(57)【要約】【課題】中性点クランプ式電力変換回路方式において、スイッチング素子と各クランプダイオードに設置するスナバ回路を改良して部品点数を削減した電力変換装置を構成する。【解決手段】中性点クランプ式電力変換回路の第１、第４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のサージ吸収用として分割構成したコンデンサ１２ａ，１２ｂと第１、第２のクランプダイオードＤ５，Ｄ６がサージ吸収回路として機能すると共に、第１、第２のクランプダイオードＤ５，Ｄ６と並列に構成したスナバ回路が各クランプダイオードと共に第２、第３のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のサージ吸収回路としても機能する。これにより、回路部品を適切配置することで、４組のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４それぞれに個別にスナバ回路を設置しなくとも、本来のサージ吸収機能を損なうことなく電力変換回路を構成できるようにした。【選択図】　　　図１
2004096833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧源の正電位側と負電位側との間に正電位側から第１〜第４の４組のスイッチング素子を直列に接続し、正電位側の第１、第２のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１のクランプダイオードを接続し、負電位側の第３、第４のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続し、前記中間電位点を挟む第２、第３のスイッチング素子の接続点から交流出力を得るようにした電力変換装置において、
前記第１のスイッチング素子と第１のクランプダイオードとに対して並列に、かつそれらに近接して第１の直流コンデンサを設けると共に、前記第１のクランプダイオードと並列に、第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサの直列回路を設け、
前記第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の正電位点にダイオードを接続し、
前記第４のスイッチング素子と第２のクランプダイオードとに対して並列に、かつそれらに近接して第２の直流コンデンサを設けると共に、前記第２のクランプダイオードと並列に、第２のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサの直列回路を設け、
前記第２のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の負電位点に他のダイオードを接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の正電位点に接続したダイオードと並列に、または前記第２のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の負電位点に接続した他のダイオードと並列に、前記第１または第２のスナバコンデンサの充電のための充電用抵抗を設けた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】
第１または第２のスナバコンデンサと並列に放電用抵抗を設けた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】
直流電圧源の正電位側と負電位側との間に正電位側から順に第１〜第４の４組のスイッチング素子を直列に接続し、前記正電位側の第１、第２のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前記負電位側の第３、第４のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続し、前記中間電位点を挟む第２、第３のスイッチング素子の接続点から交流出力を得るようにした電力変換装置において、
前記第１のクランプダイオードと並列に、第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサの直列回路を設け、
前記第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサとの接続点に第２のスナバダイオードのカソード端子を接続すると共に、当該第２のスナバダイオードのアノード端子を前記正電位側に接続し、
前記第１のスイッチング素子のアノード端子と第２のスナバダイオードのアノード端子とを接続し、
前記第２のスナバダイオードと並列に抵抗を設け、
前記第２のクランプダイオードと並列に、第３のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサの直列回路を設け、
前記第３のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサとの接続点に第４のスナバダイオードのアノード端子を接続すると共に、当該第４のスナバダイオードのカソード端子を前記負電位側に接続し、
