CN1259770C - 三电平逆变器的门控装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过在自消弧元件间换向时，形成最短的换向回路以减小换向回路的阻抗并防止自消弧元件损坏的三电平逆变器门控装置及方法。该装置为第1自消弧元件(T1)、第2自消弧元件(T2)、第3自消弧元件(T3)、第4自消弧元件(T4)以及在第1箝位二极管(D5)、第1箝位二极管(D6)的两端子间分别与第5自消弧元件(T5)、第6自消弧元件(T6)反向并联连接的门控装置，具备生成导通控制指令(SP、SN)的PWM电路(2)、包含根据各导通控制指令生成供给各第1自消弧元件门信号(ST1)、第2自消弧元件门信号(ST2)、第3自消弧元件门信号(ST3)、第4自消弧元件门信号(ST4)、第5自消弧元件门信号(ST5)、第6自消弧元件门信号(ST6)的延迟电路组的门控电路(3)，同时对第3自消弧元件(T3)、第5自消弧元件门信号(T5)进行导通控制，同时对第2自消弧元件(T2)、第6自消弧元件门信号(T6)进行导通控制。

Description

三电平逆变器的门控装置以及方法
技术领域
本发明涉及采用自消弧元件型的功率半导体元件(以下，简称为“自消弧元件”)的三电平逆变器的门控装置以及方法，特别涉及在开关动作时通过形成最短的换向回路以防止自消弧元件损坏的门控装置以及方法。
背景技术
一般地，作为三电平逆变器，例如，可以参考记载于PESC(2001年)第1135-1140页中的“采用了有源NPC开关的三电平电源逆变器的损耗平衡(LossBalancing in Three-Level Voltage Source Inverters applying Active NPCSwitches)”。
参考上述文献中的图3-图5(Figs.3-5)以及表3(TABLEIII)，作为能动NPC开关(Active NPC Switches)，附加有自消弧元件T5、T6。
另外，在直流电源的中点电位向三电平逆变器输出时，记述有4种门控方法。
上述文献的目的在于，适当选择4个种类的门控方法并使得构成三电平逆变器的自消弧元件T5、T6的所产生的损耗平均。
因此，对于考虑到三电平逆变器内布线结构阻抗的换向动作，并没有特别记载。
如上所述的以往三电平逆变器的门控装置以及方法，并没有对考虑到三电平逆变器内布线结构阻抗的换向动作进行研究，存在会导致三电平逆变器可靠性下降的问题。
特别在构成三电平逆变器的各自消弧元件间进行换向时，当形成换向回路的布线构造的阻抗(对应于布线元件个数)增大时，存在着开关动作时会损坏自消弧元件的问题。
本发明为解决上述问题而作，目的在于提供一种通过在自消弧元件间换向时形成最短的换向回路，从而减小换向回路阻抗并且防止损坏自消弧元件的三电平逆变器的门控装置以及方法。
发明内容
本发明涉及的三电平逆变器的门控装置，具备：具有第1电位电平、第2电位电平、第3电位电平的第1直流端子、第2直流端子、第3直流端子；串联连接在第1直流端子以及第3直流端子之间的第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件；反相并联连接在第1自消弧元件及第2自消弧元件的接点与第3自消弧元件及第4自消弧元件的接点之间的第1箝位二极管以及第2箝位二极管；在第1箝位二极管及第2箝位二极管的接点接在接在第2直流端子上的三电平逆变器的门控装置上，分别反相并联连接在第1箝位二极管及第2箝位二极管的各自两端上的第5自消弧元件以及第6自消弧元件；生成对第1自消弧元件及第3自消弧元件供给第1导通控制指令与对第2自消弧元件及第4自消弧元件供给第2导通控制指令的PWM电路；根据第1导通控制指令及第2导通控制指令生成对第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件、第5自消弧元件、第6自消弧元件的门的门信号的门控电路，其中，门控电路包含：分别地将第1以及第2导通控制指令反相的第1以及第2反相电路；根据第1导通控制指令以及第2导通控制指令与反相后的第1导通控制指令以及第2导通控制指令生成门信号的延迟电路组，同时对于第3自消弧元件以及第5自消弧元件进行导通控制，同时对于第2自消弧元件以及第6自消弧元件进行导通控制。
又，本发明涉及的三电平逆变器的门控装置中的延迟电路组包含：生成对第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件供给第1门信号、第2门信号、第3门信号、第4门信号的第1导通延迟电路、第2导通延迟电路、第3导通延迟电路、第4导通延迟电路；由生成对第5自消弧元件供给第5门信号的第5导通延迟电路以及第1截止延迟电路形成的第1串联电路；由生成对第6自消弧元件供给第6门信号的第6导通延迟电路以及第2截止延迟电路形成的第2串联电路，将第1截止延迟电路以及第2截止延迟电路的第1空载时间设定为小于第5导通延迟电路以及第6导通延迟电路的空载时间，将第1导通延迟电路、第2导通延迟电路、第3导通延迟电路、第4导通延迟电路的第2空载时间设定为大于第5导通延迟电路以及第6导通延迟电路的空载时间，第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比第3自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通，第6自消弧元件在第1自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比第2自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通。
又，本发明涉及的三电平逆变器的门控装置还具备：生成与三电平逆变器输出电流极性对应的电流极性信号的正极性比较器以及负极性比较器；分别将从正极性比较器以及负极性比较器输出的各电流极性信号反相的第3反相电路以及第4反相电路，
其中，门控电路包含根据各电流极性信号与第3反相电路以及第4反相电路的各输出信号切换选择门信号的第1选择电路、第2选择电路、第3选择电路、第4选择电路、第5选择电路、第6选择电路，当输出电流显示为正极性时，同时控制导通第3自消弧元件以及第5自消弧元件，当输出电流显示为负极性时，同时控制导通第2自消弧元件以及第6自消弧元件。
又，本发明涉及的三电平逆变器的门控装置的门控电路包含：取第3导通延迟电路的输出信号与第1串联电路的输出信号的异并生成对第5自消弧元件的门供给门信号的第1异电路；取第2导通延迟电路的输出信号与第2串联电路输出信号的异并且生成对第6自消弧元件的门供给门信号的第2异电路，第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，并且第5自消弧元件在第3自消弧元件的导通期间中保持不导通状态，同时从第3自消弧元件的结束导通时刻起仅在第1空载时间导通，第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，并且第6自消弧元件在第2自消弧元件的导通期间中保持不导通状态，同时从第2自消弧元件的结束导通时刻起仅在第1空载时间导通。
又，本发明涉及的三电平逆变器的门控装置的门控电路包含：分别将第2以及第3导通延迟电路的输出信号反相的第5反相电路以及第6反相电路；取第1串联电路的输出信号与第5反相电路的输出信号的逻辑积的第1与门电路；取第1异电路的输出信号与第1与门电路的输出信号的逻辑和并且向第5自消弧元件的门供给门信号的第1或门电路；取第2串联电路的输出信号与第6反相电路的输出信号的逻辑积的第2与门电路；取第2异电路的输出信号与第2与门电路的输出信号的逻辑和并且向第6自消弧元件的门供给门信号的第2或门电路，第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且在第1以及第2自消弧元件同时为不导通的期间以外保持不导通状态，而且从第3自消弧元件结束导通的时刻起仅导通第1空载时间导通，第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且在第3以及第4自消弧元件同时为不导通的期间以外保持不导通状态，而且从第2自消弧元件结束导通的时刻起仅在第1空载时间导通。
