JP2002223573A - Three-level power conversion device - Google Patents
Three-level power conversion deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力を直流電
力に変換するＰＷＭ制御コンバータや、直流電力を交流
電力に変換するＰＷＭ制御インバータ等に適用される、
複数の半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチン
グ素子と称する）を直列接続して構成される３レベル電
力変換装置に係り、特にスイッチング素子の誤点弧によ
って短絡時に流れる反転電流を分流し、正常な素子に流
れる電流を低減して正常な素子の破壊を未然に防止でき
るようにした３レベル電力変換装置に関するものであ
る。The present invention is applied to a PWM control converter for converting AC power to DC power, a PWM control inverter for converting DC power to AC power, and the like.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-level power conversion device configured by connecting a plurality of semiconductor switching elements (hereinafter simply referred to as switching elements) in series. The present invention relates to a three-level power converter capable of preventing a normal element from being destroyed by reducing a current flowing through the power converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、電力系統の分野においては、
交流電力を直流電力に変換するＰＷＭ制御コンバータ
や、直流電力を交流電力に変換するＰＷＭ制御インバー
タ等のような、３レベル電力変換装置が多く用いられて
きている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of power systems,
Three-level power converters such as a PWM control converter that converts AC power into DC power and a PWM control inverter that converts DC power into AC power have been widely used.
【０００３】この３レベル電力変換装置は、通常、複数
のスイッチング素子を直列接続して構成され、接続中間
点から交流出力を得るようにしている。[0003] This three-level power converter is usually constructed by connecting a plurality of switching elements in series, and obtains an AC output from a connection intermediate point.
【０００４】図７は、この種の従来の３レベル電力変換
装置（３レベルインバータ）の１相分の主回路構成例を
示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a main circuit configuration for one phase of this type of conventional three-level power converter (three-level inverter).
【０００５】なお、単相、３相出力電力変換装置の場合
には、他の相および２相も同様に構成される。[0005] In the case of a single-phase / three-phase output power converter, the other phases and the two phases are similarly configured.
【０００６】図７において、直流電源ＶＤ１,ＶＤ２
は、互いに直列接続された第１，第２の２組の平滑コン
デンサＦＣ１,ＦＣ２の接続点を中間電位点Ｃとして直
流電圧を出力するように、直流電圧源を構成している。In FIG. 7, DC power supplies VD1, VD2
Constitutes a DC voltage source so as to output a DC voltage with the connection point of the first and second two sets of smoothing capacitors FC1 and FC2 connected in series as an intermediate potential point C.
【０００７】３レベル電力変換回路は、直流電圧源の正
電位ラインＰと負電位ラインＮとの間に、フリーホイリ
ングダイオードＤ１〜Ｄ４を内蔵した第１，第２，第
３，第４の４個のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲー
ト形トランジスタ：ＩＧＢＴ等の自己消弧形素子）Ｑ１
〜Ｑ４の直列回路を接続し、また第２，第３のスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点より、負荷Ｌが接続される
交流端子Ｍを導出し、さらに第１，第２のスイッチング
素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と直流電圧源の中間電位点Ｃと
の間に、第１の結合ダイオードであるクランプダイオー
ドＣＤＰを接続し、かつ第３，第４のスイッチング素子
Ｑ３，Ｑ４の接続点と直流電圧源の中間電位点Ｃとの間
に、第２の結合ダイオードであるクランプダイオードＣ
ＤＮを接続して構成している。なお、Ｌｄ１,Ｌｄ２,Ｌ
Ｓ１,ＬＳ２は、配線インダクタンスをそれぞれ示して
いる。The three-level power conversion circuit includes first, second, third, and fourth built-in free-wheeling diodes D1 to D4 between a positive potential line P and a negative potential line N of a DC voltage source. Four switching elements (for example, insulated gate transistor: self-extinguishing element such as IGBT) Q1
To Q4, and an AC terminal M to which a load L is connected is derived from a connection point between the second and third switching elements Q1 and Q2. A clamp diode CDP as a first coupling diode is connected between the connection point of Q2 and the intermediate potential point C of the DC voltage source, and the connection point of the third and fourth switching elements Q3 and Q4 and the DC voltage A second coupling diode, a clamp diode C, between the source and the intermediate potential point C.
It is configured by connecting DN. Note that Ld1, Ld2, L
S1 and LS2 indicate wiring inductances, respectively.
【０００８】かかる構成の３レベル電力変換装置におい
て、負荷Ｌに印加する出力電圧(Ｍ-Ｃ間電圧)をＶoutと
すると、出力電圧Ｖoutは、次のような動作によって出
力される。In the three-level power converter having such a configuration, if the output voltage (M-C voltage) applied to the load L is Vout, the output voltage Vout is output by the following operation.
【０００９】すなわち、 スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２がオンの
時 Ｖout＝＋ＶＤ１ スイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３がオンの
時 Ｖout＝０ スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４がオンの
時 Ｖout＝−ＶＤ２ スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を、上記のように動作をさ
せることによって、３レベルの電圧を出力させる。That is, when switching element Q1 and switching element Q2 are on, Vout = + VD1 when switching element Q2 and switching element Q3 are on, Vout = 0 when switching element Q3 and switching element Q4 are on, Vout = −VD2. By causing Q1 to Q4 to operate as described above, a three-level voltage is output.
【００１０】上記の場合、通常は、スイッチング素子を
２個ずつオンさせるが、スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２,Ｑ
３、またはスイッチング素子Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４の３個のス
イッチング素子が同時にオンになると、平滑コンデンサ
ＦＣ１,ＦＣ２の両端が短絡されて短絡電流が流れ、当
該短絡電流によって正常なスイッチング素子を破壊する
場合がある。In the above case, the switching elements are normally turned on two by two, but the switching elements Q1, Q2, Q
When three or three switching elements Q2, Q3, Q4 are turned on at the same time, both ends of the smoothing capacitors FC1 and FC2 are short-circuited, a short-circuit current flows, and a normal switching element is destroyed by the short-circuit current. There is.
【００１１】例えば、図７において、スイッチング素子
Ｑ１〜Ｑ３にオン信号が入ると、平滑コンデンサＦＣ１
→スイッチング素子Ｑ１→スイッチング素子Ｑ２→スイ
ッチング素子Ｑ３→クランプダイオードＣＤＮの経路で
短絡され、その経路を過大な短絡電流が流れて、スイッ
チング素子を破壊することがある。For example, in FIG. 7, when an ON signal is input to the switching elements Q1 to Q3, the smoothing capacitor FC1
The switching element Q1 → the switching element Q2 → the switching element Q3 → the clamp diode CDN is short-circuited, and an excessive short-circuit current flows through the path, which may destroy the switching element.
【００１２】したがって、実際の制御は、短絡を防止す
るために、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ
３を逆動作させ、またスイッチング素子Ｑ２とスイッチ
ング素子Ｑ４を逆動作させるようにしている。Therefore, in actual control, switching element Q1 and switching element Q
3 is operated in reverse, and the switching elements Q2 and Q4 are operated in reverse.
【００１３】すなわち、スイッチング素子Ｑ１がオンの
時はスイッチング素子Ｑ３をオフさせ、スイッチング素
子Ｑ３がオンの時は素子Ｑ１をオフさせるようにしてい
る。That is, when the switching element Q1 is on, the switching element Q3 is turned off, and when the switching element Q3 is on, the element Q1 is turned off.
【００１４】同様に、スイッチング素子Ｑ２がオンの時
はスイッチング素子Ｑ４をオフさせ、スイッチング素子
Ｓ４がオンの時はスイッチング素子Ｑ２をオフさせるよ
うにしている。Similarly, when the switching element Q2 is on, the switching element Q4 is turned off, and when the switching element S4 is on, the switching element Q2 is turned off.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の３レベル電力変換装置においては、次のような
間題点がある。However, the above-described conventional three-level power converter has the following problems.
【００１６】すなわち、前述したように、正電圧出力の
場合、スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２がオンの時に、スイ
ッチング素子Ｑ３が誤点弧して平滑コンデンサＦＣ１に
短絡が発生すると、例えば図８に示すように、過大な充
放電電流（振動電流）が流れる。That is, as described above, in the case of a positive voltage output, when switching element Q3 is turned on and switching element Q3 is erroneously fired and short-circuiting occurs in smoothing capacitor FC1, for example, as shown in FIG. , An excessive charge / discharge current (oscillation current) flows.
【００１７】放電の場合には、平滑コンデンサＦＣ１
(＋)→配線インダクタンスＬＳ１→スイッチング素子Ｑ
１→スイッチング素子Ｑ２→スイッチング素子Ｑ３→ク
ランプダイオードＣＤＮ→平滑コンデンサＦＣ１(−)の
経路で流れ、その反転電流は、平滑コンデンサＦＣ１
(−)→クランプダイオードＣＤＰ→フリーホイリングダ
イオードＤ１→配線インダクタンスＬＳ１→平滑コンデ
ンサＦＣ１(＋)の経路で流れる。In the case of discharging, the smoothing capacitor FC1
(+) → wiring inductance LS1 → switching element Q
1 → switching element Q2 → switching element Q3 → clamp diode CDN → smoothing capacitor FC1 (−). The reverse current flows through smoothing capacitor FC1.
(−) → Clamp diode CDP → Freewheeling diode D1 → Wiring inductance LS1 → Smoothing capacitor FC1 (+).
【００１８】そして、この電流のピーク値は、大容量の
電力変換装置では数十ＫＡ以上の電流値になる。The peak value of this current becomes a current value of several tens KA or more in a large-capacity power converter.
【００１９】その結果、反転電流は、放電経路と異なる
経路のクランプダイオードＣＤＰとフリーホイリングダ
イオードＤ１を流れ、スイッチング素子の異常過熱や過
電流のために、スイッチング素子を破壊してしまうこと
がある。As a result, the reversal current flows through the clamp diode CDP and the free-wheeling diode D1 on a path different from the discharge path, and may destroy the switching element due to abnormal overheating or overcurrent of the switching element. .
