(57)【要約】  １または複数の電力用半導体スイッチング素子を収容した電力用半導体モジュール１０Ａは、電力用半導体スイッチング素子のコレクタ電位に接続されるコレクタ主端子１０Ａ１およびコレクタ補助端子１０Ａ３と、電力用半導体スイッチング素子のゲート電位に接続されるゲート補助端子１０Ａ４と、電力用半導体スイッチング素子のエミッタ電位に接続されるエミッタ主端子１０Ａ２およびエミッタ補助端子１０Ａ５と、を有する。電力変換装置は、コレクタ補助端子１０Ａ３とエミッタ補助端子１０Ａ５の間の電圧を検知した分圧電圧を生成してゲート駆動回路に伝達する分圧回路基板を有する。分圧回路基板は、コレクタ補助端子１０Ａ３およびエミッタ補助端子１０Ａ５に電気的に接続されるようにして電力用半導体モジュール１０Ａに搭載される。ゲート駆動回路１２Ａは、分圧回路基板が出力する分圧電圧に応じて電力用半導体スイッチング素子の駆動速度を変更する。
2017037917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の電力用半導体スイッチング素子を収容した電力用半導体モジュールと、前記電力用半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、を備えて構成される電力変換装置であって、
前記電力用半導体モジュールは、
前記電力用半導体スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の主端子および第１の信号入力端子と、
前記電力用半導体スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、
前記電力用半導体スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第２の主端子および第３の信号入力端子と、
を有し、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記ゲート駆動回路に伝達する分圧回路基板を有し、
前記分圧回路基板は、前記第１の信号入力端子および前記第３の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記電力用半導体モジュールに搭載され、
前記ゲート駆動回路は、前記分圧回路基板が出力する分圧電圧に応じて前記電力用半導体スイッチング素子の駆動速度を変更することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記分圧回路基板は、前記第１の信号入力端子および前記第３の信号入力端子に加えて、前記第２の信号入力端子にも電気的に接続されて搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路基板から前記ゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記ゲート駆動回路が前記電力用半導体スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
複数の電力用半導体スイッチング素子を収容した電力用半導体モジュールと、前記電力用半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、を備えて構成される電力変換装置であって、
前記電力用半導体モジュールは、
高電位側の電圧が印加される上側電力用半導体スイッチング素子と低電位側の電圧が印加される下側電力用半導体スイッチング素子とを有すると共に、
前記上側電力用半導体スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の主端子および第１の信号入力端子と、
前記上側電力用半導体スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、
前記上側電力用半導体スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位、および、前記下側電力用半導体スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位の双方に接続される交流主端子、第３の信号入力端子および第４の信号入力端子と、
前記下側電力用半導体スイッチング素子のゲート電位に接続される第５の信号入力端子と、
前記下側電力用半導体スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第２の主端子および第６の信号入力端子と、
を有し、
前記ゲート駆動回路は、前記上側電力用半導体スイッチング素子を駆動する第１のゲート駆動回路と、前記下側電力用半導体スイッチング素子を駆動する第２のゲート駆動回路とを有して構成され、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第１のゲート駆動回路に伝達すると共に、前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第２のゲート駆動回路に伝達する分圧回路基板を有し、
前記分圧回路基板は、前記第１の信号入力端子、前記第３の信号入力端子、前記第４の信号入力端子および前記第６の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記電力用半導体モジュールに搭載され、
前記第１のゲート駆動回路は、前記分圧回路基板が出力する分圧電圧に応じて前記上側電力用半導体スイッチング素子の駆動速度を変更し、
前記第２のゲート駆動回路は、前記分圧回路基板が出力する分圧電圧に応じて前記下側電力用半導体スイッチング素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
前記分圧回路基板は、前記第１の信号入力端子、前記第３の信号入力端子、前記第４の信号入力端子および前記第６の信号入力端子に加えて、前記第２の信号入力端子および前記第５の信号入力端子にも電気的に接続されて搭載されていることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路基板から前記第１のゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記第１のゲート駆動回路が前記上側電力用半導体スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されると共に、
前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路基板から前記第２のゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記第２のゲート駆動回路が前記下側電力用半導体スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されている
ことを特徴とする請求項４または５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記分圧回路基板は、前記第３の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を分圧した分圧電圧を前記第１のゲート駆動回路に伝達し、前記第１の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を分圧した分圧電圧を前記第２のゲート駆動回路に伝達することを特徴とする請求項５または６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、電力用半導体スイッチング素子を収容した電力用半導体モジュールを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置、サーボアンプ装置、スイッチング電源装置といった電力変換装置は、電力用半導体スイッチング素子を内蔵する。電力用半導体スイッチング素子は、第１信号入力端子と第２信号入力端子との間に印加される電気信号に応じて第１主端子と第２主端子の間の導通状態が変化する。ゲート駆動回路は、電力用半導体スイッチング素子の第１信号入力端子と第２信号入力端子との間に電気信号を印加して電力用半導体スイッチング素子を駆動する。【０００３】
従来技術として、電力用半導体スイッチング素子の主端子間の電圧を電気部品により分圧して分圧電圧を生成してゲート駆動回路に伝達し、ゲート駆動回路が伝達された分圧電圧に応じて電力用半導体スイッチング素子の駆動方法を変化させる電力変換装置が公知である（例えば、下記特許文献１，２を参照）。【０００４】
特許文献１においては、電力用半導体スイッチング素子の主端子間の電圧を抵抗で分圧した分圧電圧を生成してゲート駆動回路に伝達する。ゲート駆動回路は、分圧電圧に応じて電力用半導体スイッチング素子の第１信号入力端子に電流を注入する電流駆動手段を備える構成が開示されている。【０００５】
また、特許文献２においては、電力用半導体スイッチング素子の主端子間の電圧を２つのコンデンサで分圧した分圧電圧を生成してゲート駆動回路に伝達する。分圧電圧を生成するための２つのコンデンサは、１つのパッケージにモールドされて素子モジュールを構成している。分圧電圧が基準値よりも高くなると、内蔵されているＦＥＴ部品がオフし、ゲート駆動回路が高インピーダンス状態になるように動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８６９４０号公報
【特許文献２】特開２０１４−５０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力変換装置には振動に耐えられる機械的強度が必要である。特に、自動車、鉄道車両などの移動体に搭載される電力変換装置には、大きな振動が加わる。建物に設置される電力変換装置であっても、輸送時の振動には耐える必要がある。【０００８】
