(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータ部及びインバータ部を有し、前記コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子と前記インバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタック毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、前記各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、前記コンデンサの正側端子が前記正極母線に接続され、負側端子が前記負極母線に接続され、前記電流検出手段が前記コンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
前記正極母線及び負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、前記スタックから導出された正極端子を前記正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、前記スタックから導出された負極端子を前記負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、前記コンデンサの正側端子を前記正極母線の一端に接続し、前記コンデンサの負側端子を前記負極母線の他端に接続した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記負極母線、前記コンデンサの正側端子を前記正極母線に接続する第１の母線接続導体及び前記コンデンサの負側端子を前記負極母線に接続する第２の母線接続導体として同一の材料を用い、前記第１の母線接続導体と比較して前記第２の母線接続導体の断面積をより大きくし、かつ、前記第２の母線接続導体と比較して前記負極母線の断面積をより大きくした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】
コンバータ部及びインバータ部を有し、前記コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子と前記インバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタック毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、前記各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、前記コンデンサの正側端子が前記正極母線に接続され、負側端子が前記負極母線に接続され、前記電流検出手段が前記コンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
前記正極母線及び負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、前記スタックから導出された正極端子を前記正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、前記スタックから導出された負極端子を前記負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、前記コンデンサの正側端子をそれぞれ第１の母線接続導体によって前記正極母線の一端及び他端に接続し、前記コンデンサの負側端子を第２の母線接続導体によって前記負極母線の中間部に接続し、前記第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
コンバータ部及びインバータ部を有し、前記コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子と前記インバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタック毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、前記各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、前記コンデンサの正側端子が前記正極母線に接続され、負側端子が前記負極母線に接続され、前記電流検出手段が前記コンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
前記正極母線及び負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、前記スタックから導出された正極端子を前記正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、前記スタックから導出された負極端子を前記負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、前記コンデンサの正側端子を第１の母線接続導体によって前記正極母線中間部に接続し、前記コンデンサの負側端子をそれぞれ第２の母線接続導体によって前記負極母線の一端及び他端に接続し、前記第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
前記正極母線と負極母線とを、絶縁性の部材を介して、近接させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
コンバータ部及びインバータ部を有し、前記コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子と前記インバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタックの相毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、前記各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、前記コンデンサの正側端子が前記正極母線に接続され、負側端子が前記負極母線に接続され、前記電流検出手段が前記コンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
前記スタックから導出された前記コンバータ部の正極端子を第１の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、前記スタックから導出されたコンバータ部の負極端子を第１の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
前記スタックから導出された前記インバータ部の正極負極端子を第２の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、前記スタックから導出された前記インバータの負極端子を第２の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
前記第１及び第２の正極母線、並びに、第１及び第２の負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、かつ、前記第１及び第２の正極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続すると共に、前記第１及び第２の負極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続し、
