专利名称：电力变换装置以及电力变换方法
技术领域：
本发明涉及一种电力变换装置以及电力变换方法。
背景技术：
为了让电动机以任意的转速进行旋转而使用电力变换装置。该电力变换装置中，一般来说正侧直流电源经开关元件与输出点相连接，负侧直流电源经另一个开关元件与输出点相连接。通过导通/切断正侧的开关元件与负侧的开关元件，产生实质上的交流波形。
但是，钢铁轧制设备等中使用大负载量(容量)的电动机。因此，使用成为基本构成的电力变换电路，通过将其并联来增加负载量。这种情况下，将电源的正侧直流电源以及负侧直流电源输入给第1电力变换电路以及第2电力变换电路，正侧直流电源与上述第1电力变换电路相连接，同时还与上述第2电力变换电路相连接，另外，负侧直流电源与某个电力变换电路相连接，同时与另一个电力变换电路相连接。该电力变换电路的输出在输出合成点被合成。
这种情况下，如果某个电力变换电路的布线长度与另一个电力变换电路的布线长度不同，阻抗就会偏斜，即使任一个电力变换电路中都得到了给定的负载量，电力变换电路中的输出电流也会下跌，从而无法得到给定的负载量。因此，例如特开平7-7958号公报所述，已知将从直流电源分路到各个开关元件的布线设为一体物金属零件，在该一体物中设置对应各个开关元件的连结用孔，通过调整该孔的位置来调整阻抗。但是，该现有技术中，从直流电源分路到各个开关元件的一体物金属零件，其正侧与负侧为相同形状，另外，没有考虑到从开关元件到输出合成点的布线的金属零件的结构。因此，存在电力变换装置整体变得大型化的问题，另外，还有从直流电源到输出合成点的布线长度不同、成为负载量增加的障碍的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种至少能够解决上述问题中的1个的电力变换装置以及电力变换方法。
为实现上述目的中的至少1个，本发明中，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从分路点经第1开关元件到第1输出点连接第1布线，从分路点经第2开关元件到第2输出点连接第2布线，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从分路点经第3开关元件到第1输出点连接第3布线，从分路点经第4开关元件到第2输出点连接第4布线，从第1输出点到输出合成点连接第5布线，从第2输出点到输出合成点连接第6布线，第1开关元件、第2开关元件、第3开关元件、以及第4开关元件均作为模块形成，具有用来引出输出合成点的电流输出点，上述第1开关元件的模块与上述第3开关元件的模块的至少一方，与上述第2开关元件的模块和上述第4开关元件的模块中的至少一方，分别设置在将一方的电源供给口与另一方电源供给口之间与电流输出点连接起来的假想线上或其附近。
或者，第1布线与第2布线，以及第3布线与第4布线中，与第5布线及第6布线中较长的一方相连接的一方，布线地比另一方短。
或者，具有用来引出输出合成点的电流输出点，在假想有一条连接输出合成点与电流输出点并延长而形成的线时，第1布线、第2布线、第3布线以及第4布线中的至少3根布线，设置在通过假想线所划分的区域中的一方侧的区域中。
或者，第1布线及第2布线中的至少一方，与第3布线及第4布线中的至少一方互相交叉布线。
通过本发明，使得电力变换装置的小型化较为容易。另外还能够增加电力变换装置的负载量。
图1为说明本发明的第1实施方式的图。
图2为说明本发明的第2实施方式的图。
图3为说明扩展了本发明的实施方式的图。
图4为说明并联基本电力变换主电路，增加了负载量的电力变换装置的图。
图5为说明其他应用例的电力变换装置的图。
图6为说明另一应用例的电力变换装置的图。
图7为说明电力变换装置的基本动作的图。
图8为说明电力变换主电路的开关的接通/断开指令的图。
图9为说明本发明的第3实施方式的图。
图中1-基本电力变换主电路，1a、1b-基本电力变换主电路的开关，1a1P、1b1P、1a2P、1b2P-并联的基本电力变换主电路的开关，1c-基本电力变换主电路的输出点，1c1P、1c2P-并联的基本电力变换主电路的输出点，1P、2P、11P、12P-并联的基本电力变换主电路，NnP-N级并联的基本电力变换主电路组，2-直流电压，3-电源供给口，4、5-直流母线，4a、4b、5a、5b-与并联的基本电力变换主电路相连接的直流母线，4c、4d、5c、5d-应用例之一的电力变换装置中与并联的基本电力变换主电路相连接的直流母线，4e、4f、5e、5f-应用例之二的电力变换装置中与并联的基本电力变换主电路相连接的直流母线，4g、4h、5g、5h-第1实施方式的电力变换装置中与并联的基本电力变换主电路相连接的直流母线，6-交流布线，6a、6b-与并联的基本电力变换主电路相连接的交流布线，6c、6d-应用例