(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのアームを並列接続された複数のゲート制御型単位アーム素子から構成すると共に、前記各単位アーム素子にオンオフ用ゲート信号を供給するゲート駆動回路を備えた電力変換装置において、
前記ゲート駆動回路の出力端に３個の抵抗をＴ形に結線してなるＴ形抵抗回路を配置し、前記Ｔ形抵抗回路を、第１の抵抗の一端と第２の抵抗の一端とを接続すると共に、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とを接続する接続中点に第３の抵抗の一端を接続し、前記第３の抵抗の他端を前記ゲート駆動回路の基準電位線に接続し、前記第１の抵抗の他端を前記Ｔ形抵抗回路の入力端とし、前記第２の抵抗の他端を前記Ｔ形抵抗回路の出力端とした、ものとして構成し、前記出力端から前記各単位アーム素子へのゲート線を分岐させ、分岐されたゲート線を介して送信されたゲート信号をそれぞれ単位アーム素子側に各単位アーム素子毎に配置されたゲート抵抗を介して各単位アーム素子のゲートに供給することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、一つのアームを、並列接続された２組の単位アーム素子を構成単位として複数の構成単位から構成し、前記ゲート駆動回路の出力端に備えられるＴ形抵抗回路の単位アーム素子側の抵抗をダンピング抵抗として前記構成単位毎に設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１記載の電力変換装置において、前記ゲート駆動回路の出力端に備えられるＴ形抵抗回路の単位アーム素子側の抵抗をダンピング抵抗として各単位アーム素子毎に設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項２記載の電力変換装置において、前記各構成単位を、各単位アーム素子への接続導体を含めて、各構成単位毎に構造的にユニット化し、前記ダンピング抵抗を前記各構成単位毎に設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、前記Ｔ形抵抗回路に加えて、帰路側ゲート信号線の前記ゲート駆動回路側にもダンピング抵抗を接したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１記載の電力変換装置において、一つのアームを、並列接続された奇数個の単位アーム素子から構成し、前記ゲート駆動回路の出力端に備えられるＴ形抵抗回路の単位アーム素子側の抵抗を、並列接続された２組の単位アーム素子毎に設けた第１のダンピング抵抗と、単一の単位アーム素子に対して設けた第２のダンピング抵抗とから構成し、前記第１のダンピング抵抗の抵抗値Ｒ２１と第２のダンピング抵抗の抵抗値Ｒ２２との比を、ほぼ、２・Ｒ２１＝Ｒ２２としたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電力変換装置において、前記ゲート駆動回路の出力端に、前記単位アーム素子へ個々にゲート信号を供給する各単位アーム素子毎の一対の信号線に対してそれぞれノイズ吸収用のフェライトコアを挿入したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電力変換装置において、前記ゲート駆動回路は前記各単位アーム素子にオンオフ用ゲート信号を供給するために直列接続の一対のコンプリメンタリ・トランジスタを備え、各トランジスタの共通接続側の電極端子にそれぞれノイズ吸収用のアモルファスコアを挿入し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、電動機に可変周波数の交流電力を供給するための電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動機に可変周波数の交流電力を供給するための電力変換装置は、直流電源とその直流電力を所定周波数の交流に変換するインバータとから成っている。直流電力は交流電源からコンバータを介して得る場合が多い。図１０にそのようなコンバータとインバータとからなる一般的な電力変換装置を示す。
【０００３】
図１０に示す電力変換装置は、３相交流電源１からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ２と、コンバータ２からの整流直流電力を平滑する平滑コンデンサ３と、平滑化された直流電力を可変周波数・可変電圧の交流電力に変換するインバータ４とから構成されている。インバータ４の交流出力端から電力変換装置全体の交流出力が取り出され、交流電動機５に供給される。
【０００４】
