(57)【要約】【課題】複数のブリッジアームと、複数のスイッチング回路と、を含む電源変換器を提供する。【解決手段】ブリッジアームは、電源変換器の第１の直流端子、中性点端子、及び第２の直流端子に電気的に結合され、それぞれ複数の交流出力端子における対応する一方に電気的に結合され、これにより交流出力端子によって交流出力電圧と出力電流を提供する。スイッチング回路は、それぞれ交流出力端子における対応する一方と中性点端子との間に電気的に結合される。それぞれのスイッチング回路は、互いに直列に接続される第１のトランジスターと第２のトランジスター、及びそれぞれ第１のトランジスターと第２のトランジスターに逆並列に接続される第１のダイオードと第２のダイオードを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源変換器の第１の直流端子、中性点端子及び第２の直流端子に電気的に結合され、それぞれ複数の交流出力端子における対応する一方に電気的に結合され、これにより前記交流出力端子によって交流出力電圧と出力電流を提供する複数のブリッジアームと、
それぞれ前記交流出力端子における対応する一方と前記中性点端子との間に電気的に結合され、互いに直列に接続される第１のトランジスターと第２のトランジスター、及びそれぞれ前記第１のトランジスターと前記第２のトランジスターに逆並列に接続される第１のダイオードと第２のダイオードを含む複数のスイッチング回路と、
を含む電源変換器。
【請求項２】
同一のスイッチング回路における前記第１のトランジスターと前記第２のトランジスターは、それぞれ相補的な第１の制御信号と第２の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられることを特徴とする請求項１に記載の電源変換器。
【請求項３】
前記交流出力電圧が正である場合、対応する前記第１の制御信号は、無効化レベルにあり、前記交流出力電圧が負である場合、対応する前記第１の制御信号は、有効化レベルにあることを特徴とする請求項２に記載の電源変換器。
【請求項４】
前記ブリッジアームは、それぞれ順に前記第１の直流端子と前記第２の直流端子との間に直列に接続される第３のトランジスター、第４のトランジスター、第５のトランジスター及び第６のトランジスターを含み、前記中性点端子は、第１のクランプダイオードによって前記第３のトランジスターと前記第４のトランジスターとの間に電気的に結合され、且つ第２のクランプダイオードによって前記第５のトランジスターと前記第６のトランジスターとの間に電気的に結合され、前記交流出力端子は、前記第４のトランジスターと前記第５のトランジスターとの間に電気的に結合されることを特徴とする請求項１に記載の電源変換器。
【請求項５】
対応する前記第１のトランジスターと前記第６のトランジスターは、第１の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、対応する前記第２のトランジスターと前記第３のトランジスターは、第２の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号は、互いに相補的であることを特徴とする請求項４に記載の電源変換器。
【請求項６】
前記第４のトランジスターは、第３の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、前記第５のトランジスターは、第４の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、前記第３の制御信号と前記第４の制御信号は、互いに相補的であることを特徴とする請求項５に記載の電源変換器。
【請求項７】
前記第３の制御信号と前記第４の制御信号とのスイッチング周波数は、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とのスイッチング周波数より高いことを特徴とする請求項６に記載の電源変換器。
【請求項８】
前記交流出力電圧が正である場合、対応する前記第１の制御信号は、無効化レベルにあり、前記交流出力電圧が負である場合、対応する前記第１の制御信号は、有効化レベルにあることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項９】
前記ブリッジアームが前記第１の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が同方向である場合、前記ブリッジアームは、導通している前記第３のトランジスターと前記第４のトランジスターによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜８の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１０】
前記ブリッジアームが前記第１の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が逆方向である場合、前記ブリッジアームは、前記第３のトランジスターに逆並列に接続される第３のダイオードと前記第４のトランジスターに逆並列に接続される第４のダイオードによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜９の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１１】
前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が正である場合、前記ブリッジアームは、前記第２のトランジスターを導通して、前記第２のトランジスター及び前記第１のダイオードによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜１０の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１２】
前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧が正であり、前記出力電流が負である場合、前記ブリッジアームは、前記第５のトランジスター及び前記第２のクランプダイオードによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜１１の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１３】
前記ブリッジアームが前記第２の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が同方向である場合、前記ブリッジアームは、導通している前記第５のトランジスターと前記第６のトランジスターによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜１２の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１４】
前記ブリッジアームが前記第２の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が逆方向である場合、前記ブリッジアームは、前記第５のトランジスターに逆並列に接続される第５のダイオードと前記第６のトランジスターに逆並列に接続される第６のダイオードによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜１３の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１５】
