JPH01198280A - ３点インバータ - Google Patents

３点インバータ

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JPH01198280A
JPH01198280A JP63318369A JP31836988A JPH01198280A JP H01198280 A JPH01198280 A JP H01198280A JP 63318369 A JP63318369 A JP 63318369A JP 31836988 A JP31836988 A JP 31836988A JP H01198280 A JPH01198280 A JP H01198280A
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JP
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load
diode
capacitor
point
parallel
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JP63318369A
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Joachim Holtz
ヨアヒム、ホルツ
Samir Salama
ザミール、ザラマ
Theodor Salzmann
テオドール、ザルツマン
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Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は、３点インバータに関する。
〔従来の技術〕
″３点インバータ”の電力部分はたとえば“米国電気電
子学会論文集産業応用Ｗ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔ
ｔｏｎｓ　Ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ）”　、第１Ａ−１７巻、第５号、１９８１年
９／１０月、第５１８〜５２１頁の「新しい中性点クラ
ンプＰＷＮインバータ（＾ｎｅｗ　ｎｅｕｔｒａｌ−ｐ
ａｉｎｔ−ｃｌａ＋ｗｐｅｄ　ＰＷＮ　１ｎｖｅｒｔｅ
ｒ）」、特にそこの第１図に示されている回路から公知
である。
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第３２４４６２３
号明細書、特にそこの第５図または第６図の配線により
、ブリッジインバータの１つの相のなかの電力部分を形
成する両逆並列回路として各１つの半導体スイッチング
要素のそれに付属のフリーホイーリングダイオードから
成る逆並列回路は公知である。これらは好ましくは、ス
イッチオフ過程の間に回復する正の順方向電圧の上昇速
度が制限され、またこうしてそれぞれ半導体スイッチン
グ要素の許容し得ない高い損失エネルギーの生起が回避
されることによって、半導体スイッチング要素のスイッ
チオフ負担軽減の役割をする。この公知の配線の１つの
実施例では、ブリッジインバータの１つの相のなかの両
逆並列回路の１つに、第１のスイッチオフ負担軽減ダイ
オードおよび１つのスイッチオフ負担軽減コンデンサか
ら成る１つの直列回路が並列に接続されている。これら
の両開線要素の接続点は第２のスイッチオフ負担軽減ダ
イオードを介して第２の直列回路の要素の間の接続点と
電気的に接続されている。この第２の直列回路は１つの
直流負荷および１つの蓄積コンデンサから成っており、
また給電する直流電圧源に並列に接続されている。
半導体スイッチング要素の１つのスイッチオンの際の負
荷電流の上昇速度を制限する役割を１つの追加的なスイ
ッチオン負担軽減リアクトルがすることは好ましい。こ
の追加的なスイッチオン負担軽減リアクトルは、前記の
配線を設けられている同じ逆並列回路の、直流電圧源の
それぞれの電位との接続のために設けられている接続点
の前に接続されている。具体的な回路構成に関係して、
このスイッチオン負担軽減リアクトルは供給線の不可避
の寄生的な漏れインダクタンスによっても形成され得る
。このスイッチオン負担軽減リアクトルは同時に、イン
バータの半導体スイッチング要素の１つのスイッチオン
の際に特にスイッチオフ負担軽減コンデンサを、これが
半導体スイッチング要素の１つの続くスイッチオフの際
に負担軽減され得るような充電状態にもたらすため、い
わゆる“リングアラウンドリアクトル”としての役割も
する。
１つのこのようなスイッチオフ過程では、スイッチオン
負担軽減リアクトルにより駆動される負荷電流が第１の
スイッチオフ負担軽減ダイオードを介して先ずスイッチ
オフ負担軽減コンデンサへ転向させられる。こうして一
方では電流がスイッチオフすべき半導体スイッチング要
素を通ってほぼ突変的に遮断され、他方では回復する正
の阻止電圧の上昇速度が順方向にスイッチオフ負担軽減
コンデンサの有限の切換充電速度に基づいて制限される
。スイッチオフ負担軽減コンデンサが供給直流電圧の値
に充電した後に、スイッチオン負担軽減リアクトルの電
流はその完全な減衰まで、スイッチオフ負担軽減コンデ
ンサおよび蓄積コンデンサから成るいま有効な並列回路
のひき続いての充電に通ずる。しかしながら、これによ
り両コンデンサはわずかじか過充電されないので、スイ
ッチオフすべき半導体スイッチング要素の過電圧負荷は
わずかにとどまる。配線のこの特性はさらに、蓄積コン
