[发明专利]三级逆变器器件

说明书

技术领域

本发明涉及三相逆变器器件，该三相逆变器器件将直流电压转换成三相交流电压。 

背景技术

太阳能电池、燃料电池及其类似物所生成的直流电功率被逆变器器件转换成交流功率并直接供应给负载，或者经转换交流功率与系统互联并供应给负载。然而，太阳能电池、燃料电池和其他电源具有输出电流增加越大，输出电压下降越多的特性。此外，太阳能电池及其类似物具有输出电压上升伴随着环境温度下降的特性。 

当具有这些特性的直流电源的输出电压被逆变器器件转换成交流电压时，一般而言，斩波电路设置在直流电源和逆变器器件之间。通过斩波电路的动作，将逆变器器件输入电压保持在指定值，并且可改进逆变器器件的电压利用率。 

然而，斩波电路的提供可以是阻止功率转换器件成本降低的因素。因此，采用一种不设置斩波电路且直流电源的电压直接转换成电流电压的方法。然而，该方法存在的问题在于，当直流电源的输出电压高时，逆变器器件的开关损耗增加且器件效率下降。 

因此，在日本专利公开No.3759334中，与驱动三相电动机的方法相关的，提出一种其中三相逆变器器件作为所谓V形连接的逆变器操作的方法(参见图8)。 

在图8中，1是直流电源。2是通过串联连接电容器21和电容器22来形成的电容器串联电路，并且连接到直流电源1的两端。电容器21和直流电源1的连接点是第一端子P，电容器22和直流电源1的连接点是第二端子N，并且电容器21和22的连接点是第三端子C。电容器21和22是平分直流电源1的电压的第一和第二直流电压源。 

3是三相逆变器电路，正极侧和负极侧上的输入端子连接到电容器串联电路的第一端子P和第二端子N。逆变器电路3包括其中连接到第一端子P的正 极侧半导体开关元件Qu至Qw和连接到第二端子N的负极侧半导体开关元件Qx至Qz连接成三相桥式配置的电路。此外，半导体开关元件Qu至Qw和Qx至Qz反并联连接到二极管Du至Dw和Dx至Dz。半导体开关元件Qu和Qx的连接点、Qv和Qy的连接点、以及Qw和Qz的连接点分别是逆变器电路3的交流输出端子U、V和W。 

4a是通过并联连接机械开关41和双向开关42来形成的开关电路。开关电路4a的一端连接到第三端子C，而另一端连接到交流输出端子V。5a是作为逆变器电路3的负载的电动机。6a是生成逆变器电路3和开关电路4a的控制信号的控制电路。 

在上述三相逆变器器件中，当电动机5a的旋转速度指令高于指定值时，逆变器电路3作为普通三相逆变器操作。此时，开关电路4a的机械开关41和双向开关42两者截止，并且所有三相半导体开关元件执行开关操作。结果，发生在三相逆变器器件中的大多数损耗发生在逆变器电路3的半导体开关元件中。 

另一方面，当电动机5a的旋转速度指令低于指定值时，逆变器电路3作为所谓V形连接的逆变器操作。此时，开关电路4a的机械开关41和双向开关42导通，且仅U相和W相的半导体开关元件执行开关操作。 

结果，发生在三相逆变器器件中的大多数损耗发生在U相和W相的半导体开关元件中。因此，与使逆变器电路3执行三相逆变器操作的情况相比，三相逆变器器件的损耗减少约2/3。 

然而，当使三相逆变器器件作为三相逆变器操作时，损耗一致在所有相的半导体开关元件中发生。另一方面，当使图8所示的三相逆变器器件作为V形连接的逆变器操作时，损耗只发生在U相和W相的半导体开关元件中。此外，发生在一个半导体开关元件中的损耗在使器件作为V形连接的逆变器操作时比在作为三相逆变器操作时大。 

发明内容

结果，在相同冷却条件下，存在的问题在于，V形连接的逆变器操作与三相逆变器操作相比输出容量减少。 

本发明被设计成解决以上问题，并且其目的在于，提供三相逆变器器件，该三相逆变器器件在作为V形连接的逆变器操作时使半导体开关元件的损耗呈 现均匀、并且实现器件的输出容量的改进。