直流−直流変換回路
【課題】上下アーム入りの半導体モジュールを用いた直流−直流変換回路では、昇圧比や降圧比が大きい又は小さい場合には、発生損失が偏り、モジュールや装置が大型で、高価格になる。
【解決手段】ダイオードを逆並列接続したIGBT直列回路と、前記直列接続点に一端を接続した逆阻止形IGBTの逆並列接続回路を内蔵した半導体モジュールとリアクトルを第1及び第2の直流電源の間に接続し、逆阻止形IGBTの逆並列接続回路の他端を、第1又は第2の直流電源の正側又は負側電位に接続する。
【解決手段】ダイオードを逆並列接続したIGBT直列回路と、前記直列接続点に一端を接続した逆阻止形IGBTの逆並列接続回路を内蔵した半導体モジュールとリアクトルを第1及び第2の直流電源の間に接続し、逆阻止形IGBTの逆並列接続回路の他端を、第1又は第2の直流電源の正側又は負側電位に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第1の直流電源から異なった電圧の第2の直流電源に電力変換する電力変換回路に適用するパワー半導体モジュールの構成および接続方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図13に、従来の技術を用いた直流電源1から直流電源2に電力変換する変換回路例を示す。この回路構成は昇圧チョッパと呼ばれる直流−直流変換回路で、直流電源1の電圧Vbを昇圧した直流電源2の電圧Vdcに変換する。直流電源1と直列にリアクトル3の一端を接続し、直流電源2(回路図では大容量のコンデンサとして表している)と並列に、ダイオードD1を逆並列接続したIGBTT1と、ダイオードD2を逆並列接続したIGBTT2との直列接続回路を内蔵したパワー半導体モジュール4xを接続し、その直列接続点(U端子)にリアクトル3の他端を接続した回路構成である。通常、モジュール4xは、図14に示すような構造で、上部に接続端子としてコレクタ端子C1(5)、エミッタ端子E2(6)、出力端子U(7)を備えた構成である。(実際には各IGBTをオンオフ制御するためのゲート端子も有するが、本特許に直接関係しないので省略する)。
【0003】
本回路構成において、直流電源1から負荷8に電力を供給する場合、電力の流れは直流電源1(電圧Vb)から直流電源2(電圧Vdc)となる。IGBTT2のオンとオフのデューティ比を、1−α:αとすると、直流電源1の電圧Vbに対して直流電源2の電圧Vdcは、式1に基づいた昇圧動作となる。
【0004】
Vdc=Vb・1/α ・・・(式1)
図15に昇圧動作時の回路動作図を示す。モードaはIGBTT2がオン状態でリアクトル3にエネルギーを蓄積している状態で、IGBTT2がオフするとモードbの状態となり、リアクトル3に蓄積されたエネルギーがダイオードD1を介して直流電源2に移行する。
【0005】
一方、電力の流れを直流電源2(電圧Vdc)から直流電源1(電圧Vb)とした場合、IGBTT1のオンとオフのデューティ比を、α:1−αとした場合、直流電源2の電圧Vdcに対して直流電源1の電圧Vbは、式2に基づいた降圧動作となる。
【0006】
Vb=Vdc・α ・・・(式2)
図16に降圧動作時の回路動作図を示す。モードaはIGBTT1がオン状態でリアクトル3を介して直流電源1側にエネルギーが移行している状態で、IGBTT1がオフすることによってモードbのようなダイオードD2を介した環流モードとなり、リアクトル3のエネルギーが直流電源1側に移行する。
【0007】
図13に示す直流から直流に変換する回路例は特許文献1などに、図14のモジュール例は特許文献2などに示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2009−130998号公報
【特許文献2】特開2005−197433号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
一般に、図14に示すようなパワー半導体モジュールとしては、上アーム側のIGBT(T1)とダイオード(D1)、および下アーム側のIGBT(T2)とダイオード(D2)は全て同一の電流定格品の半導体チップが内蔵されたものが市場に供給されている。
【0010】
図13の直流−直流変換回路において昇圧動作をさせる場合、昇圧比が大きいほどIGBTT2の負担が増加し、一方昇圧比が小さいほどダイオードD1の負担が増加する。また降圧動作させる場合では、降圧比が大きいほどダイオードD2の負担が増加し、降圧比が小さいほどIGBTT1の負担が増加する。以上のように、昇圧比や降圧比が極端に大きい場合又は小さい場合は、特定のIGBT又はダイオードに電流が流れる期間が増加し、発生損失もそれに伴い増加する。
【0011】
このような運転条件で図14に示すような一般的なモジュールを選定する場合は、上記の動作条件に基づいて、最も電力負担の大きい特定のIGBT又はダイオードを基準に定格を決定する必要があるため、モジュールや変換装置の大型化やコストアップ要因となっていた。また、特定の素子のみを定格アップさせるようなカスタムメイドのモジュールとすることも可能ではあるが、特注扱いで特殊仕様品となるため、必ずしも経済的であるとは言えない。
【0012】
本発明は、上述のように、直流入力電圧と直流出力電圧の電圧比が大きな変換回路においても、装置が大型化せず、高コスト化しない半導体モジュールとその適用方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述の課題を解決するために、第1の発明においては、第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、前記第1と第2の直流電源間に、リアクトルと、電力用半導体素子を内蔵した電力用半導体モジュールとを接続した構成であって、前記電力用半導体モジュールは、前記第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、前記第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、前記第1のIGBTのエミッタと前記第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続したパワー半導体モジュールとする。
【0014】
第2の発明においては、前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、共通電位である前記第1と第2の直流電源の一方の電位又は共通電位でない他方の電位に接続する。
【0015】
第3の発明においては、第1の発明における前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、前記第1又は第2の直流電源の共通電位である一方の電位又は共通電位でない他方の電位に切替接続するスイッチを備える。
【0016】
第4の発明においては、第3の発明における前記切替接続するスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御する。
第5の発明においては、第3の発明における前記切替接続するスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御する。
【0017】
第6の発明においては、第1から第5の発明における第3及び第4のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いる。
第7の発明においては、第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第1のパワー半導体モジュールと、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第5のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第6のIGBTと、第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第2のパワー半導体モジュールと、第1のパワー半導体モジュールと並列接続された第1の直流電源と、第2のパワー半導体モジュールと並列接続された第2の直流電源と、第1のパワー半導体モジュールの第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点と第2のパワー半導体モジュールの第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え、第1のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端は第1の直流電源の正側又は負側電位に、第2のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端は第2の直流電源の正側又は負側電位に、各々接続される。
【0018】
第8の発明においては、第7の発明における前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第1の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第1のスイッチ、又は前記第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第2の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第2のスイッチを備える。
【0019】
第9の発明においては、第8の発明における前記切替接続する第1のスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、また前記切替接続する第2のスイッチは、前記第5又は第6のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御する。
【0020】
第10の発明においては、第8の発明における前記切替接続する第1のスイッチ又は第2のスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御する。
