CN107148737A - 功率转换装置以及功率用半导体模块 - Google Patents

Abstract

本发明的功率转换装置(1)具备：存储直流电的主电容器(4)、以及将存储在主电容器(4)中的直流电转换成交流电的逆变器电路(3)，其中，将主电容器(4)与构成逆变器电路(3)的功率用半导体元件(32a)相连，将开关电流分流器件(70)与有开关电流流过的P侧共用布线(63CP)并联连接。

Description

功率转换装置以及功率用半导体模块

技术领域

本发明涉及进行功率转换的功率转换装置以及功率用半导体模块。

背景技术

铁路车辆搭载逆变器、电动汽车搭载DC-DC转换器等通过功率用半导体元件的开关动作来进行功率转换的功率转换装置得到广泛普及。功率用半导体元件由树脂密封，构成功率用半导体模块。功率用半导体模块用于功率转换装置。

随着功率用半导体元件的开关动作，功率转换装置的内部布线中有开关电流流通。此处，功率用半导体元件的开关动作是指，功率用半导体元件在数ns至数十us这样较短的时间内在处于高电阻的截止状态与处于低电阻的导通状态之间进行切换的动作。开关电流是指，功率用半导体元件进行开关动作期间流过该功率用半导体元件的电流，该电流在数ns至数十us这样较短的时间内电流值有数十安培至数万安培的变化。

功率转换装置内部的布线中存在寄生电感，在通过开关电流的情况下，根据电磁学法则，布线中产生电压。该电压有时被称为浪涌电压。开关电流的时间变化率越大，以及布线的寄生电感越大，则布线中生成的浪涌电压就越大。布线中生成的浪涌电压被施加于功率转换装置的内部器件。若布线中生成的浪涌电压较大则被施加于功率转换装置的内部器件的浪涌电压变得过大，使得器件可能受损。

因此，以往如下这样应对：将吸收电路与功率转换装置内部的器件相连，降低被施加至器件的浪涌电压。作为现有技术，例如在下述专利文献1中公开了如下技术：将由二极管、电容器、电感器构成的吸收电路与功率用半导体元件相连，从而降低被施加至功率用半导体元件的浪涌电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4297995号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

功率转换装置的内部存在多种器件。其中之一是在功率转换装置的动作状态下长时间施加有直流电压的器件。若将吸收电路安装于上述器件，则确实地能够降低被施加至器件的浪涌电压。然而，在吸收电路中也长时间施加有直流电压。一般来说，施加直流电压的时间越长，则器件的电绝缘性变得越差。因此，需要以高耐压的器件来构成吸收电路。高耐压的器件较为大型，因此存在难以使得功率转换装置小型化的问题。

本发明鉴于上述情况而得以完成，其目的在于提供一种功率转换装置，该功率转换装置具备减少施加至功率转换装置内部的器件的浪涌电压并仅由耐压性较低的器件构成的吸收电路。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，达成目的，本发明的功率转换装置具备进行开关动作的功率用半导体元件，进行功率转换，其特征在于，将开关电流分流器件与有开关电流流过的布线并联连接。

发明效果

根据本发明，由于一部分开关电流被分流流过开关电流分流器件，因此流过布线的开关电流下降，布线中生成的浪涌电压变小。由此，能够降低被施加至功率转换装置内部的器件的浪涌电压。并且，开关电流分流器件不会长时间被施加直流电压，因此能够获得如下效果：能够仅利用耐压性较低的器件来构成开关电流分流器件。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图2是表示实施方式1的功率转换装置中的一部分器件的结构例的立体图。

图3是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。

图4是表示实施方式2所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图5是表示实施方式2的功率转换装置中流通的开关电流波形的一个示例的图。

图6是表示实施方式3所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图7是表示实施方式3的功率转换装置中流通的开关电流波形的一个示例的图。

图8是表示实施方式4所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图9是表示实施方式4所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。

图10是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图11是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。

图12是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。

图13是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图14是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。

图15是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。

图16是表示实施方式7所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图17是表示实施方式7的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图。

图18是表示组装图17所示的器件后的状态的立体图。

图19是表示实施方式7所涉及的功率用半导体模块内部的结构例的立体图。

图20是表示实施方式7所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。

图21是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图22是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的一部分器件的结构例的分解立体图。

图23是表示将图22所示的器件安装上后安装实施方式8所涉及的开关电流分流器件后的状态的立体图。

图24是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的其它结构例的立体图。

图25是表示实施方式9所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。

图26是表示实施方式9的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图。

图27是表示将图26所示的器件安装上后安装实施方式9所涉及的开关电流分流器件后的状态的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式所涉及的功率转换装置进行说明。此外，本发明并不局限于以下示出的实施方式。以下中，“连接”并不仅仅指物理上的连接关系，也包含电气性连接关系。

