(57)【要約】【課題】ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流に起因して、スイッチが破壊されるのを抑制することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００は、交流端子部６から半導体スイッチ３および４を経由したコンデンサ５ａおよび５ｂの中間電位点までのインダクタンスＬＭが、交流端子部６から半導体スイッチ１を経由したコンデンサ５ａの正電位点までのインダクタンスＬＰ、および、交流端子部６から半導体スイッチ２を経由したコンデンサ５ｂの負電位点までのインダクタンスＬＮのうちの少なくとも一方よりも小さくなるように構成されている。【選択図】図２
2019097222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上アームを構成する第１半導体スイッチと、
下アームを構成する第２半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとに接続され、中間アームを構成する第３半導体スイッチと、
正電位点が前記第１半導体スイッチに接続され、負電位点が前記第２半導体スイッチに接続され、中間電位点が前記第３半導体スイッチに接続されるコンデンサと、
前記第１半導体スイッチ、前記第２半導体スイッチおよび前記第３半導体スイッチに接続される交流端子部とを備え、
前記交流端子部から前記第３半導体スイッチを経由した前記コンデンサの前記中間電位点までの中間電位側インダクタンスが、前記交流端子部から前記第１半導体スイッチを経由した前記コンデンサの前記正電位点までの正電位側インダクタンス、および、前記交流端子部から前記第２半導体スイッチを経由した前記コンデンサの前記負電位点までの負電位側インダクタンスのうちの少なくとも一方よりも小さくなるように構成されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記中間電位側インダクタンスが、前記正電位側インダクタンス、および、前記負電位側インダクタンスの両方よりも小さくなるように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１半導体スイッチおよび前記第２半導体スイッチは、正電位端子および負電位端子を含む第１モジュールの内部に収納されており、
前記第３半導体スイッチは、中間電位端子を含む第２モジュールの内部に配置されており、
前記第１モジュールの前記正電位端子および前記負電位端子は、前記コンデンサに対して、前記第２モジュールの前記中間電位端子よりも離間した位置に配置されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１モジュールは、交流電力が入力される第１モジュール側交流端子をさらに含み、
前記第２モジュールは、交流電力が入力される第２モジュール側交流端子をさらに含み、
前記交流端子部は、前記第１モジュール側交流端子および前記第２モジュール側交流端子を接続する接続用導体と、前記接続用導体に交流電力を入出力する入出力端子とを含み、
前記入出力端子は、前記第１モジュール側交流端子よりも前記第２モジュール側交流端子に近い側に配置されている、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２モジュールは、複数設けられており、
複数の前記第２モジュールは、互いに隣接するように、所定の方向に沿って配置されており、
前記入出力端子は、平面視において、前記所定の方向に沿って配置された複数の前記第２モジュールが配置される領域の、前記所定の方向における中央側に対応する位置に配置されている、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記接続用導体は、前記第１モジュール側交流端子から前記入出力端子までの経路のインダクタンスが、前記第２モジュール側交流端子から前記入出力端子までの経路のインダクタンスよりも大きくなるように構成されている、請求項４または５に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、特に、上アーム、下アームおよび中間アームを構成する半導体スイッチを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上アーム、下アームおよび中間アームを構成する半導体スイッチを備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、上アームを構成するスイッチと、下アームを構成するスイッチと、上アームを構成するスイッチおよび下アームを構成するスイッチに接続される中間アームを構成するスイッチとを備える電力変換装置が開示されている。