(57)【要約】【課題】スナバコンデンサの内部インダクタンスが低減される為、一括スナバ回路の配線ループインダクタンスの極小化が可能となり、電力変換装置を構成する半導体素子各々個別にスナバ回路を設けることなく電源に一括スナバのみ設けるだけでサージ電圧を抑制できる。【解決手段】スナバ回路１２のコンデンサ１２ａは、ケース１２ａ１内に配設されるコンデンサエレメント１２ａ４と、コンデンサエレメント１２ａ４とケース１２ａ１に設けた端子にそれぞれ電気的に接続され、電流方向が反対向きとなるようにし、ケース１２ａ１内に密接した内部配線１２ａ６とで構成した電力変換装置。【選択図】      図５
2006271131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、この直流電源に接続され、複数種の半導体素子からなる半導体素子群と冷却フィンとを圧接した半導体スタックと、前記直流電源に並列接続され、コンデンサとダイオードとを直列接続し抵抗を前記ダイオードに並列接続したスナバ回路とを具備し、前記スナバ回路の前記コンデンサのケースに接続された一方の端子を前記冷却フィンに近接配置し、前記コンデンサのケースと絶縁された他方の端子を前記ダイオードの一端に接続し、前記ダイオードの他方の端子を前記冷却フィンに接続した電力変換装置において、
前記スナバ回路のコンデンサは、導電性ケースと、外部端子と、コンデンサエレメントと、第１及び第２の内部配線と、絶縁物と、コンデンサケース端子を備え、
前記導電性ケース内に前記コンデンサエレメントが収納され、前記コンデンサエレメントは前記絶縁物を介して前記ケースの内壁面に当設固定され、前記コンデンサエレメントに前記第１及び第２の内部配線の一端がそれぞれ電気的に接続され、
前記ケース外部に前記外部端子及び前記コンデンサケース端子を互いに離間して当設固定され、前記外部端子と前記第１の内部配線の他端とが電気的に接続され、前記コンデンサケース端子と前記第２の内部配線の他端が電気的に接続されると共に、前記第２の内部配線と前記コンデンサケース端子に流れる電流方向が逆であって、前記第２の内部配線及び前記コンデンサケース端子を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流電源と、この直流電源に接続され、複数種の半導体素子からなる半導体素子群と冷却フィンとを圧接した半導体スタックと、前記直流電源に並列接続され、コンデンサとダイオードとを直列接続し抵抗を前記ダイオードに並列接続したスナバ回路とを具備し、前記スナバ回路の前記コンデンサのケースに接続された一方の端子を前記冷却フィンに近接配置し、前記コンデンサのケースと絶縁された他方の端子を前記ダイオードの一端に接続し、前記ダイオードの他方の端子を前記冷却フィンに接続した電力変換装置において、
前記スナバ回路のコンデンサは、導電性ケースと、第１及び第２の外部端子と、コンデンサエレメントと、第１及び第２の内部配線と、絶縁物と、コンデンサケース端子導体を備え、
前記導電性ケース内に前記コンデンサエレメントが収納され、前記コンデンサエレメントは前記ケース内に収納され、前記ケースに対して電気的に絶縁するように前記ケース内に固定され、前記コンデンサエレメントに前記第１及び第２の内部配線がそれぞれ電気的に接続され、
前記ケース外部に前記第１及び第２の外部端子が互いに離間して当設固定され、前記第１の外部端子と前記第１の内部配線とが電気的に接続され、前記コンデンサケース端子導体が前記ケース外部に前記絶縁物を介して当設固定され、前記第２の外部端子と前記コンデンサケース端子導体が電気的に接続されると共に、前記第２の内部配線と前記コンデンサケース端子導体に流れる電流方向が逆であって、前記第２の内部配線及び前記コンデンサケース端子導体を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記内部配線を複数のリード線で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記内部配線を平板導体で構成したことを特徴とする請求項１は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記内部配線は前記ケースと絶縁し、前記ケース外部であって前記端子と外部配線を電気的に接続すると共に、該外部配線を前記内部配線の電流方向が反対向きとなるように配設したことを特徴とする請求項１は請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速スイッチング半導体素子を使用した電力変換装置に係り、特にサージ電圧の抑制に必要なスナバ回路を備え、スナバ回路のコンデンサ（スナバコンデンサ）の内部配線構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバータやインバータに使用される電力用半導体素子は、近年高速スイッチング化への発展が目覚しい。高速スイッチング素子としては、例えば電流駆動型ではＧＣＴなどが、電圧駆動型では絶縁ゲート型であるＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ（Injection Enhanced Gate Transistor）がある。これら高速スイッチング素子は、現在、電圧３ｋ〜６ｋＶ、遮断電流５ｋ〜６ｋＡが開発され実用化されはじめている。また、ターンオフ時の電圧変化率ｄＶ／ｄｔ耐量も向上してきているので、従来の素子に比較しスナバ回路の小型化、低損失化が検討されている。
【０００３】
図９は、従来のＮＰＣ主回路図を表しスイッチング素子としてＧＴＯを使用した例であり、ＧＴＯ素子２〜５のスイッチングサージを抑制するコンデンサ、抵抗器で構成するスナバ回路２ａ〜５ａをＧＴＯ素子毎に設けている。
【０００４】
最近では高性能のＧＣＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴの製品化によって、直流電源部に一括のスナバ回路やコンデンサを設けることが行われている。高速スイッチング素子は、その動作上１μ〜２μ秒で数ｋＡの電流はゼロまで減少することができる。この時、配線インダクタンスＬと電流変化率ｄｉ／ｄｔにより、Ｌ＊ｄｌ／ｄｔのサージ電圧が発生する。このサージ電圧ピークやｄＶ／ｄｔが高速スイッチング素子の電圧耐量より大きい場合には、その素子を永久破壊する場合がある。このサージ電圧はスイッチング素子の耐量以下に抑えることが重要である。
【０００５】
近年の大容量高速スイッチング素子を使用した大容量の変換装置では、充放電スナバやクランプスナバを各素子に設けているが、装置の外形が大きくなることや経済的でないことから中小容量の高速スイッチング素子の場合のように素子個別のスナバ回路を設けず、電源の一括スナバ回路だけでサージ電圧を押さえる工夫が望まれている。
【０００６】
このようなことから、特許文献１では電源一括スナバ回路のみでサージ電圧を抑制し、半導体素子をサージ過電圧から保護することができる電力変換装置が提案されている。
【０００７】
特許文献１では、コンデンサ以外の配線インダクタンスは低減できているが、コンデンサ自身の内部インダクタンスの影響が大きく、この低減が重要になってくる。    
【特許文献１】特開２００１−７８４６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、コンデンサ自身の内部インダクタンスを極小化して、半導体素子をサージ電圧から保護することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１対応する発明は、直流電源と、この直流電源に接続され、複数種の半導体素子からなる半導体素子群と冷却フィンとを圧接した半導体スタックと、前記直流電源に並列接続され、コンデンサとダイオードとを直列接続し抵抗を前記ダイオードに並列接続したスナバ回路とを具備し、前記スナバ回路の前記コンデンサのケースに接続された一方の端子を前記冷却フィンに近接配置し、前記コンデンサのケースと絶縁された他方の端子を前記ダイオードの一端に接続し、前記ダイオードの他方の端子を前記冷却フィンに接続した電力変換装置において、
前記スナバ回路のコンデンサは、導電性ケースと、外部端子と、コンデンサエレメントと、第１及び第２の内部配線と、絶縁物と、コンデンサケース端子を備え、
前記導電性ケース内に前記コンデンサエレメントが収納され、前記コンデンサエレメントは前記絶縁物を介して前記ケースの内壁面に当設固定され、前記コンデンサエレメントに前記第１及び第２の内部配線の一端がそれぞれ電気的に接続され、