之一的电力变换装置中与基本电力变换主电路相连接的交流布线，6e、6f-应用例之二的电力变换装置中与基本电力变换主电路相连接的交流布线，6g、6h-第1实施方式的电力变换装置中与基本电力变换主电路相连接的交流布线，7-电流输出点，8-负载，9、10-直流母线的分路点，11-输出合成点，12-应用例之一的电力变换装置中所使用的并联用布线部件，13-应用例之二的电力变换装置中所使用的并联用布线部件，14-第1实施方式的电力变换装置中用来说明电源供给口与电流输出点的相对安装位置的对角线，14n-扩展了本发明的实施方式的电力变换装置中用来说明电源供给口与电流输出点的相对安装位置的对角线，14a2、15a2、16a2-用来说明并联的基本电力变换主电路间的电流线路长之差的尺寸，14cd、15cd、16cd-应用例之一的电力变换装置中用来说明电流线路的分路点的安装位置的尺寸，14gh、15gh、16gh-第1实施方式的电力变换装置中用来说明电流线路变成同一个的尺寸的尺寸。
具体实施例方式
对照附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，采用图7的电力变换装置a对电力变换装置的基本动作进行说明。
电力变换装置a，从电源供给口3获取直流电压2(电压2E[V])。该直流电压通过直流母线4、5供给到基本电力变换主电路1。这里，基本电力变换主电路1中，开关1a、1b以任意时间长度交互接通/断开，并且被控制为不同时接通，将直流电压2顺/逆变换成交流电压。另外，该开关的接通/断开根据由电力变换装置的控制装置所控制的接通/断开指令，其一例如图8所示。这里，在开关1a接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在经由直流电压2-直流母线4-开关1a-输出点1c-交流布线6-电流输出点7到达负载8的电流线路中流动，给负载8供电。另外，在开关1b接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在经由直流电压2-直流母线5-开关1b-输出点1c-交流布线6-电流输出点7到达负载8的电流线路中流动，给负载8供电。
另外，虽然实际上是三相的电路，但为了简化附图，而只抽出了1相进行表示。以下，图2～图6以及图9中所示的电力变换电路，也实际上是三相的电路结构，但只抽出了1相而将其他的省略。另外，基本电力变换主电路1、11P、12P有各种电路构成(例如中性点钳位型变换器(inverter))，并且使用功率半导体元件(例如IGBT等)作为开关元件进行构建，但这里只简单地设为2电平变换器，开关元件通过开关1a与1b、1a1P与1b1P、1a2P与1b2P表示。
这样，图7的电力变换装置a，是一种从电源供给口3获取直流电压2，将该直流电压经由直流母线4、5供给到基本电力变换主电路1，通过基本电力变换主电路1中的开关1a、1b的开关动作顺/逆变换成交流电压，从输出点1c经由交流布线6经电流输出点7向负载8供电的负载量P[W]的电力变换装置。
但是，应用于钢铁轧制设备的交流电动机，存在有负载量不同的多台电动机。这种情况下，电力变换装置采用适于所驱动的电动机负载量的负载量，但在负载量不同的电力变换装置中，采用各个专用的电路结构，对装置的制造成本不利，并且对于用户来说，产生了增加预备部件的种类这一缺点。因此，从以前开始便采用构建成为基础的电力变换主电路，通过将该电力变换主电路并联起来，增加电力变换装置的总输出电流，增加电力变换装置的负载量的方式。作为其例子，在图1以及图7中示出了不同负载量的电力变换装置a与电力变换装置e。
图1的电力变换装置e，相对图7的电力变换装置a，并联有1个电路的基本电力变换主电路，增加了负载量。如果从电力变换装置b中删除基本电力变换主电路12P，就变成了与图7的电力变换装置a相同的构成。图1的电力变换装置e，是从电源供给口3获取直流电压2，将该直流电压从直流母线4、5经分路点9、10，通过直流母线4g、5g与直流母线4h、5h供给并联的两个基本电力变换主电路11P、12P，由各个基本电力变换主电路11P、12P顺/逆变换成交流电压，各个输出电力经由交流布线6c、6d在输出合成点11合成，将总电力经电流输出点7供给到负载8的负载量P2[W]的电力变换装置。由于能够通过一种基本电力变换主电路构建不同负载量的电力变换装置，因此能够让制造各种规格的电力变换装置时的装置制造工序成为一种，实现基于共通部件化的部件成本降低、设备投资费的降低等装置的制造成本的降低。另外，由于能够让负载量不同的电力变换装置间的预备部件共通化，因此能够通过低成本给用户提供维护性优秀的电力变换装置。
