(57)【要約】【課題】配線インダクタンスを減少させ、サージ発生要因自体を低減させることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】フィルタコンデンサ２、Ｐ側アーム４ａ、Ｎ側アーム４ｂ、及びＰ側アーム４ａとＮ側アーム４ｂとの直列接続点と接続される出力端子５を備えた電力変換装置において、フィルタコンデンサ２は第１直流端子１２ａ、１２ｂと、第２直流端子１３ａ、１３ｂとを有し、且つ略平行に配置されるＰ側導体１６ａとＮ側導体１６ｂとを内蔵する構成であり、Ｐ側アーム４ａとＮ側アーム４ｂとの直列接続点と出力端子５とを接続する接続導体１７が、フィルタコンデンサ２内の空間を貫通して第１直流端子１２ａ、１２ｂ側から引き出される構成とする。【選択図】　　　　図１
2004056984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体とは少なくとも一部分が略平行に配置された構成であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとを直列接続するアーム接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体とは少なくとも一部分が略平行に配置され、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとを直列接続するアーム接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電力変換装置において、Ｐ側アームとＮ側アームとの直列接続点と出力端子とを接続する出力端子接続導体は、少なくともＰ側導体またはＮ側導体の一部と略平行に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電力変換装置において、フィルタコンデンサは、Ｐ側導体とＮ側導体との間に出力端子接続導体を貫通させることができる空間を有し、前記出力端子接続導体は、前記空間を貫通して取り出せるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５記載の電力変換装置において、空間を貫通する出力端子接続導体とＰ側導体との間、及び空間を貫通する前記出力端子接続導体とＮ側導体との間に絶縁物が挿入されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の電力変換装置において、フィルタコンデンサは、少なくとも２つ以上の複数のコンデンサエレメントと、これら複数のコンデンサエレメントを並列接続するＰ側導体及びＮ側導体とをモールド成形した構成であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の電力変換装置において、一対の第２直流端子は、フィルタコンデンサの本体より外側に突出して設けられ、突出した前記一対の第２直流端子に、Ｐ側アームの自己消弧型半導体素子のコレクタ端子とＮ側アームの自己消弧型半導体素子のエミッタ端子とをそれぞれ接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の電力変換装置において、フィルタコンデンサはＰ側アームとＮ側アームとの直列接続点と常に同電位にある出力端子を備えた構成であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の電力変換装置において、Ｐ側アームおよびＮ側アームは、それぞれ複数個の直列接続された自己消弧型半導体素子とこれら自己消弧型半導体素子の各々に逆並列に接続されるダイオードとで構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の電力変換装置において、Ｐ側導体とＮ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、Ｐ側アームおよびＮ側アームを構成する複数個の自己消弧型半導体素子を直列接続する接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の電力変換装置において、フィルタコンデンサとＰ側アームとＮ側アームと出力端子とで構成される電力変換ユニットを複数組有し、各フィルタコンデンサの第１直流端子におけるＮ側端子同士、及び各フィルタコンデンサの第１直流端子におけるＰ側端子同士を並列に接続したことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己消弧型半導体素子とそれに逆並列接続されるダイオードを内蔵したパワーモジュールを適用したインバータ部を含む電力変換装置に関するものである。特に電力変換装置内における浮遊インダクタンスを極力抑制してパワーモジュールのスイッチング動作により発生するサージを軽減すると同時に、パワーモジュールに設けられている複数端子間の電流不平衡を抑制する電力変換装置の実装技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は特開２００２−０４４９４９号公報に開示されている従来の電力変換装置の基本回路構成を示す図である。図１４において、１は直流電源、２はフィルタコンデンサ、３はインバータ部である。インバータ部３はパワーモジュール４と出力端子５を備えており、パワーモジュール４はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）６ａ、６ｂとＩＧＢＴ６ａ、６ｂの各々に逆並列接続されるダイオード７ａ、７ｂから構成される。
【０００３】
