JP3745561B2 - 多レベル中性点電位固定型電力変換装置 - Google Patents
多レベル中性点電位固定型電力変換装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中性点電位を有する直流電源と、複数個の半導体素子からなる多レベル逆変換回路とから構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置に係り、特に多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の安全な動作を確保すると共に損失の低減を図れるようにした多レベル中性点電位固定型電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、この種の従来の多レベル中性点電位固定型電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【０００３】
なお、図１２では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分のみの構成例について示している。
【０００４】
図１２において、３レベルインバータ装置は、直流電源と、多レベル逆変換回路である３レベルインバータ回路とから構成されている。
【０００５】
直流電源は、互いに直列接続された２組の直流電源１ａ，１ｂの接続点を中性点とし、正極Ｐ、および負極Ｎを有する。
【０００６】
３レベルインバータ回路は、４個のゲート制御付き半導体素子（以下、単に半導体素子と称する）ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４と、２個のダイオードＵＤ１，ＵＤ２とを、図示のように接続して構成され、直流電源を交流電圧に逆変換して、図示しない負荷に交流電力を供給する。
【０００７】
なお、３レベルインバータ装置の動作は、良く知られているので、ここではその説明については省略する。
【０００８】
一方、３レベルインバータ回路を構成している半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４、ダイオードＵＤ１，ＵＤ２を過電圧から保護するために、一般に用いられるスナバ回路が設けられている。
【０００９】
すなわち、３レベルインバータ装置の容量が大きくなると、図１２のＡ部に示すように、充放電スナバ回路Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂを、図示のように半導体素子毎に個別に設けるか、Ｂ部に示すように、クランプ式スナバ回路Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂを図示のように設けるか、いずれかまたは両方が採用される場合が多い。
【００１０】
また、近年では、電圧駆動型の半導体素子の大容量化（例えば、４．５ＫＶ−４ＫＡ遮断）に伴ない、大電流を高速でターンオン、ターンオフすることが可能になってきている。
【００１１】
そして、このターンオン時の急峻な電流の立ち上がりｄＩ／ｄｔ（特に、フリーホイールダイオード還流時の反対側半導体素子のターンオンによるダイオードの逆回復時）による半導体素子の破損防止を防止するため、３レベルインバータ回路と直流電源の正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれｄＩ／ｄｔ抑制用リアクトルである非飽和リアクトル２ａおよび２ｂが設けられる場合が多い。
【００１２】
しかしながら、前述のスナバ回路やｄＩ／ｄｔ抑制用リアクトルは、装置の高圧大容量化に伴なって、それぞれの外形が大きくなること、また価格も高騰することが余儀なくされており、経済的ではない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、最近では、電圧駆動型半導体素子の発展に伴なって、高電圧大電流を高速でスイッチングすることが可能となり、例えば多レベルインバータ装置では、直流電圧が数ＫＶの高圧大容量インバータ装置が実用化されてきている。
【００１４】
しかしながら、前述したように、半導体素子保護用のスナバ回路やｄＩ／ｄｔ抑制リアクトルは、電力変換装置の部品数も多く、また外形も大きくなることから、信頼性や経済性の点で問題があり、その改良が強く望まれてきている。
【００１５】
本発明の目的は、多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）を抑制することができ、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能な多レベル中性点電位固定型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】
上記の目的を達成するために、互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、請求項１の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００１７】
従って、請求項１の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間にそれぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、これら正極および負極に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することが可能となる。
【００１８】
また、請求項２の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続している。
【００１９】
従って、請求項２の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に可飽和リアクトルを接続することにより、中性点に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することが可能となる。
【００２０】
さらに、請求項３の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続している。
【００２１】
従って、請求項３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、これら正極および負極、およびに設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することが可能となる。
【００２２】
さらにまた、請求項４の発明では、上記請求項２または請求項３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００２３】
従って、請求項４の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、上記請求項２または請求項３の発明と同様の作用を奏するのに加えて、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間にそれぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、直流電源から電力変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して、サージ電圧を抑制することが可能となる。
【００２４】
一方、請求項５の発明では、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続している。
【００２５】
従って、請求項５の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極および負極との間にそれぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、これら正極および負極に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００２６】
また、請求項６の発明では、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続している。
【００２７】
従って、請求項６の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の中性点との間に可飽和リアクトルを接続することにより、中性点に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００２８】
さらに、請求項７の発明では、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続している。
【００２９】
従って、請求項７の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極、負極、および中性点との間にそれぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、正極、負極、および中性点に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００３０】
さらにまた、請求項８の発明では、上記請求項６または請求項７の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設け、多レベル逆変換回路を構成する個々の半導体素子にはスナバ回路を設けないようにしている。
【００３１】
従って、請求項８の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、上記請求項６または請求項７の発明と同様の作用を奏するのに加えて、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間にそれぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、直流電源から電力変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して、サージ電圧を抑制することが可能となる。
【００３２】
一方、請求項９の発明では、上記請求項１乃至請求項８のいずれか１項の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、可飽和リアクトルは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定している。
【００３３】
従って、請求項９の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、可飽和リアクトルは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定することにより、半導体素子のオン後に電流が流れ始めるため、スイッチング損失を軽減することができる。
【００３４】
また、請求項１０の発明では、上記請求項１、請求項４、請求項５または請求項８の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、サージ電圧抑制回路を、コンデンサと直列にダイオードを接続し、かつ当該ダイオードと並列に抵抗を接続して構成している。
【００３５】
従って、請求項１０の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、サージ電圧抑制回路を、コンデンサと直列にダイオードを接続し、かつダイオードと並列に抵抗を接続して構成することにより、充電はコンデンサとダイオードを介して行なわれ、放電はコンデンサから抵抗を介して行なわれるため、上記請求項１、請求項４、請求項５または請求項８の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００３６】
さらに、請求項１１の発明では、上記請求項１、請求項４、請求項５または請求項８の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子を設けている。
【００３７】
従って、請求項１１の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子を設けることにより、サージ電圧クリップ素子は、サージ電圧抑制回路で抑え切れない大きなサージ電圧、例えば過電流を遮断した場合の大きな単発的サージ電圧を所定レベルでクリップするため、サージ電圧抑制回路の部品定格を低減して、小型化することができる。
【００３８】
一方、請求項１２の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方を接続し、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００３９】
