(57)【要約】【課題】サージ電圧を抑制するとともに、製造コストや取付コストを減少させる。【解決手段】各相のパワーモジュールの正電位側のスイッチング素子のコレクタ端子８ａ，８ｃ，８ｅを平面導体１４により接続して正電位側部分を形成するとともに、各相のパワーモジュールの負電位側のスイッチング素子のエミッタ端子９ｂ，９ｄ，９ｆを平面導体１５により接続して負電位側部分を形成し、Ｕ相、W相のパワーモジュールの各スイッチング素子のゲート端子を外端部側に配置して各平面導体１４，１５の縮小した端部から露出させ、該ゲート端子に配線２０を接続し、Ｖ相のパワーモジュールの各スイッチング素子のゲート端子と平面導体１４，１５との間に端部が各平面導体１４，１５から突出したゲート配線用プリント板１７を設け、ゲート配線用プリント板１７の突出端部に配線を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の逆変換回路の直流側正電位端子同士を平面導体により接続して正電位側部分を形成するとともに、前記逆変換回路の直流側負電位端子同士を平面導体により接続して負電位側部分を形成した電力変換装置において、各平面導体の端部に位置する二相のスイッチング素子をそのゲート端子が外側となるように配置して各平面導体の端部から露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続するとともに、各平面導体の中央に位置する相のスイッチング素子のゲート端子と各平面導体との間に平面導体から突出するゲート配線を設け、該ゲート配線の突出部に配線を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
多相の逆変換回路の直流側正電位端子同士を平面導体により接続して正電位側部分を形成するとともに、前記逆変換回路の直流側負電位端子同士を接続して負電位側部分を形成した電力変換装置において、各平面導体の端部に位置する二相のスイッチング素子をそのゲート端子が外側となるように配置して各平面導体の端部から露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続するとともに、各平面導体の中央に位置する相のスイッチング素子のゲート端子に対応する平面導体部分に孔を設けて該ゲート端子を露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平面導体を用いることでスイッチング素子のサージ電圧を抑えるようにした電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来の単相３レベルコンバータと３相２レベルインバータを組み合わせた電力変換装置の回路図を示す。単相３レベルコンバータの主回路は、スイッチング素子とダイオードを内蔵したパワーモジュール１ａ〜１ｌと直流コンデンサ３ａ，３ｂで構成されており、３相２レベルインバータの主回路は、パワーモジュール２ａ〜２ｆで構成されている。なお、４ａ，４ｂはコンバータ入力端子、５ａ〜５ｃはインバータ出力端子、６ａ〜６ｌ及び７ａ〜７ｌは各パワーモジュール１ａ〜１ｌに内蔵されるスイッチング素子のコレクタ端子及びエミッタ端子、８ａ〜８ｆ及び９ａ〜９ｆはパワーモジュール２ａ〜２ｆに内蔵されるスイッチング素子のコレクタ端子及びエミッタ端子である。
【０００３】
図４（ａ）〜（ｄ）は前記３相２レベルインバータユニットの概略図及び分解図であり、３相２レベルインバータユニット１０は図４（ａ）に示すように２枚の冷却基板１１ａ，１１ｂを組み合わせて構成されている。１２ａ〜１２ｄは冷却配管である。冷却基板１１ａの内側にはパワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅが取り付けられ、冷却基板１１ｂの内側にはパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆが取り付けられる。又、パワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅの内側にはそれぞれラミネートブスバー１３ａ〜１３ｃが取り付けられ、パワーモジュール２ｂ、２ｄ、２ｆの内側にはそれぞれラミネートブスバー１３ｄ〜１３ｆが取り付けられる。又、ラミネートブスバー１３ａ〜１３ｃの内側には平面導体１４が取り付けられ、ラミネートブスバー１３ｄ〜１３ｆの内側には平面導体１５が取り付けられる。ラミネートブスバー１３ａと１３ｄ、ラミネートブスバー１３ｂと１３ｅ、ラミネートブスバー１３ｃと１３ｆはインバータの出力端子５ａ〜５ｃに相当し、ラミネートブスバー１３ａ〜１３ｃはパワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅに内蔵されるスイッチング素子のエミッタ端子９ａ，９ｃ，９ｅに接続され、ラミネートブスバー１３ｄ〜１３ｆはパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆに内臓されるスイッチング素子のコレクタ端子８ｂ，８ｄ，８ｆに接続される。
【０００４】
