(57)【要約】【課題】電力変換装置において、電力変換主回路から大地に流れる漏れ電流の低減を、導電性電位固定用抵抗の適用によって実現する。【解決手段】IGBT（半導体素子）を実装するヒートシンク（導電性部材）の電位を、電力変換直流主回路に接続する導電性電位固定用抵抗同士の接続点に電気的に接続することで、大地とヒートシンク（導電性部材）の間の印加電圧を低減させ、浮遊容量を介して大地に流れる漏れ電流の低減を図る。【効果】電力変換装置に適用される各種基板や鉄鋼プラントに適用される他の機器に対する誤作動等の悪影響を低減できる。【選択図】図２
2010178542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧と任意の周波数及び振幅を有する交流電圧とを順変換及び逆変換する電力変換装置において、
前記交流電圧を前記直流電圧に順変換する順変換器と前記直流電圧を前記交流電圧に逆変換する逆変換器との間を並行に接続する正側直流電源の母線と負側直流電源の母線との間に、前記正側直流電源の母線電位を出力するための複数個の半導体素子を直列に接続した正側半導体素子群と、前記負側直流電源の母線電位を出力するための複数個の半導体素子を直列に接続した負側半導体素子群とが接続され、
前記正側半導体素子群と前記負側半導体素子群とは直列に接続され、
前記正側半導体素子群は正側導電性部材に取付けられ、
前記負側半導体素子群は負側導電性部材に取付けられ、
前記正側導電性部材及び前記負側導電性部材は、前記正側直流電源の母線と前記負側直流電源の母線との間に接続された２直列接続の第１の導電性部材電位固定用抵抗と第２の導電性部材電位固定用抵抗との間の電位に各々固定される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流電圧と任意の周波数及び振幅を有する交流電圧とを順変換及び逆変換する電力変換装置であって、
前記交流電圧を前記直流電圧に順変換する順変換器と前記直流電圧を前記交流電圧に逆変換する逆変換器との間を並行に接続する正側直流電源の母線、中性点直流電源の母線、及び負側直流電源の母線がそれぞれ設置され、
前記正側直流電源の母線と前記負側直流電源の母線との間に、前記正側直流電源の母線電位を出力するための複数個の半導体素子を直列に接続した正側半導体素子群と、前記中性点直流電源の母線電位を出力するための複数個の半導体素子を直列に接続した第１の中性点半導体素子群及び第２の中性点半導体素子群と、前記負側直流電源の母線電位を出力するための複数個の半導体素子を直列に接続した負側半導体素子群とが接続され、
前記正側半導体素子群と前記第１の中性点半導体素子群、前記第２の中性点半導体素子群と前記負側半導体素子群は直列に接続され、
前記正側半導体素子群と前記第１の中性点半導体素子群の接続点と前記中性点直流電源の母線との間に正側ダイオード群が接続され、
前記負側半導体素子群と前記第２の中性点半導体素子群の接続点と前記中性点直流電源の母線との間に負側ダイオード群が接続され、
前記第１の中性点半導体素子群と前記第２の中性点半導体素子群の接続点は前記電力変換装置の出力点となり、
前記正側ダイオード群と前記負側ダイオード群は、同一のダイオード導電性部材に取付けられ、
前記正側半導体素子群は正側導電性部材に取付けられ、
前記第１の中性点半導体素子群は第１の中性点導電性部材に取付けられ、
前記第２の中性点半導体素子群は第２の中性点導電性部材に取付けられ、
前記負側半導体素子群は負側導電性部材に取付けられ、
前記ダイオード導電性部材は、前記中性点直流電源の母線に接続され、
前記正側導電性部材は、前記正側直流電源の母線と前記中性点直流電源の母線との間に接続された２直列接続の第１の正側導電性部材電位固定用抵抗と第２の正側導電性部材電位固定用抵抗との間の電位に固定され、
前記負側導電性部材は、前記中性点直流電源の母線と前記負側直流電源の母線との間に接続された２直列接続の第１の負側導電性部材電位固定用抵抗と第２の負側導電性部材電位固定用抵抗との間の電位に固定され、
前記第１の中性点導電性部材と第２の中性点導電性部材とは、前記電力変換装置の出力点と前記中性点直流電源の母線との間に接続された２直列接続の第１の中性点導電性部材電位固定用抵抗と第２の中性点導電性部材電位固定用抵抗との間に各々、電位が固定される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適用される半導体素子群を取付ける導電性部材の電位を固定するための回路構成を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を任意の回転速度で回転させるために電力変換装置が用いられる。電力変換装置には、一般に交流電圧を直流電圧に順変換する順変換器と直流電圧を交流電圧に逆変換する逆変換器とが適用され、正側直流電源、負側直流電源、正側直流電源と負側直流電源の中間点である中性点直流電源各々に直流電圧の脈流を平滑化する平滑コンデンサが接続され、正側直流電源、負側直流電源、中性点直流電源は電力変換素子を介して出力点に接続する構成がある。そして、それらの半導体素子を繰り返し導通及び遮断（以後スイッチングと記す）させることで、実質的な交流電圧を作り出し、主商用電源から変圧器を介して得られる交流電圧を順変換器により、直流電圧へ変換する。そして、得られた直流電圧を逆変換器により、任意の周波数及び振幅を有する交流電圧へ変換し、交流電動機へ電力を供給することで、交流電動機の速度を加速制御する。
【０００３】
また、前記半導体素子のスイッチングにより、交流電動機からの交流電圧を逆変換器により、直流電圧へ変換し、さらに、得られた直流電圧を順変換器により、商用周波数の交流電圧へ変換し、変圧器を介して主商用電源へ電力を回生することで、交流電動機の速度を減速制御する。
【０００４】
ところで、鉄鋼圧延プラントに適用される交流電動機は、その適用用途により、数[ｋＷ]の補機電動機から、数千[ｋＷ]の主機電動機まで多種存在する。したがって、それを駆動する電力変換装置も様々な容量のものが存在し、主機電動機駆動用となると、数千[ｋＶＡ]以上の容量が必要となる。
【０００５】
電力変換装置の容量を増加する方法として、それを構成する電力変換直流主回路の主回路直流電圧を高電圧化する方法がある。電力変換装置を高圧化するには、電力変換直流主回路に接続される半導体素子の絶縁耐圧仕様を高耐圧化する必要があり、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールの場合は、IGBTモジュールの取付け板となるベース板とコレクタ主端子及びエミッタ主端子との間の絶縁耐圧仕様を高耐圧化することに相当する。また、ダイオードモジュールの場合も同様となり、ダイオードモジュールの取付け板となるベース板とアノード主端子及びカソード主端子との間の絶縁耐圧仕様を高耐圧化することに相当する。ここで、絶縁耐圧とは、半導体素子内外で絶縁破壊が生じない電圧値のことである。
【０００６】
IGBTモジュール及びダイオードモジュールは、一般にIGBTモジュール及びダイオードモジュールを冷却するための導電性であるヒートシンク上に実装するため、IGBTモジュール及びダイオードモジュールのベース板の電位は、ヒートシンク電位と電気的に接続される。
【０００７】
