專利名稱：三電平中性點箝位式反相電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成實行馬達(dá)的可變速驅(qū)動運轉(zhuǎn)或系統(tǒng)間聯(lián)系等的電力變換裝置的中性點箝位式反相電路。
現(xiàn)有技術(shù)作為中性點箝位式反相電路的緩沖電路，有例如揭示在日本特開平7-135781號公報或日本特開平8-294285號公報，一般為在每一各開關(guān)元件設(shè)置緩沖電路的個別緩沖電路方式。
在日本特開平7-135781號公報中，揭示了在每一各開關(guān)元件，配設(shè)電阻器與電容器及二極管所構(gòu)成的緩沖電路，在停止反相器時，不會由于過電壓而損壞開關(guān)元件地使之停止的控制方法。
又，在日本特開平8-294285號公報中，揭示了在每一各開關(guān)元件，設(shè)置電阻器與電容器及二極管所構(gòu)成的緩沖電路，而在該緩沖電路，作為施加電源電壓一半的電壓的電壓箝位式緩沖電路而能減少緩沖電路損失的技術(shù)。
然而，欲在比較中小電容的中性點箝位式反相電路設(shè)置緩沖電路時，若作為每一各開關(guān)元件的個別緩沖方式時，則有零件數(shù)增多，緩沖電路的成本變高的缺失。
本發(fā)明的目的是在于提供一種可減少緩沖電路的零件數(shù)的三電平中性點箝位式反相電路。
解決課題所用的手段本發(fā)明的三電平中性點箝位式反相電路，是具有正母線與負(fù)母線與中性線，而在上述正母線與相電壓輸出端子間以及上述負(fù)母線與相電壓輸出端子間分別串聯(lián)連接多個開關(guān)元件的三位電平中性點箝位式反相電路，其特征為具備設(shè)于上述正母線與上述中性線之間的第一緩沖電容器，及設(shè)于上述負(fù)母線與上述中性線之間的第二緩沖電容器，及在上述正母線連接有陰極而在上述相電壓輸出端子連接有陽極的第一緩沖二極管，及在上述負(fù)母線連接有陽極而在上述相電壓輸出端子連接有陰極的第二緩沖二極管。
又，本發(fā)明之三電平中性點箝位式反相電路，是具有正母線與負(fù)母線與中性線，而在上述正母線與相電壓輸出端子間以及上述負(fù)母線與相電壓輸出端子間分別串聯(lián)連接多個開關(guān)元件的三位電平中性點箝位式反相電路，其特征為具備具有在上述正母線連接陽極之一方的二極管，且連接于該一方的二極管的陰極與上述中性線之間的第一緩沖電容器及與上述一方的二極管并聯(lián)地連接的第一放電電阻器的第一RCD緩沖電路，及具有在上述負(fù)母線連接陰極的另一方的二極管，且連接于該另一方的二極管的陽極與上述中性線之間的第二緩沖電容器及與上述另一方的二極管并聯(lián)地連接的第二放電電阻器的第二RCD緩沖電路，及在上述第一RCD緩沖電路的上述一方的二極管與上述第一緩沖電容器的連接點連接陰極且在相電壓輸出端子連接陰極的第一緩沖二極管，及在上述第二RCD緩沖電路的上述另一方的二極管與上述第二緩沖電容器的連接點連接陽極且在相電壓輸出端子連接陰極的第二緩沖二極管。
依照本發(fā)明，具有正母線與負(fù)母線與中性線，而在上述正母線與相電壓輸出端子之間以及上述負(fù)母線與相電壓輸出端子之間分別串聯(lián)連接多個開關(guān)元件的三電平中性點箝位式反相電路，由于并不是每一各開關(guān)元件設(shè)置緩沖電路，而是在正負(fù)母線與中性線之間設(shè)置第一、第二緩沖電容器或第一、第二RCD緩沖電路，又，正負(fù)母線與相電壓輸出端子之間或是第一、第RCD緩沖電路與相電壓輸出端子之間設(shè)置第一、第二緩沖二極管的構(gòu)成，因此，以較少的零件數(shù)形成緩沖電路。故即使對于中小電容之三電平中性點箝位式反相電路，也不會有上升成本地設(shè)置緩沖電路而可提高反相電路的品質(zhì)。又，反相器裝置的尺寸也不會增大。
