JP5554140B2 - Power conversion circuit - Google Patents
Power conversion circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP5554140B2 JP5554140B2 JP2010109159A JP2010109159A JP5554140B2 JP 5554140 B2 JP5554140 B2 JP 5554140B2 JP 2010109159 A JP2010109159 A JP 2010109159A JP 2010109159 A JP2010109159 A JP 2010109159A JP 5554140 B2 JP5554140 B2 JP 5554140B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diode
- switching element
- diodes
- terminal
- band gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 99
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 67
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 56
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、交流を直流に、または直流を交流に変換する電力変換装置、特にいわゆる3レベルコンバータと呼ばれる電力変換装置の電力変換回路に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device that converts alternating current to direct current or direct current to alternating current, and more particularly to a power conversion circuit of a power conversion device called a so-called three-level converter.
最近、シリコンカーバイド(SiC)に代表されるワイドバンドギャップ半導体の開発が進み、低損失、高耐圧、高温動作可能といった特性から、電力変換装置への応用が盛んに検討されている。一方、2レベルの出力が得られる2レベルコンバータに対して、3レベルの出力が得られ、出力電圧に含まれる高調波の低減が可能な3レベルコンバータ回路が従来から知られている。この3レベルコンバータ回路のダイオードにシリコンカーバイドを用いたものが例えば特許文献1に開示されている。特許文献1では、3レベルの出力を持つ電力変換回路を構成する全てのダイオードにシリコンカーバイド製の素子を適用している。
Recently, development of wide band gap semiconductors typified by silicon carbide (SiC) has progressed, and application to power converters has been actively studied due to characteristics such as low loss, high breakdown voltage, and high temperature operation. On the other hand, a three-level converter circuit that can obtain a three-level output and reduce harmonics contained in the output voltage is conventionally known as compared with a two-level converter that can obtain a two-level output. For example,
従来の電力変換回路は上記のように構成されており、全てのダイオードがシリコンカーバイドで構成されるため、スイッチングに伴う損失を低減することができるものの、回路動作上、必ずしもシリコンカーバイドのダイオード全てがその特性を活かしたものとなっておらず、現在電力変換回路のダイオードに広く用いられているシリコン製の素子を用いた電力変換回路と比較してコストアップとなるという課題があった。この発明は、このような課題を解決するために行われたもので、回路動作、特に逆回復動作を詳細に検討し、逆回復動作に伴うスイッチング損失(以下、リカバリ損失という)を低減させつつ、コストアップも抑制できる電力変換回路を提供することを目的とする。 The conventional power conversion circuit is configured as described above, and since all the diodes are composed of silicon carbide, loss due to switching can be reduced. However, in terms of circuit operation, all of the silicon carbide diodes are not necessarily included. There is a problem that the cost is increased as compared with a power conversion circuit using a silicon element that is widely used for a diode of a power conversion circuit at present. The present invention has been made to solve such a problem, and examines circuit operation, particularly reverse recovery operation in detail, while reducing switching loss (hereinafter referred to as recovery loss) associated with reverse recovery operation. An object of the present invention is to provide a power conversion circuit capable of suppressing an increase in cost.
本発明に係る電力変換回路は、直流の高電位を与える高電位端子と直流の低電位を与える低電位端子と該高電位と該低電位との中間の電位である中間電位を与える中間電位端子とを備えた直流三端子と、交流一端子との間に設けられ、複数のスイッチ素子と複数のダイオードとを有し、直流三端子が与える三電位を順次交流一端子に出現させて、直流三端子と交流一端子の間で電力を変換する電力変換回路において、複数のダイオードのうち、電力を変換する動作において、順方向電圧が印加され順方向電流が流れた後に逆方向電圧が印加されることにより逆回復動作を行うダイオードのみをワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、逆回復動作を行わないダイオードの少なくとも一つをワイドバンドギャップ半導体以外のダイオードとした。 The power conversion circuit according to the present invention includes a high potential terminal that provides a high direct current potential, a low potential terminal that provides a low direct current potential, and an intermediate potential terminal that provides an intermediate potential that is an intermediate potential between the high potential and the low potential. Are provided between the three DC terminals and one AC terminal, and have a plurality of switch elements and a plurality of diodes. In a power conversion circuit that converts power between three terminals and one AC terminal, in the operation of converting power among a plurality of diodes, a reverse voltage is applied after a forward voltage is applied and a forward current flows. By doing so, only the diode that performs reverse recovery operation is a wide band gap semiconductor diode, and at least one of the diodes that does not perform reverse recovery operation is a diode other than the wide band gap semiconductor. It was.
逆回復動作を伴うダイオードのみワイドバンドギャップ半導体を適用するため、リカバリ損失を低減しつつ、コストアップを抑制できる。 Since a wide bandgap semiconductor is applied only to a diode with a reverse recovery operation, an increase in cost can be suppressed while reducing recovery loss.
実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1による電力変換回路を示す回路図である。すなわち、3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成である。図1において、1〜4はスイッチング素子、6、7、9、10、105、108はダイオード、11及び12は電圧源としてのコンデンサである。ここで、スイッチング素子1とダイオード105は導通極性が逆となるように並列に、いわゆる逆並列に接続されている。他のスイッチング素子とダイオードも同様に逆並列に接続されている。また、Pは例えば正の電位を与える高電位端子、Nは高電位端子の電位より低い電位、例えば負の電位を与える低電位端子、Mは高電位端子の電位と低電位端子の電位の中間の電位を与える中間電位端子、ACは交流電位が出現する交流一端子である。単相出力の場合にはこれを2回路用い、三相出力の場合にはこれを3回路用いて電力変換装置を構成する。本実施の形態1においては、ダイオード105およびダイオード108をワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、その他のダイオードは、シリコン製など比較的逆回復は遅いが低コストのダイオードとしている。なお、図1においてワイドバンドギャップ半導体のダイオードは大きなダイオード記号で示しており、以下の図でも同様である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power conversion circuit according to
実施の形態1を適用する電力変換装置として、例えば三相入力の高力率コンバータの代表的な回路図を図2に、その動作波形を図3に示す。図2において201〜203は3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成、すなわち、図1に示す回路構成であり、三相受電に対応するため1相分の回路を3つ並列接続している。それぞれの交流一端子ACは三相リアクトル204を介して三相系統電源205に接続される。リアクトル204の電流を対象に周知の制御により相電流が高力率化される。
As a power conversion apparatus to which the first embodiment is applied, for example, a typical circuit diagram of a high power factor converter with a three-phase input is shown in FIG. 2, and its operation waveform is shown in FIG. In FIG. 2,
ここで、図2で示すようにパワーフロー(電力の流れ)が系統から電力変換装置へ向かう場合を考える。すなわち中間電位端子Mの電位を基準にして高電位端子Pの電位を出力するモードを正電圧出力モード、中間電位端子Mの電位を基準にして低電位端子Nの電位
を出力するモードを負電圧出力モードと定義するとき、正電圧出力モードでは交流一端子ACに流れる電流は電力変換装置に流れ込む方向にあり、負電圧出力モードでは交流一端子ACに流れる電流は電力変換装置から流れ出す方向にある。
Here, consider the case where the power flow (power flow) is directed from the grid to the power converter as shown in FIG. That is, a mode in which the potential of the high potential terminal P is output with reference to the potential of the intermediate potential terminal M is a positive voltage output mode, and a mode in which the potential of the low potential terminal N is output with reference to the potential of the intermediate potential terminal M is a negative voltage. When the output mode is defined, in the positive voltage output mode, the current flowing through the AC one-terminal AC flows into the power converter, and in the negative voltage output mode, the current flowing through the AC one-terminal AC flows out from the power converter. .