従って、請求項１２の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間にそれぞれ非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方を接続し、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に可飽和リアクトルを接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間にそれぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方は、多レベル逆変換回路の半導体素子の電流の立ち上りを抑制するため、短絡電流耐量の比較的小さい半導体素子の場合にも、短絡電流のピーク値を低減することができる。
【００４０】
また、請求項１３の発明では、上記請求項１乃至請求項８、または請求項１２のいずれか１項の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、可飽和リアクトルに、当該可飽和リアクトルのリセット時に発生する逆電圧を吸収する逆電圧抑制スナバ回路を設けている。
【００４１】
従って、請求項１３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、可飽和リアクトルに逆電圧抑制スナバ回路を設けることにより、サージ電圧抑制回路を小さくすることができ、また削除することが可能となる。
【００４２】
さらに、請求項１４の発明では、上記請求項１３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、可飽和リアクトルに設けた逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオードと直列にコンデンサを接続し、かつ当該コンデンサと並列に抵抗を接続してなる。
【００４３】
従って、請求項１４の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、可飽和リアクトルに設けた逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオードと直列にコンデンサを接続し、かつコンデンサと並列に抵抗を接続することにより、可飽和リアクトルの逆電圧エネルギーは、ダイオードを介してコンデンサに充電された後に抵抗で放電されるため、上記請求項の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００４４】
一方、請求項１５の発明では、互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続して構成され、直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを設け、直流電源の中性点からは、ダイオードを介して可飽和リアクトルをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００４５】
従って、請求項１５の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを設け、直流電源の中性点からは、ダイオードを介して可飽和リアクトルをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、中性点に可飽和リアクトルを設ける必要がなく、中性点に可飽和リアクトルを設けた場合と同様の作用を奏することができる。
【００４６】
また、請求項１６の発明では、上記請求項１２の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、非飽和リアクトルは、直流電源の正極および負極の共通母線に、可飽和リアクトルは、多レベル逆変換回路の各相毎に設けている。
【００４７】
従って、請求項１６の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、非飽和リアクトルを、直流電源の正極および負極の共通母線に、可飽和リアクトルを、多レベル逆変換回路の各相毎に設けることにより、非飽和リアクトルは共通母線に２個設けることで、上記請求項１２の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００４８】
さらに、請求項１７の発明では、上記請求項１６の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、非飽和リアクトルに代えて、可飽和リアクトルを設けている。
【００４９】
従って、請求項１７の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、非飽和リアクトルに代えて、可飽和リアクトルを設けることにより、上記請求項１６の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００５０】
以上により、多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）、電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）、またゲート回路への外乱を抑制することができると共に、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５１】
さらに、直流電源から多レベル逆変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して抑制することが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】
（第１の実施の形態：請求項１乃至請求項４、請求項１０に対応）
図１は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５４】
なお、図１では、３相構成の３レベル中性点電位固定型インバータの場合について示してあり、インバータ装置の容量が比較的小さい場合に適用することができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図１に示すように、図１２における直流電源１ａ，１ｂに代えて、互いに直列接続された２組のコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点を中性点Ｃとし、正極Ｐおよび負極Ｎを有する直流電源Ｖを備えている。
【００５６】
また、直流電源１ａ，１ｂの正極Ｐおよび負極Ｎに設けられている非飽和リアクトル２ａおよび２ｂを省略し、これらに代えて、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相構成の３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間（正極Ｐおよび負極Ｎの共通ライン）に、それぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設け、かつ中性点Ｃラインにも可飽和リアクトルＬＣを設けている。
【００５７】
さらに、半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）にそれぞれ個別に設けている抵抗、ダイオード、コンデンサからなる充放電スナバ回路Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂと各アームに設けられたクランプ式スナバ回路Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂを省略し、これらに代えて、正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれコンデンサＣＳＰ，ＣＳＮと直列にダイオードＤＳＰ，ＤＳＮを接続し、かつこのダイオードＤＳＰ，ＤＳＮと並列にそれぞれ抵抗ＲＳＰ，ＲＳＮを接続してなるサージ電圧抑制回路を設けている。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置の動作について、図２乃至図４を用いて説明する。
【００５９】
なお、ここでは、図１の１相分（ここでは、Ｕ相）の回路動作における可飽和リアクトルの効果を主体として述べる。
【００６０】
図２（ａ）において、半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２がオンして電流Ｉ１が負荷へ流れている状態で半導体素子ＵＳ１をオフすると、クランプダイオードＵＤ１を介して中性点Ｃから電流Ｉ２として流れる。
【００６１】
半導体素子ＵＳ１をオフした後に半導体素子ＵＳ３をオンしても、力行時には中性点ＣからクランプダイオードＵＤ１を介して電流は流れ続ける。
【００６２】
半導体素子ＵＳ３をオフして再び半導体素子ＵＳ１をオンすると、クランプダイオードＵＤ１の蓄積電荷によって、逆回復電流Ｉｒ１が直流電源Ｖの正極Ｐ、可飽和リアクトルＬＰ、半導体素子ＵＳ１、クランプダイオードＵＤ１、可飽和リアクトルＬＣ、中性点Ｃのループで、短絡電流が図２（ｂ）のＩ１に示すように流れる（実線）が、この時、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣによって、急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）が抑えられる（破線）。
【００６３】
これにより、半導体素子ＵＳ１とクランプダイオードＵＤ１のスイッチング損失を低減することができ、半導体素子の高ｄＩ／ｄｔによる破損を防止することができる。
【００６４】
一方、図３に示すように、半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２がオンしている時、回生電流Ｉ３が流れている状態で、半導体素子ＵＳ１オフして半導体素子ＵＳ３をオンすると、半導体素子ＵＳ１のフリーホイールダイオードＤ１の逆回復電流Ｉｒ３によって、直流電源Ｖの正極Ｐ、可飽和リアクトルＬＰ、フリーホイールダイオードＤ１、半導体素子ＵＳ２，ＵＳ３、クランプダイオードＵＤ２、可飽和リアクトルＬＣ、中性点Ｃのループで、正側電源短絡電流が流れて負荷電流Ｉ４に重畳されるが、この時可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣによって、急峻な逆回復電流Ｉｒ３の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）が抑えられる。
【００６５】
可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮだけで中性点Ｃの可飽和リアクトルＬＣがない場合には、力行時の中性点クランプダイオードの逆回復電流が可飽和リアクトルＬＰにとって力行時と同一方向電流のため、飽和状態にあるので、ｄＩ／ｄｔを抑える効果はほとんどない。
【００６６】
また、中性点Ｃの可飽和リアクトルＬＣだけでは、回生時にはやはり同一方向の電流となるため、半導体素子ＵＳ１、またはＵＳ４のフリーホイールダイオードの逆回復電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）を抑えることはできない。
【００６７】
従って、図１に示すように、直流電源Ｖの正極Ｐ、中性点Ｃ、電源Ｖの負極Ｎの各ラインに可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮを設けることにより、負荷電流のあらゆるモードの電流に対してｄＩ／ｄｔを抑制することができる。
【００６８】
半導体素子ＵＳ１乃至ＵＳ４それぞれがオフする時の可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮのエネルギーによるサージ電圧は、直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、直流電源Ｖの負極Ｎと中性点Ｃとの間に設けたサージ電圧抑制回路により抑制することができる。
【００６９】
すなわち、サージ電圧抑制回路では、充電はコンデンサＣＳＰ，ＣＳＮとダイオードダイオードＤＳＰ，ＤＳＮを介して行なわれ、放電はコンデンサＣＳＰ，ＣＳＮから抵抗ＲＳＰ，ＲＳＮを介して行なわれる。
【００７０】
可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮは、実験結果によれば、図４に示すように、時刻ｔ１で半導体素子の電流ＩＣがオフされると、時刻ｔ２でサージ電圧抑制回路のダイオードの逆回復時の電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）が発生するが、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮによってｄＶ／ｄｔも抑制できる効果もあり、負のゲート電圧が正方向へ持上がると言う外乱がなくなるという副次的効果も得られる。
【００７１】
なお、Ｖ相、Ｗ相の回路動作についても、上記Ｕ相の回路動作の場合と同様となる。
