(57)【要約】  負荷に接続され互いに直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、第１スイッチング素子に並列接続された第１還流ダイオードと、第２スイッチング素子に並列接続された第２還流ダイオードとがパッケージ化された半導体モジュールと、第１スイッチング素子に並列接続された中間コンデンサと、第１スイッチング素子の負荷側に接続されるリアクトルと、を有する電力変換装置において、第１スイッチング素子の負荷側から引き出され、中間コンデンサの一端が接続される第１容量端子と、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間から引き出され、中間コンデンサの他端が接続される第２容量端子と、を有している。
2016125255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続され互いに直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に並列接続された第１還流ダイオードと、前記第２スイッチング素子に並列接続された第２還流ダイオードとがパッケージ化された半導体モジュールと、
前記第１スイッチング素子に並列接続された中間コンデンサと、
前記第１スイッチング素子の負荷側に接続されるリアクトルと、
を有し、
前記半導体モジュールは、
前記第１スイッチング素子の負荷側から引き出され、前記中間コンデンサの一端が接続される第１容量端子と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間から引き出され、前記中間コンデンサの他端が接続される第２容量端子と、を有する電力変換装置。
【請求項２】
前記半導体モジュールは、
前記第１スイッチング素子の負荷側に直列に接続された第１ダイオード及び第２ダイオードをさらに有し、
前記第１容量端子は、
前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとの間から引き出されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記半導体モジュールは、
前記第２ダイオードと前記第１スイッチング素子との間から引き出され、前記リアクトルの一端が接続される一端側誘導端子を有する請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記半導体モジュールは、
前記第１スイッチング素子の負荷側から引き出された第１負荷側端子と、
前記第２還流ダイオードのアノード側から引き出された第２負荷側端子と、
を有する請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記半導体モジュールは、
前記第１スイッチング素子から引き出され、駆動信号が入力される第１オンオフ駆動用端子と、
前記第２スイッチング素子から引き出され、駆動信号が入力される第２オンオフ駆動用端子と、
を有する請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記半導体モジュールは、矩形状に形成されており、
前記第１容量端子、第２容量端子、一端側誘導端子、第１負荷側端子、第２負荷側端子、第１オンオフ駆動用端子、及び第２オンオフ駆動用端子は、矩形状の前記半導体モジュールの一辺に設けられている請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記半導体モジュールは、
整流ダイオードを有する整流器と、
前記整流器から引き出され、商用電源が接続される電源端子と、
前記整流器から引き出され、前記リアクトルの他端が接続される他端側誘導端子と、
を有する請求項３〜６の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記半導体モジュールは、
複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子の各々に並列接続された複数の還流ダイオードと、を有するインバータ回路と、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれに駆動信号を入力する複数の入力端子と、
前記インバータ回路から引き出され、交流電源を出力する出力端子と、
を有する請求項２〜７の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記半導体モジュールは、複数の前記出力端子を有する請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子と、前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子とは、定格電圧の異なる半導体素子である請求項８又は９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第１ダイオード、前記第２ダイオード、前記第１還流ダイオード、及び前記第２還流ダイオードの使用面積は、前記半導体モジュール全体の面積の半分となるように形成されている請求項７〜１０の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第１ダイオード、及び前記第２ダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体を材料とする請求項２〜１１の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記半導体モジュールは、
内部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部から引き出された温度検出用端子と、
を有する請求項１〜１２の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置によって駆動される圧縮機モータを有する圧縮機、凝縮器、減圧器、及び蒸発器が冷媒配管によって接続された冷凍サイクルと、
を有する空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源を圧縮機のモータ等への供給電力に変換する電力変換装置及び電力変換装置を内包する空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮機のモータを駆動する大容量のインバータ回路を備えた電力変換装置では、３相全波整流器により、商用電源からインバータ駆動用の直流電圧を生成する方式が用いられている。インバータ回路は、３相全波整流器で生成された直流電圧を可変の交流電圧に変換し、モータの１次側に印加してモータを駆動させる。上記のような整流器又はインバータ回路には、従来、ディスクリート部品が用いられていたが、回路設計及び構造設計に手間がかかる。そこで、半導体素子を１つのモジュール（パッケージ）に入れ込んだパワーモジュールを用いてインバータ回路が構成され、回路設計及び構造設計に費やす手間が削減されている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
