(57)【要約】      （修正有）【課題】並列接続された半導体素子に流れる電流のアンバランスを低減した電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１０は、第１直流端子１１ｐと、第２直流端子１１ｎと、第１交流端子１２ａと、第２交流端子１２ｂと、第１直流端子１１ｐと第２直流端子１１ｎとの間に電気的に接続され第１交流端子１２ａに電気的に接続された第１相変換部２１及び第１相変換部２１に隣接して配置され第１直流端子１１ｐと第２直流端子１１ｎとの間に電気的に接続され第２交流端子１２ｂに電気的に接続された第２相変換部２２の第１の組と、第１相変換部２１に電気的に並列接続された第３相変換部及び第３相変換部に隣接して配置され第２相変換部２２に電気的に並列接続された第４相変換部の第２の組と、を備える。第１相変換部２１、第２相変換部２２、第３相変換部及び第４相変換部は、第１方向Ｘに沿って配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電圧を有する直流電圧を入力し、または出力する第１直流端子と、
前記第１電圧よりも低い第２電圧を有する直流電圧を入力し、または出力する第２直流端子と、
第１相を有する交流を出力し、または入力する第１交流端子と、
前記第１相と１８０°異なる第２相の交流を出力し、または入力する第２交流端子と、
前記第１直流端子と前記第２直流端子との間に電気的に接続され前記第１交流端子に電気的に接続された第１ハーフブリッジ回路を含む第１変換部、および、前記第１変換部に隣接して配置され前記第１直流端子と前記第２直流端子との間に電気的に接続され前記第２交流端子に電気的に接続された第２ハーフブリッジ回路を含む第２変換部の第１の組と、
前記第１ハーフブリッジ回路に電気的に並列接続された第３ハーフブリッジ回路を含む第３変換部、および、前記第３変換部に隣接して配置され前記第２ハーフブリッジ回路に電気的に並列接続された第４ハーフブリッジ回路を含む第４変換部の第２の組と、
を備え、
前記第１の組における前記第１変換部および前記第２変換部、ならびに、前記第２の組における前記第３変換部および前記第４変換部は、それぞれ第１方向に沿って配置された電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の組における前記第１変換部および前記第２変換部の配置された位置は、前記第２の組における前記第３変換部および前記第４変換部の配置された位置と同じである請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１の組における前記第１変換部および前記第２変換部の配置された位置は、前記第２の組における前記第３変換部および前記第４変換部の配置された位置と逆である請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１ハーフブリッジ回路に電気的に並列接続された第５ハーフブリッジ回路を含む第５変換部、および、前記第５変換部に隣接して配置され前記第２ハーフブリッジ回路に電気的に並列接続された第６ハーフブリッジ回路を含む第６変換部を含む第３の組をさらに備え、
前記第３の組における前記第５変換部および前記第６変換部は、前記第１方向に沿って配置された請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交直変換を行う電力変換装置においては、大容量化などを目的として、複数の半導体素子を並列に接続する場合がある。複数の半導体素子を並列に接続する場合、各半導体素子に流れる電流を均等にするために、半導体素子に接続する配線の配線長や配線形状等を調整することが行われている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、並列運転するような半導体素子では、大電流が流れるため、近接して配置された半導体素子間の磁気結合の影響を無視することができない。