TWI431920B - 電流型換流裝置、及電流型換流裝置之控制方法 - Google Patents

電流型換流裝置、及電流型換流裝置之控制方法 Download PDF

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Description

電流型換流裝置、及電流型換流裝置之控制方法
本發明是有關一種例如對電漿負載等之負載供給電流的電流型換流裝置、及電流型換流裝置之控制方法。
一種電流型換流裝置，其特徵為：具備：連接於直流源的直流電抗器；將來自直流電抗器的直流電力變換成交流電力的變換部；和驅動控制變換部之開關元件的控制部；若由負載側觀察成為電流源而處理，對負載短路等之負載的阻抗波動而言，變動朝抑制方向作用。例如電漿負載之情形下，朝維持電漿的方向作用。
電流型換流裝置，係如上記般，縱使負載產生變動的情形下，由得以對負載穩定進行電流供給的有利性來看，適用於阻抗對因狀況而變化之電漿負載的電力供給。
例如電漿消弧，電漿負載朝打開狀態之方向變動的情形下，相對於電流型換流裝置的電漿負載之電壓上昇。該電壓上昇是朝著促進電漿之著火的方向，很容易產生著火。相反的，電漿負載側產生電弧，且電漿負載朝短路狀態方向變動之情形下，電流型換流裝置欲對負載供給既定電流，且欲抑制對電漿負載過度供給電流，就能減低對電漿負載的損失。
第15圖是說明電流型換流裝置之一構成例的圖。第15圖中，電流型換流裝置100具備：電流型降壓截波電路 101、三相換流電路102、和三相變壓器103。電流型降壓截波電路101，是截波控制開關元件Q1，藉此使得從交流源及整流電路(圖未表示)輸入的直流降壓，利用直流電抗器LF1使電流平滑輸入到三相換流電路102。
進行直交變換的截波電路，也可以取代前記之電流型降壓截波電路101，使用電流型昇降壓截波電路。
三相換流電路102，是在既定的時序來控制開關元件QR 、QS 、QT 、QX 、QY 、QZ 的點弧、消弧，藉此對於在元件間進行換流的三相變壓器103供給交流電力。
電流型換流裝置，是一旦所有的開關元件遮斷通電電流，藉由直流電抗器的電流對開關元件施加過電壓，有可能產生元件破壞，而且會有換流時在開關元件產生電流和電壓，因而產生元件破壞的問題。
為了防止因此種負載短路故障的開關元件之破壞，據知有：檢測負載電流求出通電期間，在該通電期間內，控制開關元件的技術、和檢測流入到開關元件的電流，根據檢測電流來控制開關元件的技術(參照專利文獻1)。
除此之外，對於因電流遮斷的電湧電壓之發生和開關損失之課題，據知有於負載電壓之零交叉點中，求出換流來源之開關元件的電流為零的電流重疊時間，在僅較於自負載電壓的零交叉點求出換流目的之開關元件的電流重疊時間稍早的時點開始換流的技術(參照專利文獻2)。
第16圖及第17圖是說明在第15圖之電路動作中換流時的開關損失之圖。第16圖是表示換流來源與換流目 的之開關元件的ON狀態未重疊就換流的情形。在該例中，開關元件QR 為換流來源、開關元件QS 為換流目的，分別藉由閘脈衝訊號GR 及GS 成為ON狀態(第16圖(a)、(b))。由於閘脈衝訊號GR 之下降閘脈衝訊號GS 的上升為一致，因此開關元件間未重疊就進行換流。在此，流入換流來源的開關元件QR 之電流IQR 及電壓VQR (開關元件之汲極/源極間電壓)，如第16圖(c)、(e)所示，於OFF時，時間常數會因配線電感、元件電容、負載電感等的影響而改變。因此，在換流時，未成為ZCS及ZVS，就會發生開關損失。又，發生電湧電壓，帶來開關元件的破損。
又，即使在設有換流時，換流來源與換流目的之開關元件的ON狀態為重疊的重疊區間之情形下，亦如第17圖(c)、(e)所示，由於換流時未成為ZCS及ZVS，就會發生開關損失。
又，減低開關損失的軟性開關換流器，據知有共振型換流器。
共振型換流器，係於開關元件並聯換流二極體及共振用電容器，且藉由該共振用電容器與共振用電感、及連接於共振電路的開關元件來構成共振電路。藉由共振電路之共振電流的共振用電容器的充放電與換流二極體的導通，來實現開關元件的ZVS(零電壓開關)、ZCS(零電流開關)(例如專利文獻2)。
又，由於共振電路是於開關元件並聯共振用電容器的構成，因此具有電容因電容器而增加的問題。為解決此問 題，提供一種藉著由輔助開關元件製成的輔助電路來形成共振電路之構成(專利文獻3)。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平第8-298777號公報
[專利文獻2]日本特開第2002-325464號公報
[專利文獻3]日本特開第2004-23881號公報
在習知提供的電流型換流器，為了控制開關元件的驅動時間，防止開關損失和元件破壞，例如必須檢測負載電流和開關元件的電流。又，縱使在藉由檢測出換流來源的開關元件之電流為零的電流重疊時間，來控制開關元件的構成中，為檢測出電流重疊時間，仍必須檢測出負載電流及負載電壓。
因此，無論何種構成，除了必須設置檢測出電流和電壓的檢測器之外，還必須準備除了根據檢測電流和檢測電壓來形成控制開關元件之控制訊號的控制電路，控制一般的開關元件之動作的控制電路之外的問題。
又，在共振型換流器之情形下，除了必須在開關元件並列連接共振電容器之外，還需要除了控制一般開關元件之動作的控制電路之外，準備形成供共振電路用之開關元件的控制訊號之控制電路的問題。
因而，在以往所知的電流型換流裝置中，除了供換流動作來控制一般施行的開關動作之外，還有為了防止開關損失和元件破壞需有控制開關元件的問題，且除了控制一般換流動作所施行的開關元件之動作的控制電路之外，還有為了防止開關損失和元件破壞需有控制開關元件之控制電路的問題。
本發明是解決前記習知之問題，其目的是有關電流型換流器之開關元件的控制，不必特別的控制，為了換流動作藉由一般開關動作，防止開關元件的開關損失。
本發明係針對電流型換流裝置的換流動作，在換流來源之開關元件與換流目的之開關元件同為ON狀態的換流之重疊區間的生成中，為得到對負載電流之變動足夠的重疊時間，設置預先設定重疊之時間寬(位相寬)之固定的換流之重疊區間。在此，固定是指換流的重疊時間之時間寬(位相寬)，無關負載電流之變動所設定的寬。換流之重疊區間的設定，是控制開關元件的驅動時序。藉由在開關元件之換流的重疊區間之驅動時序控制來控制共振電路，藉由共振電路之共振電流來減低開關元件之換流動作時的開關損失。
