(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが電力変換装置の各相の１つに対応し、上アームに属する少なくとも１つのスイッチング素子と下アームに属する少なくとも１つのスイッチング素子からなる複数のスイッチング部と、
前記複数のスイッチング部の直流側であってＰ極とＮ極とに接続されたコンデンサと、
前記各スイッチング素子それぞれに逆並列に接続された複数のＳｉＣを材料とする第１のダイオードと、
前記複数のスイッチング部に対して逆並列であって前記Ｐ極と前記Ｎ極とに接続され、
前記スイッチング部が短絡したときに発生する反転電流の一部を流すＳｉを材料とする第２のダイオードとを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１のダイオードはＳＤＢタイプ又はＪＢＳタイプのダイオードであり、前記第２のダイオードはＰｉＮタイプのダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２のダイオードは、前記コンデンサと前記複数のスイッチング部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換装置は３相電力変換装置であって、前記複数のスイッチング部は、それぞれが電力変換装置の３相のいずれか１つに対応する３つのスイッチング部であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
それぞれが電力変換装置の各相の１つに対応し、Ｐ極と中点との間に配置された上アームに属する少なくとも１つのスイッチング素子と前記中点とＮ極との間に配置された下アームに属する少なくとも１つのスイッチング素子からなる複数のスイッチング部と、
前記複数のスイッチング部の直流側であって前記Ｐ極と前記中点とに接続された第１のコンデンサと、
前記複数のスイッチング部の直流側であって前記中点と前記Ｎ極とに接続された第２のコンデンサと、
前記各スイッチング素子それぞれに逆並列に接続された複数のＳｉＣを材料とする第１のダイオードと、
前記複数のスイッチング部の上アームに属する各スイッチング素子に対して逆並列であって前記Ｐ極と前記中点とに接続されたＳｉを材料とする第２のダイオードと、
前記複数のスイッチング部の下アームに属する各スイッチング素子に対して逆並列であって前記中点と前記Ｎ極とに接続されたＳｉを材料とする第３のダイオードとを備え、
前記第２のダイオードと前記第３のダイオードは、前記スイッチング部が短絡したときに発生する反転電流の一部を流すことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記第１のダイオードはＳＤＢタイプ又はＪＢＳタイプのダイオードであり、前記第２及び第３のダイオードはＰｉＮタイプのダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２のダイオードは前記第１のコンデンサと前記上アームとの間に配置され、前記第３のダイオードは前記第２のコンデンサと前記下アームとの間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電力変換装置は３相電力変換装置であって、前記複数のスイッチング部は、それぞれが電力変換装置の３相のいずれか１つに対応する３つのスイッチング部であることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＳｉＣを用いた電力用半導体素子の研究開発が進められている。ＳｉＣは従来のＳｉよりも半導体特性が優れ、特に絶縁破壊強度の高さから、Ｓｉに比べ高耐圧素子が実現可能となっている。これまでＳｉを用いたＳＢＤ、ＪＢＳでは数百Ｖ程度の低耐圧のものしか実現できなかったが、ＳｉＣを用いることで１７００Ｖ以上の高耐圧が実現しつつある。
【０００３】
電力変換回路の還流ダイオードにＳＢＤ、ＪＢＳを適用した場合、従来のＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードとは異なり、バイポーラデバイスではないことから、ターンオフ時の逆回復がなくなり、ダイオードリカバリ損失がほぼ無視できる。したがって損失が低減し、装置の高効率化、小型化に貢献できる。
【０００４】
一方、２レベル又は３レベル回路を有する電力変換装置において、素子故障や制御エラーなどによってＰ極−Ｎ極間短絡が発生すると、Ｐ極−Ｎ極間に設置されているコンデンサに充電された電荷が一気に短絡回路に流出する。さらにコンデンサ放電後、コンデンサ容量と主回路インダクタンスの関係により電圧、電流が振動的になり、反転電流（Ｎ極からＰ極に向かう電流）が流れることがある。このため、短絡直後の電流によって素子が破壊されなくても、その後の定格を大きく上回る大きさの反転電流が健全な全アームの還流ダイオードに分流されるため、素子破壊が発生し、拡大する可能性がある。
【０００５】
ＳＢＤ、ＪＢＳは損失低減に貢献できる一方で、ＰｉＮダイオードに比べて電流サージ耐量が低いという欠点がある。このため、上記のＰ極−Ｎ極間短絡後の反転電流のような定格を大きく上回る電流に対しては、ＰｉＮダイオードに比べ破壊しやすいと考えられており、装置の信頼性低下が危惧されている。殊に電鉄用の電力変換装置の場合、３３００Ｖ、４５００Ｖ、６５００Ｖと高電圧であるので、その危惧は大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５２０５５号公報
【特許文献２】特開２００７−３０５８３６号公報
【特許文献３】特開２００８−０１７２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、損失低減により装置の高効率化、小型化が図れると同時に、素子故障による信頼性の低下を抑制することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の電力変換装置は、コンデンサより交流側のＰ極−Ｎ極間に、電力変換回路とは逆並列にＰｉＮダイオードを接続し、反転電流をＰｉＮダイオードにも分流させて、還流ダイオードであるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し素子破壊を抑制するようにしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図２】第２の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図３】第３の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図４】第４の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図５】第５の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図６】第６の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図７】第７の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図８】第８の実施の形態の電力変換装置の回路図。