又，本发明涉及的三电平逆变器的门控方法，具备：具有第1电位电平、第2电位电平、第3电位电平的第1直流端子、第2直流端子、第3直流端子；在第1直流端子及第3直流端子间串联联接的第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件；反向并联连接在第1自消弧元件以及第2自消弧元件的接点与第3自消弧元件以及第4自消弧元件的接点之间的第1箝位二极管以及第2箝位二极管；分别反向并联连接在第1箝位二极管以及第2箝位二极管的各两端之间的第5自消弧元件以及第6自消弧元件，在第1箝位二极管以及第2箝位二极管的接点与第2直流端子连接的三电平逆变器门控方法中，对第3自消弧元件以及第5自消弧元件同时进行导通控制，一同对于第2自消弧元件以及第6自消弧元件同时进行导通控制。
又，在本发明涉及的三电平逆变器的门控方法中，使得第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比第3自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通，并且，使得第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比第2自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通。
又，在本发明涉及的三电平逆变器的门控方法中，当三电平逆变器的输出电流显示为正极性时，同时对于第3自消弧元件以及第5自消弧元件进行导通控制，当三电平逆变器的输出电流显示为负极性时，同时对于第2自消弧元件以及第6自消弧元件进行导通控制。
又，本发明涉及的三电平逆变器的门控方法中，使得第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且使得在第3自消弧元件的导通期间中保持不导通状态，同时从第3自消弧元件结束导通的时刻起仅在规定时间导通，使得第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且使得在第2自消弧元件的导通期间中保持不导通状态，而且从第2自消弧元件结束导通的时刻起仅在规定时间导通。
又，在本发明涉及的三电平逆变器的门控方法中，使得第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且使得在第1自消弧元件以及第2自消弧元件同时为不导通的期间以外保持不导通状态，同时，从第3自消弧元件结束导通的时刻起使得仅在第1空载时间导通，使得第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且使得在第3自消弧元件以及第4自消弧元件同时在不导通的期间以外保持不导通状态，而且从第2自消弧元件结束导通的时刻起使得仅在第1空载时间导通。
附图说明
图1是用于说明本发明实施形态1-5的三电平逆变器的门控装置中的换向回路的电路结构图。
图2是表示适用于本发明实施形态1中三电平逆变器门控装置的门控电路的电路结构图。
图3是用于说明本发明实施形态1的三电平逆变器门控装置动作的时序图。
图4是表示适用于本发明实施形态2的三电平逆变器门控装置的门控电路的电路结构图。
图5是用于说明本发明实施形态2的三电平逆变器门控装置动作的时序图。
图6是表示适用于本发明实施形态3的三电平逆变器门控装置的门控电路的电路结构图。
图7是用于说明本发明实施形态3的三电平逆变器门控装置的正极性的动作时序图。
图8是用于说明本发明实施形态3的三电平逆变器门控装置的负极性的动作时序图。
图9是表示适用于本发明实施形态4的三电平逆变器门控装置的门控电路的电路结构图。
图10是用于说明本发明实施形态4的三电平逆变器门控装置动作的时序图。
图11是适用于本发明实施形态5的三电平逆变器门控装置的门控电路的电路结构图。
图12是用于说明本发明实施形态5的三电平逆变器门控装置动作的时序图。
符号说明
1三电平逆变器，2PWM电路，3、3a-3d门控电路，3b1-3b6选择电路，3c1、3c2异电路，3d3、3d4与门电路，3d5、3d6或门电路，3P、3N、3d1、3d2、6P1、6N1反相电路，31-34、31a-34a导通延迟电路，35a、36a截止延迟电路，4、41-46门驱动电路，5电流检测器，6P正极性比较器，6N负极性比较器，D5、D6箝位二极管，Iout输出电流，P、C、N直流端子，PT1-PT6门导通脉冲，SP、SN导通控制指令，ST1-ST6门信号，S6P、S6N电流极性信号，T1-T6自消弧元件，Td空载时间，Td1第1空载时间，Td2第2空载时间
具体实施形态
实施形态1
以下，参照附图对于本发明实施形态1进行详细说明。
图1是用于说明本发明实施形态1的换向回路的电路结构图，一般地，表示三电平逆变器主电路一个相的构造。
在图1中，1是三电平逆变器(以下，简称逆变器)，P、C、N是逆变器1的直流端子。
直流端子P、C、N分别具有“+”、“0”、“-”3个电位(3个电平)。
C1、C2是串联插入在直流P、P间的直流电容，直流电容C1插入在直流端子P、C间，直流电容C2连接在直流端子C、N之间。
T1、T2、T3、T4是串联连接在直流端子P、N间的自消弧元件，自消弧元件T2以及T3的中间接点构成逆变器1的输出端，并且输出交流电压Vout。
D1、D2、D3、D4是分别反相与各自消弧元件T1、T2、T3、T4并联连接的二极管。
D5是直流端子P侧的箝位二极管，它插入在自消弧元件T1以及T2的中间接点与直流端子C之间。
D6是直流端子N侧的箝位二极管，它插入在自消弧元件T3以及T4的中间接点与直流端子C之间。
T5、T6是分别与各箝位二极管D5、D6反向并联连接的自消弧元件。
L1、L2、L3、L4是在逆变器1内形成的4个换向回路，它利用各自消弧元件T2、T3、T5、T6的导通、截止而形成。
其次，对于图1所示的逆变器1的基本的换向回路L1、换向回路L2、换向回路L3、换向回路L4的切换形成动作进行说明。
在图1中，在自消弧元件T1(或者二极管D1)与自消弧元件T5(或者箝位二极管D5)之间进行换向时形成换向回路L1。
换向回路L1，通过直流电容C1->自消弧元件T1(或二极管D1)->自消弧元件T5(箝位二极管D5)，组成闭合回路。)
在自消弧元件T1(或者二极管D1)与自消弧元件T3(或者箝位二极管D3)之间进行换向时形成换向回路L2，形成下述流向的闭合回路，直流电容C1->自消弧元件T1(或者二极管D1)->自消弧元件T2(或者二极管D2)->自消弧元件T3(或者二极管D3)->自消弧元件T6(或者箝位二极管D6)。
换门回路L3在自消弧元件T2(或二极管D2)和自消弧元件T4(或二极管D4)之间换向时形成，通过直流电容C2->自消弧元件T5(或者箝位二极管D5)->自消弧元件T2(或者二极管D2)->自消弧元件T3(或者二极管D3)->自消弧元件T4(或者二极管D4)形成闭合回路。
在自消弧元件T6(或者箝位二极管D6)与自消弧元件T4(或者二极管D4)之间进行换向时形成换向回路L4，并构成下述流向的闭合回路(闭环)，直流电容C2->自消弧元件T6(或者箝位二极管D6)->自消弧元件T5(或者箝位二极管D5)。
又，在各换向回路L1、换向回路L2、换向回路L3、换向回路L4的闭环的描述中，例如，意味着“自消弧元件T1(或者二极管D1)”意味着根据逆变器1的输出电流Iout的极性，使自消弧元件T1或二极管D1中的任意一个导通。