デンサがスイッチオフ負担軽減コンデンサに比較して著
しく大きいキャパシタンスを有することにより助長され
得る。こうして蓄積コンデンサは、スイッチオン負担軽
減の役割をするスイッチオン負担軽減リアクトルおよび
スイッチオフ負担軽減の役割をするスイッチオフ負担軽
減リアクトルのエネルギーを一時的に中間蓄積する課題
を有する。蓄積コンデンサがこれを各スイッチングサイ
クル中に同じ仕方で行い得ることによって、蓄積コ、ン
デンサは直列に接続されている直流負荷を介して周期的
に放電される。直流負荷としては１つのオーム抵抗が使
用され得る。しかし、１つの他の実施例では、それぞれ
のインバータ相の半導体スイッチング要素のスイッチン
グ負担軽減の際に生ずる損失エネルギーを無にするので
はなく１つの逆供給回路により供給直流電圧源に戻すの
が有利である。
１つの相の一方の半導体スイッチング要素のスイッチオ
フの際には第１のスイッチオフ負担軽減ダイオードおよ
びスイッチオフ負担軽減コンデンサから成る直列回路が
、しかし相の他方の半導体スイッチング要素のスイッチ
オフの際にはスイッチオフ負担軽減コンデンサ、第２の
スイッチオフ負担軽減ダイオードおよび蓄積コンデンサ
から成る直列回路が、転流すべき負荷電流に対する“負
担軽減経路”を形成するので、この回路は軽度の“非対
称性”を有する。これは他方の半導体スイッチング要素
に対する負担軽減の際のわずかに大きい寄生的な漏れイ
ンダクタンスとして、またそれによってこの半導体スイ
ッチング要素のスイッチオフの間のわずかに大きい電圧
負荷として現れる。
以下、図面により従来の技術および本発明を一層詳細に
説明する。
第１図に示されている回路により３点インバータの公知
の電力部分を１つの相を例として一層詳細に説明する。
これは各１つの半導体スイッチング要素および１つのフ
リーホイーリングダイオードから成る４つの逆並列回路
の直列装置を含んでいる。半導体スイッチング要素とし
ては、好ましくは、電力用ＭＯ３電界効果トランジスタ
、バイポーラ電力用トランジスタまたはゲートターンオ
フサイリスク（ＧＴＯサイリスク）が使用され得る。電
力用電界効果トランジスタを使用する際には、それぞれ
の逆並列フリーホイーリングダイオードはしばしば既に
デバイス内に存在する“インバースダイオード”に基づ
いて省略され得る。第１図に示されている相ではたとえ
ば４つのＧＴＯサイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４にそ
れぞれフリーホイーリングダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３
、Ｄ４が逆並列に接続されている。その際にＴ１、Ｄｌ
またはＴ３、Ｄ３から成る第１または第３の逆並列回路
およびＴ２、Ｄ２またはＴ４、Ｄ４から成る第２または
第４の逆並列回路は図示されているインバータ相の各１
つの部分を成している。
４つの逆並列回路から成るこの直列装置は４つの接続点
を介して１つの直流電圧源ＵＤから給電される。一方で
は直列装置の端は各１つのスイッチオン負担軽減リアク
トルＬ１およびＬ２を介して直流電圧源の正または負の
電位に接続されている、２つの他の接続点は第１の逆並
列回路と第２の逆並列回路との接続点または第３の逆並
列回路と第４の逆並列回路との接続点に相当する。これ
らは各１つの第１または第２０減結合ダイオードＤ５ま
たはＤ６を介して、直流電圧源Ｕっから給電される２つ
の分圧器コンデンサＣ１およびＣ２の接続点Ｍ（″仮想
中点°°）に接続されている。最後に、第２の逆並列回
路と第３の逆並列回路との間の接続点はインバータ相の
出力端Ａとしての役割をする。スイッチオン負担軽減リ
アクトルＬ１およびＬ２を具体的な構成要素として設け
ることは、どの場合にも必要なわけではない。それどこ
ろか具体的な回路構成に関係して、しばしば存在する寄
生的な線インダクタンスもインバータ相の供給線のなか
の電流上昇制限のために十分であり得る。
１つのこのような回路では、電力用半導体に対するスイ
ッチング負担軽減を講することが必要である。そのため
にＧＴＯサイリスクＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４および減結
合ダイオードＤ５、Ｄ６はそれぞれたとえば１つのＲＣ
Ｄ負担軽減回路網を設けられ得る。しかし、このような
配線は、必要なスイッチング負担軽減の達成のために多
数のデバイスが必要であるという欠点を有する。
さらにヨーロッパ特許出願第８８１１０７４１．１号明
細書には“３点インバータの半導体スイッチング要素の
低損失の配線のための装Ｗ″が示されている。
しかしながら、そこに示されている配線は、所望のスイ
ッチング負担軽減効果の達成のために多数のデバイスが
必要であるという欠点を存する。さらに、配線の機能可
能性のために、特に固有の電力部分のなかに追加的なス
イッチオン負担軽減リアクトルを使用することにより３
点インバータの“基本回路”に変更を行うことが有利で
ある。これにより回路費用はさらに高められる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、３点インバータの相のなかの半導体ス
イッチング要素のできるかぎり均等なスイッチオンおよ
びスイッチオフ負担軽減のための配線であって、できる
かぎり少数の構成要素でずませられる配線を提供するこ
とである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、本発明によれば、１つのインバータ相が各
