专利名称：电力转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力转换装置。特别涉及一种对构成电力转换装置的 主电路的电力转换元件进行驱动的驱动电路中的电绝缘结构。
背景技术：
图8是现有电力转换装置的整体构成的说明图。在图8中，电力转换 装置(200)具备通过电力转换元件分别使正极母线(P)、负极母线(N)、 作为正极母线(P)与负极母线(N)的中间电位的中间电位母线(COM) 与输出点连接的结构。然后，通过导通*关断(后称为开关动作)这些电 力转换元件，实质产生交流电压。在该图的例子当中，通过将从民用电源 (500)经变压器(300)得到的交流电压转换成直流电压(Ep) (En)， 将得到的直流电压(Ep) (En)转换成任意频率和振幅的交流电压，并提 供给交流电机(400)，就可以对交流电机进行可变速控制。
此外，通过上述电力转换元件的关断动作，将来自交流电机(400) 的交流电转换成直流电压(Ep) (En)，进而将得到的直流电压(Ep) (En) 转换为民用频率的交流电压，就可以通过变压器(300)将电力再生至民 用电源(500)。由此，可以对交流电机的速度进行减速控制。
图7是构成图8的电力转换装置(200)的电力转换主电路(100)的 详细示意图。在图中，电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)， 分别与驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)连接，通过 来自驱动电路的驱动信号(GP) (GPC) (GNC) (GN)，反复进行开 关动作。
向驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)供电的电源 (DRVS)，在从主电源(MSRC)获得交流电后工作。上述电源(DRVS) 既有由一个电路构成的情况，也有由多个电路组合构成的情况，这里，对
驱动电路的电源电路进行整体记述。
主电源(MSRC)，是从一般的民用系统获得的交流电源，是单相或 多相的交流电源(图7用单相电源表示)。
这里，电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)的电位，通过 其开关状态，变为主电路母线(P) (COM) (N)中的任意电位。如果 将成为这之一的电位的情况称之为"变为主电路电位"的话，则驱动电路 (DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)也会变为与电力转换元件相 同的主电路电位。因此，在电力转换主电路(100)中，区域(MCPA)是 成为主电路电位的部分。
另一方面，成为电源(DRVS)的电路基准电位的接地点(BP)，经 主电源(MSRC)与大地(地)连接。这里，决定电源(DRVS)的输出 (SCP) (SCPC) (SCNC) (SCN)的基准电位的接地点(BPP) (BPPC) (BPNC) (BPN)与接地点(BP)同电位。因此，电源(DRVS)变为 大地(地)电位，在电路转换主电路(100)中，区域(EPA)是成为大 地(地)电位的部分。
在从电源(DRVS)向驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)供电的情况下，上述电源和驱动电路由于分别包含在区域 (MCPA)和区域(EPA)中，所以需要其进行电绝缘。此外，驱动电路 (DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN),也分别因电力转换元件的 开关状态而变为主电路母线(P) (COM) (N)中的任意电位，并且由 于变为互不相同的电位，所以也需要电绝缘。
因而，为了实施与大地(地)之间的电绝缘，以及不同电力转换元件 间的电绝缘，在电源(DRVS)与驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)之间配置了绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)。 另一方面，专利文献l中记载了以下内容通过采用以下构成，即以 电力转换器的各个臂为单位将多个半导体开关元件串联，经绝缘变压器依 次将电力从低压侧的栅极驱动装置向高压侧栅极驱动装置分路来进行传 输，由此，可以降低施加在高压侧的绝缘变压器的1次绕组与2次绕组之
间的电压，实现绝缘变压器的小容量化。 专利文献l:特开2006-81232号公报
