電力變換裝置的制造方法
【專利摘要】得到如下電力變換裝置，即，對于使用了形成有整流電路及逆變器的主電路的結構，不會導致裝置的大型化、高成本化，能夠實現(xiàn)進行將來自電動機的再生電力消耗的再生電力消耗動作的結構、進行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動作的結構。主電路(100)包含二極管(5)以及開關元件(6)而形成，該二極管(5)的陰極與整流電路(3)和逆變器(4)之間的正側電力供給路徑連接，該開關元件(6)連接于二極管(5)的陽極以及位于整流電路(3)和逆變器(4)之間的負側電力供給路徑之間，在該主電路(100)中，通過將設置于正側電力供給路徑的第1端子(P)和第2端子(P1)之間斷開，在第2端子(P1)與設置于二極管(5)及開關元件(6)的連接點處的第3端子(PR)之間設置電抗器(13)，從而構成升壓斬波電路。
【專利說明】
電力變換裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種電力變換裝置。
【背景技術】
[0002]關于對從交流電源供給的交流進行整流、將整流后的直流變換為交流而對電動機進行驅動的電動機驅動用電力變換裝置，通常為具備制動晶體管的結構，該制動晶體管用于通過使電流流過外接的電阻，從而消耗電動機減速時的再生能量。另一方面，尋求即使在交流電源的電壓變動、發(fā)生電壓降低的情況下也穩(wěn)定地進行動作的結構，能夠實現(xiàn)電動機的扭矩、輸出提高的結構。
[0003]當前，關于對電動動力轉向用電動機進行驅動的電動動力轉向裝置，公開了一種能夠切換使用升壓動作和再生動作的結構(例如專利文獻I)。
[0004]專利文獻1:日本特開2004-166441號公報

【發(fā)明內容】

[0005]然而，上述現(xiàn)有技術以在內部切換使用包含開關元件的升壓電路或再生電力消耗電路為前提，需要用于切換的開關元件。特別地，作為設置于直流電壓供給路徑的開關元件，需要的是恒定地使額定電流流過，因此存在導致裝置的大型化、高成本化這樣的問題。
[0006]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種電力變換裝置，該電力變換裝置不會導致裝置的大型化、高成本化，能夠將下述結構二者擇一地或同時地實現(xiàn)，即:進行將來自電動機的再生電力消耗的再生電力消耗動作的結構、進行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動作的結構。
[0007]為了解決上述的課題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明涉及的電力變換裝置具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對從交流電源供給的交流進行整流，該逆變器對電動機進行驅動，該電力變換裝置的特征在于，所述主電路具有:二極管，其陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側電力供給路徑連接;開關元件，其連接于所述二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負側電力供給路徑之間；第I端子，其設置于所述正側電力供給路徑上;第2端子，其設置于比所述第I端子更靠所述整流電路側的所述正側電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開；以及第3端子，其是從所述二極管和所述開關元件的連接點引出的，該主電路具有電抗器，該電抗器設置于所述第2端子和所述第3端子之間，由所述二極管、所述開關元件以及所述電抗器構成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明取得下述效果，S卩，對于由整流電路及逆變器電路構成的結構，不會導致裝置的大型化、高成本化，能夠通過取代在設為進行將來自電動機的再生電力消耗的再生電力消耗動作的結構時，設置將第I端子和第2端子之間短路的短路電路以及連接于第I端子和第3端子之間的電阻這一做法，而設置連接于第2端子和第3端子之間的電抗器，由此設為進行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動作的結構。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示實施方式I涉及的電力變換裝置的一個結構例的圖。
[0011]圖2是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖1所示的電力變換裝置。
[0012]圖3是針對圖2所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0013]圖4是表示實施方式I涉及的電力變換裝置的與圖1不同的一個結構例的圖。
[0014]圖5是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖4所示的電力變換裝置。
[0015]圖6是針對圖5所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0016]圖7是表示實施方式2涉及的電力變換裝置的一個結構例的圖。
[0017]圖8是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖7所示的電力變換裝置。
[0018]圖9是針對圖8所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0019]圖10是表示實施方式2涉及的電力變換裝置的與圖7不同的一個結構例的圖。
[0020]圖11是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖1O所示的電力變換
目.ο
[0021]圖12是針對圖11所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0022]圖13是表示實施方式3涉及的電力變換裝置的一個結構例的圖。
[0023]圖14是表示實施方式3涉及的電力變換裝置的與圖13不同的一個結構例的圖。
【具體實施方式】
[0024]下面參照附圖，對本發(fā)明的實施方式涉及的電力變換裝置進行說明。此外，本發(fā)明不限定于下面所示的實施方式。
[0025]實施方式1.