【0021】
第11の発明においては、第7から第10の発明における前記第3、第4、第7又は第8のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いる。
【発明の効果】
【0022】
本発明では、直流−直流変換回路に使用する半導体モジュールとして、ダイオードを逆並列接続したIGBTの直列接続回路と、IGBTの直列接続回路の直列接続点に一端を接続した逆阻止型IGBTの逆並列接続回路を内蔵させ、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端を直流電源の正側電位又は負側電位に接続するようにした。この結果、電力負担の大きなIGBT又はダイオードと逆阻止型IGBTが並列接続され、直流入力電圧と直流出力電圧の比が大きな変換装置或いは比が小さな変換装置においても、電力負担を分担させることが可能で、特定の素子の責務が大きくなることがなくなり、モジュールや変換装置の大型化やコストアップを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】昇圧型直流−直流変換回路での第1の実施例を示す。
【図2】昇圧型直流−直流変換回路での第2の実施例を示す。
【図3】昇圧型直流−直流変換回路での第3の実施例を示す。
【図4】昇圧型直流−直流変換回路での第4の実施例を示す。
【図5】降圧型直流−直流変換回路での第1の実施例を示す。
【図6】降圧型直流−直流変換回路での第2の実施例を示す。
【図7】降圧型直流−直流変換回路での第3の実施例を示す。
【図8】降圧型直流−直流変換回路での第4の実施例を示す。
【図9】昇降圧型直流−直流変換回路での第1の実施例を示す。
【図10】昇降圧型直流−直流変換回路での第2の実施例を示す。
【図11】昇降圧型直流−直流変換回路での第3の実施例を示す。
【図12】昇降圧型直流−直流変換回路での第4の実施例を示す。
【図13】従来の昇圧型直流変換回路の例を示す。
【図14】一般的なIGBTモジュールの外観を示す。
【図15】従来の直流−直流変換回路の昇圧動作説明図である。
【図16】従来の直流−直流変換回路の降圧動作説明図である。
【図17】3レベル直流−交流変換回路例である。
【図18】3レベルインバータ用IGBTモジュールの外観を示す。
【図19】3レベルインバータ用IGBTモジュールの回路例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明に使用する半導体モジュールは、図18に示す双方向スイッチ素子を使用した3レベルインバータ回路に適用する専用モジュールである。図18に1相分の専用半導体モジュールの外観を、図19に内部回路の構成例を、各々示す。本モジュールは、C1端子(5)、M端子(9)、E2端子(6)、U端子(7)の4出力端子構造である。尚、制御用のゲート端子も備えているが、ここでは省略してある。
【0025】
内部回路は図19に示すように、ダイオードD1を逆並列接続したIGBTT1とダイオードD2を逆並列接続したIGBTT2との直列接続回路と、一端をIGBTT1とIGBTT2との直列接続点に接続した双方向スイッチ素子からなる。ここで、双方向スイッチ素子としては、図19(b)に示す逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路や、図19(a)に示す逆耐圧のないIGBTT3x、T4xとダイオードD3、D4を組合せた回路がある。尚、本モジュールは、特開2008−193779号公報などで公知である。
【0026】
本発明の要点は、ダイオードを逆並列接続したIGBTの直列接続回路と、IGBTの直列接続回路の直列接続点に一端を接続した逆阻止型IGBTの逆並列接続回路を内蔵させた半導体モジュールを、直流−直流変換回路に適用する構成として、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端を直流電源の正側電位又は負側電位に接続している点である。その結果、電力責務の大きなIGBT又はダイオードと並列に、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路が接続されることになり、電力責務が小さくなり、半導体モジュール及び装置の小型化、低コスト化が可能となる。
【実施例1】
【0027】
図1に、本発明の第1の実施例を示す。昇圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源の負側電位に接続した実施例である。
【0028】
半導体モジュール4は、ダイオードD1を逆並列接続したIGBTT1とダイオードD2を逆並列接続したIGBTT2との直列接続回路と、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路とを内蔵している。IGBTT1とT2の直列接続点であるU端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第1の直流電源1とリアクトル3の直列回路が、IGBTT1のコレクタであるC1端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第2の直流電源としてのコンデンサ2と負荷8との並列回路が、各々接続される。一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)は直流電源1とコンデンサ2の共通電位である負側電位に接続される。
【0029】
このような構成において、IGBTT1,T2の昇圧動作は従来例と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合、IGBTT2の導通率(スイッチング1周期に対するオン期間の比率)が大きく(約50%以上)なり、損失が上アームのダイオードD1に比べて大きくなる。これを解決するため、IGBTT2をオンさせる時に、逆阻止形IGBTT3を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、IGBTT2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【0030】
また、負荷8からの回生電力がある場合は、IGBTT1の責務に対してダイオードD2の責務が大きくなるので、逆阻止形IGBTT4を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、ダイオードD2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例2】
【0031】
図2に、本発明の第2の実施例を示す。昇圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を第2の直流電源の正側電位に接続した実施例である。
【0032】
実施例1との違いは、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)がコンデンサ2の正側電位に接続されている点である。
【0033】
このような構成において、IGBTT1,T2昇圧動作は従来例と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が小さい(約2倍未満)場合、IGBTT2の導通率(スイッチング1周期に対するオン期間の比率)が小さく(約50%未満)なり、ダイオードD1の損失が下アームのIGBTT2の損失に比べて大きくなる。これを解決するため、ダイオードD1がオンする時に、逆阻止形IGBTT3を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、ダイオードD1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【0034】
また、負荷8からの回生電力がある場合は、ダイオードD2の責務に対してIGBTT1の責務が大きくなるので、逆阻止形IGBTT4を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、IGBTT1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例3】
【0035】
図3に、本発明の第3の実施例を示す。昇圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を第2の直流電源の正側電位又は負側電位に切替スイッチで切替える実施例である。
【0036】
実施例1又は2との違いは、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)が切替スイッチ12に接続され、切替動作により、第2の直流電源としてのコンデンサ2の正側電位又は負側電位に接続可能となっている点である。
【0037】
このような構成において、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合は、切替スイッチ12を直流電源の負側電位に切替え、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が小さい(約2倍未満)場合は、切替スイッチ12を第2の直流電源の正側電位に切替える。
即ち、直流電圧1の電圧Vbに対して第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcを昇圧動作で大きく可変させて使用する場合、昇圧比率の所定点で、切替スイッチを切替える。ここで、切替える昇圧比率は上アームの損失と下アームの損失がほぼ等しくなる比率が望ましい。この結果、実施例1や2と同様に、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例4】
【0038】