また、中間アームを構成するスイッチは、直列接続された２つのコンデンサの中間電位点に接続されている。そして、この電力変換装置は、３レベル（正電位、負電位および中間電位）の電力を出力可能に構成されている。また、スイッチは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、ＩＧＢＴに並列に接続されるＦＷＤ（フライホイール用のダイオード）とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−５９１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載のような従来の電力変換装置において、スイッチがスイッチング動作（ターンオフ動作）をした時に、ターンオフ動作に伴うサージ電圧が発生する。このとき、サージ電圧の尖頭値（ピーク値）が、微小時間の間、コンデンサの正電位または負電位を超過する場合がある。このため、負荷からの電流が、微小時間の間、ターンオフ動作（またはリカバリ動作）を行わないスイッチのＦＷＤを介して、コンデンサの正電位点または負電位点に流れる（導通する）。具体的には、転流中（ターンオフ動作中）における負荷からの電流が分流して、分流された電流が、中間アームを介してコンデンサの中間電位点に流れるとともに、上アームを構成するスイッチ（または、下アームを構成するスイッチ）のＦＷＤを介してコンデンサの正電位点または負電位点に流れる。このため、ＦＷＤを介してコンデンサの正電位点または負電位点に流れる電流に起因して、スイッチが破壊されてしまう場合があるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流に起因して、スイッチが破壊されるのを抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、上アームを構成する第１半導体スイッチと、下アームを構成する第２半導体スイッチと、第１半導体スイッチと第２半導体スイッチとに接続され、中間アームを構成する第３半導体スイッチと、正電位点が第１半導体スイッチに接続され、負電位点が第２半導体スイッチに接続され、中間電位点が第３半導体スイッチに接続されるコンデンサと、第１半導体スイッチ、第２半導体スイッチおよび第３半導体スイッチに接続される交流端子部とを備え、交流端子部から第３半導体スイッチを経由したコンデンサの中間電位点までの中間電位側インダクタンスが、交流端子部から第１半導体スイッチを経由したコンデンサの正電位点までの正電位側インダクタンス、および、交流端子部から第２半導体スイッチを経由したコンデンサの負電位点までの負電位側インダクタンスのうちの少なくとも一方よりも小さくなるように構成されている。
【０００８】
この発明の一の局面による電力変換装置は、上記のように、交流端子部から第３半導体スイッチを経由したコンデンサの中間電位点までの中間電位側インダクタンスが、交流端子部から第１半導体スイッチを経由したコンデンサの正電位点までの正電位側インダクタンス、および、交流端子部から第２半導体スイッチを経由したコンデンサの負電位点までの負電位側インダクタンスのうちの少なくとも一方よりも小さくなるように構成されている。これにより、半導体スイッチのターンオフ動作に起因するサージ電圧の尖頭値（ピーク値）がコンデンサの正電位または負電位を超過した場合でも、中間電位側インダクタンスが正電位側インダクタンスおよび負電位側インダクタンスのうちの少なくとも一方よりも小さいので、負荷からの電流が主に中間アームに流れる。その結果、上アームを構成する第１半導体スイッチおよび下アームを構成する第２半導体スイッチのうちの少なくとも一方に流れる電流が少なくなるので、ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流に起因して、半導体スイッチ（第１半導体スイッチおよび第２半導体スイッチのうちの少なくとも一方）が破壊されるのを抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、中間電位側インダクタンスが、正電位側インダクタンス、および、負電位側インダクタンスの両方よりも小さくなるように構成されている。