【００２０】一方、負電圧出力の場合、スイッチング素
子Ｑ３,Ｑ４がオンの時に、スイッチング素子Ｑ２が誤
点弧して平滑コンデンサＦＣ２に短絡が発生すると、放
電電流は、平滑コンデンサＦＣ２(＋)→クランプダイオ
ードダイオードＣＤＰ→スイッチング素子Ｑ２→スイッ
チング素子Ｑ３→スイッチング素子Ｑ４→配線インダク
タンスＬＳ２→平滑コンデンサＦＣ２(−)の経路で流
れ、その反転電流は、平滑コンデンサＦＣ２(−)→配線
インダクタンスＬＳ２→フリーホイリングダイオードＤ
４→クランプダイオードダイオードＣＤＮ→平滑コンデ
ンサＦＣ１(＋)の経路で流れる。On the other hand, in the case of a negative voltage output, when the switching element Q2 is erroneously fired and the short circuit occurs in the smoothing capacitor FC2 when the switching elements Q3 and Q4 are on, the discharge current is reduced to the smoothing capacitor FC2 (+) → Clamp diode Diode CDP → switching element Q2 → switching element Q3 → switching element Q4 → wiring inductance LS2 → smoothing capacitor FC2 (−), and its reversal current is smoothing capacitor FC2 (−) → wiring inductance LS2 → freewheel Ring diode D
4 → clamp diode flows through diode CDN → smoothing capacitor FC1 (+).
【００２１】同様に、反転電流は、放電経路と異なる経
路のクランプダイオードダイオードＣＤＮとフリーホイ
リングダイオードＤ４を流れ、スイッチング素子を破壊
してしまうことがある。Similarly, the inversion current may flow through the clamp diode CDN and the free-wheeling diode D4 on a path different from the discharge path, and may destroy the switching element.
【００２２】以上のように、従来の３レベル電力変換装
置においては、スイッチング素子の誤点弧によって平滑
コンデンサの端子間に短絡が発生すると、短絡電流の反
転電流は異なる経路で流れるために、正常なスイッチン
グ素子を破壊してしまうことがある。As described above, in the conventional three-level power converter, when a short circuit occurs between the terminals of the smoothing capacitor due to erroneous firing of the switching element, the reverse current of the short-circuit current flows through different paths. The switching element may be destroyed.
【００２３】本発明の目的は、スイッチング素子の誤点
弧によって短絡時に流れる反転電流を分流することによ
り、正常な素子に流れる電流を低減して正常な素子の破
壊を未然に防止することが可能な３レベル電力変換装置
を提供することにある。An object of the present invention is to divert an inversion current flowing at the time of short circuit due to a false firing of a switching element, thereby reducing a current flowing to a normal element and preventing a normal element from being destroyed. Another object of the present invention is to provide a three-level power conversion device.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、互いに直列接続さ
れた第１および第２の平滑コンデンサの接続点を中間電
位点として直流電圧を出力する直流電圧源の正電位ライ
ンと負電位ラインとの間に、第１，第２，第３，第４の
スイッチング素子の直列回路を接続し、第２および第３
のスイッチング素子の接続点より交流端子を導出し、第
１および第２のスイッチング素子の接続点と直流電圧源
の中間電位点との間に第１の結合ダイオードを接続し、
第３および第４のスイッチング素子の接続点と直流電圧
源の中間電位点との間に第２の結合ダイオードを接続し
てなる３レベルインバータ装置において、正電位ライン
と中間電位点との間に設置される第１の平滑コンデン
サ、および中間電位点と負電位ラインとの間に設置され
る第２の平滑コンデンサの両端にそれぞれ、ダイオード
を逆並列に接続している。According to a first aspect of the present invention, there is provided a DC voltage control system comprising a connection point of a first and a second smoothing capacitor connected in series to an intermediate potential point. A series circuit of first, second, third, and fourth switching elements is connected between a positive potential line and a negative potential line of a DC voltage source that outputs
An AC terminal is derived from a connection point of the switching elements of the first and second switching elements, and a first coupling diode is connected between a connection point of the first and second switching elements and an intermediate potential point of the DC voltage source;
In a three-level inverter device in which a second coupling diode is connected between a connection point of the third and fourth switching elements and an intermediate potential point of a DC voltage source, between a positive potential line and an intermediate potential point Diodes are connected in anti-parallel to both ends of the first smoothing capacitor provided and the second smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and the negative potential line.
【００２５】従って、請求項１に対応する発明の３レベ
ル電力変換装置においては、正電位ラインと中間電位点
との間に設置される第１の平滑コンデンサ、および中間
電位点と負電位ラインとの間に設置される第２の平滑コ
ンデンサの両端にそれぞれ、ダイオードを逆並列に接続
することにより、回路の短絡事故が発生した場合に流れ
る過大な反転電流から、正常な素子の破壊を保護するこ
とができる。Accordingly, in the three-level power converter according to the present invention, the first smoothing capacitor provided between the positive potential line and the intermediate potential point, and the intermediate potential point and the negative potential line are connected to each other. A diode is connected in anti-parallel to both ends of the second smoothing capacitor installed between them, thereby protecting the normal element from destruction from an excessive reversal current flowing when a short circuit occurs in the circuit. be able to.
【００２６】また、請求項２に対応する発明では、互い
に直列接続された第１および第２の平滑コンデンサの接
続点を中間電位点として直流電圧を出力する直流電圧源
の正電位ラインと負電位ラインとの間に、第１，第２，
第３，第４のスイッチング素子の直列回路を複数相分接
続し、それぞれの相の第２および第３のスイッチング素
子の接続点より交流端子を導出し、それぞれの相の第１
および第２のスイッチング素子の接続点と直流電圧源の
中間電位点との間に第１の結合ダイオードを接続し、そ
れぞれの相の第３および第４のスイッチング素子の接続
点と直流電圧源の中間電位点との間に第２の結合ダイオ
ードを接続してなり、複数相出力を構成する３レベルイ
ンバータ装置において、正電位ラインと中間電位点との
間に設置される第１の平滑コンデンサ、および中間電位
点と負電位ラインとの間に設置される第２の平滑コンデ
ンサの両端にそれぞれ、ダイオードを逆並列に接続して
いる。In the invention corresponding to claim 2, a positive potential line and a negative potential of a DC voltage source for outputting a DC voltage with a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point. Between the line and the first, second,
A series circuit of the third and fourth switching elements is connected for a plurality of phases, an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of each phase, and a first terminal of each phase is derived.
And a first coupling diode connected between a connection point of the second switching element and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a connection point of the third and fourth switching elements of each phase and the DC voltage source. A first smoothing capacitor installed between a positive potential line and an intermediate potential point in a three-level inverter device having a second coupling diode connected between the positive potential line and the intermediate potential point; Diodes are connected in anti-parallel to both ends of a second smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and the negative potential line.
【００２７】従って、請求項２に対応する発明の３レベ
ル電力変換装置においては、正電位ラインと中間電位点
との間に設置される第１の平滑コンデンサ、および中間
電位点と負電位ラインとの間に設置される第２の平滑コ
ンデンサの両端にそれぞれ、ダイオードを逆並列に接続
することにより、回路の短絡事故が発生した場合に流れ
る過大な反転電流から、正常な素子の破壊を保護するこ
とができる。Therefore, in the three-level power converter according to the second aspect of the present invention, the first smoothing capacitor provided between the positive potential line and the intermediate potential point, and the intermediate potential point and the negative potential line are connected to each other. A diode is connected in anti-parallel to both ends of the second smoothing capacitor installed between them, thereby protecting the normal element from destruction from an excessive reversal current flowing when a short circuit occurs in the circuit. be able to.
【００２８】さらに、請求項３に対応する発明では、互
いに直列接続された第１および第２の平滑コンデンサの
接続点を中間電位点として直流電圧を出力する直流電圧
源の正電位ラインと負電位ラインとの間に、第１，第
２，第３，第４のスイッチング素子の直列回路を複数相
分接続し、それぞれの相の第２および第３のスイッチン
グ素子の接続点より交流端子を導出し、それぞれの相の
第１および第２のスイッチング素子の接続点と直流電圧
源の中間電位点との間に第１の結合ダイオードを接続
し、それぞれの相の第３および第４のスイッチング素子
の接続点と直流電圧源の中間電位点との間に第２の結合
ダイオードを接続してなり、複数相出力を構成する３レ
ベルインバータ装置において、正電位ラインと中間電位
点との間に設置される第１の平滑コンデンサ、および中
間電位点と負電位ラインとの間に設置される第２の平滑
コンデンサの両端にそれぞれ、複数分割したダイオード
を逆並列に接続している。Further, in the invention corresponding to claim 3, a positive potential line and a negative potential of a DC voltage source for outputting a DC voltage with the connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point. A series circuit of the first, second, third, and fourth switching elements is connected to the line for a plurality of phases, and an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of each phase. A first coupling diode is connected between a connection point of the first and second switching elements of each phase and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a third and fourth switching element of each phase is connected. A second coupling diode is connected between the connection point of the DC voltage source and the intermediate potential point of the DC voltage source, and is installed between the positive potential line and the intermediate potential point in a three-level inverter device constituting a multi-phase output. Be done Each first smoothing capacitor, and across the second smoothing capacitor which is disposed between the intermediate potential point and the negative potential line, connecting a plurality divided diode in reverse parallel.
【００２９】従って、請求項３に対応する発明の３レベ
ル電力変換装置においては、正電位ラインと中間電位点
との間に設置される第１の平滑コンデンサ、および中間
電位点と負電位ラインとの間に設置される第２の平滑コ
ンデンサの両端にそれぞれ、複数分割したダイオードを
逆並列に接続することにより、回路の短絡事故が発生し
た場合に流れる過大な反転電流から、正常な素子の破壊
を保護することができる。Therefore, in the three-level power converter according to the third aspect of the present invention, the first smoothing capacitor provided between the positive potential line and the intermediate potential point, and the intermediate potential point and the negative potential line are connected to each other. By connecting a plurality of divided diodes in anti-parallel to both ends of the second smoothing capacitor installed between them, an excessive reversal current flowing when a short circuit fault occurs in the circuit can destroy the normal element. Can be protected.
【００３０】一方、請求項４に対応する発明では、互い
に直列接続された第１および第２の平滑コンデンサの接
続点をそれぞれの相の中間電位点として直流電圧を出力
する複数相分の直流電圧源の正電位ラインと負電位ライ
ンとの間に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素
子の直列回路をそれぞれ接続し、それぞれの相の第２お
よび第３のスイッチング素子の接続点より交流端子を導
出し、それぞれの相の第１および第２のスイッチング素
子の接続点と直流電圧源の中間電位点との間に第１の結
合ダイオードを接続し、それぞれの相の第３および第４
のスイッチング素子の接続点と直流電圧源の中間電位点
との間に第２の結合ダイオードを接続してなり、複数相
出力を構成する３レベルインバータ装置において、それ
ぞれの相の正電位ラインと中間電位点との間に設置され
る第１の平滑コンデンサ、およびそれぞれの相の中間電
位点と負電位ラインとの間に設置される第２の平滑コン
デンサの両端にそれぞれ、ダイオードを逆並列に接続し
ている。On the other hand, in the invention corresponding to claim 4, a DC voltage for a plurality of phases for outputting a DC voltage with a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point of each phase. A series circuit of first, second, third and fourth switching elements is connected between the positive potential line and the negative potential line of the source, respectively, and the connection of the second and third switching elements of each phase is performed. An AC terminal is derived from the point, a first coupling diode is connected between a connection point of the first and second switching elements of each phase and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a third coupling diode of each phase is connected. And fourth
A second coupling diode is connected between the connection point of the switching element and the intermediate potential point of the DC voltage source. Diodes are connected in anti-parallel to both ends of a first smoothing capacitor provided between the potential point and a second smoothing capacitor provided between an intermediate potential point of each phase and a negative potential line. are doing.
