TW571504B - Device and method of controlling a gate of a three-level inverter - Google Patents

Description

571504 五、發朋說明（l) -一- [發明所屬技術範圍] 本發明係有關使用自消弧元件型之電力半導體元件 (ά下，僅稱之為「自消弧元件」）之三級反向器控制 -裝置及方法，特別是關於藉由在切換動作時形成最短^換 流回路以防止自消弧元件受損之三級反向器之閘控制裝置 •及方法。 [f知技術]

就一般的二級反相器而言，可參照例如記載於p £ g C (2 0 0 1年）之第1 1 35頁至1 1 40頁的「適用主動NPC開關的三 源反向器的損失平衡（Loss Balancing in Three、 Level Voltage Source Inverters applying Active NPC Switches)」。 參照上述文獻中的第3圖至第5圖（Figs. 3〜5)以及表3 (TABLEI II)所示，在主動 NPC開關（Active NPC Switches) 方面，係附加有自消弧元件T 5，T 6。 此外，將直流電源的中性點電位輸出至三級反向器 時，記述有4種閘極控制方法。 上述文獻之目的在於適當選擇4種閘極控制方法，以 +衡構成三級反向器之自消弧元件Τ 5、Τ 6的損壞產生。 φ 因此，在針對三級反向器内的配線構造的電感的換济 動作上，並無特別的敘述。 ，[發明所欲解決之課題] 習知的三級反向器之閘控制裝置及方法，如上述戶斤 ~示，在針對三級反向器内的配線構造的電感的換流動作

313848.ptcl 第6頁 571504 五、發明說明（2) L，並未作適當的處理，因此有導致三級反向器之可靠性 降低的問題。 尤其是，在進行構成三級反向器的各自消弧元件間的 換流時，當形成換流回路的配線構造的電感（對應配線元 件數）變大時，會產生在進行切換動作時損壞自消弧元件 的問題。 本發明係為解決上述問題點而創作者，目的在獲得一 種藉由在自消弧元件間進行換流時形成最短的換流回路， 降低換流回路的電感而防止損壞自消弧元件之三級反向器 之閘控制裝置及方法。 [解決課題的手段] 本發明之三級反向器之閘控制裝置，係具備有：具有 第1至第3電位位準的第1至第3直流端子；串聯連接在第1 以及第3直流端子間的第1至第4自消弧元件；逆並聯連接 於第1及第2自消弧元件的連接點與第3及第4自消弧元件的 連接點之間的第1以及第2箝位電路二極體；以及個別逆並 聯連接於第1及第2箝位電路二極體的各兩端子間的第5及 第6自消弧元件，且第1及第2箝位電路二極體的連接點與 第2直流端子相連接之三級反向器之閘控制裝置中，具備 有··用以產生與第1及第3自消弧元件對應的第1導通控制 指令以及與第2及第4自消弧元件對應的第2導通控制指令 的PWM電路；以及根據第1及第2導通控制指令產生與第1至 第6自消弧元件的閘極對應的閘極訊號的閘極控制電路， 其中閘極控制電路包含有：個別反轉第1及第2導通控制指

313848.ptd 第7頁 571504 五<發明說明（3) 令的第1及第2反轉電路；以及根據第1及第2導通控制指令 及反轉後的第1及第2導通控制指令而產生閘極訊號的延遲 電路群，且第3及第5自消弧元件係同時被導通控制，第2 及·第6自消弧元件亦同時被導通控制。 β 此外，本發明之三級反向器之閘控制裝置的延遲電路 群係包含：用以產生與第1至第4自消弧元件對應的第1至 第，4閘極訊號的第1至第4導通延遲電路；由用以產生與第5 自消弧元件對應之第5閘極訊號的第5導通延遲電路以及第 1切斷延遲電路所形成的第1串聯電路；以及由用以產生與 第#消弧元件對應的第6閘極訊號之第6導通延遲電路及 策2切斷延遲電路所形成的第2串聯電路，其中第1及第2切 斷電路的第1空載時間，係設定為較第5及第6導通延遲電 路的空載時間為短，而第1至第4導通延遲電路的第2空載 時間，則設定為較第5及第6導通延遲電路的空載時間為 長，第5自消弧元件係在第3自消弧元件的導通開始時點前 先行開始導通，而在第3自消弧元件的導通完成時點後完 成導通，而第6自消弧元件係在第2自消弧元件的導通開始 時點前先行開始導通，並在第2自消弧元件的導通完成時 m 點後完成導通。 •此外，本發明之三級反向器之閘控制裝置係具備：用 以產生對應三級反向器的輸出電流之極性的電流極性訊號 之正極性比較器以及負極性比較器；以及個別反轉由正極 性比較器以及負極性比較器所產生的各電流極性訊號的第 3以及第4反轉電路，而閘極控制電路係包含依照各電流極

313848.ptd 第8頁 571504 五、發明說明（4) 性訊號與第3及第4反轉電路的各輸出訊號選擇切換閘極訊 號之第1至第6選擇電路，在輸出電流呈現正極性時，同時 導通控制第3以及第5自消弧元件，而在輸出電流呈現負極 性時，則同時導通控制第2以及第6自消弧元件。 此外，本發明之三級反向器之閘控制裝置的閘極控制 電路係包含有：以第3導通延遲電路的輸出訊號與第1串聯 電路的輸出訊號的互斥邏輯和，而產生與第5自消弧元件 的閘極對應的閘極訊號之第1互斥或（e X c 1 u s i v e 〇 r )電 路；以第2導通延遲電路的輸出訊號與第2串聯電路的輸出 訊號的互斥邏輯和，而產生與前述第6自消弧元件的閘極 對應的閘極訊號之第2互斥或電路，其中，第5自消弧元件 係於第3自消弧元件的導通開始時點前先行開始導通，在 第3自消弧元件的導通期間内保持不導通狀態，並自第3自 消弧元件的導通完成時點起，只在第1空載時間内導通， 而第6自消弧元件係於第2自消弧元件的導通開始時點前先 行開始導通，在第2自消弧元件的導通期間内保持不導通 狀態，並自第2自消弧元件的導通完成時點起，只在第1空 載時間内導通。 此外，本發明之三級反向器之閘控制裝置的閘極控制 電路係包含有：個別反轉第2以及第3導通延遲電路的輸出 訊號之第5及第6反轉電路；採用第1串聯電路的輸出訊號 與第5反轉電路的輸出訊號的邏輯積之第1及（and)電路； 以第1互斥或電路的輸出訊號及第1及電路的輸出訊號的邏 輯和，而產生與第5自消弧元件的閘極對應的閘極訊號之

313848.ptd 第9頁 571504 五、1發明說明（5) 第1或（or)電路；採用第2串聯電路的輸出訊號與第6反轉 電路的輸出訊號的邏輯積之第2及電路；以及以第2互斥或 電路的輸出訊號及第2及電路的輸出訊號的邏輯和，而產 _生·與第6自消弧元件的閘極對應的閘極訊號之第2或電路， 其斗第5自消弧元件係於第3自消弧元件的導通開始時點前 '先行開始導通，而第1以及第2自消弧元件同時成為不導通 的期間以外均保持不導通狀態，並自第3自消弧元件的導 通完成時點起，只在第1空載時間内導通，而第6自消弧元 件铯於第2自消弧元件的導通開始時點前先行開始導通， 而H 3及第4自消弧元件同時成為不導通的期間以外係保持 不，導通狀態，並自第2自消弧元件的導通完成時點起，只 在第1空載時間内導通。 此外，本發明之三級反向器之閘控制方法係具備有： 具有第1至第3電位位準的第1至第3直流端子；串聯連接在 第1以及第3直流端子間的第1至第4自消弧元件；逆並聯連 接於第1及第2自消弧元件的連接點與第3及第4自消弧元件 的連接點之間的第1以及第2箝位電路二極體；以及個別逆 並聯連接於第1及第2箝位電路二極體的各兩端子間的第5 及第6自消弧元件，且第1及第2箝位電路二極體的連接點 與^ 2直流端子相連接之三級反向器之閘控制方法，其係 同時導通控制第3及第5自消弧元件，並同時導通控制第2 及第6自消弧元件。 此外，本發明之三級反向器之閘控制方法係讓第5自 消弧元件在第3自消弧元件的導通開始時點前先行開始導

