專(zhuān)利名稱(chēng)：中性點(diǎn)鉗位的電源變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中性點(diǎn)鉗位的電源變換裝置，尤其涉及用于該裝置的續(xù)流二極管。
在日本專(zhuān)利申請(qǐng)Nos.2-262827、2-131370和1-198280中揭示了已有技術(shù)的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，它們包含串聯(lián)連接的第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)元件，反向并聯(lián)在第一和第二開(kāi)關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)與第三和第四開(kāi)關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)之間的鉗位二極管串聯(lián)電路和反向并聯(lián)到上述各開(kāi)關(guān)元件上的續(xù)流二極管。
通過(guò)應(yīng)用已經(jīng)證實(shí)，上述已有技術(shù)的實(shí)際中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題，會(huì)引起續(xù)流二極管損耗不平衡。
在產(chǎn)生這種不平衡損耗時(shí)，如果為各續(xù)流二極管設(shè)計(jì)相同的冷卻方法而不考慮它們各自對(duì)冷卻的具體要求，就會(huì)造成這樣一個(gè)問(wèn)題，熱周期產(chǎn)生的性能下降上的差異會(huì)引起外二極管和內(nèi)二極管之間壽命不相等，最終使它們之中部分更換的次數(shù)成倍增加。而且，更為嚴(yán)重的情況是，有較大損耗的續(xù)流二極管上的溫度將不斷升高而使其擊穿。
本發(fā)明的主要目的是提供一種中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，該裝置消除了其續(xù)流二極管之間損耗不平衡的情況。
本發(fā)明的上述目的是由提供這樣一種中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它具有串聯(lián)連接的第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)元件，反向并聯(lián)在第一和第二開(kāi)關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)和第三和第四開(kāi)關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)之間的鉗位二極管串聯(lián)電路和反向并聯(lián)在上述各開(kāi)關(guān)元件上的續(xù)流二極管，該處反向并聯(lián)到第一和第四開(kāi)關(guān)元件上的各續(xù)流二極管的容量大于反向并聯(lián)到第二和第三開(kāi)關(guān)元件上的各續(xù)流二極管的容量。
如下文所描述的，反向并聯(lián)到第一和第四開(kāi)關(guān)元件(外開(kāi)關(guān)元件)上的續(xù)流二極管的損耗大于反向并聯(lián)到第二和第三開(kāi)關(guān)元件(內(nèi)開(kāi)關(guān)元件)上的續(xù)流二極管的損耗。然而這種損耗的不平衡可以通過(guò)這樣的安排來(lái)消除，即使反向并聯(lián)到外開(kāi)關(guān)元件上的續(xù)流二極管的容量大于反向并聯(lián)到內(nèi)開(kāi)關(guān)元件上的續(xù)流二極管的容量。
參照下列附圖將會(huì)對(duì)本發(fā)明有更清楚的了解，其中

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖;
圖2是說(shuō)明本發(fā)明原理的示意圖;
圖3是說(shuō)明本發(fā)明原理另一方面的示意圖;
圖4是說(shuō)明本發(fā)明原理的又一個(gè)方面的示意圖;
圖5是模塊開(kāi)關(guān)元件設(shè)置的示意圖;
圖6是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的示意圖;
圖7是本發(fā)明的使用壓接半導(dǎo)體元件的電路圖;
圖8是壓接半導(dǎo)體元件的設(shè)置示意圖;
圖9是本發(fā)明的使用反向?qū)▔航影雽?dǎo)體元件的電路圖;
圖10是反向?qū)▔航影雽?dǎo)體元件的設(shè)置圖;
圖11是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖;
圖12是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明T1-T8……晶體管;
D12、D13、D52、D53……鉗位二極管;
D1-D4……續(xù)流二極管;
D11、D14、D51、D54……容量增大的續(xù)流二極管。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它已應(yīng)用于電氣火車(chē)上的中性點(diǎn)鉗位變換器。