また、空気調和装置のインバータ負荷である圧縮機では、大容量化のために、モータの回転数の制御範囲の拡大が求められている。そこで、上記従来例のように、商標電源を整流した直流電圧をそのままインバータ回路の入力とする構成において、モータの回転数の制御範囲を拡大すると、弱め界磁制御領域が広がるため、モータ効率が悪化し、インバータ電流容量が増加するという課題がある。当該課題を解決する手法としては、３相全波整流回路の出力側に昇圧回路を付加することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３６１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昇圧回路には種々の方式が考えられるが、回路効率の向上及び昇圧幅の拡大という観点から、中間コンデンサを備えたマルチレベルチョッパ回路が適している。ただし、マルチレベルチョッパ回路を構成するディスクリート部品を１つずつ基板に実装すると、設計負荷がさらに増大するという課題がある。一方、マルチレベルチョッパ回路を構成する半導体素子と中間コンデンサとを１つのモジュール内部に収めることは、パッケージサイズの制約の観点から現実的ではないという課題がある。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、中間コンデンサを有するマルチレベルチョッパ回路のうちの半導体素子のワンパッケージ化を実現した電力変換装置及び空気調和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】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、負荷に接続され互いに直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、第１スイッチング素子に並列接続された第１還流ダイオードと、第２スイッチング素子に並列接続された第２還流ダイオードとがパッケージ化された半導体モジュールと、第１スイッチング素子に並列接続された中間コンデンサと、第１スイッチング素子の負荷側に接続されるリアクトルと、を有し、半導体モジュールは、第１スイッチング素子の負荷側から引き出され、中間コンデンサの一端が接続される第１容量端子と、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間から引き出され、中間コンデンサの他端が接続される第２容量端子と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、半導体素子をパッケージ化して形成された半導体モジュールが周辺部品を接続する端子を有するため、中間コンデンサを有するマルチレベルチョッパ回路のうちの半導体素子のワンパッケージ化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置及び空気調和装置の概略構成図である。
【図２】図１の電力変換装置において、ＭＬＣ回路の半導体素子をワンパッケージ化した半導体モジュールの概略図である。
【図３】図１の電力変換装置のＭＬＣ回路における動作モードＡの状態を示す説明図である。
【図４】図１の電力変換装置のＭＬＣ回路における動作モードＢの状態を示す説明図である。
【図５】図１の電力変換装置のＭＬＣ回路における動作モードＣの状態を示す説明図である。
【図６】図１の電力変換装置のＭＬＣ回路における動作モードＤの状態を示す説明図である。
【図７】図１の電力変換装置において、入力電圧及び出力電圧と、リアクトル及び平滑コンデンサに流れる電流との関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る半導体モジュールの概略図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る半導体モジュールの概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る半導体モジュールの概略図である。
【図１１】図１０の半導体モジュールが有する各端子の配置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態１］
以下、本発明に係る電力変換装置及び電力変換装置を備えた空気調和装置の実施の形態１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置及び空気調和装置の概略構成図である。図１に示すように、空気調和装置４０は、商用電源を変換して負荷側に供給する電力変換装置２０と、電力変換装置２０によって駆動されるモータ３１ａを備えた冷凍サイクル３０と、を有している。
【００１１】
本実施の形態１において、冷凍サイクル３０は、電力変換装置２０によって駆動されるモータ３１ａを有する圧縮機３１と、圧縮機３１において圧縮された冷媒ガスを外気との熱交換により凝縮させて液化させる凝縮器３２と、冷媒の圧力を低下させる減圧器３３と、減圧器３３により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器３４とを有している。圧縮機３１、凝縮器３２、減圧器３３、および蒸発器３４は、冷媒配管によって接続されており、冷媒配管内では、冷媒が循環するように構成されている。モータ３１ａは、インバータ回路４からの交流電圧によって回転数が制御される。
【００１２】
電力変換装置２０は、整流ダイオードを有し、商用電源５０に接続される整流器１と、昇圧回路であるマルチレベルチョッパ回路２（以下「ＭＬＣ回路２」と称する。）と、ＭＬＣ回路２の出力間に接続された平滑コンデンサ３と、平滑コンデンサ３の両極間に接続されたインバータ回路４と、制御回路５と、ＭＬＣ駆動回路６と、インバータ駆動回路７とを備えている。インバータ回路４は、複数のスイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８と、複数のスイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８の各々に並列接続された複数の還流ダイオードＲＤ３〜ＲＤ８と、を有している。インバータ回路４の出力側には、圧縮機３１のモータ３１ａが接続されている。圧縮機３１は、例えばＤＣブラシレスモータからなるモータ３１ａの回転により冷媒回路上の冷媒を圧縮する圧縮機構部（図示せず）を備えている。
【００１３】
整流器１は、複数の整流ダイオードＤ３〜Ｄ８をブリッジ接続して構成され、商用電源５０の交流電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ又はＡＣ４００Ｖ）を整流する３相全波整流器である。もっとも、整流器１としては、単相交流電源に対応する単相整流器又は半端整流器等を採用してもよい。
【００１４】