实施方式1

图1是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。功率转换装置1具备逆变器电路3(也称作“功率转换电路”)以及主电容器4。功率转换装置1连接有作为负载的电动机2。逆变器电路3构成两电平三相逆变器电路，将存储于主电容器4的直流电转换成交流电(图1的情况下为三相交流电)，并提供至作为负载的电动机2。

主电容器4包括一个或多个电容器元件41。出于确保绝缘及确保机械强度的目的，电容器元件41用树脂密封，构成主电容器4。电容器4具备用于与外部电路电连接的端子，具体而言，具备构成主电容器4的正侧端子的主电容器P端子41P以及构成主电容器4的负侧端子的主电容器N端子41N。主电容器P端子41P以及主电容器N端子41N通过内部布线与电容器元件41电连接。主电容器4存储有直流电。因此，在功率转换装置1的动作状态下长时间有直流电压被施加到主电容器4。

实施方式1中，使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)作为功率用半导体元件。出于确保绝缘及确保机械强度为目的，功率用半导体元件及与功率用半导体元件反并联连接的二极管用树脂密封，构成功率用半导体模块。图1中，例如在U相的高电位侧(也称作“正侧”)(以下记作“P侧U相”)，功率用半导体元件32a(正侧开关元件)及二极管32b被密封，构成P侧U相功率用半导体模块31UP。为了与外部电路电连接，P侧U相功率用半导体模块31UP具备作为第1端子的集电极端子C1、作为第2端子的发射极端子E1、作为第1控制端子的栅极控制端子GC、作为第2控制端子的发射极控制端子EC。集电极端子C1、发射极端子E1、栅极控制端子GC以及发射极控制端子EC通过内部布线与功率用半导体元件32a以及二极管32b电连接。本实施方式中，集电极端子C1构成作为功率转换电路的逆变器电路3的正侧端子，发射极端子E1构成逆变器电路3的交流端子。

P侧U相功率用半导体模块31UP以及N侧U相功率用半导体模块31UN构成U相桥臂电路，该N侧U相功率用半导体模块31UN设置于U相低电位侧(也称作“负侧”)(以下记作“N侧U相”)，其功率用半导体元件(负侧开关元件)及二极管被密封。将P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子E1与N侧U相功率用半导体模块31UN的集电极端子C2电连接，其连接点与作为负载的电动机2相连。P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子C1与主电容器4的主电容器P端子41P电连接，N侧U相功率用半导体模块31UN的发射极端子E2与主电容器4的主电容器N端子41N电连接。对于V相、W相也采用相同结构，省略重复说明。本实施方式中，发射极端子E2构成作为功率转换电路的逆变器电路3的负侧端子，集电极端子C2构成逆变器电路3的交流端子。

此处，对主电容器4与各功率用半导体模块之间的连接进行详细说明。主电容器P端子41P与P侧布线中继点61LP之间通过P侧共用布线63CP相连。P侧布线中继点61LP与P侧U相功率用半导体模块31UP的集电极端子C1通过P侧U相布线62UP相连。P侧布线中继点61LP与P侧V相功率用半导体模块31VP的集电极端子C1通过P侧V相布线62VP相连。P侧布线中继点61LP与P侧W相功率用半导体模块31WP的集电极端子C1通过P侧W相布线62WP相连。同样，主电容器N端子41N与N侧布线中继点61LN之间通过N侧共用布线63CN相连。N侧布线中继点61LN与N侧U相功率用半导体模块31UN的发射极端子E2通过N侧U相布线62UN相连。N侧布线中继点61LN与N侧V相功率用半导体模块31VN的发射极端子E2通过N侧V相布线62VN相连。N侧布线中继点61LN与N侧W相功率用半导体模块31WN的发射极端子E2通过N侧W相布线62WN相连。此外，本说明书中，将P侧共用布线63CP、P侧U相布线62UP、P侧V相布线62VP及P侧W相布线62WP一并称为将逆变器电路3的正侧端子与主电容器4的正侧端子(P端子41P)相连的正侧连接布线构件。同样，将N侧共用布线63CN、N侧U相布线62UN、N侧V相布线62VN及N侧W相布线62WN一并称为将逆变器电路3的负侧端子与主电容器4的负侧端子(N端子41N)相连的负侧连接布线构件。

实施方式1的特征在于，开关电流分流器件70与P侧共用布线63CP并联连接。开关电流分流器件70是两端子器件。因此，P侧共用布线63CP上存在两处开关电流分流器件70的连接部。P侧共用布线63CP中存在寄生电感，但能够视为被与开关电流分流器件70的连接部分为三个寄生电感。如图1所示，从主电容器P端子41P向P侧布线中继点61LP，将该三个寄生电感记为布线寄生电感63CP1、布线寄生电感63CP2以及布线寄生电感63CP3。因此，在采用图1的连接结构的情况下，开关电流分流器件70能够视为与布线寄生电感63CP2并联连接。

