(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備え、これらコンバータ部及びインバータ部の１つの相が複数組のスイッチング素子アームにより構成され、これら複数組のスイッチング素子アームは所定の素子パラ数を有するグループを単位として複数グループにグループ分けされると共に、各グループは負荷接続用ブスを介してこれら複数組のスイッチング素子アームに接続された平滑コンデンサを有しており、前記１つの相はＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスを介して他のユニット内の他の相と接続され、しかも、いずれかのスイッチング素子アームに短絡事故が発生した場合には、全てのスイッチング素子アームを所定時間だけオン状態とした後の運転停止により短絡保護動作を行う電力変換装置において、
前記各グループ毎に個別の負荷接続用ブスを形成し、この負荷接続用ブスと前記Ｐ側母線ブス及び前記Ｎ側母線ブスとの間に、この負荷接続用ブス並びにＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスよりも高いインピーダンスを有する流出電流抑制用接続導体を接続し、前記短絡保護動作時に各グループに属する平滑コンデンサから他のグループへ向けて流出する電流量を抑制するようにした
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数が２の第１のグループ、及び素子パラ数が１の第２のグループである、
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数がいずれも２の第１及び第２のグループである、
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数が２の第１乃至第Ｍ−１のグループ、及び素子パラ数が１の第Ｍのグループである（Ｍは３以上の整数）、
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数がいずれも２の第１乃至第Ｍのグループである（Ｍは３以上の整数）、
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記平滑コンデンサの容量を補う補助コンデンサを備えており、この補助コンデンサと前記Ｐ側母線ブス及び前記Ｎ側母線ブスとの間が前記流出電流抑制用接続導体により接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
隣接する２つのグループのうちの一方のグループのスイッチング素子アームと他方のグループのスイッチング素子アームとが同一の負荷接続用ブスに接続されており、この負荷接続用ブスは、一方のグループ側に対応するインピーダンス分と他方のグループ側に対応するインピーダンス分とが所定の割合となるように形成されており、更に、この所定の割合に画成される位置と前記Ｐ側母線ブス及びＮ側母線ブスとの間が、前記流出電流抑制用接続導体により接続されている、
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数グループのうちＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスに最も近いグループの負荷接続用ブスはこのＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスに直接接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記各グループの負荷接続用ブスのＰ側及びＮ側との間にスナバコンデンサが接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか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、コンバータ部及びインバータ部を構成する各スイッチング素子アームがブス部材を介してＰ側母線及びＮ側母線に接続された電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電力変換装置が交流モータ等の交流負荷に周波数可変の交流電力を供給する場合は、インバータ部が入力した直流電力を所望の周波数の交流電力に変換し、これを交流モータ等に対して出力するようにする。このとき、直流電源から直流電力を直接得ることができない場合、インバータ部の入力側にコンバータ部を配設し、交流電源からの交流電力をこのコンバータ部で直流電力に変換し、この変換した直流電力をインバータ部に入力させるようにしている。
【０００３】