前記コンデンサの正側端子を前記第１及び第２の正極母線が相互接続される一端の相互接続部に第１の母線接続導体によって接続し、前記コンデンサの負側端子を前記第１及び第２の負極母線が相互接続される他端の相互接続部に第２の母線接続導体によって接続し、前記第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いた、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
コンバータ部及びインバータ部を有し、前記コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子と前記インバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタックの相毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、前記各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、前記コンデンサの正側端子が前記正極母線に接続され、負側端子が前記負極母線に接続され、前記電流検出手段が前記コンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
前記スタックから導出された前記コンバータ部の正極端子を第１の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、前記スタックから導出されたコンバータ部の負極端子を第１の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
前記スタックから導出された前記インバータ部の正極負極端子を第２の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、前記スタックから導出された前記インバータの負極端子を第２の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
前記第１及び第２の正極母線、並びに、第１及び第２の負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、かつ、前記第１及び第２の正極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続すると共に、前記第１及び第２の負極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続し、
前記コンデンサの正側端子を前記第１及び第２の正極母線が相互接続される両端の各相互接続部に第１の母線接続導体によって接続し、前記コンデンサの負側端子を前記第１及び第２の負極母線が相互接続される中間部の相互接続部に第２の母線接続導体によって接続し、前記第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いた、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
コンバータ部及びインバータ部を有し、前記コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子と前記インバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタックの相毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、前記各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、前記コンデンサの正側端子が前記正極母線に接続され、負側端子が前記負極母線に接続され、前記電流検出手段が前記コンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
前記スタックから導出された前記コンバータ部の正極端子を第１の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、前記スタックから導出されたコンバータ部の負極端子を第１の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
前記スタックから導出された前記インバータ部の正極負極端子を第２の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、前記スタックから導出された前記インバータの負極端子を第２の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
前記第１及び第２の正極母線、並びに、第１及び第２の負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、かつ、前記第１及び第２の正極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続すると共に、前記第１及び第２の負極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続し、
前記コンデンサの正側端子を前記第１及び第２の正極母線が相互接続される中間部の相互接続部に第１の母線接続導体によって接続し、前記コンデンサの負側端子を前記第１及び第２の負極母線が相互接続される両端の各相互接続部に第２の母線接続導体によって接続し、前記第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いた、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
前記第１の正極母線と前記第１の負極母線とを、絶縁性の部材を介して、近接させ、前記第２の正極母線と前記第２の負極母線とを、絶縁性の部材を介して、近接させたことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記正極母線の中間から見て一端側と他端側にそれぞれ電流の変化を検出する短絡検出手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機等の負荷に可変周波数の電力を供給するための電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動機に可変周波数の電力を供給するための電力変換装置は、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して負荷である電動機に供給する。直流電圧が直接得られない場合には、コンバータ装置を設けて交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換する。
【０００３】
図１５は、３相交流電源７の交流電圧をコンバータ装置８で直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ装置１０で所定の周波数の交流電圧に変換して電動機を駆動する電力変換装置を示している。コンバータ装置８では、３相交流電源７のＲ相電圧が直列に接続された半導体素子８ＵＰと８ＵＮの相互接続点に印加され、Ｓ相電圧が直列に接続された半導体素子８ＶＰと８ＶＮの相互接続点に印加され、Ｔ相電圧が直列に接続された半導体素子８ＷＰと８ＷＮの相互接続点に印加されて直流電圧に変換され、この直流電圧が正極母線Ｐ及び負極母線Ｎから取り出され、さらに、正極母線Ｐ及び負極母線Ｎ間に接続された平滑コンデンサ９で平滑されてインバータ装置１０に供給される。
