本发明专利技术提供一种三电平电力转换装置，实现电力转换装置的小型化，并且减少事故时的二次损害。三电平电力转换装置(1)连接有将直流电压与任意的频率、振幅的交流电压相互转换的多个电力转换主电路(12)。在排列有同一动作单位的IGBT元件的IGBT单元(14～17)和排列有二极管元件(D1、D2)的钳位二极管单元(13)通过不限上下左右的安装而构成的构造体内，使该电力转换主电路(12)并联。
Three level power conversion device
The invention provides a three level power conversion device, which realizes the miniaturization of the power conversion device and reduces the two damage in the accident. The three level power conversion device (1) is connected with a plurality of power conversion main circuits (12) which convert the DC voltage to the alternating voltage of any frequency and amplitude. IGBT unit IGBT components the same action units in arrangement (14 ~ 17) and arranged in a diode element (D1, D2) of the clamp diode unit (13) by no limit down about installation consisting of structural body, so that the power conversion circuit (12) connected in parallel.
【技术实现步骤摘要】
三电平电力转换装置
本专利技术涉及使用多个电力开关元件来构成的三电平电力转换装置。
技术介绍
电力转换装置具有通过使多个电力开关元件动作而将直流电力转换为与任意的振幅、频率的交流电压指令等效的电压的交流电力生成功能、与其相逆地进行转换的直流电力生成功能。在该电力转换装置中，将能够向交流端子侧输出正电压、负电压和零电压这三个电压的装置称为三电平电力转换装置。三电平电力转换装置具备具有例如4种开关动作分类的电路结构。该三电平电力转换装置针对交流电压指令，将开关模式的指令信号提供给各栅极驱动器，从而各电力开关元件进行接通(ON)/断开(OFF)的动作，在AC输出端输出与交流电压指令等效的电压。三电平电力转换装置还能够将任意的振幅、频率的交流电压转换为直流电压。一般，在使用了电力开关元件的三电平电力转换装置中为了使输出容量增加，有将在箱型的框体中汇集了多个电力转换主电路的电力转换单元(电力开关元件集合体)并联地连接多个的方法。该电力转换单元包含上述4种开关动作分类。伴随着近年来的交流感应电动机的大容量化，三电平电力转换装置期望大容量化和小型化。在专利文献1的摘要的解决手段中记载为“在三电平电力转换装置中，以使包括开关元件和续流二极管的电力转换模块1～4的长度方向与装置框体的底面平行的方式，配置于电力转换模块集合体20。在规定的长度的范围内，将电力转换模块1～4在与装置框体平行的方向上依次排列配置，关于超过上述规定的长度的部分的电力转换模块1～4，改变等级来配置。”。专利文献1：日本特开2014-116995号公报
技术实现思路
在该电力转换装置中，以往的电力转换单元是以包含三电平电力转换电路的1相的方式平面状地配置部件而构成的。通过这样的结构，如果以施加电压的提高为目的而将各电力开关元件设为串联两个以上的结构，则存在电路规模变大，电力转换装置大型化的担忧。同样地，即使在以装置的电力容量的增加为目的而将各电力开关元件进行了并联的结构的情况下，由于安装的制约而使设计的自由度降低，作为结果，存在电力转换装置大型化的担忧。而且，在电力开关元件中产生了导通损坏等事故时，为了修复电力转换装置，需要使电力开关元件的特性在并联之间一致。因此，不仅是包括损坏的电力转换开关元件的该电力转换单元，而且与该电力转换单元形成并联结构的其它电力转换单元也成为其更换范围。因此，相比于故障范围，更换范围更宽，所以存在修复时间以及修复费用变大的担忧。并且，在电力转换单元内的电力开关元件在电力转换装置动作中引起短路等故障的情况下，影响会连锁地还波及到处于短路系统路径上的其它电力开关元件，存在导通损坏的担忧。因此，期望防止事故时的二次损害。因此，本专利技术的课题在于，实现电力转换装置的小型化，并且减少事故时的二次损害。为了解决所述课题，本专利技术的三电平电力转换装置连接有将直流电压与任意的频率、振幅的交流电压相互转换的多个电力转换主电路。在排列有同一动作单位的电力开关元件的开关元件构造体和排列有二极管的二极管元件构造体通过不限上下左右的安装而构成的构造体内，使多个所述电力转换主电路并联。关于其它手段，在具体实施方式中进行说明。根据本专利技术，能够提供一种电力转换装置，可实现电力转换装置的小型化，并且减少事故时的二次损害。附图说明图1是本实施方式中的三电平电力转换装置的结构图。