通過(guò)受電弓2接收來(lái)自交流饋電線上的交流電流，通過(guò)降壓變壓器3降低其電壓。通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)把該經(jīng)降壓的交流電轉(zhuǎn)換成與中性點(diǎn)鉗位變換器4的直流電壓指令一致的直流電壓。通過(guò)抽頭電容器5、6把該經(jīng)轉(zhuǎn)換的直流電輸入至逆變器7，該抽頭電容器5、6還用作濾波器。在逆變器中，該直流電被逆變成三相可變壓可變頻的交流電，用于驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，以驅(qū)動(dòng)電氣火車(chē)。例如，該逆變器7可以是兩電平逆變器，或者如此圖所示的三電平逆變器(中性點(diǎn)鉗位)。此外，當(dāng)用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電氣火車(chē)時(shí)，也可提供驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的斬波器。
在中性點(diǎn)鉗位變換器4中，晶體管T1-T4串聯(lián)連接，各晶體管T1-T4為具有自斷功能的開(kāi)關(guān)元件，在各晶體管上并聯(lián)有續(xù)流二極管D1-D4鉗位二極管D12、D13串聯(lián)電路反向并聯(lián)在外元件T1T4的連接節(jié)點(diǎn)和內(nèi)元件T2，T3的連接節(jié)點(diǎn)之間，構(gòu)成U相電路。V相的構(gòu)成相同。
變壓器3的輸出輸入到各內(nèi)元件之間(即晶體管T2和T3之間，晶體管T6和T7之間)的各連接節(jié)點(diǎn)上。而且，抽頭電容器5的正極與晶體管T5、T1的集電極和續(xù)流二極管D1、D5的陰極相連，而抽頭電容器6的負(fù)極與晶體管T4，T8的發(fā)射極以及續(xù)流二極管D4，D8的陽(yáng)極相連。并且，抽頭電容器5和6之間的連接節(jié)點(diǎn)(此后稱(chēng)為中性點(diǎn))連接到鉗位二極管D12和D13之間以及D52和D53之間的連接節(jié)點(diǎn)上。
例如，在本發(fā)明的該最佳實(shí)施例的描述中，把自斷式開(kāi)關(guān)元件規(guī)定為晶體管，然而，自斷式開(kāi)關(guān)元件并不限于此，它可以是GTO閘流管、IGBT或者容性閘流管，無(wú)論采用它們中的哪一種開(kāi)關(guān)元件，下面描述的本發(fā)明的原理都是有效的。
除了上述的具有外晶體管元件T1，T4，T5，T6和具有分別連接到各個(gè)晶體管上的外續(xù)流二管D1，D4，D5，D8的中性點(diǎn)鉗位變換器設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)之外，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，有另一組續(xù)流二極管D11，D14，D51，D54反向并聯(lián)到外元件上，所以外續(xù)流二極管的實(shí)際容量變得大于內(nèi)續(xù)流二極管D2，D3，D6，D7的容量。在圖1的電路中，這些新增加的續(xù)流二極管串聯(lián)連接到鉗位二極管上。然而，并不限于這種連接，只要能達(dá)到相同的效果的連接方法都是可行的，例如，只要做到相當(dāng)?shù)碾姎膺B接，可以與已有的外續(xù)流二極管并聯(lián)。
下在參照?qǐng)D2至圖4描述本發(fā)明的原理。
圖2和圖4是單相工作模式的中性點(diǎn)鉗位變換器的示意圖。圖2示出了晶體管T2和T3之間(交流側(cè)電壓)電壓自0到E/2變化的電壓變化模式，而圖3示出了在E/2和E之間變化的交流側(cè)電壓變化模式。
中性點(diǎn)鉗位變換器通過(guò)這些運(yùn)行模式可把交流電轉(zhuǎn)換成直流，或者把直流電逆變成交流電。
首先，在圖2中，晶體管T2導(dǎo)通，中性點(diǎn)電壓通過(guò)鉗位二極管D5和晶體管T2輸出至負(fù)載10，因此，產(chǎn)生(1)方向上的電流。然后，晶體管T2截止，已經(jīng)流過(guò)負(fù)載10的電流轉(zhuǎn)而流過(guò)續(xù)流二極管D3和D4。重復(fù)這種導(dǎo)通和截止，則向負(fù)載輸出E/2和0的電壓。在這期間，T1至T4的通-斷信號(hào)如下T1始終截止，T3始終導(dǎo)通，T2和T4重復(fù)截止到導(dǎo)通和從導(dǎo)通到截上，在轉(zhuǎn)換之間插入一個(gè)非重疊時(shí)間，以防止短路。
在把續(xù)流二極管D3，D4從續(xù)流模式(2)轉(zhuǎn)換到模式(1)時(shí)，T2從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通狀態(tài)，該轉(zhuǎn)換運(yùn)作使E/2電壓加到續(xù)流二極管D4上。此時(shí)，圖中下部示出的E/2電源使從陽(yáng)極到陰極流過(guò)續(xù)流二極管D4的電流消失，逐步地減小，最終在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生反向流動(dòng)的電流。這種過(guò)程稱(chēng)為二極管恢復(fù)現(xiàn)象，它會(huì)在二極管內(nèi)產(chǎn)生恢復(fù)損耗。