313848.ptd 第10頁 571504 五、發明說明（6) 通，而在弟3自消弧元件的導通完成時點後完成導通，而 I讓第6自消弧元件在第2自消弧元件的導通開始時點前先行 開始導通，而在弟2自消弧元件的導通完成時點後完成導 通。 此外，本發明之三級反向器之閘控制方法係在三級反 向器的輸出電流呈現正極性時，同時導通控制第3及第5自 消孤元件’而在輸出電流呈現負極性時’同時導通控制弟 2及第6自消弧元件。 此外，本發明之三級反向器之閘控制方法係讓第5自 消弧元件於第3自消弧元件的導通開始時點前先行開始導 通，而在第3自消弧元件的導通期間内保持不導通狀態， 並自第3自消弧元件的導通完成時點起，只在預定時間内 導通，而讓第6自消弧元件於第2自消弧元件的導通開始時 點前先行開始導通，而在第2自消弧元件的導通期間内保 持不導通狀態，並自第2自消弧元件的導通完成時點起， 只在預定時間内導通。 此外，本發明之三級反向器之閘控制方法係讓第5自 消弧元件於第3自消弧元件的導通開始時點前先行開始導 通，而第1以及第2自消弧元件同時成為不導通的期間以外 係保持不導通狀態，並自第3自消弧元件的導通完成時點 起，只在預定時間内導通，而讓第6自消弧元件於第2自消 弧元件的導通開始時點前先行開始導通，而第3以及第4自 消弧元件同時成為不導通的期間以外，係保持不導通狀 態，並自第2自消弧元件的導通完成時點起，只在預定時

313848.ptd 第11頁 571504 五、發明說明（7) 間内導通。 [發明之實施形態] —第J實—皇並—態― ' 以下參照圖面，詳細說明本發明之第1實施形態。 ' 第1圖為用以說明本發明第1實施形態中的換流回路 ·( loop)的電路構成圖，顯示一般的三級反向器的主電路1 相分的構成。 第1圖中，1表示三級反向器（以下，僅稱為「反向 器」），而P、C、N為反向器1的直流端子。 直流端子P、C、N分別具有「+」、「0」、「一」三 個電位（三位準）。 (Π、C2為串聯插入直流端子P、N間的直流電容器，其 中，直流電容器C 1係插入直流端子Ρ、C間，而直流電容器 C 2則連接在直流端子C、Ν間。 TU、Τ 2、Τ 3、Τ 4為串聯連接在直流端子Ρ、Ν間的自消 弧元件，自消弧元件Τ2及Τ3的中間連接點構成反向器1的 輸出端子，以輸出交流電壓V 〇 u t。 D卜D 2、D 3、D 4係個別逆並聯連接在各自消弧元件 ΐ 1、T 2、T 3、T 4的二極體。 φ D 5為直流端子Ρ側的箝位電位二極體，係插入於自消 弧元件Τ 1以及Τ 2的中間連接點與直流端子C之間。 D 6為直流端子Ν側的箝位電位二極體，係插入於自消 弧元件Τ3以及Τ4的中間連接點與直流端子C之間。 Τ 5、Τ 6為個別逆並聯連接於箝位電位二極體D 5、D 6的

313848.ptd 第12頁 571504 五、發明說明（8) I消弧元件。 L卜L2、L3、L4為形成在反向器1内的4個換流回路， 係利用各自消弧元件T2、T3、T5、T6的導通切斷（0N/0FF) 進行切換而形成。 接著，說明第1圖所示之反向器1中的基本換流回路L 1 至L 4的切換形成動作。 第1圖中，換流回路L1係形成於自消弧元件T1 (或是二 極體D 1 )與自消弧元件T 5 (或是籍位電位二極體D 5 )之間進 行換流時。 換流回路L 1係由：經由直流電容器C 1->自消弧元件T 1 (或是二極體D 1 )—自消弧元件T 5 (或是箝位電位二極體D 5 ) 的閉回路所形成。 換流回路L2係形成於自消弧元件T 1 (或是二極體D 1 )與 自消弧元件T3 (或是二極體D3 )之間進行換流時，係由：經 由直流電容器C 1->自消弧元件T 1 (或是二極體D 1 )—自消弧 元件T 2 (或是二極體D 2 )—自消弧元件T 3 (或是二極體D 3 )— 自消弧元件T 6 (或是二極體D 6 )的閉回路所形成。 換流回路L 3係形成於自消弧元件T 2 (或是二極體D 2 )與 自消弧元件T4 (或是二極體D4 )之間進行換流時，係由：經 由直流電容器C 2—自消弧元件T 5 (或是箝位電路二極體D 5 ) —自消弧元件T 2 (或是二極體D 2 )—自消弧元件T 3 (或是二 極體D3)—自消弧元件T4(或是二極體D4)的閉回路所形 成。 換流回路L 4係形成於自消弧元件Τ 6 (或是箝位電路二

313848.ptd 第13頁 571504 五、發明說明（9) 極體D6)與自消弧元件T4(或是二極體D4)之間進行換流 時：係由：經由直流電容器C2->自消弧元件Τ6 (或是=位 電路二極體D6)—自消弧元件Τ5(或是箝位電路二極體D5) 妁·閉回路所形成。 a 此外，在有關各換流回路L 1至L 4的閉回路的$載中， 例如「自消弧元件T 1 (或是二極體D 1 )」係指自消弧元件τ ( 或是二極體D1的任一方係依照反向器1的輸出命a τ q甩流i ou t的 極性進行通流。 1在此，若留意換流回路L 1至L4的配線構造電$ (i^luctance)，從形成閉回路的半導體元件:乂 一 w 、目 >肖弧兀 件.、二極體）的串聯數的比較中，可知換流回败τ , τ ^ L· 1、L 4 的 配線構造電感變得較換流回路L 2、L 3的配線構、告 /J\ ο 接著，一面參照第2圖的電路構成圖，一面” 明之第1實施形態1中的閘控制裝置的具體電路兄日。本务 第2圖中，2為PWM電路，係用以產生對應沪° 的自消弧元件n、T3(參照第⑽）的導通控制;子7 ^對應直流端子Ν側的自消弧元件Τ2、14的導通二^指= 籲3為與PWM電路2連接的、 指令SP以及SN，輪屮mΑ、、卜〆—私呀你很據¥通控制 871至ST6。 +應自消弧凡件T1至T6的閘極訊號 在閘極控制電敗 SP、SN的符號之反辕1中，3P、3N為反轉導通控制指令 轉笔路’ 31至34為具有空載時間（dead

第14頁

313848.ptd 571504 五、發明說明（ίο) •time)Td(實際上，Td =數10// s)的延遲要素之導通延遲電 路。 導通延遲電路3 1係根據導通控制指令SP，輸出與自消 弧元件T 1對應的閘極訊號ST 1。 導通延遲電路3 2係根據透過反轉電路3 N進行符號反轉 的導通控制指令SN，輸出與自消弧元件T2以及T 6對應的閘 極訊號S T 2。 導通延遲電路3 3係根據透過反轉電路3 P進行符號反轉 的導通控制指令SP，輸出與自消弧元件T3以及T5對應的閘 極訊號ST3。 導通延遲電路3 4係根據導通控制指令S N ’輸出與自消 弧元件T4對應的閘極訊號ST4。 4為用以驅動自消弧元件T 1至T 6之各閘極的閘極驅動 電路，係根據來自閘極控制電路3的各閘極訊號ST 1至 ST4，輸出與自消弧元件T1至T6對應的導通閘極脈衝PT1至 PT6 ° 在閘極驅動電路4中，4 1至4 6為對應各自消弧元件T 1 至T 6的閘極電路。 接著，一面參照第1圖與第3圖，一面說明第2圖所示 之本發明第1實施形態的閘極控制動作。 第3圖為顯示第2圖中閘極控制電路3的動作之時序 表。 第3圖中，自PWM電路2輸出的導通控制指令SP以及SN 的穩定動作邏輯（除了換流時以外），對應反向器1的輸出

