導(dǎo)體元件的共用連接點作為輸入端子，在輸入端子與 輸出端子之間分別具有半導(dǎo)體元件，通過對該半導(dǎo)體元件選擇性地進(jìn)行接通、關(guān)斷控制，從 輸出端子輸出上述輸入端子中的某一個端子的電位。
[0024] 另外，可以將上述基本電路以及上述電壓選擇電路的半導(dǎo)體元件的一部分或者全 部的串聯(lián)數(shù)設(shè)為2以上。
[0025] 進(jìn)而，可以將上述基本電路以及上述電壓選擇電路的半導(dǎo)體元件的一部分或者全 部的并聯(lián)數(shù)設(shè)為2以上。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，在多相的多電平電力變換裝置中，從所有相輸出任意的電壓、并且簡 化用于從所有相輸出任意的電壓電平的控制成為課題。
【附圖說明】
[0027] 圖1是示出基本單元的圖。
[0028] 圖2是示出串聯(lián)連接了Ν個基本單元而成的基本電路的圖。
[0029] 圖3是示出電壓選擇電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖4是示出實施方式1的多電平電力變換裝置的圖。
[0031] 圖5是示出實施方式2的多電平電力變換裝置的圖。
[0032] 圖6是示出實施方式3的多電平電力變換裝置的圖。
[0033] 圖7是示出實施方式4的多電平電力變換裝置的圖。
[0034] 圖8是示出實施方式5的多電平電力變換裝置的圖。
[0035] 圖9是示出實施方式6中的基本單元的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0036] 圖10是示出實施方式6的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖11是示出實施方式6中的按輸出電壓的動作例的圖。
[0038] 圖12是示出實施方式6的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0039] 圖13是示出實施方式7的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0040] 圖14是示出實施方式7的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0041] 圖15是示出實施方式8的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0042] 圖16是示出實施方式8的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0043] 圖17是示出實施方式9的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0044] 圖18是示出實施方式9的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0045] 圖19是示出實施方式10的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0046] 圖20是示出實施方式10的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0047] 圖21是示出實施方式11的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0048] 圖22是示出實施方式11的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0049] 圖23是示出實施方式12的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0050] 圖24是示出實施方式12的多電平電力變換裝置的動作例的圖。
[0051] 圖25是示出實施方式13的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0052] 圖26是示出實施方式14的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0053] 圖27是示出現(xiàn)有的多電平電力變換裝置的一個例子的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0054] 圖28是示出現(xiàn)有的多電平電力變換裝置的不可輸出的輸出電壓的說明圖。