コンバータ２の各アーム２ＵＰ，２ＶＰ，２ＷＰ，２ＵＮ，２ＶＮ，２ＷＮは、整流作用を行うダイオードと、それに逆並列に接続されて回生時にインバータ作用を行うためのスイッチング素子とからなっている。同様にインバータ４の各アーム４ＵＰ，４ＶＰ，４ＷＰ，４ＵＮ，４ＶＮ，４ＷＮは、インバータ作用を行うためのスイッチング素子とそれに逆並列に接続されて回生時に整流器として作用するダイオードとからなっている。ここでアームを表す３個の英数字符号のうち、２番目のＵ，Ｖ，Ｗは交流側から見たときの相別を表し、３番目のＰ，Ｎは直流側から見たときの正負の別（Ｐは正側、Ｎは負側）を表す。３相交流電源１がコンバータ２の３相交流端子Ｒ，Ｓ，Ｔに接続され、コンバータ２の直流端子とコンデンサ３の両端とインバータ４の直流端子はそれぞれ直流ブスＰ，Ｎに接続され、インバータ４の３相交流端子Ｕ，Ｖ，Ｗは交流電動機５に接続される。コンバータ２およびインバータ４の各アームのスイッチング素子としては、自己消弧型スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラ・トランジスタ）が用いられる。
【０００５】
各アームは回路電圧および回路電流に応じて一般に直並列接続された複数個の単位アーム素子で構成され、それらの各単位アーム素子は接続導体を介して相互接続される。図１１，１２はコンバータ２およびインバータ４のＵ相１相分のアームを例として、各アームを４並列の単位アーム素子から構成する場合の構成例を示すものである。図１１に示すコンバータ２の正側Ｕ相アーム２ＵＰは、並列接続された４つの単位アーム素子２ＵＰ１，２ＵＰ２，２ＵＰ３，２ＵＰ４からなり、負側Ｕ相アーム２ＵＮは、並列接続された４つの単位アーム素子２ＵＮ１，２ＵＮ２，２ＵＮ３，２ＵＮ４からなっている。図１２に示すインバータ４の正側Ｕ相アーム４ＵＰは、並列接続された４つの単位アーム素子４ＵＰ１，４ＵＰ２，４ＵＰ３，４ＵＰ４からなり、負側Ｕ相アーム４ＵＮは、並列接続された４つの単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２，４ＵＮ３，４ＵＮ４からなっている。同様に、平滑コンデンサ３は、図１１，１３に示すように、４個の単位コンデンサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを２直列２並列とした例を示している。
【０００６】
図１３，１４は、図１２に示したインバータ４の４個の正側単位アーム素子４ＵＰ１〜４ＵＰ４と４個の負側単位アーム素子４ＵＮ１〜４ＵＮ４、並びに４個の単位コンデンサ３Ａ〜３Ｄの空間的配置状態を示すものである。正側および負側の各単位アーム素子は冷却体８上に２列に直線状に配置され、その側に４個の単位コンデンサが並置されている。
【０００７】
両単位コンデンサ３Ａ，３Ｂは接続導体６Ａによって直列接続され、両単位コンデンサ３Ｃ，３Ｄは接続導体６Ｂによって直列接続され、それらの両端がそれぞれ正側ブスＰ９および負側ブスＮ９に接続されている。正側単位アーム素子４ＵＰ１の交流端子側（エミッタ）と負側単位アーム素子４ＵＮ１の交流端子側（コレクタ）が接続導体７Ａによって直列に接続され、以下同様に、正側単位アーム素子４ＵＰ２，４ＵＰ３，４ＵＰ４の交流端子側（エミッタ）と負側単位アーム素子４ＵＮ２，４ＵＮ３，４ＵＮ４の交流端子側（コレクタ）が接続導体７Ｂ，７Ｃ，７Ｄによって直列に接続されている。正側単位アーム素子４ＵＰ１，４ＵＰ２の正側（コレクタ）が接続導体７Ｅによって接続され、負側単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２の負側（エミッタ）が接続導体７Ｆによって接続され、正側単位アーム素子４ＵＰ３，４ＵＰ４の正側（コレクタ）が接続導体７Ｇによって接続され、負側単位アーム素子４ＵＮ３，４ＵＮ４の負側（エミッタ）が接続導体７Ｈによって接続されている。
【０００８】
コンバータ２、コンデンサ３、およびインバータ４に沿って正側ブスＰ１および負側ブスＮ１が配設され、これらのブスＰ１，Ｎ１から単位コンデンサおよび単位アーム素子の間を正側ブスＰ９および負側ブスＮ９が上下方向に位置して分岐されている。接続導体７Ｅ，７Ｆは接続導体７Ｉ，７Ｊを介して正側ブスＰ９に接続され、同様に、接続導体７Ｇ，７Ｈは接続導体７Ｋ，７Ｌを介して負側ブスＮ９に接続されている。接続導体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは図示していない接続導体を介してＵ相出力端子が導出される。
【０００９】
