JP2013116020A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直流電圧が印加される正極端子Pと負極端子Nと、正極端子Pと負極端子Nとの中性点の端子Cと、交流電圧が印加される交流端子Aとを備え、正極端子Pと負極端子Nの間に、同極性で直列に接続された第1,第2のコンデンサ11,12が接続され、正極端子Pと負極端子Nの間に、同極性で直列に接続された第1,第2のスイッチング素子1,2とそれらに逆並列に接続された還流ダイオード1D,2Dとの第1の直列体が接続され、中性点の端子Cと交流端子Aの間に、逆極性で直列に接続された第3,第4のスイッチング素子3,4とそれらに逆並列に接続された還流ダイオード3D,4Dとの第2の直列体が接続され、第1及び第2の還流ダイオード1D,2Dと第3及び第4の還流ダイオード3D、4Dとが異なる電圧降下特性を有する。
【選択図】図1
Description
図1に、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の主回路を示す回路図を示す。本発明の実施の形態1に係る電力変換装置においては、図1に示すように、コンデンサ11とコンデンサ12を同極性で直列に接続し、正極に正極端子P、負極に負極端子N、中性点に端子Cを形成する。正極端子Pおよび負極端子Nは直流電圧が印加される端子で、3レベルの電位(P点、中性点、N点)を与える直流電圧源を構成している。正極端子Pは例えば正の電位を与える高電位端子で、負極端子Nは、正極端子Pの電位よりも低い電位、例えば、負の電位を与える低電位端子であり、中性点の端子Cは、正極端子Pの電位と負極端子Nの電位の中間の電位を与える中間電位端子となっている。また、図1に示すように、正極端子Pと負極端子Nとの間には、スイッチング素子1およびスイッチング素子2を同極性で直列に接続し、さらに、それらのスイッチング素子1,2のそれぞれに逆並列に還流ダイオード1D,2Dを接続して構成した、第1の直列体が接続されている。また、スイッチング素子1とスイッチング素子2とを接続している接続点には、交流電圧を取り出すための交流端子Aを設ける。交流端子Aと端子Cとの間には、スイッチング素子3およびスイッチング素子4を逆極性で直列に接続し、さらに、それらのスイッチング素子3,4のそれぞれに逆並列に還流ダイオード3D,4Dを接続して構成した、第2の直列体が接続されている。以下では、便宜上、スイッチング素子1,2および還流ダイオード1D,2Dを“ブリッジ側”の素子、スイッチング素子3,4および還流ダイオード3D,4Dを“中性点側”の素子と呼ぶ。
以下、本発明の実施の形態2に係る電力変換装置について説明する。本実施の形態2に係る電力変換装置の回路は、上述の実施の形態1で示した図1と同じ回路構成である。従って、ここでは、実施の形態1の図1およびその説明を参照することとし、詳細な説明については省略する。ただし、本実施の形態2においては、実施の形態1とは逆に、平均的な電力の流れが交流側から直流側に向かう方向であり、従って、交流電力を直流電力に変換する動作時間が、直流電力を交流電力に変換する動作時間よりも長い場合を想定している。また、電力変換装置の取り扱う平均電流あるいは定格電流を通電した場合の還流ダイオードの電圧降下に関し、ブリッジ側の還流ダイオード1Dおよび2Dの電圧降下の方が、中性点側の還流ダイオード3Dおよび4Dの電圧降下よりも小さいことを特徴とする。他の構成、動作については、実施の形態1と同じである。
Claims (10)
- 直流電圧が印加される正極端子と負極端子と、
交流電圧が印加される交流端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された、同極性で互いに直列に接続された第1及び第2のコンデンサと、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続され、同極性で直列に接続された第1及び第2のスイッチング素子とそれらの第1および第2のスイッチング素子の各々に逆並列に接続された第1、第2の還流ダイオードとから構成された第1の直列体と、
前記第1及び第2のスイッチング素子の接続点である前記交流端子と前記第1及び第2のコンデンサの接続点である中性点との間に接続され、逆極性で直列に接続された第3及び第4のスイッチング素子とそれらの第3および第4のスイッチング素子の各々に逆並列に接続された第3及び第4の還流ダイオードとから構成された第2の直列体と
を備え、
前記第1の直列体に含まれる前記第1及び第2の還流ダイオードと前記第2の直列体に含まれる前記第3及び第4の還流ダイオードとが異なる電圧降下特性を有することを特徴とする電力変換装置。 - 直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
前記第1の直列体に含まれる前記第1及び第2の還流ダイオードの電圧降下が、前記第2の直列体に含まれる前記第3及び第4の還流ダイオードの電圧降下よりも大きい
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記第1の直列体に含まれる前記第1及び第2の還流ダイオードの電圧降下が、前記第2の直列体に含まれる前記第3及び第4の還流ダイオードの電圧降下よりも小さい
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 力率が略1で動作することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1の直列体に含まれる前記第1及び第2の還流ダイオードと、前記第2の直列体に含まれる前記第3及び第4の還流ダイオードとを、異なる種類のダイオードから構成することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子がユニポーラ素子から構成されており、
各スイッチング素子がオンしているときに、当該スイッチング素子に対応する逆並列に接続された還流ダイオードが導通する方向に電力変換装置の定格電流を流した場合に、当該還流ダイオードに分流する電流よりもスイッチング素子に分流する電流の方が大きい
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の直列体に含まれる前記第1及び前記第2の還流ダイオードのチップ面積と前記第2の直列体に含まれる前記第3及び前記第4の還流ダイオードのチップ面積とが異なることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1の直列体に含まれる環流ダイオードおよび前記第2の直列体に含まれる環流ダイオードのうち、どちらか一方の直列体に含まれる環流ダイオードはスイッチング素子に寄生する寄生ダイオードのみから構成され、他方の直列体に含まれる環流ダイオードはスイッチング素子に寄生する寄生ダイオード以外のダイオードを含むことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子および前記第1、第2、第3及び第4の還流ダイオードを構成する半導体素子の少なくとも1つは、ワイドバンドギャップ半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドのうちいずれかであることを特徴とする請求項9記載の電力変換装置。
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