JPH10164843A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPH10164843A
JPH10164843A JP8321644A JP32164496A JPH10164843A JP H10164843 A JPH10164843 A JP H10164843A JP 8321644 A JP8321644 A JP 8321644A JP 32164496 A JP32164496 A JP 32164496A JP H10164843 A JPH10164843 A JP H10164843A
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capacitor
cathode
series
connection point
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Hidekazu Igawa
英一 井川
Akira Kawaguchi
章 川口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばＵ相アームが高電圧になり変圧器の１
次側と２次側で対地電圧が大きくる異なる場合であって
も、絶縁を確保し、ゲート回路を駆動するための電力供
給が可能な電力変換装置を提供する。 【解決手段】 スナバコンデンサ１０１と並列にダイオ
ード３１１とコンデンサ３５１を接続し、該コンデンサ
３５１の両端からパワーを取り出しゲート電源とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置に係
り、特に自己消弧形半導体素子を複数個直列接続した高
電圧大容量の電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の電力変換装置の全体構成お
よびスイッチユニット等の構成図であり、図９は同電力
変換装置を構成するゲート回路への制御信号の供給回路
等の構成図である。図８において、１は交流電源、２は
変圧器、３は交流を直流に変換する変換器である。該変
換器３はブリッジ接続した自己消弧形半導体素子を備え
るが、ここでは一例として、ゲートターンオフサイリス
タ（以下、単にＧＴＯと記す）を用いて構成する場合に
ついて説明する。４は直流リアクトルで、変換器３の直
流出力電流を平滑する。５は負荷となる直流回路であ
る。
【０００３】６１，７１はＧＴＯである。８１，９１は
ダイオードであり、ＧＴＯ６１，７１がオフするときＧ
ＴＯ６１，７１に流れていた電流をコンデンサ１０１に
導く。コンデンサ１０１は、ＧＯＴ６１，７１をオフす
るときのＧＴＯ６１，７１の順電圧上昇率ｄｖ／ｄｔ
を、ＧＴＯの素子の許容値以下に抑制するいわゆるスナ
バコンデンとして作用する。コンデンサ１０１に蓄積さ
れた電荷は、ＧＴＯ６１，７１がオンするときに、変換
器３を介して交流電源１または直流回路５へ回生され
る。以上のＧＴＯ６１，７１、ダイオード８１，９１、
コンデンサ１０１によりＵ相スイッチユニット１１１を
構成する。
【０００４】同様にして、Ｕ相スイッチユニット１１２
〜１１ｎを構成する。また、同様にして、Ｖ相スイッチ
ユニット１２１〜１２ｎ、Ｗ相スイッチユニット１３１
〜１３ｎ、Ｘ相スイッチユニット１４１〜１４ｎ、Ｙ相
スイッチユニット１５１〜１５ｎ、Ｚ相スイッチユニッ
ト１６１〜１６ｎを構成する。以上のＵ相スイッチユニ
ット〜Ｚ相スイッチユニットから成るアーム１１〜１６
をブリッジ接続して変換器３を構成する。
【０００５】図９において、Ｕ相アーム１１を例にして
アームの構成を説明する。１９１〜１９ｎ，２０１〜２
０ｎはゲート回路であり、それぞれＧＴＯ６１〜６ｎ，
７１〜７ｎをオンまたはオフするために、ゲート信号１
７１〜１７ｎ，１８１〜１８ｎを出力する。
【０００６】各ゲート回路１９１〜１９ｎ，２０１〜２
０ｎのオン・オフを制御する制御信号は、制御装置２５
から制御信号線２３１〜２３ｎ，２４１〜２４ｎを介し
て送られる。一般に、制御信号線２３１〜２３ｎ，２４
１〜２４ｎは光ケーブルが用いられ、制御装置２５とゲ
ート回路１９１〜１９ｎ，２０１〜２０ｎ間は光による
絶縁を行っている。
【０００７】ゲート回路１９１〜１９ｎ，２０１〜２０