このように構成すれば、ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流が第１半導体スイッチおよび第２半導体スイッチのうちのいずれの半導体スイッチに流れた場合でも、第１半導体スイッチおよび第２半導体スイッチが破壊されるのを抑制することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、第１半導体スイッチおよび第２半導体スイッチは、正電位端子および負電位端子を含む第１モジュールの内部に収納されており、第３半導体スイッチは、中間電位端子を含む第２モジュールの内部に配置されており、第１モジュールの正電位端子および負電位端子は、コンデンサに対して、第２モジュールの中間電位端子よりも離間した位置に配置されている。このように構成すれば、第２モジュールの中間電位端子とコンデンサとを接続する導体の長さ（電流が流れる経路の長さ）を、第１モジュールの正電位端子および負電位端子とコンデンサとを接続する導体の長さ（電流が流れる経路の長さ）よりも短くすることができる。これにより、第２モジュールの中間電位端子とコンデンサとの間のインピーダンスを、第１モジュールの正電位端子および負電位端子とコンデンサとの間のインピーダンスよりも小さくすることができるので、中間電位側インダクタンスを、正電位側インダクタンスおよび負電位側インダクタンスよりも容易に小さくすることができる。
【００１１】
上記半導体スイッチがモジュールの内部に収納されている電力変換装置において、好ましくは、第１モジュールは、交流電力が入力される第１モジュール側交流端子をさらに含み、第２モジュールは、交流電力が入力される第２モジュール側交流端子をさらに含み、交流端子部は、第１モジュール側交流端子および第２モジュール側交流端子を接続する接続用導体と、接続用導体に交流電力を入出力する入出力端子とを含み、入出力端子は、第１モジュール側交流端子よりも第２モジュール側交流端子に近い側に配置されている。このように構成すれば、入出力端子と第２モジュール側交流端子との間の距離（電流が流れる経路の長さ）が、入出力端子と第１モジュール側交流端子との間の距離（電流が流れる経路の長さ）よりも短くなる。これにより、入出力端子と第２モジュール側交流端子との間のインピーダンスが、入出力端子と第１モジュール側交流端子との間のインピーダンスよりも小さくなるので、中間電位側インダクタンスを、正電位側インダクタンスおよび負電位側インダクタンスよりも、さらに小さくすることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、第２モジュールは、複数設けられており、複数の第２モジュールは、互いに隣接するように、所定の方向に沿って配置されており、入出力端子は、平面視において、所定の方向に沿って配置された複数の第２モジュールが配置される領域の、所定の方向における中央側に対応する位置に配置されている。このように構成すれば、入出力端子が所定の方向における端部側に配置されている場合と異なり、入出力端子から接続用導体を介して複数の第２モジュールの第２モジュール側交流端子にバランスよく（電流量の差異が大きくならないように）電流を流すことができる。
【００１３】
上記接続用導体が設けられている電力変換装置において、好ましくは、接続用導体は、第１モジュール側交流端子から入出力端子までの経路のインダクタンスが、第２モジュール側交流端子から入出力端子までの経路のインダクタンスよりも大きくなるように構成されている。このように構成すれば、中間電位側インダクタンスを、正電位側インダクタンスおよび負電位側インダクタンスよりも、さらに小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記のように、ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流に起因して、スイッチが破壊されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態による電力変換装置の具体的な構造を示す図である。
【図３】交流端子部の斜視図である。
【図４】第１実施形態による電力変換装置の動作を説明するための図である。
【図５】第２実施形態による電力変換装置の具体的な構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１〜図４を参照して、第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。なお、図１では、１相分の電力変換装置１００の構成が記載されている。
【００１８】
（電力変換装置の構成）
図１に示すように、電力変換装置１００は、上アームを構成する半導体スイッチ１を備えている。半導体スイッチ１は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１ａと、ＩＧＢＴ１ａに並列に接続されるＦＷＤ１ｂ（フライホイール用のダイオード）とを含む。なお、半導体スイッチ１は、特許請求の範囲の「第１半導体スイッチ」の一例である。