这里，若关注换向回路L1、换向回路L2、换向回路L3、换向回路L4的布线结构阻抗，通过比较形成闭环的半导体元件(自消弧元件、二极管)的串联个数，可见换向回路L1、L4的布线结构阻抗比换向回路L2、L3的布线结构阻抗小。
其次，参照图2的电路结构图，对于本发明实施形态1的门控装置的具体电路构造进行说明。
在图2中，2是PWM电路，它生成供给直流端子P侧的自消弧元件T1、T3(参照图1)的导通控制指令SP、以及供给直流端子N侧的自消弧元件T2、T4的导通控制指令SN。
3是与PWM电路2连接门控电路，根据导通控制指令SP以及SN，输出对应于自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6的门控指令ST1、门控指令ST2、门控指令ST3、门控指令ST4、门控指令ST5、门控指令ST6。
在门控电路3内，3P、3N是将导通控制指令SP、SN的符号反相的反相电路，31-34是具有延迟空载时间Td(实际上Td＝数10μm)要素的导通延迟电路。
导通延迟电路31根据导通控制指令对自消弧元件T1输出门信号ST1。
导通延迟电路32通过反相电路3N并根据符号反相的导通控制指令SN，对自消弧元件T2以及T6输出门信号ST2。
导通延迟电路33通过反相电路3P根据符号反相后的导通控制指令SP向自消弧元件T3以及T5输出门信号ST3。
导通延迟电路34根据导通控制指令SN向自消弧元件T4输出门信号ST4。
4是驱动自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6的各门的门驱动电路，根据来自门控电路3的各门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4，向各自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6输出门导通脉冲PT1、门导通脉冲PT2、门导通脉冲PT3、门导通脉冲PT4、门导通脉冲PT5、门导通脉冲PT6。
在门驱动电路4内，41-46是对应于各自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6的门电路。
其次，参考图1以及图3，对于图2所示本发明实施形态1的门控动作进行说明。
图3是表示图2中门控电路3的动作时序图。
在图3中，从PWM电路2输出的导通控制指令SP以及SN的稳定动作逻辑(换向时除外)是对于逆变器1的输出电压Vout具有“P”、“0”、“N”这3个方式。
第1方式“P”指SP＝1、SN＝0时(时刻t1以前的状态)导通自消弧元件T1、T2，且逆变器1的输出电压Vout为“+”电位的方式。
第2方式“0”指SP＝0、SN＝0时(时刻t1-t3、时刻t5-t7的状态)导通自消弧元件T2、T3、T5、T6，且逆变器1的输出电压Vout为“0”电位的方式。
第3方式“N”指SP＝0、SN＝1时(时刻t3-t5的状态)导通自消弧元件T3、T4，且逆变器1的输出电压Vout为“-”电位的方式。
如此，在时刻t1以前的期间中，为第1方式“P”(SP＝1、SN＝0、ST1＝ST2＝1)。向自消弧元件T1、T2供给门导通脉冲PT1、PT2。
又，在ST2＝1的情况下，即使向自消弧元件T6供给门导通脉冲PT6，而由于自消弧元件T3、T4截止，故没有输出电流Iout。
此后，在时刻t1，当SP＝0时，虽然ST1＝0，但ST2依旧为ST2＝1的状态。
接着，在与导通延迟电路33的导通动作延迟时间Td相当的时刻t2中，ST3＝1，向自消弧元件T3、T5供给门导通脉冲PT3、PT5。
这里，当将逆变器1的输出电流Iout(参照图1)的极性设定为正时，在时刻t1-t2的期间输出电流Iout为负极性的情况下，该输出电流Iout通过二极管D2以及D1流向直流端子P。
在时刻t2，当自消弧元件T3以及T5导通时，同时产生换向回路L1以及L2。此时，若对二极管D1反相恢复，则输出电流Iout分流为二极管D2->自消弧元件T5->直流端子C的路径与自消弧元件T3->箝位二极管D6->直流端子C的路径。
这里，如上所述，由于换向回路L1的布线结构阻抗比换向电路L2小，故换向回路L1内的自消弧元件T5的电流比换向回路L2内的自消弧元件T3的电流大。
又，与没有设置自消弧元件T5时的换向回路L2的阻抗相比，能够等价地减小并联的换向回路的阻抗。
接着，时刻t2-t3的期间是第2方式“0”(SP＝0、SN＝0、ST2＝ST3＝1)，向自消弧元件T2、T3、T5、T6供给门导通脉冲PT2、PT3、PT5、PT6。
其次，在时刻t3，当SP＝0、SN＝1时，ST2＝0，自消弧元件T2以及T6截止。
此时，当输出电流Iout为正极性的情况下，分流成直流端子C->箝位二极管D5->自消弧元件T2的路径与直流端子C->自消弧元件T6->二极管D3的路径电流通过换向回路L3以及L4换向列直流端子C->二极管D4->二极管D3的路径。
又，与没有设置自消弧元件T6时的换向回路L3的阻抗相比，能够等价地减小并联的换向回路的阻抗。
接着，在与导通延迟电路34的导通动作延迟时间Td相当的时刻t4，ST4＝1，向自消弧元件T4供给门导通脉冲PT4。
此时，由于将门导通脉冲PT3、PT4、PT5供给自消弧元件T3、T4、T5，故为第3方式“N”的状态。
其次，在时刻t5，当SN＝0时，ST4＝0，自消弧元件T4截止。
接着，在与导通延迟电路32的导通动作延迟时间Td相当的时刻t6，ST2＝1，向自消弧元件T2、T6供给门导通脉冲PT2、PT6。
这里，在t6的稍前，输出电流Iout为正极性，且以直流端子N->二极管D4->二极管D3的路径流动的情况下，当自消弧元件T2以及T6导通时，换向回路L3以及L4换向成直流端子C->箝位二极管D5->自消弧元件T2路径与直流端子C->自消弧元件T6->二极管D3路径的分流路径。
因此，与没有设置自消弧元件T5时换向回路L2的阻抗相比，能够等价地减小并联的换向回路的阻抗。
其次，在时刻t7，当SP＝1时，ST3＝0，自消弧元件T3以及T5截止。
此时，当输出电流Iout为负极性时，从二极管D2->自消弧元件T5->直流端子C的路径与自消弧元件T3->箝位二极管D6->直流端子C路径的分流路径的流动状态，换向回路L1以及L2换向到二极管D2->二极管D1->直流端子P的路径。
因此，与没有设置自消弧元件T5时的换向回路L2的阻抗相比，能够等价地减小并联换向回路的阻抗。
如上所述，同时导通控制自消弧元件T2以及T6，同时控制自消弧元件T3以及T5，在第2方式“0”的情况下，形成自消弧元件T2、T3、T5、T6门导通的状态。
由此，在换向时，由于同时产生换向回路L1以及L2(或者换向回路L3以及L4)，故能够减小并联的换向回路的阻抗，能够防止形成换向回路的自消弧元件的损坏。
实施形态2
又，在上述实施形态1中，将各导通延迟电路31、导通延迟电路32、导通延迟电路33、导通延迟电路34的空载时间Td设定为一定，但也可以设定成不同的空载时间并且移动各自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6的导通截止时刻。
图4是表示使自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6的导通截止时刻移动过的、本发明实施形态2的门控装置的方框图，对于与上述(参照图2)相同的部分采用同一符号或在符号后加“a”，不再详细描述。
在图4中，3a是与PWM电路2连接的门控电路，它根据导通控制指令SP以及SN向自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6输出门指令ST1、门指令ST2、门指令ST3、门指令ST4、门指令ST5、门指令ST6。