一方、図１５は図１４におけるインバータ部３のパワーモジュール４とフィルタコンデンサ２との接続構成を説明した図である。フィルタコンデンサ２はコンデンサ群８ａ、８ｂに分割されており、コンデンサ群８ａ、８ｂは複数のコンデンサエレメント９ａ〜９ｆから成る。また、各コンデンサエレメント９ａ〜９ｆの電極端子は向き合わせて面対称的に配置されている。フィルタコンデンサ２とパワーモジュール４は平行配置された導体１０ａ、１０ｂによって接続されている。図１６（ａ）（ｂ）は各々、図１５のコンデンサ群８ａ及びコンデンサ群８ｂの実態を示す図であり、例えばコンデンサ群８ａは３つのコンデンサエレメント９ａ、９ｂ、９ｃを一組として複数組配列し、板状導体１１ａ〜１１ｄによって並列接続されている。コンデンサ群８ｂも同様に、３つのコンデンサエレメント９ｄ、９ｅ、９ｆを一組として複数組配列し、板状導体１１ｅ〜１１ｈによって並列接続されている。この板状導体１１ａ〜１１ｈは積層板状導体、所謂ラミネートブスバーによって構成される。導体１０ａは導体１１ａ、１１ｈと電気的に接続された状態で、コンデンサ群８ａ、８ｂとパワーモジュール４とを接続する。導体１０ｂは導体１１ｄ、１１ｅと電気的に接続された状態で、コンデンサ群８ａ、８ｂとパワーモジュール４とを接続する。
【０００４】
フィルタコンデンサ２を前記のようにコンデンサ群８ａ、８ｂに分割配置し、パワーモジュール４と前記フィルタコンデンサ２とを近接平行に配置された板状導体１０ａ、１０ｂによって接続することにより、板状導体１０ａ、１０ｂは向き合った導体に流れる電流の向きが相反する関係となる。これにより、電流によって発生する磁力線が互いに打ち消し合うことになり、サージの発生を抑制することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来の電力変換装置においては、フィルタコンデンサ２からインバータ部３までの配線が原因で発生するサージを軽減するためのコンデンサ配列方法及び各コンデンサとパワーモジュール４との接続方法が示されているのみであり、フィルタコンデンサ内部の配線とインバータ部内部の配線との関係、直流電源１からフィルタコンデンサ２への配線と他の配線との関係、パワーモジュール４から出力端子５への配線や出力端子５と負荷との間の配線と他の配線との関係等に関しては何ら考慮されておらず、これらの配線間でサージの発生を十分に抑制することができなかった。従って、結局はサージ吸収のための部品が増加することとなり、装置コストが高くなるとともに信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
また、図１５に示すようにコンデンサ群８ａ、８ｂを構成すると、陽極と陰極とを適宜低インダクタンス化を図りながら接続するためには、接続導体自体が絶縁されて複数重ねられた形状をもつ積層板状導体（所謂ラミネートブスバー）を用いる必要がある。これは部品コストが高くなり、ひいては装置コストが高くなるという問題があった。
更に、コンデンサエレメントの電極面で低インダクタンス化を図る必要があるが、特に板状導体１０ａと板状導体１０ｂとの間において、電極とラミネートブスバーとを接続するボルトなどの締め付け部品のための空間を確保せねばならず、板状導体１０ａと板状導体１０ｂとを十分近接配置できないという問題があった。
【０００７】
また、車両推進システムに適用するような比較的大容量な電力変換装置の場合には、負荷となる電動機の容量が大きく大電流を出力する必要があるため、パワーモジュールは同一電位かつ少なくとも２つ以上に分割されたエミッタ端子、コレクタ端子を備える。このようなパワーモジュールを用いる場合には分割された複数の端子に流れる電流の不平衡状態を回避しなければならない。もしパワーモジュール以外の外的要因によって前記不平衡状態が発生する場合には不平衡電流に応じて出力電流を減じなければならず、インバータ部の出力容量が低下する。従って、パワーモジュールを複数並列接続することによって低下するであろう出力電流を補償して、必要な出力容量を確保しなければならない。これは部品コストが高くなり、ひいては装置コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたものであり、電力変換装置における配線インダクタンスを減少させ、サージ発生要因自体を大幅に低減させることが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。また、これにより、サージ抑制部品の寸法や容量を小さくし、あるいは不要にして、装置自体の信頼性向上と小形化、低コスト化を図ることが可能な電力変換装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力変換装置は、少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体とは少なくとも一部分が略平行に配置された構成のものである。
【００１０】
また、本発明の電力変換装置は、少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとを直列接続するアーム接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されたものである。
【００１１】
また、本発明の電力変換装置は、少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体とは少なくとも一部分が略平行に配置され、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとを直列接続するアーム接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されたものである。