前記ケース外部に前記外部端子及び前記コンデンサケース端子を互いに離間して当設固定され、前記外部端子と前記第１の内部配線の他端とが電気的に接続され、前記コンデンサケース端子と前記第２の内部配線の他端が電気的に接続されると共に、前記第２の内部配線と前記コンデンサケース端子に流れる電流方向が逆であって、前記第２の内部配線及び前記コンデンサケース端子を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたことを特徴とする電力変換装置である。
【００１０】
請求項１に対応する発明によれば、前記導電性ケース内に前記コンデンサエレメントが収納され、前記コンデンサエレメントは前記絶縁物を介して前記ケースの内壁面に当設固定され、前記コンデンサエレメントに前記第１及び第２の内部配線の一端がそれぞれ電気的に接続され、
前記ケース外部に前記外部端子及び前記コンデンサケース端子を互いに離間して当設固定され、前記外部端子と前記第１の内部配線の他端とが電気的に接続され、前記コンデンサケース端子と前記第２の内部配線の他端が電気的に接続されると共に、前記第２の内部配線と前記コンデンサケース端子に流れる電流方向が逆であって、前記第２の内部配線及び前記コンデンサケース端子を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたので、一括スナバ回路の配線ループインダクタンスを小さくすることができ、更に配線ループインダクタンスを低減するために、電流方向が反対向きであるコンデンサケース電位をもつ内部配線とコンデンサケースとの距離を密接にして相互インダクタンスを大きくすることができ、この結果、コンデンサ内部インダクタンスを低減することができる。
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項２対応する発明は、直流電源と、この直流電源に接続され、複数種の半導体素子からなる半導体素子群と冷却フィンとを圧接した半導体スタックと、前記直流電源に並列接続され、コンデンサとダイオードとを直列接続し抵抗を前記ダイオードに並列接続したスナバ回路とを具備し、前記スナバ回路の前記コンデンサのケースに接続された一方の端子を前記冷却フィンに近接配置し、前記コンデンサのケースと絶縁された他方の端子を前記ダイオードの一端に接続し、前記ダイオードの他方の端子を前記冷却フィンに接続した電力変換装置において、
前記スナバ回路のコンデンサは、導電性ケースと、第１及び第２の外部端子と、コンデンサエレメントと、第１及び第２の内部配線と、絶縁物と、コンデンサケース端子導体を備え、
前記導電性ケース内に前記コンデンサエレメントが収納され、前記コンデンサエレメントは前記ケース内に収納され、前記ケースに対して電気的に絶縁するように前記ケース内に固定され、前記コンデンサエレメントに前記第１及び第２の内部配線がそれぞれ電気的に接続され、
前記ケース外部に前記第１及び第２の外部端子が互いに離間して当設固定され、前記第１の外部端子と前記第１の内部配線とが電気的に接続され、前記コンデンサケース端子導体が前記ケース外部に前記絶縁物を介して当設固定され、前記第２の外部端子と前記コンデンサケース端子導体が電気的に接続されると共に、前記第２の内部配線と前記コンデンサケース端子導体に流れる電流方向が逆であって、前記第２の内部配線及び前記コンデンサケース端子導体を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたことを特徴とする電力変換装置である。
【００１２】
請求項２に対応する発明によれば、前記導電性ケース内に前記コンデンサエレメントが収納され、前記コンデンサエレメントは前記ケース内に収納され、前記ケースに対して電気的に絶縁するように前記ケース内に固定され、前記コンデンサエレメントに前記第１及び第２の内部配線がそれぞれ電気的に接続され、