若藉由本發明之電流型換流裝置及換流控制，在只改變換流時的開關元件之驅動時序，換流來源與換流目的之開關元件同為ON狀態之換流的重疊區間之生成中，縱使 負載電流為變動的情形下，為充分得到重疊間時寬(位相分)預先設定，並且藉由換流之重疊區間的開關元件之控制令共振電流流入共振電路，藉由共振電流來減低開關損失。
利用該換流之重疊區間的共振電流，藉此如以往所知的電流型換流裝置，為了換流動作除了一般施行的開關動作控制之外，不需要為了防止開關損失的開關元件之控制，且除了控制一般換流動作所施行的開關元件之動作的控制電路之外，不需要為了防止開開損失的控制電路。
本案發明不單是生成換流來源與換流目的之開關元件同為ON狀態的重疊區間，藉此減低開關元件的開關損失，還應用具有重疊區間之開關元件的控制來控制共振電路之共振電流的生成，藉由因該控制所生成的共振電流，於換流時令換流來源之開關元件的電流及電壓為零，減低換流動作時的開關損失。
本案發明具備電流型換流裝置的形態與電流型換流裝置之控製方法的形態。
[電流型換流裝置的形態]
本案發明的電流型換流裝置具備：構成直流源的電流型截波部；將電流型截波部的直流輸出藉由複數個開關元件的動作變換成多相之交流電力的多相換流部；控制電流型截波部及多相換流部的控制部；和將共振電流供給到多相換流部之開關元件的共振電路。
控制部，是在多相換流部之開關元件間的換流時，控制換流來源與換流目的之開關元件的驅動時序。控制該開關元件的驅動時序，藉此生成換流來源與換流目的之開關元件同為ON狀態的重疊區間，並且控制共振電路的共振電流。
共振電路的共振電流，於重疊區間，相對於換流來源之開關元件朝逆向偏壓方向供給，相對於逆向並聯於開關元件的換流二極體朝順向偏壓方向供給。藉由供給到該共振電流之開關元件及換流二極體，使換流來源之開關元件於重疊區間為零電流及零電壓，將換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時點的換流動作以零電流及零電壓施行。
本案發明的電流型換流裝置及控制方法，並不限於將直流電力變換成三相之交流電力的三相換流器，可應用於將直流電力變換成二相以上之任意的多相交流電力的多相換流器。
本案發明的共振電路，是以換流目的之開關元件的輸出為共振電流的供給源，於重疊區間，在換流來源之開關元件為OFF狀態之前，藉由令換流目的之開關元件為ON狀態，將流入到換流目的之開關元件的順向之電流導入到共振電路，生成共振電流。
本發明之共振電路具備與多相換流部所變換的交流電力之相數同數的電流供給端子。將各電流供給端子，連接到於形成多相換流部之開關元件的電橋構成所相對的開關 元件之各連接端子。
於多相換流部之開關元件間的換流時，從連接到換流目的之開關元件的電流供給端子，將電流導入到共振電路內，生成共振電流。共振電路所生成的共振電流，是從連接到換流來源之開關元件的電流供給端子供給到換流來源之開關元件。從共振電路供給到換流來源之開關元件的電流，是相對於換流來源之開關元件而朝開關元件之逆向偏壓方向導入。
導入到換流來源之開關元件的共振電流，由於與流入到換流來源之開關元件的順向電流相反方向，抵消順向電流，流入到換流來源之開關元件的電流成為零電流。
進而，共振電流是藉由流入到換流二極體而令換流來源之開關元件的電壓為零電壓。該換流來源之開關元件的零電流狀態及零電壓狀態，在重疊區間持續，由換流來源之開關元件的ON狀態至OFF狀態的切換，是在零電流狀態及零電壓狀態施行，進行ZCS及ZCS的換流。
本案發明之共振電路的電路構成，例如可分別在形成電流供給端的各端子間具有LC串聯電路的構成。LC串聯電路，於多相換流部之開關元件間的換流時，輸入換流目的之開關元件的順電流，生成共振電流，將所生成的共振電流朝換流來源之開關元件的逆向偏壓方向供給。
在本案發明的多相換流部將直流電力變換為n相之交流電力的情形下，共振電路，為了不讓共振電流流到下一個成為ON狀態的其他開關元件，因此構成共振電路的LC 串聯電路之電抗(reactance)L及電容量C為滿足(L×C)1/2 >π/n的條件。在多相換流部為三相換流電路的情形下，應滿足LC串聯電路的電抗L及電容C的條件為(L×C)1/2 >π/3。
在電抗L及電容量C滿足該條件的情形下，相當於共振電流之半波長的位相分，會在下一個開關元件為ON狀態前衰減，就能防止共振電流的影響。
又，在本案發明之多相換流部將直流電力變換成n相之交流電力的情形下，重疊區間之位相分θ t，是作為為了防止開關元件間之短路的條件而滿足π/2m>θ t。
重疊區間之位相分θ t滿足π/2n>θ t的條件，藉此可於換流器的電橋構成防止在直流電力之上下間相對向之兩個開關元件間的短路。在多相換流器為三相換流器的情形下，應滿足重疊區間之位相分θ t的條件為π/6>θ t。
又，作為為了於重疊區間內使流入到換流來源之開關元件的順向電流減少至零的條件而滿足sin(θ t)>(多相換流部之相電流/共振電流的最大峰值)。
藉由滿足此條件，可於重疊區間內令流入到換流來源之開關元件的順向之電流為零。
由sin(θ t)>(多相換流部之相電流/共振電流的最大峰值)的條件，設定成共振電路之共振電流的最大峰值比多相換流部之各相的相電流值還大。
[電流型換流裝置之控制方法的形態]
本案發明的電流型換流裝置之控制方法，是將電流型 截波部的直流輸出，藉由具有多相換流部的複數個開關元件的動作變換成多相之交流電力的電流型換流裝置之控制方法。於多相換流部之開關元件間的換流時，控制換流目的與換流來源之開關元件的驅動時序，藉此控制換流目的之開關元件與換流來源之開關元件同為ON狀態的重疊區間之生成、以及共振電流。
於重疊區間，將共振電流相對於換流來源之開關元件朝逆向偏壓方向供給，相對於逆向並聯於該開關元件的換流二極體朝順向偏壓方向供給。藉由該電流供給，使換流來源之開關元件於重疊區間為零電流及零電壓，將換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時點的換流動作以零電流及零電壓施行。