【００７２】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、３レベル逆変換回路と、中性点Ｃを有する直流電源Ｖの正極Ｐ、負極Ｎおよび中性点Ｃとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを接続するようにしているので、３レベル逆変換回路を構成する半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）、電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）、またゲート回路への外乱を抑制することができると共に、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００７３】
さらに、必要に応じて、直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けるようにしているので、直流電源Ｖから３レベル逆変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣのエネルギーによるサージ電圧を吸収して抑制することが可能となる。
【００７４】
（第２の実施の形態：請求項５乃至請求項８、請求項１０に対応）
図５は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７５】
なお、図５では、３相構成の３レベル中性点電位固定型インバータの場合について示してあり、インバータ装置の容量が比較的大きい場合に適用することができる。
【００７６】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図５に示すように、図１における３レベル逆変換回路の各相毎に、図６に示すような構成（図６では、３レベル逆変換回路の１相分（Ｕ相）のみについて示している）を有する前述の可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣ、およびサージ電圧抑制回路を設け、３レベル逆変換回路を構成する個々の半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）には、スナバ回路を設けないようにしている。
【００７７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【００７８】
特に、本実施の形態の場合には、３レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源Ｖの正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを接続していることにより、正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃに設けた可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、３レベル逆変換回路を構成する半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）の急激な立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることができる。
【００７９】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、３レベル逆変換回路を構成する半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００８０】
（第３の実施の形態：請求項９に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第１または第２の実施の形態において、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は３レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定している。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置の動作について、図７を用いて説明する。
【００８２】
図７（ａ）は可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの磁束（Ｂ）と電界の強さ （Ｈ）との関係を示したＢＨカーブを、図７（ｂ）はダイオードの逆回復特性を、図７（ｃ）はダイオードの電流通電時の順回復特性をそれぞれ示したものである。
【００８３】
すなわち、図７（ａ）に示すように、ＢＨカーブは角型の特性を有しているものが好ましい。
【００８４】
また、図７（ｂ）においては、半導体素子の逆回復時間（ｔｒｒ）の間、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの効果によって電流は破線のように抑えられるため、逆回復時の電流Ｉｒｒ）は低減される。
【００８５】
さらに、図７（ｃ）においては、半導体素子が完全にターンオンするまでの時間、すなわち電圧降下時間（ｔｒ）の間、ダイオードが通電時に電流の立上がりが早いと過渡的に電圧（ｖｆｒ）が順回復時間（ｔｆｒ）の間は、ターンオン損失が大きく発生するが、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの効果によって電流の立上がりが抑えられるため、損失が低減される。
【００８６】
ここで、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣが作用する時間としては、半導体素子の逆回復時間（ｔｒｒ）、電圧降下時間（ｔｒ）、順回復時間（ｔｆｒ）を少なくとも確保することが必要であり、これを満足する電圧時間積を有する可飽和リアクトルを選定しており、その時間は、数μ秒程度あれば充分に効果が得られる。
【００８７】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、半導体素子のオン後に電流が流れ始めるため、スイッチング損失を軽減することが可能となる。
【００８８】
（第４の実施の形態：請求項１１に対応）
図８は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１または図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８９】
なお、図８では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分（Ｕ相）のみの構成例について示している。
【００９０】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図８に示すように、図１または図６におけるサージ電圧抑制回路と並列に、それぞれサージ電圧クリップ素子（例えば、非線形抵抗からなるもの）２０，２１を設けた構成としている。
【００９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【００９２】
特に、本実施の形態の場合には、サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子２０，２１を設けていることにより、サージ電圧クリップ素子２０，２１は、サージ電圧抑制回路で抑え切れない大きなサージ電圧、例えば過電流を遮断した場合の大きな単発的サージ電圧を、所定レベル（規定電圧）でクリップするため、サージ電圧抑制回路の部品定格を低減して、小型化することができる。
【００９３】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、サージ電圧抑制回路の部品定格を低減して、小型化することが可能となる。
【００９４】
（第５の実施の形態：請求項１２に対応）
図９は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１または図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９５】
なお、図９では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分（Ｕ相）のみの構成例について示している。
【００９６】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図９に示すように、図１または図６における３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれ非飽和リアクトルＬ１およびＬ２と可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮの両方を接続し、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの中性点Ｃとの間に、可飽和リアクトルＬＣを接続し、直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれ前述のサージ電圧抑制回路を設けた構成としている。
【００９７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【００９８】
特に、本実施の形態の場合には、非飽和リアクトルＬ１，Ｌ２と可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣとを併用していることにより、非飽和リアクトルＬ１，Ｌ２と可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの両方は、３レベル逆変換回路の半導体素子の電流の立ち上りを抑制するため、短絡電流耐量の比較的小さい半導体素子の場合にも、短絡電流のピーク値を低減することができる。
【００９９】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、短絡電流耐量の比較的小さい半導体素子の場合にも、短絡電流のピーク値を低減することが可能となる。
【０１００】
（第６の実施の形態：請求項１３、請求項１４に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第１、第２または第５の実施の形態において、図１０に示すように、前記可飽和リアクトルＬＰ（ＬＣ，ＬＮ）に並列に、この可飽和リアクトルＬＰ（ＬＣ，ＬＮ）のリセット時に発生する逆電圧を吸収する逆電圧抑制スナバ回路を設けた構成としている。
【０１０１】
ここで、逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオード３１と直列にコンデンサ３２を接続し、かつこのコンデンサ３２と並列に抵抗３３を接続してなるものである。
【０１０２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１、第２または第５の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１０３】
特に、本実施の形態の場合には、可飽和リアクトルＬＰ（ＬＣ，ＬＮ）に並列に逆電圧抑制スナバ回路を設けていることにより、サージ電圧抑制回路を小さくすることができ、また削除することができる。
【０１０４】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１、第２または第５の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、サージ電圧抑制回路を小さくすることができ、また削除することが可能となる。
【０１０５】
（第７の実施の形態：請求項１５に対応）
図１１は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１または図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０６】
なお、図１１では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分（Ｕ相）のみの構成例について示している。
【０１０７】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図１１に示すように、図１または図６における３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮを設け、直流電源Ｖの中性点Ｃからは、クランプダイオードＵＤ１およびＵＤ２を介して可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮの後段の直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けた構成としている。
【０１０８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１０９】
特に、本実施の形態の場合には、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮを設け、直流電源Ｖの中性点Ｃからは、クランプダイオードＵＤ１およびＵＤ２を介して可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮの後段の直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けていることにより、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設ける必要がなく、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設けた場合と同様の作用を奏することができる。
