JP2003204668A

JP2003204668A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2003204668A
Application number: JP2002000811A
Authority: JP
Inventors: Yukio Watanabe; 幸夫渡辺; Ikuya Aoyama; 育也青山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体スイッチング素子およびダイオードの電
流利用率を向上させて、装置の小型化、および低価格化
を図ること。【解決手段】半導体スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4およ
び当該半導体スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4と逆並列に
接続されたダイオードD1,D2,D3,D4を１パッケージに内
装した構造を有する複数のスイッチング素子を直列接続
して構成される電力変換装置において、直列接続された
各スイッチング素子の両端に、外付けのダイオードDX1,D
X2,DX3,DX4を逆並列にそれぞれ接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、
複数のスイッチング素子を直列接続して構成される電力
変換装置に係り、特に装置の小型化、および低価格化を
図れるようにした電力変換装置に関するものである。

【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、多レベル電力変換装置が多く用いられて
きている。

【０００３】この多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、接続点か
ら交流出力を得るようにしている。

【０００４】図５は、この種の従来の２レベル電力変換
装置（２レベルインバータ）の構成例を示す回路図であ
る。

【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。

【０００６】図５において、直流電源１は、平滑用のリ
アクトル２、およびフィルタコンデンサ３を備えて、直
流電圧を出力するように直流電圧源を構成している。

【０００７】この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、第１，第２，第３，第４のスイッチ
ング素子を直列接続してなるスイッチングユニット４を
接続している。

【０００８】この第１，第２，第３，第４のスイッチン
グ素子は、半導体スイッチング素子（例えば、絶縁ゲー
ト形トランジスタ：ＩＧＢＴ素子等の自己消弧形素子）
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、およびこの半導体スイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４と逆並列に接続されたダ
イオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を、それぞれ１パッケ
ージに内装した構造を有している。

【０００９】また、第１，第２のスイッチング素子の接
続点、および第３，第４のスイッチング素子の接続点よ
り、交流端子Ｔａ，Ｔｂを導出している。

【００１０】かかる構成の２レベル電力変換装置におい
ては、半導体スイッチング素子Ｑ１と半導体スイッチン
グ素子Ｑ４が同時に導通状態の時、および半導体スイッ
チング素子Ｑ２と半導体スイッチング素子Ｑ３が同時に
導通状態の時に、直流電源１電圧を交流端子Ｔａ，Ｔｂ
に供給して、前記動作を繰り返すことにより、直流電源
１電圧が交流出力に変換される。または、交流側の電力
が直流側の電力に変換される。

【００１１】

【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２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。

【００１２】図６は、交流電力を直流電力に変換した場
合の各部波形を示す図である。

【００１３】図６においては、２レベル電力変換装置の
出力電流を正弦波と仮定して、１周期分の出力電圧（Ｖ
ｏｕｔ）、出力電流（Ｉｏｕｔ）、半導体スイッチング
素子（ここではＩＧＢＴ素子）Ｑ１，Ｑ２の電流（ＩＱ
１，ＩＱ２）、ダイオード電流（ＩＤ１，ＩＤ２）を示
している。

【００１４】図６に示すように、交流電力を直流電力に
変換するケースでは、ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電
流ＩＤ１，ＩＤ２と、半導体スイッチング素子であるＩ
ＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２に流れる電流ＩＱ１，ＩＱ２とを
比較すると、負荷電流の大半は、ダイオードＤ１，Ｄ２
側に流れていることがわかる。

【００１５】現状、市販のスイッチング素子は、一つの
パッケージに、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ
素子と逆並列接続したダイオードが内装されている構造
のものが大半である。

【００１６】前述したように、交流電力を直流電力に変
換する用途に、このような一つのパッケージにＩＧＢＴ
素子とダイオードがセットされているスイッチング素子
を使用する場合には、ＩＧＢＴ素子とダイオードの利用
率が大きくなることになる。

【００１７】このことは、出力電流に見合うように逆並
列のダイオードを選定すると、実際に使用するスイッチ
ング素子電流よりも大きな電流耐量を有するＩＧＢＴ素
子が接続されたスイッチング素子を選定することにな
り、非常に不経済である。

【００１８】一方、ＩＧＢＴ素子電流耐量から選定した
場合には、内部のダイオード電流耐量に不足が生じる。

【００１９】そこで、最近では、このようなケースにお
いては、前者に示した実際の電流よりも大きめのＩＧＢ
Ｔ素子電流耐量を有するスイッチング素子を選定した
り、あるいはダイオード電流耐量が見合うようにＩＧＢ
Ｔ素子とダイオードを内装したスイッチング素子を複数
並列にして使用するようにしている。