313848.ptd 第15頁 571504 五、發明說明（11) 電壓V 〇 u t，如以下所示具有三種模式「P」、「0」、 「N、」。 -第1模式「P」係SP二：l、SN = 0的情況（時刻tl之前的狀 態、，當自消弧元件ΤΙ、T2被導通，則反向器1的輸出電壓 V 〇 u t為「+」電位的模式。 第2模式「0」係SP = 0，SN = 0的情況（時刻11至t3，時 刻t 5至t 7的狀態），當自消孤元件T 2、T 3、T 5、T 6被導 通，則反向器1的輸出電壓Vout為「0」電位的模式。 第3模式「N」係SP二0，SN二1的情況（時刻t3至t5的狀 態®5當自消弧元件T 3，T 4被導通，則反向器1的輸出電壓 V Θ U 1^為「一」電位的模式。 如此，在時刻11之前的期間為第1模式「P」（SP=1， SN = 0，ST1=ST2 = 1 )，而對自消弧元件Π、T2供給導通閘極 脈衝 PT1、PT2。 此外，在ST2 = 1的情況下，雖對自消孤元件T6亦供給 導通閘極脈衝PT6，但因自消弧元件T3、T4被切斷之故， 故輸出電流I 〇 u t無法通流。 • 之後，在時刻11時，當S P = 0時，雖變為S T 1 = 0，但依 然維持在S T 2 = 1的狀態。 0接著，在相當於導通延遲電路3 3的導通動作延遲時間 Td的時刻t2時，變為ST3 = 1，並對自消弧元件T3、T5供給 導通閘極脈衝P T 3、P T 5。 在此，若將反向器1的輸出電流lout (參照第1圖）的極 性定義為正，則在時刻tl至12期間内當輸出電流lout為負

313848.ptd 第16頁 571504 五、發明說明（12) 極性時，該輸出電流lout會經由二極體D2及D1而通流至直 流端子P。 在時刻t2時，當自消弧元件T3以及T5被導通時，會同 時產生換流回路L 1及L 2。此時，當二極體D 1呈逆回復時， 輸出電流I out將分路為：二極體D2—自消弧元件T5—直流 端子C的路控，以及自消孤元件T 3—箝位電路二極體D 6— 直流端子C的路徑。 在此，如前述所示，由於換流回路L 1的配線構造電感 小於換流回路L 2，因此換流回路L 1内的自消弧元件T 5的電 流將大於換流回路L 2内的自 >肖弧元件T 3的電流。 此外，相較於未設有自消弧元件T 5時的換流回路L2的 電感，可等效地降低並聯的換流回路的電感。 接著，在時刻t2至ΐ 3的期間内，為第2模式「0」（SP二 0，SN:0，ST2:ST3二1 )，而對自消弧元件 Τ2、Τ3、Τ5、Τ6 供給導通閘極脈衝PT2、PT3、PT5、PT6。 接著，在時刻t3中，當SP二0，SN = 1時，則變為ST2 = 0，以切斷自消弧元件T 2以及T 6。 此時，當輸出電流I out為正極性時，分路為：直流端 子C—箝位電路二極體D 5->自消弧元件T 2的路徑，與直流 端子C—自消弧元件T 6—二極體D 3的路徑的電流，會利用 換流回路L3以及L4而換流為直流端子N—二極體D4—二極 體D 3的路徑。 此外，相較於未設有自消弧元件T 6時的換流回路L 3之 電感，可等效地降低並聯的換流回路之電感。

313848.ptd 第17頁 571504 五、發明說明（13) 接著，在相當於導通延遲電路3 4的導通動作延遲時間 T d的時刻14時，會變為S T 4 = 1，並對自消弧元件T 4供給導 通閘極脈衝P T 4。 - 此時，由於對自消弧元件T 3、T 4、T 5供給導通閘極脈 衝’PT3、PT4、PT5，故為第3模式「N」的狀態。 接著，在時刻t5時，當SN = 0時，會變為ST4 = 0，以切 斷自消弧元件T4。 接著，在相當於導通延遲電路3 2的導通動作延遲時間 Tdk時刻t6中，會變為ST2 = 1，並對自消弧元件T2、T6供 給^•通閘極脈衝PT2、PT6。 . 在此，在即將變為時刻16前，當輸出電流I out為正極 性，並以直流端子N—二極體D 4—二極體D 3的路徑進行通 流時，只要自消弧元件T2以及T6導通，便可藉由換流回路 L 3及L 4 ’換流為直流端子C—箱位電路二極體D 5—自消弧 元件T2的路徑，與直流端子C—自消弧元件T6—二極體D3 的路徑之分路路徑。 因此，相較於未設有自消弧元件T5時的換流回路L2之 霄感，可等效地降低並聯的換流回路之電感。 接著，在時刻t7中，當SP=1時，會變為ST3 = 0，以切 ΐΛ消弧元件T3以及T5。 此時，當輸出電流I out為負極性時，係藉由換流回路 L1以及L2’由二極體D2—自消弧元件T5—直流端子C的路 徑，與自消弧元件T 3—箝位電路二極體D 6—直流端子C的 路徑之分路路徑的通流狀態，換流為二極體D 2—二極體D 1

313848.ptd 第18頁 571504 五、發明說明（14) —> 直流端子P的路徑。 因此’相較於未設有自消弧元件T 5時的換流回路L 2之 電感，可等效地降低並聯的換流回路之電感。 如上所述，在將自消弧元件T2以及T6同時導通控制， 並將自消弧元件T3以及T5同時導通控制，而為第2模式 「0」時，自消弧元件T 2、T 3、T 5、T 6會形成閘極導通狀 態。 措此’因換流時，會同時產生換流回路L1及L 2 (或是 換流回路L3及L4 )，因此可降低並聯的換流回路之電感， 並可防止損壞用以形成換流回路的自消弧元件。 第2實施形態 在上述第1實施形態中，係將各導通延遲電路3 1至3 4 的空載時間Td設定成一定，但亦可設定不同的空載時間， 以調整各自消弧元件T4至T6的導通切斷時序。 第4圖為調整各自消弧元件T4至T6的導通切斷時序的 本發明第2實施形態之閘控制裝置的方塊圖，與前述（參照 第2圖）相同者標註同一符號，或是在符號之後加註 「a」，以省略詳細說明。 在第4圖中，3a為連接在PWM電路2上的閘極控制電 路’係根據導通控制指令S P以及S N，輸出與自消弧元件T 1 至T6對應的閘極訊號ST1至ST6。 在閘極控制電路3 a内，3 1 a至3 4 a為具有第2空載時間 丁(12(>了(1)的延遲要素之導通延遲電路，32以及3 3為具有 空載時間Td的延遲要素之導通延遲電路，而35級36a則是

