>[0087] [實(shí)施方式5]
[0088] 接下來，根據(jù)圖8,說明本實(shí)施方式5的多電平電力變換裝置。本實(shí)施方式5是在 實(shí)施方式3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4半導(dǎo)體元 件S2. 4~SN. 4和奇數(shù)級的基本單元的第1半導(dǎo)體元件SI. 1~SN- 1. 1而成的結(jié)構(gòu)。艮口， 在圖8中，省略了與端子3、2Ν- 1連接的半導(dǎo)體元件。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式3相同。另外， Ν是2以上的偶數(shù)、Μ彡3。
[0089] 在本實(shí)施方式5中，能夠從輸出端子0UT1~0UTM輸出（2Ν+1)電平的電壓。
[0090] 根據(jù)本實(shí)施方式5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。
[0091] 另外，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。
[0092] 進(jìn)而，能夠比實(shí)施方式3減少半導(dǎo)體元件的數(shù)量。
[0093] [實(shí)施方式6]
[0094] 圖9是在實(shí)施方式1中N= 1、M= 3時(shí)的基本單元。由直流電壓源DCC1、快速充 電電容器FC1、U相的半導(dǎo)體元件SUN. 1~SUN. 6、V相的半導(dǎo)體元件SVN. 1~SVN. 6、W相 的半導(dǎo)體元件SWN. 1~SWN. 6構(gòu)成。
[0095] 通過將該基本單元串聯(lián)地連接兩級（在實(shí)施方式1中N=2、M= 3)，能夠構(gòu)成圖 10所示的5電平電力變換裝置。另外，使用了圖3(a)的電壓選擇電路。
[0096] 此時(shí)，直流電壓源DCCUDCC2的電壓是2E，快速充電電容器FC1、FC2的電壓是E。 另外，U相的基本電路具有：在兩個(gè)直流電壓源DCC1、DCC2各自的正負(fù)極之間依次串聯(lián)連 接的第1~第4半導(dǎo)體元件SU1. 1~SU1. 4、SU2. 1~SU2. 4 ;-端連接于第1、第2半導(dǎo)體 元件SU1. 1、SU1. 2、SU2. 1、SU2. 2的共用連接點(diǎn)的第5半導(dǎo)體元件SU1. 5、SU2. 5 ;以及一端 連接于第3、第4半導(dǎo)體元件SU1. 3、SU1. 4、SU2. 3、SU2、4的共用連接點(diǎn)的第6半導(dǎo)體元件 SU1.6、SU2. 6。關(guān)于V相、W相也是同樣的。
[0097] 快速充電電容器FC1、FC2被插入第5半導(dǎo)體元件SU1. 5、SV1. 5、SW1. 5、SU2. 5、 SV2. 5、SW2. 5 的另一端與第 6 半導(dǎo)體元件SUL6、SVL6、SWL6、SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6 的另 一端之間。
[0098] U相的電壓選擇電路由SU1~SU4構(gòu)成。關(guān)于V相、W相也是同樣的。
[0099] 另外，U、V、W表示輸出端子。另外，作為圖10的變形，為了對高電壓的耐性，還包 括將各半導(dǎo)體元件串聯(lián)兩個(gè)以上來構(gòu)成的電路，為了對大電流的耐性，還包括將各半導(dǎo)體 元件并聯(lián)兩個(gè)以上來構(gòu)成的電路。
[0100] 另外，如果半導(dǎo)體元件的耐壓適合，則可以將圖10的半導(dǎo)體元件SU1和SU2這兩 個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體元件置換為1個(gè)半導(dǎo)體元件。另外，關(guān)于半導(dǎo)體元件SV1和SV2、SW1和SW2、 SU3和SU4、SV3和SV4、SW3和SW4也是同樣的。
[0101] 在該電路中，使快速充電電容器FC1和FC2在三相中共用化，能夠輸出5電平相電 壓。
[0102] 表1示出U相的代表性的開關(guān)模式例。通過表1的模式對半導(dǎo)體元件進(jìn)行開關(guān)， 從而能夠用圖11所示的路徑輸出2E、E、0、一E、一 2E這5個(gè)等級的電壓。另外，表1以及 圖11是一個(gè)例子，也可以是其它模式。
[0103] [表 1]
[0104]