【００２０】しかしながら、装置の大型化、コストアッ
プを招く結果となっている。

【００２１】以上のように、従来の２レベル電力変換装
置においては、装置の大型化、コストアップを招くとい
う解決すべき問題点がある。

【００２２】本発明の目的は、半導体スイッチング素子
およびダイオードの電流利用率を向上させて、装置の小
型化、および低価格化を図ることが可能な電力変換装置
を提供することにある。

【００２３】

【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、半導体スイッチン
グ素子および当該半導体スイッチング素子と逆並列に接
続されたダイオードを１パッケージに内装した構造を有
する複数のスイッチング素子を直列接続して構成される
電力変換装置において、直列接続された各スイッチング
素子の両端に、外付けのダイオードを逆並列にそれぞれ
接続している。

【００２４】従って、請求項１に対応する発明の電力変
換装置においては、直列接続された各スイッチング素子
の両端に、外付けのダイオードを逆並列にそれぞれ接続
していることにより、例えば交流電力を直流電力に変換
する用途のように、ダイオード部電流が大きい場合で
も、外付けのダイオードに電流が分流するため、半導体
スイッチング素子としては、小型で低定格の半導体スイ
ッチング素子を選定することができる。また、外部にダ
イオードを取り付けていることにより、大型で定格電流
の大きな半導体スイッチング素子を使用した場合よりも
部品点数は増加するものの、外部のダイオードと小型で
低定格の半導体スイッチング素子の電流利用率を向上さ
せることができるため、装置全体として、小型化、およ
び低価格化を図ることができる。

【００２５】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の電力変換装置において、外付
けのダイオードとしては、内部にダイオードが２個直列
で構成された２ｉｎ１のダイオードを使用するようにし
ている。

【００２６】従って、請求項２に対応する発明の電力変
換装置においては、外付けのダイオードとして、内部に
ダイオードが２個直列で構成された２ｉｎ１のダイオー
ドを使用していることにより、上記請求項１に対応する
発明の電力変換装置の場合に比較して追加の部品数が減
少するため、配線分や部品点数の削減を図ることができ
る。

【００２７】一方、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のフィルタコンデンサ
の接続点を中性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、半導体スイッ
チング素子および当該半導体スイッチング素子と逆並列
に接続されたダイオードを１パッケージに内装した構造
を有する第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性点との間に第
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性点との間に第２
の結合ダイオードを接続してなる中性点クランプ方式の
多レベル電力変換装置において、各相毎に正電位ライン
と交流端子との間、および負電位ラインと交流端子との
間に、外付けのダイオードを逆並列にそれぞれ接続して
いる。

【００２８】従って、請求項３に対応する発明の電力変
換装置においては、上記請求項１に対応する発明の電力
変換装置の場合と同様に、例えば交流電力を直流電力に
変換する用途では、各スイッチング素子内の半導体スイ
ッチング素子と逆並列に接続したダイオードの電流分担
に大きく偏りが生じるが、特にダイオード分が大きい場
合には、各相毎に正電位ラインと交流端子との間、およ
び負電位ラインと交流端子との間に、外付けのダイオー
ドを逆並列にそれぞれ接続していることにより、各スイ
ッチング素子内の逆並列に接続したダイオードの電流負
担を軽減できるため、半導体スイッチング素子として
は、小型で低定格の半導体スイッチング素子を選定する
ことができる。また、外部にダイオードを取り付けてい
ることにより、大型で定格電流の大きな半導体スイッチ
ング素子を使用した場合よりも部品点数は増加するもの
の、外部のダイオードと小型で低定格の半導体スイッチ
ング素子の電流利用率を向上させることができるため、
装置全体として、小型化、および低価格化を図ることが
できる。

【００２９】また、請求項４に対応する発明では、上記
請求項３に対応する発明の電力変換装置において、外付
けのダイオードとしては、それぞれ２個直列のダイオー
ドで構成するようにしている。

【００３０】従って、請求項４に対応する発明の電力変
換装置においては、外付けのダイオードを、それぞれ２
個直列のダイオードで構成していることにより、逆並列
に接続したダイオードの直列接続分の電圧降下と外付け
の２個直列分のダイオード電圧降下とが近づくため、電
流分担がよくなり、外付けのダイオードの電流容量を小
さくすることができ、外部のダイオードと小型で低定格
の半導体スイッチング素子の電流利用率をさらにより一
層向上させることができる。これにより、装置全体とし
て、さらにより一層小型化、および低価格化を図ること
ができる。