【０１１０】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設ける必要がなく、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設けた場合と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１１】
（第８の実施の形態：請求項１６に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第５の実施の形態において、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２を、直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎの共通母線に、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを、３レベル逆変換回路の各相毎に設けた構成としている。
【０１１２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第５の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１１３】
特に、本実施の形態の場合には、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２は、直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎの共通母線に、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣは、３レベル逆変換回路の各相毎に設けていることにより、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２は、共通母線に２個設けることで、前述した第５の実施の形態の場合の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【０１１４】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第５の実施の形態の場合と同様の効果をより一層効果的に得ることが可能となる。
【０１１５】
（第９の実施の形態：請求項１７に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第８の実施の形態において、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２に代えて、可飽和リアクトルを設けた構成としている。
【０１１６】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第８の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１１７】
特に、本実施の形態の場合には、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２に代えて、可飽和リアクトルを設けている、すなわち直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎの共通母線に可飽和リアクトルを設け、かつ各相毎にも可飽和リアクトルを設けていることにより、前述した第８の実施の形態の場合の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【０１１８】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第８の実施の形態の場合と同様の効果をより一層効果的に得ることが可能となる。
【０１１９】
（その他の実施の形態）
（ａ）前記第１の実施の形態では、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間（正極Ｐおよび負極Ｎの共通ライン）に、それぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設け、かつ中性点Ｃラインにも可飽和リアクトルＬＣを設ける場合について説明したが、これに限らず、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間（正極Ｐおよび負極Ｎの共通ライン）のみにそれぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設けるか、または中性点Ｃラインのみに可飽和リアクトルＬＣを設けるようにしてもよい。
【０１２０】
（ｂ）前記第２の実施の形態では、３レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源Ｖの正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを接続する場合について説明したが、これに限らず、３レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間のみにそれぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設けるか、または中性点Ｃとの間のみに可飽和リアクトルＬＣを設けるようにしてもよい。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置によれば、多レベル逆変換回路と、中性点を有する直流電源の正極および負極との間、または中性点との間、もしくは正極、負極および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続するようにしているので、多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）、電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）、またゲート回路への外乱を抑制することができると共に、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【０１２２】
さらに、必要に応じて、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けるようにしているので、直流電源から多レベル逆変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】同第１の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における動作を説明するための図。
【図３】同第１の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における動作を説明するための図。
【図４】同第１の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における効果を説明するための図。
【図５】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第２の実施の形態を示す回路図。
【図６】同第２の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における３レベル逆変換回路の１相分の可飽和リアクトルおよびサージ電圧抑制回路の構成例を示す回路図。
【図７】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第３の実施の形態を示す特性図。
【図８】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第４の実施の形態を示す回路図。
【図９】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第５の実施の形態を示す回路図。
【図１０】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第６の実施の形態を示す回路図。
【図１１】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第７の実施の形態を示す回路図。
【図１２】従来の３レベル中性点電位固定型電力変換装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）…半導体素子
ＣＳＰ，ＣＳＮ…コンデンサ
ＤＳＰ，ＤＳＮ…ダイオード
ＵＤ１，ＵＤ２…クランプダイオード
Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂ…充放電スナバ回路
Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ…クランプ式スナバ回路
ＬＰ，ＬＮ，ＬＣ…可飽和リアクトル
Ｌ１，Ｌ２…非飽和リアクトル
１０，１１…サージ電圧抑制回路
２０，２１…サージ電圧クリップ素子
３１…ダイオード
３２…コンデンサ
３３…抵抗
Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ
Ｃ…中性点
Ｐ…正極
Ｎ…負極
Ｖ…直流電源。
【発明の属する技術分野】
本発明は、中性点電位を有する直流電源と、複数個の半導体素子からなる多レベル逆変換回路とから構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置に係り、特に多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の安全な動作を確保すると共に損失の低減を図れるようにした多レベル中性点電位固定型電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、この種の従来の多レベル中性点電位固定型電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【０００３】
なお、図１２では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分のみの構成例について示している。
【０００４】
図１２において、３レベルインバータ装置は、直流電源と、多レベル逆変換回路である３レベルインバータ回路とから構成されている。
【０００５】
直流電源は、互いに直列接続された２組の直流電源１ａ，１ｂの接続点を中性点とし、正極Ｐ、および負極Ｎを有する。
【０００６】
３レベルインバータ回路は、４個のゲート制御付き半導体素子（以下、単に半導体素子と称する）ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４と、２個のダイオードＵＤ１，ＵＤ２とを、図示のように接続して構成され、直流電源を交流電圧に逆変換して、図示しない負荷に交流電力を供給する。
【０００７】
なお、３レベルインバータ装置の動作は、良く知られているので、ここではその説明については省略する。
【０００８】
一方、３レベルインバータ回路を構成している半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４、ダイオードＵＤ１，ＵＤ２を過電圧から保護するために、一般に用いられるスナバ回路が設けられている。
【０００９】
すなわち、３レベルインバータ装置の容量が大きくなると、図１２のＡ部に示すように、充放電スナバ回路Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂを、図示のように半導体素子毎に個別に設けるか、Ｂ部に示すように、クランプ式スナバ回路Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂを図示のように設けるか、いずれかまたは両方が採用される場合が多い。
【００１０】
また、近年では、電圧駆動型の半導体素子の大容量化（例えば、４．５ＫＶ−４ＫＡ遮断）に伴ない、大電流を高速でターンオン、ターンオフすることが可能になってきている。
【００１１】
そして、このターンオン時の急峻な電流の立ち上がりｄＩ／ｄｔ（特に、フリーホイールダイオード還流時の反対側半導体素子のターンオンによるダイオードの逆回復時）による半導体素子の破損防止を防止するため、３レベルインバータ回路と直流電源の正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれｄＩ／ｄｔ抑制用リアクトルである非飽和リアクトル２ａおよび２ｂが設けられる場合が多い。
【００１２】
しかしながら、前述のスナバ回路やｄＩ／ｄｔ抑制用リアクトルは、装置の高圧大容量化に伴なって、それぞれの外形が大きくなること、また価格も高騰することが余儀なくされており、経済的ではない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、最近では、電圧駆動型半導体素子の発展に伴なって、高電圧大電流を高速でスイッチングすることが可能となり、例えば多レベルインバータ装置では、直流電圧が数ＫＶの高圧大容量インバータ装置が実用化されてきている。