【００１２】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、Ｐ側アームとＮ側アームとの直列接続点と出力端子とを接続する出力端子接続導体は、少なくともＰ側導体またはＮ側導体の一部と略平行に配置されているものである。
【００１３】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、フィルタコンデンサは、Ｐ側導体とＮ側導体との間に出力端子接続導体を貫通させることができる空間を有し、前記出力端子接続導体は、前記空間を貫通して取り出せるように配置されているものである。
【００１４】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、空間を貫通する出力端子接続導体とＰ側導体との間、及び空間を貫通する前記出力端子接続導体とＮ側導体との間に絶縁物が挿入されているものである。
【００１５】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、フィルタコンデンサは、少なくとも２つ以上の複数のコンデンサエレメントと、これら複数のコンデンサエレメントを並列接続するＰ側導体及びＮ側導体とをモールド成形した構成のものである。
【００１６】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、一対の第２直流端子は、フィルタコンデンサの本体より外側に突出して設けられ、突出した前記一対の第２直流端子に、Ｐ側アームの自己消弧型半導体素子のコレクタ端子とＮ側アームの自己消弧型半導体素子のエミッタ端子とをそれぞれ接続するものである。
【００１７】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、フィルタコンデンサはＰ側アームとＮ側アームとの直列接続点と常に同電位にある出力端子を備えた構成のものである。
【００１８】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、Ｐ側アームおよびＮ側アームは、それぞれ複数個の直列接続された自己消弧型半導体素子とこれら自己消弧型半導体素子の各々に逆並列に接続されるダイオードとで構成されたものである。
【００１９】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、Ｐ側導体とＮ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、Ｐ側アームおよびＮ側アームを構成する複数個の自己消弧型半導体素子を直列接続する接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されているものである。
【００２０】
また、本発明の電力変換装置は、前記装置において、フィルタコンデンサとＰ側アームとＮ側アームと出力端子とで構成される電力変換ユニットを複数組有し、各フィルタコンデンサの第１直流端子におけるＮ側端子同士、及び各フィルタコンデンサの第１直流端子におけるＰ側端子同士を並列に接続したものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
なお、すべての図面において同一符号は同一若しくは相当部材とする。図１は本発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成を示す図である。図２、図３は本実施の形態１による電力変換装置の構造を具体的に示す斜視図であり、特にフィルタコンデンサ２の構造を異なる方向からみた図である。また、図４はＰ側導体の具体的な構成を、図５はアーム接続導体および出力端子接続導体の構成を具体的に示す。
図１において、１は陽極（Ｐと記す）と陰極（Ｎと記す）の電位を持つ直流電源、２は直流電源１からの直流電圧を受電するフィルタコンデンサ（負荷から電流が流れ込む場合は直流電圧を送電する）、３はインバータ部である。フィルタコンデンサ２は複数のコンデンサエレメント９から構成され、直流電源１に接続されるＰ側端子１２ａとＮ側端子１２ｂとで構成された一対の第１直流端子と、インバータ部３に接続されるＰ側端子１３ａとＮ側端子１３ｂとで構成された一対の第２直流端子と、第１直流端子のＰ側端子１２ａと第２直流端子のＰ側端子１３ａとを接続すると共に、コンデンサエレメント９のＰ側に接続されるＰ側導体１６ａと、第１直流端子のＮ側端子１２ｂと第２直流端子のＮ側端子１３ｂとを接続すると共に、コンデンサエレメント９のＮ側に接続されるＮ側導体１６ｂとを備える。また、インバータ部３はＩＧＢＴ６ａおよびフリーホイールダイオード７ａを内蔵したパワーモジュール４ａで構成されるＰ側アームと、ＩＧＢＴ６ｂおよびフリーホイールダイオード７ｂを内蔵したパワーモジュール４ｂで構成されるＮ側アームとを備える。１４ａ、１５ａはそれぞれパワーモジュール４ａのコレクタ端子、エミッタ端子であり、１４ｂ、１５ｂはパワーモジュール４ｂのコレクタ端子、エミッタ端子である。Ｐ側アームとＮ側アームとは直列接続され、ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子１５ａとＩＧＢＴ６ｂのコレクタ端子１４ｂとがアーム接続導体１８により直列接続される。またＰ側アームとＮ側アームとの直列接続点から負荷に接続される出力端子５が引き出されており、前記直列接続点と出力端子５とを接続する出力端子接続導体１７は、フィルタコンデンサ２のＰ側導体１６ａとＮ側導体１６ｂとの間に設けられた空間を貫通して、一対の第１直流端子１２ａ、１２ｂの間から外部に引き出されている。