ここで、電力変換装置の高圧化を実現させる従来の方法として、例えば２個のIGBTモジュールを直列接続して構成されるIGBTモジュール群と２個のダイオードモジュールを直列接続して構成されるダイオードモジュール群とを１つのスイッチとして機能させる回路構成がある。
【０００８】
この従来の回路構成において、前記IGBTモジュール群は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各１相当たり４組ずつ割り当てられる。この４組は、正側直流電源の母線電位を出力するための正側IGBTモジュール群と、中性点直流電源の母線電位を出力するための第１の中性点IGBTモジュール群及び第２の中性点IGBTモジュール群と、負側直流電源の母線電位を出力するための負側IGBTモジュール群からなる。これらは正側直流電源の母線と負側直流電源の母線との間に直列に接続される。
【０００９】
また、前記ダイオードモジュール群は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各１相当たり２組ずつ割り当てられる。正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群の接続点と中性点直流電源の母線の間と、負側IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群の接続点と中性点直流電源の母線の間に各々、中性点直流電源の母線電位を出力するための２直列接続の第１の正側ダイオードモジュールと第２の正側ダイオードモジュールからなる正側ダイオードモジュール群と、第１の負側ダイオードモジュールと第２の負側ダイオードモジュールからなる負側ダイオードモジュール群が接続される。
【００１０】
正側ダイオードモジュール群の第１の正側ダイオードモジュールのカソード主端子は、正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群との接続点に接続される。そのアノード主端子は第２の正側ダイオードモジュールのカソード主端子と接続される。第２の正側ダイオードモジュールのアノード主端子は中性点直流電源と接続される。
【００１１】
負側ダイオードモジュール群の第１の負側ダイオードモジュールのカソード主端子は中性点直流電源と接続される。そのアノード主端子は第２の負側ダイオードモジュールのカソード主端子と接続される。そのアノード主端子は負側IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群との接続点に接続される。
【００１２】
IGBTモジュールは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相で８個ずつ適用される。正側IGBTモジュール群である１直列目正側IGBTモジュールのコレクタ主端子は正側直流電源の母線に接続される。１直列目正側IGBTモジュールのエミッタ主端子は２直列目正側IGBTモジュールのコレクタ主端子と接続される。２直列目正側IGBTモジュールのエミッタ主端子は第１の中性点IGBTモジュール群である１直列目第１の中性点IGBTモジュールのコレクタ主端子と接続される。１直列目第１の中性点IGBTモジュールのエミッタ主端子は２直列目第１の中性点IGBTモジュールのコレクタ主端子と接続される。
【００１３】
２直列目第１の中性点IGBTモジュールのエミッタ主端子は第２の中性点IGBTモジュール群である１直列目第２の中性点IGBTモジュールのコレクタ主端子に接続される。１直列目第２の中性点IGBTモジュールのエミッタ主端子は２直列目第２の中性点IGBTモジュールのコレクタ主端子に接続される。
【００１４】
２直列目第２の中性点IGBTモジュールのエミッタ主端子は負側IGBTモジュール群である１直列目負側IGBTモジュールのコレクタ主端子に接続される。１直列目負側IGBTモジュールのエミッタ主端子は２直列目負側IGBTモジュールのコレクタ主端子と接続される。２直列目負側IGBTモジュールのエミッタ主端子は負側直流電源の母線と接続される。
【００１５】
各相の出力点は、第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群との接続点になる。
【００１６】
IGBTモジュールを実装するヒートシンクとダイオードモジュールを実装するヒートシンクは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相６個ずつ割り当てられる。正側IGBTモジュール群は１個の正側ヒートシンク上に実装され、第１の中性点IGBTモジュール群は、１個の第１の中性点ヒートシンク上に実装され、第２の中性点IGBTモジュール群は、１個の第２の中性点ヒートシンク上に実装される。
【００１７】
負側IGBTモジュール群は１個の負側ヒートシンク上に実装される。また、正側ダイオード群は、１個の正側ダイオード用ヒートシンク上に実装され、負側ダイオード群は、１個の負側ダイオード用ヒートシンク上に実装される。
【００１８】
正側ヒートシンクと第１の中性点ヒートシンクと第２の中性点ヒートシンクと負側ヒートシンクを、そのヒートシンク上に実装されるIGBTモジュール同士の直列接続した接続点と接続することにより、ヒートシンク電位及びIGBTモジュールのベース板の電位は各々、IGBTモジュール群の１直列目IGBTモジュールのエミッタ主端子の電位及び２直列目IGBTモジュールのコレクタ主端子の電位と電気的に接続されることになり、IGBTモジュールのスイッチングによって、ヒートシンク電位及びIGBTモジュールのベース板の電位は変動する。
【００１９】
正側／負側ダイオード用ヒートシンクの場合も、IGBTモジュール群を実装する各ヒートシンクと同様の回路構成とし、そのヒートシンク上に実装されるダイオードモジュール同士の直列接続した接続点とダイオード用ヒートシンクを接続することにより、ヒートシンク電位及びダイオードモジュールのベース板の電位は、ダイオードモジュールの導通・遮断によって変動する。また、大地と各ヒートシンク及び各IGBTモジュール、ダイオードモジュールのベース板の間に印加される電圧は、中性点直流電源の母線が高抵抗を介して大地に接続されるため、各ヒートシンクの電位に高抵抗の印加電圧が加算されたものとなる。
【００２０】
正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群の動作関係は、正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群が導通状態のとき、第２の中性点IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群は遮断状態となり、第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態のとき、正側IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群は遮断状態となり、第２の中性点IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群が導通状態のとき、正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群は遮断状態である。
【００２１】
