｃ，２Ａ、逆阻止半導体スイッチ５
Ａに置き換えれば同様になる。
様に、逆導通半導体スイッチ２Ｄ，２Ｂ、逆阻止半導体
スイッチ５Ｄ、出力電圧ＶU を０から＋ＶDCには、逆導
通半導体スイッチ２Ｃ，２Ａ、逆阻止半導体スイッチ５
Ａに置き換えれば同様になる。
【００７９】［第１実施例の効果］（９）式、（１０）
式により、逆導通半導体スイッチのアノード・カソード
間電圧の変化率およびタイミングは負荷電流の大きさや
向きに依存せず、一定である。このため、従来の変換器
にあったデッドタイム期間が存在しない。
式により、逆導通半導体スイッチのアノード・カソード
間電圧の変化率およびタイミングは負荷電流の大きさや
向きに依存せず、一定である。このため、従来の変換器
にあったデッドタイム期間が存在しない。
【００８０】逆導通半導体スイッチの遮断電流を電圧変
化率抑制用コンデンサに流すことにより、逆導通半導体
スイッチの電圧変化を電圧変化率抑制用コンデンサの充
電で抑えることができる。また、半導体スイッチの電圧
を零にしてからターンオンする。これにより、サージ電
圧およびサージ電流が発生しない。
化率抑制用コンデンサに流すことにより、逆導通半導体
スイッチの電圧変化を電圧変化率抑制用コンデンサの充
電で抑えることができる。また、半導体スイッチの電圧
を零にしてからターンオンする。これにより、サージ電
圧およびサージ電流が発生しない。
【００８１】また、ソフトスイッチングを中性点クラン
プ式の変換器へ適用することで、中性点クランプ式の変
換器の特徴である、少ないスイッチング周波数で良質な
波形を得ることが実現できる。
プ式の変換器へ適用することで、中性点クランプ式の変
換器の特徴である、少ないスイッチング周波数で良質な
波形を得ることが実現できる。
【００８２】さらに、この電圧変化率抑制用コンデンサ
のエネルギを抵抗などで消費しないため、スイッチング
損失が少ない。
のエネルギを抵抗などで消費しないため、スイッチング
損失が少ない。
【００８３】＜第２の実施例（請求項１に対応する実施
例）＞ ［構成］図３に示すように、図１の回路構成を３相の電
力変換器に拡張したものである。同図における構成要素
は、図１の同一番号の要素に対応する。
例）＞ ［構成］図３に示すように、図１の回路構成を３相の電
力変換器に拡張したものである。同図における構成要素
は、図１の同一番号の要素に対応する。
【００８４】［作用］３相であることを除いて図１と同
じため省略する。
じため省略する。
【００８５】［効果］このように３相の電力変換器であ
っても、直流電流１Ｃおよび１Ｄは一組で済む。また、
さらに相が増えても、同様に直流電流１Ｃおよび１Ｄは
共用できる。
っても、直流電流１Ｃおよび１Ｄは一組で済む。また、
さらに相が増えても、同様に直流電流１Ｃおよび１Ｄは
共用できる。
【００８６】＜第３実施例（請求項２に対応する実施
例）＞ ［構成］図４に示すように、図１の電圧変化率抑制用コ
ンデンサ８Ａ，８Ｂを設けない代わりに、電圧変化率抑
制用コンデンサ８を中性点電圧端子（ダイオード４Ｅ，
４Ｆの接続点）と出力端子Ｔの間に接続したものであ
る。
例）＞ ［構成］図４に示すように、図１の電圧変化率抑制用コ
ンデンサ８Ａ，８Ｂを設けない代わりに、電圧変化率抑
制用コンデンサ８を中性点電圧端子（ダイオード４Ｅ，
４Ｆの接続点）と出力端子Ｔの間に接続したものであ
る。
【００８７】この場合、電圧変化率抑制用コンデンサ８
の容量は、第１実施例の電圧変化率抑制用コンデンサ８
Ａ，８Ｂの容量Ｃと同じ容量とする。そのほかの要素は
図１の同一番号の要素に対応する。
の容量は、第１実施例の電圧変化率抑制用コンデンサ８
Ａ，８Ｂの容量Ｃと同じ容量とする。そのほかの要素は
図１の同一番号の要素に対応する。
【００８８】［作用］各スイッチの動作、波形は図２と
同じであり、この場合、ひとつの電圧変化率抑制用コン
デンサ８で、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの電圧変
化率を抑制している。
同じであり、この場合、ひとつの電圧変化率抑制用コン
デンサ８で、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの電圧変
化率を抑制している。
【００８９】［効果］第１実施例と同様の効果が得られ
る他、ひとつの電圧変化率抑制用コンデンサ８で、４つ
の逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの電圧変化率を抑制
できるため、第１実施例に比べ、構成が簡単である。
る他、ひとつの電圧変化率抑制用コンデンサ８で、４つ
の逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの電圧変化率を抑制
できるため、第１実施例に比べ、構成が簡単である。
【００９０】＜第４実施例（請求項３に対応する実施
例）＞ ［構成］図５に示すように、図１の実施例と異なる点
は、図１の中性点電圧端子（ダイオード４Ｅ，４Ｆの接
続点）Ｂと出力端子Ｔの間に、新たに電圧変化率抑制用
コンデンサ８Ｃを接続した点である。
例）＞ ［構成］図５に示すように、図１の実施例と異なる点
は、図１の中性点電圧端子（ダイオード４Ｅ，４Ｆの接
続点）Ｂと出力端子Ｔの間に、新たに電圧変化率抑制用
コンデンサ８Ｃを接続した点である。
【００９１】この場合、電圧変化率抑制用コンデンサ８
Ａと８Ｂの容量は等しく、電圧変化率抑制用コンデンサ
８Ａと電圧変化率抑制用コンデンサ８Ｃの容量の和は、
第１の実施例における電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａ
の容量Ｃと等しい。そのほかの構成要素は、図１の同一
番号の要素に対応する。
Ａと８Ｂの容量は等しく、電圧変化率抑制用コンデンサ
８Ａと電圧変化率抑制用コンデンサ８Ｃの容量の和は、
第１の実施例における電圧変化率抑制用コンデンサ８Ａ
の容量Ｃと等しい。そのほかの構成要素は、図１の同一
番号の要素に対応する。
【００９２】各スイッチの動作、波形は図２と同じであ
るため省略する。
るため省略する。
【００９３】［効果］図１の第１実施例と同一の効果が
得られるばかりでなく、これ以外に各逆導通半導体スイ
ッチ２Ａ〜２Ｄに隣接して、電圧変化率抑制用コンデン
サ８Ａ〜８Ｃを配置しているため、主回路に含まれる浮
遊インダクタンスの影響を受けにくい。
得られるばかりでなく、これ以外に各逆導通半導体スイ
ッチ２Ａ〜２Ｄに隣接して、電圧変化率抑制用コンデン
サ８Ａ〜８Ｃを配置しているため、主回路に含まれる浮
遊インダクタンスの影響を受けにくい。
【００９４】＜第５実施例（請求項４に対応する実施
例）＞ ［構成］図６に示すように、図１の実施例と異なる点は
以下の点である。すなわち、正側電源端子Ａの電位と中
性点電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ正側中間
電圧端子Ｄ、ならびに負側電源端子Ｃの電位と中性点電
源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端
子Ｅを設けたものである。、そして、順方向と逆方向の
電流を個別に制御できるように逆阻止半導体スイッチ５
Ａ，５Ｂからなる双方向半導体スイッチ６Ａと、リアク
トル７Ａを直列に接続した第１の転流回路を、正側中間
電圧端子Ｄと交流出力端子Ｔ間に接続してある。
例）＞ ［構成］図６に示すように、図１の実施例と異なる点は
以下の点である。すなわち、正側電源端子Ａの電位と中
性点電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ正側中間
電圧端子Ｄ、ならびに負側電源端子Ｃの電位と中性点電