【００１９】
また、電力変換装置１００は、下アームを構成する半導体スイッチ２を備えている。半導体スイッチ２は、半導体スイッチ１と同様に、ＩＧＢＴ２ａと、ＦＷＤ２ｂとを含む。また、半導体スイッチ２は、半導体スイッチ１に直列に接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１ａのエミッタ側と、ＩＧＢＴ２ａのコレクタ側とが接続されている。また、ＦＷＤ１ｂのアノード側と、ＦＷＤ２ｂのカソード側とが接続されている。なお、半導体スイッチ２は、特許請求の範囲の「第２半導体スイッチ」の一例である。
【００２０】
また、電力変換装置１００は、半導体スイッチ１と半導体スイッチ２とに接続され、中間アームを構成する半導体スイッチ３および４を含む。半導体スイッチ３および４は、それぞれ、ＩＧＢＴ３ａおよびＩＧＢＴ４ａを含む。また、半導体スイッチ３および４は、互いに逆並列に接続されている。具体的には、半導体スイッチ３のコレクタ側が、半導体スイッチ１と半導体スイッチ２とに接続されている。また、半導体スイッチ４のエミッタ側が、半導体スイッチ１と半導体スイッチ２とに接続されている。なお、半導体スイッチ３および４は、特許請求の範囲の「第３半導体スイッチ」の一例である。
【００２１】
また、電力変換装置１００は、互いに直列に接続される２つのコンデンサ５ａおよび５ｂを備えている。そして、コンデンサ５ａの正電位点（Ｐ端子）が、半導体スイッチ１（コレクタ）に接続されている。また、コンデンサ５ｂの負電位点（Ｎ端子）が、半導体スイッチ２（エミッタ）に接続されている。コンデンサ５ａとコンデンサ５ｂとの間の中間電位点（Ｍ端子）が、半導体スイッチ３および４に接続されている。なお、コンデンサ５ａおよび５ｂは、電解コンデンサからなる。
【００２２】
また、電力変換装置１００は、半導体スイッチ１、半導体スイッチ２、半導体スイッチ３および４に接続される交流端子部６を備えている。なお、交流端子部６の具体的な構造は、後述する。また、交流端子部６には、負荷３００が接続されている。
【００２３】
ここで、第１実施形態では、交流端子部６から半導体スイッチ３および４を経由したコンデンサ５ａおよび５ｂの中間電位点まで（経路３）のインダクタンスＬＭが、交流端子部６から半導体スイッチ１を経由したコンデンサ５ａの正電位点まで（経路１）のインダクタンスＬＰ、および、交流端子部６から半導体スイッチ２を経由したコンデンサ５ｂの負電位点まで（経路２）のインダクタンスＬＮのうちの少なくとも一方よりも小さくなるように構成されている。具体的には、インダクタンスＬＭが、インダクタンスＬＰ、および、インダクタンスＬＮの両方よりも小さく（ＬＭ＜ＬＰ、ＬＭ＜ＬＮ）なるように構成されている。なお、インダクタンス（寄生インダクタンス）は、経路３および経路１の各々の自己インダクタンスと、経路３のインピーダンスと経路１のインピーダンスとの比に依存する。同様に、インダクタンス（寄生インダクタンス）は、経路３および経路２の各々の自己インダクタンスと、経路３のインピーダンスと経路２のインピーダンスとの比に依存する。なお、インダクタンスＬＰおよびインダクタンスＬＮは、それぞれ、特許請求の範囲の「正電位側インダクタンス」および「負電位側インダクタンス」の一例である。また、インダクタンスＬＭは、特許請求の範囲の「中間電位側インダクタンス」の一例である。
【００２４】
（電力変換装置の具体的な構造）
次に、電力変換装置１００の具体的な構造について説明する。
【００２５】
図２に示すように、半導体スイッチ１および半導体スイッチ２は、正電位端子１０ａ（Ｐ）および負電位端子１０ｂ（Ｎ）を含むモジュール１０の内部に収納されている。すなわち、半導体スイッチ１および半導体スイッチ２は、「２ｉｎ１」のモジュール１０の内部に収納されている。そして、電力変換装置１００では、１相のアームに対して、「２ｉｎ１」のモジュール１０が、２個（２並列）設けられている。また、モジュール１０では、ゲート端子１０ｃ、正電位端子１０ａ、負電位端子１０ｂおよび交流端子１０ｄ（ＡＣ）が、Ｙ１方向側からＹ２方向側に向かってこの順で配置されている。また、モジュール１０は、平面視において、略長方形形状を有しており、長辺がＹ方向に沿うように配置されている。また、２個のモジュール１０は、Ｘ方向に互いに隣接するように配置されている。なお、モジュール１０は、特許請求の範囲の「第１モジュール」の一例である。また、交流端子１０ｄは、特許請求の範囲の「第１モジュール側交流端子」の一例である。
【００２６】
