多电平电力变换装置的制造方法_5

文档序号:9602766阅读:来源:国知局
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。
[0166] 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。
[0167] 电压选择电路由二极管DU1、DU2、DV1、DV2、DW1、DW2、SU12~SU15、SV12~SV15、 SW12~SW15构成。
[0168] 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,能够从输出端子U、V、W输出2E、E、0、一E、一 2E这5电平的电压。
[0169] 作为图21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。
[0170] 在图22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22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的正极侧不连接,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。
[0171] 另外,本实施方式11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。
[0172] 另外,在本实施方式11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。
[0173][实施方式12]
[0174] 接下来,根据图23,对本实施方式12的多电平电力变换装置进行说明。本实施方 式12的多电平电力变换装置是在实施方式5中设为N= 2、Μ= 3的结构。电压选择电路 使用了图3(c)。
[0175] 具有:在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 的正负极之间依次串联连接的第1~第3半导体元件SU2. 1~SU2. 3、SV2. 1~SV2. 3、 SW2. 1~SW2. 3 ;-端连接于上述偶数级的第1、第2半导体元件SU2. 1、SU2. 2、SV2. 1、 SV2. 2、SW2. 1、SW2. 2的共用连接点的第5半导体元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5 ;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的正负极之间依次串联连接的 第2~第4半导体元件SU1. 2~SU1. 4、SV1. 2~SV1. 4、SW1. 2~SW1. 4 ;以及一端连接于 上述奇数级的第3、第4半导体元件SU1. 3、SU1. 4、SV1. 3、SV1. 4、SW1. 3、SW1. 4的共用连接 点的第6半导体元件SU1. 6、SV1. 6、SW1. 6。
[0176] 快速充电电容器FC2被插入偶数级中的所有第5半导体元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5 的另一端与偶数级的直流电压源DCC2的负极端和第3半导体元件SU2. 3、SV2. 3、SW2. 3的 共用连接点之间,快速充电电容器FC1被插入奇数级中的第6半导体元件SU1. 6、SV1. 6、 SW1. 6的另一端与奇数级的直流电压源DCC1的正极端和第2半导体元件SU1. 2、SV1. 2、 SW1. 2的共用连接点之间。
[0177] 电压选择电路由SU14、SU15、SV14、SV15、SW14、SW15 构成。
[0178] 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,能够从输出端子U、V、W输出2E、E、0、一E、一 2E这5电平的电压。
[0179] 作为图23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。
[0180] 在图24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24中的〇表示导通中的半导体元件。
[0181] 此时,由于对快速充电电容器FC1连接了第6半导体元件SU1. 6、SV1. 6、SW1. 6,对 快速充电电容器FC2连接了第5半导体元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5,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。
[0182] 另外,在本实施方式12中,相比于图29(a)、(b)所示的现有电路,没有U相V相W 相这3相量的电流流过的半导体元件,所以能够使半导体元件冷却用的散热片小型化。
[0183] 另外,在本实施方式12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。
[0184] [实施方式13]
[0185] 接下来,根据图25,对本实施方式13的多电平电力变换装置进行说明。本实施方 式13的多电平电力变换装置是在实施方式4中设为N= 4、Μ= 3的结构。电压选择电路 使用了图3(a)和图3(d)。
[0186] 基本电路具有:在串联连接的4个直流电压源DCC1~DCC4中的偶数级的直流 电压源DCC2、DCC4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、SU4. 2、SU4. 3、SV4. 2、SV4. 3、SW4. 2、SW4. 3 ;和在串联连接的 4 个直流 电压源DCC1~DCC4中的奇数级的直流电压源DCC1、DCC3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、SU3. 3、SU3. 2、SV3. 3、SV3. 2、 SW3. 3、SW3. 2。
[0187] 快速充电电容器FC1~FC4与奇数级、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、SU4. 2、SU4. 3、SV4. 2、SV4. 3、SW4. 2、SW4. 3、SU1. 3、 SU1. 2、SV1. 3、SV1. 2、SW1. 3、SW1. 2、SU3. 3、SU3. 2、SV3. 3、SV3. 2、SW3. 3、SW3. 2 并联地连接。
[0188] 电压选择电路由SU19~SU28、SV19~SV28、SW19~SW28构成。
[0189] 通过将直流电压源DCC1、DCC2、DCC3、DCC4的电压控制为2Ε、将快速充电电容器 FC1、FC2、FC3、FC4 的电压控制为Ε,能够输出 4Ε、3Ε、2Ε、Ε、0、一Ε、一 2Ε、一 3Ε、一 4Ε这 9 电平的电压。
[0190] 下述表2示出U相的各半导体元件的接通/关断状态时的、U端子~0端子之间 的电压。
[0191] [表 2]
[0192]
[0193] 在本实施方式13中,与实施方式6~12同样地,不会使快速充电电容器FC1~FC4 短路而能够从输出端子U、V、W分别输出任意的电压(4Ε、3Ε、2Ε、Ε、0、一Ε、一 2Ε、一 3Ε、一 4E),并且能够简化用于输出4E、3E、2E、E、0、一E、一 2E、一 3E、一 4E的控制。
[0194] 另外,在本实施方式13中,由于相比于图29(a)、(b)所示的现有电路,没有U相、 V相、W相这3相量的电流流过的半导体元件,所以能够使半导体元件冷却用的散热片小型 化。
[0195] 另外,在本实施方式13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~FC4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。
[0196] [实施方式14]
[0197] 接下来,根据图26,对本实施方式14的多电平电力变换装置进行说明。本实施方 式14的多电平电力变换装置是在实施方式3中设为N= 4、Μ= 3的结构。电压选择电路 使用了图3(a)。
[0198] 具有:一端连接于串联连接的4个直流电压源DCC1~DCC4中的偶数级的直流电 压源DCC2、DCC4的负极端的、3相共用的第4半导体元件SU2. 4、SU4. 4 ;在上述偶数级的直 流电压源DCC2、DCC4的正极端与偶数级的第4半导体元件SU2. 4、SU4. 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SU2. 1~SU2. 3、SV2. 1~SV2. 3、SW2. 1~SW2. 3、 SU4. 1~SU4. 3、SV4. 1~SV4. 3、SW4. 1~SW4. 3 ; -端连接于偶数级的第1、第2半导体元 件SU2. 1、SU2. 2、SV2. 1、SV2. 2、SW2. 1、SW2. 2、SU4. 1、SU4. 2、SV4. 1、SV4. 2、SW4. 1、SW4. 2 的 共用连接点的第5半导体元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5、SU4. 5、SV4. 5、SW4. 5 ; -端连接于奇数 级的直流电压源DCCUDCC3的正极端的、3相共用的第1半导体元件SU1. 1、SU3. 1 ;在奇数 级的第1半导体元件SU1. 1、SU3. 1的另一端与奇数级的直流电压源DCCUDCC3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SU1. 2~SU1. 4、SV1. 2~SV1. 4、SW1. 2~ SWL4、SU3. 2~SU3. 4、SV3. 2~SV3. 4、SW3. 2~SW3. 4 ;以及一端连接于奇数级的第3、第4 半导体元件SU1. 3、SU1. 4、SV1. 3、SV1. 4、SW1. 3、SU3. 3、SU3. 4、SV3. 3、SV3. 4、SW3. 3、SW3. 4 的共用连接点的3相的第6半导体元件SU1. 6、SV1. 6、SW1. 6、SU3. 6、SV3. 6、SW3. 6。
[0199] 快速充电电容器FC2、FC4被插入偶数级中的所有第5半导体元件SU2. 5、S
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