図１４は、このようなコンバータ部及びインバータ部を備えた電力変換装置の主回路構成図である。コンバータ部１は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）ＲP，ＲNにより形成されたＲ相のスイッチング素子アーム、スイッチング素子ＳP，ＳNにより形成されたＳ相のスイッチング素子アーム、及びスイッチング素子ＴP，ＴNにより形成されたＴ相のスイッチング素子アームを有している。インバータ部２は、スイッチング素子ＵP，ＵNにより形成されたＵ相のスイッチング素子アーム、スイッチング素子ＶP，ＶNにより形成されたＶ相のスイッチング素子アーム、及びスイッチング素子ＷP，ＷNにより形成されたＷ相のスイッチング素子アームを有している。また、コンバータ部１とインバータ部２との間には平滑コンデンサ３が接続されている。なお、各スイッチング素子には逆電圧防止用のダイオードＤが接続されている。そして、コンバータ部１の各相のスイッチング素子アームには３相交流電源４が接続されており、一方、インバータ部２の各相のスイッチング素子アームには負荷としての誘導モータ５が接続されている。
【０００４】
図１５は、図１４におけるＵ相のスイッチング素子アームについての接続構造を示す平面図であり、図１６は図１５のＡ−Ａ矢視図である。図１４におけるスイッチング素子ＵPは、スイッチング素子ＵP1，ＵP2，ＵP3により構成され、スイッチング素子ＵNは、スイッチング素子ＵN1，ＵN2，ＵN3により構成されている。なお、各スイッチング素子の端子に付されている「Ｃ」、「Ｅ」、「Ｇ」は、それぞれ「コレクタ」、「エミッタ」、「ゲート」を意味する符号である。
【０００５】
平滑コンデンサ３は、この図１５に示すように、４つの平滑コンデンサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにより構成されている。コンデンサ３Ａ，３Ｃのプラス端子はＰ側負荷接続用ブス６Pにより接続されており、コンデンサ３Ｂ，３Ｄのマイナス端子はＮ側負荷接続用ブス６Nにより接続されている（図面が煩雑になるのを避けるため、ブス６N側については２点鎖線により図示している。）。そして、コンデンサ３Ａのマイナス端子とコンデンサ３Ｂのプラス端子との間、及びコンデンサ３Ｃのマイナス端子とコンデンサ３Ｄのプラス端子との間は、それぞれコンデンサ接続ブス７により接続されている。
【０００６】
Ｐ側負荷接続用ブス６Pは、コンデンサ３Ａ，３Ｃのプラス端子に接続されるコンデンサ接続部６Paと、スイッチング素子ＵP1，ＵP2の各コレクタに接続される素子接続部６Pb1と、この素子接続部６Pb1とコンデンサ接続部６Paとの間をつなぐつなぎ部６Pc1と、スイッチング素子ＵP3のコレクタに接続される素子接続部６Pb2と、この素子接続部６Pb2とコンデンサ接続部６Paとの間をつなぐつなぎ部６Pc2と、を有している。同様に、Ｎ側負荷接続用ブス６Nは、コンデンサ３Ｂ，３Ｄのマイナス端子に接続されるコンデンサ接続部６Naと、スイッチング素子ＵN1，ＵN2の各エミッタに接続される素子接続部６Nb1と、この素子接続部６Nb1とコンデンサ接続部６Naとの間をつなぐつなぎ部６Nc1と、スイッチング素子ＵN3のエミッタに接続される素子接続部６Nb2と、この素子接続部６Nb2とコンデンサ接続部６Naとの間をつなぎ部６Nc2と、を有している。そして、Ｐ側負荷接続用ブス６P及びＮ側負荷接続用ブス６Nの各片側端部は、それぞれＰ側母線ブス９P及びＮ側母線ブス９Nに固着されている。
【０００７】
上述した図１５の構成は、スイッチング素子アームの数すなわち素子パラ数が３の構成である。そして、スイッチング素子アームＵP1，ＵN1及びスイッチング素子アームＵP2，ＵN2は互いに隣接しており、同一部材である素子接続部６Pb1，６Nb1により連結された状態となっているので、このスイッチング素子アームの組み合わせを、素子パラ数が２の第１のグループと呼ぶことにする。また、スイッチング素子アームＵP3，ＵN3は６Pb1，６Nb1とは別の素子接続部６Pb2，６Nb2に接続されているので、これを素子パラ数が１の第２のグループと呼ぶことにする。本明細書では、このように複数のスイッチング素子アームの組み合わせ又は単数のスイッチング素子アームを「グループ」と呼び、このような「グループ」という概念を導入することにより、種々の形態におけるスイッチング素子アーム、ブス部材、導体等の相互間の接続関係及び動作をできるだけ明確に記述することにする。なお、上記のように定義されるグループには平滑コンデンサも含まれるものとする。したがって、その接続状態から明らかなように、コンデンサ３Ａ，３Ｂは第１のグループに属し、コンデンサ３Ｃ，３Ｄは第２のグループに属することになる。
【０００８】