多相換流部具備：開關元件的電橋構成；和於電橋構成中連接在相對的開關元件之連接端子間的共振電路。於開關元件間的換流時，將對換流目的之開關元件的電流導入到前記共振電路，生成共振電流，將於重疊區間所生成的共振電流相對於換流來源之開關元件朝該開關元件的逆向偏壓方向供給。
當多相換流部為將直流電力變換成n相之交流電力的換流器時，作為供防止開關元件間之短路的條件，滿足重疊區間之位相分θ t的條件，是π/2n>θ t。在多相換流部為三相換流電路的情形下，滿足重疊區間之位相分θ t的條件，是π/6>θ t。
又，於重疊區間內使流入到換流來源之開關元件的順 向電流減少至零的條件，是sin(θ t)>(多相換流部之相電流/共振電流的最大峰值)。
藉由滿足此條件，可於重疊區間內令流入到換流來源之開關元件的順向之電流為零。
由sin(θ t)>(多相換流部之相電流/共振電流的最大峰值)的條件，設定成共振電路之共振電流的最大峰值比多相換流部之各相的相電流值還大。
如以上說明，若藉由本發明之電流型換流裝置及電流型換流裝置之控制方法，於電流型換流器之開關元件的控制，不必特別的控制，就能供換流動作藉由一般的開關動作，防止開關損失。
以下，針對本發明之實施形態，一面參照圖示、一面做詳細說明。以下，針對本發明之電流型換流裝置及電流型換流裝置之控制方法，採用第1圖、第2圖來說明電流型換流裝置的構成例，且採用第3圖、第4圖針對電流型換流裝置的控制例做說明。又，採用第5圖~第13圖針對本發明之換流電路及共振電路做說明。在此，多相換流器以三相換流器為例示。
[電流型換流裝置的構成例]
首先，針對本發明之電流型換流裝置的構成例採用第1圖、第2圖做說明。
第1圖所示的本發明之電流型換流裝置1具備：令交流電源2之交流電力整流的整流部10、構成用來抑制過渡性產生之高電壓的保護電路之減振部20、將由整流部10輸入的直流電力之電壓變換成既定電壓而輸出直流電流的電流型降壓截波部30、將電流型降壓截波部30的直流輸出變換成多相之交流輸出的多相換流部40、將多相換流部40之交流輸出變換成既定電壓的多相變壓部50、將多相變壓部50的交流變換成直流的多相整流部60。
進行直交變換的截波部，也可以取代前記之電流型降壓截波電路30，使用電流型昇降壓截波部。
電流型降壓截波部30具備：開關元件Q1 、二極體D1 、和直流電抗器LF1 。開關元件Q1 ，是藉由截波控制以整流部10整流的直流電壓來降壓。直流電抗器LF1 ，是令截波控制的直流產生電流平滑，輸入到多相換流部40。
控制電路部80，是輸入電流型降壓截波部30的截波電路、及電流型換流裝置1的輸出電壓的檢測值，將開關元件Q1 截波控制成既定電流及既定的輸出電壓。
第2圖所示的本發明之電流型換流裝置1，是以電流型降壓截波部30為另外的構成例之例示第2圖所示的電流型降壓截波部30，是於輸出端並聯輸出電容器CF1 的構成。
第2圖所示的構成中，設置通常在電流型降壓載波器 未設置的輸出電容器。藉由在電流型降壓截波部30的輸出端連接輸出電容器CF1 的構成，來吸收在多相換流部40的開關元件間施行換流動作之際發生的電湧電壓、和串聯於各開關元件之電感的電能，就能保護開關元件。
再者，輸出電容器CF1 之值，是藉由該輸出電容器及配線電感的時間常數，設定成電流的延遲不影響換流動作之換流的程度。
多相換流部40，具備橋接配合相數的開關元件所構成的多相換流電路。例如三相的情形下，三相換流電路是藉由六個開關元件所構成。開關元件，例如可使用IGBT和MOSFET等之半導體開關元件。多相換流電路的各開關元件，是根據開關控制部81的控制訊號進行開關動作，將直流電力變換成交流電力而輸出。
多相換流部40具備共振電路70，將該共振電路70所生成的共振電流導入到多相換流電路的換流狀態的開關元件，以零電流及零電壓的狀態進行該開關元件的換流。本發明之共振電路70，是與多相換流電路的各開關元件的換流動作同步而生成共振電流，對換流來源的開關元件導入共振電流，以ZCS(零電流開關)及ZVS(零電壓開關)的狀態進行該換流來源的開關元件的換流動作。
多相換流部40的交流輸出，是提高開關元件的切換頻率，就得以高頻輸出。在以電漿產生裝置為負載部的情形下，電流型換流裝置，例如將200KHz的高頻輸出供給到負載部。為進行高頻輸出，多相換流電路將開關元件以 高頻進行切換動作。如此一來，若以高頻之驅動頻率切換開關元件，於交流輸出包含高頻漣波成分。
多相整流部60，是以除去含於多相換流部40的交流輸出的高頻漣波成分之一構成例，與一般多相整流電路相同的在輸出部設置直流濾波電路。直流濾波電路，可藉由並聯於輸出端的輸出電容器CFO 和串聯的輸出電抗器LFO 所構成。
電流型換流裝置1，不需要上記的直流濾波電路，將多相整流部60的直流輸出，透過具有配線的配線電感L0 而輸出，就能成為以輸出電源3來連接電流型換流裝置1與電漿負載的電漿產生裝置4之間的構成，除去高頻漣波成分的構成，可利用電流型換流裝置的寄生阻抗。
例如：構成包含具有多相整流部60與輸出端子之間的配線阻抗90的電感、以及連接在電流型換流裝置1與負載之間的輸出電源的電感LFO 、和在電漿負載的情形下藉由電漿產生裝置4的電極電容C0 來除去與直流濾波電路相同的高頻成分的濾波電路，以減低高頻漣波成分。
電流型換流裝置為對電漿產生裝置之電力供給源的情形下，可在負載側的電漿產生裝置4發生電弧時發現負載短路，由配備在電流型換流裝置側的直流濾波電路的輸出電容器CFO 供給電弧能Pc。
此時，由輸出電容器CFO 輸出的電弧能Pc得以下式(1)表示。
Pc=1/2×CFO ×VO 2 +1/2×(LFO +LO )×IO 2 ...(1)
電漿產生裝置4的電弧能Pc，希望平均輸出1kW為1mJ以下。此通常由於表示電感LFO 、LO 為小的值，因此電感LFO 、LO 的電能(LFO +LO )×IO 2 可無視於1mJ/kW。再者，1mJ/kW是表示平均輸出1kW的mJ單位的電能，對輸出100kW的電能為100mJ。因而，在電漿產生裝置4的電弧能Pc為1mJ以下的情形下，輸出電容器CFO 值，是選定以式(1)之Pc為1mJ而得的CFO 之值以上的值，就不會影響電弧能Pc。
因而，於電流型換流裝置中，取代串聯濾波電路，利用配線阻抗和輸出電源、電漿產生裝置的電極電容的寄生阻抗的構成，若相當於輸出電容器CFO 的電容成分供給電弧能Pc具有足夠大小，就可除去高頻漣波成分，並且供給電弧能Pc。