附圖的簡單說明圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施型態(tài)的反相電路的一相分量的電路圖；圖2是表示于圖1的電路的緩沖動作說明圖；其中，圖2(a)是表示第一、第二IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第一IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖2(b)是表示第二、第三IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第二IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖2(c)是表示第三、第四IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第四IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖2(d)是表示第二、第三IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第三IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施型態(tài)的反相電路的一相分量的電路圖；圖4是表示在圖3的電路的緩沖動作說明圖；其中，圖4(a)是表示第一、第二IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第一IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖4(b)是表示第二、第三IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)成為第二IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖4(c)是表示第三、第四IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第四IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖；圖4(d)是表示第二、第三IGBT從導(dǎo)通狀態(tài)至第三IGBT成為斷開的經(jīng)過的說明圖。
記號的說明1 電源4 正母線5 負(fù)母線
6 中性線7～9 配線電抗10 相電壓輸出端子11 第一IGBT12 第二IGBT13 第三IGBT14 第四IGBT15、16 箝位二極管17～20 環(huán)流二極管21、26 第一緩沖電容器22、30 第二緩沖電容器23、33 第一緩沖二極管24、34 第一緩沖二極管25 一方之二極管27 第一放電電阻器28 第一RCD緩沖電路29 另一方之二極管31 第二放電電阻器32 第一RCD緩沖電路發(fā)明的實施形態(tài)以下，參照


本發(fā)明的實施形態(tài)。
圖1是按照本發(fā)明的三位電平中性點箝位式反相電路的一相分量的電路圖。與電源1并聯(lián)地連接有平滑電容器2與平滑電容器3的串聯(lián)連接電路，而正母線4、負(fù)母線5、中性線6的配線電抗分別明示作為電抗7、8、9。在正母線4與相電壓輸出端子10之間，串聯(lián)連接有形成開關(guān)元件的第一IGBT(絕緣柵雙極晶體管)11及第二IGBT 12。又，在負(fù)母線5與相電壓輸出端子10之間，同樣地串聯(lián)連有形成開關(guān)元件的第三IGBT 13及第四IGBT 14。又，在第一IGBT11及第二IGBT 12的連接點，連接有將陽極連接于中性線6的其中一方的箝位二極管15的陰極，而在第三IGBT 13及第四IGBT 14的連接點，連接有將陰極連接于中性線6的另一方的箝位二極管16的陰極。如此，在各IGBT 11、12、13、14分別并聯(lián)地連接有第一續(xù)流二極管17、第二續(xù)流二極管18、第三續(xù)流二極管19、及第四續(xù)流二極管20。
在此種反相電路中，依照本發(fā)明，在正母線4與中性線6之間連接第一緩沖電容器21，而在負(fù)母線5與中性線6之間連接第二緩沖電容器22，又，在正母線4連接有陰極而在相電壓輸出端子10連接有陽極的第一緩沖二極管23，及在負(fù)母線5連接有陽極而在相電壓輸出端子10連接有陰極的第二緩沖二極管24，以使之具有緩沖功能。
圖2(a)、(b)、(c)、(d)是表示圖1的電路之動作圖。在圖中將存在于從平滑電容器2、3至IGBT 11、12、13、14為止的配線的電抗表示作為電抗器7、8、9，而發(fā)生于形成閉關(guān)元件的IGBT的突波的主要原因，是由于該配線的電抗分量的存在。
