JPH10248264A - 中性点クランプ式電力変換装置 - Google Patents
中性点クランプ式電力変換装置Info
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- JPH10248264A JPH10248264A JP9049936A JP4993697A JPH10248264A JP H10248264 A JPH10248264 A JP H10248264A JP 9049936 A JP9049936 A JP 9049936A JP 4993697 A JP4993697 A JP 4993697A JP H10248264 A JPH10248264 A JP H10248264A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スナバ回路によるサージ電圧を抑制するこ
とができ、より信頼性の高い中性点クランプ式電力変換
装置を提供する 【解決手段】 コンデンサＳＣ１とダイオードＳＤ１の
直列回路及び該直列回路の直列接続点と中性点出力端子
Ｏとの間に接続される抵抗ＳＲ１とから成る第１のスナ
バ回路と、コンデンサＳＣ２とダイオードＳＤ２と該ダ
イオードＳＤ２とコンデンサＳＣ２との直列接続点と直
流正母線Ｐとの間に接続される抵抗ＳＲ２とから成る第
２のスナバ回路と、コンデンサＳＣ３とダイオードＳＤ
３と該ダイオードＳＤ３とコンデンサＳＣ３との直列接
続点と直流負母線Ｎとの間に接続される抵抗ＳＲ３とか
ら成る第３のスナバ回路と、コンデンサＳＣ４とダイオ
ードＳＤ４の直列回路及び該直列回路の直列接続点と中
性点出力端子Ｏとの間に接続される抵抗ＳＲ４とから成
る第４のスナバ回路と、第２及び第３のスイッチング素
子Ｓ２，Ｓ３にサージ抑制回路ＨＺＤ２，ＨＺＤ３，Ｈ
Ｒ２，ＨＲ３，ＨＤ２，ＨＤ３を付加する。
とができ、より信頼性の高い中性点クランプ式電力変換
装置を提供する 【解決手段】 コンデンサＳＣ１とダイオードＳＤ１の
直列回路及び該直列回路の直列接続点と中性点出力端子
Ｏとの間に接続される抵抗ＳＲ１とから成る第１のスナ
バ回路と、コンデンサＳＣ２とダイオードＳＤ２と該ダ
イオードＳＤ２とコンデンサＳＣ２との直列接続点と直
流正母線Ｐとの間に接続される抵抗ＳＲ２とから成る第
２のスナバ回路と、コンデンサＳＣ３とダイオードＳＤ
３と該ダイオードＳＤ３とコンデンサＳＣ３との直列接
続点と直流負母線Ｎとの間に接続される抵抗ＳＲ３とか
ら成る第３のスナバ回路と、コンデンサＳＣ４とダイオ
ードＳＤ４の直列回路及び該直列回路の直列接続点と中
性点出力端子Ｏとの間に接続される抵抗ＳＲ４とから成
る第４のスナバ回路と、第２及び第３のスイッチング素
子Ｓ２，Ｓ３にサージ抑制回路ＨＺＤ２，ＨＺＤ３，Ｈ
Ｒ２，ＨＲ３，ＨＤ２，ＨＤ３を付加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性点クランプ式
電力変換装置を構成するスイッチング素子に設けられる
スナバ回路の損失を低減した中性点クランプ式電力変換
装置に関する。
電力変換装置を構成するスイッチング素子に設けられる
スナバ回路の損失を低減した中性点クランプ式電力変換
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＧＢＴ等の高速スイッチング素
子が使用されるインバータ、コンバータ等の電力変換装
置のスイッチング周波数が増加し、スナバ損失も増加の
一途を辿っている。
子が使用されるインバータ、コンバータ等の電力変換装
置のスイッチング周波数が増加し、スナバ損失も増加の
一途を辿っている。
【０００３】例えば、従来の中性点クランプ式電力変換
装置としては、特開平８−１４９８３７号公報に記載さ
れたものがある。図６には、従来の中性点クランプ式電
力変換装置として、３レベルの出力電圧を発生する中性
点クランプ式電力変換装置の中性点側の第２及び第３の
スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３に適用されるＤＣクランプ
形スナバ回路を、変換装置１アーム分のみを示す。
装置としては、特開平８−１４９８３７号公報に記載さ
れたものがある。図６には、従来の中性点クランプ式電
力変換装置として、３レベルの出力電圧を発生する中性
点クランプ式電力変換装置の中性点側の第２及び第３の
スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３に適用されるＤＣクランプ
形スナバ回路を、変換装置１アーム分のみを示す。
【０００４】図６に示すように、第１及び第４のスイッ
チング素子Ｓ１，Ｓ４には、従来のＤＣクランプ形スナ
バ回路が適用される。図６において、Ｖｄ１，Ｖｄ２は
直流正母線Ｐと直流負母線Ｎ間に接続され中性点出力端
子Ｏを備えた直流電源、Ｓ１〜Ｓ４は直流正母線Ｐと直
流負母線Ｎ間に直列接続されている第１〜第４のスイッ
チング素子である。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４にフリ
ーホイールダイオードＤ１〜Ｄ４がそれぞれ逆並列接続
されている。第２及び第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ
３の直列回路に逆極性で並列接続され、かつ直列接続点
が中性点出力端子Ｏと接続されているＤ５，Ｄ６はクラ
ンプダイオードである。第２及び第３のスイッチング素
子Ｓ２，Ｓ３の直列接続点が交流出力端子となる。交流
出力端子には負荷Ｌｏａｄが接続されている。
チング素子Ｓ１，Ｓ４には、従来のＤＣクランプ形スナ
バ回路が適用される。図６において、Ｖｄ１，Ｖｄ２は
直流正母線Ｐと直流負母線Ｎ間に接続され中性点出力端
子Ｏを備えた直流電源、Ｓ１〜Ｓ４は直流正母線Ｐと直
流負母線Ｎ間に直列接続されている第１〜第４のスイッ
チング素子である。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４にフリ
ーホイールダイオードＤ１〜Ｄ４がそれぞれ逆並列接続
されている。第２及び第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ
３の直列回路に逆極性で並列接続され、かつ直列接続点
が中性点出力端子Ｏと接続されているＤ５，Ｄ６はクラ
ンプダイオードである。第２及び第３のスイッチング素
子Ｓ２，Ｓ３の直列接続点が交流出力端子となる。交流
出力端子には負荷Ｌｏａｄが接続されている。
【０００５】第１のスイッチング素子Ｓ１には並列接続
される第１のスナバコンデンサＳＣ１とスナバダイオー
ドＳＤ１の直列回路及び該直列回路の直列接続点と中性
点出力端子Ｏとの間に接続される第１のスナバ抵抗ＳＲ
１から成る第１のスナバ回路が設けられている。
される第１のスナバコンデンサＳＣ１とスナバダイオー
ドＳＤ１の直列回路及び該直列回路の直列接続点と中性
点出力端子Ｏとの間に接続される第１のスナバ抵抗ＳＲ
１から成る第１のスナバ回路が設けられている。
【０００６】第２及び第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ
３には、第１及び第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の
直列接続点にアノ一ドが接続され、カソードが第２のス
ナバコンデンサＳＣ２を介して中性点出力端子Ｏに接続
される第２のスナバダイオードＳＤ２と、該第２のスナ
バダイーオードＳＤ２とスナバコンデンサＳＣ２の直列
接続点と上記直流正母線Ｐとの間に接続される第２のス
ナバ抵抗ＳＲ２から成る第２のスナバ回路と、第３及び
第４のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の直列接続点にカソ
ードが接続され、アノ一ドが第３のスナバコンデンサＳ
Ｃ３を介して中性点出力端子Ｏに接続される第３のスナ
バダイオードＳＤ３と、該第３のスナバダイオードＳＤ
３とスナバコンデンサＳＣ３の直列接続点と上記直流負
母線Ｎとの間に接続される第３のスナバ抵抗ＳＲ３から
成る第３のスナバ回路が設けられている。
３には、第１及び第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の
直列接続点にアノ一ドが接続され、カソードが第２のス
ナバコンデンサＳＣ２を介して中性点出力端子Ｏに接続
される第２のスナバダイオードＳＤ２と、該第２のスナ
バダイーオードＳＤ２とスナバコンデンサＳＣ２の直列
接続点と上記直流正母線Ｐとの間に接続される第２のス
ナバ抵抗ＳＲ２から成る第２のスナバ回路と、第３及び
第４のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の直列接続点にカソ
ードが接続され、アノ一ドが第３のスナバコンデンサＳ
Ｃ３を介して中性点出力端子Ｏに接続される第３のスナ
バダイオードＳＤ３と、該第３のスナバダイオードＳＤ
３とスナバコンデンサＳＣ３の直列接続点と上記直流負
母線Ｎとの間に接続される第３のスナバ抵抗ＳＲ３から
成る第３のスナバ回路が設けられている。
【０００７】第４のスイッチング素子Ｓ４には、並列接
続される第４のスナバダイオードＳＤ４とスナバコンデ
ンサＳＣ４の直列回路及び該直列回路の直列接続点と中
性点出力端子Ｏとの間に接続される第４のスナバ抵抗Ｓ
Ｒ４から成るスナバ回路が設けられている。
続される第４のスナバダイオードＳＤ４とスナバコンデ
ンサＳＣ４の直列回路及び該直列回路の直列接続点と中
性点出力端子Ｏとの間に接続される第４のスナバ抵抗Ｓ
Ｒ４から成るスナバ回路が設けられている。
【０００８】次に、前述した構成から成る中性点クラン
プ式電力変換装置の第２及び第３のスイッチング素子Ｓ
２，Ｓ３のスナバ回路の動作を説明する。今、第２及び
第３のスイッチング素子Ｓ２，３がオンしている状態
（出力電圧が中性点電圧の状態）で負荷電流が、「電源
Ｖｄ２→中性点出力端子Ｏ→クランプダイオードＤ５→
スイッチング素子Ｓ２→負荷Ｌｏａｄ」の経路で流れて
いるとする。この状態でＳ２をオフすると、クランプダ
イオードＤ５の配線インダクタンスのエネルギーは、
「クランプダイオードＤ５→スナバダイオードＳＤ２→
スナバコンデンサＳＣ２」の経路により吸収され、中性
点電源の配線インダクタンスのエネルギーは、「中性点
出力端子Ｏ→スナバコンデンサＳＣ３→スナバダイオー
ドＳＤ３→フリーホイールダイオードＤ３→負荷Ｌｏａ