【００３１】従って、請求項４に対応する発明の３レベ
ル電力変換装置においては、それぞれの相の正電位ライ
ンと中間電位点との間に設置される第１の平滑コンデン
サ、およびそれぞれの相の中間電位点と負電位ラインと
の間に設置される第２の平滑コンデンサの両端にそれぞ
れ、ダイオードを逆並列に接続することにより、回路の
短絡事故が発生した場合に流れる過大な反転電流から、
正常な素子の破壊を保護することができる。Therefore, in the three-level power converter according to the present invention, the first smoothing capacitor provided between the positive potential line of each phase and the intermediate potential point, and the first smoothing capacitor of each phase are provided. By connecting a diode in anti-parallel to both ends of the second smoothing capacitor installed between the intermediate potential point and the negative potential line, an excessive reversal current flowing when a short circuit accident occurs in the circuit,
It is possible to protect a normal element from being destroyed.
【００３２】また、請求項５に対応する発明では、互い
に直列接続された第１および第２の平滑コンデンサの接
続点を中間電位点として直流電圧を出力する直流電圧源
の正電位ラインと負電位ラインとの間に、第１，第２，
第３，第４のスイッチング素子の直列回路を複数相分接
続し、それぞれの相の第２および第３のスイッチング素
子の接続点より交流端子を導出し、それぞれの相の第１
および第２のスイッチング素子の接続点と直流電圧源の
中間電位点との間に第１の結合ダイオードを接続し、そ
れぞれの相の第３および第４のスイッチング素子の接続
点と直流電圧源の中間電位点との間に第２の結合ダイオ
ードを接続してなり、複数相出力を構成する３レベルイ
ンバータ装置において、それぞれの相の第１と第２のス
イッチング素子の直列回路、およびそれぞれの相の第３
と第４のスイッチング素子の直列回路にそれぞれ、ダイ
オードを逆並列に接続している。Further, in the invention corresponding to claim 5, the positive potential line and the negative potential of a DC voltage source for outputting a DC voltage with the connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point. Between the line and the first, second,
A series circuit of the third and fourth switching elements is connected for a plurality of phases, an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of each phase, and a first terminal of each phase is derived.
And a first coupling diode connected between a connection point of the second switching element and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a connection point of the third and fourth switching elements of each phase and the DC voltage source. In a three-level inverter device in which a second coupling diode is connected between an intermediate potential point and a multi-phase output, a series circuit of first and second switching elements of each phase and each phase The third
And a diode are connected in anti-parallel to the series circuit of the fourth switching element.
【００３３】従って、請求項５に対応する発明の３レベ
ル電力変換装置においては、それぞれの相の第１と第２
のスイッチング素子の直列回路、およびそれぞれの相の
第３と第４のスイッチング素子の直列回路にそれぞれ、
ダイオードを逆並列に接続することにより、回路の短絡
事故が発生した場合に流れる過大な反転電流から、正常
な素子の破壊を保護することができる。Therefore, in the three-level power converter according to the present invention corresponding to claim 5, the first and second phases of each phase are provided.
, And a series circuit of the third and fourth switching elements of each phase, respectively.
By connecting the diodes in anti-parallel, it is possible to protect a normal element from being destroyed from an excessive reversal current flowing when a short circuit fault occurs in the circuit.
【００３４】さらに、請求項６に対応する発明では、互
いに直列接続された第１および第２の平滑コンデンサの
接続点を中間電位点として直流電圧を出力する直流電圧
源の正電位ラインと負電位ラインとの間に、第１，第
２，第３，第４のスイッチング素子の直列回路をＮ相
（Ｎは３以上の整数）分接続し、それぞれの相の第２お
よび第３のスイッチング素子の接続点より交流端子を導
出し、それぞれの相の第１および第２のスイッチング素
子の接続点と直流電圧源の中間電位点との間に第１の結
合ダイオードを接続し、それぞれの相の第３および第４
のスイッチング素子の接続点と直流電圧源の中間電位点
との間に第２の結合ダイオードを接続してなり、複数相
出力を構成する３レベルインバータ装置において、相数
Ｎよりも少ない数の任意の相における、第１と第２のス
イッチング素子の直列回路、および第３と第４のスイッ
チング素子の直列回路にそれぞれ、ダイオードを逆並列
に接続している。Further, in the invention according to claim 6, a positive potential line and a negative potential of a DC voltage source for outputting a DC voltage with a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point. A series circuit of first, second, third, and fourth switching elements is connected between the first and second switching elements for N phases (N is an integer of 3 or more), and the second and third switching elements of each phase are connected. The first coupling diode is connected between the connection point of the first and second switching elements of each phase and the intermediate potential point of the DC voltage source, and an AC terminal is derived from the connection point of each phase. Third and fourth
A second coupling diode is connected between the connection point of the switching element and the intermediate potential point of the DC voltage source to form a multi-phase output. In each phase, diodes are connected in anti-parallel to the series circuit of the first and second switching elements and the series circuit of the third and fourth switching elements, respectively.
【００３５】従って、請求項６に対応する発明の３レベ
ル電力変換装置においては、相数Ｎよりも少ない数の任
意の相における、第１と第２のスイッチング素子の直列
回路、および第３と第４のスイッチング素子の直列回路
にそれぞれ、ダイオードを逆並列に接続することによ
り、回路の短絡事故が発生した場合に流れる過大な反転
電流から、正常な素子の破壊を保護することができる。Therefore, in the three-level power converter according to the invention, the series circuit of the first and second switching elements, and the third and fourth switching elements in any number of phases smaller than the number N of phases are provided. By connecting diodes in anti-parallel to the series circuit of the fourth switching element, it is possible to protect a normal element from destruction from an excessive reversal current flowing when a short circuit accident occurs in the circuit.
【００３６】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００３７】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による３レベル電力変換装置（３レベルインバータ）
の構成例を示す回路図であり、図７と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。(First Embodiment) FIG. 1 shows a three-level power converter (three-level inverter) according to the present embodiment.
7 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 7, the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.
【００３８】すなわち、本実施の形態による３レベル電
力変換装置は、図１に示すように、前記図７における正
電位ラインＰと中間電位点Ｃとの間に設置される第１の
平滑コンデンサＦＣ１、および中間電位点Ｃと負電位ラ
インＮとの間に設置される第２の平滑コンデンサＦＣ２
の両端にそれぞれ、ダイオードＦＤ１およびＦＤ２を逆
並列に接続した構成としている。That is, the three-level power converter according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, uses the first smoothing capacitor FC1 installed between the positive potential line P and the intermediate potential point C in FIG. , And a second smoothing capacitor FC2 installed between the intermediate potential point C and the negative potential line N.
Are connected in reverse parallel to diodes FD1 and FD2, respectively.
【００３９】次に、以上のように構成した本実施の形態
による３レベル電力変換装置の作用について説明する。Next, the operation of the three-level power converter according to the present embodiment configured as described above will be described.
【００４０】（１）正電圧出力中(スイッチング素子Ｑ
１とスイッチング素子Ｑ２がオン)に、スイッチング素
子Ｑ３が誤オンすると、平滑コンデンサＦＣ１の両端が
短絡し、平滑コンデンサＦＣ１(＋)→配線インダクタン
スＬＳ１→スイッチング素子Ｑ１→スイッチング素子Ｑ
２→スイッチング素子Ｑ３→クランプダイオードＣＤＮ
→平滑コンデンサＦＣ１(−)の経路で、短絡電流ＩＳ１
が流れる。(1) During positive voltage output (switching element Q
1 and the switching element Q2 are turned on) and the switching element Q3 is erroneously turned on, both ends of the smoothing capacitor FC1 are short-circuited, and the smoothing capacitor FC1 (+) → the wiring inductance LS1 → the switching element Q1 → the switching element Q
2 → Switching element Q3 → Clamp diode CDN
→ In the path of the smoothing capacitor FC1 (-), the short-circuit current IS1
Flows.
【００４１】また、その反転電流（図８の−側）は、一
方の電流ＩＳ１'は、従来通り、平滑コンデンサＦＣ１
(−)→クランプダイオードＣＤＰ→フリーホイリングダ
イオードＤ１→配線インダクタンスＬＳ１→平滑コンデ
ンサＦＣ１(＋)と流れ、もう一方の電流ＩＳ２'は、平
滑コンデンサＦＣ１(−)→逆並列ダイオードＦＤ１→平
滑コンデンサＦＣ１(＋)と流れる。The inverted current (− side in FIG. 8) is the same as that of the conventional art.
(−) → Clamp diode CDP → Freewheeling diode D1 → Wiring inductance LS1 → Smoothing capacitor FC1 (+), and the other current IS2 ′ flows through smoothing capacitor FC1 (−) → antiparallel diode FD1 → Smoothing capacitor FC1 Flows with (+).
【００４２】その結果、反転電流は２つの経路に流れ、
分割電流として流れる。As a result, the reversal current flows in two paths,
It flows as a split current.
【００４３】この場合、電流ＩＳ２’の経路は、平滑コ
ンデンサＦＣ１の直近に設置されるために、回路インピ
ーダンスが低い分だけ、ＩＳ２’＞ＩＳ１'となる。In this case, since the path of the current IS2 'is placed immediately near the smoothing capacitor FC1, IS2'> IS1 'because the circuit impedance is low.
【００４４】(２)負電圧出力中(スイッチング素子Ｑ３
とスイッチング素子Ｑ４がオン)に、スイッチング素子
Ｑ２が誤オンすると、平滑コンデンサＦＣ２の両端が短
絡し、平滑コンデンサＦＣ２(＋)→クランプダイオード
ＣＤＰ→スイッチング素子Ｑ２→スイッチング素子Ｑ３
→スイッチング素子Ｑ４→配線インダクタンスＬＳ２→
平滑コンデンサＦＣ２(−)の経路で、短絡電流が流れ
る。(2) During output of negative voltage (switching element Q3
When the switching element Q2 is turned on incorrectly, the both ends of the smoothing capacitor FC2 are short-circuited, and the smoothing capacitor FC2 (+) → the clamp diode CDP → the switching element Q2 → the switching element Q3
→ switching element Q4 → wiring inductance LS2 →
A short-circuit current flows through the path of the smoothing capacitor FC2 (−).