前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が負である場合、前記ブリッジアームは、前記第１のトランジスターを導通して、前記第１のトランジスター及び前記第２のダイオードによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜１４の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１６】
前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧が負であり、前記出力電流が正である場合、前記ブリッジアームは、前記第４のトランジスター及び前記第１のクランプダイオードによって電流経路を提供することを特徴とする請求項４〜１５の何れか一項に記載の電源変換器。
【請求項１７】
電源変換器における複数のブリッジアームによって、前記電源変換器の複数の交流出力端子を選択的に前記電源変換器の第１の直流端子、第２の直流端子及び中性点端子のうちの一つに導通することにより、複数相の交流出力電圧を提供することと、
第１の制御信号に基づいて、前記交流出力端子における対応する一方に電気的に結合される第１のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、
前記第１の制御信号と相補的な第２の制御信号に基づいて、前記第１のトランジスターと前記中性点端子との間に電気的に結合される第２のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、
を備える電源変換方法。
【請求項１８】
前記第２の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記第１の直流端子に電気的に結合される第３のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、
第３の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記第３のトランジスターと前記交流出力端子との間に電気的に結合される第４のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、
前記第３の制御信号と相補的な第４の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記交流出力端子に電気的に結合される第５のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、
前記第１の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記第５のトランジスターと前記第２の直流端子との間に電気的に結合される第６のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、
を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の電源変換方法。
【請求項１９】
前記第３の制御信号と前記第４の制御信号とのスイッチング周波数は、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とのスイッチング周波数より高いことを特徴とする請求項１８に記載の電源変換方法。
【請求項２０】
対応する前記交流出力電圧が正である場合、無効化レベルにある前記第１の制御信号を出力して前記第１のトランジスターをカットオフするとともに、有効化レベルにある前記第２の制御信号を出力して前記第２のトランジスターを導通することと、
対応する前記交流出力電圧が負である場合、前記無効化レベルにある前記第２の制御信号を出力して前記第２のトランジスターをカットオフするとともに、前記有効化レベルにある前記第１の制御信号を出力して前記第１のトランジスターをカットオフすることと、
を更に備えることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか一項に記載の電源変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源変換器に関し、特に、無効電力補償能力を有する電源変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術の発展に伴い、トランジスタースイッチは、各種の電力電子の関連設備に広く適用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＡＫＩＲＡ  ＮＡＢＡＥ及びその他の二名、Ａ  Ｎｅｗ  Ｎｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎｔ−Ｃｌａｍｐｅｄ  ＰＷＭ  Ｉｎｖｅｒｔｅｒ、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＩＮＤＵＳＴＲＹ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ、ＩＥＥＥ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、ｐ．５１８−ｐ．５２３  ＶＯＬ．  ＩＡ−１７，  Ｎｏ．５，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の中性点クランプ型インバーターの構造（例えば、非特許文献１参照）において、トランジスタースイッチを、１つの完全な周期で、半周期低周波、半周期高周波でスイッチング制御を行う必要がある。
【０００５】
このように、スイッチのスイッチングロスと導通ロスを両立させる適切なトランジスター素子を選択することができず、電源変換器の変換効率を向上できなくなってしまう。そのため、従来の回路の構造を如何に改善するかは、実に現在の関連分野での重要な研究テーマである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、電源変換器の第１の直流端子、中性点端子及び第２の直流端子に電気的に結合され、それぞれ複数の交流出力端子における対応する一方に電気的に結合され、これにより前記交流出力端子によって交流出力電圧と出力電流を提供する複数のブリッジアームと、それぞれ前記交流出力端子における対応する一方と前記中性点端子との間に電気的に結合され、互いに直列に接続される第１のトランジスターと第２のトランジスター、及びそれぞれ前記第１のトランジスターと前記第２のトランジスターに逆並列に接続される第１のダイオードと第２のダイオードとをそれぞれ含む複数のスイッチング回路を含む電源変換器である。
【０００７】
一部の実施例において、同一のスイッチング回路における前記第１のトランジスターと前記第２のトランジスターは、それぞれ相補的な第１の制御信号と第２の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられる。
【０００８】
一部の実施例において、前記交流出力電圧が正である場合、対応する前記第１の制御信号は、無効化レベルにあり、前記交流出力電圧が負である場合、対応する前記第１の制御信号は、有効化レベルにある。
【０００９】