１つの半導体スイッチング要素および１つのフリーホイ
ーリングダイオードから成る４つの逆並列回路の１つの
直列装置を含んでおり、第２の逆並列回路と第３の逆並
列回路との接続点が相出力端としての役割をし、相が１
つの直流電圧源から給電され、直列装置の端が第１また
は第２のスイッチオン負担軽減リアクトルを介して直流
電圧源の正または負の電位と接続されており、また第１
の逆並列回路と第２の逆並列回路との間または第３の逆
並列回路と第４の逆並列回路との間の接続点が第１また
は第２め減結合ダイオードを介して、直流電圧源から給
電される第１の分圧器コンデンサと第２の分圧器コンデ
ンサとの間の接続点に接続されている３点インバータに
おいて、半導体スイッチング要素の負担軽減のために、
特にスイッチオフ過程の間に、第１または第４の逆並列
回路に第１または第２の配線ダイオードおよび第１また
は第２のスイッチオフ負担軽減コンデンサから成る第１
または第２の直列回路が並列に接続されており、その際
に第１または第２の直列回路の要素の間の接続点が第３
または第４の配線ダイオードを介して、第１または第２
の蓄積コンデンサおよび第１または第２の直流負荷から
成り第１または第２の分圧器コンデンサに並列に接続さ
れている第３または第４の直列回路の要素の間の接続点
と接続されていることにより解決される。
また本発明によれば、１つのインバータ相が各１つの半
導体スイッチング要素および１つのフリーホイーリング
ダイオードから成るｆつの逆並列回路の１つの直列装置
を含んでおり、第２の逆並列回路と第３の逆並列回路と
の接続点が相出力端としての役割をし、相が１つの直流
電圧源から給電され、直列装置の端が第１または第２の
スイッチオン負担軽減リアクトルを介して直流電圧源の
正または負の電位と接続されており、また第１の逆並列
回路と第２の逆並列回路との間または第３の逆並列回路
と第４の逆並列回路との間の接続点が第１または第２０
減結合ダイオードを介して、直流電圧源から給電される
第１の分圧器コンデンサと第２の分圧器コンデンサとの
間の接続点に接続されている３点インバータにおいて、
半導体スイッチング要素の負担軽減のために、特にスイ
ッチオフ過程の間に、第１または第２の減結合ダイオー
ドに第１または第２の配線ダイオードおよび第１または
第２のスイッチオフ負担軽減コンデンサから成る第１ま
たは第２の直列回路が並列に接続されており、その際に
第１または第２の直列回路の要素の間の接続点が第３ま
たは第４の配線ダイオードを介して、第１または第２の
蓄積コンデンサおよび第１または第２の直流負荷から成
り第１または第２のスイッチオン負担軽減リアクトルお
よび第１または第２の分圧器コンデンサから成る直列回
路に並列に接続されている第３または第４の直列回路の
要素の間の接続点と接続されていることにより解決され
る。
有利な構成は従属請求項にあげられている。
〔発明の効果〕
本発明の特別な利点は、ブリッジ接続の１つのインバー
タの相のなかの半導体スイッチング要素に対するドイツ
連邦共和国特許出願公開第３２４４６２３号明細書から
公知の配線が原理的に１つのいわゆる“３点インバータ
”の相のなかの半導体スイッチング要素に対しても使用
され得ることである。
この公知の配線を３点インバータに応用するため、その
電力部分におけるマツチングは全く必要でない、さらに
、公知の配線が本発明の第１の実施例で回路技術的に内
部を全く変更せずに使用され得ることは特にを利である
ことが判明している。必要な場合に追加的に他の同じく
スイッチング負担軽減の作用をする配線、特に“ＲＣＤ
″配線が、本発明による配線が機能可能性を損なわれる
ことなく、追加接続され得ることは本発明の１つの他の
利点である。
〔実施例〕
第１図ないし第８図により本発明を一層詳細に説明する
。
本発明によれば、第１図に示されておりまた３点インバ
ータの１つの相の要素Ｔ１、Ｄ１、Ｔ３、Ｄ３またはＴ
２、Ｄ２、Ｔ４、Ｄ４から成る電力部分は、要素Ｄ１１
、Ｃ８１、ＤＩ２、ＣＳＰ１、Ｒ１またはＤ２１、ＣＳ
２、Ｄ２２、ＣＳＰ２、Ｒ２から成る各１つの配線を設
けられている。その際に半導体スイッチング要素ＴＩお
よびフリーホイーリングダイオードＤ１から成る第１の
逆並列回路には第１の配線ダイオードＤ１１および第１
のスイッチオフ負担軽減コンデンサＣＳＩから成る１つ
の直列回路が並列に接続されている。これらの両要素の
接続点は第３の配線ダイオードＤ１２を介して２つの要
素の１つの別の直列回路の接続点と接続されている。
この直列回路は第１の蓄積コンデンサＣ’Ｓ　Ｐ　１お
よび好ましくは直流負荷としての第１の放電抵抗Ｒ１か
ら成っており、また入力直流電圧Ｕ、に対する第１の分
圧器コンデンサＣ１に並列に接続されている。同じ仕方
で半導体スイッチング要素Ｔ４およびフリーホイーリン
グダイオードＤ４から成る第４の逆並列回路に第２の配
線ダイオードＤ２１および第２のスイッチオフ負担軽減
コンデンサＣＳ２から成る１つの直列回路が並列に接続
されている。これらの両要素の接続点も第４の配線ダイ
オードＤ２２を介して別の直列回路の両要素の接続点と
接続されている。これは第２の蓄積コンデンサＣＳＰ２
および好ましくは直流負荷としての第２の放電抵抗Ｒ２
から成っており、また入力直流電圧Ｕ８に対する第２の
分圧器コンデンサＣ２に並列に接続されている。
３点インバータの第１図に示されている相の出力端Ａに
おける１つの正電圧を発生するため、導通している半導
体スイッチング要素Ｔ２および遮断されている半導体ス
イッチング要素Ｔ４において好ましくは半導体スイッチ