此時(shí)，類(lèi)似于流過(guò)D4的負(fù)載電流流過(guò)續(xù)流二極管D3，然而，由于在這種運(yùn)作模式下在晶體管T3上始終施加了導(dǎo)通信號(hào)，所以每當(dāng)反向電流流過(guò)續(xù)流二極管D3時(shí)，晶體管T3就導(dǎo)通。因此，可以清楚地理解，這種恢復(fù)現(xiàn)象僅發(fā)生在續(xù)流二極管D4中，而不會(huì)發(fā)生在D3中。
參見(jiàn)圖3，對(duì)續(xù)流二極管D1和D4的描述相同。
晶體管T3導(dǎo)通;電流以圖中所示的方向(2)流過(guò)負(fù)載10、晶體管T3和二極管D6到電壓的中性點(diǎn)。然后，晶體管T3截止，流過(guò)負(fù)載10的電流流經(jīng)續(xù)流二極管D1和D2。重復(fù)這些轉(zhuǎn)換運(yùn)作，向負(fù)載10提供E/2和E的電壓。
在這種運(yùn)作期間，晶體管T1至T4的導(dǎo)通和截止信號(hào)如下T4始終截止，T2始終導(dǎo)通，T1和T3重復(fù)“截止到導(dǎo)通”和“導(dǎo)通到截止”，在轉(zhuǎn)換運(yùn)作之間插入一段非重疊時(shí)間TD，以防止發(fā)生短路。
當(dāng)把續(xù)流二極管D1，D2從續(xù)流環(huán)回路(2)轉(zhuǎn)換到模式(1)時(shí)，晶體管T3從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通狀態(tài)，由此，把E/2電壓作用于續(xù)流二極管D1上。在該運(yùn)作期間，圖中上半部分所示的E/2電源使從陽(yáng)極到陰極流過(guò)續(xù)流二極管D1的電流消失，逐漸減小，最終在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生反向流過(guò)的反向電流。在這種情況下，在續(xù)流二極管D1中產(chǎn)生恢復(fù)損耗。此時(shí)，類(lèi)似于上述的流過(guò)D3的負(fù)載電流流過(guò)續(xù)流二極管D2，然而，由于在該運(yùn)作模式期間在晶體管T2上始終有導(dǎo)通信號(hào)，所以只要反向電流一流過(guò)續(xù)流二極管D2，T2就導(dǎo)通，由此防止了在D2中產(chǎn)生在續(xù)流二極管D1中發(fā)生的恢復(fù)現(xiàn)象。
從上面的描述中應(yīng)清楚地理解，雖然在外續(xù)流二極管D1和D4中發(fā)生恢復(fù)現(xiàn)象，但在內(nèi)續(xù)流二極管D2和D3中不發(fā)生恢復(fù)現(xiàn)象。
請(qǐng)參見(jiàn)圖4，圖4比較了外續(xù)流二極管D1，D4和內(nèi)續(xù)流二極管D2，D4之間的損耗。
在圖4中，示出了正向電壓和二極管中恢復(fù)損耗的例子。
假設(shè)內(nèi)晶體管T2，T3的開(kāi)關(guān)頻率為3KHz，續(xù)流模式的導(dǎo)通寬度為50%占空比，交流二極管電流的平均值為300A，則其損耗可細(xì)分如下正向損耗＝300A×1.25V×0.5(占空比)×0.5(交流半波)＝94W;
恢復(fù)損耗＝0.25J×3000(開(kāi)關(guān)頻率)×0.5(交流半波)＝375W。
從上式中可以看出，有恢復(fù)損耗的外續(xù)流二極管D1，D4的損耗總計(jì)為496W，而無(wú)恢復(fù)損耗的內(nèi)續(xù)流二極管D2，D3的損耗僅94W，因此，兩者之間出現(xiàn)了較大的不平衡。
為了較正這種內(nèi)外續(xù)流二極管內(nèi)產(chǎn)生的不平衡，根據(jù)本發(fā)明采取了下列措施。
(1)使外續(xù)流二極管的容量大于內(nèi)續(xù)流兩極管的容量;
(2)并聯(lián)的外續(xù)流二極管的數(shù)量多于并聯(lián)的內(nèi)續(xù)流二極管的數(shù)量;
(3)為各外續(xù)流二極管設(shè)置的散熱片其冷卻性能優(yōu)于為各內(nèi)續(xù)流二極管設(shè)置的散熱片的冷卻性能。
圖1的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了根據(jù)上述第(1)種觀點(diǎn)的第(2)個(gè)原理。
根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例，外續(xù)流二極管的容量大于內(nèi)續(xù)流二極管的容量，所以，通過(guò)這種設(shè)置使內(nèi)二極管和外二極管之間產(chǎn)生的不平衡度最小。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5，圖5示出了圖1變換器的主電路圖，圖中僅示出了一相組成結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明中使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)模塊，各晶體管T1至T4和續(xù)流二極管D1至D4被單獨(dú)封裝。