ここで、上記特許文献１には、振動に耐えられる機械的強度に関する技術は開示されていない。また、特許文献２の電力変換装置では、分圧電圧を生成するための２つのコンデンサは、１つのパッケージにモールドされて構成されているので、振動に耐え得る機械的強度を有していることが期待されるものの、モールドされているが故に、分圧電圧を生成するインピーダンス要素の定数を変更することが困難であるという課題がある。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動に耐え得る機械的強度を確保しつつ、分圧電圧を生成するインピーダンス要素の定数を容易に変更す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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１または複数の電力用半導体スイッチング素子を収容した電力用半導体モジュールと、前記電力用半導体スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、を備えて構成される電力変換装置であって、前記電力用半導体モジュールは、前記電力用半導体スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の主端子および第１の信号入力端子と、前記電力用半導体スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、前記電力用半導体スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第２の主端子および第３の信号入力端子と、を有し、前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記ゲート駆動回路に伝達する分圧回路基板を有し、前記分圧回路基板は、前記第１の信号入力端子および前記第３の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記電力用半導体モジュールに搭載され、前記ゲート駆動回路は、前記分圧回路基板が出力する分圧電圧に応じて前記電力用半導体スイッチング素子の駆動速度を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動に耐え得る機械的強度を確保しつつ、分圧電圧を生成するインピーダンス要素の定数を容易に変更することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図
【図２】実施の形態１の電力変換装置における電力用半導体モジュールの構成例を示す斜視図
【図３】実施の形態１の電力変換装置における分圧回路の構成例を示す斜視図
【図４】実施の形態１の電力変換装置のゲート駆動回路における端子部の配置例を示す斜視図
【図５】実施の形態１の電力変換装置におけるゲート駆動回路基板、分圧回路基板および電力用半導体モジュール間の結線例を示す斜視図
【図６】実施の形態２に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図
【図７】実施の形態２の電力変換装置における分圧回路基板とゲート駆動回路基板との間の結線例を示す斜視図
【図８】実施の形態３の電力変換装置における分圧回路基板とゲート駆動回路基板との間の結線例を示す斜視図
【図９】実施の形態３に係る電力変換装置で使用する絶縁チューブに信号配線を収容する第１の実施例を示す断面図
【図１０】実施の形態３に係る電力変換装置で使用する絶縁チューブに信号配線を収容する第２の実施例を示す断面図
【図１１】図１０に示す第２の実施例の変形例を示す断面図
【図１２】実施の形態３に係る電力変換装置で使用する絶縁チューブに信号配線を収容する第３の実施例を示す断面図
【図１３】実施の形態４に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図
【図１４】実施の形態４の電力変換装置における電力用半導体モジュールの端子部の配置例を示す斜視図
【図１５】実施の形態４の電力変換装置における分圧回路の構成例を示す斜視図
【図１６】実施の形態４の電力変換装置におけるゲート駆動回路の端子部の配置例を示す斜視図
【図１７】実施の形態４の電力変換装置における分圧回路基板とゲート駆動回路基板との間の結線例を示す斜視図
【図１８】実施の形態５に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図
【図１９】実施の形態５の電力変換装置における分圧回路基板とゲート駆動回路基板との間の結線例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電力変換装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
まず、実施の形態１に係る電力変換装置の構成について、図１から図５の図面を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図である。また、図２から図５の各図面は、実施の形態１の電力変換装置における要部の構成を示す斜視図であり、図２は電力用半導体モジュール１０Ａの端子部の配置例、図３は分圧回路１６Ａの構成例、図４はゲート駆動回路１２Ａの端子部の配置例、図５は図２から図４のように構成した回路基板１２Ｋ、分圧回路基板１６Ｋおよび電力用半導体モジュール１０Ａ間の結線例を示している。なお、図２から図５の構成は一例であり、当該各図の構成例に限定されるものではない。
【００１５】
図１において、実施の形態１に係る電力変換装置は、図示を省略した駆動負荷（例えばモータ）を駆動するための電力用半導体スイッチング素子が収容された電力用半導体モジュール１０Ａと、電力用半導体モジュール１０Ａを制御するための周辺回路であるゲート駆動回路１２Ａと、電力用半導体モジュール１０Ａを制御するためのスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部２０と、スイッチング信号生成部２０が生成したスイッチング信号を受領してゲート駆動回路１２Ａに伝達する絶縁回路１４Ａと、電力用半導体モジュール１０Ａにおける主端子間の電圧を検知して分圧電圧を生成する分圧回路１６Ａと、が設けられている。
【００１６】
電力用半導体モジュール１０Ａには、トランジスタ素子１０Ａａとダイオード素子１０Ａｂとが並列に接続された電力用半導体スイッチング素子が収容されている。トランジスタ素子１０Ａａとしては、図１に示すようなＩＧＢＴが例示されるが、ＩＧＢＴに限定されるものではなく、例えばＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。なお、負荷の特性によっては、例えば抵抗負荷である場合には、ダイオード素子１０Ａｂの接続が省略されることもある。
【００１７】
電力用半導体モジュール１０Ａは、電力変換回路における一つのアームを構成する。電力変換回路がハーフブリッジ構成の回路（以下「ハーフブリッジ回路」と称する）であれば、２つの電力用半導体モジュールを直列に接続して構成する。ハーフブリッジ回路において、高電位側の電圧が印加される電力用半導体スイッチング素子は、「正側電力用半導体スイッチング素子」、「Ｐ側電力用半導体スイッチング素子」、「上側電力用半導体スイッチング素子」などと称され、また、「正側アーム」、「高電位側アーム」、「Ｐ側アーム」、「上側アーム」などとも称される。また、低電位側の電圧が印加される電力用半導体スイッチング素子は、「負側電力用半導体スイッチング素子」、「Ｎ側電力用半導体スイッチング素子」、「下側電力用半導体スイッチング素子」などと称され、また、「負側アーム」、「低電位側アーム」、「Ｎ側アーム」、「下側アーム」などとも称される。電力変換回路が単相インバータ回路であれば、２つのハーフブリッジ回路を並列に接続することで構成することができ、電力変換回路が３相インバータ回路であれば、３つのハーフブリッジ回路を並列に接続することで構成することができる。
【００１８】
電力用半導体モジュール１０Ａには、第１の主端子であるコレクタ主端子１０Ａ１、トランジスタ素子１０Ａａのエミッタ電位に接続される第２の主端子であるエミッタ主端子１０Ａ２、第１の信号入力端子であるコレクタ補助端子１０Ａ３、第２の信号入力端子であるゲート補助端子１０Ａ４および第３の信号入力端子であるエミッタ補助端子１０Ａ５が設けられている。また、図１に示すように、コレクタ主端子１０Ａ１はトランジスタ素子１０Ａａのコレクタ電位に接続され、エミッタ主端子１０Ａ２およびエミッタ補助端子１０Ａ５はエミッタ電位に接続され、ゲート補助端子１０Ａ４はゲート電位に接続される。なお、トランジスタ素子１０ＡａがＭＯＳＦＥＴの場合、「コレクタ電位」は「ドレイン電位」となり、「エミッタ電位」は「ソース電位」となる。
【００１９】
コレクタ主端子１０Ａ１、エミッタ主端子１０Ａ２、コレクタ補助端子１０Ａ３、ゲート補助端子１０Ａ４およびエミッタ補助端子１０Ａ５の配置例は、図２に示す通りである。
【００２０】
図２によれば、モジュール筐体１０Ｓの一方の主面側に、３つのコレクタ主端子１０Ａ１、３つのエミッタ主端子１０Ａ２、１つのコレクタ補助端子１０Ａ３、１つのゲート補助端子１０Ａ４および１つのエミッタ補助端子１０Ａ５が配置されている。３つのコレクタ主端子１０Ａ１は、モジュール筐体１０Ｓの長手方向における一方の端部側で当該長手方向に沿って配置され、３つのエミッタ主端子１０Ａ２はモジュール筐体１０Ｓの中央部において、モジュール筐体１０Ｓの長手方向に沿って配置され、１つのコレクタ補助端子１０Ａ３、１つのゲート補助端子１０Ａ４および１つのエミッタ補助端子１０Ａ５は、モジュール筐体１０Ｓの長手方向におけるもう一方の端部側で当該長手方向に沿って配置されている。なお、図２の配置例は一例であり、他の配置例が許容されることは言うまでもない。
【００２１】
図１に戻り、ゲート駆動回路１２Ａは、電力用半導体モジュール１０Ａを駆動する回路である。ここで、ゲート駆動回路１２Ａは、電力用半導体スイッチング素子ごとに設けられる。すなわち、電力変換装置の主回路である電力変換回路が単相インバータ回路であれば、４つのゲート駆動回路が設けられ、電力変換回路が三相インバータ回路であれば、６つのゲート駆動回路が設けられる。
【００２２】
ゲート駆動回路１２Ａは、ブリッジ接続される４つのトランジスタ素子、詳細には、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａ、第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂ、第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄを備えている。第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂは、２つのゲート抵抗１２Ａ２ａ，１２Ａ２ｂを介して直列に接続され、第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄは、２つのゲート抵抗１２Ａ２ｃ，１２Ａ２ｄを介して直列に接続されている。