源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ負側中間電圧端
子Ｅを設けたものである。、そして、順方向と逆方向の
電流を個別に制御できるように逆阻止半導体スイッチ５
Ａ，５Ｂからなる双方向半導体スイッチ６Ａと、リアク
トル７Ａを直列に接続した第１の転流回路を、正側中間
電圧端子Ｄと交流出力端子Ｔ間に接続してある。
【００９５】また、順方向と逆方向の電流を個別に制御
できるように逆阻止半導体スイッチ５Ｃ，５Ｄからなる
双方向半導体スイッチ６Ｂとリアクトル７Ｂを直列に接
続した第２の転流回路を、負側中間電圧端子Ｅと前記交
流出力端子Ｔ間に接続してある。
できるように逆阻止半導体スイッチ５Ｃ，５Ｄからなる
双方向半導体スイッチ６Ｂとリアクトル７Ｂを直列に接
続した第２の転流回路を、負側中間電圧端子Ｅと前記交
流出力端子Ｔ間に接続してある。
【００９６】さらに、中性点電源端子Ｂと、ダイオード
４Ｅ，４Ｆの接続点と、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２
Ｃ相互の接続点と、交流出力端子Ｔの間に電圧変化率抑
制用コンデンサ８を接続してある。これ以外の構成は、
図１３の従来例と同一である。
４Ｅ，４Ｆの接続点と、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２
Ｃ相互の接続点と、交流出力端子Ｔの間に電圧変化率抑
制用コンデンサ８を接続してある。これ以外の構成は、
図１３の従来例と同一である。
【００９７】［作用］以下図６の実施例の作用について
説明するが、はじめに回路条件について説明する。ここ
で、リアクトル７Ａ，７Ｂの容量はＬとし、電圧変化率
抑制用コンデンツ８の容量はＣとする。また、直流電源
１Ａ，１Ｂは、２×ＶDCの電圧を持ち、端子Ａ、Ｂ、Ｃ
は、それぞれ、＋２×ＶDC，０、−２×ＶDCの電位とす
る。また、直流電源１Ｃ，１Ｄは、ＶDCの電圧を持ち、
図中Ｄ，Ｅは、それぞれ、＋ＶDC、−ＶDCの電位とす
る、負荷電流はＩU とする。しかも、負荷電流ＩU のス
イッチングの間の変化量は無視するものとする。
説明するが、はじめに回路条件について説明する。ここ
で、リアクトル７Ａ，７Ｂの容量はＬとし、電圧変化率
抑制用コンデンツ８の容量はＣとする。また、直流電源
１Ａ，１Ｂは、２×ＶDCの電圧を持ち、端子Ａ、Ｂ、Ｃ
は、それぞれ、＋２×ＶDC，０、−２×ＶDCの電位とす
る。また、直流電源１Ｃ，１Ｄは、ＶDCの電圧を持ち、
図中Ｄ，Ｅは、それぞれ、＋ＶDC、−ＶDCの電位とす
る、負荷電流はＩU とする。しかも、負荷電流ＩU のス
イッチングの間の変化量は無視するものとする。
【００９８】出力電圧ＶU を、＋２×ＶDC（逆導通半導
体スイッチ２Ａ，２Ｂがオン、逆導通半導体スイッチ２
Ｃ，２Ｄがオフの状態）から、０（逆導通半導体スイッ
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）には、以下のように移行する。なお、出
力電圧ＶU が＋２×ＶDCのとき、電圧変化率抑制用コン
デンサ８の端子電圧ｖ8 は＋２×ＶDCとなっている。
体スイッチ２Ａ，２Ｂがオン、逆導通半導体スイッチ２
Ｃ，２Ｄがオフの状態）から、０（逆導通半導体スイッ
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）には、以下のように移行する。なお、出
力電圧ＶU が＋２×ＶDCのとき、電圧変化率抑制用コン
デンサ８の端子電圧ｖ8 は＋２×ＶDCとなっている。
【００９９】逆阻止半導体スイッチング５Ｂをターンオ
フする。直流電源１Ａ、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２
Ｂ、リアクトル７Ａ、逆阻止半導体スイッチ５Ｂの閉ル
ープで、リアクトル７ＡにＶDCの電圧が印加され、逆導
通半導体スイッチ２Ａの電流がＶDC／Ｌの傾きで増加す
る。
フする。直流電源１Ａ、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２
Ｂ、リアクトル７Ａ、逆阻止半導体スイッチ５Ｂの閉ル
ープで、リアクトル７ＡにＶDCの電圧が印加され、逆導
通半導体スイッチ２Ａの電流がＶDC／Ｌの傾きで増加す
る。
【０１００】逆導通半導体スイッチ２Ａに流れる電流が
遮断電流基準ＩREF になるタイミングで逆導通半導体ス
イッチ２Ａをターンオフする。なお、逆阻止半導体スイ
ッチ５Ｂをターンオンしてから、スイッチ２Ａをターン
オフするまでの時間Ｔは（１１）式で表せる。
遮断電流基準ＩREF になるタイミングで逆導通半導体ス
イッチ２Ａをターンオフする。なお、逆阻止半導体スイ
ッチ５Ｂをターンオンしてから、スイッチ２Ａをターン
オフするまでの時間Ｔは（１１）式で表せる。
【０１０１】 Ｔ＝Ｌ×（ＩREF −ＩU ）／ＶDC …（１１） 逆導通半導体スイッチ２Ａが電流ＩREF でターンオフす
ると、電圧変化率抑制用コンデンサ８には（１２）式に
示す電流ｉ8 が流れ、同コンデンサ８の電圧ｖ8 は（１
３）式のようになる。
ると、電圧変化率抑制用コンデンサ８には（１２）式に
示す電流ｉ8 が流れ、同コンデンサ８の電圧ｖ8 は（１
３）式のようになる。
【０１０２】 ｉ8 ＝ＩREF ×ｃｏｓ（ωｔ） −ω×Ｃ×ＶDC×ｓｉｎ（ωｔ） ≒ＩREF …（１２） ｖ8 ＝ＶDC×｛３−ｃｏｓ（ωｔ）｝ −ＩREF ×ｓｉｎ（ωｔ）／（ω・ｃ） ≒２×ＶＤＣ−ＩREF ×ｔ／Ｃ …（１３） ただし、ｔはスイッチ２Ａをターンオフした時間を０と
し、ω＝１／（ＬＣ）1/2 とする。なお、近似式はＬ×
ＩREF ＞＞Ｃ×ＶDCとした場合である。
し、ω＝１／（ＬＣ）1/2 とする。なお、近似式はＬ×
ＩREF ＞＞Ｃ×ＶDCとした場合である。
【０１０３】出力電圧ＶU は、電圧変化率抑制用コンデ
ンサ電圧ｖ8 と等しく、逆導通半導体スイッチ２Ａの電
圧ｖ2Aおよび、２Ｃの電圧ｖ2Cは、ｖ8 より、（１４）
式のようになる。
ンサ電圧ｖ8 と等しく、逆導通半導体スイッチ２Ａの電
圧ｖ2Aおよび、２Ｃの電圧ｖ2Cは、ｖ8 より、（１４）
式のようになる。
【０１０４】 ｖ2A＝２×ＶDC−ｖ8 ｖ2C＝ｖ8 …（１４） 出力電圧ＶU が０になると、ダイオード４Ｅに順方向の
電圧が加わり導通状態になる。また、逆導通半導体スイ
ッチ２Ｃの電圧も０になるため、このタイミングでスイ
ッチ２Ｃをターンオンさせる。
電圧が加わり導通状態になる。また、逆導通半導体スイ
ッチ２Ｃの電圧も０になるため、このタイミングでスイ
ッチ２Ｃをターンオンさせる。
【０１０５】出力電圧ＶU が０になるとリアクトル７Ａ
の電流ｉ7AがＶDC／Ｌの傾きで減衰し、リアクトル７Ａ
および逆阻止半導体スイッチ５Ｂの電流が零まで減衰す
る。逆導通半導体スイッチ５Ｂの電流が０になったとこ
ろで、同スイッチ５Ｂにターンオフ信号をいれる。
の電流ｉ7AがＶDC／Ｌの傾きで減衰し、リアクトル７Ａ
および逆阻止半導体スイッチ５Ｂの電流が零まで減衰す
る。逆導通半導体スイッチ５Ｂの電流が０になったとこ
ろで、同スイッチ５Ｂにターンオフ信号をいれる。
【０１０６】以上の動作波形を図７に示す。
【０１０７】上記のように、半導体スイッチ３Ａのター
ンオフにおいて、逆導通半導体スイッチ２Ａ、および、
逆導通半導体スイッチ２Ｃの電圧ｖ２Ａ，ｖ２Ｃは、電
圧変化率抑制用コンデンサ８の電圧ｖ8 により変化率が
抑制され、ランプ関数状に変化する。また、半導体スイ
ッチ３Ｃのターンオンの前に、同スイッチの電圧ｖ3Cを
零にできるので、図１３に示す従来の電力変換器にあっ
た、ターンオン時の電流サージが発生がない。
ンオフにおいて、逆導通半導体スイッチ２Ａ、および、
逆導通半導体スイッチ２Ｃの電圧ｖ２Ａ，ｖ２Ｃは、電