前記ケース外部に前記第１及び第２の外部端子が互いに離間して当設固定され、前記第１の外部端子と前記第１の内部配線とが電気的に接続され、前記コンデンサケース端子導体が前記ケース外部に前記絶縁物を介して当設固定され、前記第２の外部端子と前記コンデンサケース端子導体が電気的に接続されると共に、前記第２の内部配線と前記コンデンサケース端子導体に流れる電流方向が逆であって、前記第２の内部配線及び前記コンデンサケース端子導体を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたので、一括スナバ回路の配線ループインダクタンスを小さくすることができ、更に配線ループインダクタンスを低減するために、電流方向が反対向きであるコンデンサケース電位をもつ内部配線とコンデンサケースとの距離を密接にして相互インダクタンスを大きくすることができ、この結果、コンデンサ内部インダクタンスを低減することができる。
【００１３】
請求項３に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、  前記内部配線を複数のリード線で構成したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置である。
【００１４】
請求項３に対応する発明によれば、電流方向が反対向きであるコンデンサケース電位をもつ内部配線を複数リード線で構成し、ケースとの距離を密接にすることで相互インダクタンスを大きくし、コンデンサ内部インダクタンスを低減するものである。
【００１５】
請求項４に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前記内部配線を平板導体で構成したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置である。
【００１６】
請求項４に対応する発明によれば、ケースと内部配線との距離を密接にすることで相互インダクタンスを大きくし、コンデンサ内部インダクタンスを低減するものである。
【００１７】
請求項５に対応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、前記内部配線は前記ケースと絶縁し、前記ケース外部であって前記端子と外部配線を電気的に接続すると共に、該外部配線を前記内部配線の電流方向が反対向きとなるように配設したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置である。
【００１８】
請求項５に対応する発明によれば、ケース電位と絶縁された場合、内部配線と電流方向が反対向きとなるように外部配線を行い、その外部配線とコンデンサケースとの距離を密接にすることにより相互インダクタンスを大きくして、配線ループインダクタンスを低減するものである。この場合、ケース電位は浮遊電位となるため、外部配線とコンデンサケース間は絶縁物などで絶縁する必要がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スナバコンデンサの内部インダクタンスが低減される為、一括スナバ回路の配線ループインダクタンスの極小化が可能となり、電力変換装置を構成する半導体素子各々個別にスナバ回路を設けることなく電源に一括スナバのみ設けるだけでサージ電圧を抑制できる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態であるＩＥＧＴ（Injection Enhanced Gate Transistor）を用いた、例えば３レベルＮＰＣ電力変換装置について図１〜図４を用いて説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態における主回路は、直流電源である平滑コンデンサ１と、ＩＥＧＴとこのＩＥＧＴに逆並列接続されたダイオードとからなる第１〜４のスイッチング素子６〜９と、第１及び第２の結合ダイオード１０，１１と、コンデンサ１２ａ（以下スナバコンデンサ）とダイオード１２ｂ（以下スナバダイオード）と放電抵抗器１２ｃとからなるスナバ回路１２とから構成されている。このグループ単位で１相とし、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３レベルＮＰＣ主回路を構成している。
【００２３】