図4に、本発明の第4の実施例を示す。第1〜第3の実施例との違いは、昇圧型直流−直流変換回路において、第1の直流電源と第2の直流電源の共通電位を正側電位とした点である。即ち、第1の直流電源1とリアクトル3の直列回路が、IGBTT1のコレクタ端子であるC1端子と、IGBTT1のエミッタとIGBTT2のコレクタの接続点であるU端子との間に接続される。IGBTT1をオンするとリアクトル3にエネルギーが蓄積され、オフするとリアクトル3→直流電源1→コンデンサ2→ダイオードD2の経路で電流が流れ、コンデンサ2の電圧が昇圧される。本回路構成は、直流電源1の電圧Vbとコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合の構成で、半導体モジュール4のM端子が直流電源の正側電位に接続された例であるが、昇圧比が小さい(約2倍未満)場合はM端子を負側電位に接続すれば良い。その他は第1から第3の実施例と同様である。
【実施例5】
【0039】
図5に、本発明の第5の実施例を示す。降圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源の負側電位に接続した実施例である。
【0040】
IGBTT1とT2の直列接続点であるU端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第2の直流電源としてのコンデンサ2とリアクトル3との直列回路が、IGBTT1のコレクタであるC1端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第1の直流電源1が、コンデンサ2と並列に負荷8が、各々接続される。一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)は直流電源1とコンデンサ2の共通電位である負側電位に接続される。
【0041】
このような構成において、直流電源1の電圧Vbからこの電圧よりも低い第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcを生成するIGBTT1、T2の降圧動作は従来例と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が大きい(約1/2以下)場合には、IGBTT1の責務は小さいが、ダイオードD2の責務が大きくなる。
そこで、ダイオードD2に電流が流れる時に逆阻止型IGBTT4をオンさせることにより、ダイオードD2の電流を逆阻止型IGBTT4に分流させる。この結果、従来回路では損失が大きかったダイオードD2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
また、負荷からの回生電力がある場合にはIGBTT2をオンさせて、第2の直流電源としてのコンデンサ2から昇圧動作で第1の直流電源に電力を回生する。この時、IGBTT2の責務が大きくなるが、逆阻止型IGBTT3をオンさせれば、電流を分担できるので、IGBTT2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例6】
【0042】
図6に、本発明の第6の実施例を示す。降圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源1の正側電位に接続した実施例である。第5の実施例との違いは、半導体モジュール4のM端子が、第1の直流電源1の正側電位に接続されている点である。
【0043】
このような構成において、IGBTT1、T2の降圧動作は従来と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が小さい(1〜約1/2)場合、IGBTT1の導通率(スイッチング1周期に対するオン期間の比率)が大きくなり、IGBTT1の損失が下アームのダイオードD2の損失に比べて大きくなる。これを解決するため、IGBTT1がオンする時に、逆阻止形IGBTT4を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、IGBTT1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
また、負荷8からの回生電力がある場合は、IGBTT2の責務に対してダイオードD1の責務が大きくなるので、逆阻止形IGBTT3をダイオードD1と同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、ダイオードD1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例7】
【0044】
図7に、本発明の第7の実施例を示す。降圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源の正側電位又は負側電位に切替スイッチで切替える実施例である。
【0045】
実施例5又は6との違いは、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)が切替スイッチ12に接続され、切替動作により、第1の直流電源1の正側電位又は負側電位に接続可能となっている点である。
【0046】
このような構成において、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が大きい(約1/2未満)場合は、切替スイッチ12を直流電源の負側電位に切替え、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が小さい(1〜約1/2)場合は、切替スイッチ12を第2の直流電源の正側電位に切替える。
即ち、直流電圧1の電圧Vbに対して直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcを降圧動作で大きく可変させて使用する場合、降圧比の所定点で、切替スイッチを切替える。ここで、切替える降圧比は上アームの損失と下アームの損失がほぼ等しくなる点が望ましい。この結果、実施例4又は5と同様に、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例8】
【0047】
図8に、本発明の第8の実施例を示す。第5〜第7の実施例との違いは、降圧型直流−直流変換回路において、第1の直流電源と第2の直流電源の共通電位を正側電位とした点である。即ち、第2の直流電源としてのコンデンサ2とリアクトル3の直列回路が、IGBTT1のコレクタ端子であるC1端子と、IGBTT1のエミッタとIGBTT2のコレクタの接続点であるU端子との間に接続されている。IGBTT2をオンすると直流電源1→コンデンサ2→リアクトル3→IGBTT2の経路でリアクトル3にエネルギーが蓄積され、オフするとリアクトル3→ダイオードD1→コンデンサ2→リアクトル3の経路で電流が流れ、コンデンサ2の電圧Vdcは直流電源1の電圧より低い電圧が得られる。本回路構成は、直流電源1の電圧Vbに対するコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が大きい(約1/2未満)場合の構成で、半導体モジュール4のM端子が直流電源の正側電位に接続された例であるが、降圧比が小さい(1〜約1/2)場合はM端子を負側電位に接続すれば良い。その他は第5〜第7の実施例と同様である。
【実施例9】
【0048】
図9に、本発明の第9の実施例を示す。昇降圧型直流−直流変換回路における実施例である。
半導体モジュール4aは、ダイオードD1aを逆並列接続したIGBTT1aとダイオードD2aを逆並列接続したIGBTT2aとの直列接続回路と、一端をIGBTT1aとT2aの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3aとT4aの逆並列接続回路とを内蔵している。また、半導体モジュール4bは、ダイオードD1bを逆並列接続したIGBTT1bとダイオードD2bを逆並列接続したIGBTT2bとの直列接続回路と、一端をIGBTT1bとT2bの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3bとT4bの逆並列接続回路とを内蔵している。IGBTT1aのコレクタ端子であるC1a端子とIGBTT2aのエミッタ端子であるE2a端子と並列に直流電源1が、IGBTT1bのコレクタ端子であるC1b端子とIGBTT2bのエミッタ端子であるE2b端子と並列に直流電源としてのコンデンサ2が、各々接続される。
また、IGBTT1aとT2aとの直列接続点であるUa端子と、IGBTT1bとT2bとの直列接続点であるUb端子との間にはリアクトル3が接続される。一端をIGBTT1aとT2aの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3aとT4aの逆並列接続回路の他端(Ma端子)は、直流電源1の正側電位に、一端をIGBTT1bとT2bの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3bとT4bの逆並列接続回路の他端(Mb端子)は、直流電源2の負側電位に、各々接続される。
【0049】
このような構成において、昇圧動作はIGBTT1aをオンさせた状態でIGBTT2bをオンオフさせることにより、降圧動作はIGBTT2bをオフさせた状態でIGBTT1aをオンオフさせることにより達成される。Ma端子が直流電源1の正側電位に、Mb端子がコンデンサ2の負側電位に接続されている本回路構成は、直流電圧1の電圧Vaに対する直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合の構成である。IGBTT1aは昇圧動作期間中常にオンで、IGBTT2bはダイオードD1bのオン時間に比べてより長い時間オンであるため責務が大きくなる。