【００４５】また、その反転電流(図８の−側)は、一方
の電流ＩＳ１'は、従来通り、平滑コンデンサＦＣ２
(−)→配線インダクタンスＬＳ２→フリーホイリングダ
イオードＤ４→クランプダイオードＣＤＮ→平滑コンデ
ンサＦＣ２(＋)と流れ、もう一方の電流ＩＳ２'は、平
滑コンデンサＦＣ２(−)→逆並列ダイオードＦＤ２→平
滑コンデンサＦＣ２(＋)と流れる。The reversal current (negative side in FIG. 8) shows that one current IS1 'is the same as the conventional
(−) → the wiring inductance LS2 → the free wheeling diode D4 → the clamp diode CDN → the smoothing capacitor FC2 (+), and the other current IS2 ′ flows through the smoothing capacitor FC2 (−) → the anti-parallel diode FD2 → the smoothing capacitor FC2. Flows with (+).
【００４６】その結果、反転電流は２つの経路に流れ、
分割電流として流れる。As a result, the reversal current flows in two paths,
It flows as a split current.
【００４７】この場合、電流ＩＳ２の経路は、平滑コン
デンサＦＣ１の直近に設置されるために、回路インピー
ダンスが低い分だけ、ＩＳ２'＞ＩＳ１'となる。In this case, since the path of the current IS2 is provided immediately adjacent to the smoothing capacitor FC1, IS2 '>IS1' because the circuit impedance is low.
【００４８】上述したように、本実施の形態による３レ
ベル電力変換装置では、短絡電流の反転電流を分割して
流すことによって、正常な素子ＣＤＰ，Ｄ１またはＣＤ
Ｎ，Ｄ４を過電流破壊から防止することが可能となる。As described above, in the three-level power converter according to the present embodiment, a normal element CDP, D1 or CD
N and D4 can be prevented from overcurrent destruction.
【００４９】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による３レベル電力変換装置（３相一括の３レベルイ
ンバータ）の構成例を示す回路図であり、図１と同一要
素には同一符号を付して示している。 図２において、直流電源ＶＤ１,ＶＤ２は、互いに直列
接続された第１，第２の２組の平滑コンデンサＦＣ１,
ＦＣ２の接続点を中間電位点Ｃとして直流電圧を出力す
るように、直流電圧源を構成している。(Second Embodiment) FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a three-level power converter (three-phase batch three-level inverter) according to the present embodiment. Are denoted by the same reference numerals. In FIG. 2, DC power supplies VD1 and VD2 are first and second two sets of smoothing capacitors FC1 and FC2 connected in series with each other.
The DC voltage source is configured to output a DC voltage using the connection point of FC2 as the intermediate potential point C.
【００５０】３レベル電力変換回路は、直流電圧源の正
電位ラインＰと負電位ラインＮとの間に、フリーホイリ
ングダイオードＤ１〜Ｄ４を内蔵した第１，第２，第
３，第４の４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の直列回
路を複数相分（本例では、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相分）接続し、
またそれぞれの相の第２，第３のスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の接続点より、負荷Ｌが接続される交流端子Ｍ
を導出し、さらにそれぞれの相の第１，第２のスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と直流電圧源の中間電位点
Ｃとの間に、第１の結合ダイオードであるクランプダイ
オードＣＤＰを接続し、かつそれぞれの相の第３，第４
のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点と直流電圧源の
中間電位点Ｃとの間に、第２の結合ダイオードであるク
ランプダイオードＣＤＮを接続して、複数相出力（本例
では３相出力）を構成している。さらに、正電位ライン
Ｐと中間電位点Ｃとの間に設置される第１の平滑コンデ
ンサＦＣ１、および中間電位点Ｃと負電位ラインＮとの
間に設置される第２の平滑コンデンサＦＣ２の両端にそ
れぞれ、ダイオードＦＤ１およびＦＤ２を逆並列に接続
している。The three-level power conversion circuit includes first, second, third, and fourth freewheeling diodes D1 to D4 between the positive potential line P and the negative potential line N of the DC voltage source. A series circuit of four switching elements Q1 to Q4 is connected for a plurality of phases (in this example, three phases of U, V, W),
Also, the second and third switching elements Q of each phase
AC terminal M to which load L is connected
And a clamp diode CDP as a first coupling diode is connected between the connection point of the first and second switching elements Q1 and Q2 of each phase and the intermediate potential point C of the DC voltage source. And the third and fourth phases of each phase
, A clamp diode CDN as a second coupling diode is connected between the connection point of the switching elements Q3 and Q4 and the intermediate potential point C of the DC voltage source to output a multi-phase output (three-phase output in this example). Make up. Further, both ends of a first smoothing capacitor FC1 installed between the positive potential line P and the intermediate potential point C and a second smoothing capacitor FC2 installed between the intermediate potential point C and the negative potential line N , Diodes FD1 and FD2 are connected in anti-parallel, respectively.
【００５１】なお、Ｌｄ１,Ｌｄ２,ＬＳ１,ＬＳ２は、
配線インダクタンスをそれぞれ示している。Note that Ld1, Ld2, LS1, and LS2 are:
The wiring inductance is shown.
【００５２】また、図２では、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相各相の要
素については、それぞれＵ,Ｖ,Ｗの各添字を追記して示
している。 次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベ
ル電力変換装置の作用について説明する。In FIG. 2, U, V, and W subscripts are added to the elements of each of the three phases U, V, and W, respectively. Next, the operation of the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
【００５３】まず、短絡モードの電流経路について述べ
る。First, the current path in the short-circuit mode will be described.
【００５４】３相運転において、Ｕ相が正電圧出力中
(スイッチング素子ＱＵ１とスイッチング素子ＱＵ２が
オン)に、スイッチング素子ＱＵ３が誤オンした場合、
平滑コンデンサＦＣ１の両端が短絡し、平滑コンデンサ
ＦＣ１(＋)→配線インダクタンスＬＳＵ１→スイッチン
グ素子ＱＵ１→スイッチング素子ＱＵ２→スイッチング
素子ＱＵ３→クランプダイオードＣＤＵ２→平滑コンデ
ンサＦＣ１(−)の経路で、短絡電流が流れる。In three-phase operation, U-phase is outputting a positive voltage
(When switching element QU1 and switching element QU2 are on), when switching element QU3 is erroneously turned on,
Both ends of the smoothing capacitor FC1 are short-circuited, and a short-circuit current flows through a path of the smoothing capacitor FC1 (+) → the wiring inductance LSU1 → the switching element KU1 → the switching element QU2 → the switching element QU3 → the clamp diode CDU2 → the smoothing capacitor FC1 (−). .
【００５５】また、その反転電流(図２の−側)は、電
流ＩＳＵ１'は、平滑コンデンサＦＣ１(−)→クランプ
ダイオードＣＤＵ１→フリーホイリングダイオードＤＵ
１→配線インダクタンスＬＳＵ１→平滑コンデンサＦＣ
１(＋)、電流ＩＳＶ１'は、平滑コンデンサＦＣ１
(−)→クランプダイオードＣＤＶ１→フリーホイリング
ダイオードＤＶ１→配線インダクタンスＬＳＶ１→平滑
コンデンサＦＣ１(＋)、電流ＩＳＷ１１は、平滑コン
デンサＦＣ１(−)→クランプダイオードＣＤＷ１→フリ
ーホイリングダイオードＤＷ１→配線インダクタンスＬ
ＳＷ１→平滑コンデンサＦＣ１(＋)の３つの経路に分割
して流れる。The inverted current (-side in FIG. 2) is obtained by changing the current ISU1 'from the smoothing capacitor FC1 (-) → the clamp diode CDU1 → the free-wheeling diode DU.
1 → Wiring inductance LSU1 → Smoothing capacitor FC
1 (+), the current ISV1 '
(−) → Clamp diode CDV1 → Free wheeling diode DV1 → Wiring inductance LSV1 → Smoothing capacitor FC1 (+), current ISW11 is smoothing capacitor FC1 (−) → Clamp diode CDW1 → Free wheeling diode DW1 → Wiring inductance L
SW1 → smoothing capacitor FC1 (+) is divided into three paths and flows.
【００５６】その結果、短絡したＵ相に関係ないＶ,Ｗ
相にも過電流が流れ、クランプダイオードダイオードＣ
ＤＶ１,フリーホイリングダイオードＤＶ１,クランプダ
イオードダイオードＣＤＷ１,クランプダイオードダイ
オードＤＷ１を破壊してしまうことがある。As a result, V and W irrespective of the short-circuited U phase
Overcurrent also flows through the phase, clamp diode diode C
DV1, the freewheeling diode DV1, the clamp diode CDW1, and the clamp diode DW1 may be destroyed.
【００５７】一方、負電圧出力中(スイッチング素子Ｑ
Ｕ３とスイッチング素子ＱＵ４がオン)に、スイッチン
グ素子ＱＵ２が誤オンした場合にも、反転電流は、上記
の場合と同様に、Ｕ相に関係ないＶ,Ｗ相のクランプダ
イオードダイオードＣＤＶ２,フリーホイリングダイオ
ードＤＶ４,クランプダイオードダイオードＣＤＷ２,ク
ランプダイオードダイオードＤＷ２に過電流が流れ、素
子を破壊してしまうことがある。On the other hand, during negative voltage output (switching element Q
In the case where the switching element QU2 is turned on erroneously while the switching element QU4 is turned on, the inverting current is not affected by the U-phase and the V- and W-phase clamp diode diodes CDV2, freewheeling, as in the above case. An overcurrent may flow through the diode DV4, the clamp diode diode CDW2, and the clamp diode DW2, and may destroy the element.
【００５８】なお、上記の説明は、Ｕ相の短絡が発生し
た場合について述べが、Ｖ,Ｗ相の短絡が発生した場合
についても、同様な現象が発生する。In the above description, the case where the U-phase short-circuit occurs is described. However, the same phenomenon occurs when the V- and W-phase short-circuits occur.
【００５９】次に、本実施の形態による３レベル電力変
換装置の作用について述べる。Next, the operation of the three-level power converter according to the present embodiment will be described.