在门控电路3a内，31a-34a是具有第2空载时间Td2(＞Td)的延迟要素的导通延迟电路，32以及33是具有第1空载时间Td的延迟要素的导通延迟电路，35a以及36a是具有第1空载时间Td1(＜Td)的延迟要素的空载电路。
导通延迟电路32与反相电路3N的输出端连接，导通延迟电路33与反相电路3P的输出端连接。
又，截止延迟电路35a、36a分别与导通延迟电路33、32连接。
导通延迟电路31a、导通延迟电路32a、导通延迟电路33a、导通延迟电路34a与所述的导通延迟电路31、导通延迟电路32、导通延迟电路33、导通延迟电路34相同地，根据导通控制指令SP、SN向自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4输出门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4。
导通延时电路33及截止延时电路35a，通过反相电路3P，根据符号反相过的导通控制指令，对自消弧元件T5输出门信号ST5。
导通延迟电路32以及截止延迟电路36a通过反相电路3N根据符号反相后导通控制指令SN，向自消弧元件T6输出门信号ST6。
从门控电路3a输出的各门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4、门信号ST5、门信号ST6通过门驱动电路4而成为门导通脉冲PT1、门导通脉冲PT2、门导通脉冲PT3、门导通脉冲PT4、门导通脉冲PT5、门导通脉冲PT6，并施加到各自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6的门上。
其次，参照图1以及图5的时序图，对于图4所示的本发明实施形态2的门控电路3a的动作进行说明。
首先，在时刻t1，当SP＝0时，ST1＝0，自消弧元件T1截止。
接着，在从时刻t1开始经过空载时间Td后的时刻t2，由于导通延迟电路33，ST51＝1，自消弧元件T5导通。
另一方面，在由导通延迟电路33a从时刻t1仅延迟第2空载时间(以下，简称为“空载时间”)Td2的时刻t2’，ST3＝1，自消弧元件T3导通。
这里，对于空载时间Td以及Td2之间，存在Td2＞Td1的关系，故自消弧元件T5的导通时刻t2在自消弧元件T3的导通时刻t2’之前。
因此，当输出电流Iout为负极性时，在时刻t2自消弧元件T5导通时，由于换向回路L1，从二极管D1向自消弧元件T5换向，故能够减小换向阻抗。
此后，当在时刻t2’自消弧元件T3导通时，输出电流Iout分流成自消弧元件T3->箝位二极管D6的路径。
其次，在时刻t3，SN＝1时，ST2＝0，自消弧元件T2截止。
此时，当输出电流Iout为正极性的情况下，箝位二极管D5->自消弧元件T2的路径的分流电流换向成自消弧元件T6->二极管D3的分流路径。
此后，在由截止延迟电路36a从时刻t3起仅延迟第1空载时间(以下，仅称为“空载时间”)Td1后的时刻t4’，ST6＝0，自消弧元件T6截止。
因此，由于换向回路L4而换向到二极管D4，故能够减小换向阻抗。
接着，在由导通延迟电路34a从时刻t3起经过空载时间Td2后的时刻t4，ST4＝1，自消弧元件T4导通。
这里，若在空载时间Td、Td1以及Td2之间存在满足下式(1)的关系，则时刻t4’与时刻t4的时间间隔相当于空载时间Td。
Td2-Td1＝Td     …(1)
其次，在时刻t5，当SN＝0时，ST4＝0，自消弧元件T4截止。
接着，在由导通延迟电路32从时刻t5起经过空载时间Td后的时刻t6，ST6＝1，自消弧元件T6导通。
此时，当输出电流Iout为正极性的情况下，由于利用换向回路L4从二极管D4换向到自消弧元件T6，故能够减小换向阻抗。
接着，在由导通延迟电路32a从时刻t5开始经过空载时间Td2之后的时刻t6’，ST2＝1，自消弧元件T2导通。
由此，从自消弧元件T6->二极管D3的路径分流成箝位二极管D5->自消弧元件T2的路径。
其次，在时刻t7，当SP＝1时，ST3＝0，自消弧元件T3截止。
此时，当输出电流Iout为负极性时，自消弧元件T3->箝位二极管D6的路径的分流电流换向成二极管D2->自消弧元件T5的分流路径。
此后，在由截止延迟电路35a仅延迟空载时间Td1的时刻t8’，ST5＝0，自消弧元件T5截止。
因此，由于换向回路L1而换向到二极管D1，故能够减小换向阻抗。
接着，由导通延迟电路31a从时刻t7起经过空载时间Td2之后的时刻t8，ST1＝1，自消弧元件T1导通。
利用上述的门控，自消弧元件T5在自消弧元件T3开始导通的时刻之前开始导通，并且比自消弧元件T3结束导通的时刻更晚结束导通。
另一方面，自消弧元件T6在自消弧元件T2开始导通的时刻之前开始导通，同时比自消弧元件T2的结束导通时刻更晚结束导通。
由此，在换向回路L1以及L4能够进行换向动作，能够进一步降低换向阻抗。
实施形态3
又，在上述实施形态2中，仅根据导通控制指令SP、SN生成门控信号ST1、门控信号ST2、门控信号ST3、门控信号ST4、门控信号ST5、门控信号ST6，但也可以根据输出电流Iout的极性检测值切换生成门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4、门信号ST5、门信号ST6。
图6是表示采用输出电流Iout的极性检测值的本发明实施形态3的三电平逆变器以及门控装置的方框图。
在图6中，对于与上述(参照图1、图2、图4)相同的部分，采用同一符号，或在符号之后附加“b”并不再详细说明。又，这里，为了简化图面，省略门驱动电路4的图示。
在图6中，3b是与PWM电路2连接门控电路，它根据导通控制指令SP、SN以及输出电流Iout向自消弧元件T1、自消弧元件T2、自消弧元件T3、自消弧元件T4、自消弧元件T5、自消弧元件T6输出门指令ST1、门指令ST2、门指令ST3、门指令ST4、门指令ST5、门指令ST6。
此时，作为门控电路3b的输入信号，不仅可以是来自PWM电路2的导通控制指令SP、SN，也可以附加输出电流Iout的电流极性信号S6P、S6N与各电流极性信号S6P、S6N的反相信号。
5是检测输出电流Iout的电流检测器，6P是判别输出电流Iout的正极性的正极性比较器，6N是判别输出电流Iout的负极性的负极性比较器，6P是正极性比较器，6N是负极性比较器，6P1是将来自正极性比较器6P的电流极性信号S6P反相的反相电路，6N1是将来自负极性比较器6N的电流极性信号S6N反相的反相电路。
将电流检测器5的输出信号输入到正极性比较器6P以及负极性比较器6N。
来自正极性比较器6P以及负极性比较器6N的各电流极性信号S6P、S6N直接提供给门控电路3b，同时通过各反相电路6P1、6N1将符号反相后的信号提供给门控电路3b。
在门控电路3b内，3b1-3b6是选择电路，分别由并联设置在输入侧的2个与门电路与取各与门电路的输出信号逻辑和的或门电路构成。
门控电路3b加上导通延迟电路31-34、31a-34a与截止延迟电路35a、36a，还具备选择电路3b1、选择电路3b2、选择电路3b3、选择电路3b4、选择电路3b5、选择电路3b6。
在选择电路3b1中，一方的与门电路与负电流极性信号S6N响应并使得导通延迟电路31a(空载时间Td2)的输出信号通过，另一方的与门电路与电流极性信号S6N的反相值响应并使得导通延迟电路31(空载时间Td)的输出信号通过。
在选择电路3b2中，一方的与门电路与正电流极性信号S6P响应并使得导通延迟电路32a(空载时间Td2)的输出信号通过，另一方的与门电路与电流极性信号S6P的反相值响应并使得导通延迟电路32(空载时间Td)的输出信号通过。