冷却基板１１ａ，１１ｂを合わせた場合、ラミネートブスバー１３ａと１３ｄ、ラミネートブスバー１３ｂと１３ｅ、ラミネートブスバー１３ｃと１３ｆは接続される。又、各パワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅ内面側に取り付けられた平面導体１４はパワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅに内臓されるスイッチング素子のコレクタ端子８ａ，８ｃ，８ｅに接続され、正電位側となる部分を構成する。また、各パワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆの内面側に取り付けられた平面導体１５はパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆに内蔵されるスイッチング素子のエミッタ端子９ｂ，９ｄ，９ｆに接続され、負電位側となる部分を構成する。また、平面導体１４，１５の間に絶縁板１６を設ける。平面導体１４，１５は３相２レベルインバータユニット１０の浮遊インダクタンスを減少させることができ、スイッチング時のサージ電圧を吸収してスイッチング素子を保護する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−６５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５は前記した従来の電力変換装置に対応したものであり、図示省略した表面側の冷却基板（図４では１１ａに相当）の内面側上部にパワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅを取り付けるとともに、図示省略した裏面側の冷却基板（図４の１１ｂに相当）の内面側下部にパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆを取り付けている。Ｕ相のパワーモジュール２ａ，２ｂをその内側に取り付けられたラミネートブスバー（図４の１３ａ，１３ｄに相当）により直列に接続するとともに、Ｖ相のパワーモジュール２ｃ，２ｄをその内側に取り付けられたラミネートブスバー（図４の１３ｂ，１３ｅに相当）により直列に接続し、さらにＷ相のパワーモジュール２ｅ，２ｆをその内側に取り付けられたラミネートブスバー（図４の１３ｃ，１３ｆに相当）により直列に接続する。そして、各パワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅの正電位側のスイッチング素子のコレクタ端子同士を接続して構成した正電位側部分及び各パワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆの負電位側のスイッチング素子のエミッタ端子同士を接続して構成した負電位側部分への接続に平面導体１４，１５を用いることによりインダクタンスを減少させ、インバータのスイッチング素子のスイッチングによるサージ電圧を抑制するようにしている。
【０００６】
しかしながら、各パワーモジュール２ａ〜２ｆのスイッチング素子のコレクタ端子及びエミッタ端子の正電位側部分及び負電位側部分への接続を面積が大きく、各スイッチング素子を全面的に覆う平面導体１４，１５により行っているので、各スイッチング素子のゲート端子１８ａ〜１８ｆへの配線の接続が困難であった。そこで、図４に示す従来の電力変換装置のゲート配線においては、図５に示すように平面導体１４，１５と各パワーモジュール２ａ〜２ｆのスイッチング素子のゲート端子１８ａ〜１８ｆとの間にそれぞれ端部が平面導体１４，１５から突出したゲート配線用プリント板１７（計６枚）を挟み込み、ゲート配線用プリント板１７の突出端にコネクタ１９を介して配線２０を接続していた。しかし、このような接続では、ゲート配線用プリント板１７の製造や取付にコストや手間がかかった。
【０００７】
この発明は前記のような課題を解決するために成されたものであり、各パワーモジュールのスイッチング素子と正電位側及び負電位側との接続に平面導体を用いてサージ電圧を抑制するとともに、ゲート配線の数を減少させ、またはゲート配線を不要とし、その製造コストや取付コストを減少させることができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の請求項１に係る電力変換装置は、  多相の逆変換回路の直流側正電位端子同士を平面導体により接続して正電位側部分を形成するとともに、前記逆変換回路の直流側負電位端子同士を平面導体により接続して負電位側部分を形成した電力変換装置において、各平面導体の端部に位置する二相のスイッチング素子をそのゲート端子が外側となるように配置して各平面導体の端部から露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続するとともに、各平面導体の中央に位置する相のスイッチング素子のゲート端子と各平面導体との間に平面導体から突出するゲート配線を設け、該ゲート配線の突出部に配線を接続したものである。
【０００９】