これを解消するため、IGBTT1aがオンする期間は逆阻止型IGBTT4aをオンさせ、IGBTT2bがオンする期間は逆阻止型IGBTT3bをオンさせる。この結果、電流が分流するため、IGBTT1aとIGBTT2bの責務が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。同様に、直流電圧1の電圧Vaに対する直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が小さい(1〜約2倍)場合はIGBTT1aとダイオードD1bの責務大きくなるので、Ma端子は直流電源1の正側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続すれば同様の効果が得られる。
【0050】
また、降圧動作においては、降圧比が大きい(約1/2未満)場合は、ダイオードD1bとD2aの責務が大きくなるので、図10に示すように、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続すれば同様の効果が得られる。降圧比が小さい(1〜約1/2)場合は、IGBTT1aとダイオードD1bの責務が大きくなるので、Ma端子は直流電源1の正側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続すれば、同様の効果が得られる。
【実施例10】
【0051】
図11に、本発明の第10の実施例を示す。昇降圧型直流−直流変換回路における実施例である。図9及び図10に示す第9の実施例との違いは、半導体モジュール4aのMa端子が切替スイッチ12aを介して直流電源1の正側電位又は負側電位に接続可能になっている点と、半導体モジュール4bのMb端子が切替スイッチ12bを介して直流電源2の正側電位又は負側電位に接続可能になっている点である。
直流電源1の電圧Vbに対して、直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcを、Vbよりも低い電圧からVbよりも高い電圧まで変化させて使用する目的の場合、逆阻止型IGBTT3a、T4a、T3b、T4bが責務の大きなIGBT又はダイオードと並列接続されるように、切替スイッチ12a、12bを適宜切替える。この結果、責務の厳しかったIGBTとダイオードの責務が軽減され、他の実施例と同様の効果が得られる。
【実施例11】
【0052】
図12に、本発明の第11の実施例を示す。第9、第10の実施例との違いは、昇降圧型直流−直流変換回路において、第1の直流電源と第2の直流電源の共通電位を正側電位とした点である。昇圧動作は、IGBTT1bとT2aをオンさせると、直流電源1→IGBTT1b→リアクトル3→IGBTT2a→直流電源1の経路で、電流が流れ、リアクトル3にエネルギーが蓄積され、IGBTT1bをオフさせると、リアクトル3→IGBTT2a→直流電源1→コンデンサ2→ダイオードD2b→リアクトルの経路でコンデンサ2を昇圧する。昇圧比が大きい場合には、IGBTT1bとT2aの責務が大きくなるので、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続する。また、昇圧比が小さい場合には、ダイオードD2bとIGBTT2aの責務が大きくなるので、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の負側電位に接続する。
【0053】
降圧動作は、IGBTT1bをオフした状態でIGBTT2aをオンさせると、直流電源1→コンデンサ2→ダイオードD2b→リアクトル3→IGBT2a→直流電源1の経路でリアクトル3にエネルギーが蓄積され、次にIGBTT2aをオフさせると、リアクトルの電流は、リアクトル3→ダイオードD1a→コンデンサ2→ダイオードD2b→リアクトル3の経路でコンデンサ2へ移行される。降圧比が大きい場合には、ダイオードD1aとダイオードD2bの責務が大きいので、Ma端子は直流電源1の正側電位に、Mb端子はコンデンサ2の負側電位に接続する。また、降圧比が小さい場合には、IGBTT2aとダイオードD2bの責務が大きいので、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の負側電位に接続する。
この結果、責務の厳しかったIGBT及びダイオードの責務が軽減され、他の実施例と同様の効果が得られる。尚、切替スイッチを用いた構成は図11と同様であるので、省略する。
また、パワー半導体素子としてIGBTを用いた実施例を示したが、MOSFET、GTOなどでも実現できる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、責務の厳しい素子の責務を軽減させるための半導体モジュールの適用方法であり、可変速インバータ、無停電電源装置などへの適用が可能である。
【符号の説明】
【0055】
1、1p、1n・・・直流電源 2・・・コンデンサ
3・・・リアクトル
4、4a、4b・・・3レベルインバータ用IGBTモジュール
4x・・・一般的なIGBTモジュール 5・・・コレクタ端子
6・・・エミッタ端子 7・・・U端子
8・・・負荷 9・・・M端子
T1,T2、T3x、T4x、T1a、T2a、T1b、T2b・・・IGBT
D1〜D4、D1a、D1b、D2a、D2b・・・ダイオード
T3,T4、T3a、T3b、T4a、T4b・・・逆阻止型IGBT
12、12a、12b・・・切替スイッチ
【技術分野】
【0001】
本発明は、第1の直流電源から異なった電圧の第2の直流電源に電力変換する電力変換回路に適用するパワー半導体モジュールの構成および接続方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図13に、従来の技術を用いた直流電源1から直流電源2に電力変換する変換回路例を示す。この回路構成は昇圧チョッパと呼ばれる直流−直流変換回路で、直流電源1の電圧Vbを昇圧した直流電源2の電圧Vdcに変換する。直流電源1と直列にリアクトル3の一端を接続し、直流電源2(回路図では大容量のコンデンサとして表している)と並列に、ダイオードD1を逆並列接続したIGBTT1と、ダイオードD2を逆並列接続したIGBTT2との直列接続回路を内蔵したパワー半導体モジュール4xを接続し、その直列接続点(U端子)にリアクトル3の他端を接続した回路構成である。通常、モジュール4xは、図14に示すような構造で、上部に接続端子としてコレクタ端子C1(5)、エミッタ端子E2(6)、出力端子U(7)を備えた構成である。(実際には各IGBTをオンオフ制御するためのゲート端子も有するが、本特許に直接関係しないので省略する)。
【0003】
本回路構成において、直流電源1から負荷8に電力を供給する場合、電力の流れは直流電源1(電圧Vb)から直流電源2(電圧Vdc)となる。IGBTT2のオンとオフのデューティ比を、1−α:αとすると、直流電源1の電圧Vbに対して直流電源2の電圧Vdcは、式1に基づいた昇圧動作となる。
【0004】
Vdc=Vb・1/α ・・・(式1)
図15に昇圧動作時の回路動作図を示す。モードaはIGBTT2がオン状態でリアクトル3にエネルギーを蓄積している状態で、IGBTT2がオフするとモードbの状態となり、リアクトル3に蓄積されたエネルギーがダイオードD1を介して直流電源2に移行する。
【0005】
一方、電力の流れを直流電源2(電圧Vdc)から直流電源1(電圧Vb)とした場合、IGBTT1のオンとオフのデューティ比を、α:1−αとした場合、直流電源2の電圧Vdcに対して直流電源1の電圧Vbは、式2に基づいた降圧動作となる。
【0006】
Vb=Vdc・α ・・・(式2)
図16に降圧動作時の回路動作図を示す。モードaはIGBTT1がオン状態でリアクトル3を介して直流電源1側にエネルギーが移行している状態で、IGBTT1がオフすることによってモードbのようなダイオードD2を介した環流モードとなり、リアクトル3のエネルギーが直流電源1側に移行する。
【0007】
図13に示す直流から直流に変換する回路例は特許文献1などに、図14のモジュール例は特許文献2などに示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2009−130998号公報
【特許文献2】特開2005−197433号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
一般に、図14に示すようなパワー半導体モジュールとしては、上アーム側のIGBT(T1)とダイオード(D1)、および下アーム側のIGBT(T2)とダイオード(D2)は全て同一の電流定格品の半導体チップが内蔵されたものが市場に供給されている。
【0010】
図13の直流−直流変換回路において昇圧動作をさせる場合、昇圧比が大きいほどIGBTT2の負担が増加し、一方昇圧比が小さいほどダイオードD1の負担が増加する。また降圧動作させる場合では、降圧比が大きいほどダイオードD2の負担が増加し、降圧比が小さいほどIGBTT1の負担が増加する。以上のように、昇圧比や降圧比が極端に大きい場合又は小さい場合は、特定のIGBT又はダイオードに電流が流れる期間が増加し、発生損失もそれに伴い増加する。
【0011】
このような運転条件で図14に示すような一般的なモジュールを選定する場合は、上記の動作条件に基づいて、最も電力負担の大きい特定のIGBT又はダイオードを基準に定格を決定する必要があるため、モジュールや変換装置の大型化やコストアップ要因となっていた。また、特定の素子のみを定格アップさせるようなカスタムメイドのモジュールとすることも可能ではあるが、特注扱いで特殊仕様品となるため、必ずしも経済的であるとは言えない。
【0012】
本発明は、上述のように、直流入力電圧と直流出力電圧の電圧比が大きな変換回路においても、装置が大型化せず、高コスト化しない半導体モジュールとその適用方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述の課題を解決するために、第1の発明においては、第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、前記第1と第2の直流電源間に、リアクトルと、電力用半導体素子を内蔵した電力用半導体モジュールとを接続した構成であって、前記電力用半導体モジュールは、前記第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、前記第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、前記第1のIGBTのエミッタと前記第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続したパワー半導体モジュールとする。