在选择电路3b3中，一方的与门电路与负电流极性信号S6N响应并使得导通延迟电路33a(空载时间Td2)的输出信号通过，另一方的与门电路与电流极性信号S6N的反相值响应并使得导通延迟电路33(空载时间Td)的输出信号通过。
在选择电路3b4中，一方的与门电路与正电流极性信号S6P响应并使得导通延迟电路34a(空载时间Td2)的输出信号通过，另一方的与门电路与电流极性信号S6P反相值响应并使得导通延迟电路34(空载时间Td)的输出信号通过。
在选择电路3b5中，一方的与门电路与负电流极性信号S6N响应并使得由导通延迟电路33(空载时间Td)以及截止延迟电路35a(空载时间Td1)形成的串联电路的输出信号通过，另一方的与门电路与电流极性信号S6N的反相值响应并使得导通延迟电路33的输出信号通过。
在选择电路3b6中，一方的与门电路与正电流极性信号S6P响应并使得由导通延迟电路32(空载时间Td)以及截止延迟电路36a(空载时间Td1)形成的串联电路的输出信号通过，另一方的与门电路与电流极性信号S6P的反相值响应并使得导通延迟电路32的输出信号通过。
如上所述，根据来自正极性比较器6P以及负极性比较器6N的电流极性信号S6P、S6N与反相电路6P1、6N1的各输出信号，选择导通延迟电路31、导通延迟电路32、导通延迟电路33、导通延迟电路34、31a-34a、截止延迟电路35a以及36a的各输出信号，将通过各选择电路3b1、选择电路3b2、选择电路3b3、选择电路3b4、选择电路3b5、选择电路3b6的门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4、门信号ST5、门信号ST6供给门驱动电路4(参照图2)。
正极性比较器6P以及负极性比较器6N的比较电平，为了防止因输出电流Iout的脉动，各电流极性信号S6P、S6N几乎同时成为“1”(高电平)从另电平起、分别隔开设定。
即，在图6的框图内，如特性波形所示，正极性比较器6P的比较电平Ip设定为比输出电流Iout的零电平大的值，负极性比较器6N的比较电平In设定为比输出电流Iout的零电平小的值。
再者，如图6的框图内的虚线所示，在正极性比较器6P以及负极性比较器6N的比较动作中，若比较输出的导通截止电平具有滞后特性，则能够可靠地防止产生波动。
其次，参照图7以及图8的时序图，对于门控电路3b的动作进行说明。
图7表示逆变器1的输出电流Iout为正极性时的动作，门信号ST5与图3内的波形相对应，门信号ST6与图5内的波形相对应。此时，来自正极性比较器6P的电流极性信号S6P为“1”，来自负极性比较器6N的电流极性信号S6N为“0”。
又，图8表示逆变器1的输出电流Iout为负极性时的动作，门信号ST5与图5内的波形相对应，门信号ST6与图3内的波形相对应。此时，来自正极性比较器6P的电流极性信号S6P为“0，来自负极性比较器6N的电流极性信号S6N为“1”。
首先，如图7所示，当逆变器1的输出电流Iout为正极性时，S6P＝1、S6N＝0，通过了选择电路3b1、选择电路3b2、选择电路3b3、选择电路3b4、选择电路3b5、选择电路3b6的各门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4、门信号ST5、门信号ST6的选择动作如下所述。
即，分别选择导通延迟电路31的输出作为门信号ST1、选择导通延迟电路32a的输出作为门信号ST2、选择截止延迟电路33的输出作为门信号ST3、选择导通延迟电路34a的输出作为门信号ST4、选择导通延迟电路33的输出作为门信号ST5、选择截止延迟电路36a的输出作为门信号ST6。
这里，在时刻t1附近以及时刻t7附近，若输出电流Iout为正极性，则由于二极管D1为不导通状态，故如上述(参照图5)那样，没有必要使得自消弧元件T5在自消弧元件T3开始导通时刻之前开始导通并且比自消弧元件T3结束导通时刻更晚结束导通。
因此，在图7中，如上所述(参照图3)，通过同时导通控制自消弧元件T3以及T5，例如能够将从时刻t1到自消弧元件T3的导通时刻t2为止的时间缩短为空载时间Td，能够提高对于PWM电路2的输出信号的门控响应特性。
另一方面，如图8所示，当逆变器1的输出电流Iout为负极性时，S6P＝0、S6N＝1，通过了选择电路3b1、选择电路3b2、选择电路3b3、选择电路3b4、选择电路3b5、选择电路3b6的各门信号ST1、门信号ST2、门信号ST3、门信号ST4、门信号ST5、门信号ST6的选择动作如下所述。
即，分别选择导通延迟电路31a的输出作为门信号ST1、选择导通延迟电路32的输出作为门信号ST2、选择截止延迟电路33a的输出作为门信号ST3、选择导通延迟电路34的输出作为门信号ST4、选择截止延迟电路35a的输出作为门信号ST5、选择导通延迟电路32的输出作为门信号ST6。
这里，在时刻t3附近以及时刻t5附近，若逆变器1的输出电流Iout为负极性，则由于二极管D4为不导通状态，故如上述(参照图5)那样，没有必要使得自消弧元件T6在自消弧元件T3开始导通时刻之前开始导通并在自消弧元件T3结束导通时刻更晚结束导通。
因此，在图8中，如上所述(参照图3)，通过对自消弧元件T2以及T6同时极性导通控制，例如能够将从时刻t5到导通自消弧元件T2以及T6的时刻t6为止的时间缩短为空载时间Td，能够提高对PWM电路2输出信号的门控响应特性。
如此，响应于逆变器1的输出电流Iout的正负极性，如图7或图8所示那样，通过切换门信号ST5、ST6，能够通过同时对自消弧元件T3、T5的导通控制缩短时刻t1-t2的时间，而且，通过同时对自消弧元件T2、T6的导通控制缩短时刻t5-t6的时间，能够提高对PWM电路2输出信号的门控响应特性。
实施形态4
又，在上述实施形态2中，原样地将截止延迟电路35a、36a的输出输入到门驱动电路4，而也可以通过异门电路输入到门驱动电路4。
图9是表示设有异门电路的本发明实施形态4的三电平逆变器的门控装置的方框图。
在图9中，对于与上述(参照图4)相同的部分，采用同一符号，或在符号之后附加“c”，不再详细描述。
此时，门控电路3c加上上述(参照图5)的构造，还具备异门电路3c1、3c2，异门电路3c1取导通延迟电路33a与截止延迟电路35a的各输出信号的“异”并且生成门信号ST5，异门电路3c2取导通延迟电路32a与截止延迟电路36a的各输出信号的“异”并且生成门信号ST6。
其次，参照图10的时序图，对于图9所示的本发明上述相同4的门控电路3C的动作进行说明。
在图10中，仅各门信号ST5、ST6的波形与上述(参照图5)不同。
在图10中，由于从异或门电路3c1输出的门信号ST5是从导通延迟电路33a输出的门信号ST3与截止延迟电路35a的输出信号(图5内的门信号ST5)的“异”，故在从时刻t2到时刻t2’的期间与从时刻t7到时刻t8’的期间中，门信号ST5为“1”，自消弧元件T5导通。
又，由于从异门电路3c2输出的门信号ST6是从导通延迟电路32a输出的门信号ST2与截止延迟电路36a的输出信号(图5内的门信号ST6)的“异”，故在从时刻t4到时刻t4’为止的期间与从时刻t6到时刻t6’的期间中，门信号ST6为“1”，自消弧元件T6导通。
如图10所示，通过控制自消弧元件T5、T6的导通，与上述相同地，不仅能够获得减小换向时阻抗的效果，而且，能够缩短门导通脉冲PT5、PT6的产生期间，能够减少门驱动电路4的电耗。
实施形态5
又，在上述实施形态4中，仅追加了异门电路3c1、3c2，而当自消弧元件T1、T2(或者T3、T4)同时在门截止期间中向自消弧元件T5(或者T6)供给门导通脉冲PT5(或者PT6)时，也可以追加用于使自消弧元件T1、T2(或者T3、T4)的电压均匀分担的逻辑电路。
图11是表示设有电压均匀分担用逻辑电路的本发明实施形态5的三电平逆变器的门控装置的方框图。
在图11中，对于与上述(参照图9)相同的部分，采用同一符号，或在符号之后加上“d”不再详细描述。