又，高頻漣波成分，具有一旦多相換流電路的驅動頻率下降就增加的特性。因此，藉由提高多相換流電路的驅動頻率，就能令輸出電容器CFO 及輸出電抗器LFO 之必要性下降。又，藉由提高多相換流電路的驅動頻率，就能抑制於內部具有電流型換流裝置1的電能。
[電流型換流裝置的的換流動作例]
其次，針對本發明之電流型換流裝置的換流動作例採用第3圖、第4圖，並根據三相換流器之例做說明。
第3圖是電流型換流裝置的概略構成圖及動作圖，第4圖是說明電流型換流裝置之開關元件的換流狀態的時序圖。再者，於第3圖中，以深淺表示流到元件及配線的電流狀態，以深色表示導通狀態，以淺色表示非導通狀態。
第3圖所示的電流型換流裝置，是橋接六個開關元件QR 、QS 、QT 、QX 、QY 、QZ ，串聯開關元件QR 與開關元件QX ，且串聯開關元件QS 與開關元件QY ，串聯開關元件QT 與開關元件QZ 。
開關元件QR 與開關元件QX 的連接點，是介設電感Lm1 成為三相變壓器51的R相分而連接，開關元件QS 與開關元件QY 的連接點，是介設電感Lm2 成為三相變壓器51的S相分而連接，開關元件QT 與開關元件QZ 的連接點，是介設電感Lm3 成為三相變壓器51的T相分而連接。
又，開關元件QR 與開關元件QX 的連接點、開關元件QS 與開關元件QY 的連接點、以及開關元件QT 與開關元件QZ 的連接點是分別連接於共振電路的各端子，由共振電路供給共振電流。
第4圖的時序圖，是表示開關元件QR 與開關元件QS 之間的換流動作例。在此，開關元件QR 為換流來源之開關元件，開關元件QS 為換流目的之開關元件。
在本發明之電流型換流裝置中，是將換流動作控制成生成換流來源之開關元件與換流目的之開關元件同為ON狀態的重疊區間，並且與該換流動作同步來控制共振電路的共振電流，供給到換流來源之開關元件。
換流來源之開關元件QR 與換流目的之開關元件QS 同為ON狀態的重疊區間之生成，是藉由開關元件QS 的閘脈衝訊號GS (第4圖(b))上升之時序，作為開關元件QR 之閘脈衝訊號GR (第4圖(a))下降之前，令開關元件QR 為ON狀態的閘脈衝訊號GR (第4圖(a))與開關元件QS 為ON狀態的閘脈衝訊號GS (第4圖(b))於時間上重疊來進行。因而，開關元件QS 是開關元件QR 由ON狀態換切成OFF狀態之前為ON狀態，在重疊區間內，開關元件QR 與開關元件QS 同為ON狀態。
以下，針對第4圖中的A區間、B區間、C區間、及D區間的各區間做說明。
(A區間)：
第4圖中的A區間是開關元件QR 為ON狀態，對開關元件QR 流入電流IQR (第4圖(c))，不流入開關元件QS 的電流IQS (第4圖(d))。
第3圖(a)是表示A區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。開關元件QR 的電流IQR (第4圖(c))是作為R相一次電流IR (第4圖(h))，供給到三相變壓器51，通過開關元件QZ 而返回。
(B區間)：
開關元件QS 藉由閘脈衝訊號GS 成為ON狀態，電流IQS (第4圖(d))開始流入到開關元件QS 。此時，開關元件 QS 的電流IQS ，因共振部70、電感Lm1 、電感Lm2 的時間常數增加，因此開關元件QS 的ON時點施行ZCS(零電流開關)(第4圖(d))。
與開關元件QS 的上升時點同步，共振電流開始流入到共振電路70(第4圖(g))。共振電流相對於開關元件QR 朝逆向偏壓方向流入。由於該共振電流，於開關元件QR ，是與順向的電流IQR 相反方向，因此抵消電流IQR 而減少(第4圖(c))。第4圖(c)與第4圖(g)的圓圈符號1，是表示於抵消關係的電流成分。
第3圖(b)是表示B區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。開關元件QR 的順向電流因共振電流而抵消，對三相變壓器51供給共振電流之一部分的一次電流IR (第4圖(h))及開關元件QS 的一次電流IS (第4圖(h))，通過開關元件QZ 而返回。
(C區間)：
在B區間的結束時間，開關元件QR 的電流QR (第4圖(c))因共振電流(第4圖(g))抵消變成零電流，共振電流的剩餘成分，成為二極體電流IDR (第4圖(e))開始流到並聯於開關元件QR 的換流二極體DR 。第4圖(c)與第4圖(g)的圓圈符號2，是表示於對應關係的電流成分。
在接續B區間的C區間之開始的區間，開關元件QR 與開關元件QS 同為ON狀態。在該區間，開關元件QR 的電流IQR (第4圖(c))因共振電流(第4圖(g))抵消，持續維 持零電流，開關元件QS 的電流QS (第4圖(d))隨著共振電流的增加而增加。藉此，開關元件QR 的汲極/源極間電壓VD-S 保持在零電壓(第4圖(f))。
於C區間，一旦因閘脈衝訊號GR 的下降而令換流來源的開關元件QR 成為OFF狀態，雖然開關元件QR 為OFF狀態，但開關元件QS 為ON狀態，成為互不相同的ON/OFF狀態。在該狀態下，開關元件QR 成為OFF狀態，而電流IQR 未流入，共振電流的抵消取消，但共振電流持續流過換流二極體DR 。
因而，流到開關元件QR 的電流IQR ，持續共振電流的零電流狀態，而換流來源的開關元件QR 為OFF狀態，藉此保持零電流狀態，換流來源的開關元件QR 就會實現ZCS(零電流開關)。
又，共振電流會流到開關元件QR 的換流二極體DR ，藉此換流來源的開關元件QR 就會實現ZVS(零電壓開關)。該C區間會在共振電流為零的時點結束。
第3圖(c)是表示C區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。共振電流是藉由抵消開關元件QR 的順向電流成為零電流，流入到換流二極體DR 而為零電壓。對三相變壓器51供給共振電流之一部分的一次電流IR 及開關元件QS 的一次電流IS ，通過開關元件QZ 而返回(第4圖(h))。
(D區間)：
在共振電流為零的時點，對開關元件QR 的汲極/源極 間的電壓VQR 施加直流電壓成分(第4圖(f))。
第3圖及第4圖所示的動作狀態中，對三相變壓器51側之間流入作為一次電流的R相之一次電流IR 與S相之一次電流IS 。在區間A，流入作為一次電流IR 的電流IQR ，在區間B、C由一次電流IR 換流成一次電流IS 之後，於區間D，流入作為一次電流IS 的電流IQS 。