ＭＬＣ回路２は、整流器１の出力間に直列に接続されたリアクトルＬと、負荷に接続され互いに直列に接続された第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２と、第１スイッチング素子Ｔｒ１に並列接続された第１還流ダイオードＲＤ１と、第２スイッチング素子Ｔｒ２に並列接続された第２還流ダイオードＲＤ２と、を有している。リアクトルＬは、第１スイッチング素子Ｔｒ１の負荷側に接続されている。本実施の形態１では、リアクトルＬの一端が、第２ダイオードＤ２と第１スイッチング素子Ｔｒ１との間に接続されている。また、ＭＬＣ回路２は、直列接続された第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２（逆流防止用ダイオード）と、第２ダイオードＤ２及び第１スイッチング素子Ｔｒ１に並列接続された中間コンデンサＣｆとを有している。第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２は、リアクトルＬと第１スイッチング素子Ｔｒ１との接続点と、平滑コンデンサ３との間に挿入されている。ＭＬＣ回路２は、整流器１によって整流された直流電圧を、ＭＬＣ駆動回路６からのスイッチング信号（図１のＣｐ、Ｃｎ参照）に基づいて昇圧するものである。
【００１５】
平滑コンデンサ３は、ＭＬＣ回路２からの出力を平滑化し充電するものである。インバータ回路４は、三相ブリッジ接続のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）と、各スイッチング素子のそれぞれに並列接続され、モータ電流を環流させる還流ダイオードとを有している。より具体的に、インバータ回路４は、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第４スイッチング素子Ｔｒ４、第５スイッチング素子Ｔｒ５、第６スイッチング素子Ｔｒ６、第７スイッチング素子Ｔｒ７、及び第８スイッチング素子Ｔｒ８と、第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８のそれぞれに並列接続された第３還流ダイオードＲＤ３、第４還流ダイオードＲＤ４、第５還流ダイオードＲＤ５、第６還流ダイオードＲＤ６、第７還流ダイオードＲＤ７、及び第８還流ダイオードＲＤ８を有している。インバータ回路４は、平滑コンデンサ３によって平滑化された直流電圧（以下「母線電圧Ｖｄｃ１」と称する。）を、インバータ駆動回路７からのＰＷＭ信号に基づいて三相交流電力に変換し、圧縮機３１のモータ３１ａに供給する。なお、本実施の形態において、インバータ回路４の第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８は、シリコン（Ｓｉ）を用いて構成されているが、シリコン（Ｓｉ）の代わりに、炭化ケイ素（ＳｉＣ）素子等のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。
【００１６】
リアクトルＬの入力側には、リアクトルＬに入力する入力電流Ｉｄｃ１を検出する入力電流検出部８が設けられている。また、インバータ回路４の出力側には、インバータ回路４からのモータ電流Ｉｕ、Ｉｗを検出するモータ電流検出部９が設けられている。さらに、平滑コンデンサ３の両極間には、差動アンプ１０が設けられており、差動アンプ１０は、平滑コンデンサ３への充電により両極間に発生する母線電圧Ｖｄｃ１を検出する母線電圧検出部（図示せず）を有している。
【００１７】
制御回路５は、入力電流検出部８により検出された入力電流Ｉｄｃ１をデジタル量に変換する入力電流ＡＤ変換部５ａ、差動アンプ１０からの母線電圧Ｖｄｃ１をデジタル量に変換する母線電圧ＡＤ変換部５ｂ、モータ電流検出部９により検出されたモータ電流Ｉｕ、Ｉｗをデジタル量に変換するモータ電流ＡＤ変換部５ｃ、昇圧モード切替部５ｄ、ＭＬＣ制御部５ｅ、インバータ制御部５ｆ、及び変調度演算部５ｇ等を備えている。昇圧モード切替部５ｄは、圧縮機３１のモータ３１ａの運転状態に応じて、入力電圧Ｖｄｃの昇圧レベルを変化させる昇圧モードを選択するものである。ＭＬＣ制御部５ｅは、昇圧モード切替部５ｄにより選択された昇圧モードに基づいて、第１及び第２スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２のＯＮ・ＯＦＦ時間のデューティ比を算出し、ＭＬＣ駆動回路６に入力する。
【００１８】
次に、図２を参照して、ＭＬＣ回路２を構成する半導体素子がモジュール化された半導体モジュールについて説明する。図２は、電力変換装置２０において、ＭＬＣ回路２の半導体素子をワンパッケージ化した半導体モジュール１１の概略図である。図２に示すように、半導体モジュール１１は、直列に接続された第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２と、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２と、第１スイッチング素子Ｔｒ１に並列接続された第１環流ダイオードＲＤ１と、第２スイッチング素子Ｔｒ２に並列接続された第２還流ダイオードＲＤ２とを備えた昇圧モジュール１１Ａを有している。
【００１９】
そして、半導体モジュール１１は、第１スイッチング素子Ｔｒ１のコレクタ側である第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２との間から引き出され、中間コンデンサＣｆの一端が接続される第１容量端子ａと、第１スイッチング素子Ｔｒ１と第２スイッチング素子Ｔｒ２との間から引き出され、中間コンデンサＣｆの他端が接続される第２容量端子ｂと、を有している。すなわち、第１容量端子ａ及び第２容量端子ｂは、中間コンデンサＣｆを接続するための端子である。また、半導体モジュール１１は、第１スイッチング素子Ｔｒ１から引き出され、駆動信号が入力される第１オンオフ駆動用端子ｆと、第２スイッチング素子Ｔｒ２から引き出され、駆動信号が入力される第２オンオフ駆動用端子ｇとを有している。さらに、半導体モジュール１１は、第１ダイオードＤ１のカソード側から引き出された第１負荷側端子ｄと、第２還流ダイオードＲＤ２のアノード側から引き出された第２負荷側端子ｅとを有している。また、半導体モジュール１１は、第２ダイオードＤ２と第１スイッチング素子Ｔｒ１との間から引き出され、リアクトルＬの一端が接続される一端側誘導端子ｃを有している。
【００２０】
なお、半導体モジュール１１が、内部の温度を検出する温度検出部と、温度検出部から引き出された温度検出用端子と、を有するように構成してもよい。
【００２１】
本実施の形態１では、第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２の双方にＳｉ素材のＩＧＢＴ素子を使用しているが、ＳｉＣ素材を用いたＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。また、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２としては、Ｓｉ素材のダイオードを使用しているが、ＳｉＣ素材のＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）又はファストリカバリダイオードのような素子を用いてもよい。さらに、第１環流ダイオードＲＤ１及び第２還流ダイオードＲＤ２としては、Ｓｉ素材のＦＷＤ（フリーホイールダイオード）を使用しているが、ＳｉＣ素材のＳＢＤを用いてもよい。