ング要素Ｔ１およびＴ３が交互に相次いでスイッチオン
およびスイッチオフされる。１つのこのような場合にた
とえば通電している半導体スイッチング要素Ｔ１がスイ
ッチオフされると、そのスイッチオフ負担軽減の役割を
、第１の配線ダイオードＤ１１および“負担軽減経路”
としての第１のスイッチオフ負担軽減コンデンサＣＳＩ
から成る直列回路がする。入力直流電圧Ｕ、の半分の値
へのコンデンサＣＳＩの充電の後にスイッチオン負担軽
減リアクトルＬ１を経てなお流れる電流に対しては、そ
の完全な減衰まで、第１のスイッチオフ負担軽減コンデ
ンサＣＳＩと第３の配線ダイオードＤ１２および第１の
蓄積コンデンサＣＳＰＩから成る直列回路とから成る並
列回路が有効である。好ましくは第１の放電抵抗Ｒ１と
して構成された直流負荷は、ごくわずかにＵ、の値を越
えて充電されるコンデンサＣＳＩおよびＣＳＰＩを入力
直流電圧Ｕ、の値に逆供給するための役割をする。
Ｔ１のスイッチオンの際には減結合ダイオードＤ５から
半導体スイッチング要素Ｔ１への負荷電流の移行後にス
イッチオフ負担軽減コンデンサＣＳｌが要素Ｄ１２、Ｃ
ＳＰ１、Ｃ１、ＬｌおよびＴ１を介して放電される。コ
ンデンサＣＳＩの放電の後に、スイッチオン負担軽減リ
アクトルＬ１に負荷電流の値を越えて蓄積された電流は
要素Ｄ１１、ＤＩ２、ＣＳＰ１、Ｃ１を経て減衰し、ま
た蓄積コンデンサＣＳＰＩの充電に通ずる。これにより
再びわずかに入力直流電圧Ｕ、の値を越えて充電された
蓄積コンデンサＣＳＰＩは最後に第１の放電抵抗Ｒ１を
経てＵ、の値まで放電する。
いま配線はその“出７発状態”に再び達しており、また
新たにスイッチオフ負担軽減の作用をし得る。
要素Ｄ１１、ＣＳ１、ＤＩ２、ｃｓｐ１、Ｒ１から成る
この“上側”配線部分は通電中の半導体スイッチング要
素Ｔ３のスイッチオフの際に同じく負担軽減の作用をす
る。この場合、特に有利に、半導体スイッチング要素Ｔ
３および第２の減結合ダイオードＤ６から成る直列回路
のスイッチング負担軽減の役割を、フリーホイーリング
ダイオードＤ２、第１のスイッチオフ負担軽減コンデン
サＣＳ１、第３の配線ダイオードＤ１２および第１の蓄
積コンデンサＣＳＰ　１から成る並列に接続されている
直列回路がする。半導体スイッチング要素Ｔ３のスイッ
チオフの際に有効な回路を通る“負担軽減経路”が、第
１の配線ダイオードＤ１１および第１の蓄積コンデンサ
ＣＳＩから成り直接に並列に接続されている直列回路が
負担軽減を行う半導体スイッチング要素ＴＩのスイッチ
オフの際よりも“長い”ことがわかる、こうしてスイッ
チング要素Ｔ３のスイッチオフの際に有効な負担軽減経
路はわずかに大きい寄生的漏れインダクタンスを有し、
またこの理由からスイッチオフすべき半導体スイッチン
グ要素Ｔ３のわずかにより大きい電圧ストレスが生ずる
ことを考慮に入れる必要がある。さらに、この“より長
い”負担軽減経路の漏れは、いま４つの構成要素Ｄ２、
ＣＳ１、Ｄ１２およびＣＳＰＩが要素Ｔ３の負担軽減に
関与していることにより、わずかにさらに高められ、他
方においてこれは要素Ｔ１の負担軽減の際には単に構成
要素Ｄ１１および’Ｃ８Ｉである。特に、ダイオードに
おいて通電の開始時に生ずる“スイッチオン過電圧”　
（“スパイク”電圧）により、この場合、要素Ｔ３の負
担軽減の“質”が損なわれ得る。１つの正の出力電圧を
発生するために必要とされる両生導体スイッチング要素
Ｔ１およびＴ３に対して達成すべき負担軽減作用のこの
回路的に条件付けられる“非対称性゛は実際には特に注
意深い回路技術的構成により、またスイッチオフ負担軽
減コンデンサに比較して大きいキャパシタンスを有する
蓄積コンデンサの使用により十分に″調和”され得る。
第１図に示されている相の出力端Ａに負の電圧を発生す
るためには、導通している半導体スイッチング要素Ｔ１
および遮断されている半導体スイッチング要素Ｔ３にお
いて両生導体スイッチング要素Ｔ２およびＴ４が交互に
パルス状にスイッチオンおよびスイッチオフされる。こ
の場合、配線の要素Ｄ２１．ＣＳ２、Ｄ２２、ＣＳＰ２
およびＲ２から成る下側部分は配線の上側部分の上記の
過程と比較可能に半導体スイッチング要素Ｔ４と半導体
スイッチング要素Ｔ２および減結合ダイオードＤ５から
成る直列回路とに対してスイッチング負担軽減の作用を
する。
３点インバータの電力部分の一時的に全負荷電流が流れ
る減結合ダイオードＤ５、Ｄ６が本発明によるスイッチ
ング負担軽減により一緒にとらえられることは、この本
発明による配線の１つの特別な利点である。こうして減
結合ダイオードＤ５、Ｄ６に対する分離したスイッチン
グ負担軽減は必要でない。
半導体スイッチング要素ＴＩないしＴ４の１つの負担軽
減のために必要な“負担軽減経路”が分圧器コンデンサ
Ｃ１またはＣ２の１つを介して閉じていないことは、本
発明による配線の１つの特別な利点である。従って、個
々の負担軽減経路の期待すべき寄生的な漏れは比較的わ
ずかであるので、通常半導体スイッチング要素の１つの
スイッチオフ過程の際の許容し得ない高い電圧ストレス
は考慮に入れる必要がない、この理由から、第１図によ
る本発明による配線によれば、たとえば負荷側の故障の
場合の３点インバータの停止のための作動形式“パルス
消去゛で、それぞれ点弧された半導体スイッチング要素
を負荷電流の現在値を顧慮せずにスイッチオフすること
も可能である。
それに対して、もし負担軽減経路の１つが中間回路を介
して閉じているならば、事情によっては当該の半導体ス
イッチング要素の負荷電流に無関係なスイッチオフが可
能でない、それどころかこの場合には事情によっては先