図１７は、図１４におけるインバータ部２のＵ相のスイッチング素子アーム及びコンバータ部１のＲ相のスイッチング素子アームを収納するＵ／Ｒ相ユニット１０の概略構造を示す説明図である。この図において、Ｕ／Ｒ相ユニット１０は、両サイドにフレーム１１ａが形成されている筐体１１を有しており、この筐体１１内部に、冷却フィン１２ａを有する冷却器１２が配設されている。そして、この冷却フィン１２ａにＵ相の各スイッチング素子アームを形成するスイッチング素子ＵP1，ＵN1，ＵP2，ＵN2，ＵP3,ＵN3と、Ｒ相の各スイッチング素子アームをスイッチング素子ＲP1，ＲN1，ＲP2，ＲN2とが取り付けられている。また、これらのスイッチング素子の紙面方向手前側にはＵ相の平滑コンデンサ３Ａ〜３Ｄが配設されており、これらのスイッチング素子の紙面方向向こう側にはＲ相の平滑コンデンサ（図示せず）が配設されている。
【０００９】
図１８は、図１５における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図である。この図を用いて、スイッチング素子に対する保護動作につき説明する。スイッチング素子アームを構成するＰ側素子及びＮ側素子が同時にオンする状態が発生すると直流短絡状態となるため、制御上は一方の素子がオンになっている間は必ず他方の素子はオフとなるようになっている。しかし、ときとして誤制御あるいはその他の異常原因によりＰ側素子及びＮ側素子の双方が同時にオンする状態が発生することがある。例えば、スイッチング素子ＵP1，ＵN1の双方が同時にオンした状態ではこのスイッチング素子アームは短絡状態となり、コンデンサ３Ａ，３Ｂ更にはコンデンサ３Ｃ，３Ｄからの電流がこの短絡状態となったスイッチング素子アームに流れ込む。したがって、そのままではこれらのスイッチング素子ＵP1，ＵN1が破壊されることになる。そのため、従来から、ホール素子等の電流検出手段を設けておき、一定レベル以上の電流が流れた場合には、全てのスイッチング素子を所定時間だけターンオンして短絡電流を分散させることにより各スイッチング素子に流れる電流量を絞り込み、その後に運転を停止させるような保護動作が行われている。なお、図１８における、ＸP1，ＸN1は、全てのスイッチング素子のターンオン時に、短絡電流が第１のグループの各スイッチング素子を流れる際のインピーダンス分を示しており、同様に、ＸP2，ＸN2は、短絡電流が第２のグループの各スイッチング素子を流れる際のインピーダンス分を示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来装置では、一定レベル以上の電流を検出して全てのスイッチング素子をターンオンした後、運転を停止するまでの間にサージ電圧が発生してしまい、このサージ電圧のためにスイッチング素子が破壊されてしまう事故がときとして発生していた。そこで、本願の発明者がこの原因究明のために調査を行ったところ、ほぼ次のようなことが判明した。
【００１１】
すなわち、全てのスイッチング素子をターンオンした場合、本来は各スイッチング素子に均等な電流が流れることが好ましいが、第１のグループ側のインピーダンスＸP1，ＸN1と第２のグループ側のインピーダンスＸP2，ＸN2とは異なっており、また、コンデンサ３Ａ，３Ｂの容量とコンデンサ３Ｃ，３Ｄの容量とは異なっている。そのため、第１のグループのコンデンサ３Ａ，３Ｂからの電流が第２のグループの各スイッチング素子に流れ込んだり、あるいは、第２のグループのコンデンサ３Ｃ，３Ｄからの電流が第１のグループの各スイッチング素子に流れ込んだりするため、第１のグループ側のスイッチング素子に流れる電流量と第２のグループ側のスイッチング素子に流れる電流量との差が大きくなる。
【００１２】
このように、各グループ間でスイッチング素子に流れる電流量に大きな差が生じると、各スイッチング素子間におけるゲート・エミッタ間の電圧にも大きな差が生じることになる。そして、各スイッチング素子間におけるゲート・エミッタ間は制御回路内において、他のグループのスイッチング素子間のゲート・エミッタ間とつながっているため、各素子同士は属するグループが異なっていたとしても相互干渉を行い、その結果、ゲート・エミッタ間の電圧が大きく変動することになる。このようなゲート・エミッタ間の電圧変動によりゲート信号に発振が生じてしまい、そのため上記のようなサージ電圧が発生する結果となっていた。