(57)【要約】【課題】電力変換装置の各半導体素子の破損を防止する。【解決手段】制御装置５のゲート接続端子Ｇ０１と接続点Ｇ００間の配線１４及びエミッタ接続端子Ｅ０１と接続点Ｅ００間の配線１６にコモンモード電流対策部品１８を接続するとともに、制御装置５のゲート接続端子Ｇ０２と接続点Ｇ００間の配線１５及びエミッタ接続端子Ｅ０２と接続点Ｅ００間の配線１７にコモンモード電流対策部品１９を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、制御装置の一方のゲート接続端子とその接続点間の配線及び一方のエミッタ接続端子とその接続点間の配線にコモンモード電流対策部品を接続するとともに、制御装置の他方のゲート接続端子とその接続点間の配線及び他方のエミッタ接続端子とその接続点間の配線にコモンモード電流対策部品を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、一方の半導体素子のゲート端子と制御装置の一方のゲート接続端子とを接続する配線及び一方の半導体素子のエミッタ端子と制御装置の一方のエミッタ接続端子とを接続する配線にコモンモード電流対策部品を接続するとともに、他方の半導体素子のゲート端子と制御装置の他方のゲート接続端子とを接続する配線及び他方の半導体素子のミッタ端子と制御装置の他方のエミッタ接続端子とを接続する配線にコモンモード電流対策部品を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、各半導体素子のエミッタ端子間にコンデンサを接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線を短くしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線を短くするとともに、
各半導体素子のコレクタ端子と主回路母線間の配線を短くしたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主回路母線に対して複数の半導体素子を並列接続した電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の電力変換装置の回路構成図を示し、同一の制御装置により並列接続した複数の半導体素子を駆動する回路が示されている。又、図７は図６の電力変換装置の要部の配線構造図である。図において、１，２は電力変換装置の主回路母線、３，４は主回路母線１，２に並列に接続された半導体素子であるＩＧＢＴ、５はＩＧＢＴ３，４をそれぞれオン・オフさせるゲート信号を発生する制御装置、Ｃ１，Ｃ２はＩＧＢＴ３，４のコレクタ端子、Ｇ１，Ｇ２はＩＧＢＴ３，４のゲート端子、Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２はＩＧＢＴ３，４のエミッタ端子、６，７は一端がコレクタ端子Ｃ１，Ｃ２にそれぞれ接続された配線、８，９は一端がＩＧＢＴ３，４のエミッタ端子Ｅ１１、Ｅ２１にそれぞれ接続された配線、ＣＯは主回路母線１と配線６，７との接続点、ＥＯは主回路母線２と配線８，９との接続点、Ｇ０１は配線１０を介してゲート端子Ｇ１と接続された制御装置５のゲート接続端子、Ｅ０１は配線１１を介してエミッタ端子Ｅ１２と接続された制御装置５のエミッタ接続端子、Ｇ０２は配線１２を介してゲート端子Ｇ２と接続された制御装置５のゲート接続端子、Ｅ０２は配線１３を介してエミッタ端子Ｅ２２と接続された制御装置５のエミッタ接続端子であり、ゲート接続端子Ｇ０１，Ｇ０２は制御装置５内において配線１４，１５を介して接続点Ｇ００に接続され、エミッタ接続端子Ｅ０１，Ｅ０２は制御装置５内において配線１６，１７を介して接続点Ｅ００と接続される。
【０００３】
上記構成において、配線１１，１３が制御装置５内において配線１６，１７を介して接続点Ｇ００で接続されているので、エミッタ端子Ｅ１２とＥ２２が短絡され、ＩＧＢＴ３よりＩＧＢＴ４が先にターンオフすると、エミッタ端子Ｅ２１と接続点ＥＯとの間、即ち配線９のインピーダンスによりエミッタ端子Ｅ１２から接続点Ｅ００を介してエミッタ端子Ｅ２２に電流が流れ、ＩＧＢＴ３，４を破損する。即ち、図６のエミッタ端子Ｅ１２からエミッタ端子Ｅ２２に破線に示すように電流ｉ１が流れると、この電流ｉ１は接続点ＣＯ，ＥＯ間に流れる主回路電流とほぼ同じ大きさの電流となる。しかしながら、エミッタ端子Ｅ１２〜Ｅ２２間の配線１１，１３は本来ゲート信号用の電流が流れることを想定して設計されており、細くて電流容量が少ない線材が使用されている。このため、エミッタ端子Ｅ１２〜Ｅ２２間に主回路電流と同等の電流が流れると、発熱により溶断するおそれがあった。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【特許文献１】特開平９−２６１９４８号公報
【特許文献２】特開２０００−９１８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、エミッタ端子Ｅ１２〜Ｅ２２間に電流が流れると、配線が溶断し、ＩＧＢＴ３，４を破損するおそれがあった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、複数の半導体素子を主回路母線に並列接続し、この各半導体素子を１つの制御装置により制御する場合に、各半導体素子の破損を防止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】