また、半導体スイッチ３および４は、中間電位端子２０ａを含むモジュール２０の内部に配置されている。すなわち、半導体スイッチ３および４は、「２ｉｎ１」のモジュール２０の内部に収納されている。そして、電力変換装置１００では、１相のアームに対して、「２ｉｎ１」のモジュール２０が、２個（２並列）設けられている。また、モジュール２０では、交流端子２０ｃ（ＡＣ）、中間電位端子２０ａおよびゲート端子２０ｂが、Ｙ１方向側からＹ２方向側に向かってこの順で配置されている。また、モジュール２０は、平面視において、略長方形形状を有しており、長辺がＹ方向に沿うように配置されている。また、２個のモジュール２０は、Ｘ方向に互いに隣接するように配置されている。そして、２個のモジュール２０の各々のＹ１方向側に、２個のモジュール１０の各々が配置されている。なお、モジュール２０は、特許請求の範囲の「第２モジュール」の一例である。また、交流端子２０ｃは、特許請求の範囲の「第２モジュール側交流端子」の一例である。
【００２７】
ここで、第１実施形態では、モジュール１０の正電位端子１０ａおよび負電位端子１０ｂは、コンデンサ５ａおよび５ｂに対して、モジュール２０の中間電位端子２０ａよりも離間した位置に配置されている。具体的には、モジュール１０の正電位端子１０ａおよび負電位端子１０ｂは、モジュール２０の中間電位端子２０ａのＹ１方向側（コンデンサ５ａおよび５ｂ側とは反対側）に配置されている。なお、コンデンサ５ａおよび５ｂは、Ｘ方向に互いに隣接するように配置されている。
【００２８】
また、コンデンサ５ａの正電位端子Ｐは、接続用導体７を介して、２個のモジュール１０の各々の正電位端子１０ａに接続されている。また、コンデンサ５ｂの負電位端子Ｎは、接続用導体８を介して、２個のモジュール１０の各々の負電位端子１０ｂに接続されている。また、コンデンサ５ａおよび５ｂの各々の中間電位端子Ｍは、接続用導体９を介して、２個のモジュール２０の各々の中間電位端子２０ａに接続されている。そして、モジュール１０の正電位端子１０ａおよび負電位端子１０ｂが、コンデンサ５ａおよび５ｂに対して、モジュール２０の中間電位端子２０ａよりも離間した位置に配置されているので、接続用導体９の長さは、接続用導体７および接続用導体８の各々長さよりも短くなる。これにより、接続用導体９のインピーダンスは、接続用導体７および接続用導体８の各々のインピーダンスよりも小さくなる。
【００２９】
また、交流端子部６は、交流端子１０ｄおよび交流端子２０ｃを接続する接続用導体６１を含む。接続用導体６１は、平板形状を有している。そして、平面視において、接続用導体６１は、交流端子１０ｄおよび交流端子２０ｃにオーバラップするように設けられている。なお、接続用導体６１は、１枚の平板形状の導体により構成されていてもよいし、複数の平板形状の導体が組み合わされることにより構成されていてもよい。
【００３０】
また、交流端子部６は、接続用導体６１に交流電力を入出力する入出力端子６２を含む。図３に示すように、入出力端子６２は、平板形状を有しており、接続用導体６１の表面からＺ１方向側に突出するように設けられている。また、入出力端子６２は、たとえば、平板形状の接続用導体６１が折り曲げられることにより形成されている。また、入出力端子６２は、平面視において、Ｘ方向に沿うように配置（図２参照）されている。
【００３１】
そして、第１実施形態では、図２に示すように、入出力端子６２は、交流端子１０ｄよりも交流端子２０ｃに近い側に配置されている。具体的には、入出力端子６２は、平面視において、交流端子部６のＹ２方向側の端部近傍に配置されている。また、接続用導体６１は、交流端子１０ｄから入出力端子６２までの経路のインダクタンスが、交流端子２０ｃから入出力端子６２までの経路のインダクタンスよりも大きくなるように構成されている。
【００３２】
また、第１実施形態では、入出力端子６２は、平面視において、Ｘ方向に沿って配置された複数（２個）のモジュール２０が配置される領域の、Ｘ方向における中央側に対応する位置に配置されている。具体的には、入出力端子６２は、平面視において、２個のモジュール２０の各々に設けられた交流端子２０ｃの間に配置されている。これにより、入出力端子６２から一方の交流端子２０ｃまでの経路の長さと、入出力端子６２から他方の交流端子２０ｃまでの経路の長さとが略同じになる。その結果、入出力端子６２から一方の交流端子２０ｃまでのインピーダンスと、入出力端子６２から他方の交流端子２０ｃまでのインピーダンスとが略同じになる。同様に、入出力端子６２から一方のモジュール１０の交流端子１０ｄまでのインピーダンスと、入出力端子６２から他方のモジュール１０の交流端子１０ｄまでのインピーダンスとが略同じになる。なお、インピーダンスに略同じにするために、接続用導体６１に貫通孔を設けたり、厚みを稼ぐこと等により、インピーダンス値を調整してもよい。
【００３３】
また、電力変換装置１００は、平面視において、略矩形形状の冷却フィン１２を備えている。そして、モジュール１０およびモジュール２０は、冷却フィン１２の表面上に配置されている。