IGBTモジュール群の導通状態における各々のヒートシンク電位と大地の間の電圧は、正側ヒートシンクの場合、正側直流電源と中性点直流電源の間の直流電圧をＥｐとし、中性点直流電源と接続される高抵抗の両端電圧をＥｒｃとすると、式[１]で表される。
【００２２】
大地と正側ヒートシンク間の印加電圧 ＝ Ｅｐ＋ Ｅｒｃ  ・・・[１]
（正側IGBTモジュール群が導通状態の場合）
【００２３】
また、第１の中性点IGBTモジュール群の導通状態において、第１の中性点ヒートシンクと大地の間に印加される電圧は、正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合と、第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合で異なり、正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合は、式[２]で表され、第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合は、式[３]で表される。
【００２４】
大地と第１の中性点ヒートシンクの間の印加電圧 ＝ Ｅｐ＋ Ｅｒｃ  ・・・[２]
（正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合）
【００２５】
大地と第１の中性点ヒートシンクの間の印加電圧 ＝ Ｅｒｃ  ・・・[３]
（第１及び第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合）
【００２６】
一方、第２の中性点IGBTモジュール群の導通状態において、第２の中性点ヒートシンクと大地の間に印加される電圧は、第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合と、負側IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合では異なり、中性点直流電源と負側直流電源の間の直流電圧をＥｎとすると、第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合は、式[４]で表され、負側IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合は、式[５]で表される。
【００２７】
大地と第２の中性点ヒートシンクの間の印加電圧 ＝ Ｅｒｃ  ・・・[４]
（第１及び第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合）
【００２８】
大地と第２の中性点ヒートシンクの間の印加電圧 ＝ Ｅｎ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[５]
（負側IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合）
【００２９】
また、負側IGBTモジュール群の導通状態において、負側ヒートシンクと大地の間に印加される電圧は、式[６]で表される。
【００３０】
大地と負側ヒートシンクの間の印加電圧 ＝ Ｅｎ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[６]
（負側IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群が導通状態の場合）
【００３１】
ここで、各IGBTモジュール群の導通状態において、各IGBTモジュールのコレクタ主端子とエミッタ主端子及び各ヒートシンクの電位は各々同電位となるため、各IGBTモジュールのベース板とコレクタ／エミッタ主端子の間に電圧は印加されない。
【００３２】
正側／負側ダイオードモジュール群の導通状態において、各ダイオード用ヒートシンクと大地の間に印加される電圧は、式[７]で表せる。
【００３３】
大地と正側／負側ダイオード用ヒートシンクの間の印加電圧 
＝ Ｅｒｃ  ・・・[７]
（正側／負側ダイオードモジュール群が導通状態の場合）
【００３４】
ここで、各ダイオードモジュール群の導通状態におけるアノード主端子とカソード主端子及びヒートシンク電位は、すべて同電位となるため、各ダイオードモジュールのベース板とアノード／カソード主端子間に電圧は印加されない。
【００３５】
各IGBTモジュール群の遮断状態において、各ヒートシンクの電位及び各IGBTモジュールのベース板の電位が、１直列目IGBTモジュールのエミッタ主端子の電位と２直列目IGBTモジュールのコレクタ主端子の電位と同電位になるために、１直列目IGBTモジュールのベース板と１直列目IGBTモジュールのコレクタ主端子の間、２直列目IGBTモジュールのベース板と２直列目IGBTモジュールのエミッタ主端子の間に印加される電圧は、各IGBTモジュールのコレクタ主端子とエミッタ主端子の間に印加される電圧に等しい。
【００３６】
特に、各IGBTモジュールのベース板とコレクタ／エミッタ主端子間に印加される電圧が最大となるのは、各IGBTモジュールが電流を遮断したときであり、各IGBTモジュールが電流を遮断した時の跳ね上り電圧をΔＶｉとすると、各IGBTモジュールのベース板及び各ヒートシンク−コレクタ／エミッタ主端子間に印加される電圧は式[８]で表せる。
【００３７】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の最大印加電圧 
＝ Ｅｐ(Ｅｎ)／２ ＋ ΔＶｉ  ・・・[８]
【００３８】
ここで、通常回路動作中の主回路の直流電圧Ｅｐ，Ｅｎは、(Ｅｐ)＝(Ｅｎ)であるため、正側IGBTモジュール群と第１の中性点IGBTモジュール群と第２の中性点IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群では、IGBTモジュール群の電流遮断時における各IGBTモジュールのベース板とコレクタ／エミッタ主端子の間に印加される電圧に差異はない。
【００３９】
また、各IGBTモジュール群の遮断状態における各ヒートシンクと大地間に印加される電圧は、式[９]で表せる。
【００４０】
大地と各ヒートシンクの間の印加電圧 
＝ Ｅｐ(Ｅｎ)／２ ＋ ΔＶｉ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[９]
【００４１】
正側ヒートシンクと第１の中性点ヒートシンクと第２の中性点ヒートシンクと負側IGBTヒートシンクでは、IGBTモジュール群の電流遮断時における各ヒートシンクと大地の間に印加される電圧に差異はない。
【００４２】
正側／負側ダイオードモジュール群の遮断状態においては、１直列目ダイオードモジュールのベース板とカソード主端子の間、２直列目ダイオードモジュールのベース板とアノード主端子の間に印加される電圧は、式[１０]で表せる。
【００４３】
ベース板とアノード／カソード主端子間の最大印加電圧 
＝Ｅｐ(Ｅｎ)／２ ＋ ΔＶｄ  ・・・[１０]
（但し、ΔＶｄ：リカバリ動作による跳ね上がり電圧）
【００４４】
また、正側／負側ダイオードモジュール群の遮断状態における各ダイオード用ヒートシンクと大地の間に印加される電圧は、式[１１]で表せる。
【００４５】
大地と各ダイオード用ヒートシンク間の印加電圧 
＝Ｅｐ(Ｅｎ)／２ ＋ ΔＶｄ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[１１]