【０００４】
インバータ装置１０では、正極母線Ｐ及び負極母線Ｎ間に直列に接続された半導体素子１０ＵＰと１０ＵＮの相互接続点からＵ相電圧を、半導体素子１０ＶＰと１０ＶＮの相互接続点からＶ相電圧を、半導体素子１０ＷＰと１０ＷＮの相互接続点からＷ相電圧を取り出し、電動機２０に供給する。
【０００５】
なお、各半導体素子として、例えばＩＧＢＴが用いられる。また、上記のように構成された電力変換装置では、コンバータ装置の１相分とインバータ装置の１相分とが１スタックとして組み込まれ、３個のスタックで１台の電力変換装置が構成される。
【０００６】
図１６は、コンバータ装置８のＲ相電圧が印加される半導体素子とインバータ装置のＵ相電圧が出力される半導体素子のスタック（以下、Ｒ／Ｕ相スタックという）１、コンバータ装置８のＳ相電圧が印加される半導体素子とインバータ装置のＶ相電圧が出力される半導体素子のスタック（以下、Ｓ／Ｖ相スタックという）２、コンバータ装置８のＴ相電圧が印加される半導体素子とインバータ装置のＷ相電圧が出力される半導体素子のスタック（以下、Ｔ／Ｗ相スタックという）３がそれぞれ正極母線Ｐと負極母線Ｎとに接続されてなる電力変換装置と、この電力変換装置の正極母線Ｐ及び負極母線Ｎ間に、短絡検出用電流センサ４を介して、短絡回路コンデンサ５がそれぞれ母線接続導体１１，１２によって接続されてなる素子短絡検出回路とを示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２、Ｔ／Ｗ相スタック３を接続する正極母線Ｐ、負極母線Ｎ間に素子短絡検出回路を接続する構成において、半導体素子が何らかの原因で破損した場合に、関連する半導体素子の破損を防ぐべく、最初の破損を検出した後にゲート信号を遮断するため、全相の半導体素子を一旦オン状態とし、ゲート絞り手段によって、半導体素子に流れる電流を減少させてから遮断する。しかし素子破損、短絡を検出する際に破損した相によって、短絡検出時間の差によって各相間で保護動作のばらつきが生じ、特に短パルス状の短絡信号が半導体素子に印加された場合、短絡検出時間差によって、ゲート信号が割れた状態となり、その際に非常に大きなサージ電圧が発生し、保護動作時に素子への負担が大きくなって素子が破壊する恐れがあった。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するために成されたもので、各相の短絡検出時間を短縮すると共に、その時間差を低く抑えることのできる電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
正極母線Ｐ及び負極母線Ｎ間に短絡検出用電流センサ４及び短絡回路コンデンサ５を接続して構成される素子短絡検出回路では、その短絡検出手段は短絡検出用電流センサ４から得られる電流レベルで行われる。そのため、短絡検出用電流センサ４がどの相でも同一の出力を得るには、素子短絡検出回路から各相のスタックまでのインピーダンスが全て同等であることが求められていた。そのため各スタックから素子短絡検出回路の配線、接続導体の距離を全ての相から見て、同等になるように構成する必要があった。
【００１０】
また短絡検出時間の遅れは素子に対して、大きな負担をかけることになるため、検出時間を早くするための低インピーダンス化を行う必要もあった。
【００１１】
そこで、請求項１に係る発明は、
コンバータ部及びインバータ部を有し、コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子とインバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタック毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、コンデンサの正側端子が正極母線に接続され、負側端子が負極母線に接続され、電流検出手段がコンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
正極母線及び負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、スタックから導出された正極端子を正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、スタックから導出された負極端子を負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、コンデンサの正側端子を正極母線の一端に接続し、コンデンサの負側端子を負極母線の他端に接続した、
ことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電力変換装置において、負極母線、コンデンサの正側端子を正極母線に接続する第１の母線接続導体及びコンデンサの負側端子を負極母線に接続する第２の母線接続導体として同一の材料を用い、第１の母線接続導体と比較して第２の母線接続導体の断面積をより大きくし、かつ、第２の母線接続導体と比較して負極母線の断面積をより大きくしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、
コンバータ部及びインバータ部を有し、コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子とインバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタック毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、コンデンサの正側端子が正極母線に接続され、負側端子が負極母線に接続され、電流検出手段がコンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
正極母線及び負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、スタックから導出された正極端子を正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、スタックから導出された負極端子を負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、コンデンサの正側端子をそれぞれ第１の母線接続導体によって正極母線の一端及び他端に接続し、コンデンサの負側端子を第２の母線接続導体によって負極母線の中間部に接続し、第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、
コンバータ部及びインバータ部を有し、コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子とインバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタック毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、コンデンサの正側端子が正極母線に接続され、負側端子が負極母線に接続され、電流検出手段がコンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