【００３４】
（ターンオフ時の動作）
次に、図４を参照して、電力変換装置１００のターンオフ時の動作について説明する。以下では、ＩＧＢＴ２ａがターンオフする時の動作について説明する。
【００３５】
通常のターンオフ時では、転流（ターンオフ動作）による負荷３００からの電流は、全て、ＩＧＢＴ３ａに流れる。この場合、上アームのＦＷＤ１ｂには、電流は流れない。
【００３６】
一方、ＩＧＢＴ２ａが高速にスイッチングする場合に、ＩＧＢＴ２ａがターンオフ動作をした時に、ターンオフ動作に伴うサージ電圧の尖頭値（ピーク値）が、微小時間の間、コンデンサ５ａの正電位を超過する。この場合、負荷３００からの電流が、微小時間の間、ターンオフ動作またはリカバリ動作を行わない半導体スイッチ１のＦＷＤ１ｂを介して、コンデンサ５ａの正電位点（Ｐ端子）に流れる。
【００３７】
具体的には、ＦＷＤ２ｂは、通常状態では、オフ状態→順回復（過渡的なオン状態）→定常的なオン状態→逆回復→オフ状態を繰り返す。一方、ＩＧＢＴ２ａが高速にスイッチングする場合、ＦＷＤ２ｂは、順回復（過渡的なオン状態）から、定常的なオン状態を介さず、逆回復する。ここで、ＦＷＤ２ｂがＰＮダイオードの場合において、過渡的なオン状態から逆回復した際（つまりオン状態の時間が短い場合）、ＰＮダイオードのキャリアの濃度が不足しており、この不足を補うために逆電圧が急激に上昇し電流を流そうとする作用（リカバリ動作）が働く。その後、ＰＮダイオードのキャリアが吐き出されてＦＷＤ２ｂは、コンデンサの状態となる。そして、ＦＷＤ２ｂと外部の回路のインダクタンスとによる共振が発生する。これにより、電流の時間変化（ｄｉ／ｄｔ）が非常に大きくなこと（微小パルスリカバリ現象）が発生する。そして、微小パルスリカバリ現象（非常に大きい電流の時間変化）によって、半導体スイッチ１および半導体スイッチ２の破損、ノイズレベルの上昇、および、非常に大きい電流の時間変化をトリガとするゲート電圧の発振による半導体スイッチ１および半導体スイッチ２のゲート部の破損などの問題が生じる。
【００３８】
微小パルスリカバリ現象は、上記のように、ＩＧＢＴ２ａのスイッチングが高速であるほど、発生しやすくなる。また、太陽電池のような直流電源電圧が変動する装置では、直流電源電圧が低い場合に、サージ電圧の尖頭値（ピーク値）が直流電源電圧の正電位または負電位を超過するので、微小パルスリカバリ現象が発生しやすくなる。
【００３９】
微小パルスリカバリ現象を回避するためには、スイッチングの速度を下げて、サージ電圧尖頭値が直流電源電圧の正電位または負電位を超過しないようにすればよい。しかしながら、スイッチングの速度を下げた場合には、スイッチングロスが増加して、電力変換装置１００の効率が悪化する。また、ＦＷＤ２ｂを、リカバリ動作を行わないショットキーバリアダイオードにより構成することや、リカバリ動作が比較的遅いダイオード（ソフトリカバリダイオード）により構成することにより、微小パルスリカバリ現象を回避することも可能である。しかしながら、たとえばＳｉＣにより構成されたショットキーバリアダイオードは、比較的高価である。また、ソフトリカバリダイオードでは、スイッチングロスが増加するため、電力変換装置１００の効率が悪化する。
【００４０】
なお、微小パルスリカバリ現象が発生する場合において、微小時間の間ＦＷＤ１ｂに導通する電流値が小さければ、微小パルスリカバリ現象に伴う悪影響を抑制することが可能になる。また、微小時間の間ＦＷＤ１ｂが導通した場合、負荷３００からの電流（転流電流）は、経路１および経路３の各々のインピーダンスの大きさに応じて分流する。具体的には、経路３は、負荷３００→入出力端子６２→交流端子２０ｃ→中間電位端子２０ａ→接続用導体９→コンデンサ５ａおよび５ｂの中間電位端子Ｍ→負荷３００である。また、経路１は、負荷３００→入出力端子６２→交流端子１０ｄ→正電位端子１０ａ→接続用導体７→コンデンサ５ａの正電位端子Ｐ→コンデンサ５ａおよび５ｂの中間電位端子Ｍ→負荷３００である。
【００４１】
そして、経路３の寄生インダクタンス（インピーダンス）を、経路１の寄生インダクタンス（インピーダンス）よりも十分に小さくすることによって、経路１に流れる電流の電流値が小さくなる。これにより、微小パルスリカバリ現象に起因する悪影響を抑制することが可能になる。なお、上記の説明では、ＩＧＢＴ２ａがターンオフする時の動作について説明したが、ＩＧＢＴ１ａがターンオフする時の動作についても同様である。
【００４２】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４３】