【００２２】
フィルタコンデンサ２は、図２、３に示すように、複数のコンデンサエレメント９で構成され、各コンデンサエレメント９はそれぞれのＰ側端子が幅広の板状のＰ側導体１６ａ１、１６ａ２に、それぞれのＮ側端子が幅広の板状のＮ側導体１６ｂ１、１６ｂ２に接続されており、複数のコンデンサエレメント９は並列接続されている。また、Ｐ側導体１６ａ１、１６ａ２は、第１直流端子のＰ側端子１２ａと第２直流端子のＰ側端子１３ａとを接続する幅広の板状のＰ側導体１６ａ３、１６ａ４に接続されている。Ｎ側導体１６ｂ１、１６ｂ２も同様に、第１直流端子のＮ側端子１２ｂと第２直流端子のＮ側端子１３ｂとを接続する幅広の板状のＮ側導体１６ｂ３、１６ｂ４に接続されている。前記Ｐ側導体１６ａ１、１６ａ２、１６ａ３、１６ａ４は、図４に示すような構成であり、電気的に接続されてＰ側導体１６ａを構成する。また、Ｐ側導体１６ａ４は第２直流端子のＰ側端子１３ａを有し、Ｐ側導体１６ａ３は第１直流端子のＰ側端子１２ａを有する。Ｎ側導体１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｂ３、１６ｂ４も同様の構成であり、Ｎ側導体１６ｂを構成する。配置は板状導体１６ａを１８０度回転した状態に置かれ、Ｐ側導体１６ａ３とＮ側導体１６ｂ３とは略平行に配置される。
Ｐ側導体１６ａ４及びＮ側導体１６ｂ４はアーム接続導体１８と略平行に配置され、第２直流端子のＰ側端子１３ａにはパワーモジュール４ａのコレクタ端子１４ａが直接接続され、第２直流端子のＮ側端子１３ｂにはパワーモジュール４ｂのエミッタ端子１５ｂが直接接続される。
【００２３】
出力端子接続導体１７は、幅広の板状の導体で構成されており、出力端子５を有する。アーム接続導体１８も幅広の板状の導体で構成されており、端子１８ａ、１８ｂを有する。これら幅広の板状の接続導体１７、１８は、図５に示すように、一体化されている。端子１８ａはパワーモジュール４ａのエミッタ端子１５ａと直接接続され、端子１８ｂはパワーモジュール４ｂのコレクタ端子１５ｂと直接接続される。図５において、接続導体１７の出力端子５に至る部分については、出力端子５に近づく程、幅が小さくなっているが、全く同じ幅のものを適用しても良い。
【００２４】
また、、出力端子接続導体１７とＰ側導体１６ａとの間、及びアーム接続導体１８とＰ側導体１６ａとの間には、図２、図３に示すように、幅広の板状の絶縁物１９ａが挿入されており、出力端子接続導体１７とＮ側導体１６ｂとの間、及びアーム接続導体１８とＮ側導体１６ｂとの間には幅広の板状の絶縁物１９ｂが挿入されている。
【００２５】
図６はパワーモジュール４ａ（もしくは４ｂ）に適したパワーモジュール構造を示す図であり、ＩＧＢＴ６ａ（もしくは６ｂ）とフリーホイールダイオード７ａ（もしくは７ｂ）とが同一モジュール内に収納されている。１４ａは例えば３つに分割されたコレクタ端子、１５ａは３つに分割されたエミッタ端子である。これら３端子構成のコレクタ端子１４ａ、１４ｂ、及びエミッタ端子１５ａ、１５ｂにそれぞれＰ側導体１６ａの第２直流端子１３ａ、接続導体１８の端子１８ａ、１８ｂ、Ｎ側導体１６ｂの第２直流端子１３ｂが取り付けられるが、本実施の形態においては、第２直流端子１３ａから第１直流端子１２ａへの電流経路、端子１８ａから端子１８ｂへの電流経路、および第２直流端子１３ｂから第１直流端子１２ｂへの電流経路については、全て幅の等しい幅広の板状導体を用いて構成されており、ねじれの位置に無いため、各々の３端子に対してインピーダンスが均等に配分される構成となっている。つまり、パワーモジュールの外部要因によって各３端子間に流れる電流を不均衡にする要因が未然に排除されるような構造になっている。
【００２６】
以上の構造物を用いた電力変換装置の組立方法を説明する。
まず、パワーモジュール４ａのエミッタ端子１５ａと接続導体１８の端子１８ａとを接続し、パワーモジュール４ｂのコレクタ端子１４ｂと接続導体１８の端子１８ｂとを接続する。次に、Ｐ側導体１６ａに複数個のコンデンサエレメント９のうちの半分のコンデンサエレメント９のＰ側端子を、またＮ側導体１６ｂに残りの複数個のコンデンサエレメント９のＮ側端子を接続する。次に、コンデンサエレメント９が接続されたＰ側導体１６ａとＮ側導体１６ｂとを組合せ、コンデンサエレメント９をすべて導体１６ａと導体１６ｂに接続して、フィルタコンデンサ２を形成する。Ｐ側導体１６ａとＮ側導体１６ｂとを組合せる際には、Ｐ側導体１６ａ３とＮ側導体１６ｂ３との間に空間を有するように組み合わせる。次に、フィルタコンデンサ２の前記空間に絶縁物１９ａ、１９ｂを適宜挿入したのち、前記空間に接続導体１７を貫通させる。なお、絶縁物１９ａ、１９ｂは接続導体１８とＰ側導体１６ａ４及びＮ側導体１６ｂ４との間にも挿入される。この後、パワーデバイス４ａのコレクタ端子１４ａと第２直流端子のＰ側端子１３ａ、パワーデバイス４ｂのエミッタ端子１５ｂと第２直流端子のＮ側端子１３ｂとを接続して組立を完了する。
なお、この組立過程のうち、少なくとも導体１６ａ、１６ｂと複数のコンデンサエレメント９、望ましくは絶縁物１９ａ、１９ｂも含めて、予め樹脂などでモールド一体形成することによって、フィルタコンデンサ２を１つの導体内蔵型のフィルタコンデンサとして構成することにより、更に組立を容易にし、組立て時間を短縮することが可能である。
【００２７】
次に、本実施の形態による電力変換装置において用いられる各導体は、常に同じ値の逆方向の電流が流れる導体と平行近接の位置関係を持つことを示す。特に定常時に流れる負荷電流と負荷電流の転流時に流れるダイオードの逆回復電流との２つの場合について説明する。
