[发明专利]车辆用电力转换装置以及车辆

说明书

本申请以2012年3月16日在先申请的日本国专利申请第2012-060300号作为基础并享有优先权，并且，以引用方式将其所有内容包含在本申请中。

技术领域

本发明的实施方式涉及车辆用电力转换装置以及车辆。

背景技术

作为新干线用的电力转换器的转换器，多是由二极管钳位型三电平电路构成。

对此，近年来，提出了碳化硅元件等的低损耗器件。因此，今后通过使用碳化硅元件等的低损耗器件，可期待转换器的小型化。

但是，在目前提供的碳化硅元件等中，没有可耐高电压的元件。因此，需要将元件串联、或者进行与现存的硅元件组合后的多电平化。在上述两种情况中，元件的串联存在着损耗增加、元件数量增加、平衡控制等课题。因此，现状是多电平化较实用。

作为多电平化，作为相对于输出电压电平数的开关元件数量较少的方式，提出了飞跨电容方式。但是，在该方式中，电容器数量变多。

作为抑制了电容器数量的多电平化，提出了二极管钳位方式。在二极管钳位方式中，由于需要滤波电容电压的平衡电路，因而体积可能会增加。此外还有将单相全桥转换器(逆变器)的交流输入输出点串联连接的级联方式和分级控制(gradation control)方式。在此，关于该技术，引用下述文献并且通过引用将其全部内容包含于此。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-7941号公报

非专利文献

非专利文献1：“Multicell Converters:Active Control and Observation of Flying-Capacitor Voltages”,IEEE Trans.Ind.Electron.vol.49,No.5,pp.998-1008,2002.

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在现有技术中，虽然既能够耐高电压又能够减少电容器的数量，但是相对于输出电压的电平数，开关元件的数量增多。因此，难以实现小型化。

鉴于上述情况，提供一种更小型的车辆用电力转换装置。

用于解决技术问题的方案

实施方式的车辆用电力转换装置是将单相交流电力转换为直流电力的电力转换装置，其具备单相两电平转换器以及单相三电平转换器。单相两电平转换器由以下部件构成：电容器；第一可控开关元件，连接在电容器的一端与一侧的交流输入输出点之间，具有自灭弧功能；第二可控开关元件，连接在电容器的另一端与一侧的交流输入输出点之间；第三可控开关元件，连接在电容器的一端与另一侧的交流输入输出点之间；第四可控开关元件，连接在电容器的另一端与另一侧的交流输入输出点之间；以及二极管，以反并联方式连接在每个可控开关元件。单相三电平转换器由以下部件构成：两个串联连接的电容器；第五可控开关元件，连接在两个串联连接的电容器的一端与一侧的交流输入输出点之间；第六可控开关元件，连接在两个串联连接的电容器的另一端与一侧的交流输入输出点之间；第七可控开关元件，连接在两个串联连接的电容器的一端与另一侧的交流输入输出点之间；第八可控开关元件，连接在两个串联连接的电容器的另一端与另一侧的交流输入输出点之间；双向开关，在两个串联连接的电容器间的连接点以及另一侧的交流输入输出点之间，以反极性的方式串联连接第九可控开关元件与第十可控开关元件而形成；二极管，以反并联方式连接在每个可控开关元件。单相两电平转换器与单相三电平转换器在交流输入输出点串联连接。单相两电平转换器的开关损耗比单相三电平转换器少，单相三电平转换器的耐电压性比单相两电平转换器高。

附图说明

图1是示出涉及第一实施方式的电力转换装置的多电平转换器的结构的图。

图2是示出相对于涉及第一实施方式的多电平转换器的输出电压指示所对应的各转换器的指令值电压的图。

图3是示出通过涉及第一实施方式的单相两电平转换器以及单相三电平转换器中包含的各开关元件来进行开关控制的图。

图4是示出当满足Vthr1≧Vref≧-Vthr1的条件时、多电平转换器的单相三电平转换器的电流流向的图。

图5是示出当满足Vthr2≧Vref>Vthr1的条件时、多电平转换器的单相三电平转换器的电流流向的图。

图6是示出当满足Vref>Vthr2的条件时、多电平转换器的单相三电平转换器的电流流向的图。

图7是示出涉及第二实施方式的电力转换装置的多电平转换器的结构的图。