随着P侧功率用半导体元件的开关动作，P侧共用布线63CP中有开关电流流通。开关电流流过布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3。根据电磁学法则，布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3中产生浪涌电压。根据实施方式1的结构，一部分开关电流被分流流通到开关电流分流器件70，因此流过布线寄生电感63CP2的开关电流减小。由此，布线寄生电感63CP2中产生的浪涌电压下降。其结果是，施加至功率用半导体元件的浪涌电压下降。由此，开关电流分流器件70起到降低被施加至功率转换装置1内部的器件的浪涌电压的吸收电路的作用。

然而，在功率转换装置1的动作状态下长时间有直流电流流过功率转换装置1的内部布线。一般而言，功率转换装置1的内部布线由金属构成，直流电阻值微小。由此，即使有直流电流流过，功率转换装置1的内部布线中产生的直流电压仍微小，可忽略。因此，虽然功率转换装置1的功率用半导体元件在开关动作的期间产生所谓的浪涌电压，但在其它期间，即使功率转换装置1内的布线有电流流过，P侧共用布线63CP中产生的压降微小，可忽略。由此，被施加至与P侧共用布线63CP并联连接的开关电流分流器件70的电压并不是被施加至功率用半导体元件那样的大直流电压，因此能够以耐压性较低的器件来构成开关电流分流器件70。也就是说，本实施方式中，将开关电流分流器件70并联连接于P侧共用布线63CP的实质上同电位的两点之间，因此能以耐压性较低的器件来构成开关电流分流器件70。即使是这样的两点之间，在进行开关时，产生由两点间的布线电感及随着开关而产生的电流变化量决定的电动势，从而使得两点之间的电位不同，但是本说明书中，实质上电位相同的两点之间是指在开关元件不进行开关动作的通常状态下电位实质相同的两点之间。另外，本实施方式中，将开关电流分流器件70设为与正侧连接布线构件中的P侧共用布线63CP并联连接，但也可以将开关电流分流器件70与P侧U相布线62UP、P侧V相布线62VP以及P侧W相布线62WP并联连接。其中，通过与P侧共用布线63CP并联连接，从而能够获得对利用单一的器件来进行所有相的开关动作时产生的浪涌电压进行抑制的效果。

此处，根据现有技术，将吸收电路器件安装于功率用半导体元件，以降低被施加至功率用半导体元件的浪涌电压。因此，在功率转换装置1的功率用半导体元件处于截止状态的期间，功率用半导体元件长时间被施加相当于主电容器的充电电压的高电压，所以现有技术中的吸收电路也被施加有同等的直流电压。由此，需要以高耐压的器件来构成现有技术的吸收电路。

另外，无论是现有技术还是实施方式1中的技术，在功率转换装置中，在动作状态下，施加于功率用半导体元件的直流电压变化较大。功率用半导体元件在导通状态下，施加于功率半导体元件的直流电压较小，通常小于10伏特。另一方面，功率用半导体元件在截止状态下，相当于主电容器的充电电压的较高的直流电压被施加于功率用半导体元件。

由此，根据现有技术的吸收电路，由于施加于吸收电路的直流电压也有较大变化，因此存在充放电电流流过吸收电路器件，从而产生损耗的问题。另一方面，根据以实施方式1为首的本发明的吸收电路，即使施加至功率用半导体元件的直流电压变化较大，施加至吸收电路的直流电压也不会有较大变化。也就是说，根据本发明所涉及的吸收电路，不会有较大的充放电电流流过吸收电路器件，从而具有能较大程度地抑制损耗产生的效果。

接下来，对实施方式1所涉及的功率转换装置1的结构进行说明。图2是表示实施方式1的功率转换装置中的一部分器件的结构例的立体图。此外，将构成高电位侧的桥臂部的P侧U相功率用半导体模块31UP、P侧V相功率用半导体模块31VP以及P侧W相功率用半导体模块31WP总称记为“P侧功率用半导体模块”、“P侧桥臂部”等，将构成低电位侧的桥臂部的N侧U相功率用半导体模块31UN、N侧V相功率用半导体模块31VN以及N侧W相功率用半导体模块31WN总称记为“N侧功率用半导体模块”、“N侧桥臂部”等。另外，在未特别区分P侧或N侧时，仅记作“功率用半导体模块”。另外，在未特别区分说明P侧功率用半导体模块中的集电极端子C1及发射极端子E1与N侧功率用半导体模块中的集电极端子C2及发射极端子E2时，仅记作“集电极端子C”及“发射极端子E”。

图2中，P侧U相功率用半导体模块31UP、P侧V相功率用半导体模块31VP及P侧W相功率用半导体模块31WP、以及N侧U相功率用半导体模块31UN、N侧V相功率用半导体模块31VN及N侧W相功率用半导体模块31WN被设置于冷却器80上。功率用半导体模块31的上表面设有集电极端子C以及发射极端子E。功率转换装置1的动作状态下，功率用半导体模块31发热。功率用半导体模块31所发出的热从功率用半导体模块31的底面向冷却器80移动。由此对功率用半导体模块31的温度上升进行抑制。主电容器4呈长方体形状。在长方体的一个面上设有主电容器P端子41P、主电容器N端子41N。