圧変化率抑制用コンデンサ８の電圧ｖ8 により変化率が
抑制され、ランプ関数状に変化する。また、半導体スイ
ッチ３Ｃのターンオンの前に、同スイッチの電圧ｖ3Cを
零にできるので、図１３に示す従来の電力変換器にあっ
た、ターンオン時の電流サージが発生がない。
【０１０８】出力電圧ＶU を、０（逆導通半導体スイッ
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）から、−２×ＶDC（逆導通半導体スイッ
チ２Ｃ，２Ｄがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｂ
がオフの状態）にするときは、上記の逆導通半導体スイ
ッチ２Ａ，２Ｃと逆阻止半導体スイッチ５Ｂを、それぞ
れ、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｄ、逆阻止半導体ス
イッチ５Ｄに置き換えれば同様なので省略する。
チ２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｄ
がオフの状態）から、−２×ＶDC（逆導通半導体スイッ
チ２Ｃ，２Ｄがオン、逆導通半導体スイッチ２Ａ，２Ｂ
がオフの状態）にするときは、上記の逆導通半導体スイ
ッチ２Ａ，２Ｃと逆阻止半導体スイッチ５Ｂを、それぞ
れ、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｄ、逆阻止半導体ス
イッチ５Ｄに置き換えれば同様なので省略する。
【０１０９】また、出力電圧ＶU を−２×ＶDCから０
は、同様に、逆導通半導体スイッチ２Ｄ，２Ｂ、逆阻止
半導体スイッチ５Ｃ、出力電圧ＶU を０から＋２×ＶDC
には、逆導通半導体スイッチ２Ｃ，２Ａ、逆阻止半導体
スイッチ５Ａに置き換えれば同様になる。
は、同様に、逆導通半導体スイッチ２Ｄ，２Ｂ、逆阻止
半導体スイッチ５Ｃ、出力電圧ＶU を０から＋２×ＶDC
には、逆導通半導体スイッチ２Ｃ，２Ａ、逆阻止半導体
スイッチ５Ａに置き換えれば同様になる。
【０１１０】なお、図６では電圧変化率抑制用コンデン
サ８をＢ−Ｈ間に接続し、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜
２Ｄの電圧変化率を抑制したが、逆導通半導体スイッチ
２Ａ，２Ｃと、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｄで個別
に、電圧変化率抑制用コンデンサを設けることも可能で
ある。
サ８をＢ−Ｈ間に接続し、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜
２Ｄの電圧変化率を抑制したが、逆導通半導体スイッチ
２Ａ，２Ｃと、逆導通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｄで個別
に、電圧変化率抑制用コンデンサを設けることも可能で
ある。
【０１１１】つまり、逆導通半導体スイッチ２Ａおよび
２Ｃの電圧変化率抑制用コンデンサを、電位の固定され
た任意の端子（この場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）と、端
子Ｆまたは端子Ｈのいずれか、または、これらの組み合
わせに接続しても、同スイッチ２Ａ，２Ｃの電圧変化率
を抑制できる。
２Ｃの電圧変化率抑制用コンデンサを、電位の固定され
た任意の端子（この場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）と、端
子Ｆまたは端子Ｈのいずれか、または、これらの組み合
わせに接続しても、同スイッチ２Ａ，２Ｃの電圧変化率
を抑制できる。
【０１１２】同様に、逆導通半導体スイッチ２Ｂおよび
２Ｄの電圧変化率抑制用コンデンサを、電位の固定され
た任意の端子と、端子Ｇまたは端子Ｈのいずれか、また
は、これらの組み合わせに接続しても、同スイッチ２
Ｂ，２Ｄの電圧変化率を抑制できる。
２Ｄの電圧変化率抑制用コンデンサを、電位の固定され
た任意の端子と、端子Ｇまたは端子Ｈのいずれか、また
は、これらの組み合わせに接続しても、同スイッチ２
Ｂ，２Ｄの電圧変化率を抑制できる。
【０１１３】図８，図９は電圧変化率抑制コンデンサ８
Ａ，８Ｂの接続位置を、以下のようにしたものである。
すなわち、図８は電圧変化率抑制コンデンサ８Ａを、双
方向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７Ａからなる第１
の転流回路に並列に接続し、同様に電圧変化率抑制コン
デンサ８Ｂを双方向半導体スイッチ６Ｂとリアクトル７
Ｂからなる第２の転流回路に並列に接続したものであ
る。
Ａ，８Ｂの接続位置を、以下のようにしたものである。
すなわち、図８は電圧変化率抑制コンデンサ８Ａを、双
方向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７Ａからなる第１
の転流回路に並列に接続し、同様に電圧変化率抑制コン
デンサ８Ｂを双方向半導体スイッチ６Ｂとリアクトル７
Ｂからなる第２の転流回路に並列に接続したものであ
る。
【０１１４】また、図９は電圧変化率抑制コンデンサ８
Ａを逆導通半導体スイッチ２Ａに並列に接続し、電圧変
化率抑制コンデンサ８Ｂを逆導通半導体スイッチ２Ｄに
並列に接続したものである。以上述べた点以外の構成は
図６と同一であり、スイッチング動作は図６の回路と同
じである。
Ａを逆導通半導体スイッチ２Ａに並列に接続し、電圧変
化率抑制コンデンサ８Ｂを逆導通半導体スイッチ２Ｄに
並列に接続したものである。以上述べた点以外の構成は
図６と同一であり、スイッチング動作は図６の回路と同
じである。
【０１１５】［効果］以上述べた第５実施例によれば、
以下のような効果が得られる。
以下のような効果が得られる。
【０１１６】逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄのアノー
ド・カソード間電圧の変化率およびタイミングは負荷電
流の大きさや向きに依存せず、一定である。このため、
従来の電力変換器にあったデットタイム期間が存在しな
い。
ド・カソード間電圧の変化率およびタイミングは負荷電
流の大きさや向きに依存せず、一定である。このため、
従来の電力変換器にあったデットタイム期間が存在しな
い。
【０１１７】逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの遮断電
流を電圧変化率抑制用コンデンサ８，８Ａ，８Ｂに流す
ことにより、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの電圧変
化を電圧変化抑制用コンデンサ８，８Ａ，８Ｂの充電で
抑えることができる。また、半導体スイッチの電圧を零
にしてからターンオンする。これにより、サージ電圧お
よびサージ電流が発生しない。
流を電圧変化率抑制用コンデンサ８，８Ａ，８Ｂに流す
ことにより、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｄの電圧変
化を電圧変化抑制用コンデンサ８，８Ａ，８Ｂの充電で
抑えることができる。また、半導体スイッチの電圧を零
にしてからターンオンする。これにより、サージ電圧お
よびサージ電流が発生しない。
【０１１８】さらに、図１７の従来のソフトスイッチン
グを中性点クランプ式の電力変換器へ適用することで、
中性点クランプ式の電力変換器の特徴である、少ないス
イッチング周波数で良質な波形を得ることが実現でき
る。
グを中性点クランプ式の電力変換器へ適用することで、
中性点クランプ式の電力変換器の特徴である、少ないス
