JP2013215043A - マルチレベル電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直流電源部の中間電位点である中点に双方向性の半導体スイッチを接続したマルチレベルの電力変換回路において、事前に決められたシーケンス、あるいはその時の電圧、電流の状態に応じたシーケンスに基づき、時間差をもって順番に半導体スイッチのゲートを遮断し、最後に遮断させる半導体スイッチを直流電源部の中点に接続されている双方向性の半導体スイッチとする。その結果、最小限の電圧変動によって運転状態から停止状態への移行を可能とする。
【選択図】図1
Description
また図11は7レベル変換回路の変形例として、図8のIGBTS7aとS7bの接続点とIGBTS8aとS8bとの接続点との間に、1単位分(Ed)の電圧に充電されるコンデンサ22を接続した構成である。
以上の5レベルインバータの回路例、およびマルチレベル回路の基本回路については、特許文献1に記載されている。
この結果、強制停止時における半導体スイッチの全相遮断時においても、特定素子に高い電圧が印加することがなくなるため、電圧耐量の低いスイッチ素子を適用することが可能となり、結果、小型、低コストの装置を構築することが可能となる。
IGBTS1、S2がオンしている状態(図2(a))即ち交流出力に直流電源1の電圧2Edが出力されている状態からIGBTS1をオフすると、IGBTS1、S2を流れていた電流は図2(b)に破線で示すように、直流電源のM点→双方向性IGBTS9→IGBTS8→コンデンサ10→IGBTS2→交流出力の経路となる。この時、交流出力での電圧はコンデンサ10の電圧Edとなり、IGBTS1に印加される電圧は直流電源1の電圧2Edからコンデンサ10の電圧Edを減算した電圧Edとなる。
IGBTS1、S2がオンしている状態(図2(a))即ち交流出力に直流電源1の電圧2Edが出力されている状態からIGBTS2をオフすると、IGBTS1、S2を流れていた電流は図2(b)に破線で示すように、直流電源のP点→IGBTS1→コンデンサ10→IGBTS5のダイオード→交流出力の経路となる。この時、交流出力での電圧は直流電源1の電圧2Edからコンデンサ10の電圧Edを減算した電圧Edとなり、IGBTS2に印加される電圧はコンデンサ10の電圧Edとなる。
また、直流を交流に変換する回路について説明したが、交流を直流に変換する回路についても同様に実現可能である。
11U、11V、11W・・・マルチレベル回路(1相分)
12・・・電動機負荷 D1、D2・・・ダイオード
S1、S1a〜S1d、S2、S3、S4、S5・・・IGBT
S6、S6a〜S6d・・・IGBT
S7、S7a、S7b、S8、S8a、S8b、Q1、Q2・・・IGBT
S9、S12、S13・・・双方向性スイッチ(双方向性IGBT)
Claims (3)
- 直流から交流、もしくは交流から直流に変換する電力変換回路であって、正極端子と、負極端子と、前記正極端子と前記負極端子との中間電位点である中点端子とを備えた直流電源と、1相分の回路として前記直流電源の正極端子と負極端子との間に接続するダイオードを逆並列接続した半導体スイッチを少なくとも4個直列に接続した半導体スイッチ直列回路と、前記直流電源の中点端子と前記半導体スイッチ直列回路の中間接続点との間に接続された双方向性にスイッチングが可能な双方向スイッチと、前記直列接続された半導体スイッチ群の半導体スイッチ同士が接続されている電位を出力する端子と前記双方向性スイッチの前記直流電源側に接続されていない側の端子との間に接続されたダイオードを逆並列接続した半導体スイッチ又はコンデンサ、又は両方を含んだ回路を接続した回路構成のマルチレベル電力変換回路であって、前記電力変換回路を動作状態から停止させる場合、所定のシーケンス動作に基づき半導体スイッチを順々に遮断し、最後に遮断させる半導体スイッチは前記双方向性スイッチとすることを特徴とするマルチレベル電力変換装置。
- 前記半導体スイッチを遮断させるシーケンス動作は、オンしている半導体スイッチを所定の時間ごとに1素子ずつ順々に遮断させることを特徴とする請求項1に記載のマルチレベル電力変換装置。
- 前記マルチレベル電力変換回路として、5レベル以上のマルチレベル電力変換回路を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチレベル電力変換装置。
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