正極母線及び負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、スタックから導出された正極端子を正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、スタックから導出された負極端子を負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、コンデンサの正側端子を第１の母線接続導体によって正極母線中間部に接続し、コンデンサの負側端子をそれぞれ第２の母線接続導体によって負極母線の一端及び他端に接続し、第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、正極母線と負極母線とを、絶縁性の部材を介して、近接させたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、
コンバータ部及びインバータ部を有し、コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子とインバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタックの相毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、コンデンサの正側端子が正極母線に接続され、負側端子が負極母線に接続され、電流検出手段がコンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
スタックから導出されたコンバータ部の正極端子を第１の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、スタックから導出されたコンバータ部の負極端子を第１の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
スタックから導出されたインバータ部の正極負極端子を第２の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、スタックから導出されたインバータの負極端子を第２の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
第１及び第２の正極母線、並びに、第１及び第２の負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、かつ、第１及び第２の正極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続すると共に、第１及び第２の負極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続し、
コンデンサの正側端子を第１及び第２の正極母線が相互接続される一端の相互接続部に第１の母線接続導体によって接続し、コンデンサの負側端子を第１及び第２の負極母線が相互接続される他端の相互接続部に第２の母線接続導体によって接続し、第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いた、
ことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７に係る発明は、
コンバータ部及びインバータ部を有し、コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子とインバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタックの相毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、コンデンサの正側端子が正極母線に接続され、負側端子が負極母線に接続され、電流検出手段がコンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
スタックから導出されたコンバータ部の正極端子を第１の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、スタックから導出されたコンバータ部の負極端子を第１の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
スタックから導出されたインバータ部の正極負極端子を第２の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、スタックから導出されたインバータの負極端子を第２の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
第１及び第２の正極母線、並びに、第１及び第２の負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、かつ、第１及び第２の正極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続すると共に、第１及び第２の負極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続し、
コンデンサの正側端子を第１及び第２の正極母線が相互接続される両端の各相互接続部に第１の母線接続導体によって接続し、コンデンサの負側端子を第１及び第２の負極母線が相互接続される中間部の相互接続部に第２の母線接続導体によって接続し、第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いた、
ことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８に係る発明は、
コンバータ部及びインバータ部を有し、コンバータ部の第ｎ（ｎ＝１，２，３）相のスイッチング素子とインバータ部の第ｎ相のスイッチング素子とがスタックとして収納されると共に、スタックの相毎に正極端子及び負極端子がそれぞれ導出され、各スタックの正極端子が外部の正極母線に共通接続され、負極端子が外部の負極母線に共通接続された電力変換器と、電流検出手段及びコンデンサを有し、コンデンサの正側端子が正極母線に接続され、負側端子が負極母線に接続され、電流検出手段がコンデンサに直列に接続された素子短絡検出回路とを備える電力変換装置において、
スタックから導出されたコンバータ部の正極端子を第１の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、スタックから導出されたコンバータ部の負極端子を第１の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
スタックから導出されたインバータ部の正極負極端子を第２の正極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続すると共に、スタックから導出されたインバータの負極端子を第２の負極母線を形成する導体の両端と中間部を含む３箇所に所定の相順に接続し、
第１及び第２の正極母線、並びに、第１及び第２の負極母線として両端間のインピーダンスが等しい導体を用い、かつ、第１及び第２の正極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続すると共に、第１及び第２の負極母線を両端と中間部を含む少なくとも３箇所で接続し、