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００３−１７４７８２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４７】
各IGBTモジュールのベース板とコレクタ主端子及びエミッタ主端子との間の絶縁耐圧仕様を低減するためには、各ヒートシンクの電位をコレクタ主端子及びエミッタ主端子の電位に近づける必要があり、各ダイオードモジュールのベース板とアノード主端子及びカソード主端子との間の絶縁耐圧仕様を低減するためには、各ヒートシンクの電位をアノード主端子及びカソード主端子の電位に近づける必要がある。
【００４８】
しかし、ヒートシンク電位を各主端子の電位に近づけると、大地とヒートシンクの間に電圧が印加されることになり、大地とヒートシンクの間に発生する浮遊容量によって、ヒートシンクから大地に漏れ電流が流れる。この漏れ電流は、大地電位を変動させる要因になり、大地とヒートシンクとの間に印加される電圧が大きくなるほど、ヒートシンクから大地に流れる漏れ電流も大きくなるため、大地の電位変動も大きくなる。
【００４９】
従来の回路構成では、この大地の電位変動によって、電力変換装置に適用される各種基板や鉄鋼プラントに適用される他の機器に対し、誤動作等の悪影響を及ぼす問題があった。
本発明の課題は、ヒートシンクから大地に流れる漏れ電流を低減し、他の機器への悪影響を低減できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
前記課題を解決するために、本発明による電力変換装置は、電力変換直流主回路の正側直流電源の母線と中性点直流電源の母線の間と、中性点直流電源の母線と負側直流電源の母線の間と、電力変換装置の出力点と中性点直流電源との間に、各々２直列接続したヒートシンク電位固定用抵抗を設け、各々のヒートシンクの電位を本抵抗間の電位とした。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、ヒートシンクと大地の間に印加される電圧を低減することによって、電力変換主回路から大地に流れる漏れ電流を低減することができ、電力変換装置に適用される各種基板や鉄鋼プラントに適用されるその他の機器に対する誤作動等の悪影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による第１実施形態の電力変換装置を示す全体構成図である。
【図２】逆変換器（図１参照）を詳細に示す回路構成図である。
【図３】本発明による第２実施形態の電力変換装置を示す全体構成図である。
【図４】逆変換器（図３参照）を詳細に示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明の実施形態について、添付した各図面を用いて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明による第１実施形態の電力変換装置１ａを示す全体構成図である。
【００５４】
この電力変換装置１ａでは、交流電圧を直流電圧に順変換する順変換器５００と直流電圧を交流電圧に逆変換する逆変換器５１０の間の正側直流電源の母線Ｐと中性点直流電源の母線ＣＯＭと負側直流電源の母線Ｎの間に、直流電圧Ｅｐ，Ｅｎの脈流を平滑化するための平滑コンデンサＣｐ，Ｃｎが各々接続される。
【００５５】
順変換器５００は、主商用電源８００から変圧器７００を介して得られる交流電圧を直流電圧Ｅｐ，Ｅｎに変換し、平滑コンデンサＣｐ，Ｃｎを充放電することで、直流電圧Ｅｐ，Ｅｎを一定に保つように制御する。逆変換器５１０は、順変換器５００が変換した直流電圧Ｅｐ，Ｅｎを、任意の周波数及び振幅を有する交流電圧へ変換し、交流電動機６００へ電力を供給／回生することで、交流電動機６００の速度を可変速制御する。また、中性点直流電源の母線ＣＯＭは、高抵抗Ｒｃを介して大地に接続される。
【００５６】
図２は、逆変換器５１０（図１参照）を詳細に示す回路構成図である。順変換器５００（図１参照）は、逆変換器５１０と同様の回路構成でよい。
【００５７】
本発明による第１実施形態の逆変換器５１０は、電力変換主回路（３１１，３１２，３１３）で構成される。電力変換主回路（３１１，３１２，３１３）は、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電力変換主回路であり、その内部構成は同一である。
【００５８】
Ｕ相電力変換主回路３１１において、正側直流電源の母線Ｐと負側直流電源の母線Ｎの間に、２直列接続のＵ相正側IGBTモジュール群ＱＰ１，ＱＰ２とＵ相第１中性点IGBTモジュール群ＱＰＣ１，ＱＰＣ２とＵ相第２中性点IGBTモジュール群ＱＮＣ１，ＱＮＣ２とＵ相負側IGBTモジュール群ＱＮ１，ＱＮ２が接続されている。
【００５９】
このうち、２直列目正側IGBTモジュールＱＰ２と１直列目第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１の接続点と中性点直流電源の母線ＣＯＭの間に、１個のダイオードモジュール内に２個の正側ダイオードＤＣＰ１，ＤＣＰ２が実装されるＵ相正側ダイオードモジュールＤＣＰが接続されている。また、２直列目第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ２と１直列目負側IGBTモジュールＱＮ１の接続点と中性点直流電源の母線ＣＯＭの間に、１個のダイオードモジュール内に２個の負側ダイオードＤＣＮ１，ＤＣＮ２が実装されるＵ相負側ダイオードモジュールＤＣＮが接続されている。
【００６０】
また、Ｕ相正側IGBTモジュール群ＱＰ１，ＱＰ２はＵ相正側ヒートシンク２１１に実装され、Ｕ相第１中性点IGBTモジュール群ＱＰＣ１，ＱＰＣ２はＵ相第１中性点ヒートシンク２１２に実装される。また、Ｕ相第２中性点IGBTモジュール群ＱＮＣ１，ＱＮＣ２はＵ相第２中性点ヒートシンク２１３に実装され、Ｕ相負側IGBTモジュール群ＱＮ１，ＱＮ２はＵ相負側ヒートシンク２１４に実装される。また、Ｕ相正側ダイオードモジュールＤＣＰとＵ相負側ダイオードモジュールＤＣＮはダイオード用ヒートシンク２１５に実装される。
【００６１】
また、正側直流電源の母線Ｐと中性点直流電源の母線ＣＯＭの間に２直列接続のＵ相正側ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１１，ＲＨＶ１２が接続され、中性点直流電源の母線ＣＯＭと負側直流電源の母線Ｎの間に２直列接続のＵ相負側ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１３，ＲＨＶ１４が接続される。また、２直列目第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ２と１直列目第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１の接続点であるＵ相電力変換主回路３１１の出力点ＵＡＣと中性点直流電源の母線ＣＯＭの間にＵ相中性点ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６が接続される。
【００６２】