【００２２】
すなわち、第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２と、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２と、第１環流ダイオードＲＤ１及び第２還流ダイオードＲＤ２とが、シリコン（Ｓｉ）と比較してバンドギャップが大きい炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、又はダイヤモンド素子等のワイドバンドギャップ半導体で構成されていてもよい。第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２と、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２と、第１環流ダイオードＲＤ１及び第２還流ダイオードＲＤ２とをワイドバンドギャップ半導体で構成することにより、従来から用いられているＳｉ系スイッチング素子を採用した場合と比べ、損失の低減を図ることができる。もっとも、第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２としてトランジスタを採用してもよい。
【００２３】
ここで、ＭＬＣ回路２の基本動作について図３〜図７を参照して説明する。電力変換装置２０は、ＭＬＣ回路２の動作に関して４つの動作モードＡ〜Ｄを備えている。図３は、電力変換装置２０のＭＬＣ回路２における動作モードＡの状態を示す説明図である。動作モードＡは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ（Ｏｆｆ）、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオン（Ｏｎ）の状態である。動作モードＡでは、中間コンデンサＣｆにエネルギーが蓄積される。図４は、電力変換装置２０のＭＬＣ回路２における動作モードＢの状態を示す説明図である。動作モードＢは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオン、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフの状態である。動作モードＢでは、中間コンデンサＣｆに蓄積されたエネルギーが放出される。
【００２４】
図５は、電力変換装置２０のＭＬＣ回路２における動作モードＣの状態を示す説明図である。動作モードＣは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフの状態である。動作モードＣでは、リアクトルＬのエネルギーが放出される。図６は、電力変換装置２０のＭＬＣ回路２における動作モードＤの状態を示す説明図である。動作モードＤは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオン、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンの状態である。動作モードＤでは、リアクトルＬにエネルギーが蓄積される。制御回路５がＭＬＣ駆動回路６を介して４つの動作モードＡ〜Ｄの時比率を適宜調整することにより、任意の昇圧比の昇圧動作を行うことができる。
【００２５】
続いて、電力変換装置２０のＭＬＣ制御部５ｅ及びＭＬＣ回路２の動作を詳細に説明する。ＭＬＣ回路２による昇圧比を２倍以下とする場合、ＭＬＣ制御部５ｅは、定常状態では、中間コンデンサＣｆの端子間電圧Ｖｃｆが、出力電圧Ｖｏｕｔの約２分の１の電圧となるようにＭＬＣ駆動回路６を制御する。これにより、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、中間コンデンサＣｆの端子間電圧Ｖｃｆの大小関係は、「出力電圧Ｖｏｕｔ＞入力電圧Ｖｉｎ＞端子間電圧Ｖｃｆ」となっている。
【００２６】
より具体的に、ＭＬＣ制御部５ｅは、ＭＬＣ駆動回路６を介して、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンの状態である動作モードＡとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＡでは、リアクトルＬ→第２ダイオードＤ２→中間コンデンサＣｆ→第２スイッチング素子Ｔｒ２の経路が導通し、リアクトルＬと中間コンデンサＣｆとにエネルギーが移行する。
【００２７】
次いで、ＭＬＣ制御部５ｅは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフの状態である動作モードＣとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＣでは、リアクトルＬ→第２ダイオードＤ２→第１ダイオードＤ１→平滑コンデンサ３の経路が導通し、リアクトルＬに蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサ３に移行する。次に、ＭＬＣ制御部５ｅは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオン、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフの状態である動作モードＢとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＢでは、リアクトルＬ→第１スイッチング素子Ｔｒ１→中間コンデンサＣｆ→第１ダイオードＤ１→平滑コンデンサ３の経路が導通し、中間コンデンサＣｆに蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサ３に移行するとともに、リアクトルＬにエネルギーを蓄積する。続いて、ＭＬＣ制御部５ｅは、ＭＬＣ回路２を動作モードＣに制御する。
【００２８】
ＭＬＣ制御部５ｅは、ＭＬＣ回路２による昇圧比を２倍以下とする場合において、上記一連の動作（動作モードＡ→動作モードＣ→動作モードＢ→動作モードＣ）を繰り返す。これにより、入力電圧Ｖｉｎに対し、１倍から２倍までの任意の昇圧比に応じて昇圧された出力電圧Ｖｏｕｔを負荷側に出力する。また、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２には、出力電圧Ｖｏｕｔよりも小さな電圧しかかからない。ここで、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を１対ｎとすると、図７に示すように、電流Ｉ１と電流Ｉ２には下記の式（１）の関係がある。式（１）は、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２には、出力電流より大きな電流が流れることを意味する。
【００２９】
Ｉ１／Ｉ２＝ｎ／１      ・・・  （１）
【００３０】
