3电平逆变装置制造方法及图纸

三电平逆变装置，其结构做成对自灭弧型半导体元件１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ的开关动作引起的输出端子电压的一次变化，缓冲电容器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ只进行一次充放电，从而防止所定自灭弧型半导体元件进行开关工作时增加缓冲电容器的充放电次数和阳极电抗器的充放电次数。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用自灭弧型半导体元件构成的三电平逆变装置，特别是关于具有用来减轻自灭弧型半导体元件开关负载的缓冲电路的三电平逆变装置。图10表示例如日本特许公开平-359679号公报所发表的以往三电平逆变装置的电路图。图中，1a、1b、1c、1d为自灭弧型半导体元件，例如由IGBT(insulated-gate bipolar transistor绝缘栅双极型晶体管)、自灭弧型半导体元件可控硅等构成，2a、2b、2c、2d为分别与自灭弧型半导体元件1a、1b、1c、1d反向并联的续流二极管，3a、3b为箝位二极管。4a、4b是具有中间电位点的直流电源，设直流母线的正端为P、负端为N、直流电源4a、4b各自的电源电压为E、5a、5b、5c、5d为缓冲二极管、6a、6b、6c、6d为缓冲二极管，例如由缓冲电容器5a和缓冲二极管6a组成有关自灭弧型半导体元件1a的缓冲电路。有关其它自灭弧型半导体元件1b～1d的缓冲电路也同样构成。还有，7a为缓冲电容器5a、5c共用的放电电阻、7b为缓冲电容器5b、5d共用的放电电阻、8a、8b为阳极电抗器。由设在自灭弧型半导体元件1b与1c的连接点上的输出端子O输出电压。图11(a)、(b)分别对负载电流朝图10箭号方向流动及朝其反方向流动两种情况下，列出图10所示三电平逆变装置在接受某输出电压指令时的自灭弧半导体元件1a、1b、1c、1d的开关状态及缓冲电容器5a、5c、5d的充电电压状态。首先，就图10的输出端子电压从2E过渡至E时的该以往例工作，特别是对负载电流朝图中箭号方向流动时的情况进行说明。自灭弧型半导体元件1a、1b先为导通状态，由于负载电流经直流电源4a→自灭弧型半导体元件1a→阳极电抗器8a→自灭弧型半导体元件1b供往输出端子O而使自灭弧型半导体元件1a关断，则受阻的负载电流旁路至缓冲电容器5a、缓冲二极管6a组成的缓冲电路。用此时的缓冲电容器5a的充电电压抑制加在自灭弧型半导体元件1a上的电压上升率。缓冲电容器5a被充电至电压E。紧接着，阳极电抗器8a上积贮能量，过一定时间后，该能量经阳极电抗器8a→自灭弧型半导体元件1b→缓冲二极管6c→放电电阻7a→缓冲二极管6a→阳极电抗器8a的通路被全部放电。通常，某自灭弧型半导体元件关断后，到使与其配对的自灭弧型半导体元件导通，必须设置某种程度的短路防止时间Td。这样，自灭弧型半导体元件1a关断后至自灭弧型半导体元件1c导通为止，缓冲电容器5c的放电途经被箝位二极管3b阻断，所以积贮在缓冲电容器5d上的能量，通过缓冲电容器5d→放电电阻7b→缓冲二极管6b→输出端子O的途径向负载端放电。这种缓冲电容器5d的放电现象是由于电路结构必须使缓冲电容器5a、5b、5c、5d的充电电压之和为2E而必然产生的。当经过短路防止时间Td后使自灭弧型半导体元件1c导通，则形成缓冲电容器5c上所积能量的放电通路，具体些说，形成了缓冲电容器5c→放电电阻7a→缓冲二极管6a→阳极电抗器8a→自灭弧型半导体元件1b→自灭弧型半导体元件1c→缓冲电容器5c的途径，故放电至电压为0。紧接着，在阳极电抗器8a上积贮能量，经过一定时间后，该能量通过阳极电抗器8a→自灭弧型半导体元件1b→缓冲二极管6c→放电电阻7a→缓冲二极管6a→阳极电抗器8a的途径被全部放电。与此同时，形成了缓冲电容器5d的再充电途径，具体些说，形成了缓冲电容器5d→直流电源4b→箝位二极管3a→自灭弧型半导体元件1b→自灭弧型半导体元件1c→阳极电抗器8b→缓冲二极管6d→缓冲电容器5d的通路，故充电至电压为E。紧接着，在阳极电抗器8b上积贮能量，经过一定时间后，该能量通过阳极电抗器8b→缓冲二极管6d→放电电阻7b→缓冲二极管6b→自灭弧型半导体元件1c→阳极电抗器8b的途径，全部被放电。经过此一连串的工作，输出端子O的电压变为E，并由直流电源4b→箝位管3a→自灭弧型半导体元件1b→输出端子O的通路供给负载电流。下面，特就负载电流朝图10箭号反方向流动的情况下对图10的输出电压从0过渡至E时的该以往例工作进行说明。自灭弧型半导体元件1c、1d先为导通状态，由于通过自灭弧型半导体元件1c、阳极电抗器8b、自灭弧型半导体元件1d由输出端子O反向供给负载电流而使自灭弧型半导体元件1d关断，则受阻的负载电流旁路至缓冲二极管6d、缓冲电容器5d组成的缓冲电路。用此时的缓冲电容器5d的充电电压抑制加在自灭弧型半导体元件1d上的电压上升率。缓冲电容器5d充电至电压为E。紧接着，阳极电抗器8b上积贮能量，过一定时间后，该能量经阳极电抗器8b→缓冲二极管6b→电电阻7b→缓冲二极管6d→自灭弧型半导体元件1c→阳极电抗器8b的通路被全部放电。通常，某自灭弧型半导体元件关断后，到使与其配对的自灭弧型半导体元件导通，必须设置某种程度的短路防止时间Td。这样，自灭弧型半导体元件1d关断后至自灭弧型半导体元件1b导通为止，缓冲电容器5b的放电途径被箝位二极管3a阻断，所以积贮在缓冲电容器5a上的能量通过输出端子O→缓冲二极管6c→放电电阻7a→缓冲电容器5a的途径向直流电源4a端放电。这种缓冲电容器5a的放电现象是由于电路结构必须使缓冲电容器5a、5b、5c、5d的充电电压之和为2E而必然产生的。当经过短路防止时间Td后使自灭弧型半导体元件1b导通，则形成缓冲电容器5b上所积能量的放电通路，具体些说，形成了缓冲电容器5b→自灭弧型半导体元件1b→自灭弧型半导体元件1c→阳极电抗器8b→缓冲二极管6d→放电电阻7b→缓冲电容器5b的途径，故放电至电压为0。紧接着，在阳极电抗器8b上积贮能量，经过一定时间后，该能量通过阳极电抗器8b→缓冲二极管6d→放电电阻7b→缓冲二极管6b→自灭弧型半导体元件1c→阳极电抗器8b的途径被全部放电。与此同时，形成了缓冲电容器5a的再充电途径，具体些说，形成了缓冲电容器5a→缓冲二极管6a→阳极电抗器8a→自灭弧型半导体元件1b→自灭弧型半导体元件1c→箝位二极管3b→直流电源4a→缓冲电容器5a的通路，故充电至电压为E。紧接着，在阳极电抗器8a上积贮能量，经过一定时间后，该能量通过阳极电抗器8a→自灭弧型半导体元件1b→缓冲二极管6c→放电电阻7a→缓冲二极管6a→阳极电抗器8a的途径被全部放电。经过此一连串的工作，输出端子O的电压变为E，并由输出端子O→自灭弧型半导体元件1c→箝位二极管3b→直流电源4b的通路反向供给负载电流。还有，当所有的自灭弧型半导体元件1a-1d均接收关断指令而全都为关断状态时，阳极电抗器8a或者8b上所积贮的能量边移向缓冲电容器5a、5b、5c、5d，边放电。因此有可能因电容器5a、5b、5c、5d的静电电容引起这些电容器过量充电，使过电压加在各自灭弧型半导体元件1a-1d上，损坏这些元件。由于以往的三电平逆变装置为以上结构，当自灭弧型半导体元件1a-1d中的任何一个开关工作时，就会进行多次的缓冲电容器5a-5d的充放电和阳极电抗器8a、8b的充放电，特别是作放电时，经由放电电阻7a、7b放电，会增加在放电电阻7a、7b上消耗的能量，降低装置效率，为此必须用容量大的放电电阻冷却装置，进而带来装置总体大型化和高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平逆变器装置，其特征是具有：①串联在具有中间电位点的直流电源的正负母线之间的第１、第２、第３及第４自灭弧型半导体元件；②分别与上述第１、第２、第３及第４自灭弧型半导体元件反向并联的第１、第２、第３及第４二极管；③接在上述第１自灭弧型半导体元件和第２自灭弧型半导体元件的连接点与上述中间电位点之间的第５二极管；④接在上述第３自灭弧型半导体元件和第４自灭弧型半导体元件的连接点与上述中间电位点之间的第６二极管；⑤设在上述第２自灭弧型半导体元件与第３自灭弧型半导体元件的连接点处的输出端子；⑥由并联在上述第１自灭弧型半导体元件上的第１电容器和第７二极管组成的第１缓冲电路；⑦作为整体并联在上述第５二极管和第２自灭弧型半导体元件上的第１电容器和第８二极管组成的第２缓冲电路；⑧作为整体并联在上述第３自灭弧型半导体元件和第２二极管上的第３电容器和第９二极管组成的第３缓冲电路；⑨并联在上述第４自灭弧型半导体元件上的第４电容器和第１０二极管组成的第４缓冲电路；⑩接在上述第１电容器和第７二极管的连接点与上述第３电容器和第９二极管的连接点之间的第１电阻器；＊接在上述第２电容器和第８二极管的连接点与上述第４电容器和第１０二极管的连接点之间的第２电阻器。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈山秀夫，田中毅，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]