JP4212546B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、主回路スイッチング素子に環流ダイオードが逆並列接続された構成の電力変換装置に関する。
例えばインバータ装置には、図9に示すように、MOSFETSu〜SwおよびSx〜Szに逆並列に環流ダイオードDu〜DwおよびDx〜Dzを接続した構成のものがある。この構成の場合、MOSFETSu〜SwおよびSx〜Szがターンオフすると、負荷Mに蓄えられた電流エネルギーが環流ダイオードDu〜DwおよびDx〜Dzを通して環流する。
この場合、例えば環流ダイオードDxに順方向電流Iaが流れているときにMOSFETSuがオンすると、環流ダイオードDxの両端にPN間電圧(いわゆる直流リンク電圧)が逆バイアスとして加わり、図10に示すように、環流ダイオードDxに残留電荷によって逆方向電流が流れた後に環流ダイオードDxが遮断する。このため、PN間電圧と逆方向電流とによって環流ダイオードDxに大きな損失が生じるので、放熱器を大形化する必要があった。
そこで、逆電圧印加回路を設け、環流ダイオードを遮断するにあたって、逆電圧印加回路から環流ダイオードに小さな逆電圧を印加し、環流ダイオードの逆回復が逆電圧印加回路の低電圧直流電圧源によって引起されるようにし、環流ダイオードで生じる損失を低減するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
図11は逆電圧印加回路を備えた従来の電力変換装置の回路図である。図11において、直流電圧源1は3相交流電源を整流してなるものであり、直流電圧源1の正側直流母線1aと負側直流母線1bとの間には、平滑用のコンデンサ2、インバータ主回路3が接続されている。インバータ主回路3は、主回路スイッチング素子に相当するMOSFET4u〜4w、4x〜4zを3相ブリッジ接続してなるものであり、MOSFET4u〜4w、4x〜4zのコレクタとエミッタとの間には環流ダイオード5u〜5w、5x〜5zが逆並列に接続され、インバータ主回路3の出力側には負荷6(例えばモータ)が接続されている。
各々の環流ダイオード5u〜5w、5x〜5zには逆電圧印加回路7が接続されている。これら各逆電圧印加回路7は、直流電圧源1より電圧値が低い低電圧直流電圧源8を有するものであり、MOSFET4u〜4w、4x〜4zのコレクタとエミッタとの間には低電圧直流電圧源8の電源ライン8a、8bが各々接続されている。
各逆電圧印加回路7はベースドライブ回路9を有し、ベースドライブ回路9の電源ライン9a、9bは低電圧直流電圧源8の電源ライン8a、8bに接続されており、図示省略のスイッチングタイミング生成回路から、ベースドライブ回路9にドライブ信号SGu〜SGw、SGx〜SGzが出力されると、ベースドライブ回路9が低電圧直流電圧源8からの電源により駆動し、MOSFET4u〜4w、4x〜4zをオンする。
各逆電圧印加回路7は、逆電圧印加スイッチング素子に相当するMOSFET17を有しており、MOSFET17は、低電圧直流電圧源8の電源ライン8aに介在され、MOSFET4u〜4w、4x〜4zより耐圧が低いものが選定されている。このMOSFET17は、環流ダイオードの逆回復時にオンする。
各逆電圧印加回路7は、ダイオード13およびコンデンサ14を有し、これら各ダイオード13およびコンデンサ14は、低電圧直流電圧源8の電源ライン8aに並列接続され、MOSFET4u〜4w、4x〜4zがオンされているときには、各低電圧直流電圧源8からダイオード13を通してコンデンサ14に充電される。これによりコンデンサ14にはベースドライブ回路18の駆動用電源を充電する。電源ライン8a、8b間にはコンデサ15が接続され、電源ライン8aにはダイオード16aが直列接続されている。また、電源ライン8a、8b間にはダイオード16bが接続されている。
ベースドライブ回路18の電源ライン18a、18bは、コンデンサ14の両端子に接続されており、インバータ主回路3のA、B、C点の電位に基づいてドライブ信号を出力する図示省略の電位判別回路から、ベースドライブ回路18にドライブ信号SGru〜SGrw、SGrx〜SGrzが出力されると、ベースドライブ回路18がコンデンサ14の充電電力により駆動しMOSFET17をオンする。これにより、低電圧直流電圧源8からMOSFET17を通して直流電圧源1より小さな逆電圧が環流ダイオード5u〜5wおよび5x〜5zに印加される。