【００２３】
また、ゲート駆動回路１２Ａには、１つの入力端子である分圧電圧入力端子１２Ａ６ａと、２つの出力端子であるゲート出力端子１２Ａ６ｂおよびエミッタ出力端子１２Ａ６ｃと、が設けられている。ゲート抵抗１２Ａ２ａ，１２Ａ２ｂの接続点とゲート抵抗１２Ａ２ｃ，１２Ａ２ｄの接続点とは結線され、さらにゲート出力端子１２Ａ６ｂに結線されている。
【００２４】
図４にゲート駆動回路１２Ａにおける端子部の配置例を示しているが、回路基板１２Ｋ上に、分圧電圧入力端子１２Ａ６ａ、ゲート出力端子１２Ａ６ｂおよびエミッタ出力端子１２Ａ６ｃを設けることで図１の回路構成を具現している。なお、回路基板１２Ｋは、ゲート駆動回路１２Ａを搭載する回路基板と同一基板であってもよいし、異なる基板であってもよい。以下、回路基板を「ゲート駆動回路基板」とも称する。
【００２５】
図１のゲート駆動回路１２Ａの説明に戻る。ゲート駆動回路１２Ａにおいて、コンデンサ１２Ａ５ａ，１２Ａ５ｂは直列に接続され、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂの動作電源１２Ａ５として機能する。コンデンサ１２Ａ５ａとコンデンサ１２Ａ５ｂの接続点は、ゲート駆動回路１２Ａの内部でエミッタ出力端子１２Ａ６ｃに結線されている。
【００２６】
また、ゲート駆動回路１２Ａは、電力用半導体モジュール１０Ａを駆動する際の速度を切り替えるスイッチング速度切替部１２Ａ３を備えている。スイッチング速度切替部１２Ａ３は、例えばロジック回路で構成することができる。
【００２７】
さらに、ゲート駆動回路１２Ａは、分圧電圧判定部１２Ａ４を備えている。分圧電圧判定部１２Ａ４には、後述する分圧回路１６Ａが生成した分圧電圧が入力される。入力される分圧電圧には、電力用半導体モジュール１０Ａにおける主端子間の電圧に関する情報が含まれている。分圧電圧判定部１２Ａ４は、分圧電圧を基準電圧と比較し、分圧電圧が基準電圧よりも高いか低いかを示す信号（以下「電圧判定信号」もしくは「判定信号」と称する）を生成してスイッチング速度切替部１２Ａ３に出力する。
【００２８】
絶縁回路１４Ａは、スイッチング信号生成部２０とゲート駆動回路１２Ａとを電気的に絶縁する回路である。絶縁回路１４Ａとしては、図示のように、発光ダイオード１４Ａ１と、フォトトランジスタ１４Ａ２とを備えたフォトカプラを用いて構成することができる。
【００２９】
分圧回路１６Ａには、複数のインピーダンス素子が直列接続されてなるインピーダンス素子群１６ｅが設けられている。図１では、直列接続された４つの抵抗素子１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３，１６ｅ４が例示されている。
【００３０】
また、分圧回路１６Ａには、２つの接続端子であるコレクタ接続端子１６Ａ１およびエミッタ接続端子１６Ａ２と、１つの出力端子である分圧電圧出力端子１６Ａ３と、１つの入力端子であるエミッタ入力端子１６Ａ４と、が設けられている。抵抗素子１６ｅ１の一端は、コレクタ接続端子１６Ａ１に結線され、抵抗素子１６ｅ４の一端は、エミッタ接続端子１６Ａ２およびエミッタ入力端子１６Ａ４のそれぞれに結線され、抵抗素子１６ｅ３と抵抗素子１６ｅ４との接続点が分圧電圧出力端子１６Ａ３に結線されている。すなわち、図１の構成では、抵抗素子１６ｅ４に生ずる分圧電圧を分圧電圧判定部１２Ａ４に印加している。
【００３１】
図３に分圧回路１６Ａの一構成例を示しているが、分圧回路基板１６Ｋ上に、インピーダンス素子群１６ｅを配置した上で、端子を設け易いようにコ字形状の電気配線で抵抗素子間を結線し、当該電気配線上にコレクタ接続端子１６Ａ１、エミッタ接続端子１６Ａ２、分圧電圧出力端子１６Ａ３およびエミッタ入力端子１６Ａ４を設けることで図１の回路構成を具現している。
【００３２】
また、分圧回路１６Ａは、図５に示すように、電力用半導体モジュール１０Ａに搭載される。この際、コレクタ接続端子１６Ａ１と電力用半導体モジュール１０Ａのコレクタ補助端子１０Ａ３とが電気的に接続され、また、エミッタ接続端子１６Ａ２と電力用半導体モジュール１０Ａのエミッタ補助端子１０Ａ５とが電気的に接続されるように構成される。さらに、分圧回路１６Ａの分圧電圧出力端子１６Ａ３とゲート駆動回路基板１２Ｋの分圧電圧入力端子１２Ａ６ａとが分圧電圧信号配線である信号配線１８Ａ１にて接続され、電力用半導体モジュール１０Ａのゲート補助端子１０Ａ４とゲート駆動回路基板１２Ｋのゲート出力端子１２Ａ６ｂとがゲート信号配線である信号配線１８Ａ２にて接続され、分圧回路１６Ａのエミッタ入力端子１６Ａ４とゲート駆動回路基板１２Ｋのエミッタ出力端子１２Ａ６ｃとがエミッタ信号配線である信号配線１８Ａ３にて接続される。これらの構成により、図１に示す回路構成が具現される。
【００３３】
なお、インピーダンス素子群１６ｅは、抵抗素子に代えてコンデンサまたはダイオードを直列に接続して構成してもよい。また、抵抗素子、コンデンサまたはダイオードの直列接続に限定されるものではなく、抵抗素子、コンデンサまたはダイオードの並列回路を直列に接続したものでもよい。また、抵抗素子、コンデンサおよびダイオードのうちの少なくとも２つを組み合わせて構成してもよい。
【００３４】
また、図１では、抵抗素子１６ｅ４に生ずる分圧電圧を検知する例を示したが、分圧電圧判定部１２Ａ４の入力耐圧に応じて、分圧電圧を大きくしてもよい。例えば、抵抗素子１６ｅ３，１６ｅ４に生ずる電圧、すなわち抵抗素子１６ｅ３，１６ｅ４の両端電圧を分圧電圧として取り出してもよい。
【００３５】
つぎに、実施の形態１に係る電力変換装置の要部動作について説明する。
【００３６】
まず、スイッチング信号生成部２０は、電力用半導体モジュール１０Ａを駆動するためのスイッチング信号を生成して絶縁回路１４Ａに出力する。
【００３７】
スイッチング信号生成部２０からのスイッチング信号として、例えば電力用半導体モジュール１０Ａをオンに制御するための指令信号（以下「オン指令信号」と称する）が絶縁回路１４Ａに入力されると、発光ダイオード１４Ａ１が点灯し、フォトトランジスタ１４Ａ２が導通状態になる。また、スイッチング信号生成部２０からのスイッチング信号として、例えば電力用半導体モジュール１０Ａをオフに制御するための指令信号（以下「オフ指令信号」と称する）が、絶縁回路１４Ａに入力されると、発光ダイオード１４Ａ１は消灯し、フォトトランジスタ１４Ａ２が非導通状態になる。このようにして、スイッチング信号生成部２０からのオン指令信号およびオフ指令信号が、フォトトランジスタ１４Ａ２の導通状態の変化による電流変化としてゲート駆動回路１２Ａのスイッチング速度切替部１２Ａ３に認識される。
【００３８】
分圧回路１６Ａは、電力用半導体モジュール１０Ａの主端子間に印加される電圧、すなわち電力用半導体モジュール１０Ａの第１の主端子であるコレクタ主端子１０Ａ１と、電力用半導体モジュール１０Ａの第２の主端子であるエミッタ主端子１０Ａ２との間の電圧を分圧した分圧電圧を生成してゲート駆動回路１２Ａに出力する。
【００３９】
分圧回路１６Ａが生成した分圧電圧は、ゲート駆動回路１２Ａの分圧電圧判定部１２Ａ４に入力される。上述したように、分圧電圧判定部１２Ａ４は、分圧電圧が基準電圧よりも高いか低いかを示す判定信号を生成してスイッチング速度切替部１２Ａ３に出力する。
【００４０】
スイッチング速度切替部１２Ａ３は、分圧電圧判定部１２Ａ４からの判定信号と、絶縁回路１４Ａからの指令信号に基づいて、電力用半導体モジュール１０Ａの駆動速度を切り替える。電力用半導体モジュール１０Ａの駆動速度を切り替えるときの動作の詳細は以下の通りである。
【００４１】
まず、電力用半導体モジュール１０Ａをオンするときの速度を速める場合には、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃの双方をオンに制御し、第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄの双方をオフに制御する。第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃの双方をオンに制御すれば、ゲート抵抗１２Ａ２ａ，１２Ａ２ｃの双方が第１の信号入力端子１０Ａ３に並列に接続されることとなり、ゲート抵抗が小さくなってスイッチング速度が速くなる。
【００４２】
一方、電力用半導体モジュール１０Ａをオンするときの速度を遅くする場合には、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃのうちの何れか一方のみをオンに制御し、第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄの双方をオフに制御する。例えば、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａのみをオンに制御すれば、ゲート抵抗１２Ａ２ａのみが第１の信号入力端子１０Ａ３に接続されることとなり、ゲート抵抗が大きくなってスイッチング速度が遅くなる。
【００４３】
また、電力用半導体モジュール１０Ａをオフするときの速度を速める場合には、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃの双方をオフに制御し、第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄの双方をオンに制御する。第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄの双方をオンに制御すれば、ゲート抵抗１２Ａ２ｂ，１２Ａ２ｄの双方が第１の信号入力端子１０Ａ３に並列に接続されることとなり、ゲート抵抗が小さくなってスイッチング速度が速くなる。
【００４４】
また、電力用半導体モジュール１０Ａをオフするときの速度を遅くする場合には、第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａおよび第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃの双方をオフに制御し、第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂおよび第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄのうちの何れか一方のみをオンに制御する。例えば、第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂのみをオンに制御すれば、ゲート抵抗１２Ａ２ｂのみが第１の信号入力端子１０Ａ３に接続されることとなり、ゲート抵抗が大きくなってスイッチング速度が遅くなる。