【００６０】図２において、Ｕ相が正電圧出力中(スイ
ッチング素子ＱＵ１とスイッチング素子ＱＵ２がオン)
に、スイッチング素子ＱＵ３が誤オンした場合、平滑コ
ンデンサＦＣ１,ＦＣ２の端子直近にダイオードＦＤ１,
ＦＤ２を逆並列に接続すると、誤点弧による反転電流
は、次のような経路で流れる。In FIG. 2, the U-phase is outputting a positive voltage (switching elements QU1 and QU2 are on).
When the switching element QU3 is erroneously turned on, the diodes FD1,
When the FDs 2 are connected in anti-parallel, the reversal current due to erroneous firing flows through the following path.
【００６１】すなわち、電流ＩＳＵ１'は、平滑コン
デンサＦＣ１(−)→クランプダイオードＣＤＵ１→フリ
ーホイリングダイオードＤＵ１→配線インダクタンスＬ
ＳＵ１→平滑コンデンサＦＣ１(＋)、電流ＩＳＶ１'
は、平滑コンデンサＦＣ１(−)→クランプダイオードＣ
ＤＶ１→フリーホイリングダイオードＤＶ１→配線イン
ダクタンスＬＳＶ１→平滑コンデンサＦＣ１(＋)、電
流ＩＳＷ１'は、平滑コンデンサＦＣ１(−)→クランプ
ダイオードＣＤＷ１→フリーホイリングダイオードＤＷ
１→配線インダクタンスＬＳＷ１→平滑コンデンサＦＣ
１(＋)と、電流ＩＦＤ１’は、平滑コンデンサＦＣ１
(−)→逆並列ダイオードＦＤ１→平滑コンデンサＦＣ１
(＋)の４つの経路に分割して流れる。That is, the current ISU1 'is calculated as follows: the smoothing capacitor FC1 (-) → the clamp diode CDU1 → the free-wheeling diode DU1 → the wiring inductance L
SU1 → smoothing capacitor FC1 (+), current ISV1 '
Is the smoothing capacitor FC1 (-) → Clamp diode C
DV1 → free wheeling diode DV1 → wiring inductance LSV1 → smoothing capacitor FC1 (+), current ISW1 ′ is smoothing capacitor FC1 (−) → clamp diode CDW1 → free wheeling diode DW
1 → Wiring inductance LSW1 → Smoothing capacitor FC
1 (+) and the current IFD1 '
(-) → Anti-parallel diode FD1 → Smoothing capacitor FC1
It flows by dividing it into four paths (+).
【００６２】ここで、電流ＩＦＤ１’の経路では、ダ
イオード１Ｓ分(ＦＤ１)を反転電流が流れるのに対し
て、電流ＩＳＵ１'、電流ＩＳＶ１'、電流ＩＳＷ
１'の各電流経路では、ダイオード２Ｓ分(例えばＣＤＵ
１とＤＵ１)になるため、ＩＦｄ１'>>ＩＳＵ１’(ＩＳ
Ｖ１'、ＩＳＷ１')となり、反転電流の殆どはＩＦＤ
１’として流れる。Here, in the path of the current IFD1 ', while the inverted current flows through the diode 1S (FD1), the current ISU1', the current ISV1 ', and the current ISW
In each of the current paths 1 ', the diode 2S (for example, the CDU)
1 and DU1), so IFd1 '>>ISU1' (IS
V1 ′, ISW1 ′), and most of the reversal current is IFD
Flows as 1 '.
【００６３】その結果、ダイオードＣＤＵ１,ＤＵ１,Ｃ
ＤＶ１,ＤＶ１,ＣＤＷ１,ＤＷ１の破壊を防止すること
ができる。As a result, the diodes CDU1, DU1, C
DV1, DV1, CDW1, and DW1 can be prevented from being destroyed.
【００６４】一方、Ｕ相が負電圧出力中(スイッチング
素子ＱＵ３とスイッチング素子ＱＵ４がオン)に、スイ
ッチング素子ＱＵ２が誤オンした場合、誤点弧による反
転電流は、次のような経路で流れる。On the other hand, if the switching element QU2 is erroneously turned on while the U-phase is outputting a negative voltage (the switching elements QU3 and QU4 are on), the reversal current due to erroneous firing flows through the following path.
【００６５】すなわち、電流ＩＳＵ２'は、平滑コン
デンサＦＣ２(−)→配線インダクタンスＬＳＵ２→クラ
ンプダイオードＣＤＵ２→平滑コンデンサＦＣ２(＋)、
電流ＩＳＶ２'は、平滑コンデンサＦＣ２(−)→配線
インダクタンスＬＳＶ２→クランプダイオードＣＤＶ２
→平滑コンデンサＦＣ２(＋)、電流ＩＳＷ２'は、平
滑コンデンサＦＣ２(−)→配線インダクタンスＬＳＷ２
→クランプダイオードＣＤＷ２→平滑コンデンサＦＣ２
(＋)と、電流ＩＦＤ２'は、平滑コンデンサＦＣ２
(−)→逆並列ダイオードＦＤ２→平滑コンデンサＦＣ２
(＋)と流れる。In other words, the current ISU2 'is calculated as follows: the smoothing capacitor FC2 (-) → the wiring inductance LSU2 → the clamp diode CDU2 → the smoothing capacitor FC2 (+);
The current ISV2 ′ is calculated as follows: smoothing capacitor FC2 (−) → wiring inductance LSV2 → clamp diode CDV2
→ The smoothing capacitor FC2 (+) and the current ISW2 ′ are converted to the smoothing capacitor FC2 (−) → the wiring inductance LSW2.
→ Clamp diode CDW2 → Smoothing capacitor FC2
(+) And the current IFD2 '
(-) → Anti-parallel diode FD2 → Smoothing capacitor FC2
Flows with (+).
【００６６】従って、正電圧出力時の場合と同様に、反
転電流の殆どはＩＦＤ２'に流れ、ダイオードＣＤＵ２,
ＤＵ４,ＣＤＶ２,ＤＶ４,ＣＤＷ２,ＤＷ２に小電流が流
れ、素子の破壊を防止することができる。Therefore, as in the case of outputting the positive voltage, most of the reversal current flows to IFD 2 ′, and diode CDU 2,
A small current flows through DU4, CDV2, DV4, CDW2, and DW2, so that destruction of elements can be prevented.
【００６７】上述したように、本実施の形態による３レ
ベル電力変換装置でも、短絡電流の反転電流を分割して
流すことによって、正常な素子ＣＤＵ２,ＤＵ４,ＣＤＶ
２,ＤＶ４,ＣＤＷ２,ＤＷ２を過電流破壊から防止する
ことが可能となる。As described above, even in the three-level power converter according to the present embodiment, normal elements CDU2, DU4, CDV
2, DV4, CDW2, DW2 can be prevented from overcurrent destruction.
【００６８】（第３の実施の形態）図３は、本実施の形
態による３レベル電力変換装置（３レベルインバータ）
の構成例を示す回路図であり、図２と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。(Third Embodiment) FIG. 3 shows a three-level power converter (three-level inverter) according to the present embodiment.
3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 2. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.
【００６９】すなわち、本実施の形態による３レベル電
力変換装置は、図３に示すように、前記図２における逆
並列ダイオードＦＤ１およびＦＤ２を省略し、これらに
代えて、正電位ラインＰと中間電位点Ｃとの間に設置さ
れる第１の平滑コンデンサＦＣ１、および中間電位点Ｃ
と負電位ラインＮとの間に設置される第２の平滑コンデ
ンサＦＣ２の両端にそれぞれ、複数分割（本例では３分
割）したダイオードＦＤ１１〜ＦＤ１３およびＦＤ２１
〜ＦＤ２３を逆並列に接続した構成としている。That is, in the three-level power converter according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the anti-parallel diodes FD1 and FD2 in FIG. 2 are omitted, and the positive potential line P and the intermediate potential A first smoothing capacitor FC1 provided between the first smoothing capacitor FC1 and the intermediate potential point C;
FD11 to FD13 and FD21 divided into plural parts (in this example, divided into three parts) at both ends of a second smoothing capacitor FC2 installed between
To FD23 are connected in anti-parallel.
【００７０】次に、以上のように構成した本実施の形態
による３レベル電力変換装置の作用について説明する。Next, the operation of the three-level power converter according to the present embodiment configured as described above will be described.
【００７１】なお、図２と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。The description of the operation of the same parts as in FIG. 2 is omitted, and only the operation of the different parts will be described here.
【００７２】−般に、ダイオード素子は、大容量になる
と、順方向の電圧効果ＶＦが大きくなり、電流が流れ難
くなる。Generally, when the diode element has a large capacity, the forward voltage effect VF becomes large, and it becomes difficult for a current to flow.
【００７３】その結果、前述した反転電流は、正常な素
子に流れる電流が大きくなり、正常な素子の破壊を引き
起こす恐れがある。As a result, the above-mentioned reversal current increases a current flowing through a normal element, and may cause destruction of the normal element.
【００７４】この点、本実施の形態では、正電位ライン
Ｐと中間電位点Ｃとの間に設置される第１の平滑コンデ
ンサＦＣ１、および中間電位点Ｃと負電位ラインＮとの
間に設置される第２の平滑コンデンサＦＣ２の両端にそ
れぞれ、３分割した小形のダイオードＦＤ１１〜ＦＤ１
３およびＦＤ２１〜ＦＤ２３を逆並列に接続しているこ
とにより、順方向の電圧効果ＶＦも小さくなり、電流が
流れ易くなり、正常な素子に流れる電流を低減すること
ができ、正常な素子の破壊を防止することができる。In this regard, in the present embodiment, the first smoothing capacitor FC1 installed between the positive potential line P and the intermediate potential point C, and the first smoothing capacitor FC1 installed between the intermediate potential point C and the negative potential line N At each end of the second smoothing capacitor FC2 to be divided into three small diodes FD11 to FD1.
3 and FD21 to FD23 are connected in anti-parallel, the forward voltage effect VF is also reduced, the current is easy to flow, the current flowing to the normal element can be reduced, and the normal element is destroyed. Can be prevented.
【００７５】上述したように、本実施の形態による３レ
ベル電力変換装置でも、短絡電流の反転電流を分割して
流すことによって、正常な素子ＣＤＵ２,ＤＵ４,ＣＤＶ
２,ＤＶ４,ＣＤＷ２,ＤＷ２を過電流破壊から防止する
ことが可能となる。As described above, even in the three-level power conversion device according to the present embodiment, the normal elements CDU2, DU4, CDV
2, DV4, CDW2, DW2 can be prevented from overcurrent destruction.
【００７６】（第４の実施の形態）図４は、本実施の形
態による３レベル電力変換装置（３レベルインバータ）
の構成例を示す回路図であり、図２と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。(Fourth Embodiment) FIG. 4 shows a three-level power converter (three-level inverter) according to the present embodiment.