一部の実施例において、前記ブリッジアームは、それぞれ順に前記第１の直流端子と前記第２の直流端子との間に直列に接続される第３のトランジスター、第４のトランジスター、第５のトランジスター、第６のトランジスターを含み、前記中性点端子は、第１のクランプダイオードによって前記第３のトランジスターと前記第４のトランジスターとの間に電気的に結合され、且つ第２のクランプダイオードによって前記第５のトランジスターと前記第６のトランジスターとの間に電気的に結合され、前記交流出力端子は、前記第４のトランジスターと前記第５のトランジスターとの間に電気的に結合される。
【００１０】
一部の実施例において、対応する前記第１のトランジスターと前記第６のトランジスターは、第１の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、対応する前記第２のトランジスターと前記第３のトランジスターは、第２の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号は、互いに相補的である。
【００１１】
一部の実施例において、前記第４のトランジスターは、第３の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、前記第５のトランジスターは、第４の制御信号に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられ、前記第３の制御信号と前記第４の制御信号は、互いに相補的である。
【００１２】
一部の実施例において、前記第３の制御信号と前記第４の制御信号とのスイッチング周波数は、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とのスイッチング周波数より高い。
【００１３】
一部の実施例において、前記交流出力電圧が正である場合、対応する前記第１の制御信号は、無効化レベルにあり、前記交流出力電圧が負である場合、対応する前記第１の制御信号は、有効化レベルにある。
【００１４】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記第１の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が同方向である場合、前記ブリッジアームは、導通している前記第３のトランジスターと前記第４のトランジスターによって電流経路を提供する。
【００１５】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記第１の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が逆方向である場合、前記ブリッジアームは、前記第３のトランジスターに逆並列に接続される第３のダイオードと前記第４のトランジスターに逆並列に接続される第４のダイオードによって電流経路を提供する。
【００１６】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が正である場合、前記ブリッジアームは、前記第２のトランジスターを導通して、前記第２のトランジスター及び前記第１のダイオードによって電流経路を提供する。
【００１７】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧が正であり、前記出力電流が負である場合、前記ブリッジアームは、前記第５のトランジスター及び前記第２のクランプダイオードによって電流経路を提供する。
【００１８】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記第２の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が同方向である場合、前記ブリッジアームは、導通している前記第５のトランジスターと前記第６のトランジスターによって電流経路を提供する。
【００１９】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記第２の直流端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が逆方向である場合、前記ブリッジアームは、前記第５のトランジスターに逆並列に接続される第５のダイオードと前記第６のトランジスターに逆並列に接続される第６のダイオードによって電流経路を提供する。
【００２０】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧と前記出力電流が負である場合、前記ブリッジアームは、前記第１のトランジスターを導通して、前記第１のトランジスター及び前記第２のダイオードによって電流経路を提供する。
【００２１】
一部の実施例において、前記ブリッジアームが前記中性点端子を対応する前記交流出力端子に導通し、且つ前記交流出力電圧が負であり、前記出力電流が正である場合、前記ブリッジアームは、前記第４のトランジスター及び前記第１のクランプダイオードによって電流経路を提供する。
【００２２】
本発明の別の態様は、電源変換器における複数のブリッジアームによって、前記電源変換器の複数の交流出力端子を選択的に前記電源変換器の第１の直流端子、第２の直流端子及び中性点端子のうちの一つに導通することにより、複数相の交流出力電圧を提供することと、第１の制御信号に基づいて、前記交流出力端子における対応する一方に電気的に結合される第１のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、前記第１の制御信号と相補的な第２の制御信号に基づいて、前記第１のトランジスターと前記中性点端子との間に電気的に結合される第２のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、を備える電源変換方法である。
【００２３】
一部の実施例において、電源変換方法は、前記第２の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記第１の直流端子に電気的に結合される第３のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、第３の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記第３のトランジスターと前記交流出力端子との間に電気的に結合される第４のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、前記第３の制御信号と相補的な第４の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記交流出力端子に電気的に結合される第５のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、前記第１の制御信号に基づいて、対応する前記ブリッジアームにおける前記第５のトランジスターと前記第２の直流端子との間に電気的に結合される第６のトランジスターを選択的に導通又は切断することと、を更に備える。
【００２４】
一部の実施例において、前記第３の制御信号と前記第４の制御信号とのスイッチング周波数は、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とのスイッチング周波数より高い。
【００２５】