コンデンサの正側端子を第１及び第２の正極母線が相互接続される中間部の相互接続部に第１の母線接続導体によって接続し、コンデンサの負側端子を第１及び第２の負極母線が相互接続される両端の各相互接続部に第２の母線接続導体によって接続し、第１及び第２の母線接続導体として材質、断面積及び長さの等しいものを用いた、
ことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９に係る発明は、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電力変換装置において、第１の正極母線と第１の負極母線とを、絶縁性の部材を介して、近接させ、第２の正極母線と第２の負極母線とを、絶縁性の部材を介して、近接させたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、正極母線の中間から見て一端側と他端側にそれぞれ電流の変化を検出する短絡検出手段を設けたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る電力変換装置の第１の実施形態の構成を示す回路図である。図中、図１５と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。ここで、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３がその外部に配置された正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間に接続されている。これらの正極母線Ｐ及び負極母線Ｎのうち、Ｔ／Ｗ相スタック３が接続される部位の正極母線Ｐの一端部からハイパロン線（登録商標）でなる母線接続導体１１が導出され、短絡検出用電流センサ４を介して、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子に接続され、また、Ｒ／Ｕ相スタック１が接続される部位の負極母線Ｎの一端部からハイパロン線でなる母線接続導体１２が導出され、短絡回路コンデンサ５の（−）側端子に接続されている。
【００２２】
図２は図１にその構成が示された電力変換装置の等価回路図である。ここで、正極母線ＰにおけるＲ／Ｕ相スタック１が接続される部位とＴ／Ｗ相スタック３が接続される部位との間の長さ方向のインピーダンスをＸｐとし、負極母線ＮにおけるＲ／Ｕ相スタック１が接続される部位とＴ／Ｗ相スタック３が接続される部位との間の長さ方向のインピーダンスをＸｎとする。そして、正極母線Ｐと負極母線Ｎの長さ方向の中間にＳ／Ｖ相スタック２が接続されておれば、Ｒ／Ｕ相スタック１及びＳ／Ｖ相スタック２間の正極母線ＰのインピーダンスはＸｐ／２、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３間の正極母線ＰのインピーダンスはＸｐ／２となり、Ｒ／Ｕ相スタック１及びＳ／Ｖ相スタック２間の負極母線ＮのインピーダンスはＸｎ／２、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３間の負極母線ＮのインピーダンスはＸｎ／２となる。
【００２３】
また、正極母線Ｐと負極母線Ｎとに同じ材料が使用されておればＸｐ＝Ｘｎである。従って、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子を正極母線Ｐに接続する母線接続導体１１のインピーダンスをＸｃｐ、同じく、短絡回路コンデンサ５の（−）側端子を負極母線Ｎに接続する母線接続導体１２のインピーダンスをＸｃｎとし、スタック内のインピーダンスをそれぞれＸｓｋとする。
【００２４】
この場合、Ｒ／Ｕ相スタック１で短絡が生じた場合、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子と（−）側端子との間のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｐ＋Ｘｓｋ＋Ｘｃｎである。また、Ｓ／Ｖ相スタック２で短絡が生じた場合、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子と（−）側端子との間のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｐ／２＋Ｘｓｋ＋Ｘｎ／２＋Ｘｃｎであり、Ｒ／Ｕ相スタック１と同じ値になる。さらに、Ｔ／Ｗ相スタック３で短絡が生じた場合、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子と（−）側端子との間のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｓｋ＋Ｘｎ＋Ｘｃｎであり、各相のどのスタックで素子破損により短絡が生じた場合でも、短絡回路コンデンサ５から見たインピーダンスは同一となり、どの相で短絡が生じても短絡検出用電流センサ４で同一な電流の立ち上がりとなり、相の違いによる検出時間差が解消される。
【００２５】
図３（ａ）は本発明に係る電力変換装置の第２の実施形態の構成を示す回路図である。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
ここで、Ｒ／Ｕ相スタック１内の正極母線Ｐ中に平滑コンデンサ１５及び１６が並列に接続され、正極母線Ｐ中にＲ相インピーダンスＸｒｐ及びＵ相インピーダンスＸｕｐを含み、負極母線Ｎ中にＲ相インピーダンスＸｒｎ及びＵ相インピーダンスＸｕｎを含み、これらのインピーダンスがスタック内インピーダンスＸｓｋを形成している。なお、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３もＲ／Ｕ相スタック１と回路構成は同様であるので、その詳細な回路図を省略している。
特に、この実施形態は、素子短絡検出回路を構成するＮ側接続導体の断面積を大きくする場合を例示したもので、例えば、正極母線Ｐと短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子とを接続する母線接続導体１１として断面積が１８ｍｍ２のハイパロン線を使用し、負極母線Ｎとして断面積が８０ｍｍ２のハイパロン線を使用した場合、短絡回路コンデンサ５の（−）側端子と負極母線Ｎとを接続する母線接続導体１２として断面積が３８ｍｍ２のハイバロン線を使用している。
【００２７】
次に、Ｎ側接続導体の断面積を大きくする理由を説明する。短絡時には、短絡相内では自相内の短絡電流と短絡相以外から流れ込む非常に大きな電流とが流れ、回路インピーダンスにより負極母線Ｎ側から見た負極側の半導体素子のエミッタ電位は上昇する。その後短絡電流検出後に保護動作を行う際は全相ゲート信号をオン状態とし、その電圧を絞りながらオフ状態にする。その際に自短絡相内に流れる電流と、他相から流れ込む電流、他相へ流れ出る電流が図３（ａ）に矢印で示すように複雑に重なり、その電流と自スタック内のインピーダンスＸｕｎ、Ｘｒｎ、母線インピーダンスＸｎ、短絡回路インピーダンスＸｃｎにより、短絡相のＮ側の半導体素子のエミッタ電位が複雑に変動する。そのため絞り動作時にその変動がゲート信号に重畳され、図３（ｂ）に示すように振動的になる。そこで、本実施形態では、Ｎ側接続導体の断面積を大きくして低インピーダンス化を図ることにより、図３（ｃ）に示すように、絞り動作中のＮ側ゲート信号を安定化させている。Ｎ側接続導体の断面積を大きくすることは、半導体素子が並列接続された構成の大容量の電力変換装置では短絡時の電流が大きいために、エミッタ電位の安定化の効果は大きい。