主电容器4的各端子(主电容器P端子41P、主电容器N端子41N)与功率用半导体模块31的各端子(集电极端子C1、C2、发射极端子E1、E2)通过母线64进行电连接。也就是说，将主电容器4与逆变器电路相连接的正侧连接布线构件与负侧连接布线构件由母线64构成。母线64例如是层叠多层金属板与绝缘膜而成的部件。母线64有大电流长时间流过。为了抑制电阻，将母线64的宽度形成得较宽，另外，为了将母线64的发热散热至外部气体，一般将母线64的厚度形成得较薄。此外，由于母线64上有开关电流流过，因此希望寄生电感较小。然而，减小母线64的寄生电感是较为困难的。以下，以一般结构为前提，来说明难以减小母线64的寄生电感的理由。

设置有功率用半导体模块的冷却器的形状及主电容器的形状一般不同。另外，功率用半导体模块的各端子的间隔及主电容器的各端子的间隔一般也不同。此外，主电容器及冷却器是重物，需要用金属外壳包围并牢牢地固定。因此，难以利用母线以较短距离将主电容器的各端子与功率用半导体模块的各端子电连接。其结果是，需要利用母线以较长距离将主电容器的各端子与功率用半导体模块的各端子电连接，母线的寄生电感不得不变大，母线中产生的浪涌电压变大。

因此，实施方式1所涉及的功率转换装置1中，如上所述，设有开关电流分流器件70。图3是表示实施方式1所涉及的功率转换装置1的结构例的立体图。

实施方式1的特征在于，如图1所示，将开关电流分流器件70与P侧共用布线63CP的部分相连接。开关电流分流器件70为两端子器件，P侧共用布线63CP与开关电流分流器件70的连接部存在有两处。因此，如图3所示，将两端子器件的开关电流分流器件70与母线64的对应P侧共用布线63CP的一部分电连接。通过采用上述结构，一部分开关电流被分流流通到开关电流分流器件70，因此流过母线64的开关电流减小。此外，图3的示例中，母线64形成为曲柄形状，开关电流分流器件70与形成为曲柄形状的母线64上的弯曲部位64a的部分相连，但并不局限于该结构。例如，开关电流分流器件70的一端也可以与正交于弯曲部位64a的平板部位64b或平板部位64c相连。另外，也可以为开关电流分流器件70的一端与平板部位64b相连，开关电流分流器件70的另一端与平板部位64c相连。其中，优选为开关电流分流器件70与寄生电感较大的部位并联连接，因此开关电流分流器件70优选为跨过弯曲部位64a来连接。通过采用上述结构，与仅将开关电流分流器件70与某个平面部位并联连接的情况相比，能够扩大开关电流分流器件70所连接的两点之间的寄生电感，因此能够更有效地抑制浪涌电压。

由此，根据实施方式1所涉及的功率转换装置，构成为将开关电流分流器件与有开关电流流过的布线并联连接，从而构成的吸收电路能够减小施加至内部器件的浪涌电压，并能够仅用耐压性较低的器件来构成吸收电路。

实施方式2

图4是表示实施方式2所涉及的功率转换装置的电路结构的图。实施方式2中，将二极管71用作为开关电流分流器件70。其它结构与实施方式1相同或同等，因此省略重复说明。

图4中，二极管71被安装成与布线寄生电感63CP2并联连接。更详细而言，安装为二极管71的阴极朝向主电容器P端子41P，二极管71的阳极朝向P侧布线中继点61LP。

此处，在从主电容器4向P侧U相功率用半导体模块31UP提供直流电流的状态下，考虑P侧U相功率用半导体模块31UP的功率用半导体元件32a进行截止的开关动作。图5是表示实施方式2的功率转换装置中流通的开关电流波形的一个示例的图，横轴表示时间，纵轴表示电流值。

在功率用半导体元件32a截止时，P侧共用布线63CP中有如图5所示那样的开关电流流过。此时的开关电流是指从主电容器P端子41P向P侧布线中继点61LP流至P侧共用布线63CP的电流，在数ns至数十us这样较短的时间内电流值减小数十安培至数万安培。

根据电磁学法则，布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3中产生浪涌电压。此处，浪涌电压的朝向是P侧布线中继点61LP侧的电位比主电容器P端子41P侧的电位要高的方向。由此，有浪涌电压被施加至功率用半导体元件32a。

根据图5的结构，一部分流过布线寄生电感63CP2的开关电流被分流而流至二极管71中。其结果是，有循环电流循环流过布线寄生电感63CP2、二极管71的阳极、二极管71的阴极以及布线寄生电感63CP2。由于该循环电流使得流过布线寄生电感63CP2的开关电流减小，布线寄生电感63CP2中产生的浪涌电压下降。其结果是，施加至功率用半导体元件32a的浪涌电压下降。