イッチング周波数で良質な波形を得ることが実現でき
る。
【０１１９】さらに、この電圧変化率抑制用コンデンサ
８，８Ａ，８Ｂのエネルギを抵抗などで消費しないた
め、スイッチング損失が少ない。
８，８Ａ，８Ｂのエネルギを抵抗などで消費しないた
め、スイッチング損失が少ない。
【０１２０】＜第６実施例（請求項５に対応する実施
例）＞ ［構成］図１０に示すように、順方向と逆方向の電流を
個別に制御できる双方向半導体スイッチ６Ａとリアクト
ル７を直列に接続した第１の転流回路を、中性点電源端
子Ｂと交流出力端子Ｔ間に接続し、順方向と逆方向の電
流を個別に制御できる双方向半導体スイッチ６Ｂからな
る第２の転流回路を、中性点電源端子Ｂと第１の転流回
路の双方向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７の接続点
に接続したものである。これ以外の構成は、図６の実施
例と同一である。
例）＞ ［構成］図１０に示すように、順方向と逆方向の電流を
個別に制御できる双方向半導体スイッチ６Ａとリアクト
ル７を直列に接続した第１の転流回路を、中性点電源端
子Ｂと交流出力端子Ｔ間に接続し、順方向と逆方向の電
流を個別に制御できる双方向半導体スイッチ６Ｂからな
る第２の転流回路を、中性点電源端子Ｂと第１の転流回
路の双方向半導体スイッチ６Ａとリアクトル７の接続点
に接続したものである。これ以外の構成は、図６の実施
例と同一である。
【０１２１】［作用］図６のリアクトル７Ａ，７Ｂを一
つ７にまとめた点を除いて、図６と同じである。
つ７にまとめた点を除いて、図６と同じである。
【０１２２】［効果］このようにリアクトル７だけにす
ることにより、部品点数を減らすことができる。
ることにより、部品点数を減らすことができる。
【０１２３】＜第７実施例（請求項６に対応する実施
例）＞ ［構成］図１１に示すように、３個の直流電源１Ａ，１
Ｂ，１Ｃを直列に接続し、該直流電源群のうちの最終端
部側の一方を第１の直流電源１Ａとし、該直流電源群の
うちの最終端部側の他方を第３の直流電源１Ｃとし、第
１の直流電源１Ａの正側端子を第１の電源端子Ａとし、
第２の直流電源１Ｂの正側端子を第２の電源端子Ｂと
し、第３の直流電源１Ｃの正側端子を第３の電源端子Ｃ
とし、第３の直流電源の負側端子を第４の電源端子Ｄと
したときに、以下のように接続したものである。
例）＞ ［構成］図１１に示すように、３個の直流電源１Ａ，１
Ｂ，１Ｃを直列に接続し、該直流電源群のうちの最終端
部側の一方を第１の直流電源１Ａとし、該直流電源群の
うちの最終端部側の他方を第３の直流電源１Ｃとし、第
１の直流電源１Ａの正側端子を第１の電源端子Ａとし、
第２の直流電源１Ｂの正側端子を第２の電源端子Ｂと
し、第３の直流電源１Ｃの正側端子を第３の電源端子Ｃ
とし、第３の直流電源の負側端子を第４の電源端子Ｄと
したときに、以下のように接続したものである。
【０１２４】逆導通正側半導体スイッチ２Ａ，２Ｂ，２
Ｃを直列接続した逆導通正側半導体スイッチ群２Ａ〜２
Ｃを、電源端子Ａと出力端子Ｔ間に接続すると共に、電
源端子Ａに接続される逆導通正側半導体スイッチ２Ａを
最初に動作するものとし、逆導通負側半導体スイッチ２
Ｄ，２Ｅ，２Ｆを直列接続した逆導通負側半導体スイッ
チ群２Ｄ〜２Ｆを、電源端子Ｄと出力端子Ｔ間に接続す
ると共に、電源端子Ｄに接続される逆導通負側半導体ス
イッチ２Ｆを最初に動作するものとし、電源端子Ｂから
第２の逆導通正側半導体スイッチ２ＢのアノードＨに向
かって順方向のダイオード４Ｇを接続し、電源端子Ｃか
ら逆導通正側半導体スイッチ３ＣのアノードＩに向かっ
て順方向のダイオード４Ｈを接続し、電源端子Ｂから逆
導通負側半導体スイッチ２ＥのアノードＫに向かって逆
方向のダイオード４Ｉを接続し、電源端子Ｃから逆導通
負側半導体スイッチ３ＦのアノードＬに向かって逆方向
のダイオード４Ｊをそれぞれ接続してなる多レベル出力
電力変換器である。
Ｃを直列接続した逆導通正側半導体スイッチ群２Ａ〜２
Ｃを、電源端子Ａと出力端子Ｔ間に接続すると共に、電
源端子Ａに接続される逆導通正側半導体スイッチ２Ａを
最初に動作するものとし、逆導通負側半導体スイッチ２
Ｄ，２Ｅ，２Ｆを直列接続した逆導通負側半導体スイッ
チ群２Ｄ〜２Ｆを、電源端子Ｄと出力端子Ｔ間に接続す
ると共に、電源端子Ｄに接続される逆導通負側半導体ス
イッチ２Ｆを最初に動作するものとし、電源端子Ｂから
第２の逆導通正側半導体スイッチ２ＢのアノードＨに向
かって順方向のダイオード４Ｇを接続し、電源端子Ｃか
ら逆導通正側半導体スイッチ３ＣのアノードＩに向かっ
て順方向のダイオード４Ｈを接続し、電源端子Ｂから逆
導通負側半導体スイッチ２ＥのアノードＫに向かって逆
方向のダイオード４Ｉを接続し、電源端子Ｃから逆導通
負側半導体スイッチ３ＦのアノードＬに向かって逆方向
のダイオード４Ｊをそれぞれ接続してなる多レベル出力
電力変換器である。
【０１２５】このような構成のものにおいて、電源端子
Ａと電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ中間電圧
端子Ｅを具備し、電源端子Ｂと電源端子Ｃの電位の間の
任意の電位を持つ中間電圧端子Ｆを具備し、電源端子Ｃ
と電源端子Ｄの間の任意の電位を持つ第ｎの中間電圧端
子Ｇを具備している。
Ａと電源端子Ｂの電位の間の任意の電位を持つ中間電圧
端子Ｅを具備し、電源端子Ｂと電源端子Ｃの電位の間の
任意の電位を持つ中間電圧端子Ｆを具備し、電源端子Ｃ
と電源端子Ｄの間の任意の電位を持つ第ｎの中間電圧端
子Ｇを具備している。
【０１２６】また、各々が順方向と逆方向の電流を制御
できるように、逆阻止半導体スイッチ５Ａ，５Ｂと、５
Ｃ，５Ｄと、５Ｅ，５Ｆからなる双方向半導体スイッチ
６Ａ〜６Ｃを備えた３個の転流回路を、出力端子Ｔと電
源端子Ｂ〜Ｄ間にそれぞれ接続し、各転流回路と前記出
力端子Ｔの間であって、少なくとも各転流回路毎にリア
クトル７Ｂ，７Ｃ，７Ｄおよびリアクトル７Ａを接続し
てある。
できるように、逆阻止半導体スイッチ５Ａ，５Ｂと、５
Ｃ，５Ｄと、５Ｅ，５Ｆからなる双方向半導体スイッチ
６Ａ〜６Ｃを備えた３個の転流回路を、出力端子Ｔと電
源端子Ｂ〜Ｄ間にそれぞれ接続し、各転流回路と前記出
力端子Ｔの間であって、少なくとも各転流回路毎にリア
クトル７Ｂ，７Ｃ，７Ｄおよびリアクトル７Ａを接続し
てある。
【０１２７】さらに、端子Ｆと逆導通スイッチ２Ｃ，２
Ｄの接続点間に電圧変化率抑制用コンデンサ８を接続し
てある。なお、リアクトル７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの共通接続
点は中継端子９となっている。
Ｄの接続点間に電圧変化率抑制用コンデンサ８を接続し
てある。なお、リアクトル７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの共通接続
点は中継端子９となっている。
【０１２８】［作用］以下、図１１の実施例の作用につ
いて説明するが、その前に回路の条件について説明す
る。直流電源１Ａ〜１Ｃは、それぞれ２×ＶDCの電圧を
持ち、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、＋６×ＶDC＋
４×ＶDC＋２×ＶDC，０とする。
いて説明するが、その前に回路の条件について説明す
る。直流電源１Ａ〜１Ｃは、それぞれ２×ＶDCの電圧を
持ち、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、＋６×ＶDC＋
４×ＶDC＋２×ＶDC，０とする。
【０１２９】直流電源１Ｄ〜１Ｅは、それぞれＶDCの電
圧を持ち、端子Ｅ、Ｆ、Ｇは、それぞれ＋５×ＶDC、＋
３×ＶDC、＋ＶDCとする。なお、リアクトル７Ａまた
