[發明專利]三電平電力轉換裝置

有效

• 申請號: 201710189774.7
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107302316B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 大原春樹;永田寬;立山信成;島崎統彥;野田和志
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/32;H02H7/122
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金光華

本發明提供一種三電平電力轉換裝置，實現電力轉換裝置的小型化，并且減少事故時的二次損害。三電平電力轉換裝置(1)連接有將直流電壓與任意的頻率、振幅的交流電壓相互轉換的多個電力轉換主電路(12)。在排列有同一動作單位的IGBT元件的IGBT單元(14～17)和排列有二極管元件(D1、D2)的鉗位二極管單元(13)通過不限上下左右的安裝而構成的構造體內，使該電力轉換主電路(12)并聯。

技術領域

本發明涉及使用多個電力開關元件來構成的三電平電力轉換裝置。

背景技術

電力轉換裝置具有通過使多個電力開關元件動作而將直流電力轉換為與任意的振幅、頻率的交流電壓指令等效的電壓的交流電力生成功能、與其相逆地進行轉換的直流電力生成功能。在該電力轉換裝置中，將能夠向交流端子側輸出正電壓、負電壓和零電壓這三個電壓的裝置稱為三電平電力轉換裝置。三電平電力轉換裝置具備具有例如4種開關動作分類的電路結構。該三電平電力轉換裝置針對交流電壓指令，將開關模式的指令信號提供給各柵極驅動器，從而各電力開關元件進行接通(ON)/斷開(OFF)的動作，在AC輸出端輸出與交流電壓指令等效的電壓。三電平電力轉換裝置還能夠將任意的振幅、頻率的交流電壓轉換為直流電壓。

一般，在使用了電力開關元件的三電平電力轉換裝置中為了使輸出容量增加，有將在箱型的框體中匯集了多個電力轉換主電路的電力轉換單元(電力開關元件集合體)并聯地連接多個的方法。該電力轉換單元包含上述4種開關動作分類。

伴隨著近年來的交流感應電動機的大容量化，三電平電力轉換裝置期望大容量化和小型化。在專利文獻1的摘要的解決手段中記載為“在三電平電力轉換裝置中，以使包括開關元件和續流二極管的電力轉換模塊1～4的長度方向與裝置框體的底面平行的方式，配置于電力轉換模塊集合體20。在規定的長度的范圍內，將電力轉換模塊1～4在與裝置框體平行的方向上依次排列配置，關于超過上述規定的長度的部分的電力轉換模塊1～4，改變等級來配置。”。

專利文獻1：日本特開2014-116995號公報

發明內容

在該電力轉換裝置中，以往的電力轉換單元是以包含三電平電力轉換電路的1相的方式平面狀地配置部件而構成的。通過這樣的結構，如果以施加電壓的提高為目的而將各電力開關元件設為串聯兩個以上的結構，則存在電路規模變大，電力轉換裝置大型化的擔憂。

同樣地，即使在以裝置的電力容量的增加為目的而將各電力開關元件進行了并聯的結構的情況下，由于安裝的制約而使設計的自由度降低，作為結果，存在電力轉換裝置大型化的擔憂。

而且，在電力開關元件中產生了導通損壞等事故時，為了修復電力轉換裝置，需要使電力開關元件的特性在并聯之間一致。因此，不僅是包括損壞的電力轉換開關元件的該電力轉換單元，而且與該電力轉換單元形成并聯結構的其它電力轉換單元也成為其更換范圍。因此，相比于故障范圍，更換范圍更寬，所以存在修復時間以及修復費用變大的擔憂。

并且，在電力轉換單元內的電力開關元件在電力轉換裝置動作中引起短路等故障的情況下，影響會連鎖地還波及到處于短路系統路徑上的其它電力開關元件，存在導通損壞的擔憂。因此，期望防止事故時的二次損害。

因此，本發明的課題在于，實現電力轉換裝置的小型化，并且減少事故時的二次損害。

為了解決所述課題，本發明的三電平電力轉換裝置連接有將直流電壓與任意的頻率、振幅的交流電壓相互轉換的多個電力轉換主電路。在排列有同一動作單位的電力開關元件的開關元件構造體和排列有二極管的二極管元件構造體通過不限上下左右的安裝而構成的構造體內，使多個所述電力轉換主電路并聯。

關于其它手段，在具體實施方式中進行說明。

根據本發明，能夠提供一種電力轉換裝置，可實現電力轉換裝置的小型化，并且減少事故時的二次損害。

附圖說明