並列運転する半導体素子を交流の相ごとにまとめて配置した上で、配線長や配線形状等による自己インダクタンスや相互インダクタンスを調整することによっては、電流を十分均等に配分することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０３９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、並列接続された半導体素子に流れる電流のアンバランスを低減した電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る電力変換装置は、第１電圧を有する直流電圧を入力し、または出力する第１直流端子と、前記第１電圧よりも低い第２電圧を有する直流電圧を入力し、または出力する第２直流端子と、第１相を有する交流を出力し、または入力する第１交流端子と、前記第１相と１８０°異なる第２相の交流を出力し、または入力する第２交流端子と、前記第１直流端子と前記第２直流端子との間に電気的に接続され前記第１交流端子に電気的に接続された第１ハーフブリッジ回路を含む第１変換部、および、前記第１変換部に隣接して配置され前記第１直流端子と前記第２直流端子との間に電気的に接続され前記第２交流端子に電気的に接続された第２ハーフブリッジ回路を含む第２変換部の第１の組と、前記第１ハーフブリッジ回路に電気的に並列接続された第３ハーフブリッジ回路を含む第３変換部、および、前記第３変換部に隣接して配置され前記第２ハーフブリッジ回路に電気的に並列接続された第４ハーフブリッジ回路を含む第４変換部の第２の組と、を備える。前記第１の組における前記第１変換部および前記第２変換部、ならびに、前記第２の組における前記第３変換部および前記第４変換部は、それぞれ第１方向に沿って配置される。
【発明の効果】
【０００７】
並列接続された半導体素子に流れる電流のアンバランスを低減した電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、実施形態の電力変換装置の一部を例示する回路図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の回路を含むパワーモジュールを例示する模式図である。
【図３】比較例の電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図４】変形例１に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図５】変形例２に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
【図６】変形例３に係る電力変換装置を例示する模式的なブロックである。
【０００９】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。  
図１に表したように、電力変換装置１０は、複数の第１相変換部２１と、複数の第２相変換部２２と、を備える。複数の第１相変換部２１は、それぞれ並列に接続されている。複数の第２相変換部２２は、それぞれ並列に接続されている。
【００１１】
電力変換装置１０は、直流端子１１ｐ，１１ｎと、交流端子１２ａ，１２ｂと、を含む。電力変換装置１０は、直流端子１１ｐ，１１ｎを介して図示しない直流回路に接続することができる。直流回路は、直流電源や、直流負荷、直流送電線等を含むことができる。
【００１２】
電力変換装置１０は、交流端子１２ａ，１２ｂを介して、交流回路１に接続することができる。交流回路１は、交流電源や、交流負荷、電力系統等を含むことができる。電力変換装置１０は、直流を交流に変換し、または交流を直流に変換して出力する。電力変換装置１０は、直流と交流との双方向またはいずれか一方向の電力変換を行う。
【００１３】
後に詳述するが、第１相変換部２１および第２相変換部２２は、それぞれ同一のハーフブリッジ回路である。第１相変換部２１および第２相変換部２２は、１８０°の位相差で動作する。つまり、電力変換装置１０は、直流を単相交流に変換し、あるいは、単相交流を直流に変換するフルブリッジ回路を含んでいる。第１相変換部２１は、単相フルブリッジ回路の一方のレグであり、第２相変換部２２は、他方のレグである。それぞれのレグを構成するアームについて、複数個のスイッチング素子が並列に接続されている。複数のスイッチング素子を並列に接続することによって、入出力電流の大電流化を実現する。
