(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の整流素子からなり交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回路に並列接続された直流平滑回路と、この直流平滑回路により平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを、金属からなるユニットシャーシに収納して構成される単位インバータを複数個備え、
前記各単位インバータセルのユニットシャーシを接地電位から絶縁すると共に、前記各単位インバータセルのインバータ回路の出力側を各相ごとに直列に接続した多重式の電力変換装置において、
前記整流素子を周囲のいずれか１面に冷却面を有するモールドパッケージに収納し、かつ前記冷却面と前記整流素子との間の耐電圧値が前記直流電圧の１／２以上で前記直流電圧以下であるモールドパッケージ型の整流器を、複数個直列に接続して前記整流回路の１アームを構成し、
前記モールドパッケージ型の整流器は、互いに向い合う２つの素子取付面を有する冷却器に取付けられ、この冷却器の一方の素子取付面に前記整流回路の正極側素子同士を取付けると共に、前記冷却器の他方の素子取付面に前記整流回路の負極側素子同士を取付け、かつ前記正極側および負極側の素子を各相ごとにそれぞれ接続して整流回路を構成し、
前記各単位インバータセルの直流平滑回路は、互いに直列接続された２つの第１のインピーダンス回路から構成され、これら第１のインピーダンス回路の接続点である直流中点を所定の電流値以上の電流が流れた時に溶断するヒューズを介して前記各単位インバータセルのユニットシャーシに接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の電力変換装置において、
前記ヒューズと並列に第２のインピーダンス回路を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２記載の電力変換装置において、
前記整流素子のそれぞれに、耐電圧値が前記直流電圧の１／２以上で前記直流電圧以下であるスナバコンデンサおよびスナバ抵抗からなるスナバ回路を設けると共に、前記スナバ回路と並列に、耐電圧値が前記直流電圧の１／２以上で前記直流電圧以下であるバランス抵抗を備え、
前記スナバ回路を構成するそれぞれのスナバ抵抗を前記整流回路の交流出力端もしくは交流入力端のいずれかに接続すると共に、前記スナバ回路を構成するそれぞれのスナバコンデンサを直列接続された前記整流素子間の接続点に接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記請求項３記載の電力変換装置において、
前記整流器の正極、負極、交流の各相をＢＵＳバーで接続し、かつ前記スナバ抵抗またはバランス抵抗のうちの少なくとも一方を前記ＢＵＳバーに取付けたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧に用いるのに適した電力変換装置に係り、特に小型化ならびに低廉化を図った電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電力変換装置（通常、パワーモジュールと称されている）は、多数の半導体素子を用いて構成され、保守性や取り扱いの良さから、モールドパッケージ型の素子が多く使われている。
【０００３】
また、装置の小型化、高性能化への期待から、素子の高電圧化が進み、特に高速スイッチング素子では、最高使用電圧が４０００Ｖを超えるモールドパッケージ型の素子が実用化されている。
【０００４】
電力変換装置は、前述の高速スイッチング素子の他、ダイオード、サイリスタ等の素子の組み合わせで構成しているが、小型、高性能、安価、保守性の良さ等の市場ニーズから、定格や外形、冷却方法等の異なる素子を如何に組み合わせて市場ニーズを満足するかが、設計上の重要なテーマとなっている。
【０００５】
そして、その１つの形態として、大容量化、高電圧化を目的として、最近では、複数個の単位インバータセルの出力側を直列に接続して、三相交流電力を負荷に供給する、例えば“特開平１１−１２２０４３号公報”に開示されているような多重式の電力変換装置が提案されてきている。
【０００６】
図４は、この種の多重式の電力変換装置（インバータ装置）の構成例を示す回路図である。
【０００７】