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、サージ電圧の発生を抑制し、確実且つ安定した短絡保護動作を行う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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、コンバータ部及びインバータ部を備え、これらコンバータ部及びインバータ部の１つの相が複数組のスイッチング素子アームにより構成され、これら複数組のスイッチング素子アームは所定の素子パラ数を有するグループを単位として複数グループにグループ分けされると共に、各グループは負荷接続用ブスを介してこれら複数組のスイッチング素子アームに接続された平滑コンデンサを有しており、前記１つの相はＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスを介して他のユニット内の他の相と接続され、しかも、いずれかのスイッチング素子アームに短絡事故が発生した場合には、全てのスイッチング素子アームを所定時間だけオン状態とした後の運転停止により短絡保護動作を行う電力変換装置において、前記各グループ毎に個別の負荷接続用ブスを形成し、この負荷接続用ブスと前記Ｐ側母線ブス及び前記Ｎ側母線ブスとの間に、この負荷接続用ブス並びにＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスよりも高いインピーダンスを有する流出電流抑制用接続導体を接続し、前記短絡保護動作時に各グループに属する平滑コンデンサから他のグループへ向けて流出する電流量を抑制するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、短絡保護動作時に各グループのスイッチング素子アームに流れる電流の多くは自己のグループに属する平滑コンデンサからのものとなり、他のグループに属する平滑コンデンサからの電流は極力抑制されることとなる。したがって、各グループ間同士でスイッチング素子に印加される電圧変動について、相互干渉が発生するのが有効に防止されることになる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数が２の第１のグループ、及び素子パラ数が１の第２のグループである、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数がいずれも２の第１及び第２のグループである、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数が２の第１乃至第Ｍ−１のグループ、及び素子パラ数が１の第Ｍのグループである（Ｍは３以上の整数）、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、前記所定の素子パラ数を有する各グループは、素子パラ数がいずれも２の第１乃至第Ｍのグループである（Ｍは３以上の整数）、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記平滑コンデンサの容量を補う補助コンデンサを備えており、この補助コンデンサと前記Ｐ側母線ブス及び前記Ｎ側母線ブスとの間が前記流出電流抑制用接続導体により接続されている、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載の発明において、隣接する２つのグループのうちの一方のグループのスイッチング素子アームと他方のグループのスイッチング素子アームとが同一の負荷接続用ブスに接続されており、この負荷接続用ブスは、一方のグループ側に対応するインピーダンス分と他方のグループ側に対応するインピーダンス分とが所定の割合となるように形成されており、更に、この所定の割合に画成される位置と前記Ｐ側母線ブス及びＮ側母線ブスとの間が、前記流出電流抑制用接続導体により接続されている、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記複数グループのうちＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスに最も近いグループの負荷接続用ブスはこのＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスに直接接続されている、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記各グループの負荷接続用ブスのＰ側及びＮ側との間にスナバコンデンサが接続されている、ことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。但し、図１４乃至図１８において説明した構成要素と同様のものには同一符号を付して、重複した説明を省略することとする。図１は、本発明の第１の実施形態の要部構造を示す平面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ矢視図である。図１は、従来の構造を示した図１５に対応するものであり、Ｕ相のスイッチング素子アームのみについての接続構造を示しているが、Ｖ相及びＷ相の接続構造もこの図１と同様である。
【００２５】
図１が図１５と異なる点は、負荷接続用ブス６P及び６Nがそれぞれ２つの負荷接続用ブス６P1，６P2及び６N1，６N2に分離されて形成され、これらと母線ブス９P，９Nとの間が流出電流抑制用接続導体１３P1，１３P2，１３N1，１３N2により接続されている点である。