【００１４】
交流の１／２周期においては、図の矢印で示したように、直流端子１１ｐを介して、直流回路の高電位側から供給された電流は、第１相変換部２１のハイサイド側スイッチング素子を介して、交流端子１２ａから出力される。電力変換装置１０から出力された電流は、交流回路１を介して、交流端子１２ｂに入力される。その交流電流は、第２相変換部２２のローサイド側スイッチング素子を介して、直流端子１１ｎに出力される。
【００１５】
交流の次の１／２周期において、（図示しないが）直流端子１１ｐを介して、直流回路の高電位側から供給された電流は、第２相変換部２２のハイサイド側スイッチング素子を介して、交流端子１２ｂから出力される。その交流電流は、第１相変換部２１のローサイド側スイッチング素子を介して、直流端子１１ｎに出力される。
【００１６】
複数の第１相変換部２１および複数の第２相変換部２２は、ほぼ直線状に一列に配列されている。図１には、電力変換装置１０の主要な構成要素が配置される位置や方向を示すために、二次元座標が設定されている。二次元座標は、Ｘ軸およびＹ軸を含む。Ｘ軸およびＹ軸は、直交する座標軸である。複数の第１相変換部２１および複数の第２相変換部２２は、Ｘ軸にほぼ平行な方向に一列に配列されている。後に詳述するが、複数の第１相変換部２１および複数の第２相変換部２２を並列に接続するためのブスバー（直流ブスバー３１ｐ，３１ｎ、交流ブスバー５１ａ，５１ｂ）は、Ｘ軸にほぼ平行に設けられている。また、複数の第１相変換部２１および複数の第２相変換部２２と、ブスバーとを電気的に接続するため配線は、Ｙ軸にほぼ平行な方向に設けられる。以下の説明では、このＸＹ座標を用いることがある。
【００１７】
第１相変換部２１は、端子２１ｐ，２１ｎ，２１ａを有する。第２相変換部２２は、端子２２ｐ，２２ｎ，２２ｂを有する。端子２１ｐ，２１ｎ，２２ｐ，２２ｎは、直流電圧を入力し、または出力する端子である。端子２１ａ，２２ｂは、交流電圧を出力し、または入力する端子である。
【００１８】
端子２１ｐ，２１ｎ，２１ａおよび端子２２ｐ，２２ｎ，２２ｂは、第１相変換部２１および第２相変換部２２において、それぞれ同じ位置に設けられている。好ましくは、複数の第１相変換部２１および複数の第２相変換部２２は、それぞれの端子がＸ軸方向に沿って配置されるように、一列に配列されている。
【００１９】
第１相変換部２１は、第２相変換部２２に隣接して配置されている。第１相変換部２１および第２相変換部２２が隣接配置された組を変換部ペア２５と呼ぶ。変換部ペア２５では、第２相変換部２２は、第１相変換部２１が配置された位置よりも、Ｘ軸の正方向よりの位置に配置されている。
【００２０】
なお、第１相変換部２１が第２相変換部２２に隣接して配置されるとは、変換部ペア２５を構成する第１相変換部２１と第２相変換部２２との間に他の変換部が配置されていない場合をいうものとする。また、変形例において後述する第１相変換部２１および第２相変換部２２の位置関係が変換部ペア２５と反対となる変換部ペア２６についても、同様である。
【００２１】
この例では、第１相変換部２１および第２相変換部２２の変換部ペア２５は、Ｘ軸方向に沿って、４組順に配列されている。各変換部の符号で表すと、２１，２２，２１，２２，２１，２２，２１，２２の順に、Ｘ軸の正方向に向かって、一列に配列されている。
【００２２】
変換部ペア２５では、第１相変換部２１および第２相変換部２２が隣接して配置されているので、端子２１ａ，２１ｂに流れる電流は、逆方向である。
【００２３】
電力変換装置１０は、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎを含む。直流ブスバー３１ｐ，３１ｎは、ほぼ同一の長さ、幅および厚さを有する導電体により形成されている。直流ブスバー３１ｐ，３１ｎは、長手方向がＸ軸方向にほぼ平行となるように設けられている。つまり、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎは、変換部ペア２５の配列とほぼ平行となるように設けられている。
【００２４】
