JPH1141947A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング素子に過電流が流れたり、スイ
ッチング素子に耐圧を越える電圧が印加されることのな
い電力変換装置を得る。 【解決手段】 第１の充電阻止用素子３８と並列に第１
の抵抗器３１を接続し、第２の充電阻止用素子４４と並
列に第２の抵抗器３２を接続したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換装置に
関するものであり、特に３つの異なるレベルの電圧を出
力する３レベルインバータ装置、３レベルコンバータ装
置などの電力変換装置に関するものである。

【従来の技術】図６は従来の電力変換装置を示す図であ
り、詳しくは３レベルインバータ装置の回路図である。
図において、１１は第１の直流電源であり、第１の直流
電源１１は例えば入力コンデンサを有する。１２は第２
の直流電源であり、第２の直流電源１２は例えば入力コ
ンデンサを有する。第１の直流電源１１と第２の直流電
源１２とを直列に接続した回路を直流電源１００と称
す。

【０００２】１３は第１のスイッチング素子であるトラ
ンジスタ、１４は第２のスイッチング素子であるトラン
ジスタ、１５は第３のスイッチング素子であるトランジ
スタ、１６は第４のスイッチング素子であるトランジス
タである。トランジスタ１３〜トランジスタ１６は例え
ばｎｐｎ形のトランジスタであり、かつこれらのトラン
ジスタは直列に接続されている。Ｐ１はトランジスタ１
３とトランジスタ１４との接続点、Ｐ２はトランジスタ
１４とトランジスタ１５との接続点、Ｐ３はトランジス
タ１５とトランジスタ１６との接続点、Ｐ４は第１の直
流電源１１と第２の直流電源１２との接続点である。ト
ランジスタ１３〜トランジスタ１６はそれぞれのベース
に流れる電流またはベースの電圧を調節することによ
り、それぞれのコレクタ−エミッタ間の電流の導通を制
御するスイッチング素子である。以後の説明において、
スイッチング回路とはトランジスタ１３のエミッタおよ
びトランジスタ１４のコレクタ、トランジスタ１４のエ
ミッタおよびトランジスタ１５のコレクタ、トランジス
タ１５のエミッタおよびトランジスタ１６のコレクタを
それぞれ直列に接続した回路を指すものとする。

【０００３】スイッチング回路の一方の端子（トランジ
スタ１３のコレクタ）は第１の直流電源１１の正極側
（または正電位側）に接続され、他方の端子（トランジ
スタ１６のエミッタ）は第２の直流電源１２の負極側
（または負電位側）に接続されている。

【０００４】１７はトランジスタ１３に並列に接続され
た第１のダイオードである。第１のダイオード１７のカ
ソードがトランジスタ１３のコレクタに接続され、第１
のダイオード１７のアノードがトランジスタ１３のエミ
ッタに接続されている。１８はトランジスタ１４に並列
に接続された第２のダイオードである。第２のダイオー
ド１８のアノードはトランジスタ１４のエミッタに接続
され、第２のダイオード１８のカソードはトランジスタ
１４のコレクタに接続されている。

【０００５】１９はトランジスタ１５に並列に接続され
た第３のダイオードである。第３のダイオード１９のア
ノードはトランジスタ１５のエミッタに接続され、第３
のダイオード１９のカソードはトランジスタ１５のコレ
クタに接続されている。２０は第４のトランジスタ１６
に並列に接続された第４のダイオードである。第４のダ
イオード２０のアノードはトランジスタ１６のエミッタ
に接続され、第４のダイオード２０のカソードはトラン
ジスタ１６のコレクタに接続されている。ダイオード１
７、ダイオード１８、ダイオード１９、ダイオード２０
は例えばフリーホイーリングダイオードからなる。

【０００６】２１は出力端子であり、出力端子２１は接
続点Ｐ２の電圧を取り出すものである。２２は第１の結
合ダイオード、２３は第２の結合ダイオードである。第
１の結合ダイオード２２のカソードと接続点Ｐ１とが接
続され、第１の結合ダイオード２２のアノードと接続点
Ｐ４とが接続されている。第２の結合ダイオード２３の
アノードと接続点Ｐ３とが接続され、第２の結合ダイオ
ード２３のカソードと接続点Ｐ４とが接続されている。

【０００７】３５、４２はコンデンサ、３６、４１はダ
イオードである。コンデンサ３５とダイオード３６のア
ノードとは直列に接続されている。コンデンサ３５の一
方の端子とトランジスタ１４のコレクタとが接続され、
ダイオード３６のカソードとトランジスタ１４のエミッ
タとが接続されている。ダイオード４１のカソードとコ
ンデンサ４２とは直列に接続されており、ダイオード４
１のアノードがトランジスタ１５のコレクタに接続さ
れ、コンデンサ４２の一方の端子がトランジスタ１５の
エミッタに接続されている。コンデンサ３５とダイオー
ド３６とを直列に接続した回路により第１のスナバ回路
を構成する。ダイオード４１とコンデンサ４２とを直列
に接続した回路により第２のスナバ回路を構成する。

【０００８】３７は第１の放電用抵抗器である抵抗器、
３８は第１の充電阻止用素子であるダイオードである。
抵抗器３７とダイオード３８とは直列に接続されてい
る。抵抗器３７とダイオード３８とを直列に接続した回
路を第１の回路と称す。抵抗器３７の一端がダイオード
３６のアノード（つまりコンデンサ３５とダイオード３
５との接続点）に接続され、ダイオード３８のアノード
が第２の直流電源１２の負極側に接続されている。