第１実施形態では、上記のように、交流端子部６から半導体スイッチ３および４を経由したコンデンサ５ａおよび５ｂの中間電位点までのインダクタンスＬＭが、交流端子部６から半導体スイッチ１を経由したコンデンサ５ａおよび５ｂの正電位点までのインダクタンスＬＰ、および、交流端子部６から半導体スイッチ２を経由したコンデンサ５ａおよび５ｂの負電位点までのインダクタンスＬＮのうちの少なくとも一方よりも小さくなるように構成されている。これにより、半導体スイッチのターンオフ動作に起因するサージ電圧の尖頭値（ピーク値）がコンデンサ５ａおよび５ｂの正電位または負電位を超過した場合でも、インダクタンスＬＭがインダクタンスＬＰおよびインダクタンスＬＮのうちの少なくとも一方よりも小さいので、負荷３００からの電流が主に中間アームに流れる。その結果、上アームを構成する半導体スイッチ１および下アームを構成する半導体スイッチ２のうちの少なくとも一方に流れる電流が少なくなるので、ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流に起因して、半導体スイッチ（半導体スイッチ１および半導体スイッチ２のうちの少なくとも一方）が破壊されるのを抑制することができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、インダクタンスＬＭが、インダクタンスＬＰ、および、インダクタンスＬＮの両方よりも小さくなるように構成されている。これにより、ターンオフ動作をした時に発生するサージ電圧による電流が半導体スイッチ１および半導体スイッチ２のうちのいずれの半導体スイッチに流れた場合でも、半導体スイッチ１および半導体スイッチ２が破壊されるのを抑制することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、モジュール１０の正電位端子１０ａおよび負電位端子１０ｂは、コンデンサ５ａおよび５ｂに対して、モジュール２０の中間電位端子２０ａよりも離間した位置に配置されている。これにより、モジュール２０の中間電位端子２０ａとコンデンサ５ａおよび５ｂとを接続する接続用導体９の長さ（電流が流れる経路の長さ）を、モジュール１０の正電位端子１０ａ（負電位端子１０ｂ）とコンデンサ５ａおよび５ｂとを接続する接続用導体７（接続用導体８）の長さ（電流が流れる経路の長さ）よりも短くすることができる。これにより、モジュール２０の中間電位端子２０ａと、コンデンサ５ａおよび５ｂとの間のインピーダンスを、モジュール１０の正電位端子１０ａおよび負電位端子１０ｂと、コンデンサ５ａおよび５ｂとの間のインピーダンスよりも小さくすることができるので、インダクタンスＬＭを、インダクタンスＬＰおよびインダクタンスＬＮよりも容易に小さくすることができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、入出力端子６２は、交流端子１０ｄよりも交流端子２０ｃに近い側に配置されている。これにより、入出力端子６２と交流端子２０ｃとの間の距離（電流が流れる経路の長さ）が、入出力端子６２と交流端子１０ｄとの間の距離（電流が流れる経路の長さ）よりも短くなる。その結果、入出力端子６２と交流端子２０ｃとの間のインピーダンスが、入出力端子６２と交流端子１０ｄとの間のインピーダンスよりも小さくなるので、インダクタンスＬＭを、インダクタンスＬＰおよびインダクタンスＬＮよりも、さらに小さくすることができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、入出力端子６２は、平面視において、Ｘ方向に沿って配置された２個のモジュール２０が配置される領域の、Ｘ方向における中央側に対応する位置に配置されている。これにより、入出力端子６２がＸ方向における端部側に配置されている場合と異なり、入出力端子６２から接続用導体６１を介して複数のモジュール２０の交流端子２０ｃにバランスよく（電流量の差異が大きくならないように）電流を流すことができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、接続用導体６１は、交流端子１０ｄから入出力端子６２までの経路のインダクタンスが、交流端子２０ｃから入出力端子６２までの経路のインダクタンスよりも大きくなるように構成されている。これにより、インダクタンスＬＭを、インダクタンスＬＰおよびインダクタンスＬＮよりも、さらに小さくすることができる。
【００４９】
［第２実施形態］
図５を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。第２実施形態による電力変換装置２００では、モジュール１０およびモジュール２０が共に、４個（４並列）設けられている。
【００５０】
