JPWO2013168257A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(電力変換装置の構成)
図1は、実施の形態にかかる電力変換装置の構成および動作を説明するための図である。図1を参照して、この電力変換装置は、いわゆる3レベル変換器とも呼ばれている。電力変換装置は、自励半導体素子G1〜G4と、自励半導体素子G1〜G4に逆並列接続される還流ダイオードDF1〜DF4と、結合ダイオードDC1,DC2と、直流電圧回路である平滑コンデンサC1,C2とを含む。なお、自励半導体素子としてGCT(Gate Commutated Turn−off)サイリスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)などゲート信号によってON/OFFを切り替えることができる素子であればよい。
端子P,C,Nは様々な電位を取ることができるが、理解を容易にするために、下記の説明では、端子Cには、中間電位を与えることにする。すなわち、端子Cに与えられる電位は、最も高い電位より低く、最も低い電位より高い中間電位が与えられる。
ここで、本実施の形態の電力変換装置を構成する自励半導体素子G1〜G4の具体的な制御信号について検討する。
図6は、直流電圧0Vを出力する場合の自励半導体素子G1〜G4の参考例の点弧パターンを示す図である。これは、従来の3レベル変換器で用いられる点弧パターンである。図4の制御信号と比較して、図6の制御信号について説明する。なおこの制御信号が入力される電力変換装置の構成は、図1に示される実施の形態の電力変換装置と同じ構成である。
実施の形態は、図1〜図3に示すように、交流電源の交流電圧を、第1〜第3の電位の3レベルを有する直流電圧に変換する3レベル変換器を備え、3レベル変換器は、端子P,C,Nと、直流電圧を出力する端子Xとを含み、端子Cは、第1〜第3の電位のうち中間電位が与えられ、端子Pと端子Xとの間に順に直列接続された自励半導体素子G1,G2と、端子Pと端子Xとの間に、自励半導体素子G1,G2の導通する電流の向きと逆方向に順に直列接続された還流ダイオードDF1,DF2と、アノードが端子Cに接続され、カソードが自励半導体素子G1と自励半導体素子G2との接続ノードおよび還流ダイオードDF1と還流ダイオードDF2との接続ノードに接続される結合ダイオードDC1と、端子Xと端子Nとの間に順に直列接続された自励半導体素子G3,G4と、端子Xと端子Nとの間に、自励半導体素子G3,G4の導通する電流の向きと逆方向に順に直列接続された還流ダイオードDF3,DF4と、カソードが端子Cに接続され、アノードが自励半導体素子G3と自励半導体素子G4との接続ノードおよび還流ダイオードDF3と還流ダイオードDF4との接続ノードに接続される結合ダイオードDC2とを含み、自励半導体素子G1〜G4のオン/オフのスイッチングを制御する制御回路100をさらに備え、自励半導体素子G1,G2の制御信号をオフ制御からオン制御に切替えるときには、制御回路100が自励半導体素子G2に制御電圧を印加してからターンオン時間後に、自励半導体素子G1をオン制御し、自励半導体素子G1,G2の制御信号をオン制御からオフ制御に切替えるときには、制御回路100は、自励半導体素子G1に制御電圧を印加してからターンオフ時間後に、自励半導体素子G2の制御信号をオフ制御する。
Claims (3)
- 交流電源の交流電圧を、第1〜第3の電位の3レベルを有する直流電圧に変換する3レベル変換器を備え、
前記3レベル変換器は、
第1〜第3の入力端(P,C,N)と、
前記直流電圧を出力する出力端(X)とを含み、
前記第2の入力端(C)は、前記第1〜第3の電位のうち中間電位が与えられ、
前記第1の入力端(P)と前記出力端(X)との間に順に直列接続された第1および第2のスイッチング半導体素子(G1,G2)と、
前記第1の入力端(P)と前記出力端(X)との間に、前記第1および第2のスイッチング半導体素子(G1,G2)の導通する電流の向きと逆方向に順に直列接続された第1および第2の還流ダイオード(DF1,DF2)と、
アノードが前記第2の入力端(C)に接続され、カソードが前記第1のスイッチング半導体素子(G1)と前記第2のスイッチング半導体素子(G2)との接続ノードおよび前記第1の還流ダイオード(DF1)と前記第2の還流ダイオード(DF2)との接続ノードに接続される第1の結合ダイオード(DC1)と、
前記出力端(X)と前記第3の入力端(N)との間に順に直列接続された第3および第4のスイッチング半導体素子(G3,G4)と、
前記出力端(X)と前記第3の入力端(N)との間に、前記第3および第4のスイッチング半導体素子(G3,G4)の導通する電流の向きと逆方向に順に直列接続された第3および第4の還流ダイオード(DF3、DF4)と、
カソードが前記第2の入力端(C)に接続され、アノードが前記第3のスイッチング半導体素子(G3)と前記第4のスイッチング半導体素子(G4)との接続ノードおよび前記第3の還流ダイオード(DF3)と前記第4の還流ダイオード(DF3)との接続ノードに接続される第2の結合ダイオード(DC2)とを含み、
前記第1〜第4のスイッチング半導体素子(G1〜G4)のオン/オフのスイッチングを制御する制御回路(100)とをさらに備え、
前記第1および第2のスイッチング半導体素子(G1,G2)の制御信号をオフ制御からオン制御に切替えるときには、前記制御回路(100)は前記第2のスイッチング半導体素子(G2)に制御電圧を印加してからターンオン時間後に、前記第1のスイッチング半導体素子(G1)をオン制御し、
前記第1および第2のスイッチング半導体素子(G1,G2)の制御信号をオン制御からオフ制御に切替えるときには、前記制御回路(100)は前記第1のスイッチング半導体素子(G1)に制御電圧を印加してからターンオフ時間後に、前記第2のスイッチング半導体素子(G2)の制御信号をオフ制御する、電力変換装置。 - 前記第2の電位は、前記第1の電位より低く、前記第3の電位より高い前記中間電位であり、
前記第3および第4のスイッチング半導体素子(G3,G4)の制御信号をオフ制御からオン制御に切替えるときには、前記制御回路は前記第3のスイッチング半導体素子(G3)に制御電圧を印加してからターンオン時間後に、前記第4のスイッチング半導体素子(G4)をオン制御し、
前記第3および第4のスイッチング半導体素子(G3,G4)の制御信号がオン制御からオフ制御に切替えるときには、前記制御回路は前記第4のスイッチング半導体素子(G4)に制御電圧を印加してからターンオフ時間後に、前記第3のスイッチング半導体素子(G3)の制御信号をオフ制御する、請求の範囲第1項に記載の電力変換装置。 - 前記第3のスイッチング半導体素子(G3)の制御信号と前記第2のスイッチング半導体素子(G2)の制御信号との関係は排他的である、請求の範囲第2項に記載の電力変換装置。
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