【００２８】
まず、負荷電流が流れる経路について図７、図８を用いて説明する。図７はこの説明のためにＰ側導体１６ａと接続導体１７、１８とを作為的に抽出した図であり、図８は電流経路を説明するための回路図である。なおコンデンサエレメント９は省略する。
パワーデバイス４ａが導通している場合には、負荷電流は図８に矢印で示す経路で流れる。負荷に流れ出る電流について記載したが、負荷から流れ込む電流については矢印の向きが変わるだけで、本質的な違いは無い。図８に示した電流は、図７において、矢印に示すように、第１直流端子のＰ側端子１２ａから接続導体１６ａの中心部を通って第２直流端子のＰ側端子１３ａ、パワーデバイス４ａのコレクタ端子１４ａ、エミッタ端子１５ａ、端子１８ａを経、接続導体１８、１７を介して出力端子５に至る経路を流れる。図７より、前記経路において、各導体のどの部分を見ても必ず同じ大きさの電流が流れるような対となる平行導体部分が存在する。この条件は負荷電流の大きさが変化しても成立する。従って、この経路を流れる電流によって生じる磁力線を相殺する効果は最大限に発揮されるような構造になっている。
【００２９】
次に、負荷電流の転流時に流れる経路について図９、図１０を用いて説明する。図９はこの説明のためにＰ側導体１６ａの一部分（１６ａ４）と、Ｎ側導体１６ｂの一部分（１６ｂ４）と、接続導体、１７、１８を作為的に抽出した図であり、図１０は電流経路を説明するための回路図である。
負荷電流がパワーモジュール４ｂのダイオード７ｂに流れている状態で、ＩＧＢＴ６ｂにオフ信号が与えられた後にＩＧＢＴ６ａがターンオンするとダイオード７ｂの逆回復動作を伴うことから、図１０に示す直流電源１を短絡するような経路で電流が過渡的に流れる。即ち、図１０において矢印に示すように、第１直流端子のＰ側端子１２ａから、第２直流端子のＰ側端子１３ａ、パワーモジュール４ａのコレクタ端子１４ａ、エミッタ端子１５ａ、端子１８ａ、接続導体１８、端子１８ｂ、パワーモジュール４ｂのコレクタ端子１４ｂ、エミッタ端子１５ｂ、第２直流端子のＮ側端子１３ｂ、第１直流端子のＮ側端子１２ｂに至る経路を流れる。このような経路においては、図９に示すように、特にＰ側導体の第２直流端子側部分１６ａ４、及びＮ側導体の第２直流端子側部分１６ｂ４において、必ず電流の変化率が等しくなるような対となる平行導体部分が存在する。即ち、アーム接続導体１８がＰ側導体１６ａ４、１６ｂ４に略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されている。図９には図示されていないが、Ｐ側導体の第１直流端子側部分１６ａ３、及びＮ側導体の第１直流端子側部分１６ｂ３においても、これらは互いに略平行に配置されており、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されている。従って、この経路を流れる電流の変化率によって生じる磁力線を相殺する効果は最大限に発揮されると同時に、相互結合によって浮遊インダクタンスの最小化効果は最大限に発揮されるような構造になっている。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、図２、図３に示すように、一対の第２直流端子１３ａ、１３ｂは、フィルタコンデンサ２の本体より外側に突出して設けられており、突出した前記一対の第２直流端子１３ａ、１３ｂに、パワーモジュール４ａのコレクタ端子とパワーモジュール４ｂのエミッタ端子とをそれぞれ接続するので、組立てが容易であり、装置のコストを低減することができる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態では、Ｐ側端子とＮ側端子とで構成される１対の直流端子を２組備え、それぞれのＰ側端子間、及びＮ側端子間を接続する導体をフィルタコンデンサ内に内蔵し、かつこれら導体の配置を工夫したので、配線インダクタンスを減少させ、サージ発生要因自体を大幅に低減させることが可能となる。また、これにより、サージ抑制部品の寸法や容量を小さくし、あるいは不要にして、装置自体の信頼性向上と小形化、低コスト化を図ることが可能となる。また、パワーモジュールとの接続を簡素化でき、装置の組立コストを低減することができる。
また、Ｐ側導体、Ｎ側導体、アーム接続導体、出力端子接続導体等の各導体を幅広の板状導体で構成したので、さらに配線インダクタンスを減少させることが可能となる。
また、パワーモジュールの電極が分割されている場合にはインピーダンスが均等に配分される構成となり、分割された各電極に流れる電流が不平衡になることがない。
【００３２】
また、出力端子５は、フィルタコンデンサ内に空間を設けて接続導体によりフィルタコンデンサ内を貫通させて取り出すようにしたので、使用する導体として積層導体を使用する必要がないので、装置コストを低減することができる。
【００３３】
また、フィルタコンデンサ２としてモールドタイプコンデンサを適用することにより、必要な導体をフィルタコンデンサ内に内蔵でき、装置の組立を簡素化できる。また、積層導体、所謂ラミネートブスバーを用いる必要がなくなるため、装置コストを低減することができる。
【００３４】
また、第１直流端子と第２直流端子との間で複数のコンデンサエレメントを板状の導体により並列に接続しているので、フィルタコンデンサの必要容量が大きくなり、フィルタコンデンサの筐体寸法が大きくなった場合にも、内部インダクタンスを下げることができるため、パワーモジュールのスイッチング時に発生するサージ電圧が抑制でき、装置の信頼性を向上できる。
【００３５】