ところが、このような従来のものでは、環流ダイオードの逆回復時に、一時的に主回路の電流が逆電圧印加回路の低電圧直流電圧源8に流れる。すなわち、環流ダイオードの逆回復時には、逆電圧印加回路7により、環流ダイオードに流れている電流を逆電圧印加回路により流れないようにするので、環流ダイオードに流れていた電流が一時的に逆電圧印加回路に流れ込み、逆電圧印加回路の低電圧直流電圧源8を通って環流ダイオードをバイパスする回路が形成される。このため、逆電圧印加回路の低電圧直流電圧源8の電圧変動が大きくなる。その結果、逆電圧印加回路の低電圧直流電圧源8の電流容量を大きくする必要がある。
本発明の目的は、環流ダイオードの逆回復時に逆電圧印加回路の補助電源に流れる主回路電流を抑制し、しかも環流ダイオードの逆回復を適正に行うことができる電力変換装置を提供することである。
本発明の電力変換装置は、直流電圧源に直列接続され負荷に電力を供給する二個一組の主回路スイッチング素子と、これら各主回路スイッチング素子に逆並列接続された環流ダイオードと、これら各環流ダイオードが遮断するにあたって、前記直流電圧源より小さな逆電圧を各環流ダイオードに印加する逆電圧印加回路とを備え、前記逆電圧印加回路は、前記直流電圧源より電圧値が低い補助電源と、前記環流ダイオードの逆回復時にオンし前記主回路スイッチング素子より耐圧が低い逆電圧印加スイッチング素子と、前記環流ダイオードより逆回復時間が短く高速な補助ダイオードとの直列接続にて構成され、前記補助電源は、直流電圧源の電圧より低い低電圧直流電圧電源と、前記低電圧直流電圧電源と直列接続され前記環流ダイオードの逆回復時に前記低電圧直流電圧電源に流れ込む主回路電流を抑制する電流抑制回路と、前記低電圧直流電圧電源と前記電流抑制回路との直列回路に並列に接続され高周波域でも内部インピーダンスが低く前記環流ダイオードの逆回復時に前記逆電圧印加回路に流れ込む主回路電流を流すための高周波用コンデンサとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、環流ダイオードの逆回復時に低電圧直流電圧電源に流れる主回路電流を抑制する電流抑制回路を設けたので、低電圧直流電圧電源に流れる主回路電流を抑制でき、定電圧電源の電流容量を大きくする必要がなくなる。環流ダイオードの逆回復時に逆電圧印加回路に流れ込む主回路電流は、逆電圧印加回路の高周波用コンデンサを流れるので、環流ダイオードを逆回復するに必要な電流を短時間で流すことができ、休止期間を長くする必要がない。そのため、休止期間によって生じる電力変換装置の制御品質の劣化(波形劣化)等も抑制できる。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わる電力変換装置の回路図である。この第1の実施の形態は、図11に示した従来例に対し、逆電圧印加回路7内に環流ダイオード5の逆回復時に低電圧直流電圧電源8に流れる主回路電流を抑制する電流抑制回路10を追加して設け、低電圧直流電圧電源8と電流抑制回路10との直列回路に並列に高周波域でも内部インピーダンスが低い高周波用コンデンサ15Aを接続したものである。図11と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
図1において、インバータ主回路3の点の電圧が検出され、環流ダイオード5uの逆回復を行う状態であることが判定されると、ベースドライブ回路18にドライブ信号が出力されMOSFET17がオンする。これにより、電源ライン8aを通して環流ダイオード5uに逆電圧が印加され環流ダイオード5uに流れる電流が減少する。
そうすると、負荷6から環流ダイオード5uを経由し直流電圧電源のP側に流れていた主回路電流は逆電圧印加回路7に流れ込む。逆電圧印加回路に流れ込んだ主回路電流は、低電圧直流電圧電源8と高周波用コンデンサ15Aに流れ込むが、低電圧直流電圧電源8には電流抑制回路10が直列接続されているので、定電圧直流電圧電源8に流れる電流は抑制され、高周波用コンデンサ15Aの方に流れる。従って、低電圧直流電圧電源に流れる主回路電流を抑制でき、定電圧電源の電流容量を大きくする必要がなくなる。また、環流ダイオード5uを逆回復するに必要な電流を短時間で流すことができ、相補の関係でオンオフする二個一組の主回路スイッチング素子4u、4xのオンオフを切り替える際の休止期間を長くする必要がない。そのため、休止期間によって生じる電力変換装置の制御品質の劣化(波形劣化)等も抑制できる。
