[發明專利]功率轉換裝置

在審

• 申請號: 201380075295.2
• 申請日: 2013-04-05
• 公開（公告）號: CN105103428A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 玉井伸三
• 申請（專利權）人: 東芝三菱電機產業系統株式會社
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡秋瑾

技術領域

本發明涉及功率轉換裝置，尤其涉及可輸出多個不同的電壓電平的功率轉換裝置。

背景技術

提出下述功率轉換裝置，該功率轉換裝置通過使來自多個直流電源的直流電壓的累積在一個周期的期間變化，從而將直流電力轉換成交流電力。該功率轉換裝置不像具有一個直流電源的逆變器那樣生成固定的脈沖狀的電壓，而是對電位不同的多個直流電壓進行累積，由此來將直流電力轉換成交流電力。因此，該功率轉換裝置通過細致無遺漏地對電位不同的多個直流電壓進行累積，從而與具有一個直流電源的功率轉換裝置相比，能夠將直流電力轉換成諧波較少的交流電力。

具體而言，日本專利特開2000－341964號公報(專利文獻1)公開了作為上述功率轉換裝置的多電平逆變器。

專利文獻1所公開的多電平逆變器包括氧化還原流型二次電池，該氧化還原流型二次電池串聯連接來構成多電平端子電壓；以及逆變器部，該逆變器部對多電平端子的電位的累積進行控制，從而構成交流電力。逆變器部包括總計8個開關元件和6個二極管，根據控制部的指示來控制開關元件的開閉。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2000－341964號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

圖5是表示專利文獻1所公開的現有的功率轉換裝置的電路結構的電路圖。圖5所示的功率轉換裝置100是可輸出5個不同電壓電平的5電平逆變器。功率轉換裝置100包括4個直流電源V、8個開關元件S101～S108、以及6個二極管D101～D106。

功率轉換裝置100將4個直流電源V的中間點作為中點V0，中點V0的電壓電平設為“0V”。因此，功率轉換裝置100使得比中點V0高一個直流電源V的正電位的電壓電平成為“+1V”，比中點V0高兩個直流電源V的正電位的電壓電平成為“+2V”。反之，功率轉換裝置100使得比中點V0低一個直流電源V的負電位的電壓電平成為“－1V”，比中點V0低兩個直流電源V的負電位的電壓電平成為“－2V”。

功率轉換裝置100能夠通過使開關元件S101、S102、S103、S104處于導通狀態來向輸出端子輸出“+2V”的電壓電平的電位，通過使開關元件S102、S103、S104、S105處于導通狀態來向輸出端子輸出“+1V”的電壓電平的電位。此外，功率轉換裝置100能夠通過使開關元件S103、S104、S105、S106處于導通狀態來向輸出端子輸出“0V”的電壓電平的電位。并且，功率轉換裝置100能夠通過使開關元件S104、S105、S106、S107處于導通狀態來向輸出端子輸出“－1V”的電壓電平的電位，通過使開關元件S105、S106、S107、S108處于導通狀態來向輸出端子輸出“－2V”的電壓電平的電位。因此，功率轉換裝置100能夠從輸出端子輸出5個不同的電壓電平(“－2V”、“－1V”、“0V”、“+1V”、“+2V”)。

然而，在功率轉換裝置100中，若為了從輸出端子輸出“－2V”的電壓電平的電位，使開關元件S105、S106、S107、S108處于導通狀態，則二極管D102、D104、D106的陽極端子的電壓電平變為“－2V”，由于二極管D102的陰極端子與“+1V”的電壓電平相連接，因此相當于施加了與三個直流電源V相對應的電壓。同樣地，二極管D104上施加了與兩個直流電源V相對應的電壓，二極管D106上施加了與一個直流電源V相對應的電壓。

并且，在功率轉換裝置100中，若為了從輸出端子輸出“+2V”的電壓電平的電位，使開關元件S101、S102、S103、S104處于導通狀態，則二極管D101、D103、D105的陽極端子的電壓電平變為“+2V”，由于二極管D105的陰極端子與“－1V”的電壓電平相連接，因此相當于施加了與三個直流電源V相對應的電壓。同樣地，二極管D103上施加了與兩個直流電源V相對應的電壓，二極管D101上施加了與一個直流電源V相對應的電壓。

由此，專利文獻1所公開的多電平逆變器分別使連接在直流電源與開關元件之間的二極管D102、D105相比于二極管D101、D106具有三倍的耐壓，使二極管D103、D104相比于二極管D101、D106具有兩倍的耐壓。為此，專利文獻1所公開的多電平逆變器中，需要使用耐壓不同的二極管，或者串聯連接兩個或三個二極管來提高耐壓，導致裝置變得復雜從而制造較為困難。