構(gòu)成中性點(diǎn)鉗位變換器電路所需要的最少的零件包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)模塊TD1至TD4以及二極管模塊DM5，DM6。除了這些之外，還可以把二極管模塊DM11，DM41分別與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)模塊TD1，TD4并聯(lián)連接，以增加其容量。
在圖5的這種構(gòu)造中，4塊半導(dǎo)體模塊TD1-TD4排成直線，并串聯(lián)連接，二極管模塊DM5，DM6分別與半導(dǎo)體模塊TD2，TD3并列，以減少布線，有利于小型電路連接。然后，把二極管模塊DM11，DM41分別放置在二極管模塊DM5，DM6的外側(cè)，使變換器的空間利用率最高。由于冷卻部件可以安裝在模塊反面，所以可以使安裝冷卻部件所在用的空間和面積減到最小。
參見(jiàn)圖6，圖6示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)際電路設(shè)置，它增加了外續(xù)流二極管和內(nèi)續(xù)流二極管的容量，并且仍使它們之間的損耗不平衡度最小。
圖6的電路是根據(jù)圖5而來(lái)的，它進(jìn)一步包含同時(shí)僅向并聯(lián)的續(xù)流二極管。
尤其是，把各個(gè)二極管模塊反向并聯(lián)到各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)模塊TD1至TD4上，而僅在晶體管TD1和TD4上反向并聯(lián)連接上輔助二極管模塊DM12，DM42，把它加到外續(xù)流二極管上。
本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)有這樣一些優(yōu)點(diǎn)，它可以使損耗不平衡度最小，并且還能消除外續(xù)流二極管容量的不足。
另外，雖然在圖5和圖6的實(shí)施例中并聯(lián)連接的續(xù)流二極管的數(shù)量為1或2個(gè)，但本發(fā)明并不受此限制，其數(shù)量可以進(jìn)一步增加，直到達(dá)到本發(fā)明目的。
參見(jiàn)圖7，圖7示出了本發(fā)明使用諸如GTO閘流管等平面型半導(dǎo)體元件的一個(gè)實(shí)施例，GTO閘流管等平面型半導(dǎo)體元件是通過(guò)壓接一個(gè)片狀半導(dǎo)體來(lái)制造的，片狀半導(dǎo)體設(shè)置在銅柱之間的兩端上。更具體地說(shuō)，如本例中所示，續(xù)流二極管D11，D41分別反向并聯(lián)到GTO閘流管G1，G4上。當(dāng)然通過(guò)布置使D1，D4上。當(dāng)然通過(guò)布置使D1，D4的容量大于D2，D3而不增加續(xù)流二極管D11，D41同樣也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明使損耗不平衡度最小的目的。
參見(jiàn)圖8，圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)元件和二極管設(shè)置的一個(gè)例子，該開(kāi)關(guān)元件和二極管經(jīng)壓接構(gòu)成使用圖7所示的平面型半導(dǎo)體元件的變換器電路。
如果使用諸如GTO閘流管等平面型半導(dǎo)體元件，就必須考慮具體的設(shè)計(jì)要求把所有對(duì)應(yīng)于一相的元件排成直線，進(jìn)行壓接，并使用特別的冷卻方法。如圖8所示，在GTO閘流管G1和鉗位二極管D5之間、在續(xù)流二極管D2和D3之間以及在續(xù)流二極管D1和D4之間分別插入各絕緣件11，然后把二極管D11和D41設(shè)置在續(xù)流二極管D1和D4外側(cè)，在垂直方向上以規(guī)定壓力進(jìn)行壓接，這樣就能容易地對(duì)電路的一相零件進(jìn)行這種直線設(shè)置。
參見(jiàn)圖9，圖9示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它是諸如反向?qū)℅TO閘流管等平面型半導(dǎo)體器件，它把開(kāi)關(guān)元件和反向并聯(lián)連接的二極管集成在同一塊半導(dǎo)體片上。在該實(shí)施例中，續(xù)流二極管D11和D41分別與反向?qū)℅TO閘流管GD1和GD4反向并聯(lián)。當(dāng)然，使GD1和GD4的容量大于GD2和GD3的容量而不設(shè)置D11，D41，也同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
圖10示出了開(kāi)關(guān)元件和二極管設(shè)置的一個(gè)例子，開(kāi)關(guān)元件和二極管經(jīng)壓接構(gòu)成使用圖9的平面型半導(dǎo)體器件的變換器電路?？梢岳斫猓堰@些元件以上述設(shè)置方式在兩側(cè)上加上預(yù)定的壓力進(jìn)行壓接就能容易地實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例的電路。
如果使用平面型半導(dǎo)體元件，用改變冷卻各個(gè)元件的各個(gè)散熱片的冷卻能力，也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