図3を参照してこの動作を説明する。高力率コンバータでは、力率を1にできるだけ近づける動作をするため、三相系統電源205の1相分の電圧Vrとこれに流れる電流Irは図3(a)のように周波数と位相が概ね一致する。またこのときの1相分の電力変換回路201の出力電圧波形Vrcは図3(b)のようになり、系統電源の電圧Vrとコンバータの電圧Vrcは概ね位相が一致する。従って図3(b)に示す(A)の期間においては、相の電流Irは正(図2中Irの矢印の向き)の電流が流れる。一方、図3(b)に示す(B)の期間においては、相の電流Irは負(図2中Irの矢印の向きとは逆向き)の電流が流れる。
This operation will be described with reference to FIG. Since the high power factor converter operates to bring the power factor as close as possible to 1, the voltage Vr for one phase of the three-phase
図3(b)の(A)の期間、(B)の期間のコンバータ1相分の動作を以下に説明する。まず図3(b)の(A)の期間の動作を図4(a)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路に流れ込む方向である。この期間の動作において、○で囲んだスイッチング素子2はオンしている。またスイッチング素子4はオフしている。このときスイッチング素子1とスイッチング素子3を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには高電位端子Pの電位と中間電位端子Mの電位が交互に現れ、図3(b)における(A)の期間のVrcの電圧波形を得ることができる。ここでスイッチング素子3がオンしたときにはスイッチング素子1がオフするため、ダイオード105に逆電圧が印加されてダイオード105が逆回復動作をする。なおスイッチング素子1がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。ダイオード105が逆回復動作をするため、ダイオード105に逆回復が速いシリコンカーバイドなどのワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用いることでリカバリ損失が少ない電力変換回路とすることができる。
The operation for one phase of the converter in the period (A) and the period (B) in FIG. 3B will be described below. First, the operation in the period (A) of FIG. 3B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is the direction that flows into the power conversion circuit as indicated by the arrow. In the operation during this period, the switching
次に、図3(b)の(B)の期間の動作を、図4(b)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路から流れ出る方向である。この期間の動作において、○で囲んだスイッチング素子3はオンしている。またスイッチング素子1はオフしている。このときスイッチング素子2とスイッチング素子4を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには中間電位端子Mの電位と低電位端子Nの電位が交互に現れ、図3(b)における(B)の期間のVrcの電圧波形を得ることができる。ここでスイッチング素子2がオンしたときにはスイッチング素子4がオフするため、ダイオード108に逆電圧が印加されダイオード108が逆回復動作をする。なおスイッチング素子4がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。ダイオード108が逆回復動作をするため、ダイオード108に逆回復が速いシリコンカーバイドなどのワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用いることでリカバリ損失が少ない電力変換回路とすることができる。
Next, the operation during the period (B) in FIG. 3B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is a direction that flows out of the power conversion circuit as indicated by an arrow. In the operation during this period, the switching
以上のように、パワーフローが系統から電力変換装置へ向かう電力変換装置の電力変換回路において、ダイオード105およびダイオード108にワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用い、その他のダイオードはシリコン製などの安価なダイオードを用いることで、低コストかつ損失の小さい電力変換回路が得られる。
As described above, in the power conversion circuit of the power conversion device in which the power flow goes from the system to the power conversion device, diodes of wide band gap semiconductors are used for the
実施の形態2.
図5は、本発明に係る実施の形態2による電力変換回路の回路図である。すなわち、3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成である。図5において、図1と同様1〜4はスイッチング素子、5〜8、109、110はダイオード、11及び12は電圧源としてのコンデンサである。単相出力の場合にはこれを2回路用い、三相出力の場合に
はこれを3回路用いて電力変換装置を構成する。本実施の形態2においては、ダイオード109およびダイオード110をワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、その他のダイオードは、シリコン製など比較的逆回復は遅いが低コストのダイオードとしている。
FIG. 5 is a circuit diagram of a power conversion circuit according to the second embodiment of the present invention. That is, it is a circuit configuration for one phase of the power conversion device having three-level output. In FIG. 5, as in FIG. 1, 1-4 are switching elements, 5-8, 109, 110 are diodes, and 11 and 12 are capacitors as voltage sources. In the case of a single-phase output, two circuits are used, and in the case of a three-phase output, three circuits are used to constitute a power conversion device. In the second embodiment, the
実施の形態2を適用する電力変換装置として、例えば三相入力の高力率コンバータの代表的な回路図を図6に、その動作波形を図7に示す。図6において211〜213は3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成、すなわち、図5に示す回路構成であり、三相受電に対応するため1相分の回路を3つ並列接続している。それぞれの交流一端子は三相リアクトル204を介して三相系統電源205に接続される。リアクトル204の電流を対象に周知の制御により相電流が高力率化される。
As a power conversion device to which the second embodiment is applied, for example, a typical circuit diagram of a high power factor converter with a three-phase input is shown in FIG. 6, and its operation waveform is shown in FIG. In FIG. 6,
ここで、図6で示すようにパワーフローが電力変換装置から系統へ向かう場合を考える。すなわち中間電位端子Mの電位を基準にして高電位端子Pの電位を出力するモードを正電圧出力モード、中間電位端子Mの電位を基準にして低電位端子Nの電位を出力するモードを負電圧出力モードと定義するとき、正電圧出力モードでは交流一端子ACに流れる電流は電力変換装置から流れ出す方向にあり、負電圧出力モードでは交流一端子ACに流れる電流は電力変換装置に流れ込む方向にある。 Here, consider the case where the power flow is directed from the power converter to the grid as shown in FIG. That is, a mode in which the potential of the high potential terminal P is output with reference to the potential of the intermediate potential terminal M is a positive voltage output mode, and a mode in which the potential of the low potential terminal N is output with reference to the potential of the intermediate potential terminal M is a negative voltage. When the output mode is defined, in the positive voltage output mode, the current flowing in the AC one-terminal AC is in a direction flowing out from the power converter, and in the negative voltage output mode, the current flowing in the AC one-terminal AC is in a direction flowing into the power converter. .
