[发明专利]多电平转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够输出多电平电压的所谓多电平转换电路。

例如图23示出了专利文献1所公开的七电平转换电路的一个相。

该图中，在由直流单电源b11～b23串联连接而成的直流组电源BA2的正极与负极之间，连接有半导体开关Q1～Q12的串联电路，其中的半导体开关Q6与Q7的连接点为交流输出点U。另外，在半导体开关Q1与Q2的连接点、半导体开关Q7与Q8的连接点这2个连接点之间，连接有由二极管D1、D2构成的二极管对DA1的外侧端子，该二极管对DA1的中点端子连接至直流单电源b11与b12的连接点。

同样，在半导体开关Q2与Q3的连接点、半导体开关Q8与Q9的连接点这2个连接点之间，连接有由二极管D3、D4构成的二极管对DA2的外侧端子，该二极管对DA2的中点端子连接至直流单电源b12与b13的连接点；在半导体开关Q3与Q4的连接点、半导体开关Q9与Q10的连接点这2个连接点之间，连接有由二极管D5、D6构成的二极管对DA3的外侧端子，该二极管对DA3的中点端子连接至直流单电源b13与b21的连接点。同样，在半导体开关Q4与Q5的连接点、半导体开关Q10与Q11的连接点这2个连接点之间，连接有由二极管D7、D8构成的二极管对DA4的外侧端子，该二极管对DA4的中点端子连接至直流单电源b21与b22的连接点；在半导体开关Q5与Q6的连接点、半导体开关Q11与Q12的连接点这2个连接点之间，连接有由二极管D9、D10构成的二极管对DA5的外侧端子，该二极管对DA5的中点端子连接至直流单电源b22与b23的连接点。

在这样的结构中，若将半导体开关Q1～Q6导通，并将半导体开关Q7～Q12截止，则交流输出端子U上将输出＋3E的电压；

若将半导体开关Q2～Q7导通，并将半导体开关Q8～Q12、Q1截止，则交流输出端子U上将输出＋2E的电压；

若将半导体开关Q3～Q8导通，并将半导体开关Q9～Q12、Q1、Q2截止，则交流输出端子U上将输出＋1E的电压；

若将半导体开关Q4～Q9导通，并将半导体开关Q1～Q3、Q10～Q12截止，则交流输出端子U上将输出零电压；

若将半导体开关Q5～Q10导通，并将半导体开关Q11、Q12、Q1～Q4截止，则交流输出端子U上将输出－1E的电压；

若将半导体开关Q6～Q11导通，并将半导体开关Q12、Q1～Q5截止，则交流输出端子U上将输出－2E的电压；

若将半导体开关Q7～Q12导通，并将半导体开关Q1～Q6截止，则交流输出端子U上将输出－3E的电压。

由此，通过调节各半导体开关Q1～Q12的导通和截止，能够在交流输出端子U上输出互不相同的七电平的电压。

图24示出了九电平转换电路的一个相。

其将图23的七电平扩展到了九电平，电路结构和动作基本上与图23的情况相同，因此省略其说明。即，通过使直流电源的3个端子的电压电平为4E、0、－4E，并调节各半导体开关Q1～Q16的导通和截止，能够在交流输出端子U上输出互不相同的九电平的电压。

在图23或图24的电路中，从各直流组电源BA2到交流输出点U之间，输出电流最多要通过6个串联的半导体开关或8个串联的半导体开关。因此，半导体开关上的稳态导通损耗会变大，导致整个装置的效率下降，从而难以实现小型化和低价格。

另外，在图23、图24那样通常的多电平转换电路中，即使从交流输出点U输出的电压/电流是正负对称的交流波形，直流单电源b11～b14及b21～b24上所分担的电力在原理上也不相同，因此需要各自独立的直流单电源。因此，作为输入的直流组电源BA2需要有能够独立供电的6个或8个单电源，从而给装置的制造带来很大的制约。关于该直流电源不平衡的问题，已在例如IEEE-PESC’95会议记录第1144～1150页中的《A multi-level voltage-source converter system with balanced DC voltage（使用平衡DC电压的多电平电压源转换系统）》进行了介绍。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11－164567号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

因此，本发明的技术问题在于，减少输出电流要通过的半导体开关的数量，降低损耗，并且能够用2个单电源作为直流输入电源来进行动作，从而消除运用上的制约。

解决技术问题所采用的技术方案