図2は、第1の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路7の主要部の回路図である。なお、図2ではベースドライブ回路9、18等の記載を省略している。直流電圧源1は、例えば三相交流電源を整流し平滑コンデンサ2にて平滑することで得られる。直流電圧源1からは、正側直流母線1aおよび負側直流母線1bが伸び、正側直流母線1aと負側直流母線1bとの間に、主回路スイッチング素子4u、4xである2個のMOSFETが直列接続されている。
これら正側の主回路スイッチング素子4uと負側の主回路スイッチング素子4xとの双方には、それぞれ環流ダイオード5u、5xが内在されている。正側主回路スイッチング素子4uと負側主回路スイッチング素子4xとの間からは、負荷へ接続されている負荷端子11が取り出され、また、主回路スイッチング素子4のドレイン端子とソース端子との間(環流ダイオード5のカソード端子とアノード端子との間)に逆電圧印加回路7が接続されている。
逆電圧印加回路7は、直流電圧源1より電圧値が低い補助電源12と、主回路スイッチング素子4より耐圧が低い逆電圧印加スイッチング素子17と、環流ダイオード5より逆回復時間が短く高速な補助ダイオード16の直列接続にて構成される。
補助電源12は、直流電圧源の電圧の約1/4より低い低電圧直流電圧電源8と、電流抑制回路10としての抵抗器と、高周波域でも内部インピーダンスが低い高周波用コンデンサ15Aとを直列接続することによって構成されている。
ここで、高周波用コンデンサ15Aは、平滑用の電解コンデンサなどではなく、セラミックコンデンサやフィルムコンデンサ等の高周波用コンデンサを用いる。また、電流抑制回路10としての抵抗器は、例えば、プリント配線基板の銅箔パターンの配線抵抗や銅線や銅板などの配線抵抗を用いることも可能である。さらに、例えば、図3で示されるような定電流回路を用いてもよい。
図2の構成にて、高周波用コンデンサ15Aと逆電圧印加スイッチング素子17と補助ダイオード16と環流ダイオード5とを結んだ放電経路は、できるだけ短く配線し、インダクタンスが少なくなるように構成する。
このように構成された第1の実施の形態において、高周波域でも内部インピーダンスが低い高周波用コンデンサ15Aを用いたため、この高周波用コンデンサ15Aからの電荷放電は高速度に実行され、環流ダイオード5を逆回復する際に流れる電流の立ち上がり時間を短くでき、最大電流も高くなる。また、電流抑制回路10の作用とも相乗して、このようなインパルス状の電流が直接低電圧直流電圧電源8に流れずに、より平均的な波形の電流が低電圧直流電圧電源8に流れる。
第1の実施の形態によれば、環流ダイオード5を逆回復するに必要な電流を短時間に流すことができ、休止期間を長くする必要がないため、相補の関係でオンオフする二個一組の主回路スイッチング素子4u、4xのオンオフを切り替える際の休止期間によって生じる電力変換装置の制御品質の劣化(波形劣化)等も抑制できる。
また、環流ダイオード5に逆回復電流を供給している時間中は、主回路電流(負荷電流)も逆電圧印加回路7中を通ることになり、主回路電流による損失も増えることになるため、できるだけ速やかに環流ダイオード5の逆回復が完了することが望ましいが、その要請も達成できる。さらに、低電圧直流電圧電源8への負担も軽減するので、低電圧直流電圧電源8が低い電流容量の電源で済み、低電圧直流電圧電源8の内部発熱も軽減される。
(第2の実施の形態)
図4は本発明の第2の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路7の主要部の回路図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、低電圧直流電圧電源8は、主回路スイッチング素子4の駆動用電源として用いるようにしたものである。
図4において、主回路スイッチング素子4のベースドライブ回路9はゲート駆動用アンプ27とゲート抵抗19とからなり、ゲート駆動用アンプ27は低電圧直流電圧電源8から電力を得てゲート抵抗19を介して、主回路スイッチング素子4のゲート駆動信号として主回路スイッチング素子4のゲート端子に入力する。図4では電流抑制回路10として抵抗器を用いた場合を示している。
電流抑制回路10の電流抑制作用と高周波用コンデンサ15Aの高周波インピーダンスの低減作用により、低電圧直流電圧電源8には、環流ダイオード5に逆回復に伴うインパルス状の電流が流れなくなるため、環流ダイオード5の逆回復時においても低電圧直流電圧電源8の電圧変動が非常に少なくなる。