【００４５】
なお、上記の制御は一例であり、それらの制御に限定されるものではない。例えば、ゲート抵抗１２Ａ２ａよりもゲート抵抗１２Ａ２ｃの方が小さい抵抗値のものを使用し、電力用半導体モジュール１０Ａをオンするときの速度を遅くする場合には、相対的に大きな抵抗値を有するゲート抵抗１２Ａ２ａに接続される第１のオン用トランジスタ１２Ａ１ａをオンに制御し、電力用半導体モジュール１０Ａをオンするときの速度を速くする場合には、相対的に小さな抵抗値を有するゲート抵抗１２Ａ２ｃに接続される第２のオン用トランジスタ１２Ａ１ｃをオンに制御してもよい。また、例えば、ゲート抵抗１２Ａ２ｂよりもゲート抵抗１２Ａ２ｄの方が小さい抵抗値のものを使用し、電力用半導体モジュール１０Ａをオフにするときの速度を遅くする場合には、相対的に大きな抵抗値を有するゲート抵抗１２Ａ２ｂに接続される第１のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｂをオンに制御し、電力用半導体モジュール１０Ａをオフするときの速度を速くする場合には、相対的に小さな抵抗値を有するゲート抵抗１２Ａ２ｄに接続される第２のオフ用トランジスタ１２Ａ１ｄをオンに制御してもよい。
【００４６】
実施の形態１に係る電力変換装置によれば、複数のインピーダンス素子を具備する分圧回路を基板で構成し、分圧回路基板を電力用半導体モジュールに搭載して構成したので、振動に耐え得る機械的強度を確保することが可能となる。
【００４７】
また、実施の形態１に係る電力変換装置によれば、分圧回路基板上に分圧電圧を取り出すための分圧電圧出力端子を設け、インピーダンス素子群を構成するインピーダンス素子のうちの任意のインピーダンス素子に生ずる電圧を、分圧電圧出力端子を介してゲート駆動回路に入力する構成としたので、分圧電圧を生成するインピーダンス要素の定数を容易に変更することが可能となる。
【００４８】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図であり、図７は、実施の形態２の電力変換装置における分圧回路基板１６Ｋとゲート駆動回路基板１２Ｋとの間の結線例を示す斜視図である。図６および図７に示す実施の形態２に係る電力変換装置では、図１に示す実施の形態１に係る電力変換装置において、ゲート駆動回路１２Ａのゲート出力端子１２Ａ６ｂと、電力用半導体モジュール１０Ａのゲート補助端子１０Ａ４との間を信号配線１８Ａ２で結線する構成を、分圧回路１６Ａを介して結線する構成に変更したものである。
【００４９】
図７に示すように、分圧回路基板１６Ｋには、ゲート接続端子１６Ａ５およびゲート入力端子１６Ａ６が設けられている。ゲート接続端子１６Ａ５とゲート入力端子１６Ａ６とは基板上で接続される。ゲート入力端子１６Ａ６は、信号配線１８Ａ２にてゲート出力端子１２Ａ６ｂに結線されている。なお、他の構成については、図１と同一または同等であり、同一または同等の構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００５０】
実施の形態２に係る電力変換装置によれば、電力用半導体モジュールに搭載する分圧回路基板において、実施の形態１では２箇所であったゲート駆動回路との接続箇所を、実施の形態２では３箇所に増やしているので、実施の形態１よりも機械的強度を高めることができるという効果が得られる。
【００５１】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３の電力変換装置における分圧回路基板１６Ｋとゲート駆動回路基板１２Ｋとの間の結線例を示す斜視図である。係る電力変換装置の要部構成を示す回路図である。図８に示す実施の形態３に係る電力変換装置では、図７に示す実施の形態２に係る電力変換装置において、ゲート駆動回路基板１２Ｋと、分圧回路基板１６Ｋとの間を結ぶ信号配線１８Ａ１，１８Ａ２，１８Ａ３を絶縁チューブ２２の内部に収容して構成したものである。なお、他の構成については、図７と同一または同等であり、同一または同等の構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００５２】
図９から図１２は、絶縁チューブに信号配線を収容するバリエーション（第１〜第３の実施例）を示す断面図である。
【００５３】
まず、図９は第１の実施例である。図９に示す構成では、絶縁チューブ２２Ａの内部に、第１信号配線２２Ａ１ａ、第２信号配線２２Ａ２ａおよび第３信号配線２２Ａ３ａの３つの信号配線が収容されている。第１信号配線２２Ａ１ａ、第２信号配線２２Ａ２ａおよび第３信号配線２２Ａ３ａのそれぞれは、信号配線同士が接触した場合でも絶縁を確保するため、それぞれを第１信号配線被覆２２Ａ１ｂ、第２信号配線被覆２２Ａ２ｂおよび第３信号配線被覆２２Ａ３ｂで覆っている。なお、図９では、各信号配線間に隙間が見えるが、充填物等で隙間を埋めることで各信号配線を固定するようにしてもよいし、絶縁チューブ２２Ａを絞ることによって各信号配線を固定するようにしてもよい。
【００５４】
第１の実施例によれば、分圧電圧信号配線として用いられる第１信号配線２２Ａ１ａと、エミッタ信号配線として用いられる第３信号配線２２Ａ３ａとを近づけて配置することができるので、第１信号配線２２Ａ１ａＢ１と第３信号配線２２Ａ３ａとを囲む配線ループが小さく抑えられ、第１信号配線２２Ａ１ａと第３信号配線２２Ａ３ａとの間の寄生インダクタンスを抑制することができるので、分圧回路基板１６Ｋからゲート駆動回路１２Ａに伝達する分圧電圧の信号品質を高めることが可能となる。
【００５５】
図１０は第２の実施例である。図１０に示す構成では、絶縁チューブ２２Ｂの内部に収容する第１信号配線２２Ｂ１、第２信号配線２２Ｂ２および第３信号配線２２Ｂ３の個々には被覆を施さず、第１信号配線２２Ｂ１、第２信号配線２２Ｂ２および第３信号配線２２Ｂ３の全体に被覆を施すようにした実施例である。すなわち、第２の実施例では、第１信号配線２２Ｂ１、第２信号配線２２Ｂ２および第３信号配線２２Ｂ３の周囲を覆う被覆２２Ｂ４と、絶縁チューブ２２Ｂを構成する筒状部とを一体化して構成している。
【００５６】
第２の実施例によれば、第１信号配線２２Ｂ１、第２信号配線２２Ｂ２および第３信号配線２２Ｂ３が絶縁チューブ２２Ｂの内部にリジッドに保持されるので、第１の実施例による効果に加え、振動に耐え得る機械的強度の更なる強化が可能となる。
【００５７】
なお、図１１は、第２の実施例の変形例を示す図である。図１１に示すように、第１信号配線２２Ｂ１、第２信号配線２２Ｂ２および第３信号配線２２Ｂ３の周囲を覆う被覆２２Ｂ４と、絶縁チューブを構成する筒状部２２Ｂ５とを異なる部材で構成してもよい。
【００５８】
図１２は第３の実施例である。図１２に示す構成では、絶縁チューブ２２Ｃの内部に収容する第１信号配線２２Ｃ１、第２信号配線２２Ｃ２および第３信号配線２２Ｃ３のうち、第２信号配線２２Ｃ２を筒状で構成し、第２信号配線２２Ｃ２の内部に第１信号配線２２Ｃ１および第３信号配線２２Ｃ３を収容すると共に、第１信号配線２２Ｃ１および第３信号配線２２Ｃ３に共通の被覆２２Ｃ４を施して構成したものである。
【００５９】
第３の実施例によれば、第１信号配線２２Ｃ１、第２信号配線２２Ｃ２および第３信号配線２２Ｃ３が絶縁チューブ２２Ｃの内部にリジッドに保持されるので、第１の実施例による効果に加え、振動に耐え得る機械的強度の更なる強化が可能となる。
【００６０】
また、電力変換装置を高速に制御するときには、ゲート信号配線に高速のスイッチング信号（ゲート駆動信号）が乗るため表皮効果の影響を受けやすくなる。第３の実施例では、ゲート信号配線として用いられる第２信号配線２２Ｃ２を筒状構造としたので、表皮効果の影響を受けにくくなるという更なる効果が得られる。
【００６１】
実施の形態４．
実施の形態４では、電力変換回路を構成する電力用半導体モジュールとして２ｉｎ１モジュールを用いた場合について説明する。
【００６２】
図１３は、実施の形態４に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図である。また、図１４から図１７の各図面は、実施の形態４の電力変換装置における要部の構成を示す斜視図であり、図１４は電力用半導体モジュール５０の端子部の配置例、図１５は分圧回路１６の構成例、図１６はゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂの端子部の配置例、図１７は図１４から図１６のように構成したゲート駆動回路基板１２ＡＫ，１２ＢＫと分圧回路基板１６Ｋとの間の結線例を示している。なお、図１４から図１７の構成は一例であり、当該各図の構成例に限定されるものではない。
【００６３】
図１３において、電力用半導体モジュール５０は、トランジスタ素子５０Ａａとダイオード素子５０Ａｂとが並列に接続された第１の半導体スイッチング素子と、トランジスタ素子５０Ｂａとダイオード素子５０Ｂｂとが並列に接続された第２の半導体スイッチング素子とが直列に接続されてモジュール内に収容された２ｉｎ１モジュールである。第１の半導体スイッチング素子はＰ側アームを構成し、第２の半導体スイッチング素子はＮ側アームを構成する。なお、トランジスタ素子５０Ａａ，５０Ｂａとしては、図１３に示すようなＩＧＢＴが例示されるが、ＩＧＢＴに限定されるものではない。なお、負荷の特性によっては、例えば抵抗負荷である場合には、ダイオード素子５０Ａｂ，５０Ｂｂの接続が省略されることもある。
【００６４】
電力用半導体モジュール５０には、高電位側主端子であるＰ側主端子５０Ｐ、低電位側主端子であるＮ側主端子５０Ｎ、図示を省略した負荷と接続するための交流主端子であるＡＣ主端子５０ＡＣと、第１の信号入力端子であるＰ側コレクタ補助端子５０Ａ３、第２の信号入力端子であるＰ側ゲート補助端子５０Ａ４、第３の信号入力端子であるＰ側エミッタ補助端子５０Ａ５、第４の信号入力端子であるＮ側コレクタ補助端子５０Ｂ３、第５の信号入力端子であるＮ側ゲート補助端子５０Ｂ４および第６の信号入力端子であるＮ側エミッタ補助端子５０Ｂ５が設けられている。
【００６５】