ｎを駆動するための電力は、安定化電源２７より得る。
安定化電源２７は変換器３の外部より得た交流電源２６
に接続され、電圧変動の少ない安定した交流電圧を出力
する。安定化電源２７とゲート回路１９１〜１９ｎ，２
０１〜２０ｎ間は、変圧器２１１〜２１ｎ，２２１〜２
２ｎにより絶縁されている。同様に、Ｖ相アーム１２、
Ｗ相アーム１３、Ｘ相アーム１４、Ｙ相アーム１５、Ｚ
相アーム１６は構成されている。
【０００８】次に図８，図９を参照しつつ、従来の電力
変換装置の動作を説明する。例えば、Ｕ相スイッチユニ
ット１１１がオンしている状態では、アーム電流Ｉは、
Ｕ相スイッチユニット内でＧＴＯ６１とダイオード８１
の直流回路を流れる電流と、ＧＴＯ７１とダイオード９
１の直流回路を流れる電流に分流する。ＧＴＯ６１，７
１をオフすると、アーム電流Ｉは、通電経路をダイオー
ド８１，コンデンサ１０１，ダイオード９１へ移行す
る。コンデンサ１０１が充電されると、ダイオード８
１，９１はオフして、Ｕ相スイッチユニット１１１はオ
フとなる。
【０００９】再度ＧＴＯ６１，７１をオンすると、コン
デンサ１０１がＧＴＯ６１，７１を介して、交流電源１
または直流回路５へ放電する。コンデンサ１０１の放電
後、ダイオード８１，９１がオンして、上述したように
アーム電流Ｉが分流する。
【００１０】同様にして、Ｕ相スイッチユニット１１２
〜１１ｎも動作する。以上の動作は、他の各相スイッチ
ユニット１２１〜１２ｎ，１３１〜１３ｎ，１４１〜１
４ｎ，１５１〜１５ｎ，１６１〜１６ｎで同様に行われ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電
力変換装置では、高電圧大容量の電力変換装置として利
用する場合、図８，図９に示すように、多数のスイッチ
ユニット１１１〜１１ｎを直列接続してＵ相アーム１１
を構成する。これに伴い、各スイッチユニット１１１〜
１１１ｎのゲート回路１９１〜１９ｎ，２０１〜２０ｎ
が必要となる。
【００１２】前述の如く、ゲート回路１９１〜１９ｎ，
２０１〜２０ｎおよび安定化電源２７は、変圧器２１１
〜２１ｎにより絶縁を行っているが、例えば、Ｕ相アー
ム１１が高電圧になると、変圧器２１１〜２１ｎの１次
側と２次側とでは、対地電圧が大きくる異なるため、絶
縁を確保することが困難になる場合がある。この場合、
ゲート回路１９１〜１９ｎ，２０１〜２０ｎを駆動する
ための電力供給ができず、高電圧大容量の電力変換装置
を製作する障害となる。
【００１３】そこで、本発明の目的は、例えばＵ相アー
ムが高電圧になり変圧器の１次側と２次側で対地電圧が
大きくる異なる場合であっても、絶縁を確保し、ゲート
回路を駆動するための電力供給が可能な電力変換装置を
提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、第１の自己消弧形半導体素子
のカソードに、第１のダイオードのアノードが接続され
る第１の直列回路と、第２のダイオードのカソードに、
第２の自己消弧形半導体素子のアノードが接続される第
２の直列回路と、前記第１の直列回路の直列接続点と、
前記第２の直列回路の直列接続点との間に接続される第
１のコンデンサとを備え、前記第２の自己消弧形半導体
素子のカソードと前記第１のダイオードのカソードを共
通接続し、前記第２のダイオードのアノードと前記第１
の自己消弧形半導体素子のアノードを共通接続して成る
スイッチユニットを複数個直列接続してアームを構成し
た電力変換装置において、前記第２の直列回路の直列接
続点がカソード側となるように接続される第３のダイオ
ードと、該第３のダイオードのアノード側に一端が直列
接続され、他端が前記第１の直列回路の直列接続点に接
続される第２のコンデンサと、該第２のコンデンサに並
列接続される第１の電源装置とを備えることを特徴とす
る。
【００１５】請求項１記載の発明によれば、例えば、図
１に示すように、スイッチユニット１１１Ａの内部に２
つの閉ループ回路（第１の自己消弧形半導体素子７１と
第２のダイオード８１と第１のコンデンサ１０１から成
る閉ループ回路、および第２の自己消弧形半導体素子６
１と第１のダイオード９１と第１のコンデンサ１０１か
ら成る閉ループ回路）が形成される。
【００１６】そして、前記２つの閉ループ回路では各種
部品の配線により配線インダクタンスが形成され、該配