ＭＬＣ制御部５ｅは、ＭＬＣ回路２による昇圧比を２倍以上とする場合、定常状態では、中間コンデンサＣｆの端子間電圧Ｖｃｆが、出力電圧Ｖｏｕｔの約２分の１の電圧となるようにＭＬＣ駆動回路６を制御する。これにより、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、中間コンデンサの端子間電圧Ｖｃｆの大小関係は、「出力電圧Ｖｏｕｔ＞端子間電圧Ｖｃｆ＞入力電圧Ｖｉｎ」となっている。
【００３１】
より具体的に、ＭＬＣ制御部５ｅは、ＭＬＣ駆動回路６を介して、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオン、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンの状態である動作モードＤとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＤでは、リアクトルＬ→第１スイッチング素子Ｔｒ１→第２スイッチング素子Ｔｒ２の経路が導通し、リアクトルＬにエネルギーが移行する。
【００３２】
次いで、ＭＬＣ制御部５ｅは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオフ、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンの状態である動作モードＡとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＡでは、リアクトルＬ→第２ダイオードＤ２→中間コンデンサＣｆ→第２スイッチング素子Ｔｒ２の経路が導通し、リアクトルＬに蓄積されたエネルギーが中間コンデンサＣｆに移行する。次に、ＭＬＣ制御部５ｅは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオン、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオンの状態である動作モードＤとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＤでは、上記同様に、リアクトルＬ→第１スイッチング素子Ｔｒ１→第２スイッチング素子Ｔｒ２の経路が導通し、リアクトルＬにエネルギーが移行する。続いて、ＭＬＣ制御部５ｅは、第１スイッチング素子Ｔｒ１がオン、第２スイッチング素子Ｔｒ２がオフの状態である動作モードＢとなるようにＭＬＣ回路２を制御する。動作モードＢでは、リアクトルＬ→第１スイッチング素子Ｔｒ１→中間コンデンサＣｆ→第１ダイオードＤ１→平滑コンデンサ３の経路が導通し、リアクトルＬと中間コンデンサＣｆに蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサ３に移行する。
【００３３】
ＭＬＣ制御部５ｅは、ＭＬＣ回路２による昇圧比を２倍以上とする場合において、上記一連の動作（動作モードＤ→動作モードＡ→動作モードＤ→動作モードＢ）を繰り返す。これにより、入力電圧Ｖｉｎに対し、２倍以上の任意の昇圧比に応じて昇圧された出力電圧Ｖｏｕｔを負荷側に出力する。また、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２には、出力電圧Ｖｏｕｔよりも小さな電圧しかかからない。入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を１対ｎとすると、図７に示すように、電流Ｉ１と電流Ｉ２には、上記式（１）の関係が成立する。すなわち、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２には、出力電流より大きな電流が流れる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態１における電力変換装置２０では、半導体素子をパッケージ化して形成された半導体モジュール１１が周辺部品を接続するための端子を有するため、中間コンデンサを有するマルチレベルチョッパ回路のうちの半導体素子のワンパッケージ化を実現することができる。しがたって、小型化された半導体モジュール１１に対し、周辺部品を簡易に接続することができるため、基板実装面積及び配線インダクタンスを削減し、電力変換装置及び電力変換装置を内包する空気調和装置の小型化を実現することができる。すなわち、電力変換装置２０によれば、半導体素子をモジュールとして構成することにより、冷却効率の向上及び配線パターンのインピーダンスの制約の軽減を図ることができ、かつ、半導体モジュール１１が、ＭＬＣ回路２の構成部材等を接続する端子を有するため、電力変換装置２０を容易かつ安価に設計することができる。
【００３５】
［実施の形態２］
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態２に係る半導体モジュールの構成を説明する。図８は、本実施の形態２に係る半導体モジュール１２の概略図である。半導体モジュール１２は、ＭＬＣ回路２及び整流器１の半導体素子をワンパッケージ化したものである。前述した実施の形態１と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
【００３６】
図８に示すように、半導体モジュール１２は、昇圧モジュール１１Ａと、第３ダイオードＤ３、第４ダイオードＤ４、第５ダイオードＤ５、第６ダイオードＤ６、第７ダイオードＤ７、及び第８ダイオードＤ８がブリッジ接続された整流器１と、を有している。また、半導体モジュール１２は、第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２との間から引き出された第１容量端子ａと、第１スイッチング素子Ｔｒ１と第２スイッチング素子Ｔｒ２との間から引き出された第２容量端子ｂと、第１負荷側端子ｄと、第２負荷側端子ｅと、第１オンオフ駆動用端子ｆと、第２オンオフ駆動用端子ｇと、を有している。さらに、半導体モジュール１２は、第２ダイオードＤ２と第１スイッチング素子Ｔｒ１との間から引き出され、リアクトルＬの一端に接続される一端側誘導端子ｃと、第３ダイオードＤ３、第５ダイオードＤ５、及び第７ダイオードＤ７のカソード側から引き出され、リアクトルＬの他端が接続される他端側誘導端子ｈとを有している。すなわち、リアクトルＬは、一端側誘導端子ｃ及び他端側誘導端子ｈに接続されており、制御回路５が昇圧制御を行う際に必要となる電力変換装置２０の構成部材である。
【００３７】
整流器１においては、第３ダイオードＤ３及び第４ダイオードＤ４が直列に接続され、第５ダイオードＤ５及び第６ダイオードＤ６が直列に接続され、第７ダイオードＤ７及び第８ダイオードＤ８が直列に接続されている。そして、第３ダイオードＤ３と第５ダイオードＤ５と第７ダイオードＤ７とは並列に接続されている。また、半導体モジュール１２は、第４ダイオードＤ４、第６ダイオードＤ６、及び第８ダイオードＤ８のカソード側（第３ダイオードＤ３、第５ダイオードＤ５、及び第７ダイオードＤ７のアノード側）から引き出され、商用電源が接続される電源端子ｉ、ｊ、ｋを有している。
【００３８】