請求項２に係る電力変換装置は、多相の逆変換回路の直流側正電位端子同士を平面導体により接続して正電位側部分を形成するとともに、前記逆変換回路の直流側負電位端子同士を接続して負電位側部分を形成した電力変換装置において、各平面導体の端部に位置する二相のスイッチング素子をそのゲート端子が外側となるように配置して各平面導体の端部から露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続するとともに、各平面導体の中央に位置する相のスイッチング素子のゲート端子に対応する平面導体部分に孔を設けて該ゲート端子を露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続したものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、各平面導体の端部に位置する二相のスイッチング素子のゲート端子を外端部側に配置して各平面導体の端部から露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続するとともに、各平面導体の中央に位置する相のスイッチング素子のゲート端子と各平面導体との間に平面導体から突出するゲート配線を設け、このゲート配線の突出部に配線を接続したので、ゲート配線の数を減少させることができ、その製造コストや取付コストを減少させることができる。又、各スイッチング素子と正電位側及び負電位側との接続に平面導体を用いており、配線部分のインダクタンスを減少させることができ、スイッチング素子のスイッチングによるサージ電圧を抑制することができる。
【００１１】
又、請求項２によれば、各平面導体の端部に位置する二相のスイッチング素子のゲート端子を外端部側に配置して各平面導体の端部から露出させ、該ゲート端子に配線を接続するとともに、中央に位置する相のスイッチング素子のゲート端子に対応する平面導体部分に孔を設けて該ゲート端子を露出させ、該露出したゲート端子に配線を接続したので、ゲート配線を無くすことができ、その製造コストや取付コストを削減することができる。又、各スイッチング素子と正電位側及び負電位側との接続に平面導体を用いており、配線部分のインダクタンスを減少させることができ、スイッチング素子のスイッチングによるサージ電圧を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１は
この発明の実施形態１における電力変換装置（３相２レベルインバータユニット）の正面図を示し、冷却基板（図４の１１ａ，１１ｂに相当）は図示省略してある。図示しない表面側の冷却基板（図４の１１ａに相当）の内面上部には逆変換回路の正電位側のパワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅが取り付けられるとともに、図示省略の裏面側の冷却基板（図４の１１ｂに相当）の内面下部には逆変換回路の負電位側のパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆが取り付けられる。ただし、Ｕ相のパワーモジュール２ａ，２ｂに内蔵されるスイッチング素子のゲート端子１８ａ，１８ｂの位置は、外端部に位置するように他相のスイッチング素子と１８０度異なる向きに取り付けられている。パワーモジュール２ａ、２ｃ、２ｅの内面側には平面導体１４が取り付けられるとともに、パワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆの内面側には平面導体１５が取り付けられる。平面導体１４，１５の間には絶縁板１６が設けられる。パワーモジュール２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、及び２ｅと２ｆは、直列に接続され、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のパワーモジュールが構成される。又、平面導体１４は各相の正電位側のパワーモジュールに内蔵されるスイッチング素子のコレクタ端子と電気的に接続され、正電位側部分を形成し、平面導体１５は負電位側のパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆに内蔵されるスイッチング素子の各エミッタ端子と電気的に接続され、負電位側部分を形成する。
【００１３】
又、前述したようにＵ相のパワーモジュール２ａ，２ｂに内蔵されるスイッチング素子のゲート端子１８ａ，１８ｂの位置は、外端部に位置するように他相のスイッチング素子のゲート端子に比べて１８０度異なる向きに取り付けられる。平面導体１４，１５の端部を縮小し、Ｕ相のパワーモジュール２ａ，２ｂに内蔵されるスイッチング素子のゲート端子１８ａ，１８ｂを露出させ、このゲート端子１８ａ，１８ｂに配線２０を直接接続する。又、Ｗ相のパワーモジュール２ｅ，２ｆについてもその各スイッチング素子のゲート端子１８ｅ，１８ｆを平面導体１４，１５の縮小した端部から露出させ、このゲート端子１８ｅ，１８ｆに直接、配線２０を接続する。Ｖ相のパワーモジュール２ｃ，２ｄについては、従来と同様に、平面導体１４，１５とＶ相のパワーモジュール２ｃ，２ｄに内蔵される各スイッチング素子のゲート端子１８ｃ，１８ｄとの間にそれぞれ端部が平面導体１４，１５から突出したゲート配線用プリント板１７（計２枚）を挟み込み、このゲート配線用プリント板１７とＶ相のパワーモジュール２ｃ，２ｄに内蔵されるスイッチング素子のゲート端子１８ｃ，１８ｄとを接続するとともに、ゲート配線用プリント板１７の突出端にコネクタ１９を介して配線２０を接続する。
【００１４】