[0055] 圖29是示出現(xiàn)有的多電平電力變換裝置的另一例子的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0056] [基本單元]
[0057] 圖1是示出在本發(fā)明的多電平電力變換裝置中使用的基本單元的電路圖?；締?元由6個半導(dǎo)體元件SN. 1~SN. 6 (例如與IGBT等半導(dǎo)體開關(guān)元件逆并聯(lián)地連接了二極管 而成的模塊：以下相同）構(gòu)成。
[0058] 具體而言，如圖1所示，端子3與直流電壓源（直流電容器或者直流電源）的正極 側(cè)連接，端子1與直流電壓源的負(fù)極側(cè)連接。另外，端子2'與快速充電電容器（或者直流 電壓源）的正極側(cè)連接，端子2"與快速充電電容器的負(fù)極側(cè)連接。
[0059] 在上述端子3與端子1之間，依次串聯(lián)連接半導(dǎo)體元件SN. 1~SN. 4。另外，在端 子2'與半導(dǎo)體元件SN. 1、SN. 2的共用連接點之間，插入半導(dǎo)體元件SN. 5,在端子2"與半 導(dǎo)體元件SN. 3、SN. 4的共用連接點之間，插入半導(dǎo)體元件SN. 6。另外，將半導(dǎo)體元件SN. 2、 SN. 3的共用連接點設(shè)為端子2。
[0060] [基本電路]
[0061] 圖2示出串聯(lián)地連接了N個圖1所示的基本單元而成的基本電路。在此，設(shè)為 N彡2〇
[0062] 在端子編號2N+U2N- 1之間連接直流電壓源。在端子編號2N'、2N"之間連接快 速充電電容器。在此，在將直流電壓源的電壓設(shè)為2E、將各快速充電電容器的電壓設(shè)為E 時，在將基本單元串聯(lián)地連接了N級而成的結(jié)構(gòu)中，能夠"在端子2n處，輸出2En、2En-E 或者 2En- 2E"（η= 1、..·、Ν)的電壓。
[0063] 通過對端子2Ν、端子2(Ν- 1)、…、端子2分別連接用于選擇電壓的電壓選擇電 路，能夠?qū)崿F(xiàn)2Ν+1電平的電力變換裝置。
[0064] [電壓選擇電路]
[0065] 接下來，根據(jù)圖3,說明電壓選擇電路。電壓選擇電路將基本電路的端子（2、…、 2Ν、）作為輸入端子，選擇從輸出端子輸出該輸入端子中的哪個電位。電壓選擇電路由圖3 的（a)、（b)、（c)、（d)或者它們的組合等構(gòu)成。在各輸入端子與輸出端子之間，設(shè)置了半導(dǎo) 體元件S1~S28,通過使該半導(dǎo)體元件S1~S28選擇性地接通，能夠輸出輸入端子（在（a) 中為 2N_3、2(N- 1)_3、4_3、2_3、在〇3)中為213、2"-1)_3、3_3、2_3、在（(：）中為4_3、 3_3、2_3、在（d)中為 4N+1_3、4N- 1_3、4N- 3_3、5_3、3_3、2_3)中的某一個端子的電位。
[0066][實施方式1]
[0067] 圖4是示出本實施方式1的多電平電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。如圖4所示， 本實施方式1的多電平電力變換裝置是使用圖2所示的基本電路以及圖3所示的電壓選擇 電路而構(gòu)成的Μ相N級的多電平電力變換裝置。另外，N多2,Μ多3。
[0068] 相模塊11~1Μ分別由基本電路和電壓選擇電路的組合構(gòu)成。由于基本電路以及 電壓選擇電路的結(jié)構(gòu)與圖2、圖3相同，所以省略在此的說明。對相模塊11~1Μ的兩端端 子U2N+1之間串聯(lián)地連接Ν個直流電壓源DCC1~DCCN，對相模塊11~1Μ(基本電路） 的端子3、"·、2Ν- 1分別連接各直流電壓源DCC1~DCCN的共用連接點。另外，對相模塊 11~1Μ的端子2"、2'、…、2Ν"、2Ν'連接Ν個快速充電電容器FC1~FCN。
[0069] 在此，當(dāng)將直流電壓源DCC1~DCCN的電壓控制為2Ε，將快速充電電容器FC1~ FCN的電壓控制為Ε時，能夠從端子2ρ"(ρ= 1、2、"·、Ν)輸出（2ρ- 2)Ε和（2ρ- 1)Ε的 電壓。另外，能夠從端子2ρ'輸出（2ρ- 1)Ε和2ρΕ的電壓。另外，能夠從端子2ρ- 1輸 出（2ρ- 2)Ε的電壓，從端子2ρ+1輸出2ρΕ的電壓。
[0070] 接下來，將端子1、2"、2'、3、..·、2Ν- 1、2Ν"、2Ν'、2Ν+1分別輸入到相模塊11~ 1Μ。然后，在基本電路中，通過針對每級使半導(dǎo)體元件SI. 1、S1. 2、S1. 3、S1. 4~SN. 1、SN. 2、 SN. 3、SN. 4 選擇性地接通，從端子 2、..·、2Ν輸出端子 1、2"、2'、3、..·、2Ν- 1、2N"、2N'、2N+1 中的某一個端子的電位。然后，通過利用電壓選擇電路使各級的基本電路的半導(dǎo)體元件選 擇性地接通，從輸出端子OUT1~0UTM輸出端子2、…、2N中的某一個端子的電位。其結(jié)果 是，能夠在輸出端子0UT1~0UTM輸出（2N+1)電平的電壓。