然而，应用于钢铁轧制设备的交流电机，根据用途的不同有许多种， 从几kW的辅机电机到几千kW的主机电机都有。因此，驱动这些电机的 电力转换装置也存在各种各样容量，例如，上述主机电机驱动用的电力转
换装置就需要几千kVA以上的容量。
增加电力转换装置容量的方法有使构成它的电力转换主电路的主电 路直流电压高电压化的方法。在进行高电压化的情况下，由于变为主电路 电位的部位与大地(地)之间的绝缘电压也被高电压化，所以必需强化其 绝缘能力。
这意味着，在图7的电力转换装置(200)中，强化绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝缘能力。
为了强化绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝缘能 力，就需要加大各个绝缘变压器的1次侧绕组和2次侧绕组之间的绝缘距 离。在这种情况下，绝缘变压器的尺寸变大，且绝缘变压器的制造成本也 变高。此外，随之而来的是，电力转换装置(200)的尺寸也变大且装置 成本也变高。另外，上述专利文献l，是涉及以各臂为单位驱动对各臂的 每一个串联连接的多个半导体开关元件的栅极驱动电路的技术，不是像本 发明那样以交替导通关断正极侧电力转换元件和负极侧电力转换元件、即 正极侧臂和负极侧臂、的栅极驱动电路中的绝缘结构为对象的技术。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题点而提出的，它提供一种电力转换装置，可 以降低驱动电力转换元件的驱动电路和配置在该驱动电路电源间的绝缘 变压器的成本。
本发明为了解决上述课题，采用了如下手段。
一种电力转换装置，包括具有正极母线和负极母线的主电路母线；
和与该主电路母线连接，来将供给主电路母线间的直流电转换成交流电并 向交流输出端子输出的电力转换电路，其特征在于，所述电力转换电路，
包括连接在所述正极母线和交流输出端子之间的正极侧电力转换元件，
和连接在所述交流输出端子与所述负极母线之间的负极侧电力转换元件；
交替导通关断驱动所述正极侧电力转换元件和负极侧电力转换元件的驱
动电路；将驱动用电通过驱动电路用绝缘变压器绝缘并提供给所述驱动电 路的驱动电源电路；和将驱动用电绝缘并提供给所述驱动电源电路的控制 电源用绝缘变压器，将所述驱动电源电路的共通电位点与主电路母线连 接。
本发明由于具有以上结构，所以可以提供一种电力转换装置，使驱动 电力转换元件的驱动电路和配置在该驱动电路电源间的绝缘变压器降低 成本。
图1是第一实施例的说明图。 图2是第二实施例的说明图。 图3是第三实施例的说明图。 图4是第四实施例的说明图。 图5是第五实施例的说明图。 图6是第六实施例的说明图。
图7是构成图8的电力转换装置(200)的电力转换主电路(100)的 详细示意图。
图8是现有电力转换装置的整体结构的说明图。
图9是电力转换主电路的电力转换元件驱动信号(导通关断指令信号) 的说明图。
图中200—电力转换装置，300 —变压器，400 —交流电机，500—民 用电源，AC—电力转换装置的输出点，Ep、 En—直流电源，P、 COM、 N 一主电路母线，IOO—电力转换主电路，QP、 QPC、 QNC、 QN—电力转换 元件，FWP、 FWPC、 FWNC、 FWN—续流二极管，DCP、 DCN—钳位二 极管，￥* —交流电压指令，Cr31、 Cr32—比较交流电压指令值和振幅的载 波，GP、 GPC、 GNC、 GN—电力转换元件QP、 QPC、 QNC、 QN的元件 驱动信号，VAC—输出点AC的输出电压，DRVP、 DRVPC、 DRVNC、 DRVN—驱动电路，DRVS—电源，MSRC —主电源，BP—电源的接地点， SCP、 SCPC、 SCNC、 SCN—电源的输出，BPP、 BPPC、 BPNV、 BPN— 电源输出的接地点，MP—主电路100的对地电位差，ER—接地电阻，TRP、
TRPC、 TRNC、 TRN—主电路100的绝缘变压器，MCPA—主电路电位范 围，EPA —大地电位范围，101 —第一实施例中的电力转换主电路，102 — 第二实施例中的电力转换主电路，TRP1、 TRPC1、 TRNC1、 TRN1—本发 明第一、第二实施例中的绝缘变压器，MCPA1—第一、第二实施例中的主 电路电位范围，EPA1—第一、第二实施例中的大地电位范围，COMP —第 i一、第二实施例中的电源的基准电位设定用布线，COMPR—第二实施例 )中的横流抑制用电阻，103—第三实施例中的电力转换主电路，104 —第四 '实施例中的电力转换主电路，TRP3、 TRPC3、 