三電平功率轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及三電平功率轉換裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的三電平功率轉換裝置包括:依次串聯(lián)連接在上位側直流端子P和交流端子AC之間的第一及第二 IGBT ;連接至第一及第二 IGBT的連接點和中間電位端子C之間的第一耦合(箝位)二極管；依次串聯(lián)連接在交流電位端子AC和下位側直流端子N之間的第三及第四IGBT ;以及連接至第三及第四IGBT的連接點和中間電位端子C之間的第二耦合(箝位)二極管，對上述第一至第四IGBT進行適當?shù)膶?截止控制，以從交流端子AC輸出三電平電壓(例如下述的專利文獻I)。
[0003]另外，現(xiàn)有的三電平功率轉換裝置中，第一及第二耦合二極管分別與電位穩(wěn)定用的平衡電阻并聯(lián)連接(例如下述的專利文獻2)。
現(xiàn)有技術文獻專利文獻
[0004]專利文獻1:日本專利第3229931號公報專利文獻2:國際公開第2008/075418號

【發(fā)明內容】

發(fā)明所要解決的技術問題
[0005]但是，在上述現(xiàn)有的三電平功率轉換裝置中存在以下問題:即，輸出與中間電位端子(也稱為“中性點”)相同的電位時的電流路徑僅有一個，因而該路徑的電流密度增大，導通損耗增大，因此位于中間電位端子側的元件的溫度可能高于其他元件。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能降低導通損耗的三電平功率轉換裝置。
解決技術問題所采用的技術方案
[0007]為了解決上述問題并達到目的，本發(fā)明的三電平功率轉換裝置具有功率轉換電路，該功率轉換電路的一個相的功率轉換電路選擇上位側直流端子、中間電位端子、及下位側直流端子中的任一電位并輸出到交流端子，包括:依次串聯(lián)連接在上述上位側直流端子和上述下位側直流端子之間的第一、第二、第三、第四開關元件；連接在上述第一開關元件和上述第二開關元件的連接部與上述中間電位端子之間的第五開關元件；以及連接在上述第三開關元件和上述第四開關元件的連接部與上述中間電位端子之間的第六開關元件，所述交流端子連接到上述第二開關元件和上述第三開關元件的連接部，其特征在于，上述第一至第六開關元件分別具有晶體管元件和與上述晶體管元件反向并聯(lián)連接的二極管元件，上述第二、第三、第五、及第六開關元件的上述晶體管元件由MOSFET構成。
發(fā)明效果
[0008]根據本發(fā)明，能夠起到能力圖降低三電平功率轉換裝置的導通損耗的效果。
【附圖說明】
[0009]圖1是說明實施方式I的三電平功率轉換裝置的電路結構的局部電路圖。
圖2-1是示出實施方式I的功率轉換電路的動作狀態(tài)及通電路徑的圖((I)元件電流
>O且U相電壓=+1，⑵元件電流> O且U相電壓=O)。
圖2-2是示出實施方式I的功率轉換電路的動作狀態(tài)及通電路徑的圖((3)元件電流
>O、U相電壓=一 1，(2)元件電流< O、U相電壓=+1)。
圖2-3是示出實施方式I的功率轉換電路的動作狀態(tài)及通電路徑的圖((5)元件電流< O且U相電壓=0，⑵元件電流< O且U相電壓=—I)。
圖3-1是以使用IGBT及箝位二極管的現(xiàn)有結構的功率轉換電路的動作狀態(tài)及通電路徑作為比較例而示出的圖((I)元件電流> O且U相電壓=+1，(2)元件電流> O且U相電壓=O) O
圖3-2是以使用IGBT及箝位二極管的現(xiàn)有結構的功率轉換電路的動作狀態(tài)及通電路徑作為比較例而示出的圖((3)元件電流>0、U相電壓=一 1，⑵元件電流<0、U相電壓
=+1) O
圖3-3是以使用IGBT及箝位二極管的現(xiàn)有結構的功率轉換電路的動作狀態(tài)及通電路徑作為比較例而示出的圖((5)元件電流< O且U相電壓=0，(6)元件電流< O且U相電壓=—I) O
圖4-1是說明抑制U相電壓=O且元件電流為正(元件電流> O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖(⑴第二:導通，第三:導通，第五:導通，第六:導通，⑵第二:截止，第三:導通，第五:導通，第六:導通)。
圖4-2是說明抑制U相電壓=O且元件電流為正(元件電流> O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖((3)第二:導通，第三:導通，第五:截止，第六:導通，(4)第二:截止，第三:導通，第五:截止，第六:導通)。
圖4-3是說明抑制U相電壓=O且元件電流為正(元件電流> O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖((5)第二:導通，第三:導通，第五:導通，第六:截止，⑵第二 ??導通，第三:截止，第五:導通，第六:導通)。