图2是示出本实施方式中的三电平电力转换电路的电路图。图3是示出IGBT单元的详情的电路图。图4是示出在本实施方式中的三电平电力转换电路中发生了故障的情形的图。图5是示出在本实施方式中的三电平电力转换电路中在故障之后停止的情形的图。图6是三电平电力转换电路的主视图。图7是示出一相部分的三电平电力转换电路的电路图。图8是电力转换单元的主视图。图9是电力转换单元的侧视图。图10是电力转换单元的立体图。图11是示出钳位二极管单元的主视图。图12是示出钳位二极管单元的侧视图。图13是示出钳位二极管单元的立体图。图14是比较例的三电平电力转换装置的结构图。图15是示出比较例的三电平电力转换电路的电路图。图16是示出IGBT元件和栅极驱动器的详情的电路图。图17是示出在比较例的三电平电力转换电路中发生了故障的情形的图。图18是示出在比较例的三电平电力转换电路中由于故障而各元件发生了导通损坏的情形的图。(符号说明)1：三电平电力转换装置；10：控制部；11u：U相电路；11v：V相电路；11w：W相电路；12、12a～12i：电力转换主电路；13：钳位二极管单元(二极管元件构造体)；14：IGBT单元(第一开关元件构造体)；15：IGBT单元(第二开关元件构造体)；16：IGBT单元(第三开关元件构造体)；17：IGBT单元(第四开关元件构造体)；18：栅极驱动器；19：过电压检测电路；20：过电压抑制电路；21～28、30～34：总线；41～48：总线；50a、50b：散热器；51：支承体；52：金属板；53：金属板；60p、60n：散热器；61：支承板；9：三电平电力转换装置；90：控制部；91u：U相电路；91v：V相电路；91w：W相电路；92、92a～92i：电力转换主电路。具体实施方式以下，参照各附图，说明用于实施本专利技术的方式。此外，在各图中，对共同的构成要素附加同一符号而省略重复的说明。比较例以及本实施方式的三电平电力转换装置是将直流电压转换为任意的频率、振幅的交流电压的逆变器。该三电平电力转换装置被应用于例如在钢铁压延设备等中使用的交流感应电动机的驱动控制。《比较例的三电平电力转换装置》图14是比较例的三电平电力转换装置9的结构图。三电平电力转换装置9由U相电路91u、V相电路91v、W相电路91w这三相构成。V相电路91v、W相电路91w的结构与U相电路91u相同。U相电路91u是将电力转换主电路92a～92c并联地连接而构成的。这些电力转换主电路92a～92c分别与正侧直流电源母线(以下记载为“P母线”)、中性点母线(以下记载为“C母线”)、负侧直流电源母线(以下记载为“N母线”)连接而被供给直流电压，向节点UACO输出U相的交流电压。电力转换主电路92b、92c的电路结构与电力转换主电路92a相同。V相电路91v是将电力转换主电路92d～92f并联地连接而构成的。这些电力转换主电路92d～92f分别与P母线、C母线、N母线连接而被供给直流电压，向节点VACO输出V相的交流电压。电力转换主电路92e、92f的电路结构与电力转换主电路92d相同。W相电路91w是将电力转换主电路92g～92i并联地连接而构成的。这些电力转换主电路92g～92i分别与P母线、C母线、N母线连接而被供给直流电压，向节点WACO输出W相的交流电压。电力转换主电路92h、92i的电路结构与电力转换主电路92g相同。以下，在不特别区分电力转换主电路92a～92i时，简单地记载为电力转换主电路92。负载L与节点UACO、VACO、WACO连接而被施加交流电压。该负载L是例如交流感应电动机等。关于U相电路91u、V相电路91v以及W相电路91w，三相都是相同的结构。在U相电路91u、V相电路91v、W相电路91w的各相中，通过将同样的电力转换主电路92并联地连接多个，从而能够增加三电平电力转换装置9的输出容量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三电平电力转换装置，连接有将直流电压与任意的频率、振幅的交流电压相互转换的多个电力转换主电路，其特征在于，在排列有同一动作单位的电力开关元件的开关元件构造体和排列有二极管元件的二极管元件构造体通过不限上下左右的安装而构成的构造体内，使多个所述电力转换主电路并联。
【技术特征摘要】
2016.04.14 JP 2016-0808841.一种三电平电力转换装置，连接有将直流电压与任意的频率、振幅的交流电压相互转换的多个电力转换主电路，其特征在于，在排列有同一动作单位的电力开关元件的开关元件构造体和排列有二极管元件的二极管元件构造体通过不限上下左右的安装而构成的构造体内，使多个所述电力转换主电路并联。2.根据权利要求1所述的三电平电力转换装置，其特征在于，在所述开关元件构造体中，排列有将分别能够检测过电压的施加的两个以上的电力开关元件串联地连接的结构，在所述电力转换主电路中，在串联连接的某一个电力开关元件被施加过电压时，停止串联连接的其它电力开关元件的运转。3.根据权利要求1所述的三电平电力转换装置，其特征在于，多个所述电力转换主电路具备：第一开关元件构造体，一端连接于正极侧直...
【专利技术属性】
技术研发人员：大原春树，永田宽，立山信成，岛崎统彦，野田和志，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。