は、７Ｂ〜７Ｄを省略することも可能である。
圧を持ち、端子Ｅ、Ｆ、Ｇは、それぞれ＋５×ＶDC、＋
３×ＶDC、＋ＶDCとする。なお、リアクトル７Ａまた
は、７Ｂ〜７Ｄを省略することも可能である。
【０１３０】出力電圧ＶU を、＋６×ＶDC（逆導通半導
体スイッチ２Ａ，２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイ
ッチ２Ｄ，２Ｅ，２Ｆがオフ）から、＋４×ＶDC（逆導
通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがオン、逆導通半導
体スイッチ２Ａ，２Ｅ，２Ｆがオフ）には、逆阻止半導
体スイッチ５Ｂを動作させる。動作のタイミングは図６
の実施例と同じなので省略する。
体スイッチ２Ａ，２Ｂ，２Ｃがオン、逆導通半導体スイ
ッチ２Ｄ，２Ｅ，２Ｆがオフ）から、＋４×ＶDC（逆導
通半導体スイッチ２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがオン、逆導通半導
体スイッチ２Ａ，２Ｅ，２Ｆがオフ）には、逆阻止半導
体スイッチ５Ｂを動作させる。動作のタイミングは図６
の実施例と同じなので省略する。
【０１３１】同様に、＋４×ＶDCから＋２×ＶDCには、
逆阻止半導体スイッチ５Ｄ、＋２×ＶDCから０には、逆
阻止半導体スイッチ５Ｆ、０から２ＶDCには、逆阻止半
導体スイッチ５Ｅ、＋２ＶDCから＋４ＶDCには、逆阻止
半導体スイッチ５Ｃ、＋４ＶDCから＋６ＶDCには、逆阻
止半導体スイッチ５Ａを動作させる。
逆阻止半導体スイッチ５Ｄ、＋２×ＶDCから０には、逆
阻止半導体スイッチ５Ｆ、０から２ＶDCには、逆阻止半
導体スイッチ５Ｅ、＋２ＶDCから＋４ＶDCには、逆阻止
半導体スイッチ５Ｃ、＋４ＶDCから＋６ＶDCには、逆阻
止半導体スイッチ５Ａを動作させる。
【０１３２】なお、図１１では電圧変化率抑制用コンデ
ンサをＦ〜Ｊ間に接続し、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜
２Ｆの電圧変化率を抑制したが、逆導通半導体スイッチ
２Ａと２Ｄ、２Ｂと２Ｅ、２Ｃと２Ｆで個別に電圧変化
率抑制用コンデンサを設けることも可能である。
ンサをＦ〜Ｊ間に接続し、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜
２Ｆの電圧変化率を抑制したが、逆導通半導体スイッチ
２Ａと２Ｄ、２Ｂと２Ｅ、２Ｃと２Ｆで個別に電圧変化
率抑制用コンデンサを設けることも可能である。
【０１３３】具体的には、電位の固定された任意の端子
（図中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）と、Ｈ端子または
Ｊのいずれか、または、これらの組み合わせに電圧変化
率抑制用コンデンサを接続しても、逆導通半導体スイッ
チ２Ａおよび２Ｄの電圧変化率を抑制できる。
（図中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）と、Ｈ端子または
Ｊのいずれか、または、これらの組み合わせに電圧変化
率抑制用コンデンサを接続しても、逆導通半導体スイッ
チ２Ａおよび２Ｄの電圧変化率を抑制できる。
【０１３４】電位の固定された任意の端子と、Ｉ端子、
Ｊ端子、Ｋ端子のいずれか、または、これらの組み合わ
せに電圧変化率抑制用コンデンサを接続しても、逆導通
半導体スイッチ２Ｂおよび２Ｅの電圧変化率を抑制でき
る。
Ｊ端子、Ｋ端子のいずれか、または、これらの組み合わ
せに電圧変化率抑制用コンデンサを接続しても、逆導通
半導体スイッチ２Ｂおよび２Ｅの電圧変化率を抑制でき
る。
【０１３５】電位の固定された任意の端子と、Ｊ端子ま
たはＬ端子のいずれか、または、これらの組み合わせに
電圧変化率抑制用コンデンサを接続しても、逆導通半導
体スイッチ２Ｃおよび２Ｆの電圧変化率を抑制できる。
たはＬ端子のいずれか、または、これらの組み合わせに
電圧変化率抑制用コンデンサを接続しても、逆導通半導
体スイッチ２Ｃおよび２Ｆの電圧変化率を抑制できる。
【０１３６】［効果］このように、多レベル出力変換器
であっても、ソフトスイッチングを行うことができる。
これは、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｆの耐圧が低く
ても、高電圧の電力変換器を構成できる。
であっても、ソフトスイッチングを行うことができる。
これは、逆導通半導体スイッチ２Ａ〜２Ｆの耐圧が低く
ても、高電圧の電力変換器を構成できる。
【０１３７】＜第８実施例（請求項７に対応する実施
例）＞ ［構成］図１２に示すように、図１１の実施例と同様
に、多レベル出力電力変換器において、以下のように接
続したものである。すなわち、各々順方向と逆方向の電
流を個別に制御できる３個の双方向半導体スイッチ６Ａ
〜６Ｃの一端を、電源端子Ｂから電源端子Ｄの全てにそ
れぞれ接続すると共に、各双方向半導体スイッチ６Ａ〜
６Ｃの他端を共通にして出力端子Ｔに接続し、出力端子
Ｔと各双方向半導体スイッチ６Ａ〜６Ｃの他端の共通接
続点との間に、直流電源１Ｄと双方向スイッチ６とリア
クトル７の直列回路からなる転流回路を接続し、ダイオ
ード４Ｈと４Ｊの接続点と、リアクトル７と逆導通正側
半導体スイッチ３ＤのアノードＦの間に電圧変化率抑制
用コンデンサ８を接続してある。
例）＞ ［構成］図１２に示すように、図１１の実施例と同様
に、多レベル出力電力変換器において、以下のように接
続したものである。すなわち、各々順方向と逆方向の電
流を個別に制御できる３個の双方向半導体スイッチ６Ａ
〜６Ｃの一端を、電源端子Ｂから電源端子Ｄの全てにそ
れぞれ接続すると共に、各双方向半導体スイッチ６Ａ〜
６Ｃの他端を共通にして出力端子Ｔに接続し、出力端子
Ｔと各双方向半導体スイッチ６Ａ〜６Ｃの他端の共通接
続点との間に、直流電源１Ｄと双方向スイッチ６とリア
クトル７の直列回路からなる転流回路を接続し、ダイオ
ード４Ｈと４Ｊの接続点と、リアクトル７と逆導通正側
半導体スイッチ３ＤのアノードＦの間に電圧変化率抑制
用コンデンサ８を接続してある。
【０１３８】［作用］以下、図１２の実施例の作用につ
いて説明するが、はじめに回路の条件について説明す
る。直流電源１Ａ〜１Ｃは、それぞれ２×ＶDCの電圧を
持ち、図中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、＋６×
ＶDC、＋４×ＶDC、＋２×ＶDC、０とする。また、直流
電源１Ｄの電圧はＶDCとする。
いて説明するが、はじめに回路の条件について説明す
る。直流電源１Ａ〜１Ｃは、それぞれ２×ＶDCの電圧を
持ち、図中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、＋６×
ＶDC、＋４×ＶDC、＋２×ＶDC、０とする。また、直流
電源１Ｄの電圧はＶDCとする。
【０１３９】出力電圧ＶU を、＋６×ＶDCから＋４×Ｖ
DCまたは＋４×ＶDCから＋６ＶDCにするときは、双方向
スイッチ６Ｂをオンして、端子Ｅを＋５×ＶDCにする。
DCまたは＋４×ＶDCから＋６ＶDCにするときは、双方向
スイッチ６Ｂをオンして、端子Ｅを＋５×ＶDCにする。
【０１４０】同様に、＋４×ＶDCから＋２×ＶDCまたは
＋２×ＶDCから＋４×ＶDCにするときは、双方向スイッ
チ６Ｃをオンして、端子Ｅを＋３ＶDCにする。
＋２×ＶDCから＋４×ＶDCにするときは、双方向スイッ
チ６Ｃをオンして、端子Ｅを＋３ＶDCにする。
【０１４１】＋２ＶDCから０または０から＋２ＶDCにす
るときは、双方向スイッチ６Ｄをオンして、端子Ｅを＋
ＶDCにする。
るときは、双方向スイッチ６Ｄをオンして、端子Ｅを＋
ＶDCにする。