また、接続導体１７、１８とＰ側導体１６ａとの間、及び接続導体１７、１８とＮ側導体１６ｂとの間に、それぞれ絶縁物を挿入しているので、絶縁距離を空間によって確保するのではなく、絶縁物の沿面で確保でき、各導体を近接配置できるため、相互インダクタンスによる浮遊インダクタンスの低減が図れ、パワーモジュールのスイッチング時に発生するサージ電圧が抑制でき、装置の信頼性が向上できる。
【００３６】
また、ＩＧＢＴとダイオードとが同一モジュールに収納されたＩＧＢＴモジュールを用いているので、パワーモジュールとして標準品を使用することができ、装置コストを低減することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、フィルタコンデンサ２は第１の直流端子１２ａ、１２ｂと、第２の直流端子１３ａ、１３ｂとを有し、かつフィルタコンデンサ２に形成された空間内を、出力端子５に接続される接続導体１７が貫通するように構成して、出力端子５を第１の直流端子側から取り出せるように構成したが、上記接続導体１７をフィルタコンデンサ内に内蔵して、例えばフィルタコンデンサ２の第１直流端子側に、出力端子５と常に同電位にある出力端子を備えた構成としてもよく、パワーモジュールとの接続等が簡素化でき、装置の組立コストを低減することができる。
【００３８】
また、コンデンサエレメント９の形状については、一例として円柱形状のものを適用した図を示したが、特に円柱状の形状である必要はなく、例えば直方体状の形状であっても同様の効果が得られる。
【００３９】
なお、図４、図５において、例えば導体１６ａ、１６ｂ、１７、１８などを一体成形された導体として図示したが、特に一体成形される必要はなく、幾つかの導体を繋ぎあわせて形成しても良いことは言うまでもない。
また、パワーモジュールの具体例としてＩＧＢＴとダイオードが内蔵されたものについて説明したが、特にＩＧＢＴに限定される必要はなく、ＭＯＳＦＥＴや他の自己消弧型半導体素子であっても構わない。また、自己消弧型半導体素子やダイオードの材質についてはシリコンであっても良いし、新しい半導体材料として例えばシリコンカーバイドであっても構わない。
【００４０】
本実施の形態において、パワーモジュール４ａ、４ｂの冷却フィンについては触れなかったが、冷却フィンはパワーモジュール４ａ、４ｂに個別に装着しても良いし、共通な冷却フィンに２つのパワーモジュール４ａ、４ｂを装着しても良い。
【００４１】
実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成を示す図であり、各アームは、直列接続された複数（ここでは２個）のパワーモジュールで構成されている。図において、４ａ、４ｂはＰ側アームを構成するパワーモジュール、４ｃ、４ｄはＮ側アームを構成するパワーモジュールである。各アームにおいて、直列接続されるパワーモジュールの数は任意に設定できる。第２直流端子のＰ側端子１３ａは最も高電位にあるパワーモジュール４ａのコレクタ端子１４ａに接続され、第２直流端子のＰ側端子１３ｂは最も低電位にあるパワーモジュール４ｄのエミッタ端子１５ｄに接続される。出力端子５はパワーモジュール４ｂのエミッタ端子１５ｂとパワーモジュール４ｃのコレクタ端子１４ｃとの接続点の延長として設けられている。また、Ｐ側アームのパワーモジュール４ｂのエミッタ端子１５ｂとＮ側アームのパワーモジュール４ｄのコレクタ端子１４ｃとを接続するアーム接続導体１８の他に、各アームのパワーモジュール間を接続する接続導体、即ち接続導体パワーモジュール４ａとパワーモジュール４ｂ、パワーモジュール４ｃとパワーモジュール４ｄの各々エミッタ端子とコレクタ端子を接続するための接続導体２０ａ、２０ｂが必要となり、これら接続導体２０ａ、２０ｂは接続導体１８と同様、Ｐ側導体１６ａ及びＮ側導体１６ｂの第２直流端子側部分、即ちＰ側導体１６ａ４及びＮ側導体１６ｂ４と略平行に配置される。
【００４２】
電力変換装置としての構造の考え方は図２、図３に記載したものと変更なく適用することができ、各導体は、常に同じ値の逆方向の電流が流れる導体と平行近接の位置関係を持つ。
【００４３】
本実施の形態の構成では、各アームにおいて、複数のパワーモジュールを直列接続しているので、実施の形態１の効果に加え、装置の高圧出力化を図ることができるため、装置の適用範囲が拡大する。
【００４４】
なお、パワーモジュールの冷却フィンについては、本実施の形態のような直列接続の場合には各パワーモジュールの電位が異なることから、各々のパワーモジュールに個別に冷却フィンを装着することが、パワーモジュールに過度な絶縁を持たせないようにする意味でも適当である。
【００４５】
実施の形態３．
図１２は本発明の実施の形態３による電力変換装置の回路構成を示す図であり、多相構成の電力変換装置の回路構成を示す。本実施の形態３では、図１に示す回路構成の電力変換ユニットを複数組有し、各フィルタコンデンサ２の第１直流端子におけるＮ側端子１２ａ同士、及び各フィルタコンデンサ２の第１直流端子におけるＰ側端子１２ｂ同士を並列に接続する。なお、図１２において、相数は２としたが、相数は任意に選ぶことが可能である。
例えば車両用推進装置においては、一般に３相インバータとブレーキ回路が必要となるが、このブレーキ回路が同じユニットとして構成可能な場合には、４相構成が適用されることになる。このような構成を実現するためには、各ユニットにおける第１直流端子１２ａ、１２ｂを並列に接続することが有利である。なぜならフィルタコンデンサ２の等価合成容量を増加できるため、直流電圧のリップル低減、即ち安定化に貢献することになるからである。特に互いの第１直流端子１２ａ、１２ｂを平行導体によって並列接続することは、並列接続部の低インダクタンス化が図れることから好ましい方策である。