【００３１】

【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。

【００３２】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による２レベル電力変換装置（２レベルインバータ）
の構成例を示す回路図であり、図５と同一要素には同一
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。

【００３３】すなわち、本実施の形態による２レベル電
力変換装置は、図１に示すように、前記図５における半
導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、および
この半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４と
逆並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４
を、それぞれ１パッケージに内装した構造を有する直列
接続された第１，第２，第３，第４の各スイッチング素
子の両端に、外付けのダイオードＤＸ１,ＤＸ２,ＤＸ
３,ＤＸ４を逆並列にそれぞれ接続した構成としてい
る。

【００３４】次に、以上のように構成した本実施の形態
による２レベル電力変換装置の作用について説明する。

【００３５】図１において、例えば前記図６に示す各部
波形のように、交流電力を直流電力に変換するようなモ
ードでは、ダイオード部電流が大きく流れるが、本実施
の形態では、直列接続された各スイッチング素子の両端
に、外付けのダイオードＤＸ１,ＤＸ２,ＤＸ３,ＤＸ４
を逆並列にそれぞれ接続していることにより、これらの
電流は、逆並列接続したダイオードＤ１と、外付けのダ
イオードＤＸ１に分流して流れるため、逆並列接続した
ダイオードＤ１の電流耐量を大きく選定しなくてもよ
い。

【００３６】その結果、このダイオードＤ１と並列の半
導体スイッチング素子Ｑ１も、電流定格が小さいもので
よく、半導体スイッチング素子Ｑ１および逆並列接続し
たダイオードＤ１の電流利用率を向上させることができ
るため、小型で安価なスイッチング素子を選定すること
ができる。

【００３７】また、外部にダイオードＤＸ１,ＤＸ２,Ｄ
Ｘ３,ＤＸ４を取り付けていることにより、従来のよう
な大型で定格電流の大きな半導体スイッチング素子を使
用した場合よりも部品点数は増加するものの、外部のダ
イオードＤＸ１,ＤＸ２,ＤＸ３,ＤＸ４と小型で低定格
の半導体スイッチング素子半導体スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の電流利用率を向上させることが
できるため、装置全体としては、小型化、および低価格
化を図ることができる。

【００３８】上述したように、本実施の形態による２レ
ベル電力変換装置では、半導体スイッチング素子および
ダイオードの電流利用率を向上させて、装置の小型化、
および低価格化を図ることが可能となる。

【００３９】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による２レベル電力変換装置（２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。

【００４０】すなわち、本実施の形態による２レベル電
力変換装置は、図２に示すように、前記図１における外
付けのダイオードとして、ダイオードＤＸ１,ＤＸ２,Ｄ
Ｘ３,ＤＸ４の代わりに、内部にダイオードが２個直列
で構成された２ｉｎ１のダイオードＤＸ１２,ＤＸ３４
を使用する構成としている。

【００４１】次に、以上のように構成した本実施の形態
による２レベル電力変換装置においては、外付けのダイ
オードとして、内部にダイオードが２個直列で構成され
た２ｉｎ１のダイオードＤＸ１２,ＤＸ３４を使用して
いることにより、前記第１の実施の形態による２レベル
電力変換装置に比較して、追加の部品数が４個のダイオ
ードから２個のダイオードペアとなって減少するため、
配線分や部品点数の削減を図ることができる。

【００４２】上述したように、本実施の形態による２レ
ベル電力変換装置では、前記第１の実施の形態による２
レベル電力変換装置の場合と同様の作用効果を得ること
ができるのに加えて、配線分や部品点数の削減を図るこ
とが可能となる。

【００４３】（第３の実施の形態）図３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り、図１および図
２と同一要素には同一符号を付して示している。

【００４４】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。

【００４５】図３において、直流電源１は、平滑用のリ
アクトル２を介し、互いに直列接続された２組のフィル
タコンデンサ３Ｐ,３Ｎの接続点を中性点ライン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。

【００４６】一方、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、半導体スイッチング素子（例え
ば、絶縁ゲート形トランジスタ：ＩＧＢＴ素子等の自己
消弧形素子）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、およびこの半導
体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４と逆並列に
接続されたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を、１パ
ッケージに内装した構造を有する第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ている。