図４において、三相電源１から遮断器２を介し、１次側に１つの巻線３Ｐ、２次側に複数の巻線３Ｓを有する変圧器３を介して、三相交流電力を複数個の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｗ３に供給する。
【０００８】
また、各単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｗ３の出力側を直列に多重接続し、さらにその一方を中性点として接続し、その他方を三相の誘導電動機５に接続することにより、誘導電動機５に三相交流電力を供給する。
【０００９】
図５は、上記各単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｗ３の詳細な構成例を示す回路図である。
【００１０】
図５に示すように、各単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｗ３は、整流器２１からなり、交流入力点１０の交流電圧１０４を直流電圧１４４に変換する整流回路２０と、平滑コンデンサ３１２および分圧抵抗３１１を並列に接続してなるインピーダンス回路３１を二回路直列接続した直流平滑回路３０と、二つのインピーダンス回路３１の接続点である直流中点３９とユニットシャーシ６０との間を電位固定抵抗３３２を介して接続する電位固定回路３３と、直流電圧１４４の正極側にて、整流回路２０と直流平滑回路３０との間に設けた初期充電抵抗５２とこの初期充電抵抗５２に並列に接続されたバイパスサイリスタ５１とからなる初期充電回路５０と、直流電圧１４４に直流平滑回路３０を介して接続され、高速スイッチング素子４１からなる、直流電圧１４４を単相交流電圧１０４にて変換して交流出力１４を出力するインバータ回路４０とで構成されている。
【００１１】
整流器２１は、二個の整流素子を直列に接続してモールドパッケージに収納したモールドパッケージ型の整流器であり、モールドパッケージの外周のいずれか一面に冷却面を有し、ユニットシャーシ６０に取り付けられた冷却器に取り付けられている。
【００１２】
なお、一般的なパワーユニットでは、ユニットシャーシ６０を接地電位に電位固定するため、直列多重によって出力電圧が高電圧となった場合、接地電位との間の大きな絶縁距離を必要とする。
【００１３】
そこで、これを避けるために、多重式の電力変換装置では、個々の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｗ３に収納している電気部品の耐電圧を下げると共に、絶縁距離を短くして個々の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｗ３を小型化するために、複数個直列に接続される単位セルインバータ４Ｕ１〜４Ｗ３のそれぞれにおいて、ユニットシャーシ６０を接地電位から絶縁し、かつユニットシャーシ６０を電位固定用の抵抗３３２によって直流中点３９に電位固定している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、装置の小型化、高性能化のために、回路電圧を高くしたいという要求と、容易な保守性や組立性の考慮とから、高耐圧のモールドパッケージ型の素子への期待は高く、最近では、４００Ｖ級の高速スイッチング素子も開発されている。
【００１５】
この高耐圧のスイッチング素子の性能を有効に利用するために、回路構成を高くしようとする場合、必然的に他の素子、例えば整流素子も高い回路電圧に対応したものが求められる。
【００１６】
高耐圧のスイッチング素子を利用した回路に、ダイオード等の整流素子や、回路の開閉に用いるサイリスタ等を組み合わせる場合、圧接型の整流素子の利用と、モールドパッケージ型の整流素子の利用との２通りが考えられる。
【００１７】
ここで、圧接型の素子を利用する場合には、比較的高電圧のものが入手し易いという利点がある。
【００１８】
しかしながら、圧接型の整流素子は、素子を圧接する必要性から、強度を有するフィンや導体を、サンドイッチ状に組み合わせて圧接するスタック構造を必要とする。
【００１９】
一方、モールドパッケージ型の整流素子は、冷却器にネジ止めで使用することができ、スタック構造を必要としない。
【００２０】
このため、両者の基本的な構造の違いから、モールドパッケージ型のスイッチング素子とスタック構造を要する圧接型の整流素子との組み合わせで、１つの回路を構成してユニット化するには、スペースや構造的な支持部材、複雑な接続構造等が必要となり、小型化、低廉化といった市場ニーズに反する。