【図９】第８の実施の形態の電力変換装置の短絡シミュレーションの回路図。
【図１０】短絡シミュレーションによる電流、電圧波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態は、２レベル、３相回路で構成される電力変換装置であり、電力変換回路のＵＶＷ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１〜Ｄ３２とによって構成し、電力変換回路の直流側のＰ極−Ｎ極間にコンデンサＣ１を接続すると共に、コンデンサＣ１より交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ１を接続している。
【００１２】
本実施の形態の電力変換装置は、次のように動作する。通常、２レベル、３相回路で構成される電力変換装置では、図９に示すように、上側半導体スイッチング素子Ｑ１１と下側半導体スイッチング素子Ｑ１２が同時に導通状態になり、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生すると主回路インダクタンスＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１によって電圧、電流が振動的になり、点線で示すようなＮ極からＰ極へ流れる反転電流が発生する。この反転電流が健全素子の還流ダイオードＤ１１，Ｄ１２で分流される時に、ＳＢＤ、ＪＢＳはＰｉＮダイオードに比べてサージ電流耐量が弱いため、還流ダイオードＤ１１，Ｄ１２にＰｉＮダイオードを使用した電力変換装置に比べ素子破壊の可能性が高い。
【００１３】
そこで、本実施の形態の電力変換装置では、コンデンサＣ１より交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＰｉＮダイオードＤ１を接続することにより、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１〜Ｄ３２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ１にも分流させる。そしてこの場合、ＳｉＣのＳＢＤダイオードはＰｉＮダイオードに比べて内部インピーダンスが大きい。例えば、図１０のグラフでは１００ｋＡのサージ電流に対してＳＢＤダイオードは定格電流の１００倍以上となるので、サージ電流はＳＢＤダイオードにはほとんど分流しないで、Ｓｉ−ＰｉＮダイオードに分流することになる。したがって、本実施の形態によれば、サージ電流の多くを、ＰｉＮダイオードに分流することができ、還流ダイオードＤ１１〜Ｄ３２であるＳＢＤ、ＪＢＳダイオードの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００１４】
［第２の実施の形態］
図２は第２の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態は、３レベル、３相回路で構成される電力変換装置であり、電力変換回路のＵＶＷ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ３２２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ３２２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ３２２と、中点Ｃと上アームの素子接続点との間、中点Ｃと下アームの素子接続点との間それぞれに接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１０１〜Ｄ３０２とによって構成し、Ｐ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれにコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄを接続すると共に、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＰｉＮダイオードＤ２を接続している。
【００１５】
３レベル、３相回路で構成される電力変換装置でも、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生すると主回路インダクタンスとコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄによって電圧、電流が振動的になり、Ｎ極からＰ極へ流れる反転電流が発生する。これに対して、本実施の形態の電力変換装置では、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２を接続することにより、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ３２２，Ｄ１０１〜Ｄ３０２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ２にも分流させることができ、還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ３２２，Ｄ１０１〜Ｄ３０２であるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００１６】
［第３の実施の形態］
図３は第３の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態は、３レベル、３相回路で構成される電力変換装置であり、電力変換回路のＵＶＷ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ３２２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ３２２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ３２２と、中点Ｃと上アームの素子接続点との間、中点Ｃと下アームの素子接続点との間それぞれに接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１０１〜Ｄ３０２とによって構成し、Ｐ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれにコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄを接続すると共に、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれに逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄを接続している。
【００１７】