【０００９】４３は第２の放電用抵抗器である抵抗器、
４４は第２の充電阻止用素子であるダイオードである。
抵抗器４３とダイオード４４とは直列に接続されてい
る。抵抗器４３とダイオード４４とを直列に接続した回
路を第２の回路と称す。抵抗器４３の一端がダイオード
４１のカソード（つまりダイオード４１とコンデンサ４
２との接続点）に接続され、ダイオード４４のカソード
が第１の直流電源１１の正極側に接続されている。

【００１０】次に図６に示した従来の３レベルインバー
タ装置の動作を説明する。トランジスタ１３〜１６のう
ち、隣り合う２つのトランジスタ（ここではトランジス
タ１３、１４の２つ、トランジスタ１４、１５の２つお
よびトランジスタ１５、１６の２つ）を順にオンするこ
とで、出力端２１に３つの異なるレベルの電圧を有する
交流電圧を得ることができる。

【００１１】トランジスタ１３、１４がオンのとき、第
１の直流電源１１の正極側の電位がトランジスタ１３、
１４を介して出力端子２１に伝達される結果、出力電圧
は第１の直流電源１１の正極側の電位に等しくなる。ト
ランジスタ１４、１５がオンのとき、第２の直流電源１
２の正極側の電位が第１の結合ダイオード２２、トラン
ジスタ１４を介して出力端子２１に伝達される結果、出
力電圧は第２の直流電源１２の正極側の電位に等しくな
る。トランジスタ１５、１６がオンのとき、第２の直流
電源１２の負極側の電位がトランジスタ１５、１６を介
して出力端子２１に伝達される結果、出力電圧は第２の
直流電源１２の正極側の電位に等しくなる。

【００１２】このようにして、隣り合う２つのトランジ
スタのオン／オフを順次切り換えていくことにより、３
つの異なるレベルの電圧を有する交流電圧を発生するこ
とが可能となる。

【００１３】また、トランジスタ１４、１５がオンの状
態からトランジスタ１５、１６がオンの状態への移行時
にはトランジスタ１４をターンオフさせる。このターン
オフ動作でトランジスタ１４を流れる電流が急激に遮断
されるため、回路の配線インダクタンス等が原因でサー
ジ電圧が発生する。このとき、コンデンサ３５およびダ
イオード３６の直列回路に電流が流れ込み、サージ電圧
がコンデンサ３５にコンデンサエネルギーとして吸収さ
れるため、トランジスタ１４にかかる電圧のピーク値が
抑制される。また、このときコンデンサ３５に吸収され
た電荷は抵抗器３７を介して放電されるため、コンデン
サ３５の両端電圧は常に第２の直流電源１２の両端電圧
にクランプ（または固定）される。

【００１４】トランジスタ１４、１５がオンの状態から
トランジスタ１３、１４がオンの状態への移行時につい
ても同様であり、コンデンサ４２およびダイオード４１
の直列回路に電流が流れ込み、サージ電圧がコンデンサ
４２にコンデンサエネルギーとして吸収されるため、ト
ランジスタ１５にかかる電圧のピーク値が抑制される。
また、このときコンデンサ４２に吸収された電荷は抵抗
器４３を介して放電されるため、コンデンサ４２の両端
電圧は常に第１の直流電源１１の両端電圧にクランプさ
れる。

【００１５】このように図６に示した、従来の３レベル
インバータ装置では、スナバ回路を構成するコンデンサ
３５の両端電圧が第２の直流電源１２の電源電圧に、コ
ンデンサ４２の両端電圧が第１の直流電源１１の電源電
圧にクランプされるため、抵抗器３８、４３による損失
がターンオフ時のコンデンサ３５、４２の両端電圧の上
昇分だけとなり、変換周波数が上がっても抵抗器３７、
４３の損失が少ないという利点がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の３レベルインバ
ータ装置は上述のような構成をしているため、トランジ
スタ１３〜１６のオン／オフの切換を所定の周波数より
も高くして行えば、コンデンサ３５の両端電圧は第２の
直流電源１２の電源電圧に、コンデンサ４２の両端電圧
は第１の直流電源１１の電源電圧にクランプされる。

【００１７】しかしながら、装置の動作を停止させたよ
うなとき、当然のことながらトランジスタ１３〜１６に
はオン／オフを制御する信号は入力されない。例えばス
イッチング素子１３、１５、１６のオフ中の漏れ電流が
大きく、スイッチング素子１４の漏れ電流が小さいよう
な場合、装置の動作を停止（つまりトランジスタ１３〜
１６にオン／オフを制御する信号が入力されない状態）
すると、第１の直流電源１１からトランジスタ１３、コ
ンデンサ３５、ダイオード３６、トランジスタ１５、ト
ランジスタ１６の経路で電荷が流れ、コンデンサ３５の
両端電圧（つまりトランジスタ１４の両端電圧）が第１
の直流電源１１の電源電圧と第２の直流電源１２の電源
電圧の和に相当する値まで上昇し、トランジスタ１４の
耐電圧（一般に第１の直流電源の電源電圧＋αまたは第
２の直流電源の電源電圧＋αのうち大きい方、但しαは
定数）を越えてしまい、最悪の場合トランジスタ１４が
破壊される。