【0014】
第2の発明においては、前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、共通電位である前記第1と第2の直流電源の一方の電位又は共通電位でない他方の電位に接続する。
【0015】
第3の発明においては、第1の発明における前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、前記第1又は第2の直流電源の共通電位である一方の電位又は共通電位でない他方の電位に切替接続するスイッチを備える。
【0016】
第4の発明においては、第3の発明における前記切替接続するスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御する。
第5の発明においては、第3の発明における前記切替接続するスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御する。
【0017】
第6の発明においては、第1から第5の発明における第3及び第4のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いる。
第7の発明においては、第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第1のパワー半導体モジュールと、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第5のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第6のIGBTと、第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第2のパワー半導体モジュールと、第1のパワー半導体モジュールと並列接続された第1の直流電源と、第2のパワー半導体モジュールと並列接続された第2の直流電源と、第1のパワー半導体モジュールの第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点と第2のパワー半導体モジュールの第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え、第1のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端は第1の直流電源の正側又は負側電位に、第2のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端は第2の直流電源の正側又は負側電位に、各々接続される。
【0018】
第8の発明においては、第7の発明における前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第1の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第1のスイッチ、又は前記第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第2の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第2のスイッチを備える。
【0019】
第9の発明においては、第8の発明における前記切替接続する第1のスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、また前記切替接続する第2のスイッチは、前記第5又は第6のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御する。
【0020】
第10の発明においては、第8の発明における前記切替接続する第1のスイッチ又は第2のスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御する。
【0021】
第11の発明においては、第7から第10の発明における前記第3、第4、第7又は第8のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いる。
【発明の効果】
【0022】
本発明では、直流−直流変換回路に使用する半導体モジュールとして、ダイオードを逆並列接続したIGBTの直列接続回路と、IGBTの直列接続回路の直列接続点に一端を接続した逆阻止型IGBTの逆並列接続回路を内蔵させ、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端を直流電源の正側電位又は負側電位に接続するようにした。この結果、電力負担の大きなIGBT又はダイオードと逆阻止型IGBTが並列接続され、直流入力電圧と直流出力電圧の比が大きな変換装置或いは比が小さな変換装置においても、電力負担を分担させることが可能で、特定の素子の責務が大きくなることがなくなり、モジュールや変換装置の大型化やコストアップを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】昇圧型直流−直流変換回路での第1の実施例を示す。
【図2】昇圧型直流−直流変換回路での第2の実施例を示す。
【図3】昇圧型直流−直流変換回路での第3の実施例を示す。
【図4】昇圧型直流−直流変換回路での第4の実施例を示す。
【図5】降圧型直流−直流変換回路での第1の実施例を示す。
【図6】降圧型直流−直流変換回路での第2の実施例を示す。
【図7】降圧型直流−直流変換回路での第3の実施例を示す。
【図8】降圧型直流−直流変換回路での第4の実施例を示す。
【図9】昇降圧型直流−直流変換回路での第1の実施例を示す。
【図10】昇降圧型直流−直流変換回路での第2の実施例を示す。
【図11】昇降圧型直流−直流変換回路での第3の実施例を示す。
【図12】昇降圧型直流−直流変換回路での第4の実施例を示す。
【図13】従来の昇圧型直流変換回路の例を示す。
【図14】一般的なIGBTモジュールの外観を示す。
【図15】従来の直流−直流変換回路の昇圧動作説明図である。
【図16】従来の直流−直流変換回路の降圧動作説明図である。
【図17】3レベル直流−交流変換回路例である。
【図18】3レベルインバータ用IGBTモジュールの外観を示す。
【図19】3レベルインバータ用IGBTモジュールの回路例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明に使用する半導体モジュールは、図18に示す双方向スイッチ素子を使用した3レベルインバータ回路に適用する専用モジュールである。図18に1相分の専用半導体モジュールの外観を、図19に内部回路の構成例を、各々示す。本モジュールは、C1端子(5)、M端子(9)、E2端子(6)、U端子(7)の4出力端子構造である。尚、制御用のゲート端子も備えているが、ここでは省略してある。
【0025】
内部回路は図19に示すように、ダイオードD1を逆並列接続したIGBTT1とダイオードD2を逆並列接続したIGBTT2との直列接続回路と、一端をIGBTT1とIGBTT2との直列接続点に接続した双方向スイッチ素子からなる。ここで、双方向スイッチ素子としては、図19(b)に示す逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路や、図19(a)に示す逆耐圧のないIGBTT3x、T4xとダイオードD3、D4を組合せた回路がある。尚、本モジュールは、特開2008−193779号公報などで公知である。
【0026】
本発明の要点は、ダイオードを逆並列接続したIGBTの直列接続回路と、IGBTの直列接続回路の直列接続点に一端を接続した逆阻止型IGBTの逆並列接続回路を内蔵させた半導体モジュールを、直流−直流変換回路に適用する構成として、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端を直流電源の正側電位又は負側電位に接続している点である。その結果、電力責務の大きなIGBT又はダイオードと並列に、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路が接続されることになり、電力責務が小さくなり、半導体モジュール及び装置の小型化、低コスト化が可能となる。
【実施例1】
【0027】
図1に、本発明の第1の実施例を示す。昇圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源の負側電位に接続した実施例である。
【0028】
半導体モジュール4は、ダイオードD1を逆並列接続したIGBTT1とダイオードD2を逆並列接続したIGBTT2との直列接続回路と、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路とを内蔵している。IGBTT1とT2の直列接続点であるU端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第1の直流電源1とリアクトル3の直列回路が、IGBTT1のコレクタであるC1端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第2の直流電源としてのコンデンサ2と負荷8との並列回路が、各々接続される。一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)は直流電源1とコンデンサ2の共通電位である負側電位に接続される。
【0029】