直流ブスバー３１ｐ，３１ｎは、それぞれの形状や配置等に応じてインダクタンス成分を有する。このインダクタンス成分は、図では、破線で表されている。他の配線（交流ブスバー５１ａ，５１ｂおよび配線４１ｐ，４１ｎ，４２ｐ，４２ｎ，５２ａ，５２ｂ）についても同様に、形状の応じたインダクタンス成分を有するが破線で示されている。
【００２５】
この例では、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎの一端に直流端子１１ｐ，１１ｎが接続されている。直流ブスバー３１ｐには、直流端子１１ｐを介して、直流電圧が供給され、または、直流ブスバー３１ｐから、直流端子１１ｐを介して、直流電圧が出力される。直流ブスバー３１ｎには、直流ブスバー３１ｐよりも低い電圧を有する直流電圧が供給され、または、直流ブスバー３１ｎから、直流端子１１ｎを介して、直流ブスバー３１ｐよりも低い電圧を有する直流電圧が出力される。
【００２６】
直流ブスバー３１ｐ，３１ｎと、第１相変換部２１の端子２１ｐ，２１ｎとの間に配線４１ｐ，４１ｎが設けられている。直流ブスバー３１ｐ，３１ｎと、第２相変換部２２の端子２２ｐ，２２ｎとの間に配線４２ｐ，４２ｎが設けられている。配線４１ｐ，４１ｎおよび配線４２ｐ，４２ｎは、ほぼ同一の長さ、幅および厚さを有する導電体により形成されている。配線４１ｐ，４１ｎ，４２ｐ，４２ｎは、この例では、長手方向がＹ軸にほぼ平行となるように設けられている。つまり、配線４１ｐ，４１ｎ，４２ｐ，４２ｎは、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎとほぼ直交するように設けられている。
【００２７】
なお、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎおよび配線４１ｐ，４１ｎ，４２ｐ，４２ｎは、異なる部材によって形成されていてもよいし、同一の部材によって一体として形成されていてもよい。
【００２８】
電力変換装置１０は、交流ブスバー５１ａ，５１ｂを含む。交流ブスバー５１ａ，５１ｂは、ほぼ同一の長さ、幅および厚さを有する導電体により形成されている。交流ブスバー５１ａ，５１ｂは、長手方向がＸ軸にほぼ平行となるように設けられている。つまり、交流ブスバー５１ａ，５１ｂは、変換部ペア２５の配列とほぼ平行となるように設けられている。
【００２９】
この例では、交流端子１２ａと交流ブスバー５１ａとの間に配線５２ａが設けられ、交流の第１相の電圧が交流端子１２ａから出力され、または交流の第１相の電圧が交流端子１２ａに入力される。交流端子１２ｂと交流ブスバー５１ｂとの間に配線５２ｂが設けられ、交流の第２相の電圧が交流端子１２ｂから出力され、または交流の第２相の電圧が交流端子１２ｂに入力される。
【００３０】
第１相変換部２１の端子２１ａと交流ブスバー５１ａとの間に配線６１ａが設けられている。第２相変換部２２の端子２２ｂと交流ブスバー５１ｂとの間に配線６１ｂが設けられている。配線６１ａ，６１ｂは、ほぼ同一の長さ、幅および厚さを有する。すべての配線６１ａ，６１ｂは、長手方向がＹ軸にほぼ平行となるように設けられている。
【００３１】
なお、交流ブスバー５１ａ，５１ｂおよび配線６１ａ，６１ｂは、異なる部材によって形成されていてもよいし、同一の部材によって一体として形成されていてもよい。
【００３２】
このように、４つの第１相変換部２１および４つの第２相変換部２２の直流側では、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎによって、すべての変換器が並列に接続されている。
【００３３】
また、４つの第１相変換部２１の交流側では、交流ブスバー５１ａによって、すべての第１相変換部２１が並列に接続されている。４つの第２相変換部２２の交流側では、交流ブスバー５１ｂによって、すべての第２相変換部２２が並列に接続されている。つまり、電力変換装置１０では、各々４つの変換部によって、交流端子１２ａ，１２ｂから出力される交流電流または、交流端子１２ａ，１２ｂに入力される交流電流を分担する。
【００３４】