一部の実施例において、電源変換方法は、対応する前記交流出力電圧が正である場合、無効化レベルにある前記第１の制御信号を出力して前記第１のトランジスターをカットオフするとともに、有効化レベルにある前記第２の制御信号を出力して前記第２のトランジスターを導通することと、対応する前記交流出力電圧が負である場合、前記無効化レベルにある前記第２の制御信号を出力して前記第２のトランジスターをカットオフするとともに、前記有効化レベルにある前記第１の制御信号を出力して前記第１のトランジスターをカットオフすることと、を更に備える。
【発明の効果】
【００２６】
変換効率が向上した電源変換器及び電源変換方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一部の実施例による電源変換器を示す模式図である。
【図２】本発明の一部の実施例による信号波形図である。
【図３Ａ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図４Ｂ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図５Ａ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図５Ｂ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図６Ａ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図６Ｂ】本発明の一部の実施例によるブリッジアーム及びその対応するスイッチング回路のスイッチング操作と電流経路を示す模式図である。
【図７】本発明の一部の実施例による電源変換方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の態様をよりよく理解できるように、実施例を挙げて添付図面に合わせて詳しく説明するが、提供された実施例は本発明の範囲を制限するためのものではなく、構造操作に対する記述もその実行順序を制限するためのものではない。要素から改めて組み合わせられた如何なる構造、及びそれによる同等の効果を持つ装置は、いずれも本発明の範囲に含まれる。また、業界の基準及び常法によると、図面は、説明するためのものだけであり、原サイズ通りに描かれたものではない。説明のために、実用において、各特徴的なサイズを任意に拡大又は減少してもよい。容易に理解できるように、下記では、同一の要素に同一の記号を付けて説明する。
【００２９】
全体の明細書と特許請求の範囲に用いる用語（ｔｅｒｍｓ）は、特に説明のない限り、通常、この分野で、この開示の内容と特殊な内容に使用される各用語の一般的な意味を持つ。当業者へ本開示に関する記述に対する規定外の案内を提供するように、本開示を記述するためのある用語について、以下で検討する。
【００３０】
また、本発明に用いる「含む」、「備える」、「有する」、「含有」等の用語とは、何れも開放的な用語であり、つまり、「〜を含むが、それに限定されない」いう意味である。また、本発明に用いる「及び／又は」は、関連のある列挙した項目の１つ又は複数の項目の何れかの１つ及びその全ての組み合わせを含む。
【００３１】
本発明において、ある要素が「接続」又は「結合」されると言われる場合、「電気的に接続」又は「電気的に結合」と理解されてよい。「接続」又は「結合」は、２つ又は複数の要素同士が互いに組み合わせて操作又は相互作用すると表されてもよい。また、本発明に用いる「第１の」、「第２の」等の用語は、異なる要素を説明するが、前記用語は単に同じ技術的用語によって説明する要素又は操作を区別することに用いられる。上下の文で明示しない限り、この用語は、順序又は順位を特に指示又は示唆するものではなく、本発明を限定するためのものでもない。
【００３２】
図１を参照されたい。図１は、本発明に係る一部の実施例に基づいて示される電源変換器１００の模式図である。図１に示されるように、一部の実施例において、電源変換器１００は、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、それぞれブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに対応するスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと、直流側コンデンサユニットＣ１、Ｃ２と、交流側コンデンサユニットＣａ、Ｃｂ、Ｃｃと、インダクタユニットＬａ、Ｌｂ、Ｌｃとを含む。
【００３３】
図１に示されるように、直流側コンデンサユニットＣ１、Ｃ２は、直流電圧源Ｖｄｃの両端に互いに直列に接続されて跨られる。直流側コンデンサユニットＣ１の第１の端は、電源変換器１００の第１の直流端子Ｎ１に電気的に結合される。直流側コンデンサユニットＣ１の第２の端と直流側コンデンサユニットＣ２の第１の端は、互いに電源変換器１００の中性点端子Ｎｎに電気的に結合される。直流側コンデンサユニットＣ２の第２の端は、第２の直流端子Ｎ２に電気的に結合される。
【００３４】
一部の実施例において、電源変換器１００は、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃによって中性点クランプ型（Ｎｅｕｒａｌ−Ｐｏｉｎｔ−Ｃｌａｍｐｅｄ、ＮＰＣ）のマルチレベルインバーターの構造を実現し、三組のブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃで三相出力を構成する。ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、電源変換器１００の第１の直流端子Ｎ１、中性点端子Ｎｎ、第２の直流端子Ｎ２に電気的に結合され、それぞれ各相交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃにおける対応する一方に電気的に結合され、これによりそれぞれ交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃによって対応する交流出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと出力電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを提供する。
【００３５】
スイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、それぞれ交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃにおける対応する一方と中性点端子Ｎｎとの間に電気的に結合される。具体的には、スイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、互いに直列に接続される、第１のトランジスターＱ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ１ｃと第２のトランジスターＱ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ２ｃ、および第１のダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃと第２のダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃとをそれぞれ含む。
【００３６】