於換流中，在一次電流IR 與一次電流IS 一起流入的區間，一次電流IR 與一次電流IS 為同電流值，流入另一方之一次電流流入時之一半量的電流。一次電流IR 與一次電流IS 一起流入的區間，在第4圖(h)是在區間C之內，除了對區間D進行切換之區間以外的部分。
於第4圖(h)中的區間B，一次電流IR 向著中間之電流而減少，一次電流IS 向著中間之電流而增加。於第4圖(h)中的區間C，在對區間D的切換部分，一次電流IR 是由中間的電流向著零電流而減少，一次電流IS 是由中間之電流向著一次電流的全電流而增加。
由上記之電流IQR 藉著電流IQS 的切換動作，由電流型降壓截波部以一次電流不被遮斷的供給到三相變壓器51。
第3圖(d)是表示D區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。停止共振電流，對三相變壓器51供給開關元件QS 的一次電流IS ，通過開關元件QZ 而返回。
藉由上記換流動作，共振電路的共振電流，於重疊區間，相對於換流來源的開關元件朝逆向偏壓方向供給，相對於逆向並聯於開關元件的換流二極體朝順向偏壓方向供 給，藉此使換流來源之開關元件於重疊區間為零電流及零電壓，將換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時點的換流動作以零電流及零電壓施行。
其次，針對本案發明的電流型換流裝置及電流型換流裝置之控制方法的形態做說明。
採用第5圖~第11圖來說明本案發明的電流型換流裝置及電流型換流裝置之控制方法的形態。第5圖是表示本發明之換流電路及共振電路的構成例，第6圖是表示說明本發明之換流電路的開關元件之驅動的時序圖，第7圖是表示說明本發明之共振電路的共振電流之圖，第8圖是表示說明本發明之共振電路的圖，第9圖是表示說明本發明之換流控制的重疊區間及共振電路之條件的圖，第10圖是說明本發明之換流電路的開關元件之換流狀態的圖，第11圖~第14圖是表示說明本發明之換流控制的動作之圖。再者，於第11圖~第14圖，以深淺表示流到元件及配線的電流狀態，以深色表示導通狀態，以淺色表示非導通狀態。
本發明之共振電路，是分別在形成共振電路之電流供給端的各端子間具備LC串聯電路。各LC串聯電路，於換流電路之開關元件間的換流時，由換流目的之開關元件輸入順電流而生成共振電流，將所生成的共振電流朝換流來源之開關元件的逆向偏壓方向供給。
於第5圖(a)所示的換流電路41，是橋接六個開關元件QR 、QS 、QT 、QX 、QY 、QZ ，串聯開關元件QR 與開關 元件QX ，且串聯開關元件QS 與開關元件QY ，串聯開關元件QT 與開關元件QZ 。
開關元件QR 與開關元件QX 的連接點R是介設電感Lm1 成為三相變壓器51的R相分而連接，開關元件QS 與開關元件QY 的連接點S，是介設電感Lm2 成為三相變壓器51的S相分而連接，開關元件QT 與開關元件QZ 的連接點T，是介設電感Lm3 成為三相變壓器51的T相分而連接。
共振電路71，具備由電容CL 與電抗LC 之串聯所成的三組共振電路部，三組共振電路部的各端部是連接在三個電流供給端的端子間。電流供給端的各端子，是連接在開關元件QR 與開關元件QX 的連接點R、開關元件QS 與開關元件QY 的連接點S、以及開關元件QT 與開關元件QZ 的連接點T。
藉由該構成，於開關元件QR 與開關元件QS 之換流時由連接點S對共振電路71供給電流ICS ，於開關元件QS 與開關元件QT 之換流時由連接點T對共振電路71供給電流ICT ，於開關元件QT 與開關元件QR 之換流時由連接點R對共振電路71供給電流ICR 。
共振電路71是輸入進行換流動作的二個開關元件之內的換流目的之開關元件的順向電流而生成共振電流。進而，共振電路71，是將所生成的共振電流，朝進行換流動作的二個開關元件之內的換流來源之開關元件的逆向偏壓方向供給。例如，在開關元件QR 與開關元件QS 之間進行 換流的情形下，共振電路71是輸入換流目的之開關元件QS 的順向電流而生成共振電流，將所生成的共振電流朝換流來源之開關元件QR 的逆向偏壓方向供給電流。再者，共振電路71，在第5圖(a)中，雖是表示△形連接的構成，但也可為第5圖(b)所示的星形連接的構成。
說明第6圖之本發明的換流電路之開關元件的驅動之時序圖，是表示驅動開關元件QR 、QS 、QT 、QX 、QY 、QZ 的閘脈衝訊號。在此表示三相換流器之例，當三相換流器的驅動角頻率ω之一週期為2 π之位相分時，各相的開關元件之ON狀態的區間為(2 π/3)之位相分。在第6圖中，將一周期，分割成以π/6的位相分為一區間的全12區間示之。再者，當三相換流器的驅動頻率為fI 時，角驅動角頻率ωI 為ωI =2 π×fI 。
在本案發明中，於換流關係的二個開關元件間設置重疊區間θ t，藉此使共振電路生成共振電流，將所生成的共振電流供給到換流來源的開關元件，使換流來源的開關元件以ZCS(零電流開關)及ZVS(零電壓開關)進行換流動作，藉此減低換流時的開關損失。
(重疊區間θ t、共振電路的設定)
以下，針對ZCS(零電流開關)及ZVS(零電壓開關)之換流動作所需要的重疊區間θ t做說明。
第7圖是表示對R相一次電流IR 的共振電流ICL 與重疊區間θ t之關係，第7圖(a)是表示R相一次電流IR 與共 振電流ICL ，第7圖(b)是表示驅動控制開關元件QR 的閘脈衝訊號GR ，第7圖(c)是表示驅動控制開關元件QS 的閘脈衝訊號GS 。又，第8圖是表示共振電路的一構成例。
於換流時的重疊區間θ t中，將串聯共振電路的電容器CL 與電阻LC 而成的共振電路所成生的共振電流ICL ，利用共振電路的等值電容量Ce 與等值電抗器Le ，以下式(2)表示。
ICL =Imax ×sin ωn t…(2)
在此，共振電流的最大值Imax 及共振電路的角頻率ωn 分別以下式(3)、(4)表示。
Imax =VRS /(Le /Ce )1/2 ...(3)
ωn =1/(Le ×Ce )1/2 ...(4)