Ｕ相正側ヒートシンク２１１は、Ｕ相正側ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１１，ＲＨＶ１２の接続点と接続される。Ｕ相第１中性点ヒートシンク２１２とＵ相第２中性点ヒートシンク２１３は、Ｕ相中性点ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６の接続点と各々接続される。Ｕ相負側ヒートシンク２１４は、Ｕ相負側ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１３，ＲＨＶ１４の接続点と接続される。ダイオード用ヒートシンク２１５は中性点直流電源の母線ＣＯＭに接続される。
【００６３】
ここで、ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１１，ＲＨＶ１２，ＲＨＶ１３，ＲＨＶ１４，ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６は、この例では、すべて同じ抵抗値とし、正側直流電源と中性点直流電源の間の直流電圧Ｅｐと中性点直流電源と負側直流電源の直流電圧Ｅｎは、通常回路動作中において、(Ｅｐ)＝(Ｅｎ)である。
【００６４】
本実施形態のＵ相正側ヒートシンク２１１の電位及び各正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２のベース板ＱＰ１Ｂ，ＱＰ２Ｂの電位は、正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２のスイッチングに関係なく、正側ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１１，ＲＨＶ１２間の接続点電位に固定されるため、中性点直流電源に接続される高抵抗Ｒｃの両端電圧をＥｒｃとすると、大地とＵ相正側ヒートシンク２１１の間に印加される電圧は、式[１２]で表せる。
【００６５】
大地とＵ相正側ヒートシンク２１１の間の印加電圧 
＝ Ｅｐ／２ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[１２]
【００６６】
また、正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２の導通状態において、各正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２のコレクタ主端子及びエミッタ主端子の電位は正側直流電源の母線Ｐの電位となるため、各正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２のベース板ＱＰ１Ｂ，ＱＰ２Ｂ−コレクタ／エミッタ主端子の間に印加される各々の電圧は、式[１３]で表せる。
【００６７】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(導通時) 
＝ Ｅｐ／２  ・・・[１３]
【００６８】
また、電流遮断時における各正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２のベース板ＱＰ１Ｂ，ＱＰ２Ｂ−コレクタ／エミッタ主端子の間に印加される電圧は、式[１４]で表せる。
【００６９】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(遮断時) 
＝ Ｅｐ／２＋ΔＶｉ  ・・・[１４]
【００７０】
一方、Ｕ相負側ヒートシンク２１４の電位及び各負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２のベース板ＱＮ１Ｂ，ＱＮ２Ｂの電位は、負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２のスイッチングに関係なく、負側ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１３，ＲＨＶ１４間の接続点電位に固定されるため、大地とＵ相負側ヒートシンク２１４の間に印加される電圧は、式[１５]で表せる。
【００７１】
大地とＵ相負側ヒートシンク２１４の間の印加電圧 
＝ Ｅｎ／２ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[１５]
【００７２】
負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２の導通状態においては、各負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２のコレクタ主端子及びエミッタ主端子の電位は、負側直流電源の母線Ｎの電位となるため、各負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２のベース板ＱＮ１Ｂ，ＱＮ２Ｂ−コレクタ／エミッタ主端子の間に印加される各々の電圧は、式[１６]で表せる。
【００７３】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(導通時) 
＝ Ｅｎ／２  ・・・[１６]
【００７４】
また、電流遮断時における各負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２のベース板ＱＮ１Ｂ，ＱＮ２Ｂとコレクタ主端子及びエミッタ主端子の間に印加される電圧は、式[１７]で表せる。
【００７５】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(遮断時) 
＝ Ｅｎ／２＋ΔＶｉ  ・・・[１７]
【００７６】
ダイオード用ヒートシンク２１５の電位と各Ｕ相正側ダイオードモジュールＤＣＰ，Ｕ相負側ダイオードモジュールＤＣＮのベース板ＤＣＰＢ，ＤＣＮＢの電位は、ダイオードモジュール（ＤＣＰ１，ＤＣＰ２，ＤＣＮ１，ＤＣＮ２）の導通・遮断に関係なく、中性点直流電源の母線ＣＯＭの電位と同電位に固定されるため、大地とダイオード用ヒートシンク２１５の間に印加される電圧は、式[１８]で表せる。
【００７７】
大地とダイオード用ヒートシンク２１５の間の印加電圧 
＝  Ｅｒｃ  ・・・[１８]
【００７８】
Ｕ相正側ダイオードＤＣＰ１，ＤＣＰ２またはＵ相負側ダイオードＤＣＮ１，ＤＣＮ２の導通状態においては、各アノード主端子及びカソード主端子は中性点直流電源の母線ＣＯＭの電位となるため、Ｕ相正側ダイオードモジュールＤＣＰのべース板及びＵ相負側ダイオードモジュールＤＣＮのベース板と各アノード主端子及びカソード主端子の間に電圧は印加されない。
【００７９】
電流遮断時におけるＵ相正側ダイオードモジュールＤＣＰまたはＵ相負側ダイオードモジュールＤＣＮのベース板とアノード主端子及びカソード主端子間に印加される電圧は、式[１９]で表せる。
【００８０】
ベース板とアノード／カソード主端子間の印加電圧(遮断時) 
＝Ｅｐ(Ｅｎ)／２ ＋ ΔＶｄ  ・・・[１９]
（但し、ΔＶｄ：リカバリ動作による跳ね上がり電圧）
【００８１】
Ｕ相第１中性点ヒートシンク２１２の電位及び各第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂの電位と、Ｕ相第２中性点ヒートシンク２１３の電位及び各第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂの電位は、中性点ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６間の接続点電位となり、Ｕ相電力変換主回路３１１の出力点ＵＡＣの電位によって変動する。