通过电力变换主电路的并联，构建各种负载量的电力变换装置的情况下，为了实现装置成本相对负载量的降低，需要让各个基本电力变换电路的输出电流均等化。也即，在设基本电力变换主电路的负载量为P[W]的情况下，其N级并联结构所构建的电力变换装置的总负载量[W]满足下式，这一点非常重要。
总负载量≈P×N…[1]
也即，图1的负载量P2[W]的电力变换装置b中，如果设基本电力变换主电路1的负载量为P[W]，则需要满足下式。
P2≈P×2…[2]因此，让电流线路的线路长均等，使其布线阻抗均等。图1的电力变换装置e，是使用本发明的第1实施例。另外，图1虽然是电路图，但也示出了各个构成部件的相对位置关系，并且各个电路网的尺寸比率与实际的电路的电路网的尺寸比率等价。电力变换装置e从电源供给口3获取直流电压2。将该直流电压从直流母线4、5经由分路点9、10，经直流母线4g、5g与直流母线4h、5h供给到两个基本电力变换主电路11P、12P。这里，两个基本电力变换主电路11P、12P，从分路点9、10与输出合成点11来看电并联，其内部的电路结构以及构造与图7的基本电力变换主电路1完全相同。另外，各个基本电力变换主电路的开关1a1P、1b1P以及1a2P、1b2P以任意时间长度交互接通/断开，并且被控制为不同时接通，将直流电压2顺/逆变换成交流电压。另外，该开关的接通/断开基于由电力变换装置的控制装置所控制的接通/断开指令，并且1a1P与1a2P以及1b1P与1b2P，在同一个时刻接通/断开。这里，在开关1a1P与1a2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4g-开关1a1P-输出点1c1P-交流布线6c的电流线路1Pe，以及直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4h-开关1a2P-输出点1c2P-交流布线6d的电流线路2Pe这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。接下来，在开关1b1P与1b2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5g-开关1b1P-输出点1c1P-交流布线6c的电流线路1Ne，以及直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5h-开关1b2P-输出点1c2P-交流布线6d的电流线路2Ne这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。这里，电流线路中的尺寸14g与14h、15g与15h、16g与16h分别相同。
另外，电力变换装置e中，电源供给口3与电流输出点7，存在于夹持电力变换主电路11P、12P的对角线14上。由于电力变换主电路11P、12P的内部结构相同，因此通过该相对安装位置的关系，电流线路中的尺寸14gh与15gh以及16gh便自动变为同一尺寸。因此，电流线路1Pe与2Pe以及1Ne与2Ne的线路长相同。
这是由于，尺寸(14x+14g+16c+16gh)、尺寸(15g+16c+16gh)、尺寸(14x+14gh+14h+16h)、以及尺寸(15gh+15h+16d)相等。
实际的电力变换装置中，适于电流线路的布线部件中，包含有通过式[3]所表示的阻抗成分Z[Ω]。
Z=|(R2+X2)|···[3]]]>这里，R为电阻成分，X为电感成分，在其布线长为1[m]时，式[4]、[5]分别成立。
R＝KR×1(KR为比例常数)…[4]R＝KL×1(KL为比例常数)…[5]将式[4]、式[5]带入式[3]，便成立式[6]。
Z=|R2+X2|]]>=|(KR2+KL2)|×L]]>=KX×L]]>(KZ=|(KR2+KL2)|]]>(比例常数))…[6]从式[6]可以得知，布线部件的阻抗Z[Ω]，与其布线长度1[m]成比例。
这样，图1中所示的实施例中，对应各个基本电力变换主电路的并联化，从各个电力变换装置的电源供给口，经由并联的各个基本电力变换主电路，到达电流输出点的电流线路长度均等。因此，其布线电感均等，各个基本电力变换主电路的输出电流均等，为了得到作为电力变换装置的所期望的负载量，任一个基本电力变换主电路的电流负担，不会超过该基本电力变换主电路的允许输出电流，从而不需要对电力变换装置的总输出电流进行限制。也即，结果能够满足式[2]。为了实现式[2](或作为一般式的式[1])，使得各个基本电力变换主电路的输出电流均等化，因此，让从电力变换装置的电源供给口，经由并联的各个基本电力变换主电路，到达电流输出点的电流线路长度均等，成为使得其布线电感均等的布线部件构造。