図１５は図１３，１４の電力変換装置を筐体２１に収納した状態を概略的に示す説明図である。ここには、筐体２１に、コンバータ２の単位アーム素子２ＵＰ１，２ＵＮ１，２ＵＰ２，２ＵＮ２、およびインバータ４の各アーム素子４ＵＰ１，４ＵＮ１，４ＵＰ２，４ＵＮ２がそれぞれゲート駆動回路基板２２，２３と共に収納された様子が示されている。図示していないが、筐体２１の前後に単位平滑コンデンサ３Ａ，３Ｂおよび３Ｃ，３Ｄが分散配置される。ゲート駆動回路基板２２の正側および負側の素子駆動用信号出力端が、コンバータ２の各単位アーム素子のゲート端子にゲート抵抗Ｒｇを介して接続され、同様にゲート駆動回路２３の正側および負側の素子駆動用信号出力端がゲート抵抗Ｒｇを介してインバータ４の各単位アーム素子のゲート端子の接続も行われる。
【００１０】
図１６は、ゲート駆動回路基板２２，２３の駆動回路出力部を、ゲート駆動回路基板２３とインバータ４の単位アーム素子（２単位アーム素子のみを例示）について示したものである。ゲート駆動回路基板２３上のゲート駆動回路１２は、上位コントローラーから入力される正または負のＰＷＭ制御信号に応じてコンプリメンタリ・トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の接続中点から例えば＋１５Ｖのゲート信号または−１５Ｖのゲート信号を出力し、抵抗Ｒ３の両端に生ずる正（オン制御時）または負（オフ制御時）のゲート電圧が各スイッチング素子にゲート抵抗Ｒｇｎ１，Ｒｇｎ２を介して印加される。このゲート電圧は抵抗Ｒ３に並列接続された過電圧保護手段（例えばツェナーダイオード）ＺＤによって制限される。周知のごとく、通常状態において、同一相の正負両側のアーム素子が同時にオンすることはなく、いずれか一方がオンするとき他方はオフとなっている。各単位アーム素子に含まれるスイッチング素子のゲートはそれぞれ直列接続のゲート抵抗Ｒｇｐ１，Ｒｇｐ２，Ｒｇｎ１，Ｒｇｎ２および接続電線を介してゲート駆動回路１２の出力端に接続される。ゲート駆動回路１２においては、負側の単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２のための駆動回路についてのみ詳細に示している。正側の単位アーム素子４ＵＰ１，４ＵＰ２に関しては詳細回路の図示を省略しているが、負側回路用のものとは絶縁されているものの、同一回路構成の駆動回路が構成されている。２並列接続の単位スイッチング素子のゲートからゲート駆動回路１２への配線は並列接続のスイッチング素子群毎にまとめられてゲート駆動回路１２へ導かれる。
【００１１】
ゲート駆動回路１２内において、中点付きゲート信号電源１１の両端が直列接続のコンプリメンタリ・トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の両端に接続され、両トランジスタの共通接続点とゲート信号電源１１の中点から導出された基準電位線１４との間に負荷抵抗Ｒ３が接続されている。抵抗Ｒ３に並列に過電圧保護手段としてツェナーダイオードＺＤが接続されている。抵抗Ｒ３の両端からゲート信号が取り出され、ゲート抵抗Ｒｇｐ１，Ｒｇｐ２を介して単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２に対して印加される。ゲート信号電源１１は全体として例えば３０Ｖであり、上位制御手段からの正または負の制御信号に応じて、ゲート制御手段１０およびトランジスタＴｒ１またはＴｒ２を介して＋１５Ｖ（オン時）または−１５Ｖ（オフ時）の方形波状のＰＷＭ制御信号が各単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２のスイッチング素子に印加される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
複数素子の並列接続により大容量化を図る電力変換装置では、ＰＷＭ制御により複数の並列接続されたスイッチング素子を同時にスイッチングし大電流を通電させている。しかし、短絡事故等に際して大電流を減少させたりオフしたりするために、スイッチング素子のゲート・エミッタ間電圧を変化させる際に、ゲート信号が発振し、スイッチング素子を破損させる恐れがある。またゲート信号にノイズが重畳することにより、スイッチング素子が誤動作して耐量を超える過電流が流れることによる素子破損を防ぐために、短絡検出手段１３を備え、短絡を検出した際に、全相のスイッチング素子のゲート信号を一旦同時にオンした後、ゲート信号を絞り電流を低減し遮断する短絡保護方法が考えられている。しかし、保護動作において全相を一旦オンし、スイッチング素子のゲート・エミッタ間電圧を絞る際に、図１７に示すようにゲート信号３１が発振し短絡電流３２が流れてスイッチング素子を破損させる恐れがあった。
【００１３】
これらの場合はいずれも大電流通電時にゲート信号を変化させる際に生じる共通の問題である。ゲート信号３１が発振する要因としては、ゲート信号変動時（オフ時のテール等）にスイッチング素子内部のインピーダンスと、並列接続される単位アーム素子間接続導体の配線インピーダンスを含んで構成される閉回路が共振することが考えられる。