再者，VRS 、Le 及Ce ，是以第8圖(a)所示的共振電路的R端子與S端子間的電壓及等值電抗器、等值電容量。第8圖(b)是由R相換流成S相時的共振電路的等值電路，此時T相的ICT 電流並未流入，因此Le 及Ce 可作為由R-S相間所見的合成阻抗電路而處理。
等值電抗器Le 及等值電容量Ce 是以下式(5)、(6)表示。
Le =2/3×LC ...(5)
Ce =3/2×CL ...(6)
共振電路的角頻率ωn ，如式(4)~(6)所示，以共振電路的電容器CL 與電抗器LC 而定，於共振電路為固定的角頻率。
於第7圖(a)中，共振電流ICL 為最大峰值Imax 的時間tP ，是由ωn ×tP =π/2的關係以下式(7)表示。
tP =π/2×1/ωn =π/2×(LC ×CL )1/2 ...(7)
換流來源的開關元件Q於換流時中，對開關元件Q的換流二極體D導通電流，藉此以開關元件的汲極/源極間電壓為零電壓，就能形成ZVS(零電壓開關)。對於將一次電流IR 成分供給到三相變壓器，並且對二極體D供給電流，以式(3)表示的共振電流ICL 之最大峰值Imax ，於各相中，如Imax >IR 、Imax >IS 、Imax >IT 的範圍，於共振電路選定電容器CL 和電抗器LC 。
於第7圖中，重疊區間θ t之最大範圍為共振電流的半周期成分π。於重疊區間θ t超過共振電流之半周期成分π設定的情形下，在重疊區間θ t結束而換流來源之開關元件成為OFF狀態的時點，共振電流已經衰減至零，因此無法令其導通換流來源之開關元件的換流二極體成為零電壓狀態。
因而，為了形成ZVS(零電壓開關)，重疊區間θ t設定在共振電流的半周期成分π內。
第9圖是說明設定重疊區間θ t及共振電路的電容器CL 及電抗器LC 之際的條件之圖。第9圖(a)、(b)是表示於電橋構成中，於連接關係之開關元件QR 和QX 的閘脈衝訊號的時序，第9圖(c)、(d)是表示於電橋構成中，於連接關係之開關元件QS 和QY 的閘脈衝訊號的時序，第9圖(g)、(h)是表示於電橋構成中，於連接關係之開關元件QT 和開關元件QZ 的閘脈衝訊號的時序。又，第9圖(e)是表示連接在開關元件QR 和開關元件QS 間的共振電路的共振電流ICL ，第9圖(f)是表示流入到開關元件QR 的順向電流IQR 。
於本案發明之電流型換流裝置中，作為換流動作、及進行ZCS、ZVS之開關動作的條件，為上記之條件。
(a)共振電流ICL 的最大峰值Imax ，於各相中，是Imax >IR 、Imax >IS 、Imax >IT 之範圍。
(b)重疊區間θ t之最大範圍為共振電流的半周期成分π。
重疊區間及共振電路所求的條件為以下之條件(c)、(d)、(e)。該條件(c)、(d)、(e)，於第9圖中分別以符號A、B、C示之。
(c)於電橋構成中，防止於連接關係之開關元件間的短路之條件，為π/3>θ t。
一旦重疊區間θ t增長，例如以第9圖中的符號A所 示，於電橋構成中，於連接關係的開關元件QR 和開關元件QX 等之開關元件間形成短路。為了防止該開關元件間的短路，求得π/3>θ t(ωI ×Tn )的條件。再者，Tn 為共振電流ICL 的時間寬、ωI 為三相換流器的驅動角頻率。
再者，於各開關元件中，為ON狀態的期間，令其在時間方向以等於前後之任意的時間寬延長，形成重疊區間的情形下，各延長區間為比π/6還短為其條件。
(d)由於共振電流ICL 與下一個共振電流的生成模式無關的條件，為(LC ×CL )1/2 <1/(3 ωI )。ωI 為三相換流電路的驅動角頻率。
如以第9圖中的符號B所示，開關元件QS 為ON狀態之後，於π/3之後，由於開關元件QX 成為ON狀態而下一個共振電流開始流入，開關元件QS 為ON所發生的共振電流ICL 必須在π/3內結束。
共振電流ICL 的時間寬為Tn 、三相換流器的驅動角頻率為ωI 的話，共振電流ICL 在π/3內的條件，以ωI ×Tn <π/3表示。
另一方面，於共振電路中，由於共振電流ICL 的時間寬Tn 對應於半周期π，因此為Tn =π/ωn 的關係。再者，ωn 為共振電流的角頻率。
因而，由上記之關係，一旦將共振電流ICL 為π/3內之條件的“ωI ×Tn <π/3”，以共振電路的電容器CL 及電抗器LC 所求的條件表示，即成為(LC ×CL )1/2 <1/(3ωI )。
(e)於重疊區間θ t之間，為了讓電流IQR 減少至零的條 件，如以第9圖中的符號C所示，為sin(θ t)>IQR /Imax 。
對於實現ZCS(零電流開關)，必須在重疊區間θ t的期間內令換流來源的開關元件QR 的電流IQR 為零，讓減低電流IQR 的共振電流ICL 至少在重疊區間θ t的最後時點，必須比電流IQR 還大，且必須滿足ICL >IQR 的條件。由ICL =Imax sin(θ t)的關係，該條件以sin(θ t)>IQR /Imax 表示。
其次，使用第10圖的時序圖，說明藉由本發明之電流型換流裝置的換流動作例。在此，於第6圖所示的動作模式中，表示動作模式4、5、6之開關元件QR 與開關元件QS 之間的換流動作。
開關元件QR 為換流來源之開關元件，開關元件QS 為換流目的之開關元件。電流型換流裝置，是將換流動作控制成生成換流來源之開關元件QR 與換流目的之開關元件QS 同為ON狀態的重疊區間，並且將換流目的之開關元件QS 為ON狀態時所流入的順向電流導入到共振電路71，藉此與換流動作同步來控制共振電路而生成共振電流，將所生成的共振電流供給到換流來源之開關元件QR 。
換流來源之開關元件QR 與換流目的之開關元件QS 同為ON狀態的重疊區間，是由開關元件QS 的閘脈衝訊號GS (第10圖(b))上升的時序至開關元件QR 之閘脈衝訊號GR (第10圖(a))下降的時序，藉由令開關元件QR 為ON狀態的閘脈衝訊號GR (第10圖(a))與開關元件QS 為ON狀態的閘脈衝訊號GS (第10圖(b))於時間上重疊來形成重疊區間。
因而，開關元件QS 是開關元件QR 由ON狀態換切成OFF狀態之前為ON狀態，在重疊區間θ t內(動作模式5)，開關元件QR 與開關元件QS 同為ON狀態。
以下，與第4圖同樣的，針對第10圖中的A區間、B區間、C區間、及D區間的各區間做說明。A區間是對應動作模式4，B區間是對應動作模式5的一部分，C區間是對應動作模式5的剩餘部分，D區間是對應動作模式6。
(A區間)：