【０１４２】上の条件で、出力電圧を上げるときは、逆
阻止半導体スイッチ５Ａを、下げるときは逆阻止半導体
スイッチ５Ｂを動作させて、ターンオフするスイッチの
電流を遮断電流基準まで上げてから遮断する。そのほか
の動作は図６の実施例と同様である。
阻止半導体スイッチ５Ａを、下げるときは逆阻止半導体
スイッチ５Ｂを動作させて、ターンオフするスイッチの
電流を遮断電流基準まで上げてから遮断する。そのほか
の動作は図６の実施例と同様である。
【０１４３】なお、図１２では電圧変化率抑制用コンデ
ンサ８をＣ−Ｆ間に接続したが、先の例と同様に、電圧
変化率抑制用コンデンサの位置をかえることが可能であ
る。
ンサ８をＣ−Ｆ間に接続したが、先の例と同様に、電圧
変化率抑制用コンデンサの位置をかえることが可能であ
る。
【０１４４】［効果］図１１の実施例に比べ、半導体ス
イッチの数が増えるが、電源の数を減らすことができる
ので、回路構成が簡単になる。
イッチの数が増えるが、電源の数を減らすことができる
ので、回路構成が簡単になる。
【０１４５】
【発明の効果】本発明によれば、高電圧電力変換器を可
能にする中性点クランプ式変換器および多レベル出力電
力変換器においても、ソフトスイッチングが可能にな
り、以下の特徴が得られる。
能にする中性点クランプ式変換器および多レベル出力電
力変換器においても、ソフトスイッチングが可能にな
り、以下の特徴が得られる。
【０１４６】すなわち、デッドタイムの影響を受けず、
サージ、過電圧の発生を防ぐのと同時に、比較的少ない
スイッチング周波数で良質の出力波形を得ることができ
る。また、零電圧でターンオンすることにより、ターン
オン時のサージ電圧およびサージ電流が発生しない。ま
た、ソフトスイッチングで、多レベル出力変換器の特徴
である、少ないスイッチング周波数で良質な出力波形を
得ることができる。さらに、電圧変化率抑制用コンデン
サのエネルギを、抵抗などで消費しないので、スイッチ
ング損失を少なくできる。
サージ、過電圧の発生を防ぐのと同時に、比較的少ない
スイッチング周波数で良質の出力波形を得ることができ
る。また、零電圧でターンオンすることにより、ターン
オン時のサージ電圧およびサージ電流が発生しない。ま
た、ソフトスイッチングで、多レベル出力変換器の特徴
である、少ないスイッチング周波数で良質な出力波形を
得ることができる。さらに、電圧変化率抑制用コンデン
サのエネルギを、抵抗などで消費しないので、スイッチ
ング損失を少なくできる。
【図１】本発明による電力変換装置の第１実施例を示す
回路図。
回路図。
【図２】図１の動作を説明するための波形図。
【図３】本発明による電力変換装置の第２実施例を示す
回路図。
回路図。
【図４】本発明による電力変換装置の第３実施例を示す
回路図。
回路図。
【図５】本発明による電力変換装置の第４実施例を示す
回路図。
回路図。
【図６】本発明による電力変換装置の第５実施例を示す
回路図。
回路図。
【図７】図６の動作を説明するための波形図。
【図８】本発明による電力変換装置の第５実施例の変形
例を示す回路図。
例を示す回路図。
【図９】本発明による電力変換装置の第５実施例の変形
例を示す回路図。
例を示す回路図。
【図１０】本発明による電力変換装置の第６実施例を示
す回路図。
す回路図。
【図１１】本発明による電力変換装置の第７実施例を示
す回路図。
す回路図。
【図１２】本発明による電力変換装置の第８実施例を示
す回路図。
す回路図。
【図１３】従来の中性点クランプ式電力変換装置の一例
を示す回路図。
を示す回路図。
【図１４】図１３の半導体スイッチ３Ａ〜３Ｄの状態と
モードを示す図。
モードを示す図。
【図１５】図１３の半導体スイッチ３Ａ〜３Ｄの状態と
出力電圧を示す図。
出力電圧を示す図。
【図１６】図１３の半導体スイッチ３Ａ〜３Ｄのアノー
ド・カソード間の電圧を示す図。
ド・カソード間の電圧を示す図。
【図１７】従来の多レベル出力電力変換装置（４値レベ
ル出力）の一例を示す回路図。
ル出力）の一例を示す回路図。
【図１８】図１７の半導体スイッチ３Ａ〜３Ｆの状態と
出力電圧を示す図。
出力電圧を示す図。
【図１９】図１７の半導体スイッチ３Ａ〜３Ｆのアノー
ド・カソード間の電圧を示す図。
ド・カソード間の電圧を示す図。
【図２０】従来のソフトスイッチング電力変換器の一例
を示す回路図。
を示す回路図。
【図２１】図２０の動作を説明するための波形図。
１Ａ〜１Ｆ…直流電源、２Ａ〜２Ｆ…逆導通半導体スイ
ッチ、３Ａ〜３Ｆ…半導体スイッチ、４Ａ〜４Ｊ…ダイ
オード、５Ａ〜５Ｆ…逆阻止半導体スイッチ、６Ａ〜６
Ｄ…双方向半導体スイッチ、７Ａ〜７Ｄ…リアクトル、
８…電圧変化率抑制用コンデンサ、９…中継端子。
ッチ、３Ａ〜３Ｆ…半導体スイッチ、４Ａ〜４Ｊ…ダイ
オード、５Ａ〜５Ｆ…逆阻止半導体スイッチ、６Ａ〜６
Ｄ…双方向半導体スイッチ、７Ａ〜７Ｄ…リアクトル、
８…電圧変化率抑制用コンデンサ、９…中継端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 1/08 ３３１ Ｈ０２Ｍ 1/08 ３３１Ｚ
Claims (7)
- 【請求項１】 ２つの直流電源を直列に接続し、この直
流電源のうちの一方を正側直流電源とし、かつ他方を負
側直流電源とし、前記正側直流電源の正側端子を正側電
源端子とし、前記負側直流電源の負側端子を負側電源端
子とし、前記正側直流電源および負側直流電源の接続点
を中性点電源端子とし、 アノードからカソードに向かう方向を順方向、カソード
からアノードに向かう方向を逆方向としたとき、 前記正側電源端子より交流出力端子に向かって、正側第
１の逆導通半導体スイッチおよび正側第２の逆導通半導
体スイッチを順方向に直列に接続し、 前記負側電源端子より前記交流出力端子に向かって、負
側第１の逆導通半導体スイッチおよび負側第２の逆導通
半導体スイッチを逆方向に直列に接続し、 前記中性点電源端子より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチのカソードに向かって順方向のダイオードを接続
し、 前記中性点電源端子より前記負側第１の逆導通半導体ス
イッチのアノードに向かって逆方向のダイオードを接続
してなる中性点クランプ式の電力交換装置において、 前記正側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の
間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子ならびに前記負
側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の間の任
意の電位を持つ負側中間電圧端子を具備し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第１の転流回路
を、前記正側中間電圧端子と前記正側第１の逆導通半導
体スイッチのカソード間に接続し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第２の転流回路
を、前記負側中間電圧端子と前記負側第１の逆導通半導
体スイッチのアノード間に接続し、 前記正側第１の逆導通半導体スイッチのアノード・カソ
ード間に正側電圧変化率抑制用コンデンサを接続し、 前記負側第１の逆導通半導体スイッチのアノード・カソ
ード間に負側電圧変化率抑制用コンデンサを接続したこ
とを特徴とした電力変換装置。 - 【請求項２】 ２つの直流電源を直列に接続し、この直
流電源のうちの一方を正側直流電源とし、かつ他方を負
側直流電源とし、前記正側直流電源の正側端子を正側電
源端子とし、前記負側直流電源の負側端子を負側電源端
子とし、前記正側直流電源および負側直流電源の接続点