[0071] 如以上所述，根據(jù)本實施方式1，起到以下（1)、（2)的作用效果。
[0072] (1)相比于圖27所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)，能夠輸出任意的相電壓電平，并且用于 輸出任意的相電壓電平的控制變得容易。
[0073](2)由于沒有如圖29(a)、（b)所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)那樣的U相、V相、W相這3 相輸出電流流過的功耗高的半導(dǎo)體元件，所以能夠使半導(dǎo)體元件冷卻用的散熱片小型化。
[0074][實施方式2]
[0075] 接下來，根據(jù)圖5,說明本實施方式2的多電平電力變換裝置。本實施方式2的多 電平電力變換裝置是將在圖2所示的基本電路的偶數(shù)級的基本單元中Μ相共用第1半導(dǎo)體 元件S2. 1~SN. 1并省略了第5半導(dǎo)體元件S2. 5~SN. 5的電路、和在基本電路的奇數(shù)級的 基本單元中Μ相共用第4半導(dǎo)體元件S1. 4~SN- 1. 4并省略了第6半導(dǎo)體元件S1. 6~ SN- 1. 6的電路連接了Ν級而成的結(jié)構(gòu)。另外，本實施方式2的多電平電力變換裝置是Μ 相Ν級，Ν是2以上的偶數(shù)、Μ多3。其它結(jié)構(gòu)與實施方式1相同。
[0076] 在實施方式2的結(jié)構(gòu)中，能夠從輸出端子0UT1~0UTM輸出（2Ν+1)電平的電壓。 根據(jù)本實施方式2的多電平電力變換裝置，相比于圖27所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)，變得能夠 輸出任意的相電壓電平，并且用于輸出任意的相電壓電平的控制變得容易。另外，相比于實 施方式1能夠減少半導(dǎo)體元件的數(shù)量。
[0077][實施方式3]
[0078] 接下來，根據(jù)圖6,說明本實施方式3的多電平電力變換裝置。在本實施方式3的 多電平電力變換裝置是將在圖2所示的基本電路的偶數(shù)級的基本單元中Μ相共用第4半導(dǎo) 體元件S2. 4~SN. 4并省略了第6半導(dǎo)體元件S2. 6~SN. 6的電路、和在奇數(shù)級中的基本 單元中Μ相共用第1半導(dǎo)體元件SI. 1~SN- 1. 1并省略了第5半導(dǎo)體元件S1. 5~SN- 1.5的電路連接了Ν級而成的結(jié)構(gòu)。另外，本實施方式3的多電平電力變換裝置是Μ相Ν 級，Ν是2以上的偶數(shù)、Μ多3。其它結(jié)構(gòu)與實施方式1相同。
[0079] 在本實施方式3的結(jié)構(gòu)中，能夠在輸出端子0UT1~0UTM輸出（2Ν+1)電平的電壓。
[0080] 根據(jù)本實施方式3的多電平電力變換裝置，起到與實施方式2同樣的作用效果。
[0081] [實施方式4]
[0082] 接下來，根據(jù)圖7,說明本實施方式4的多電平電力變換裝置。本實施方式4是在 實施方式2的多電平電力變換裝置中，省略了Μ相共用的偶數(shù)級的基本單元的第1半導(dǎo)體 元件S2. 1~SN. 1和Μ相共用的奇數(shù)級的第4半導(dǎo)體元件S1. 4~SN- 1. 4而成的結(jié)構(gòu)。 即，在圖7中，省略了與端子1、5、2Ν- 3、2Ν+1連接的半導(dǎo)體元件。其它結(jié)構(gòu)與實施方式2 相同。另外，Ν是2以上的偶數(shù)、Μ彡3。
[0083] 在本實施方式4的結(jié)構(gòu)中，能夠在輸出端子0UT1~0UTM輸出（2Ν+1)電平的電壓。
[0084] 根據(jù)本實施方式4的多電平電力變換裝置，相比于圖27所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)， 變得能夠輸出任意的相電壓電平，并且用于輸出任意的相電平的控制變得容易。
[0085] 由于沒有如圖29 (a)、（b)所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)那樣的U相、V相、W相這3相輸 出電流流過的功耗高的半導(dǎo)體元件，所以能夠使半導(dǎo)體元件冷卻用的散熱片小型化。
[0086] 進(jìn)而，能夠比實施方式2減少半導(dǎo)體元件的數(shù)量。