这样，第1实施例中，在将基本电力变换主电路并联起来增加电力变换装置的负载量的方式的电力变换装置中，不需要使用特殊的并联布线部件，就能够构建所期望的负载量的电力变换装置。由于不使用特殊的布线部件，因此伴随着部件制作费用的削减还能够降低装置成本，并且由于不需要增加用于并联的布线部件，所以抑制了装置内的部件安装密度，能够实现装置的小型化。另外，实际的装置的部件安装等构造设计中，决定电源供给口与电流输出点的相对安装位置，与装置内的部件数目的增加以及安装复杂形状的部件相比，不会带来很大影响。
图2的电力变换装置f，是使用本发明的第2实施例。与图1的不同点在于，电源供给口3与电流输出点7的位置关系上下颠倒，随之电路网的方向也颠倒。使得电流线路的线路长均等，从而使其布线电感均等的结构，与图1的相同。
图3的电力变换装置h是扩展了本发明的实施例。如果电源供给口3与电流输出点7的相对位置关系，存在于夹持N级并联的基本电力变换主电路组NnP的对角线14n上，就不会被N的值限制，各个电流线路的线路长自动变为同一个，使其布线电感均等。
接下来，为了与上述图1的相关实施例进行比较，作为参考例对图4的电力变换装置b进行说明。也即，图4的电力变换装置b，相对各个基本电力变换主电路的并联化，并联连接，从各个电力变换装置的电源供给口，经由并联的各个基本电力变换主电路到达电流输出点的电流线路长不同。因此，由于其布线电感不均等，使得各个基本电力变换主电路的输出电流不均等，为了得到作为电力变换装置的所期望的负载量，任一个基本电力变换主电路的电流负担，必须超过该基本电力变换主电路的允许输出电流。这种情况下，为了限制基本电力变换主电路的允许输出电流，必须限制电力变换装置总的输出电流，结果变得无法满足式[2]。
上述图1的相关实施例中，为了实现式[2](或者作为一般式的式[1])，使得各个基本电力变换主电路的输出电流均等化，因此，让从电力变换装置的电源供给口，经由并联的各个基本电力变换主电路，到达电流输出点的电流线路长度均等，成为使得其布线电感均等的布线部件构造。
图4的电力变换装置b中将基本电力变换主电路并联。另外，图4虽然是电路图，但也示出了各个构成部件的相对位置关系，并且各个电路网的尺寸比率与实际的电路的电路网的尺寸比率等价。电力变换装置b从电源供给口3获取直流电压2(电源2E[V])。将该直流电压从直流母线4、5经由分路点9、10，经直流母线4a、5a与直流母线4b、5b供给到两个基本电力变换主电路11P、12P。这里，两个基本电力变换主电路11P、12P，从分路点9、10与输出合成点11来看电并联，其内部的电路结构以及构造与图7的基本电力变换主电路1完全相同。另外，各个基本电力变换主电路的开关1a1P、1b1P以及1a2P、1b2P以任意时间长度交互接通/断开，并且被控制为不同时接通，将直流电压2顺/逆变换成交流电压。另外，该开关的接通/断开基于由电力变换装置的控制装置所控制的接通/断开指令，并且1a1P与1a2P以及1b1P与1b2P，在同一个时刻接通/断开。这里，在开关1a1P与1a2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4a-开关1a1P-输出点1c1P-交流布线6a的电流线路1Pa，以及直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4b-开关1a2P-输出点1c2P-交流布线6b的电流线路2Pa这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。接下来，在开关1b1P与1b2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5a-开关1b1P-输出点1c1P-交流布线6a的电流线路1Na，以及直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5b-开关1b2P-输出点1c2P-交流布线6b的电流线路2Na这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。
这里，电流线路的各个部分的线路长中，尺寸14a与14b、15a与15b、16a与16b分别相同。因此，电流线路1Pa与电流线路2Pa中，其线路长为电流线路1Pa方长出尺寸14a2与16a2的相加部分，并且，电流线路1Na与电流线路2Na中，其线路长为电流线路1Na方长出尺寸15a2与16a2的相加部分。
从式[6]可以得知，布线部件的阻抗Z[Ω]，与其布线长度1[m]成正比。因此在通过图4的构成构建电力变换装置的情况下，上述电流线路1Pa与电流线路2Pa中，1Pa一方的布线长度较长，电流线路1Na与电流线路2Na中，1Na一方的布线长度较长，因此如果设电流线路1Pa、2Pa、1Na、2Na的阻抗分别为1PaZ(＞0)[Ω]、2PaZ(＞0)[Ω]、1NaZ(＞0)[Ω]、2NaZ(＞0)[Ω]，则式[7]、[8]成立。