【００２６】
すなわち、Ｐ側負荷接続用ブス６P1のコンデンサ接続部６Pa1はコンデンサ３Ａのプラス端子に接続されており、このコンデンサ接続部６Pa1は流出電流抑制用接続導体１３P1によりＰ側母線ブス９Pに接続されている。この流出電流抑制用接続導体１３P1はＰ側負荷接続用ブス６P1及びＰ側母線ブス９Pよりも高いインピーダンスを有しているものであり、本実施形態では例えばハイパロン線が用いられる。また、Ｎ側負荷接続用ブス６N1のコンデンサ接続部６Na1はコンデンサ３Ｂのマイナス端子に接続されており、このコンデンサ接続部６Na1は同じくハイパロン線を用いた流出電流抑制用接続導体１３N1によりＮ側母線ブス９Nに接続されている。
【００２７】
同様に、Ｐ側負荷接続用ブス６P2のコンデンサ接続部６Pa2はコンデンサ３Ｃのプラス端子に接続されており、このコンデンサ接続部６Pa2は流出電流抑制用接続導体１３P2によりＰ側母線ブス９Pに接続されている。また、Ｎ側負荷接続用ブス６N2のコンデンサ接続部６Na2はコンデンサ３Ｄのマイナス端子に接続されており、このコンデンサ接続部６Na2は流出電流抑制用接続導体１３N2によりＮ側母線ブス９Nに接続されている。
【００２８】
図３は、図１における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図である。図３が図１８と異なる点は、流出電流抑制用接続導体１３P1，１３N1が接続されたことにより、コンデンサ３Ａ，３Ｂと母線ブス９P，９Nとの間にインピーダンスＸP3，ＸN3が付加された結果となり、また、流出電流抑制用接続導体１３P2，１３N2が接続されたことにより、コンデンサ３Ｃ，３Ｄと母線ブス９P，９Nとの間にインピーダンスＸP4，ＸN4が付加された結果となっている点である。
【００２９】
次に、上記のように構成される第１の実施形態の動作及び作用につき説明する。いま、例えば、スイッチング素子ＵP1，ＵN1の双方が同時にオンしてしまい、このスイッチング素子アームが短絡状態になったとする。すると、ホール素子等の図示を省略してある電流検出手段が、一定レベル以上の電流が流れたことを検出し、全てのスイッチング素子を所定時間だけターンオンして短絡電流を分散させ、各スイッチング素子に流れる電流量を絞り込むようにする。これにより、第１のグループに属するコンデンサ３Ａ，３Ｂからの電流はインピーダンスＸP1，ＸN1を経由して同じ第１のグループに属する各スイッチング素子アームＵP1，ＵN1及びＵP2，ＵN2を流れ、また、第２のグループに属するコンデンサ３Ｃ，３Ｄからの電流はインピーダンスＸP1，ＸN1を経由して同じ第２のグループに属するスイッチング素子アームＵP3，ＵN３を流れる。
【００３０】
このとき、第１のグループのコンデンサ３Ａ，３Ｂからの電流は流出電流抑制用接続導体１３P1，１３P2，１３N1，１３N2を介して第２のグループのスイッチング素子アームＵP3，ＵN3側にも若干流出しそうになるが、高いインピーダンスＸP3，ＸN3，ＸP4，ＸN4が存在しているためこの流出は大きく抑制される。あるいは逆に、第２のグループのコンデンサ３Ｃ，３Ｄからの電流が流出電流抑制用接続導体１３P1，１３P2，１３N1，１３N2を介して第１のグループのスイッチング素子アームＵP1，ＵN1及びＵP2，ＵN2側に流出しそうになっても、高いインピーダンスＸP3，ＸN3，ＸP4，ＸN4が存在しているため、同様にこの流出は大きく抑制されることになる。
【００３１】
したがって、第１のグループの各スイッチング素子ＵP1，ＵN1及びＵP2，ＵN2のゲート・エミッタ間の電圧と、第２のグループの各スイッチング素子ＵP3，ＵN3の電圧との間に従来のような大きな差が生じることはなくなり、全てのスイッチング素子をターンオンさせている所定時間の間に、各スイッチング素子のゲート信号に発振が生じることがなくなる。それ故、サージ電圧の発生を防止することが可能となる。
【００３２】
図４は、本発明の第２の実施形態の要部構造を示す平面図である。第１の実施形態はＵ相が、素子パラ数２の第１のグループ、及び素子パラ数１の第２のグループにより構成されたものであったが、この第２の実施形態はＵ相が、いずれも素子パラ数２の第１及び第２のグループにより構成されたものである。図４が図１と異なる点は、スイッチング素子ＵP4，ＵN4により形成されたスイッチング素子アームが追加されており、素子接続部６Pb2，６Nb2がスイッチング素子ＵP3のコレクタ及びスイッチング素子ＵN3のエミッタだけでなくスイッチング素子ＵP4のコレクタ及びスイッチング素子ＵN4のエミッタにも接続されている点のみである。したがって、この第２の実施形態の構成の場合も、第１の実施形態の構成と同様に、短絡保護動作期間中におけるゲート信号の発振を回避し、サージ電圧の発生を防止することができる。
