供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路的制作方法
【專利摘要】在使用飛跨電容器的高壓功率轉(zhuǎn)換電路中，連接有多個(gè)作為半導(dǎo)體開關(guān)元件的低耐壓品，但由于主電路部和控制電路部之間的電位差較大，因此各柵極驅(qū)動電路的電源電路需要使用變壓器進(jìn)行絕緣。因而在使用多個(gè)高壓變壓器的裝置存在大型且高價(jià)的問題。作為在向驅(qū)動飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路供電的電源電路中所使用的絕緣器件，將使用變壓器的電路串聯(lián)連接，并將串聯(lián)連接電路的中間連接點(diǎn)與飛跨電容器的中間電位點(diǎn)或主電路直流部的電位被固定的固定電位點(diǎn)相連接。
【專利說明】供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及向柵極驅(qū)動電路供電的供電電路，該柵極驅(qū)動電路驅(qū)動逆變器等功率轉(zhuǎn)換裝置的功率用半導(dǎo)體開關(guān)元件，尤其涉及使用飛跨電容器的功率轉(zhuǎn)換電路情況下的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]圖8示出功率轉(zhuǎn)換電路的典型電路，即將直流轉(zhuǎn)換成交流的2電平逆變器主電路圖。APM是主交流電源，RE是由二極管等構(gòu)成的將交流轉(zhuǎn)換成直流的整流電路，Ca、Cb是與直流電源相當(dāng)?shù)闹绷髦虚g電路，通常由大容量的電容器構(gòu)成。此外，所述直流電壓在大于所述電容器的額定電壓的情況下，如圖所示與電容器串聯(lián)連接。ACM是電動機(jī)等負(fù)載，INV是由功率用半導(dǎo)體元件構(gòu)成的直流-交流轉(zhuǎn)換電路，能夠使電壓與頻率的輸出可變。此外，若存在來自負(fù)載的再生電力，則逆變器主電路作為將交流轉(zhuǎn)換為直流的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行工作。
[0003]此外，在直流-交流轉(zhuǎn)換電路INV中，Su?Sw、Sx?Sz是由IGBT和反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的半導(dǎo)體開關(guān)元件。在三相輸出的情況下，這些半導(dǎo)體開關(guān)元件由六個(gè)電路構(gòu)成。⑶u?GDw、⑶X?⑶z是用于驅(qū)動IGBT的柵極驅(qū)動電路，CNT是功率轉(zhuǎn)換裝置的控制電路?？刂齐娐稢NT向各IGBT的柵極驅(qū)動電路發(fā)出導(dǎo)通截止指令信號(柵極驅(qū)動信號)。通?？刂齐娐匪诘幕鶞?zhǔn)電位側(cè)與IGBT及其柵極驅(qū)動電路之間存在電位差，因此在對柵極驅(qū)動電路進(jìn)行供電時(shí)，需要設(shè)置變壓器等絕緣器件。
[0004]圖9示出用于從商用頻率的低電壓交流電源AP向柵極驅(qū)動電路提供電源的電路示例。低電壓交流電源AP通常由圖8所示的主交流電源APM來提供。
圖9(a)中示出以下供電方式，即從低電壓交流電源AP通過AC/AC轉(zhuǎn)換電路(或AC/DC/AC轉(zhuǎn)換電路)ACV生成高頻交流電，經(jīng)由作為絕緣器件的絕緣用高頻變壓器HFT進(jìn)行絕緣，然后利用二極管D和電容器Cd轉(zhuǎn)換為直流，從而向IGBTS的柵極驅(qū)動電路GD提供直流電。這里，生成高頻交流電的原因是為了實(shí)現(xiàn)變壓器HFT的小型化。圖9(b)是使用商用頻率的絕緣變壓器CFT作為絕緣器件的情況下的結(jié)構(gòu)，是省略了圖9 (a)的AC/AC轉(zhuǎn)換電路ACV，而直接使用商用頻率進(jìn)行絕緣的方式。在這種結(jié)構(gòu)中，由于絕緣變壓器CFT以商用頻率進(jìn)行工作，因此與圖9(a)的變壓器HFT相比，絕緣變壓器CFT較為大型。