[0026]圖1是表示實施方式I涉及的電力變換裝置的一個結構例的圖。另外，圖2是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖1所示的電力變換裝置。如圖2所示，主電路100具有:整流電路3，其由多個整流元件全橋式連接而構成，經由端子R、S、T得到交流電力的供給;逆變器4，其由多個開關元件全橋式連接而構成，對負載進行驅動;二極管5，其陰極與朝向逆變器4的正側電力供給路徑連接；以及開關元件6，其連接于二極管5的陽極與整流電路3和逆變器4之間的負側電力供給路徑之間。作為開關元件6，例如能夠由功率晶體管、功率MOSFET、IGBT等構成。
[0027]另外，主電路100具有:P端子(第I端子)，其設置于整流電路3和逆變器4之間的正側電力供給路徑;Pl端子(第2端子)，其設置于比P端子(第I端子)更靠整流電路3側的正側電力供給路徑，Pl端子(第2端子)與P端子(第I端子)之間被分開;PR端子(第3端子)，其是從二極管5和開關元件6的連接點引出的；以及N端子，其設置于整流電路3和逆變器4之間的負側電力供給路徑。此外，在主電路100還設置有與用于對逆變器4及開關元件6進行控制的控制單元7連接的端子，但在這里省略圖示。另外，在圖2所示的例子中，示出了在Pl端子(第2端子)和整流電路3之間設置有浪涌電流防止電路9的例子。在后面對該浪涌電流防止電路9進行敘述。
[0028]關于實施方式I涉及的電力變換裝置，在圖1所示的例子中，示出了交流電源I與端子R、S、T連接，連接有電動機4作為逆變器4的負載的例子。與逆變器4的輸入端子連接對向逆變器4供給的直流電壓進行平滑的平滑電容器8。該平滑電容器8實際上連接于P端子(第I端子)和N端子之間，但為了便于說明，此處示出了簡化后的圖。
[0029]在本實施方式中，對下述例子進行說明，即，通過將外部元件連接至P端子(第I端子)、P1端子(第2端子)以及PR端子(第3端子)，從而進行將電動機2的減速時的再生能量(再生電力)消耗的再生電力消耗動作、以及將向逆變器4供給的直流電力升壓的升壓動作中的某一動作。
[0030]圖3是針對圖2所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0031]如圖3所示，在進行再生電力消耗動作的情況下，利用短路電路200將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間進行連接，在Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間連接制動電阻12。由該制動電阻12、和主電路100所包含的二極管5及開關元件6構成制動電路。
[0032]在這里，作為短路電路200，可以是銅板或銅線等金屬導體，也可以是功率因數(shù)改善用直流電抗器。也設想了連接用于對從逆變器4產生的高頻噪聲進行抑制的電抗器。本發(fā)明不限定于該短路電路200的結構。
[0033]另外，上述的浪涌電流防止電路9具有在交流電源I的接通時防止向平滑電容器8流動的浪涌電流的功能，由充電用電阻10和開關11構成。在交流電源I接通時，開關11斷開，經由充電用電阻10對平滑電容器8進行預充電，然后通過閉合開關11而轉入正常運轉。
[0034]在再生電力消耗動作中，控制單元7例如對逆變器4的輸入間電壓進行監(jiān)視，在該輸入間電壓超過了預先設定的規(guī)定值的情況下，通過將開關元件6控制為接通，使電流流過制動電阻12，從而消耗由于電動機2的減速動作而產生的再生電力。如果逆變器4的輸入間電壓變得小于或等于規(guī)定值，則將開關元件6控制為斷開。由此，避免由于逆變器4的輸入直流電壓變高而導致過電壓保護功能進行動作。此外，由該控制單元7進行的再生電力消耗動作為已知的現(xiàn)有技術，本發(fā)明不限定于該再生電力消耗動作中的開關元件6的控制方法。
[0035]與此相對，在圖1所示的實施方式I涉及的電力變換裝置，設為進行將向逆變器4供給的直流電力升壓的升壓動作的結構。
[0036]如圖1所示，在進行升壓動作的情況下，將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間斷開，在Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間連接電抗器13。由該電抗器13、和主電路100所包含的二極管5及開關元件6構成升壓斬波電路。
[0037]在該升壓動作中，控制單元7例如與再生電力消耗動作的情況相同地對逆變器4的輸入直流電壓進行監(jiān)視，以使得該輸入間電壓成為預先設定的電壓值的方式，對開關元件6進行通斷控制，將向逆變器4供給的直流電力升壓。此外，由該控制單元7進行的升壓動作為已知的現(xiàn)有技術，本發(fā)明不限定于該升壓動作中的開關元件6的控制方法。