線インダクタンスにより生じるエネルギを、第３のダイ
オード３１１を介して迂回させて第２のコンデンサ３５
１に充電する。この第２のコンデンサ３５１の充電電荷
を電源として取り出すことによって、スイッチユニット
内部でゲート回路１９１，２０１とその電源２７１の絶
縁を確保することができる。また、従来は配線抵抗や構
成素子の順電圧降下により熱として消費されていた配線
インダクタンスのエネルギをゲート回路の電源として利
用できるので、変圧器の電力損失が少なくなる。
【００１７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の電力変換装置において、前記第１の直列回路の直列
接続点がアノード側となるように接続される第４のダイ
オードと、該第４のダイオードのカソード側に一端が直
列接続され、他端が前記第２の直列回路の直列接続点に
接続される第３のコンデンサと、該第３のコンデンサに
並列接続される第２の電源装置とを備えることを特徴と
する。
【００１８】請求項２記載の発明によれば、例えば、図
３に示すように、前記請求項１記載の構成に加えて、配
線インダクタンスにより生じるエネルギを、第４のダイ
オード３２１を介して迂回させて第３のコンデンサ３６
１を充電する。この第３のコンデンサ３６１の充電電荷
を電源として取り出す。従って、エネルギを吸収するコ
ンデンサが２組あるので（コンデンサ３５１と３６
１）、２個の自己消弧形半導体素子７１，６１に対し
て、個別にゲート回路に電力を供給できる。
【００１９】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の電力変換装置において、前記第１の直列回路の直列
接続点と前記第２のコンデンサとの接続線上に、前記第
１の直列回路の直列接続点をアノード側として挿入接続
された第４のダイオードと、該第４のダイオードのアノ
ード側と前記第３のダイオードのアノード側に接続され
る第１の抵抗と、前記第４のダイオードのカソード側と
前記第３のダイオードのカソード側に接続される第２の
抵抗とを備えることを特徴とする。
【００２０】請求項３記載の発明によれば、例えば、図
４に示すように、第４のダイオード３３１により前述の
閉ループ回路の電流を迂回する。第１のコンデンサ１０
１の充電エネルギを利用するため、第１の抵抗３９１と
第２の抵抗４０１により第１のコンデンサ１０１から第
２のコンデンサ３５１への充電電流を制限する。
【００２１】このようにすれば、電流制限用の抵抗器の
値を下げて、スナバコンデンサ１０１から得られるエネ
ルギを増加すると、電流制限用の抵抗器で損失するエネ
ルギも増加する。
【００２２】また、請求項４記載の発明は、第１の自己
消弧形半導体素子のカソードに第１のリアクトルの一端
が接続され、該第１のリアクトルの他端に第１のダイオ
ードのアノードが接続される第１の直列回路と、第２の
ダイオードのカソードに第２のリアクトルの一端が接続
され、該第２のリアクトルの他端に第２の自己消弧形半
導体素子のアノードが接続される第２の直列回路と、前
記第１の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１の
リアクトルの第１の直列接続点と、前記第２のダイオー
ドのカソードと前記第２のリアクトルの第２の直列接続
点との間に接続される第１のコンデンサと、前記第１の
ダイオードのアノードと前記第１のリアクトルの第３の
直列接続点と前記第２の自己消弧形半導体素子のアノー
ドに第２のリアクトルの第４の直列接続点との間に接続
される第２のコンデンサを備え、前記第２の自己消弧形
半導体素子のカソードと前記第１のダイオードのカソー
ドを共通接続し、前記第２のダイオードのアノードと前
記第１の自己消弧形半導体素子のアノードを共通接続し
て成るスイッチユニットを複数個直列接続してアームを
構成した電力変換装置において、前記第２の直列接続点
がカソード側となるように接続される第３のダイオード
と、該第３のダイオードのアノード側に一端が直列接続
され、他端が前記第１の直列接続点に接続される第３の
コンデンサと、前記第３のコンデンサと並列接続される
第１の電源装置と、前記第３の直列接続点がアノード側
となるように接続される第４のダイオードと、該第４の
ダイオードのカソード側に一端が直列接続され、他端が