【００８２】
正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２と第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２が導通状態である場合、出力点ＵＡＣは正側直流電源の母線Ｐの電位と同電位になり、中性点ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６間の接続点電位はＥｐ／２となる。このため、大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２及び各第１の中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂに印加される電圧と、大地とＵ相第２中性点ヒートシンク２１３及び各第２の中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂに印加される電圧は、式[２０]で表せる。
【００８３】
大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２/Ｕ相第２中性点ヒートシンク２１３の間の印加電圧 
＝ Ｅｐ／２ ＋ Ｅｒｃ  ・・・[２０]
(正側IGBTモジュールと第１中性点IGBTモジュールが導通状態の場合)
【００８４】
このとき、各第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂと各コレクタ主端子及びエミッタ主端子の間と、１直列目第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１のベース板ＱＮＣ１Ｂとコレクタ主端子の間と２直列目第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ２Ｂとエミッタ主端子の間に印加される各々の電圧は、式[２１]で表せる。
【００８５】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧＝ Ｅｐ／２  ・・・[２１]
(正側IGBTモジュールと第１中性点IGBTモジュールが導通状態の場合)
【００８６】
また、１直列目第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１のベース板ＱＮＣ１Ｂとエミッタ主端子の間と２直列目第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ２Ｂとコレクタ主端子の間には、電圧は印加されない。
【００８７】
第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２と第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２が導通状態である場合は、出力点ＵＡＣは中性点直流電源の母線ＣＯＭの電位と同電位になり、中性点ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６間の接続点電位も中性点直流電源の母線ＣＯＭの電位となる。このため、大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２及び各第１の中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂに印加される電圧と、大地とＵ相第２中性点ヒートシンク２１３及び各第２の中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂに印加される電圧は、式[２２]で表せる。
【００８８】
大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２/Ｕ相第２中性点ヒートシンク２１３の間の印加電圧 
＝ Ｅｒｃ  ・・・[２２]
(第１／第２の中性点IGBTモジュールが導通状態の場合)
【００８９】
このとき、各第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂと各コレクタ主端子及びエミッタ主端子の間と、各第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂと各コレクタ主端子及びエミッタ主端子の間に電圧は印加されない。
【００９０】
一方、第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２と負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２が導通状態である場合は、出力点ＵＡＣは負側直流電源の母線Ｎの電位と同電位になり、中性点ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６間の接続点電位はＥｎ／２となる。このため、大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２及び各第１の中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂに印加される電圧と、大地とＵ相第２中性点ヒートシンク２１３及び各第２の中性点IGBTモジュール群ＱＮＣ１，ＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂに印加される電圧は、式[２３]で表せる。
【００９１】
大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２/Ｕ相第２中性点ヒートシンク２１３の間の印加電圧 
＝ Ｅｎ／２ ＋ Ｅｒｃ・・[２３]
(第２の中性点IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群が導通状態の場合)
【００９２】
このとき、１直列目第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１のベース板ＱＰＣ１Ｂとコレクタ主端子の間と、２直列目第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ２Ｂとエミッタ主端子の間と、各第２中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２のベース板ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂと各コレクタ主端子及びエミッタ主端子の間に印加される各々の電圧は、式[２４]で表せる。
【００９３】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧＝ Ｅｎ／２  ・・・[２４]
(第２の中性点IGBTモジュール群と負側IGBTモジュール群が導通状態の場合)
【００９４】
また、１直列目第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ１のベース板ＱＰＣ１Ｂとエミッタ主端子の間と２直列目第１中性点IGBTモジュールＱＰＣ２のベース板ＱＰＣ２Ｂとコレクタ主端子の間には、電圧は印加されない。