【００２１】
一方、モールドパッケージ型の整流素子を使用する場合、組み付け方法が共通になることから、小型化、低廉化といった市場要求に応え易い。
【００２２】
しかしながら、市場では一般に、ダイオードやサイリスタ等の素子に比べて、ＩＧＢＴやＧＴＯ等のスイッチング素子の高電圧化が先行する。このため、回路電圧に満たない定格の素子しか入手できないことが多い。
【００２３】
この点、圧接型の整流素子であれば、直列数を増やして回路電圧を満足することも可能であるが、モールドパッケージ型の整流素子では、以下のような理由によって困難である。
【００２４】
すなわち、モールドパッケージ型の整流素子の外周のいずれか１面は、冷却器に接触して素子を冷却する冷却面である。一般的に、冷却器は、ユニットシャーシに直接固定される。このため、冷却面は、冷却器を介してユニットシャーシに電位固定される。
【００２５】
このため、例えば図５に示すような回路において、直流電圧、例えば正極とユニットシャーシ６０との間が短絡した場合でも、回路は遮断されずに電圧が掛かり続けるため、負極とユニットシャーシ６０との間の電位差は、直流電圧に相当する電圧となる。
【００２６】
そこで、このような事態を想定して、整流器２１の選定においては、整流器２１に備えた、整流素子２２の端子等の充電部と冷却面との耐電圧が回路の直流電圧を満足しているものを使用する。
【００２７】
このため、仮に素子間を直列接続したとしても、いずれの素子も冷却器が共通である場合には、素子と冷却面との間の耐電圧値に見合った電圧でしか使用することができない。
【００２８】
一方、冷却器をユニットシャーシ６０から絶縁して、素子個々に冷却を設けることにより、前述のような問題を解決することはできるが、絶縁のために構造が複雑となり、また冷却効率が下がり、実用には向かない。
【００２９】
また、上記整流素子以外に、整流回路にはスナバ抵抗やスナバコンデンサが取り付けられるが、例えばスナバ抵抗の場合には、整流素子の両端に接続されるが、抵抗器を物理的に固定するためのケースはユニットシャーシ６０に取り付けられるため、モールドパッケージ型の整流素子同様に、直流電圧に応じた耐電圧を必要とし、外形が大きくなり、小型化、低廉化といった市場ニーズを満足することができない。
【００３０】
本発明の目的は、装置の小型化および低廉化を図ることが可能な電力変換装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、複数個の整流素子からなり交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回路に並列接続された直流平滑回路と、この直流平滑回路により平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを、金属からなるユニットシャーシに収納して構成される単位インバータを複数個備え、前記各単位インバータセルのユニットシャーシを接地電位から絶縁すると共に、前記各単位インバータセルのインバータ回路の出力側を各相ごとに直列に接続した多重式の電力変換装置において、前記整流素子を周囲のいずれか１面に冷却面を有するモールドパッケージに収納し、かつ前記冷却面と前記整流素子との間の耐電圧値が前記直流電圧の１／２以上で前記直流電圧以下であるモールドパッケージ型の整流器を、複数個直列に接続して前記整流回路の１アームを構成し、前記モールドパッケージ型の整流器は、互いに向い合う２つの素子取付面を有する冷却器に取付けられ、この冷却器の一方の素子取付面に前記整流回路の正極側素子同士を取付けると共に、前記冷却器の他方の素子取付面に前記整流回路の負極側素子同士を取付け、かつ前記正極側および負極側の素子を各相ごとにそれぞれ接続して整流回路を構成し、前記各単位インバータセルの直流平滑回路は、互いに直列接続された２つの第１のインピーダンス回路から構成され、これら第１のインピーダンス回路の接続点である直流中点を所定の電流値以上の電流が流れた時に溶断するヒューズを介して前記各単位インバータセルのユニットシャーシに接続している。
【００３２】
従って、請求項１に対応する発明においては、整流素子を周囲のいずれか１面に冷却面を有するモールドパッケージに収納し、かつ冷却面と整流素子との間の耐電圧値が直流電圧の１／２以上で直流電圧以下であるモールドパッケージ型の整流器を、複数個直列に接続して整流回路の１アームを構成することにより、部品を小型化して、装置外形と低コスト化に寄与することができると共に、組立性および保守性を向上させることができる。
