用硅(Si)。在上述實(shí)施方式1、2所說(shuō)明的技術(shù)中，能夠使用該一般的Si元件來(lái)構(gòu)成。
[0055]另一方面，上述實(shí)施方式1、2的技術(shù)并不僅限于該Si元件。也能使用近年來(lái)頗受矚目的以碳化硅(SiC)為原材料的晶體管元件(SiC元件)和二極管元件(SiC元件)來(lái)構(gòu)成，以代替硅(Si)。
[0056]SiC元件與Si元件相比具有以下優(yōu)異特性:即，熱傳導(dǎo)率較大，能在高溫下進(jìn)行動(dòng)作，開關(guān)損耗較小。功率轉(zhuǎn)換電路中的晶體管元件和二極管元件中的一個(gè)或兩者采用SiC元件，從而能利用SiC的優(yōu)點(diǎn)。S卩，由于熱傳導(dǎo)率較大、能在高溫下進(jìn)行動(dòng)作，因此，能實(shí)現(xiàn)冷卻機(jī)構(gòu)的小型化，能進(jìn)一步減小模塊的尺寸。另外，由于開關(guān)損耗較小，因此能抑制發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)冷卻機(jī)構(gòu)的小型化，進(jìn)一步減小模塊的尺寸。
[0057]另外，SiC具有帶隙大于Si的特征，是被稱為寬帶隙半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的一個(gè)示例(與此相對(duì)地，Si被稱為窄帶隙半導(dǎo)體)。除了上述SiC以外，例如使用氮化鈣類材料或者金剛石而形成的半導(dǎo)體也屬于寬帶隙半導(dǎo)體，它們的特性中也有許多與碳化硅相似之處。因此，使用SiC以外的其它寬帶隙半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的主要思想。
[0058]如上所述，SiC元件是非常有希望的元件，但是SiC元件的制造技術(shù)不如Si元件發(fā)達(dá)。例如元件材料即SiC晶片的口徑小于Si晶片，晶片中的缺陷數(shù)量較多。在芯片尺寸增大的情況下或芯片排列數(shù)增加的情況下，相比Si元件，SiC元件的生產(chǎn)率會(huì)大幅惡化。生產(chǎn)率的惡化會(huì)導(dǎo)致元件可靠性的降低、制作成本的增加。即，為了將使用當(dāng)前的SiC元件的制造技術(shù)而得到的SiC元件用于功率轉(zhuǎn)換電路的晶體管元件和二極管元件中的一者或兩者，力求減小SiC元件的芯片尺寸，并減小芯片排列數(shù)。在本發(fā)明中進(jìn)行控制，使得將中性點(diǎn)電位輸出到交流端子的通電路徑為多個(gè)，因此能減小各路徑中流過(guò)的電流。根據(jù)本發(fā)明，能減小SiC元件的芯片尺寸，能減少芯片排列數(shù)，能實(shí)現(xiàn)使用SiC元件的功率轉(zhuǎn)換電路。如上所述，對(duì)于使用SiC元件的功率轉(zhuǎn)換裝置，本發(fā)明特別有用。
[0059]實(shí)施方式4.圖11是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的局部電路圖。實(shí)施方式I的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置中，利用電流能雙向地導(dǎo)通的MOSFET來(lái)構(gòu)成中性點(diǎn)周圍的四個(gè)晶體管元件，并設(shè)置與MOSFET反向并聯(lián)連接的二極管元件，但是在實(shí)施方式4中，僅利用電流能雙向地導(dǎo)通的MOSFET來(lái)構(gòu)成中性點(diǎn)周圍的四個(gè)晶體管元件。
[0060]MOSFET具有體二極管，因此即使不設(shè)置二極管元件，功率轉(zhuǎn)換裝置也能進(jìn)行動(dòng)作。動(dòng)作與實(shí)施方式I的情況相同。由于可以不設(shè)置二極管元件，因此，能減小模塊尺寸。
[0061]實(shí)施方式5.圖12是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式5的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的局部電路圖。實(shí)施方式2的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置中，利用電流能雙向地導(dǎo)通的MOSFET來(lái)構(gòu)成所有晶體管元件，并設(shè)置與MOSFET反向并聯(lián)連接的二極管元件，但是在實(shí)施方式5中，僅利用電流能雙向地導(dǎo)通的MOSFET來(lái)構(gòu)成所有晶體管元件。
[0062]由于所有元件都具有相同結(jié)構(gòu)，因此能利用同一種元件模塊來(lái)進(jìn)行組裝，具有無(wú)需準(zhǔn)備多種元件模塊的效果，這點(diǎn)與實(shí)施方式2相同。模塊的構(gòu)成方法、動(dòng)作及效果與實(shí)施方式2相同。由于可以不設(shè)置二極管元件，因此，能減小模塊尺寸。
[0063]此外，以上的實(shí)施方式I至5所示的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，也可以與其它公知技術(shù)進(jìn)行組合，在不脫離本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)，當(dāng)然也可以省略一部分等或進(jìn)行變更來(lái)構(gòu)成。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0064]如上所述，本發(fā)明的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置作為能降低導(dǎo)通損耗的發(fā)明是有用的。 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0065]1、31第一開關(guān)元件
2、32第二開關(guān)元件
3、33第三開關(guān)元件
4、34第四開關(guān)元件 5第五開關(guān)元件
6第六開關(guān)元件
10A、10B、10C、11A、11B、11C 模塊
11B，IlC乇夕I 一少
20電感環(huán)
37、38電位穩(wěn)定用電阻 A、B連接端 AC交流端子 P上位側(cè)直流端子 C中間電位端子 N下位側(cè)直流端子。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三電平功率轉(zhuǎn)換裝置， 具有功率轉(zhuǎn)換電路，該功率轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)相選擇上位側(cè)直流端子、中間電位端子、及下位側(cè)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)連接在所述上位側(cè)直流端子和所述下位側(cè)直流端子之間的第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件；連接在所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接部與所述中間電位端子之間的第五開關(guān)元件；以及連接在所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件的連接部與所述中間電位端子之間的第六開關(guān)元件，所述交流端子連接到所述第二開關(guān)元件和所述第三開關(guān)元件的連接部，其特征在于， 所述第一開關(guān)元件至第六開關(guān)元件分別具有晶體管元件和與所述晶體管元件反向并聯(lián)連接的二極管元件， 所述第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第五開關(guān)元件、及第六開關(guān)元件的所述晶體管元件由MOSFET構(gòu)成。