此外，正如在实施方式1中说明的那样，不会在功率转换装置1的内部布线长时间地产生直流电压。由于不会在P侧共用布线63CP中长时间地产生直流电压，因此不会长时间地对二极管71施加直流电压。因此，根据实施方式2所涉及的功率转换装置1，能够以耐压性较低的器件来构成二极管71。

由此，根据实施方式2所涉及的功率转换装置，所构成的吸收电路能够减小施加至内部器件的浪涌电压，并能够仅用耐压性较低的器件来构成吸收电路。

此外，在P侧共用布线63CP中长时间有直流电流流过。一般而言，作为二极管器件的工作特征，直流电流不会朝向从阴极向阳极的方向流过。也就是说，若流过P侧共用布线63CP的直流电流的方向为从主电容器P端子41P向P侧布线中继点61LP的方向，则一部分直流电流不会流过二极管71，二极管71中不会产生导通损耗。

另一方面，若流过P侧共用布线63CP的直流电流的方向为从P侧布线中继点61LP向主电容器P端子41P流动的方向，则一部分直流电流流过二极管71。由此，二极管71优选为PN结二极管等上升电压较大的二极管，而不优选肖特基势垒二极管等上升电压较小的二极管。若使用PN结二极管，则流过二极管71的直流电流减小，能够降低所产生的导通损耗，因此能够抑制温度上升，使二极管71小型化。

实施方式3

图6是表示实施方式3所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。实施方式3中，将串联连接的电感72a与电容72b用作为开关电流分流器件70。另外，功率用半导体元件32a使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金氧半场效晶体管)。出于确保绝缘及确保机械强度的目的，功率用半导体元件32a及二极管32b用树脂密封，构成功率用半导体模块31。为了与外部电路电连接，功率用半导体模块31具备作为第1端子的漏极端子D1、作为第2端子的源极端子S1、作为第1控制端子的栅极控制端子GC以及作为第2控制端子的源极控制端子SC。漏极端子D1、源极端子S1、栅极控制端子GC以及源极控制端子SC通过内部配线与功率用半导体元件32a以及二极管32b电连接。其它结构与实施方式1相同或等同，对相同或等同的结构部标注相同标号，并省略重复说明。

图7是表示实施方式3的功率转换装置中流通的开关电流波形的一个示例的图，横轴表示时间，纵轴表示电流值。在作为MOSFET的功率用半导体元件32a进行开关动作时，存在流过功率用半导体元件32a的开关电流如图7所示那样振动的情况。此外，有时将这样振动的开关电流特别称作振铃电流。振铃电流的振动部分在数ns至数十us这样较短的时间内有数十安培至数万安培的变化。这是由于，布线的寄生电感与功率用半导体元件的寄生电容引起LC谐振。在有振铃电流流过的情况下，布线中产生浪涌电压。浪涌电压与振铃电流同样地振动，因此有时特别将其称为振铃电压。此外，振铃电流与振铃电压的振动频率相同。

一般而言，在MOSFET的晶体管部中存在寄生电容，另外，在MOSFET的寄生二极管部中也存在寄生电容。在与MOSFET并联外装有二极管的情况下(图6示例中的二极管32b)，该外装二极管也存在寄生电容。上述多个寄生电容中至少一个表示为功率用半导体元件的寄生电容。无论如何，功率用半导体元件的寄生电容取某个决定值。另外，布线的寄生电感也取某个决定值。由此，振铃电流与振铃电压的振动频率取某个决定值。

实施方式3所涉及的功率转换装置1将串联连接的电感72a与电容72b用作为开关电流分流器件70，将该电感72a与电容72b与布线寄生电感63CP2并联安装。

此处，考虑P侧共用布线63CP中有上述振铃电流流过的情况。振铃电流是振动的电流，在数ns至数十us这样较短的时间内电流值有数十安培至数万安培的变化。根据电磁学法则，布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3中产生振铃电压。由此，有振铃电压被施加至功率用半导体元件32a。若振铃电压过大，则功率用半导体元件32a可能损坏。

另一方面，根据图6的结构，一部分流过布线寄生电感63CP2的振铃电流被分流而流至电感72a及电容72b的串联电路中。因此，流过布线寄生电感63CP2的振铃电流减小，布线寄生电感63CP2中产生的振铃电压下降。其结果是，施加至功率用半导体元件32a的振铃电压下降。

此外，正如在实施方式1、2中说明的那样，不会在功率转换装置1的内部布线长时间地产生直流电压。由于不会在P侧共用布线63CP中长时间地产生直流电压，因此不会长时间地对电感72a及电容72b的串联电路施加直流电压。因此，能够以耐压性较低的器件来构成电感72a及电容72b。