[0038]在電動機2例如為具有U相、V相、W相這三相的定子繞組并且轉子使用永磁體的三相電動機的情況下，通過轉子旋轉，由此，永磁體的磁通與定子繞組交鏈而產生感應電壓，利用該感應電壓與從逆變器4輸出的電壓之間的電位差，輸出與流過定子繞組的電流成正比的扭矩。由于該電動機2的輸出扭矩相對于流過定子繞組的電流與定子繞組的匝數(shù)的乘積值成正比，因此通過增加由逆變器4輸出的各相電流，從而能夠增加電動機2的輸出扭矩，但在該情況下，電動機2的銅耗、逆變器4處的導通損耗增加，成為高效化的阻礙要因。
[0039]另一方面，通過增加定子繞組也能夠增加電動機2的輸出扭矩，但在該情況下，為了使流過定子繞組的電流相等而需要使從逆變器4輸出的電壓上升。
[0040]在本實施方式涉及的電力變換裝置中，通過使逆變器4的輸入電壓升壓，從而能夠使從逆變器4輸出的電壓上升，因此通過增加電動機2的定子繞組的匝數(shù)，由此能夠使電動機2的輸出扭矩上升，能夠有助于高效化，而無需增加由逆變器4輸出的各相電流，S卩，幾乎不會增加電動機2的銅耗、逆變器4處的導通損耗。
[0041]另外，在對逆變器4的輸入電壓進行升壓，提高了從逆變器4輸出的各相電壓時，在獲得與不進行升壓動作的結構相等的輸出扭矩的情況下，能夠使流過定子繞組的電流變少，能夠使定子繞組的線徑實現(xiàn)小徑化，能夠有助于電動機2的小型化、以及至電動機為止的配線直徑的小徑化。
[0042]并且，如果與電動機2所需的輸出扭矩相對應地使逆變器4的輸入電壓進行變化，即，使升壓比改變，則能夠將逆變器4的輸出電壓調整成與電動機2所需的輸出扭矩相對應的值。
[0043]另外，例如，在從交流電源I供給的電壓發(fā)生了降低的情況下，整流電路3的輸出電壓值也會降低，但也能夠通過升壓對其降低量進行補充，進而，能夠針對從交流電源I供給的電壓值而寬范圍地進行應對。
[0044]圖4是表示實施方式I涉及的電力變換裝置的與圖1不同的一個結構例的圖。另外，圖5是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖4所示的電力變換裝置。另外，圖6是針對圖5所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0045]對于如圖5所示在主電路10a中浪涌電流防止電路9設置于正側電力供給路徑的比P端子(第I端子)更靠逆變器4側處的結構，也能夠如圖6所示，通過利用短路電路200將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間進行連接，在P端子(第I端子)和PR端子(第3端子)之間連接制動電阻12而構成制動電路，從而設為進行再生電力消耗動作的結構，另外，也能夠如圖4所示，通過將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間斷開，在Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間連接電抗器13而構成升壓斬波電路，從而設為進行升壓動作的結構。
[0046]如上述說明所示，根據(jù)實施方式I涉及的電力變換裝置，主電路包含下述部件而形成，即:整流電路，其對從交流電源供給的交流進行整流;逆變器，其對電動機進行驅動;二極管，其陰極與整流電路和逆變器之間的正側電力供給路徑連接；以及開關元件，其連接于二極管的陽極與整流電路和逆變器之間的負側電力供給路徑之間，該主電路具有:P端子(第I端子)，其設置于正側電力供給路徑;Pl端子(第2端子)，其設置于比P端子(第I端子)更靠整流電路側的正側電力供給路徑，Pl端子(第2端子)與P端子(第I端子)之間被分開；以及PR端子(第3端子)，其是從二極管及開關元件的連接點引出的，對于該主電路，不會導致裝置的大型化、高成本化，能夠通過取代在設為進行將來自電動機的再生電力消耗的再生電力消耗動作的結構時，設置將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間短路的短路電路以及連接于P端子(第I端子)和PR端子(第3端子)之間的電阻這一做法，而設置連接于Pl端子(第2端子)和PR端子(第3端子)之間的電抗器，由此設為進行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動作的結構。
[0047]此外，在上述的實施方式I中，對將浪涌電流防止電路設置于整流電路和逆變器之間的正側電力供給路徑的結構進行了說明，但當然也可以是將該浪涌電流防止電路設置于整流電路和逆變器之間的負側電力供給路徑的結構。
[0048]實施方式2.