このような構成において、IGBTT1,T2の昇圧動作は従来例と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合、IGBTT2の導通率(スイッチング1周期に対するオン期間の比率)が大きく(約50%以上)なり、損失が上アームのダイオードD1に比べて大きくなる。これを解決するため、IGBTT2をオンさせる時に、逆阻止形IGBTT3を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、IGBTT2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【0030】
また、負荷8からの回生電力がある場合は、IGBTT1の責務に対してダイオードD2の責務が大きくなるので、逆阻止形IGBTT4を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、ダイオードD2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例2】
【0031】
図2に、本発明の第2の実施例を示す。昇圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を第2の直流電源の正側電位に接続した実施例である。
【0032】
実施例1との違いは、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)がコンデンサ2の正側電位に接続されている点である。
【0033】
このような構成において、IGBTT1,T2昇圧動作は従来例と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が小さい(約2倍未満)場合、IGBTT2の導通率(スイッチング1周期に対するオン期間の比率)が小さく(約50%未満)なり、ダイオードD1の損失が下アームのIGBTT2の損失に比べて大きくなる。これを解決するため、ダイオードD1がオンする時に、逆阻止形IGBTT3を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、ダイオードD1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【0034】
また、負荷8からの回生電力がある場合は、ダイオードD2の責務に対してIGBTT1の責務が大きくなるので、逆阻止形IGBTT4を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、IGBTT1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例3】
【0035】
図3に、本発明の第3の実施例を示す。昇圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を第2の直流電源の正側電位又は負側電位に切替スイッチで切替える実施例である。
【0036】
実施例1又は2との違いは、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)が切替スイッチ12に接続され、切替動作により、第2の直流電源としてのコンデンサ2の正側電位又は負側電位に接続可能となっている点である。
【0037】
このような構成において、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合は、切替スイッチ12を直流電源の負側電位に切替え、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が小さい(約2倍未満)場合は、切替スイッチ12を第2の直流電源の正側電位に切替える。
即ち、直流電圧1の電圧Vbに対して第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcを昇圧動作で大きく可変させて使用する場合、昇圧比率の所定点で、切替スイッチを切替える。ここで、切替える昇圧比率は上アームの損失と下アームの損失がほぼ等しくなる比率が望ましい。この結果、実施例1や2と同様に、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例4】
【0038】
図4に、本発明の第4の実施例を示す。第1〜第3の実施例との違いは、昇圧型直流−直流変換回路において、第1の直流電源と第2の直流電源の共通電位を正側電位とした点である。即ち、第1の直流電源1とリアクトル3の直列回路が、IGBTT1のコレクタ端子であるC1端子と、IGBTT1のエミッタとIGBTT2のコレクタの接続点であるU端子との間に接続される。IGBTT1をオンするとリアクトル3にエネルギーが蓄積され、オフするとリアクトル3→直流電源1→コンデンサ2→ダイオードD2の経路で電流が流れ、コンデンサ2の電圧が昇圧される。本回路構成は、直流電源1の電圧Vbとコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合の構成で、半導体モジュール4のM端子が直流電源の正側電位に接続された例であるが、昇圧比が小さい(約2倍未満)場合はM端子を負側電位に接続すれば良い。その他は第1から第3の実施例と同様である。
【実施例5】
【0039】
図5に、本発明の第5の実施例を示す。降圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源の負側電位に接続した実施例である。
【0040】
IGBTT1とT2の直列接続点であるU端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第2の直流電源としてのコンデンサ2とリアクトル3との直列回路が、IGBTT1のコレクタであるC1端子とIGBTT2のエミッタであるE2端子との間に第1の直流電源1が、コンデンサ2と並列に負荷8が、各々接続される。一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)は直流電源1とコンデンサ2の共通電位である負側電位に接続される。
【0041】
このような構成において、直流電源1の電圧Vbからこの電圧よりも低い第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcを生成するIGBTT1、T2の降圧動作は従来例と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する第2の直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が大きい(約1/2以下)場合には、IGBTT1の責務は小さいが、ダイオードD2の責務が大きくなる。
そこで、ダイオードD2に電流が流れる時に逆阻止型IGBTT4をオンさせることにより、ダイオードD2の電流を逆阻止型IGBTT4に分流させる。この結果、従来回路では損失が大きかったダイオードD2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
また、負荷からの回生電力がある場合にはIGBTT2をオンさせて、第2の直流電源としてのコンデンサ2から昇圧動作で第1の直流電源に電力を回生する。この時、IGBTT2の責務が大きくなるが、逆阻止型IGBTT3をオンさせれば、電流を分担できるので、IGBTT2の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例6】
【0042】
図6に、本発明の第6の実施例を示す。降圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源1の正側電位に接続した実施例である。第5の実施例との違いは、半導体モジュール4のM端子が、第1の直流電源1の正側電位に接続されている点である。
【0043】
このような構成において、IGBTT1、T2の降圧動作は従来と同じであるが、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が小さい(1〜約1/2)場合、IGBTT1の導通率(スイッチング1周期に対するオン期間の比率)が大きくなり、IGBTT1の損失が下アームのダイオードD2の損失に比べて大きくなる。これを解決するため、IGBTT1がオンする時に、逆阻止形IGBTT4を同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、IGBTT1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
また、負荷8からの回生電力がある場合は、IGBTT2の責務に対してダイオードD1の責務が大きくなるので、逆阻止形IGBTT3をダイオードD1と同時にオンさせることにより、電流を分担させる。この結果、ダイオードD1の損失が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例7】
【0044】
図7に、本発明の第7の実施例を示す。降圧型の直流−直流変換回路において、逆阻止型IGBTの逆並列接続回路の他端(M端子)を直流電源の正側電位又は負側電位に切替スイッチで切替える実施例である。
【0045】
実施例5又は6との違いは、一端をIGBTT1とT2の直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3とT4の逆並列接続回路の他端(M端子)が切替スイッチ12に接続され、切替動作により、第1の直流電源1の正側電位又は負側電位に接続可能となっている点である。
【0046】
このような構成において、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が大きい(約1/2未満)場合は、切替スイッチ12を直流電源の負側電位に切替え、直流電源1の電圧Vbに対する直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が小さい(1〜約1/2)場合は、切替スイッチ12を第2の直流電源の正側電位に切替える。
即ち、直流電圧1の電圧Vbに対して直流電源2としてのコンデンサ2の電圧Vdcを降圧動作で大きく可変させて使用する場合、降圧比の所定点で、切替スイッチを切替える。ここで、切替える降圧比は上アームの損失と下アームの損失がほぼ等しくなる点が望ましい。この結果、実施例4又は5と同様に、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。