313848.ptcl 第19頁 571504 五、發明說明（15) 具有第1空載時間Tdl (< Td)的延遲要素之導通延遲電路。 、導通延遲電路3 2係連接在反轉電路3 N的輸出端子上， 而導通延遲電路3 3則連接在反轉電路3 P的輸出端子。 ' 此外，切斷延遲電路3 5 a、3 6 a，則分別與導通延遲電 路’ 33、3 2連接。 導通延遲電路31 a至34a，與前述的導通延遲電路31至 34相同，係根據導通控制指令SP、SN，輸出與自消弧元件 T1至T4對應的閘極訊號ST1至ST4。 • 導通延遲電路3 3以及切斷延遲電路3 5 a，係根據介由 電路3P進行符號反轉的導通控制指令SP，輸出對應自 消弧元件T5的閘極訊號ST5。 導通延遲電路3 2以及切斷延遲電路3 6 a，係根據介由 反轉電路3N進行符號反轉的導通控制指令SN，輸出對應自 消弧元件T6的閘極訊號ST6。 由閘極控制電路3a輸出的各閘極訊號ST 1至ST6，係經 由閘極驅動電路4轉換為導通閘極脈衝ρτ 1至PT6，而被施 加予各自消弧元件T1至T 6的閘極。 w 接著’一面參照第1圖與第5圖的時序圖，一面說明第 4圖所示之本發明第2實施形態的閘極控制電路3 a的動作。 參首先，在時刻tl中，當SP = 0時，會變為ST1 = 0，以切 斷自消弧元件τ 1。 接著，在由時刻11經過空載時間T d後的時刻t 2中，藉 由導通延遲電路3 3，變為ST 5 = 1，以導通自消弧元件τ 5。 另一方面’藉由導通延遲電路33a，在自時刻ti起僅

313848.ptd 第20頁 571504 五、發明說明（16) 延遲第2空載時間（以下簡稱為「空載時間」）Td2的時刻 t2’中，會變為ST3二1，以導通自消弧元件T3。 在此，因空載時間Td以及Td2之間，具有Td2> Td的關 係’因此自消弧元件T 5的導通時刻t 2將早於自消5瓜元件T 3 的導通時刻t 2 ’。 因此，當輸出電流lout為負極性時，自消弧元件T5於 時刻12中被導通後，會藉由換流回路L 1，而由二極體D 1換 流為自消弧元件T 5，因此可降低換流電感。 之後，在時刻12 ’中，自消弧元件T 3—經導通，輸出 電流lout便會分路至自消弧元件T3—箝位電路二極體D6的 路徑。 接著，在時刻t3中，當SN = 1時，會變為ST2二0，以切 斷自消弧元件T 2。 此時，當輸出電流I out為正極性時，箝位電路二極體 D 5->自消弧元件T 2的路徑的分路電流，會換流為自消弧元 件T 6—二極體D 3的分路路徑。 之後，藉由切斷延遲電路3 6 a，在自時刻t 3起僅延遲 第1空載時間（以下簡稱為「空載時間」）Tdl的時刻t4’ 中，會變為S T 6 = 0，以切斷自消弧元件T 6。 因此，由於係藉由換流回路L4換流為二極體D4，故可 降低換流電感。 接著，藉由導通延遲電路34a，在自時刻t3起經過空 載時間Td2後的時刻t4中，會變為ST4 = 1，以導通自消弧元 件T4。

313848.ptd 第21頁 571504 五、發明說明（17) 在此，只要空載時間Td、Tdl以及Td2之間，具有符合 下列公式（1 )的關係，則時刻14 ’與時刻14之間的時間間 隔'將等於空載時間Td。 ， Td2- Tdl=Td · · · (1) ’ 接著，在時刻t5中，當SN二0時，會變為ST4 = 0，以切 斷自消弧元件T 4。 一 接著，藉由導通延遲電路3 2，在由時刻t 5經過空載時 間Td後的時刻t6中，變為ST6 = 1，以導通自消弧元件T6。 ’ 此時，當輸出電流I 〇 u t為正極性時，由於係藉由換流 L4由二極體D4換流為自消弧元件T6，因此可降低換流 零感。 接著，藉由導通延遲電路32a，在自時刻t5起經過空 載時間Td2後的時刻t6’中，會變為ST2 = 1，以導通自消弧 元件T 2。 藉此，而由自消弧元件T 6—電路二極體D 3的路徑分路 為箝位電路二極體D 5—自消弧元件T 2的路徑。 接著，在時刻t7中，當SP=1時，會變為ST3 = 0，以切 斷自消弧元件T 3。 此時，當輸出電流I 〇 u t為負極性時，自消弧元件T 3— Hpi立電路二極體D 6的路徑之分路電流，將換流為二極體D 2 —自消弧元件T 5的分路路徑。 之後，藉由切斷延遲電路35a，在僅延遲空載時間Tdl 的時刻t8’中，會變為ST5 = 0，以切斷自消弧元件T5。 由於係藉由換流回路L 1換流為二極體D 1，因此可降低

313848.ptd 第22頁 571504 五、發明說明（18) 換流電感。 接著，藉由導通延遲電路3 1 a，在自時刻t 7起經過空 載時間Td2後的時刻t8中，會變為ST1 = 1，以導通自消弧元 件T1。 藉由上述閘極控制，自消弧元件T 5可於自消弧元件T 3 的導通開始時點前先行開始導通，而在自消弧元件T 3的導 通完成時點後完成導通。 另一方面，自消弧元件T6則是在自消弧元件T2的導通 開始時點前先行開始導通，而在自消弧元件T 2的導通完成 時點後完成導通。 藉此，可利用換流回路L 1及L 4進行換流動作，而進一 步降低換流電感。 第3實施形態 此外，上述第2實施形態中，雖僅根據導通控制指令 SP、SN來產生閘極訊號ST1至ST6，但亦可根據輸出電流 I 〇 u t的極性檢測值以切換並產生閘極訊號S T 1至S T 6。 第6圖為使用輸出電流I out的極性檢測值之第3實施形 態中的三級反向器以及閘控制裝置之方塊圖。 第6圖中，與前述（參照第1、第2、第4圖）相同者標註 同一符號，或是在符號之後加註「b」，以省略詳細說 明。此外，在此為簡化圖面，乃省略閘極驅動電路4的圖 示。 第6圖中，3b為連接在PWM電路2的閘極控制電路，係 根據導通控制指令SP、SN以及輸出電流lout，輸出與自消

議_1

m 313848.ptd 第23頁 571504 五、發明說明（19) 弧元件T1至T6對應的閘極指令ST1至ST6。 此時，閘極控制電路3b的輸入訊號，不僅產生自PWM 電路2的導通控制指令SP、SN，另附加有輸出電流lout的 電流極性訊號S 6 P、S 6 N，及各電流極性訊號S 6 P、S 6 N的反 轉 '訊號。 5為檢測輸出電流lout的電流檢測器；6P為用以判別 輸w出電流I 〇 u ΐ的正極性之正極性比較器；6 N為用以判別輸 出電流I out的負極性之負極性比較器；6Ρ為正極性比較 器’；6 N為負極性比較器；6 P 1為用以反轉由正極性比較器 6_產生的電流極性訊號S 6 P之反轉電路；6 N 1為用以反轉 由負極性比較器6 N所產生的電流極性訊號S 6 N的反轉電 路。 電流檢測器5的輸出訊號，係輸入至正極性比較器6P 以及負極性比較器6 N。 在正極性比較器6 P以及負極性比較器6 N所產生的各電 流極性訊號S 6 P、S 6 N，直接被供給至閘極控制電路3 b的同 時，藉由各反轉電路6 P 1、6 N 1進行符號反轉後的訊號亦被 供給至閘極控制電路3 b。 ^ 在閘極控制電路3 b中，3 b 1至3 b 6為選擇電路，係分別 並設於輸入側的2個及電路；與採用各及電路的輸出 訊號的邏輯和的或電路所構成。 閘極控制電路3 b，除導通延遲電路3 1至3 4、3 1 a至 34a，以及切斷延遲電路35a、36 a之外，尚具備有選擇電 路 3bl至 3b6。