ず、そのつどの半導体スイッチング要素の無損傷のスイ
ッチオフが可能であるまで、負荷電流の自然減衰が待た
れなければならない。
第２図には、本発明により配線された３点インバータの
１つの相の１つの別の実施例が示されている。半導体ス
イッチング要素Ｔ２およびフリーホイーリングダイオー
ドＤ２または半導体スイッチング要素Ｔ３およびフリー
ホイーリングダイオードＤ３から成る両“内部”逆並列
回路の各々は、この場合、１つの追加的な公知の“ＲＣ
Ｄ″配線回路網を設けられている。その際に第２の逆並
列回路の第１の追加配線コンデンサＣｌ０１第１の。
追加配線ダイオードＤ１０および第１の追加配線抵抗Ｒ
１０または第３の逆並列回路の第２の追加配線コンデン
サＣ２０、第２の追加配線ダイオードＤ２０および第２
の追加配線抵抗Ｒ２０が対応付けられている。追加配線
コンデンサＣ１０およびＣ２０のキャパシタンスは要素
ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳＰＩまたはＣＳＰ２に比較して好
ましくは著しく小さく選定される。なぜならば、これら
は特にフリーホイーリングダイオードＤ２またはＤ３の
“スパイク”電圧のみを減衰させればよいからである０
本発明のこの実施例は、実際の回路構成の理由から、ま
たは“内部”半導体スイッチング要素Ｔ２およびＴ４に
対する“負担軽減経路”の使用される半導体スイッチン
グ要素ＴＩないしＴ４の特殊な定数に基づいて、許容し
得ない高い寄生的漏れインダクタンスを有するべきであ
る場合に特に有利である。第１図による本発明による配
線が機能の仕方を損なうことなしに、他の公知の配線、
たとえば第２図の実施例による“ＲＣＤ“スイッチオフ
負担軽減と組合わせ可能であることは、本発明の１つの
特別な利点である。
第３図には本発明の１つの別の有利な実施例が示されて
いる。その際に一方では、第２または第３の逆並列回路
に対する追加配線に対応付けられている２つの分離した
抵抗Ｒ１０およびＲ２０の代わりに１つの共通の等価抵
抗Ｒ１２が使用されており、また要素Ｃ１０と０１０と
の間またはＣ２０とＤ２０との間の接続点に接続されて
いる。
他方では、第１図または第２図の実施例で好ましくは直
流負荷として使用された放電抵抗Ｒ１またはＲ２の代わ
りにエネルギー逆供給回路が設けられている。これらは
個々の半導体スイッチング要素のスイッチオフの際に生
じ蓄積コンデンサＣＳＰ１またはＣＳＰ２のなかに中間
蓄積されたスイッチオフ損失エネルギーの逆供給を可能
にする。
これらのエネルギー逆供給回路の各々は各１つのスイッ
チング要素ｓｌまたはＳ２．１つの蓄積インダクタンス
Ｌ３またはＬ４および１つの結合ダイオードＤ１３また
はＤ２３から成っている。その際に配線のなかにそのつ
どの放電抵抗の代わりにスイッチング要素の１つおよび
それに付属の蓄積インダクタンスから成る直列回路が使
用されている。要素ＳｌとＬ３との間またはＳ２とＬ４
との間の接続点はそれぞれ再結合ダイオードＤ１３また
はＤ２３の１つを介して両分圧器コンデンサＣ１および
Ｃ２，の接続点Ｍと接続されている。
たとえば蓄積コンデンサＣＳＰＩのなかに含まれている
過充電エネルギーの逆供給のためには第１のスイッチＳ
１が１つの高い周波数によりクロックされる。その際に
スイッチＳｌの閉じられた状態ではコンデンサエネルギ
ーの一部分が蓄積インダクタンスＬ３に伝達される。そ
れに続くスイッチＳ１の開放の際にインダクタンスＬ３
を通る電流の流れは突変的に遮断され得ないので、こう
してエネルギーがインダクタンスＬ３を介して直流電圧
源ＵＤに逆供給される。その際に結合ダイオードＤ１３
は、振動回路に非常に頻偵して要素Ｌ３、Ｃ１、Ｄ１３
から形成されたメツシュにおいて結合ダイオードＤ１３
の不存在の際に生ずるような直流電圧源からのエネルギ
ーの新たな“逆振動”を阻止する。このようなエネルギ
ー逆供給回路は“チッッパ回路”とも呼ばれる。
第４図には本発明による配線の１つの別の有利な実施例
が示されている。その際に、第３図の回路による共通の
追加配線抵抗Ｒ１２の代わりに、逆並列回路Ｔ２、Ｄ２
またはＴ３、Ｄ３に対応付けられている要素Ｃｌ０１Ｄ
１０またはＣ２０，０２０から成る追加配線のなかに中
間蓄積される損失エネルギーに対する１つの別のエネル
ギー逆供給装置が設けられている。この逆供給装置は特
に１つの絶縁変圧器ＴＲから成っており、その一次巻線
ｗ１はダンピング抵抗Ｒ１３を介して要素Ｃ１０、Ｄ１
０またはＣ２０，０２０の接続点と接続されている。絶
縁変圧器の二次巻線Ｗ２は１つの別の結合ダイオードＤ
１４を介して入力直流電圧Ｕ、の正または負の電位と接
続されている。
二次巻線Ｗ２が一次巻線Ｗ１よりも大きい巻回数を有す
ることは特に有利である。巻回数比Ｗ２：Ｗ１はたとえ
ば４：ｌであってよい、この実施例は３点インバータに
対する高効率で同時にほぼ完全に無損失のスイッチング
負担軽減に特に有利である。
最後に第５図には本発明が、出力端ＡＩないしＡ３を有
する三相３点インバータを例として示されている。そこ
に既に示されているように、第１の蓄積コンデンサＣＳ
ＰＩおよび第１の放電抵抗Ｒ１から成る直列回路または
第２の蓄積コンデンサＣＳＰ２および第２の放電抵抗Ｒ
２から成る直列回路がそれぞれ一重にしか必要とされな
いことは本発明の１つの別の利点である。すべてのイン
バータ相の上側または下側の半部はこれらの要素の接続
点にそのつどの配線ダイオードＤ１２１、Ｄ１１ｌ；Ｄ
１２２．０１１２・・・またはＤ２２１、Ｄ２１１；Ｄ
２２２、Ｄ２１２を介して共通に接続されている。