第2の実施の形態によれば、低電圧直流電圧電源8の電圧変動が少なくなり安定化するので、主回路スイッチング素子4のベースドライブ回路9に電源を供給しても、環流ダイオード5の逆回復に際しても電源電圧変動などの悪影響を防止できる。また、低電圧直流電圧電源8とベースドライブ回路9の電源との電源の共有化により、回路の簡素化を図ることができる。
(第3の実施の形態)
図5は本発明の第3の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路7の主要部の回路図である。この第3の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、二個一組の主回路スイッチング素子4u〜4w、4x〜4zのうち、直流電源の負側に接続された方の主回路スイッチング素子4x〜4zのみに逆電圧印加回路7を備えるようにしたものである。図5では三相インバータとして用いる場合の電力変換装置を示している。
図5において、直流電圧源1からは、正側直流母線1aおよび負側直流母線1bが伸び、正側直流母線1aと負側直流母線1bとの間に正側主回路スイッチング素子4u〜4wにIGBTを適用し、負側主回路スイッチング素子4x〜4zにMOSFETを適用する。
負側主回路スイッチング素子4x〜4zには、環流ダイオード5x〜5zが内在されているMOSFETを用いるのに対し、正側主回路スイッチング素子4u〜4wには、環流ダイオード5u〜5wが内在していないIGBTを用いるので、正側主回路スイッチング素子4u〜4wに、逆回復時間が短く逆回復損失の少ない環流ダイオード5u’〜5w’を並列に接続する。従って、正側主回路スイッチング素子4u〜4wには逆電圧印加回路7を必要としない。
すなわち、負側主回路スイッチング素子4x〜4zには逆電圧印加回路7が接続されているが、正側主回路スイッチング素子4uには、逆電圧印加回路7は接続されていない。負側主回路スイッチング素子4x〜4zの逆電圧印加回路7は、低電圧直流電圧電源8が三相分の回路に対し、共通に1個のみ適用されている。これは、x相〜z相の逆電圧印加回路7の一方の電源ラインは、直流電圧源1の負側直流母線1bと共用化できるからである。
第3の実施の形態によれば、負側主回路スイッチング素子4x〜4zだけに、逆電圧印加回路7を適用したため、三相分の回路に対して低電圧直流電圧電源8を各相毎に用意する必要がなく、各相共通に1個のみで済む。また、低電圧直流電圧電源8が1個のみで済むため、回路の簡素化を図ることができる。
(第4の実施の形態)
図6は本発明の第4の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路7の主要部の回路図である。この第4の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、主回路スイッチング素子4の出力電圧の時間的急変を抑制するように主回路スイッチング素子4の駆動信号の電圧を調整する電圧変化率抑制回路20を設けたものである。
図6において、電圧変化率抑制回路20は、電圧変化率抑制用コンデンサ21と電圧変化率抑制用抵抗器22とを直列接続して構成され、主回路スイッチング素子4のドレイン端子と主回路スイッチング素子4のゲート端子との間に接続されている。
環流ダイオードの逆回復時には、逆電圧印加回路7の動作により環流ダイオード5が急速にオフする。そのために、主回路スイッチング素子4のドレイン−ソース間電圧の時間的変化率が大きくなる。そこで、主回路スイッチング素子4のドレイン電圧が急激に低下し始めると、電圧変化率抑制回路20の作用により主回路スイッチング素子4のゲート電圧を下げ、結果として、主スイッチング素子のオンの速度を緩和する。
第4の実施の形態によれば、主スイッチング素子4のオンの速度が緩和されるため主回路スイッチング素子4の電圧変化率が抑制され、電磁妨害波(ノイズ)の発生が抑制される。
(第5の実施の形態)
図7は本発明の第5の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路7の主要部の回路図である。この第5の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、主回路スイッチング素子4としてはオン抵抗の低下を優先して設計されたMOSFETを用い、主回路スイッチング素子4にバイポーラ素子23を並列接続したものである。このバイポーラ素子23は主回路スイッチング素子4とほぼ同時にオンし、主回路スイッチング素子4がオフするより幾分早くオフするものである。