前記第４の直列接続点に接続される第４のコンデンサ
と、該第４のコンデンサと並列接続される第２の電源装
置とを備えることを特徴とする。請求項４記載の発明に
よれば、例えば、図５に示すように、エネルギを吸収す
るコンデンサが２組あるので（コンデンサ３５１と３６
１）、２個の自己消弧形半導体素子７１，６１に対し
て、個別にゲート回路に電力を供給できる。
【００２３】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の電力変換装置において、前記第１の直列接続点と前
記第３のコンデンサとの接続線上に、前記第１の直列接
続点をアノード側として挿入接続された第５のダイオー
ドと、該第５のダイオードのアノード側と前記第３のダ
イオードのアノード側に接続される第１の抵抗と、前記
第５のダイオードのカソード側と前記第３のダイオード
のカソード側に接続される第２の抵抗と、前記第４の直
列接続点と前記第４のコンデンサとの接続線上に、前記
第４の直列接続点をカソード側として挿入接続された第
６のダイオードと、該第６のダイオードのアノード側と
前記第４のダイオードのアノード側に接続される第３の
抵抗と、前記第６のダイオードのカソード側と前記第４
のダイオードのカソード側に接続される第４の抵抗と、
を備えることを特徴とする。
【００２４】請求項５記載の発明によれば、例えば、図
６に示すように、エネルギを吸収するコンデンサが２組
あるので（コンデンサ３５１と３６１）、２個の自己消
弧形半導体素子７１，６１に対して、個別にゲート回路
に電力を供給できる。
【００２５】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の電力変換装置において、前記第１の電源装置と前記
第２の電源装置を重畳した第３の電源装置を備えること
を特徴とする。請求項６記載の発明によれば、例えば、
図７に示すように、１つのゲート回路（例えば、２８
１）に対して、２組の電源装置１９１，２０１から電力
を供給できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電力変換装置を図
示の実施形態例に基づいて説明する。なお、既に説明し
た部分には同一符号を付し、重複記載を省略する。
【００２７】（１）第１実施形態例 図１は本実施形態例の全体構成図であり、図２は本実施
形態例の要部構成図である。図１と前記図８との相違点
は、各スイッチユニットの内部構造だけである。スイッ
チユニット１１１Ａを例にして説明する。
【００２８】図１に示すように、ＧＴＯ６１のアノード
とダイオード８１のカソードとの接続点をカソード側と
したダイオード３１１にコンデンサ３５１の一端を直列
接続し、コンデンサ３５１の他端をＧＴＯ７１のカソー
ドとダイオード９１のアノードとの接続点に接続する。
更に、コンデンサ３５１と並列に電源装置２９１を接続
して、スイッチユニット１１１Ａを構成する。
【００２９】同様にして、Ｕ相スイッチユニット１１２
Ａ〜１１ｎＡを構成する。また、同様にして、Ｖ相スイ
ッチユニット１２１Ａ〜１２ｎＡ、Ｗ相スイッチユニッ
ト１３１Ａ〜１３ｎＡ、Ｘ相スイッチユニット１４１Ａ
〜１４ｎＡ、Ｙ相スイッチユニット１５１Ａ〜１５ｎ
Ａ、Ｚ相スイッチユニット１６１Ａ〜１６ｎＡを構成す
る。
【００３０】次に図１および図２を参照しつつ、本実施
形態例の動作を説明する。例えば、Ｕ相スイッチユニッ
ト１１１Ａの場合、ＧＴＯ６１，７１がオンし、コンデ
ンサ１０１が放電した後に、引き続きダイオード８１，
９１が導通するときに、ＧＯＴ６１，ダイオード９１，
コンデンサ１０１により構成される閉ループ回路に次に
説明する原因により電流が流れる。また、ＧＴＯ７１，
ダイオード８１，コンデンサ１０１により構成される閉
ループ回路にも同様に電流が流れる。
【００３１】これらの電流は、主に、前述した閉ループ
回路内の配線インダクタンスに起因するエネルギから生
じ、コンデンサ３５１に蓄えられる。コンデンサ３５１
に並列接続された電源装置２９１は、コンデンサ３５１
に蓄えられたエネルギを電源として、ゲート回路１９
１，２０１（図２）に電力を供給する。その際、安定化
電源２７１により交流電圧を出力し、変圧器２１１，２
２１を介することで、ゲート回路１９１，２０１との絶