本発明の１つの別の特に有利な実施例が第６図に、第１
図の回路のいわゆる“反転”配置の形態で示されている
。こうして第１図の配線の要素の各々は第６図の回路に
も存在している。すなわち、第１の半導体スイッチング
要素Ｔ１と半導体スイッチング要素Ｔ３および減結合ダ
イオードＤ６から成る直列回路とのスイッチング負担軽
減のために、同じく第１の配線ダイオードＤ１１、第１
のスイッチオフ負担軽減コンデンサＣＳ１、第３の配線
ダイオードＤＩ２、第１の蓄積コンデンサＣＳＰＩおよ
び好ましくは第１の放電抵抗Ｒ１を存する１つの配線が
用いられる。その際に第１の配線ダイオードＤ１１およ
び第１のスイッチオフ負担軽減コンデンサＣ８ｌから成
る直列回路は第１の減結合ダイオードＤ５に並列に接続
されている。
さらにその際に第１の蓄積コンデンサＣＳＰＩおよび第
１の放電抵抗Ｒ１から成る直列回路は第１のスイッチオ
ン負担軽減リアクトルＬ１および第１の分圧器コンデン
サＣ１から成る直列回路に並列に接続されている。要素
Ｄ１１、Ｃ８１およびＣＳＰ１、Ｒ１の間の接続点はこ
こでも第３の配線ダイオードＤＩ２を介して接続されて
いる。同じ仕方で半導体スイッチング要素Ｔ４に、また
は半導体スイッチング要素Ｔ２および減結合ダイオード
Ｄ５から成る直列回路に、公知の要素Ｄ２１、ＣＳ２、
Ｄ２２、ＣＳＰ２およびＲ２から成る１つの配線が対応
付けられている。
第１図の回路に比較して゛反転°゛されている公知の配
線要素の配置に基づいて、個々の半導体スイッチング要
素のスイッチオフの際に変更された“負担軽減経路“が
生ずる。これについて要素ＣＳＰ１、ＤＩ２、ＣＳ１、
Ｄ１１およびＲ１から成る配線の上側部分に対する半導
体スイッチング要素Ｔ１およびＴ３を例として説明する
。たとえば半導体スイッチング要素Ｔ１のスイッチオフ
の際には、第１の蓄積コンデンサＣＳＰ１、第３の配線
ダイオードＤＩ２および第１のスイッチオフ負担軽減コ
ンデンサＣ８１から成る並列に接続されている直列装置
が負担軽減の作用をする。さらに、第２の減結合ダイオ
ードＤ６を有する半導体スイッチング要素Ｔ３から成る
直列装置に対して要素Ｔ３のスイッチオフの際にはフリ
ーホイーリングダイオードＤ２、第１のスイッチオフ負
担軽減コンデンサＣＳＩおよび第１の配線ダイオードＤ
１１を経由する“負担軽減経路”が閉じる。この場合に
も特に第１の負担軽減抵抗Ｒ１が特に蓄積コンデンサＣ
ＳＰＩの充電状態を、これが半導体スイッチング要素の
１つの後続のスイッチオフの際に生ずる損失エネルギー
を新たに中間蓄積し得る１つの状態に逆供給するための
直流負荷としての役割をする。
こうして第６図による公知の要素のいわゆる“反転”配
置の機能の仕方は原理的に第１図の回路と同一である。
しかしながら第６図による実施例はそれにくらべて、半
導体スイッチング要素Ｔ１およびＴ３またはＴ４および
Ｔ２に対する期待すべき負担軽減作用の、第１図の例で
既に説明した回路により条件付けられる非対称性が既に
回路技術的にほぼ等化されているという顕著な利点を有
する。すなわち、第６図の実施例ではたとえば要素ＴＩ
に対する負担軽減経路は確かに要素ＣＳＰ１、ＤＩ２お
よびＣＳＩを経て閉じ、またこうして第１図の例におけ
る負担軽減経路よりも“長い”′、しかし、それに対し
て、要素Ｔ３に対する負担軽減経路は要素Ｄ２、ＣＳＩ
およびＤ１１を経て閉じ、したがって第１図の例におけ
る負担軽減経路よりも“短い”。この理由から、両負担
軽減経路の期待すべき寄生的漏れインダクタンスはほぼ
等大であり、また具体的な回路構成に無関係である。す
なわち、第６図による本発明の実施例では、゛内部゛半
導体スイッチング要素Ｔ２およびＴ３の１つの可能な追
加配線は特に第２図ないし第４図に示されている実施例
に相応して省略され得る。
第３図および第４図に示されている実施例の場合と同じ
仕方で第６図による実施例の場合にも、放電抵抗Ｒ１お
よびＲ２は有利にエネルギー逆供給回路により置換され
得る。要素Ｓ１、Ｌ３、Ｄ１３およびＳ２、Ｌ４、Ｄ２
３から成る既に説明された“チロ７バ回路”が第７図に
示されている。
最後に第８図には、第６図による本発明の実施例の第５
図と比較可能な１つの三相装置が示されている。この場
合にも、要素Ｒ１、ＣＳＰ　１およびＲ２、ＣＳＰ２か
ら成る直列回路は３点インバータのすべての相に対して
一重にしか必要とされない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による１つの配線を有する３点インバー
タの１つの相を示す図、第２図は３点インバータ相の“
内部”半導体スイッチング要素に対する追加的配線を有
する第１図による回路を示す図、第３図は本発明による
配線に対する追加的なエネルギー逆供給装置と“内部”
半導体スイッチング要素に対する１つの変更された追加
配線とを有する第２図による回路を示す図、第４図は“
内部”半導体スイッチング要素に対する別のエネルギー
逆供給装置を有する第３図による回路を示す図、第５図
は第１図による本発明による配線を有する三相３点イン
バータを示す図、第６図は第１図による本発明による配
線の別の実施例を有する３点インバータの１つの相を示
す図、第７図は本発明による配線に対する追加的なエネ
ルギー逆供給装置を有する第６図による回路を示す図、
第８図は第６図による本発明による配線の実施例を有す
る三相３点インバータを示す図である。 Ａ・・・相出力端 ＣＬ　Ｃ２・・・分圧器コンデンサ ＣＳ１、ＣＳ２・・・スイッチオフ負担軽減コンデンサ ＣＳＰ１、ＣＳＰ２・・・蓄積コンデンサＤｉ〜Ｄ４・