構造上、第１のダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃと第２のダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃは、それぞれ第１のトランジスターＱ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ１ｃと第２のトランジスターＱ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ２ｃに逆並列に接続される。一部の実施例において、応用されるトランジスターのタイプに応じて、第１のダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃと第２のダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃは、それぞれ第１のトランジスターＱ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ１ｃと第２のトランジスターＱ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ２ｃのそれぞれの寄生ダイオードであってもよく、第１のトランジスターＱ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ１ｃと第２のトランジスターＱ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ２ｃと共にパッケージされるダイオード素子であってもよい。一部の実施例において、第１のダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃの陽極は、それぞれ第２のダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃの陽極に電気的に結合される。第１のダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃの陰極は、それぞれ各相の交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃに電気的に結合される。第２のダイオードＤ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃの陰極は、互いに中性点端子Ｎｎに電気的に結合される。
【００３７】
具体的には、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃはそれぞれ、順に第１の直流端子Ｎ１と第２の直流端子Ｎ２との間に直列に接続される第３のトランジスターＱ３ａ、Ｑ３ｂ、Ｑ３ｃと、第４のトランジスターＱ４ａ、Ｑ４ｂ、Ｑ４ｃと、第５のトランジスターＱ５ａ、Ｑ５ｂ、Ｑ５ｃと、第６のトランジスターＱ６ａ、Ｑ６ｂ、Ｑ６ｃと、第１のクランプダイオードＤｃａ１、Ｄｃｂ１、Ｄｃｃ１と、第２のクランプダイオードＤｃａ２、Ｄｃｂ２、Ｄｃｃ２とを含む。
【００３８】
構造上、中性点端子Ｎｎは、第１のクランプダイオードＤｃａ１、Ｄｃｂ１、Ｄｃｃ１によってそれぞれ第３のトランジスターＱ３ａ、Ｑ３ｂ、Ｑ３ｃと第４のトランジスターＱ４ａ、Ｑ４ｂ、Ｑ４ｃとの間に電気的に結合され、且つ第２のクランプダイオードＤｃａ２、Ｄｃｂ２、Ｄｃｃ２によって第５のトランジスターＱ５ａ、Ｑ５ｂ、Ｑ５ｃと第６のトランジスターＱ６ａ、Ｑ６ｂ、Ｑ６ｃとの間に電気的に結合される。交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃは、それぞれ対応する第４のトランジスターＱ４ａ、Ｑ４ｂ、Ｑ４ｃと第５のトランジスターＱ５ａ、Ｑ５ｂ、Ｑ５ｃとの間に電気的に結合される。
【００３９】
構造上、インダクタユニットＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、それぞれ交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃと交流側コンデンサユニットＣａ、Ｃｂ、Ｃｃとの間に電気的に結合される。交流側コンデンサユニットＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの一端は、それぞれインダクタユニットＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに電気的に結合され、他端は、互いに中性点端子Ｎｎに電気的に結合されてＬＣフィルタ回路が形成される。
【００４０】
このように、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及びスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃにおけるトランジスタースイッチのスイッチング操作によって、直流電圧源Ｖｄｃの提供する直流電力を交流出力端子Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃへ三相交流電力に転換し、交流側コンデンサユニットＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ及びインダクタユニットＬａ、Ｌｂ、Ｌｃで構成されるフィルタ回路によって濾波して、対応する三相交流出力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと三相出力電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを提供する。
【００４１】
説明しやすくするために、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及びスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃにおけるトランジスタースイッチのスイッチング操作については、後続の段落では関連する図面を組み合わせて説明する。なお、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及びスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃにおけるそれぞれのトランジスタースイッチは、異なる種類のトランジスター素子によって製作されることができる。図１に示すそれぞれのトランジスタースイッチは、絶縁ゲートバイポーラトランジスター（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）であるが、例示用のみであり、本発明を制限するためのものではない。一部の実施例において、実際なニーズに応じてその他の種類のトランジスター、例えば、バイポーラ接合トランジスター（ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＢＪＴ）又は金属酸化物半導体電界効果トランジスター（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）等で製作されてもよい。
【００４２】
なお、説明しやすくするために、以下の段落では、ブリッジアーム１２０ａ及びその対応するスイッチング回路１４０ａにおけるトランジスタースイッチのスイッチング操作について説明する。ブリッジアーム１２０ｂ、１２０ｃ及びその対応するスイッチング回路１４０ｂ、１４０ｃにおけるトランジスタースイッチのスイッチング操作がそれに類似するので、ここで繰り返して説明しない。
【００４３】