縁を確保する。
【００３２】従って、図２と図９を比較すれば分かるよ
うに、ゲート回路１９１，２０１の電源を外部に依存し
ていないので、変圧器２１１，２２１の１次側と２次側
との間との電圧が大きく異なることがなく、絶縁を確保
しつつゲート回路を確実に駆動できる。同様にして、Ｕ
相スイッチユニット１１２Ａ〜１１ｎＡは動作する。
【００３３】また、同様にして、Ｖ相スイッチユニット
１２１Ａ〜１２ｎＡ、Ｗ相スイッチユニット１３１Ａ〜
１３ｎＡ、Ｘ相スイッチユニット１４１Ａ〜１４ｎＡ、
Ｙ相スイッチユニット１５１Ａ〜１５ｎＡ、およびＺ相
スイッチユニット１６１Ａ〜１６ｎＡも動作する。
【００３４】各スイッチユニットの構成及び動作は、Ｕ
相スイッチユニット１１１Ａと同様になるため、これ以
降の実施形態例については、Ｕ相スイッチユニット１１
１Ａの例について紹介し、Ｕ相スイッチユニット１１２
Ａ〜１１ｎＡ及び他相のスイッチユニットについての説
明は省略する。
【００３５】（２）第２実施形態例 図３は本実施形態例の構成図である。図３と前記図２と
の相違点は、図２がＧＴＯ６１，７１のそれぞれのゲー
ト回路１９１，２０１の電源が共通の電源装置２７１で
あったのに対し、図３はＧＴＯ６１，７１の各ゲート回
路１９１，２０１の電源を別個の電源装置２７１，２８
１とした点である。
【００３６】ＧＴＯ７１のカソードとダイオード９１の
アノードとの接続点をアノード側としたダイオード３２
１とコンデンサ３６１の一端を直列接続し、コンデンサ
３６１の他端を、ＧＴＯ６１のアノードとダイオード８
１のカソードとの接続点に接続する。更に、コンデンサ
３６１と並列に安定化電源２８１を接続して、スイッチ
ユニット１１１Ｂを構成する。
【００３７】次に図３を参照しつつ、本実施形態例の動
作を説明する。前記第１の実施形態例と同様に生じる閉
ループ回路のエネルギにより、コンデンサ３５１，３６
１は充電される。コンデンサ３５１，３６１に並列接続
された各安定化電源２７１，２８１は、個別に変圧器２
１１，２２１を介して、ゲート回路１９１，２０１に電
力を供給する。
【００３８】このように構成すれば、２個の自己消弧形
半導体素子７１，６１のゲート回路１９１，２０１に対
して、別個の安定化電源２１７、２８１から個別に変圧
器２１１，２２１を介して電力を供給できるので、絶縁
を確保しつつゲート回路を確実に駆動できるという効果
がある。
【００３９】（３）第３実施形態例 図４は本実施形態例の構成図である。図４と前記図１と
の相違点は、スイッチユニット１１１Ｂのスナバコンデ
ンサとして作用するコンデンサ１０１からも電源を得る
ことができる点である。
【００４０】ＧＴＯ７１のカソードとダイオード９１の
アノードとの接続点と、コンデンサ３５１との間に前記
接続点にアノード側を接続し、カソード側をコンデンサ
３５１に接続するダイオード３３１を挿入する。更に、
コンデンサ１０１とコンデンサ３５１間で、抵抗器３９
１，４０１をたすき掛けに接続して、スイッチユニット
１１１Ｃを構成する。
【００４１】次に図４を参照しつつ、本実施形態例の動
作を説明する。前記第１の実施形態例と同様に生じる閉
ループ回路のエネルギにより、コンデンサ３５１は充電
される。また、コンデンサ３５１の電圧が、コンデンサ
１０１の電圧より低い場合、コンデンサ１０１より抵抗
器３９１，４０１を通して、コンデンサ３５１に充電さ
れる。ゲート回路１９１，２０１への電力供給の動作
は、前記第１の実施形態例と同様である。
【００４２】（４）第４実施形態例 図５は本実施形態例の構成図である。図５と前記図１と
の相違点は、スイッチユニット１１１Ｄの内部構造であ
る。
【００４３】リアクトル４３１，４４１は、ＧＴＯ６
１，７１をオンしているときのＧＴＯ６１，７１間の電
流バランスをとる作用をする。コンデンサ３７１，３８
１は、スナバコンデンサの作用をする。リアクトル４４
１とダイオード９１のアノードとの接続点をアノード側
としたダイオード３２１をコンデンサ３６１と直列接続
し、コンデンサ３６１の他方をリアクトル４３１とＧＴ
Ｏ６１のアノードとの接続点と接続する。
【００４４】また、リアクトル４３１とダイオード８１
のカソードとの接続点をカソード側としたダイオード３
１１をコンデンサ３５１と直列接続して、コンデンサ３
５１の他方をリアクトル４４１とＧＴＯ７１のカソード