【００４６】
このような構成とすることにより、容易に多相出力構成が実現できる。また、直流電圧を制御するチョッパ機能をこのモジュールに持たせることによって、同じ電力変換ユニットを汎用的に用いることが可能となり、装置コストを低減することができる。
【００４７】
実施の形態４．
図１３は本発明の実施の形態４による電力変換装置の回路構成を示す図であり、出力端子５をフィルタコンデンサ２の第１直流端子１２ａ、１２ｂの間から取り出さない構成の電力変換装置である。この場合には、出力端子５は図１に図示された出力端子と反対の方向に取り出すため、負荷電流による磁力線をＰ側導体１６ａとＮ側導体１６ｂとによって打ち消すことはできないが、逆回復電流による磁力線を打ち消すことはできる。
フィルタコンデンサ２としては、前述したものをそのまま適用することができるし、その際、絶縁物１９ａ、１９ｂを取り除いた構造のものを接続してもよい。また、フィルタコンデンサ２は出力端子５とは無関係となるので、第１直流端子１２ａ、１２ｂと第２直流端子１３ａ、１３ｂとを備えたものとなる。
【００４８】
なお、図１１に示す構成と同様の電力変換装置に対しても、上記実施の形態と同様に、出力端子を反対方向に取り出すようにしても良い。
【００４９】
また、出力端子５を取り出す位置は、上記各実施の形態の位置でなくともよい。例えば、フィルタコンデンサ２の第１直流端子１２ａ、１２ｂの間ではなく、第１直流端子１２ａ、１２ｂ側の他の位置であっても良く、出力端子接続導体１７がＰ側導体１６ａまたはＮ側導体１６ｂの一部と略平行に配置されるような位置であっても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体とは少なくとも一部分が略平行に配置された構成としたので、電力変換装置の導体配線の不均衡によるノイズの発生が抑制できる効果がある。また、配線インダクタンスを減少させ、サージ発生要因自体を大幅に低減させることが可能となる。また、ノイズやサージの抑制部品の寸法や容量を小さくし、あるいは不要にして、装置自体の信頼性向上と小形化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００５１】
また、本発明によれば、少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとを直列接続するアーム接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成したので、前記効果と同様の効果がある。
【００５２】
また、本発明によれば、少なくとも１つ以上のコンデンサエレメントにより構成され、直流電圧を受電または送電するフィルタコンデンサ、前記フィルタコンデンサのＰ側に接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＰ側アーム、前記フィルタコンデンサのＮ側に接続されると共に、前記Ｐ側アームと直列接続され、自己消弧型半導体素子とこの自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるダイオードとで構成されるＮ側アーム、及び前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとの直列接続点と接続される出力端子を備えた電力変換装置において、前記フィルタコンデンサは、直流電圧を受電または送電するＰ側端子とＮ側端子とで構成された一対の第１直流端子と、前記Ｐ側アームに接続されるＰ側端子と前記Ｎ側アームに接続されるＮ側端子とで構成された一対の第２直流端子と、前記第１直流端子のＰ側端子と前記第２直流端子のＰ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＰ側に接続されるＰ側導体と、前記第１直流端子のＮ側端子と前記第２直流端子のＮ側端子とを接続すると共に、前記コンデンサエレメントのＮ側に接続されるＮ側導体とを備え、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体とは少なくとも一部分が略平行に配置され、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、前記Ｐ側アームと前記Ｎ側アームとを直列接続するアーム接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成したので、前記効果と同様の効果がある。
【００５３】
また、本発明によれば、前記装置において、Ｐ側アームとＮ側アームとの直列接続点と出力端子とを接続する出力端子接続導体は、少なくともＰ側導体またはＮ側導体の一部と略平行に配置されているので、浮遊インダクタンスが低減できるため、スイッチング時のサージ電圧が抑制でき、装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５４】
また、本発明によれば、前記装置において、フィルタコンデンサは、Ｐ側導体とＮ側導体との間に出力端子接続導体を貫通させることができる空間を有し、前記出力端子接続導体は、前記空間を貫通して取り出せるように配置されているので、上記効果に加え、積層導体を使用する必要が無いため、装置コストを低減できる効果がある。
【００５５】
また、本発明によれば、前記装置において、空間を貫通する出力端子接続導体とＰ側導体との間、及び空間を貫通する前記出力端子接続導体とＮ側導体との間に絶縁物が挿入されているので、各導体を近接配置できるため、相互インダクタンスによる浮遊インダクタンスの低減が図れ、パワーモジュールのスイッチング時に発生するサージ電圧が抑制でき、装置の信頼性が向上できる。