313848.ptd 第24頁 571504 五、發明說明（20) 在選擇電路3 b 1中，一方的及電路回應負的電流極性 訊號S6N，而讓導通延遲電路31 a(空載時間Td2)的輸出訊 號通過，而另一方的及電路，則回應電流極性訊號S 6 N的 反轉值，而讓導通延遲電路3 1 (空載時間Td )的輸出訊號通 過 ° 在選擇電路3 b 2中，一方的及電路回應正的電流極性 訊號S6P，而讓導通延遲電路32a(空載時間Td2)的輸出訊 號通過，而另一方的及電路則回應電流極性訊號S 6 P的反 轉值，而讓導通延遲電路3 2 (空載時間Td )的輸出訊號通 過 ° 在選擇電路3b3中，一方的及電路回應負的電流極性 訊號S6N，而讓導通延遲電路33a (空載時間Td2)的輸出訊 號通過，而另一方的及電路則回應電流極性訊號S 6 N的反 轉值，而讓導通延遲電路3 3 (空載時間Td )的輸出訊號通 過。 在選擇電路3b4中，一方的及電路回應正的電流極性 訊號S6P，而讓導通延遲電路34a (空載時間Td2)的輸出訊 號通過，而另一方的及電路則回應電流極性訊號S 6 P的反 轉值，而讓導通延遲電路34 (空載時間Td)的輸出訊號通 過。 在選擇電路3b5中，一方的及電路回應負的電流極性 訊號S6N，而讓導通延遲電路33(空載時間Td)及切斷延遲 電路3 5 a (空載時間Td 1 )所形成之串連電路的輸出訊號通 過，而另一方的及電路則回應電流極性訊號S 6 N的反轉

313848.ptd 第25頁 571504 五、發明說明（21) 值，而讓導通延遲電路3 3的輸出訊號通過。 在選擇電路3b6中，一方的及電路回應正的電流極性 訊號S 6 P，而讓導通延遲電路3 2 (空載時間Td )及切斷延遲 電路3 6 a (空載時間Td 1 )所形成的串連電路的輸出訊號通 過，而另一方的及電路則回應電流極性訊號S 6 P的反轉 值，而讓導通延遲電路3 2的輸出訊號通過。 ，如上所述，導通延遲電路31至34、31 a至34a、切斷延 遲電路3 5 a，以及3 6 a的各輸出訊號，係根據由正極性比較 器' 6 P以及負極性比較器6 N所產生的電流極性訊號S 6 P、 ，與反轉電路6 P 1、6 N 1的各輸出訊號進行選擇，而介 #各選擇電路31)1至356的閘極訊號8丁1至8了6則被供給至閘 極驅動電路4(參照第2圖）。 正極性比較器6P以及負極性比較器6N的比較位準，為 防止因輸出電流I 〇 u t的脈動而使各電流極性訊號S 6 P、S 6 N 大致同時變為「1」（Η位準），而個別由零位準開始進行隔 離設定。 亦即，如第6圖之方塊内以特性波形顯示，正極性比 較器6 Ρ的比較位準I ρ係設定為大於輸出電流I 〇 u t的零位準 之值，而負極性比較器6 N的比較位準I η則設定為小於輸出 I 〇 u t的零位準之值。 此外，如第6圖方塊内之虛線所示，若在正極性比較 器6P與負極性比較器6N的比較動作中，使比較輸出的導通 切斷位準具有磁滯特性，則能夠確實地防止振盪 (hunting)的產生 。

313848.ptd 第26頁 571504 五、發明說明（22) 接著，一面參照第7圖以及第8圖的時序圖，一面說明 閘極控制電路3 b的動作。 第7圖係表示反向器1的輸出電流I out為正極性時的動 作，閘極訊號ST5係對應第3圖内的波形，而閘極訊號ST6 則是對應第5圖内的波形。此時由正極性比較器6 P所產生 的電流極性訊號S6P為「1」，而由負極性比較器6N所產生 的電流極性訊號S6N為「0」。 此外，第8圖係表示反向器1的輸出電流I out為負極性 時的運轉，閘極訊號ST5係對應第5圖内的波形，而閘極訊 號ST6則是對應第3圖内的波形。此時，由正極性比較器6P 所產生的電流極性訊號S 6 P為「0」，而由負極性比較器6 N 所產生的電流極性訊號S 6 N為「1」。 首先，如第7圖所示，當反向器1的輸出電流lout為正 極性時，成為SBP^l，S6N = 0，而經由選擇電路3bl至3b6的 各閘極訊號ST1至ST6的選擇動作則成為如下所示。 亦即，閘極訊號ST 1選擇導通延遲電路3 1的輸出；閘 極訊號ST2選擇導通延遲電路32a的輸出；閘極訊號ST3選 擇導通延遲電路3 3的輸出；閘極訊號ST4選擇導通延遲電 路34a的輸出；閘極訊號ST5選擇導通延遲電路33的輸出； 閘極訊號ST6選擇導通延遲電路36a的輸出。 在此，在時刻11附近以及時刻17附近，若輸出電流 I ou t呈正極性，則二極體D 1為不導通狀態之故，因此如前 述（參照第5圖）所示，無需讓自消弧元件T5在自消弧元件 T 3的導通開始時點之前先行開始導通，並在自消弧元件T 3

313848.ptd 第27頁 571504 五、發明說明（23) 之導通完成時點之後完成導通。 因此，第7圖中，如前述（參照第3圖）所示，可藉由同 時導通控制自消弧元件T3以及T5，將例如時刻11到自消弧 元件T3的導通時刻t2為止的時間縮短為空載時間Td，而得 以提昇對應PWM電路2的輸出訊號之閘極控制的應答性。 另一方面，如第8圖所示，當反向器1的輸出電流lout 為負極性時，會成為S6P = 0，S6N = 1，而經由選擇電路3bl 省 至3b6的各閘極訊號ST1至ST6的選擇動作則成為如下所 示—。 |亦即，閘極訊號ST 1選擇導通延遲電路3 1 a的輸出；閘 極訊號ST2選擇導通延遲電路32的輸出；閘極訊號ST3選擇 導通延遲電路3 3 a的輸出；閘極訊號S T 4選擇導通延遲電路 3 4的輸出；閘極訊號ST 5選擇導通延遲電路35a的輸出；閘 極訊號ST6選擇導通延遲電路3 2的輸出。 、在此，在時刻ΐ3附近以及時刻t5附近，若反向器1的 輸出電流I out呈負極性，則二極體D4為不導通狀態，因此 如前述（參照第5圖）所示，無需讓自消弧元件T6在自消弧 元件T 2之導通開始時點之前先行開始導通，並在自消弧元 奔T 2之導通完成時點之後完成導通。 φ 因此，第8圖中，如前述（參照第3圖）所示，可藉由同 時導通控制自消弧元件T 2以及T 6，將例如時刻t 5到導通自 消弧元件T2以及T6的時刻t6為止的時間縮短為空載時間 Td，而得以提昇對應PWM電路2的輸出訊號之閘極控制的應 答性。

313848.ptd 第28頁 571504 五、發明說明（24) 如此，藉由應答反向器1的輸出電流lout的正負極 性，如第7圖或第8圖所示地切換閘極訊號ST5、ST6，可達 成由同時導通控制自消弧元件T 3、T 5而縮短時刻11至12的 時間，或達成由同時導通控制自消弧元件T 2、T 6而縮短時 刻t 5至t 6的時間，並可提昇對應PWM電路2的輸出訊號之閘 極控制的應答性。 第—4實1形—態— 此外，在上述第2實施形態中，係將切斷延遲電路 3 5 a、3 6 a的輸出直接輸入閘極驅動電路4，但亦可藉由互 斥或電路輸入閘極驅動電路4。 第9圖為設置互斥或電路之本發明第4實施形態之三級 反向器的閘控制裝置的方塊圖。 第9圖中，與前述（參照第4圖）相同者標註同一符號， 或是在符號之後加註「c」，以省略詳細說明。 此時，閘極控制電路3c除前述（參照第5圖）的構成 外，還具備有互斥或電路3cl、3c2，其中，互斥或電路 3 c 1係以導通延遲電路3 3 a與切斷延遲電路3 5 a的各輸出訊 號的互斥邏輯和而產生閘極訊號ST5，而互斥或電路3c2則 以導通延遲電路3 2 a與切斷延遲電路3 6 a的各輸出訊號的互 斥邏輯和而產生閘極訊號ST6。 接著，一面參照第1 0圖的時序圖，一面說明第9圖所 示之本發明第4實施形態之閘極控制電路3 c的動作。 第1 0圖中，只有各閘極訊號ST5、ST6的波形與前述 (參照第5圖）不同。