在圖2(a)中，第一、第二IGBT 11、12成為導(dǎo)通，第三、第四IGBT13、14成為斷開狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第一IGBT 11成為關(guān)閉時，存儲在電抗7的能量是經(jīng)圖2(a)的粗線的路徑對第一緩沖電容器21進(jìn)行充電。電抗7所具有的能量移動至第一緩沖電容器21時粗線的電流路徑被切斷，電流成為從中性線6經(jīng)其中一方箝位二極管15、第二IGBT 12流至相電壓輸出端子10。又，作為電荷儲存于第一緩沖電容器21的過剩能量被放電至平滑電容器2。
在圖2(b)，第二、第三IGBT 12、13成為導(dǎo)通，第一、第四IGBT11、14成為斷開狀態(tài)，而電流電在虛線的路徑時，第二IGBT 12成為關(guān)閉時，存儲在電抗8之能量系經(jīng)圖2(b)的粗線的路徑對第二緩沖電容器22充電。電抗8具有的能量移動至第二緩沖電容器22時粗線的電流路徑被切斷，電流是從平滑電容器3的負(fù)極側(cè)經(jīng)第一緩沖二極管24流至相電壓輸出端子10。由于反相電路的環(huán)流電流成為不流在第二、第四續(xù)流二極管19、20，而流在第二緩沖二極管24，因此，在第二緩沖二極管24成為需要與第三、第四IGBT 13、14相同程度的電流電容。又，作為電荷儲存于第二緩沖電容器22的過剩能量被放電至平滑電容器3。
在圖2(c)，第三、第四IGBT 13、14成為導(dǎo)通，第一、第二IGBT11、12成為斷開狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第四IGBT 14成為關(guān)閉時，存儲在電抗9的能量是經(jīng)圖2(c)的粗線的路徑時成為對第二緩沖電容器22充電。電抗9具有的能量移動至第二緩沖電容器22時粗線的電流路徑被切斷，電流成為經(jīng)第三IGBT 13，另一方的箝位二極管16而流至中性線6。又，作為電荷儲存于第二緩沖電容器22的過剩能量被放電至平滑電容器3。
在圖2(d)，第二、第三IGBT 12、13成為導(dǎo)通，第一、第四IGBT11、14成為斷開狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第三IGBT 13成為關(guān)閉時，存儲在電抗8的能量圖2(d)的粗線的路徑時成為對第一緩沖電容器21充電。電抗8具有的能量被放出時，粗線的電流路徑是被切斷，電流經(jīng)第一緩沖二極管23流至平滑電容器2的正極側(cè)。所以，反相電路的環(huán)流電流成為不流在第一續(xù)流二極管17、第二續(xù)流二極管18，而流在第一緩沖二極管23，因此，在第一緩沖二極管23也成為需要與第一、第二IGBT 11、12相同程度的電流電容。作為電荷儲存于第一緩沖電容器21的過剩能量被放電至平滑電容器2。
以下，參照圖3說明本發(fā)明的第2實施形態(tài)。
圖3表示按照本發(fā)明的三位電平中性點箝位式反相電路之一相分量的電路圖，與圖1相同部分系以相同記號表示。
與電源1并聯(lián)地連接有平滑電容器2與平滑電容器3的串聯(lián)連接電路，而正母線4、負(fù)母線5、中性線6的配線電抗分別明示作為電抗7、8、9。在正母線4與相電壓輸出端子10之間，串聯(lián)連接有形成開關(guān)元件的第一IGBT 11及第二IGBT 12。又，在負(fù)母線5與相電壓輸出端子10之間，同樣地串聯(lián)連接有形成開關(guān)元件的第三IGBT13及第四IGBT 14。又，在第一IGBT 11及第二IGBT 12的連接點，連接有將陽極連接于中性線6的其中一方的箝位二極管15的陰極，而在第三IGBT 13及第四IGBT 14的連接點，連接有將陰極連接于中性線6的另一方的箝位二極管16的陽極。如此，在各IGBT 11、12、13、14分別并聯(lián)地連接有第一續(xù)流二極管17、第二續(xù)流二極管18、第三續(xù)流二極管19、及第四續(xù)流二極管20。