ｄ」の経路により吸収される。
プ式電力変換装置の第２及び第３のスイッチング素子Ｓ
２，Ｓ３のスナバ回路の動作を説明する。今、第２及び
第３のスイッチング素子Ｓ２，３がオンしている状態
（出力電圧が中性点電圧の状態）で負荷電流が、「電源
Ｖｄ２→中性点出力端子Ｏ→クランプダイオードＤ５→
スイッチング素子Ｓ２→負荷Ｌｏａｄ」の経路で流れて
いるとする。この状態でＳ２をオフすると、クランプダ
イオードＤ５の配線インダクタンスのエネルギーは、
「クランプダイオードＤ５→スナバダイオードＳＤ２→
スナバコンデンサＳＣ２」の経路により吸収され、中性
点電源の配線インダクタンスのエネルギーは、「中性点
出力端子Ｏ→スナバコンデンサＳＣ３→スナバダイオー
ドＳＤ３→フリーホイールダイオードＤ３→負荷Ｌｏａ
ｄ」の経路により吸収される。
【０００９】ここで問題として、第２のスイッチング素
子Ｓ２がオフした瞬間には２つのスナバ回路が同時に動
作し、スナバダイオードＳＤ２，ＳＤ３が同時にオンす
るため、第２のスイッチング素子Ｓ２にはスナバコンデ
ンサＳＣ２，ＳＣ３の電圧値の和に相当する入力電圧Ｖ
ｄ１＋Ｖｄ２がかかることがあげられる。クランプダイ
オードＤ５の配線長は、中性点電源の配線長と比較し
て、非常に短いため、クランプタイオードＤ５の配線イ
ンダクタンスのエネルギーは、瞬時にスナバコンデンサ
ＳＣ２に吸収され、スナバダイオードＳＤ２はオフす
る。
子Ｓ２がオフした瞬間には２つのスナバ回路が同時に動
作し、スナバダイオードＳＤ２，ＳＤ３が同時にオンす
るため、第２のスイッチング素子Ｓ２にはスナバコンデ
ンサＳＣ２，ＳＣ３の電圧値の和に相当する入力電圧Ｖ
ｄ１＋Ｖｄ２がかかることがあげられる。クランプダイ
オードＤ５の配線長は、中性点電源の配線長と比較し
て、非常に短いため、クランプタイオードＤ５の配線イ
ンダクタンスのエネルギーは、瞬時にスナバコンデンサ
ＳＣ２に吸収され、スナバダイオードＳＤ２はオフす
る。
【００１０】その結果、第２のスイッチング素子Ｓ２が
オフした瞬間に第２のスイッチング素子Ｓ２の素子電圧
が瞬間的に入力電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２まで達することにな
る。これが、第２のスイッチング素子Ｓ２のサージ電圧
となる。中性点クランプ式電力変換装置の特徴の１つと
して、主回路に使用するスイッチング素子には電源電圧
ＶｄｌまたはＶｄ２の電圧しかかからないことがあげら
れる。しかし、第２及び第３のスイッチング素子Ｓ２，
Ｓ３に適用されるこのスナバ回路では、第２及び第３の
スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のオフ時に素子電圧が入力
電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２まで上昇してしまう。
オフした瞬間に第２のスイッチング素子Ｓ２の素子電圧
が瞬間的に入力電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２まで達することにな
る。これが、第２のスイッチング素子Ｓ２のサージ電圧
となる。中性点クランプ式電力変換装置の特徴の１つと
して、主回路に使用するスイッチング素子には電源電圧
ＶｄｌまたはＶｄ２の電圧しかかからないことがあげら
れる。しかし、第２及び第３のスイッチング素子Ｓ２，
Ｓ３に適用されるこのスナバ回路では、第２及び第３の
スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のオフ時に素子電圧が入力
電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２まで上昇してしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきた従来の
中性点クランプ式電力変換装置の中性点側の２つのスイ
ッチング素子に適用しているＤＣクランプ形スナバ回路
では、該スイッチング素子にオフ時に入力電圧相当の電
圧がサージ電圧となってかかってしまい、スイッチング
素子破壊の原因になる場合もある。
中性点クランプ式電力変換装置の中性点側の２つのスイ
ッチング素子に適用しているＤＣクランプ形スナバ回路
では、該スイッチング素子にオフ時に入力電圧相当の電
圧がサージ電圧となってかかってしまい、スイッチング
素子破壊の原因になる場合もある。
【００１２】そこで、本発明の目的は、中性点クランプ
式電力変換装置を構成する第２及び第３のスイッチング
素子のＤＣクランプ形スナバ回路により該スイッチング
素子に発生するサージ電圧の抑制を図ることにある。
式電力変換装置を構成する第２及び第３のスイッチング
素子のＤＣクランプ形スナバ回路により該スイッチング
素子に発生するサージ電圧の抑制を図ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】従って、上記目的を解決
するために、請求項１に記載された本発明の中性点クラ
ンプ式電力変換装置は、第１のスイッチング素子に逆並
列接続される第１のスナバコンデンサとスナバダイオー
ドの直列回路及び該直列回路の直列接続点と中性点出力