【００１４】
しかしながら、前述したように、半導体素子保護用のスナバ回路やｄＩ／ｄｔ抑制リアクトルは、電力変換装置の部品数も多く、また外形も大きくなることから、信頼性や経済性の点で問題があり、その改良が強く望まれてきている。
【００１５】
本発明の目的は、多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）を抑制することができ、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能な多レベル中性点電位固定型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】
上記の目的を達成するために、互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、請求項１の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００１７】
従って、請求項１の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間にそれぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、これら正極および負極に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することが可能となる。
【００１８】
また、請求項２の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続している。
【００１９】
従って、請求項２の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に可飽和リアクトルを接続することにより、中性点に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することが可能となる。
【００２０】
さらに、請求項３の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続している。
【００２１】
従って、請求項３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、これら正極および負極、およびに設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することが可能となる。
【００２２】
さらにまた、請求項４の発明では、上記請求項２または請求項３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００２３】
従って、請求項４の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、上記請求項２または請求項３の発明と同様の作用を奏するのに加えて、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間にそれぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、直流電源から電力変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して、サージ電圧を抑制することが可能となる。
【００２４】
一方、請求項５の発明では、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続している。
【００２５】
従って、請求項５の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極および負極との間にそれぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、これら正極および負極に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００２６】
また、請求項６の発明では、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続している。
【００２７】
従って、請求項６の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の中性点との間に可飽和リアクトルを接続することにより、中性点に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００２８】
さらに、請求項７の発明では、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続している。
【００２９】
従って、請求項７の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極、負極、および中性点との間にそれぞれ可飽和リアクトルを接続することにより、正極、負極、および中性点に設けた可飽和リアクトルに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、電力変換装置を構成する半導体素子の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００３０】
さらにまた、請求項８の発明では、上記請求項６または請求項７の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、多レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設け、多レベル逆変換回路を構成する個々の半導体素子にはスナバ回路を設けないようにしている。
【００３１】
従って、請求項８の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、上記請求項６または請求項７の発明と同様の作用を奏するのに加えて、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間にそれぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、直流電源から電力変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して、サージ電圧を抑制することが可能となる。
【００３２】
一方、請求項９の発明では、上記請求項１乃至請求項８のいずれか１項の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、可飽和リアクトルは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定している。
【００３３】
従って、請求項９の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、可飽和リアクトルは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定することにより、半導体素子のオン後に電流が流れ始めるため、スイッチング損失を軽減することができる。
【００３４】
また、請求項１０の発明では、上記請求項１、請求項４、請求項５または請求項８の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、サージ電圧抑制回路を、コンデンサと直列にダイオードを接続し、かつ当該ダイオードと並列に抵抗を接続して構成している。
【００３５】
従って、請求項１０の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、サージ電圧抑制回路を、コンデンサと直列にダイオードを接続し、かつダイオードと並列に抵抗を接続して構成することにより、充電はコンデンサとダイオードを介して行なわれ、放電はコンデンサから抵抗を介して行なわれるため、上記請求項１、請求項４、請求項５または請求項８の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００３６】
さらに、請求項１１の発明では、上記請求項１、請求項４、請求項５または請求項８の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子を設けている。
【００３７】
従って、請求項１１の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子を設けることにより、サージ電圧クリップ素子は、サージ電圧抑制回路で抑え切れない大きなサージ電圧、例えば過電流を遮断した場合の大きな単発的サージ電圧を所定レベルでクリップするため、サージ電圧抑制回路の部品定格を低減して、小型化することができる。
【００３８】
一方、請求項１２の発明では、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方を接続し、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００３９】
従って、請求項１２の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間にそれぞれ非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方を接続し、多レベル逆変換回路と直流電源の中性点との間に可飽和リアクトルを接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間にそれぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方は、多レベル逆変換回路の半導体素子の電流の立ち上りを抑制するため、短絡電流耐量の比較的小さい半導体素子の場合にも、短絡電流のピーク値を低減することができる。
【００４０】
また、請求項１３の発明では、上記請求項１乃至請求項８、または請求項１２のいずれか１項の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、可飽和リアクトルに、当該可飽和リアクトルのリセット時に発生する逆電圧を吸収する逆電圧抑制スナバ回路を設けている。
【００４１】
従って、請求項１３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、可飽和リアクトルに逆電圧抑制スナバ回路を設けることにより、サージ電圧抑制回路を小さくすることができ、また削除することが可能となる。
【００４２】
さらに、請求項１４の発明では、上記請求項１３の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、可飽和リアクトルに設けた逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオードと直列にコンデンサを接続し、かつ当該コンデンサと並列に抵抗を接続してなる。
【００４３】
従って、請求項１４の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、可飽和リアクトルに設けた逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオードと直列にコンデンサを接続し、かつコンデンサと並列に抵抗を接続することにより、可飽和リアクトルの逆電圧エネルギーは、ダイオードを介してコンデンサに充電された後に抵抗で放電されるため、上記請求項の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００４４】
一方、請求項１５の発明では、互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続して構成され、直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを設け、直流電源の中性点からは、ダイオードを介して可飽和リアクトルをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けている。
【００４５】
従って、請求項１５の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、多レベル逆変換回路と直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを設け、直流電源の中性点からは、ダイオードを介して可飽和リアクトルをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けることにより、中性点に可飽和リアクトルを設ける必要がなく、中性点に可飽和リアクトルを設けた場合と同様の作用を奏することができる。
【００４６】
また、請求項１６の発明では、上記請求項１２の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、非飽和リアクトルは、直流電源の正極および負極の共通母線に、可飽和リアクトルは、多レベル逆変換回路の各相毎に設けている。