在上述構(gòu)成的反相電路，依照本發(fā)明，于上述正母線4設(shè)置在連接有陽極之一方之二極管25的陰極與中性線6之間連接第一緩沖電容器26，而與上述一方之二極管25并聯(lián)地連接第一放電電阻器27的第RCD緩沖電路28，于上述負(fù)母線5設(shè)置在連接有陰極的另一方之二極管29的陽極與中性線6之間連接第二緩沖電容器30，而與上述另一方之二極管29并聯(lián)地連接第三放電電阻器31的第二RCD緩沖電路32。又，設(shè)置在上述第一RCD緩沖電路28之一方之二極管25與第一緩沖電容器26的連接點連接有陰極且于相電壓輸出端子10連接有陽極的第一緩沖二極管33，及在上述第二RCD緩沖電路32的另一方之二極管29與第二緩沖電容器30的連接點連接有陽極且于相電壓輸出端子10連接有陰極的第二緩沖二極管34。
以下，參照圖4說明該實施形態(tài)的緩沖動作。圖4是表示圖3的反相電路的動作。在圖中將存在于從平滑電容器2、3至各IGBT 11、12、13、14為止的配線的電抗表示作為電抗器7、8、9，而發(fā)生在形成開關(guān)元件的IGBT的突波的主要原因，是由于該配線的電抗分量的存在。
在圖4(a)，第一、第二IGBT 11、12成為導(dǎo)通、第三、第四IGBT13、14成為斷開狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第一IGBT 11成為關(guān)閉時，存儲在電抗7的能量是經(jīng)圖4(a)的粗線的路徑成為對第一緩沖電容器26充電。電抗7具有的能量移動至第一緩沖電容器26時粗線的電流路徑被切斷，電流成為從中性線6經(jīng)其中一方的箝位二極管15與第二IGBT 12流至相電壓輸出端子10。又，作為電荷儲存于第一緩沖電容器26的能量在第一緩沖電容器26未在充電狀態(tài)的期間，經(jīng)第一放電電阻器27，而在圖示的放電路徑被放電至平滑電容器2的一方。在該放電，由于反相電路的連接為中性點箝位式，因此，第一緩沖電容器26的兩端電壓系只放電至與平滑電容器2的兩端電壓大略相同為止，第一緩沖電容器26的兩端電壓是不會成為零。因此，與第一緩沖電容器26的兩端電壓是成為零的方式的緩沖電路比較可將由于突波的損失抑制成較低。
在圖4(b)，第一、第四IGBT 11、14成為斷開，第二、第三IGBT12、13成為導(dǎo)通狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第二IGBT 12成為關(guān)閉時，存儲在電抗8的能量是經(jīng)圖4(b)的粗線的路徑成為對第二緩沖電容器30充電。電抗8具有的能量移動至第二緩沖電容器22時粗線的電流路徑是被切斷，電流從平滑電容器3的負(fù)極側(cè)經(jīng)第四續(xù)流二極管20、第三續(xù)流二極管19流動。又，作為電容儲存于第二緩沖電容器30的能量是在第二緩沖電容器30未在充電狀態(tài)之期間經(jīng)第二放電電阻器31，而在圖示的放電路徑被放電至平流電容器3之一方。在該放電，也由于反相電路的連接方式，第二緩沖電容器30的兩端電壓是只放電至與平滑電容器3的兩端電壓大略相同為止，故第二緩沖電容器30的兩端電壓是不會成為零。因此，此時與第二緩沖電容器30之兩端電壓是成為零之方式的緩沖電路比較也可將由于突波的損失抑制成較低。
在圖4(c)，第一、第二IGBT 11、12成為斷開，第三、第四IGBT13、14成為導(dǎo)通狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第四IGBT 14成為關(guān)閉時，存儲在電抗9的能量系經(jīng)第4(c)圖的粗線的路徑成為對第二緩沖電容器30充電。電抗9具有的能量移動至第二緩沖電容順30時粗線的電流路徑是被切斷，電流成為經(jīng)第三IGBT 13、另一方的箝位二極管16、中性線6流動。又，作為電荷儲存于第二緩沖電容器30的能量在第二緩沖電容器30未在充電狀態(tài)之期間，經(jīng)第二放電電阻器31，而在圖示的放電路徑被放電至平滑電容器3的一方。在該放電，也由于反相電路的連接方式，第二緩沖電容器30的兩端電壓系只放電至與平滑電容器3的兩端電壓大略相同為止，故第二緩沖電容器30的兩端電壓是不會成為零。因此，此時也與第二緩沖電容器30的兩端電壓是成為零的方式的緩沖電路比較也可將由于突波的損失抑制成較低。