1PaZ＞2PaZ…[7]1NaZ＞2NaZ…[8]另外，如果设电流线路1Pa、2Pa、1Na、2Na中流动的电流，分别为1PaI[A]、2PaI[A]、1NaI[A]、2NaI[A]，则式[9]～[12]分别成立。
1PaI＝E/(1PaZ)…[9]2PaI＝E/(2PaZ)…[10]1NaI＝E/(1NaZ)…[11]2NaI＝E/(2NaZ)…[12]这里，电流线路1Pa与2Pa的电流值比，通过式[9]/式[10]求出。
/式[10]＝1PaI/2PaI＝(2PaZ)/(1PaZ) …[13]根据式[13]，电流线路1Pa与2Pa的电流值比，为各自的电流线路的阻抗的反比。这里，由于根据式[7]，下式成立(2PaZ)/(1PaZ)＜1 …[14]因此电流线路1Pa与2Pa的电流值比，通过式[15]表示。
1PaI/2PaI＜1 …[15]因此其大小关系通过式[16]表示。
1PaI＜2PaI…[16]同样，电流线路1Na与2Na的电流值比，通过式[11]/式[12]求出。
/式[12]＝1NaI/2NaI＝(2NaZ)/(1NaZ) …[17]根据式[17]，电流线路1Na与2Na的电流值比，为各自的电流线路的阻抗的反比。这里，由于根据式[8]，下式成立(2NaZ)/(1NaZ)＜1 …[18]因此电流线路1Na与2Na的电流值比，通过式[19]表示。
1NaI/2NaI＜1 …[19]因此其大小关系通过式[20]表示。
1NaI＜2NaI…[20]根据式[7]、式[16]，电流线路1Pa、2Pa中，其阻抗的大小关系与电流值的大小关系是相反的关系，在阻抗较大的电流线路1Pa中，电流很难流通。同样，根据式[8]、式[20]，电流线路1Na、2Na中，其阻抗的大小关系与电流值的大小关系是相反的关系，在阻抗较大的电流线路1Na中，电流很难流通。
以上，在有助于从直流电压2对负载8的供电的电流输出点7的电流中，基本电力变换主电路11P与12P的电流负担度，因包含有用来给分路点9、10以及输出合成点11并联各个基本电力变换主电路的直流母线4b、5b与交换布线6a的尺寸14a2与16a2相加部分的尺寸，以及尺寸15a2与16a2相加部分的尺寸所产生的阻抗差，使得电流线路的阻抗较小的基本电力变换主电路12P一方较高。但是，由于基本电力变换主电路11P、12P各自所能够输出的负载量为P[W](与图7的基本电力变换主电路1相同，因此其输出电流必须受到由负载量P[W]所决定的值的限制。因此，在上述电流负担超过了该限制值的情况下，基本电力变换主电路12P的电流必须降低为该限制值以下，因此电流输出点7的电流值不得不降低。这样，由于电力变换装置b的输出负载量无法满足式[2]，因此无法避免并联倍数的总负载量下降。
对图5的电力变换装置c的动作进行说明。另外，电力变换装置c使用并联连接用布线部件12，作为将基本电力变换主电路11P、12P并联起来的布线部件这一点不同。另外，图5虽然是电路图，但也示出了各个构成部件的相对位置关系，并且各个电路网的尺寸比率与实际的电路的电路网的尺寸比率等价。电力变换装置c从电源供给口3获取直流电压2(电源2E[V])。将该直流电压从直流母线4、5经由分路点9、10，经直流母线4c、5c与直流母线4d、5d供给到两个基本电力变换主电路11P、12P。这里，两个基本电力变换主电路11P、12P，从分路点9、10与输出合成点11来看电并联，其内部的电路结构以及构造与图7的基本电力变换主电路1完全相同。另外，各个基本电力变换主电路的开关1a1P、1b1P以及1a2P、1b2P以任意时间长度交替接通/断开，并且被控制为不同同时接通，将直流电压2顺/逆变换成交流电压。另外，该开关的接通/断开基于由电力变换装置的控制装置所控制的接通/断开指令，并且1a1P与1a2P以及1b1P与1b2P，在同一个时刻接通/断开。这里，在开关1a1P与1a2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4c-开关1a1P-输出点1c1P-交流布线6c的电流线路1Pc，以及直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4d-开关1a2P-输出点1c2P-交流布线6d的电流线路2Pc这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。接下来，在开关1b1P与1b2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5c-开关1b1P-输出点1c1P-交流布线6c的电流线路1Nc，以及直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5d-开关1b2P-输出点1c2P-交流布线6d的电流线路2Na这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。