また、モールドパッケージ型の整流器は、互いに向い合う２つの素子取付面を有する冷却器に取付けられ、この冷却器の一方の素子取付面に前記整流回路の正極側素子同士を取付けると共に、冷却器の他方の素子取付面に整流回路の負極側素子同士を取付け、かつ正極側および負極側の素子を各相ごとにそれぞれ接続して整流回路を構成することにより、冷却器の冷却効率を向上させて、装置の小型化に寄与することができる。
さらに、直流平滑回路の直流中点とユニットシャーシとの間を、所定の電流値以上の電流が流れた時に溶断するヒューズを介して接続することにより、ユニットシャーシを直流中点に完全に電位固定して、電気部品のユニットシャーシに対する耐電圧を直流電圧の半分にすることができる。
これにより、小型で安価な電気部品を選択することが可能となり、製品価格を低減することができ、また絶縁距離を短くして、装置を小型化することができる。
さらに、直流電圧のいずれかがユニットシャーシと短絡した場合に、短絡電流を遮断して回路を保護すると共に、ヒューズによる溶断検出により装置を停止させることができる。
【００３３】
また、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の電力変換装置において、ヒューズと並列に、第２のインピーダンス回路を接続している。
【００３４】
従って、請求項２に対応する発明の電力変換装置においては、直流平滑回路の直流中点とユニットシャーシとの間を接続するヒューズと並列に、第２のインピーダンス回路を接続することにより、直流電圧のいずれかがユニットシャーシと短絡してヒューズが切れた時に、第２のインピーダンス回路を介してユニットシャーシの電位を固定することができる。
【００３７】
また、請求項３に対応する発明では、上記請求項１または請求項２に対応する発明の電力変換装置において、整流素子のそれぞれに、耐電圧値が直流電圧の１／２以上で直流電圧以下であるスナバコンデンサおよびスナバ抵抗からなるスナバ回路を設けると共に、スナバ回路と並列に、耐電圧値が直流電圧の１／２以上で直流電圧以下であるバランス抵抗を備え、スナバ回路を構成するそれぞれのスナバ抵抗を整流回路の交流出力端もしくは交流入力端のいずれかに接続すると共に、スナバ回路を構成するそれぞれのスナバコンデンサを直列接続された整流素子間の接続点に接続している。
【００３８】
従って、請求項３に対応する発明の電力変換装置においては、上記請求項１または請求項２に対応する発明の作用効果に加えて、個々の整流素子の電圧分担を平衡させて、素子の電圧定格を低減することができる。
また、スナバ抵抗に掛かる電圧を整流素子１個分の電圧とすることができ、スナバ抵抗の電圧定格を低減して、装置の小型化と低価格化に寄与することができる。
【００４１】
さらに、請求項４に対応する発明では、上記請求項３に対応する発明の電力変換装置において、整流器の正極、負極、交流の各相をＢＵＳバーで接続し、かつ前記スナバ抵抗またはバランス抵抗のうちの少なくとも一方を前記ＢＵＳバーに取付けている。
【００４２】
従って、請求項４に対応する発明の電力変換装置においては、上記請求項３に対応する発明の作用効果に加えて、抵抗器の取付けスペースを削減して、装置の小型化に寄与することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図１は、本実施の形態による多重式の電力変換装置（インバータ装置）における各単位インバータセルの詳細な構成例を示す回路図である。
【００４５】
図２は、図１における整流回路２０のＵ相分の１アームの詳細な構成例を示す部分回路図である。
【００４６】
図３は、図１における整流回路２０部分の実装状態を示す３面図である。
【００４７】
なお、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は側面図をそれぞれ表わしている。
【００４８】
図１において、各単位インバータセルは、６個の整流器２１からなり、交流入力点１０の交流電圧１０４を直流電圧１４４に変換する３相全波整流回路２０と、この３相全波整流回路２０の直流電圧１４４に初期充電回路５０を介して並列接続された直流平滑回路３０と、高速スイッチング素子４１からなり、直流平滑回路により平滑された直流電圧１４４を交流電圧１２に変換して交流出力１４を出力するインバータ回路４０とを、図示はしていないが、金属からなるユニットシャーシ６０に収納して構成している。