[0005]一般情況下，適用于驅(qū)動200V類或400V類電動機(jī)的驅(qū)動裝置的高頻變壓器HFT或商用頻率的變壓器CFT只要具有2kV左右的絕緣耐壓即可，但對于向適用于數(shù)kV級的高壓裝置的IGBT的柵極驅(qū)動電路的供電，則需要使用具有1kV以上的絕緣耐壓的變壓器。
[0006]此外，在圖10中示出以圖8的電路形式作為基本電路來構(gòu)成高壓電路的情況下的示例。如專利文獻(xiàn)I所示的那樣，本電路例稱為飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路，在該電路例中，不使用高耐壓的半導(dǎo)體開關(guān)元件，而采用以下結(jié)構(gòu):即，將低耐壓的半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)連接，并將稱為飛跨電容的電容器與半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)電路并聯(lián)連接。圖10是三相交流輸出情況下的結(jié)構(gòu)，由于各相均具有相同的電路結(jié)構(gòu)，因此對U相進(jìn)行說明。在直流單電源DP1、DP2、DN1及DN2串聯(lián)連接而成的直流電源的正極P和負(fù)極N之間連接有4個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件Sul、Su2、Sxl及Sx2的串聯(lián)電路。并且，在半導(dǎo)體開關(guān)元件Sul和Su2的連接點(diǎn)與半導(dǎo)體開關(guān)元件Sxl和Sx2的連接點(diǎn)之間連接有稱為飛跨電容的電容器Cul和Cu2的串聯(lián)電路。此時(shí)，在將直流電源的電源設(shè)為4Ed的情況下，若將直流電壓的中間電位即M點(diǎn)電位設(shè)為基準(zhǔn)O，則通過將飛跨電容電壓設(shè)為2 XEd，能夠使交流輸出點(diǎn)A輸出2Ed、0、-2Ed這三個(gè)電平的電位，從而本電路即成為3電平的逆變器。
[0007]此外，圖11、12示出柵極驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)。圖11示出對于每個(gè)IGBT均由單獨(dú)的一臺變壓器構(gòu)成的情況下的電路示例，圖12示出將兩個(gè)使用專利文獻(xiàn)2所示的變壓器的電路串聯(lián)連接的情況下的電路示例。圖11所示的高頻變壓器HFTl用于對低電壓交流電源AP與主電路間進(jìn)行絕緣，圖12所示的高頻變壓器HFT3用于對低電壓交流電源AP與直流電源的M點(diǎn)電位之間進(jìn)行絕緣，但在一般情況下都使用高絕緣耐壓品。此外，在圖12中，用于向各IGBT的柵極驅(qū)動電路供電的變壓器組HFT2以M點(diǎn)電位為基準(zhǔn)進(jìn)行工作，因此所需的絕緣耐壓為2 XEd。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2009-177951號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2006-81232號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0009]如上所述，在數(shù)1000V級的高壓裝置中，由于在一般情況下，對于各IGBT均使用高耐壓的變壓器作為柵極驅(qū)動電路用電源的絕緣單元，因此這就成為成本增加的主要原因。尤其是，越是高絕緣耐壓品，越需要確保一次側(cè)和二次側(cè)之間較大的絕緣距離，因此變壓器就越大型，。因此，成本和體積并不與絕緣耐壓值成正比，而是呈指數(shù)增加的趨勢，從而如何降低成本和減小體積即成為高壓裝置的課題。