【００１８】また、トランジスタ１４の漏れ電流とダイ
オード３６の漏れ電流とが大きかった場合、装置の停止
中にコンデンサ３５の電荷は放電してしまい、再び装置
を起動したとき、トランジスタ１５、１６をオンにする
と、第２の直流電源１２の正極側から第１の結合ダイオ
ード２２、コンデンサ３５、ダイオード３６、トランジ
スタ１５、トランジスタ１６を通ってコンデンサ３５に
充電突流電流といった過電流が流れる。この過電流が大
きい場合、トランジスタ１５、１６の耐量を超えてしま
い、最悪の場合トランジスタ１５、１６が破壊される。

【００１９】このように、ゲートストップ中（インバー
タ停止中）は各素子の漏れ電流のため、コンデンサ３
５、コンデンサ４２の両端電圧がクランプされた値より
も上昇して、スイッチング素子を構成するトランジスタ
の耐電圧を超えることにより、スイッチング素子が破壊
されるといった問題があった。また、コンデンサ３５、
コンデンサ４２の両端電圧が低下して、次回起動時の最
初に充電のための過電流が流れたりすることによるスイ
ッチング素子が破壊されるといった問題があった。つま
り、装置の停止中において、コンデンサ３５、コンデン
サ４２の両端の電圧が変動することが原因でスイッチン
グ素子であるトランジスタに過電流が流れたり、耐圧を
越える電圧が印加され、トランジスタが破壊するといっ
た問題があった。

【００２０】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、装置の停止中にコンデンサの両
端電圧が変化しないような構成にすることにより、スイ
ッチング素子に過電流が流れたり、耐電圧を超える電圧
が印加されるのを防止し、スイッチング素子の破壊が少
ない電力変換装置を得ることを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電力変換
装置は、第１の直流電源と第２の直流電源とを直列に接
続した電源回路の正極側と負極側との間に第１〜第４の
スイッチング素子を直列に接続したスイッチング回路を
接続し、第１のスイッチング素子および第２のスイッチ
ング素子の接続点と第１の直流電源および第２の直流電
源の接続点との間に第１の結合ダイオードを接続し、第
３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子の
接続点と第１の直流電源および第２の直流電源の接続点
との間に第２の結合ダイオードを接続し、第２のスイッ
チング素子と並列に第１のコンデンサと第１のダイオー
ドとを直列に接続した第１のスナバ回路を接続するとと
もに、これら第１のコンデンサおよび第１のダイオード
の接続点と第２の直流電源の負極側との間に第１の放電
用抵抗器と第１の充電阻止用素子とを直列に接続した第
１の回路を接続し、第３のスイッチング素子と並列に第
２のダイオードと第２のコンデンサとを直列に接続した
第２のスナバ回路を接続するとともに、これら第２のコ
ンデンサおよび第２のダイオードの接続点と第１の直流
電源の正極側との間に第２の放電用抵抗器と第２の充電
阻止用素子とを直列に接続した第２の回路を接続した電
力変換装置において、第１の充電阻止用素子と並列に第
１の抵抗器を接続し、第２の充電阻止用素子と並列に第
２の抵抗器を接続したものである。

【００２２】この発明に係る電力変換装置は、第１の直
流電源と第２の直流電源とを直列に接続した電源回路の
正極側と負極電位側との間に第１〜第４のスイッチング
素子を直列に接続したスイッチング回路を接続し、第１
のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接
続点と第１の直流電源および第２の直流電源の接続点と
の間に第１の結合ダイオードを接続し、第３のスイッチ
ング素子および第４のスイッチング素子の接続点と第１
の直流電源および第２の直流電源の接続点との間に第２
の結合ダイオードを接続し、第２のスイッチング素子と
並列に第１のコンデンサと第１のダイオードとを直列に
接続した第１のスナバ回路を接続するとともに、これら
第１のコンデンサおよび第１のダイオードの接続点と第
２の直流電源の負極側との間に第１の放電用抵抗器と第
１の充電阻止用素子とを直列に接続した第１の回路を接
続し、第３のスイッチング素子と並列に第２のダイオー
ドと第２のコンデンサとを直列に接続した第２のスナバ
回路を接続するとともに、これら第２のコンデンサおよ
び第２のダイオードの接続点と第１の直流電源の正極側
との間に第２の放電用抵抗器と第２の充電阻止用素子と
を直列に接続した第２の回路を接続した電力変換装置に
おいて、第１の回路と並列に第１の抵抗器を接続し、第
２の回路と並列に第２の抵抗器を接続したものである。

【００２３】この発明に係る電力変換装置は、第１の結
合ダイオードと並列に第３の抵抗器を接続し、第２の結
合ダイオードと並列に第４の抵抗器を接続するようにし
たものである。