[0105] 在圖12中，示出輸出輸出端子U= 2E、輸出端子V= 0、輸出端子W=- 2E的電 壓時(shí)的各半導(dǎo)體元件的動(dòng)作。圖12中的〇表示導(dǎo)通中的半導(dǎo)體元件。
[0106] 即使當(dāng)在上述開關(guān)狀態(tài)下進(jìn)行了動(dòng)作的情況下，通過在快速充電電容器FC1的兩 端連接半導(dǎo)體元件SU1. 5、SV1. 5、SW1. 5、SU1. 6、SV1. 6、SW1. 6,在快速充電電容器FC2的 兩端連接半導(dǎo)體元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5、SU2. 6、SV2. 6、SW2. 6,也不會(huì)使快速充電電容器 FC1、FC2短路而能夠動(dòng)作。
[0107] 因此，能夠輸出在圖27所示的現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)中無法輸出的相電壓的組合2E、 0、一2E，并且能夠簡化用于輸出2E、0、一2E的控制。
[0108] 接下來，對圖12所示的電路中的動(dòng)作時(shí)的半導(dǎo)體元件的耐壓進(jìn)行說明。
[0109] 作為例子，對U相輸出2E、V相輸出0、W相輸出一 2E的電壓的情況進(jìn)行說明。另 外，此時(shí)，設(shè)為半導(dǎo)體元件SW2. 1、SW2. 2、SW1、SW2的關(guān)斷時(shí)的阻抗全部相等的條件。
[0110] 在該情況下，半導(dǎo)體元件SW2. 1的集電極端子的電位是2E、輸出端子W的電位（即 半導(dǎo)體元件SW2的發(fā)射極端子的電位）是一 2E，所以通過基于半導(dǎo)體元件SW2. 1、SW2. 2、SW1、SW2的阻抗的分壓，半導(dǎo)體元件SW2. 2和SW1的共用連接點(diǎn)的電位成為0。因此，半導(dǎo) 體元件SW1和SW2的串聯(lián)連接電路的施加電壓成為2E。另外，各電位的基準(zhǔn)點(diǎn)成為圖10的 〇端子。該條件是半導(dǎo)體元件SW2. 1、SW2. 2、SW1、SW2的串聯(lián)連接電路之間的施加電壓成為 最大（4E)的條件。
[0111] 因此，在圖10所示的電路中，穩(wěn)態(tài)時(shí)的半導(dǎo)體元件SW1和SW2的串聯(lián)連接電路的 施加電壓最大值成為2E。這對于半導(dǎo)體元件SU1和SU2、SV1和SV2、SU3和SU4、SV3和SV4、 SW3和SW4也是同樣的。
[0112] 另一方面，在圖29 (a)的現(xiàn)有電路中，有通過開關(guān)元件的接通/關(guān)斷狀態(tài)，端子W0 的電壓成為E、輸出端子0UT_W的電壓成為一 2E的模式。此時(shí)，對開關(guān)元件SW5施加3E的 施加電壓。
[0113] 在圖29 (b)的現(xiàn)有電路中，有通過開關(guān)元件的接通/關(guān)斷狀態(tài)，端子W0的電壓成 為E、輸出端子0UT_W的電壓成為一2E的模式。此時(shí)，對開關(guān)元件SW5施加3E的施加電壓。
[0114] 通過以上，本實(shí)施方式6具有如下的優(yōu)點(diǎn)：相比于圖29(a)、（b)的現(xiàn)有電路，與輸 出端子直接連接的半導(dǎo)體元件的耐壓可以低。
[0115] 另外，本實(shí)施方式6沒有如圖29(a)、（b)那樣的U相、V相、W相這3相量的電流 流過的半導(dǎo)體元件。因此，不需要冷卻效果好的散熱片。
[0116] 這些情況在裝置的成本方面、小型化方面也是有利的。
[0117] 另外，在本實(shí)施方式6中，對3相輸出電路進(jìn)行了說明，但即使對于將輸出相數(shù)增 加到4相以上的電路，也不會(huì)使快速充電電容器FC1、FC2短路而能夠獨(dú)立地輸出各相的相 電壓。相比于圖29(a)、（b)所示的現(xiàn)有電路，關(guān)于半導(dǎo)體元件的耐壓的優(yōu)勢以及沒有3相 量的電流流過的半導(dǎo)體元件的優(yōu)勢，也是同樣的。
[0118] [實(shí)施方式7]
[0119] 接下來，根據(jù)圖13,說明本實(shí)施方式7的多電平電力變換裝置。本實(shí)施方式7的多 電平電力變換裝置是在實(shí)施方式3中，N= 2、Μ= 3、使用了圖3(a)的電壓選擇電路的結(jié) 構(gòu)。另外，u、v、w表不輸出端子。