[0010]在圖11所示的3電平以上的多電平逆變器的情況下，由于一般情況下半導(dǎo)體開關(guān)元件個(gè)數(shù)較多，因此就需要根據(jù)該數(shù)量來配置高絕緣耐壓的變壓器，從而成為進(jìn)一步使成本增加的主要原因。此外，在圖12所示的結(jié)構(gòu)中，高頻變壓器組HFT2的一次繞組側(cè)的電位為M點(diǎn)電位，但需要高頻變壓器組HFT2至少具有能夠耐受主電路直流電源電壓的1/2即電壓2Ed的絕緣耐壓。因此，本發(fā)明的課題在于提供一種供應(yīng)柵極驅(qū)動電源的供電電路，在該供應(yīng)柵極驅(qū)動電源的供電電路中，能夠應(yīng)用低耐壓品作為對驅(qū)動飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路供電的電源電路中所使用的絕緣器件，并能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、低成本。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0011]為解決上述問題，在以下由飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，并對驅(qū)動在進(jìn)行從直流到交流或從交流到直流的功率轉(zhuǎn)換的裝置中使用的半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路供電的供電電路中，其中，飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路由兩個(gè)以上的直流單電源串聯(lián)連接而構(gòu)成的具備3個(gè)端子的直流電源、多個(gè)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件、飛跨電容器構(gòu)成，通過對所述直流電源的端子間的電壓和所述飛跨電容器的電壓進(jìn)行加法運(yùn)算或減法運(yùn)算來生成多電平的電壓，第一發(fā)明在于，所述供電電路具有將兩個(gè)以上的使用用于供電的絕緣器件的電路串聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)，所述串聯(lián)連接的電路的中間電路部與所述飛跨電容器的中間電位點(diǎn)、或主電路直流部的電位被固定的固定電位點(diǎn)相連接。
[0012]在第一發(fā)明的供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路中，第二發(fā)明在于，主電路直流部的固定電位點(diǎn)設(shè)為直流部的最高電位點(diǎn)與中間電位點(diǎn)之間的電位點(diǎn)，或者設(shè)為主電路直流部的最低電位點(diǎn)和中間電位點(diǎn)之間的電位點(diǎn)。
[0013]在第一或第二發(fā)明的供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路中，第三發(fā)明在于，將主電路直流部的中間電位點(diǎn)作為基準(zhǔn)電位點(diǎn)，從所述基準(zhǔn)電位點(diǎn)開始串聯(lián)連接2個(gè)以上的使用用于柵極驅(qū)動電源供電的絕緣器件的電路，由此向各半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路進(jìn)行供電。
[0014]上述發(fā)明中，在數(shù)1000V級的高壓功率轉(zhuǎn)換裝置中，作為用于柵極驅(qū)動供電的絕緣方法，不由作為絕緣器件的一臺高耐壓變壓器構(gòu)成，而通過將使用小型且低價(jià)的變壓器的電路串聯(lián)連接來實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明效果
[0015]在本發(fā)明中，作為對驅(qū)動高壓功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)即飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路供電的電源電路中所使用的絕緣器件，不由一臺高耐壓的變壓器構(gòu)成，而采用以下結(jié)構(gòu):即，將使用小型且低價(jià)的變壓器的電路串聯(lián)連接，并將該串聯(lián)連接電路的中間連接點(diǎn)連接至飛跨電容器的中間電位點(diǎn)或主電路直流部的固定電位點(diǎn)。
其結(jié)果是，能夠提供可實(shí)現(xiàn)小型、低價(jià)格的供應(yīng)柵極驅(qū)動電源的供電電路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施例的電路圖。