【０００７】
この発明の請求項１に係る電力変換装置は、主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、制御装置の一方のゲート接続端子とその接続点間の配線及び一方のエミッタ接続端子とその接続点間の配線にコモンモード電流対策部品を接続するとともに、制御装置の他方のゲート接続端子とその接続点間の配線及び他方のエミッタ接続端子とその接続点間の配線にコモンモード電流対策部品を接続したものである。
【０００８】
請求項２に係る電力変換装置は、主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、一方の半導体素子のゲート端子と制御装置の一方のゲート接続端子とを接続する配線及び一方の半導体素子のエミッタ端子と制御装置の一方のエミッタ接続端子とを接続する配線にコモンモード電流対策部品を接続するとともに、他方の半導体素子のゲート端子と制御装置の他方のゲート接続端子とを接続する配線及び他方の半導体素子のミッタ端子と制御装置の他方のエミッタ接続端子とを接続する配線にコモンモード電流対策部品を接続したものである。
【０００９】
請求項３に係る電力変換装置は、主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、各半導体素子のエミッタ端子間にコンデンサを接続したものである。
【００１０】
請求項４に係る電力変換装置は、主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線を短くしたものである。
【００１１】
請求項５に係る電力変換装置は、主回路母線に並列接続された複数の半導体素子の各ゲート端子に制御装置のゲート接続端子をそれぞれ接続するとともに、各半導体素子のエミッタ端子に制御装置のエミッタ接続端子をそれぞれ接続し、かつ制御装置の各ゲート接続端子間及び各エミッタ接続端子間を制御装置内の接続点においてそれぞれ接続し、制御装置からのゲート信号により各半導体素子をオンオフ制御させる電力変換装置において、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線を短くするとともに、各半導体素子のコレクタ端子と主回路母線間の配線を短くしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、制御装置の一方のゲート接続端子とその接続点間の配線及び一方のエミッタ接続端子とその接続点間の配線にコモンモード電流対策部品を接続するとともに、制御装置の他方のゲート接続端子とその接続点間の配線及び他方のエミッタ接続端子とその接続点間の配線にコモンモード電流対策部品を接続しており、コモンモード電流対策部品を接続したことにより、エミッタ接続端子の接続点を通って流れ、半導体素子の破損原因となる電流が抑制され、半導体素子の破損を回避することができる。
【００１３】
又、請求項２によれば、一方の半導体素子のゲート端子と制御装置の一方のゲート接続端子とを接続する配線及び一方の半導体素子のエミッタ端子と制御装置の一方のエミッタ接続端子とを接続する配線にコモンモード電流対策部品を接続するとともに、他方の半導体素子のゲート端子と制御装置の他方のゲート接続端子とを接続する配線及び他方の半導体素子のエミッタ端子と制御装置の他方のエミッタ接続端子とを接続する配線にコモンモード電流対策部品を接続しており、コモンモード電流対策部品を接続したことにより、エミッタ接続端子の接続点を通って流れ、半導体素子の破損原因となる電流が抑制され、半導体素子の破損を回避することができる。
【００１４】
請求項３によれば、各半導体素子のエミッタ端子間にコンデンサを接続しており、エミッタ接続端子の接続点を通ってエミッタ端子間に流れる電流はコンデンサに吸収されて抑制され、半導体素子の破損を回避することができる。
【００１５】
請求項４によれば、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線を短くしたので、該配線のインピーダンスが抑制され、制御装置のエミッタ接続端子の接続点を介して流れる電流も抑制され、半導体素子の破損を回避することができる。
【００１６】
請求項５によれば、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線を短くするとともに、各半導体素子のコレクタ端子と主回路母線間の配線を短くしたので、各半導体素子のエミッタ端子と主回路母線間の配線のインピーダンスが抑制され、制御装置のエミッタ接続端子の接続点を介して流れる電流も抑制され、半導体素子の破損を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施最良形態１