を中性点電源端子とし、 アノードからカソードに向かう方向を順方向、カソード
からアノードに向かう方向を逆方向としたとき、 前記正側電源端子より交流出力端子に向かって、正側第
１の逆導通半導体スイッチおよび正側第２の逆導通半導
体スイッチを順方向に直列に接続し、 前記負側電源端子より前記交流出力端子に向かって、負
側第１の逆導通半導体スイッチおよび負側第２の逆導通
半導体スイッチを逆方向に直列に接続し、 前記中性点電源端子より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチのカソードに向かって順方向のダイオードを接続
し、 前記中性点電源端子より前記負側第１の逆導通半導体ス
イッチのアノードに向かって逆方向のダイオードを接続
してなる中性点クランプ式の電力交換装置において、 前記正側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の
間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子ならびに前記負
側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の間の任
意の電位を持つ負側中間電圧端子を具備し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第１の転流回路
を、前記正側中間電圧端子と前記正側第１の逆導通半導
体スイッチのカソード間に接続し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第２の転流回路
を、前記負側中間電圧端子と前記負側第１の逆導通半導
体スイッチのアノード間に接続し、 前記中性点電源端子と前記交流出力端子の間に電圧変化
率抑制用コンデンサを接続したことを特徴とする電力変
換装置。 - 【請求項３】 ２つの直流電源を直列に接続し、この直
流電源のうちの一方を正側直流電源とし、かつ他方を負
側直流電源とし、前記正側直流電源の正側端子を正側電
源端子とし、前記負側直流電源の負側端子を負側電源端
子とし、前記正側直流電源および負側直流電源の接続点
を中性点電源端子とし、 アノードからカソードに向かう方向を順方向、カソード
からアノードに向かう方向を逆方向としたとき、 前記正側電源端子より交流出力端子に向かって、正側第
１の逆導通半導体スイッチおよび正側第２の逆導通半導
体スイッチを順方向に直列に接続し、 前記負側電源端子より前記交流出力端子に向かって、負
側第１の逆導通半導体スイッチおよび負側第２の逆導通
半導体スイッチを逆方向に直列に接続し、 前記中性点電源端子より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチのカソードに向かって順方向のダイオードを接続
し、 前記中性点電源端子より前記負側第１の逆導通半導体ス
イッチのアノードに向かって逆方向のダイオードを接続
してなる中性点クランプ式の電力交換装置において、 前記正側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の
間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子ならび前記負側
電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の間の任意
の電位を持つ負側中間電圧端子を具備し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第１の転流回路
を、前記正側中間電圧端子と前記正側第１の逆導通半導
体スイッチのカソード間に接続し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第２の転流回路
を、前記負側中間電圧端子と前記負側第１の逆導通半導
体スイッチのアノード間に接続し、 前記正側第１の逆導通半導体スイッチのアノード・カソ
ード間に正側電圧変化率抑制用コンデンサを接続し、 前記負側第１の逆導通半導体スイッチのアノード・カソ
ード間に負側電圧変化率抑制用コンデンサを接続し、 前記中性点電源端子と前記交流出力端子の間に電圧変化
率抑制用コンデンサを接続したことを特徴とした電力変
換装置。 - 【請求項４】 ２つの直流電源を直列に接続し、この直
流電源のうちの一方を正側直流電源とし、かつ他方を負
側直流電源とし、前記正側直流電源の正側端子を正側電
源端子とし、前記負側直流電源の負側端子を負側電源端
子とし、前記正側直流電源および負側直流電源の接続点
を中性点電源端子とし、 アノードからカソードに向かう方向を順方向、カソード
からアノードに向かう方向を逆方向としたとき、 前記正側電源端子より交流出力端子に向かって、正側第
１の逆導通半導体スイッチおよび正側第２の逆導通半導
体スイッチを順方向に直列に接続し、 前記負側電源端子より前記交流出力端子に向かって、負
側第１の逆導通半導体スイッチおよび負側第２の逆導通
半導体スイッチを逆方向に直列に接続し、 前記中性点電源端子より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチのカソードに向かって順方向のダイオードを接続
し、 前記中性点電源端子より前記負側第１の逆導通半導体ス
イッチのアノードに向かって逆方向のダイオードを接続
してなる中性点クランプ式の電力交換装置において、 前記正側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の
間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子ならびに前記負
側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の間の任
意の電位を持つ負側中間電圧端子を具備し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第１の転流回路
を、前記正側中間電圧端子と前記交流出力端子間に接続
し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第２の転流回路
を、前記負側中間電圧端子と前記交流出力端子間に接続
し、 前記正側電源端子と前記負側電源端子と前記中性点電源
端子のいずれか一つと、前記逆導通半導体スイッチ相互
の接続点間に、前記交流出力端子の間に電圧変化率抑制
用コンデンサを接続したことを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項５】 ２つの直流電源を直列に接続し、この直
流電源のうちの一方を正側直流電源とし、かつ他方を負
側直流電源とし、前記正側直流電源の正側端子を正側電
源端子とし、前記負側直流電源の負側端子を負側電源端
子とし、前記正側直流電源および負側直流電源の接続点
を中性点電源端子とし、 アノードからカソードに向かう方向を順方向、カソード
からアノードに向かう方向を逆方向としたとき、 前記正側電源端子より交流出力端子に向かって、正側第
１の逆導通半導体スイッチおよび正側第２の逆導通半導
体スイッチを順方向に直列に接続し、 前記負側電源端子より前記交流出力端子に向かって、負
側第１の逆導通半導体スイッチおよび負側第２の逆導通
半導体スイッチを逆方向に直列に接続し、 前記中性点電源端子より前記正側第１の逆導通半導体ス
イッチのカソードに向かって順方向のダイオードを接続
し、 前記中性点電源端子より前記負側第１の逆導通半導体ス
イッチのアノードに向かって逆方向のダイオードを接続
してなる中性点クランプ式の電力交換装置において、 前記正側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の