【００４７】
従って、請求項１６の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、非飽和リアクトルを、直流電源の正極および負極の共通母線に、可飽和リアクトルを、多レベル逆変換回路の各相毎に設けることにより、非飽和リアクトルは共通母線に２個設けることで、上記請求項１２の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００４８】
さらに、請求項１７の発明では、上記請求項１６の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、非飽和リアクトルに代えて、可飽和リアクトルを設けている。
【００４９】
従って、請求項１７の発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置においては、非飽和リアクトルに代えて、可飽和リアクトルを設けることにより、上記請求項１６の発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００５０】
以上により、多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）、電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）、またゲート回路への外乱を抑制することができると共に、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５１】
さらに、直流電源から多レベル逆変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して抑制することが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】
（第１の実施の形態：請求項１乃至請求項４、請求項１０に対応）
図１は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５４】
なお、図１では、３相構成の３レベル中性点電位固定型インバータの場合について示してあり、インバータ装置の容量が比較的小さい場合に適用することができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図１に示すように、図１２における直流電源１ａ，１ｂに代えて、互いに直列接続された２組のコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点を中性点Ｃとし、正極Ｐおよび負極Ｎを有する直流電源Ｖを備えている。
【００５６】
また、直流電源１ａ，１ｂの正極Ｐおよび負極Ｎに設けられている非飽和リアクトル２ａおよび２ｂを省略し、これらに代えて、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相構成の３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間（正極Ｐおよび負極Ｎの共通ライン）に、それぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設け、かつ中性点Ｃラインにも可飽和リアクトルＬＣを設けている。
【００５７】
さらに、半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）にそれぞれ個別に設けている抵抗、ダイオード、コンデンサからなる充放電スナバ回路Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂと各アームに設けられたクランプ式スナバ回路Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂを省略し、これらに代えて、正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれコンデンサＣＳＰ，ＣＳＮと直列にダイオードＤＳＰ，ＤＳＮを接続し、かつこのダイオードＤＳＰ，ＤＳＮと並列にそれぞれ抵抗ＲＳＰ，ＲＳＮを接続してなるサージ電圧抑制回路を設けている。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置の動作について、図２乃至図４を用いて説明する。
【００５９】
なお、ここでは、図１の１相分（ここでは、Ｕ相）の回路動作における可飽和リアクトルの効果を主体として述べる。
【００６０】
図２（ａ）において、半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２がオンして電流Ｉ１が負荷へ流れている状態で半導体素子ＵＳ１をオフすると、クランプダイオードＵＤ１を介して中性点Ｃから電流Ｉ２として流れる。
【００６１】
半導体素子ＵＳ１をオフした後に半導体素子ＵＳ３をオンしても、力行時には中性点ＣからクランプダイオードＵＤ１を介して電流は流れ続ける。
【００６２】
半導体素子ＵＳ３をオフして再び半導体素子ＵＳ１をオンすると、クランプダイオードＵＤ１の蓄積電荷によって、逆回復電流Ｉｒ１が直流電源Ｖの正極Ｐ、可飽和リアクトルＬＰ、半導体素子ＵＳ１、クランプダイオードＵＤ１、可飽和リアクトルＬＣ、中性点Ｃのループで、短絡電流が図２（ｂ）のＩ１に示すように流れる（実線）が、この時、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣによって、急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）が抑えられる（破線）。
【００６３】
これにより、半導体素子ＵＳ１とクランプダイオードＵＤ１のスイッチング損失を低減することができ、半導体素子の高ｄＩ／ｄｔによる破損を防止することができる。
【００６４】
一方、図３に示すように、半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２がオンしている時、回生電流Ｉ３が流れている状態で、半導体素子ＵＳ１オフして半導体素子ＵＳ３をオンすると、半導体素子ＵＳ１のフリーホイールダイオードＤ１の逆回復電流Ｉｒ３によって、直流電源Ｖの正極Ｐ、可飽和リアクトルＬＰ、フリーホイールダイオードＤ１、半導体素子ＵＳ２，ＵＳ３、クランプダイオードＵＤ２、可飽和リアクトルＬＣ、中性点Ｃのループで、正側電源短絡電流が流れて負荷電流Ｉ４に重畳されるが、この時可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣによって、急峻な逆回復電流Ｉｒ３の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）が抑えられる。
【００６５】
可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮだけで中性点Ｃの可飽和リアクトルＬＣがない場合には、力行時の中性点クランプダイオードの逆回復電流が可飽和リアクトルＬＰにとって力行時と同一方向電流のため、飽和状態にあるので、ｄＩ／ｄｔを抑える効果はほとんどない。
【００６６】
また、中性点Ｃの可飽和リアクトルＬＣだけでは、回生時にはやはり同一方向の電流となるため、半導体素子ＵＳ１、またはＵＳ４のフリーホイールダイオードの逆回復電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）を抑えることはできない。
【００６７】
従って、図１に示すように、直流電源Ｖの正極Ｐ、中性点Ｃ、電源Ｖの負極Ｎの各ラインに可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮを設けることにより、負荷電流のあらゆるモードの電流に対してｄＩ／ｄｔを抑制することができる。
【００６８】
半導体素子ＵＳ１乃至ＵＳ４それぞれがオフする時の可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮのエネルギーによるサージ電圧は、直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、直流電源Ｖの負極Ｎと中性点Ｃとの間に設けたサージ電圧抑制回路により抑制することができる。
【００６９】
すなわち、サージ電圧抑制回路では、充電はコンデンサＣＳＰ，ＣＳＮとダイオードダイオードＤＳＰ，ＤＳＮを介して行なわれ、放電はコンデンサＣＳＰ，ＣＳＮから抵抗ＲＳＰ，ＲＳＮを介して行なわれる。
【００７０】
可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮは、実験結果によれば、図４に示すように、時刻ｔ１で半導体素子の電流ＩＣがオフされると、時刻ｔ２でサージ電圧抑制回路のダイオードの逆回復時の電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）が発生するが、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＣ，ＬＮによってｄＶ／ｄｔも抑制できる効果もあり、負のゲート電圧が正方向へ持上がると言う外乱がなくなるという副次的効果も得られる。
【００７１】
なお、Ｖ相、Ｗ相の回路動作についても、上記Ｕ相の回路動作の場合と同様となる。
【００７２】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、３レベル逆変換回路と、中性点Ｃを有する直流電源Ｖの正極Ｐ、負極Ｎおよび中性点Ｃとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを接続するようにしているので、３レベル逆変換回路を構成する半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）、電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）、またゲート回路への外乱を抑制することができると共に、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００７３】
さらに、必要に応じて、直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けるようにしているので、直流電源Ｖから３レベル逆変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣのエネルギーによるサージ電圧を吸収して抑制することが可能となる。
【００７４】
（第２の実施の形態：請求項５乃至請求項８、請求項１０に対応）
図５は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７５】
なお、図５では、３相構成の３レベル中性点電位固定型インバータの場合について示してあり、インバータ装置の容量が比較的大きい場合に適用することができる。
【００７６】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図５に示すように、図１における３レベル逆変換回路の各相毎に、図６に示すような構成（図６では、３レベル逆変換回路の１相分（Ｕ相）のみについて示している）を有する前述の可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣ、およびサージ電圧抑制回路を設け、３レベル逆変換回路を構成する個々の半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）には、スナバ回路を設けないようにしている。
【００７７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【００７８】
特に、本実施の形態の場合には、３レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源Ｖの正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを接続していることにより、正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃに設けた可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣに電流が流れ始める時に、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、３レベル逆変換回路を構成する半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）の急激な立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることができる。
【００７９】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、各相間の干渉なく電流の立ち上りを抑制することができ、３レベル逆変換回路を構成する半導体素子ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）の立ち上り電流（ｄＩ／ｄｔ）を抑制して、ストレスを軽減することができると共に、装置の容量を大きくすることが可能となる。