前記した実施形態１においては、Ｕ相のパワーモジュール２ａ，２ｂについては、スイッチング素子のゲート端子１８ａ，１８ｂが外端部に位置するように配置するとともに、平面導体１４，１５の端部を縮小して、ゲート端子１８ａ，１８ｂを露出させ、この露出したゲート端子１８ａ，１８ｂに配線２０を直接接続し、Ｗ相のパワーモジュール２ｅ，２ｆについても平面導体１４，１５の端部を縮小して、外端部に位置するゲート端子１８ｅ，１８ｆを露出させ、配線２０を直接接続している。又、Ｖ相のパワーモジュール２ｃ，２ｄについては、従来同様に、ゲート配線用プリント板１７及びコネクタ１９を介してゲート端子１８ｃ，１８ｄに配線２０を接続しており、ゲート配線用プリント板１７を４枚削減することができ、ゲート配線用プリント板１７の製造コストや取付コストを削減することができる。しかも、パワーモジュールの正電位側の各スイッチング素子のコレクタ端子同士の接続及び負電位側のスイッチング素子のエミッタ端子同士の接続に面積が広い平面導体１４，１５を用いているので、インダクタンスを減少させ、インバータのサージ電圧を減少させることができる。
【００１５】
なお、前記実施形態１においては、ゲート配線用プリント板１７を用いたが、単なるゲート配線でもよい。
【００１６】
実施形態２
図２はこの発明の実施形態２による電力変換装置（３相２レベルインバータユニット）の正面図を示し、実施形態１と同様に冷却基板（図４の１１ａ，１１ｂに相当）を図示省略している。この実施形態２においても、図示省略した表面側の冷却基板（図４の１１ａに相当）の内面上部には逆変換回路の正電位側のパワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅが取り付けられるとともに、パワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅの内面側には平面導体１４が取り付けられる。又、図示しない裏面側の冷却基板（図４の１１ｂに相当）の内面下部には逆変換回路の負電位側のパワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆが取り付けられ、パワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆの内面側には平面導体１５が取り付けられ、平面導体１４，１５の間には絶縁板１６が設けられる。又、パワーモジュール２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、及び２ｅと２ｆはそれぞれ直列に接続される。平面導体１４は各パワーモジュール２ａ，２ｃ，２ｅの正電位側の各スイッチング素子の各コレクタ端子と電気的に接続されて正電位側部分を形成する。平面導体１５は各パワーモジュール２ｂ，２ｄ，２ｆの負電位側の各スイッチング素子の各エミッタ端子と電気的に接続され、負電位側部分を形成する。
【００１７】
実施形態２においても、Ｕ相、Ｗ相のパワーモジュールについては実施形態１と同様であり、端部を縮小した平面導体１４，１５から外端部に配置したスイッチング素子のゲート端子１８ａ，１８ｂ、１８ｅ、１８ｆを露出させ、この露出したゲート端子１８ａ，１８ｂ、１８ｅ、１８ｆに配線２０を接続する。又、中央のＶ相については、各平面導体１４，１５の各パワーモジュール２ｃ，２ｄに内蔵されるスイッチング素子のゲート端子１８ｃ，１８ｄに対応する部分に孔１４ａ，１５ａを設けてゲート端子１８ｃ，１８ｄを露出させ、配線２０を直接接続する。ゲート端子１８ｃ，１８ｄには絶縁カバーを設けて他の配線２０との絶縁を図る。
【００１８】
実施形態２においても、Ｕ相、Ｗ相については実施形態１と同様であり、Ｖ相については平面導体１４，１５における各パワーモジュール２ｃ，２ｄのスイッチング素子のゲート端子１８ｃ，１８ｄに対応する部分に孔１４ａ，１５ａを設けてゲート端子１８ｃ，１８ｄを露出させ、配線２０を接続している。従って、ゲート配線用プリント板を無くすことができ、その製造コスト及び取付コストを削減することができる。又、パワーモジュールの正電位側の各スイッチング素子のコレクタ端子同士の接続及び負電位側のスイッチング素子のエミッタ端子同士の接続に面積が広い平面導体１４，１５を用いたことにより、インダクタンスを減少させ、インバータのサージ電圧を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施形態１による電力変換装置（３相２レベルインバータユニット）の冷却基板を省略した正面図である。
【図２】実施形態２による電力変換装置（３相２レベルインバータユニット）の冷却基板を省略した正面図である。
【図３】従来の単相３レベルコンバータと３相２レベルインバータを組み合わせた電力変換装置の回路図である。
【図４】従来の電力変換装置（３相２レベルインバータユニット）の概略図及び分解図である。
【図５】従来の電力変換装置（３相２レベルインバータユニット）の冷却基板を省略した正面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ａ〜１ｌ，２ａ〜２ｆ…パワーモジュール
３ａ，３ｂ…コンデンサ
５ａ〜５ｃ…出力端子
８ａ〜８ｆ…コレクタ端子
９ａ〜９ｆ…エミッタ端子
１０…３相２レベルインバータユニット
１３ａ〜１３ｆ…ラミネートブスバー
１４，１５…平面導体
１４ａ，１５ａ…孔
１６…絶縁板
１７…ゲート配線用プリント板
１８ａ〜１８ｆ…ゲート端子
１９…コネクタ
２０…配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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