[0049]圖7是表示實施方式2涉及的電力變換裝置的一個結構例的圖。另外，圖8是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖7所示的電力變換裝置。另外，圖9是針對圖8所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。在圖7、8、9所示的例子中示出了下述例子，即，在主電路10b中，二極管5的陽極連接于負側電力供給路徑，開關元件6連接于二極管5的陰極與整流電路3和逆變器4之間的正側電力供給路徑之間。
[0050]另外，主電路10b具有:N端子(第I端子)，其設置于整流電路3和逆變器4之間的負側電力供給路徑;NI端子(第2端子)，其設置于比N端子(第I端子)更靠整流電路3側的負側電力供給路徑，NI端子(第2端子)與N端子(第I端子)之間被分開;NR端子(第3端子)，其是從二極管5和開關元件6的連接點引出的；以及P端子，其設置于整流電路3和逆變器4之間的正側電力供給路徑。此外，在圖8所示的例子中，與實施方式I相同地，省略了與用于對逆變器4及開關元件6進行控制的控制單元7連接的端子的圖示。另外，在圖8所示的例子中，示出了在負側電力供給路徑的NI端子(第2端子)和整流電路3之間設置有浪涌電流防止電路9的例子。
[0051]在本實施方式中，對下述例子進行說明，S卩，通過將外部元件連接至N端子(第I端子)、N1端子(第2端子)以及NR端子(第3端子)，從而進行將電動機2的減速時的再生能量消耗的再生電力消耗動作、以及將向逆變器4供給的直流電力升壓的升壓動作中的某一動作。
[0052]如圖9所示，在進行再生電力消耗動作的情況下，利用短路電路200將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間進行連接，在N端子(第I端子)和NR端子(第3端子)之間連接制動電阻12。由該制動電阻12、和主電路10b所包含的二極管5及開關元件6構成制動電路。
[0053]在圖9所示的結構中，也能夠進行與在實施方式I所說明的圖3的結構相同的再生電力消耗動作。
[0054]另外，如圖7所示，在進行升壓動作的情況下，將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間斷開，在NI端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之間連接電抗器13。由該電抗器13、和主電路10b所包含的二極管5及開關元件6構成升壓斬波電路。
[0055]在圖7所示的結構中，也能夠進行與在實施方式I所說明的圖1的結構相同的升壓動作。
[0056]圖10是表示實施方式2涉及的電力變換裝置的與圖7不同的一個結構例的圖。另夕卜，圖11是表示主電路的一個結構例的圖，其中，該主電路構成圖10所示的電力變換裝置。另外，圖12是針對圖11所示的結構的主電路示出進行再生電力消耗動作的情況下的一個結構例的圖。
[0057]對于如圖11所示在主電路10c中浪涌電流防止電路9設置于負側電力供給路徑的比N端子(第I端子)更靠逆變器4側處的結構，也能夠如圖12所示，通過利用短路電路200將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間進行連接，在N端子(第I端子)和NR端子(第3端子)之間連接制動電阻12而構成制動電路，從而設為進行再生電力消耗動作的結構，另外，也能夠如圖10所示，通過將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間斷開，在NI端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之間連接電抗器13而構成升壓斬波電路，從而設為進行升壓動作的結構。
[0058]如上述說明所示，根據(jù)實施方式2涉及的電力變換裝置，主電路包含下述部件而形成，即:整流電路，其對從交流電源供給的交流進行整流;逆變器，其對電動機進行驅動;二極管，其陽極與整流電路和逆變器之間的負側電力供給路徑連接；以及開關元件，其連接于二極管的陰極與整流電路和逆變器之間的正側電力供給路徑之間，該主電路具有:N端子(第I端子)，其設置于負側電力供給路徑;NI端子(第2端子)，其設置于比N端子(第I端子)更靠整流電路側的負側電力供給路徑，NI端子(第2端子)與N端子(第I端子)之間被分開；以及NR端子(第3端子)，其是從二極管及開關元件的連接點引出的，對于該主電路，不會導致裝置的大型化、高成本化，能夠通過取代在設為進行將來自電動機的再生電力消耗的再生電力消耗動作的結構時，設置將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間短路的短路電路以及連接于N端子(第I端子)和NR端子(第3端子)之間的電阻這一做法，而設置連接于NI端子(第2端子)和NR端子(第3端子)之間的電抗器，由此設為進行將向逆變器供給的直流電力升壓的升壓動作的結構。
[0059]此外，在上述的實施方式2中，對將浪涌電流防止電路設置于整流電路和逆變器之間的負側電力供給路徑的結構進行了說明，但當然也可以是將該浪涌電流防止電路設置于整流電路和逆變器之間的正側電力供給路徑的結構。
[0060]實施方式3.