3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 2. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.
【００７７】すなわち、本実施の形態による３レベル電
力変換装置は、図４に示すように、前記図２における平
滑コンデンサＦＣ１およびＦＣ２と、逆並列ダイオード
ＦＤ１およびＦＤ２とをそれぞれ省略し、これらに代え
て、それぞれの相における、正電位ラインＰと中間電位
点Ｃとの間に、第１の平滑コンデンサＦＣ１を並列に接
続し、かつ中間電位点Ｃと負電位ラインＮとの間に、第
２の平滑コンデンサＦＣ２を並列に接続し、さらにこれ
ら平滑コンデンサＦＣ１およびＦＣ２の両端にそれぞ
れ、ダイオードＦＤ１およびＦＤ２を逆並列に接続した
構成としている。That is, in the three-level power converter according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the smoothing capacitors FC1 and FC2 and the antiparallel diodes FD1 and FD2 shown in FIG. In each phase, a first smoothing capacitor FC1 is connected in parallel between the positive potential line P and the intermediate potential point C, and a second smoothing capacitor FC1 is connected between the intermediate potential point C and the negative potential line N. Are connected in parallel, and diodes FD1 and FD2 are connected in anti-parallel to both ends of the smoothing capacitors FC1 and FC2, respectively.
【００７８】なお、図４では、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相各相の平
滑コンデンサＦＣ１およびＦＣ２と、逆並列ダイオード
ＦＤ１およびＦＤ２についても、それぞれＵ,Ｖ,Ｗの各
添字を追記して示している。次に、以上のように構成し
た本実施の形態による３レベル電力変換装置の作用につ
いて説明する。In FIG. 4, U, V, W smoothing capacitors FC1 and FC2 and anti-parallel diodes FD1 and FD2 are also shown with U, V, and W subscripts, respectively. ing. Next, the operation of the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
【００７９】なお、図２と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。The description of the operation of the same parts as in FIG. 2 is omitted, and only the operation of the different parts will be described here.
【００８０】短絡モードの電流経路について述べる。The current path in the short-circuit mode will be described.
【００８１】例えば、Ｕ相ユニットで正電圧出力中(Ｑ
Ｕ１とＱＵ２がオン)に、スイッチング素子ＱＵ３が誤
オンすると、Ｕ相の短絡電流ＩＳＵ１は、平滑コンデン
サＦＣＵ１(＋)→配線インダクタンスＬＳＵ１→スイッ
チング素子ＱＵ１→スイッチング素子ＱＵ２→スイッチ
ング素子ＱＵ３→クランプダイオードＣＤＵ２→平滑コ
ンデンサＦＣＵ１(−)、Ｖ相の短絡電流ＩＳＶ１は、平
滑コンデンサＦＣＶ１(＋)→配線インダクタンスＬＳＵ
１→スイッチング素子ＱＵ１→スイッチング素子ＱＵ２
→スイッチング素子ＱＵ３→クランプダイオードＣＤＵ
２→平滑コンデンサＦＣＶ１(−)、Ｗ相の短絡電流ＩＳ
Ｗ１は、平滑コンデンサＦＣＷ１(＋)→配線インダクタ
ンスＬＳＵ１→スイッチング素子ＱＵ１→スイッチング
素子ＱＵ２→スイッチング素子ＱＵ３→クランプダイオ
ードＣＤＵ２→平滑コンデンサＦＣＷ１(−)と流れる。For example, during the output of the positive voltage by the U-phase unit (Q
When U1 and QU2 are turned on) and switching element QU3 is erroneously turned on, U-phase short-circuit current ISU1 becomes smoothing capacitor FCU1 (+) → wiring inductance LSU1 → switching element QU1 → switching element QU2 → switching element QU3 → clamp diode CDU2. → Smoothing capacitor FCU1 (-), V-phase short-circuit current ISV1 becomes smoothing capacitor FCV1 (+) → wiring inductance LSU
1 → switching element KU1 → switching element KU2
→ Switching element QU3 → Clamp diode CDU
2 → Smoothing capacitor FCV1 (-), W-phase short-circuit current IS
W1 flows through the smoothing capacitor FCW1 (+) → the wiring inductance LSU1 → the switching element KU1 → the switching element QU2 → the switching element QU3 → the clamp diode CDU2 → the smoothing capacitor FCW1 (−).
【００８２】また、その反転電流は、Ｕ相電流ＩＳＵ
１'は、平滑コンデンサＦＣＵ１(−)→逆並列ダイオー
ドＦＤＵ１→平滑コンデンサＦＣＵ１(＋)、Ｖ相電流Ｉ
ＳＶ１'は、平滑コンデンサＦＣＶ１(−)→逆並列ダイ
オードＦＤＶ１→平滑コンデンサＦＣＶ１(＋)、Ｗ相電
流ＩＳＷ１'は、平滑コンデンサＦＣＷ１(・)→逆並列
ダイオードＦＤＷ１→平滑コンデンサＦＣＷ１(＋)と流
れる。The inverted current is the U-phase current ISU
1 ′ is the smoothing capacitor FCU1 (−) → the anti-parallel diode FDU1 → the smoothing capacitor FCU1 (+), the V-phase current I
SV1 ′ flows through the smoothing capacitor FCV1 (−) → the anti-parallel diode FDV1 → the smoothing capacitor FCV1 (+), and the W-phase current ISW1 ′ flows through the smoothing capacitor FCW1 (·) → the anti-parallel diode FDW1 → the smoothing capacitor FCW1 (+). .
【００８３】一方、負電圧出力中(スイッチング素子Ｑ
Ｕ３とスイッチング素子ＱＵ４がオン)に、スイッチン
グ素子ＱＵ２が誤オンすると、Ｕ相の短絡電流ＩＵＳ２
は、平滑コンデンサＦＣＵ２(＋)→クランプダイオード
ダイオードＣＤＵ１→スイッチング素子ＱＵ２→スイッ
チング素子ＱＵ３→スイッチング素子ＱＵ４→配線イン
ダクタンスＬＳＵ２→平滑コンデンサＦＣＵ２(−)、Ｖ
相の短絡電流ＩＳＶ２は、平滑コンデンサＦＣＶ２(＋)
→クランプダイオードダイオードＣＤＵ１→スイッチン
グ素子ＱＵ２→スイッチング素子ＱＵ３→スイッチング
素子ＱＵ４→配線インダクタンスＬＳＵ２→平滑コンデ
ンサＦＣＶ２(−)、Ｗ相の短絡電流ＩＳＷ２は、平滑コ
ンデンサＦＣＷ２(＋)→クランプダイオードダイオード
ＣＤＵ１→スイッチング素子ＱＵ２→スイッチング素子
ＱＵ３→スイッチング素子ＱＵ４→配線インダクタンス
ＬＳＵ２→平滑コンデンサＦＣＷ２(−)と流れる。On the other hand, during negative voltage output (switching element Q
U3 and switching element QU4 are turned on) and switching element QU2 is turned on incorrectly, U-phase short-circuit current IUS2
Is the smoothing capacitor FCU2 (+) → the clamp diode CDU1 → the switching element QU2 → the switching element QU3 → the switching element QU4 → the wiring inductance LSU2 → the smoothing capacitor FCU2 (−), V
Phase short-circuit current ISV2 is equal to smoothing capacitor FCV2 (+)
→ Clamp diode Diode CDU1 → Switching element QU2 → Switching element QU3 → Switching element QU4 → Wiring inductance LSU2 → Smoothing capacitor FCV2 (-), W-phase short-circuit current ISW2 is smoothing capacitor FCW2 (+) → Clamp diode diode CDU1 → Switching The current flows from the element KU2 → the switching element QU3 → the switching element KU4 → the wiring inductance LSU2 → the smoothing capacitor FCW2 (−).
【００８４】また、その反転電流は、Ｕ相電流ＩＳＵ
２’は、平滑コンデンサＦＣＵ２(−)→逆並列ダイオー
ドＦＤＵ２→平滑コンデンサＦＣＵ２(＋)、Ｖ相電流Ｉ
ＳＶ２'は、平滑コンデンサＦＣＶ２(−)→逆並列ダイ
オードＦＤＶ２→平滑コンデンサＦＣＶ２(＋)、Ｗ相電
流ＩＳＷ２'は、平滑コンデンサＦＣＷ２(−)→逆並列
ダイオードＦＤＷ２→平滑コンデンサＦＣＷ２(＋)と流
れる。The inverted current is the U-phase current ISU
2 ′ is a smoothing capacitor FCU2 (−) → an anti-parallel diode FDU2 → a smoothing capacitor FCU2 (+), a V-phase current I
SV2 ′ flows through the smoothing capacitor FCV2 (−) → the anti-parallel diode FDV2 → the smoothing capacitor FCV2 (+), and the W-phase current ISW2 ′ flows through the smoothing capacitor FCW2 (−) → the anti-parallel diode FDW2 → the smoothing capacitor FCW2 (+). .
【００８５】従って、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相各相ユニットの反
転電流ＩＳＵ１'ＩＳＵ２',ＩＳＶ１',ＩＳＶ２',ＩＳ
Ｗ１',ＩＳＷ２'は、各逆並列ダイオードＦＤＵ１,ＦＤ
Ｕ２,ＦＤＶ１,ＦＤＶ２,ＦＤＷ１,ＦＤＷ２を介して流
れるために、主回路素子のダイオードおよびクランプダ
イオードの素子の破壊を防止することができる。Therefore, the reversal currents ISU1 'ISU2', ISV1 ', ISV2', IS of the three-phase units of U, V, W
W1 'and ISW2' are anti-parallel diodes FDU1 and FD
Since the current flows through U2, FDV1, FDV2, FDW1, and FDW2, the diode of the main circuit element and the element of the clamp diode can be prevented from being destroyed.
【００８６】上述したように、本実施の形態による３レ
ベル電力変換装置でも、短絡電流の反転電流を分割して
流すことによって、正常な素子を過電流破壊から防止す
ることが可能となる。As described above, even in the three-level power converter according to the present embodiment, it is possible to prevent a normal element from being destroyed by overcurrent by dividing and flowing an inversion current of a short-circuit current.
【００８７】（第５の実施の形態）図５は、本実施の形
態による３レベル電力変換装置（３レベルインバータ）
の構成例を示す回路図であり、図２と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。(Fifth Embodiment) FIG. 5 shows a three-level power converter (three-level inverter) according to the present embodiment.
3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 2. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.