この例では、分担する交流電流ごとに、第１相変換部２１および第２相変換部２２が変換部ペア２５を構成し、変換部ペア２５では、第１相変換部２１および第２相変換部２２が隣接して配置されている。さらに、変換部ペア２５が配置の方向をそろえて、Ｘ軸にほぼ平行になるように４組配列されている。
【００３５】
なお、上述では、直流ブスバー３１ｐ，３１ｎおよび交流ブスバー５１ａ，５１ｂは、Ｘ軸にほぼ平行であり、配線４１ｐ，４１ｎ，４２ｐ，４２ｎおよび配線６１ａ，６１ｂは、Ｙ軸にほぼ平行であるとしたが、これに限定されるものではない。これら配線の配置については、直流端子や交流端子等の外部との接続のための構造や、放熱のための構造等の制約等に応じて、適切な方向、形状で設けられる。
【００３６】
図２（ａ）は、実施形態の電力変換装置の一部を例示する回路図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の回路を含むパワーモジュールを例示する模式図である。
第１相変換部２１および第２相変換部２２は、好ましくは、同一の入出力特性を有する半導体素子である。第１相変換部２１および第２相変換部２２をここでは半導体素子２０と呼ぶ。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、半導体素子２０は、スイッチング素子１０１ａ，１０１ｂと、ダイオード１０２ａ，１０２ｂと、を含む。スイッチング素子１０１ａ，１０１ｂは、直列に接続されている。ダイオード１０２ａ，１０２ｂは、スイッチング素子１０１ａ，１０１ｂにそれぞれ逆並列に接続されている。スイッチング素子１０１ａ，１０１ｂは、自己消弧型のスイッチング素子であり、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等である。
【００３８】
半導体素子２０は、端子２０ｐ，２０ｎ，２０ａを含む。端子２０ｐは、直列に接続され、高電位側のスイッチング素子１０１ａの主電極（たとえば、コレクタ電極）に接続されている。端子２０ｎは、直列に接続され、低電位側のスイッチング素子１０１ｂの主電極（たとえばエミッタ電極）に接続されている。端子２０ａは、スイッチング素子１０１ａ，１０１ｂの接続ノードに接続されている。
【００３９】
その他に、半導体素子２０は、スイッチング素子１０１ａの制御信号を入力するための端子２０ｂ，２０ｃおよびスイッチング素子１０１ｂの制御信号を入力するための端子２０ｄ，２０ｅを含む。端子２０ｂ，２０ｃは、スイッチング素子１０１ａの制御電極および主電極（たとえば、ゲート電極およびエミッタ電極）に接続され、端子２０ｄ，２０ｅは、スイッチング素子１０１ｂの制御電極および主電極（たとえば、ゲート電極およびエミッタ電極）に接続されている。
【００４０】
図２（ｂ）に示すように、半導体素子２０は、パワーモジュールである。パワーモジュールである半導体素子２０は、ケース１１０を有しており、ケース１１０内にスイッチング素子１０１ａ，１０１ｂおよびダイオード１０２ａ，１０２ｂが図示しない配線パターン付きの絶縁基板上に接続されている。絶縁基板上には、図２（ａ）の回路接続となるように、配線パターンが描かれている。
【００４１】
ケース１１０は、一方の面（図示しない面）に放熱のための放熱板が設けられている。ケース１１０は、放熱板が設けられた面を底面とするほぼ直方体であり、底面に対向する面（上面）に他の回路との電気的な接続をとるための端子Ｃ１，Ｅ２，Ｃ２Ｅ１が設けられている。端子Ｃ１は、端子２０ｐに対応し、端子Ｅ２は、端子２０ｎに対応し、端子Ｃ２Ｅ１は、端子２０ａに対応する。端子Ｃ１，Ｅ２は、上面を形成する方形面の１つの辺の近傍にその辺に沿って配置されている。端子Ｃ２Ｅ１は、端子Ｃ１，Ｅ２が配置された辺に対向する辺の近傍に配置されている。つまり、端子Ｃ１，Ｅ２が配置された側に直流ブスバー３１ｐ，３１ｎが設けられ、端子Ｃ２Ｅ１が配置された側に交流ブスバー５１ａ，５１ｂが設けられることによって、もっとも短い距離で各配線の電気的な接続をとることができる。
【００４２】
