多电平电力变换装置的制造方法_4

文档序号:9602766阅读:来源:国知局
构。U、V、W表示输出 端子。
[0131] 基本电路具有:一端连接于串联连接的两个直流电压源DCC1、DCC2中的偶数级 的直流电压源DCC2的正极端的、3相共用的第1半导体元件S2. 1 ;在上述偶数级的第1半 导体元件S2. 1的另一端与上述偶数级的直流电压源DCC2的负极端之间依次串联连接的3 相的第2~第4半导体元件SU2. 2a~SU2. 4、SV2. 2a~SV2. 4、SW2. 2a~SW2. 4 ; -端连接 于偶数级的第3、第4半导体元件SU2. 3、SU2. 4、SV2. 3、SV2. 4、SW2. 3、SW2. 4的共用连接点 的3相的第6半导体元件SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6 ;-端连接于奇数级的直流电压源DCC1的负 极端的、3相共用的第4半导体元件S1. 4 ;在上述奇数级的直流电压源DCC1的正极端与奇 数级的第4半导体元件S1. 4的另一端之间依次串联连接的3相的第1~第3半导体元件 SU1. 1~SU1. 3b、SVl. 1~SV1. 3b、SWl. 1~SW1. 3b;以及一端连接于奇数级的第1、第2半 导体元件SU1. 1、SU1. 2、SV1. 1、SV1. 2、SW1. 1、SW1. 2的共用连接点的3相的第5半导体元 件SU1. 5、SV1. 5、SW1. 5。
[0132] 快速充电电容器FC2被插入偶数级中的第1、第2半导体元件S2. 1、SU2. 2a、 SV2. 2a、SW2. 2a的共用连接点与偶数级中的所有相的第6半导体元件SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6 的另一端之间,快速充电电容器FC1被插入奇数级中的所有相的第5半导体元件SU1. 5、 SV1. 5、SW1. 5的另一端与奇数级中的第3、第4半导体元件SU1. 3b、SV1. 3b、SW1. 3b、S1. 4 的共用连接点之间。
[0133] 电压选择电路由半导体元件SU1~SU4、SV1~SV4、SW1~SW4构成。
[0134] 在本实施方式8中,也能够输出用图27所示的现有电路无法输出的相电压的组合 2E、0、一 2E〇
[0135] 根据图16,说明其情形。另外,图16中的〇是指导通的半导体元件。在图16中 示出输出输出端子U= 2E、输出端子V= 0、输出端子W=- 2E的电压时的各半导体元件 的动作。此时,由于对快速充电电容器FC1连接了第5半导体元件SU1. 5、SV1. 5、SW1. 5,对 快速充电电容器FC2连接了第6半导体元件SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6,所以不会使快速充电电 容器FC1、FC2短路而能够从输出端子U、V、W输出2E、0、一 2E,并且能够简化用于输出2E、 0、一 2E的控制。
[0136] 作为本实施方式8的变形,为了对高电压的耐性,还包括将各半导体元件串联两 个以上来构成的电路。另外,为了对大电流的耐性,还包括将各半导体元件并联两个以上来 构成的电路。进而,如果半导体元件的耐压适合,则可以将图15的半导体元件SU1. 3a和 SU1. 3b这两个串联的半导体元件置换为1个半导体元件。
[0137] 另外,关于半导体元件SV1. 3a和SV1. 3b、SW1. 3a和SW1. 3b、SU2. 2a和SU2. 2b、 SV2. 2a和SV2. 2b、SW2. 2a和SW2. 2b、SU1 和SU2、SV1 和SV2、SW1 和SW2、SU3 和SU4、SV3 和SV4、SW3和SW4也是同样的。