【００１４】
その影響により制御側のゲート線からその発振が基板内に伝搬して、ゲート駆動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタからベース側へと、べース・エミッタ間浮遊容量を介して流れ込み、そのノイズが再び増幅されゲート信号が発振状態になることと、大電流のスイッチングによりゲート信号線にゲート駆動回路部までの間にノイズが重なることとにより、上記と同様にゲート信号を発振させ、スイッチング素子を破損させる恐れがある。
【００１５】
本発明の目的は、複数の単位素子を並列接続してなる電力変換装置において、ゲート信号が発振することなく、安定した大電流通電、および確実な短絡保護を行い得る電力変換装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の電力変換装置は、一つのアームを並列接続された複数のゲート制御型単位アーム素子から構成すると共に、前記各単位アーム素子にオンオフ用ゲート信号を供給するゲート駆動回路を備えた電力変換装置において、
前記ゲート駆動回路の出力端に３個の抵抗をＴ形に結線してなるＴ形抵抗回路を配置し、前記Ｔ形抵抗回路を、第１の抵抗の一端と第２の抵抗の一端とを接続すると共に、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とを接続する接続中点に第３の抵抗の一端を接続し、前記第３の抵抗の他端を前記ゲート駆動回路の基準電位線に接続し、前記第１の抵抗の他端を前記Ｔ形抵抗回路の入力端とし、前記第２の抵抗の他端を前記Ｔ形抵抗回路の出力端とした、ものとして構成し、前記出力端から前記各単位アーム素子へのゲート線を分岐させ、分岐されたゲート線を介して送信されたゲート信号をそれぞれ単位アーム素子側に各単位アーム素子毎に配置されたゲート抵抗を介して各単位アーム素子のゲートに供給することを特徴とする。
この発明によれば、Ｔ形抵抗回路の出力端側に設けられた抵抗すなわちダンピング抵抗により、アームを構成するスイッチング素子の負側振動と、ゲート駆動回路までのゲート配線上で重なるノイズをゲート駆動回路の手前で抑制し、それにより、ゲート駆動回路に含まれる駆動トランジスタのエミッタ部の振動を抑制し、トランジスタの誤動作を無くし、大電流通電時のゲート振動を無くすことができる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の電力変換装置において、一つのアームを、並列接続された２組の単位アーム素子を構成単位として複数の構成単位から構成し、ゲート駆動回路の出力端に備えられるＴ形抵抗回路の単位アーム素子側の抵抗をダンピング抵抗として構成単位毎に設けたことを特徴とする。この発明によれば、２並列接続分をそれぞれ接続したことによる振動の重なりを防ぎ、ゲート駆動用出力端のトランジスタの誤動作を防止することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の電力変換装置において、ゲート駆動回路の出力端に備えられるＴ形抵抗回路の単位アーム素子側の抵抗をダンピング抵抗として各単位アーム素子毎に設けたことを特徴とする。この発明によれば、振動抑制を一層効果的にし、ゲート駆動回路の誤動作を防止することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の電力変換装置において、各構成単位を、各単位アーム素子への接続導体を含めて、各構成単位毎に構造的にユニット化し、ダンピング抵抗を各構成単位毎に設けたことを特徴とする。この発明によれば、他の単位アーム素子からの影響を低減しゲート駆動回路の誤動作を防止することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、Ｔ形抵抗回路に加えて、帰路側ゲート信号線のゲート駆動回路側にもダンピング抵抗を接続したことを特徴とする。この発明によれば、大きな電流の通電／遮断に関して、スイッチング素子エミッタ側のゲート線の振動をゲート駆動回路側の出力端でもダンピングすることにより、エミッタ側ラインからの振動を低減し、ゲート駆動回路出力端トランジスタの誤動作を防止し、単位アーム素子の破損を防止することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１記載の電力変換装置において、一つのアームを、並列接続された奇数個の単位アーム素子から構成し、ゲート駆動回路の出力端に備えられるＴ形抵抗回路の単位アーム素子側の抵抗を、並列接続された２組の単位アーム素子毎に設けた第１のダンピング抵抗と、単一の単位アーム素子に対して設けた第２のダンピング抵抗とから構成し、第１のダンピング抵抗の抵抗値Ｒ２１と第２のダンピング抵抗の抵抗値Ｒ２２との比を、ほぼ、２・Ｒ２１＝Ｒ２２としたことを特徴とする。