端子との間に接続される第１のスナバ抵抗から成る第１
のスナバ回路と、第１及び第２のスイッチング素子の直
列接続点にアノ一ドが接続されカソードが第２のスナバ
コンデンサを介して上記中性点出力端子に接続される第
２のスナバダイオードと、該第２のスナバダイオードと
スナバコンデンサの直列接続点と直流正母線間に接続さ
れる第２のスナバ抵抗から成る第２のスナバ回路と、第
３及び第４のスイッチング素子の直列接続点にカソード
が接続されアノ一ドが第３のスナバコンデンサを介して
前記中性点出力端子に接続される第３のスナバダイオー
ドと、該第３のスナバダイオードとスナバコンデンサの
直列接続点と前記直流接続点と直流負母線間に接続され
る第３のスナバ抵抗から成る第３のスナバ回路と、第４
のスイッチング素子に並列接続される第４のスナバダイ
オードとスナバコンデンサの直列回路及び該直列回路の
直列接続点と前記中性点出力端子との間に接続される第
４のスナバ抵抗から成る第４のスナバ回路を具備し、前
記第２及び第３のスイッチング素子にサージ抑制回路を
付加したことを特徴とするものである。
するために、請求項１に記載された本発明の中性点クラ
ンプ式電力変換装置は、第１のスイッチング素子に逆並
列接続される第１のスナバコンデンサとスナバダイオー
ドの直列回路及び該直列回路の直列接続点と中性点出力
端子との間に接続される第１のスナバ抵抗から成る第１
のスナバ回路と、第１及び第２のスイッチング素子の直
列接続点にアノ一ドが接続されカソードが第２のスナバ
コンデンサを介して上記中性点出力端子に接続される第
２のスナバダイオードと、該第２のスナバダイオードと
スナバコンデンサの直列接続点と直流正母線間に接続さ
れる第２のスナバ抵抗から成る第２のスナバ回路と、第
３及び第４のスイッチング素子の直列接続点にカソード
が接続されアノ一ドが第３のスナバコンデンサを介して
前記中性点出力端子に接続される第３のスナバダイオー
ドと、該第３のスナバダイオードとスナバコンデンサの
直列接続点と前記直流接続点と直流負母線間に接続され
る第３のスナバ抵抗から成る第３のスナバ回路と、第４
のスイッチング素子に並列接続される第４のスナバダイ
オードとスナバコンデンサの直列回路及び該直列回路の
直列接続点と前記中性点出力端子との間に接続される第
４のスナバ抵抗から成る第４のスナバ回路を具備し、前
記第２及び第３のスイッチング素子にサージ抑制回路を
付加したことを特徴とするものである。
【００１４】そして、第２又は第３のスイッチング素子
に電流が流れている場合に、該スイッチング素子をオフ
するときに該スイッチング素子に並列接続されている第
２及び第３のスナバ回路が、中性点電源及びクランプダ
イオードの配線インダクタンスのエネルギーを吸収する
ため短時間同時に動作するので、該スイッチング素子の
サージ電圧が入力電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２まで達する形とな
るが、該スイッチング素子に付加されているサージ抑制
回路によりサージ電圧をスイッチング素子に適した値に
抑制することができる。
に電流が流れている場合に、該スイッチング素子をオフ
するときに該スイッチング素子に並列接続されている第
２及び第３のスナバ回路が、中性点電源及びクランプダ
イオードの配線インダクタンスのエネルギーを吸収する
ため短時間同時に動作するので、該スイッチング素子の
サージ電圧が入力電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２まで達する形とな
るが、該スイッチング素子に付加されているサージ抑制
回路によりサージ電圧をスイッチング素子に適した値に
抑制することができる。
【００１５】次に、請求項２に記載された本発明の中性
点クランプ式電力変換装置は、第１乃至第４のスイッチ
ング素子にサージ抑制回路を付加したことを特徴とする
ものである。
点クランプ式電力変換装置は、第１乃至第４のスイッチ
ング素子にサージ抑制回路を付加したことを特徴とする
ものである。
【００１６】また、請求項３に記載された本発明の中性
点クランプ式電力変換装置は、第２及び第３のスイッチ
ング素子にサージ抑制機能を有するスイッチング素子を
用いたことを特徴とするものである。
点クランプ式電力変換装置は、第２及び第３のスイッチ
ング素子にサージ抑制機能を有するスイッチング素子を
用いたことを特徴とするものである。
【００１７】更に、請求項４に記載された本発明の中性
点クランプ式電力変換装置は、第１乃至第４のスイッチ
ング素子にサージ抑制機能を有するスイッチング素子を
用いたことを特徴とするものである。
点クランプ式電力変換装置は、第１乃至第４のスイッチ
ング素子にサージ抑制機能を有するスイッチング素子を
用いたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて、説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態の中性点クランプ式変換装置の１相分の回路
図である。
て、図面を用いて、説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態の中性点クランプ式変換装置の１相分の回路