參見(jiàn)圖11，圖11示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它是對(duì)圖7的實(shí)施例的改進(jìn)，在本實(shí)施例中，去掉了為增加容量而安裝的續(xù)流二極管D11，D41，取而代之的是在外續(xù)流二極管D1，D4和內(nèi)續(xù)流二極管D2，D3之間改變?yōu)檫@些續(xù)流二極管冷卻的散熱片的冷卻能力。為了提高對(duì)外二極管的冷卻能力，在續(xù)流二極管D1的兩側(cè)設(shè)置兩片散熱片F(xiàn)1，F(xiàn)2，在續(xù)流二極管D4的兩側(cè)也設(shè)置兩散熱片F(xiàn)11，F(xiàn)12，而在續(xù)流二極管D2上僅在其一側(cè)設(shè)置一片散熱片F(xiàn)6，在續(xù)流二極管D3上僅在其一側(cè)上設(shè)置一片散熱片F(xiàn)7。
既使在所有的二極管的兩側(cè)上分別設(shè)置有散熱片的情況下，將外續(xù)流二極管D1，D4的散熱片的冷卻能力設(shè)置得大于內(nèi)續(xù)流二極管D2，D3的散熱片的冷卻能力，本發(fā)明目的也同樣能實(shí)現(xiàn)。
圖12示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，它是對(duì)圖9實(shí)施例的改進(jìn)，在本實(shí)施例中，以最少的散熱片數(shù)量實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。在本實(shí)施例中，不設(shè)置續(xù)流二極管D11，D41，而為在外側(cè)的反向?qū)℅TO閘流管GD1，GD4提供4片散熱片F(xiàn)13，F(xiàn)14，F(xiàn)20和F21，而為在內(nèi)側(cè)的反向?qū)℅TO閘流管GD2，GD3提供了3片散熱片F(xiàn)16，F(xiàn)17和F18。
如上所述，通過(guò)設(shè)置使為外反向?qū)℅TO閘流管GD1，GD4冷卻的散熱片的冷卻能力大于為內(nèi)反向?qū)℅TO閘流管GD2，GD3冷卻的散熱片的冷卻能力，也同樣能使本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明上述的一個(gè)實(shí)施例，不增加續(xù)流二極管的數(shù)量或容量，也可以使已有技術(shù)中存在的損耗不平衡度最小。
作為實(shí)例，此處描述的上述實(shí)施例都與變換器有關(guān)。這是因?yàn)樵陔姎饣疖?chē)運(yùn)行期間，其變換器把交流電轉(zhuǎn)換成直流電時(shí)上述問(wèn)題變得十分重要。
然而，既使在諸如中性點(diǎn)鉗位逆變器等把直流電逆變成三電平交流電以驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三電平交流逆變器中，由于再生運(yùn)行在內(nèi)外續(xù)流二極管之間也會(huì)發(fā)生顯著的損耗不平衡。因而，如上所述，也可以使三電平逆變器的外續(xù)流二極管具有較大的容量，防止這種情況發(fā)生。即，本發(fā)明可以應(yīng)用于任何中性點(diǎn)鉗位型的電源變換器中。
另外，在帶有中性點(diǎn)鉗位逆變電路的中性點(diǎn)鉗位變換器電路的主電路中，盡管要求其轉(zhuǎn)換電路的外續(xù)流二極管的容量較大，或者冷卻能力較高，但在其逆變電路上并不一定需要同樣的要求。
而且，上述本發(fā)明的實(shí)施例還都與電氣火車(chē)的控制有關(guān)，然而，本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明可以應(yīng)用于任何需要中性點(diǎn)鉗位的變換器或逆變器的應(yīng)用中，例如，這些應(yīng)用可以包括用于軋鋼機(jī)控制等的變換器或逆變器主電路。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制造的中性點(diǎn)鉗位電源轉(zhuǎn)換裝置降低了成本，它有這樣一些優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)木哂凶銐蛉萘康亩O管，并通過(guò)為各二極管提供足夠的冷卻能力，解決了外續(xù)流二極管和內(nèi)續(xù)流二極管之間的損耗不平衡。
權(quán)利要求
1.一種中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，具有連接有第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件和第四開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)電路，與所述串聯(lián)電路反向并聯(lián)連接的鉗位二極管串聯(lián)電路，其一端連接到所述第一和第二開(kāi)關(guān)元件的第一連接節(jié)點(diǎn)上，其另一端連接到所述第三和第四開(kāi)關(guān)元件的第二連接節(jié)點(diǎn)上，以及與所述各開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)的續(xù)流二極管，其特征在于，與所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第四開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)的各續(xù)流二極管的容量大于與所述第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)的各續(xù)流二極管的容量。