TRNC3、 TRN3—本发明第 三、第四实施例中的绝缘变压器，MCPA3 —第三、第四实施例中的主电路 电位范围，EPA3 —第三、第四实施例中的大地电位范围，NP —第三、第 四实施例中的电源的基准电位设定用布线，NPR—第四实施例中的横流抑 制用电阻，105—第五实施例中的电力转换主电路，106 —第六实施例中的 电力转换主电路，TRP5、 TRPC5、 TRNC5、 TRN5 —本发明第五、第六实 施例中的绝缘变压器，MCPA5—第五、第六实施例中的主电路电位范围， EPA5 —第五、第六实施例中的大地电位范围，PP—第五、第六实施例中 的电源的基准电位设定用布线，PPR—第六实施例中的横流抑制用电阻， TRSRC —第一、第二实施例中的控制电源用绝缘变压器，TRSRC3 —第三、 第四实施例中的控制电源用绝缘变压器，TRSRC5 —第五、第六实施例中 、的控制电源用绝缘变压器。
具体实施例方式
下面，参照附图，对最佳实施方式进行说明。首先利用图7说明电力 转换装置的基本动作。
在图7所示的电力转换装置(200)中，直流电压(Ep) (En)通过 直流母线(P) (COM) (N)与电力转换主电路(100)连接。这里，直 流电压(Ep) (En)，在通常的电路动作中为(Ep) = (En)。
在电力转换主电路(100)中，电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)以任意的时间幅度和周期进行开关动作，而且，在分别将电力转 辨元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)视为单位元件的情况下，该"单 位元件"是由一个电力转换元件(1个串联)或被串联连接的多个电力转
换元件(2个以上串联)组成。此外，两个"元件单位"以上的电力转换 元件被以不同时导通的方式控制。图7表示电力转换元件的"元件单位" 由电力转换元件的一个串联连接构成的情况。
电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)的开关动作，由驱动 电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)产生的元件驱动信号(GP) (GPC) (GNC) (GN)驱动。
图9是电力转换主电路的电力转换元件驱动信号(导通关断指令信号) 的说明图。图9表示对输出点(AC)的电压指令(V*)、输出点(AC) 的实际输出电压(VAC)和元件驱动信号(GP) (GPC) (GNC) (GN) 的一例。
在图9中，对于任意频率和振幅的交流电压指令(V*)，比较其载波 (Cr31) (Cr32)及其振幅，根据其大小关系，生成元件驱动信号(GP) (GPC) (GNC) (GN)。根据生成的元件驱动信号(GP) (GPC) (GNC) (GN)，使电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)进行幵关动作， 从而对输出点(AC)输出与交流电压指令(V*)等价的输出电压(VAC)。 这里，在电子转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)是如IGBT 那样的电压驱动元件的情况下，元件驱动信号(GP) (GPC) (GNC) (GN)
为电压信号。
输出点(AC)与负载电路(图8中的交流电机(400)或变压器(300)) 连接，通过对负载电路进行直流电压与任意频率和振幅的交流电压之间的 正转换或逆转换，可以实现电力的供给和回收。
下面，利用图7，对图8的电力转换装置中的电力转换元件驱动电路
的绝缘结构进行说明。
由于驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)与电力转
换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)连接，所以，其电路基准电位为
主电路母线(P) (COM) (N)之一的电位。因此，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)各自的电路基准电位，因电力转换元
件的开关状态的不同而不同，其最大电位差为式[l〗。 驱动电路间最大电位差- (Ep) + (En)…[l] 这里，由于(Ep) = (En)，所以式[l]可改写为式[l']。
驱动电路间最大电位差^2X (En)…[1，]
驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)对大地(地)
