五级功率转换器包括：直流电源，其中两个直流电源串联连接，并且该直流电源包括三个端子；以及并联连接到直流电源的第一半导体开关串联电路，其中2N个半导体开关串联连接；与第二半导体开关串联电路并联连接的第三半导体开关串联电路，该第三半导体开关串联电路是连接到第一半导体开关串联电路的中间连接点的两个半导体开关的串联连接电路；并联连接到第三半导体开关串联电路的电容器；以及连接在第三半导体开关串联电路的串联连接点与直流电源的串联连接点之间的第一交流开关，其中第二半导体开关串联电路的串联连接点被用作交流端子。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体功率转换器的电路配置技术，具体地涉及直接输出五级电压的五级功率转换器。
技术介绍
五级逆变器电路的一相被示为图10中的现有技术。在图10中，半导体开关Ql至Q8的串联电路连接在其中直流单电源 bll、bl2、b21和b22串联连接的直流组合电源BA2的正端子与负端子之间，并且作为串联电路的中间连接点的半导体开关Q4和Q5的连接点是交流输出点U。同样，其中二极管DI和D4串联连接的二极管串联臂DAI连接在半导体开关Ql和Q2的连接点与半导体开关Q5和Q6的连接点之间，并且二极管串联臂DAl内部的串联连接点连接到直流单电源bll和bl2的连接点。以相同方式，其中二极管Dl和D5串联连接的二极管串联臂DA2连接在半导体开关Q2和Q3的连接点与半导体开关Q6和Q7的连接点之间，并且二极管串联臂DA2内部的串联连接点连接到直流单电源bl2和b21的连接点。其中二极管D3和D6串联连接的二极管串联臂DA3连接在半导体开关Q3和Q4的连接点与半导体开关Q7和Q8的连接点之间，并且二极管串联臂DA3内部的串联连接点连接到直流单电源b21和b22的连接点。在此，当每一直流单电源的电压为E且直流组合电源BA2的中间连接点的电位为0时，直流组合电源BA2的正端子的电位为+2E，而负端子的电位为-2E。在这种电路配置的情况下，+2E的电压在半导体开关Ql至Q4导通且半导体开关Q5至Q8截止时被输出到交流输出点U，而+IE的电压在半导体开关Q2至Q5导通且半导体开关Q6至Q8以及Ql截止时被输出到交流输出点U。同样，零电压在半导体开关Q3至Q6导通且Q7、Q8、Ql和Q2截止时被输出到交流输出点U。-IE的电压在半导体开关Q4至Q7导通且Ql至Q3以及Q8截止时被输出到交流输出点U，而-2E的电压在半导体开关Q5至Q8导通且Ql至Q4截止时被输出到交流输出点U。通过以此方式调节半导体开关Ql至Q8中的每一个的导通-截止操作，有可能将五级电压输出至交流输出点U。在JP-A-2006-271042中公开了图10所示的电路的具体操作。在图10所示的电路中，当电压从直流组合电源BA2输出至交流输出点U时电流通过的半导体开关的数量是最大值为四个串联。为此，半导体开关中的稳态导通损耗增加，整个转换器的转换效率降低，并且此外，存在尺寸减小和成本降低困难的问题。同样，由于在直流单电源b 11、b 12、b21和b22之间的划分的功率原则上不相等，因此即使当从交流输出点U输出的电压和电流具有正/负对称交流波形时，也需要独立的直流电源。为此，在作为输入的直流组合电源BA2中需要可独立供电的四个单电源，并且这极大地限制了转换器的制造。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种五级功率转换器，其中与以前已知的情况相比，通过减少输出电流通过的半导体开关的数量来减少发生的损耗，并且此外，其中有可能用作为直流输入电源的两个单电源操作。为了解决以前所描述的问题，在本专利技术的第一方面，五级功率转换设备包括直流电源电路，其中第一和第二直流电源串联连接，并且该直流电源电路包括三个端子；并联连接到直流电源电路的第一半导体开关串联电路，其中其二极管各自反并联连接的2N(N是大于等于2的整数)个半导体开关元件串联连接；由两个串联连接的其中二极管各自反并联连接的半导体开关元件构成的、并联连接到第二半导体开关串联电路的第三半导体开关串联电路，该第三半导体开关串联电路是连接到第一半导体开关串联电路内部的中间连接点的两个半导体开关元件的串联连接电路部分；并联连接到第三半导体开关串联电路的电容器；以及连接在第三半导体开关串联电路内部的串联连接点与第一和第二直流电源的串联连接点之间的第一交流开关，其中第二半导体开关串联电路内部的串联连接点被用作交流端子。