図7を参照してこの動作を説明する。高力率コンバータでは、力率を1にできるだけ近づける動作をするため、三相系統電源205の1相分の電圧Vrとこれに流れる電流Irは図7(a)のように周波数が一致するが位相は概ね反転する。またこのときの1相分の電力変換回路211の出力電圧波形Vrcは図7(b)のようになり、VrとVrcは概ね位相が一致する。従って図7(b)の(A)の期間においては、相の電流Irは負(図6中Irの矢印の向きとは逆向き)の電流が流れる。一方、図7(b)の(B)の期間においては、相の電流Irは正(図6中Irの矢印の向き)の電流が流れる。
This operation will be described with reference to FIG. Since the high power factor converter operates to make the power factor as close as possible to 1, the voltage Vr for one phase of the three-phase
図7(b)の(A)の期間、(B)の期間のコンバータ1相分の動作を以下に説明する。まず図7(b)の(A)の期間の動作を図8(a)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路から流れ出る方向である。この期間の動作において、○で囲んだスイッチング素子2はオンしている。またスイッチング素子4はオフしている。このときスイッチング素子1とスイッチング素子3を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには高電位端子Pの電位と中間電位端子Mの電位が交互に現れ、図7(b)における(A)の期間のVrcの電圧波形を得ることができる。ここでスイッチング素子1がオンしたときにはスイッチング素子3がオフするため、ダイオード109に逆電圧が印加されてダイオード109が逆回復動作をする。なおスイッチング素子3がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。ダイオード109が逆回復動作をするため、ダイオード109に逆回復が速いシリコンカーバイドなどのワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用いることでリカバリ損失が少ない電力変換回路とすることができる。
The operation for one phase of the converter in the period (A) and the period (B) in FIG. 7B will be described below. First, the operation in the period (A) in FIG. 7B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is a direction that flows out of the power conversion circuit as indicated by an arrow. In the operation during this period, the switching
次に、図7(b)の(B)の期間の動作を、図8(b)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路に流れ込む方向である。この期間の動作において、○で囲んだスイッチング素子3はオンしている。またスイッチング素子1はオフしている。このときスイッチング素子2とスイッチング素子4を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには中間電位端子Mの電位と低電位端子Nの電位が交互に現れ、図7(b)における(B)の期間のVrcの電圧波形を得ることができる。ここでスイッチング素子4がオンしたときにはスイッチング素子2がオフするため、ダイオード110に逆電圧が印加され、ダイオード110が逆回復動作をする。なおスイッチング素子2がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない
。ダイオード110が逆回復動作をするため、ダイオード110に逆回復が速いシリコンカーバイドなどのワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用いることでリカバリ損失が少ない電力変換回路とすることができる。
Next, the operation in the period (B) in FIG. 7B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is the direction that flows into the power conversion circuit as indicated by the arrow. In the operation during this period, the switching
以上のように、パワーフローが系統から電力変換装置へ向かう電力変換装置の電力変換回路において、ダイオード109およびダイオード110にワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用い、その他のダイオードはシリコン製などの安価なダイオードを用いることで、低コストかつ損失の小さい電力変換回路が得られる。
As described above, in the power conversion circuit of the power conversion device in which the power flow goes from the system to the power conversion device, diodes of wide band gap semiconductors are used for the
実施の形態3.
図9は、本発明に係る実施の形態3による電力変換回路の回路図である。すなわち、3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成である。図9において、大きなダイオード記号で示すダイオード105、108、109、110がシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなるダイオードである。実施の形態1および2で説明した、いずれの動作も含む双方向の電力変換装置においては、逆回復動作するダイオードはダイオード6及びダイオード7以外の全てのダイオードである。そこで、逆回復動作するダイオード105、108、109、110にシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなるダイオードを適用すれば、パワーフローが系統から電力変換装置、電力変換装置から系統のいずれの動作も行う双方向の電力変換装置の電力変換回路において、損失が少ない電力変換回路とすることができる。なおダイオードは逆回復電荷が無視できるショットキーバリアダイオードが好適である。これによりリカバリ損失が低減でき、電力変換回路の効率向上が達成できるという効果がある。
FIG. 9 is a circuit diagram of a power conversion circuit according to the third embodiment of the present invention. That is, it is a circuit configuration for one phase of the power conversion device having three-level output. In FIG. 9,
逆回復動作を伴わないダイオード6、7にはシリコン等の低コストの素材によるダイオードを適用することにより、電力変換回路のコストアップを極力避けることができるという効果がある。
By applying a diode made of a low-cost material such as silicon to the
実施の形態4.