这里，分路点9存在于电流线路中的尺寸14cd的中间点，分路点10存在于电流线路中的尺寸15cd的中间点。另外，输出合成点11存在于电流线路的尺寸16cd的中间点。而且尺寸14c与14d、15c与15d、16c与16d相同。因此电流线路1Pc与电流线路2Pc以及电流线路1Nc与电流线路2Nc的线路长分别相同。因此，根据上述的布线部件的阻抗与布线长的比例关系，各个电流线路的阻抗相同，如果设电流线路1Pc、2Pc、1Nc、2Nc中流动的电流，分别为1PcI[A]、2PcI[A]、1NcI[A]、2NcI[A，则式[21]、[22]分别成立。
1PcI＝2PcI …[21]1NcI＝2NcI …[22]通过以上，有助于从直流电压2给负载8供电的电流输出点7的电流中，基本电力变换主电路11P与12P的电流负担度相同。所以，电力变换装置c的输出负载量满足式[2]。
另外，回到图1的实施例，电力变换装置e中，电源供给口3与电流输出点7，存在于夹持电力变换主电路11P、12P的对角线14上。由于电力变换主电路11P、12P的内部构造相同，因此根据其相对的安装位置关系，电流线路中的尺寸L4gh与L5gh以及L6gh，自动变为相同尺寸。因此，电流线路1Pe与2Pe，以及1Ne与2Ne的线路长相同，根据上述布线部件的阻抗与布线长的比例关系，各个电流线路的阻抗相同。所以，如果设电流线路1Pe、2Pe、1Ne、2Ne中流动的电流，分别为1PeI[A]、2PeI[A]、1NeI[A]、2NeI[A，则式[23]、[24]分别成立。
1PeI＝2PeI …[23]1NeI＝2NeI …[24]根据式[23]、式[24]，如果决定了电源供给口3与电流输出点7的相对安装位置关系，即使不使用特殊的并联用布线部件，在有助于从直流电压2给负载8供电的电流输出点7的电流中，基本电力变换主电路11P与12P的电流负担度也变得相同。其结果是，电力变换装置e的输出负载量满足式[2]。因此，能够抑制因部件数目的增加所导致的成本上升，以及装置内的部件安装密度的上升，构建所期望的电力变换装置。
接下来，对图6的电力变换装置d进行说明。电力变换装置d其基本动作也与图5的电力变换装置c相同，通过使用并联用布线部件13，使得有助于从直流电压2给负载8供电的电流线路的线路长度均等。
图9的电力变换装置e，为使用本发明的第3实施例。另外，图9虽然是电路图，但也示出了包围分路点9、10与输出合成点11的区域e2中的各个构成部件的相对位置关系，并且该区域中的各个电路网的尺寸比率与实际的电路的电路网的尺寸比率等价。电力变换装置e，将直流电压2经直流母线4、5与分路点9、10相连接。分路点9、10中将直流电压进行分路，分路之后的直流电压经直流母线4g、5g与直流母线4h、5h供给到两个基本电力变换主电路11P、12P。这里，两个基本电力变换主电路11P、12P，从分路点9、10与输出合成点11来看电并联，其内部的电路结构以及构造与图7的基本电力变换主电路1完全相同。另外，各个基本电力变换主电路的开关1a1P、1b1P以及1a2P、1b2P以任意时间长度交互接通/断开，并且被控制为不同时接通，将直流电压2顺/逆变换成交流电压。另外，该开关的接通/断开基于由电力变换装置的控制装置所控制的接通/断开指令，并且1a1P与1a2P以及1b1P与1b2P，在同一个时刻接通/断开。这里，在开关1a1P与1a2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4g-开关1a1P-输出点1c1P-交流布线6c的电流线路1Pe，以及直流电压2-直流母线4-分路点9-直流母线4h-开关1a2P-输出点1c2P-交流布线6d的电流线路2Pe这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。接下来，在开关1b1P与1b2P接通的情况下，依赖于其接通时间的电流，在直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5g-开关1b1P-输出点1c1P-交流布线6c的电流线路1Ne，以及直流电压2-直流母线5-分路点10-直流母线5h-开关1b2P-输出点1c2P-交流布线6d的电流线路2Ne这两个系统中流通。之后，各个电流在输出合成点11合成，通过输出合成点11-电流输出点7的电流线路给负载8供电。这里，电流线路中的尺寸L4g与L4h、L5g与L5h、L6g与L6h分别相同。