【００３３】
図５は、本発明の第３の実施形態の要部構造を示す平面図である。この実施形態は、どのグループにも属さない補助用の平滑コンデンサを備えた構成を有するものである。すなわち、各グループは、それぞれ自己に属する平滑コンデンサを有しているが、種々の条件の変化によってその平滑コンデンサの容量が不足することがある。そこで、全体の平滑コンデンサの容量の不足を補うために、どのグループにも属さない独立の補助コンデンサを設け、種々の条件の変化により各グループの平滑コンデンサの容量が不足する事態にも対処できるようにしている。図中のコンデンサ３Ｅ，３Ｆがこのような補助コンデンサである。
【００３４】
図５において、上記の補助コンデンサ３Ｅ，３Ｆは、第２のグループの平滑コンデンサ３Ｄと母線ブス９P，９Nとの間に配設されており、コンデンサ接続部６Pa1,６Na1とほぼ同様の形状を有する接続ブス６P3，６N3がそれぞれコンデンサ３Ｅのプラス端子及びコンデンサ３Ｆのマイナス端子に接続されている。また、コンデンサ３Ｅのマイナス端子とコンデンサ３Ｆのプラス端子との間はコンデンサ接続ブス７により接続されている。そして、接続ブス６P3とＰ側母線ブス９Pとの間は流出電流抑制用接続導体１３P3により接続され、接続ブス６N3との間は流出電流抑制用接続導体１３N3により接続されている。
【００３５】
図６は、図５における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図である。補助コンデンサ３Ｅ，３Ｆが母線ブス９P，９Nに接続されているが、この接続は上記の流出電流抑制用接続導体１３P3，１３N3により行われているので、高いインピーダンスＸP5，ＸN5が付加された結果となっている。したがって、短絡保護動作期間中にターンオン状態となっている各スイッチング素子に流出しようとする補助コンデンサ３Ｅ，３Ｆからの電流を有効に阻止することができ、ゲート信号の発振を回避し、サージ電圧の発生を防止することができる。
【００３６】
図７は、本発明の第４の実施形態の要部構造を示す平面図である。この図７の構成では、図１におけるコンデンサ接続部６Pa1，６Pa2及び６Na1，６Na2が一体形成されてコンデンサ接続部６Pa，６Naとなっている。そして、この図７におけるコンデンサ接続部６Pa，６Naの形状は、図１５におけるコンデンサ接続部６Pa，６Naと対比してみれば明らかなように、上半分側と下半分側とが略同一の形状となっており、第１のとグループ側に対応するインピーダンスと第２のグループ側に対応するインピーダンスとが１対１の割合になるように形成されている。
【００３７】
したがって、コンデンサ３Ａ〜３Ｄからの電流は、ほぼ均等の割合で第１及び第２のグループに対して流れることになり、結果的には、コンデンサ３Ａ，３Ｂからの電流は第１のグループに対して流れ、コンデンサ３Ｃ，３Ｄからの電流は第２のグループに対して流れるものと考えることができる。このような効果は、通常のレベルの電流量の場合には期待することが困難であるが、短絡保護時のように大きな電流量が流れる場合には、このようにブス部材のインピーダンスの値を調整することで無視できないほどの顕著な効果を得ることができる。図７の構成は、第２のグループの素子パラ数が２の場合について示したものであるが、第２のグループの素子パラ数が１の場合は、上記のインピーダンスの割合が１対２となるようにコンデンサ接続部６Paを形成すればよい。
【００３８】
なお、この実施形態の場合、コンデンサ接続部６Pa，６Naのそれぞれは同一部材により一体形成され、第１及び第２のグループの双方に共用されるようになっているため、請求項１に記載されているように「各グループ毎に個別の負荷接続用ブスを形成」しているとは言い難い面がある。しかし、上述したように、外見上は同一部材により形成されていても、結果的に各グループには自己のコンデンサからの電流が流れるという効果を得ることができるので、概念上はあくまで「各グループ毎に個別の負荷接続用ブスを形成」していると考えることができる。
【００３９】
また、コンデンサ接続部６Pa，６Naと母線ブス９P，９Nとの間は、各１本の流出電流抑制用接続導体１３P，１３Nにより接続されている。そして、コンデンサ接続部６Pa上における流出電流抑制用接続導体１３Pの一端側の取付位置Ｑ1は、第１のグループ側に対応するインピーダンス分と第２のグループ側に対応するインピーダンス分とを画成する位置、すなわちコンデンサ接続部６Paの縦方向におけるほぼ中央の位置となっている。同様に、コンデンサ接続部６Na上における流出電流抑制用接続導体１３Nの一端側の取付位置Ｑ2は、第１のグループ側に対応するインピーダンス分と第２のグループ側に対応するインピーダンス分とを画成する位置、すなわちコンデンサ接続部６Naの縦方向におけるほぼ中央の位置となっている。
【００４０】