【実施例8】
【0047】
図8に、本発明の第8の実施例を示す。第5〜第7の実施例との違いは、降圧型直流−直流変換回路において、第1の直流電源と第2の直流電源の共通電位を正側電位とした点である。即ち、第2の直流電源としてのコンデンサ2とリアクトル3の直列回路が、IGBTT1のコレクタ端子であるC1端子と、IGBTT1のエミッタとIGBTT2のコレクタの接続点であるU端子との間に接続されている。IGBTT2をオンすると直流電源1→コンデンサ2→リアクトル3→IGBTT2の経路でリアクトル3にエネルギーが蓄積され、オフするとリアクトル3→ダイオードD1→コンデンサ2→リアクトル3の経路で電流が流れ、コンデンサ2の電圧Vdcは直流電源1の電圧より低い電圧が得られる。本回路構成は、直流電源1の電圧Vbに対するコンデンサ2の電圧Vdcの降圧比が大きい(約1/2未満)場合の構成で、半導体モジュール4のM端子が直流電源の正側電位に接続された例であるが、降圧比が小さい(1〜約1/2)場合はM端子を負側電位に接続すれば良い。その他は第5〜第7の実施例と同様である。
【実施例9】
【0048】
図9に、本発明の第9の実施例を示す。昇降圧型直流−直流変換回路における実施例である。
半導体モジュール4aは、ダイオードD1aを逆並列接続したIGBTT1aとダイオードD2aを逆並列接続したIGBTT2aとの直列接続回路と、一端をIGBTT1aとT2aの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3aとT4aの逆並列接続回路とを内蔵している。また、半導体モジュール4bは、ダイオードD1bを逆並列接続したIGBTT1bとダイオードD2bを逆並列接続したIGBTT2bとの直列接続回路と、一端をIGBTT1bとT2bの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3bとT4bの逆並列接続回路とを内蔵している。IGBTT1aのコレクタ端子であるC1a端子とIGBTT2aのエミッタ端子であるE2a端子と並列に直流電源1が、IGBTT1bのコレクタ端子であるC1b端子とIGBTT2bのエミッタ端子であるE2b端子と並列に直流電源としてのコンデンサ2が、各々接続される。
また、IGBTT1aとT2aとの直列接続点であるUa端子と、IGBTT1bとT2bとの直列接続点であるUb端子との間にはリアクトル3が接続される。一端をIGBTT1aとT2aの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3aとT4aの逆並列接続回路の他端(Ma端子)は、直流電源1の正側電位に、一端をIGBTT1bとT2bの直列接続点に接続した逆阻止型IGBTT3bとT4bの逆並列接続回路の他端(Mb端子)は、直流電源2の負側電位に、各々接続される。
【0049】
このような構成において、昇圧動作はIGBTT1aをオンさせた状態でIGBTT2bをオンオフさせることにより、降圧動作はIGBTT2bをオフさせた状態でIGBTT1aをオンオフさせることにより達成される。Ma端子が直流電源1の正側電位に、Mb端子がコンデンサ2の負側電位に接続されている本回路構成は、直流電圧1の電圧Vaに対する直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が大きい(約2倍以上)場合の構成である。IGBTT1aは昇圧動作期間中常にオンで、IGBTT2bはダイオードD1bのオン時間に比べてより長い時間オンであるため責務が大きくなる。
これを解消するため、IGBTT1aがオンする期間は逆阻止型IGBTT4aをオンさせ、IGBTT2bがオンする期間は逆阻止型IGBTT3bをオンさせる。この結果、電流が分流するため、IGBTT1aとIGBTT2bの責務が軽減され、半導体モジュールや冷却装置の大型化を防止でき、装置の低コスト化が可能となる。同様に、直流電圧1の電圧Vaに対する直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcの昇圧比が小さい(1〜約2倍)場合はIGBTT1aとダイオードD1bの責務大きくなるので、Ma端子は直流電源1の正側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続すれば同様の効果が得られる。
【0050】
また、降圧動作においては、降圧比が大きい(約1/2未満)場合は、ダイオードD1bとD2aの責務が大きくなるので、図10に示すように、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続すれば同様の効果が得られる。降圧比が小さい(1〜約1/2)場合は、IGBTT1aとダイオードD1bの責務が大きくなるので、Ma端子は直流電源1の正側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続すれば、同様の効果が得られる。
【実施例10】
【0051】
図11に、本発明の第10の実施例を示す。昇降圧型直流−直流変換回路における実施例である。図9及び図10に示す第9の実施例との違いは、半導体モジュール4aのMa端子が切替スイッチ12aを介して直流電源1の正側電位又は負側電位に接続可能になっている点と、半導体モジュール4bのMb端子が切替スイッチ12bを介して直流電源2の正側電位又は負側電位に接続可能になっている点である。
直流電源1の電圧Vbに対して、直流電源としてのコンデンサ2の電圧Vdcを、Vbよりも低い電圧からVbよりも高い電圧まで変化させて使用する目的の場合、逆阻止型IGBTT3a、T4a、T3b、T4bが責務の大きなIGBT又はダイオードと並列接続されるように、切替スイッチ12a、12bを適宜切替える。この結果、責務の厳しかったIGBTとダイオードの責務が軽減され、他の実施例と同様の効果が得られる。
【実施例11】
【0052】
図12に、本発明の第11の実施例を示す。第9、第10の実施例との違いは、昇降圧型直流−直流変換回路において、第1の直流電源と第2の直流電源の共通電位を正側電位とした点である。昇圧動作は、IGBTT1bとT2aをオンさせると、直流電源1→IGBTT1b→リアクトル3→IGBTT2a→直流電源1の経路で、電流が流れ、リアクトル3にエネルギーが蓄積され、IGBTT1bをオフさせると、リアクトル3→IGBTT2a→直流電源1→コンデンサ2→ダイオードD2b→リアクトルの経路でコンデンサ2を昇圧する。昇圧比が大きい場合には、IGBTT1bとT2aの責務が大きくなるので、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の正側電位に接続する。また、昇圧比が小さい場合には、ダイオードD2bとIGBTT2aの責務が大きくなるので、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の負側電位に接続する。
【0053】
降圧動作は、IGBTT1bをオフした状態でIGBTT2aをオンさせると、直流電源1→コンデンサ2→ダイオードD2b→リアクトル3→IGBT2a→直流電源1の経路でリアクトル3にエネルギーが蓄積され、次にIGBTT2aをオフさせると、リアクトルの電流は、リアクトル3→ダイオードD1a→コンデンサ2→ダイオードD2b→リアクトル3の経路でコンデンサ2へ移行される。降圧比が大きい場合には、ダイオードD1aとダイオードD2bの責務が大きいので、Ma端子は直流電源1の正側電位に、Mb端子はコンデンサ2の負側電位に接続する。また、降圧比が小さい場合には、IGBTT2aとダイオードD2bの責務が大きいので、Ma端子は直流電源1の負側電位に、Mb端子はコンデンサ2の負側電位に接続する。
この結果、責務の厳しかったIGBT及びダイオードの責務が軽減され、他の実施例と同様の効果が得られる。尚、切替スイッチを用いた構成は図11と同様であるので、省略する。
また、パワー半導体素子としてIGBTを用いた実施例を示したが、MOSFET、GTOなどでも実現できる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、責務の厳しい素子の責務を軽減させるための半導体モジュールの適用方法であり、可変速インバータ、無停電電源装置などへの適用が可能である。
【符号の説明】
【0055】
1、1p、1n・・・直流電源 2・・・コンデンサ
3・・・リアクトル
4、4a、4b・・・3レベルインバータ用IGBTモジュール
4x・・・一般的なIGBTモジュール 5・・・コレクタ端子
6・・・エミッタ端子 7・・・U端子
8・・・負荷 9・・・M端子
T1,T2、T3x、T4x、T1a、T2a、T1b、T2b・・・IGBT
D1〜D4、D1a、D1b、D2a、D2b・・・ダイオード
T3,T4、T3a、T3b、T4a、T4b・・・逆阻止型IGBT
12、12a、12b・・・切替スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、前記第1と第2の直流電源間に、リアクトルと、電力用半導体素子を内蔵した電力用半導体モジュールとを接続した構成であって、前記電力用半導体モジュールは、前記第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、前記第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、前記第1のIGBTのエミッタと前記第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続したパワー半導体モジュールとすることを特徴とする直流−直流変換回路。
【請求項2】
前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、共通電位である前記第1と第2の直流電源の一方の電位又は共通電位でない他方の電位に接続することを特徴とする請求項1に記載の直流−直流変換回路。
【請求項3】