図10は本発明に係る実施の形態4による電力変換回路の回路図である。105〜108はダイオードであり、シリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなる。ここでスイッチング素子1とダイオード105、スイッチング素子2とダイオード106、スイッチング素子3とダイオード107、スイッチング素子4とダイオード108がそれぞれペアとなり、ペア毎に1つのパワーモジュールを構成する。
FIG. 10 is a circuit diagram of a power conversion circuit according to
なおここでは実施の形態1と同様に、電力変換回路を高力率コンバータとして適用する。高力率コンバータは系統からの受電電力の力率を1にする制御であり、コンバータの出力電圧と出力電流の位相が概ね一致する制御である。本実施の形態4ではパワーフローが系統から電力変換装置へ向かう場合を考える。すなわち中間電位端子Mの電位を基準にして高電位端子Pの電位を出力するモードを正電圧出力モード、中間電位端子Mの電位を基準にして低電位端子Nの電位を出力するモードを負電圧出力モードと定義するとき、正電圧出力モードでは交流一端子ACに流れる電流は電力変換回路に流れ込む方向にあり、負電圧出力モードでは交流一端子ACに流れる電流は電力変換回路から流れ出す方向にある。
Here, as in the first embodiment, the power conversion circuit is applied as a high power factor converter. The high power factor converter is a control for setting the power factor of the received power from the system to 1, and is a control in which the phase of the output voltage and the output current of the converter substantially coincide. In this
この場合、動作は実施の形態1の図4で説明したのと同じ動作となる。すなわち逆回復するダイオードはダイオード105とダイオード108のみとなる。なお本実施の形態ではスイッチング素子とワイドバンドギャップ素材からなるダイオードをペアとするモジュールを並べるため、逆回復しないダイオード106及び107もワイドバンドギャップ素材となるものの、単一のモジュールを並べることで主回路を構成でき、異種のモジュールを並べることが無いため、主回路接続のミスを未然に防止することができる。
In this case, the operation is the same as that described in FIG. 4 of the first embodiment. That is, only the
その他の逆回復動作を伴わないダイオード9、10にはシリコン等の低コストの素材によるダイオードを適用することにより、電力変換回路のコストアップを極力避けることができるという効果がある。
By applying a diode made of a low-cost material such as silicon to the
実施の形態5.
図11は本発明に係る実施の形態5による電力変換回路の回路図である。図11において、41〜44はスイッチング素子、47、48、145、146はダイオードである。47、48、145、146のダイオードのうち、本実施の形態5では、ダイオード145及び146にシリコンカーバイド製のダイオードを適用し、その他のダイオード47及び48には例えば従来のシリコン製のダイオードを適用する。
FIG. 11 is a circuit diagram of a power conversion circuit according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 11,
実施の形態5を適用する電力変換装置として、例えば三相入力の高力率コンバータの代表的な回路図を図12に示す。図12において301〜303は3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成、すなわち、図11に示す回路構成であり、三相受電に対応するため1相分の回路を3つ並列接続している。それぞれの交流一端子ACは三相リアクトル204を介して三相系統電源205に接続される。リアクトル204の電流を対象に周知の制御により相電流が高力率化される。
As a power converter to which the fifth embodiment is applied, for example, a typical circuit diagram of a three-phase input high power factor converter is shown in FIG. In FIG. 12,
ここで、図12に示すようにパワーフローが系統から電力変換装置へ向かう場合を考える。その動作波形は図3と同じであるため図3を参照して動作を説明する。高力率コンバータでは、力率を1にできるだけ近づける動作をするため、三相系統電源205の1相分の電圧Vrとこれに流れる電流Irは図3(a)と同様に周波数と位相が概ね一致する。またこのときの1相分の電力変換回路301の出力電圧波形Vrcは図3(b)のようになり、系統電源の電圧Vrとコンバータの電圧Vrcは概ね位相が一致する。従って図3(b)に示す(A)の期間においては、相の電流Irは正(図12中Irの矢印の向き)の電流が流れる。一方、図3(b)に示す(B)の期間においては、相の電流Irは負(図12中Irの矢印の向きと逆向き)の電流が流れる。
Here, consider the case where the power flow is directed from the grid to the power converter as shown in FIG. Since the operation waveforms are the same as those in FIG. 3, the operation will be described with reference to FIG. Since the high power factor converter operates to make the power factor as close to 1 as possible, the voltage Vr for one phase of the three-phase
図3(b)の(A)の期間、(B)の期間のコンバータ1相分の動作を以下に説明する。まず図3(b)の(A)の期間の動作を図13(a)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路に流れ込む方向である。この期間、スイッチング素子43はオン、スイッチング素子42はオフしている。このときスイッチング素子41とスイッチング素子44を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには高電位端子Pの電位と中間電位端子Mの電位が交互に現れる。ここでスイッチング素子44がオンしたときにはダイオード145に逆電圧が印加されダイオード145が逆回復動作をする。なおスイッチング素子41がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。
The operation for one phase of the converter in the period (A) and the period (B) in FIG. 3B will be described below. First, the operation in the period (A) of FIG. 3B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is the direction that flows into the power conversion circuit as indicated by the arrow. During this period, the switching
次に、図3(b)の(B)の期間の動作を、図13(b)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路から流れだす方向である。この期間、スイッチング素子44はオン、スイッチング素子41はオフしている。このときスイッチング素子42とスイッチング素子43を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには中間電位端子Mの電位と低電位端子Nの電位が交互に現れる。ここでスイッチング素子43がオンしたときにはダイオード146に逆電圧が印加されダイオード146が逆回復動作をする。なおスイッチング素子42がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。
Next, the operation in the period (B) of FIG. 3B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is the direction that flows from the power conversion circuit as indicated by the arrow. During this period, the switching
以上のように、パワーフローが系統から電力変換装置へ向かう場合は、逆回復するダイオードはダイオード145とダイオード146のみとなる。そこで逆回復動作するダイオ
ード145及び146にシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなるダイオードを適用する。なおダイオードは逆回復電荷が無視できるショットキーバリアダイオードが好適である。これによりリカバリ損失が低減でき、電力変換回路の効率向上が達成できるという効果がある。また、逆回復動作を伴わないダイオード47及び48にはシリコン等の低コストの素材によるダイオードを適用することにより、電力変換回路のコストアップを極力避けることができるという効果がある。
As described above, when the power flow is directed from the system to the power conversion device, only the
実施の形態6.