との接続点と接続する。更に、コンデンサ３５１，３６
１と並列に各安定化電源２７１，２８１を接続して、ス
イッチユニット１１１Ｄを構成する。
【００４５】次に図５を参照しつつ、本実施形態例の動
作を説明する。ＧＴＯ６１，７１がオンし、コンデンサ
１０１が放電した後に、引き続きダイオード８１，９１
が導通するときに、ＧＴＯ６１，ダイオード９１，コン
デンサ１０１により構成される閉ループ回路に配線イン
ダクタンスによるエネルギが生じる。
【００４６】また、同様にＧＴＯ７１，ダイオード８
１，コンデンサ１０１により構成される閉ループ回路に
も配線インダクタンスによるエネルギが生じる。これら
のエネルギは、それぞれコンデンサ３５１，３６１に蓄
えられる。コンデンサ３５１，３６１に並列接続された
安定化電源２７１，２８１は、コンデンサ３５１，３６
１に蓄えられたエネルギを電源として、個別にゲート回
路１９１，２０１に電力を供給する。
【００４７】（５）第５実施形態例 図６は本実施形態例の構成図である。図６と前記図５と
の相違点は、スイッチユニットのスナバコンデンサとし
て作用するコンデンサ３７１，３８１からも電源を得る
ことができる点である。
【００４８】ＧＴＯ７１のカソードとリアクトル４４１
の接続点をアノード側としてダイオード３３１でコンデ
ンサ３５１と直列接続する。また、コンデンサ３７１と
コンデンサ３５１間で、抵抗器３９１，４０１をたすき
掛けに接続する。ＧＴＯ６１のアノードとリアクトル４
３１の接続点をカソード側としてダイオード３４１でコ
ンデンサ３６１と直列接続する。更に、コンデンサ３８
１とコンデンサ３６１間で、抵抗器４１１，４２１をた
すき掛けに接続して、スイッチユニット１１１Ｅを構成
する。
【００４９】次に図６を参照しつつ、本実施形態例の動
作を説明する。前記第４の実施形態例と同様に生じる閉
ループ回路のエネルギにより、コンデンサ３５１，３６
１は充電される。また、コンデンサ３５１，３６１の電
圧が、コンデンサ３７１，３８１の電圧より低い場合、
それぞれコンデンサ３７１より抵抗器３９１，４０１を
通してコンデンサ３５１へ、コンデンサ３８１より抵抗
器４１１，４２１を通してコンデンサ３６１へ充電され
る。ゲート回路１９１，２０１への電力供給の動作は、
前記第４の実施形態例と同様である。
【００５０】（６）第６実施形態例 図７は本実施形態例の構成図である。図７と前記図６と
の相違点は、コンデンサ３５１，３６１により個別に得
た電源のどちらか一方または両方を、ゲート回路用の電
力供給に利用できる点である。
【００５１】コンデンサ３５１に並列接続された安定化
電源２７１は、変圧器４５１，２１１を介して、それぞ
れゲート回路１９１，２０１に接続する。コンデンサ３
６１に並列接続された安定化電源２８１は、変圧器２２
１，４６１を介して、それぞれゲート回路１９１，２０
１に接続して、スイッチユニット１１１Ａを構成する。
【００５２】次に図７を参照しつつ、本実施形態例の動
作を説明する。前記第５の実施形態例と同様に閉ループ
回路のエネルギ及びコンデンサ３７１，３８１のスナバ
エネルギにより、コンデンサ３５１，３６１は充電され
る。コンデンサ３５１，３６１に並列接続された安定化
電源２７１，２８１は、共にゲート回路１９１，２０１
に接続されているので、安定化電源２７１，２８１のど
ちら一方または両方から電力が供給される。なお、前記
各実施形態例の説明においては、電力変換装置を構成す
る半導体素子をＧＴＯとしたが、本発明はＧＴＯのみに
限定するものではなく、他の種類の自己消弧形半導体素
子を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１〜３記
載の発明によれば、スイッチユニット内部に構成される
２つの閉ループ回路において、配線インダクタンスによ
り生じるエネルギを、付加したコンデンサに充電し、電
源として取り出すことにより、スイッチユニット内部で
ゲート回路とその電源の絶縁を確保することができる。
【００５４】また、従来は配線抵抗や構成素子の順電圧
降下により熱として消費されていた配線インダクタンス
のエネルギをゲート回路の電源として利用できるため、
変圧器の電力損失が少なくなる。以上のようにして、多
数のスイッチユニットを直列に接続して構成する高電圧