【００４７】また、第２，第３のスイッチング素子の接
続点より、交流端子Ｔａを導出している。

【００４８】さらに、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性点ラインとの間に、結合
ダイオードＤＣ１を接続している。

【００４９】また、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性点ラインとの間に、結合ダ
イオードＤＣ２を接続している。

【００５０】さらに、各相毎に、正電位ラインＰと交流
端子Ｔａとの間、および負電位ラインＮと交流端子Ｔａ
との間に、外付けのダイオードＤＸ１４を逆並列にそれ
ぞれ接続している。

【００５１】以上により、スイッチングユニット４を構
成し、中性点クランプ方式の３レベル電力変換装置全体
を構成している。

【００５２】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。

【００５３】図３において、例えば３レベル電力変換装
置の出力電圧(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。

【００５４】すなわち、半導体スイッチング素子Ｑ１と
半導体スイッチング素子Ｑ２が導通状態の時Ｖout＝＋ＶＤ１半導体スイッチング素子Ｑ２と半導体スイッチング素子
Ｑ３が導通状態の時Ｖout＝０半導体スイッチング素子Ｑ３と半導体スイッチング素子
Ｑ４が導通状態の時Ｖout＝−ＶＤ２半導体スイッチング素子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。

【００５５】上記の場合、通常は、半導体スイッチング
素子を２個ずつ導通させるが、半導体スイッチング素子
Ｑ１,Ｑ２,Ｑ３、または半導体スイッチング素子Ｑ２,
Ｑ３,Ｑ４の３個の半導体スイッチング素子が同時に導
通状態になると、フィルタコンデンサ３Ｐ,３Ｎ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
常な半導体スイッチング素子を破壊する場合がある。

【００５６】例えば、図３において、半導体スイッチン
グ素子Ｑ１〜Ｑ３にオン信号が入ると、フィルタコンデ
ンサ３Ｐ→半導体スイッチング素子Ｑ１→半導体スイッ
チング素子Ｑ２→半導体スイッチング素子Ｑ３→結合ダ
イオードＤＣ２の経路で短絡され、その経路を過大な短
絡電流が流れて、半導体スイッチング素子を破壊するこ
とがある。

【００５７】したがって、実際の制御は、短絡を防止す
るために、半導体スイッチング素子Ｑ１と半導体スイッ
チング素子Ｑ３を逆動作させ、また半導体スイッチング
素子Ｑ２と半導体スイッチング素子Ｑ４を逆動作させ
る。

【００５８】すなわち、半導体スイッチング素子Ｑ１が
導通状態の時は半導体スイッチング素子Ｑ３を非導通と
し、半導体スイッチング素子Ｑ３が導通状態の時は半導
体スイッチング素子Ｑ１を非導通とする。

【００５９】同様に、半導体スイッチング素子Ｑ２が導
通状態の時は半導体スイッチング素子Ｑ４を非導通と
し、半導体スイッチング素子Ｓ４が導通状態の時はスイ
ッチング素子Ｑ２を非導通とする。

【００６０】一方、前記第１の実施の形態による２レベ
ル電力変換装置の場合と同様に、例えば交流電力を直流
電力に変換するようなモードでは、各スイッチング素子
内の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４と
逆並列に接続したダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の
電流分担に大きく偏りが生じるが、特にダイオード分が
大きい場合には、本実施の形態では、各相毎に正電位ラ
インＰと交流端子Ｔａとの間、および負電位ラインＮと
交流端子Ｔａとの間に、外付けのダイオードＤＸ１４を
逆並列にそれぞれ接続していることにより、第１，第
２，第３，第４の各スイッチング素子内の逆並列に接続
したダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の電流負担を軽
減できるため、半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４としては、小型で低定格の半導体スイッチング
素子を選定することができる。

【００６１】また、外部にダイオードＤＸ１４を取り付
けていることにより、従来のような大型で定格電流の大
きな半導体スイッチング素子を使用した場合よりも部品
点数は増加するものの、外部のダイオードＤＸ１４と小
型で低定格の半導体スイッチング素子半導体スイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の電流利用率を向上させ
ることができるため、装置全体として、小型化、および
低価格化を図ることができる。

【００６２】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、半導体スイッチング素子および
ダイオードの電流利用率を向上させて、装置の小型化、
および低価格化を図ることが可能となる。

【００６３】（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３と同一要素には同一
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。