前記第４のスイッチング素子のカソード端子と第４のスナバダイオードのカソード端子とを接続し、
前記第４のスナバダイオードと並列に抵抗を設けたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、中性点クランプ式電力変換回路と称し、直流電源の高電位点と低電位点のほかに、分圧コンデンサによりこれら高電位点と低電位点の中間電位点を設け、スイッチング素子群の選択的なオン／オフ駆動によって高電位点、低電位点または中間電位点の３レベルの電位を選択的に交流出力端子へ導出するように構成し、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）スイッチング周波数を見かけ上高めることによって、高調波含有率の少ない交流出力を得るインバータが知られている。
【０００３】
このような中性点クランプ式電力変換回路を構成するスイッチング素子に設けられるスナバ回路方式としては、特許第２９５７４０７号公報に記載されたものが知られている。
【０００４】
図５はこのような従来の回路方式による中性点クランプ式電力変換装置の１相分回路を示す接続図である。図５において、１１ａ，１１ｂは直流電源、１２は分圧コンデンサ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４はスイッチング素子を構成するＧＴＯやＩＧＢＴなどの素子を示し、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６はダイオードを示す。各スイッチング素子及びダイオードでは、電流遮断時等において回路インダクタンスの影響でサージ電圧が発生するため、各々にスナバダイオードＤｓ１，Ｄｓ２，Ｄｓ３，Ｄｓ４，Ｄｓ５，Ｄｓ６，Ｄｓ７，Ｄｓ８とコンデンサＣｓ１，Ｃｓ２，Ｃｓ３，Ｃｓ４，Ｃｓ５，Ｃｓ６及び抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２，Ｒｓ３，Ｒｓ４，Ｒｓ５，Ｒｓ６から成るスナバ回路を設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に鉄道車両用ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）インバータなどの比較的大容量の電力変換装置においては、装置自体を小型軽量に構成する必要があることから、回路の部品点数を削減し、小型軽量化を図ることが重要である。
【０００６】
しかしながら、中性点クランプ式電力変換回路では最少単位でも４個の主スイッチング素子と２個のクランプダイオード素子が必要となり、また上述した従来の電力変換装置のように各素子にスナバ回路を設置した場合、部品点数が多くなり、装置が大型化する問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、中性点クランプ式電力変換回路方式において、スイッチング素子と各クランプダイオードに設置するスナバ回路を改良して部品点数を削減した電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、直流電圧源の正電位側と負電位側との間に正電位側から第１〜第４の４組のスイッチング素子を直列に接続し、正電位側の第１、第２のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１のクランプダイオードを接続し、負電位側の第３、第４のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続し、前記中間電位点を挟む第２、第３のスイッチング素子の接続点から交流出力を得るようにした電力変換装置において、前記第１のスイッチング素子と第１のクランプダイオードとに対して並列に、かつそれらに近接して第１の直流コンデンサを設けると共に、前記第１のクランプダイオードと並列に、第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサの直列回路を設け、前記第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の正電位点にダイオードを接続し、前記第４のスイッチング素子と第２のクランプダイオードとに対して並列に、かつそれらに近接して第２の直流コンデンサを設けると共に、前記第２のクランプダイオードと並列に、第２のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサの直列回路を設け、前記第２のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の負電位点に他のダイオードを接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の電力変換装置において、前記第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の正電位点に接続