大容量の、しかも効率の良い電力変換装置を提供するこ
とができる。
【００５５】更に、請求項２、請求項４乃至請求項５記
載の発明によれば、前述のエネルギを吸収するコンデン
サが２組あるため、スイッチユニット内にある２個のＧ
ＴＯに対して、個別にゲート回路に電力を供給できる電
力変換装置を提供できる。
【００５６】また、請求項３、請求項５乃至請求項６記
載の発明によれば、前述のエネルギおよびスナバコンデ
ンサからのエネルギを利用して、ゲート回路に電源を供
給できる電力変換装置を提供できる。この場合、電流制
限用の抵抗器の値を下げて、スナバコンデンサから得ら
れるエネルギを増加すると、電流制限用の抵抗器で損失
するエネルギも増加する。
【００５７】更に、請求項６記載の発明によれば、１つ
のゲート回路に対して、２組の電源装置から電力を得る
ことができる電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例の構成図である。
【図２】同第１実施形態例を説明するための構成図であ
る。
【図３】同第２実施形態例の構成図である。
【図４】同第３実施形態例の構成図である。
【図５】同第４実施形態例の構成図である。
【図６】同第５実施形態例の構成図である。
【図７】同第６実施形態例の構成図である。
【図８】従来装置の構成図である。
【図９】従来装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 交流電源 ２ 変圧器 ３ 変換器 ４ リアクトル ５ 直流回路 ６１〜６ｎ，７１〜７ｎ ＧＴＯ ８１〜８ｎ，９１〜９ｎ ダイオード １０１〜１０ｎ コンデンサ １１Ａ〜１６Ａ Ｕ相〜Ｚ相アーム １１１Ａ〜１１ｎＡ Ｕ相スイッチユニット １２１Ａ〜１２ｎＡ Ｖ相スイッチユニット １３１Ａ〜１３ｎＡ Ｗ相スイッチユニット １４１Ａ〜１４ｎＡ Ｘ相スイッチユニット １５１Ａ〜１５ｎＡ Ｙ相スイッチユニット １６１Ａ〜１６ｎＡ Ｚ相スイッチユニット １７１〜１７ｎ，１８１〜１８ｎ ゲート信号 １９１〜１９ｎ，２０１〜２０ｎ ゲート回路 ２１１〜２１ｎ，２２１〜２２ｎ 変圧器 ２３１〜２３ｎ，２４１〜２４ｎ 制御信号線 ２５ 制御装置 ２６ 交流電源 ２７１〜２７ｎ，２８１ 安定化電源 ２９１〜２９ｎ，３０１ 電源装置 ３１１〜３１ｎ，３２１，３３１，３４１ ダイオード ３５１〜３５ｎ，３６１，３７１，３８１ コンデンサ ３９１，４０１，４１１，４２１ 抵抗器 ４３１，４４１ リアクトル ４５１，４６１ 変圧器 ４７１ 電源装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の自己消弧形半導体素子のカソード
    に、第１のダイオードのアノードが接続される第１の直
    列回路と、第２のダイオードのカソードに、第２の自己
    消弧形半導体素子のアノードが接続される第２の直列回
    路と、前記第１の直列回路の直列接続点と、前記第２の
    直列回路の直列接続点との間に接続される第１のコンデ
    ンサとを備え、 前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
    のダイオードのカソードを共通接続し、前記第２のダイ
    オードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子の
    アノードを共通接続して成るスイッチユニットを複数個
    直列接続してアームを構成した電力変換装置において、 前記第２の直列回路の直列接続点がカソード側となるよ
    うに接続される第３のダイオードと、 該第３のダイオードのアノード側に一端が直列接続さ
    れ、他端が前記第１の直列回路の直列接続点に接続され
    る第２のコンデンサと、 該第２のコンデンサに並列接続される第１の電源装置と
    を備えることを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電力変換装置において、 前記第１の直列回路の直列接続点がアノード側となるよ
    うに接続される第４のダイオードと、 該第４のダイオードのカソード側に一端が直列接続さ
    れ、他端が前記第２の直列回路の直列接続点に接続され
    る第３のコンデンサと、 該第３のコンデンサに並列接続される第２の電源装置と