次に、上記主回路を実装する半導体スタック１８について説明する。一般に、主回路は、風冷または水冷により、冷却されている。図２は、図１に示した主回路半導体素子１相分を縦列配置締結して構成する水冷式の半導体スタック１８を示している。但し、水冷用配管についての説明は省略する。
【００２４】
図２に示すように、半導体スタック１８において、第１及び第２の結合ダイオード１０，１１は、中性点ブスバー１４Ｃを介して直列に半導体スタック１８の中央に配置する。結合ダイオード１０，１１の中性点の電極となるブスバー１４Ｃを境にして、図中右側になる正極側には、第１の結合ダイオード１０、絶縁スペーサ１６、第１及び第２のＩＥＧＴ６，７、ＩＥＧＴ６，７を冷却する冷却フィン１３を介して配置している。また、図中左側になる負極側には、第２の結合ダイオード１１、絶縁スペーサ１６、第３及び第４のＩＥＧＴ８，９、ＩＥＧＴ８，９を冷却する冷却フィン１３を介して配置している。
【００２５】
そして、ＩＥＧＴ８、９、結合ダイオード１０，１１、冷却フィン１３、絶縁スペーサ１６は、一括で所定の圧力で締結されている。このように一括に締結した例えば串状のスタックは以下に説明するように、直流電源Ｅｄに設け一括スナバ回路１２を取り付ける。
【００２６】
スナバコンデンサ１２ａのケース１２ａ１自身の材質は、導電材料である黄銅等で電極を形成しており、そのケース１２ａ１は、ＩＥＧＴ６，９を冷却する冷却フィン１３に直接取り付けている。他方の端子は複数本で構成され、碍子１２ａ２を有し、ケース１２ａ１とは電気的に絶縁されており、スナバダイオード１２ｂの一端（アノード電極またはカソード電極に直付けしている。スナバダイオード１２ｂの他方の端子は中性点電位であり、スナバダイオ一ド１２ｂの冷却フィン１７に直付けしている。
【００２７】
また、スナバダイオード１２ｂの端子の接続と冷却を兼ねる冷却フィン１７は、ＮＰＣ回路の中性点である中性点ブスバー１４ｃに取り付けられている。中性点ブスバー１４ｃは、半導体スタック１８の中央部に配置した結合ダイオード１０、１１のカソード電極とアノード電極との間にあり、Ｔ形形状をしている。そのＴ形の水平部分のブスバーは、スナバダイオード１２ｂを冷却する冷却フィン１７平面の面積以上の幅広導体になっている。
【００２８】
実施の形態による半導体スタック１８でのプラス（正極）、零（中性点）、マイナス（負極）の３レベルを出力するＮＰＣ通電モードについて、図２及び図３を用いて説明する。
【００２９】
尚、マイナスレベルの出力モードについては、プラス出力モードの電流方向が反転しただけで、半導体スタック内の素子、冷却片及びブスバーに対する通電方向の関係は同じであるので、説明は省略する。
【００３０】
プラス出力の回路図での通電モードを図３のＡ矢印、Ｂ矢印で示す。直流電源である正極ブスバー１４ＰからＩＥＧＴ６→ＩＥＧＴ７→出力ブス１４Ｕの順番で電流が流れる。このＩＥＧＴ６，７を実装した半導体スタック１８においての電流の流れは、図２に示す矢印Ａの方向に、正極ブスバー１４Ｐ→冷却フィン１３→ＩＥＧＴ６→冷却フィン１３→ＩＥＧＴ７→冷却フィン１３→出カブスバー１４Ｕの経路で流れる。
【００３１】
零出力の回路図での通電モードを図３のＢ矢印、Ｃ矢印で示している。直流電源の中性点ブスバー１４Ｃから、第１の結合ダイオード１０→ＩＥＧＴ７→出カブスバー１４Ｕと、出カブスバー１４Ｕ→ＩＥＧＴ８→第２の結合ダイオード１１→中性点ブスバー１４Ｃの順番で電流が流れる。この結合ダイオード１０とＩＥＧＴ７を実装した半導体スタック１８においての電流の流れは、図６の矢印Ｂの方向に、中性点のブスバー１４Ｃ→結合ダイオード１０→冷却フィン１３→ブスバー１５Ｐ→冷却フィン１３→ＩＥＧＴ７→冷却フィン１３→出カブスバー１４Ｕと、出カブスバー１４Ｕ→冷却フィン１３→ＩＥＧＴ８→冷却フィン１３→ブスバー１５Ｎ→冷却フィン１３→結合ダイオード１１→中性点ブスバー１４Ｃの経路で流れる。
【００３２】
この通電モードでのサージ電圧の発生原理について、図４を用いて説明する。今、図３に示すようにＩＥＧＴ６とＩＥＧＴ７がオン状態で負荷電流１Ｌが流れている時、図８の時刻ｔ１でＩＥＧＴ６のゲート電圧Ｖｇｅを負バイアスすると、ＩＥＧＴ６はオフされ電圧が上昇し、ＩＥＧＴ６を流れていた電流Iｃは減少する。この時の電流減少率（−ｄｌ／ｄｔ）と配線インダクタンスにより半導体素子ＩＥＧＴ６にはサージ電圧が発生する。図４の時刻ｔ２で発生するサージ電圧Ｖｓ１は以下の（１）式で示される。サージ電圧を抑えるには、後述する配線インダクタンス（Ｌ）の低減とスナバコンデンサの内部インダクタンス（Ｌｓ）の低減と過渡オン電圧（Ｖｆｒ）の小さいダイオードが必要である。