前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、前記第1又は第2の直流電源の共通電位である一方の電位又は共通電位でない他方の電位に切替接続するスイッチを備えることを特徴とする請求項1に記載の直流−直流変換回路。
【請求項4】
前記切替接続するスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御することを特徴とする請求項3に記載の直流−直流変換回路。
【請求項5】
前記切替接続するスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御することを特徴とする請求項3に記載の直流−直流変換回路。
【請求項6】
前記第3又は第4のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の直流−直流変換回路。
【請求項7】
第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第1のパワー半導体モジュールと、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第5のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第6のIGBTと、第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第2のパワー半導体モジュールと、第1のパワー半導体モジュールと並列接続された第1の直流電源と、第2のパワー半導体モジュールと並列接続された第2の直流電源と、第1のパワー半導体モジュールの第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点と第2のパワー半導体モジュールの第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え、
第1のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端は第1の直流電源の正側又は負側電位に、第2のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端は第2の直流電源の正側又は負側電位に、各々接続されることを特徴とする直流−直流変換回路。
【請求項8】
前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第1の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第1のスイッチ、又は前記第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第2の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第2のスイッチを備えることを特徴とする請求項7に記載の直流−直流変換回路。
【請求項9】
前記切替接続する第1のスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、また前記切替接続する第2のスイッチは、前記第5又は第6のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御することを特徴とする請求項8に記載の直流−直流変換回路。
【請求項10】
前記切替接続する第1のスイッチ又は第2のスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御することを特徴とする請求項8に記載の直流−直流変換回路。
【請求項11】
前記第3、第4、第7又は第8のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の直流−直流変換回路。
【請求項1】
第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、前記第1と第2の直流電源間に、リアクトルと、電力用半導体素子を内蔵した電力用半導体モジュールとを接続した構成であって、前記電力用半導体モジュールは、前記第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、前記第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、前記第1のIGBTのエミッタと前記第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続したパワー半導体モジュールとすることを特徴とする直流−直流変換回路。
【請求項2】
前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、共通電位である前記第1と第2の直流電源の一方の電位又は共通電位でない他方の電位に接続することを特徴とする請求項1に記載の直流−直流変換回路。
【請求項3】
前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を、前記第1又は第2の直流電源の共通電位である一方の電位又は共通電位でない他方の電位に切替接続するスイッチを備えることを特徴とする請求項1に記載の直流−直流変換回路。
【請求項4】
前記切替接続するスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御することを特徴とする請求項3に記載の直流−直流変換回路。
【請求項5】
前記切替接続するスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御することを特徴とする請求項3に記載の直流−直流変換回路。
【請求項6】
前記第3又は第4のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の直流−直流変換回路。
【請求項7】
第1の直流電源から一方の電位が共通で電圧値が異なる第2の直流電源に変換する直流−直流変換回路において、前記直流−直流変換回路は、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第1のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第2のIGBTと、第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第1のパワー半導体モジュールと、第1又は第2の直流電源の正側端子にコレクタが接続されるダイオードを逆並列接続した第5のIGBTと、第1又は第2の直流電源の負側端子にエミッタが接続されるダイオードを逆並列接続した第6のIGBTと、第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点に、逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の一端を接続した第2のパワー半導体モジュールと、第1のパワー半導体モジュールと並列接続された第1の直流電源と、第2のパワー半導体モジュールと並列接続された第2の直流電源と、第1のパワー半導体モジュールの第1のIGBTのエミッタと第2のIGBTのコレクタとの接続点と第2のパワー半導体モジュールの第5のIGBTのエミッタと第6のIGBTのコレクタとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え、
第1のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端は第1の直流電源の正側又は負側電位に、第2のパワー半導体モジュールの逆耐圧を有する第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端は第2の直流電源の正側又は負側電位に、各々接続されることを特徴とする直流−直流変換回路。
【請求項8】
前記第3及び第4のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第1の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第1のスイッチ、又は前記第7及び第8のIGBTの逆並列接続回路の他端を前記第2の直流電源の正側電位又は負側電位に切替接続する第2のスイッチを備えることを特徴とする請求項7に記載の直流−直流変換回路。
【請求項9】
前記切替接続する第1のスイッチは、前記第1又は第2のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、また前記切替接続する第2のスイッチは、前記第5又は第6のIGBTの導通率、温度又は発生損失のいずれかに応じて、切替制御することを特徴とする請求項8に記載の直流−直流変換回路。
【請求項10】
前記切替接続する第1のスイッチ又は第2のスイッチは、前記第1の直流電源電圧に対する前記第2の直流電源電圧の昇圧比又は降圧比に応じて、切替制御することを特徴とする請求項8に記載の直流−直流変換回路。
【請求項11】
前記第3、第4、第7又は第8のIGBTの代わりに、逆耐圧を有しないIGBTとダイオードの直列回路を用いることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の直流−直流変換回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2011−172370(P2011−172370A)
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−33329(P2010−33329)
【出願日】平成22年2月18日(2010.2.18)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月18日(2010.2.18)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]