由此，根据实施方式3所涉及的功率转换装置，所构成的吸收电路能够减小施加至功率转换装置1内部器件的振铃电压，并能够仅用耐压性较低的器件来构成吸收电路。

另外，在P侧共用布线63CP中有直流电流长时间流过。另一方面，直流电流不会流过串联连接的电感72a及电容72b。由此，电感72a及电容72b的串联电路中不会因直流电流流过而产生导通损耗。因此，根据实施方式3所涉及的功率转换装置，能够抑制电感72a及电容72b的温度上升，因此作为开关电流分流器件来使用的电感72a及电容72b能够进一步小型化。

接着，对选定电感72a及电容72b时的考虑事项进行说明。在选定电感72a及电容72b时，希望调整各个器件常数，以使得电感72a及电容72b所产生的LC谐振频率与振铃电流(开关电流)的振动频率一致，优选为至少振铃电流的振动频率分量包含在LC谐振频率的半宽值内。此处，LC谐振频率的半宽值是指，在用频率与LC滤波器的衰减率的函数来表示时，以LC谐振频率为中心，将LC滤波器的衰减率为该LC谐振频率下的衰减率的半值的频率包含在内的频带。此外，振铃的振动频率能够通过在未设置开关电流分流器件的状态下进行开关实验来预先测定等，从而算出。根据上述结构，在振铃电流的振动频率下，串联连接的电感72a及电容72b的合成阻抗极小，被分流至电感72a及电容72b的串联电路的振铃电流增加，其结果是，流过布线寄生电感63CP2的振铃电流减小。通过该作用，布线寄生电感63CP2中产生的振铃电压的降低效果增大。

此外，在开关电流有多个振动分量的情况下，选择开关电流的时间变化率最大的振动即可。若使得电感72a及电容72b的LC谐振频率与该较大振动的频率相一致，则浪涌电压的降低效果能够进一步增大。

另外，也可以增加串联连接的电感及电容，来形成其它的开关电流分流器件70。该情况下，若使得增加的电感及电容的LC谐振频率选定为与开关电流的时间变化率与第二大的振动的频率相一致，则浪涌电压的降低效果能够进一步增大。

此外，优选为将电容72b安装至布线寄生电感63CP2时的布线的寄生电感用作为与电容72b串联连接的电感72a。通过采用上述结构，作为与电容72b串联连接的电感72a，无需另外准备电感器件。该情况下，通过调整电容72b的器件常数，从而能使得电容72b的电容值与电感值所形成的LC谐振频率与振铃电流的振动频率相一致。

实施方式4

图8是表示实施方式4所涉及的功率转换装置的电路结构例的图，图9是表示实施方式4所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。在实施方式4中，开关电流分流器件与有开关电流流过的布线并联连接。实施方式4的特征在于，有开关电流流过的布线与开关电流分流器件的两个连接点中的至少一个设于主电容器附近(最近处)。此外，其它结构与实施方式1相同或等同，对相同或等同的结构部标注相同标号，并省略重复说明。

对实施方式4的结构进行更加详细的说明。首先，开关电流分流器件70与P侧共用布线63CP并联连接。P侧共用布线63CP与实施方式1相同，视作由布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3构成。另外，与实施方式1相同，开关电流分流器件70的两个连接点中的一个连接点位于布线寄生电感63CP2与布线寄生电感63CP3之间。

与此相对，实施方式4与实施方式1的不同点在于，开关电流分流器件70的两个连接点中的另一个连接点并不位于布线寄生电感63CP2与布线寄生电感63CP1之间，而连接至主电容器4的主电容器P端子41P附近。

此外，上述说明中，“主电容器P端子41P附近(最近处)”是指包含主电容器P端子41P，且例如从主电容器P端子41P起的距离等于或小于主电容器41中主电容器P端子41P和与主电容器P端子41P成对的端子即主电容器N端子41N之间的距离的位置。也就是说，相当于如下位置：开关电流分流器件70的两个连接点中的一个连接点与主电容器P端子41P之间的距离等于或小于主电容器P端子41P与主电容器N端子41N之间的距离的位置。满足上述条件的连接点能够视作为主电容器P端子41P。

在将P侧共用布线63CP螺钉止动于主电容器P端子41P的情况下，将开关电流分流器件70的布线也用相同的螺钉螺钉止动于主电容器P端子41P即可。通过采用上述结构，能够将有开关电流流过的布线与开关电流分流器件70的两个连接点中的另一个连接点设于主电容器4附近。此外，在将开关电流分流器件70与N侧共用布线63CN并联连接的情况下，也能采用相同连接结构。

随着P侧功率用半导体元件的开关动作，P侧共用布线63CP中有开关电流流通。开关电流流过布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3。根据电磁学法则，布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3中产生浪涌电压。根据实施方式4的结构，一部分开关电流分流而流通到开关电流分流器件70，因此流过布线寄生电感63CP1、63CP2的开关电流减小。由此，能够减小布线寄生电感63CP1、63CP2中产生的浪涌电压。因此，实施方式4的功率转换装置相比实施方式1的功率转换装置能够进一步增大浪涌电压的降低效果。