【００４９】
なお、各単位インバータセルのユニットシャーシ６０は、接地電位から絶縁している。
【００５０】
直流平滑回路３０は、直流電圧に応じた１個以上の平滑コンデンサ３１２を直列に接続すると共に、個々のコンデンサ３１２に分圧抵抗３１１を並列接続して構成したインピーダンス回路（第１のインピーダンス回路）３１を二個直列に接続している。
【００５１】
また、直列に二個接続された各インピーダンス回路３１の接続点である直流中点３９は、所定の電流値以上の電流が流れた時に溶断するヒューズ３３１からなる電位固定回路３３を介して、単位インバータセルのユニットシャーシ１に接続して、ユニットシャーシ１を電位固定している。
【００５２】
さらに、ヒューズ３３１に並列に、第２のインピーダンス回路である電位固定用の抵抗３３２を接続している。
【００５３】
一方、整流器２１は、外周の１面に冷却面を有するモールドパッケージに、２個の整流素子２２を直列接続して収納したモールドパッケージ型の整理有機としている。そして、この整流器２１を複数個（図では２個）直列接続して、整流回路２０の１アームを構成している。
【００５４】
ここで、整流素子２２の１アームの構成は、整流素子２２を１個収納した整流器２１を４個直列に接続するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記モールドパッケージ型の整流器２１には、図３に示すように、冷却面２４の対称面に整流素子２２の端子を設けている。
【００５６】
冷却面２４は、ユニットシャーシ６０に取り付けられてユニットシャーシ６０に電位固定された冷却器９に取り付けている。
【００５７】
一方、図１に示すように、整流器２１の端子には、個々の整流素子２２の電圧分担を平衡させて個々の整流素子２２の電圧定格を直流電圧１４４の半分の電圧とするためのバランス抵抗２７を接続すると共に、スナバコンデンサ２５およびスナバ抵抗２６からなるスナバ回路を、バランス抵抗２７と並列に設けている。
【００５８】
次に、上記スナバ回路とバランス抵抗２７の構成例を、整流回路２０のＵ相の１アーム分を代表例として、図２および図３を用いて説明する。
【００５９】
Ｕ相１アームにおける正極側の整流器２１１は、直列に接続された整流素子２２１，２２２を備える。
【００６０】
正極ＢＵＳ１４１と接続される整流素子２２１と並列に、スナバコンデンサ２５１およびスナバ抵抗２６１からなるスナバ回路と、バランス抵抗２７１を接続し、スナバ回路において、スナバ抵抗２６１の片端を正極ＢＵＳ１４１と整流素子２２１との接続点に接続している。
【００６１】
また、交流入力のＵ相ＢＵＳ１０１に接続される整流素子２２２と並列に、スナバコンデンサ２５２およびスナバ抵抗２６２からなるスナバ回路と、バランス抵抗２７２を接続し、スナバ回路において、スナバ抵抗２６２の片端をＵ相ＢＵＳ１０１と整流素子２２２との接続点に接続している。
【００６２】
さらに、スナバコンデンサ２５１，２５２は、整流素子２２１，２２２の接続点に接続している。
【００６３】
一方、負極側の整流器２１４においても、整流器２１１に接続されたスナバ回路およびバランス抵抗と同様に構成され、スナバ回路のスナバ抵抗２６３，２６４は、それぞれＵ相ＢＵＳ１０１または負極ＢＵＳ１４２に接続している。
【００６４】
次に、整流回路２０の物理的な構成例を、図３を用いて説明する。
【００６５】
整流回路の６個の整流器２１のうち、正極ＢＵＳ１４１と接続される３個は、図３（ｃ）に示すように、互いに向かい合う二面の素子取付面９１を有する冷却器９の右側の素子取付面に取り付けられ、また左側の素子取付面９１には、整流回路２０の負極ＢＵＳ１４２に接続される３個を取り付けている。
【００６６】
ただし、上記右側、左側の表現は代表例であり、冷却面の向きや正極・負極の各整流器群の取付方向を制約するものではない。
【００６７】
正極側整流器群と負極側整流器群は、冷却器９においてほぼ面対称となるように配置している。
【００６８】
冷却器９にて面対称に配置された整流器のうち、整流素子２７２と２７３のＵ相端子は、冷却器を橋状に迂回して設けられたＵ相ＢＵＳ１０１に接続している。
【００６９】
なお、Ｖ相ＢＵＳ１０２、Ｗ相ＢＵＳ１０３についても、同様に取り付けしている。。
【００７０】