2.如權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第四開(kāi)關(guān)元件各自包含的與之反向并聯(lián)的續(xù)流二極管的數(shù)量多于與所述第二開(kāi)關(guān)元件和所述第三開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)的續(xù)流二極管的數(shù)量，以增加其容量。
3.如權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第四開(kāi)關(guān)元件各自包含的冷卻與其反向并聯(lián)的續(xù)流二極管的冷卻裝置的冷卻能力大于冷卻與所述第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)的續(xù)流二極管的冷卻裝置的冷卻能力，以提高其續(xù)流二極管的容量。
4.如權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，其特征在于，所述中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置為把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的中性點(diǎn)鉗位變換器。
5.如權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，其特征在于，所述中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置為把直流電逆變成交流電的中性點(diǎn)鉗位逆變器。
6.一種中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，具有第一串聯(lián)電路，包括第一半導(dǎo)體模塊、第二半導(dǎo)體模塊、第三半導(dǎo)體模塊和第四半導(dǎo)體模塊，各模塊具有一開(kāi)關(guān)元件和與其反向串聯(lián)的二極管，以及第二串聯(lián)電路，包括在第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件之間的第一連接節(jié)點(diǎn)和在第三開(kāi)關(guān)元件和第四開(kāi)關(guān)元件之間的第二連接節(jié)點(diǎn)之間與所述第一串聯(lián)電路反向并聯(lián)的鉗位二極管，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體模塊和所述第四半導(dǎo)體模塊各包含一個(gè)與其反向并聯(lián)的外二極管。
7.如權(quán)利要求6所述的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，其特征在于，所述中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置的所述半導(dǎo)體模塊成直線排列，所述鉗位二極管和所述外二極管也直線排列，并與所述直線排列的半導(dǎo)體模塊并列。
8.如權(quán)利要求6所述的中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，其特征在于，所述中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置的二極管各自與所述半導(dǎo)體模塊反向并聯(lián)。
全文摘要
一種中性點(diǎn)鉗位電源變換裝置，具有四塊串聯(lián)的電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，其特征是提供與外半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件反向并聯(lián)的外續(xù)流二極管的容量，使之大于內(nèi)續(xù)流二極管的容量，由此通過(guò)使用具有滿足最低要求的適當(dāng)容量的二極管，使內(nèi)外續(xù)流二極管之間的損耗不平衡度最小，從而提供一種性能和制造價(jià)格極為優(yōu)異的逆變電路。
文檔編號(hào)H02M7/48GK1112306SQ9510066
公開(kāi)日1995年11月22日 申請(qǐng)日期1995年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月10日
發(fā)明者堀江哲, 齊藤秀治, 板鼻博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, 日立水產(chǎn)工程株式會(huì)社