另外，电力变换装置e中，分路点9与输出合成点11，存在于夹持电力变换主电路11P、12P的对角线14P上，并且分路点10与输出合成点11，存在于夹持电力变换主电路11P、12P的对角线14N上。而且，输出点1c2P与输出合成点11间的电流线路水平连接。这里所说的“水平”是指在将电力变换电路图面展开为电路图时，在其平面图上展开为使得分路点9、10为上部，输出合成点11为下部时所决定的方向的“水平”，与使用本发明的现实的装置中，根据重力的方向所决定的“水平”不同。这里，由于电力变换主电路11P、12P的内部结构相同，因此通过该相对安装位置关系，电流线路中的尺寸L4gh与L5gh以及L6gh便自动变为同一尺寸。因此，电流线路1Pe与2Pe以及1Ne与2Ne的线路长相同，根据上述布线部件的阻抗与布线长的比例关系，各个电流线路的阻抗也相同。
权利要求
1.一种电力变换装置，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第1开关元件到第1输出点连接第1布线，从所述分路点经第2开关元件到第2输出点连接第2布线，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第3开关元件到所述第1输出点连接第3布线，从所述分路点经第4开关元件到所述第2输出点连接第4布线，从所述第1输出点到输出合成点连接第5布线，从所述第2输出点到所述输出合成点连接第6布线，所述第1开关元件、所述第2开关元件、所述第3开关元件、以及所述第4开关元件均作为模块形成，具有用来引出所述输出合成点的电流输出点，所述第1开关元件的模块与所述第3开关元件的模块的至少一方，与所述第2开关元件的模块和所述第4开关元件的模块中的至少一方，分别设置在将所述一方的电源供给口与所述另一方电源供给口之间、与所述电流输出点连接起来的假想线上或其附近。
2.一种电力变换装置，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第1开关元件到第1输出点连接第1布线，从所述分路点经第2开关元件到第2输出点连接第2布线，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第3开关元件到所述第1输出点连接第3布线，从所述分路点经第4开关元件到所述第2输出点连接第4布线，从所述第1输出点到输出合成点连接第5布线，从所述第2输出点到所述输出合成点连接第6布线，所述第1布线与所述第2布线，以及所述第3布线与所述第4布线中，与所述第5布线及所述第6布线中较长的一方相连接的一方，布线地比另一方短。
3.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述分路点的至少一方中，夹持所述分路点的布线为直线。
4.如权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，至少两个分路点中，夹持所述分路点的布线为直线。
5.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，具有用来引出所述输出合成点的电流输出点，所述第2布线在接近所述第3布线的方向分路，所述第4布线在远离所述第3布线的方向分路，在假想有一条连接输出合成点与电流输出点并延长而形成的线时，所述第4布线被布线为横切所述假想线。
6.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述第1布线与所述第2布线，均具有弯曲部分，并布线在所述第1输出点上，所述第3布线与所述第4布线，均具有弯曲部分，并布线在所述第2输出点上，从所述第1布线与所述第2布线中的所述弯曲部分到所述第1输出点的长度，被形成地大致相同，而且，从所述第3布线与所述第4布线中的所述弯曲部分到所述第2输出点的长度，被形成地大致相同。
7.一种电力变换装置，其特征在于，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第1开关元件到第1输出点连接第1布线，从所述分路点经第2开关元件到第2输出点连接第2布线，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第3开关元件到所述第1输出点连接第3布线，从所述分路点经第4开关元件到所述第2输出点连接第4布线，从所述第1输出点到输出合成点连接第5布线，从所述第2输出点到所述输出合成点连接第6布线，具有用来引出所述输出合成点的电流输出点，在假想有一条连接输出合成点与电流输出点并延长而形成的线时，所述第1布线、所述第2布线、所述第3布线以及所述第4布线中的至少3根布线，设置在通过所述假想线所划分的区域中的一方侧的区域中。