[0061]圖13是表示實施方式3涉及的電力變換裝置的一個結構例的圖。在圖13所示的例子中，主電路10d中取代在實施方式1、2所說明的二極管5及開關元件6而具有下述部件，SP:第I 二極管5a及第2 二極管5b，它們的陰極與朝向逆變器4的正側電力供給路徑連接;第I開關元件6a，其連接于第I二極管5a的陽極及朝向逆變器4的負側電力供給路徑之間；以及第2開關元件6b，其連接于朝向逆變器4的負側電力供給路徑和第2 二極管5b的陽極之間。
[0062]另外，在圖13所示的例子中，在第I二極管5a和第I開關元件6a的連接點設置有PRl端子(第3端子)，在第2二極管5b和第2開關元件6b的連接點設置有PR2端子(第4端子)。
[0063]另外，在圖13所示的例子中，示出了浪涌電流防止電路9設置于正側電力供給路徑的比P端子(第I端子)更靠逆變器4側處的結構，但與上述的實施方式I相同，當然也可以是浪涌電流防止電路9設置于正側電力供給路徑的比Pl端子(第2端子)更靠整流電路3側處的結構，還可以是設置于整流電路3和逆變器4之間的負側電力供給路徑的結構。
[0064]在本實施方式中，如圖13所示，通過將P端子(第I端子)和Pl端子(第2端子)之間斷開，在P端子(第I端子)和PR2端子(第4端子)之間連接制動電阻12而構成制動電路，并且在Pl端子(第2端子)和PRl端子(第3端子)之間連接電抗器13而構成升壓斬波電路，從而能夠兼顧再生電力消耗動作和升壓動作。
[0065]圖14是表示實施方式3涉及的電力變換裝置的與圖13不同的一個結構例的圖。在圖14所示的例子中，在主電路10e中，第I二極管5a及第2二極管5b的陽極與朝向逆變器4的負側電力供給路徑連接，第I開關元件6a連接于第I 二極管5a的陰極及朝向逆變器4的正側電力供給路徑之間，第2開關元件6b連接于朝向逆變器4的正側電力供給路徑和第2二極管5b的陰極之間。
[ΟΟ??]另外，在圖14所示的例子中，在第I二極管5a和第I開關元件6a的連接點設置有NRl端子(第3端子)，在第2二極管5b和第2開關元件6b的連接點設置有NR2端子(第4端子)。
[0067]另外，在圖14所示的例子中，示出了浪涌電流防止電路9設置于負側電力供給路徑的比N端子(第I端子)更靠逆變器4側處的結構，但與上述的實施方式2相同，當然也可以是浪涌電流防止電路9設置于負側電力供給路徑的比NI端子(第2端子)更靠整流電路3側處的結構，還可以是設置于整流電路3和逆變器4之間的正側電力供給路徑的結構。
[0068]在該圖14所示的例子中，也通過將N端子(第I端子)和NI端子(第2端子)之間斷開，在N端子(第I端子)和NR2端子(第4端子)之間連接制動電阻12而構成制動電路，并且在NI端子(第2端子)和NRl端子(第3端子)之間連接電抗器13而構成升壓斬波電路，從而與圖13所示的例子相同地，能夠兼顧再生電力消耗動作和升壓動作。
[0069]如上述說明所示，根據(jù)實施方式3涉及的電力變換裝置，主電路包含下述部件而形成，即:整流電路，其對從交流電源供給的交流進行整流；以及逆變器，其對電動機進行驅動，該主電路呈通過連接外部元件而能夠同時構成升壓斬波電路和制動電路的結構，因此能夠兼顧電動機的再生電力消耗動作和升壓動作，而不會導致裝置的大型化、高成本化。
[0070]此外，在上述的實施方式中，作為構成主電路的二極管和開關元件，通常，使用以硅(Si)為材料的Si類半導體是主流，但當然也可以使用以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石為材料的寬帶隙(WBG)半導體。
[0071]由這樣的WBG半導體形成的二極管、開關元件的耐電壓性高并且容許電流密度也高。因此，通過應用它們能夠實現(xiàn)進一步小型化的功率半導體模塊，通過使用這些小型化的功率半導體模塊，能夠實現(xiàn)電力變換裝置的小型化。
[0072]另外，由這樣的WBG半導體形成的二極管、開關元件的耐熱性也高。因此，由于能夠實現(xiàn)電力變換裝置的散熱器的散熱鰭片的小型化，因此能夠實現(xiàn)進一步的小型化。
[0073]并且，由這樣的WBG半導體形成的二極管、開關元件的電力損耗低。因此，能夠實現(xiàn)二極管、開關元件的高效化，進而能夠實現(xiàn)功率半導體模塊、電力變換裝置的高效化。
[0074]此外，優(yōu)選構成功率半導體模塊的二極管、開關元件全部由WBG半導體形成，但在上述的實施方式中，至少構成升壓斬波電路、制動電路的開關元件由WBG半導體形成，從而能夠實現(xiàn)高速通斷控制，能夠進行高精度的升壓控制、線路電力消耗動作。此外，通過將其他的二極管、開關元件由WBG半導體形成，能夠獲得同樣的效果，并且，當然也可以將構成逆變器的各開關元件由WBG半導體構成，由此能夠實現(xiàn)功率半導體模塊、電力變換裝置的更進一步的尚效化。
[0075]另外，在上述的實施方式中，作為開關元件，例如，例舉了功率晶體管、功率MOSFET、IGBT，但使用作為高效開關元件而熟知的超結構造的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、絕緣柵半導體裝置、雙極型晶體管等，也能夠獲得同樣的效果，能夠實現(xiàn)更進一步的低損耗化，能夠提供高效的功率半導體模塊、電力變換裝置，其中，上述超結構造的MOSFET具有比通常的MOSFET深的P層，深的P層與η層大范圍地接觸，從而既具有低導通電阻又具有高的耐電壓性。