この発明によれば、一つのアームが奇数個の単位アーム素子からなる場合に、２並列接続構成単位分と、ｌ構成単位とに分割され、それにより、並列接続構成のスイッチング素子の２並列接続側のスイッチング素子ゲートヘ電流が流れにくくなることがなく、またスイッチングロスが増えることもなく、１並列接続側とのバランスをとり同様な条件にするために損失のバランス化を図ることができる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電力変換装置において、ゲート駆動回路の出力端に、単位アーム素子へ個々にゲート信号を供給する各単位アーム素子毎の一対の信号線に対してそれぞれノイズ吸収用のフェライトコアを挿入したことを特徴とする。この発明によれば、アーム素子のエミッタ側の振動に対してコモンモードでの振動に対してノイズ耐量を向上させることができ、それにによりゲート駆動回路側へ波及する振動を抑制することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電力変換装置において、ゲート駆動回路は各単位アーム素子にオンオフ用ゲート信号を供給するために直列接続の一対のコンプリメンタリ・トランジスタを備え、各トランジスタの共通接続側の電極端子にそれぞれノイズ吸収用のアモルファスコアを挿入したことを特徴とする。この発明によれば、トランジスタのエミッタへ流人するノイズを低減し、エミッタ・ベース間の浮遊容量からベース側ヘノイズが伝播し、そのノイズが再び増幅されることによるトランジスタの誤動作を防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
＜実施の形態１＞
図１は請求項１に係る発明の実施形態の要部とその制御装置部分の要部を示すものである。
【００２６】
図１は電力変換装置を構成するインバータ４とそのための制御装置部分を示すものである。インバータ４は３相型のものであるが（図１０参照）、ここにはＵ相アーム４ＵＰ，４ＵＮのみを代表的に示し、しかも正負各アームがそれぞれ２並列の単位アーム素子４ＵＰ１，４ＵＰ２および４ＵＮ１，４ＵＮ２によって構成されている。インバータ４の正側単位アーム素子４ＵＰ１，４ＵＰ２および負側単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２は、直流側で直流ブスＰ，Ｎを介して他相の単位アーム素子に接続されると共に、平滑コンデンサ３およびコンバータ２の直流側に接続され、交流側で交流電動機５に接続される。
【００２７】
各単位アーム素子に含まれるスイッチング素子のゲートはそれぞれ直列接続のゲート抵抗Ｒｇｐ１，Ｒｇｐ２，Ｒｇｎ１，Ｒｇｎ２および接続電線を介してゲート駆動回路１２の出力端に接続される。ゲート駆動回路１２においては、負側の単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２のための駆動回路についてのみ詳細に示している。正側の単位アーム素子４ＵＰ１，４ＵＰ２に関しては詳細回路の図示を省略しているが、負側回路用のものとは絶縁されているものの、同一回路構成の駆動回路が設けられている。２並列接続の単位スイッチング素子のゲートから駆動回路基板１２への配線は並列接続のスイッチング素子群毎にまとめられて駆動回路基板１２へ導かれる。
【００２８】
ゲート駆動回路１２内において、直列接続のコンプリメンタリ・トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の共通接続点とゲート信号電源１１の中点から導出された基準電位線１４との間に接続された抵抗Ｒ３の入力側及び出力側にダンピング抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続され、ダンピング抵抗Ｒ２の出力側からゲート配線が導出される。結果的に３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はＴ型回路を形成している。トランジスタＴｒ１のコレクタはゲート信号電源１１の例えば＋１５Ｖ端子に接続され、トランジスタＴｒ２のコレクタは電源１１の−１５Ｖ端子に接続され、基準電位線１４は電源１１の中点すなわち０Ｖ電位点から導出される。かくして、上位制御手段からの正または負の制御信号に応じてゲート制御手段１０は正または負のゲート制御信号を出力し、それにより抵抗Ｒ３に、トランジスタＴｒ１を介して＋１５Ｖ（オン時）のＰＷＭ制御信号が生ずるか、またはトランジスタＴｒ２を介して−１５Ｖ（オフ時）の方形波状のＰＷＭ制御信号が生じ、それがゲート抵抗Ｒｇｎ１，Ｒｇｎ２を介して単位アーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２のスイッチング素子にゲート制御電圧として印加される。