３レベル、３相回路で構成される電力変換装置でも、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生すると主回路インダクタンスとコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄによって電圧、電流が振動的になり、Ｎ極からＰ極へ流れる反転電流が発生する。これに対して、本実施の形態の電力変換装置では、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれに逆並列にＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄを接続することにより、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ３２２，Ｄ１０１〜Ｄ３０２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ２にも分流させることができ、還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ３２２，Ｄ１０１〜Ｄ３０２であるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００１８】
加えて、３レベル、３相回路の電力変換装置では、Ｐ極−Ｎ極間だけでなく、Ｐ極−中点Ｃ間や中点Ｃ−Ｎ極間でも短絡が発生する。短絡電流は主回路インダクタンスとコンデンサＣ２Ｕ又はＣ２Ｄによって電圧、電流が振動的になり、中点ＣからＰ極、又はＮ極から中点Ｃへ流れる反転電流が発生するが、本実施の形態では、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−中点Ｃ間、及び中点Ｃ−Ｎ極間に逆並列にＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄを接続することで、反転電流をＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄにも分流させて、還流ダイオードであるＳＢＤ、ＪＢＳの分流割合を低減し、素子破壊を抑制することができる。
【００１９】
［第４の実施の形態］
図４は第４の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態は、２レベル、単相回路で構成される電力変換装置であり、電力変換回路のＵＶ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１〜Ｄ２２とによって構成し、電力変換回路の直流側のＰ極−Ｎ極間にコンデンサＣ１を接続すると共に、コンデンサＣ１より交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ１を接続している。
【００２０】
本実施の形態の電力変換装置では、コンデンサＣ１より交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ１を接続することにより、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１〜Ｄ２２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ１にも分流させることができ、還流ダイオードＤ１１〜Ｄ２２であるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００２１】
［第５の実施の形態］
図５は第５の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態は、３レベル、単相回路で構成される電力変換装置であり、電力変換回路のＵＶ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ２２２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ２２２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ２２２と、中点Ｃと上アームの素子接続点との間、中点Ｃと下アームの素子接続点との間それぞれに接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１０１〜Ｄ２０２とによって構成し、Ｐ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれにコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄを接続すると共に、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２を接続している。
【００２２】
３レベル、単相回路で構成される電力変換装置でも、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生すると主回路インダクタンスとコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄによって電圧、電流が振動的になり、Ｎ極からＰ極へ流れる反転電流が発生する。これに対して、本実施の形態の電力変換装置では、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＰｉＮダイオードＤ２を接続することにより、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ２２２，Ｄ１０１〜Ｄ２０２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ２にも分流させることができ、還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ２２２，Ｄ１０１〜Ｄ２０２であるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００２３】
［第６の実施の形態］
図６は第６の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態は、３レベル、単相回路で構成される電力変換装置であり、電力変換回路のＵＶ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ２２２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１１〜Ｑ２２２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ２２２と、中点Ｃと上アームの素子接続点との間、中点Ｃと下アームの素子接続点との間それぞれに接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１０１〜Ｄ２０２とによって構成し、Ｐ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれにコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄを接続すると共に、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれに逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄを接続している。
【００２４】