[0076]此外，以上的實施方式示出的結構是本發(fā)明的結構的一個例子，當然也能夠與其他公知的技術進行組合，還能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內，以將一部分省略等的方式進行變更而構成。
[0077]工業(yè)實用性
[0078]如上所述，本發(fā)明作為在由整流電路及逆變器電路構成的結構中，實現(xiàn)電動機的再生電力消耗動作和升壓動作而不會導致裝置的大型化、高成本化的技術來說是有用的，特別地，作為能夠應用于下述情況的結構來說是適用的，即:需要針對輸入電壓而寬范圍地進行應對的情況、需要考慮輸入電壓的變動的影響的情況。
[0079]標號的說明
[0080]I交流電源，2電動機，3整流電路，4逆變器，5 二極管，5a第I 二極管，5b第2 二極管，6開關元件，6a第I開關元件，6b第2開關元件，7控制單元，8平滑電容器，9浪涌電流防止電路，10充電用電阻，11開關，12制動電阻，13電抗器，100、100a、100b、100c、10cU 10e主電路，200短路電路。
【主權項】
1.一種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對從交流電源供給的交流進行整流，該逆變器對電動機進行驅動， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 二極管，其陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側電力供給路徑連接； 開關元件，其連接于所述二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負側電力供給路徑之間； 第I端子，其設置于所述正側電力供給路徑上； 第2端子，其設置于比所述第I端子更靠所述整流電路側的所述正側電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開;以及 第3端子，其是從所述二極管和所述開關元件的連接點引出的， 該主電路具有電抗器，該電抗器設置于所述第2端子和所述第3端子之間， 由所述二極管、所述開關元件以及所述電抗器構成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路。2.—種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對從交流電源供給的交流進行整流，該逆變器對電動機進行驅動， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 第I 二極管及第2 二極管，它們的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側電力供給路徑連接； 第I開關元件，其連接于所述第I 二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負側電力供給路徑之間； 第2開關元件，其連接于所述第2 二極管的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負側電力供給路徑之間； 第I端子，其設置于所述正側電力供給路徑上； 第2端子，其設置于比所述第I端子更靠所述整流電路側的所述正側電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開； 第3端子，其是從所述第I二極管和所述第I開關元件的連接點引出的；以及 第4端子，其是從所述第2二極管和所述第2開關元件的連接點引出的， 該主電路具有: 電抗器，其設置于所述第2端子和所述第3端子之間；以及 電阻，其設置于所述第I端子和所述第4端子之間， 由所述第I 二極管、所述第I開關元件以及所述電抗器構成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路，由所述第2 二極管、所述第2開關元件以及所述電阻構成將來自所述電動機的再生電力消耗的制動電路。3.根據(jù)權利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路具有針對平滑電容器的浪涌電流防止電路，該平滑電容器對向所述逆變器供給的直流電壓進行平滑。4.根據(jù)權利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構成為，所述浪涌電流防止電路設置于所述正側電力供給路徑的比所述第2端子更靠所述整流電路側處。5.根據(jù)權利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構成為，所述浪涌電流防止電路設置于所述正側電力供給路徑的比所述第I端子更靠所述逆變器側處。6.