【００９５】
前記したとおり、本実施形態の電力変換装置１ａは、従来の回路構成に対し、式[８] ＝ 式[１４]となるため、正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２の絶縁耐圧仕様を変更することなく、大地と正側ヒートシンクの間に印加される電圧を、式[２５]及び式[２６]に示すとおり低減できる。
【００９６】
(従来の回路構成) − (本実施形態の回路構成)
＝ 式[１] − 式[１２] 
＝ Ｅｐ／２  ・・・[２５]
(正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２が導通状態の場合)
【００９７】
(従来の回路構成) − (本実施形態の回路構成)
＝式[９] − 式[１２] 
＝ ΔＶｉ  ・・・[２６]
(正側IGBTモジュールＱＰ１，ＱＰ２が遮断状態の場合)
【００９８】
また、従来の回路構成に対し、本実施形態の電力変換装置１ａは、式[８] ＝ 式[１７]であるから、負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２の絶縁耐圧仕様を変更することなく、大地と負側ヒートシンクの間に印加される電圧を、式[２７]及び式[２８]に示すとおり低減できる。
【００９９】
(従来の回路構成) − (本実施形態の回路構成)
＝ 式[６] − 式[１５] 
＝ Ｅｎ／２  ・・・[２７]
(負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２が導通状態の場合)
【０１００】
(従来の回路構成) − (本実施形態の回路構成)
＝ 式[９] − 式[１５] 
＝ ΔＶｉ  ・・・[２８]
(負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２が遮断状態の場合)
【０１０１】
従来の回路構成に対し、本実施形態の電力変換装置１ａは、式[１０] ＝ 式[１９]であるから、正側／負側ダイオードモジュール（ＤＣＰ１，ＤＣＰ２，ＤＣＮ１，ＤＣＮ２）の絶縁耐圧仕様を変更することなく、大地とダイオード用ヒートシンクの間に印加される電圧を、式[２９]に示すとおり低減できる。
【０１０２】
(従来の回路構成) − (本実施形態の回路構成)
＝ 式[１１] − 式[１８] 
＝ Ｅｐ(Ｅｎ)／２ ＋ΔＶｄ  ・・・[２９]
(正側／負側ダイオードモジュール（ＤＣＰ１，ＤＣＰ２，ＤＣＮ１，ＤＣＮ２）が遮断状態の場合)
【０１０３】
このとき、正側／負側ダイオードモジュール（ＤＣＰ１，ＤＣＰ２，ＤＣＮ１，ＤＣＮ２）が導通状態の場合は、式[７] ＝ 式[１８]となるため、従来の回路構成と本実施形態の回路構成では差異はない。
【０１０４】
一方、第１の中性点IGBTモジュールＱＰＣ１，ＱＰＣ２と第２の中性点IGBTモジュールＱＮＣ１，ＱＮＣ２の絶縁耐圧仕様において、従来の回路構成に対し、本実施形態の回路構成では、式[３０]に示すとおり、その絶縁耐圧仕様を低減できる。
【０１０５】
(従来の回路構成)−(本実施形態の回路構成)
＝式[８]−式[２１](または式[２４])
＝ΔＶｉ  ・・・[３０]
（第１／第２の中性点IGBTモジュール（ＱＰＣ１，ＱＰＣ２，ＱＮＣ１，ＱＮＣ２）の場合）
【０１０６】
また、従来の回路構成に対し、本実施形態の回路構成では、大地とＵ相第１中性点ヒートシンク２１２及びＵ相第２中性点ヒートシンク２１３の間に印加される電圧を式[３１]または式[３２]，式[３３]または式[３４]に示すとおり低減できる。
【０１０７】
(従来の回路構成)−(本実施形態の回路構成)
＝式[２]−式[２０](または式[２３])
＝Ｅｎ(Ｅｐ)／２・・[３１]
【０１０８】
(従来の回路構成)−(本実施形態の回路構成)
＝式[９]−式[２０](または式[２３])
＝ΔＶｉ  ・・・[３２]
（Ｕ相第１中性点ヒートシンク２１２/Ｕ相第２中性点ヒートシンク２１３の場合）
【０１０９】
したがって、前記したように、本実施形態の回路構成は、従来の回路構成に対し、各IGBTモジュールの絶縁耐圧仕様を変更せずに、各ヒートシンクと大地の間に印加される電圧を低減することができるため、各ヒートシンクから大地に流れる漏れ電流を低減することができ、大地の電位変動を低減することができる。また、ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１１，ＲＨＶ１２，ＲＨＶ１３，ＲＨＶ１４は、保守作業などの際に、平滑コンデンサＣｐ，Ｃｎの放電用抵抗としても適用できる。
【０１１０】
＜第２実施形態＞
本発明による第２実施形態について説明する。
図３は、本発明による第２実施形態の電力変換装置１ｂを示す全体構成図である。
【０１１１】
交流電圧を直流電圧に順変換する順変換器４００と直流電圧を交流電圧に逆変換する逆変換器４１０の間の正側直流電源の母線Ｐと負側直流電源の母線Ｎの間に、直流電圧Ｅｄｃの脈流を平滑化するための平滑コンデンサＣｄｃが接続されている。順変換器４００は、主商用電源８００から変圧器７００を介して得られる交流電圧を直流電圧Ｅｄｃに変換し、平滑コンデンサＣｄｃを充放電することで、直流電圧Ｅｄｃを一定に保つように制御する。逆変換器４１０は、順変換器４００が変換した直流電圧Ｅｄｃを任意周波数・振幅の交流電圧へ変換し、交流電動機６００へ電力を供給／回生することで、交流電動機６００の速度を可変速制御する。また、正側直流電源の母線Ｐは高抵抗Ｒｐを介し、大地と接続され、負側直流電源の母線Ｎは高抵抗Ｒｎを介し、大地と接続される。
【０１１２】
図４は、逆変換器４１０（図３参照）を詳細に示す回路構成図である。順変換器４００（図１参照）は、逆変換器４１０と同様の回路構成でよい。
【０１１３】
本発明による第２実施形態の逆変換器４１０は、電力変換主回路３０１，３０２，３０３で構成される。電力変換主回路３０１，３０２，３０３は、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電力変換主回路であり、その内部構成は同一である。
【０１１４】
電力変換主回路３０１において、正側直流電源の母線Ｐと負側直流電源の母線Ｎの間に、２直列接続されたＵ相正側IGBTモジュール群ＱＰ１１，ＱＰ１２とＵ相負側IGBTモジュール群ＱＮ１１，ＱＮ１２が接続される。Ｕ相正側IGBTモジュール群ＱＰ１１，ＱＰ１２はＵ相正側ヒートシンク２０１に実装される。Ｕ相負側IGBTモジュール群ＱＮ１１，ＱＮ１２はＵ相負側ヒートシンク２０２に実装される。
【０１１５】
正側直流電源の母線Ｐと負側直流電源の母線Ｎの間に２直列接続された高抵抗Ｒｐ，Ｒｎが接続される。高抵抗Ｒｐ，Ｒｎの接続点は大地と接続される。
【０１１６】
ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１，ＲＨＶ２は正側直流電源の母線Ｐと負側直流電源の母線Ｎの間に接続される。Ｕ相正側ヒートシンク２０１とＵ相負側ヒートシンク２０２は、ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１，ＲＨＶ２の接続点と接続される。ここで、ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１，ＲＨＶ２は、本例では、すべて同じ抵抗値とする。