【００２４】この発明に係る電力変換装置は、第１の直
流電源と第２の直流電源とを直列に接続した電源回路の
正極側と負極側との間に第１〜第４のスイッチング素子
を直列に接続したスイッチング回路を接続し、第１のス
イッチング素子および第２のスイッチング素子の接続点
と第１の直流電源および第２の直流電源の接続点との間
に第１の結合ダイオードを接続し、第３のスイッチング
素子および第４のスイッチング素子の接続点と第１の直
流電源および第２の直流電源の接続点との間に第２の結
合ダイオードを接続し、第２のスイッチング素子と並列
に第１のコンデンサと第１のダイオードとを直列に接続
した第１のスナバ回路を接続するとともに、これら第１
のコンデンサおよび第１のダイオードの接続点と第２の
直流電源の負極側との間に第１の放電用抵抗器と第１の
充電阻止用素子とを直列に接続した第１の回路を接続
し、第３のスイッチング素子と並列に第２のダイオード
と第２のコンデンサとを直列に接続した第２のスナバ回
路を接続するとともに、これら第２のコンデンサおよび
第２のダイオードの接続点と第１の直流電源の正極側と
の間に第２の放電用抵抗器と第２の充電阻止用素子とを
直列に接続した第２の回路を接続した電力変換装置にお
いて、第１のスイッチング素子と並列に第１の抵抗器を
接続し、第４のスイッチング素子と並列に第２の抵抗器
を接続したものである。

【００２５】この発明に係る電力変換装置は、第１の直
流電源および第２の直流電源の接続点と、第２のスイッ
チング素子および第３のスイッチング素子の接続点との
間に第３の抵抗器を接続したものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１の電力
変換装置を示す図であり、詳しくは３レベルインバータ
装置の構成を示す回路図である。図１において従来と同
一の符号を付したものは従来と同一またはこれに相当す
るものである。図において３１は第１の抵抗器である抵
抗器であり、抵抗器３１はダイオード３８に並列に接続
されている。抵抗器３１はコンデンサ３５が放電したと
き、放電により減少したコンデンサ３５の電荷を第２の
直流電源１２から供給できるように設けたものである。
３２は第２の抵抗器である抵抗器であり、抵抗器３２は
ダイオード４４に並列に接続されている。抵抗器３２は
コンデンサ４２が放電したとき、放電により減少したコ
ンデンサ４２の電荷を第１の直流電源１１から供給でき
るように設けたものである。

【００２７】第１の直流電源１１の正極側から抵抗器３
２、抵抗器４３、コンデンサ４２、第２の結合ダイオー
ド２３を介して第１の直流電源１１の負極側へ電荷が流
れる経路が形成されるため、コンデンサ４２には第１の
直流電源１１から電荷が供給され、その両端電圧は第１
の直流電源１１の電源電圧に等しくなる。同様に第２の
直流電源１２の正極側から第１の結合ダイオード２２、
コンデンサ３５、抵抗器３７、抵抗器３１を介して第２
の直流電源１２の負極側へ電荷が流れる経路が形成され
るため、コンデンサ３５には第２の直流電源１２から電
荷が供給され、その両端電圧は第２の直流電源１２の電
源電圧に等しくなる。

【００２８】実施の形態１の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、装置の動作が停止したとき、
トランジスタ１４、ダイオード１８、ダイオード３６の
漏れ電流が大きいと、トランジスタ１４またはダイオー
ド１８、ダイオード３６を通ってコンデンサ３５の電荷
が放電されるが、一方で第２の直流電源１２の正極側か
ら第１の結合ダイオード２２、コンデンサ３５、抵抗器
３７、抵抗器３１の経路でコンデンサ３５が充電される
ため、コンデンサ３５に蓄えられた電荷の全てが放電し
てしまうことは無く、装置の動作が停止している間にお
いてもコンデンサ３６の両端の電圧は第２の直流電源の
電源電圧の値に等しくなる。トランジスタ１５またはダ
イオード１９と、ダイオード４１の漏れ電流が大きい場
合も、上記と同様に、コンデンサ４２の電荷の全てが放
電してしまうことはなく、コンデンサ４２の両端電圧の
値は第１の直流電源１１の電源電圧の値に等しくなる。

【００２９】従って、装置を起動したときにコンデンサ
３５またはコンデンサ４２を充電するための過電流はス
イッチング素子であるトランジスタを介して流れなくな
るため、トランジスタに過電流が流れることによるトラ
ンジスタの破壊はなくなる。

【００３０】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２の電力変換装置を示す図であり、詳しくは３レベル
インバータ装置の回路図である。図において３１は第１
の抵抗器である抵抗器であり、抵抗器３１は抵抗器３７
とダイオード３８とを直列に接続した回路（つまり第１
の回路）に並列に接続されている。３２は第２の抵抗器
である抵抗器であり、抵抗器３２は抵抗器４３とダイオ
ード４４とを直列に接続した回路（つまり第２の回路）
に並列に接続されている。

【００３１】第１の直流電源１１の正極側から抵抗器３
２、コンデンサ４２、第２の結合ダイオード２３を介し
て第１の直流電源１１の負極側へ電荷が流れる経路が形
成されるため、コンデンサ４２には第１の直流電源１１
から電荷が供給され、その両端電圧は第１の直流電源１
１の電源電圧に等しくなる。同様に第２の直流電源１２
の正極側から第１の結合ダイオード２２、コンデンサ３
５、抵抗器３１を介して第２の直流電源１２の負極側へ
電荷が流れる経路が形成されるため、コンデンサ３５に
は第２の直流電源１２から電荷が供給され、その両端電
圧は第２の直流電源１２の電源電圧に等しくなる。