Ｐ側主端子５０Ｐ、Ｎ側主端子５０Ｎ、ＡＣ主端子５０ＡＣ、Ｐ側コレクタ補助端子５０Ａ３、Ｐ側ゲート補助端子５０Ａ４、Ｐ側エミッタ補助端子５０Ａ５、Ｎ側コレクタ補助端子５０Ｂ３、Ｎ側ゲート補助端子５０Ｂ４およびＮ側エミッタ補助端子５０Ｂ５の配置例は、図１４に示す通りである。図１４によれば、モジュール筐体５０Ｓの一方の主面側に、Ｐ側主端子５０Ｐ、Ｎ側主端子５０Ｎ、ＡＣ主端子５０ＡＣ、Ｐ側コレクタ補助端子５０Ａ３、Ｐ側ゲート補助端子５０Ａ４、Ｐ側エミッタ補助端子５０Ａ５、Ｎ側コレクタ補助端子５０Ｂ３、Ｎ側ゲート補助端子５０Ｂ４およびＮ側エミッタ補助端子５０Ｂ５が配置されている。
【００６６】
Ｐ側主端子５０Ｐは、モジュール筐体５０Ｓの角部に配置されている。Ｎ側主端子５０Ｎは、Ｐ側主端子５０Ｐを基準に、モジュール筐体５０Ｓの長手方向に直交する方向の反対側の角部に配置されている。
【００６７】
Ｐ側コレクタ補助端子５０Ａ３、Ｐ側ゲート補助端子５０Ａ４、Ｐ側エミッタ補助端子５０Ａ５は、モジュール筐体５０Ｓの中央部で、且つ、Ｐ側主端子５０Ｐを基準にモジュール筐体５０Ｓの長手方向に沿って、Ｐ側コレクタ補助端子５０Ａ３、Ｐ側エミッタ補助端子５０Ａ５、Ｐ側ゲート補助端子５０Ａ４の順に配置されている。なお、Ｐ側ゲート補助端子５０Ａ４とＰ側エミッタ補助端子５０Ａ５との間隔は、Ｐ側コレクタ補助端子５０Ａ３とＰ側エミッタ補助端子５０Ａ５との間隔よりも狭くなっている。
【００６８】
Ｎ側コレクタ補助端子５０Ｂ３、Ｎ側ゲート補助端子５０Ｂ４、Ｎ側エミッタ補助端子５０Ｂ５は、モジュール筐体５０Ｓの中央部で、且つ、Ｎ側主端子５０Ｎを基準にモジュール筐体５０Ｓの長手方向に沿って、Ｎ側ゲート補助端子５０Ｂ４、Ｎ側エミッタ補助端子５０Ｂ５、Ｎ側コレクタ補助端子５０Ｂ３の順に配置されている。なお、Ｎ側ゲート補助端子５０Ｂ４とＮ側エミッタ補助端子５０Ｂ５との間隔は、Ｎ側コレクタ補助端子５０Ｂ３とＮ側エミッタ補助端子５０Ｂ５との間隔よりも狭くなっている。
【００６９】
ＡＣ主端子５０ＡＣは、モジュール筐体５０Ｓの長手方向に直交する方向に横長の形状であり、Ｐ側主端子５０ＰおよびＮ側主端子５０Ｎが配置される辺の反対側の辺において、ＡＣ主端子５０ＡＣの長手方向がモジュール筐体５０Ｓの長手方向に直交する方向となるように配置されている。
【００７０】
なお、図１４の配置例は一例であり、他の配置例が許容されることは言うまでもない。
【００７１】
図１３に戻り、ゲート駆動回路１２Ａは、電力用半導体モジュール５０を構成する電力用半導体スイッチング素子のうちでＰ側アームを構成する第１の半導体スイッチング素子（トランジスタ素子５０Ａａ）を駆動する第１のゲート駆動回路であり、ゲート駆動回路１２Ｂは、電力用半導体モジュール５０を構成する電力用半導体スイッチング素子のうちでＮ側アームを構成する第２の半導体スイッチング素子（トランジスタ素子５０Ｂａ）を駆動する第２のゲート駆動回路である。
【００７２】
なお、ゲート駆動回路１２Ａの構成は、図６に示す実施の形態２の構成と同一または同等であり、同一または同等の構成部については同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７３】
また、ゲート駆動回路１２Ｂの構成もゲート駆動回路１２Ａと同様であり、ゲート駆動回路１２Ａと同様に構成されると共に、分圧電圧入力端子１２Ｂ６ａと、ゲート出力端子１２Ｂ６ｂおよびエミッタ出力端子１２Ｂ６ｃと、が設けられている。
【００７４】
図１６にゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂにおける端子部の配置例をそれぞれ示している。ゲート駆動回路１２Ａ側では、回路基板１２ＡＫ上に、分圧電圧入力端子１２Ａ６ａ、ゲート出力端子１２Ａ６ｂおよびエミッタ出力端子１２Ａ６ｃを設け、ゲート駆動回路１２Ｂ側では、回路基板１２ＢＫ上に、分圧電圧入力端子１２Ｂ６ａ、ゲート出力端子１２Ｂ６ｂおよびエミッタ出力端子１２Ｂ６ｃを設けることで、図１３の回路構成を具現している。なお、回路基板１２ＡＫは、ゲート駆動回路１２Ａを搭載する回路基板と同一基板であってもよいし、異なる基板であってもよい。以下、回路基板を「ゲート駆動回路基板」とも称する。
【００７５】
図１３に戻り、絶縁回路１４Ａは、スイッチング信号生成部２０とゲート駆動回路１２Ａとを電気的に絶縁する回路であり、絶縁回路１４Ｂは、スイッチング信号生成部２０とゲート駆動回路１２Ｂとを電気的に絶縁する回路である。絶縁回路１４Ａ，１４Ｂの構成は、図６に示した絶縁回路１４Ａの構成と同一または同等であり、ここでの更なる説明は省略する。
【００７６】
分圧回路１６には、Ｐ側アームにおける主端子間電圧を検出するためのインピーダンス素子群１６ｅＡと、Ｎ側アームにおける主端子間電圧を検出するためのインピーダンス素子群１６ｅＢとが設けられている。なお、インピーダンス素子群１６ｅＡの構成および接続は、図６と同一または同等であり、ここではインピーダンス素子群１６ｅＢについて説明する。
【００７７】
インピーダンス素子群１６ｅＢとして、図１３では、直列接続された４つの抵抗素子１６ｅ５，１６ｅ６，１６ｅ７，１６ｅ８が例示されている。
【００７８】
分圧回路１６には、図６に示されるコレクタ接続端子１６Ａ１、エミッタ接続端子１６Ａ２、分圧電圧出力端子１６Ａ３、エミッタ入力端子１６Ａ４、ゲート接続端子１６Ａ５およびゲート入力端子１６Ａ６が設けられると共に、ゲート駆動回路１２ＢまたはＮ側アームを構成するトランジスタ素子５０Ｂａと接続するためのコレクタ接続端子１６Ｂ１、エミッタ接続端子１６Ｂ２、分圧電圧出力端子１６Ｂ３、エミッタ入力端子１６Ｂ４、ゲート接続端子１６Ｂ５およびゲート入力端子１６Ｂ６が設けられている。抵抗素子１６ｅ５の一端は、コレクタ接続端子１６Ｂ１に結線され、抵抗素子１６ｅ８の一端は、エミッタ接続端子１６Ｂ２およびエミッタ入力端子１６Ｂ４のそれぞれに結線され、抵抗素子１６ｅ７と抵抗素子１６ｅ８との接続点が分圧電圧出力端子１６Ｂ３に結線されている。すなわち、図１３の構成では、抵抗素子１６ｅ８に生ずる分圧電圧をゲート駆動回路１２Ｂに印加している。
【００７９】
図１５に分圧回路１６の一構成例を示しているが、分圧回路基板１６Ｋ上に、インピーダンス素子群１６ｅＡ，１６ｅＢをそれぞれ配置した上で、端子を設け易いようにコ字形状の電気配線で抵抗素子間を結線している。具体的に説明すると、インピーダンス素子群１６ｅＡの抵抗素子間を結線している電気配線上にコレクタ接続端子１６Ａ１、エミッタ接続端子１６Ａ２、分圧電圧出力端子１６Ａ３、エミッタ入力端子１６Ａ４、ゲート接続端子１６Ａ５およびゲート入力端子１６Ａ６を設けると共に、インピーダンス素子群１６ｅＢの抵抗素子間を結線している電気配線上にコレクタ接続端子１６Ｂ１、エミッタ接続端子１６Ｂ２、分圧電圧出力端子１６Ｂ３、エミッタ入力端子１６Ｂ４、ゲート接続端子１６Ｂ５およびゲート入力端子１６Ｂ６を設けることで図１３の回路構成を具現している。
【００８０】
また、分圧回路１６は、図１７に示すように、電力用半導体モジュール５０に搭載される。この際、コレクタ接続端子１６Ａ１と電力用半導体モジュール５０のＰ側コレクタ補助端子５０Ａ３とが電気的に接続され、エミッタ接続端子１６Ａ２と電力用半導体モジュール５０のＰ側エミッタ補助端子５０Ａ５とが電気的に接続され、ゲート接続端子１６Ａ５と電力用半導体モジュール５０のＰ側ゲート補助端子５０Ａ４とが電気的に接続され、また、コレクタ接続端子１６Ｂ１と電力用半導体モジュール５０のＮ側コレクタ補助端子５０Ｂ３とが電気的に接続され、エミッタ接続端子１６Ｂ２と電力用半導体モジュール５０のＮ側エミッタ補助端子５０Ｂ５とが電気的に接続され、ゲート接続端子１６Ｂ５と電力用半導体モジュール５０のＮ側ゲート補助端子５０Ｂ４とが電気的に接続されるように構成される。
【００８１】
さらに、分圧回路１６の分圧電圧出力端子１６Ａ３とゲート駆動回路基板１２ＡＫの分圧電圧入力端子１２Ａ６ａとが信号配線１８Ａ１にて接続され、分圧回路１６のゲート入力端子１６Ａ６とゲート駆動回路基板１２ＡＫのゲート出力端子１２Ａ６ｂとが信号配線１８Ａ２にて接続され、分圧回路１６のエミッタ入力端子１６Ａ４とゲート駆動回路基板１２ＡＫのエミッタ出力端子１２Ａ６ｃとが信号配線１８Ａ３にて接続され、分圧回路１６の分圧電圧出力端子１６Ｂ３とゲート駆動回路基板１２ＢＫの分圧電圧入力端子１２Ｂ６ａとが信号配線１８Ｂ１にて接続され、分圧回路１６のゲート入力端子１６Ｂ６とゲート駆動回路基板１２ＢＫのゲート出力端子１２Ｂ６ｂとが信号配線１８Ｂ２にて接続され、分圧回路１６のエミッタ入力端子１６Ｂ４とゲート駆動回路基板１２ＢＫのエミッタ出力端子１２Ｂ６ｃとが信号配線１８Ｂ３にて接続される。以上の構成により、図１３に示す回路構成が具現される。
【００８２】
なお、インピーダンス素子群１６ｅは、抵抗素子に代えてコンデンサまたはダイオードを直列に接続して構成してもよい。また、抵抗素子、コンデンサまたはダイオードの直列接続に限定されるものではなく、抵抗素子、コンデンサまたはダイオードの並列回路を直列に接続したものでもよい。また、抵抗素子、コンデンサおよびダイオードのうちの少なくとも２つを組み合わせて構成してもよい。
【００８３】
また、図１３では、抵抗素子１６ｅ４，１６ｅ８に生ずる分圧電圧を検知する例を示したが、分圧電圧判定部１２Ａ４，１２Ｂ４の入力耐圧に応じて、分圧電圧を大きくしてもよい。例えば、抵抗素子１６ｅ３，１６ｅ４の両端電圧および抵抗素子１６ｅ７，１６ｅ８の両端電圧をそれぞれの分圧電圧として取り出してもよい。
【００８４】
なお、ゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂが、分圧回路１６によって生成された分圧電圧に基づいてスイッチング速度を切り替える動作は、実施の形態１と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００８５】
以上説明したように、電力用半導体モジュールが２ｉｎ１モジュールであっても、本発明の適用が可能となる。
【００８６】
なお、実施の形態３では、分圧回路基板１６Ｋにゲート接続端子１６Ａ５，１６Ｂ５およびゲート入力端子１６Ａ６，１６Ｂ６を設ける構成を開示したが、図１に示す実施の形態１と同様に、ゲート接続端子１６Ａ５，１６Ｂ５およびゲート入力端子１６Ａ６，１６Ｂ６を設けない構成とすることも可能である。この場合、ゲート駆動回路１２Ａのゲート出力端子１２Ａ６ｂと電力用半導体モジュール５０のＰ側ゲート補助端子５０Ａ４とを信号配線１８Ａ２で接続し、ゲート駆動回路１２Ｂのゲート出力端子１２Ｂ６ｂと電力用半導体モジュール５０のＮ側ゲート補助端子５０Ｂ４とを信号配線１８Ｂ２で接続すればよい。ただし、この構成の場合、分圧回路基板１６Ｋとゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂとの接続箇所は４箇所となり、ゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂとの接続箇所が６箇所である図１３および図１７に示す構成の方が、機械的強度は高くなる。