このように、負荷接続用ブス６P，６Nと母線ブス９P，９Nとの間が流出電流抑制用接続導体１３P、１３Nにより接続されているので、Ｕ相にＶ相又はＷ相からの電流が流れ込むのを有効に抑制することができる。また、もし流れ込んだとしても、これら流出電流抑制用接続導体１３P，１３Nの一端側は、負荷接続用ブス６P，６N上の位置Ｑ1，Ｑ2に取り付けられているので、第１のグループ及びインバータ部２に対して均等に流れ込むようにすることができる。更に、この実施形態では接続する流出電流抑制用接続導体の数が１３P，１３Nの各一本だけとなるので、組み付け時の作業員の配線作業を容易化することができる。
【００４１】
図８は、本発明の第５の実施形態の要部構造を示す平面図である。この第５の実施形態は、母線ブス９P，９Nに最も近いグループである第２のグループの負荷接続用ブス６P2，６N2のコンデンサ接続部６Pa2，６Nb2の各端部を母線ブス９P，９Nに直接接続するようにしたものである。そして、第１のグループの負荷接続用ブス６P1，６N1との間を流出電流抑制用接続導体１３P，１３Nにより接続する構成としたものである。
【００４２】
したがって、図１では４本用いられていた流出電流抑制用接続導体をこの実施形態では２本に削減することができ、その分、作業員の配線作業を容易にすることができる。また、一般に、母線ブスには種々の線材が接続されることになるので、母線ブスに接続される線材の数を極力低減することが要請されるが、図８の構成はこの要請に合致したものとなっている。
【００４３】
図９は、本発明の第６の実施形態の要部構造を示す平面図であり、図１０は、図９における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図である。図９は、図１とほぼ同じ構成であるが、負荷接続用ブス６P1，６N1における流出電流抑制用接続導体１３P1，１３N1の接続点間にスナバコンデンサ１４Ａが配設され、同様に、負荷接続用ブス６P2，６N2における流出電流抑制用接続導体１３P2，１３N2の接続点間にスナバコンデンサ１４Ｂが配設されている点が異なっている。
【００４４】
負荷接続用ブス６P1，６N1の間及び負荷接続用ブス６P2，６N2の間は、それぞれインピーダンスの大きな流出電流抑制用接続導体１３P1，１３N1及び流出電流抑制用接続導体１３P2，１３N2が接続されたため、サージ電圧が発生しやすくなっている。しかし、図９の構成では、スナバコンデンサ１４Ａ，１４ＢによりＰ側ブス部材−Ｎ側ブス部材間の大きな電圧変化を吸収できるので、サージ電圧の発生を有効に防止することができる。このように、この第６の実施形態によれば、もともとサージ電圧の発生防止を目的として付加した流出電流抑制用接続導体が、別の観点からサージ電圧発生の原因となるのを回避することができる。
【００４５】
図１１及び図１２は、それぞれ本発明の第７及び第８の実施形態の要部の概略構成を示す説明図である。これまで述べてきた各実施形態は、いずれも１つの相（例えばＵ相）が２つのグループに分けられ、合計素子パラ数が３又は４のものであったが、これらの実施形態は１つの相が３以上のグループに分けられ、合計素子パラ数が５以上又は６以上のものである。
【００４６】
すなわち、図１１は、Ｕ相が第１乃至第Ｍ（Ｍは３以上の整数）のグループのユニットにより構成されており、合計素子パラ数が２Ｍ−１の奇数となっている場合の構成を示している。この場合、図示されているように、第１乃至第Ｍ−１の各グループは素子パラ数が２のものであり、最後の第Ｍのグループのみが素子パラ数１のものになっている。そして、各グループと母線ブス９P，９Nとは流出電流抑制用接続導体１３P1，１３N1，…，１３P(M-1)，１３N(M-1)，…，１３PM，１３NMにより接続されている。
【００４７】
図１３は、図１１における各グループのユニットの詳細な構成図であり、（ａ）は第１のグループのユニットの構成図（第２乃至第Ｍ−１のグループのユニットもこれと同様の構成である。）、（ｂ）は第Ｍのグループのユニットの構成図である。図１３（ａ）は、その図示から明らかなように、図１における第１のグループと同様の構成を有するものであり、図１３（ｂ）は、図１における第２のグループと同様の構成を有するものである。
【００４８】
図１２は、Ｕ相が第１乃至第Ｍ（Ｍは３以上の整数）のグループのユニットにより構成されており、合計素子パラ数が２Ｍの偶数となっている場合の構成を示している。この場合、図示されているように、第１乃至第Ｍの各グループは素子パラ数がいずれも２のものになっている。そして、各グループと母線ブス９P，９Nとは流出電流抑制用接続導体１３P1，１３N1，…，１３PM，１３NMにより接続されている。
【００４９】