この図のＸＹ座標に示すように、半導体素子２０は、端子Ｃ１，Ｅ２が設けられたケース１１０の縁を直流ブスバー３１ａ，３１ｂと平行になるように、配置される。この縁は、この場合には、端子Ｃ２Ｅ１が設けられたケース１１０の縁は、交流ブスバー５１ａ，５１ｂが設けられた側に沿うようになる。つまり、これらの縁がＸ軸にほぼ平行になるように半導体素子２０が配置される。
【００４３】
半導体素子２０は、放熱板の面を空冷または水冷の冷却フィンに接触させ熱的接続をとって配置される。Ｘ軸方向に平行な長手方向を有する冷却フィン上に複数の半導体素子２０を一列に配列してもよいし、半導体素子２０や変換部ペア２５ごとに取り付けた冷却フィンをＸ軸方向に沿って、一列に配列するようにしてもよい。
【００４４】
すでに述べたように、半導体素子２０は、Ｘ軸にほぼ平行になるように、一列に配置される。このとき、半導体素子２０間の隣接する距離は、これに限定されないが、この例では、それぞれほぼ同じに設定される。半導体素子２０間の隣接する距離は、変換部ペア内と変換部ペア間で変えてもよいし、同じにしてもよい。出力電流を各半導体素子２０で均等にするためには、隣接距離間を等しくすることが好ましい。
【００４５】
本実施形態の電力変換装置１０の効果について説明する。
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１０では、第１相変換部２１および第２相変換部２２を隣接させて変換部ペア２５を構成し、変換部ペア２５を並列に接続することによって出力電流を向上させる。もっとも近く配置された第１相変換部２１および第２相変換部２２は、それぞれが入出力する交流電流が生成する磁界を互いに相殺するように動作するので、変換部ペア２５同士の実質的なインダクタンスが小さくなり、並列に接続されたスイッチング素子１０１ａ，１０１ｂが分担する電流のばらつきが低減される。換言すると、逆位相の交流電流が流れる第１相変換部２１および第２相変換部２２を隣接させて配置することによって、半導体素子（パワーモジュール）内の配線等に生ずる相互インダクタンスが小さくなるため、全体のインダクタンスが小さくなり、分担する電流のばらつきが小さくなると考えられる。
【００４６】
図３は、比較例の電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
図３に示すように、比較例の電力変換装置２１０は、４つの第１相変換部２１と、４つの第２相変換部２２と、を有しており、第１相変換部２１および第２相変換部２２は、すべてＸ軸方向にそって一列に配列されている。しかし、比較例の電力変換装置２１０では、第１相および第２相がそれぞれまとまって配置されており、第１相変換部２１および第２相変換部２２が隣接している組は、１組である。他の異なる相の変換部が隣接することはなく、同一相の変換部が並列に接続されている。
【００４７】
比較例の場合には、第１相変換部２１同士が隣接するようにまとまって一列に配置され、第２相変換部２２同士が隣接するようにまとまって一列に配置されている。中央の第１相変換部２１および第２相変換部２２は隣接しているが、これらにそれぞれ並列に接続されている第１相変換部２１および第２相変換部２２は、いずれも互いに隣接して配置されていない。
【００４８】
比較例の場合に、シミュレーションを用いて、各変換部から出力される交流電流のばらつきを評価したところ、素子によって、−５０％程度〜＋１１０％程度のばらつきがあることが確認されている。この場合のばらつきとは、出力電流を並列数で除した電流値（平均値）からの乖離を表している。つまり、ある素子では、平均値の＋１１０％の電流が流れることとなる。
【００４９】
ブスバーや変換部同士の離間距離を同一の条件にして、実施形態の場合でシミュレーションを行うと、出力電流のばらつきは、−２０％程度〜＋１０％程度となることが確認され、大幅に改善されている。
【００５０】
上述の実施形態では、交流の相ごとに４つの変換部を並列にする場合について説明したが、並列数は限定されるものではなく、２つ以上の変換部が並列接続されればよく、３つでもよいし、５つ以上であってもよい。以下に説明する変形例についても同様である。
【００５１】
（変形例１）
図４は、変形例１に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