第10圖中的A區間是開關元件QR 為ON狀態，對開關元件QR 流入電流IQR ，不流入開關元件QS 的電流IQS (第10圖(c))。
第11圖是表示A區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。開關元件QR 的電流IQR 是作為R相一次電流IR ，供給到三相變壓器51，通過開關元件QZ 而返回。
(B區間)：
開關元件QS 藉由閘脈衝訊號GS 成為ON狀態，電流IQS 開始流入到開關元件QS 。此時，開關元件QS 的電流IQS ，因電感Lm2 和LC 的時間常數增加，因此開關元件QS 的ON時點施行ZCS(零電流開關)(第10圖(d))。
將流入到ON狀態之開關元件QS 的順向電流IQS 導入到共振電路71，藉此於共振電路71生成共振電流ICL (第10圖(g))。將所生成的共振電流ICL 相對於換流來源之開 關元件QR 朝逆向偏壓方向導入。由於所導入的共振電流ICL ，於開關元件QR ，是與順向的電流IQR 相反方向，因此抵消電流IQR 而減少(第10圖(c))。第10圖(c)與第10圖(g)的圓圈符號1，是表示於抵消關係的電流成分。
第12圖是表示B區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。開關元件QS 的電流，是經由端子S導入到共振電路71內，藉由以電容器CL 和阻抗器LC 的串聯連接所成的共振電路部而生成共振電流ICL 。共振電流ICL 的一部分作為R相的一次電流供給到三相變壓器51，剩餘的一部分朝逆向偏壓方向供給到換流來源之開關元件QR 。
開關元件QR 的順向電流因共振電流而抵消，對三相變壓器51供給共振電流之一部分的一次電流IS 及開關元件QS 的一次電流IS ，通過開關元件QZ 而返回。
(C區間)：
開關元件QR 的電流IQR 為零電流。共振電流的剩餘成分，流入到並聯連接於開關元件QR 的換流二極體DR 。第10圖(e)與第10圖(g)的圓圈符號2，是表示對應關係的電流成分。
藉此，開關元件QR 的汲極/源極間電壓保持在零電壓(第10圖(f))。於該C區間內，重疊區間在換流來源之開關元件QR 的閘脈衝訊號GR 下降的時點結束。
於換流來源之開關元件QR 的OFF時，流入到開關元件QR 的電流IQR ，是持續共振電流的零電流狀態，藉由換 流來源之開關元件QR 為OFF狀態而保持零電流狀態。因而，換流來源之開關元件QR 會實現ZCS(零電流開關)。
又，共振電流會流到開關元件QR 的換流二極體DR ，藉此換流來源的開關元件QR 就會實現ZVS(零電壓開關)。該C區間會在共振電流為零的時點結束。
第13圖是表示C區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。共振電流LCL 是藉由抵消開關元件QR 的順向電流成為零電流，流入到換流二極體DR 而為零電壓。對三相變壓器51供給共振電流之一部分的一次電流IR 及開關元件QS 的一次電流IS ，通過開關元件QZ 而返回。
(D區間)：
在共振電流為零的時點，對開關元件QR 的汲極/源極間電壓VQR 施加直流電壓成分(第10圖(f))。
再者，R相的一次電流IR ，是於區間B產生換流，在區間C，IR 和IS 為同電流，在區間C結束的時點進一步產生換流，由電流IQR 切換到電流IQS (第10圖(h))，未被遮斷的供給到三相變壓器51。
第14圖是表示D區間的開關元件之動作狀態及電流狀態。停止共振電流LCL ，對三相變壓器51供給開關元件QS 的一次電流IS ，通過開關元件QZ 而返回。
藉由上記換流動作，共振電路的共振電流，於重疊區間，相對於換流來源的開關元件朝逆向偏壓方向供給，相對於逆向並聯於開關元件的換流二極體朝順向偏壓方向供 給，藉此使換流來源之開關元件於重疊區間為零電流及零電壓，將換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時點的換流動作以零電流及零電壓施行。
於本案發明之換流器的換流動作，就其在開關元件間同為ON狀態的重疊區間之形成方面，換流目的與換流來源之開關元件的驅動時序能以複數形態施行。例如：可加快換流目的之開關元件由OFF狀態切換成ON狀態之時序的形態、減緩換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時序的形態、以及加快換流目的之開關元件由OFF狀態切換成ON狀態之時序，並且減緩換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時序的形態等。
再者，於上記實施形態及變形例的記述，是有關本發明之電流型換流裝置及電流型換流裝置之控制方法的一例，本發明不限於各實施形態，可根據本發明之主旨做各種變形，且該些不排除本發明之範圍。
[產業上的可利用性]
本發明之電流型換流裝置，可作為電力供給到電漿產生裝置的電力源而適用。
1‧‧‧電流型換流裝置
2‧‧‧交流電源
3‧‧‧輸出電源
4‧‧‧電漿產生裝置
10‧‧‧整流部
20‧‧‧減振部
30‧‧‧電流型降壓截波部
40‧‧‧多相換流部
41‧‧‧換流電路
42‧‧‧換流電路
50‧‧‧多相變壓部
51‧‧‧三相變壓器
60‧‧‧多相整流部
70‧‧‧共振電路
71‧‧‧共振電路
72‧‧‧共振電路
80‧‧‧控制電路部
81‧‧‧開關控制部
90‧‧‧配線阻抗
100‧‧‧電流型換流裝置
101‧‧‧電流型降壓截波電路
102‧‧‧三相換流電路
103‧‧‧三相變壓器
第1圖是說明本發明之電流型換流裝置之一構成例的圖。
第2圖是說明本發明之電流型換流裝置之另一構成例 的圖。
第3圖是本發明電流型換流裝置之概略構成圖及動作圖。
第4圖是說明本發明之電流型換流裝置之開關元件的換流狀態之時序圖。
第5圖是說明本發明之換流電路及共振電路之構成例的圖。
第6圖是說明本發明之開關元件之驅動的時序圖。
第7圖是說明本發明之共振電流的圖。
第8圖是說明本發明之共振電路的圖。
第9圖是說明本發明之重疊區間及共振電路之條件的圖。
第10圖是說明本發明之開關元件之換流狀態的圖。
第11圖是說明本發明之換流電路及共振電路之動作的圖。
第12圖是說明本發明之換流電路及共振電路之動作的圖。