３レベル、単相回路で構成される電力変換装置でも、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生すると主回路インダクタンスとコンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄによって電圧、電流が振動的になり、Ｎ極からＰ極へ流れる反転電流が発生する。これに対して、本実施の形態の電力変換装置では、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれに逆並列にＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄを接続することにより、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ２２２，Ｄ１０１〜Ｄ２０２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄにも分流させることができ、還流ダイオードＤ１１１〜Ｄ２２２，Ｄ１０１〜Ｄ２０２であるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００２５】
加えて、３レベル、単相回路の電力変換装置では、Ｐ極−Ｎ極間だけでなく、Ｐ極−中点Ｃ間や中点Ｃ−Ｎ極間でも短絡が発生する。短絡電流は主回路インダクタンスとコンデンサＣ２Ｕ又はＣ２Ｄによって電圧、電流が振動的になり、中点ＣからＰ極、又はＮ極から中点Ｃへ流れる反転電流が発生するが、本実施の形態では、コンデンサＣ２Ｕ，Ｃ２Ｄより交流側のＰ極−中点Ｃ間、及び中点Ｃ−Ｎ極間に逆並列にＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄを接続することで、反転電流をＰｉＮダイオードＤ２Ｕ，Ｄ２Ｄにも分流させて、還流ダイオードであるＳＢＤ、ＪＢＳの分流割合を低減し、素子破壊を抑制することができる。
【００２６】
［第７の実施の形態］
第１、第４の実施の形態それぞれでは、コンデンサＣ１とＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ１をＰ極−Ｎ極間に並列に接続した。第３、第６の実施の形態それぞれでは、コンデンサＣ２ＵとＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２Ｕ、コンデンサＣ２ＤとＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２ＤをＰ極−中点Ｃ間、中点Ｃ−Ｎ極間それぞれに並列に接続した。
【００２７】
本実施の形態は、図６に示すように、２レベル、単相回路の電力変換装置において、コンデンサＣ１の両端子に直接ＰｉＮダイオードＤ１を接続したことを特徴とする。尚、その他の回路要素については、図４の第４の実施の形態と共通する。
【００２８】
このような構成の電力変換装置にあっても、第４の実施の形態と同様に、Ｐ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードＤ１１〜Ｄ２２に分流させると同時にＰｉＮダイオードＤ１にも分流させることができ、還流ダイオードＤ１１〜Ｄ２２であるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００２９】
尚、図１に示した第１の実施の形態の２レベル、３相回路の電力変換装置に対しても、本実施の形態と同様に、そのコンデンサＣ１の端子に直接Ｓｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ１を接続した構成とすることができる。
【００３０】
また、第３、第６の実施の形態それぞれに対しても、コンデンサＣ２Ｕの両端子に直接Ｓｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ２Ｕを接続し、コンデンサＣ２Ｄの両端子に直接ＰｉＮダイオードＤ２Ｄを接続する構成とすることも可能である。
【００３１】
［第８の実施の形態］
図８は、第８の実施の形態の電力変換装置の回路を示している。本実施の形態の電力変換装置は、単相交流−直流変換するコンバータ回路と、直流−３相交流変換するインバータ回路とを、それらの間にコンデンサＣ４，Ｃ１を介して接続した構成である。
【００３２】
コンバータ回路は、上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ７２と、半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ７２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ６１〜Ｄ７２とによって構成し、その直流側のＰ極−Ｎ極間にコンデンサＣ４を接続すると共に、コンデンサＣ４よりも交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ５を接続している。さらに本実施の形態ではコンデンサＣ４の両端子に直接にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ４も接続している。
【００３３】
インバータ回路は、図１に示した第１の実施の形態と同様に、ＵＶＷ各相のブリッジの上アーム、下アームそれぞれをＩＧＢＴ素子のような半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２と、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ３２それぞれと逆並列に接続されたＳｉＣのＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードＤ１１〜Ｄ３２とによって構成し、電力変換回路の直流側のＰ極−Ｎ極間にコンデンサＣ１を接続すると共に、コンデンサＣ１より交流側のＰ極−Ｎ極間に逆並列にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ３を接続している。さらに本実施の形態では、コンデンサＣ１の両端子に直接にＳｉウエハーを使ったＰｉＮダイオードＤ１も接続している。
【００３４】
コンバータ、インバータで構成された電力変換装置でも、そのどちらかにＰ極−Ｎ極間短絡が発生し反転電流が流れるようになった場合、その反転電流を還流ダイオードに分流させると同時にＰｉＮダイオードにも分流させることができ、還流ダイオードであるＳＢＤ、ＪＢＳの通電電流を低減し、ＳＢＤ又はＪＢＳの還流ダイオードが破壊し、ＩＧＢＴモジュールの破壊が発生、拡大するのを抑制することができる。
【００３５】
こうして、上記各実施の形態の還流ダイオードにＳＢＤ、ＪＢＳを使用した電力変換装置では、ＰｉＮダイオードを使用した電力変換装置に比べ、損失低減により装置の高効率化、小型化が図れると同時に、素子故障による信頼性の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３６】
Ｑ１１〜Ｑ３２，Ｑ１１１〜Ｑ３２２  半導体スイッチング素子
Ｄ１１〜Ｄ３２，Ｄ１１１〜Ｄ３２２  還流ダイオード
Ｄ１０１〜Ｄ３０２  還流ダイオード
Ｄ１〜Ｄ５  ＰｉＮダイオード
Ｃ１，Ｃ２Ｕ，Ｃ２Ｄ  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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