___圓 313848.ptd 第29頁 571504 五、發明說明（25) 第1 0圖中，由互斥或電路3 c 1所輸出的閘極訊號ST 5為 導通延遲電路33a所輸出的閘極訊號ST3，與切斷延遲電路 3 5 a的輸出訊號（第5圖内的閘極訊號ST5)的互斥邏輯和， 因此在時刻ΐ 2到時刻t 2 ’為止的期間，與時刻t 7到時刻t ^ 為止的期間變為「1」，以導通自消弧元件T 5。 此外，由互斥或電路3c2所輸出的閘極訊號ST6為導通 延< 遲電路3 2 a所輸出的閘極訊號S T 2，與切斷延遲電路3 6 a 的輸出訊號（第5圖内的閘極訊號ST 6 )的互斥邏輯和，因此 在時刻t 3到時刻14 ’為止的期間，與時刻t 6到時刻t 6 ’為止 白y間變為「1」，以導通自消弧元件T 6。 、 如第1 0圖所示，藉由導通控制自消弧元件T5、T6與前 述同樣地，不僅可獲得換流時降低電感的效果，並且可縮 短導通閘極脈衝PT5、PT6的產生期間，而得以降低閘極驅 動電路4的消耗電力。 第5實施形態 此外，在上述第4實施形態中，雖只追加互斥或電路 3c：l、3c2，但是在自消弧元件Π、T2 (或是T3、T4)同時於 切斷閘極期間内對自消弧元件T 5 (或是T 6 )供給導通閘極脈 衝PT5 (或是PT6)時，可另外追加用以均一化自消弧元件 T2(或是T3、T4)的電壓分擔之邏輯電路。 第11圖為設置電壓分擔均一化用的邏輯電路之本發明 第5實施形態的三級反向器的閘控制裝置的方塊圖。 第1 1圖中，與前述（參照第9圖）相同者標註同一符 號，或是在符號之後加註「d」，以省略詳細說明。

313848.ptd 第30頁 571504 五、發明說明（26) 此時，閘極控制電路3d除前述（參照第9圖）構成外， 尚具備有反轉電路3dl、3d2，及電路3d3、3d4，以及，或 電路 3d5、3d6。 反轉電路3 d 1、3 d 2係將導通延遲電路3 2 a以及導通延 遲電路3 3 a的各輸出訊號反轉後，個別輸入至及電路3 d 3、 3 d 4 ° 及電路3 d 3係以切斷延遲電路3 5 a以及反轉電路3 d 1的 各輸出訊號的邏輯積，輸入至或電路3d5。 而及電路3 d 4係以切斷延遲電路3 6 a以及反轉電路3 d 2 的各輸出訊號的邏輯積，輸入至或電路3d6。 或電路3d5係以互斥或電路3cl以及及電路3d3的各輸 出訊號的邏輯和，產生閘極訊號ST5。 而或電路3d6係以互斥或電路3c2以及及電路3d4的各 輸出訊號的邏輯和，產生閘極訊號S T 6。 接著，一面參照第1 2圖的時序圖，一面說明第1 1圖所 示之本發明第5實施形態之閘極控制電路3 d的動作。 在第12圖中，只有各閘極訊號ST5、ST6的波形與前述 (參照第5圖、第10圖）不同。 此時，因及電路3d3的輸出波形為切斷延遲電路35a的 輸出訊號（第5圖内的閘極訊號ST5)，與導通延遲32a的輸 出訊號（閘極訊號ST2 )的反轉訊號之邏輯積，而在時刻t 3 至時刻16 ’為止的期間變為「1」。 此外，因或電路3 d 5所輸出的閘極訊號S T 5為互斥或電 路3c 1的輸出訊號（第10圖内的閘極訊號ST5)，與及電路

313848.ptd 第31頁 571504 五、發明說明（27) | 3 d 3的輸出訊號之邏輯和，而形成第1 2圖所示之波形。 另一方面，因及電路3d 4輸出波形為切斷延遲電路36a 的輸出訊號（第5圖内的閘極訊號ST6 )，與導通延遲電路 .3 3 a的輸出訊號（閘極訊號ST 3 )的反轉訊號之邏輯積，而在 到達時刻t 2 ’為止的期間以及時刻t 7 ’以後的期間變為 '「1」。 .此外，因或電路3d6所輸出的閘極訊號ST6為互斥或電 路3c2的輸出訊號（第1 0圖内的閘極訊號ST6)，與及電路 3d4的輸出訊號之邏輯和，而形成第1 2圖所示之波形。 #其結果，當自消弧元件T卜T 2同時於切斷閘極期間中 對自消弧元件T5供給導通閘極脈衝PT5時，並不影響換流 動作，而能夠將自消弧元件T 1、T 2的電壓分擔均一化。 同樣地，當自消弧元件T3、T4同時於切斷閘極期間中 對自消弧元件T6供給導通閘極脈衝PT6時，亦不影響換流 動作，而能夠將自消弧元件T 3、T 4的電壓分擔均一化。 [發明之效果] 如上所述，根據本發明，係具備有：具有第1至第3電 俾位準的第1至第3直流端子；串聯連接在第1以及第3直流 端子間的第1至第4自消弧元件；逆並聯連接於第1及第2自 、;虜>瓜元件的連接點與第3及第4自消弧元件的連接點之間的 第1以及第2箝位電路二極體；以及個別逆並聯連接於第1 及第2箝位電路二極體的各兩端子間的第5及第6自消弧元 件，且第1及第2箝位電路二極體的連接點與第2直流端子 相連接之三級反向器之閘控制裝置中’具備有：用以產生

313848.ptd 第32頁 571504 五、發明說明（28) 與第1及第3自消弧元件對應的第1導通控制指令以及與第2 及第4自消弧元件對應的第2導通控制指令的PWM電路；以 及根據第1及第2導通控制指令以產生與第1至第6自消弧元 件的閘極對應的閘極訊號之閘極控制電路，其中閘極控制 電路包含有：個別將第1及第2導通控制指令予以反轉的第 1及第2反轉電路；以及根據第1及第2導通控制指令與反轉 後的第1及第2導通控制指令而產生閘極訊號的延遲電路 群，且第3及第5自消弧元件係同時被導通控制，第2及第6 自消弧元件亦同時被導通控制，而在自消弧元件間的換流 時形成最短的換流回路，因此具有可獲得降低換流回路的 電感以防止自消弧元件損壞之三級反向器之閘控制裝置及 方法之效果。 此外，根據本發明，延遲電路群係包含：用以產生與 第1至第4自消弧元件對應的第1至第4閘極訊號之第1至第4 導通延遲電路；由用以產生與第5自消弧元件的第5閘極訊 號對應之第5導通延遲電路以及第1切斷延遲電路所形成之 第1串聯電路；以及由用以產生與第6自消弧元件對應的第 6閘極訊號之第6導通延遲電路及第2切斷延遲電路所形成 之第2串聯電路，其中第1及第2切斷延遲電路的第1空載時 間係設定為較第5及第6導通延遲電路的空載時間為短，而 第1至第4導通延遲電路的第2空載時間則設定為較第5及第 6導通延遲電路的空載時間為長，第5自消弧元件係在第3 自消弧元件的導通開始時點前先行開始導通，而在第3自 >肖弧元件的導通完成時點之後完成導通’第6自消弧元件