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１はこの発明の実施最良形態１による電力変換装置の回路構成図を示し、主回路母線１，２に並列接続されたＩＧＢＴ３，４の各ゲート端子Ｇ１，Ｇ２に制御装置５のゲート接続端子Ｇ０１、Ｇ０２をそれぞれ接続するとともに、各ＩＧＢＴ３，４のエミッタ端子Ｅ１２，Ｅ２２に制御装置５のエミッタ接続端子Ｅ０１，Ｅ０２をそれぞれ接続し、制御装置５の各ゲート接続端子Ｇ０１、Ｇ０２間及び各エミッタ接続端子Ｅ０１，Ｅ０２間を制御装置５内の接続点Ｇ００，Ｅ００でそれぞれ接続し、制御装置５からのゲート信号により各ＩＧＢＴ３，４をオンオフ制御させている。
【００１８】
そして、制御装置５のゲート接続端子Ｇ０１と接続点Ｇ００間の配線１４及びエミッタ接続端子Ｅ０１と接続点Ｅ００間の配線１６にコモンモード電流対策部品１８を接続するとともに、制御装置５のゲート接続端子Ｇ０２と接続点Ｇ００間の配線１５及びエミッタ接続端子Ｅ０２と接続点Ｅ００間の配線１７にコモンモード電流対策部品１９接続する。
【００１９】
上記構成において、コモンモード電流対策部品１８，１９は複数の配線１４と１６及び１５と１７が存在する場合、この配線に通流する電流の総和が零になるように各配線の電流を抑制する。ＩＧＢＴ３，４の破損原因となる電流ｉ１は接続点Ｅ００を介した配線１６，１７のみに通流するので、接続点Ｇ００を介した配線１４，１５と接続点Ｅ００を介した配線１６，１７にコモンモード電流対策部品１８，１９を接続すると、接続点Ｅ００を介して流れる電流ｉ１が抑制され、ＩＧＢＴ３，４の破損を回避することができる。
【００２０】
実施最良形態２
図２はこの発明の実施最良形態２による電力変換装置の回路構成図を示し、基本的構成は実施最良形態１と同様である。そして、ＩＧＢＴ３のゲート端子Ｇ１と制御装置５のゲート接続端子Ｇ０１とを接続する配線１０及びＩＧＢＴ３のエミッタ端子Ｅ１２と制御装置５のエミッタ接続端子Ｅ０１とを接続する配線１１にコモンモード電流対策部品２０を接続するとともに、ＩＧＢＴ４のゲート端子Ｇ２と制御装置５のゲート接続端子Ｇ０２とを接続する配線１２及びＩＧＢＴ４のエミッタ端子Ｅ２２と制御装置５のエミッタ接続端子Ｅ０２とを接続する配線１３にコモンモード電流対策部品２１を接続する。
【００２１】
上記構成において、  ＩＧＢＴ３，４の破損原因となる電流ｉ１は接続点Ｅ００を介した配線１１，１３のみに通流するので、接続点Ｇ００を介した配線１０，１２と接続点Ｅ００を介した配線１１，１３にコモンモード電流対策部品２０，２１を接続すると、接続点Ｅ００を介して流れる電流ｉ１が抑制され、ＩＧＢＴ３，４の破損を回避することができる。
【００２２】
実施最良形態３
図３は実施最良形態３による電力変換装置の回路構成図を示し、基本的構成は実施最良形態１と同様である。そして、ＩＧＢＴ３，４のエミッタ端子Ｅ１１，Ｅ２１間にコンデンサＣPを接続する。
【００２３】
上記構成において、接続点Ｅ００を介して配線１１，１３に流れる電流ｉ１はコンデンサＣPに吸収され、ＩＧＢＴ３，４の破損を回避することができる。
【００２４】
実施最良形態４
図４は実施最良形態４による電力変換装置の要部の配線構造図を示し、基本的構成は実施最良形態１と同様である。そして、ＩＧＢＴ３のエミッタ端子Ｅ１１と接続点ＥＯとを接続する配線８及びＩＧＢＴ４のエミッタ端子Ｅ２１と接続点ＥＯとを接続する配線９を短くしたものである。
【００２５】
実施最良形態４においては、上記したように、配線８，９を短くしたので、配線８，９のインピーダンスが抑制され、接続点Ｅ００を介して流れる電流ｉ１が抑制され、ＩＧＢＴ３，４の破損を回避することができる。
【００２６】
実施最良形態５
図５は実施最良形態５による電力変換装置の要部の配線構造図を示し、基本的構成は実施最良形態１と同様である。そして、ＩＧＢＴ３のエミッタ端子Ｅ１１と接続点ＥＯとを接続する配線８及びＩＧＢＴ３のコレクタ端子Ｃ１と接続点ＣＯとを接続する配線６を短くするとともに、ＩＧＢＴ４のエミッタ端子Ｅ２１と接続点ＥＯとを接続する配線９及びＩＧＢＴ４のコレクタ端子Ｃ２と接続点ＣＯとを接続する配線７を短くした。
【００２７】
実施最良形態５においては、配線８，６，９，７を短くしたので、配線８，９のインピーダンスが抑制され、接続点Ｅ００を介して流れる電流ｉ１が抑制され、ＩＧＢＴ３，４の破損を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施最良形態１による電力変換装置の回路構成図である。
【図２】実施最良形態２による電力変換装置の回路構成図である。
【図３】実施最良形態３による電力変換装置の回路構成図である。
【図４】実施最良形態４による電力変換装置の要部の配線構造図である。
【図５】実施最良形態５による電力変換装置の要部の配線構造図である。
【図６】従来の電力変換装置の回路構成図である。
【図７】従来の電力変換装置の要部の配線構造図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，２…主回路母線
３，４…ＩＧＢＴ
５…制御装置
６〜１７…配線
１８〜２１…コモンモード電流対策部品
ＣP…コンデンサ
ＣＯ，ＥＯ，Ｇ００，Ｅ００…接続点
【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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