实施方式5

图10是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的电路结构例的图，图11是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。在实施方式5中，开关电流分流器件70与有开关电流流过的布线并联连接。实施方式5的特征在于，有开关电流流过的布线与开关电流分流器件70的两个连接点中的至少一个设于功率用半导体元件附近(最近处)。此外，其它结构与实施方式1相同或等同，对相同或等同的结构部标注相同标号，并省略重复说明。

对实施方式5的结构进行更加详细的说明。首先，P侧共用布线63CP与实施方式1相同，视作由布线寄生电感63CP1、63CP2、63CP3构成。另外，与实施方式1相同，开关电流分流器件70的两个连接点中的一个位于布线寄生电感63CP1与布线寄生电感63CP2之间。

与此相对，实施方式5与实施方式1的不同点在于，开关电流分流器件70的两个连接点中的另一个并不位于布线寄生电感63CP2与布线寄生电感63CP3之间，而连接至P侧U相布线62UP，该P侧U相布线62UP位于P侧U相功率用半导体模块31UP的集电极端子C1附近。

此外，上述说明中，“集电极端子C1附近(最近处)”是指包含集电极端子C1，且例如从集电极端子C1起的距离等于或小于功率用半导体模块31UP的集电极端子C1和与集电极端子C1成对的端子即发射极端子E1之间的距离的位置。也就是说，相当于如下位置：开关电流分流器件70的两个连接点中的一个连接点与集电极端子C1之间的距离等于或小于P侧U相功率用半导体模块31UP的集电极端子C1与发射极端子E1之间的距离的位置。满足上述条件的连接点能够视作为集电极端子C1。

在将P侧U相布线62UP螺钉止动于P侧U相功率用半导体模块31UP的集电极端子C1的情况下，将开关电流分流器件70的布线也用相同的螺钉螺钉止动于该集电极端子C1即可。通过采用上述结构，能够将有开关电流流过的布线与开关电流分流器件70的两个连接点中的另一个连接点设于集电极端子C1附近。此外，在将开关电流分流器件70与N侧共用布线63CN及N侧U相布线62UN并联连接的情况下，也能采用相同连接结构。

随着P侧功率用半导体元件的开关动作，P侧共用布线63CP及P侧U相布线62UP中有开关电流流通。根据电磁学法则，P侧共用布线63CP及P侧U相布线62UP中产生浪涌电压。根据实施方式5的结构，一部分开关电流被分流而流通到开关电流分流器件70，因此能够减小P侧共用布线63CP及P侧U相布线62UP中产生的浪涌电压。因此，实施方式5的功率转换装置相比实施方式1的功率转换装置能够进一步增大浪涌电压的降低效果。

图12是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。功率用半导体模块中独立于集电极端子之外，还可能具备集电极辅助端子。该种功率用半导体模块中，设想将集电极端子与功率用半导体元件相连的布线中有大电流长时间流过来进行设计。因此，将集电极端子与功率用半导体元件相连的布线使用粗布线构件，布线电阻变小。另一方面，集电极辅助端子是用于检测功率用半导体元件的集电极电位的端子，与集电极端子不同。更详细而言，设想将集电极辅助端子与功率用半导体元件相连的布线中有检测功率用半导体元件中的集电极电位所需的小电流流过，来设计功率用半导体模块。因此，通常，将集电极辅助端子与功率用半导体元件相连的布线使用比将集电极端子与功率用半导体元件相连的布线要细的布线构件。

此处，在图12所示的结构下，开关电流分流器件70的两个连接点中的一个连接点连接至集电极辅助端子CA1。开关电流分流器件70的两个连接点中的另一个连接点与图10相同。根据图12的结构，可以视作开关电流分流器件70与P侧共用布线63CP、P侧U相布线62UP以及将集电极端子C1与功率用半导体元件32a相连的布线(以下简称为“集电极内部布线”)并联连接。P侧共用布线63CP、P侧U相布线62UP以及集电极内部布线中有开关电流流通，但一部分开关电流被分流至开关电流分流器件70。其结果是，能够降低P侧共用布线63CP、P侧U相布线62UP以及集电极内部布线中产生的浪涌电压。此外，图12所示结构所产生的浪涌电压的降低效果比图10所示的结构所产生的浪涌电压的降低效果要大。

实施方式6

图13是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的电路结构例的图，图14是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。在实施方式6中，开关电流分流器件70(70a、70b、70c)与有开关电流流过的布线并联连接。也就是说，实施方式6的第1特征在于，存在多个并联连接有开关电流分流器件70的布线，另外，实施方式6的第2特征在于，实施方式1至5中将开关电流分流器件70仅并联连接至直流侧连接布线构件(正侧连接布线构件及负侧连接布线构件)，与此相对，实施方式6中，对于交流侧连接布线构件也并联连接有开关电流分流器件70。此外，其它结构与实施方式1相同或等同，对相同或等同的结构部标注相同标号，并省略重复说明。