2.一種三電平功率轉(zhuǎn)換裝置， 具有功率轉(zhuǎn)換電路，該功率轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)相選擇上位側(cè)直流端子、中間電位端子、及下位側(cè)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)連接在所述上位側(cè)直流端子和所述下位側(cè)直流端子之間的第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第四開關(guān)元件；連接在所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接部與所述中間電位端子之間的第五開關(guān)元件；以及連接在所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件的連接部與所述中間電位端子之間的第六開關(guān)元件，所述交流端子連接到所述第二開關(guān)元件和所述第三開關(guān)元件的連接部，其特征在于， 所述第一開關(guān)元件至第四開關(guān)元件分別具有晶體管元件和與所述晶體管元件反向并聯(lián)連接的二極管元件， 所述第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第五開關(guān)元件、及第六開關(guān)元件分別具有MOSFET。3.一種三電平功率轉(zhuǎn)換裝置， 具有功率轉(zhuǎn)換電路，該功率轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)相選擇上位側(cè)直流端子、中間電位端子、及下位側(cè)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)連接在所述上位側(cè)直流端子和所述下位側(cè)直流端子之間的第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第四開關(guān)元件；連接在所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接部與所述中間電位端子之間的第五開關(guān)元件；以及連接在所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件的連接部與所述中間電位端子之間的第六開關(guān)元件，所述交流端子連接到所述第二開關(guān)元件和所述第三開關(guān)元件的連接部，其特征在于， 所述第一開關(guān)元件至第六開關(guān)元件分別具有MOSFET。4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在將所述中間電位端子的電位輸出到所述交流端子時(shí)，將所述第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第五開關(guān)元件、及第六開關(guān)元件的所述MOSFET控制為導(dǎo)通。5.如權(quán)利要求4所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 在將所述中間電位端子的電位輸出到所述交流端子時(shí)，在所述第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第五開關(guān)元件、及第六開關(guān)元件的所述MOSFET和所述二極管元件之中，將包含溫度最高的元件或溫度上升最多的元件的路徑上的至少一個(gè)所述MOSFET控制為截止。6.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 使得所述第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件、第五開關(guān)元件、及第六開關(guān)元件中的至少一個(gè)的電流容量小于所述第一開關(guān)元件及所述第四開關(guān)元件。7.如權(quán)利要求1所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述第一開關(guān)元件及第四開關(guān)元件的所述晶體管元件由MOSFET構(gòu)成。8.如權(quán)利要求7所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 包括:具有所述第一開關(guān)元件及第二開關(guān)元件的第一雙元件裝入式模塊；具有所述第三開關(guān)元件及第四開關(guān)元件的第二雙元件裝入式模塊；以及具有所述第五開關(guān)元件及第六開關(guān)元件且電流容量小于所述第一雙元件裝入式模塊及第二雙元件裝入式模塊的第三雙元件裝入式模塊。9.如權(quán)利要求7所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 包括:具有所述第一開關(guān)元件及第五開關(guān)元件的第一雙元件裝入式模塊；具有所述第四開關(guān)元件及第六開關(guān)元件的第二雙元件裝入式模塊；以及具有所述第二開關(guān)元件及第三開關(guān)元件且電流容量小于所述第一雙元件裝入式模塊及第二雙元件裝入式模塊的第三雙元件裝入式模塊。10.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求9的任一項(xiàng)所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述晶體管元件及所述二極管元件中的一個(gè)或兩者由寬帶隙半導(dǎo)體形成。11.如權(quán)利要求10所述的三電平功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是使用了碳化硅、氮化鎵類材料、或者金剛石的半導(dǎo)體。
【專利摘要】構(gòu)成三電平功率轉(zhuǎn)換裝置中的一個(gè)相的功率轉(zhuǎn)換電路的第一至第六開關(guān)元件(1～6)包括晶體管元件(1a～6a)和與晶體管元件(1a～6a)反向并聯(lián)連接的二極管元件(1b～6b)。利用能雙向?qū)ǖ腗OSFET構(gòu)成第二、第三、第五及第六晶體管元件(2a，3a，5a，6a)。
【IPC分類】H02M7/483
【公開號(hào)】CN105164908
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201280075211
【發(fā)明人】中嶋幸夫, 三木隆義, 山崎尚德
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2012年8月10日
【公告號(hào)】EP2884651A1, US20150214856, WO2014024321A1