[发明专利]电力转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力转换装置，特别是涉及输出低频、低压的电力转换装置。

背景技术

例如，一种电力转换装置中，其可通过对开关半导体元件实施接通/断开控制来供应正弦波电流，并可变速地驱动可变速抽水发电机等负载，其中当电力转换装置(例如，三电平转换器)的输出频率为低频时，正弦波状的电流进行正或负导通的时间会延长。因此，开关半导体元件的导通时间会延长，并且开关半导体元件的结温会在此期间持续上升，最终可能因过热而发生破损。

作为保护上述开关半导体元件避免过热的技术，有如下技术。

日本专利特开2008-178188号公报(专利文献1)旨在提供一种电力转换装置，其在输出频率为低频时，能够延长系统要求的固定负载条件下的持续运转时间，并且即使与系统要求的负载条件不同时也能够持续运转。在日本专利特开2008-178188号公报(专利文献1)中公开的发明是一种电力转换装置，其具有电力转换器，该电力转换器具有多个开关半导体元件，通过对这些开关半导体元件进行接通/断开控制来向交流电动机供应正弦波电流，该电力转换装置构成为，具有频率校正单元，当电力转换器的输出频率为规定值以下的低频时，该频率校正单元与通过运算求得的开关元件的大致热负载成比例地增加输出频率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-178188号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，日本专利特开2008-178188号公报(专利文献1)中公开的发明中，还要设置频率校正单元，因此会存在增大电力转换装置的面积以及增加成本的问题。

此外，如上所述，与将2个半导体元件串联连接而成的两电平转换器相比，三电平转换器以低频/低调制比进行运转时，部分半导体元件的温度可能会上升。另一方面，使用以往的两电平转换器时，存在难以调整2个半导体元件间的电压范围的问题。

本发明鉴于上述问题开发而成，其目的在于提供一种无需设置以往的频率校正单元的、输出低频、低压的电力转换装置。

解决技术问题所采用的技术方案

一种电力转换装置，其特征在于，其具有将交流电源的交流电压转换为具有三电平即第1至第3电位的直流电压的三电平转换器，三电平转换器含有第1至第3输入端以及输出直流电压的输出端，对第2输入端施加第1至第3电位中的中间电位，并且该三电平转换器含有：第1和第2开关半导体元件，其在第1输入端与输出端之间依序串联连接；第1和第2回流二极管，其在第1输入端与输出端之间，以与第1和第2开关半导体元件的导通电流的方向相反的方向依序串联连接；第1耦合二极管，其阳极连接至第2输入端，阴极连接至第1开关半导体元件与第2开关半导体元件的连接节点以及第1回流二极管与第2回流二极管的连接节点；第3和第4开关半导体元件，其在输出端与第3输入端之间依序串联连接；第3和第4回流二极管，其在输出端与第3输入端之间，以与第3和第4开关半导体元件的导通电流的方向相反的方向依序串联连接；以及第2耦合二极管，其阴极连接至第2输入端，阳极连接至第3开关半导体元件与第4开关半导体元件的连接节点以及第3回流二极管与第4回流二极管的连接节点，该电力转换装置还具有控制电路，其控制第1至第4开关半导体元件的接通/断开的转换，在将第1和第2开关半导体元件的控制信号从断开控制切换到接通控制时，控制电路对第2开关半导体元件施加控制电压并经过接通时间后，对第1开关半导体元件实施接通控制，在将第1和第2开关半导体元件的控制信号从接通控制切换到断开控制时，控制电路对第1开关半导体元件施加控制电压并经过关断时间后，对第2开关半导体元件的控制信号实施断开控制。

发明效果

根据本发明，通过几乎同时地对构成电力转换装置(三电平转换器)的1臂的2个半导体元件实施起弧/消弧，能够实现与三电平转换器相同的输出电压，并且能够减少热量远高于其他半导体元件的半导体元件，提高输出电流。

附图说明

图1是用来说明实施方式所涉及的电力转换装置的结构和动作的图。

图2是用来说明实施方式所涉及的电力转换装置的动作的图。

图3是用来说明实施方式所涉及的电力转换装置的动作的图。

图4是表示输出直流电压0V时自激式半导体元件G1～G4的起弧模式的图。

图5是用来说明图4所示的起弧模式时流过各元件的电流的图。

图6是表示输出直流电压0V时自激式半导体元件G1～G4的参考例的起弧模式的图。