【００８８】すなわち、本実施の形態による３レベル電
力変換装置は、図５に示すように、前記図２における逆
並列ダイオードＦＤ１およびＦＤ２とを省略し、これに
代えて、それぞれの相における、正電位ラインＰと中間
電位点Ｃとの間に、ダイオードＦＤ１を逆並列に分割し
て接続し、かつ中間電位点Ｃと負電位ラインＮとの間
に、ダイオードＦＤ２を逆並列に分割して接続した構成
としている。That is, in the three-level power converter according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the anti-parallel diodes FD1 and FD2 in FIG. 2 are omitted, and instead of this, A diode FD1 is connected in an anti-parallel manner between the potential line P and the intermediate potential point C, and a diode FD2 is connected in an anti-parallel manner between the intermediate potential point C and the negative potential line N. The configuration is as follows.
【００８９】なお、図４では、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相各相の逆
並列ダイオードＦＤ１およびＦＤ２についても、Ｕ,Ｖ,
Ｗの各添字を追記して示している。 次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベ
ル電力変換装置の作用について説明する。In FIG. 4, the U, V, W anti-parallel diodes FD1 and FD2 of the three phases U, V, W are also used.
Each subscript of W is additionally shown. Next, the operation of the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
【００９０】なお、図２と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。The description of the operation of the same parts as in FIG. 2 is omitted, and only the operation of the different parts will be described here.
【００９１】短絡モード時に流れる短絡電流経路は、前
記第２の実施の形態の場合と同様であるので、その説明
を省略する。The short-circuit current path flowing in the short-circuit mode is the same as in the case of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
【００９２】反転電流は、次のような経路で流れる。The inversion current flows through the following path.
【００９３】すなわち、Ｕ相が正電圧出力中(スイッチ
ング素子ＱＵ１とスイッチング素子ＱＵ２がオン)に、
スイッチング素子ＱＵ３が誤オンした場合、電流ＩＳ
Ｕ１'は、平滑コンデンサＦＣ１(・)→逆並列ダイオー
ドＦＤＵ１→平滑コンデンサＦＣ１(＋)、電流ＩＳＶ
１'は、平滑コンデンサＦＣ１(−)→逆並列ダイオード
ＦＤＶ１→平滑コンデンサＦＣ１(＋)、電流ＩＳＷ
１'は、平滑コンデンサＦＣ１(−)→逆並列ダイオード
ＦＤＷ１→平滑コンデンサＦＣ１(＋)の３つの経路に分
割して殆ど流れる。That is, while the U-phase is outputting a positive voltage (the switching elements QU1 and QU2 are on),
When the switching element QU3 is erroneously turned on, the current IS
U1 'is a smoothing capacitor FC1 (•) → anti-parallel diode FDU1 → smoothing capacitor FC1 (+), current ISV
1 ′ is the smoothing capacitor FC1 (−) → the anti-parallel diode FDV1 → the smoothing capacitor FC1 (+), the current ISW
1 'flows through the three paths of the smoothing capacitor FC1 (-) → the antiparallel diode FDW1 → the smoothing capacitor FC1 (+).
【００９４】その結果、主回路の正常な素子ＣＤＵ１,
ＤＵ１,ＣＤＶ１,ＤＶ１，ＣＤＷ１,ＤＷ１を、反転電
流による破壊から防止することができる。As a result, the normal elements CDU1, CDU1,
DU1, CDV1, DV1, CDW1, and DW1 can be prevented from being destroyed by the reversal current.
【００９５】なお、負電圧出力中の場合についても、上
記の場合と同様な作用効果を奏することができる。The same operation and effect as in the above case can be obtained even during the output of the negative voltage.
【００９６】なお、上記の説明は、Ｕ相が短絡した場合
について述べたが、Ｖ,Ｗ相が短絡した場合について
も、同様な効果を得ることができる。In the above description, the case where the U phase is short-circuited is described. However, the same effect can be obtained when the V and W phases are short-circuited.
【００９７】上述したように、本実施の形態による３レ
ベル電力変換装置でも、短絡電流の反転電流を分割して
流すことによって、正常な素子を過電流破壊から防止す
ることが可能となる。As described above, even in the three-level power converter according to the present embodiment, it is possible to prevent a normal element from being destroyed by overcurrent by dividing and inverting the reverse current of the short-circuit current.
【００９８】（第６の実施の形態）図６は、本実施の形
態による３レベル電力変換装置（３レベルインバータ）
の構成例を示す回路図であり、図２と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。(Sixth Embodiment) FIG. 6 shows a three-level power converter (three-level inverter) according to the present embodiment.
3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of FIG. 2. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００９９】すなわち、本実施の形態による３レベル電
力変換装置は、図６に示すように、前記図２における逆
並列ダイオードＦＤ１およびＦＤ２とを省略し、これに
代えて、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相各相のうちの任意の２つの相
（本例ではＶ,Ｗ相）における、正電位ラインＰと中間
電位点Ｃとの間に、ダイオードＦＤ１１，ＦＤ１２を逆
並列に間引いて分割して接続し、かつ中間電位点Ｃと負
電位ラインＮとの間に、ダイオードＦＤ２１，ＦＤ２２
を逆並列に間引いて分割して接続した構成としている。That is, in the three-level power converter according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the anti-parallel diodes FD1 and FD2 in FIG. 2 are omitted, and the U, V, W Diodes FD11 and FD12 are thinned out in antiparallel between the positive potential line P and the intermediate potential point C in any two of the three phases (V and W phases in this example), and divided. Diodes FD21 and FD22 between the intermediate potential point C and the negative potential line N.
Are thinned in anti-parallel and divided and connected.
【０１００】次に、以上のように構成した本実施の形態
による３レベル電力変換装置の作用について説明する。Next, the operation of the three-level power converter according to the present embodiment configured as described above will be described.
【０１０１】なお、図２と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。The description of the operation of the same parts as in FIG. 2 is omitted, and only the operation of the different parts will be described here.
【０１０２】短絡モード時に流れる短絡電流経路は、前
記第２の実施の形態の場合と同様であるので、その説明
を省略する。The short-circuit current path flowing in the short-circuit mode is the same as that of the second embodiment, and the description is omitted.
【０１０３】ただし、反転電流は、２箇所の逆並列ダイ
オードＦＤ１１，ＦＤ１２，ＦＤ２１，ＦＤ２２に分割
して流れる。However, the inversion current flows while being divided into two antiparallel diodes FD11, FD12, FD21 and FD22.
【０１０４】その結果、主回路の正常な素子を、反転電
流による破壊から防止することができる。As a result, normal elements of the main circuit can be prevented from being destroyed by the reversal current.
【０１０５】また、設置する逆並列ダイオード数が少な
いため、低価格の３レベル電力変換装置を得ることがで
きる。Also, since the number of antiparallel diodes to be installed is small, a low-cost three-level power converter can be obtained.
【０１０６】なお、上記の説明は、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相各相
のうちの任意の２つの相として、Ｖ,Ｗ相に逆並列ダイ
オードを接続した場合について述べたが、その他の組み
合わせの２つの相に逆並列ダイオードを接続した場合に
ついても、同様な効果を得ることができる。In the above description, the case where antiparallel diodes are connected to the V and W phases as arbitrary two of the three phases U, V and W has been described. Similar effects can be obtained also when anti-parallel diodes are connected to the two phases.
【０１０７】上述したように、本実施の形態による３レ
ベル電力変換装置でも、短絡電流の反転電流を分割して
流すことによって、正常な素子を過電流破壊から防止す
ることが可能となるのに加えて、コストの低価格化を図
ることも可能となる。As described above, even in the three-level power converter according to the present embodiment, it is possible to prevent a normal element from being destroyed by overcurrent by dividing and flowing an inversion current of a short-circuit current. In addition, it is possible to reduce costs.
【０１０８】（その他の実施の形態）尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。 また、各実施の形態は可能な限り適宜組合わせて実施し
てもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ること
ができる。 さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含ま
れており、開示される複数の構成要件における適宜な組
合わせにより、種々の発明を抽出することができる。 例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの
構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題
の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一
つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構
成を発明として抽出することができる。(Other Embodiments) It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented in the implementation stage without departing from the spirit of the invention. It is. In addition, the embodiments may be implemented in combination as appropriate as much as possible, in which case the combined operation and effect can be obtained. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent features. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiment, at least one of the problems described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effects of the invention can be solved. In the case where (at least one of) the effects described in the section is obtained, a configuration from which this component is deleted can be extracted as an invention.
【０１０９】[0109]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の３レベル
電力変換装置によれば、３レベル電力変換回路の正電位
ラインと中間電位点との間、および中間電位点と負電位
ラインとの間に、ダイオードを逆並列に接続するように
しているので、スイッチング素子の誤点弧によって短絡
時に流れる反転電流を逆並列ダイオードに分流すること
によって、正常な素子に流れる電流を低減して正常な素
子の破壊を未然に防止することが可能となる。As described above, according to the three-level power conversion device of the present invention, the three-level power conversion circuit is connected between the positive potential line and the intermediate potential point and between the intermediate potential point and the negative potential line. In the meantime, the diode is connected in anti-parallel, so that the reverse current flowing at the time of short-circuit due to erroneous ignition of the switching element is diverted to the anti-parallel diode, thereby reducing the current flowing to the normal element and Element destruction can be prevented beforehand.
【図１】本発明による３レベル電力変換装置の第１の実
施の形態を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
【図２】本発明による３レベル電力変換装置の第２の実
施の形態を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a three-level power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明による３レベル電力変換装置の第３の実
施の形態を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a three-level power conversion device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明による３レベル電力変換装置の第４の実
施の形態を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
【図５】本発明による３レベル電力変換装置の第５の実
施の形態を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a three-level power conversion device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明による３レベル電力変換装置の第６の実
施の形態を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
【図７】従来の３レベル電力変換装置（インバータ）の
１相分の主回路構成例を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a main circuit configuration for one phase of a conventional three-level power converter (inverter).
【図８】短絡電流の一例を示す波形図。FIG. 8 is a waveform chart showing an example of a short-circuit current.