【００８０】
（第３の実施の形態：請求項９に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第１または第２の実施の形態において、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は３レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定している。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置の動作について、図７を用いて説明する。
【００８２】
図７（ａ）は可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの磁束（Ｂ）と電界の強さ （Ｈ）との関係を示したＢＨカーブを、図７（ｂ）はダイオードの逆回復特性を、図７（ｃ）はダイオードの電流通電時の順回復特性をそれぞれ示したものである。
【００８３】
すなわち、図７（ａ）に示すように、ＢＨカーブは角型の特性を有しているものが好ましい。
【００８４】
また、図７（ｂ）においては、半導体素子の逆回復時間（ｔｒｒ）の間、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの効果によって電流は破線のように抑えられるため、逆回復時の電流Ｉｒｒ）は低減される。
【００８５】
さらに、図７（ｃ）においては、半導体素子が完全にターンオンするまでの時間、すなわち電圧降下時間（ｔｒ）の間、ダイオードが通電時に電流の立上がりが早いと過渡的に電圧（ｖｆｒ）が順回復時間（ｔｆｒ）の間は、ターンオン損失が大きく発生するが、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの効果によって電流の立上がりが抑えられるため、損失が低減される。
【００８６】
ここで、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣが作用する時間としては、半導体素子の逆回復時間（ｔｒｒ）、電圧降下時間（ｔｒ）、順回復時間（ｔｆｒ）を少なくとも確保することが必要であり、これを満足する電圧時間積を有する可飽和リアクトルを選定しており、その時間は、数μ秒程度あれば充分に効果が得られる。
【００８７】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、半導体素子のオン後に電流が流れ始めるため、スイッチング損失を軽減することが可能となる。
【００８８】
（第４の実施の形態：請求項１１に対応）
図８は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１または図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８９】
なお、図８では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分（Ｕ相）のみの構成例について示している。
【００９０】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図８に示すように、図１または図６におけるサージ電圧抑制回路と並列に、それぞれサージ電圧クリップ素子（例えば、非線形抵抗からなるもの）２０，２１を設けた構成としている。
【００９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【００９２】
特に、本実施の形態の場合には、サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子２０，２１を設けていることにより、サージ電圧クリップ素子２０，２１は、サージ電圧抑制回路で抑え切れない大きなサージ電圧、例えば過電流を遮断した場合の大きな単発的サージ電圧を、所定レベル（規定電圧）でクリップするため、サージ電圧抑制回路の部品定格を低減して、小型化することができる。
【００９３】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、サージ電圧抑制回路の部品定格を低減して、小型化することが可能となる。
【００９４】
（第５の実施の形態：請求項１２に対応）
図９は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１または図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９５】
なお、図９では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分（Ｕ相）のみの構成例について示している。
【００９６】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図９に示すように、図１または図６における３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれ非飽和リアクトルＬ１およびＬ２と可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮの両方を接続し、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの中性点Ｃとの間に、可飽和リアクトルＬＣを接続し、直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれ前述のサージ電圧抑制回路を設けた構成としている。
【００９７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【００９８】
特に、本実施の形態の場合には、非飽和リアクトルＬ１，Ｌ２と可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣとを併用していることにより、非飽和リアクトルＬ１，Ｌ２と可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣの両方は、３レベル逆変換回路の半導体素子の電流の立ち上りを抑制するため、短絡電流耐量の比較的小さい半導体素子の場合にも、短絡電流のピーク値を低減することができる。
【００９９】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、短絡電流耐量の比較的小さい半導体素子の場合にも、短絡電流のピーク値を低減することが可能となる。
【０１００】
（第６の実施の形態：請求項１３、請求項１４に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第１、第２または第５の実施の形態において、図１０に示すように、前記可飽和リアクトルＬＰ（ＬＣ，ＬＮ）に並列に、この可飽和リアクトルＬＰ（ＬＣ，ＬＮ）のリセット時に発生する逆電圧を吸収する逆電圧抑制スナバ回路を設けた構成としている。
【０１０１】
ここで、逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオード３１と直列にコンデンサ３２を接続し、かつこのコンデンサ３２と並列に抵抗３３を接続してなるものである。
【０１０２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１、第２または第５の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１０３】
特に、本実施の形態の場合には、可飽和リアクトルＬＰ（ＬＣ，ＬＮ）に並列に逆電圧抑制スナバ回路を設けていることにより、サージ電圧抑制回路を小さくすることができ、また削除することができる。
【０１０４】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１、第２または第５の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、サージ電圧抑制回路を小さくすることができ、また削除することが可能となる。
【０１０５】
（第７の実施の形態：請求項１５に対応）
図１１は、本実施の形態による多レベル中性点電位固定型インバータ装置の構成例を示す回路図であり、図１または図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０６】
なお、図１１では、代表例として３レベルインバータ装置の１相分（Ｕ相）のみの構成例について示している。
【０１０７】
すなわち、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、図１１に示すように、図１または図６における３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮを設け、直流電源Ｖの中性点Ｃからは、クランプダイオードＵＤ１およびＵＤ２を介して可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮの後段の直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けた構成としている。
【０１０８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１０９】
特に、本実施の形態の場合には、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮを設け、直流電源Ｖの中性点Ｃからは、クランプダイオードＵＤ１およびＵＤ２を介して可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、可飽和リアクトルＬＰおよびＬＮの後段の直流電源Ｖの正極Ｐと中性点Ｃとの間、および負極Ｎと中性点Ｃとの間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けていることにより、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設ける必要がなく、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設けた場合と同様の作用を奏することができる。
【０１１０】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第１または第２の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができるのに加えて、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設ける必要がなく、中性点に可飽和リアクトル（ＬＣ）を設けた場合と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１１】
（第８の実施の形態：請求項１６に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第５の実施の形態において、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２を、直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎの共通母線に、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを、３レベル逆変換回路の各相毎に設けた構成としている。
【０１１２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第５の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１１３】
特に、本実施の形態の場合には、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２は、直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎの共通母線に、可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣは、３レベル逆変換回路の各相毎に設けていることにより、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２は、共通母線に２個設けることで、前述した第５の実施の形態の場合の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【０１１４】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第５の実施の形態の場合と同様の効果をより一層効果的に得ることが可能となる。
【０１１５】
（第９の実施の形態：請求項１７に対応）
本実施の形態による３レベル中性点電位固定型インバータ装置は、前述した第８の実施の形態において、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２に代えて、可飽和リアクトルを設けた構成としている。
