[發(fā)明專利]功率轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210065362.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN102684526A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿部康;橋井真;高橋潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 張?chǎng)?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及其中均衡構(gòu)成三級(jí)功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體器件的功率損耗的功率轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在將直流電轉(zhuǎn)換成交流電或?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電的功率轉(zhuǎn)換器中采用三級(jí)功率轉(zhuǎn)換器。三級(jí)功率轉(zhuǎn)換器可減少交流電壓波形失真，從而減少不需要的聲音和噪聲。

圖9示出在JP-A-2002-247862中公開的三級(jí)功率轉(zhuǎn)換器的電路。在圖9中，附圖標(biāo)記1是第一直流電源，2是第二直流電源，M10和M20是半導(dǎo)體器件，而Q1至Q4是第一至第四半導(dǎo)體開關(guān)元件。

第一直流電源1和第二直流電源2串聯(lián)連接，從而構(gòu)成直流電壓源串聯(lián)電路。直流電壓源串聯(lián)電路的一端是第一端子P，而另一端是第二端子N。第一直流電源1和第二直流電源2的連接點(diǎn)是第三端子C。第一直流電源1和第二直流電源2的電壓通常是相同的電壓。當(dāng)將每一電壓取為E/2(V)時(shí)，直流電壓源串聯(lián)電路兩端的電壓(第一端子P和第二端子N之間的電壓)為E(V)。

半導(dǎo)體器件M10由半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2的串聯(lián)電路(第一串聯(lián)電路)構(gòu)成。半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2的串聯(lián)電路的兩端各自連接到第一端子P和第二端子N。同樣，半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2的連接點(diǎn)連接到第四端子AC。

同時(shí)，半導(dǎo)體器件M20由半導(dǎo)體開關(guān)元件Q3和Q4的串聯(lián)電路(第二串聯(lián)電路)構(gòu)成。半導(dǎo)體開關(guān)元件Q3和Q4的串聯(lián)電路的兩端各自連接到第三端子C以及半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2的連接點(diǎn)。

例如，第一至第四半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1至Q4是例如具有自動(dòng)換向能力的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等，并且二極管反并聯(lián)連接到其任一端。

在圖9的電路中，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1的IGBT導(dǎo)通而半導(dǎo)體開關(guān)元件Q2至Q4的IGBT截止時(shí)，電壓E(V)被輸出到第四端子AC。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2的IGBT截止而半導(dǎo)體開關(guān)元件Q3和Q4的IGBT中的任一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，電壓E/2(V)被輸出到第四端子AC。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)元件Q2的IGBT導(dǎo)通而半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q3和Q4的IGBT截止時(shí)，0(V)的電壓被輸出到第四端子AC。

因此，圖9所示的功率轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生由三級(jí)電位0(V)、E/2(V)和E(V)構(gòu)成的交流電壓。

在使用以上所述的現(xiàn)有技術(shù)的功率轉(zhuǎn)換器中，其中半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2串聯(lián)連接的第一串聯(lián)電路由半導(dǎo)體器件M10構(gòu)成。同樣，其中半導(dǎo)體開關(guān)元件Q3和Q4串聯(lián)連接的第二串聯(lián)電路由半導(dǎo)體器件M20構(gòu)成。然后，在半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1和Q2中發(fā)生的開關(guān)損耗大致是在半導(dǎo)體開關(guān)元件Q3和Q4中發(fā)生的開關(guān)損耗的兩倍。因此，一般而言，與在半導(dǎo)體器件M20中發(fā)生的損耗的大小相比，在半導(dǎo)體器件M10中發(fā)生的損耗的大小約為其1.5倍。

因此，為了最佳地冷卻半導(dǎo)體器件M10和半導(dǎo)體器件M20，需要兩種具有不同冷卻能力的散熱片(cooling?fin)。因此，散熱片的設(shè)計(jì)、制造、冷卻能力評(píng)估等需要翻倍的工時(shí)數(shù)量。同時(shí)，當(dāng)用具有相同冷卻能力的散熱片冷卻半導(dǎo)體器件M10和M20時(shí)，基于發(fā)生較大損耗的半導(dǎo)體器件M10的損耗特性固定散熱片的冷卻能力。因此，當(dāng)考慮冷卻半導(dǎo)體器件M20時(shí)，散熱片的冷卻能力太高。在此情況下，存在減小功率轉(zhuǎn)換器的尺寸和降低功率轉(zhuǎn)換器的成本的障礙。

發(fā)明內(nèi)容

因此，為了解決迄今所述問題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的目的在于，提供一種有可能均衡在半導(dǎo)體器件中發(fā)生的損耗的功率轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明的一方面的功率轉(zhuǎn)換器包括：由串聯(lián)連接的第一直流電壓源和第二直流電壓源構(gòu)成的直流電壓源串聯(lián)電路；連接到直流電壓源串聯(lián)電路的正極側(cè)端子的第一端子；連接到負(fù)極側(cè)端子的第二端子；連接到第一直流電壓源和第二直流電壓源的連接點(diǎn)的第三端子；由串聯(lián)連接的各自反并聯(lián)地連接有二極管的第一半導(dǎo)體開關(guān)元件和第二半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的第一串聯(lián)電路；連接到第一串聯(lián)電路的第一半導(dǎo)體開關(guān)元件和第二半導(dǎo)體開關(guān)元件的連接點(diǎn)的第四端子；以及由反串聯(lián)連接的各自反并聯(lián)地連接有二極管的第三半導(dǎo)體開關(guān)元件和第四半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的第二串聯(lián)電路，第一串聯(lián)電路的兩端各自連接到第一端子和第二端子，而第二串聯(lián)電路的兩端各自連接到第三端子和第四端子，其中第一半導(dǎo)體開關(guān)元件和第三半導(dǎo)體開關(guān)元件由第一半導(dǎo)體器件構(gòu)成，而第二半導(dǎo)體開關(guān)元件和第四半導(dǎo)體開關(guān)元件由第二半導(dǎo)體器件構(gòu)成。

然后，根據(jù)本發(fā)明的該方面的功率轉(zhuǎn)換器是：第一半導(dǎo)體開關(guān)元件的端子和第三半導(dǎo)體開關(guān)元件的端子在第一半導(dǎo)體器件內(nèi)部電隔離，而第二半導(dǎo)體開關(guān)元件的端子和第四半導(dǎo)體開關(guān)元件的端子在第二半導(dǎo)體器件內(nèi)部電隔離。