図7において、主回路スイッチング素子4に並列にバイポーラ素子23を接続する。ゲート信号遅延回路24は、元ゲート信号を受けて主回路スイッチング素子ゲート4への駆動信号と、バイポーラ素子23へのベース駆動用信号とに振り分け、主回路スイッチング素子4のゲート駆動信号のオフタイミングをバイポーラ素子23のベース駆動用信号のオフタイミングより幾分遅らせる。
主回路スイッチング素子4へのゲート駆動信号は、ベースドライブ回路9のゲート駆動用アンプ27及びゲート抵抗19を介して主回路スイッチング素子ゲート4に入力される。同様に、バイポーラ素子23へのベース駆動用信号は、ベースドライブ回路25のゲート駆動用アンプ28ゲート抵抗26を介してバイポーラ素子23に入力される。
図8は、一般的なパワーMOSFETの素子特性のオン抵抗と逆回復時間との傾向曲線を示している。図8において、オン抵抗が小さくなるようにMOSFETを設計すると逆回復時間は長くなり、結果として、逆回復に起因する損失も大きくなり、逆に、オン抵抗が大きくなるようにMOSFETを設計すると逆回復時間は短くなり、結果として、逆回復に起因する損失も小さくなる傾向を示す。
そこで、第5の実施の形態においては、主回路スイッチング素子4に用いるパワーMOSFETに、オン抵抗を優先的に低く設計されたものを適用し、主回路スイッチング素子4とほぼ同時にオンし主回路スイッチング素子4がオフするより幾分早くオフするバイポーラ素子23を並列接続する。
これより、蓄積時間を有するバイポーラ素子23との並列運転が実現できる。オン時は、低抵抗のバイポーラ素子23に多くの電流が流れるためオン損失の低減が図れる。また、ターンオフ時には、バイポーラ素子23のオフタイミングが幾分早くなるため、蓄積時間を有するバイポーラ素子23が完全にオフした後に、主回路スイッチング素子4がオフするため、ターンオフ損失も少なくできる。
第5の実施の形態によれば、パワー半導体のチップ面積を少なくして、かつ、発生損失を低減することができ、低コストで高効率な電力変換装置を実現することができる。
本発明の第1の実施の形態に係わる電力変換装置の回路図。 本発明の第1の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路の主要部の回路図。 本発明の第1の実施の形態における電流抑制回路の回路図。 本発明の第2の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路の主要部の回路図。 本発明の第3の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路の主要部の回路図。 本発明の第4の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路の主要部の回路図。 本発明の第5の実施の形態に係わる電力変換装置における逆電圧印加回路の主要部の回路図。 一般的なパワーMOSFETの素子特性のオン抵抗と逆回復時間との傾向曲線のグラフ。 従来のインバータ回路の一例を示す回路図。 環流ダイオードの逆回復特性を示す電流波形図。 従来の電力変換装置の一例を示す回路図。
符号の説明
1…直流電圧源、1a…正側直流母線、1b…負側直流母線、2…平滑コンデンサ、3…インバータ主回路、4…主回路スイッチング素子、5…環流ダイオード、6…負荷、7…逆電圧印加回路、8…低電圧直流電圧源、8a、8b…電源ライン、9…ベースドライブ回路、9a、9b…電源ライン、10…電流抑制回路、11…負荷端子、12…補助電源、13…ダイオード、14…コンデンサ、15…コンデンサ、16a、16b…ダイオード、17…逆電圧印加スイッチング素子、18…ベースドライブ回路、19…ゲート抵抗、20…電圧変化率抑制回路、21…電圧変化率抑制用コンデンサ、22…電圧変化率抑制用抵抗器、23…バイポーラ素子、24…ゲート信号遅延回路、25…ベースドライブ回路、26…ゲート抵抗、27…ゲート駆動用アンプ、28…ゲート駆動用アンプ

Claims (5)