本実施の形態２では、ＭＬＣ回路２及び整流器１の半導体素子をワンパッケージ化した半導体モジュール１２が周辺部品を接続する端子を有するため、ＭＬＣ回路２及び整流器１を構成する半導体素子のワンパッケージ化を実現することができる。なお、本実施の形態２において、第１〜第８ダイオードＤ１〜Ｄ８としては、Ｓｉ素材のダイオードを使用しているが、ＳｉＣ素材のＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を用いてもよい。その他の構成及び動作については、前述した実施の形態１と同様である。
【００３９】
［実施の形態３］
続いて、図９を参照して、本発明の実施の形態３に係る半導体モジュールの構成を説明する。図９は、本実施の形態３に係る半導体モジュール１３の概略図である。半導体モジュール１３は、ＭＬＣ回路２及びインバータ回路４の半導体素子をワンパッケージ化したものである。上述した実施の形態１と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
【００４０】
図９に示すように、半導体モジュール１３は、昇圧モジュール１１Ａと、複数のスイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８及び複数のスイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８の各々に並列接続された複数の還流ダイオードＲＤ３〜ＲＤ８とを備えたインバータ回路４と、を有している。整流器１を構成する第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８は、制御回路５が３相交流正弦波変調駆動を行う上で必要なスイッチング素子である。また、半導体モジュール１２は、第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２との間から引き出された第１容量端子ａと、第１スイッチング素子Ｔｒ１と第２スイッチング素子Ｔｒ２との間から引き出された第２容量端子ｂと、一端側誘導端子ｃと、第１負荷側端子ｄと、第２負荷側端子ｅと、第１オンオフ駆動用端子ｆと、第２オンオフ駆動用端子ｇと、を有している。
【００４１】
また、半導体モジュール１３は、第３スイッチング素子Ｔｒ３、第４スイッチング素子Ｔｒ４、第５スイッチング素子Ｔｒ５、第６スイッチング素子Ｔｒ６、第７スイッチング素子Ｔｒ７、及び第８スイッチング素子Ｔｒ８のそれぞれに駆動信号を入力する６つの入力端子ｌ、ｍ、ｎ、o、ｐ、ｑを有している。すなわち、第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８には、インバータ駆動回路７からの駆動信号を入力する入力端子ｌ〜ｑが設けられている。
【００４２】
さらに、半導体モジュール１３は、第３スイッチング素子Ｔｒ３と第４スイッチング素子Ｔｒ４との間、第５スイッチング素子Ｔｒ５と第６スイッチング素子Ｔｒ６との間、及び第７スイッチング素子Ｔｒ７と第８スイッチング素子Ｔｒ８との間から引き出され、モータ駆動用の交流電源を出力する出力端子ｘ、ｙ、ｚを有している。出力端子ｘ、ｙ、ｚは、例えば圧縮機３１のモータ３１ａが接続される端子である。
【００４３】
また、半導体モジュール１３は、第３還流ダイオードＲＤ３、第４還流ダイオードＲＤ４、第５還流ダイオードＲＤ５、第６還流ダイオードＲＤ６、第７還流ダイオードＲＤ７、及び第８還流ダイオードＲＤ８のアノード側から引き出された別の出力端子ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗを有している。すなわち、半導体モジュール１３においては、第３スイッチング素子Ｔｒ３と第４スイッチング素子Ｔｒ４との間、第５スイッチング素子Ｔｒ５と第６スイッチング素子Ｔｒ６との間、及び第７スイッチング素子Ｔｒ７と第８スイッチング素子Ｔｒ８との間に、出力端子ｘ、ｙ、ｚとは異なる別の出力端子ｒ、ｓ、ｔが設けられている。同様に第４スイッチング素子Ｔｒ４、第６スイッチング素子Ｔｒ６、第８スイッチング素子Ｔｒ８の各々のエミッタ側には、別の出力端子ｕ、ｖ、ｗが設けられている。別の出力端子ｒ〜ｗを設けることにより、基板設計の際に余分なパターンの引き回しを抑えることができる、というメリットが得られる。
【００４４】
半導体モジュール１３では、第１〜第８スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ８の何れにもＳｉ素材のＩＧＢＴ素子を使用しているが、ＳｉＣ素材を用いたＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。また、ＭＬＣ回路２を構成する第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２は、インバータ回路４を構成する第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８の電圧定格の耐圧よりも小さい半導体素子を採用してもよいため、コストの低減を図ることができる。一例として、第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８の定格電圧を１２００Ｖ、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２の定格電圧を６００Ｖとした場合に、ＭＬＣ回路２によれば、３相２００Ｖ入力、３相４００Ｖ入力で整流した電圧を８００Ｖ近くまで昇圧することができる。また、第３〜第８スイッチング素子Ｔｒ３〜Ｔｒ８の電流は、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２の電流定格よりも小さく設定することができるため、低コスト化を図ることができる。
【００４５】
本実施の形態３では、ＭＬＣ回路２及びインバータ回路４の半導体素子をワンパッケージ化した半導体モジュール１３が周辺部品を接続する端子を有するため、ＭＬＣ回路２及びインバータ回路４を構成する半導体素子のワンパッケージ化を実現することができる。その他の構成及び動作については、前述した実施の形態１と同様である。
【００４６】
［実施の形態４］
次いで、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態４に係る半導体モジュールの構成を説明する。図１０は、本実施の形態４に係る半導体モジュール１４の概略図である。半導体モジュール１４は、ＭＬＣ回路２、整流器１、及びインバータ回路４の半導体素子をワンパッケージ化したものである。前述した実施の形態１〜３と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
【００４７】
図１０に示すように、半導体モジュール１４は、昇圧モジュール１１Ａと、整流器１と、インバータ回路４とを有している。また、半導体モジュール１２は、第１容量端子ａと、第２容量端子ｂと、第１負荷側端子ｄと、第２負荷側端子ｅと、第１オンオフ駆動用端子ｆと、第２オンオフ駆動用端子ｇと、一端側誘導端子ｃと、他端側誘導端子ｈとを有している。また、半導体モジュール１４は、モータ駆動用の交流電源を出力する出力端子ｘ、ｙ、ｚと、基板設計の際に余分なパターンの引き回しを抑えるための別の出力端子ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗと、商用電源５０が接続される電源端子ｉ、ｊ、ｋと、を有している。