313848.ptd 第33頁 571504 五、發明說明（29) 係在第2自消弧元件的導通開始時點前先行開始導通，並 在第2自消弧元件的導通完成時點之後完成導通，因此具 有可獲得進一步降低換流電感之三級反向器之閘控制裝置 及方法之效果。 此外，根據本發明，係具備：用以產生對應三級反向 器的輸出電流之極性的電流極性訊號之正極性比較器及負 極.性比較器；以及個別反轉由正極性比較器以及負極性比 較器所產生之各電流極性訊號之第3以及第4反轉電路，閘 極Ί空制電路係包含依照各電流極性訊號與第3及第4反轉電 各輸出訊號選擇切換閘極訊號之第1至第6選擇電路， 在輸出電流呈現正極性時，同時導通控制第3以及第5自消 弧元件，而在輸出電流呈現負極性時，則同時導通控制第 2以及第6自消弧元件，因此具有達成縮短時間，而可獲得 提昇對應PWM輸出訊號之閘極控制的應答性之三級反向器 之閘控制裝置及方法之效果。 此外，根據本發明，閘極控制電路係包含有··以第3 導通延遲電路的輸出訊號與第1串聯電路的輸出訊號之互 斤邏輯和，而產生與第5自消弧元件的閘極對應的閘極訊 號之第1互斥或電路；以第2導通延遲電路的輸出訊號與第 ®聯電路之輸出訊號之互斥邏輯和，而產生與第6自消弧 元件的閘極對應的閘極訊號之第2互斥或電路，其中，第5 自消弧元件係於第3自消弧元件的導通開始時點前先行開 始導通，在第3自消弧元件的導通期間内保持不導通狀 態’並自第3自消孤元件的導通完成時點起5只在弟1空載

313848.ptd 第34頁 571504 五、發明說明（30) 時間内導通，而第6自消弧元件係於第2自消弧元件的導通 開始時點前先行開始導通，在第2自消弧元件的導通期間 内保持不導通狀態，並自第2自消弧元件的導通完成時點 起，只在第1空載時間内導通，因此，具有可獲得除換流 時的電感降低效果之外，可縮短導通閘極脈衝的產生期間 並降低閘極驅動電路的電力消耗之三級反向器之閘控制裝 置及方法之效果。 此外，根據本發明，閘極控制電路包含有：個別反轉 第2以及第3導通延遲電路的輸出訊號之第5及第6反轉電 路；採用第1串聯電路的輸出訊號與第5反轉電路的輸出訊 號的邏輯積之第1及電路；以第1互斥或電路的輸出訊號及 第1及電路的輸出訊號的邏輯和，而產生與第5自消弧元件 的閘極對應的閘極訊號之第1或電路；採用第2串聯電路的 輸出訊號與第6反轉電路的輸出訊號的邏輯積之第2及電 路；以及以第2互斥或電路的輸出訊號及第2及電路的輸出 訊號的邏輯和，而產生與第6自消弧元件的閘極對應的閘 極訊號之第2或電路，其中第5自消弧元件係於第3自消弧 元件的導通開始時點前先行開始導通，而第1以及第2自消 弧元件同時成為不導通的期間之外均保持在不導通的狀 態，並在第3自消弧元件的導通完成時點起，只在第1空載 時間内導通，而第6自消弧元件係於第2自消弧元件的導通 開始時點前先行開始導通，而第3及第4自消弧元件同時成 為不導通的期間以外係保持不導通狀態，並自第2自消弧 元件的導通完成時點起，只在第1空載時間内導通，因此

313848.ptd 第35頁 571504 五、發明說明（31) 具有可獲得第1以及第2 (或3及4 )的自消弧元件同時在切斷 閘極期間中對第5 (或第6 )自消弧元件T 5供給導通閘極脈衝 時：使第1 (或第2 )的自消弧元件的電壓分擔平均化之三級 反’向器之閘控制裝置極方法之效果。

313848.ptcl 第36頁 571504 圖式簡單說明 [圖面之簡單說明] 第1圖，為用以說明本發明第1至第5實施形態之三級 反向器的閘控制裝置之換流回路的電路構成圖。 第2圖，為適用於本發明第1實施形態之三級反向器的 閘控制裝置之閘極控制電路的電路構成圖。 第3圖，為用以說明本發明第1實施形態之三級反向器 的閘控制裝置之動作的時序圖。 第4圖，為適用於本發明第2實施形態之三級反向器的 閘控制裝置之閘極控制電路的電路構成圖。 第5圖，為用以說明本發明第2實施形態之三級反向器 的閘控制裝置之動作的時序圖。 第6圖，為適用於本發明第3實施形態之三級反向器的 閘控制裝置之閘極控制電路的電路構成圖。 第7圖，為用以說明本發明第3實施形態之三級反向器 之閘控制裝置為正極性時的動作之時序圖。 第8圖，為用以說明本發明第3實施形態之三級反向器 之閘控制裝置為負極性時的動作之時序圖。 第9圖，為適用於本發明第4實施形態之三級反向器的 閘控制裝置之閘極控制電路的電路構成圖。 第1 0圖，為用以說明本發明第4實施形態之三級反向 器的閘控制裝置之動作的時序圖。 第1 1圖，為適用於本發明第5實施形態之三級反向器 的閘控制裝置之閘極控制電路的電路構成圖。 第1 2圖，為用以說明本發明第5實施形態之三級反向

313848.ptd 第37頁 571504 圖式簡單說明 器的閘控制裝置之動作的時序圖。 [元件符號說明]

1 、 二 級反向 器 2 PWM電路 3、 3a至3d閘 極控制 電路 3bl至 3b6 選 擇 電 路 3cl、 3c2 互 斥或電 路 3d3 、3d4 及 電 路 3d5、 3d6 或 電路 3P， 3N、 3dl、 • 3d2、 6P卜 6N1 反 轉 電 路 31至 34^ 3 1 a至 3 4a 導 通 延 遲 電 路 3 5a" 3 6a 切 斷延遲 電路 4、 41至4 6閘 極 馬區 動 電 路 5# 電 流檢測 器 6P 正 極 性 比 較 器 6，N 負 極性比 較器 D5、 D6 箝 位 電 路 二 極體 lout m 出電流 P、 Ο N 直 流 端 子 PT1至 .PT6 導 通閘極 脈衝 SP、 SN 導 通 控 制 指 令 ST1至 .ST6 閘 極訊號 S6P 、S6N 電 流 極 性 訊 號 T1至 T6 白 消弧元 件 Td 空 載 時 間 Tdl 第 1空載時間 Td2 第 2空載時間。 313848.ptd 第38頁

Claims (1)

1. 571504 六、申請專利範圍 1. 一種三級反向器之閘控制裝置，具備有： 具有第1至第3電位位準的第1至第3直流端子； 串聯連接在前述第1以及第3直流端子間的第1至第 4自消弧元件； 逆並聯連接於前述第1及第2自消弧元件的連接點 與前述第3及第4自消弧元件的連接點之間的第1以及第 2箝位電路二極體；以及 個別逆並聯連接於前述第1及第2箝位電路二極體 的各兩端子間的第5及第6自消弧元件， 且係前述第1及第2箝位電路二極體的連接點與前 述第2直流端子相連接之三級反向器之閘控制裝置，具 備有： 用以產生與前述第1及第3自消弧元件對應的第1導 通控制指令以及與前述第2及第4自消弧元件對應的第2 導通控制指令的PWM電路；以及 根據前述第1及第2導通控制指令以產生與前述第1 至第6自消弧元件的閘極對應的閘極訊號之閘極控制電 路，其中 前述閘極控制電路係包含： 個別反轉前述第1及第2導通控制指令之第1及第2 反轉電路；以及 根據前述第1及第2導通控制指令及反轉後的前述 第1及第2導通控制指令而產生前述閘極訊號的延遲電 路群，而