・・フリーホイーリングダイオードＤ５、Ｄ６・・・減
結合ダイオード ＤＩｌ〜Ｄ２２２・・・配線ダイオードＬ１、Ｌ２・・
・スイッチオン負担軽減リアクトルＬ３、Ｌ４・・・蓄
積インダクタンス Ｒ１〜Ｒ２０・・・放電抵抗 Ｓ１、Ｓ２・・・スイッチング要素 Ｔ１〜Ｔ４・・・半導体スイッチング要素ＴＲ・・・絶
縁変圧器 Ｕ、・・・直流電圧源 ＩＧ　１ ＦＩｏ　４ ＦＩＧ　６

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）１つのインバータ相が各１つの半導体スイッチング
    要素（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）および１つのフリーホ
    ィーリングダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）から
    成る４つの逆並列回路の１つの直列装置を含んでおり、
    第２の逆並列回路と第３の逆並列回路との接続点が相出
    力端（Ａ）としての役割をし、相が１つの直流電圧源（
    Ｕ＿Ｄ）から給電され、直列装置の端が第１または第２
    のスイッチオン負担軽減リアクトル（Ｌ１、Ｌ２）を介
    して直流電圧源（Ｕ＿Ｄ）の正または負の電位と接続さ
    れており、また第１の逆並列回路と第２の逆並列回路と
    の間または第３の逆並列回路と第４の逆並列回路との間
    の接続点が第１または第２の減結合ダイオード（Ｄ５、
    Ｄ６）を介して、直流電圧源（Ｕ＿Ｄ）から給電される
    第１の分圧器コンデンサ（Ｃ１）と第２の分圧器コンデ
    ンサ（Ｃ２）との間の接続点（Ｍ）に接続されている３
    点インバータにおいて、半導体スイッチング要素の負担
    軽減のために、特にスイッチオフ過程の間に、第１また
    は第４の逆並列回路（Ｔ１、Ｄ１またはＴ４、Ｄ４）に
    第１または第２の配線ダイオードおよび第１または第２
    のスイッチオフ負担軽減コンデンサ（Ｄ１１、ＣＳ１ま
    たはＤ２１、ＣＳ２）から成る第１または第２の直列回
    路が並列に接続されており、その際に第１または第２の
    直列回路の要素の間の接続点が第３または第４の配線ダ
    イオード（Ｄ１２またはＤ２２）を介して、第１または
    第２の蓄積コンデンサおよび第１または第２の直流負荷
    （ＣＳＰ１、Ｒ１またはＣＳＰ２、Ｒ２）から成り第１
    または第２の分圧器コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）に並列に
    接続されている第３または第４の直列回路の要素の間の
    接続点と接続されていることを特徴とする３点インバー
    タ。 ２）すべての相がそれぞれの第３または第４の配線ダイ
    オード（Ｄ１２１、Ｄ２２１またはＤ１２２、Ｄ２２２
    ・・・）を介して共通に第１または第２の分圧器コンデ
    ンサ（Ｃ１、Ｃ２）に並列に接続されている第３または
    第４の直列回路（ＣＳＰ１、Ｒ１またはＣＳＰ２、Ｒ２
    ）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の多
    相の３点インバータ。 ３）第１または第２の直流負荷として各１つのオーム抵
    抗（Ｒ１、Ｒ２）が用いられていることを特徴とする請
    求項１または２記載の３点インバータ。 ４）第１または第２の直流負荷として各１つのエネルギ
    ー逆供給装置が第１または第２のスイッチング要素、第
    １または第２の蓄積インダクタンス、第１または第２の
    結合ダイオード（Ｓ１、Ｌ３、Ｄ１３またはＳ２、Ｌ４
    、Ｄ２３）を設けられており、その際にそれぞれのスイ
    ッチング要素およびそれに付属の蓄積インダクタンスが
    第１または第２の直流負荷の代わりに第１または第２の
    蓄積コンデンサと直列に接続されており（ＣＳＰ１、Ｓ
    １、Ｌ３またはＣＳＰ２、Ｓ２、Ｌ４）、またそれぞれ
    のスイッチング要素とそれに付属の蓄積インダクタンス
    （Ｓ１、Ｌ３またはＳ２、Ｌ４）との間の接続点が追加
    的に第１または第２の結合ダイオード（Ｄ１３またはＤ
    ２３）を介して両分圧力器コンデンサの接続点（Ｍ）と
    接続されていることを特徴とする請求項１または２記載
    の３点インバータ。 ５）半導体スイッチング要素の負担軽減のために、特に
    スイッチオフ過程の間に、第２または第３の逆並列回路
    （Ｔ２、Ｄ２またはＴ３、Ｄ３）に第１または第２の追
    加配線コンデンサおよび第１または第２の追加配線ダイ
    オードから成る第５または第６の直列回路が並列に接続
    されており（Ｃ１０、Ｄ１０またはＣ２０、Ｄ２０）、
    また追加配線コンデンサの放電のための手段が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載
    の３点インバータ。 ６）追加配線コンデンサの放電のための手段として、そ
    れぞれ第１または第２の追加配線コンデンサと第１また
    は第２の追加配線ダイオード（Ｃ１０、Ｄ１０またはＣ
    ２０、Ｄ２０）の間の接続点とインバータ相の出力端（
    Ａ）との間に接続されている各１つの第３または第４の
    直流負荷が設けられていることを特徴とする請求項５記
    載の３点インバータ。 ７）各１つのオーム抵抗（Ｒ１０、Ｒ２０）が第３また