【００３３】
Ｖｓ１＝Ｖｏ＋（Ｌ＋Ｌｓ）・ｄｌ／ｄｔ＋Ｖｆｒ  ……  （１）
また、時刻ｔ３で発生する電圧Ｖｓ２は次の（２）式で示される。
【００３４】
Ｖｓ２＝Ｖｏ＋｛√（Ｌｏ／Ｃ）｝＊Ｉｃ  ……  （２）
ここで、Ｖｏ：直流電圧、Ｌｏ：図３の電源コンデンサから一括スナバ回路１２までのインダクタンスＬ、Ｌ：Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５、Ｃ：スナバコンデンサ容量、Ｖｆｒ：スナバＤの過渡オン電圧を示す。
【００３５】
このように構成された実施の形態において、スナバコンデンサの内部インダクタンス（Ｌｓ）を低減するための構成について、図５を参照して説明する。図５は、前述した電力変換装置において、スナバ回路１２のコンデンサ１２aは、導電性ケース１２a１と、外部端子例えば碍子１２ａ２と、コンデンサエレメント１２ａ４と、第１及び第２の内部配線１２ａ６、１２ａ６と、黄銅などの導電材料からなるケース１２a１の接触防止用の絶縁物１２ａ５と、コンデンサケース端子１２ａ３を備え、以下のように構成されている。
【００３６】
すなわち、導電性ケース１２a１内にコンデンサエレメント１２ａ４が収納され、コンデンサエレメント１２ａ４は絶縁物１２ａ５を介してケース１２a１の内壁面に当設固定され、コンデンサエレメント１２ａ４に第１及び第２の内部配線１２ａ６、１２ａ６の一端がそれぞれ電気的に接続されている。
【００３７】
また、ケース１２a１の外部に碍子１２ａ２及びコンデンサケース端子１２ａ３を互いに離間して当設固定され、碍子１２ａ２と第１の内部配線１２ａ６の他端とが電気的に接続され、コンデンサケース端子１２ａ３と第２の内部配線１２ａ６の他端が電気的に接続されると共に、第２の内部配線１２ａ６とコンデンサケース端子１２ａ３に流れる電流方向が逆であって、第２の内部配線１２ａ６及び前記コンデンサケース端子１２ａ３に流れる電流によってそれぞれ生ずる磁束を相殺するように、つまり第２の内部配線１２ａ６及びコンデンサケース端子１２ａ３を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたものである。
【００３８】
このように電流方向Ｄが反対向きであるコンデンサケース電位をもつ内部配線１２ａ６とコンデンサケース１２ａ１との距離を密接にして相互インダクタンスを大きくすることにより、内部インダクタンスを低減するものである。
【００３９】
このようなスナバコンデンサを使用することで、回路の配線のインダクタンスを極小化が可能となり、３レベル動作の通電モードによるスイッチング素子に加わるサージ電圧を抑制することができ、ＩＥＧＴの個別スナバレス化が可能となる。
【００４０】
また、実施の形態で示すスナバコンデンサ１２ａの内部配線１２ａ６の具体例として、図６に示すように複数のリード線で配線することで自己インダクタンスも低減できて、更に内部インダクタンスを低減できる。
【００４１】
さらに、実施の形態で示すスナバコンデンサ１２ａ６の内部配線の具体例として、図７に示すように薄くて幅の広い平板導体１２ａ６とすることで自己インダクタンスも低減でき、更に内部インダクタンスを低減できる。
【００４２】
図８は、図５とは異なる実施形態で、スナバコンデンサの内部インダクタンス（Ｌｓ）を低減するための構成であり、以下これについて説明する。図８は、前述した電力変換装置において、スナバ回路１２のコンデンサ１２ａは、導電性ケース１２ａ１と、第１及び第２の外部端子例えば碍子１２ａ２、１２ａ２と、コンデンサエレメント１２ａ４と、第１及び第２の内部配線１２ａ６、１２ａ６と、絶縁物１２ａ５と、コンデンサケース端子導体１２ａ３を備えたものであって、以下のように構成したものである。
【００４３】
すなわち、導電性ケース１２ａ１内にコンデンサエレメント１２ａ４が収納され、コンデンサエレメント１２ａ４はケース１２ａ１内に収納され、ケース１２ａ１に対して電気的に絶縁するようにケース１２ａ１内に固定され、コンデンサエレメント１２ａ４に第１及び第２の内部配線１２ａ６、１２ａ６がそれぞれ電気的に接続されている。