的电位差，由电力转换主电路(100)的对地电位决定。在图7中，主电 路母线(COM)经接地电阻(ER)接地，这时，主电路母线(N)的对地 电位为(MP)。
这时驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)的对地电 位，根据式[1']变为式[2]。 驱动电路对地电位
=(MP) +驱动电路间最大电位差(式[l]) =(MP) +2X (En)…[2]
另一方面，变为电源(DRVS)的电路基准电位的接地点(BP)，经 主电源(MSRC)与大地(地)连接。此夕卜，在电源(DRVS)的输出(SCP) (SCPC) (SCNC) (SCN)中，决定各个基准电位的接地点(BPP) (BPPC) (BPNC) (BPN)与接地点(BP)同电位。这里，区域(MCPA)是主 电路电位，区域(EPA)是大地(地)电位。
因此，对于驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)， 需要进行各个驱动电路之间的电绝缘和它们与电源(DRVS)之间的电绝 缘，各个驱动电路之间的绝缘电压用式[l]表示，它们与电源(DRVS)之 间的绝缘电压用式[2]表示。
它们的大小关系由式[l，]、式[2]可知，用式[3]表示。
式[2]^式[r]…[3]
因此，为进行上述驱动电路间的电绝缘和与上述电源之间的电绝缘， 设置绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)。另外，考虑到式 [3]的关系，绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)所需要的绝 缘电压规格，用式[2]表示。
下面，利用图1，说明第一实施例。如图1所示，电力转换装置(200) 中的直流电压(Ep) (En)，经直流母线(P) (COM) (N)被供给到 电力转换主电路(100)。这与图7中的电力转换装置(200)与电力转换 主电路(100)的关系相同。
此外，电力转换主电路(101)中的电力转换元件(QP) (QPC) (QNC)
(QN)的动作也同图7中的电力转换主电路(100)中的它们的动作相同。 另外，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)的电路 基准电位也同图7中的电力转换主电路(100)中的那些相同，都是主电 路母线(P) (COM) (N)之一的电位。
因此，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)各自的 最大相位差用式[l']表示，另外，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)对大地的电位用式[2]表示。
决定电源(DRVS)的电路基准电位的接地点(BP)，通过布线(COMP)， 与主电路母线(COM)连接。此外，决定电源(DRVS)的输出(SCP) (SCPC) (SCNC) (SCN)的各自的基准电位的接地点(BPP) (BPPC) (BPNC) (BPN)，与接地点(BP)同电位。
这里，区域(MCPAO是主电路电位，区域(EPA1)是大地(地) 电位。电源(DRVS)的对地电位差用式[4]表示。
电源(DRVS)的对地电位差=(MP) + (En)…[4] 因此，绝缘变压器(TRSRC)的1次绕组一2次绕组之间所要求的绝 缘相位差也用式[4]表示。绝缘变压器(TRSRC)所需要的绝缘电压规格也 用式[4]表示。
另一方面，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)与 电源(DRVS)间的电位差，为从式[2]的驱动电路对地电位差中减去式[4] 的电源(DRVS)对地电位差得到的值(式[5])。
驱动电路对地电位差(式[4]) 一电源对地电位差(式[5])
=(MP) +2X (En) —{ (MP) + (En) }
=(En)
因此，对于驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)， 需要进行各个驱动电路之间的电绝缘、和它们与电源(DRVS)之间的电 绝缘。各个驱动电路之间的绝缘电位差用式[l']表示，它们与电源(DRVS) 之间的绝缘电位差用式[5]表示。
它们的大小关系由式[l']、式[5]可知，用式[6]表示。
式[l，]g式[5] [6]
为了进行上述的电绝缘(驱动电路之间的电绝缘、它们与电源(DRVS)