  1. 直流電圧源に直列接続され負荷に電力を供給する二個一組の主回路スイッチング素子と、これら各主回路スイッチング素子に逆並列接続された環流ダイオードと、これら各環流ダイオードが遮断するにあたって、前記直流電圧源より小さな逆電圧を各環流ダイオードに印加する逆電圧印加回路とを備え、前記逆電圧印加回路は、前記直流電圧源より電圧値が低い補助電源と、前記環流ダイオードの逆回復時にオンし前記主回路スイッチング素子より耐圧が低い逆電圧印加スイッチング素子と、前記環流ダイオードより逆回復時間が短く高速な補助ダイオードとの直列接続にて構成され、前記補助電源は、直流電圧源の電圧より低い低電圧直流電圧電源と、前記低電圧直流電圧電源と直列接続され前記環流ダイオードの逆回復時に前記低電圧直流電圧電源に流れ込む主回路電流を抑制する電流抑制回路と、前記低電圧直流電圧電源と前記電流抑制回路との直列回路に並列に接続され高周波域でも内部インピーダンスが低く前記環流ダイオードの逆回復時に前記逆電圧印加回路に流れ込む主回路電流を流すための高周波用コンデンサとを備えたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記低電圧直流電圧電源は、前記主回路スイッチング素子の駆動用電源として用いることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
  3. 二個一組の主回路スイッチング素子のうち、直流電源の負側に接続された方の主回路スイッチング素子のみに前記逆電圧印加回路を備えることを特徴とする請求項1または2記載の電力変換装置。
  4. 前記主回路スイッチング素子の出力電圧の時間的急変を抑制するように前記主回路スイッチング素子の駆動信号の電圧を調整する電圧変化率抑制回路を設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一記載の電力変換装置。
  5. 主回路スイッチング素子は、オン抵抗の低下を優先して設計されたMOSFETを用い、前記主回路スイッチング素子とほぼ同時にオンし前記主回路スイッチング素子がオフするより幾分早くオフするバイポーラ素子を前記主回路スイッチング素子に並列接続したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一記載の電力変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4942967B2 (ja) * 2005-09-08 2012-05-30 東芝キヤリア株式会社 インバータ装置及び冷凍サイクル装置
JP4729393B2 (ja) * 2005-12-06 2011-07-20 東芝キヤリア株式会社 電力変換装置
JP4772542B2 (ja) 2006-03-15 2011-09-14 株式会社東芝 電力変換装置
JP5317413B2 (ja) * 2007-02-06 2013-10-16 株式会社東芝 半導体スイッチおよび当該半導体スイッチを適用した電力変換装置
JP2008190828A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Toshiba Carrier Corp 空気調和機及び吸着・脱離装置
JP5009680B2 (ja) * 2007-05-16 2012-08-22 三菱電機株式会社 開閉装置
JP4557015B2 (ja) 2008-02-15 2010-10-06 株式会社デンソー パワースイッチング回路
JP5262558B2 (ja) * 2008-10-16 2013-08-14 ダイキン工業株式会社 インバータにおけるスイッチング制御方法
JP2010178494A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Toshiba Corp スイッチング素子モジュールおよびこれを用いたインバータ装置
JP5574845B2 (ja) 2010-06-22 2014-08-20 株式会社東芝 電力変換装置
JP5571013B2 (ja) 2011-02-15 2014-08-13 株式会社東芝 半導体スイッチ、及び電力変換装置
US9071169B2 (en) * 2011-02-18 2015-06-30 Ge Hybrid Technologies, Llc Programmable gate controller system and method
JP7100519B2 (ja) * 2018-07-18 2022-07-13 株式会社日立インダストリアルプロダクツ 無停電電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10224832B2 (en) 2016-09-16 2019-03-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Power conversion device

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