8.一种电力变换装置，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第1开关元件到第1输出点连接第1布线，从所述分路点经第2开关元件到第2输出点连接第2布线，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第3开关元件到所述第1输出点连接第3布线，从所述分路点经第4开关元件到所述第2输出点连接第4布线，从所述第1合成点到输出合成点连接第5布线，从所述第2输出点到所述输出合成点连接第6布线，所述第1布线及所述第2布线中的至少一方，与所述第3布线及所述第4布线中的至少一方互相交叉。
9.一种电力变换装置，其特征在于，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第1开关元件到第1输出点连接第1布线，从所述分路点经第2开关元件到第2输出点连接第2布线，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路，从该分路点经第3开关元件到所述第1输出点连接第3布线，从所述分路点经第4开关元件到所述第2输出点连接第4布线，从所述第1输出点到输出合成点连接第5布线，从所述第2输出点到所述输出合成点连接第6布线，所述第1开关元件、所述第2开关元件、所述第3开关元件、以及所述第4开关元件均作为模块形成，具有用来引出所述输出合成点的电流输出点，为了让所述第1开关元件的模块与所述第3开关元件的模块的至少一方，与所述第2开关元件的模块和所述第4开关元件的模块中的至少一方，在连接所述分路点的一方与所述输出合成点的假想线，与连接所述分路点的另一方与所述输出合成点的假想的线之间重合，而与该线重合，或设置在其附近。
10.一种电力变换方法，其特征在于，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路并供给的电力，由第1开关元件导通/切断，从该分路点经第1布线导向第1输出点，该电力由第2开关元件导通/切断，从所述分路点经第2布线导向第2输出点，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路并供给的电力，由第3开关元件导通/切断，从该分路点经第3布线导向所述第1输出点，所述电力由第4开关元件导通/切断，从所述分路点经第4布线导向所述第2输出点，从所述第1输出点经第5布线导向输出合成点，从所述第2输出点经第6布线导向所述输出合成点，所述第1开关元件、所述第2开关元件、所述第3开关元件、以及所述第4开关元件均作为模块形成，具有用来引出所述输出合成点的电流输出点，所述第1开关元件的模块与所述第3开关元件的模块的至少一方，与所述第2开关元件的模块和所述第4开关元件的模块中的至少一方，分别设置在将所述一方的电源供给口与所述另一方电源供给口之间与所述电流输出点连接起来的假想线上或其附近，所述第1开关元件、所述第2开关元件、所述第3开关元件、以及所述第4开关元件进行导通/切断，变换电力。
11.一种电力变换方法，其特征在于，来自一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路并供给的电力，由第1开关元件导通/切断，从该分路点经第1布线导向第1输出点，该电力由第2开关元件导通/切断，从所述分路点经第2布线导向第2输出点，来自另一方极侧的电源供给口的布线在分路点分路并供给的电力，由第3开关元件导通/切断，从该分路点经第3布线导向所述第1输出点，所述电力由第4开关元件导通/切断，从所述分路点经第4布线导向所述第2输出点，从所述第1输出点经第5布线导向输出合成点，从所述第2输出点经第6布线导向所述输出合成点，所述第1布线与所述第2布线，以及所述第3布线与所述第4布线中，与所述第5布线及所述第6布线中较长的一方相连接的一方，布线地比另一方短，所述第1开关元件、所述第2开关元件、所述第3开关元件、以及所述第4开关元件进行导通/切断，变换电力。
全文摘要
本发明的目的在于，在N级并联负载量P[W]的基本电力变换主电路，增加其电力变换负载量的电力变换装置中，不使用特别的布线部件，实现所期望的电力变换负载量N×P[W]。将电源供给口(3)与电流输出点(7)的相对安装位置关系，设在夹持电力变换主电路(11P)、(12P)的对角线(14)上。在从直流电压(2)分别经由基本电力变换主电路(11P)与(12P)到达电流输出点(7)的电流线路中，各自的阻抗相同。通过这样，不使用特殊的并联用布线部件，也能够构建所期望的电力变换负载量N×P[W]的电力变换装置。
文档编号H02M7/48GK1897433SQ200610106389
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月14日
发明者永田宽, 门三野洋二, 西川惠一郎 申请人:株式会社日立制作所