ＶＤ１、ＶＤ２…直流電源、 ＬＤ１、ＬＤ２,ＬＳ１、ＬＳ２…配線インダクタン
ス、 ＦＤ１、ＦＤ２…逆並列ダイオード、 ＦＣ１、ＦＣ２…平滑コンデンサ、 ＣＤＰ,ＣＤＮ…クランプダイオード、 Ｑ１,Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４…スイッチング素子、 Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３,Ｄ４…フライホイールダイオード、 Ｌ…負荷。VD1, VD2: DC power supply, LD1, LD2, LS1, LS2: Wiring inductance, FD1, FD2: Anti-parallel diode, FC1, FC2: Smoothing capacitor, CDP, CDN: Clamp diode, Q1, Q2, Q3, Q4: Switching element D1, D2, D3, D4: flywheel diode, L: load.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/5387 Ｈ０２Ｍ 7/5387 Ｚ (72)発明者 渡辺 幸夫 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5H006 AA05 CA01 CB01 CC03 FA02 5H007 AA06 AA17 CA01 CB05 CC04 CC06 CC14 DB01 FA03 FA06──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02M 7/5387 H02M 7/5387 Z (72) Inventor Yukio Watanabe 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Corporation F-term in Fuchu Works (reference) 5H006 AA05 CA01 CB01 CC03 FA02 5H007 AA06 AA17 CA01 CB05 CC04 CC06 CC14 DB01 FA03 FA06
Claims (6)
平滑コンデンサの接続点を中間電位点として直流電圧を
出力する直流電圧源の正電位ラインと負電位ラインとの
間に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直
列回路を接続し、 前記第２および第３のスイッチング素子の接続点より交
流端子を導出し、 前記第１および第２のスイッチング素子の接続点と前記
直流電圧源の中間電位点との間に第１の結合ダイオード
を接続し、 前記第３および第４のスイッチング素子の接続点と前記
直流電圧源の中間電位点との間に第２の結合ダイオード
を接続してなる３レベルインバータ装置において、 前記正電位ラインと中間電位点との間に設置される第１
の平滑コンデンサ、および前記中間電位点と負電位ライ
ンとの間に設置される第２の平滑コンデンサの両端にそ
れぞれ、ダイオードを逆並列に接続したことを特徴とす
る３レベル電力変換装置。1. A DC voltage source that outputs a DC voltage with a connection point of a first and a second smoothing capacitor connected in series as an intermediate potential point, between a positive potential line and a negative potential line of a DC voltage source. Connecting a series circuit of second, third, and fourth switching elements; leading an AC terminal from a connection point of the second and third switching elements; and connecting a connection point of the first and second switching elements to A first coupling diode connected between the intermediate potential point of the DC voltage source, and a second coupling diode connected between the connection point of the third and fourth switching elements and the intermediate potential point of the DC voltage source In a three-level inverter device connected with a diode, a first level is provided between the positive potential line and an intermediate potential point.
3. A three-level power converter, wherein diodes are connected in anti-parallel to both ends of a smoothing capacitor of the first embodiment and a second smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and the negative potential line.
平滑コンデンサの接続点を中間電位点として直流電圧を
出力する直流電圧源の正電位ラインと負電位ラインとの
間に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直
列回路を複数相分接続し、 前記それぞれの相の第２および第３のスイッチング素子
の接続点より交流端子を導出し、 前記それぞれの相の第１および第２のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
結合ダイオードを接続し、 前記それぞれの相の第３および第４のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２の
結合ダイオードを接続してなり、複数相出力を構成する
３レベルインバータ装置において、 前記正電位ラインと中間電位点との間に設置される第１
の平滑コンデンサ、および前記中間電位点と負電位ライ
ンとの間に設置される第２の平滑コンデンサの両端にそ
れぞれ、ダイオードを逆並列に接続したことを特徴とす
る３レベル電力変換装置。2. A method according to claim 1, wherein the first and second smoothing capacitors connected in series are connected at an intermediate potential point between a positive potential line and a negative potential line of a DC voltage source that outputs a DC voltage. A series circuit of the second, third, and fourth switching elements is connected for a plurality of phases, and an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of the respective phases. A first coupling diode is connected between a connection point of the first and second switching elements and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a connection point of the third and fourth switching elements of the respective phases and In a three-level inverter device having a second coupling diode connected between the positive potential line and the intermediate potential point, the second coupling diode being connected between the positive potential line and the intermediate potential point. 1
3. A three-level power converter, wherein diodes are connected in anti-parallel to both ends of a smoothing capacitor of the first embodiment and a second smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and the negative potential line.
平滑コンデンサの接続点を中間電位点として直流電圧を
出力する直流電圧源の正電位ラインと負電位ラインとの
間に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直
列回路を複数相分接続し、 前記それぞれの相の第２および第３のスイッチング素子
の接続点より交流端子を導出し、 前記それぞれの相の第１および第２のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
結合ダイオードを接続し、 前記それぞれの相の第３および第４のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２の
結合ダイオードを接続してなり、複数相出力を構成する
３レベルインバータ装置において、 前記正電位ラインと中間電位点との間に設置される第１
の平滑コンデンサ、および前記中間電位点と負電位ライ
ンとの間に設置される第２の平滑コンデンサの両端にそ
れぞれ、複数分割したダイオードを逆並列に接続したこ
とを特徴とする３レベル電力変換装置。3. A DC voltage source for outputting a DC voltage between a positive potential line and a negative potential line which outputs a DC voltage with a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point. A series circuit of the second, third, and fourth switching elements is connected for a plurality of phases, and an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of the respective phases. A first coupling diode is connected between a connection point of the first and second switching elements and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a connection point of the third and fourth switching elements of the respective phases and In a three-level inverter device having a second coupling diode connected between the positive potential line and the intermediate potential point, the second coupling diode being connected between the positive potential line and the intermediate potential point. 1
Characterized in that a plurality of divided diodes are connected in anti-parallel to both ends of a smoothing capacitor and a second smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and the negative potential line, respectively. .
平滑コンデンサの接続点をそれぞれの相の中間電位点と
して直流電圧を出力する複数相分の直流電圧源の正電位
ラインと負電位ラインとの間に、第１，第２，第３，第
４のスイッチング素子の直列回路をそれぞれ接続し、 前記それぞれの相の第２および第３のスイッチング素子
の接続点より交流端子を導出し、 前記それぞれの相の第１および第２のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
結合ダイオードを接続し、 前記それぞれの相の第３および第４のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２の
結合ダイオードを接続してなり、複数相出力を構成する
３レベルインバータ装置において、 前記それぞれの相の正電位ラインと中間電位点との間に
設置される第１の平滑コンデンサ、および前記それぞれ
の相の中間電位点と負電位ラインとの間に設置される第
２の平滑コンデンサの両端にそれぞれ、ダイオードを逆
並列に接続したことを特徴とする３レベル電力変換装
置。4. A positive potential line and a negative potential line of a DC voltage source for a plurality of phases that output a DC voltage by using a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series to an intermediate potential point of each phase. And a series circuit of first, second, third, and fourth switching elements are connected to each other, and an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of the respective phases. Connecting a first coupling diode between a connection point of the first and second switching elements of the respective phase and an intermediate potential point of the DC voltage source; and a third and fourth switching of the respective phase. In a three-level inverter device having a second coupling diode connected between a connection point of an element and an intermediate potential point of the DC voltage source to constitute a multi-phase output, a positive potential line of each phase is provided. Diodes are connected in anti-parallel to both ends of a first smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and a second smoothing capacitor provided between the intermediate potential point and the negative potential line of each phase. A three-level power converter, wherein the three-level power converter is connected to a power supply.
平滑コンデンサの接続点を中間電位点として直流電圧を
出力する直流電圧源の正電位ラインと負電位ラインとの
間に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直
列回路を複数相分接続し、 前記それぞれの相の第２および第３のスイッチング素子
の接続点より交流端子を導出し、 前記それぞれの相の第１および第２のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
結合ダイオードを接続し、 前記それぞれの相の第３および第４のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２の
結合ダイオードを接続してなり、複数相出力を構成する
３レベルインバータ装置において、 前記それぞれの相の第１と第２のスイッチング素子の直
列回路、および前記それぞれの相の第３と第４のスイッ
チング素子の直列回路にそれぞれ、ダイオードを逆並列
に接続したことを特徴とする３レベル電力変換装置。5. A DC voltage source for outputting a DC voltage between a positive potential line and a negative potential line which outputs a DC voltage with a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series as an intermediate potential point. A series circuit of the second, third, and fourth switching elements is connected for a plurality of phases, and an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of the respective phases. A first coupling diode is connected between a connection point of the first and second switching elements and an intermediate potential point of the DC voltage source, and a connection point of the third and fourth switching elements of the respective phases and In a three-level inverter device having a second coupling diode connected to an intermediate potential point of a DC voltage source and forming a multi-phase output, a series connection of the first and second switching elements of the respective phases is provided. , And three-level power converting apparatus being characterized in that connected each diode in inverse parallel the series circuit of third and fourth switching elements of each phase.
平滑コンデンサの接続点を中間電位点として直流電圧を
出力する直流電圧源の正電位ラインと負電位ラインとの
間に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直
列回路をＮ相（Ｎは３以上の整数）分接続し、 前記それぞれの相の第２および第３のスイッチング素子
の接続点より交流端子を導出し、 前記それぞれの相の第１および第２のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１の
結合ダイオードを接続し、 前記それぞれの相の第３および第４のスイッチング素子
の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２の
結合ダイオードを接続してなり、複数相出力を構成する
３レベルインバータ装置において、 前記相数Ｎよりも少ない数の任意の相における、前記第
１と第２のスイッチング素子の直列回路、および前記第
３と第４のスイッチング素子の直列回路にそれぞれ、ダ
イオードを逆並列に接続したことを特徴とする３レベル
電力変換装置。6. A DC voltage source for outputting a DC voltage between a positive potential line and a negative potential line which outputs a DC voltage with a connection point of the first and second smoothing capacitors connected in series to an intermediate potential point. A series circuit of the second, third, and fourth switching elements is connected for N phases (N is an integer of 3 or more), and an AC terminal is derived from a connection point of the second and third switching elements of the respective phases. Connecting a first coupling diode between a connection point of the first and second switching elements of each phase and an intermediate potential point of the DC voltage source; A three-level inverter device comprising a second coupling diode connected between a connection point of the switching element and an intermediate potential point of the DC voltage source to constitute a multi-phase output; In any phase of Kicking, the first series circuit of the second switching element, and the third and fourth three-level power converting apparatus which is characterized in that each connecting a diode in reverse parallel with the series circuit of the switching element.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001015705A JP2002223573A (en) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | Three-level power conversion device |
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| JP2001015705A JP2002223573A (en) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | Three-level power conversion device |
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| JP2002223573A true JP2002223573A (en) | 2002-08-09 |
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ID=18882208
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|---|---|---|---|
| JP2001015705A Pending JP2002223573A (en) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | Three-level power conversion device |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002223573A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN110474550A (en) * | 2019-08-21 | 2019-11-19 | 阳光电源股份有限公司 | A kind of striding capacitance type NPC three-level topology |
-
2001
- 2001-01-24 JP JP2001015705A patent/JP2002223573A/en active Pending
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