此时，门控电路3d加上上述(参照图9)构造，还具备反相电路3d1、3d2、与门电路3d3、3d4以及或门电路3d5、3d6。
反相电路3d1、3d2将导通延迟电路32a以及导通延迟电路33a的各输出信号反相，并分别输入与门电路3d3、3d4。
与门电路3d3取截止延迟电路35a以及反相电路3d1的各输出信号的逻辑积，并输入到或门电路3d5
与门电路3d4取截止延迟电路36a以及反相电路3d2的各输出信号的逻辑积，并输入到或门电路3d6。
与门电路3d5取异门电路3c1以及与门电路3d3的各输出信号的逻辑和，并生成门信号ST5。
与门电路3d6取异门电路3c2以及与门电路3d4的各输出信号的逻辑和，并生成门信号ST6。
其次，参照图12的时序图，对于图11所示的本发明实施形态5的门控电路3d的动作进行说明。
在图12中，仅各门信号ST5、ST6的波形与上述(参照图5、图10)不同。
此时，与门电路3d3的输出波形由于是截止延迟电路35a的输出信号(图5内的门信号ST5)与导通延迟电路32a的输出信号(门信号ST2)的反相信号的逻辑积，故它在时刻t3到时刻t6’的期间中为“1”。
又，从或门电路3d5输出的信号ST5由于为异门电路3c1的输出信号(图10的门信号ST5)与与门电路3d3的输出信号的逻辑和，故成为图12所示的波形。
另一方面，与门电路3d4的输出波形由于是截止延迟电路36a的输出信号(图5内的门信号ST6)与导通延迟电路33a的输出信号(门信号ST3)的反相信号的逻辑积，故它在到时刻t2’为止的期间与到时刻t7以后的期间中为“1”。
又，从或门电路3d6输出的信号ST6由于为异或门电路3c2的输出信号(图10的门信号ST6)与与门电路3d4的输出信号的逻辑和，故成为图12所示的波形。
结果，自消弧元件T1、T2同时在门截止期间中向自消弧元件T5供给门导通脉冲PT5时，与换向动作无关，但能够使得自消弧元件T1、T2的电压均匀分担。
同样地，自消弧元件T3、T4同时在门截止期间中向自消弧元件T6供给门导通脉冲PT6时，与换向动作无关，但能够使得自消弧元件T3、T4的电压均匀分担。
如上所述，根据本发明，由于具备：具有第1电位电平、第2电位电平、第3电位电平的第1直流端子、第2直流端子、第3直流端子；串联连接在第1以及第3直流端子之间的第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件；反相并联连接在第1及第2自消弧元件的接点与第3及第4自消弧元件的接点之间的第1以及第2箝位二极管；分别反相并联连接在第1及第2箝位二极管的各自两端上的第5以及第6自消弧元件，在第1及第2箝位二极管的接点与第2直流端子连接的三电平逆变器的门控装置中，具备：生成对第1及第3自消弧元件供给第1导通控制指令与对第2及第4自消弧元件供给第2导通控制指令的PWM电路；和根据第1及第2导通控制指令生成对第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件、第5自消弧元件、第6自消弧元件的门的门信号的门控电路，其中，门控电路包含：将第1以及第2导通控制指令各个反相的第1以及第2反相电路；根据第1以及第2导通控制指令与反相后的第1以及第2导通控制指令生成门信号的延迟电路组，同时对于第3以及第5自消弧元件进行导通控制，同时对于第2以及第6自消弧元件进行导通控制，使得在自消弧元件间换向时形成最短的换向回路，因此，能够获得减小换向回路的阻抗并防止自消弧元件损坏的三电平逆变器门控装置及方法。
又，根据本发明，由于延迟电路组包含：生成对第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件供给第1门信号、第2门信号、第3门信号、第4门信号的第1导通延迟电路、第2导通延迟电路、第3导通延迟电路、第4导通延迟电路；由生成对第5自消弧元件供给第5门信号的第5导通延迟电路以及第1截止延迟电路形成的第1串联电路；由生成对第6自消弧元件供给第6门信号的第6导通延迟电路以及第2截止延迟电路形成的第2串联电路，将第1以及第2截止延迟电路的第1空载时间设定为比第5以及第6导通延迟电路的空载时间短，将第1导通延迟电路、第2导通延迟电路、第3导通延迟电路、第4导通延迟电路的第2空载时间设定为比第5以及第6导通延迟电路的空载时间长，第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比第3自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通，第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比第2自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通，因此，能够获得进一步减小换向阻抗的三电平逆变器的门控装置及方法。
又，根据本发明，由于门控装置还具备：生成与三电平逆变器输出电流的极性对应的电流极性信号的正极性比较器以及负极性比较器；将来自正极性比较器以及负极性比较器的各电流极性信号各个反相的第3以及第4反相电路，门控电路包含根据各电流极性信号与第3以及第4反相电路的各输出信号切换选择门信号的第1选择电路、第2选择电路、第3选择电路、第4选择电路、第5选择电路、第6选择电路，当输出电流显示为正极性时，同时控制导通第3以及第5自消弧元件，当输出电流显示为负极性时，同时控制导通第2以及第6自消弧元件，因此，能够获得缩短时间并且提高了对PWM输出信号门控响应特性的三电平逆变器的门控装置以及方法。
又，根据本发明，由于门控装置的门控电路包含：取第3导通延迟电路的输出信号与第1串联电路的输出信号的“异”并且生成对第5自消弧元件的门供给门信号的第1异门电路；取第2导通延迟电路的输出信号与第2串联电路的输出信号的“异”并且生成对第6自消弧元件的门供给门信号的第2异门电路，第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，并且第5自消弧元件在第3自消弧元件的导通期间中保持不导通状态，同时从第3自消弧元件的结束导通时刻起仅导通第1空载时间，第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，并且第6自消弧元件在第2自消弧元件的导通期间中保持不导通状态，同时从第2自消弧元件的结束导通时刻起仅导通第1空载时间，因此，能够获得一种三电平的门控装置以及方法，它除了减小换向时的阻抗的效果之外，还具有能够缩短门导通脉冲的产生期间并且能够减小门驱动电路电耗的效果。
又，根据本发明，由于门控电路包含：将第2以及第3导通延迟电路的输出信号分别反相的第5以及第6反相电路；取第1串联电路输出信号与第5反相电路输出信号逻辑积的第1与门电路；取第1异门电路输出信号与第1与门电路输出信号逻辑和并且向第5自消弧元件的门供给门信号的第1或门电路；取第2串联电路输出信号与第6反相电路输出信号逻辑积的第2与门电路；取第2异或门电路输出信号与第2与门电路输出信号逻辑和并且向第6自消弧元件的门供给门信号的第2或门电路，第5自消弧元件在第3自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且在第1以及第2自消弧元件同时为不导通的期间以外保持不导通状态，而且从第3自消弧元件结束导通的时刻起仅导通第1空载时间，第6自消弧元件在第2自消弧元件开始导通的时刻之前开始导通，并且在第3以及第4自消弧元件同时为不导通的期间以外保持不导通状态，而且从第2自消弧元件结束导通的时刻起仅导通第1空载时间，因此，能够获得一种三电平逆变器的门控装置以及方法，它在第1以及第2(或者第3以及第4)自消弧元件同时门截止的期间中，向第5(或者第6)自消弧元件T5供给门导通脉冲时，能够使得第1(或者第2)自消弧元件的电压均匀分担。