之间的电绝缘)，设置绝缘变压器(TRP1) (TRPC1) (TRNC1) (TRN1)。 这里，虽然根据式[6]，绝缘变压器(TRP1) (TRPC1) (TRNC1) (TRN1)所需要的绝缘电压规格为式[l]，但实际上，由于电源(DRVS) 的电路基准电位(BP)和接地点(BPP) (BPPC) (BPNC) (BPN)为 主电路母线(COM)，所以，绝缘变压器的1次绕组一2次绕组间的绝缘 电位差，用式[7] [9]表示。
驱动电路电位是主电路母线(P)电位的情况电位差=(Ep)…[7〗 驱动电路电位是主电路母线(COM)电位的情况电位差i…[8] 驱动电路电位是主电路母线(N)电位的情况电位差=(En)…[9] 艮P，绝缘变压器(TRP1) (TRPC1) (TRNC1) (TRN1)所要求的 绝缘能力，根据式[7] [9]，用式[10]得到。
绝缘变压器绝缘能力=(Ep)或(En) …[10] 另外，由于(Ep) 、 (En) >0且(Ep) = (En)，所以，式[10]被 改写为式[ll]。
绝缘变压器绝缘能力=(En) …[11]
这里，对现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝 缘电压规格和第一实施例的绝缘变压器(TRP1) (TRPC1) (TRNC1) (TRN1)的绝缘电压规格进行比较。
将式[2]的右边除以式[ll]的右边，得到式[12]。 式[2]/式[11]={ (MP) +2X (En) }/{ (En) }=A+2 ... [12] (这里，A= (MP) / (En) >0)
由式[12]可知，图7所示的现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝缘电压规格，需要是本发明第一实施例的绝缘变压器(TRPl) (TRPC1) (TRNC1) (TRN1)的绝缘电压规格的2倍以上。另外，上 述电阻(ER)是用来检测交流电(AC)的设置故障的接地电阻，上述对 地电位差(MP)，受上述接地电阻中流动的电流的影响而变动。
绝缘变压器的绝缘电压规格受1次侧绕组和2次侧绕组间的绝缘距离 的影响，如果绝缘电压规格变为2倍，则其必要的绝缘距离也变为2倍以 上。因此，第一实施例的绝缘变压器(TRP1) (TRPC1) (TRNC1) (TRN1) 的变压器尺寸，可以做成是以往的绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC)(TRN)的1/2以下。此外，其制造成本一般也与变压器尺寸成比例，所 以为1/2以下。
像以上说明的那样，第一实施例可以使电力转换装置的电力转换元件 驱动电路系统中的必要的绝缘变压器小型化至1/2以下，且可以降低其制 造成本。
另外，与图7所示的现有例相比，需要新增绝缘变压器(TRSRC)， 但由于其追加台数少，所以，对电力转换装置本身的小型化和装置成本的 影响较小。
图2是说明第二实施例的图。与第一实施例的不同点在于将电源
(DRVS)的接地点(BP)，经用来抑制横流的电阻(COMP)，通过布 线(COMP)，与主电路母线(COM)连接。由于各部的电位差以及所得 到的效果与图l相同，所以说明省略。
图3是说明第三实施例的图。电力转换装置(200)中的直流电压(Ep)
(En)，被经直流母线(P) (COM) (N)向电力转换主电路(103)提 供。这与现有结构的图7中的电力转换装置(200)和电力转换主电路(100) 的关系相同。
此外，电力转换主电路(103)中的电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)的动作，也同图7中的电力转换主电路(100)中的它们的动作相同。
另外，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)的电路 基准电位也同图7中的电力转换主电路(100)中的它们相同，都是主电 路母线(P) (COM) (N)之一的电位。
因此，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)各自的 最大相位差用式[l，]表示，且驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)对大地的电位也用式[2]表示。
决定电源(DRVS)的电路基准电位的接地点(BP)，通过布线(NP)， 与主电路母线(N)连接。此夕卜，决定电源(DRVS)的输出(SCP) (SCPC) (SCNC) (SCN)的、各自的基准电位的接地点(BPP) (BPPC) (BPNC) (BPN)与接地点(BP)同电位。