第13圖是說明本發明之換流電路及共振電路之動作的圖。
第14圖是說明本發明之換流電路及共振電路之動作的圖。
第15圖是說明電流型換流裝置之一構成例的圖。
第16圖是說明於換流器換流時的開關損失之圖。
第17圖是說明於換流器換流時的開關損失之圖。
1‧‧‧電流型換流裝置
2‧‧‧交流電源
3‧‧‧輸出電源
4‧‧‧電漿產生裝置
10‧‧‧整流部
20‧‧‧減振部
30‧‧‧電流型降壓截波部
40‧‧‧多相換流部
50‧‧‧多相變壓部
60‧‧‧多相整流部
70‧‧‧共振電路
80‧‧‧控制電路部
81‧‧‧開關控制部
90‧‧‧配線阻抗

Claims (10)

  1. 一種電流型換流裝置，具備：構成直流源的電流型截波部；將前記電流型截波部的直流輸出藉由複數個開關元件的動作變換成多相之交流電力的多相換流部；控制前記電流型截波部及前記多相換流部的控制部；和將共振電流供給到前記多相換流部之開關元件的共振電路；前記控制部，是於前記多相換流部之開關元件間的換流時，控制在相間進行換流的換流來源的開關元件與換流目的之開關元件的驅動時序，藉此生成換流來源之其中一方的相之開關元件與換流目的之另一方的相之開關元件同為ON狀態的重疊區間；在相間進行換流的換流來源與換流目的之開關元件，是形成換流來源之其中一方的相的開關元件、換流目的之另一方的相之開關元件、及共振電路之閉迴路；前記共振電路的共振電流，於前記重疊區間，相對於換流來源的開關元件朝逆向偏壓方向供給，以及相對於逆向並聯於該換流來源之開關元件的換流二極體朝順向偏壓方向供給，藉此使該換流來源之開關元件於前記重疊區間為零電流及零電壓；將換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時點的換流動作以零電流及零電壓施行。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的電流型換流裝置，其中， 前記共振電路具備與前記多相換流部所變換的交流電力之相數同數的電流供給端子；前記各電流供給端子，是連接到於形成前記多相換流部之開關元件的電橋構成所相對的開關元件之各連接端子；前述共振電路於前記多相換流部之開關元件間的換流時，利用從連接到換流來源的開關元件的電流供給端子導入電流到共振電路內生成共振電流，讓該共振電流從連接到換流來源的開關元件的電流供給端子流到前記閉迴路，使得相對於換流來源之開關元件朝該開關元件的逆向偏壓方向供給共振電流。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載的電流型換流裝置，其中，前記共振電路，是分別在形成前記電流供給端的各端子間具備LC串聯電路；於前記多相換流部之開關元件間的換流時，前記LC串聯電路，是輸入換流目的之開關元件的順電流，生成共振電流，將該共振電流朝換流來源之開關元件的逆向偏壓方向供給。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載的電流型換流裝置，其中，前記多相換流部是將直流電力變換為n相之交流電力的換流器，前記共振電路，是作為為了不讓前記共振電流流到下一個成為ON狀態的其他開關元件之條件， 構成前記共振電路的LC串聯電路之電抗(reactance)L及電容量C，相對n相之多相換流部的驅動角頻率ωI ，為(L×C)1/2 <1/(n×ωI )。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項所記載的電流型換流裝置，其中，前記多相換流部是將直流電力變換為n相之交流電力的換流器，前記重疊區間之位相分θ t，是作為為了防止開關元件間之短路的條件而滿足π/2n>θt，且作為為了於重疊區間內使流入到換流來源之開關元件的順向電流減少至零的條件而滿足sin(θt)>(多相換流部之相電流/共振電流的最大峰值)。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項所記載的電流型換流裝置，其中，前記共振電路之共振電流的最大峰值比多相換流部之各相的相電流值還大。
  7. 一種電流型換流裝置之控制方法，是有關將電流型截波部的直流輸出，藉由具有多相換流部的複數個開關元件的動作變換成多相之交流電力的電流型換流裝置之控制方法；其特徵為：於前記多相換流部之開關元件間的換流時，控制在相間進行換流的換流來源與換流目的之開關元件的驅動時序，藉此生成控制換流來源之其中一方的相之開關元件與換流目的之另一方的相之開關元件同為ON狀態的重疊區間； 在相間進行換流的換流來源與換流目的之開關元件，是形成換流來源之其中一方的相的開關元件、換流目的之另一方的相之開關元件、及共振電路之閉迴路；於前記重疊區間，將前記共振電流相對於換流來源之開關元件朝逆向偏壓方向供給，相對於逆向並聯於該換流來源之開關元件的換流二極體朝順向偏壓方向供給，藉此使該換流來源之開關元件於前記重疊區間為零電流及零電壓，將換流來源之開關元件由ON狀態切換成OFF狀態之時點的換流動作以零電流及零電壓施行。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載的電流型換流裝置之控制方法，其中，前記多相換流部具備：開關元件的電橋構成；和於該電橋構成中連接在相對的開關元件之連接端子間的共振電路；於前記開關元件間的換流時，將對換流目的之開關元件的電流導入到前記共振電路，生成共振電流，於前記重疊區間，將該生成的共振電流相對於換流來源之開關元件朝該開關元件的逆向偏壓方向供給。
  9. 如申請專利範圍第7項或第8項所記載的電流型換流裝置之控制方法，其中，前記多相換流部是將直流電力變換為n相之交流電力的換流器；前記重疊區間之位相分θ t，是作為為了防止開關元件間之短路的條件而滿足π/2n>θt，且作為為了於重疊區 間內使流入到換流來源之開關元件的順向電流減少至零的條件而滿足sin(θt)>(多相換流部之相電流/共振電流的最大峰值)。
  10. 如申請專利範圍第7項至第9項之任一項所記載的電流型換流裝置之控制方法，其中，前記共振電路之共振電流的最大峰值比多相換流部之各相的相電流值還大。
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