図である。
【００１９】まず、直流正負母線ＰＮ間に接続され中性
点出力端子Ｏを備えた直流電源ＶｄｌおよびＶｄ２と、
前記直流正負母線ＰＮ間に直列接続された第１〜第４の
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、該スイッチング素子に
それぞれ逆並列接続された第１〜第４のフリーホイーリ
ングダイオードＤ１〜Ｄ４と、前記第２第３のスイッチ
ング素子の直列回路に逆極性で並列接続され且つ直列接
続点が前記中性点出力端子と接続される一対のクランプ
ダイオードＤ５，Ｄ６の直列回路から成り、前記第２第
３のスイッチング素子の直列接続点を交流端子とした中
性点クランプ式変換器において、第２第３のスイッチン
グ素子Ｓ２，Ｓ３に設けられるサージ抑制回路について
説明する。
点出力端子Ｏを備えた直流電源ＶｄｌおよびＶｄ２と、
前記直流正負母線ＰＮ間に直列接続された第１〜第４の
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、該スイッチング素子に
それぞれ逆並列接続された第１〜第４のフリーホイーリ
ングダイオードＤ１〜Ｄ４と、前記第２第３のスイッチ
ング素子の直列回路に逆極性で並列接続され且つ直列接
続点が前記中性点出力端子と接続される一対のクランプ
ダイオードＤ５，Ｄ６の直列回路から成り、前記第２第
３のスイッチング素子の直列接続点を交流端子とした中
性点クランプ式変換器において、第２第３のスイッチン
グ素子Ｓ２，Ｓ３に設けられるサージ抑制回路について
説明する。
【００２０】図１に示すように、第２及び第３のスイッ
チング素子Ｓ２，Ｓ３には、第２のスナバコンデンサＳ
Ｃ２、スナバダイオードＳＤ２、スナバ抵抗ＳＲ２，第
３のスナバコンデンサＳＣ３、スナバダイオードＳＤ
３、スナバ抵抗ＳＲ３から成る第２第３のスナバ回路が
接続されている。さらに、第２第３のスイッチング素子
Ｓ２，Ｓ３には、ツェナーダイオードＨＺＤ２，ＨＺＤ
３、抵抗ＨＲ２，ＨＲ３、ダイオードＨＤ２，ＨＤ３か
ら成るサージ抑制回路、ゲート保護用ツェナーダイオー
ドＧＺＤ２，ＧＺＤ３がそれぞれ接続されている。
チング素子Ｓ２，Ｓ３には、第２のスナバコンデンサＳ
Ｃ２、スナバダイオードＳＤ２、スナバ抵抗ＳＲ２，第
３のスナバコンデンサＳＣ３、スナバダイオードＳＤ
３、スナバ抵抗ＳＲ３から成る第２第３のスナバ回路が
接続されている。さらに、第２第３のスイッチング素子
Ｓ２，Ｓ３には、ツェナーダイオードＨＺＤ２，ＨＺＤ
３、抵抗ＨＲ２，ＨＲ３、ダイオードＨＤ２，ＨＤ３か
ら成るサージ抑制回路、ゲート保護用ツェナーダイオー
ドＧＺＤ２，ＧＺＤ３がそれぞれ接続されている。
【００２１】例として、第２のスイッチング素子Ｓ２オ
フ時のサージ抑制回路について説明する。スイッチング
素子Ｓ２，Ｓ３がオンしている状態（出力電圧が中性点
電圧の状態）で負荷電流が電源Ｖｄ２、中性点出力端子
Ｏ、クランプダイオードＤ５、スイッチング素子Ｓ２、
負荷の経路で流れているとする。
フ時のサージ抑制回路について説明する。スイッチング
素子Ｓ２，Ｓ３がオンしている状態（出力電圧が中性点
電圧の状態）で負荷電流が電源Ｖｄ２、中性点出力端子
Ｏ、クランプダイオードＤ５、スイッチング素子Ｓ２、
負荷の経路で流れているとする。
【００２２】この状態でＳ２をオフすると、クランプダ
イオードＤ５の配線インダクタンスのエネルギーは、
「クランプダイオードＤ５→スナバダイオードＳＤ２→
スナバコンデンサＳＣ２」の経路により吸収され、中性
点電源の配線インダクタンスのエネルギーは、「中性点
出力端子０→スナバコンデンサＳＣ３→スナバダイオー
ドＳＤ３→フリーホイールダイオードＤ３→負荷」の経
路により吸収される。
イオードＤ５の配線インダクタンスのエネルギーは、
「クランプダイオードＤ５→スナバダイオードＳＤ２→
スナバコンデンサＳＣ２」の経路により吸収され、中性
点電源の配線インダクタンスのエネルギーは、「中性点
出力端子０→スナバコンデンサＳＣ３→スナバダイオー
ドＳＤ３→フリーホイールダイオードＤ３→負荷」の経
路により吸収される。
【００２３】この時、第２第３のスナバダイオードＳＤ
２，ＳＤ３が瞬間的に同時にオンするため、第２の半導
体スイッチング素子Ｓ２にスナバコンデンサＳＣ２とＳ
Ｃ３の電圧値の和に相当する入力電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２が
サージ電圧としてかかる。そこで、ツェナーダイオード
ＨＺＤ２のツェナー電圧Ｖｚｄを半導体スイッチング素
子に許容されるサージ電圧値に設定する。
２，ＳＤ３が瞬間的に同時にオンするため、第２の半導
体スイッチング素子Ｓ２にスナバコンデンサＳＣ２とＳ
Ｃ３の電圧値の和に相当する入力電圧Ｖｄ１＋Ｖｄ２が
サージ電圧としてかかる。そこで、ツェナーダイオード
ＨＺＤ２のツェナー電圧Ｖｚｄを半導体スイッチング素
子に許容されるサージ電圧値に設定する。
【００２４】図２に示すように、第２の半導体スイッチ
ング素子Ｓ２がオフ時に、該半導体スイッチング素子の
電圧がツェナー電圧Ｖｚｄを越えると、該ツェナーダイ
オードがオンしアバランシェ電流が該半導体スイッチン
グ素子のコレクタ・ゲート間をツェナーダイオードを通