【００５６】
また、本発明によれば、前記装置において、フィルタコンデンサは、少なくとも２つ以上の複数のコンデンサエレメントと、これら複数のコンデンサエレメントを並列接続するＰ側導体及びＮ側導体とをモールド成形した構成であるので、必要な導体をフィルタコンデンサ内に内蔵でき、装置の組立を簡素化できる。また、積層導体を用いる必要がなくなるため、装置コストを低減することができる。
【００５７】
また、本発明によれば、前記装置において、一対の第２直流端子は、フィルタコンデンサの本体より外側に突出して設けられ、突出した前記一対の第２直流端子に、Ｐ側アームの自己消弧型半導体素子のコレクタ端子とＮ側アームの自己消弧型半導体素子のエミッタ端子とをそれぞれ接続するので、組立てが容易であり、装置のコストを低減することができる。
【００５８】
また、本発明によれば、前記装置において、フィルタコンデンサはＰ側アームとＮ側アームとの直列接続点と常に同電位にある出力端子を備えたので、パワーモジュールとの接続等が簡素化でき、装置の組立コストを低減することができる。
【００５９】
また、本発明によれば、前記装置において、Ｐ側アームおよびＮ側アームを、それぞれ複数個の直列接続された自己消弧型半導体素子とこれら自己消弧型半導体素子の各々に逆並列に接続されるダイオードとで構成したので、装置の高圧出力化を図ることができるため、装置の適用範囲が拡大する。
【００６０】
また、本発明によれば、前記装置において、Ｐ側導体とＮ側導体の少なくとも第２直流端子側部分は、Ｐ側アームおよびＮ側アームを構成する複数個の自己消弧型半導体素子を直列接続する接続導体と略平行に配置され、かつ電流の流れる方向が逆方向となるように構成されているので、配線インダクタンスを減少させ、サージ発生要因自体を大幅に低減させることが可能となる。
【００６１】
また、本発明によれば、前記装置において、フィルタコンデンサとＰ側アームとＮ側アームと出力端子とで構成される電力変換ユニットを複数組有し、各フィルタコンデンサの第１直流端子におけるＮ側端子同士、及び各フィルタコンデンサの第１直流端子におけるＰ側端子同士を並列に接続したので、容易に多相出力構成が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による電力変換装置の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電力変換装置の構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わるＰ側導体の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わる接続導体の構造を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係わるパワーモジュールの具体的構造を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わる負荷電流の経路を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係わる負荷電流の経路を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係わる逆回復現象によって流れる電流の経路を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わる逆回復現象によって流れる電流の経路を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１４】従来の電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１５】従来の電力変換装置におけるパワーモジュールとフィルタコンデンサとの接続構造を示す図である。
【図１６】従来の電力変換装置におけるコンデンサ群８の構造を示す図である。
【符号の説明】
１　直流電源、２　フィルタコンデンサ、３　インバータ部、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ　パワーモジュール、５　出力端子、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ　ＩＧＢＴ、７ａ、７ｂ，７ｃ，７ｄ　ダイオード、８ａ，８ｂ　コンデンサ群、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ　コンデンサエレメント、１０ａ，１０ｂ導体、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ　板状導体、１２ａ　第１直流端子のＰ側端子、１２ｂ　第１直流端子のＮ側端子、１３ａ　第２直流端子のＰ側端子、１３ｂ　第２直流端子のＮ側端子、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ　コレクタ端子、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ　エミッタ端子、１６ａ，１６ａ１，１６ａ２，１６ａ３，１６ａ４　Ｐ側導体、１６ｂ，１６ｂ１，１６ｂ２，１６ｂ３，１６ｂ４　Ｎ側導体、１７　出力端子接続導体、１８　アーム接続導体、１８ａ，１８ｂ　端子、１９ａ，１９ｂ　絶縁物、２０ａ，２０ｂ　接続導体。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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