圖2是表示第I實(shí)施例的各部分電壓的圖。
圖3是對第I實(shí)施例進(jìn)行簡要描述的圖。
圖4是表示應(yīng)用本發(fā)明的第2實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
圖5是表示第2實(shí)施例的各部分電壓的圖。
圖6是表示應(yīng)用本發(fā)明的第3實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
圖7是表示第3實(shí)施例的各部分電壓的圖。
圖8是一般的三相逆變器的系統(tǒng)圖。
圖9是現(xiàn)有的柵極驅(qū)動電路電源的電路圖示例。
圖10是現(xiàn)有的3電平高壓逆變器的主電路圖示例。
圖11是高壓逆變器的柵極驅(qū)動電源的現(xiàn)有電路圖示例I。
圖12是高壓逆變器的柵極驅(qū)動電源的現(xiàn)有電路圖示例2。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的要點(diǎn)在于，作為在向驅(qū)動飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路供電的電源電路中所使用的絕緣器件，將使用變壓器的電路串聯(lián)連接，并將串聯(lián)連接電路的中間連接點(diǎn)與飛跨電容器的中間電位點(diǎn)或主電路直流部的電位被固定的固定電位點(diǎn)相連接。
實(shí)施例1
[0018]圖1表示本發(fā)明的第I實(shí)施例。本圖是在使用飛跨電容器的3電平三相輸出逆變器電路中的實(shí)施例。對于各半導(dǎo)體開關(guān)元件的IGBT的柵極連接有各柵極驅(qū)動電路，但在圖1中進(jìn)行了省略。由于各相的結(jié)構(gòu)相同，因此以U相為中心進(jìn)行說明。在直流單電源DP1、DP2、DN1及DN2串聯(lián)連接而成的直流電源的正極P和負(fù)極N之間連接有4個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件Sul、Su2、Sxl及Sx2的串聯(lián)電路。此外，在半導(dǎo)體開關(guān)元件Sul和Su2的連接點(diǎn)與半導(dǎo)體開關(guān)元件Sxl和Sx2的連接點(diǎn)之間連接有稱為飛跨電容的電容器Cul和Cu2的串聯(lián)電路。此時(shí)，在將直流電源的電源設(shè)為4Ed的情況下，若將直流電壓的中間電位即M點(diǎn)電位設(shè)為基準(zhǔn)0，則通過將飛跨電容電壓設(shè)為2 XEd，能夠使交流輸出點(diǎn)A輸出2Ed、0、-2Ed這三個(gè)電平的電位，從而本電路即成為3電平的逆變器。此外，當(dāng)來自負(fù)載的再生電力從交流輸出流向直流電源時(shí)，該電路作為將交流轉(zhuǎn)換為直流的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行工作。通過使用高頻變壓器Tr2的電路與使用高頻變壓器Tr3的電路的串聯(lián)連接電路來實(shí)施從直流電源的中間電位點(diǎn)即M點(diǎn)電位到各柵極驅(qū)動電路的供電。
[0019]使用高頻變壓器Tr3的電路的輸出作為驅(qū)動用電源分別連接至各半導(dǎo)體開關(guān)元件的IGBT驅(qū)動用柵極驅(qū)動電路。并且，使用高頻變壓器Tr2的電路與使用高頻變壓器Tr3的電路的串聯(lián)連接點(diǎn)(中間電路部)連接至作為固定電位點(diǎn)的電位比直流電源的M點(diǎn)電位高Ed的電位點(diǎn)EI或電位比M點(diǎn)電位低Ed的電位點(diǎn)E2，或者電容器Cu I和Cu2的串聯(lián)電路即飛跨電容器的串聯(lián)電路的中間電位點(diǎn)E3中的任一個(gè)。