【００３２】実施の形態２の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、装置が停止している状態のと
きであって、スイッチング素子であるトランジスタ１３
〜１６がオフの状態であるとき、トランジスタ１４、ダ
イオード１８、ダイオード３６の漏れ電流が大きいと、
トランジスタ１４またはダイオード１８、ダイオード３
６を通ってコンデンサ３５の電荷が放電されるが、一方
で第２の直流電源１２の正極側から第１の結合ダイオー
ド２２、コンデンサ３５、抵抗器３１の経路でコンデン
サ３５が充電されるため、コンデンサ３５に蓄えられた
電荷の全てが放電してしまうことは無く、装置の動作が
停止している間においてもコンデンサ３５の両端の電圧
は第２の直流電源１２の電源電圧の値に等しくなるた
め、コンデンサ３５の電圧の変動が原因でスイッチング
素子であるトランジスタが破壊するといったことはな
い。トランジスタ１５またはダイオード１９と、ダイオ
ード４１の漏れ電流が大きいような場合、同様にコンデ
ンサ４２の電荷の全てが放電してしまうことはなく、コ
ンデンサ４２の両端電圧の値は第１の直流電源１１の電
源電圧の値に等しくなるため、コンデンサ４２の電圧の
変動が原因でスイッチング素子であるトランジスタが破
壊するといったことはない。

【００３３】実施の形態３．実施の形態１の電力変換装
置はトランジスタ１３またはダイオード１７の漏れ電流
が大きい場合、装置が停止している状態のときであっ
て、スイッチング素子であるトランジスタ１３〜１６が
オフの状態であるときである場合、第１の直流電源１１
の正極側からトランジスタ１３またはダイオード１７、
コンデンサ３５、抵抗器３７、抵抗器３１を介して第２
の直流電源１２の負極側へと電荷が通る経路が形成され
るため、コンデンサ３５の両端電圧が第１の直流電源１
１の電源電圧と第２の直流電源１２の電源電圧との和に
相当する電圧の値に上昇する。このとき、トランジスタ
１４にはコンデンサ３５の両端電圧に相当する電圧が印
加されるため、トランジスタ１４が破壊される。

【００３４】実施の形態３の電力変換装置は上述のよう
な問題を解決するためになされたものである。図３はこ
の発明の実施の形態３の電力変換装置を示す図であり、
詳しくは３レベルインバータ装置の回路図である。図３
において図１の符号と同一のものは、同一またはこれに
相当するものである。図において３３は第１の結合ダイ
オード２２に並列に接続された第３の抵抗器である抵抗
器、３４は第２の結合ダイオード２３に並列に接続した
第４の抵抗器である抵抗器である。第３の抵抗器３３は
コンデンサ３５の両端電圧が必要以上に大きくなったと
き、コンデンサ３５に蓄えられた必要以上の電荷を放電
させるために設けたものである。第４の抵抗器３４はコ
ンデンサ４２の両端電圧が必要以上に大きくなったと
き、コンデンサ４２に蓄えられた必要以上の電荷を放電
させるために設けたものである。

【００３５】実施の形態３の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、コンデンサ３５に必要以上の
電荷が蓄えられ、その両端の電圧が必要以上に大きくな
った場合、コンデンサ３５から、抵抗器３３、第２の直
流電源１２、ダイオード３８または抵抗器３１、抵抗器
３７の経路で必要以上の電荷は放電されるので、装置の
動作を停止している間においても、コンデンサ３５の両
端電圧は第２の直流電源１２の電源電圧に等しくなる。
よってトランジスタ１４に耐圧を越える電圧が印加され
ないため、耐圧を超える電圧が印加されることが原因で
トランジスタ１４が破壊されることはない。また、コン
デンサ４２に必要以上の電荷が蓄えられ、その両端の電
圧が必要以上に大きくなった場合、コンデンサ４２か
ら、抵抗器４３、ダイオード４４または抵抗器３２、第
１の直流電源１１、抵抗器３４の経路で必要以上の電荷
は放電されるので、装置の動作を停止した状態であって
もコンデンサ４２の両端電圧は第１の直流電源１１の電
源電圧に等しくなる。よってトランジスタ１５に耐圧を
越える電圧が印加されないため、耐圧を超える電圧が印
加されることが原因でトランジスタ１５が破壊されるこ
とはない。

【００３６】実施の形態３では図１の構成において、第
１の結合ダイオード２２に並列に抵抗器３３を接続し、
第２の結合ダイオード２３に並列に抵抗器３４を接続し
た例について述べたが、図２に示す構成において第１の
結合ダイオード２２に並列に抵抗器３３を接続し、第２
の結合ダイオード２３に並列に抵抗器３４を接続したも
のであっても本実施の形態に示した効果と同様の効果を
奏する。

【００３７】実施の形態４．トランジスタ１４またはダ
イオード１８およびダイオード３６の漏れ電流が大きい
ような場合、装置の動作を停止した状態であって、スイ
ッチング素子であるトランジスタ１３〜１６がオフの状
態であるとき、コンデンサ３５に蓄えられた電荷はトラ
ンジスタ１４またはダイオード１８およびダイオード３
６を通って放電しようとする。これと同様に、トランジ
スタ１５またはダイオード１９およびダイオード４１の
漏れ電流が大きいような場合、コンデンサ４２に蓄えら
れたダイオード４１およびトランジスタ１５またはダイ
オード１９を経由して放電しようとする。このため装置
を停止しているとき、コンデンサ３５、４２の両端の電
圧が変動する恐れがある。実施の形態４の電力変換装置
はスイッチング素子であるトランジスタ１４、１５、ダ
イオード１８、１９、３６、４２の漏れ電流の特性が大
きいような場合であっても、装置の停止時においてコン
デンサ３５、コンデンサ４２に蓄えられた電荷の全てが
放電しない電力変換装置を得ることを目的とする。