【００４８】
図１１は、半導体モジュール１４が有する各端子の配置を示す概略図である。半導体モジュール１４は、ＭＬＣ回路２、整流器１、及びインバータ回路４の各半導体素子を含んで構成されたパワーモジュールである。半導体モジュール１４は、例えば正方形のような矩形状に形成されており、第１容量端子ａ、第２容量端子ｂ、一端側誘導端子ｃ、第１負荷側端子ｄ、第２負荷側端子ｅ、第１オンオフ駆動用端子ｆ、及び第２オンオフ駆動用端子ｇ（ＭＬＣ回路２の主要素子を取り出す端子ａ〜ｇ）は、半導体モジュール１４の矩形状の一辺に集約されて設けられている。
【００４９】
図１１に例示するように、ＭＬＣ回路２の主要素子を取り出す端子ａ〜ｇを、矩形状に形成された半導体モジュールの一辺に設けることで、パワーモジュールである半導体モジュール１１〜１４の内部の配線インピーダンスを削減することができる。また、ＭＬＣ回路２を構成する各素子の発熱量は、インバータ回路４を構成する各素子、整流器１を構成する各素子と比較して十分に大きいことを考慮して、本実施の形態４では、ＭＬＣ回路２を構成する各素子（第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、第１還流ダイオードＲＤ１、及び第２還流ダイオードＲＤ２）の使用面積が、半導体モジュール１４全体の半分となるように構成されている。かかる構成により、ＭＬＣ回路２を構成する各素子間の距離を一定程度確保することができるため、放熱性の向上を図ることができる。
【００５０】
本実施の形態４では、各回路で生じる損失を考慮して、電力変換装置２０を構成する半導体素子（第１〜第８ダイオードＤ１〜Ｄ８、第１〜第８環流ダイオードＲＤ１〜ＲＤ８、第１〜第８スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ８）に適用する素材を選定し、少なくとも第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２は、ワイドバンドギャップ半導体を材料として形成されている。すなわち、電力変換装置２０を構成する回路の内で、損失が最も発生するＭＬＣ回路２を構成する各素子（第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２、第１環流ダイオードＲＤ１及び第２環流ダイオードＲＤ２、第１スイッチング素子Ｔｒ１及び第２スイッチング素子Ｔｒ２）にワイドバンドギャップ材料を適用するという構成を採っている。このため、コストを削減することができ、かつ半導体モジュール１４のパッケージのサイズを小型化することができる。もっとも、第１スイッチング素子Ｔｒ１、第２スイッチング素子Ｔｒ２、第１ダイオードＤ１、及び第２ダイオードＤ２は、シリコン（Ｓｉ）を材料として形成してもよい。
【００５１】
本実施の形態４では、ＭＬＣ回路２、整流器１、及びインバータ回路４の半導体素子をワンパッケージ化した半導体モジュール１４が周辺部品を接続する端子を有するため、ＭＬＣ回路２、整流器１、及びインバータ回路４を構成する半導体素子のワンパッケージ化を実現することができる。その他の構成及び動作については、上述した実施の形態１〜３と同様である。
【００５２】
なお、上述した各実施の形態は、蓄熱空調システムにおける好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。例えば、図１では、整流器１が、三相交流電源からなる商用電源５０に対応する三相整流器である例を示しているが、整流器１として、単相交流電源に対応する単相整流器を採用してもよい。また、図１では、直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ回路４を例示しているが、インバータ回路４として、直流電圧を単相交流電圧に変換する構成を採用してもよい。さらに、実施の形態１〜４では、電力変換装置２０が、圧縮機３１のモータ３１ａを駆動するという構成を採ったが、電力変換装置２０が凝縮器３２又は蒸発器３４に併設された送風機のファンモータ（図示せず）を駆動するように構成してもよい。また、図２、図８、図９に示す半導体モジュール１１〜１３は、半導体モジュール１４と同様に矩形状に形成されていてもよく、ＭＬＣ回路２の主要素子を取り出す端子ａ〜ｇが、半導体モジュール１１〜１３の各々が有する一辺に集約されて設けられていてもよい。さらに、ＭＬＣ回路の構成は問わず、例えば、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２のようなダイオードを設けずに、複数のスイッチング素子と複数の中間コンデンサとが組み合わされた昇圧回路を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  整流器、２  ＭＬＣ回路（マルチレベルチョッパ回路）、３  平滑コンデンサ、４  インバータ回路、５  制御回路、５ａ  入力電流ＡＤ変換部、５ｂ  母線電圧ＡＤ変換部、５ｃ  モータ電流ＡＤ変換部、５ｄ  昇圧モード切替部、５ｅ  ＭＬＣ制御部、５ｆ  インバータ制御部、５ｇ  変調度演算部、６  ＭＬＣ駆動回路、７  インバータ駆動回路、８  入力電流検出部、９  モータ電流検出部、１０  差動アンプ、１１〜１４  半導体モジュール、１１Ａ  昇圧モジュール、２０  電力変換装置、３０  冷凍サイクル、３１  圧縮機、３１ａ  モータ、３２  凝縮器、３３  減圧器、３４  蒸発器、４０  空気調和装置、５０  商用電源、ａ  第１容量端子、ｂ  第２容量端子、ｃ  一端側誘導端子、ｄ  第１負荷側端子、ｅ  第２負荷側端子、ｆ  第１オンオフ駆動用端子、ｇ  第２オンオフ駆動用端子、ｈ  他端側誘導端子、ｉ、ｊ、ｋ  電源端子、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ、ｑ  入力端子、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ  別の出力端子、ｘ、ｙ、ｚ  出力端子、Ｔｒ１  第１スイッチング素子、Ｔｒ２  第２スイッチング素子、Ｔｒ３  第３スイッチング素子、Ｔｒ４  第４スイッチング素子、Ｔｒ５  第５スイッチング素子、Ｔｒ６  第６スイッチング素子、Ｔｒ７  第７スイッチング素子、Ｔｒ８  第８スイッチング素子、Ｄ１  第１ダイオード、Ｄ２  第２ダイオード、Ｄ３  第３ダイオード、Ｄ４  第４ダイオード、Ｄ５  第５ダイオード、Ｄ６  第６ダイオード、Ｄ７  第７ダイオード、Ｄ８  第８ダイオード、ＲＤ１  第１環流ダイオード、ＲＤ２  第２環流ダイオード、ＲＤ３  第３環流ダイオード、ＲＤ４  第４環流ダイオード、ＲＤ５  第５環流ダイオード、ＲＤ６  第６環流ダイオード、ＲＤ７  第７環流ダイオード、ＲＤ８  第８環流ダイオード、Ｖｉｎ  入力電圧、Ｌ  リアクトル、Ｃｆ  中間コンデンサ、Ｖｃｆ  中間コンデンサ端子間電圧、Ｖｏｕｔ  出力電圧、Ｉｄｃ１  入力電流、Ｉｕ  モータ電流、Ｉ１、Ｉ２  電流。
【図１】