【０１１６】
次に、以上のように構成した本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置においても、前述した第８の実施の形態の場合と同様に動作するので、ここではその説明を省略する。
【０１１７】
特に、本実施の形態の場合には、非飽和リアクトルＬ１およびＬ２に代えて、可飽和リアクトルを設けている、すなわち直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎの共通母線に可飽和リアクトルを設け、かつ各相毎にも可飽和リアクトルを設けていることにより、前述した第８の実施の形態の場合の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【０１１８】
上述したように、本実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置では、前述した第８の実施の形態の場合と同様の効果をより一層効果的に得ることが可能となる。
【０１１９】
（その他の実施の形態）
（ａ）前記第１の実施の形態では、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間（正極Ｐおよび負極Ｎの共通ライン）に、それぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設け、かつ中性点Ｃラインにも可飽和リアクトルＬＣを設ける場合について説明したが、これに限らず、３レベル逆変換回路と直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間（正極Ｐおよび負極Ｎの共通ライン）のみにそれぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設けるか、または中性点Ｃラインのみに可飽和リアクトルＬＣを設けるようにしてもよい。
【０１２０】
（ｂ）前記第２の実施の形態では、３レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源Ｖの正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃとの間に、それぞれ可飽和リアクトルＬＰ，ＬＮ，ＬＣを接続する場合について説明したが、これに限らず、３レベル逆変換回路の各相毎に、直流電源Ｖの正極Ｐおよび負極Ｎとの間のみにそれぞれ可飽和リアクトル（コア）ＬＰおよびＬＮを設けるか、または中性点Ｃとの間のみに可飽和リアクトルＬＣを設けるようにしてもよい。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多レベル中性点電位固定型電力変換装置によれば、多レベル逆変換回路と、中性点を有する直流電源の正極および負極との間、または中性点との間、もしくは正極、負極および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続するようにしているので、多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の急峻な電流の立ち上がり（ｄＩ／ｄｔ）、電圧急変（ｄＶ／ｄｔ）、またゲート回路への外乱を抑制することができると共に、小型化、経済性、および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【０１２２】
さらに、必要に応じて、直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けるようにしているので、直流電源から多レベル逆変換回路までの配線インダクタンスと可飽和リアクトルのエネルギーによるサージ電圧を吸収して抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】同第１の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における動作を説明するための図。
【図３】同第１の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における動作を説明するための図。
【図４】同第１の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における効果を説明するための図。
【図５】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第２の実施の形態を示す回路図。
【図６】同第２の実施の形態の３レベル中性点電位固定型インバータ装置における３レベル逆変換回路の１相分の可飽和リアクトルおよびサージ電圧抑制回路の構成例を示す回路図。
【図７】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第３の実施の形態を示す特性図。
【図８】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第４の実施の形態を示す回路図。
【図９】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第５の実施の形態を示す回路図。
【図１０】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第６の実施の形態を示す回路図。
【図１１】本発明による３レベル中性点電位固定型インバータ装置の第７の実施の形態を示す回路図。
【図１２】従来の３レベル中性点電位固定型電力変換装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４（ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４、ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３，ＷＳ４）…半導体素子
ＣＳＰ，ＣＳＮ…コンデンサ
ＤＳＰ，ＤＳＮ…ダイオード
ＵＤ１，ＵＤ２…クランプダイオード
Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂ…充放電スナバ回路
Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ…クランプ式スナバ回路
ＬＰ，ＬＮ，ＬＣ…可飽和リアクトル
Ｌ１，Ｌ２…非飽和リアクトル
１０，１１…サージ電圧抑制回路
２０，２１…サージ電圧クリップ素子
３１…ダイオード
３２…コンデンサ
３３…抵抗
Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ
Ｃ…中性点
Ｐ…正極
Ｎ…負極
Ｖ…直流電源。
Claims (17)
- 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路と前記直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続し、
前記直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路と前記直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続したことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路と前記直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続したことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項２または請求項３に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路の各相毎に、前記直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続し、
前記多レベル逆変換回路の各相毎に、前記直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設け、前記多レベル逆変換回路を構成する個々の半導体素子にはスナバ回路を設けないようにしたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路の各相毎に、前記直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続したことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路の各相毎に、前記直流電源の正極、負極、および中性点との間に、それぞれ可飽和リアクトルを接続したことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項６または請求項７に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路の各相毎に、前記直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設け、
前記多レベル逆変換回路を構成する個々の半導体素子にはスナバ回路を設けないようにしたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記可飽和リアクトルは、比透磁率が大きく角型Ｂ−Ｈ特性を有し、その電圧時間積は前記多レベル逆変換回路を構成する半導体素子の電圧降下時間（ｔｒ）、逆回復時間（ｔｒｒ）、または順回復時間（ｔｆｒ）以上の時間積を確保するように選定したことを特徴する多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１、請求項４、請求項５、請求項８のいずれか１項に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記サージ電圧抑制回路は、コンデンサと直列にダイオードを接続し、かつ当該ダイオードと並列に抵抗を接続してなることを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１、請求項４、請求項５、請求項８のいずれか１項に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記サージ電圧抑制回路と並列にサージ電圧クリップ素子を設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路と前記直流電源の正極および負極との間に、それぞれ非飽和リアクトルと可飽和リアクトルの両方を接続し、
前記多レベル逆変換回路と前記直流電源の中性点との間に、可飽和リアクトルを接続し、
前記直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項または請求項１２に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記可飽和リアクトルに、当該可飽和リアクトルのリセット時に発生する逆電圧を吸収する逆電圧抑制スナバ回路を設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１３に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記可飽和リアクトルに設けた逆電圧抑制スナバ回路は、ダイオードと直列にコンデンサを接続し、かつ当該コンデンサと並列に抵抗を接続してなることを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 互いに直列接続された２組のコンデンサの接続点を中性点とし、正極および負極を有する直流電源と、複数個の半導体素子をブリッジ接続してなり、前記直流電源を交流電圧に逆変換して負荷に交流電力を供給する多レベル逆変換回路とを備えて構成される多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記多レベル逆変換回路と前記直流電源の正極および負極との間に、それぞれ可飽和リアクトルを設け、
前記直流電源の中性点からは、ダイオードを介して前記可飽和リアクトルをリセットできるように逆方向に電流を流すように接続し、
前記直流電源の正極と中性点との間、および負極と中性点との間に、それぞれサージ電圧抑制回路を設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１２に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記非飽和リアクトルは、前記直流電源の正極および負極の共通母線に、前記可飽和リアクトルは、多レベル逆変換回路の各相毎に設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。 - 前記請求項１６に記載の多レベル中性点電位固定型電力変換装置において、
前記非飽和リアクトルに代えて、可飽和リアクトルを設けたことを特徴とする多レベル中性点電位固定型電力変換装置。
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