図１に示されるように、スイッチング回路１４０ａにおける第１のトランジスターＱ１ａは、第１の制御信号ＣＴ１を受信して選択的に導通又は切断することに用いられる。第２のトランジスターＱ２ａは、第２の制御信号ＣＴ２を受信して選択的に導通又は切断することに用いられる。一部の実施例において、第１の制御信号ＣＴ１と第２の制御信号ＣＴ２は、互いに相補的である。
【００４４】
ブリッジアーム１２０ａにおける第３のトランジスターＱ３ａは、第２のトランジスターＱ２ａと同様に、第２の制御信号ＣＴ２に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられる。第４のトランジスターＱ４ａは、第３の制御信号ＣＴ３に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられる。第５のトランジスターＱ５ａは、第４の制御信号ＣＴ４に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられる。一部の実施例において、第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４は、互いに相補的である。
【００４５】
第６のトランジスターＱ６ａは、第１のトランジスターＱ１ａと同様に、第１の制御信号ＣＴ１に基づいて選択的に導通又は切断することに用いられる。言い換えれば、ブリッジアーム１２０ａにおける第３のトランジスターＱ３ａと第６のトランジスターＱ６ａの開閉操作は、それぞれスイッチング回路１４０ａにおける第２のトランジスターＱ２ａと第１のトランジスターＱ１ａと同様である。第１のトランジスターＱ１ａが導通されて、第２のトランジスターＱ２ａが切断される場合、第６のトランジスターＱ６ａが導通されて、第３のトランジスターＱ３ａが切断される。それに対して、第１のトランジスターＱ１ａが切断されて、第２のトランジスターＱ２ａが導通される場合、第６のトランジスターＱ６ａが切断されて、第３のトランジスターＱ３ａが導通される。
【００４６】
図２を合わせて参照されたい。図２は、本発明の一部の実施例による信号波形図である。明確に説明しやすくするために、図２に示す信号波形は、図１に示す電源変換器１００を組み合わせて説明することに用いられるが、これに限定されるものではない。
【００４７】
図２に示されるように、期間Ｐ１、Ｐ２において、第１のトランジスターＱ１ａと第６のトランジスターＱ６ａを切断するように、対応する第１の制御信号ＣＴ１は、無効化レベル（例えば、低レベル）にある。第１の制御信号ＣＴ１と第２の制御信号ＣＴ２が互いに相補的であるので、この時、第２のトランジスターＱ２ａと第３のトランジスターＱ３ａを導通させるように、対応する第２の制御信号ＣＴ２は、有効化レベル（例えば、高レベル）にある。この時、ブリッジアーム１２０ａの出力した交流出力電圧Ｖａが正である。
【００４８】
それに対して、期間Ｐ３、Ｐ４において、第１のトランジスターＱ１ａと第６のトランジスターＱ６ａを導通させるように、対応する第１の制御信号ＣＴ１は、有効化レベル（例えば、高レベル）にある。それに対して、対応する第２の制御信号ＣＴ２は、第２のトランジスターＱ２ａと第３のトランジスターＱ３ａを切断するように、無効化レベル（例えば、低レベル）にある。この時、ブリッジアーム１２０ａの出力した交流出力電圧Ｖａが負である。
【００４９】
このように、完全な出力周期において、相補的な第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４を出力することによって、インダクタユニットＬａに選択的にエネルギーを蓄積又は放出することができ、これにより図２に示す交流出力電圧Ｖａを出力する。図面に示されるように、第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４はそれぞれ交流出力電圧Ｖａが正の上半周期と交流出力電圧Ｖａが負の下半周期に高周波スイッチングを行うことによりエネルギーを蓄積又は放出するため、第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４とのスイッチング周波数は、第１の制御信号ＣＴ１と第２の制御信号ＣＴ２とのスイッチング周波数より高い。
【００５０】
なお、図２に示されるように、電源変換器１００が負荷に無効な電力（無効電力）を提供又は吸収する場合、交流出力電圧Ｖａと出力電流Ｉａとの間には、位相差が生じ、完全な出力周期に、電圧と電流方向は同方向又は逆方向である可能性がある。
【００５１】
例として、交流出力電圧Ｖａが正の上半周期には、期間Ｐ１において、出力電流Ｉａが負であり、交流出力電圧Ｖａの方向と反対である。期間Ｐ２において、出力電流Ｉａが正であり、交流出力電圧Ｖａの方向と同じである。同様に、交流出力電圧Ｖａが負の下半周期には、期間Ｐ３において、出力電流Ｉａが正であり、交流出力電圧Ｖａの方向と反対である。期間Ｐ４において、出力電流Ｉａが負であり、交流出力電圧Ｖａの方向と同じである。
【００５２】
そのため、交流出力電圧Ｖａが正の上半周期にも交流出力電圧Ｖａが負の下半周期にも、電源変換器１００が無効電力補償を行い、余裕な無効電力を提供するか又は取得することができるように、ブリッジアーム１２０ａ及びその対応するスイッチング回路１４０ａは、直流側と交流側との間に双方向の電流経路を提供する必要がある。
【００５３】
以下の段落では、図３Ａ、図３Ｂ〜図６Ａ、図６Ｂを組み合わせて異なる期間のそれぞれのトランジスタースイッチの操作状態と電流経路について説明する。図３Ａ、図３Ｂ〜図６Ａ、図６Ｂを参照されたい。図３Ａ、図３Ｂ〜図６Ａ、図６Ｂは、本発明に係る一部の実施例に基づいて示されるブリッジアーム１２０ａ及びその対応するスイッチング回路１４０ａのスイッチング操作と電流経路の模式図である。図３Ａ、図３Ｂ〜図６Ａ、図６Ｂにおいて、実線で導通しているトランジスタースイッチを示し、点線で切断されるトランジスタースイッチを示す。
【００５４】
先ず、図３Ａと図３Ｂに示されるように、交流出力電圧Ｖａが正の上半周期には、第２のトランジスターＱ２ａ、第３のトランジスターＱ３ａが導通され、第１のトランジスターＱ１ａ、第６のトランジスターＱ６ａが切断される。ブリッジアーム１２０ａがインダクタユニットＬａにエネルギーを蓄積する場合、第３の制御信号ＣＴ３は、第４のトランジスターＱ４ａを導通するように有効化レベル（例えば、高レベル）にあり、相補的な第４の制御信号ＣＴ４は、第５のトランジスターＱ５ａを切断するように、無効化レベル（例えば、低レベル）にあり、これにより交流出力端子Ｎａと第１の直流端子Ｎ１との間に通路が形成される。
【００５５】
図３Ａに示されるように、電圧と電流が同方向である場合、電流が第１の直流端子Ｎ１から交流出力端子Ｎａへ流れるように、導通している第３のトランジスターＱ３ａと、第４のトランジスターＱ４ａとの間には電流経路が形成される。それに対して、図３Ｂに示されるように、電圧と電流が逆方向である場合、第３のトランジスターＱ３ａと第４のトランジスターＱ４ａに逆並列に接続される第３のダイオードＤ３ａと、第４のダイオードＤ４ａとの間には、電流が順方向の第３のダイオードＤ３ａと第４のダイオードＤ４ａによって交流出力端子Ｎａから第１の直流端子Ｎ１へ流れるように、電流経路が形成される。
【００５６】
次に、図４Ａと図４Ｂに示されるように、インダクタユニットＬａがエネルギーを放出する場合、交流出力端子Ｎａと中性点端子Ｎｎとの間に通路が形成されるように、第３の制御信号ＣＴ３は、第４のトランジスターＱ４ａを切断するように無効化レベルにあり、相補的な第４の制御信号ＣＴ４は、第５のトランジスターＱ５ａを導通するように有効化レベルにある。