したダイオードと並列に、または前記第２のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサとの接続点から前記直流電圧源の負電位点に接続した他のダイオードと並列に、前記第１または第２のスナバコンデンサの充電のための充電用抵抗を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の電力変換装置において、第１または第２のスナバコンデンサと並列に放電用抵抗を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１〜３の発明の電力変換装置では、中性点クランプ式電力変換回路の第１、第４のスイッチング素子のサージ吸収用として分割構成した第１、第２の直流コンデンサと第１、第２のクランプダイオードがサージ吸収回路として機能すると共に、第１、第２のクランプダイオードと並列に構成したスナバ回路が各クランプダイオードと共に第２、第３のスイッチング素子のサージ吸収回路としても機能する。これにより、回路部品を適切配置することで、４組のスイッチング素子それぞれに個別にスナバ回路を設置しなくとも、本来のサージ吸収機能を損なうことなく電力変換回路を構成でき、全体のスナバ回路部品点数を大幅に削減した電力変換装置が提供できる。
【００１２】
請求項４の発明は、直流電圧源の正電位側と負電位側との間に正電位側から順に第１〜第４の４組のスイッチング素子を直列に接続し、前記正電位側の第１、第２のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第１のクランプダイオードを接続し、前記負電位側の第３、第４のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位点との間に第２のクランプダイオードを接続し、前記中間電位点を挟む第２、第３のスイッチング素子の接続点から交流出力を得るようにした電力変換装置において、前記第１のクランプダイオードと並列に、第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサの直列回路を設け、前記第１のスナバダイオードと第１のスナバコンデンサとの接続点に第２のスナバダイオードのカソード端子を接続すると共に、当該第２のスナバダイオードのアノード端子を前記正電位側に接続し、前記第１のスイッチング素子のアノード端子と第２のスナバダイオードのアノード端子とを接続し、前記第２のスナバダイオードと並列に抵抗を設け、前記第２のクランプダイオードと並列に、第３のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサの直列回路を設け、前記第３のスナバダイオードと第２のスナバコンデンサとの接続点に第４のスナバダイオードのアノード端子を接続すると共に、当該第４のスナバダイオードのカソード端子を前記負電位側に接続し、前記第４のスイッチング素子のカソード端子と第４のスナバダイオードのカソード端子とを接続し、前記第４のスナバダイオードと並列に抵抗を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明の電力変換装置では、中性点クランプ式電力変換回路の第１、第４のスイッチング素子のサージ吸収用として分割構成したコンデンサと第１、第２のクランプダイオードがサージ吸収回路として機能すると共に、第１、第２のクランプダイオードと並列に構成したスナバ回路が各クランプダイオードと共に第２、第３のスイッチング素子のサージ吸収回路としても機能する。これにより、回路部品を適切配置することで、４組のスイッチング素子それぞれに個別にスナバ回路を設置しなくとも、本来のサージ吸収機能を損なうことなく電力変換回路を構成でき、全体のスナバ回路部品点数を大幅に削減した電力変換装置が提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の電力変換装置の回路構成を示している。第１の実施の形態の電力変換装置は、３レベルの交流出力電圧を得る電力変換回路である。図１において、１１ａ，１１ｂは中間点をもつ直流電圧源、１２ａ，１２ｂは第１、第２の直流コンデンサ、１３は中性点クランプ式電力変換回路の１相分のスイッチングユニットを示す。
【００１５】
直流電圧源１１ａ，１１ｂの正側端Ｐと負側端Ｎとの間に第１〜第４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が直列に接続してある。これらスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４各々にはダイオードＤ１〜Ｄ４各々を逆並列に接続してある。そして第２のスイッチング素子Ｑ２と第３のスイッチング素子Ｑ３との接続点より交流出力端子Ｔａが導出してある。
【００１６】