[0120] 基本電路具有：一端連接于串聯(lián)連接的兩個(gè)直流電壓源DCC1、DCC2中的偶數(shù)級的 直流電壓源DCC2的負(fù)極端的、3相共用的第4半導(dǎo)體元件S2. 4 ;在上述偶數(shù)級的直流電壓 源DCC2的正極端與偶數(shù)級的第4半導(dǎo)體元件S2. 4的另一端之間依次串聯(lián)連接的3相的 第1~第3半導(dǎo)體元件SU2. 1~SU2. 3、SV2. 1~SV2. 3、SW2. 1~SW2. 3 ; -端連接于偶數(shù) 級的第1、第2半導(dǎo)體元件SU2. 1、SU2. 2、SV2. 1、SV2. 2、SW2. 1、SW2. 2的共用連接點(diǎn)的第5 半導(dǎo)體元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5 ;-端連接于奇數(shù)級的直流電壓源DCC1的正極端的、3相 共用的第1半導(dǎo)體元件S1. 1 ;在奇數(shù)級的第1半導(dǎo)體元件S1. 1的另一端與奇數(shù)級的直流 電壓源DCC1的負(fù)極端之間依次串聯(lián)連接的3相的第2~第4半導(dǎo)體元件SU1. 2~SU1. 4、 SV1. 2~SV1. 4、SW1. 2~SW1. 4 ;以及一端連接于奇數(shù)級的第3、第4半導(dǎo)體元件SU1. 3、 SUL4、SVL3、SVL4、SWL3、SWL4 的共用連接點(diǎn)的第 6 半導(dǎo)體元件SUL6、SVL6、SWL6。
[0121] 快速充電電容器FC2被插入偶數(shù)級中的全部第5半導(dǎo)體元件SU2. 5、SV2. 5、SW2. 5 與第3、第4半導(dǎo)體元件SU2. 3、SV2. 3、SW2. 3、SU2. 4的共用連接點(diǎn)之間，快速充電電容器 FC1被插入奇數(shù)級中的第1、2半導(dǎo)體元件S1. 1、SU1. 2、SV1. 2、SW1. 2的共用連接點(diǎn)與全部 第6半導(dǎo)體元件SU1. 6、SV1. 6、SW1. 6之間。
[0122] 電壓選擇電路由SU1~SU4、SV1~SV4、SW1~SW4構(gòu)成。
[0123] 作為圖13的變形，為了對高電壓的耐性，還包括將各半導(dǎo)體元件串聯(lián)兩個(gè)以上來 構(gòu)成的電路。另外，為了對大電流的耐性，還包括將各半導(dǎo)體元件并聯(lián)兩個(gè)以上來構(gòu)成的電 路。
[0124] 另外，如果半導(dǎo)體元件的耐壓適合，則可以將圖13所示的串聯(lián)連接的兩個(gè)半導(dǎo)體 元件SU1和SU2置換為1個(gè)半導(dǎo)體元件。另外，關(guān)于半導(dǎo)體元件SV1和SV2、SW1和SW2、SU3 和SU4、SV3和SV4、SW3和SW4也是同樣的。
[0125] 在本實(shí)施方式7中，也能夠輸出用圖27所示的現(xiàn)有電路無法輸出的相電壓的組合 2E、0、一 2E。圖14示出其情形。圖14中的〇表示導(dǎo)通的半導(dǎo)體元件。
[0126] 在圖14中，示出輸出輸出端子U= 2E、輸出端子V= 0、輸出端子W=- 2E時(shí)的 各半導(dǎo)體元件的動(dòng)作。此時(shí)，由于對快速充電電容器FC2連接了半導(dǎo)體元件SU2. 5、SV2. 5、 SW2. 5,對快速充電電容器FC1連接了半導(dǎo)體元件SU1. 6、SV1. 6、SW1. 6,所以不會(huì)使快速充 電電容器FC1、FC2短路而能夠輸出2E、0、一 2E，并且能夠簡化用于輸出2E、0、一 2E的控制。
[0127] 在本實(shí)施方式7中，在半導(dǎo)體元件SW2. 1、SW2. 2、SW1、SW2的關(guān)斷時(shí)的阻抗全部相 等的條件下，也與實(shí)施方式6同樣地，穩(wěn)態(tài)時(shí)的半導(dǎo)體元件SW1和SW2的串聯(lián)連接電路的施 加電壓最大值成為2E。這對于半導(dǎo)體元件SU1和SU2、SV1和SV2、SW1和SW2、SU3和SU4、 SV3和SV4、SW3和SW4也是同樣的。
[0128] 另外，在本實(shí)施方式7中，對3相輸出電路進(jìn)行了說明，但即使對于將輸出相數(shù)增 加到4相以上的電路，也不會(huì)使快速充電電容器FC1、FC2短路而能夠獨(dú)立地輸出各相的相 電壓。關(guān)于與圖29(a)、（b)所示的現(xiàn)有電路比較的半導(dǎo)體元件的耐壓的優(yōu)勢，也是同樣的。
[0129][實(shí)施方式8]
[0130] 圖15是示出本實(shí)施方式8的多電平電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式8 是在實(shí)施方式2中，N= 2、M= 3、使用了圖3(a)的電壓選擇電路的結(jié)