[0138] 在本实施方式8中,在半导体元件SW2. 2a、SW2. 2b、SW1、SW2的关断时的阻抗全部 相等的条件下,也与实施方式6同样地,稳态时的半导体元件SW1和SW2的串联连接电路中 的施加电压的最大值成为2E。这对于半导体元件SU1和SU2、SV1和SV2、SU3和SU4、SV3 和SV4、SW3和SW4也是同样的。
[0139] 另外,在本实施方式8中,对3相输出电路进行了说明,但即使对于将输出相数增 加到4相以上的电路,也不会使快速充电电容器FC1、FC2短路而能够独立地输出各相的相 电压。相比于图29(a)、(b)所示的现有电路,关于半导体元件的耐压的优势,也是同样的。
[0140] [实施方式9]
[0141] 接下来,根据图17,说明本实施方式9的多电平电力变换装置。本实施方式9的多 电平电力变换装置是在实施方式4中,N= 2、M= 3、使用了图3(a)的电压选择电路而成的 结构。u、v、w表不输出端子。
[0142] 基本电路具有:在串联连接的两个直流电压源DCCUDCC2中的偶数级的直流电压 源DCC2的正极端依次串联连接的第2~第4半导体元件SU2. 2~SU2. 4、SV2. 2~SV2. 4、SW2. 2~SW2. 4 ;和在串联连接的两个直流电压源DCC1、DCC2中的奇数级的直流电压源 DCC1的负极端依次串联连接的第3~第1半导体元件SU1. 3~SU1. 1、SV1. 3~SV1. 1、 SW1. 3 ~SW1. 1。
[0143] 快速充电电容器FC1与奇数级的第2、第3半导体元件SU1. 3、SU1. 2、SV1. 3、 SV1. 2、SW1. 3、SW1. 2并联地连接,快速充电电容器FC2与偶数级的第2、第3半导体元件 SU2. 2、SU2. 3、SV2. 2、SV2. 3、SW2. 2、SW2. 3 并联地连接。
[0144] 另外,在快速充电电容器FC1与奇数级中的第2半导体元件SU1. 2、SV1. 2、SW1. 2 之间插入第5半导体元件SU1.5、SV1.5、SW1.5,在快速充电电容器FC2与偶数级中的第3 半导体元件SU2. 3、SV2. 3、SW2. 3之间插入第6半导体元件SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6。
[0145] 另外,在奇数级中的第2半导体元件SU1. 2、SV1. 2、SW1. 2与0端子之间,插入第1 半导体元件SU1. 1、SV1. 1、SW1. 1,在偶数级中的第3半导体元件SU2. 3、SV2. 3、SW2. 3与0 端子之间插入第4半导体元件SU2. 4、SV2. 4、SW2. 4。
[0146]电压选择电路由SU1、SU3、SV1、SV3、SW1、SW3构成。
[0147] 通过将直流电压源DCCUDCC2的电压控制为2E、将快速充电电容器FC1、FC2的电 压控制为E,能够输出2E、E、0、一E、一 2E这5电平的电压。
[0148] 作为图17的变形例,为了对高电压的耐性,还包括将各半导体元件串联两个以上 来构成的电路。另外,为了对大电流的耐性,还包括将各半导体元件并联两个以上来构成的 电路。
[0149] 在图18中,示出输出输出端子U= 2E、输出端子V= 0、输出端子W=- 2E时的 各半导体元件的动作。图18中的〇表示导通中的半导体元件。此时,由于对快速充电电容 器FC1连接了半导体元件SU1. 5、SV1. 5、SW1. 5,对快速充电电容器FC2连接了半导体元件 SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6,所以不会使快速充电电容器FC1、FC2短路而能够从输出端子U、V、W 分别输出2E、0、一 2E的电压,并且能够简化用于输出2E、0、一 2E的控制。
[0150] 在本实施方式9中,在半导体元件SW2. 2和SW1的关断时的阻抗相等的条件下,也 与实施方式6同样地,稳态时的半导体元件SW1的施加电压最大值成为2E。这对于半导体 元件SU1、SV1、SU3、SV3、SW3也是同样的。