圖4-4是說明抑制U相電壓=O且元件電流為正(元件電流> O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖((7)第二:導通，第三:截止，第五:導通，第六:截止)。
圖5-1是說明抑制U相電壓=O且元件電流為負(元件電流< O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖(⑴第二:導通，第三:導通，第五:導通，第六:導通，⑵第二 ??導通，第三:導通，第五:截止，第六:導通)。
圖5-2是說明抑制U相電壓=O且元件電流為負(元件電流< O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖((3)第二:截止，第三:導通，第五:導通，第六:導通，(4)第二:截止，第三:導通，第五:截止，第六:導通)。
圖5-3是說明抑制U相電壓=O且元件電流為負(元件電流< O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖(⑶第二:導通，第三:截止，第五:導通，第六:導通，⑵第二 ??導通，第三:導通，第五:導通，第六:截止)。
圖5-4是說明抑制U相電壓=O且元件電流為負(元件電流< O)時的部分開關元件的溫度的控制動作的圖((7)第二:導通，第三:截止，第五:導通，第六:截止)。
圖6是表示具有用于穩(wěn)定電位的平衡電阻的現(xiàn)有技術的功率轉換電路的結構的圖。
圖7是說明實施方式2的三電平功率轉換裝置的電路結構的局部電路圖。
圖8是表示使用雙元件裝入式模塊構成三電平功率轉換裝置的情況下的區(qū)分示例的圖。
圖9是表示使用雙元件裝入式模塊構成三電平功率轉換裝置的情況下的其他區(qū)分示例的圖。
圖10是對圖9的電路圖附加電感環(huán)的圖。
圖11是說明實施方式4的三電平功率轉換裝置的電路結構的局部電路圖。
圖12是說明實施方式5的三電平功率轉換裝置的電路結構的局部電路圖。
【具體實施方式】
[0010]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式所涉及的三電平功率轉換裝置進行說明。此夕卜，本發(fā)明并不局限于以下示出的實施方式。
[0011]實施方式1.圖1是說明本發(fā)明的實施方式I的三電平功率轉換裝置的電路結構的局部電路圖，圖示出了三電平功率轉換裝置中的一個相的功率轉換電路的結構。該一個相的功率轉換電路中，如圖1所示，在上位側直流端子P和下位側直流端子N之間按照第一至第四開關元件(I至4)的順序依次串聯(lián)連接有第一至第四開關元件。在該第一開關元件I和第二開關元件2的連接部與中間電位端子C之間連接有第五開關元件5。在該第三開關元件3和第四開關元件4的連接部與中間電位端子C之間連接有第六開關元件6。第二開關元件2和第三開關元件3的連接部連接到交流端子AC。能視作為第五開關元件5和第六開關元件6的連接部連接到中間電位端子C。在上位側直流端子P和下位側直流端子N之間設置有保持直流電壓的電容器8a、8b，電容器8a、8b的連接點與中間電位端子C相連接。第五開關元件5是在電流流向交流端子AC的情況下、用于將交流端子AC的電位保持為中間電位端子C而進行動作的上位電位側的中性點箝位元件。第六開關元件6是在電流從交流端子AC流出的情況下進行動作的下位電位側的中性點箝位元件。一個相的功率轉換電路選擇上位側直流端子P、中間電位端子C及下位側直流端子N中的任意電位，并輸出到交流端子AC。
[0012]S卩，實施方式I的一個相的功率轉換電路包括:位于上位電位側的外側的第一開關元件I ;位于上位電位側的內側的第二開關元件2 ;位于下位電位側的內側的第三開關元件3 ;位于下位電位側的外側的第四開關元件4 ;作為上位電位側的中性點箝位元件進行動作的第五開關元件5 ;以及作為下位電位側的中性點箝位元件進行動作的第六開關元件6。
[0013]第一開關元件I由晶體管元件即IGBTla、和與IGBTla反向并聯(lián)連接的所謂作為續(xù)流二極管進行動作的二極管元件(以下標記為“FWD”)Ib構成。同樣地，第四開關元件4也由IGBT4a、和與IGBT4a反向并聯(lián)連接的FWD4b構成。
[0014]與此相對，第二開關元件2由晶體管元件即M0SFET2a、和與M0SFET2a反向并聯(lián)連接的FWD2b構成。同樣地，第三開關元件3也由M0SFET3a、和與M0SFET3a反向并聯(lián)連接的FffD3b構成。第五開關元件5及第六開關元件6的情況也相同，第五開關元件5由M0SFET5a、和與M0SFET5a反向并聯(lián)連接的FWD5b構成，第六開關元件6由M0SFET6a、和與M0SFET6a反向并聯(lián)連接的FWD6b構成。IGBT中僅能單向地流過電流，與此相對，MOSFET的溝道中能雙向地流過電