这里，区域(MCPA3)是主电路电位，区域(EPA3)是大地电位。
电源(DRVS)的对地电位差用式[13]表示。
电源(DRVS)的对地电位差- (MP)…[13]
因此，绝缘变压器(TRSRC3)的1次绕组一2次绕组之间的绝缘相 位差也用式[13]表示。绝缘变压器(TRSRC3)所需要的绝缘电压规格也用 式[13]表示。
另一方面，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)与 电源(DRVS)间的电位差，为从式[2]的驱动电路对地电位差减去式[13] 的电源(DRVS)对地电位差得到的值(式[14p 。
驱动电路对地电位差(式[2]) —电源电路对地电位差(式[13])
=(MP) +2X (En) — (MP)
=2X (En) … [14]
因此，对于驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)， 需要进行各个驱动电路之间的电绝缘和它们与电源(DRVS)之间的电绝 缘。由于各个驱动电路之间的绝缘电位差用式[l']表示，它们与电源 (DRVS)之间的绝缘电位差用式[14]表示，所以，其值为相同值。
为了进行上述电绝缘(驱动电路之间的电绝缘、它们与电源(DRVS) 之间的电绝缘)，设置绝缘变压器(TRP3) (TRPC3) (TRNC3) (TRN3)。
虽然绝缘变压器(TRP3) (TRPC3) (TRNC3) (TRN3)所必需的 绝缘电压规格，用式[14]表示，但其与作为现有绝缘变压器(TRP)
(TRPC) (TRNC) (TRN)所必需的绝缘电压规格的式[2]之差，用下 式表示。
式[2] —式[14]= (MP) +2X (En) —2X (En) = (MP) ... [15] 根据式[15]，本发明第三实施例的绝缘变压器(TRP3) (TRPC3) (TRNC3) (TRN3)的绝缘电压规格，与现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝缘电压规格相比，被降低了 (MP)。
绝缘变压器的绝缘电压规格，受1次侧绕组和2次侧绕组间的绝缘距 离的影响，如果绝缘电压规格变为2倍，则其必要的绝缘距离也变为2倍 以上。因此，相对于现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)， 第三实施例的绝缘变压器(TRP3) (TRPC3) (TRNC3) (TRN3)的变 压器尺寸实现小型化，而绝缘电压规格仅减少(MP)。此外，由于其制
造成本一般也与变压器尺寸成比例，所以被降低。
像以上说明的那样，第三实施例中，可以在电力转换装置的电力转换 元件驱动电路系统中使必要的绝缘变压器小型化，而绝缘电压规格仅减少
(MP)，并且可以降低其制造成本。另外，与图7所示的现有例相比， 虽然需要新增绝缘变压器(TRSRC3)，但由于其追加台数少，所以，对 电力转换装置本身的小型化和装置成本影响较小。
图4是说明第四实施例的图。与第三实施例的不同点在于将电源 (DRVS)的接地点(BP)经用来抑制横流的电阻(NPR)，通过布线(NP)， 与主电路母线(N)连接。由于各部的电位差以及所得到的效果与图3相 同，所以说明省略。
图5是说明第五实施例的图。电力转换装置(200)中的直流电压(Ep) (En)，经直流母线(P) (COM) (N)向电力转换主电路(105)提供。 这与图7中的电力转换装置(200)和电力转换主电路(100)的关系相同。 此夕卜，电力转换主电路(105)中的电力转换元件(QP) (QPC) (QNC) (QN)的动作，也同图7中的电力转换主电路(100)中的它们的动作相 同。
另外，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)的电路 基准电位，也同图7中的电力转换主电路(100)中的它们相同，都是主 电路母线(P) (COM) (N)之一的电位。
因此，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)各自的
最大相位差，用式[r]表示，且由于对大地(地)的电位、主电路母线(P)
的对地电位变为(MPP)，所以用式[16]表示。
驱动电路对地电位差 =(MPP) +驱动电路间最大电位差(式[l]) =(MPP) +2X (En) … [16]