図14は、本発明に係る実施の形態6による電力変換回路の回路図である。すなわち、3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成である。図14において、図11と同様41〜44はスイッチング素子、45、46、147、148はダイオード、11及び12は電圧源としてのコンデンサである。単相出力の場合にはこれを2回路用い、三相出力の場合にはこれを3回路用いて電力変換装置を構成する。本実施の形態6においては、ダイオード147およびダイオード148をワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、その他のダイオードは、シリコン製など比較的逆回復は遅いが低コストのダイオードとしている。
FIG. 14 is a circuit diagram of a power conversion circuit according to the sixth embodiment of the present invention. That is, it is a circuit configuration for one phase of the power conversion device having three-level output. 14, 41 to 44 are switching elements, 45, 46, 147 and 148 are diodes, and 11 and 12 are capacitors as voltage sources. In the case of a single-phase output, two circuits are used, and in the case of a three-phase output, three circuits are used to constitute a power conversion device. In the sixth embodiment, the
実施の形態6を適用する電力変換装置として、例えば三相入力の高力率コンバータの代表的な回路図を図15に示す。図15において311〜313は3レベルの出力をもつ電力変換装置の1相分の回路構成、すなわち、図14に示す回路構成であり、三相受電に対応するため1相分の回路を3つ並列接続している。それぞれの交流一端子ACは三相リアクトル204を介して三相系統電源205に接続される。リアクトル204の電流を対象に周知の制御により相電流が高力率化される。
As a power converter to which the sixth embodiment is applied, for example, a typical circuit diagram of a three-phase input high power factor converter is shown in FIG. In FIG. 15,
ここで、図15に示すようにパワーフローが電力変換装置から系統へ向かう場合を考える。動作波形は図7に示すものと同じであるため、図7を参照して動作を説明する。高力率コンバータでは、力率を1にできるだけ近づける動作をするため、三相系統電源205の1相分の電圧Vrとこれに流れる電流Irは図7(a)のように周波数が一致するが位相は概ね反転する。またこのときの1相分の電力変換回路311の出力電圧波形Vrcは図のようになり、VrとVrcは概ね位相が一致する。従って図7(b)の(A)の期間においては、相の電流Irは負(図15中Irの矢印の向きと逆向き)の電流が流れる。一方、図7(b)の(B)の期間においては、相の電流Irは正(図15中Irの矢印の向き)の電流が流れる。
Here, consider a case where the power flow is directed from the power converter to the grid as shown in FIG. Since the operation waveforms are the same as those shown in FIG. 7, the operation will be described with reference to FIG. Since the high power factor converter operates to make the power factor as close as possible to 1, the voltage Vr for one phase of the three-phase
図7(b)の(A)の期間、(B)の期間のコンバータ1相分の動作を以下に説明する。まず図7(b)の(A)の期間の動作を図16(a)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路から流れ出る方向である。この期間、スイッチング素子43はオン、スイッチング素子42はオフしている。このときスイッチング素子41とスイッチング素子44を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには高電位端子Pの電位と中間電位端子Mの電位が交互に現れる。ここでスイッチング素子41がオンしたときにはダイオード148に逆電圧が印加されダイオード148が逆回復動作をする。なおスイッチング素子44がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。
The operation for one phase of the converter in the period (A) and the period (B) in FIG. 7B will be described below. First, the operation in the period (A) of FIG. 7B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is a direction that flows out of the power conversion circuit as indicated by an arrow. During this period, the switching
次に、図7(b)の(B)の期間の動作を、図16(b)にしたがって説明する。この期間における交流一端子ACの電流は矢印で示すように電力変換回路に流れ込む方向である。この期間、スイッチング素子44はオン、スイッチング素子41はオフしている。このときスイッチング素子42とスイッチング素子43を相補的にオンオフすることにより、交流一端子ACには中間電位端子Mの電位と低電位端子Nの電位が交互に現れる。ここでスイッチング素子42がオンしたときにはダイオード147に逆電圧が印加されダイオード147が逆回復動作をする。なおスイッチング素子43がオンしたときには上記のような逆回復動作をするダイオードはない。
Next, the operation in the period (B) of FIG. 7B will be described with reference to FIG. The current of the AC one-terminal AC during this period is the direction that flows into the power conversion circuit as indicated by the arrow. During this period, the switching
以上のように、パワーフローが電力変換装置から系統へ向かう場合は、逆回復するダイオードはダイオード147とダイオード148のみとなる。そこで逆回復動作するダイオード147及び148にシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなるダイオードを適用する。なおダイオードは逆回復電荷が無視できるショットキーバリアダイオードが好適である。これによりリカバリ損失が低減でき、電力変換回路の効率向上が達成できるという効果がある。また、逆回復動作を伴わないダイオード45及び46にはシリコン等の低コストの素材によるダイオードを適用することにより、電力変換回路のコストアップを極力避けることができるという効果がある。
As described above, when the power flow is directed from the power conversion device to the grid, only the
実施の形態7.
図17は本発明に係る実施の形態7による電力変換回路の回路図である。本実施の形態7では、図17のダイオード145、146、147、148の全てにシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなるダイオードを適用する。実施の形態5および6で説明した、いずれの動作も含む双方向の電力変換装置においては、逆回復動作するダイオードは全てのダイオードである。そこで、逆回復動作するダイオード145、146、147、148にシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ素材からなるダイオードを適用すれば、パワーフローが系統から電力変換装置、電力変換装置から系統のいずれの動作も行う双方向の電力変換装置の電力変換回路において、損失が少ない電力変換回路とすることができる。なおダイオードは逆回復電荷が無視できるショットキーバリアダイオードが好適である。これによりリカバリ損失が低減でき、電力変換回路の効率向上が達成できるという効果がある。
FIG. 17 is a circuit diagram of a power conversion circuit according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, diodes made of a wide band gap material such as silicon carbide are applied to all of the
実施の形態8.
実施の形態2では、図5において逆電圧が印加されるダイオード109、110のみをワイドバンドギャップ半導体のダイオードとした。図6に示すような電力変換装置において、直流母線電圧、すなわち図6における高電位端子Pと低電位端子Nとの間の電圧に対する出力電圧Vrcの比が高い場合、いわゆる変調率が高い運転を行う場合には、図18に
示すように出力電圧Vrcのパルス幅が広がり、ACの電位においてP点電位が発生する割
合はM点電位が発生する割合よりも高くなる。
Embodiment 8 FIG.