【０１１７】
本実施形態の回路構成において、Ｕ相正側ヒートシンク２０１の電位及び各正側IGBTモジュールＱＰ１１，ＱＰ１２のベース板ＱＰ１１Ｂ，ＱＰ１２Ｂの電位と、Ｕ相負側ヒートシンク２０２の電位及び各負側IGBTモジュールＱＮ１１，ＱＮ１２のベース板ＱＮ１１Ｂ，ＱＮ１２Ｂの電位は、正側IGBTモジュールＱＰ１１，ＱＰ１２及び負側IGBTモジュールＱＮ１１，ＱＮ１２のスイッチングに関係なく、ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１，ＲＨＶ２の間の接続点電位に固定される。このため、仮想的に大地電位となり、大地とＵ相正側ヒートシンク２０１の間及び大地とＵ相負側ヒートシンク２０２の間に印加される電圧は、式[３３]で表せる。
【０１１８】
大地とＵ相正側ヒートシンク２０１/Ｕ相負側ヒートシンク２０２間の印加電圧
＝ Ｅｄｃ／２ 
＝ ０  ・・・[３３]
【０１１９】
また、正側IGBTモジュールＱＰ１１，ＱＰ１２及び負側IGBTモジュールＱＮ１１，ＱＮ１２の導通状態においては、各正側IGBTモジュールＱＰ１１，ＱＰ１２のベース板ＱＰ１１Ｂ，ＱＰ１２Ｂ−コレクタ／エミッタ主端子の間と、各負側IGBTモジュールＱＮ１１，ＱＮ１２のベース板ＱＮ１１Ｂ，ＱＮ１２Ｂ−コレクタ／エミッタ主端子の間とに印加される電圧は、式[３４]で表せる。
【０１２０】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(導通時) 
＝ Ｅｄｃ／２  ・・・[３４]
【０１２１】
電流遮断時における各正側IGBTモジュールＱＰ１１，ＱＰ１２のベース板ＱＰ１１Ｂ，ＱＰ１２Ｂとコレクタ主端子及びエミッタ主端子の間と、各負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ１２のベース板ＱＮ１１Ｂ，ＱＮ１２Ｂとコレクタ主端子及びエミッタ主端子の間とに印加される電圧は、IGBTモジュールが電流を遮断した時の跳ね上り電圧をΔＶｉとすると、式[３５]で表せる。
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(遮断時) 
＝ Ｅｄｃ／２＋ΔＶｉ  ・・・[３５]
【０１２２】
一方、従来の回路構成では、本発明による第２実施形態における回路構成とは異なり、ヒートシンク電位固定用抵抗ＲＨＶ１，ＲＨＶ２を適用せず、正側ヒートシンク上に実装される正側IGBTモジュール群の接続点と正側ヒートシンクを電気的に接続し、負側ヒートシンク上に実装される負側IGBTモジュール群の接続点と負側ヒートシンクを電気的に接続する回路構成である。
【０１２３】
従来の回路構成において、大地と正側ヒートシンクとの間、大地と負側ヒートシンクとの間に印加される電圧は、正側直流電源と負側直流電源の間の直流電圧をＥｄｃとすると、正側IGBTモジュール群及び負側IGBTモジュール群が導通状態の場合は式[３６]で表せ、電流遮断時においては式[３７]で表せる。
【０１２４】
大地と正側／負側ヒートシンクの間の印加電圧(導通時)
＝Ｅｄｃ／２  ・・・[３６]
【０１２５】
大地と正側／負側ヒートシンクの間の印加電圧(遮断時)
＝Ｅｄｃ／２＋ΔＶｉ
＝ΔＶｉ  ・・・[３７]
【０１２６】
また、正側IGBTモジュール群及び負側IGBTモジュール群の導通状態においては、各正側IGBTモジュールのベース板−コレクタ／エミッタ主端子の間、各負側IGBTモジュールのベース板−コレクタ／エミッタ主端子の間に電圧は印加されない。
【０１２７】
電流遮断時における各正側IGBTモジュールのベース板とコレクタ主端子及びエミッタ主端子の間と、各負側IGBTモジュールのベース板とコレクタ主端子及びエミッタ主端子の間に印加される電圧は、式[３８]で表せる。
【０１２８】
ベース板とコレクタ／エミッタ主端子間の印加電圧(遮断時) 
＝ Ｅｄｃ／２＋ΔＶｉ  ・・・[３８]
【０１２９】
前記したとおり、本実施形態の電力変換装置１ｂは、従来の回路構成に対し、式[３５] ＝ 式[３８]となるため、正側IGBTモジュールＱＰ１１，ＱＰ１２及び負側IGBTモジュールＱＮ１，ＱＮ２の絶縁耐圧仕様を変更することなく、大地とＵ相正側ヒートシンク２０１の間に印加される電圧と大地とＵ相負側ヒートシンク２０２の間に印加される電圧を、式[３９]に示すとおり低減できる。
【０１３０】
(従来の回路構成) − (本実施形態の回路構成)
＝式[３７] − 式[３３] 
＝ ΔＶｉ  ・・・[３９]
【０１３１】
したがって、前記したように、本実施形態の回路構成は、従来の回路構成に対し、各IGBTモジュールの絶縁耐圧仕様を変更せず、正側ヒートシンクと大地の間に印加される電圧と負側ヒートシンクと大地の間に印加される電圧を各々低減できるため、各ヒートシンクから大地に流れる漏れ電流を低減することができ、大地の電位変動を低減することができる。
【０１３２】
ここで、従来の回路構成として、正側直流電源の母線と負側直流電源の母線の間に２直列接続された平滑コンデンサを接続し、その平滑コンデンサの接続点と正側ヒートシンク及び負側ヒートシンクを接続する回路構成もあるが、この従来回路構成に対し、本実施形態の回路構成を適用することにより、安価な電力変換装置１ｂを提供することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
５００  順変換器（第１実施形態）
５１０  逆変換器（第１実施形態）
４００  順変換器（第２実施形態）
４１０  逆変換器（第２実施形態）
６００  交流電動機
７００  変圧器
８００  主商用電源
ＡＣ  交流回路
Ｅｐ，Ｅｎ，Ｅｄｃ  直流電圧
Ｐ      正側直流電源の母線
ＣＯＭ  中性点直流電源の母線
Ｎ      負側直流電源の母線
Ｃｐ，Ｃｎ，Ｃｄｃ  平滑コンデンサ
ＱＰ１，ＱＰ２，ＱＰ１１，ＱＰ１２，ＱＰＣ１，ＱＰＣ２，ＱＮＣ１，ＱＮＣ２，ＱＮ１，ＱＮ２，ＱＮ１１，ＱＮ１２  電力変換素子モジュール
ＱＰ１Ｂ，ＱＰ２Ｂ，ＱＰ１１Ｂ，ＱＰ１２Ｂ，ＱＰＣ１Ｂ，ＱＰＣ２Ｂ，ＱＮＣ１Ｂ，ＱＮＣ２Ｂ，ＱＮ１Ｂ，ＱＮ２Ｂ，ＱＮ１１Ｂ，ＱＮ１Ｂ２  電力変換素子モジュールのベース板
ＤＣＰ１，ＤＣＰ２，ＤＣＮ１，ＤＣＮ２  クランプダイオード
ＤＣＰ，ＤＣＮ  クランプダイオードモジュール
ＤＣＰＢ，ＤＣＮＢ  クランプダイオードモジュールのベース板
２１１，２１２，２１３，２１４，２１５  導電性部材（第１実施形態）
ＲＨＶ１１，ＲＨＶ１２，ＲＨＶ１３，ＲＨＶ１４，ＲＨＶ１５，ＲＨＶ１６  導電性部材電位固定用抵抗（第１実施形態）
３１１，３１２，３１３  電力変換主回路（第１実施形態）
ＵＡＣ，ＶＡＣ，ＷＡＣ  電力変換主回路の出力点
２０１，２０２  導電性部材（第２実施形態）
３０１，３０２，３０３  電力変換主回路（第２実施形態）
Ｒｐ，Ｒｎ  接地抵抗（第２実施形態）
ＲＨＶ１，ＲＨＶ２  導電性部材電位固定用抵抗（第２実施形態）
Ｒｃ    接地抵抗（第１実施形態）
Ｅｒｃ  接地抵抗の両端電圧（第１実施形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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