根據(jù)權利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構成為，所述浪涌電流防止電路設置于所述負側電力供給路徑。7.根據(jù)權利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述二極管及所述開關元件之中，至少所述開關元件是由寬帶隙半導體形成的。8.根據(jù)權利要求7所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導體是碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。9.一種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對從交流電源供給的交流進行整流，該逆變器對電動機進行驅動， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 二極管，其陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負側電力供給路徑連接； 開關元件，其連接于所述二極管的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側電力供給路徑之間； 第I端子，其設置于所述負側電力供給路徑上； 第2端子，其設置于比所述第I端子更靠所述整流電路側的所述負側電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開;以及 第3端子，其是從所述二極管和所述開關元件的連接點引出的， 該主電路具有電抗器，該電抗器設置于所述第2端子和所述第3端子之間， 由所述二極管、所述開關元件以及所述電抗器構成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路。10.—種電力變換裝置，其具有主電路，該主電路包含整流電路和逆變器而形成，該整流電路對從交流電源供給的交流進行整流，該逆變器對電動機進行驅動， 該電力變換裝置的特征在于， 所述主電路具有: 第I 二極管及第2 二極管，它們的陽極與所述整流電路和所述逆變器之間的負側電力供給路徑連接； 第I開關元件，其連接于所述第I 二極管的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側電力供給路徑之間； 第2開關元件，其連接于所述第2 二極管的陰極與所述整流電路和所述逆變器之間的正側電力供給路徑之間； 第I端子，其設置于所述負側電力供給路徑上； 第2端子，其設置于比所述第I端子更靠所述整流電路側的所述負側電力供給路徑上，該第2端子與所述第I端子之間被分開； 第3端子，其是從所述第I二極管和所述第I開關元件的連接點引出的；以及 第4端子，其是從所述第2二極管和所述第2開關元件的連接點引出的， 該主電路具有: 電抗器，其設置于所述第2端子和所述第3端子之間；以及 電阻，其設置于所述第I端子和所述第4端子之間， 由所述第I 二極管、所述第I開關元件以及所述電抗器構成將向所述逆變器供給的直流電力升壓的升壓斬波電路，由所述第2 二極管、所述第2開關元件以及所述電阻構成將來自所述電動機的再生電力消耗的制動電路。11.根據(jù)權利要求9或10所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路具有針對平滑電容器的浪涌電流防止電路，該平滑電容器對向所述逆變器供給的直流電壓進行平滑。12.根據(jù)權利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構成為，所述浪涌電流防止電路設置于所述負側電力供給路徑的比所述第2端子更靠所述整流電路側處。13.根據(jù)權利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構成為，所述浪涌電流防止電路設置于所述負側電力供給路徑的比所述第I端子更靠所述逆變器側處。14.根據(jù)權利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述主電路構成為，所述浪涌電流防止電路設置于所述正側電力供給路徑。15.根據(jù)權利要求9或10所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述第I二極管、所述第2二極管、所述第I開關元件以及所述第2開關元件之中，至少所述第2開關元件是由寬帶隙半導體形成的。16.根據(jù)權利要求15所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導體是碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。
【文檔編號】H02M7/797GK105850025SQ201380081841
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2013年12月26日
【發(fā)明人】市原昌文
【申請人】三菱電機株式會社