决定电源(DRVS)的电路基准电位的接地点(BP)，通过布线(PP)， 与主电路母线(P)连接。此夕卜，输出(SCP) (SCPC) (SCNC) (SCN) 中，决定各自的基准电位的接地点(BPP) (BPPC) (BPNC) (BPN)， 与接地点(BP)同电位。
这里，在图5中，区域(MCPA5)是主电路电位，区域(EPA5)是
大地电位。电源(DRVS)的对地电位差用式[17]表示。 电源(DRVS)的对地电位差=(MPP)…[17]
因此，绝缘变压器(TRSRC5)的1次绕组一2次绕组之间的绝缘电 位差也用式[17]表示。绝缘变压器(TRSRC5)所需要的绝缘电压规格，也 用式[17]表示。
另一方面，驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)与 电源(DRVS)间的电位差，为从式[16]的驱动电路对地电位差中减去式[17] 的电源(DRVS)对地电位差得到的值(式[18])。
驱动电路对地电位差(式[16p —电源电路对地电位差(式[17p =(MPP) — ( (MPP) —2X (En) } =2X (En) ... [18]
因此，对于驱动电路(DRVP) (DRVPC) (DRVNC) (DRVN)， 需要进行各个驱动电路之间的电绝缘和它们与电源(DRVS)之间的电绝 缘。由于各个驱动电路之间的绝缘电位差用式[l']表示，它们与电源 (DRVS)之间的绝缘电位差用式[18]表示，所以，其值为相同值。
为了进行上述电绝缘(驱动电路之间的电绝缘、它们与电源(DRVS) 之间的电绝缘)，设置绝缘变压器(TRP5) (TRPC5) (TRNC5) (TRN5)。 绝缘变压器(TRP5) (TRPC5) (TRNC5) (TRN5)所必需的绝缘 电压规格用式[18]表示，但它与作为现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)所必需的绝缘电压规格的式[2]的差用下式表示。 式[2] —式[18]= (MP) +2X (En) —2X (En) 二 (MP) … [lW 根据式[19]，本发明第五实施例的绝缘变压器(TRP5) (TRPC5) (TRNC5) (TRN5)的绝缘电压规格，与现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝缘电压规格相比，被降低(MP)。
绝缘变压器的绝缘电压规格，受1次侧绕组和2次侧绕组间绝缘距离 的影响，如果绝缘电压规格变为2倍，则其必要的绝缘距离也变为2倍以 上。因此，相对于现有绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)， 第五实施例的绝缘变压器(TRP5) (TRPC5) (TRNC5) (TRN5)的变 压器尺寸小型化，而绝缘电压规格仅减少(MP)。此外，其制造成本一 般也与变压器尺寸成比例，所以被降低。
像以上说明的那样，第五实施例中，在电力转换装置的电力转换元件 驱动电路系统中使必要的绝缘变压器小型化，而绝缘电压规格仅减少
(MP)，并且可以降低其制造成本。另外，与以往相比，虽然需要新增 绝缘变压器(TRSRC5)，但由于其追加台数少，所以，对电力转换装置 本身的小型化和装置成本影响较小。
图6是说明第六实施例的图。与第五实施例的不同点在于将电源 (DRVS)的接地点(BP)，经用来抑制横流的电阻(PPR)，通过布线 (PP)，与主电路母线(P)连接。由于各部的电位差以及所得到的效果 与图5相同，所以说明省略。
像以上说明的那样，根据本发明的实施方式，在电源电路(DRVS) 和主电源(MSRC)之间新设用来与大地(地)电绝缘的绝缘变压器，将 电源电路(DRVS)的基准电位设为任意的主电路电位。从而，可以使绝 缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的绝缘能力，仅为不同电 力转换元件之间的电绝缘，而不要用来进行大地绝缘的能力。由此，可以 实现绝缘变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)的小型化、低成本
另外，虽然需要新增设绝缘变压器，但由于只要将电源电路(DRVS) 和主电源(MSRC)间一并进行电绝缘即可，所以其新增个数为l个即可。 由上述增设而带来的部件安装空间的增加和成本增加，可以通过上述绝缘 变压器(TRP) (TRPC) (TRNC) (TRN)小型化所实现的安装空间降 低、成本降低，得到充分吸收。
权利要求