【００２９】
図１の回路構成によれば、大電流通電時におけるＰＷＭ制御スイッチング時の電流減少時のオフ動作時に発生するスイッチング素子の負側振動がスイッチング素子からゲート駆動回路１２へ伝搬する際にダンピング抵抗Ｒ１，Ｒ２により各並列接続素子のゲートからの振動がダンピングされ、トランジスタＴｒｌ，Ｔｒ２への振動伝搬を防ぎ、トランジスタＴｒｌ，Ｔｒ２の誤動作によるさらなる振動を抑制することができる。また抵抗Ｒ１側では過電圧保護手段ＺＤにより、混入する過振動を抑制することができる。
【００３０】
短絡保護動作時においては、短絡検出手段１３により短絡電流を検出した後、インバータ４の全相全アームを一旦オン状態にするため非常に大きな短絡電流が流れ、その後ゲート電圧を絞り、短絡電流を絞る動作を行うが、その際にも、同様にスイッチング素子からの振動を抑制することができる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
次に図２を参照して請求項２に係る発明の実施の形態について説明する。図２はインバータ４の１相分の回路構成を示している。
【００３２】
Ｕ相アーム４ＵＰおよび４ＵＮはそれぞれ４つの正側単位アーム素子４ＵＰ１〜４ＵＰ４および負側単位アーム素子４ＵＮ１〜４ＵＮ４によって構成されている。正側の単位アーム素子の正側は正側ブスＰを介して、また負側の単位アーム素子の負側は負側ブスＮを介してそれぞれ他相のインバータアームおよびコンバータ２の直流端子に接続される。
【００３３】
ゲート駆動回路１２からそれぞれゲート抵抗Ｒｇｐ１〜Ｒｇｐ４およびＲｇｎ１〜Ｒｇｎ４を介して各スイッチング素子のゲートに接続される。
【００３４】
図２に示すゲート駆動回路１２の特徴は、アーム４ＵＰおよび４ＵＮを構成する各４つの単位アーム素子を２つ毎にまとめて構成単位とし、各構成単位毎に共通のダンピング抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを配置したことにある。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３５】
この実施の形態によれば、大電流通電時や短絡保護動作時において、２並列接続分を単位として単位アーム素子のゲート接続線を駆動回路側でまとめ、一旦２並列接続分をダンピングした後で、他の並列接続構成部のゲートとまとめて接続し、その接続部と駆動回路側出力間にダンピング抵抗を配置することにより、２並列接続分をそれぞれ接続したことによる振動の重なりを防ぎ、ゲート駆動用出力端のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の誤動作を防止することができる。また、各２並列接続毎に分割することにより、単位アーム素子のゲートヘの流入電流を実施の形態１と比較し減らすことなく構成できるため、単位アーム素子のスイッチングロスを並列接続構成が増えても増大させることなくゲート振動を抑えることができる。
【００３６】
＜実施の形態３＞
次に図３を参照して請求項３に係る発明の実施の形態について説明する。
【００３７】
図３の回路では、各相アームを２並列の単位アーム素子によって構成するインバータ４の１相分（Ｕ相）を示している。ここでは、負側のみについて述べるならば、各単位アーム素子のゲートが各ゲート抵抗Ｒｇｎ１，Ｒｇｎ２を介してゲート駆動回路１２に導入され、その内部において各スイッチング素子毎にダンピング抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介して抵抗Ｒ３に接続される。
【００３８】
本実施の形態では、各素子毎にダンピング抵抗を配設することにより、隣り合う並列接続構成間の抵抗値が通常より高くなることから、並列接続構成内での振動抑制を効果的に抑制することができる。また駆動時の各単位アーム素子のゲートヘの流入電流を複数の並列接続構成で共通に挿入するものよりも大きくすることができ、スイッチングによる損失を低減することができる。
【００３９】
＜実施の形態４＞
次に、図４および図５を参照して請求項４に係る発明の実施の形態を説明する。図４はインバータ１相分の回路構成図であり、図５は２並列を１ユニット化して構成される合計２ユニット４並列接続のスタック構成図を示すものである。
【００４０】
電気的回路構成は図２のものと同様である。この実施の形態は、図５に示すように、４並列構成を、単位アーム素子４ＵＰｌ，４ＵＰ２，４ＵＮ１，４ＵＮ２、単位コンデンサ３Ａ，３Ｂ、および第１の接続導体群からなる第１のユニットと、単位アーム素子４ＵＰ３，４ＵＰ４，４ＵＮ３，４ＵＮ４、単位コンデンサ３Ｃ，３Ｄ、および第２の接続導体群からなる第２のユニットとから構成している。第１の接続導体群は、既に述べた接続導体７Ａ，７Ｂ，７Ｅ，７Ｆ，７Ｉ，８Ａのほか、正側接続板Ｐ４を単位コンデンサ３Ａの正極付近に備え、また負側接続板Ｎ４を単位コンデンサ３Ｂの負極付近に備えている。正側接続板Ｐ４は単位コンデンサ３Ａの正極に接続されるとともに接続導体７Ｉに接続される。なお、接続導体７Ｉは、場合によっては接続板Ｐ４と一体に構成されてもよい。負側接続板Ｎ４は図示していない接続導体によって接続導体７Ｆに接続される。第２の接続導体群は、既に述べた接続導体７Ｃ，７Ｄ，７Ｇ，７Ｈ，７Ｊ，８Ｂのほか、正側接続板Ｐ５を単位コンデンサ３Ｃの正極付近に備え、また負側接続板Ｎ５を単位コンデンサ３Ｄの負極付近に備えている。正側接続板Ｐ５は単位コンデンサ３Ｃの正極に接続されるとともに接続導体７Ｊに接続される。なお、接続導体７Ｊは、場合によっては接続板Ｐ５と一体に構成されてもよい。負側接続板Ｎ５は図示していない接続導体によって接続導体７Ｈに接続される。
【００４１】
正側接続板Ｐ４，Ｐ５はそれぞれ接続導体２１Ｐ，２２Ｐを介して正側ブスＰ１に接続され、負側接続板Ｎ４，Ｎ５はそれぞれ接続導体２１Ｎ，２２Ｎを介して負側ブスＮ１に接続される。
【００４２】
ユニット化された４並列接続の各アームに含まれる単位スイッチング素子のゲート端子Ｇはそれぞれゲート線を介してゲート駆動回路１２に接続される。各２並列接続構成のゲート線は駆動回路入力部でまとめられ、第１の２並列接続構成部分はダンピング抵抗Ｒ２ａを介して、また第２の２並列接続構成部分はダンピング抵抗Ｒ２ｂを介して、駆動用トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を含むゲート駆動回路１２に接続される。その他の構成は実施の形態１の場合と同様である。
【００４３】
この実施の形態は、図２の実施の形態の発展形に相当し、各並列接続構成を２並列接続１ユニットとすることにより、主回路部のエミッタラインの他並列接続構成の単位アーム素子からの影響を低減することが可能となる。
【００４４】
＜実施の形態５＞
図６を参照して請求項５に係る発明の実施の形態について説明する。ここでは図１の回路構成を基本とし、同一機能部の説明は省略する。
【００４５】
図６の回路の特徴は、駆動回路１２の単位アーム素子のコレクタライン側出力端に挿入されたダンピング抵抗Ｒ２のほかに、エミッタライン側出力端にもダンピング抵抗Ｒ４を設けたことにある。
【００４６】
このように両側にダンピング抵抗を接続したことにより、並列接続構成からなる単位アーム素子のエミッタラインの振動を駆動回路１２側のゲート保護用ツェナーダイオードＺＤを介して、駆動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタヘの振動の流入が抑制されることにより、トランジスタＴＲｌ，Ｔｒ２の誤動作によるゲート信号の振動を抑え単位アーム素子の破損を防ぐことができる。
【００４７】
＜実施の形態６＞
次に図７を参照して請求項６に係る発明の実施の形態について説明する。
【００４８】
この実施の形態では、奇数個の単位アーム素子を並列接続してなるインバータおよび（または）コンバータを備えた電力変換装置として、３並列接続構成を想定する場合について説明する。第１および第２の２つのアーム素子４ＵＮ１，４ＵＮ２のスイッチング素子のゲートに対して共通のダンピング抵抗Ｒ２１を用い、第３のアーム素子４ＵＮ３に対してダンピング抵抗Ｒ２２を用いる。この場合、ダンピング抵抗Ｒ２１を仮に１Ωとした場合、ダンピング抵抗Ｒ２２をその倍の２Ωとする。すなわち、２・Ｒ２１＝Ｒ２２とする。こうすることにより、インバータ４内の各スイッチング素子のゲート抵抗が同一、すなわち、Ｒｇｎ１＝Ｒｇｎ２＝Ｒｇｎ３であるとして、駆動トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２により各ゲートへ流される電流は同一値となる。
【００４９】
これによりダンピング抵抗を節約しつつ並列接続構成の単位アーム素子の２並列接続側の単位アーム素子の各ゲートにゲート電流を均等に流すことができ、スイッチングによる損失のバランス化を各並列接続構成単位アーム素子間で行うことができる。
【００５０】
＜実施の形態７＞
次に図８を参照して請求項７に係る発明の実施の形態について説明する。
【００５１】
この実施の形態は、基本的には図２の実施の形態と同様であるが、ここではゲート駆動回路１２と単位アーム素子のゲートを接続する信号線のゲート駆動回路出力端部分に、各単位アーム素子４ＵＮ１〜４ＵＮ４および４ＵＰ１〜４ＵＰ４への往復一対の信号線毎にノイズ吸収用のフェライトコアＬ１〜Ｌ４およびＬ５〜Ｌ８を挿入した点に特徴を有する。
【００５２】
こうすることにより、各単位アーム素子のエミッタ側の振動に対するコモンモードでの振動に対してノイズ耐量を向上させることができ、それによりゲート駆動回路側へ波及する振動を抑制することができる。
【００５３】
＜実施の形態８＞
次に図９を参照して請求項８に係る発明の実施の形態について説明する。
【００５４】
この実施の形態は、図１の装置と同様に、一つのアームを２組の単位アーム素子から構成した２並列接続構成の電力変換装置を対象としたものであり、ゲート駆動用トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタ端子にそれぞれノイズ吸収用アモルファスコアＬ９を挿入したことを特徴としている。
【００５５】
この実施の形態によれば、単位アーム素子の振動や単位アーム素子のゲートと駆動回路１２までの間にスイッチング等によるノイズがゲート信号線に重畳された場合に、そのノイズはトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタ端子へ波及する前にコアＬ９により減衰させ、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース側へのノイズおよび振動の伝播を抑制し、その誤動作を防止することができる。
【００５６】
＜他の実施の形態＞
以上説明した実施の形態はインバータについてのものであるが、本発明は可制御形コンバータにも同様に適用し、同様の作用・効果を奏することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、大電流通電時のスイッチング時におけるゲート信号の発振状態や、短絡保護動作を行う際のゲート電圧絞り時のゲート振動により、アーム素子を破損させる恐れに対して、それらを抑制することができ、それにより安定した大電流通電および安定した短絡保護動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図２】本発明の実施の形態２に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図３】本発明の実施の形態３に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図４】本発明の実施の形態４に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図５】図４におけるスタック構成を示す平面図。
【図６】本発明の実施の形態５に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図７】本発明の実施の形態６に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図８】本発明の実施の形態７に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図９】本発明の実施の形態８に係わる電力変換装置の要部の回路構成図。
【図１０】周知の電力変換装置の回路結線図。
【図１１】図１０におけるコンバータアームを４並列の単位アーム素子から構成し、平滑コンデンサを２直列２並列の単位コンデンサから構成する例を示す結線図。
【図１２】図１０における平滑コンデンサを２直列２並列の単位コンデンサから構成し、インバータアームを４並列の単位アーム素子から構成する例を示す結線図。
【図１３】従来の電力変換装置のスタック構成を示す平面図。
【図１４】図１１に示すスタック構成の側面図。
【図１５】従来の電力変換装置の外観正面図。
【図１６】従来のゲート駆動回路構成図。
【図１７】従来の短絡保護動作時のゲート振動波形図。
【符号の説明】
１  ３相交流電源
２  コンバータ
３  平滑コンデンサ
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  単位コンデンサ
４  インバータ
４ＵＰ，４ＵＮ  Ｕ相アーム
４ＵＰ１〜４ＵＰ４，４ＵＮ１〜４ＵＮ４  単位アーム素子
５  交流電動機
８  冷却体
１０  ゲート制御手段
１１  ゲート信号電源
１２  ゲート駆動回路基板
１３  短絡検出手段
Ｔｒ１，Ｔｒ２  ゲート駆動トランジスタ
Ｒ２，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ４  ダンピング抵抗
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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