また、ＢＵＳバーである正極ＢＵＳ１４１に接続される初期充電サイリスタ５１１は、正極側整流器群と同じ素子取付面に配置され、またＢＵＳバーである負極ＢＵＳ１４２に接続される初期充電サイリスタ５１２は、負極側整流器群と同じ素子取付面に配置している。
【００７１】
さらに、スナバ抵抗２６およびバランス抵抗２７は、それぞれの片端が接続される導体に載せて配置している。
【００７２】
例えば、バランス抵抗２７４およびスナバ抵抗２６４は、負極ＢＵＳ１４２に載せて固定され、またバランス抵抗２７３およびスナバ抵抗２６３は、Ｕ相ＢＵＳ１０１に載せて固定している。
【００７３】
次に、以上のように構成した本実施の形態の電力変換装置においては、直流平滑回路３０の直流中点３９とユニットシャーシ６０との間を、所定の電流値以上の電流が流れた時に溶断するヒューズ３３１を介して接続していることにより、定常状態では、ユニットシャーシ６０は直流電圧１４４の中点電位に完全に電位固定される。
【００７４】
これにより、電気部品とユニットシャーシ６０との間の耐電圧を直流電圧１４４の半分とすることができ、絶縁距離を短くしてユニットを小型化することができる。
【００７５】
また、万が一、直流電圧１４４のいずれかがユニットシャーシ６０と短絡したような場合には、ヒューズ３３１が溶断するため、短絡電流を遮断して回路を保護することができる。
【００７６】
さらに、ヒューズ３３１と並列に、電位固定抵抗３３２を接続していることにより、直流電圧１４４のいずれかがユニットシャーシ６０と短絡してヒューズ３３１が切れた時に、電位固定抵抗３３２を介してユニットシャーシ６０の電位を固定することができる。
【００７７】
一方、周囲のいずれか１面に冷却面２４を有するモールドパッケージに少なくとも１個の整流素子２２を収納し、かつ冷却面２４と整流素子２２との間の耐電圧値が直流電圧の１／２以上で直流電圧以下であるモールドパッケージ型の整流器２１を、複数個直列に接続して整流回路２０の１アームを構成していることにより、電気的に絶縁された整流素子２２の端子と冷却面２４との間の耐電圧は、直流電圧の半分以上であればよいため、小型で安価な素子を使用することができ、装置外形と価格に寄与することができると共に、組立性および保守性を向上させることができる。
【００７８】
また、整流素子２２のそれぞれに、耐電圧値が直流電圧の１／２以上で直流電圧以下であるスナバコンデンサ２５１，２５４およびスナバ抵抗２６１，２６４からなるスナバ回路を設けると共に、スナバ回路と並列に、耐電圧値が直流電圧の１／２以上で直流電圧以下であるバランス抵抗２７１，２７４を備え、スナバ回路を構成するそれぞれのスナバ抵抗２６１，２６４を、整流回路２０の直流出力端もしくは交流入力端のいずれかに接続すると共に、スナバ回路を構成するそれぞれのスナバコンデンサ２５１，２５４を、直列接続された整流素子２２間の接続点に接続していることにより、個々の整流素子２２の電圧分担を平衡させて、素子の電圧定格を低減することができる。
【００７９】
これにより、スナバ抵抗２６１，２６４に掛かる電圧を整流素子１個分の電圧とすることができ、スナバ抵抗２６１，２６４の電圧定格および最高使用電圧を低減することができ、ユニットを小型化することができる。
【００８０】
さらに、整流回路２０を、互いに向かい合う２つの素子取付面９１を有する冷却器９に取り付け、冷却器９の一方の素子取付面９１に整流回路２０の正極側素子同士を取り付けると共に、冷却器９の他方の素子取付面９１に整流回路２０の負極側素子同士を取り付け、かつ正極側および負極側の素子を各相ごとにそれぞれ接続して整流回路２０を構成していることにより、冷却器９のフィンの両側にほぼ均等に熱源を配置することとなり、冷却器９の冷却効率を向上させて、冷却器９を小型化することができる。
【００８１】
また、整流器２１の正極、負極、交流の各相を正極ＢＵＳ１４１、負極ＢＵＳ１４２で接続し、かつスナバ抵抗２６１，２６４またはバランス抵抗２７１，２７４のうちの少なくとも一方を正極ＢＵＳ１４１、負極ＢＵＳ１４２に取り付けしていることにより、スナバ抵抗２６１，２６４およびバランス抵抗２７１，２７４のケースは、それぞれ取り付けられた正極ＢＵＳ１４１、負極ＢＵＳ１４２に電位固定される。
【００８２】
前述したように、スナバ抵抗２６１，２６４およびバランス抵抗２７１，２７４は、対応する整流素子２２の端子間電圧のみしか掛からないため、スナバ抵抗２６１，２６４およびバランス抵抗２７１，２７４の各端子とケースとの間の耐電圧は、整流素子２２の端子間電圧とすることができ、抵抗外形を小さくすることができると共に、抵抗器の取り付けスペースを削減して収納効率を向上させて、ユニットの小型化に寄与することができる。