    を備えることを特徴とする電力変換装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の電力変換装置において、 前記第１の直列回路の直列接続点と前記第２のコンデン
    サとの接続線上に、前記第１の直列回路の直列接続点を
    アノード側として挿入接続された第４のダイオードと、 該第４のダイオードのアノード側と前記第３のダイオー
    ドのアノード側に接続される第１の抵抗と、 前記第４のダイオードのカソード側と前記第３のダイオ
    ードのカソード側に接続される第２の抵抗とを備えるこ
    とを特徴とする電力変換装置。
  4. 【請求項４】 第１の自己消弧形半導体素子のカソード
    に第１のリアクトルの一端が接続され、該第１のリアク
    トルの他端に第１のダイオードのアノードが接続される
    第１の直列回路と、第２のダイオードのカソードに第２
    のリアクトルの一端が接続され、該第２のリアクトルの
    他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノードが接続さ
    れる第２の直列回路と、前記第１の自己消弧形半導体素
    子のカソードと前記第１のリアクトルの第１の直列接続
    点と、前記第２のダイオードのカソードと前記第２のリ
    アクトルの第２の直列接続点との間に接続される第１の
    コンデンサと、前記第１のダイオードのアノードと前記
    第１のリアクトルの第３の直列接続点と前記第２の自己
    消弧形半導体素子のアノードに第２のリアクトルの第４
    の直列接続点との間に接続される第２のコンデンサを備
    え、 前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
    のダイオードのカソードを共通接続し、前記第２のダイ
    オードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子の
    アノードを共通接続して成るスイッチユニットを複数個
    直列接続してアームを構成した電力変換装置において、 前記第２の直列接続点がカソード側となるように接続さ
    れる第３のダイオードと、 該第３のダイオードのアノード側に一端が直列接続さ
    れ、他端が前記第１の直列接続点に接続される第３のコ
    ンデンサと、 前記第３のコンデンサと並列接続される第１の電源装置
    と、 前記第３の直列接続点がアノード側となるように接続さ
    れる第４のダイオードと、 該第４のダイオードのカソード側に一端が直列接続さ
    れ、他端が前記第４の直列接続点に接続される第４のコ
    ンデンサと、 該第４のコンデンサと並列接続される第２の電源装置と
    を備えることを特徴とする電力変換装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の電力変換装置において、 前記第１の直列接続点と前記第３のコンデンサとの接続
    線上に、前記第１の直列接続点をアノード側として挿入
    接続された第５のダイオードと、 該第５のダイオードのアノード側と前記第３のダイオー
    ドのアノード側に接続される第１の抵抗と、 前記第５のダイオードのカソード側と前記第３のダイオ
    ードのカソード側に接続される第２の抵抗と、 前記第４の直列接続点と前記第４のコンデンサとの接続
    線上に、前記第４の直列接続点をカソード側として挿入
    接続された第６のダイオードと、 該第６のダイオードのアノード側と前記第４のダイオー
    ドのアノード側に接続される第３の抵抗と、 前記第６のダイオードのカソード側と前記第４のダイオ
    ードのカソード側に接続される第４の抵抗と、を備える
    ことを特徴とする電力変換装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の電力変換装置において、 前記第１の電源装置と前記第２の電源装置を重畳した第
    ３の電源装置を備えることを特徴とする電力変換装置。
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