って流れる。そして、該半導体スイッチング素子のゲー
ト電圧がスレッシュホルド電圧に達すると該半導体スイ
ッチング素子がオンし、該半導体スイッチング素子のサ
ージ電圧をツェナー電圧Ｖｚｄに抑制することができ
る。ツェナー電圧Ｖｚｄの値は（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）＞Ｖ
ｚｄ＞ＶｄｌまたはＶｄ２に設定する。第３の半導体ス
イッチング素子Ｓ３がオフする場合にも、同様な動作と
なる。
ング素子Ｓ２がオフ時に、該半導体スイッチング素子の
電圧がツェナー電圧Ｖｚｄを越えると、該ツェナーダイ
オードがオンしアバランシェ電流が該半導体スイッチン
グ素子のコレクタ・ゲート間をツェナーダイオードを通
って流れる。そして、該半導体スイッチング素子のゲー
ト電圧がスレッシュホルド電圧に達すると該半導体スイ
ッチング素子がオンし、該半導体スイッチング素子のサ
ージ電圧をツェナー電圧Ｖｚｄに抑制することができ
る。ツェナー電圧Ｖｚｄの値は（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）＞Ｖ
ｚｄ＞ＶｄｌまたはＶｄ２に設定する。第３の半導体ス
イッチング素子Ｓ３がオフする場合にも、同様な動作と
なる。
【００２５】次に、第２の実施の形態について、図３を
用いて、説明する。図３に示すように、上記第１の実施
の形態における第１及び第４の半導体スイッチング素子
Ｓ１，Ｓ４に、素子保護用としてツェナーダイオードＨ
ＺＤＩ，ＨＺＤ４、抵抗ＨＲ１，ＨＲ４、ダイオードＨ
Ｄ１，ＨＤ４から成るサージ抑制回路、ゲート保護用ツ
ェナーダイオードＧＺＤＩ，ＧＺＤ４がそれぞれ追加接
続されている。これにより、第１及び第４の半導体スイ
ッチング素子Ｓ１，Ｓ４に発生する過電圧をツェナー電
圧Ｖｚｄに抑制することができる。
用いて、説明する。図３に示すように、上記第１の実施
の形態における第１及び第４の半導体スイッチング素子
Ｓ１，Ｓ４に、素子保護用としてツェナーダイオードＨ
ＺＤＩ，ＨＺＤ４、抵抗ＨＲ１，ＨＲ４、ダイオードＨ
Ｄ１，ＨＤ４から成るサージ抑制回路、ゲート保護用ツ
ェナーダイオードＧＺＤＩ，ＧＺＤ４がそれぞれ追加接
続されている。これにより、第１及び第４の半導体スイ
ッチング素子Ｓ１，Ｓ４に発生する過電圧をツェナー電
圧Ｖｚｄに抑制することができる。
【００２６】次に、第３の実施の形態について、図４を
用いて、説明する。図４に示すように、上記第１の実施
の形態における第２及び第３の半導体スイッチング素子
としてサージ抑制機能を有する半導体スイッチング素子
であるパワーインテリジェントモジュールＳＭ２，ＳＭ
３を用いている。該パワーインテリジェントモジュール
のサージ抑制機能により、先に説明したパワーインテリ
ジェントモジュールＳＭ２，ＳＭ３のオフ時に発生する
サージ電圧を抑制することができる。
用いて、説明する。図４に示すように、上記第１の実施
の形態における第２及び第３の半導体スイッチング素子
としてサージ抑制機能を有する半導体スイッチング素子
であるパワーインテリジェントモジュールＳＭ２，ＳＭ
３を用いている。該パワーインテリジェントモジュール
のサージ抑制機能により、先に説明したパワーインテリ
ジェントモジュールＳＭ２，ＳＭ３のオフ時に発生する
サージ電圧を抑制することができる。
【００２７】更に、第４の実施の形態について、図５を
用いて、説明する。図５に示すように、上記第３の実施
の形態における第１及び第４の半導体スイッチング素子
としてサージ抑制機能を有する半導体スイッチング素子
であるパワーインテリジェントモジュールＳＭ１，ＳＭ
４を用いている。該パワーインテリジェントモジュール
のサージ抑制機能により、パワーインテリジェントモジ
ュールＳＭ１，ＳＭ４に発生するサージ電圧を抑制する
ことができる。
用いて、説明する。図５に示すように、上記第３の実施
の形態における第１及び第４の半導体スイッチング素子
としてサージ抑制機能を有する半導体スイッチング素子
であるパワーインテリジェントモジュールＳＭ１，ＳＭ
４を用いている。該パワーインテリジェントモジュール
のサージ抑制機能により、パワーインテリジェントモジ
ュールＳＭ１，ＳＭ４に発生するサージ電圧を抑制する
ことができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、半導
体スイッチング素子にサージ抑制回路を付加することで
スナバ回路によるサージ電圧を抑制することができ、よ
り信頼性の高い中性点クランプ式電力変換装置を提供す
ることができる。
体スイッチング素子にサージ抑制回路を付加することで
スナバ回路によるサージ電圧を抑制することができ、よ
り信頼性の高い中性点クランプ式電力変換装置を提供す
ることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図２】 図１に示した第１の実施の形態の作用を説明
する図。
する図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図４】 本発明の第３の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図５】 本発明の第４の実施の形態を示す概要構成