【００３８】図４は、この発明の実施の形態４の電力変
換装置を示す図であり、詳しくは３レベルインバータ装
置の回路図である。図において、図１と同一の符号を付
したものは同一、またはこれに相当するものである。図
において、２４は第１の抵抗器である抵抗器であり、抵
抗器２４はトランジスタ１３と並列に接続されている。
２５は第２の抵抗器である抵抗器であり、抵抗器２５は
トランジスタ１６と並列に接続されている。

【００３９】実施の形態４の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、第１の直流電源１１の正極側
から抵抗器２４、コンデンサ３５、ダイオード３６、ダ
イオード４１、コンデンサ４２、抵抗器２５を介して第
２の直流電源１２の負極側へと電荷が通る経路が形成さ
れるため、コンデンサ３５とコンデンサ４２とは第１の
直流電源１１、第２の直流電源１２から電荷の供給を受
けることができるので、装置の動作が停止した状態であ
っても、コンデンサ３５、４２に蓄えられた電荷が全て
放電してしまうことはない。よって、装置の動作を停止
した後、再び装置を起動する際にコンデンサ３５、コン
デンサ４２を充電するための電流は少ないため、このた
めの電流が流れたとしても、スイッチング素子は破壊し
ない。

【００４０】実施の形態５．トランジスタ１４またはダ
イオード１８およびダイオード３６の漏れ電流が大きい
ような場合、装置の動作が停止した状態のとき、コンデ
ンサ３５に蓄えられた電荷はトランジスタ１４またはダ
イオード１８およびダイオード３６を経由して全て放電
するため、装置の動作を停止した状態が長時間続くとコ
ンデンサ３５の両端の電圧が変動する。同様にトランジ
スタ１５またはダイオード１９およびダイオード４１の
漏れ電流が大きいような場合も同様に、コンデンサ４２
に蓄えられた電荷はダイオード４１およびトランジスタ
１５またはダイオード１９を経由して全て放電するた
め、装置の動作を停止した状態が長時間続くとコンデン
サ４２の両端の電圧が変動する。

【００４１】コンデンサ３５、コンデンサ４２の電荷が
放電した量が大きい場合、装置を再び起動するとき、コ
ンデンサ３５、コンデンサ４２を充電するために過電流
がスイッチング素子であるトランジスタに流れ、これが
原因でトランジスタが破壊するといった問題があった。
実施の形態５の電力変換装置は上述のような問題を解決
するためになされたものである。

【００４２】図５は、この発明の実施の形態５の電力変
換装置を示す図であり、詳しくは３レベルインバータ装
置の回路図である。図において、図４に付した符号と同
一のものは図４に同一またはこれに相当するものであ
る。図において、２６は第３の抵抗器である抵抗器であ
り抵抗器２６は接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間に接続さ
れている。

【００４３】実施の形態５の電力変換装置は上述のよう
な構成を有しているため、第１の直流電源１１の正極側
から抵抗器２４、コンデンサ３５、ダイオード３６、抵
抗器２６を介して第１の直流電源１１の負極側に電荷が
流れる経路が形成されるため、トランジスタ１４または
ダイオード１８およびダイオード３６の漏れ電流が大き
いような場合であっても、コンデンサ３５に蓄えられた
電荷が全て放電してしまうことはない。このときコンデ
ンサ３５の両端電圧は第１の直流電源１１の電源電圧の
値にすることができる。同様に、第２の直流電源１２の
正極側から抵抗器２６、ダイオード４１、コンデンサ４
２、抵抗器２５を介して第２の直流電源１２の負極側へ
電荷が流れる経路が形成されるため、トランジスタ１５
またはダイオード１９およびダイオード４１の漏れ電流
が大きいような場合であっても、コンデンサ４２に蓄え
られた電荷が全て放電してしまうことはない。このと
き、コンデンサ４２の両端電圧は第２の直流電源１２の
電源電圧に等しくすることができる。

【００４４】また、第１の直流電源１１の電源電圧の大
きさと、第２の直流電源１２の電源電圧との大きさを等
しくしておけば、装置を停止している状態であってもコ
ンデンサ３５の両端電圧を第２の直流電源１２の電源電
圧に等しくすることができ、かつコンデンサ４２の両端
電圧を第１の直流電源１１の電源電圧に等しくすること
ができる。

【００４５】これまでの実施の形態では３レベルインバ
ータ装置について述べたが、３レベルコンバータ装置に
上述の構成を適用すれば同様の効果を奏する。

【００４６】

【発明の効果】この発明に係る電力変換装置によれば、
第１の充電阻止用素子と並列に第１の抵抗器を接続した
ので、装置が停止している状態のときであって、第１〜
第４のスイッチング素子がオフの状態であるとき、第２
の直流電源の正極側から第１の結合ダイオード、第１の
コンデンサ、第１の放電用抵抗器、第１の抵抗器を介し
て第２の直流電源の負極側に電荷が流れる経路が形成さ
れるため、これにより第２の直流電源から第１のコンデ
ンサに電荷が供給され、第１のコンデンサの両端電圧は
第２の直流電源の電源電圧にすることができるため、装
置の動作が停止した状態において、第１のコンデンサの
両端電圧の変動が原因によるスイッチング素子の破壊を
防止することができる。さらに、第２の充電阻止用素子
と並列に第２の抵抗器を接続したので、装置の動作が停
止した状態において、第１の直流電源の正極側から第２
の抵抗器、第２の放電用抵抗器、第２のコンデンサ、第
２の結合ダイオードを介して第１の直流電源の負極側へ
電荷が流れる経路が形成されるため、第１の直流電源か
ら第２のコンデンサに電荷が供給されるので、第２のコ
ンデンサの両端電圧は第１の直流電源の電源電圧にする
ことができるため、装置の動作が停止した状態において
第２のコンデンサの両端電圧の変動が原因によるスイッ
チング素子の破壊はなくなる。