1.一种电力转换装置，包括具有正极母线和负极母线的主电路母线；和与该主电路母线连接，来将供给到主电路母线间的直流电转换成交流电并向交流输出端子输出的电力转换电路，其特征在于，所述电力转换电路，包括连接在所述正极母线和交流输出端子之间的正极侧电力转换元件，和连接在所述交流输出端子与所述负极母线之间的负极侧电力转换元件；交替导通关断驱动所述正极侧电力转换元件和负极侧电力转换元件的驱动电路；将驱动用电通过驱动电路用绝缘变压器绝缘并提供给所述驱动电路的驱动电源电路；和将驱动用电绝缘并提供给所述驱动电源电路的控制电源用绝缘变压器，将所述驱动电源电路的共通电位点与主电路母线连接。
2. —种电力转换装置，包括具有正极母线、负极母线和中间电位母 线的主电路母线；和与该主电路母线连接，将提供给主电路母线间的直流 电转换成交流电并向交流输出端子输出的电力转换电路，其特征在于，所述电力转换电路包括连接在所述正极母线和交流输出端子之间的正极侧电力转换元件，和 连接在所述交流输出端子与所述负极母线之间的负极侧电力转换元件；驱动电路，其包括导通关断驱动所述正极侧电力转换元件的正极侧驱 动电路和导通关断地驱动所述负极侧电力转换元件的负极侧驱动电路；通过驱动电路用绝缘变压器，使驱动用电绝缘并分别提供给所述正极 侧驱动电路和所述负极侧驱动电路的驱动电源电路；禾口使驱动用电绝缘并提供给所述驱动电源电路的控制电源用绝缘变压器，将所述驱动电源电路的共通电位点与主电路母线连接。
3. —种电力转换装置，包括具有正极母线、负极母线和中间电位母 线的主电路母线；和与该主电路母线连接，将提供给主电路母线间的直流 电转换成交流电并向交流输出端子输出的电力转换电路，其特征在于， 所述电力转换电路，包括连接在所述正极母线与交流输出端子之间的第1和第2电力转换元件、连接在所述交流输出端子与所述负极母线之间的第3和第4电力转换 元件、连接在所述第1电力转换元件和第2电力转换元件的连接点与中间 电位母线间的第1钳位二极管、和连接在所述第3电力转换元件和第4电 力转换元件的连接点与中间电位母线间的第2钳位二极管；具有导通关断驱动所述第1和第2电力转换元件的正极侧驱动电路、 和导通关断驱动所述第3和第4电力转换元件的负极侧驱动电路的驱动电 路；通过驱动电路用绝缘变压器，使驱动用电绝缘并分别供给所述正极侧 驱动电路和所述负极侧驱动电路的驱动电源电路；和使驱动用电绝缘并提供给所述驱动电源电路的控制电源用绝缘变压器，将所述驱动电源电路的共通电位点与主电路母线连接。
4. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于， 将所述驱动电源电路的共通电位点与正极母线连接。
5. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，将所述驱动电源电路的共通电位点与负极母线连接。
6. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，将所述驱动电源电路的共通电位点与中间电位母线连接。
7. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，第l、第2、第3和第4的电力转换元件，分别由多个电力转换元件的串联电路构成。
8. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于， 所述中间电位母线，经接地电阻接地。
9. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于， 将所述驱动电源电路的共通电位点，经横流抑制电阻与主电路母线连接。
10. 根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于， 所述驱动电源电路的共通电位点，经横流抑制电阻与中间电位母线连
全文摘要
本发明提供一种电力转换装置，可以使驱动电力转换元件的驱动电路和配置在该驱动电路电源间的绝缘变压器降低成本。在包括主电路母线、和电力转换电路的电力转换装置中，电力转换电路包括连接在正极母线和交流输出端子之间的正极侧电力转换元件，和连接在交流输出端子与负极母线之间的负极侧电力转换元件；交替导通关断驱动上述正极侧电力转换元件和负极侧电力转换元件的驱动电路；通过驱动电路用绝缘变压器使驱动用电绝缘并供给上述驱动电路的驱动电源电路；和使驱动用电绝缘并供给上述驱动电源电路的控制电源用绝缘变压器。并且，将上述驱动电源电路的共通电位点与主电路母线连接。
文档编号H02M7/48GK101350567SQ20081013165
公开日2009年1月21日 申请日期2008年7月21日 优先权日2007年7月19日
发明者小林健二, 永田宽 申请人:株式会社日立制作所