【００８７】
また、実施の形態１〜４では、電力用半導体モジュールが１ｉｎ１モジュールおよび２ｉｎ１モジュールの場合について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、電力用半導体モジュールが４ｉｎ１モジュール、６ｉｎ１モジュール等であっても、本発明の適用は可能である。
【００８８】
実施の形態５．
図１８は、実施の形態５に係る電力変換装置の要部構成を示す回路図であり、図１９は、実施の形態５の電力変換装置における分圧回路基板１６Ｋとゲート駆動回路基板１２ＡＫ、１２ＢＫとの間の結線例を示す斜視図である。図１８および図１９に示す実施の形態５に係る電力変換装置では、図１３および図１７に示す実施の形態４に係る電力変換装置において、分圧回路基板１６Ｋ上に搭載するインピーダンス素子の数を増やして、ゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂに伝達する分圧電圧の情報を増やすように構成したものである。なお、分圧電圧の情報を増やすように構成したため、図１７に示すように、ゲート駆動回路１２Ａには分圧電圧判定部１２Ａ４ａ，１２Ａ４ｂが設けられ、ゲート駆動回路１２Ｂには分圧電圧判定部１２Ｂ４ａ，１２Ｂ４ｂが設けられている。また、ゲート駆動回路基板１２ＡＫには、分圧電圧入力端子１２Ａ６ｄがさらに設けられ、ゲート駆動回路基板１２ＢＫには、分圧電圧入力端子１２Ｂ６ｄがさらに設けられている。また、分圧電圧出力端子１６Ａ７と分圧電圧入力端子１２Ａ６ｄとは分圧電圧信号配線である信号配線１８Ａ４にて接続され、分圧電圧出力端子１６Ｂ７と分圧電圧入力端子１２Ｂ６ｄとは、分圧電圧信号配線である信号配線１８Ｂ４にて接続されている。
【００８９】
図１８に示す実施の形態５に係る分圧回路１６では、インピーダンス素子群１６ｅＡ，１６ｅＢを有する図１３の構成において、さらに直列接続された４つの抵抗素子１７ｅ１，１７ｅ２，１７ｅ３，１７ｅ４を具備するインピーダンス素子群１７ｅと、直列接続された８つの抵抗素子１８ｅ１，１８ｅ２，１８ｅ３，１８ｅ４，１８ｅ５，１８ｅ６，１８ｅ７，１８ｅ８を具備するインピーダンス素子群１８ｅとが設けられている。また、分圧回路１６には、分圧電圧出力端子１６Ａ３，１６Ｂ３に加えて、さらに分圧電圧出力端子１６Ａ７，１６Ｂ７が設けられている。
【００９０】
インピーダンス素子群１７ｅにおいて、抵抗素子１７ｅ１の一端は、エミッタ接続端子１６Ａ２およびエミッタ入力端子１６Ａ４のそれぞれに結線され、抵抗素子１７ｅ４の一端は、エミッタ接続端子１６Ｂ２およびエミッタ入力端子１６Ｂ４のそれぞれに結線され、抵抗素子１７ｅ１と抵抗素子１７ｅ２との接続点が分圧電圧出力端子１６Ａ３に結線されている。すなわち、図１８の構成では、抵抗素子１７ｅ１に生ずる分圧電圧を分圧電圧判定部１２Ａ４ａに印加している。
【００９１】
また、インピーダンス素子群１８ｅにおいて、抵抗素子１８ｅ１の一端は、コレクタ接続端子１６Ａ１に結線され、抵抗素子１８ｅ８の一端は、エミッタ接続端子１６Ｂ２およびエミッタ入力端子１６Ｂ４のそれぞれに結線され、抵抗素子１８ｅ７と抵抗素子１８ｅ８との接続点が分圧電圧出力端子１６Ｂ７に結線されている。すなわち、図１８の構成では、抵抗素子１７ｅ８に生ずる分圧電圧を分圧電圧判定部１２Ｂ４ｂに印加している。
【００９２】
さらに、図１８の構成では、インピーダンス素子群１６ｅＡの抵抗素子１６ｅ４に生ずる分圧電圧を分圧電圧判定部１２Ａ４ｂに印加し、インピーダンス素子群１６ｅＢの抵抗素子１６ｅ８に生ずる分圧電圧を分圧電圧判定部１２Ｂ４ａに印加している。
【００９３】
実施の形態５に係る電力変換装置によれば、ゲート駆動回路に伝達する分圧電圧の情報を増やすように構成されているので、例えば負荷がソース動作している場合または負荷がシンク動作している場合において、半導体スイッチング素子がオンからオフまたはオフからオンに切り替わる種々の動作状態のときの主端子間の電圧を検出することができるので、スイッチング速度を切り替える制御を行う範囲を拡大できるという効果が得られる。
【００９４】
また、実施の形態５に係る電力変換装置によれば、電力用半導体モジュールに搭載する分圧回路基板において、実施の形態４では６箇所であったゲート駆動回路との接続箇所を、実施の形態５では８箇所に増やしているので、実施の形態４よりも機械的強度を高めることができるという効果が得られる。
【００９５】
また、実施の形態５の構成において、ゲート駆動回路基板１２ＡＫ，１２ＢＫと、分圧回路基板１６Ｋとの間を結ぶ信号配線１８Ａ１〜１８Ａ４および信号配線１８Ｂ１〜１８Ｂ４を、実施の形態３と同様に、絶縁チューブの内部に収容して構成してもよい。このように構成すれば、信号配線１８Ａ１〜１８Ａ４および信号配線１８Ｂ１〜１８Ｂ４が絶縁チューブの内部にリジッドに保持されるので、振動に耐え得る機械的強度の更なる強化が可能となる。また、信号配線１８Ａ１〜１８Ａ４の各信号配線間同士および信号配線１８Ｂ１〜１８Ｂ４の各信号配線間同士の囲む配線ループが小さく抑えられるので、各信号配線間の寄生インダクタンスを抑制することができ、分圧回路基板１６からゲート駆動回路１２Ａ，１２Ｂに伝達する分圧電圧の信号品質を高めることが可能となる。
【００９６】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０Ａ，５０  電力用半導体モジュール、１０Ａａ，５０Ａａ，５０Ｂａ  トランジスタ素子、１０Ａｂ，５０Ａｂ，５０Ｂｂ  ダイオード素子、１０Ｓ  モジュール筐体、１０Ａ１  コレクタ主端子（第１の主端子）、１０Ａ２  エミッタ主端子（第２の主端子）、１０Ａ３  コレクタ補助端子（第１の信号入力端子）、１０Ａ４  ゲート補助端子（第２の信号入力端子）、１０Ａ５  エミッタ補助端子（第３の信号入力端子）、１２Ａ  ゲート駆動回路（第１のゲート駆動回路）、１２Ｂ  ゲート駆動回路（第２のゲート駆動回路）、１２Ａ１ａ  第１のオン用トランジスタ、１２Ａ１ｂ  第１のオフ用トランジスタ、１２Ａ１ｃ  第２のオン用トランジスタ、１２Ａ１ｄ  第２のオフ用トランジスタ、１２Ａ２ａ，１２Ａ２ｂ，１２Ａ２ｃ，１２Ａ２ｄ  ゲート抵抗、１２Ａ３  スイッチング速度切替部、１２Ａ４，１２Ｂ４，１２Ａ４ａ，１２Ａ４ｂ，１２Ｂ４ａ，１２Ｂ４ｂ  分圧電圧判定部、１２Ａ５  動作電源、１２Ａ５ａ，１２Ａ５ｂ  コンデンサ、１２Ａ６ａ，１２Ａ６ｄ，１２Ｂ６ａ，１２Ｂ６ｄ  分圧電圧入力端子、１２Ａ６ｂ  ゲート出力端子、１２Ａ６ｃ  エミッタ出力端子、１２Ｋ，１２ＡＫ，１２ＢＫ  回路基板（ゲート駆動回路基板）、１４Ａ，１４Ｂ  絶縁回路、１４Ａ１  発光ダイオード、１４Ａ２  フォトトランジスタ、１６，１６Ａ  分圧回路、１６Ｋ  分圧回路基板、１６Ａ１，１６Ｂ１  コレクタ接続端子、１６Ａ２，１６Ｂ２  エミッタ接続端子、１６Ａ３，１６Ｂ３，１６Ａ７，１６Ｂ７  分圧電圧出力端子、１６Ａ４，１６Ｂ４  エミッタ入力端子、１６Ａ５，１６Ｂ５  ゲート接続端子、１６Ａ６，１６Ｂ６  ゲート入力端子、１６ｅ，１６ｅＡ，１６ｅＢ，１７ｅ，１８ｅ  インピーダンス素子群、１６ｅ１〜１６ｅ８，１７ｅ１〜１７ｅ４，１８ｅ１〜１８ｅ８  抵抗素子、１８Ａ１  信号配線（分圧電圧信号配線）、１８Ａ２  信号配線（ゲート信号配線）、１８Ａ３  信号配線（エミッタ信号配線）、１８Ａ４  信号配線（分圧電圧信号配線）、１８Ｂ４  信号配線（分圧電圧信号配線）、２０  スイッチング信号生成部、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  絶縁チューブ、２２Ａ１ａ，２２Ｂ１，２２Ｃ１  第１信号配線、２２Ａ２ａ，２２Ｂ２，２２Ｃ２  第２信号配線、２２Ａ３ａ，２２Ｂ３，２２Ｃ３  第３信号配線、２２Ａ１ｂ  第１信号配線被覆、２２Ａ２ｂ  第２信号配線被覆、２２Ａ３ｂ  第３信号配線被覆、２２Ｂ４，２２Ｃ４  被覆、２２Ｂ５  筒状部、５０Ａ３  Ｐ側コレクタ補助端子（第１の信号入力端子）、５０Ａ４  Ｐ側ゲート補助端子（第２の信号入力端子）、５０Ａ５  Ｐ側エミッタ補助端子（第３の信号入力端子）、５０Ｂ３  Ｎ側コレクタ補助端子（第４の信号入力端子）、５０Ｂ４  Ｎ側ゲート補助端子（第５の信号入力端子）、５０Ｂ５  Ｎ側エミッタ補助端子（第６の信号入力端子）、５０ＡＣ  ＡＣ主端子、５０Ｐ  Ｐ側主端子、５０Ｎ  Ｎ側主端子、５０Ｓ  モジュール筐体。
【図１】
2017037917.tif 000003
【図２】
2017037917.tif 000004
【図３】
2017037917.tif 000005
【図４】
2017037917.tif 000006
【図５】
2017037917.tif 000007
【図６】
2017037917.tif 000008
【図７】
2017037917.tif 000009
【図８】
2017037917.tif 000010
【図９】
2017037917.tif 000011
【図１０】
2017037917.tif 000012
【図１１】
2017037917.tif 000013
【図１２】
2017037917.tif 000014
【図１３】
2017037917.tif 000015
【図１４】
2017037917.tif 000016
【図１５】
2017037917.tif 000017
【図１６】
2017037917.tif 000018
【図１７】
2017037917.tif 000019
【図１８】
2017037917.tif 000020
【図１９】
2017037917.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月11日(2017.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数のスイッチング素子を収容したモジュールと、
前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、
を備えて構成される電力変換装置であって、
前記モジュールは、前記スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の信号入力端子と、