【００５７】
図４Ａに示されるように、電圧と電流が同方向である場合、導通している第２のトランジスターＱ２ａと、電流が順方向の第１のダイオードＤ１ａによって中性点端子Ｎｎから交流出力端子Ｎａへ流れるように、第１のトランジスターＱ１ａに逆並列に接続される第１のダイオードＤ１ａとの間には電流経路が形成される。それに対して、図４Ｂに示されるように、電圧と電流が逆方向である場合、導通している第５のトランジスターＱ５ａと、順方向の第２のクランプダイオードＤｃａ２との間には、電流が導通している第５のトランジスターＱ５ａと順方向の第２のクランプダイオードＤｃａ２によって交流出力端子Ｎａから中性点端子Ｎｎへ流れるように、電流経路が形成される。
【００５８】
次に、図５Ａと図５Ｂに示されるように、交流出力電圧Ｖａが負の下半周期には、第２のトランジスターＱ２ａ、第３のトランジスターＱ３ａが切断され、第１のトランジスターＱ１ａ、第６のトランジスターＱ６ａが導通される。交流出力端子Ｎａと第２の直流端子Ｎ２との間には通路が形成されるように、ブリッジアーム１２０ａがインダクタユニットＬａにエネルギーを蓄積する場合、第３の制御信号ＣＴ３は、第４のトランジスターＱ４ａを切断するように無効化レベルにあり、相補的な第４の制御信号ＣＴ４は、第５のトランジスターＱ５ａを導通するように有効化レベルにある。
【００５９】
図５Ａに示されるように、電圧と電流が同方向である場合、導通している第５のトランジスターＱ５ａと、第６のトランジスターＱ６ａとの間には、電流が交流出力端子Ｎａから第２の直流端子Ｎ２へ流れることができるように、電流経路が形成される。それに対して、図５Ｂに示されるように、電圧と電流が逆方向である場合、第５のトランジスターＱ５ａと第６のトランジスターＱ６ａに逆並列に接続される第５のダイオードＤ５ａと、第６のダイオードＤ６ａとの間には、電流が順方向の第５のダイオードＤ５ａと第６のダイオードＤ６ａによって第２の直流端子Ｎ２から交流出力端子Ｎａへ流れることができるように、電流経路が形成される。
【００６０】
次に、図６Ａと図６Ｂに示されるように、インダクタユニットＬａがエネルギーを放出する場合、交流出力端子Ｎａと中性点端子Ｎｎとの間には通路が形成されるように、第３の制御信号ＣＴ３は、第４のトランジスターＱ４ａを導通するように有効化レベルにあり、相補的な第４の制御信号ＣＴ４は、第５のトランジスターＱ５ａを切断するように無効化レベルにある。
【００６１】
図６Ａに示されるように、電圧と電流が同方向である場合、電流が順方向の第２のダイオードＤ２ａによって交流出力端子Ｎａから中性点端子Ｎｎへ流れるように、導通している第１のトランジスターＱ１ａと、第２のトランジスターＱ２ａに逆並列に接続される第２のダイオードＤ２ａとの間には、電流経路が形成される。それに対して、図６Ｂに示されるように、電圧と電流が逆方向である場合、電流が導通している第４のトランジスターＱ４ａと順方向の第１のクランプダイオードＤｃａ１によって中性点端子Ｎｎから交流出力端子Ｎａへ流れるように、導通している第４のトランジスターＱ４ａと、順方向の第１のクランプダイオードＤｃａ１との間には、電流経路が形成される。
【００６２】
図３Ａ、図３Ｂ〜図６Ａ、図６Ｂは、ブリッジアーム１２０ａ及びその対応するスイッチング回路１４０ａにおけるトランジスタースイッチのスイッチング操作について説明する。ブリッジアーム１２０ｂ、１２０ｃ及びその対応するスイッチング回路１４０ｂ、１４０ｃにおけるトランジスタースイッチのスイッチング操作が同様であるので、ここで繰り返して説明しない。
【００６３】
このように、以上のトランジスタースイッチの開閉スイッチングによって、中性点クランプ型のマルチレベルインバーターの構造を実現する時に、対応するスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃによって電流経路を提供することができ、これによって電源変換器１００が各操作期間に双方向の電流経路を提供できる。このように、第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４とのスイッチング周波数は、全周期内に高周波数を維持でき、上半周期と下半周期との間に高周波数及び低周波数をスイッチングすることなく、無効電力補償を実現することができる。
【００６４】
一部の実施例において、第１のトランジスターＱ１ａ〜Ｑ１ｃ、第２のトランジスターＱ２ａ〜Ｑ２ｃ、第３のトランジスターＱ３ａ〜Ｑ３ｃ及び第６のトランジスターＱ６ａ〜Ｑ６ｃに受信される第１の制御信号ＣＴ１と第２の制御信号ＣＴ２は、完全な周期に共に低周波信号であるので、導通ロスが小さい半導体デバイスで実現できる。それに対して、第４のトランジスターＱ４ａ〜Ｑ４ｃと第５のトランジスターＱ５ａ〜Ｑ５ｃに受信される第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４は、完全な周期に共に高周波信号であるので、スイッチングロスが小さい半導体デバイスで実現できる。言い換えれば、ブリッジアーム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃとスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃのそれぞれのトランジスターは、それぞれ適合な半導体デバイスで、全体のロスを低減して電源変換器１００の変換効率を向上させることができる。
【００６５】
図７を参照されたい。図７は、本発明の一部の実施例による電源変換方法７００を示すフロー図である。明確に説明しやすくするために、下記電源変換方法７００は、図１〜図６Ａ、図６Ｂに示す実施例を組み合わせて説明するものであるが、これに限定されるものではなく、当業者は、本発明の主旨と範囲を逸脱しない限り、各種の変更と修飾を行うことができる。図７に示されるように、電源変換方法７００は、工程Ｓ７１０と、Ｓ７２０と、Ｓ７３０とを含む。
【００６６】
工程Ｓ７１０において、電源変換器１００における複数のブリッジアーム１２０ａ〜１２０ｃによって、電源変換器１００の複数の交流出力端子Ｎａ〜Ｎｃを選択的に電源変換器１００の第１の直流端子Ｎ１、第２の直流端子Ｎ２及び中性点端子Ｎｎのうちの一つに導通し、これにより複数相の交流出力電圧Ｖａ〜Ｖｃを提供する。
【００６７】
具体的には、一部の実施例において、工程Ｓ７１０において交流出力端子Ｎａ〜Ｎｃを選択的に第１の直流端子Ｎ１、第２の直流端子Ｎ２及び中性点端子Ｎｎのうちの一つに導通する操作は、第２の制御信号ＣＴ２に基づいて、対応するブリッジアーム（例えば、ブリッジアーム１２０ａ）における第１の直流端子Ｎ１に電気的に結合される第３のトランジスターＱ３ａを選択的に導通又は切断することと、第３の制御信号ＣＴ３に基づいて、対応するブリッジアーム１２０ａにおける第３のトランジスターＱ３ａと交流出力端子Ｎａとの間に電気的に結合される第４のトランジスターＱ４ａを選択的に導通又は切断することと、第３の制御信号ＣＴ３と相補的な第４の制御信号ＣＴ４に基づいて、対応するブリッジアーム１２０ａにおける交流出力端子Ｎａに電気的に結合される第５のトランジスターＱ５ａを選択的に導通又は切断することと、第１の制御信号ＣＴ１に基づいて、対応するブリッジアーム１２０ａにおける第５のトランジスターＱ５ａと第２の直流端子Ｎ２との間に電気的に結合される第６のトランジスターＱ６ａを選択的に導通又は切断することと、を含む。
【００６８】