図。
図。
【図６】 従来の中性点クランプ式電力変換装置の概要
構成図。
構成図。
Ｖｄ１，Ｖｄ２……直流電源、Ｐ……正母線、Ｎ……負
母線、Ｏ……中性点出力端子、Ｓ１〜Ｓ４……スイッチ
ング素子、Ｄ１〜Ｄ４……フリーホイールダイオード、
Ｄ５，Ｄ６……クランプダイオード、ＳＣ１〜ＳＣ４…
…スナバコンデンサ、ＳＤ１〜ＳＤ４……スナバダイオ
ード、ＳＲ１〜ＳＲ４……スナバ抵抗、ＨＺＤ１〜ＨＺ
Ｄ４……ツェナーダイオード、ＨＲ１〜ＨＲ４……抵
抗、ＨＤ１〜ＨＤ４……ダイオード、ＧＺＤ１〜ＧＺＤ
４……ゲート保護用ツェナーダイオード、ＳＭ１〜ＳＭ
４・・……パワーインテリジェントモジュール
母線、Ｏ……中性点出力端子、Ｓ１〜Ｓ４……スイッチ
ング素子、Ｄ１〜Ｄ４……フリーホイールダイオード、
Ｄ５，Ｄ６……クランプダイオード、ＳＣ１〜ＳＣ４…
…スナバコンデンサ、ＳＤ１〜ＳＤ４……スナバダイオ
ード、ＳＲ１〜ＳＲ４……スナバ抵抗、ＨＺＤ１〜ＨＺ
Ｄ４……ツェナーダイオード、ＨＲ１〜ＨＲ４……抵
抗、ＨＤ１〜ＨＤ４……ダイオード、ＧＺＤ１〜ＧＺＤ
４……ゲート保護用ツェナーダイオード、ＳＭ１〜ＳＭ
４・・……パワーインテリジェントモジュール
Claims (4)
- 【請求項１】 直流正負母線間に接続され中性点出力
端子を備えた直流電源と、前記直流正負母線間に直列接
続された第１乃至第４のスイッチング素子と、該スイッ
チング素子にそれぞれ逆並列接続された第１乃至第４の
フリーホイーリングダイオードと、前記第２及び第３の
スイッチング素子の直列回路に逆極性で並列接続され且
つ直列接続点が前記中性点出力端子と接続される一対の
クランプダイオードの直列回路から成り、前記第２及び
第３のスイッチング素子の直列接続点を交流端子とした
中性点クランプ式電力変換装置において、 前記第１のスイッチング素子に並列接続される第１のス
ナバコンデンサとスナバダイオードの直列回路及び該直
列回路の直列接続点と前記中性点出力端子との間に接続
される第１のスナバ抵抗から成る第１のスナバ回路と、 前記第１及び第２のスイッチング素子の直列接続点にア
ノ一ドが接続されカソードが第２のスナバコンデンサを
介して前記中性点出力端子に接続される第２のスナバダ
イオードと、該第２のスナバダイオードとスナバコンデ
ンサの直列接続点と前記直流正母線間に接続される第２
のスナバ抵抗から成る第２のスナバ回路と、 前記第３及び第４のスイッチング素子の直列接続点にカ
ソードが接続されアノ一ドが第３のスナバコンデンサを
介して前記中性点出力端子に接続される第３のスナバダ
イオードと、該第３のスナバダイオードとスナバコンデ
ンサの直列接続点と前記直列接続点と前記直流負母線間
に接続される第３のスナバ抵抗から成る第３のスナバ回
路と、 前記第４のスイッチング素子に並列接続される第４のス
ナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路及び該直
列回路の直列接続点と前記中性点出力端子との間に接続
される第４のスナバ抵抗から成る第４のスナバ回路を具
備し、 前記第２第３のスイッチング素子にサージ抑制回路を付
加したことを特徴とする中性点クランプ式電力変換装
置。 - 【請求項２】 前記第１乃至第４の素子にサージ抑制
回路を付加したことを特徴とする請求項１記載の中性点
クランプ式電力変換装置。 - 【請求項３】 前記第２及び第３のスイッチング素子
としてサージ抑制機能を有するスイッチング素子を用い
たことを特徴とする請求項１記載の中性点クランプ式電
力変換装置。 - 【請求項４】 前記第１乃至第４のスイッチング素子
としてサージ抑制機能を有するスイッチング素子を用い
たことを特徴とする請求項１記載の中性点クランプ式電
力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9049936A JPH10248264A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 中性点クランプ式電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9049936A JPH10248264A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 中性点クランプ式電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10248264A true JPH10248264A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12844920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9049936A Pending JPH10248264A (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 中性点クランプ式電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10248264A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000113974A (ja) * | 1998-10-06 | 2000-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘導加熱装置 |