第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との接続点に第１のクランプダイオードＤ５のカソードを接続し、この第１のクランプダイオードＤ５のアノードを第１、第２の直流コンデンサ１２ａ，１２ｂの接続点（中間電位点）に接続してある。また、第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４との接続点に第２のクランプダイオードＤ６のアノードを接続し、この第２のクランプダイオードＤ６のカソードを第１、第２の直流コンデンサ１２ａ，１２ｂの接続点（中間電位点）に接続してある。
【００１７】
第１のクランプダイオードＤ５と並列に、第１のスナバダイオードＤｓ１と第１のスナバコンデンサＣｓ１との直列回路が設けてある。この第１のスナバダイオードＤｓ１と第１のコンデンサＣｓ１との接続点と直流電圧源１１ａ，１１ｂの正電位側Ｐとの間に、第１のスナバコンデンサＣｓ１の電圧クリップ用のダイオードＤｓ２が接続してある。
【００１８】
他方、第２のクランプダイオードＤ６と並列に、第２のスナバダイオードＤｓ３と第２のスナバコンデンサＣｓ２との直列回路が設けてある。この第２のスナバダイオードＤｓ３と第２のスナバコンデンサＣｓ２との接続点と直流電圧源１１ａ，１１ｂの負電位側Ｎとの間に、第２のスナバコンデンサＣｓ２の電圧クリップ用のもう１つのダイオードＤｓ４が接続してある。
【００１９】
次に、上記構成の第１の実施の形態の電力変換装置の動作を説明する。いま、このような中性点クランプ式電力変換回路において、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフ状態で、負荷電流がＯ点から第１のクランプダイオードＤ５、第２のスイッチング素子Ｑ２を介して交流出力点Ｔａに流れているとする。次に、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンすると、第１のクランプダイオードＤ５を流れていた負荷電流は第１のスイッチング素子Ｑ１に転流して、正電位点Ｐから第１のスイッチング素子Ｑ１、第２のスイッチング素子Ｑ２を通り交流出力点Ｔａに流れる。
【００２０】
ここで、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンしている状態で、第１のクランプダイオードＤ５が逆阻止能力を回復した時には、この第１のクランプダイオードＤ５の両端にサージ電圧が発生するが、第１のスナバダイオードＤｓ１と第１のスナバコンデンサＣｓ１とによってこのサージ電圧を抑制することができる。第１のスナバコンデンサＣｓ１の充電電圧初期値は定まった値ではないが、零から直流電圧源電圧の１／２電圧の範囲にあり、繰返し動作により充電して充電電圧は上昇する。この電圧が直流電圧の半分の電圧以上になると、電圧クリップ用のダイオードＤｓ２が導通して第１のスナバコンデンサＣｓ１の充電電圧を１／２直流電圧にクリップする。
【００２１】
次に、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンからオフに移行するモードでは、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を介して流れていた負荷電流が、第１のスイッチング素子Ｑ１のオフにより、第１の直流コンデンサ１２ａ、第１のクランプダイオードＤ５、第２のスイッチング素子Ｑ２を介して流れることになる。このため、第１のスイッチング素子Ｑ１と並列に、低インダクタンスで第１の直流コンデンサ１２ａ、第１のクランプダイオードＤ５を構成することで、第１の直流コンデンサ１２ａと第１のクランプダイオードＤ５との直列回路が第１のスイッチング素子Ｑ１のスナバ回路として機能し、電流遮断時のサージ電圧を抑制する。
【００２２】
次に、負荷電流は中間電位点Ｏから第１のクランプダイオードＤ５、第２のスイッチング素子Ｑ２を介して流れる。
【００２３】
次のモードでは、第２のスイッチング素子Ｑ２がオフする。中間電位点Ｏからの負荷電流が、第２のスナバコンデンサＣｓ２、第２のスナバダイオードＤｓ３、第３のスイッチング素子Ｑ３と逆並列に接続したダイオードＤ３を介して流れた後に、第４のスイッチング素子Ｑ４と逆並列に接続したダイオードＤ４が導通する。第２のスイッチング素子Ｑ２のオフにあたっては、第２のスナバコンデンサＣｓ２でサージ電圧を抑制する。
【００２４】
次に、負荷電流がマイナスで負荷側から交流出力端子Ｔａを介して変換装置に流れ込む場合では、前述の第１のスイッチング素子Ｑ１が第４のスイッチング素子Ｑ４と、第２のスイッチング素子Ｑ２が第３のスイッチング素子Ｑ３になり、第１のクランプダイオードＤ５が第２のクランプダイオードＤ６に置き換わることで同様の動作となるので、ここでは説明を省略する。
【００２５】
以上のように、図１に示す第１の実施の形態の中性点クランプ式電力変換回路方式の構成により、各スイッチング素子及びクランプダイオードのスイッチング時に発生するサージ電圧を抑制できる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態の電力変換装置を、図２を用いて説明する。図２に示す第２の実施の形態の電力変換装置の回路構成は、図１に示した第１の実施の形態の電力変換装置の回路構成に対して、電圧クリップ用のダイオードＤｓ２，Ｄｓ４と並列に、各スナバコンデンサＣｓ１，Ｃｓ２に対する充電用抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２を挿入したことを特徴とする。