図４に示すように、変形例１の電力変換装置３１０は、変換部ペア２５のほかに、変換部ペア２６を有する。変換部ペア２６は、第１相変換部２１および第２相変換部２２を含み、第１相変換部２１が第２相変換部２２に隣接して配置されている。変換部ペア２５と相違するのは、第１相変換部２１および第２相変換部２２の配置されている位置である。第２相変換部２２は、第１相変換部２１が配置された位置よりも、Ｘ軸の負方向よりの位置に配置されている。つまり、変換部ペア２６では、変換部ペア２５における第１相変換部２１および第２相変換部２２の位置が逆である。
【００５２】
変形例１の電力変換装置３１０では、Ｘ軸の正方向に向かって、変換部ペア２５、変換部ペア２６、変換部ペア２５、変換部ペア２６の順に配列されている。各変換部の符号で表すと、２１、２２、２２、２１、２１、２２、２２、２１の順に配列されている。
【００５３】
図１に示した実施形態および比較例の場合と同じ条件でシミュレーションを行うと、出力電流のばらつきは、−６％程度〜＋６％程度に低減されることが確認されている。
【００５４】
このように、出力する交流電流が逆位相で流れる変換部をペアにして、変換部ペア同士を並列に接続することによって、ペアにした変換部同士で交流電流に応じて生成された磁界をキャンセルして実質的なインダクタンスを低減することができる。そのため、分担される入出力電流のばらつきを小さくすることができる。
【００５５】
（変形例２）
電力変換装置に含まれるすべての変換部について、逆位相のもの同士をペアにする場合に限らず、並列接続する変換部の一部について逆位相のもの同士をペアにしてもよい。
図５は、変形例２に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
図５に示すように、本変形例の電力変換装置４１０では、並列数４に対して、３組の変換部ペアが設定されている。この例では、３組のうち、２組は変換部ペア２５であり、残りの１組は変換部ペア２６である。この例は、図３の変換部のうちＸ座標におけるもっとも小さい座標の位置から２番目の第１相変換部２１と、８番目の第２相変換部２２とを入れ替えた場合である。このように入れ替えた結果、Ｘ軸のもっとも小さい座標位置から、変換部ペア２５、変換部ペア２５、変換部ペア２６の順で配置されている。
【００５６】
（変形例３）
図６は、変形３に係る電力変換装置を例示する模式的なブロック図である。
図６に示すように、本変形例に係る電力変換装置５１０は、２組の変換部ペア２５，２６を含んでいる。この変形例では、並列数４に対して、２組の変換部ペアが設定されている。この例では、２組のうち、一方は変換部ペア２５であり、他方は変換部ペア２６である。この例は、図３の変換部のうちＸ座標のもっとも小さい座標の位置から４番目の第１相変換部２１と、６番目の第２相変換部２２とを入れ替えた場合である。
【００５７】
交流の入出力電流の分担のばらつきは、各変換部が配置される間隔や、導電性のあるヒートシンクの形状、電流の大きさ、周波数等、多くのパラメータにより、誘導され相互作用する磁界の状況が異なる。そのため、結合状況による実際の電流のばらつきに応じて、適切な変換部ペアを設定し、配置を選択することができる。
【００５８】
以上説明した実施形態によれば、並列接続された半導体素子に流れる電流のアンバランスを低減した電力変換装置を実現することができる。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１  交流回路、１０，３１０，４１０，５１０  電力変換装置、２０  半導体素子、２１  第１相変換部、２２  第２相変換部、２５，２６  変換部ペア、３１ｐ，３１ｎ  直流ブスバー、４１ｐ，４１ｎ，４２ｐ，４２ｎ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ  配線、１０１ａ，１０１ｂ  スイッチング素子、１０２ａ，１０２ｂ  ダイオード、１１０  ケース
【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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