[0151] 另外,在实施方式6中,相比于图27(a)、(b)的电路,没有U相、V相、W相这3相 量的电流流过的半导体元件。因此,不需要冷却效果好的散热片。
[0152] 另外,在本实施方式9中,对3相输出电路进行了说明,但即使对于将输出相数增 加到4相以上的电路,也不会使快速充电电容器FC1、FC2短路而能够独立地输出各相的相 电压。相比于图29(a)、(b)所示的现有电路,关于半导体元件的耐压的优势以及没有3相 量的电流流过的半导体元件的优势,也是同样的。
[0153][实施方式10]
[0154] 接下来,根据图19,对本实施方式10的多电平电力变换装置进行说明。本实施方 式10的多电平电力变换装置是在实施方式4中设为N= 2、M= 3的结构。U、V、W表示输 出端子。作为电压选择电路,使用了图3(b)。
[0155] 基本电路具有:在串联连接的两个直流电压源DCCUDCC2中的偶数级的直流电压 源DCC2的正极端依次串联连接的第2、第3半导体元件SU2. 2、SU2. 3、SV2. 2、SV2. 3、SW2. 2、 SW2. 3 ;和在串联连接的两个直流电压源DCC1、DCC2中的奇数级的直流电压源DCC1的负极 端依次串联连接的第3、第2半导体元件SU1. 3、SU1. 2、SV1. 3、SV1. 2、SW1. 3、SW1. 2。
[0156] 快速充电电容器FC1与奇数级的第2、第3半导体元件SU1. 2、SU1. 3、SV1. 2、 SV1. 3、SW1. 2、SW1. 3并联地连接。快速充电电容器FC2与偶数级的第2、第3半导体元件 SU2. 2、SU2. 3、SV2. 2、SV2. 3、SW2. 2、SW2. 3 并联地连接。
[0157] 电压选择电路由SU7、SU8、SU11、SU12、SV7、SV8、SV11、SV12、SW7、SW8、SW11、SW12 构成。
[0158] 通过将直流电压源DCCUDCC2的电压控制为2E、将快速充电电容器FC1、FC2的电 压控制为E,能够输出2E、E、0、一E、一 2E这5电平的电压。
[0159] 作为图19的变形例,为了对高电压的耐性,还包括将各半导体元件串联两个以上 来构成的电路。另外,为了对大电流的耐性,还包括将各半导体元件并联两个以上来构成的 电路。
[0160] 在图20中,示出输出输出端子U= 2E、输出端子V= 0、输出端子W=- 2E的电 压时的各半导体元件的动作。图20中的〇表示导通中的半导体元件。此时,由于快速充电 电容器FC2的负极侧和直流电压源DCC2的负极侧不连接,快速充电电容器FC1的正极侧和 直流电压源DCC1不连接,所以不会使快速充电电容器FC1、FC2短路而能够从输出端子U、 V、W输出2E、0、一 2E的电压,并且能够简化用于输出2E、0、一 2E的控制。
[0161] 另外,本实施方式10与图29(a)、(b)所示的现有电路不同,没有U相、V相、W相 这3相量的电流流过的半导体元件。因此,不需要冷却效果好的散热片。
[0162] 另外,在本实施方式10中,对3相输出电路进行了说明,但即使对于将输出相数增 加到4相以上的电路,也不会使快速充电电容器FC1、FC2短路而能够独立地输出各相的相 电压。相比于图29(a)、(b)所示的现有电路,关于没有3相量的电流流过的半导体元件的 优势,也是同样的。
[0163][实施方式11]
[0164] 接下来,根据图21,对本实施方式11的多电平电力变换装置进行说明。本实施方 式11的多电平电力变换装置是在实施方式4中设为N= 2、Μ= 3的结构。作为电压选择 电路,使用了图3(c)。
[0165] 基本电路具有:在串联连接的两个直流电压源DCCUDCC2中的偶数级的直流电
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