In the second embodiment, only the
図18は出力電圧が正となる半周期分の電流と電圧を示す図であり、上から図5におけるスイッチング素子1を流れる電流、ダイオード109を流れる電流、AC側の出力電圧Vrcを示している。図で判るように、変調率が高いこと(図18では変調率が0.9の場
合)からスイッチ1を流れる電流よりもダイオード109を流れる電流が実効値で少なくなる。図18の例では、スイッチング素子1の電流実効値は120Aであるのに対し、ダ
イオード109の電流実効値は50Aとなる。従って図5に示したワイドバンドギャップ
半導体からなるダイオード109の電流容量はスイッチング素子1の電流容量よりも小さいものを選定できる。出力電圧が負となるもう一方の半周期も同様であるため、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード110の電流容量はスイッチング素子4の電流容量よりも小さいものを選定できる。なお、この選定は、実施の形態3、すなわち図9の電力変換回路にもあてはまる。図9において、変調率が高い場合に電流の実効値が少なくなるのはダイオード109及びダイオード110であるため、これらのダイオードの電流容量をスイッチング素子よりも小さく設定することができる。
FIG. 18 is a diagram showing the current and voltage for a half cycle in which the output voltage is positive, and shows the current flowing through the switching
以上のように、パワーフローが電力変換装置から系統へ向かう電力変換装置の電力変換回路であって、かつ変調率が高い変換を行う場合には、ダイオード109及びダイオード110にスイッチング素子1やスイッチング素子4よりも電流容量の小さいワイドバンド
ギャップ半導体のダイオードを用いることで、ワイドバンドギャップ半導体のチップサイズを縮小し、更なる低コストかつ損失の小さい電力変換回路が得られる。
As described above, when the power flow is the power conversion circuit of the power conversion device from the power conversion device to the grid and the conversion is performed with a high modulation rate, the switching
このことは同様に実施の形態6の図14の電力変換回路にもあてはまる。図15に示すような電力変換装置において、変調率が高い運転を行う場合には、図18と同様に出力電圧Vrcのパルス幅が広がり、ACの電位のP点電位が発生する割合はM点電位が発生する
割合よりも高くなる。従ってスイッチング素子41を流れる電流よりもダイオード148を流れる電流が実効値で少なくなる。よって図14に示したワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード148の電流容量はスイッチング素子41の電流容量よりも小さいものを選定できる。出力電圧が負となるもう一方の半周期も同様であるため、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード147の電流容量はスイッチング素子42の電流容量よりも小さいものを選定できる。なお、この選定は、実施の形態7、すなわち図17の電力変換回路にもあてはまる。図17において、変調率が高い場合に電流の実効値が少なくなるのはダイオード147及びダイオード148であるため、これらのダイオードの電流容量をスイッチング素子よりも小さく設定することができる。
This also applies to the power conversion circuit of FIG. 14 of the sixth embodiment. In the power conversion apparatus as shown in FIG. 15, when the operation with a high modulation rate is performed, the pulse width of the output voltage Vrc is widened as in FIG. It becomes higher than the rate at which the potential is generated. Therefore, the current flowing through the
以上のように、パワーフローが電力変換装置から系統へ向かう電力変換装置の電力変換回路であって、かつ変調率が高い変換を行う場合には、ダイオード147及びダイオード148にスイッチング素子41やスイッチング素子42よりも電流容量の小さいワイドバンドギャップ半導体のダイオードを用いることで、ワイドバンドギャップ半導体のチップサイズを縮小し、更なる低コストかつ損失の小さい電力変換回路が得られる。
As described above, when the power flow is a power conversion circuit of the power conversion device that goes from the power conversion device to the grid and conversion with a high modulation rate is performed, the switching
実施の形態9.
実施の形態1〜6においては、逆回復動作しないダイオードを非ワイドバンドギャップ半導体によるダイオードとした。ここでダイオードが逆回復動作しないことを条件に、ダイオードをPINダイオード(p-intrinsic-n Diode)としてもよい。PINダイオードとは、PN間に電気抵抗の大きな半導体層をはさみ少数キャリア蓄積効果を大きくしたものであり
、ダイオードに順方向電流を流したときのダイオード両端電圧を極めて低くすることができる。ただし逆回復電荷が大きくなるという欠点があるが、実施の形態1〜6においては逆回復するダイオードのみを、例えばシリコンカーバイドなどのワイドバンドギャップ半導体によるショットキーバリアダイオードで構成しており、逆回復動作しないダイオードをPINダイオードとしても問題とはならない。これよりダイオードに発生する導通損失を
更に抑制することができるため、電力変換回路の更なる高効率化を達成することができるという効果がある。
In the first to sixth embodiments, the diode that does not perform the reverse recovery operation is a diode made of a non-wide band gap semiconductor. Here, the diode may be a PIN diode (p-intrinsic-n Diode) on condition that the diode does not perform reverse recovery operation. The PIN diode is a semiconductor layer having a large electrical resistance sandwiched between PNs to increase the minority carrier accumulation effect, and the voltage across the diode when a forward current flows through the diode can be made extremely low. However, although there is a drawback that the reverse recovery charge becomes large, in the first to sixth embodiments, only the reverse recovery diode is composed of a Schottky barrier diode made of a wide band gap semiconductor such as silicon carbide, for example. It does not matter if a non-operating diode is a PIN diode. As a result, the conduction loss generated in the diode can be further suppressed, so that the efficiency of the power conversion circuit can be further increased.
また、実施の形態1〜8においては逆回復動作をするダイオードをシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ半導体で構成したが、スイッチング素子についてもシリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ半導体を適用することができる。これによりスイッチング速度が向上し、電力変換回路の更なる効率向上を実現できるという効果がある。 In the first to eighth embodiments, the diode that performs the reverse recovery operation is configured by a wide band gap semiconductor such as silicon carbide. However, a wide band gap semiconductor such as silicon carbide can also be applied to the switching element. As a result, the switching speed is improved, and the efficiency of the power conversion circuit can be further improved.
また、ワイドバンドギャップ半導体としてシリコンカーバイド(炭化珪素、SiC)を例にとって説明したが、シリコンカーバイドに限らず、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドなどの半導体であっても良い。
また、本発明では、実施の形態1〜4と実施の形態5〜7の2種類の3レベルの出力をもつ電力変換回路を示したが、それ以外の3レベルの出力をもつ電力変換回路についても同様に当てはまることは言うまでも無い。
Further, although silicon carbide (silicon carbide, SiC) has been described as an example of the wide band gap semiconductor, it is not limited to silicon carbide but may be a semiconductor such as gallium nitride material or diamond.
Moreover, in this invention, although the power converter circuit which has two types of 3 level outputs of Embodiment 1-4 and Embodiments 5-7 was shown, about the power converter circuit which has the output of 3 levels other than that It goes without saying that the same applies.
1〜4、41〜44:スイッチング素子
5〜10、45〜48:ダイオード
105〜110、145〜148:ワイドバンドギャップ半導体のダイオード
P:高電位端子 N:低電位端子
M:中間電位端子 AC:交流一端子
1-4, 41-44: switching elements 5-10, 45-48: diodes 105-110, 145-148: wide bandgap semiconductor diodes P: high potential terminal N: low potential terminal M: intermediate potential terminal AC: AC terminal
Claims (12)
上記複数のダイオードのうち、電力を変換する動作において、順方向電圧が印加されて順方向電流が流れた後に逆方向電圧が印加されることにより逆回復動作を行うダイオードをワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、逆回復動作を行わないダイオードの少なくとも一つをワイドバンドギャップ半導体以外のダイオードとしたことを特徴とする電力変換回路。 A direct current three terminal comprising a high potential terminal that provides a high direct current potential, a low potential terminal that imparts a low direct current potential, and an intermediate potential terminal that provides an intermediate potential that is an intermediate potential between the high potential and the low potential; Provided between one AC terminal, a plurality of switching elements and a plurality of diodes, the three potentials provided by the three DC terminals appear sequentially at the one AC terminal, the three DC terminals and the one AC terminal In the power conversion circuit that converts power between
Among the plurality of diodes, in a power conversion operation, a diode that performs a reverse recovery operation by applying a reverse voltage after a forward voltage is applied and a forward current flows is a wide band gap semiconductor diode. And at least one of the diodes that does not perform reverse recovery operation is a diode other than the wide band gap semiconductor.