[0020]圖2中示出，在將直流電源的中間點(diǎn)M的電位設(shè)為O時(shí)，在圖1所示的3電平輸出型轉(zhuǎn)換電路的各柵極驅(qū)動電路用電源的高頻變壓器Tr2與Tr3各自的一次-二次繞組間所施加的電壓、以及使用高頻變壓器Tr2的電路和使用高頻變壓器Tr3的電路的串聯(lián)連接點(diǎn)(中間電路部)電壓。由圖2可以判斷，由于施加在所有的高頻變壓器Tr2組和Tr3組的一次-二次繞組間的電壓為Ed，從而能夠僅由在該電壓下可確保絕緣的耐壓變壓器來構(gòu)建系統(tǒng)。
[0021]圖3示出由低電壓交流電源AP生成柵極驅(qū)動電路電源的電路的簡要結(jié)構(gòu)圖。將低電壓交流電源AP的商用頻率的電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓的AC/AC轉(zhuǎn)換電路ACV，以及在低電壓交流電源AP和直流電源的M點(diǎn)電位間進(jìn)行絕緣的高頻變壓器Trl與圖12所示的現(xiàn)有方式相同。本實(shí)施例中，將圖12中的耐壓2Ed的高絕緣耐壓的高頻變壓器HFT2置換為耐壓Ed的低絕緣耐壓的高頻變壓器Tr2和Tr3。此外，在圖3的電路結(jié)構(gòu)中，示出將絕緣變壓器的繞組直接串聯(lián)連接而成的電路示例，但對于使用各絕緣用高頻變壓器Trl?Tr3的電路，也可以通過組合使用半導(dǎo)體開關(guān)的AC/DC轉(zhuǎn)換電路、DC/AC轉(zhuǎn)換電路、以及絕緣變壓器來實(shí)現(xiàn)。這對于結(jié)構(gòu)上的布線距離變長的情況或想要改變頻率的情況是有效的。
實(shí)施例2
[0022]圖4示出應(yīng)用本發(fā)明的第2實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換電路。本實(shí)施例是在飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換裝置中，能夠進(jìn)行5電平輸出的電路的實(shí)施例。下面對其中一個(gè)相進(jìn)行說明。由于5電平功率轉(zhuǎn)換電路在日本專利特開2012-182974號公報(bào)等中是公知的，因此省略詳細(xì)說明。與實(shí)施例1相比，實(shí)施例2的特征在于使用了雙向開關(guān)，該雙向開關(guān)具有以下結(jié)構(gòu):SP，半導(dǎo)體開關(guān)元件S5和S6的串聯(lián)電路并聯(lián)連接于作為飛跨電容的電容器Cla和Clb的串聯(lián)連接電路，在半導(dǎo)體開關(guān)元件S5和S6的串聯(lián)電路的串聯(lián)連接點(diǎn)與直流電源的中間點(diǎn)M之間反向并聯(lián)連接有反向阻斷型IGBTSlI和S12。
[0023]直流電源由直流單電源DP1、DP2、DNl及DN2的串聯(lián)連接電路構(gòu)成，若將中間點(diǎn)M的電位設(shè)為O，各直流單電源的電壓設(shè)為Ed，作為飛跨電容的電容器Cla和Clb的串聯(lián)電路的電壓設(shè)為Ed，則能夠從交流端子輸出5電平的電壓。與實(shí)施例1相同，根據(jù)各IGBT的柵極驅(qū)動電路的工作電位，通過將圖3所示的高頻變壓器Tr2和Tr3的串聯(lián)連接點(diǎn)的電位設(shè)為作為固定電位點(diǎn)的直流單電源DPl和DP2的連接點(diǎn)El或直流單電源DNl和DN2的連接點(diǎn)E2，或者作為飛跨電容的電容器Cla和Clb的串聯(lián)連接點(diǎn)E3，從而能夠在柵極驅(qū)動電路用電源電路中進(jìn)行分壓。
[0024]圖5示出，在將直流電源的中間點(diǎn)M的電位設(shè)為O時(shí)，在高頻變壓器Tr2的一次-二次繞組間所施加的電壓、在高頻變壓器Tr3的一次-二次繞組間所施加的電壓、以及高頻變壓器Tr2和Tr3的串聯(lián)連接點(diǎn)(中間電路部)的電壓。在本電路方式的情況下，需要使用可耐壓1.5Ed的變壓器、可耐壓Ed的變壓器、以及可耐壓0.5Ed的變壓器這三種變壓器。與現(xiàn)有方式中需要在柵極驅(qū)動電路用電源電路中全部使用可耐壓2Ed的變壓器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和低成本化。
實(shí)施例3