間の任意の電位を持つ正側中間電圧端子ならびに前記負
側電源端子の電位と前記中性点電源端子の電位の間の任
意の電位を持つ負側中間電圧端子を具備し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチとリアクトルを直列に接続した第１の転流回路
を、前記中性点電源端子と前記交流出力端子間に接続
し、 順方向と逆方向の電流を個別に制御できる双方向半導体
スイッチからなる第２の転流回路を、前記中性点電源端
子と前記第１の転流回路の双方向半導体スイッチとリア
クトルの接続点に接続し、 前記正側電源端子と前記負側電源端子と前記中性点電源
端子のいずれか一つと、前記逆導通半導体スイッチ相互
の接続点間に、前記交流出力端子の間に電圧変化率抑制
用コンデンサを接続したことを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項６】 ２以上ｎ個の直流電源を直列に接続し、
該直流電源群のうちの最終端部側の一方を第１の直流電
源とし、該直流電源群のうちの最終端部側の他方を第ｎ
の直流電源とし、前記第１の直流電源の正側端子を第１
の電源端子とし、第２の直流電源の正側端子を第２の電
源端子とし、前記第ｎの直流電源の正側端子を第ｎの電
源端子とし、第ｎの直流電源の負側端子を第（ｎ＋１）
の電源端子とし、 逆導通正側半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通正
側半導体スイッチ群を、前記第１の電源端子と出力端子
間に接続すると共に、前記第１の電源端子に接続される
逆導通正側半導体スイッチを最初に動作するものとし、 逆導通負側半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通負
側半導体スイッチ群を、前記第（ｎ＋１）の電源端子と
前記出力端子間に接続すると共に、前記第（ｎ＋１）の
電源端子に接続される逆導通負側半導体スイッチを最初
に動作するものとし、 前記第２の電源端子から第２の逆導通正側半導体スイッ
チのアノードに向かって順方向のダイオードを接続し、
前記第３〜第ｎの電源端子からそれぞれ第３〜第ｎの逆
導通正側半導体スイッチのアノードに向かってそれぞれ
順方向のダイオードを接続し、 第２の電源端子から第２の逆導通負側半導体スイッチの
アノードに向かって逆方向のダイオードを接続し、第３
〜第ｎの電源端子からそれぞれ第３〜第ｎの逆導通負側
半導体スイッチのアノードに向かって逆方向のダイオー
ドをそれぞれ接続してなる多レベル出力電力変換器にお
いて、 前記第１の電源端子と前記第２の電源端子の電位の間の
任意の電位を持つ第１の中間電圧端子を具備し、前記第
２の電源端子と第３の電源端子の電位の間の任意の電位
を持つ第２の中間電圧端子を具備し、第ｎの電源端子と
第（ｎ＋１）の電源端子の間の任意の電位を持つ第ｎの
中間電圧端子を具備し、 各々が順方向と逆方向の電流を制御できる双方向半導体
スイッチを備えたｎ個の転流回路を、前記出力端子と前
記第２〜前記第の電源端子間にそれぞれ接続し、前記各
転流回路と前記出力端子の間であって、少なくとも各転
流回路毎にリアクトルあるいは共通のリアクトルを接続
し、 前記各電源端子および前記各中間電圧端子と前記逆導通
スイッチの少なくともひとつの間に電圧変化率抑制用コ
ンデンサを接続したことを特徴とした電力変換装置。 - 【請求項７】 ２以上ｎ個の直流電源を直列に接続し、
該直流電源群のうちの最終端部側の一方を第１の直流電
源とし、該直流電源群のうちの最終端部側の他方を第ｎ
の直流電源とし、前記第１の直流電源の正側端子を第１
の電源端子とし、第２の直流電源の正側端子を第２の電
源端子とし、前記第ｎの直流電源の正側端子を第ｎの電
源端子とし、第ｎの直流電源の負側端子を第（ｎ＋１）
の電源端子とし、 逆導通正側半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通正
側半導体スイッチ群を、前記第１の電源端子と出力端子
間に接続すると共に、前記第１の電源端子に接続される
逆導通正側半導体スイッチを最初に動作するものとし、 逆導通負側半導体スイッチをｎ個直列接続した逆導通負
側半導体スイッチ群を、前記第（ｎ＋１）の電源端子と
前記出力端子間に接続すると共に、前記第（ｎ＋１）の
電源端子に接続される逆導通負側半導体スイッチを最初
に動作するものとし、 前記第２の電源端子から第２の逆導通正側半導体スイッ
チのアノードに向かって順方向のダイオードを接続し、
前記第３〜第ｎの電源端子からそれぞれ第３〜第ｎの逆
導通正側半導体スイッチのアノードに向かってそれぞれ
順方向のダイオードを接続し、 第２の電源端子から第２の逆導通負側半導体スイッチの
アノードに向かって逆方向のダイオードを接続し、第３
〜第ｎの電源端子からそれぞれ第３〜第ｎの逆導通負側
半導体スイッチのアノードに向かって逆方向のダイオー
ドをそれぞれ接続してなる多レベル出力電力変換器にお
いて、 各々順方向と逆方向の電流を個別に制御できるｎ個の双
方向半導体スイッチの一端を、前記第２の電源端子から
前記第（ｎ＋１）の電源端子の全てにそれぞれ接続する
と共に、前記各双方向半導体スイッチの他端を共通にし
て前記出力端子に接続し、 前記出力端子と前記各双方向半導体スイッチの他端の共
通接続点との間に、直流電源と双方向スイッチとリアク
トルの直列回路からなる転流回路を接続し、 前記各電源端子と前記逆導通スイッチの全てのうちの少
なくともひとつの間に電圧変化率抑制用コンデンサを接
続したことを特徴とした電力変換装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7162572A JPH08289561A (ja) | 1995-02-14 | 1995-06-28 | 電力変換装置 |
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| EP96300989A EP0727870B1 (en) | 1995-02-14 | 1996-02-13 | Power converter |
| KR1019960003591A KR100221810B1 (ko) | 1995-02-14 | 1996-02-14 | 전력변환장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2516395 | 1995-02-14 | ||
| JP7-25163 | 1995-02-14 | ||
| JP7162572A JPH08289561A (ja) | 1995-02-14 | 1995-06-28 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08289561A true JPH08289561A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=26362759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7162572A Pending JPH08289561A (ja) | 1995-02-14 | 1995-06-28 | 電力変換装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| US (1) | US5621634A (ja) |
| JP (1) | JPH08289561A (ja) |
| KR (1) | KR100221810B1 (ja) |
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