第一のスイッチング素子とこの第一のスイッチング素子と逆並列に接続された第一のダイオードとの第一の並列体、
第二のスイッチング素子とこの第二のスイッチング素子と逆並列に接続された第二のダイオードとの第二の並列体、
を直列に接続し、
上記交流一端子と低電位端子との間に、該交流一端子から順に、
第三のスイッチング素子とこの第三のスイッチング素子と逆並列に接続された第三のダイオードとの第三の並列体、
第四のスイッチング素子とこの第四のスイッチング素子と逆並列に接続された第四のダイオードとの第四の並列体、
を直列に接続し、
上記第一の並列体と上記第二の並列体との接続点と中間電位端子との間に第五のダイオードを接続し、
上記第三の並列体と上記第四の並列体との接続点と中間電位端子との間に第六のダイオードを接続し、
上記第一乃至第六のダイオードのうち、電力を変換する動作において、順方向電圧が印加されて順方向電流が流れた後に逆方向電圧が印加されることにより逆回復動作を行うダイオードをワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、逆回復動作を行わないダイオードの少なくとも一つをワイドバンドギャップ半導体以外のダイオードとしたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路。 Between the high potential terminal and the AC one terminal, in order from the high potential terminal,
A first parallel body of a first switching element and a first diode connected in antiparallel with the first switching element;
A second parallel body of a second switching element and a second diode connected in antiparallel with the second switching element;
Connected in series,
Between the one AC terminal and the low potential terminal, in order from the one AC terminal,
A third parallel body of a third switching element and a third diode connected in antiparallel with the third switching element;
A fourth parallel body of a fourth switching element and a fourth diode connected in antiparallel with the fourth switching element;
Connected in series,
A fifth diode is connected between the connection point between the first parallel body and the second parallel body and the intermediate potential terminal,
A sixth diode is connected between a connection point between the third parallel body and the fourth parallel body and the intermediate potential terminal;
Among the first to sixth diodes, in the operation of converting power, a diode that performs reverse recovery operation by applying a reverse voltage after a forward voltage is applied and a forward current flows is a wideband diode. 2. The power conversion circuit according to claim 1, wherein a gap semiconductor diode is used, and at least one of the diodes that does not perform reverse recovery operation is a diode other than a wide band gap semiconductor.
上記交流一端子と低電位端子との間に第二のスイッチング素子とこの第二のスイッチング素子に逆並列に接続された第二のダイオードとの第二の並列体を接続し、
中間電位端子と上記交流一端子との間に、第三のスイッチング素子とこの第三のスイッチング素子に逆並列に接続された第三のダイオードとの第三の並列体と、第四のスイッチング素子とこの第四のスイッチング素子に逆並列に接続された第四のダイオードとの第四の並列体との直列体を接続し、
上記第一乃至第四のダイオードのうち、電力を変換する動作において、順方向電圧が印加されて順方向電流が流れた後に逆方向電圧が印加されることにより逆回復動作を行うダイオードのみをワイドバンドギャップ半導体のダイオードとし、逆回復動作を行わないダイオードの少なくとも一つをワイドバンドギャップ半導体以外のダイオードとしたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路。 A first parallel body of a first switching element and a first diode connected in antiparallel to the first switching element is connected between the high potential terminal and the AC one terminal,
A second parallel body of a second switching element and a second diode connected in antiparallel to the second switching element is connected between the AC one terminal and the low potential terminal,
A third parallel body of a third switching element and a third diode connected in reverse parallel to the third switching element between the intermediate potential terminal and the one AC terminal; and a fourth switching element. And a series body of a fourth parallel body with a fourth diode connected in antiparallel to the fourth switching element,
Among the first to fourth diodes, in the operation of converting power, only the diode that performs the reverse recovery operation by applying the reverse voltage after the forward voltage is applied and the forward current flows is widened. The power conversion circuit according to claim 1, wherein a diode of a band gap semiconductor is used, and at least one of the diodes that does not perform reverse recovery operation is a diode other than the wide band gap semiconductor.
