[发明专利]半导体电力变换装置

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种串联多个将直流电力变换为交流电力的逆变换装置而成的半导体电力变换装置。

背景技术

输出大功率的半导体电力变换装置因为需要变换高电压，所以需要确保耐压。以往，为了确保耐压而采用将变换器和变压器多重串联的方法。通过将变换器和变压器串联并多重化，能够生成近似于正弦波的阶梯状电压波形，也能得到降低谐波的效果。

以往的三相多重逆变器装置一般是串联有三相半桥电路的结构。例如，“パワ－エレクトロニクス回路”第1版、オ－ム社、2000年11月30日、p.153、pp.161～171（以下称作非专利文献1）。或者也有准备3个串联有单相全桥逆变器的电路，分别连接于三相负载的输入作为三相的结构。例如，有“パワ－エレクトロニクス入門”第4版、オ－ム社、2006年9月10日、p.183（以下称为非专利文献2）。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：“パワ－エレクトロニクス回路”第1版、オ－ム社、2000年11月30日、p.153、pp.161～171

非专利文献2：“パワ－エレクトロニクス入門”第4版、オ－ム社、2006年9月10日、p.183

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在将以往的多重串联电路用于交流负载的驱动时，由于输出电压不是完全的正弦波而产生谐波。如果使输出电压成为PWM（Pulse Width Modulation：脉宽调制）波形并提高开关频率，就能够降低谐波，但是高耐压的开关元件开关损耗大，而且开关频率存在上限。因此，需要在输出级设置大的滤波器，从而装置大型化。

本发明的实施方式提供一种不论运转频率如何都能够输出谐波少的电压并降低损耗的小型的半导体电力变换装置。

用于解决问题的技术方案

根据本发明的实施方式，具有：逆变换装置INV_U1～INV_Un，输出n（n是自然数）个互相绝缘的3电平电压；以及逆变换装置INV_US，将逆变换装置INV_U1～INV_Un的输入直流电力压V_DC的二分之一或者三分之一的电压V_DCS作为输入直流电力压，输出与所述逆变换装置INV_U1～INV_Un绝缘的3电平电压。并且，将逆变换装置INV_U1～INV_Un和逆变换装置INV_u串行级联，输出最大V_DC×n＋V_DCS的电压。

附图说明

图1是将本发明的实施方式涉及的半导体电力变换装置适用为驱动三相交流负载的逆变器的结构图。

图2是示出构成本发明的实施方式涉及的单相半导体电力变换装置的各个逆变器INV的一例的电路结构图。

图3是本发明的实施例1中的U相的半导体电力变换装置的逆变器INV_U1、INV_U2、INV_US相对于U相电压指令值V_UD*的各阶段的输出电压波形图。

图4是本发明的实施例1中的U相的半导体电力变换装置的逆变器INV_US的开关元件的时序图。

图5是本发明的实施例1中的U相的半导体电力变换装置的逆变器INV_U1、INV_U2、INV_US相对于U相电压指令值V_UD*的各阶段的输出电压和INV_US的充放电电荷量的波形图。

图6是示出构成本发明的实施方式涉及的实施例2的单相半导体电力变换装置的各个逆变器INV的一例的电路结构图。

图7是示出在本发明的实施方式涉及的实施例2中输出电压为－VDC/2或者＋VDC/2时抑制中性点电位变动的逆变器INV的开关模式的选择方法的流程图。

图8是本发明的实施例2中的U相的半导体电力变换装置的逆变器INV_U1、INV_U2、INV_US相对于U相电压指令值V_UD*的各阶段的输出电压波形图。

图9是本发明的实施例2中的三角波car_UA1最大值为1、最小值为0.5时的开关元件的时序图。