【００２７】
第２の実施の形態の回路構成では、第１、第２のスナバコンデンサＣｓ１，Ｃｓ２の初期充電電圧が直流電圧源電圧の半分の値に充電されているので、第１の実施の形態の動作で説明したように、図１の回路構成ではスナバコンデンサＣｓ１（Ｃｓ２）の初期電圧が定まらないのに対して、本実施の形態の回路構成では、スナバコンデンサＣｓ１（Ｃｓ２）の初期電圧が一定しているので回路動作の安定化が図れる。なお、その動作およびスイッチング素子のサージ電圧抑制動作は図１に示した第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００２８】
以上のように、図２に示す第２の実施の形態の中性点クランプ式電力変換回路方式の構成により、各スイッチング素子及びクランプダイオードのスイッチング時に発生するサージ電圧を抑制できる。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施の形態の電力変換装置について、図３を用いて説明する。図３に示す第３の実施の形態の電力変換装置の回路構成は、図１に示した第１の実施の形態の電力変換装置の回路構成に対して、第１、第２のスナバコンデンサＣｓ１，Ｃｓ２それぞれと並列に抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２それぞれを設けたことを特徴としている。
【００３０】
この第３の実施の形態の回路構成によれば、第１、第２のスナバコンデンサＣｓ１，Ｃｓ２の初期充電電圧が零となるので、図１に示した第１の実施の形態の回路構成ではスナバコンデンサＣｓ１（Ｃｓ２）の初期電圧が定まらないのに対して、本実施の形態の回路構成では、スナバコンデンサＣｓ１（Ｃｓ２）の初期電圧が一定しているので回路動作の安定化が図れる。なお、その動作およびスイッチング素子のサージ電圧抑制動作は図１に示した第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００３１】
以上のように、図３に示す第３の実施の形態の中性点クランプ式電力変換回路方式の構成により、各スイッチング素子及びクランプダイオードのスイッチング時に発生するサージ電圧を抑制できる。
【００３２】
次に、本発明の第４の実施の形態の電力変換装置について、図４を用いて説明する。図４は第４の実施の形態の３レベルの交流出力電圧を得る電力変換装置の１相分回路を示している。図４において、図１と同一符号のものは同一要素を示しており、その説明は省略する。
【００３３】
図４において、１１ａ，１１ｂは中間点をもつ直流電圧源、１２は分圧コンデンサであり、１３は中性点クランプ式電力変換回路の１相分のスイッチングユニットを示している。直流電圧源１１ａ，１１ｂの正側端Ｐと負側端Ｎとの間に第１〜第４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を直列に接続してある。これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４各々にはダイオードＤ１〜Ｄ４各々を逆並列に接続してある。第２のスイッチング素子Ｑ２と第３のスイッチング素子Ｑ３との接続点より交流出力端子Ｔａが導出してある。
【００３４】
第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との接続点には、第１のクランプダイオードＤ５のカソードが接続してある、この第１のクランプダイオードＤ５のアノードが分圧コンデンサ１２の中間電位点に接続してある。他方、第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４との接続点には、第２のクランプダイオードＤ６のアノードが接続してあり、この第２のクランプダイオードＤ６のカソードも分圧コンデンサ１２の中間電位点に接続してある。
【００３５】
また、第１のクランプダイオードＤ５と並列に、第１のスナバダイオードＤｓ１と第１のスナバコンデンサＣｓ１との直列回路を設けてある。第１のスナバダイオードＤｓ１と第１のコンデンサＣｓ１との接続点には、第２のスナバダイオードＤｓ２のカソードを接続し、この第２のスナバダイオードＤｓ２のアノードが直流電圧源１１ａ，１１ｂの正電位側Ｐ点に接続してある。
【００３６】
他方、第２のクランプダイオードＤ６と並列に、第３のスナバダイオードＤｓ３と第２のスナバコンデンサＣｓ２との直列回路を設けてある。第３のスナバダイオードＤｓ３と第２のスナバコンデンサＣｓ２との接続点には、第４のスナバダイオードＤｓ４のアノードを接続し、この第４のスナバダイオードＤｓ４のカソードが直流電圧源１１ａ，１１ｂの負電位側Ｎ点に接続してある。
【００３７】
次に、上記構成の第４の実施の形態の電力変換装置の動作について説明する。いま、このような中性点クランプ式電力変換回路方式の回路構成の電力変換装置において、第１のスイッチング素子Ｑ１がオフ状態で、負荷電流がＯ点から第１のクランプダイオードＤ５、第２のスイッチング素子Ｑ２を介して交流出力点Ｔａに流れているとする。