このように、第７及び第８の実施形態によれば、素子パラ数が２の複数のグループと素子パラ数が１の１つのグループとの組み合わせ、又は素子パラ数が２の複数のグループの組み合わせにより、１つの相を多数の素子パラ数で構成することができる。したがって、素子パラ数が多くなっても設計作業や現場での組み立て作業を単純化することができ、また、構成部品についても共通化を図ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、各グループ毎に個別の負荷接続用ブスを形成し、この負荷接続用ブスとＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスとの間に、この負荷接続用ブス並びにＰ側母線ブス及びＮ側母線ブスよりも高いインピーダンスを有する流出電流抑制用接続導体を接続し、短絡保護動作時に各グループに属する平滑コンデンサから他のグループへ向けて流出する電流量を抑制する構成としたので、サージ電圧の発生を抑制し、確実且つ安定した短絡保護動作を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部構造を示す平面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ矢視図。
【図３】図１における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図。
【図４】本発明の第２の実施形態の要部構造を示す平面図。
【図５】本発明の第３の実施形態の要部構造を示す平面図。
【図６】図５における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図。
【図７】本発明の第４の実施形態の要部構造を示す平面図。
【図８】本発明の第５の実施形態の要部構造を示す平面図。
【図９】本発明の第６の実施形態の要部構造を示す平面図。
【図１０】図９における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図。
【図１１】本発明の第７の実施形態の要部の概略構成を示す説明図
【図１２】本発明の第８の実施形態の要部の概略構成を示す説明図
【図１３】図１１における各グループのユニットの詳細な構成図であり、（ａ）は第１のグループのユニットの構成図、（ｂ）は第Ｍのグループのユニットの構成図。
【図１４】コンバータ部及びインバータ部を備えた電力変換装置の主回路構成図。
【図１５】図１４におけるＵ相のスイッチング素子アームについての接続構造を示す平面図。
【図１６】図１５のＡ−Ａ矢視図。
【図１７】図１４におけるインバータ部２のＵ相のスイッチング素子アーム及びコンバータ部１のＲ相のスイッチング素子アームを収納するＵ／Ｒ相ユニット１０の概略構造を示す説明図。
【図１８】図１５における各スイッチング素子の接続状態を示す回路図。
【符号の説明】
１  コンバータ部
２  インバータ部
３，３Ａ〜３Ｅ  平滑コンデンサ
４  ３相交流電源
５  誘導モータ
ＲP，ＲN  コンバータ部側Ｒ相スイッチング素子
ＳP，ＳN  コンバータ部側Ｓ相スイッチング素子
ＴP，ＴN  コンバータ部側Ｔ相スイッチング素子
ＵP，ＵN  インバータ部側Ｕ相スイッチング素子
ＶP，ＶN  インバータ部側Ｖ相スイッチング素子
ＷP，ＷN  インバータ部側Ｗ相スイッチング素子
ＵP1〜ＵP4  Ｕ相Ｐ側スイッチング素子
ＵN1〜ＵN4  Ｕ相Ｎ側スイッチング素子
Ｃ  スイッチング素子のコレクタ
Ｅ  スイッチング素子のエミッタ
Ｇ  スイッチング素子のゲート
Ｄ  逆電圧防止用ダイオード
６P  Ｐ側負荷接続用ブス
６Pa，６Pa1，６Pa2  コンデンサ接続部
６Pb1，６Pb2  素子接続部
６Pc1，６Pc2  つなぎ部
６N  Ｎ側負荷接続用ブス
６Na，６Na1，６Na2  コンデンサ接続部
６Nb1，６Nb2  素子接続部
６Nc1，６Nc2  つなぎ部
７  コンデンサ接続ブス
８  素子接続ブス
９P  Ｐ側母線ブス
９N  Ｎ側母線ブス
１０  Ｕ／Ｒ相ユニット
１１  筐体
１１ａ  フレーム
１２  冷却器
１２ａ  冷却フィン１
１３P，１３P1〜１３P3  Ｐ側流出電流抑制用接続導体
１３N，１３N1〜１３N3  Ｎ側流出電流抑制用接続導体
１４Ａ，１４Ｂ  スナバコンデンサ
ＸP1，ＸN1  第１のグループのインピーダンス
ＸP2，ＸN2  第２のグループのインピーダンス
ＸP3〜ＸP5，ＸN3〜ＸN5  流出電流抑制用接続導体のインピーダンス
【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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【図１７】
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【図１８】
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