【００４７】この発明に係る電力変換装置によれば、第
１の回路と並列に第１の抵抗器を接続したので、第２の
直流電源の正極側から第１の結合ダイオード、第１のコ
ンデンサ、第１の抵抗器を介して第２の直流電源の負極
側に電荷が流れる経路が形成されるため、これにより第
２の直流電源から第１のコンデンサに電荷が供給され、
第１のコンデンサの両端電圧は第２の直流電源の電源電
圧にすることができるため、装置の動作が停止した状態
において、第１のコンデンサの両端電圧の変動が原因に
よるスイッチング素子の破壊を防止することができる。
さらに、第２の回路と並列に第２の抵抗器を接続したの
で、第１の直流電源の正極側から第２の抵抗器、第２の
コンデンサ、第２の結合ダイオードを介して第１の直流
電源の負極側へ電荷が流れる経路が形成されるため、第
１の直流電源から第２のコンデンサに電荷が供給される
ので、第２のコンデンサの両端電圧は第１の直流電源の
電源電圧にすることができるため、装置の動作が停止し
た状態において、第２のコンデンサの両端電圧の変動が
原因によるスイッチング素子の破壊を防止することがで
きる。

【００４８】この発明に係る電力変換装置によれば、第
１の結合ダイオードと並列に第３の抵抗器を接続したの
で、第１のコンデンサに必要以上の電荷が蓄えられ、そ
の両端の電圧が必要以上に大きくなった場合、第１のコ
ンデンサから、第３の抵抗器、第２の直流電源、第１の
抵抗器、第１の放電用抵抗器の経路で必要以上の電荷は
放電されるので、装置の動作が停止した状態であっても
第１のコンデンサの両端電圧は第２の直流電源の電源電
圧にすることができるので、装置の動作が停止した状態
において、第１のコンデンサの両端電圧の変動が原因に
よるスイッチング素子の破壊を防止することができる。
さらに、第２の結合ダイオードと並列に第４の抵抗器を
接続したので、第２のコンデンサに必要以上の電荷が蓄
えられ、その両端の電圧が必要以上に大きくなった場
合、第２のコンデンサから、第２の放電用抵抗器、第２
の抵抗器、第１の直流電源、第４の抵抗器の経路で必要
以上の電荷は放電されるので、装置の動作がを停止した
状態において、第２のコンデンサの両端電圧の変動が原
因によるスイッチング素子の破壊を防止することができ
る。

【００４９】この発明に係る電力変換装置によれば、第
１のスイッチング素子と並列に第１の抵抗器を接続し、
第４のスイッチング素子と並列に第２の抵抗器を接続し
たので、第１の直流電源の正極側から第１の抵抗器、第
１のコンデンサ、第１のダイオード、第２のダイオー
ド、第２のコンデンサ、第２の抵抗器を介して第２の直
流電源の負極側に電荷が流れる経路が形成されるため、
装置の動作が停止した状態において、第１のコンデンサ
および第２のコンデンサには電荷が供給され、これらの
両端電圧は極端に少なくならない。よって再び装置を起
動したときにスイッチング素子に流れる電流は過大な値
にはならず、これによりスイッチング素子が破壊される
といったことはなくなる。

【００５０】この発明に係る電力変換装置によれば、第
１の直流電源および第２の直流電源の接続点と、第２の
スイッチング素子および第３のスイッチング素子の接続
点との間に抵抗器を接続したので、第１の直流電源の正
極側から第１の抵抗器、第１のコンデンサ、第１のダイ
オード、第３の抵抗器を介して第１の直流電源の負極側
に電荷が流れる経路が形成されるため、装置の動作が停
止した状態であっても、第１のコンデンサに蓄えられた
電荷が全て放電してしまうことはなく、第１のコンデン
サの両端電圧は極端には少なくならない。さらに、第２
の直流電源の正極側から第３の抵抗器、第２のダイオー
ド、第２のコンデンサ、第２の抵抗器を介して第２の直
流電源の負極側へ電荷が流れる経路が形成されるため、
装置の動作が停止した状態であっても、第２のコンデン
サに蓄えられた電荷が全て放電してしまうことはなく、
第２のコンデンサの両端電圧は極端には少なくならな
い。よって再び装置を起動したときにスイッチング素子
に流れる電流は過大な値にはならず、これによりスイッ
チング素子が破壊されるといったことはなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電力変換装置の構
成を示す回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態２の電力変換装置の構
成を示す回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態３の電力変換装置の構
成を示す回路図である。