図５に示すように、電力変換装置２００では、モジュール１０がＸ方向に沿って互いに隣接するように４個（４並列）設けられている。また、電力変換装置２００では、モジュール２０がＸ方向に沿って互いに隣接するように４個（４並列）設けられている。また、コンデンサ２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃおよび２０５ｄが、Ｘ方向に沿って互いに隣接するように４個設けられている。コンデンサ２０５ａおよび２０５ｂは、互いに直列に接続され、コンデンサ２０５ｃおよび２０５ｄは、互いに直列に接続されている。コンデンサ２０５ａおよび２０５ｂと、コンデンサ２０５ｃおよび２０５ｄとは、互いに並列に接続されている。
【００５１】
また、電力変換装置２００では、４個の交流端子１０ｄ、および、４個の交流端子２０ｃを接続する接続用導体２６１が設けられている。接続用導体２６１は、平面視において、櫛歯形状を有する。そして、接続用導体２６１のＹ方向に沿って突出する部分が、モジュール１０の交流端子１０ｄ（ＡＣ）と、モジュール２０の交流端子２０ｃ（ＡＣ）とにオーバラップする。また、入出力端子２６２は、Ｘ方向に沿って配置された４個のモジュール２０が配置される領域の、Ｘ方向における中央側に対応する位置に配置されている。
【００５２】
なお、第２実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００５４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、インダクタンスＬＭが、インダクタンスＬＰ、および、インダクタンスＬＮの両方よりも小さくなるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、インダクタンスＬＭが、インダクタンスＬＰ、および、インダクタンスＬＮのうちの一方のみよりも小さくなるように構成されていてもよい。
【００５５】
また、上記第１および第２実施形態では、１つの半導体スイッチ１と、１つの半導体スイッチ２とがモジュール１０の内部に収納されている（２ｉｎ１）例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１つの半導体スイッチ１（１つの半導体スイッチ２）のみが、１つのモジュールに収納されている（１ｉｎ１）電力変換装置にも本発明を適用することは可能である。また、３つ以上の半導体スイッチが、１つのモジュールに収納されている（４ｉｎ１など）電力変換装置にも本発明を適用することは可能である。なお、４ｉｎ１のモジュールを使用する場合、インダクタンスＬＭ（中間電位側インダクタンス）が、インダクタンスＬＰ（正電位側インダクタンス）およびインダクタンスＬＮ（負電位側インダクタンス）よりも小さくなるように、モジュール内の配線インダクタンスが調整される。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、モジュール１０およびモジュール２０が共に２並列設けられ、上記第２実施形態では、モジュール１０およびモジュール２０が共に４並列設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モジュール１０およびモジュール２０が共に３並列、または、５並列以上設けられている電力変換装置にも本発明を適用することは可能である。
【００５７】
また、上記第１実施形態では、複数のコンデンサ５ａおよび５ｂが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１つのコンデンサのみが設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  半導体スイッチ（第１半導体スイッチ）
２  半導体スイッチ（第２半導体スイッチ）
３、４  半導体スイッチ（第３半導体スイッチ）
５ａ、５ｂ、２０５ａ〜２０５ｄ  コンデンサ
６  交流端子部
１０  モジュール（第１モジュール）
１０ａ  正電位端子
１０ｂ  負電位端子
１０ｄ  交流端子（第１モジュール側交流端子）
２０  モジュール（第２モジュール）
２０ａ  中間電位端子
２０ｃ  交流端子（第２モジュール側交流端子）
６１、２６１  接続用導体
６２、２６２  入出力端子
１００、２００  電力変換装置
ＬＭ  インダクタンス（中間電位側インダクタンス）
ＬＮ  インダクタンス（負電位側インダクタンス）
ＬＰ  インダクタンス（正電位側インダクタンス）
【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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