前記スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第３の信号入力端子と、を有し、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記ゲート駆動回路に伝達する分圧回路を有し、
前記分圧回路は、
分圧回路基板と、
前記分圧回路基板上に配置されたインピーダンス素子群と、
前記インピーダンス素子群の一端に結線された第１の接続端子と、
前記インピーダンス素子群の他端に結線された第２の接続端子と、を有し、
前記第１の接続端子が前記第１の信号入力端子に接続され、かつ、前記第２の接続端子が前記第３の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載され、
前記ゲート駆動回路は、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記スイッチング素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記モジュールは、前記スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子を有し、
前記分圧回路は、前記ゲート駆動回路に設けられたゲート抵抗に結線される第３の接続端子を有し、
前記第３の接続端子が前記第２の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記ゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記ゲート駆動回路が前記スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
複数のスイッチング素子を収容したモジュールと、
前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、
を備えて構成される電力変換装置であって、
前記モジュールは、高電位側の電圧が印加される上側スイッチング素子と低電位側の電圧が印加される下側スイッチング素子とを有すると共に、
前記上側スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の信号入力端子と、
前記上側スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位、および、前記下側スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位の双方に接続される第３の信号入力端子および第４の信号入力端子と、
前記下側スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第６の信号入力端子と、を有し、
前記ゲート駆動回路は、前記上側スイッチング素子を駆動する第１のゲート駆動回路と、
前記下側スイッチング素子を駆動する第２のゲート駆動回路とを有して構成され、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第１のゲート駆動回路に伝達すると共に、前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第２のゲート駆動回路に伝達する分圧回路を有し、
前記分圧回路は、
分圧回路基板と、
前記分圧回路基板上に配置された第１のインピーダンス素子群と、
前記第１のインピーダンス素子群の一端に結線された第１の接続端子と、
前記第１のインピーダンス素子群の他端に結線された第２の接続端子と、
前記分圧回路基板上に配置された第２のインピーダンス素子群と、
前記第２のインピーダンス素子群の一端に結線された第３の接続端子と、
前記第２のインピーダンス素子群の他端に結線された第４の接続端子と、を有し、
前記第１の接続端子が前記第１の信号入力端子に接続され、前記第２の接続端子が前記第３の信号入力端子に接続され、前記第３の接続端子が前記第４の信号入力端子に接続され、前記第４の接続端子が前記第６の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載され、
前記第１のゲート駆動回路は、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記上側スイッチング素子の駆動速度を変更し、
前記第２のゲート駆動回路は、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記下側スイッチング素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
前記モジュールは、
前記上側スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、
前記下側スイッチング素子のゲート電位に接続される第５の信号入力端子と、を有し、
前記分圧回路は、
前記第１のゲート駆動回路に設けられたゲート抵抗に結線される第５の接続端子と、
前記第２のゲート駆動回路に設けられたゲート抵抗に結線される第６の接続端子と、を有し、
前記第５の接続端子が前記第２の信号入力端子に接続され、かつ、前記第６の接続端子が前記第５の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載されていることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記第１のゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記第１のゲート駆動回路が前記上側スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されると共に、
前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記第２のゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記第２のゲート駆動回路が前記下側スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されている
ことを特徴とする請求項４または５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記分圧回路は、前記第３の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を分圧した分圧電圧を前記第１のゲート駆動回路に伝達し、前記第１の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を分圧した分圧電圧を前記第２のゲート駆動回路に伝達することを特徴とする請求項５または６に記載の電力変換装置。
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月14日(2017.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数のスイッチング素子を収容したモジュールと、
前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、
前記モジュールをオンに制御するためのオン指令信号、または前記モジュールをオフに制御するためのオフ指令信号を選択的に出力するスイッチング信号生成部と、
を備えて構成される電力変換装置であって、
前記モジュールは、前記スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の信号入力端子と、
前記スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、
前記スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第３の信号入力端子と、を有し、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記ゲート駆動回路に伝達する分圧回路を有し、
前記分圧回路は、分圧回路基板を有し、
前記第１の信号入力端子および前記第３の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載され、
前記ゲート駆動回路は、
動作電源と、
前記動作電源と前記第２の信号入力端子との間に電気的に接続されるゲート抵抗と、を有し、
前記スイッチング信号生成部からの前記オン指令信号に基づいて、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記ゲート抵抗の大きさを変更することにより、前記スイッチング素子をオンするときの駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記分圧回路は、前記第２の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載されており、
前記ゲート抵抗は、前記分圧回路基板を介して前記第２の信号入力端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
１または複数のスイッチング素子を収容したモジュールと、
前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、
を備えて構成される電力変換装置であって、
前記モジュールは、前記スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の信号入力端子と、
前記スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第３の信号入力端子と、を有し、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記ゲート駆動回路に伝達する分圧回路を有し、
前記分圧回路は、
分圧回路基板と、
前記分圧回路基板上に配置されたインピーダンス素子群と、
前記インピーダンス素子群の一端に結線された第１の接続端子と、
前記インピーダンス素子群の他端に結線された第２の接続端子と、を有し、
前記第１の接続端子が前記第１の信号入力端子に接続され、かつ、前記第２の接続端子が前記第３の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載され、