【００２８】
図４は本発明に係る電力変換装置の第３の実施形態の構成を示す回路図であり、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、Ｓ／Ｖ相スタック２の負極側の接続部である負極母線Ｎの中央部と短絡回路コンデンサ５の（−）側端子とがハイパロン線でなる母線接続導体１２により接続され、Ｒ／Ｕ相スタック１の正極側が接続される正極母線Ｐの一端及びＴ／Ｗ相スタック３の正極側が接続される正極母線Ｐの他端がそれぞれ等しい長さと等しい断面積を有し、ハイパロン線でなる母線接続導体１１によって短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子に接続されている。
【００２９】
図５は図４に示した実施形態の等価回路図である。Ｓ／Ｖ相スタック２の正極は正極母線Ｐの中点に接続され、Ｓ／Ｖ相スタック２の負極は負極母線Ｎの中点に接続されている。正極母線Ｐの両端間のインピーダンスをＸｐ、負極母線Ｎの両端間のインピーダンスをＸｎとすると、Ｒ／Ｕ相スタック１の正極とＳ／Ｖ相スタック２の正極との間のインピーダンスはＸｐ／２であり、Ｓ／Ｖ相スタック２の正極とＴ／Ｗ相スタック３の正極との間のインピーダンスもＸｐ／２である。同様に、Ｒ／Ｕ相スタック１の負極とＳ／Ｖ相スタック２の負極との間のインピーダンスはＸｎ／２であり、Ｓ／Ｖ相スタック２の負極とＴ／Ｗ相スタック３の負極との間のインピーダンスもＸｎ／２である。
【００３０】
そして、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子と正極母線Ｐの一端とを接続する母線接続導体１１のインピーダンスはＸｃｐであり、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子と正極母線Ｐの他端とを接続する母線接続導体１１のインピーダンスもＸｃｐであり、短絡回路コンデンサ５の（−）側端子と負極母線Ｎの中点とを接続する母線接続導体１２のインピーダンスはＸｃｎである。
【００３１】
いま、Ｒ／Ｕ相スタック１内で素子破損が起きた場合、短絡検出用コンデンサ（５）からＲ／Ｕ相スタック１へ電流が流れる。その際の電流経路のインピーダンスは、（Ｘｐ＋Ｘｃｐ）Ｘｃｐ／（Ｘｐ＋２Ｘｃｐ）＋Ｘｓｋ＋Ｘｎ／２＋Ｘｃｎとなる。
【００３２】
次に、Ｓ／Ｖ相スタック２内で素子破損が発生した場合は、同様にして、短絡回路コンデンサ５からＳ／Ｖ相スタック（２）へ電流が流れる。その際の電流経路のインピーダンスは、（Ｘｐ／２＋Ｘｃｐ）／２＋Ｘｓｋ＋Ｘｃｎとなる。
【００３３】
次に、Ｔ／Ｗ相スタック３内で素子破損が起きた場合、短絡回路コンデンサ５からＴ／Ｗ相スタック３へ電流が流れる。その際の電流経路のインピーダンスは、（Ｘｐ＋Ｘｃｐ）Ｘｃｐ／（Ｘｐ＋２Ｘｃｐ）＋Ｘｓｋ＋Ｘｎ／２＋Ｘｃｎとなる。
【００３４】
第１の実施形態のインピーダンスとは、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｔ／Ｗ相スタック３で短絡が生じた場合は、（Ｘｎ２＋２Ｘｃｎ２＋２ＸｃｎＸｎ）／２（Ｘｎ＋２Ｘｃｎ）＞０の改善が行われ、Ｓ／Ｖ相スタック２で短絡が発生した場合は、Ｘｃｐ／２＋３／４Ｘｎ＞０の改善が行われる。第１の実施形態と同様な線断面積、長さとした場合、本実施形態では各相の破損時の素子短絡検出回路から見たインピーダンスは低くなり検出速度を早くすることができる。
【００３５】
なお、特公平１０−３０８２３２号公報において、短絡時の制御について、短絡により異常電流を検出した場合、ゲート信号を同時に点弧して保護を行うことが開示されている。しかしながら、保護検出時間が遅れる場合に、幅の非常に狭い短絡パルスが印加された時、ゲート波形が割れたような状態になることがある。その波形を図６（ａ）〜（ｅ）に示す。このうち（ａ）は幅の狭い短絡パルス波形、（ｂ）は短絡検出用電流センサ４の出力波形と検出レベル、（ｃ）は短絡部以外のゲート波形、（ｄ）は短パルスの短絡パルス入力部のゲート波形、（ｅ）は正極母線Ｐ及び負極母線Ｎ間の電圧波形をそれぞれ示している。ここで、短絡パルス信号が終了してから、全相のゲート信号が半導体素子をそれぞれオン状態にすることになり、このときゲート信号が割れた状態になる。その際に短絡パルス入力により一旦電位が下がってからオン状態になるため、オン状態になった直後の正極母線Ｐ及び負極母線Ｎ間のサージ電圧は非常に高くなり素子を破損する恐れがあるが、本実施形態では検出時間を短縮することにより素子の破損を回避することができる。
【００３６】
図７は本発明に係る電力変換装置の第４の実施形態の構成を示す回路図である。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、Ｓ／Ｖ相スタック２の正極側の接続部である正極母線Ｐの中央部と短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子とがハイパロン線でなる母線接続導体１１により接続され、Ｒ／Ｕ相スタック１の負極側が接続される負極母線Ｎの一端及びＴ／Ｗ相スタック３の負極側が接続される負極母線Ｎの他端がそれぞれ等しい長さと等しい断面積を有し、ハイパロン線でなる母線接続導体１２によって短絡回路コンデンサ５の（−）側端子に接続されている。
【００３７】
図８は図７に示した実施形態の等価回路図である。Ｓ／Ｖ相スタック２の正極は正極母線Ｐの中点に接続され、Ｓ／Ｖ相スタック２の負極は負極母線Ｎの中点に接続されている。正極母線Ｐの両端間のインピーダンスをＸｐ、負極母線Ｎの両端間のインピーダンスをＸｎとすると、Ｒ／Ｕ相スタック１の正極とＳ／Ｖ相スタック２の正極との間のインピーダンスはＸｐ／２であり、Ｓ／Ｖ相スタック２の正極とＴ／Ｗ相スタック３の正極との間のインピーダンスもＸｐ／２である。同様に、Ｒ／Ｕ相スタック１の負極とＳ／Ｖ相スタック２の負極との間のインピーダンスはＸｎ／２であり、Ｓ／Ｖ相スタック２の負極とＴ／Ｗ相スタック３の負極との間のインピーダンスもＸｎ／２である。
【００３８】
そして、短絡回路コンデンサ５の（＋）側端子と正極母線Ｐの中点とを接続する母線接続導体１１のインピーダンスはＸｃｐであり、短絡回路コンデンサ５の（−）側端子と負極母線Ｎの一端とを接続する母線接続導体１２のインピーダンスはＸｃｎであり、短絡回路コンデンサ５の（−）側端子と負極母線Ｎの他端とを接続する母線接続導体１２のインピーダンスもＸｃｎである。
【００３９】
ここで、Ｒ／Ｕ相スタック１内で素子破損が起きた場合、短絡回路コンデンサ５からＲ／Ｕ相スタック１へ電流が流れる。その際のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｐ／２＋Ｘｓｋ＋（Ｘｎ＋Ｘｃｎ）Ｘｃｎ／（Ｘｎ＋２Ｘｃｎ）となる。
【００４０】
次に、Ｓ／Ｖ相スタック２で素子破損が発生した場合は、同様にして、短絡回路コンデンサ５からＳ／Ｖ相スタック２へ電流が流れる。その際の電流経路のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｓｋ＋（Ｘｎ／２＋Ｘｃ）／２となる。
【００４１】
次に、Ｔ／Ｗ相スタック３内で素子破損が起きた場合、短絡回路コンデンサ５からＴ／Ｗ相スタック３へ電流が流れる。その際の電流経路のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｐ／２＋Ｘｓｋ＋（Ｘｎ＋Ｘｃｎ）Ｘｃｎ／（Ｘｎ＋２Ｘｃｎ）となる。