| JP2011139290A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sanken Electric Co Ltd | 双方向スイッチ |
| KR101122067B1 (ko) | 2010-01-07 | 2012-03-14 | 부경대학교 산학협력단 | 다이오드 클램프형 3-레벨 인버터용 스너버 회로 및 그 과전압 방지방법 |
| JP2013511249A (ja) * | 2009-11-11 | 2013-03-28 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト | インバータ用パワースイッチ装置 |
| JP2015154591A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | ローム株式会社 | ゲート駆動回路および電源装置 |
| CN108377093A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-07 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | 一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的acrcd钳位电路 |
| JP2020198732A (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | Ｋｙｂ株式会社 | 電力変換装置 |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP9049936A patent/JPH10248264A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000113974A (ja) * | 1998-10-06 | 2000-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘導加熱装置 |
| JP2013511249A (ja) * | 2009-11-11 | 2013-03-28 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト | インバータ用パワースイッチ装置 |
| JP2011139290A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sanken Electric Co Ltd | 双方向スイッチ |
| US8299842B2 (en) | 2009-12-28 | 2012-10-30 | Sanken Electric Co., Ltd. | Bidirectional switch |
| KR101122067B1 (ko) | 2010-01-07 | 2012-03-14 | 부경대학교 산학협력단 | 다이오드 클램프형 3-레벨 인버터용 스너버 회로 및 그 과전압 방지방법 |
| JP2015154591A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | ローム株式会社 | ゲート駆動回路および電源装置 |
| US9935625B2 (en) | 2014-02-14 | 2018-04-03 | Rohm Co., Ltd. | Gate drive circuit and power supply capable of reducing surge voltage |
| CN108377093A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-07 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | 一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的acrcd钳位电路 |
| CN108377093B (zh) * | 2018-04-13 | 2023-11-07 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | 一种防止单相光伏逆变拓扑功率管过压击穿的acrcd钳位电路 |
| JP2020198732A (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | Ｋｙｂ株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2020246119A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | Ｋｙｂ株式会社 | 電力変換装置 |
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