Power conversion circuit according to any one of claims 1 to 11 the switching element is characterized in that it is a wide band gap semiconductor switching element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010109159A JP5554140B2 (en) | 2009-09-04 | 2010-05-11 | Power conversion circuit |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009204730 | 2009-09-04 | ||
JP2009204730 | 2009-09-04 | ||
JP2010109159A JP5554140B2 (en) | 2009-09-04 | 2010-05-11 | Power conversion circuit |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013268296A Division JP5774086B2 (en) | 2009-09-04 | 2013-12-26 | Power conversion circuit |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011078296A JP2011078296A (en) | 2011-04-14 |
JP2011078296A5 JP2011078296A5 (en) | 2012-11-22 |
JP5554140B2 true JP5554140B2 (en) | 2014-07-23 |
Family
ID=44021659
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010109159A Active JP5554140B2 (en) | 2009-09-04 | 2010-05-11 | Power conversion circuit |
JP2013268296A Active JP5774086B2 (en) | 2009-09-04 | 2013-12-26 | Power conversion circuit |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013268296A Active JP5774086B2 (en) | 2009-09-04 | 2013-12-26 | Power conversion circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP5554140B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10707776B2 (en) | 2015-12-25 | 2020-07-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | 3-level power conversion circuit including serially-connected switching element and diode |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5710387B2 (en) * | 2011-06-03 | 2015-04-30 | 株式会社東芝 | Power converter |
JP5682459B2 (en) * | 2011-06-07 | 2015-03-11 | 富士電機株式会社 | 5-level conversion circuit |
US9322587B2 (en) | 2011-06-17 | 2016-04-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump device, air conditioner, and refrigerating machine |
KR101616657B1 (en) | 2011-09-30 | 2016-04-28 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Main electric motor for railway vehicle |
JP5726055B2 (en) * | 2011-12-01 | 2015-05-27 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
CN103988030B (en) * | 2011-12-14 | 2017-07-11 | 三菱电机株式会社 | Heat pump assembly, the air conditioner with heat pump assembly, Teat pump boiler, refrigerator and refrigeration machine |
JP5863442B2 (en) * | 2011-12-22 | 2016-02-16 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor module |
CN102427302B (en) * | 2011-12-27 | 2014-03-12 | 中国东方电气集团有限公司 | Topological structure of full-NPC (non player character) three-level two-stage converter for battery energy accumulation and modulating method |
WO2013099053A1 (en) | 2011-12-28 | 2013-07-04 | パナソニック株式会社 | Multilevel inverter device |
JP5970983B2 (en) * | 2012-07-03 | 2016-08-17 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
CN102904217B (en) * | 2012-10-12 | 2015-04-15 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | Diode-clamped three-level insulated gate bipolar translator (IGBT) drive protection circuit, diode-clamped three-level (IGBT) drive module, and diode-clamped three-level topology device |
CN102946205A (en) * | 2012-10-29 | 2013-02-27 | 华为技术有限公司 | Three-level inverter and power supply equipment |
JP6184107B2 (en) * | 2013-01-29 | 2017-08-23 | 株式会社東芝 | Neutral point clamp type power converter |
JP6179487B2 (en) * | 2014-08-26 | 2017-08-16 | 富士電機株式会社 | Semiconductor module unit of 3-level power converter |
JP6240334B2 (en) * | 2014-08-29 | 2017-11-29 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Converter and power conversion device using the same |
US10038392B2 (en) | 2014-08-29 | 2018-07-31 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Inverter |
KR101994023B1 (en) | 2015-04-20 | 2019-06-27 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | Converter and power converter using it |
WO2017179112A1 (en) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Converter and power conversion device using same |
JP6701520B2 (en) * | 2016-05-13 | 2020-05-27 | 富士電機株式会社 | Power converter |
US9923482B2 (en) * | 2016-07-20 | 2018-03-20 | Infineon Technologies Ag | System and method for a power inverter with controllable clamps |
JP6840985B2 (en) * | 2016-10-21 | 2021-03-10 | 富士電機株式会社 | 3-level rectifier |
WO2018135159A1 (en) | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 富士電機株式会社 | Three-level inverter |
US10778114B2 (en) | 2018-01-31 | 2020-09-15 | Gan Systems Inc. | Enhanced performance hybrid three-level inverter/rectifier |
JP2021048696A (en) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 株式会社東芝 | Charging and discharging device |
WO2021161412A1 (en) * | 2020-02-12 | 2021-08-19 | 株式会社デンソー | Inverter |
JP7468158B2 (en) * | 2020-06-01 | 2024-04-16 | 富士電機株式会社 | Power conversion device and semiconductor module |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE9502249D0 (en) * | 1995-06-21 | 1995-06-21 | Abb Research Ltd | Converter circuitry having at least one switching device and circuit module |
DE19638620A1 (en) * | 1996-09-20 | 1998-04-02 | Siemens Ag | Self-adjusting static converter circuit arrangement |
JP3262032B2 (en) * | 1997-08-07 | 2002-03-04 | 株式会社日立製作所 | Inverter device |
JPH11220886A (en) * | 1997-11-25 | 1999-08-10 | Denso Corp | Multilevel-type power converter |
JP2002247862A (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Hitachi Ltd | Power converter |
JP4221212B2 (en) * | 2002-11-21 | 2009-02-12 | 株式会社東芝 | Hybrid power converter |
JP4455914B2 (en) * | 2004-03-31 | 2010-04-21 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
EP1805880A2 (en) * | 2004-10-20 | 2007-07-11 | Ballard Power Systems Corporation | Power system method and apparatus |
JP4582629B2 (en) * | 2004-11-30 | 2010-11-17 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 3-level inverter |
JP2006271042A (en) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Multilevel inverter |
JP2006304530A (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi Ltd | Operation method of power converter |
JP2009022062A (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 3-level power conversion circuit wiring structure |
JP5040585B2 (en) * | 2007-10-24 | 2012-10-03 | 富士電機株式会社 | Power conversion system |
JP5770412B2 (en) * | 2008-01-31 | 2015-08-26 | ダイキン工業株式会社 | Power converter |
-
2010
- 2010-05-11 JP JP2010109159A patent/JP5554140B2/en active Active
-
2013
- 2013-12-26 JP JP2013268296A patent/JP5774086B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10707776B2 (en) | 2015-12-25 | 2020-07-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | 3-level power conversion circuit including serially-connected switching element and diode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011078296A (en) | 2011-04-14 |
JP2014057520A (en) | 2014-03-27 |
JP5774086B2 (en) | 2015-09-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5554140B2 (en) | Power conversion circuit | |
EP2713495B1 (en) | Multilevel converter system | |
JP5745051B2 (en) | Multi-level voltage converter | |
JP5461899B2 (en) | Power converter | |
JP4772542B2 (en) | Power converter | |
JP6032393B2 (en) | Rectifier circuit | |
US20160043659A1 (en) | Multilevel converter | |
JP4759673B2 (en) | Multi-level converter and control method thereof | |
JP4375489B1 (en) | Power converter | |
WO2011111262A1 (en) | Power semiconductor module, electric power converter, and railway vehicle | |
JP6613883B2 (en) | 3-level power conversion circuit | |
JP6136011B2 (en) | Semiconductor device and power conversion device | |
EP2728734A1 (en) | A three-level neutral-point-clamped inverter | |
CN103797702A (en) | Multilevel power conversion circuit | |
CN106605360A (en) | Inverter | |
US20140153287A1 (en) | System and method for improving power conversion efficiency | |
JP2020088053A5 (en) | ||
Rafin et al. | Performance analysis of the three transistor voltage source inverter using different PWM techniques | |
Sanjeev et al. | Analysis of conduction and switching losses in two level inverter for low power applications | |
JP2013116020A (en) | Power conversion apparatus | |
JP4491718B2 (en) | 3-level converter | |
JP2015201947A (en) | Power semiconductor devices | |
WO2017034028A1 (en) | Control method and control device for inverter, and inverter device | |
JP2004282940A (en) | Semiconductor element module and ac-ac power converter | |
Baier et al. | Improving efficiency in the shoot-through state of a single-phase z-source inverter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121009 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121009 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140430 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140528 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5554140 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |