(57)【要約】【課題】  マルチレベル電力変換装置を構成する部品点数を削減し、電力損失が少ない小型の電力変換装置を提供すること。【解決手段】  本発明の電力変換装置は、直列接続した２つ直流電圧源の両端に、ＩＧＢＴとダイオードとを逆並列に接続したスイッチングデバイスを複数個直列接続した接続体を接続し、このＩＧＢＴとダイオードとを逆並列に接続したスイッチングデバイスの直列接続の接続点を交流出力とし、さらに、逆方向耐圧を持つ２つのスイッチング素子を逆並列接続して、その一端を前記直流電圧の中間端子に接続し、他端を前記交流出力端子に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流と交流を交互に変換する電力変換装置において、
該電力変換装置が、
直列接続した第１の直流電圧源と第２の直流電圧源の両端に接続する第１の端子と第２の端子と、前記第１の直流電圧源と第２の直流電圧源の接続点に接続する第３の端子と、
直列に接続した自己消弧型の第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子と、該第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子とに逆並列に接続するダイオードを有し、前記直列に接続した第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子の両端を前記第１の端子と第２の端子に接続し、前記第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子の接続点を交流出力端子とする第１の回路と、
逆並列に接続した第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の一方の接続点を前記第３の端子に接続し、前記逆並列に接続した第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の他方の接続点を前記交流出力端子に接続する第２の回路とを備え、
前記第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子とが逆方向耐圧を有する素子であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第３の半導体スイッチング素子がオン状態からオフ状態に移行する時に、前記第４の半導体スイッチング素子にオン指令が入力されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第３の半導体スイッチング素子がオン状態からオフ状態に移行する１μｓ以上前に、前記第４の半導体スイッチング素子にオン指令が入力されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第４の半導体スイッチング素子がオン状態からオフ状態に移行する時に、前記第３の半導体スイッチング素子にオン指令が入力されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記第４の半導体スイッチング素子がオン状態からオフ状態に移行する１μｓ以上前に、前記第３の半導体スイッチング素子にオン指令が入力されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子とがノンパンチスルー型ＩＧＢＴであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の順方向耐圧と逆方向耐圧とが、前記直流電源の第１の端子と第２の端子の間の電圧の１／２よりも高いことを特徴とす電力変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第３の半導体スイッチング素子と、第４の半導体スイッチング素子とが、
一対の主表面と、一方の主表面に隣接する第一導電型の第一の層と、他方の主表面と第一の層に隣接する第二導電型の第二の層と、他方の主表面に隣接し第２の層内に選択的に形成された第１導電型の第３の層と、他方の主表面に隣接し第３の層内に選択的に形成された第２導電型の第４の層と、第２の層と第４の層の間で他方の主表面に露出する第３の層の表面部分に絶縁膜を介して形成された絶縁電極と、第３の層と第４の層に接触して形成された第２の電極と、第１の層に接触して形成された第３の電極とを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
直流と交流を交互に変換する電力変換装置において、
該電力変換装置が、
直列接続した複数の直流電圧源の両端に接続する第１の端子と第２の端子と、前記複数の直流電圧源の接続点に接続する複数の中間直流端子と、中性点端子と、
自己消弧型の半導体スイッチング素子にダイオードを逆並列に接続した半導体スイッチング素子接続体を、複数個直列に接続し、該複数個の接続体を直列に接続した両端を、前記第１の端子と第２の端子に接続するとともに、前記直列接続された接続体の接続点の中の一つを交流出力端子とする第１の回路と、
逆並列に接続した２つの半導体スイッチング素子の一方の接続点を前記中性端子に接続し、前記逆並列に接続した２つの半導体スイッチング素子の他方の接続点を前記交流出力端子に接続する第２の回路と、
前記第１の回路の接続体の接続点と前記中間直流端子とに接続する、自己消弧型の半導体スイッチング素子にダイオードを逆並列に接続した別の半導体スイッチング素子接続体を有し、を備え、
前記逆並列に接続した２つの半導体スイッチング素子と、前記別の接続体の半導体スイッチング素子とが、逆方向耐圧を有する素子であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
架線から電力を収集する集電器と、収集した電力を交流電力に変換するインバータと、該インバータが出力する交流電力で駆動されるモーターとを備えた鉄道車両において、
前記インバータが、
直列接続した第１の直流電圧源と第２の直流電圧源の両端に接続する第１の端子と第２の端子と、前記第１の直流電圧源と第２の直流電圧源の接続点に接続する第３の端子と、
直列に接続した自己消弧型の第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子と、該第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子とに逆並列に接続するダイオードを有し、前記直列に接続した第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子の両端を前記第１の端子と第２の端子に接続し、前記第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子の接続点を交流出力端子とする第１の回路と、
逆並列に接続した第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の一方の接続点を前記第３の端子に接続し、前記逆並列に接続した第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の他方の接続点を前記交流出力端子に接続する第２の回路とを備え、
前記第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子とが逆方向耐圧を有する素子であることを特徴とする鉄道車輌。
【請求項１１】
請求項１０に記載の鉄道車輌において、
前記架線から収集した電力が直流電力であって、前記インバータの第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子とが、ノンパンチスルー型ＩＧＢＴであることを特徴とする鉄道車輌。
【請求項１２】
請求項１０に記載の鉄道車輌において、
前記架線から収集した電力が交流電力であって、該交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、該コンバータが、
直列接続した第１の直流電圧源と第２の直流電圧源の両端に接続する第１の端子と第２の端子と、前記第１の直流電圧源と第２の直流電圧源の接続点に接続する第３の端子と、
直列に接続した自己消弧型の第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子と、該第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子とに逆並列に接続するダイオードを有し、前記直列に接続した第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子の両端を前記第１の端子と第２の端子に接続し、前記第１の半導体スイッチング素子と第２の半導体スイッチング素子の接続点を交流出力端子とする第１の回路と、
逆並列に接続した第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の一方の接続点を前記第３の端子に接続し、前記逆並列に接続した第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子の他方の接続点を前記交流出力端子に接続する第２の回路とを備え、
前記第３の半導体スイッチング素子と第４の半導体スイッチング素子とが逆方向耐圧を有する素子であることを特徴とする鉄道車輌。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流と交流を相互に変換する電力変換装置と、この電力変換器を備えた鉄道車輌に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換技術の中で最も重要な技術の一つに直流から交流を生成するインバータがある。特にスイッチング素子にＩＧＢＴを使ったＩＧＢＴインバータは、家電品から鉄道車両まで広い分野で使われている。
【０００３】
インバータには２つの直流電位から交流を生成する２レベルインバータと、３つ以上の複数の直流電位から交流を生成するマルチレベルインバータがある。２レベルインバータは部品点数が少なく、小型・安価という特徴がある。一方、マルチレベルインバータは出力する交流にひずみが少なく、低騒音・低ノイズという特徴を持つ。
【０００４】
図２に特許文献１に開示の３レベルインバータの回路でＵ相のみ取り出したものを示す。図２で符号２０１〜２０４はトランジスタ、２１１、２１４はフリーホイールダイオード、２３１、２３２はクランプダイオード、２５０は交流出力端子、２５１、２５２は電源コンデンサ、２５３は中性点である。
【０００５】
図２の回路において、トランジスタ２０１がオンしトランジスタ２０４がオフしている場合には正の直流電位が交流出力端子２５０に出力され、トランジスタ２０２、２０３がオンし、トランジスタ２０１、２０４がオフの場合には中性点２５３の電位が出力され、トランジスタ２０４がオンし、トランジスタ２０１がオフしている場合には負の電位が出力される。これにより、直流電源から交流を生成する。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１２１３７４号公報（第３図、第６図、２ページ左下欄６行〜２ページ右下欄１３行と、３ページ右下欄５行〜１４行の記載。）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図２に示す従来技術のインバータでは、正の電圧が出力される場合にはトランジスタ２０１がオンして電流が直流側から交流側に流れるが、この際にはトランジスタ一個しか素子を通らないために、損失は、トランジスタの抵抗Ｒ×電流値Ｉとなる。一方中性点から交流出力端子２５０に電流を流す場合にはダイオードとトランジスタの二つの素子を電流が通るために損失は（ダイオードの抵抗Ｒｄ＋トランジスタの抵抗Ｒ）×電流値Ｉとなり、中性点から電流を出力する場合の損失が大きくなる。
【０００８】
本発明の目的は、損失を低減した小型・軽量の電力変換装置とこの電力変換装置を搭載した鉄道車輌の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電力変換装置は、直列接続した第１の直流電圧源と第２の直流電圧源と、前記直流電圧源の両端の第１の端子と第２の端子と、第１の直流電源と第２の直流電源の接続点に接続された第３の端子とを有し、自己消弧能力を持つ半導体スイッチング素子である第１のＩＧＢＴと第２のＩＧＢＴと、この２個のＩＧＢＴにそれぞれ逆並列に接続したダイオードとから構成されるスイッチングデバイスを一相当り少なくとも２個用い、この２つのスイッチングデバイスを直列接続し、この両端を前記第１の端子と第２の端子に接続し、前記２つのスイッチングデバイスの接続点を交流出力端子とする第１の回路と、逆並列接続した第３のＩＧＢＴと第４のＩＧＢＴとからなる第３のスイッチングデバイスと、前記第３のスイッチングデバイスを前記第３の端子と前記交流出力端子とに接続する第２の回路とを有し、前記第３のＩＧＢＴと第４のＩＧＢＴが逆方向耐圧を持つ。
【００１０】
そして、前記第３のＩＧＢＴがオン状態からオフ状態に移行するよりも少なくとも１μｓ以上前に第４のＩＧＢＴにオン指令が入力されている。同様に、前記第４のＩＧＢＴがオン状態からオフ状態に移行するよりも少なくとも１μｓ以上前に第３のＩＧＢＴにオン指令が入力されている。また、前記第３のＩＧＢＴと第４のＩＧＢＴがノンパンチスルー型ＩＧＢＴであり、さらに、前記第３のＩＧＢＴと第４のＩＧＢＴの順方向耐圧、逆方向耐圧が、前記直流電源の第１の端子と第２の端子の間の電圧の１／２よりも高い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力装置の小型化・軽量化が図れ、損失を低減できる。この、損失の低減により放熱器を小型・軽量にでき、本発明の電力変換装置を搭載した鉄道車輌では、客席・貨物スペースの容量増加、車輌の高速化が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本実施例の電力変換装置の説明図を示す。図１において符号１０１、１０４はＩＧＢＴ、１０２、１０３は逆阻止ＩＧＢＴ、１１１、１１４はフリーホイールダイオード、１２１〜１２４はゲートドライバ、１５０は交流出力端子、１５１、１５２は電源コンデンサ、１５３は中性点である。ここで、逆阻止ＩＧＢＴとは、逆耐圧を持つＩＧＢＴである。
【００１４】
本実施例の回路の動作を図３の波形を使って説明する。図３は図１の回路のゲートドライバ１２１〜１２４に入力する指令パターンと交流出力端子１５０に出力される電圧波形を示している。電流が交流出力端子１５０から負荷に流れ出ている場合を説明する。時刻ｔ１以前は逆阻止ＩＧＢＴ１０３だけがオンしている。しかし逆阻止ＩＧＢＴ１０３は電流に対して逆方向に接続されているので、交流出力端子１５０から流れ出す電流は、フリーホイールダイオード１１４を通して負の電源側から供給される。このためにこの期間の交流出力端子１５０の電位は負になっている。
【００１５】
次に、時刻ｔ１で逆阻止ＩＧＢＴ１０２がオンすると、電流は中性点１５３から逆阻止ＩＧＢＴ１０２を通って交流出力端子１５０に流れる。この時、交流出力端子１５０の電位は中性点１５３の電位になる。次に時刻ｔ２で逆阻止ＩＧＢＴ１０３がオフするが、逆阻止ＩＧＢＴ１０３にはもともと電流が流れていないので電流に変化はない。続いて時刻ｔ３でＩＧＢＴ１０１がオンすると、電流はＩＧＢＴ１０１を通して直流電源の正側から交流出力端子１５０に流れる。逆阻止ＩＧＢＴ１０２は逆方向に電圧が印加されるためにオフ状態となる。また、逆阻止ＩＧＢＴ１０３は順方向に電圧が印加されるが、ゲートドライバ１２３への入力信号がオフであるため、電流は流れない。この期間は正の電圧が交流出力端子に出力される。時刻ｔ４でＩＧＢＴ１０１がオフすると電流は再び逆阻止ＩＧＢＴ１０２から流れるようになり、交流出力端子１５０には中性点１５３の電圧が出力される。時刻ｔ５で逆阻止ＩＧＢＴ１０３がオンしても逆方向であるために電流の流れは変化せず、出力電圧は変わらない。時刻ｔ６では逆阻止ＩＧＢＴ１０２がオフすると電流は直流電圧の負側からフリーホイールダイオード１１４を通って交流出力端子１５０に流れる。この時、逆阻止ＩＧＢＴ１０３には逆方向の電圧が印加される。また、逆阻止ＩＧＢＴ１０２には順方向の電圧が印加されるがゲートドライバ１２２にオフの信号が入力されているために、電流は流れない。この期間には負の電位が交流出力端子１５０に出力される。時刻ｔ７にＩＧＢＴ１０４がオンしても電流はフリーホイールダイオード１１４を流れているために、変化は起きない。時刻ｔ８でＩＧＢＴ１０４がオフしても同様に電流に変化は起きず、出力電圧も負の電位のままである。時刻ｔ９で再び逆阻止ＩＧＢＴ１０２がオンすると、電流は中性点１５３から逆阻止ＩＧＢＴ１０２を通って交流出力端子１５０に流れるようになり、交流出力端子１５０には中性点１５３の電位が出力される。このようにして、直流電圧から負と中性点と正の電位からなる交流波形が生成される。
【００１６】
本回路の制御で注意しなければならないのは、逆阻止ＩＧＢＴ１０２と逆阻止ＩＧＢＴ１０３をオン、オフさせるタイミングである。逆耐圧を持つＩＧＢＴである逆阻止ＩＧＢＴは、逆方向に電圧を印加する場合にはゲートに正の電圧を印加しておかなければならない。なぜなら、ゲートに正の電圧を印加しないで逆方向電圧を印加すると漏れ電流が発生して、損失を発生させ、最悪の場合、損失による発熱でＩＧＢＴが破壊する場合もあるためである。このために、逆方向の電圧が印加されるＩＧＢＴのゲートには前もって正の電圧を印加しておくことが好ましい。図３では、時刻ｔ３にＩＧＢＴ１０１がオンし、逆阻止ＩＧＢＴ１０３に逆方向電圧がかかる前の時刻ｔ２で、逆阻止ＩＧＢＴ１０３のゲートに正の電圧を入力している。このｔ２とｔ３の間隔はＩＧＢＴの動作遅延などを考慮し、少なくとも１μｓ以上は必要である。これはゲートドライバからオンの信号がＩＧＢＴのゲートに入力されてから、実際にＩＧＢＴのゲート電圧がオン状態まで増加するのに必要な時間である。
【００１７】
以上のような駆動シーケンスは逆耐圧を持つ逆阻止ＩＧＢＴを使った回路は特有であり、従来技術のＩＧＢＴとダイオードを直列接続した場合には、ダイオードが逆方向の印加電圧を保持するために、ＩＧＢＴのゲートに正の電圧を印加する必要がないため考慮する必要がない。
【００１８】
以上、電流が直流電源側から交流出力側に流れる場合について説明したが、電流が交流出力側から電源側に向かって流れる場合については上述の動作と相補の動作となり、ＩＧＢＴ１０１とＩＧＢＴ１０４、逆阻止ＩＧＢＴ１０２と逆阻止ＩＧＢＴ１０３を入れ替えて考えれば同様の動きをすることは当業者にとって明らかである。
【００１９】
また、ＩＧＢＴ１０１とＩＧＢＴ１０４の耐圧は、直流電源の両端の電圧より高くなければならないが、逆阻止ＩＧＢＴ１０２と逆阻止ＩＧＢＴ１０３の耐圧は直流電源の両端間の電圧の１／２より大きくすればよく、ＩＧＢＴ１０１やＩＧＢＴ１０４より耐圧の低い素子を適用できる。ＩＧＢＴは耐圧が低くなるにつれ、導通損失が小さくなるので、逆阻止ＩＧＢＴ１０２と逆阻止ＩＧＢＴ１０３に耐圧の低いＩＧＢＴを適用すると、電力変換器システムとしての損失を低減できる。
【実施例２】
【００２０】
図４は本実施例に適用するＩＧＢＴの断面構造を示す。図４において、符号４０１はコレクタ電極、４０２はｐコレクタ層、４０３はｎ-ドリフト層、４０４はゲート酸化膜、４０５はゲート電極、４０６は層間絶縁膜、４０７はｎ+エミッタ層、４０８はｐ+層、４０９はｐベース層、４１０はエミッタ電極である。
【００２１】
図４のＩＧＢＴは、順方向、すなわちコレクタ側が正、エミッタ側が負になる方向に定格電圧を印加した時に、ｐベース層４０９とｎ- ドリフト層４０３で形成されるｐｎ接合からｎ- ドリフト層４０３内に拡がる空乏層が、ｐコレクタ層４０２に達しない、いわゆるノンパンチスルー型（ＮＰＴ型）ＩＧＢＴ構造となっている。これは次のような理由による。逆阻止ＩＧＢＴでは逆方向電圧、すなわちコレクタ側が負、エミッタ側が正を印加される。逆方向電圧が印加されると、ｐコレクタ層４０２とｎ- ドリフト層４０３で形成されるｐｎ接合に強い電界が生じる。このために、この接合はｐ型、ｎ型いずれか一方の濃度が低い、いわゆる階段接合である必要があり、図４に示すようなｐコレクタ層４０２とｎ- ドリフト層４０３が直接接する構成になる。この構造では定格電圧を印加した場合に空乏層がｎ- ドリフト層４０３全体に拡がる、いわゆるパンチスルー現象が起きないようにしなければならず、ｎ- ドリフト層４０３の厚みを、定格電圧印加時に発生する空乏層の厚みより厚くする必要がある。パンチスルー現象が起こると、ｐコレクタ層４０２とｐベース層４０９が空乏層でつながり、電流が流れるためである。
【００２２】
このように本実施例では、逆耐圧を持つＮＰＴ型ＩＧＢＴ構造を逆阻止ＩＧＢＴ１０２と逆阻止ＩＧＢＴ１０３とに適用することにより、従来技術のマルチレベルインバータには必要であったクランプダイオードを削除できる。
【実施例３】
【００２３】
図５は本実施例の電力変換器を示す回路図である。図５において符号５０１、５０３、５０６、５０８はＩＧＢＴ、符号５０２、５０４、５０５、５０７は逆阻止ＩＧＢＴ、５１１〜５１４はフリーホイールダイオード、５２１、５２３〜５２８、５３０はゲートドライバ、５５０は交流出力端子、５３１〜５３４は電源コンデンサ、５３５は中性点、５４１、５４２はクランプダイオードである。
【００２４】
本実施例では、５レベルインバータに適用した例を示している。５レベルインバータでは直流電位として、電源両端の電位と、中性点５３５、及び中性点５３５と正・負それぞれの電位の中間に設けられた中間電位点の５つの電位を有する。中性点５３５と交流出力端子５５０との間は逆並列に接続した逆阻止ＩＧＢＴ５０４、５０５で接続されている。また、中間電位点と交流出力端子５５０は逆阻止ＩＧＢＴ５０２とＩＧＢＴ５０３、あるいは、逆阻止ＩＧＢＴ５０７とＩＧＢＴ５０６とで接続される。本実施例によれば、ＩＧＢＴが逆耐圧を持つためにダイオードを直列に接続する必要が無くなり、使用する素子の個数を低減できる。
【００２５】
本実施例では５レベルインバータの例を示したが、もちろんこれに限定されるものではなく７レベル以上のマルチレベルインバータでも同様に適用可能である。
【００２６】
以上、本発明を直流から交流を生成するインバータに適用する例について説明してきたが、交流から直流を生成するコンバータに適用しても同様である。すなわち、上述の実施例の交流出力端子を交流入力端子とし、直流入力端子を直流出力端子となるよう使用すればコンバータとして動作させることができ、上述のインバータの実施例と同様の効果を得られることは、当業者にとっては明らかである。
【実施例４】
【００２７】
図６は本発明を鉄道車両用電力変換装置に適用した実施例を示す。図６において、符号６００は交流架線、６０１は集電器、６０２は変圧器、６０３はコンバータ、６０４はフィルタコンデンサ、６０５はインバータ、６０６はモーターである。
【００２８】
図６の動作を説明する。交流架線６００から集電器６０１を介して取り込まれた交流電流は、変圧器６０２で降圧されコンバータ６０３に供給される。コンバータ６０３では供給された交流電流が直流電流に変換され、インバータ６０５に入力される。フィルタコンデンサ６０４は、直流電圧を安定させるために接続されており、負荷の急変に十分対応できる容量とすることが好ましい。インバータ６０５では入力された直流電流を３相の交流電流に変換し、モーター６０６に供給している。
【００２９】
実施例１から実施例３の電力変換装置をコンバータ６０３、インバータ６０５に適用すれば部品点数を減らすことができ、装置の小型・軽量化、損失の低減が可能となる。損失が減れば電力変換装置の冷却器も小型化できるために、車輌内の電気機器を少ないスペースで鉄道車輌に搭載することが可能となる。このため、乗客のためのスペースを増大させて乗客の快適性を向上できたり、座席数を増やすことにより輸送力をアップできる。また、電気機器が軽量になるので最高速度を増大でき、乗客や荷物が目的地まで到達する時間を短縮でき、利便性をアップできる。
【００３０】
以上、本実施例では交流架線から電力を取り入れる交流車輌に適用した例を示したが、もちろん直流架線から電力を取り入れ走行する直流車輌についても同様に効果があることは言うまでもない。また、交流車輌の例ではコンバータインバータ両方に本発明の電力変換回路を適用する例を示したが、もちろんコンバータのみ、あるいはインバータのみに適用することも可能である。特に、動作周波数の高いコンバータ側には騒音・ノイズの発生しにくいマルチレベルコンバータを適用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１の電力変換装置の回路の説明図である。
【図２】従来技術の３レベルインバータ回路の説明図である。
【図３】実施例１の電力変換装置の動作シーケンスの説明図である。
【図４】実施例２の逆阻止ＩＧＢＴの断面図である。
【図５】実施例３の電力変換装置の回路の説明図である。
【図６】実施例４の電力変換装置を搭載した鉄道車輌の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１、１０４、５０１、５０３、５０６、５０８…ＩＧＢＴ、１０２、１０３、５０２、５０４、５０５、５０７…逆阻止ＩＧＢＴ、１１１、１１４、２１１、２１４、５１１〜５１４…フリーホイールダイオード、１２１〜１２４、５２１、５２３〜５２８、５３０…ゲートドライバ、１５０、２５０、５５０…交流出力端子、１５１、１５２、２５１、２５２、５３１〜５３４…電源コンデンサ、１５３、２５３、５３５…中性点、２０１〜２０４…トランジスタ、２３１、２３２、５４１、５４２…クランプダイオード、４０１…コレクタ電極、４０２…ｐコレクタ層、４０３…ｎ- ドリフト層、４０４…ゲート酸化膜、４０５…ゲート電極、４０６…層間絶縁膜、４０７…ｎ+ エミッタ層、４０８…ｐ+ 層、４０９…ｐベース層、４１０…エミッタ電極、６００…交流架線、６０１…集電器、６０２…変圧器、６０３…コンバータ、６０４…フィルタコンデンサ、６０５…インバータ、６０６…モーター。
【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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