在本专利技术的第二方面，第二交流开关连接在第二半导体开关串联电路内部的串联 连接点与第三半导体开关串联电路内部的串联连接点之间。在本专利技术的第三方面，第一半导体开关串联电路中的、除构成第二半导体开关串联电路的半导体开关元件以外的半导体开关元件各自由单独的控制信号驱动。在本专利技术中，五级功率转换设备包括直流电源电路，其中第一和第二直流电源串联连接，并且该直流电源电路包括三个端子；并联连接到直流电源电路的第一半导体开关串联电路，其中二极管各自反并联连接的2N(N是大于等于2的整数)个半导体开关元件串联连接；由两个串联连接的其中二极管各自反并联连接的半导体开关元件构成的、并联连接到第二半导体开关串联电路的第三半导体开关串联电路，该第三半导体开关串联电路是连接到第一半导体开关串联电路内部的中间连接点的两个半导体开关元件的串联连接电路部分；并联连接到第三半导体开关串联电路的电容器；以及连接在第三半导体开关串联电路内部的串联连接点与第一和第二直流电源的串联连接点之间的第一交流开关，其中第二半导体开关串联电路内部的串联连接点被用作交流端子。作为其结果，有可能从两个直流电源输出五级电压，并且有可能减少电流通过的半导体元件的数量。同样，通过将第二交流开关连接在第二半导体开关串联电路内部的串联连接点与第三半导体开关串联电路内部的串联连接点之间，有可能进一步减少电流通过的半导体元件的数量。结果，有可能增加转换器的效率，降低该转换器的价格，减小该转换器的尺寸。附图说明图I是示出本专利技术的第一实施例的电路图；图2示出图I的交流输出波形的示例；图3是示出图I的电路的操作模式的模式图；图4是示出本专利技术的第二实施例的电路图；图5是示出图4的电路的操作模式的模式图；图6是示出本专利技术的第三实施例的电路图；图7是示出图6的电路的操作模式的模式图；图8是示出本专利技术的第四实施例的电路图9是示出图8的电路的操作模式的模式图；以及图10是现有技术的五级逆变器电路的示例。具体实施例方式本专利技术的要点在于，其包括直流电源电路，其中第一和第二直流电源串联连接，并且该直流电源电路包括三个端子；并联连接到直流电源电路的第一半导体开关串联电路，其中其二极管各自反并联连接的2N(N是大于等于2的整数)个半导体开关元件串联连接；由两个串联连接的其中二极管各自反并联连接的半导体开关元件构成的、并联连接到第二半导体开关串联电路的第三半导体开 关串联电路，该第三半导体开关串联电路是连接到第一半导体开关串联电路内部的中间连接点的两个半导体开关元件的串联连接电路部分；并联连接到第三半导体开关串联电路的电容器；以及连接在第三半导体开关串联电路内部的串联连接点与第一和第二直流电源的串联连接点之间的第一交流开关，其中第二半导体开关串联电路内部的串联连接点被用作交流端子。第一实施例图I示出本专利技术的第一实施例。图I是示出五级逆变器的一相的电路图。有可能通过使用三个这种电路来实现三相逆变器，并且通过使用两个这种电路来实现单相逆变器。在各自具有2E电压的直流单电源bl和b2串联连接的配置中，直流组合电源BAl包括三个端子正端子、零端子和负端子。这是将IGBT应用为半导体开关的一个示例。五级逆变器电路是，其中半导体开关Q2和Q3串联连接的半导体开关串联电路QA1、其中半导体开关Q5和Q6串联连接的半导体开关串联电路QA2、以及电容器C I并联连接，半导体开关Ql连接在直流组合电源BAl的正端子与半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷津诚，大熊康浩，小高章弘，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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。