    は第４の直流負荷として設けられていることを特徴とす
    る請求項６記載の３点インバータ。 ８）追加配線コンデンサの放電のための手段として、第
    １の追加配線コンデンサと第１の追加配線ダイオード（
    Ｃ１０、Ｄ１０）との間の接続点と第２の追加配線コン
    デンサと第２の追加配線ダイオード（Ｃ２０、Ｄ２０）
    との間の接続点との間に接続されている第５の直流負荷
    が設けられていることを特徴とする請求項５記載の３点
    インバータ。 ９）１つのオーム抵抗（Ｒ１２）が第５の直流負荷とし
    て設けられていることを特徴とする請求項８記載の３点
    インバータ。 １０）第５の直流負荷として１つの絶縁変圧器（ＴＲ）
    を有する別のエネルギー逆供給装置が設けられており、
    その一次巻線（Ｗ１）がダンピング抵抗（Ｒ１３）を介
    して第１の追加配線コンデンサ（Ｃ１０）と第１の追加
    配線ダイオード（Ｄ１０）との接続点と、第２の追加配
    線コンデンサ（Ｃ２０）と第２の追加配線ダイオード（
    Ｄ２０）との接続点とに接続されており、またその二次
    巻線（Ｗ２）が第３の結合ダイオード（Ｄ１４）を介し
    て直流電圧減（Ｕ＿Ｄ）の正および負の電位と接続され
    ていることを特徴とする請求項８記載の３点インバータ
    。 １１）１つのインバータ相が各１つの半導体スイッチン
    グ要素（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）および１つのフリー
    ホィーリングダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）か
    ら成る４つの逆並列回路の１つの直列装置を含んでおり
    、第２の逆並列回路と第３の逆並列回路との接続点が相
    出力端（Ａ）としての役割をし、相が１つの直流電圧源
    （Ｕ＿Ｄ）から給電され、直列装置の端が第１または第
    ２のスイッチオン負担軽減リアクトル（Ｌ１、Ｌ２）を
    介して直流電圧源（Ｕ＿Ｄ）の正または負の電位と接続
    されており、また第１の逆並列回路と第２の逆並列回路
    との間または第３の逆並列回路と第４の逆並列回路との
    間の接続点が第１または第２の減結合ダイオード（Ｄ５
    、Ｄ６）を介して、直流電圧源（Ｕ＿Ｄ）から給電され
    る第１の分圧器コンデンサ（Ｃ１）と第２の分圧器コン
    デンサ（Ｃ２）との間の接続点（Ｍ）に接続されている
    ３点インバータにおいて、半導体スイッチング要素の負
    担軽減のために、特にスイッチオフ過程の間に、第１ま
    たは第２の減結合ダイオード（Ｄ５またはＤ６）に第１
    または第２の配線ダイオードおよび第１または第２のス
    イッチオフ負担軽減コンデンサ（Ｄ１１、ＣＳ１または
    Ｄ２１、ＣＳ２）から成る第１または第２の直列回路が
    並列に接続されており、その際に第１または第２の直列
    回路の要素の間の接続点が第３または第４の配線ダイオ
    ード（Ｄ１２またはＤ２２）を介して、第１または第２
    の蓄積コンデンサおよび第１または第２の直流負荷（Ｃ
    ＳＰ１、Ｒ１またはＣＳＰ２、Ｒ２）から成り第１また
    は第２のスイッチオン負担軽減リアクトルおよび第１ま
    たは第２の分圧器コンデンサ（Ｌ１、Ｃ１またはＬ２、
    Ｃ２）から成る直列回路に並列に接続されている第３ま
    たは第４の直列回路の要素の間の接続点と接続されてい
    ることを特徴とする３点インバータ。 １２）すべての相がそれぞれの第３または第４の配線ダ
    イオード（Ｄ１２１、Ｄ２２１またはＤ１２２、Ｄ２２
    ２・・・）を介して共通に第１または第２のスイッチオ
    ン負担軽減リアクトル（Ｌ１またはＬ２）と第１または
    第２の分圧器コンデンサ（Ｃ１またはＣ２）とから成る
    直列回路に並列に接続されている第３または第４の直列
    回路（ＣＳＰ１、Ｒ１またはＣＳＰ２、Ｒ２）に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１１記載の多相の３点
    インバータ。 １３）第１または第２の直流負荷として各１つのオーム
    抵抗（Ｒ１、Ｒ２）が用いられていることを特徴とする
    請求項１１または１２記載の３点インバータ。 １４）第１または第２の直流負荷として各１つのエネル
    ギー逆供給装置が第１または第２のスイッチング要素、
    第１または第２の蓄積インダクタンス、第１または第２
    の結合ダイオード（Ｓ１、Ｌ３、Ｄ１３またはＳ２、Ｌ
    ４、Ｄ２３）を設けられており、その際にそれぞれのス
    イッチング要素およびそれに付属の蓄積インダクタンス
    が第１または第２の直流負荷の代わりに第１または第２
    の蓄積コンデンサと直列に接続されており（ＣＳＰ１、
    Ｓ１、Ｌ３またはＣＳＰ２、Ｓ２、Ｌ４）、またそれぞ
    れのスイッチング要素とそれに付属の蓄積インダクタン
    ス（Ｓ１、Ｌ３またはＳ２、Ｌ４）との間の接続点が追
    加的に第１または第２の結合ダイオード（Ｄ１３または
    Ｄ２３）を介して直流電圧源（Ｕ＿Ｄ）の正および負電
    位と接続されていることを特徴とする請求項１１または
    １２記載の３点インバータ。
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