[发明专利]三电平电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器等三电平电力变换装置。

背景技术

以往，作为三电平电力变换装置，已知从直流变换为交流的3相的三电平逆变器（例如，参照专利文献1）。

以下，参照图9~图20，说明专利文献1记载的以往装置。图9是示出专利文献1记载的一般的三电平电力变换装置的电路图，示出了3相的三电平逆变器的主电路结构。

在图9中，三电平逆变器具备串联连接的直流电源1、2，并具有正侧电位P（以下，称为“P电位”）、负侧电位N（以下，称为“N电位”）、以及中点电位M（以下，称为“M电位”）。另外，在由交流电源系统构成直流电源1、2的情况下，一般情况下，使用二极管整流器和大电容的电解电容器等（未图示）。

在P电位与N电位之间，连接了IGBT（绝缘栅型双极性晶体管）模块16、17、18（主开关），各IGBT模块16、17、18的交流输出端子（中间端子）11经由IGBT模块19~24（双向开关）而与M电位连接。

IGBT模块16内的IGBT（开关元件）3以及二极管4与P电位连接，IGBT5以及二极管6与N电位连接。

IGBT模块19~24的各1对分别构成了双向开关，连接于M电位与IGBT模块16~18内的各交流输出端子（中间端子）11之间。

IGBT模块19由IGBT7和与IGBT7逆并联连接的二极管8的组构成，IGBT模块20由IGBT9和与IGBT9逆并联连接的二极管10的组构成。

IGBT模块19、20（双向开关）由对IGBT以及二极管的组进行了逆串联连接的结构构成，与其他2相对应的IGBT模块21~24也同样地构成。另外，逆串联连接的IGBT成为共发射极，但也可以是共集电极。

三电平逆变器的3相输出端子经由滤波用的电抗器12、13、14而与负载15连接。

由此，构成了能够输出三电平（P电位、N电位以及M电位）的逆变器。

在由IGBT模块和直流电源装置（大电容电解电容器）构成图9的三电平逆变器的情况下，例如，将IGBT模块16、17、18设为“2in1类型”的IGBT模块，将IGBT模块19~24设为“1in1类型”的IGBT模块，由串联连接的电解电容器构成直流电源1、2。另外，还有时由“2in1类型”的IGBT模块构成IGBT模块19~24。

图10是示出“2in1类型”的IGBT模块16~18的结构例的外观立体图，图11是示出图10的内部功能的等价电路图。

在图10、图11中，IGBT模块具备：与P电位连接的集电极端子（C1）27、与N电位连接的发射极端子（E2）28、以及与负载输出及双向开关连接的中间端子（发射极/集电极端子E1C2）11。一般情况下，按照图10所示的顺序构成各端子27、28、11。

图12是示出“1in1类型”的IGBT模块19~24（双向开关）的结构例的外观立体图，图13是示出图12的内部功能的等价电路图。

在图12、图13中，IGBT模块（双向开关）具备集电极端子（C）30和发射极端子（E）31。

另一方面，图14是示出“2in1类型”的双向开关的结构例的外观立体图，图15是示出图14的内部功能的等价电路图。

在图14、图15中，IGBT模块（双向开关）具备集电极端子（C1）40和集电极端子（C2）41。

在由“2in1类型”的模块构成IGBT模块19~24（双向开关）的情况下，如图15那样，成为共发射极（或者、共集电极），所以各端子能够如图14那样构成。

图16是示出专利文献1记载的以往的三电平逆变器的1相的电路图。

在图16中，IGBT模块16与电解电容器25、26之间在P电位侧是通过第1导体33连接的，该第1导体33是连接IGBT模块16的上支路侧的集电极端子27与电解电容器25、26的正侧电位端子32之间的导体。

另外，在N电位侧，通过第2导体37而连接，该第2导体37是连接IGBT16的下支路侧的发射极端子28与电解电容器25、26的负侧电位端子36之间的导体，在M电位侧，经由IGBT模块19、20（双向开关），与电解电容器25、26的串联连接点34连接。

进而，IGBT模块19、20（双向开关）与电解电容器25、26之间是通过第3导体35连接的，该第3导体35是连接IGBT模块19的集电极端子30与电解电容器25、26的串联连接点34之间的导体。