一部の実施例において、第３の制御信号ＣＴ３と第４の制御信号ＣＴ４とのスイッチング周波数は、第１の制御信号ＣＴ１と第２の制御信号ＣＴ２とのスイッチング周波数より高い。
【００６９】
工程Ｓ７２０において、電源変換器１００は、第１の制御信号ＣＴ１に基づいて、交流出力端子Ｎａ〜Ｎｃにおける対応する一方（例えば、交流出力端子Ｎａ）に電気的に結合される第１のトランジスターＱ１ａを選択的に導通又は切断する。
【００７０】
工程Ｓ７３０において、電源変換器１００は、第１の制御信号ＣＴ１と相補的な第２の制御信号ＣＴ２に基づいて、第１のトランジスターＱ１ａと中性点端子Ｎｎとの間に電気的に結合される第２のトランジスターＱ２ａを選択的に導通又は切断する。
【００７１】
具体的には、一部の実施例において、工程Ｓ７２０、Ｓ７３０において第１のトランジスターＱ１ａ、第２のトランジスターＱ２ａを選択的に導通又は切断する操作は、対応する交流出力電圧Ｖａが正である場合、無効化レベル（例えば、低レベル）にある第１の制御信号ＣＴ１を出力して第１のトランジスターＱ１ａをカットオフするとともに、有効化レベル（例えば、高レベル）にある第２の制御信号ＣＴ２を出力して第２のトランジスターＱ２ａを導通することと、対応する交流出力電圧Ｖａが負である場合、無効化レベルにある第２の制御信号ＣＴ２を出力して第２のトランジスターＱ２ａをカットオフするとともに、有効化レベルにある第１の制御信号ＣＴ１を出力して第１のトランジスターＱ１ａを導通する。
【００７２】
以上、開示される方法を一連の工程又は事象として例示して説明したが、了解すべきなのは、例示されるこれらの工程又は事象の手順が制限的な意味と解釈されるものではない。例えば、一部の工程は、異なる手順で発生してもよい、及び／又は明細書に例示及び／又は説明される工程又は事象以外の他の工程又は事象が同時に発生してもよい。なお、明細書に説明される一つ又は複数の態様又は実施例を実施する場合、ここで例示される全ての工程が必需ではない。なお、明細書における一つ又は複数の工程は、一つ又は複数の分離される工程及び／又は段階で実行されてもよい。
【００７３】
上記のことをまとめると、本発明の複数の実施例では、対応するスイッチング回路１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを設けて電流経路を提供することにより、上半周期と下半周期との間にスイッチング周波数を変化させることなく、電源変換器１００におけるそれぞれのトランジスタースイッチの開閉スイッチは、完全な周期に低周波信号又は高周波信号に維持されることができる。それにより、それぞれのトランジスタースイッチは、それぞれ適合可能な半導体デバイスで全体のロスを低減することができる。
【００７４】
図面及び上記実施例に示す電源変換器１００が三相スリーレベルインバーター（３  ｐｈａｓｅ  Ｔｈｒｅｅ−Ｌｅｖｅｌ  Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）回路であるが、図面に示す回路は、本発明の実施可能な態様の一つに過ぎず、本発明を制限するためのものではない。なお、本発明の電源変換器と電源変換方法は、独立（ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ）型システム又はグリッド接続（ｇｒｉｄ−ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）型システムに適用でき、当業者は、他のマルチレベルインバーターの構造又は中性点クランプ型インバーターの構造に対応するスイッチング回路を設けて、二方向の電流経路を提供して無効電力補償を実現してもよい。
【００７５】
本発明は、以上のとおり実施形態を開示したが、それは、本発明を限定するためのものではなく、当業者は、本発明の主旨と範囲を逸脱しない限り、各種の変形と修飾を加えることができるので、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に限定されるものに準じる。
【符号の説明】
【００７６】
１００    電源変換器
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ    ブリッジアーム
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ    スイッチング回路
７００    電源変換方法
Ｃ１、Ｃ２、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ    コンデンサユニット
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ    インダクタユニット
Ｖｄｃ    直流電圧源
Ｎ１、Ｎ２    直流端子
Ｎｎ    中性点端子
Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ    交流出力端子
Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ    出力電圧
Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ    出力電流
Ｑ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ１ｃ    第１のトランジスター
Ｑ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ２ｃ    第２のトランジスター
Ｑ３ａ、Ｑ３ｂ、Ｑ３ｃ    第３のトランジスター
Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ、Ｑ４ｃ    第４のトランジスター
Ｑ５ａ、Ｑ５ｂ、Ｑ５ｃ    第５のトランジスター
Ｑ６ａ、Ｑ６ｂ、Ｑ６ｃ    第６のトランジスター
Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃ    第１のダイオード
Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃ    第２のダイオード
Ｄ３ａ    第３のダイオード
Ｄ４ａ    第４のダイオード
Ｄ５ａ    第５のダイオード
Ｄ６ａ    第６のダイオード
Ｄｃａ１、Ｄｃｂ１、Ｄｃｃ１    第１のクランプダイオード
Ｄｃａ２、Ｄｃｂ２、Ｄｃｃ２    第２のクランプダイオード
ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ４    制御信号
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４    期間
Ｓ７１０、Ｓ７２０、Ｓ７３０    工程
【図１】
2018153067.tif 000003
【図２】
2018153067.tif 000004
【図３Ａ】
2018153067.tif 000005
【図３Ｂ】
2018153067.tif 000006
【図４Ａ】
2018153067.tif 000007
【図４Ｂ】
2018153067.tif 000008
【図５Ａ】
2018153067.tif 000009
【図５Ｂ】
2018153067.tif 000010
【図６Ａ】
2018153067.tif 000011
【図６Ｂ】
2018153067.tif 000012
【図７】
2018153067.tif 000013