前記ゲート駆動回路は、前記分圧回路基板とは異なるゲート駆動回路基板に搭載され、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記ゲート駆動回路へ伝達する配線を介して前記分圧回路と接続され、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記スイッチング素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記モジュールは、前記スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子を有し、
前記分圧回路は、前記ゲート駆動回路に設けられたゲート抵抗に結線される第３の接続端子を有し、
前記第３の接続端子が前記第２の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記ゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記ゲート駆動回路が前記スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
複数のスイッチング素子を収容したモジュールと、
前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、
前記モジュールをオンに制御するためのオン指令信号、または前記モジュールをオフに制御するためのオフ指令信号を選択的に出力するスイッチング信号生成部と、
を備えて構成される電力変換装置であって、
前記モジュールは、高電位側の電圧が印加される上側スイッチング素子と低電位側の電圧が印加される下側スイッチング素子とを有すると共に、
前記上側スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の信号入力端子と、
前記上側スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、
前記上側スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位、および、前記下側スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位の双方に接続される第３の信号入力端子および第４の信号入力端子と、
前記下側スイッチング素子のゲート電位に接続される第５の信号入力端子と、
前記下側スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第６の信号入力端子と、を有し、
前記ゲート駆動回路は、前記上側スイッチング素子を駆動する第１のゲート駆動回路と、前記下側スイッチング素子を駆動する第２のゲート駆動回路とを有して構成され、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第１のゲート駆動回路に伝達すると共に、前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第２のゲート駆動回路に伝達する分圧回路を有し、
前記分圧回路は、
分圧回路基板を有し、
前記第１の信号入力端子、前記第３の信号入力端子、前記第４の信号入力端子および前記第６の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載され、
前記第１のゲート駆動回路は、
第１の動作電源と、
前記第１の動作電源と前記第２の信号入力端子との間に電気的に接続されるゲート抵抗と、を有し、
前記スイッチング信号生成部からの前記オン指令信号に基づいて、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記第１のゲート抵抗の大きさを変更することにより、前記上側スイッチング素子をオンするときの駆動速度を変更し、
前記第２のゲート駆動回路は、
第２の動作電源と、
前記第２の動作電源と前記第５の信号入力端子との間に電気的に接続されるゲート抵抗と、を有し、
前記スイッチング信号生成部からの前記オン指令信号に基づいて、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記第２のゲート抵抗の大きさを変更することにより、前記下側スイッチング素子をオンするときの駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
前記分圧回路は、
前記第２の信号入力端子および前記第５の信号入力端子に電気的に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載されており、
前記第１のゲート抵抗は、前記分圧回路基板を介して前記第２の信号入力端子に電気的に接続されており、
前記第２のゲート抵抗は、前記分圧回路基板を介して前記第５の信号入力端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
複数のスイッチング素子を収容したモジュールと、
前記スイッチング素子を駆動するゲート駆動回路と、
を備えて構成される電力変換装置であって、
前記モジュールは、高電位側の電圧が印加される上側スイッチング素子と低電位側の電圧が印加される下側スイッチング素子とを有すると共に、
前記上側スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位に接続される第１の信号入力端子と、
前記上側スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位、および、前記下側スイッチング素子のコレクタ電位またはドレイン電位の双方に接続される第３の信号入力端子および第４の信号入力端子と、
前記下側スイッチング素子のエミッタ電位またはソース電位に接続される第６の信号入力端子と、を有し、
前記ゲート駆動回路は、前記上側スイッチング素子を駆動する第１のゲート駆動回路と、
前記下側スイッチング素子を駆動する第２のゲート駆動回路とを有して構成され、
前記電力変換装置は、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第１のゲート駆動回路に伝達すると共に、前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を検知した分圧電圧を生成して前記第２のゲート駆動回路に伝達する分圧回路を有し、
前記分圧回路は、
分圧回路基板と、
前記分圧回路基板上に配置された第１のインピーダンス素子群と、
前記第１のインピーダンス素子群の一端に結線された第１の接続端子と、
前記第１のインピーダンス素子群の他端に結線された第２の接続端子と、
前記分圧回路基板上に配置された第２のインピーダンス素子群と、
前記第２のインピーダンス素子群の一端に結線された第３の接続端子と、
前記第２のインピーダンス素子群の他端に結線された第４の接続端子と、を有し、
前記第１の接続端子が前記第１の信号入力端子に接続され、前記第２の接続端子が前記第３の信号入力端子に接続され、前記第３の接続端子が前記第４の信号入力端子に接続され、前記第４の接続端子が前記第６の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載され、
前記第１のゲート駆動回路は、前記分圧回路基板とは異なる第１のゲート駆動回路基板に搭載され、前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記第１のゲート駆動回路へ伝達する配線を介して前記分圧回路と接続され、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記上側スイッチング素子の駆動速度を変更し、
前記第２のゲート駆動回路は、前記分圧回路基板とは異なる第２のゲート駆動回路基板に搭載され、前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記第２のゲート駆動回路へ伝達する配線を介して前記分圧回路と接続され、前記分圧回路が出力する分圧電圧に応じて前記下側スイッチング素子の駆動速度を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
前記モジュールは、
前記上側スイッチング素子のゲート電位に接続される第２の信号入力端子と、
前記下側スイッチング素子のゲート電位に接続される第５の信号入力端子と、を有し、
前記分圧回路は、
前記第１のゲート駆動回路に設けられたゲート抵抗に結線される第５の接続端子と、
前記第２のゲート駆動回路に設けられたゲート抵抗に結線される第６の接続端子と、を有し、
前記第５の接続端子が前記第２の信号入力端子に接続され、かつ、前記第６の接続端子が前記第５の信号入力端子に接続されるようにして前記モジュールに前記分圧回路基板が搭載されていることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１の信号入力端子と前記第３の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記第１のゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記第１のゲート駆動回路が前記上側スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されると共に、
前記第４の信号入力端子と前記第６の信号入力端子との間の分圧電圧を前記分圧回路から前記第２のゲート駆動回路へ伝達する配線と、前記第２のゲート駆動回路が前記下側スイッチング素子を駆動する配線とが同一の絶縁チューブに収容されている
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記分圧回路は、前記第３の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を分圧した分圧電圧を前記第１のゲート駆動回路に伝達し、前記第１の信号入力端子と前記第６の信号入力端子の間の電圧を分圧した分圧電圧を前記第２のゲート駆動回路に伝達することを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【国際調査報告】
2017037917.tif 000022
2017037917.tif 000023
2017037917.tif 000024
2017037917.tif 000025