   313848.ptd 第39頁 571504 六、申請專利範圍 前述第3及第5自消弧元件係同時被導通控制，而 前述第2及第6自消弧元件亦同時被導通控制。 2 />申請專利範圍第1項之三級反向器之閘控制裝置，其 、中，前述延遲電路群係包含： _ 用以產生與前述第1至第4自消弧元件對應的第1至 第4閘極訊號之第1至第4導通延遲電路； . 由用以產生與前述第5自消弧元件對應之第5閘極 訊號的第5導通延遲電路以及第1切斷延遲電路所形成 p之第1串聯電路； φ 由用以產生與前述第6自消弧元件對應的第6閘極 , 訊號之第6導通延遲電路及第2切斷延遲電路所形成之 第2串聯電路，而 前述第1及第2切斷延遲電路的第1空載時間，係設 定為較前述第5及第6導通延遲電路的空載時間為短， 前述第1至第4導通延遲電路的第2空載時間，係設 定為較前述第5及第6導通延遲電路的空載時間為長， 前述第5自消弧元件係在前述第3自消弧元件的導 通開始時點前先行開始導通，而在前述第3自消弧元件 的導通完成時點後完成導通’ • 前述第6自消弧元件係在前述第2自消弧元件的導 通開始時點前先行開始導通，並在前述第2自消弧元件 的導通完成時點後完成導通。 3.如申請專利範圍第2項之三級反向器之閘控制裝置，其 中，係具備：用以產生對應前述三級反向器的輸出電

   313848.ptd 第40頁 571504 六、申請專利範圍 流之極性的電流極性訊號之正極性比較器及負極性比 較器；以及 個別反轉由前述正極性比較器以及前述負極性比 較器所產生之各電流極性訊號之第3以及第4反轉電 路， 前述閘極控制電路係包含依照前述各電流極性訊 號與前述第3及第4反轉電路的各輸出訊號選擇切換前 述閘極訊號之第1至第6選擇電路， 在前述輸出電流呈現正極性時，同時導通控制前 述第3以及第5自消弧元件， 而在前述輸出電流呈現負極性時，則同時導通控 制前述第2以及第6自消弧元件。 4.如申請專利範圍第2項之三級反向器之閘控制裝置，其 中，前述閘極控制電路包含有： 以前述第3導通延遲電路的輸出訊號與前述第1串 聯電路的輸出訊號之互斥邏輯和，而產生與前述第5自 消弧元件的閘極對應的閘極訊號之第1互斥或 (exclusive or)電路； 以前述第2導通延遲電路的輸出訊號與前述第2串 聯電路的輸出訊號之互斥邏輯和，而產生與前述第6自 消弧元件的閘極對應的閘極訊號之第2互斥或電路，其 中， 前述第5自消弧元件係於前述第3自消弧元件的導 通開始時點前先行開始導通，在前述第3自消弧元件的

   313848.ptd 第41頁 571504 六、申請專利範圍 導通期間内保持不導通狀態，並自前述第3自消弧元件 的導通完成時點起，只在前述第1空載時間内導通， ' 而前述第6自消弧元件係於前述第2自消弧元件的 • 導通開始時點前先行開始導通，在前述第2自消弧元件 •的導通期間内保持不導通狀態，並自前述第2自消弧元 件的導通完成時點起，只在前述第1空載時間内導通。 5:如申請專利範圍第2項之三級反向器之閘控制裝置，其 中，前述閘極控制電路包含有： " 個別反轉前述第2以及第3導通延遲電路的輸出訊 I號之第5及第6反轉電路； _ 採用前述第1串聯電路的輸出訊號與前述第5反轉 電路的輸出訊號的邏輯積之第1及（and )電路； 以前述第1互斥或電路的輸出訊號及前述第1及電 路的輸出訊號的邏輯和，而產生與前述第5自消弧元件 的閘極對應的閘極訊號之第1或（or )電路； 採用前述第2串聯電路的輸出訊號與前述第6反轉 電路的輸出訊號的邏輯積之第2及電路；以及 以前述第2互斥或電路的輸出訊號及前述第2及電 路的輸出訊號的邏輯和，而產生與前述第6自消孤元件 φ的閘極對應的閘極訊號之第2或電路，其中， 前述第5自消弧元件係於前述第3自消弧元件的導 通開始時點前先行開始導通，而前述第1以及第2自消 弧元件同時成為不導通的期間以外係保持不導通狀 態，並自前述第3自消弧元件的導通完成時點起，只在

   313848.ptd 第42頁 571504 六、申請專利範圍 前述第1空載時間内導通， 前述第6自消弧元件係於前述第2自消弧元件的導 通開始時點前先行開始導通，而前述第3以及前述第4 自消弧元件同時成為不導通的期間以外係保持不導通 狀態，並自前述第2自消弧元件的導通完成時點起，只 在前述第1空載時間内導通。 6. —種三級反向器之閘控制方法，具備有： 具有第1至第3電位位準的第1至第3直流端子； 串聯連接在前述第1以及第3直流端子間的第1至第 4自消弧元件； 逆並聯連接於前述第1及第2自消弧元件的連接點 與前述第3及第4自消弧元件的連接點之間的第1以及第 2箝位電路二極體；以及 個別逆並聯連接於前述第1及第2箝位電路二極體 的各兩端子間的第5及第6自消弧元件， 且前述第1及第2箝位電路二極體的連接點與前述 第2直流端子相連接之三級反向器之閘控制方法’其中 係同時導通控制前述第3及第5自消弧元件，並且 同時導通控制前述第2及第6自消弧元件。 7. 如申請專利範圍第6項之三級反向器之閘控制方法，其 中，係讓前述第5自消弧元件在前述第3自消弧元件的 導通開始時點前先行開始導通，而在前述第3自消弧元 件的導通完成時點後完成導通’ 讓前述第6自消弧元件在前述第2自消弧元件的導

   313848.ptd 第43頁 571504 六、申請專利範圍 通開始時點前先行開始導通，而在前述第2自消弧元件 的導通完成時點後完成導通。 8:如申請專利範圍第7項之三級反向器之閘控制方法，其 中，係在前述三級反向器的輸出電流呈現正極性時， •-同時導通控制前述第3及第5自消弧元件， ，而在前述輸出電流呈現負極性時，同時導通控制 前述第2及第6自消弧元件。 9'如申請專利範圍第7項之三級反向器之閘控制方法，其 -中，前述第5自消弧元件係於前述第3自消弧元件的導 通開始時點前先行開始導通，在前述第3自消弧元件的 導通期間内保持不導通狀悲’並自前述弟3自消孤元件 ^ 的導通完成時點起，只在預定時間内導通， 而前述第6自消弧元件係於前述第2自消弧元件的 導通開始時點前先行開始導通，在前述第2自消弧元件 的導通期間内保持不導通狀態，並自前述第2自消弧元 件的導通完成時點起，只在前述預定時間内導通。 1 0 .如申請專利範圍第7項之三級反向器之閘控制方法，其 中，係讓前述第5自消弧元件於前述第3自消弧元件的 導通開始時點前先行開始導通，而前述第1以及第2自 0消孤元件同時成為不導通的期間以外，係保持不導通 狀態，並自前述第3自消弧元件的導通完成時點起，只 在預定時間内導通， 而讓前述第6自消弧元件於前述第2自消弧元件的 • 導通開始時點前先行開始導通，而前述第3以及前述第

   313848.ptd 第44頁 571504

   313848.ptd 第45頁