Claims (10)

1.一种三电平逆变器的门控装置，具备：具有第1电位电平、第2电位电平、第3电位电平的第1直流端子、第2直流端子、第3直流端子；串联连接在所述第1直流端子以及第3直流端子之间的第1自消弧元件(T1)、第2自消弧元件(T2)、第3自消弧元件(T3)、第4自消弧元件(T4)；反向并联连接在所述第1自消弧元件(T1)及第2自消弧元件(T2)的接点与所述第3自消弧元件(T3)及第4自消弧元件(T4)的接点之间的第1箝位二极管(D5)以及第2箝位二极管(D6)；以及分别反向并联连接在所述第1箝位二极管(D5)及第2箝位二极管(D6)的各自的两个端子之间的第5自消弧元件(T5)以及第6自消弧元件(T6)，并且所述第1箝位二极管(D5)及第2箝位二极管(D6)的接点与所述第2直流端子连接，其特征在于，
具备生成供给所述第1自消弧元件(T1)及第3自消弧元件(T3)第1导通控制指令以及供给所述第2自消弧元件(T2)及第4自消弧元件(T4)第2导通控制指令的PWM电路；以及根据所述第1导通控制指令及第2导通控制指令生成供给所述第1自消弧元件(T1)、第2自消弧元件(T2)、第3自消弧元件(T3)、第4自消弧元件(T4)、第5自消弧元件(T5)、第6自消弧元件(T6)的门信号的门控电路，
所述门控电路包含：将所述第1导通控制指令以及第2导通控制指令分别反相的第1反相电路以及第2反相电路；以及根据所述第1导通控制指令以及第2导通控制指令与反相后的所述第1导通控制指令以及第2导通控制指令生成所述门信号的延迟电路组，
同时对所述第3自消弧元件(T3)及第5自消弧元件(T5)进行导通控制，并且同时对所述第2自消弧元件(T2)及第6自消弧元件(T6)进行导通控制。
2.如权利要求1所述的三电平逆变器的门控装置，其特征在于，
所述延迟电路组包含：生成供给所述第1自消弧元件、第2自消弧元件、第3自消弧元件、第4自消弧元件第1门信号、第2门信号、第3门信号、第4门信号的第1导通延迟电路、第2导通延迟电路、第3导通延迟电路、第4导通延迟电路；由生成供给所述第5自消弧元件第5门信号的第5导通延迟电路及第1截止延迟电路构成的第1串联电路；以及由生成供给所述第6自消弧元件第6门信号的第6导通延迟电路以及第2截止延迟电路构成的第2串联电路，
所述第1串联电路与所述第1反相电路的输出连接，所述第2串联电路与所述第2反相电路的输出连接，
将所述第1截止延迟电路以及第2截止延迟电路的第1空载时间设定成比所述第5通延迟电路以及第6导通延迟电路的空载时间短，
将所述第1导通延迟电路、第2导通延迟电路、第3导通延迟电路、第4导通延迟电路的第2空载时间设定成比所述第5导通延迟电路以及第6导通延迟电路的空载时间长，
所述第5自消弧元件在所述第3自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比所述第3自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通，
所述第6自消弧元件在所述第2自消弧元件开始导通时刻之前开始导通，同时，比所述第2自消弧元件的结束导通时刻晚结束导通。
3.如权利要求2所述的三电平逆变器的门控装置，其特征在于，
具备：生成与所述三电平逆变器输出电流的极性对应的电流极性信号的正极性比较器以及负极性比较器；和分别将从所述正极性比较器以及所述负极性比较器输出的各电流极性信号反相的第3反相电路以及第4反相电路，
所述门控电路包含根据所述各电流极性信号与所述第3反相电路以及第4反相电路的各输出信号切换选择所述门信号的第1选择电路、第2选择电路、第3选择电路、第4选择电路、第5选择电路、第6选择电路，
当所述输出电流显示为正极性时，同时控制导通所述第3自消弧元件以及第5自消弧元件，
当所述输出电流显示为负极性时，同时控制导通所述第2自消弧元件以及第6自消弧元件。
4.如权利要求2所述的三电平逆变器的门控装置，其特征在于，
所述门控电路包含：取所述第3导通延迟电路的输出信号与所述第1串联电路的输出信号的“异”并且生成供给所述第5自消弧元件的门的门信号的第1异门电路；以及取所述第2导通延迟电路的输出信号与所述第2串联电路的输出信号的“异”并且生成供给所述第6自消弧元件的门的门信号的第2异门电路，
所述第5自消弧元件在所述第3自消弧元件的导通期间保持非导通状态，同时从所述第3自消弧元件的结束导通时刻起仅在所述第1空载时间导通，
所述第6自消弧元件在所述第2自消弧元件的导通期间保持非导通状态，同时从所述第2自消弧元件的结束导通时刻起仅在所述第1空载时间导通。
5.如权利要求4所述的三电平逆变器的门控装置，其特征在于，
所述门控电路包含：将所述第2导通延迟电路以及第3导通延迟电路的输出信号分别反相的第5反相电路以及第6反相电路；取所述第1串联电路的输出信号与所述第5反相电路的输出信号的逻辑积的第1与门电路；取所述第1异门电路的输出信号与所述第1与门电路的输出信号的逻辑和并且生成向所述第5自消弧元件的门提供的门信号的第1或门电路；取所述第2串联电路的输出信号与所述第6反相电路的输出信号的逻辑积的第2与门电路；以及取所述第2异门电路的输出信号与所述第2与门电路的输出信号的逻辑和并且生成向所述第6自消弧元件的门提供的门信号的第2或门电路，
所述第5自消弧元件在所述第1自消弧元件以及所述第2自消弧元件同时不导通的期间以外保持不导通状态，
所述第6自消弧元件在所述第3自消弧元件以及所述第4自消弧元件同时不导通的期间以外保持不导通状态。
6.一种三电平逆变器的门控方法，该三电平逆变器具备：具有第1电位电平、第2电位电平、第3电位电平的第1直流端子、第2直流端子、第3直流端子；反向并联连接在所述第1自消弧元件(T1)以及第2自消弧元件(T2)的接点与所述第3自消弧元件(T3)以及第4自消弧元件(T4)的接点之间的第1箝位二极管(D5)以及第2箝位二极管(D65)；以及分别反向并联连接在所述第1箝位二极管(D5)以及第2箝位二极管(D6)的各两个端子之间的所述第5自消弧元件(T5)以及第6自消弧元件(T6)，
所述第1箝位二极管(D5)以及第2箝位二极管(D6)的接点与所述第2直流端子连接，其特征在于，
对所述第3自消弧元件(T3)以及第5自消弧元件(T5)同时进行导通控制，同时对所述第2自消弧元件(T2)以及第6自消弧元件(T6)同时进行导通控制。
7.如权利要求6所述的三电平逆变器的门控方法，其特征在于，
使所述第5自消弧元件较所述第3自消弧元件开始导通时刻先行开始导通，同时，较所述第3自消弧元件的结束导通时刻迟结束导通，
使所述第6自消弧元件较所述第2自消弧元件开始导通时刻先行开始导通，同时，较所述第2自消弧元件的结束导通时刻迟结束导通。
8.如权利要求7所述的三电平逆变器的门控方法，其特征在于，
当所述三电平逆变器的输出电流显示为正极性时，同时对于所述第3自消弧元件以及第5自消弧元件进行导通控制，
当所述三电平逆变器的输出电流显示为负极性时，同时对于所述第2自消弧元件以及第6自消弧元件进行导通控制，
9.如权利要求7所述的三电平逆变器的门控方法，其特征在于，
使所述第5自消弧元件在所述第3自消弧元件导通期间中保持不导通状态，而且从所述第3自消弧元件结束导通的时刻起仅导通规定时间，
使所述第6自消弧元件在所述第2自消弧元件导通期间保持不导通状态，同时从所述第2自消弧元件结束导通的时刻起仅导通规定时间。
10.如权利要求7所述的三电平逆变器的门控方法，其特征在于，
使所述第5自消弧元件在所述第1自消弧元件以及所述第2自消弧元件同时不导通期间以外保持不导通状态，同时从所述第3自消弧元件结束导通时刻起使其仅导通规定的时间，