[0025]圖6表示本發(fā)明的第3實(shí)施例。本實(shí)施例是在飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換裝置中，能夠進(jìn)行7電平輸出的電路的實(shí)施例。下面對其中一個(gè)相進(jìn)行說明。對于該7電平功率轉(zhuǎn)換電路，由于在專利申請2012-004723中相同的 申請人:已完成了申請，因此省略詳細(xì)說明。主電路是將實(shí)施例2的電路結(jié)構(gòu)擴(kuò)展成可進(jìn)行7電平工作的電路結(jié)構(gòu)。直流單電源DPl?DP3及DNl?DN3串聯(lián)連接而成的直流電源與半導(dǎo)體開關(guān)元件Sla?Sid、S2?S5及S6a?S6d的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。
[0026]并且，在本實(shí)施例的電路中分別連接有:與半導(dǎo)體開關(guān)元件S3和S4的串聯(lián)電路并聯(lián)連接的作為第一飛跨電容的電容器Cl、與半導(dǎo)體開關(guān)元件S2?S5的串聯(lián)電路并聯(lián)連接的作為第二飛跨電容的電容器C2a和C2b的串聯(lián)電路，與電容器C2a和C2b的串聯(lián)電路并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件S7?SlO的串聯(lián)電路，與半導(dǎo)體開關(guān)元件S8和S9的串聯(lián)電路并聯(lián)連接的作為第三飛跨電容的電容器C3，在半導(dǎo)體開關(guān)元件S8和S9的串聯(lián)連接點(diǎn)與直流電源的中間點(diǎn)M之間反向并聯(lián)連接反向阻斷型IGBTSlI和S12而構(gòu)成的雙向開關(guān)。
[0027]直流電源由直流單電源DPl?DP3、DNl?DN3的串聯(lián)電路構(gòu)成，若將中間點(diǎn)M的電位設(shè)為0，各直流單電源的電壓設(shè)為Ed，作為飛跨電容的電容器Cl和C3的電壓分別設(shè)為Ed, C2a和C2b的串聯(lián)電路的電壓設(shè)為2Ed，則能夠從交流端子輸出7電平的電壓。與實(shí)施例I及實(shí)施例2相同，根據(jù)各IGBT的柵極驅(qū)動電路的工作電位，通過將圖3所示的高頻變壓器Tr2和Tr3的串聯(lián)連接點(diǎn)的電位設(shè)為作為固定電位點(diǎn)的直流單電源DP2和DP3的連接點(diǎn)El或直流單電源DNl和DN2的連接點(diǎn)E2，或者作為飛跨電容的電容器C2a和C2b的串聯(lián)連接點(diǎn)E3，從而能夠在柵極驅(qū)動電路用電源電路中進(jìn)行分壓。
[0028]圖7示出，在將直流電源的中間點(diǎn)M的電位設(shè)為O時(shí)，在高頻變壓器Tr2的一次-二次繞組間所施加的電壓、在高頻變壓器Tr3的一次-二次繞組間所施加的電壓、以及高頻變壓器Tr2和Tr3的串聯(lián)連接點(diǎn)(中間電路部)的電壓。在本電路方式的情況下，需要使用耐壓2Ed的變壓器及耐壓Ed的變壓器這兩種變壓器。與現(xiàn)有方式中需要在柵極驅(qū)動電路用電源電路中全部使用可耐壓3Ed的變壓器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和低成本化。
[0029]此外，在本實(shí)施例中，對3電平、5電平以及7電平輸出的飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了說明，但本發(fā)明也可以適用于更多電平數(shù)的功率轉(zhuǎn)換電路。此外，即使將連接高頻變壓器Tr2和Tr3的串聯(lián)連接點(diǎn)(中間電路部)的直流電源的固定電位點(diǎn)設(shè)為直流單電源DPl和DP2的串聯(lián)連接點(diǎn)或直流單電源DN2和DN3的串聯(lián)連接點(diǎn)，也可獲得相同的效果。此外，即使將使用變壓器的電路的串聯(lián)連接數(shù)增加到3個(gè)以上，并將各直流連接部與飛跨電容器的中間電位點(diǎn)或直流電源的固定電位點(diǎn)相連接，也能獲得相同的效果。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0030]本發(fā)明可適用于使用以下飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路的高壓電動機(jī)驅(qū)動裝置、系統(tǒng)互連用功率轉(zhuǎn)換裝置等，該飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路將由兩個(gè)以上直流單電源串聯(lián)連接而成的具有3個(gè)端子的直流電源作為輸入，并輸出多電平電壓。
標(biāo)號說明
[0031]DPl?DP3、DN1?DN3直流單電源 ACM電動機(jī)
APM主交流電源 AP低電壓交流電源 RE整流電路 INV直流-交流轉(zhuǎn)換電路 ACV AC/AC轉(zhuǎn)換電路 CFT商用頻率變壓器
HFT、HFTl?HFT3、Trl?Tr3高頻變壓器
D 二極管
Ca、Cb、Cd電容器
⑶、Gdu?GDw、⑶X?⑶z柵極驅(qū)動電路 CNT控制電路
Cul、Cu2、Cvl、Cv2、Cwl、Cw2、Cla、Clb 電容器
Cl、C2a、C2b、C3、Ca、Cb、Cd 電容器
S、Sul、Su2、Svl、Sv2、Swl、Sw2 半導(dǎo)體開關(guān)元件
Sxl、Sx2、Syl、Sy2、SzU Sz2 半導(dǎo)體開關(guān)元件
Sla?SlcU S2、S3、S4、S4a?S4c、S5半導(dǎo)體開關(guān)元件
S6a?S6d、S7?SlO半導(dǎo)體開關(guān)元件
S1US12反向阻斷型IGBT
【權(quán)利要求】
1.一種供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路，該供電電路由飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，是對驅(qū)動在進(jìn)行從直流到交流或從交流到直流的功率轉(zhuǎn)換的裝置中使用的半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路供電的供電電路，其中，飛跨電容型功率轉(zhuǎn)換電路由多個(gè)直流單電源串聯(lián)連接而構(gòu)成的具備3個(gè)端子的直流電源、多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件、飛跨電容器構(gòu)成，通過對所述直流電源的各端子間的電壓和所述飛跨電容器的電壓進(jìn)行加法運(yùn)算或減法運(yùn)算來生成多電平的電壓，所述供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路的特征在于， 所述供電電路具有將兩個(gè)以上的使用用于供電的絕緣器件的電路串聯(lián)連接而成的電路結(jié)構(gòu)，所述串聯(lián)連接的電路的中間電路部與所述飛跨電容器的中間電位點(diǎn)、或主電路直流部的電位被固定的固定電位點(diǎn)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路，其特征在于， 所述主電路直流部的固定電位點(diǎn)設(shè)為直流部的最高電位點(diǎn)與中間電位點(diǎn)之間的電位點(diǎn)，或者設(shè)為主電路直流部的最低電位點(diǎn)和中間電位點(diǎn)之間的電位點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換裝置的柵極驅(qū)動電源的供電電路，其特征在于， 將主電路直流部的中間電位點(diǎn)作為基準(zhǔn)電位點(diǎn)，從所述基準(zhǔn)電位點(diǎn)串聯(lián)連接2個(gè)以上的使用用于柵極驅(qū)動電源供電的絕緣器件的電路，由此向各半導(dǎo)體開關(guān)元件的柵極驅(qū)動電路進(jìn)行供電。
【文檔編號】H02M1/096GK104184311SQ201410199234
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月21日
【發(fā)明者】瀧澤聰毅 申請人:富士電機(jī)株式會社