【００４２】
この場合、第３の実施形態と同様に、短絡検出時間の短縮化が行えると共に、Ｎ側の接続導体の断面積を大きくすることと、負極側からは構造的に両端になるＲ／Ｕ相スタック１とＴ／Ｗ相スタック３へ接続することとにより、両者の間での電位差が低くなり、第２の実施形態と同様にゲート信号の振動を抑えることが可能となる。
【００４３】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る電力変換装置の第５の実施形態の構成を示す正面図、側面図及び要部の正面図である。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３の各正極を接続する正極母線Ｐと、各負極を接続する負極母線Ｎとを、それぞれストライプ状の導体の側方に３個の接続端子を突出させると共に、これらの接続端子が互いに重ならない寸法だけ長手方向にずらし、かつ、これら正極母線Ｐと負極母線Ｎとを絶縁材ルミラー６を介して密着させたものである。このとき、ルミラー６は図面の表側から絶縁材取付ネジ１３によって負極母線Ｎに取り付けられる。また、接続端子の先端部にはそれぞれＲ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３と接続するための孔が穿たれ、これらの孔を通してスタック・母線接続ネジ１４によって各スタックの正側が正極母線Ｐに接続され、負側が負極母線Ｎに接続される。
【００４４】
このように構成することによって、負極母線Ｎに対する絶縁材ルミラー６の取付と、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３に対する正極母線Ｐ及び負極母線Ｎの取付とを正面から行うことができる。また、短絡時に流れる大電流に対して、正極側電流、負極側電流で発生する磁束をお互いにうち消すことによって、正極母線Ｐ及び負極母線Ｎのインピーダンス（Ｘｎ、Ｘｐ）が低減され、短絡電流の立ち上がりも早くなり短絡検出時間の短縮化が行え、前述したゲートが割れる現象を回避することができる。また短絡電流が流れる際のインピーダンス差による電位差を抑えることができるため、スタック内の負側素子のゲート信号の振動を抑制することができる。さらに主回路部の絶縁材の固定状況が正面から確認できるため、スタック交換の際に絶縁材材料の劣化による交換が正面から作業できるため、効率的となる。
【００４５】
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る電力変換装置の第６の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図である。この実施形態はＲ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３が、それぞれ正面から見て、コンバータ側の正極、負極、インバータ側の負極、正極の順に幅方向に位置を変えて配置されると共に、正面から背面に向かって位置を変えて配置される。
【００４６】
そして、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３のコンバータ側の正極が第１の正極母線Ｐ１によって接続され、インバータ側の正極が第２の正極母線Ｐ２によって接続され、さらに、第１の正極母線Ｐ１と第２の正極母線Ｐ２とが複数の接続部で接続され、短絡回路コンデンサ５の（＋）側に一端が接続された母線接続導体１１の他端この接続部に接続されている。また、Ｒ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３コンバータ側の負極が第１の負極母線Ｎ１によって接続され、インバータ側の負極が第２の負極母線Ｎ２によって接続され、さらに、第１の負極母線Ｎ１と第２の負極母線Ｎ２とが複数の接続部で接続され、短絡回路コンデンサ５の（−）側に一端が接続された母線接続導体１２の他端がこの接続部に接続されている。
【００４７】
この第６の実施形態によれば、図２に示す等価回路のうち、インピーダンスＸｐ／２及びＸｎ／２に対応する部分が２つに分岐して並列接続された構成になり、どの相においてもインピーダンスの差はなく、その大きさはＸｃｐ＋Ｘｐ／２＋Ｘｓｋ＋Ｘｃｎとなり短絡相によるばらつきを無くすることができる。
【００４８】
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る電力変換装置の第７の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図である。図中、図１０と同一の要素には  同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は短絡回路コンデンサ５の（＋）側が、第１の正極母線Ｐ１と第２の正極母線Ｐ２とが一端部において互いに接続されている接続部に対して母線接続導体１１によって接続されると共に、他端部において互いに接続されている接続部に対しても母線接続導体１１によって接続され、さらに、短絡回路コンデンサ５の（−）側が、第１の負極母線Ｎ１と第２の負極母線Ｎ２とが中間部に置いて互いに接続されている接続部に対して母線接続導体１２によって接続されている。
【００４９】
この実施形態においては、図１０に示した第６の実施形態と比較して、Ｒ／Ｕ相スタック１又はＴ／Ｗ相スタック３で短絡が生じた場合においては、図５の等価回路で説明したとおり、母線インピーダンスＸｎ、Ｘｐを１／２に換算して短絡回路から見たインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｐ／４＋Ｘｓｋ＋（Ｘｃｎ＋Ｘｎ／２）Ｘｃｎ／（Ｘｎ／２十Ｘｃｎ）となる。この場合（８Ｘｃｎ２＋４ＸｐＸｃｎ＋Ｘｐ２）／４（４Ｘｃｎ＋Ｘｎ）＞０のインピーダンス改善となる。また中間Ｓ／Ｖ相スタックが短絡した場合の短絡回路のインピーダンスは、Ｘｃｐ＋Ｘｃｋ＋Ｘｎ／８＋Ｘｃｎ／２であり、Ｘｃｎ／２＋３Ｘｎ／８の改善となる。
【００５０】
図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る電力変換装置の第８の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図である。図中、図１０と同一の要素には  同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は短絡回路コンデンサ５の（＋）側が、第１の正極母線Ｐ１と第２の正極母線Ｐ２とが長手方向中間部において互いに接続されている接続部に対して母線接続導体１１によって接続され、短絡回路コンデンサ５の（−）側が、第１の負極母線Ｎ１と第２の負極母線Ｎ２とが一端部において互いに接続されている接続部に対して母線接続導体１２によって接続されると共に、他端部において互いに接続されている接続部に対しても母線接続導体１２によって接続されている。
【００５１】
この実施形態におけるインピーダンスの改善は図１１に示す第７の実施形態と同じであるが、負極母線Ｎ１，Ｎ２と短絡回路コンデンサ５の（−）側との接続が、負極母線Ｎ１，Ｎ２の両端側から行なわれ、これによって接続断面積も大きくなり、各スタック内のＮ側素子のエミッタヘの短絡時のインピーダンス差による電位差を生じ難くなり、エミッタ電位の変動によるゲート振動が抑制される。