2016125255.tif 000003
【図２】
2016125255.tif 000004
【図３】
2016125255.tif 000005
【図４】
2016125255.tif 000006
【図５】
2016125255.tif 000007
【図６】
2016125255.tif 000008
【図７】
2016125255.tif 000009
【図８】
2016125255.tif 000010
【図９】
2016125255.tif 000011
【図１０】
2016125255.tif 000012
【図１１】
2016125255.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月20日(2017.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、負荷に接続され互いに直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、第１スイッチング素子に並列接続された第１還流ダイオードと、第２スイッチング素子に並列接続された第２還流ダイオードと、第１スイッチング素子の負荷側に直列に接続された第１ダイオード及び第２ダイオードとがパッケージ化され、矩形状に形成された半導体モジュールと、第１スイッチング素子に並列接続された中間コンデンサと、第１スイッチング素子の負荷側に接続されるリアクトルと、を有し、半導体モジュールは、第１ダイオードと第２ダイオードとの間から引き出され、中間コンデンサの一端が接続される第１容量端子と、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間から引き出され、中間コンデンサの他端が接続される第２容量端子と、第２ダイオードと第１スイッチング素子との間から引き出され、リアクトルの一端が接続される一端側誘導端子と、第１ダイオードのカソード側から引き出された第１負荷側端子と、第２還流ダイオードのアノード側から引き出された第２負荷側端子と、第１スイッチング素子から引き出され、駆動信号が入力される第１オンオフ駆動用端子と、第２スイッチング素子から引き出され、駆動信号が入力される第２オンオフ駆動用端子と、を有し、第１容量端子、第２容量端子、一端側誘導端子、第１負荷側端子、第２負荷側端子、第１オンオフ駆動用端子、及び第２オンオフ駆動用端子は、矩形状の半導体モジュールの一辺に集約されて設けられている。
【手続補正２】
【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】
負荷に接続され互いに直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に並列接続された第１還流ダイオードと、前記第２スイッチング素子に並列接続された第２還流ダイオードと、前記第１スイッチング素子の負荷側に直列に接続された第１ダイオード及び第２ダイオードとがパッケージ化され、矩形状に形成された半導体モジュールと、
前記第１スイッチング素子に並列接続された中間コンデンサと、
前記第１スイッチング素子の負荷側に接続されるリアクトルと、
を有し、
前記半導体モジュールは、
前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとの間から引き出され、前記中間コンデンサの一端が接続される第１容量端子と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間から引き出され、前記中間コンデンサの他端が接続される第２容量端子と、
前記第２ダイオードと前記第１スイッチング素子との間から引き出され、前記リアクトルの一端が接続される一端側誘導端子と、
前記第１ダイオードのカソード側から引き出された第１負荷側端子と、
前記第２還流ダイオードのアノード側から引き出された第２負荷側端子と、
前記第１スイッチング素子から引き出され、駆動信号が入力される第１オンオフ駆動用端子と、
前記第２スイッチング素子から引き出され、駆動信号が入力される第２オンオフ駆動用端子と、を有し、
前記第１容量端子、第２容量端子、一端側誘導端子、第１負荷側端子、第２負荷側端子、第１オンオフ駆動用端子、及び第２オンオフ駆動用端子は、矩形状の前記半導体モジュールの一辺に集約されて設けられている電力変換装置。
【請求項２】
前記半導体モジュールは、
整流ダイオードを有する整流器と、
前記整流器から引き出され、商用電源が接続される電源端子と、
前記整流器から引き出され、前記リアクトルの他端が接続される他端側誘導端子と、
を有する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記半導体モジュールは、
複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子の各々に並列接続された複数の還流ダイオードと、を有するインバータ回路と、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれに駆動信号を入力する複数の入力端子と、
前記インバータ回路から引き出され、交流電源を出力する出力端子と、
を有する請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記半導体モジュールは、前記インバータ回路から引き出され、交流電源を出力する別の出力端子を有する請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の定格電圧は、前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子の定格電圧よりも小さい請求項３又は４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第１ダイオード、前記第２ダイオード、前記第１還流ダイオード、及び前記第２還流ダイオードの使用面積は、前記半導体モジュール全体の面積の半分となるように形成されている請求項２〜５の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第１ダイオード、及び前記第２ダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体を材料とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記半導体モジュールは、
内部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部から引き出された温度検出用端子と、
を有する請求項１〜７の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置によって駆動される圧縮機モータを有する圧縮機、凝縮器、減圧器、及び蒸発器が冷媒配管によって接続された冷凍サイクルと、
を有する空気調和装置。
【国際調査報告】
2016125255.tif 000014
2016125255.tif 000015
2016125255.tif 000016
2016125255.tif 000017