【００３８】
次に第１のスイッチング素子Ｑ１がオンすると、第１のクランプダイオードＤ５を流れていた負荷電流は第１のスイッチング素子Ｑ１に転流して、正電位側Ｐ点から第１のスイッチング素子Ｑ１、第２のスイッチング素子Ｑ２を通り交流出力点Ｔａに流れる。ここで、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンした状態で、第１のクランプダイオードＤ５が逆阻止能力を回復した時には、この第１のクランプダイオードＤ５の両端にサージ電圧が発生するが、第１のスナバダイオードＤｓ１と第１のスナバコンデンサＣｓ１によりサージ電圧を抑制することができる。
【００３９】
次に、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンからオフに移行するモードでは、第１のスイッチング素子Ｑ１および第２のスイッチング素子Ｑ２を介して流れていた負荷電流は第１のスイッチング素子Ｑ１のオフにより、第２のスナバダイオードＤｓ２、第１のスナバコンデンサＣｓ１、第１のクランプダイオードＤ５、第２のスイッチング素子Ｑ２を介して流れることになる。このため、第１のスイッチング素子Ｑ１の電流遮断時のサージ電圧は第２のスナバダイオードＤｓ２、第１のスナバコンデンサＣｓ１、第１のクランプダイオードＤ５の回路で抑制される。
【００４０】
次に、負荷電流は中間電位点Ｏから第１のクランプダイオードＤ５、第２のスイッチング素子Ｑ２を介して流れる。
【００４１】
次のモードでは、第２のスイッチング素子Ｑ２がオフすると、中間電位点Ｏからの電流は第２のスナバコンデンサＣｓ２、第３のスナバダイオードＤｓ３、第３のスイッチング素子Ｑ３と逆並列に接続したダイオードＤ３を介して流れる。その後に第４のスイッチング素子Ｑ４と逆並列に接続したダイオードＤ４が導通する。第２のスイッチング素子Ｑ２のオフにあたっては、第２のスナバコンデンサＣｓ２でサージ電圧を抑制する。
【００４２】
次に、負荷電流がマイナスで、負荷側から交流出力端子Ｔａを介して変換装置に電流が流れ込む場合では、上述した第１のスイッチング素子Ｑ１が第４のスイッチング素子Ｑ４になり、第２のスイッチング素子Ｑ２が第３のスイッチング素子Ｑ３になり、第１のクランプダイオードＤ５が第２のクランプダイオードＤ６に置き換わることで、同様の動作となるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
以上のように、図４に示す第４の実施の形態の中性点クランプ式電力変換回路の構成によっても、各スイッチング素子及びクランプダイオードのスイッチング時に発生するサージ電圧を抑制できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、中性点クランプ式電力変換回路の第１、第４のスイッチング素子のサージ吸収用として分割構成した第１、第２の直流コンデンサと第１、第２のクランプダイオードとがサージ吸収回路として機能すると共に、第１、第２のクランプダイオードと並列に構成したスナバ回路が各クランプダイオードと共に第２、第３のスイッチング素子のサージ吸収回路としても機能するので、回路部品を適切配置することで、４組のスイッチング素子それぞれに個別にスナバ回路を設置しなくとも、本来のサージ吸収機能を損なうことなく電力変換回路を構成でき、全体のスナバ回路部品点数を大幅に削減した電力変換装置が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電力変換装置の１相分のスイッチングユニットの回路図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の電力変換装置の１相分のスイッチングユニットの回路図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の電力変換装置の１相分のスイッチングユニットの回路図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の電力変換装置の１相分のスイッチングユニットの回路図。
【図５】従来例の電力変換装置の１相分のスイッチングユニットの回路図。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ　直流電圧源
１２　分圧コンデンサ
１２ａ，１２ｂ　直流コンデンサ
１３　単位スイッチングユニット
Ｃｓ１〜Ｃｓ６　スナバコンデンサ
Ｑ１〜Ｑ４　スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ４　ダイオード
Ｄ５，Ｄ６　クランプダイオード
Ｄｓ１〜Ｄｓ８　スナバダイオード
Ｒｓ１〜Ｒｓ６　抵抗
Ｏ　中間端子
Ｐ　直流正電位
Ｎ　直流負電位
Ｔａ　交流出力端子
【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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