【００５２】
図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る電力変換装置の第９の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図である。図中、図１０と同一の要素には  同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、コンバータ側の正極母線Ｐ１と負極母線Ｎ１の間に非常に薄い絶縁材ルミラー６を挿入し、これを絶縁材取付ネジ１３を用いて負極母線Ｎ１に取付け、正極母線Ｐ１と負極母線Ｎ１とを密着し、同様にして、インバータ側の負極母線Ｎ２と正極母線Ｐ２との間に絶縁材ルミラー６を挿入し、これを絶縁材取付ネジ１３を用いて正極母線Ｐ２に取り付け、負極母線Ｎ２と正極母線Ｐ２とを密着させた構成になっている。このように構成することによって、短絡時に正極母線Ｐ１，Ｐ２と負極母線Ｎ１，Ｎ２に流れる大電流に対する母線インピーダンスＸｎ、Ｘｐを相互にうち消し、短絡回路の低インピーダンス化が行われ、電流検出装置の検出電流の立ち上がりが早くなり（ｄｉ／ｄｔが大きく）、検出時間の短縮化が行える。また絶縁材は、母線の長手方向に順次位置を異ならせ、かつ、正面側か背面側に順次位置を異ならせた接続端子に取り付けられ、しかも、その取り付けに用いられる絶縁材取付ネジ１３はスタック・母線接続ネジ１４と図面の上下方向の異なった位置に配置されるため、正面から母線に固定することができ、絶縁材の劣化状態の確認、交換作業が容易になる。
【００５３】
図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係る電力変換装置の第１０の実施形態の構成を示す正面図及びその拡大側面図である。図中、第１の実施形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態はＲ／Ｕ相スタック１、Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３の各正極を接続する正極母線Ｐのうち、Ｒ／Ｕ相スタック１とＳ／Ｖ相スタック２の間と、Ｓ／Ｖ相スタック２とＴ／Ｗ相スタック３の間にそれぞれ短絡検出用電流センサ４を設けたものである。
【００５４】
このように構成したことにより、ある１つの相で短絡が発生した場合、各相の平滑コンデンサから短絡相へ電流が流れる。Ｒ／Ｕ相スタック１内で短絡が生じた場合Ｓ／Ｖ相スタック２及びＴ／Ｗ相スタック３の正極側からＲ／Ｕ相スタック１へ電流が流れることをＲ／Ｕ相スタック１側の短絡検出用電流センサ４で検出し保護動作を行う。また、Ｔ／Ｗ相スタック３内で短絡が生じた場合も同様にＲ／Ｕ相スタック１及びＳ／Ｖ相スタック２からＴ／Ｗ相スタック３へ流れ出る電流をＴ／Ｗ相スタック３側の短絡検出用電流センサ４で検出し保護動作を行う。また、Ｓ／Ｖ相スタック２内で短絡が生じた場合は、他のＲ／Ｕ相スタック１及びＴ／Ｗ相スタック３からＳ／Ｖ相スタック２へ流れ込む電流を上記２つの短絡検出用電流センサ４のいずれかで短絡電流を検出して保護動作を行う。これは、各スタックに設けられている平滑コンデンサを短絡回路コンデンサ５として兼用したものである。この場合は、短絡回路コンデンサ５を設置する必要がないため、そのための配線作業、取付作業も無くすことができ、またその分の盤内空間も有効に活用することができる。
【００５５】
なお、上記各実施形態に用いたハイパロン線に変えて他の材質の導体を用いても良い。また、上記の実施形態中、第１の正極母線Ｐ１と第２の正極母線Ｐ２とを３箇所で接続し、さらに、第１の負極母線Ｎ１と第２の負極母線Ｎ２とを３箇所で接続したが、接続箇所はこれらの箇所含めてより多くの箇所で接続しても良い。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、各相の短絡検出時間を短縮すると共に、その時間差を低く抑えることのできる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力変換装置の第１の実施形態の構成を示す回路図。
【図２】図１に示した第１の実施形態の動作を説明するための等価回路図。
【図３】本発明に係る電力変換装置の第２の実施形態の構成を示す回路図及びその動作を説明するための波形図。
【図４】本発明に係る電力変換装置の第３の実施形態の構成を示す回路図。
【図５】図４に示した第３の実施形態の動作を説明するための等価回路図。
【図６】図４に示した第３の実施形態に関連する技術の動作を説明するための波形図。
【図７】本発明に係る電力変換装置の第４の実施形態の構成を示す回路図。
【図８】図７に示した第４の実施形態の動作を説明するための等価回路図。
【図９】本発明に係る電力変換装置の第５の実施形態の構成を示す正面図、側面図及び要部の正面図。
【図１０】本発明に係る電力変換装置の第６の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図。
【図１１】本発明に係る電力変換装置の第７の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図。
【図１２】本発明に係る電力変換装置の第８の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図。
【図１３】本発明に係る電力変換装置の第９の実施形態の構成を示す正面図、拡大断面図及び拡大側面図。
【図１４】本発明に係る電力変換装置の第１０の実施形態の構成を示す正面図及びその拡大側面図。
【図１５】従来の電力変換装置の構成を示す回路図。
【図１６】図１５に示した従来の電力変換装置のコンバータ部及びインバータ部をそれぞれ構成する半導体素子をスタックとして形成し、これに素子短絡検出回路を付加した図。
【符号の説明】
１  Ｒ／Ｕ相スタック
２  Ｓ／Ｖ相スタック
３  Ｔ／Ｗ相スタック
４  短絡検出用電流センサ
５  短絡回路コンデンサ
６  絶縁材ルミラー
７  ３相交流電源
８  コンバータ装置
９  平滑コンデンサ
１０  インバータ装置
１１，１２  母線接続導体
１３  絶縁材取付ネジ
１４  スタック・母線接続ネジ
１５，１６  平滑コンデンサ
２０  電動機
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  正極母線
Ｎ，Ｎ１，Ｎ２  負極母線
【図１】
0004550307.tif 000002
【図２】
0004550307.tif 000003
【図３】
0004550307.tif 000004
【図４】
0004550307.tif 000005
【図５】
0004550307.tif 000006
【図６】
0004550307.tif 000007
【図７】
0004550307.tif 000008
【図８】
0004550307.tif 000009
【図９】
0004550307.tif 000010
【図１０】
0004550307.tif 000011
【図１１】
0004550307.tif 000012
【図１２】
0004550307.tif 000013
【図１３】
0004550307.tif 000014
【図１４】
0004550307.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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