【００８３】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、主回路とユニットシャーシ６０間の絶縁設計を直流電圧の半分にして、装置に使用する電気部品の耐電圧値と定格電圧値を下げることができ、また冷却効率を向上させると共に部品の収納効率を向上させて、装置の小型化および低廉化を図ることが可能となり、極めて有用である。
【００８４】
また、主回路とユニットシャーシ６０との間に短絡故障が発生した場合にも、短絡電流を遮断して故障の拡大を防止することが可能となる。
【００８５】
さらに、主回路とユニットシャーシ６０との間に短絡故障が発生した場合に、保護動作を行ない、短絡故障状態（主回路とユニットシャーシ間に直流電圧が印加された状態）で運転が継続されるのを防止することが可能となる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力変換装置によれば、主回路とユニットシャーシ間の絶縁設計を直流電圧の半分にして、装置に使用する電気部品の耐電圧値と定格電圧値を下げることができ、また冷却効率を向上させると共に部品の収納効率を向上させて、装置の小型化および低廉化を図ることが可能となり、極めて有用である。
【００８７】
また、主回路とユニットシャーシ間に短絡故障が発生した場合にも、短絡電流を遮断して故障の拡大を防止することが可能となる。
【００８８】
さらに、主回路とユニットシャーシ間に短絡故障が発生した場合に、保護動作を行ない、短絡故障状態（主回路と構造物間に直流電圧が印加された状態）で運転が継続されるのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多重式の電力変換装置（インバータ装置）における各単位インバータセルの一実施の形態を示す回路図。
【図２】同一実施の形態の単位インバータセルにおける整流回路のＵ相分の１アームの詳細な構成例を示す部分回路図。
【図３】同一実施の形態の単位インバータセルにおける整流回路部分の実装状態を示す３面図。
図３ａは平面図、図３ｂは正面図、図３ｃは側面図。
【図４】多重式の電力変換装置（インバータ装置）の構成例を示す回路図。
【図５】従来の単位インバータセルの詳細な構成例を示す回路図。
【符号の説明】
０…単位インバータセル
１０…交流入力点
１０１…交流入力Ｕ相ＢＵＳ
１０２…交流入力Ｖ相ＢＵＳ
１０３…交流入力Ｗ相ＢＵＳ
１０４…交流電圧
１２…単相交流電圧
１４…交流出力
１４１…直流正極ＢＵＳ
１４２…直流負極ＢＵＳ
１４４…直流電圧
２０…整流回路
２１…整流器
２１１…整流器（正極側）
２１４…整流器（負極側）
２２…整流素子
２２１…整流素子（正極）
２２２…整流素子（Ｕ相の正極側）
２２３…整流素子（Ｕ相の負極側）
２２４…整流素子（負極）
２３…モールドパッケージ
２４…冷却面
２５…スナバコンデンサ
２５１…スナバコンデンサ（正極）
２５２…スナバコンデンサ（Ｕ相の正極側）
２５３…スナバコンデンサ（Ｕ相の負極側）
２５４…スナバコンデンサ（負極）
２６…スナバ抵抗
２６１…スナバ抵抗（正極）
２６２…スナバ抵抗（Ｕ相の正極側）
２６３…スナバ抵抗（Ｕ相の負極側）
２６４…スナバ抵抗（負極）
２７…バランス抵抗
２７１…バランス抵抗（正極）
２７２…バランス抵抗（Ｕ相の正極側）
２７３…バランス抵抗（Ｕ相の負極側）
２７４…バランス抵抗（負極）
２９…整流回路のＵ相の１アーム
３０…直流平滑回路
３１…インピーダンス回路
３１１…分圧抵抗
３１２…平滑コンデンサ
３３…電位固定回路
３３１…ヒューズ
３３２…電位固定抵抗
３９…直流中点
４０…インバータ回路
４１…高速スイッチング素子
５０…初期充電回路
５１…初期充電サイリスタ
５１１…正極側初期充電サイリスタ
５１２…負極側初期充電サイリスタ
５２…初期充電抵抗
５２１…正極側初期充電抵抗
５２２…負極側初期充電抵抗
６０…ユニットシャーシ
９…冷却器
９１    素子取付面
【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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