圖4(d)，第一、第四IGBT 11、14成為斷開，第二、第三IGBT 12、13成為斷開狀態(tài)，而電流流在虛線的路徑時，第三IGBT 13成為關(guān)閉時，存儲在電抗8的能量是經(jīng)圖4(d)的粗線的路徑成為對第一緩沖電容器26充電。電抗8具有的量能被放出時，粗線的電流路徑是被切斷，電流經(jīng)第二續(xù)流二極管18、第一續(xù)流二極管17、平滑電容器2的正極成為流通。又，作為電荷儲存于第一緩沖電容器26的能量是在第一緩沖電容器26未在充電狀態(tài)之期間，經(jīng)第一放電電阻器27，而在圖示的放電路徑被放電至平滑電容器2之一方。在該放電，也由于反相電路的連接方式，第一緩沖電容器26的兩端電壓是只放電至與平滑電容器2的兩端電壓大略相同為止，故第二緩沖電容器26的兩端電壓不會成為零。因此，此時與第一緩沖電容器26的兩端電壓是成為零的方式的緩沖電路比較也可將由于突波的損失抑制成較低。
發(fā)明的效果如上所述，依照本發(fā)明，一種三電平中性點箝位式反相電路，屬于具有正母線與負(fù)母線與中性線，而在正母線與相電壓輸出端子間以及負(fù)母線與相電壓輸出端子間分別串聯(lián)連接多個開關(guān)元件的三電平中性點箝位式反相電路，由于可構(gòu)成正負(fù)母線與中性線之間設(shè)置第一、第二緩沖電容器或第一、第二RCD緩沖電路，又，在正負(fù)母線與相電壓輸出端子之間或第一、第二RCD緩沖電路與相電壓輸出端子之間設(shè)置第一、第二緩沖二極管，因此，提供與以往的個別緩沖方式比較以較少零件可設(shè)置緩沖電路，對于中小電容的三電平中性點箝位式反相電路，可抑制成本上升，并可提高緩沖功能，而在經(jīng)濟(jì)上提高品質(zhì)與使用上的方便。
權(quán)利要求
1.一種三電平中性點箝位式反相電路，具有正母線與負(fù)母線與中性線，而在上述正母線與相電壓輸出端子間以及上述負(fù)母線與相電壓輸出端子間分別串聯(lián)連接多個開關(guān)元件，其特征在于，它具備設(shè)于上述正母線與上述中性線之間的第一緩沖電容器，及設(shè)于上述負(fù)母線與上述中性線之間的第二緩沖電容器，及在上述正母線連接有陰極而在上述相電壓輸出端子連接有陽極的第一緩沖二極管，及在上述負(fù)母線連接有陽極而在上述相電壓輸出端子連接有陰極的第二緩沖二極管。
2.一種三電平中性點箝位式反相電路，具有正母線與負(fù)母線與中性線，而在上述正母線與相電壓輸出端子間以及上述負(fù)母線與相電壓輸出端子間分別串聯(lián)連接多個開關(guān)元件，其特征在于，它具備設(shè)有在上述正母線連接陽極之一方的二極管，且連接于該一方的二極管的陰極與上述中性線之間的第一緩沖電容器及與上述一方的二極管并聯(lián)地連接的第一放電電阻器的第一RCD緩沖電路，及設(shè)有在上述負(fù)母線連接陰極的另一方的二極管，且連接于該另一方的二極管的陽極與上述中性線之間的第二緩沖電容器及與上述另一方的二極管并聯(lián)地連接的第二放電電阻器的第二RCD緩沖電路，及在上述第一RCD緩沖電路的上述一方的二極管與上述第一緩沖電容器的連接點連接陰極且在相電壓輸出端子連接陰極的第一緩沖二極管，及在上述第二RCD緩沖電路的上述另一方的二極管與上述第二緩沖電容器的連接點連接陽極且在相電壓輸出端子連接陰極的第二緩沖二極管。
全文摘要
一種三電平中性點箝位式反相電路,具有正母線4與負(fù)母線5與中性線6,在正母線4與相電壓輸出端子間10以及負(fù)母線5與相電壓輸出端子10間分別串聯(lián)連接第一及第二IGBT11、12和第三及第四IGBT13、14,其特征為具備:設(shè)于正母線4與中性線6之間的第一緩沖電容器21,設(shè)于負(fù)母線5與中性線6之間的第二緩沖電容器22,及在正母線4連接有陰極而在相電壓輸出端子10連接有陽極的第一緩沖二極管23,及在負(fù)母線5連接有陽極而在相電壓輸出端子10連接有陰極的第二緩沖二極管24。
文檔編號H02M7/483GK1276927SQ98810480
公開日2000年12月13日 申請日期1998年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者山中克利, 山田健二, 熊谷彰, 寺田隆昭 申請人:株式會社安川電機