使所述第6自消弧元件在所述第3自消弧元件及所述第4自消弧元件同时不导通期间以外保持不导通状态，同时从所述第2自消弧元件结束导通的时刻起仅使其导通所述规定的时间。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102694479A (zh) * 2012-05-25 2012-09-26 华为技术有限公司 一种电力电子电路

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6838925B1 (en) * 2003-10-07 2005-01-04 American Power Conversion Corporation Three level inverter
JP4581574B2 (ja) * 2004-09-08 2010-11-17 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP4599959B2 (ja) * 2004-09-17 2010-12-15 富士電機ホールディングス株式会社 マルチレベルコンバータ及びその制御方法
JP2009095075A (ja) * 2007-10-04 2009-04-30 Fuji Electric Systems Co Ltd ３レベル電圧可逆チョッパ装置
WO2009074172A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Mitsubishi Electric Europe B.V. Signal converter for generating switch drive signals for a multi-level converter, drive circuit, pulse-width-modulation signal generator, multi-level converter, methods and computer program
US7920394B2 (en) * 2008-05-13 2011-04-05 Hamilton Sundstrand Corporation Method to create PWM switching with near zero common mode noise
CN102906983B (zh) * 2010-07-15 2015-06-03 Abb技术有限公司 基于单元的dc/dc转换器
CN102111083A (zh) * 2011-03-17 2011-06-29 株洲南车时代电气股份有限公司 一种三电平逆变器死区效应仿真建模装置及其方法
CN102437770A (zh) * 2011-10-24 2012-05-02 阳光电源股份有限公司 一种单相半桥三电平逆变器
CN102427306A (zh) * 2011-10-24 2012-04-25 阳光电源股份有限公司 一种单相半桥三电平逆变器
JP5823609B2 (ja) * 2012-05-10 2015-11-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
EP2884651B1 (en) 2012-08-10 2021-07-21 Mitsubishi Electric Corporation Three-level power conversion device
US8929111B2 (en) * 2012-10-22 2015-01-06 Hamilton Sundstrand Corporation System and method for common-mode elimination in a multi-level converter
JP2014090581A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Toshiba Corp 電力変換装置および電力変換方法
US9716444B2 (en) * 2015-11-05 2017-07-25 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Pulse width modulation (PWM) for multi-level power inverters
US10581342B2 (en) 2017-07-10 2020-03-03 General Electric Company Three-level two-stage decoupled active NPC converter
DE102018219270B4 (de) 2018-11-12 2021-05-06 Kaco New Energy Gmbh Wechselrichter
CN111049408B (zh) * 2020-01-06 2020-10-13 山东华天电气有限公司 一种i型三电平驱动时序保护电路
CN113328647B (zh) * 2020-02-28 2022-07-08 北京金风科创风电设备有限公司 Npc型三电平变流器的控制电路及npc型三电平变流器
US20220109378A1 (en) * 2020-10-01 2022-04-07 Texas Instruments Incorporated Control for a multi-level inverter

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4617622A (en) * 1985-06-27 1986-10-14 Westinghouse Electric Corp. Switching time correction circuit for electronic inverters
JP2765315B2 (ja) * 1991-11-18 1998-06-11 株式会社日立製作所 電力変換装置及びこれを利用した電気車の制御装置
JP2884880B2 (ja) * 1992-02-12 1999-04-19 株式会社日立製作所 電力変換器の制御装置
JP3229897B2 (ja) * 1992-04-13 2001-11-19 三菱電機株式会社 ３レベル３相インバータ装置
JP2814837B2 (ja) * 1992-06-04 1998-10-27 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2888104B2 (ja) * 1993-09-01 1999-05-10 株式会社日立製作所 電力変換装置
US5917721A (en) * 1997-11-21 1999-06-29 Allen-Bradley Company, Llc Apparatus for reducing the effects of turn on delay errors in motor control

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102694479A (zh) * 2012-05-25 2012-09-26 华为技术有限公司 一种电力电子电路
CN102694479B (zh) * 2012-05-25 2015-04-08 华为技术有限公司 一种电力电子电路

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DE10238532A1 (de) 2003-05-08
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JP3625439B2 (ja) 2005-03-02

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