【００４４】
また、ケース１２ａ１外部に第１及び第２の碍子１２ａ２、１２ａ２が互いに離間して当設固定され、第１の碍子１２ａ２と第１の内部配線１２ａ６とが電気的に接続され、コンデンサケース端子導体がケース１２ａ１外部に絶縁物１２ａ５を介して当設固定され、第２の碍子１２ａ２とコンデンサケース端子導体１２ａ３が電気的に接続されると共に、第２の内部配線１２ａ６とコンデンサケース端子導体１２ａ３に流れる電流方向が逆であって、第２の内部配線１２ａ６及びコンデンサケース端子導体１２ａ３を近接させることにより磁気結合を強めるようにしたものである。
【００４５】
また、実施の形態で示すスナバコンデンサの端子が、図８に示すように、ケース電位と絶縁されたコンデンサ端子である場合、内部配線１２ａ６に流れる電流方向Ｄと反対向きとなるように外部配線１２ａ３を行い、その外部配線とコンデンサケース１２ａ１との距離を密接にすることにより相互インダクタンスを大きくして、配線ループインダクタンスを低減するものである。この場合、ケース電位は浮遊電位となるため、外部配線１２ａ３とコンデンサケース１２ａ１間は絶縁物１２ａ５などで絶縁する必要がある。
【００４６】
以上述べた各実施の形態によれば、スナバコンデンサの内部インダクタンスが低減される為、一括スナバ回路の配線ループインダクタンスの極小化が可能となり、電力変換装置を構成する半導体素子各々個別にスナバ回路を設けることなく電源に一括スナバのみ設けるだけでサージ電圧を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における３レベル電力変換装置の主回路を示す概要構成図。
【図２】本発明の実施の形態における半導体スタックを示す概要構成図。
【図３】３レベル電力変換装置の１相分の主回路におけるサージ電圧の発生原理を説明する図。
【図４】３レベル電力変換装置のスイッチング素子に加わるサージ電圧波形を示すタイムチャート。
【図５】本発明の実施の形態におけるスナバコンデンサ配線図。
【図６】本発明の実施の形態におけるスナバコンデンサの内部図。
【図７】本発明の実施の形態におけるスナバコンデンサの内部図。
【図８】本発明の実施の形態におけるスナバコンデンサ配線図。
【図９】従来のＧＴＯを用いた３レベル電力変換装置の主回路を示す概要構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１…主回路半導体素子、２…ＧＴＯ素子、２ａ〜５ａ…スナバ回路、６〜９…第１〜４のスイッチング素子、６．７…第２のＩＥＧＴ、６．７…ＩＥＧＴ、６．９…ＩＥＧＴ、６…ＩＥＧＴ、６…半導体素子ＩＥＧＴ、７…ＩＥＧＴ、８．９…第４のＩＥＧＴ、８．９…ＩＥＧＴ、８．９…ＩＥＧＴ、８…ＩＥＧＴ、１０．１１…第２の結合ダイオード、１０．１１…結合ダイオード、１０…第１の結合ダイオード、１０…結合ダイオード、１１…第２の結合ダイオード、１１…結合ダイオード、１２ａ…コンデンサ、１２ｂ…ダイオード、１２ｃ…放電抵抗器、１２…スナバ回路、１２…一括スナバ回路、１２ａ…スナバコンデンサ、１２ａ１…ケース、１２ａ２…碍子、１２ｂ…スナバダイオード、１２a１…導電性ケース、１２ａ４…コンデンサエレメント、１２ａ６．１２ａ６…第２の内部配線、１２ａ５…絶縁物、１２ａ３…コンデンサケース端子、１２ａ６…第１の内部配線、１２ａ６…第２の内部配線、１２ａ６…内部配線、１２ａ１…コンデンサケース、１２ａ６…スナバコンデンサ、１２ａ６…平板導体、１２ａ２．１２ａ２…碍子、１２ａ３…コンデンサケース端子導体、１２ａ２．１２ａ２…第２の碍子、１２ａ２…第１の碍子、１２ａ２…第２の碍子、１２ａ３…外部配線、１３…冷却フィン、１４Ｃ…中性点ブスバー、１４Ｃ…ブスバー、１４Ｐ…正極ブスバー、１４Ｕ…出力ブス、１４Ｕ…出カブスバー、１５Ｐ…ブスバー、１５Ｎ…ブスバー、１６…絶縁スペーサ、１８…半導体スタック。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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