【図４】 この発明の実施の形態４の電力変換装置の構
成を示す回路図である。

【図５】 この発明の実施の形態５の電力変換装置の構
成を示す回路図である。

【図６】 従来の電力変換装置の構成を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１１：第１の直流電源 １２：第２の直流電源 １３、１４、１５、１６：トランジスタ １７、１８、１９、２０：ダイオード ２１：出力端子 ２２：第１の結合ダイオード ２３：第２の結合ダイオード ２４、２５、２６：抵抗器 ３１、３２、３３、３４：抵抗器 ３５、４２：コンデンサ ３６、４１：ダイオード ３７、４３：抵抗器 ３８、４４：ダイオード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の直流電源と第２の直流電源とを直
   列に接続した電源回路の正極側と負極側との間に第１〜
   第４のスイッチング素子を直列に接続したスイッチング
   回路を接続し、 上記第１のスイッチング素子および第２のスイッチング
   素子の接続点と上記第１の直流電源および上記第２の直
   流電源の接続点との間に第１の結合ダイオードを接続
   し、 上記第３のスイッチング素子および第４のスイッチング
   素子の接続点と上記第１の直流電源および上記第２の直
   流電源の接続点との間に第２の結合ダイオードを接続
   し、 上記第２のスイッチング素子と並列に第１のコンデンサ
   と第１のダイオードとを直列に接続した第１のスナバ回
   路を接続するとともに、これら第１のコンデンサおよび
   第１のダイオードの接続点と上記第２の直流電源の負極
   側との間に第１の放電用抵抗器と第１の充電阻止用素子
   とを直列に接続した第１の回路を接続し、 上記第３のスイッチング素子と並列に第２のダイオード
   と第２のコンデンサとを直列に接続した第２のスナバ回
   路を接続するとともに、これら第２のコンデンサおよび
   第２のダイオードの接続点と上記第１の直流電源の正極
   側との間に第２の放電用抵抗器と第２の充電阻止用素子
   とを直列に接続した第２の回路を接続した電力変換装置
   において、 上記第１の充電阻止用素子と並列に第１の抵抗器を接続
   し、 上記第２の充電阻止用素子と並列に第２の抵抗器を接続
   したことを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 第１の直流電源と第２の直流電源とを直
   列に接続した電源回路の正極側と負極電位側との間に第
   １〜第４のスイッチング素子を直列に接続したスイッチ
   ング回路を接続し、 上記第１のスイッチング素子および第２のスイッチング
   素子の接続点と上記第１の直流電源および上記第２の直
   流電源の接続点との間に第１の結合ダイオードを接続
   し、 上記第３のスイッチング素子および第４のスイッチング
   素子の接続点と上記第１の直流電源および上記第２の直
   流電源の接続点との間に第２の結合ダイオードを接続
   し、 上記第２のスイッチング素子と並列に第１のコンデンサ
   と第１のダイオードとを直列に接続した第１のスナバ回
   路を接続するとともに、これら第１のコンデンサおよび
   第１のダイオードの接続点と上記第２の直流電源の負極
   側との間に第１の放電用抵抗器と第１の充電阻止用素子
   とを直列に接続した第１の回路を接続し、 上記第３のスイッチング素子と並列に第２のダイオード
   と第２のコンデンサとを直列に接続した第２のスナバ回
   路を接続するとともに、これら第２のコンデンサおよび
   第２のダイオードの接続点と上記第１の直流電源の正極
   側との間に第２の放電用抵抗器と第２の充電阻止用素子
   とを直列に接続した第２の回路を接続した電力変換装置
   において、 第１の回路と並列に第１の抵抗器を接続し、第２の回路
   と並列に第２の抵抗器を接続したことを特徴とする電力
   変換装置。
3. 【請求項３】 第１の結合ダイオードと並列に第３の抵
   抗器を接続し、第２の結合ダイオードと並列に第４の抵
   抗器を接続するようにしたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の電力変換装置。
4. 【請求項４】 第１の直流電源と第２の直流電源とを直
   列に接続した電源回路の正極側と負極側との間に第１〜
   第４のスイッチング素子を直列に接続したスイッチング
   回路を接続し、 上記第１のスイッチング素子および第２のスイッチング
   素子の接続点と上記第１の直流電源および上記第２の直
   流電源の接続点との間に第１の結合ダイオードを接続
   し、 上記第３のスイッチング素子および第４のスイッチング
   素子の接続点と上記第１の直流電源および上記第２の直
   流電源の接続点との間に第２の結合ダイオードを接続
   し、 上記第２のスイッチング素子と並列に第１のコンデンサ
   と第１のダイオードとを直列に接続した第１のスナバ回
   路を接続するとともに、これら第１のコンデンサおよび
   第１のダイオードの接続点と上記第２の直流電源の負極
   側との間に第１の放電用抵抗器と第１の充電阻止用素子
   とを直列に接続した第１の回路を接続し、 上記第３のスイッチング素子と並列に第２のダイオード
   と第２のコンデンサとを直列に接続した第２のスナバ回
   路を接続するとともに、これら第２のコンデンサおよび
   第２のダイオードの接続点と上記第１の直流電源の正極
   側との間に第２の放電用抵抗器と第２の充電阻止用素子
   とを直列に接続した第２の回路を接続した電力変換装置
   において、 上記第１のスイッチング素子と並列に第１の抵抗器を接
   続し、 上記第４のスイッチング素子と並列に第２の抵抗器を接
   続したことを特徴とする電力変換装置。
5. 【請求項５】 第１の直流電源および第２の直流電源の
   接続点と、第２のスイッチング素子および第３のスイッ
   チング素子の接続点との間に第３の抵抗器を接続したこ
   とを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。