【００６４】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３における外
付けのダイオードとして、ダイオードＤ１４の代わり
に、それぞれ２個直列のダイオードＤＸ１２とＤＸ３４
で構成するようにしている。

【００６５】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。

【００６６】前記図３においては、交流側からダイオー
ド側を流れる電流は、そのほとんどが追加した外付けの
ダイオードＤＸ１４側を流れる。

【００６７】これは、一方がダイオードＤ１とダイオー
ドＤ２の直列に対して、外付けのダイオードＤＸ１４は
ダイオード１個分が並列に接続してあり、電流は電圧降
下の少ない外付けのダイオードＤＸ１４側を流れるため
である。

【００６８】この点、本実施の形態では、この電流不平衡
を緩和するように、外付けのダイオードとして、それぞ
れ２個直列のダイオードＤＸ１２とＤＸ３４で構成して
いることにより、逆並列に接続したダイオードＤ１，Ｄ
２の直列接続分の電圧降下とＤＸ１２の２個直列分のダ
イオード電圧降下とが近づくため、電流分担がよくな
り、外付けのダイオードＤＸ１２，ＤＸ３４の電流容量
を小さくすることができ、外部のダイオードＤＸ１２，
ＤＸ３４と小型で低定格の半導体スイッチング素子素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の電流利用率をさらにより一層
向上させることができる。

【００６９】これにより、装置全体として、さらにより
一層小型化、および低価格化を図ることができる。

【００７０】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、前記第３の実施の形態による３
レベル電力変換装置の場合と同様の作用効果を、さらに
より一層効果的に実現することが可能となる。

【００７１】（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。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力変換
装置によれば、半導体スイッチング素子およびダイオー
ドの電流利用率を向上させて、装置の小型化、および低
価格化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による２レベル電力変換装置（２レベル
インバータ）の第１の実施の形態を示す回路図。

【図２】本発明による２レベル電力変換装置（２レベル
インバータ）の第２の実施の形態を示す回路図。

【図３】本発明による中性点クランプ方式の３レベル電
力変換装置（３レベルインバータ）の第３の実施の形態
を示す回路図。

【図４】本発明による中性点クランプ方式の３レベル電
力変換装置（３レベルインバータ）の第４の実施の形態
を示す回路図。

【図５】従来の２レベル電力変換装置（２レベルインバ
ータ）の１相分の構成例を示す回路図。

【図６】交流電力を直流電力に変換した場合の各部波形
の一例を示す図。

【符号の説明】

１…直流電源、２…平滑用のリアクトル、３，３Ｐ，３Ｎ…フィルタコンデンサ、４…スイッチングユニット、Ｑ１,Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４…半導体スイッチング素子、Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３,Ｄ４…逆並列接続したダイオード、ＤＸ１,ＤＸ２,ＤＸ３,ＤＸ４，ＤＸ１２，ＤＸ１４，
ＤＸ３４…外付けのダイオード、ＤＣ１，ＤＣ２…結合ダイオード、Ｐ…正電位ライン、Ｎ…負電位ライン、Ｃ…中性点ライン、Ｔａ，Ｔｂ…交流端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体スイッチング素子および当該半導
体スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードを
１パッケージに内装した構造を有する複数のスイッチン
グ素子を直列接続して構成される電力変換装置におい
て、前記直列接続された各スイッチング素子の両端に、
外付けのダイオードを逆並列にそれぞれ接続して成るこ
とを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】前記請求項１に記載の電力変換装置にお
いて、前記外付けのダイオードとしては、内部にダイオ
ードが２個直列で構成された２ｉｎ１のダイオードを使
用するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】互いに直列接続された第１および第２の
フィルタコンデンサの接続点を中性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、半導体スイッチング素子および当該半導体スイッ
チング素子と逆並列に接続されたダイオードを１パッケ
ージに内装した構造を有する第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
直流電圧源の中性点ラインとの間に第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
直流電圧源の中性点ラインとの間に第２の結合ダイオー
ドを接続してなる中性点クランプ方式の多レベル電力変
換装置において、各相毎に前記正電位ラインと交流端子との間、および前
記負電位ラインと交流端子との間に、外付けのダイオー
ドを逆並列にそれぞれ接続して成ることを特徴とする電
力変換装置。
【請求項４】前記請求項３に記載の電力変換装置にお
いて、前記外付けのダイオードとしては、それぞれ２個
直列のダイオードで構成するようにしたことを特徴とす
る電力変換装置。