对实施方式6的结构进行更加详细的说明。如上所述，在本实施方式6中，具有三个开关电流分流器件70a、70b、70c。作为第1开关电流分流器件的开关电流分流器件70a与将主电容器P端子41P和P侧U相功率用半导体模块31UP的集电极端子C1相连的布线、即P侧共用布线63CP及P侧U相布线62UP并联连接。作为第2开关电流分流器件的开关电流分流器件70b与将主电容器N端子41N和N侧U相功率用半导体模块31UN的发射极端子E2相连的布线、即N侧共用布线63CN及N侧U相布线62UN并联连接。开关电流分流器件70a、70b是与直流侧连接布线构件并联连接的开关电流分流器件。另外，作为第3开关电流分流器件的开关电流分流器件70c与将P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子E1与N侧U相功率用半导体模块31UN的集电极端子C2相连的布线并联连接。开关电流分流器件70c是与交流侧连接布线构件并联连接的开关电流分流器件。此外，交流侧连接布线构件是指包含功率用半导体模块内的布线以及将功率用半导体模块之间相连接的布线，但本实施方式中，将开关电流分流器件70c设成与交流侧连接布线构件中将功率用半导体模块彼此相连接的交流侧连接布线构件并联连接。

随着功率用半导体元件32a的开关动作，这些布线中有开关电流流通。根据电磁学法则，上述布线中产生浪涌电压。根据实施方式6的结构，一部分开关电流被分流而流通到开关电流分流器件70a、70b、70c中的至少一个，因此能够减小各布线中产生的浪涌电压。由此，存在多个浪涌电压减小的布线，因此实施方式6的功率转换装置相比实施方式1的功率转换装置能够进一步增大浪涌电压的降低效果。

图15是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。图13所示的结构下，从P侧共用布线63CP到P侧U相布线62UP安装有一个开关电流分流器件70a。通过采用该结构，能够降低P侧共用布线63CP以及P侧U相布线62UP中产生的浪涌电压。然而，功率转换装置1的器件可能装入地较为复杂，有时难以从P侧共用布线63CP到P侧U相布线62UP安装一个开关电流分流器件70a。该情况下，如图15所示，将一个开关电流分流器件70a1安装于P侧共用布线63CP，将另一个开关电流分流器件70a2安装于P侧U相布线62UP。通过采用该结构，仍能降低P侧共用布线63CP以及P侧U相布线62UP中产生的浪涌电压。

另外，图13所示的结构下，一个开关电流分流器件70c与将P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子E1与N侧U相功率用半导体模块31UN的集电极端子C2相连的布线并联连接。图15所示的结构下，两个开关电流分流器件70c1、70c2与将P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子E1与N侧U相功率用半导体模块31UN的集电极端子C2相连的布线并联连接，开关电流分流器件的个数比图13所示的结构要多。开关电流流过将P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子E1以及N侧U相功率用半导体模块31UN的集电极端子C2连接的布线。在图15所示的结构下，更多的开关电流被分流至开关电流分流器件70c(70c1、70c2)。由此，能够使得将P侧U相功率用半导体模块31UP的发射极端子E1与N侧U相功率用半导体模块31UN的发射极端子C2相连的布线中产生的浪涌电压的降低效果比图13所示的结构要大。

另外，两个开关电流分流器件70c1、70c2也可以均由二极管构成。若使用二极管，则不振动的开关电流被分流。两个开关电流分流器件70c1、70c2也可以均由串联连接的电感及电容构成。若使用串联连接的电感及电容，则能够使振动的开关电流、即振铃电流分流。

另外，两个开关电流分流器件70c1、70c2中的一个可以由二极管构成，而另一个由串联连接的电感及电容构成。通过采用这种结构，既能够使不振动的开关电流分流，也使振动的开关电流分流。如上所述，也可以用具有相同电气性质的器件来构成多个开关电流分流器件，也可以用具有不同电气性质的器件来构成。

此外，在图15所示的结构下，将一个开关电流分流器件70b1安装于N侧共用布线63CN，将一个开关电流分流器件70b2安装于N侧U相布线62UN，从N侧共用布线63CN到N侧U相布线62UN安装一个开关电流分流器件70b3。由此，也可以将多个开关电流分流器件串联、并联组合。N侧共用布线63CN、N侧U相布线62UN中有开关电流流过，但能够使更多的开关电流分流至开关电流分流器件70b(70b1、70b2、70b3)，能够比图13所示的功率转换装置1进一步增大浪涌电压的降低效果。

此外，也可以将开关电流分流器件70安装于V相的布线。通过采用上述结构，V相的布线中产生的浪涌电压减小，施加至V相的器件的浪涌电压降低。另外，也可以将开关电流分流器件70安装于W相的布线。通过采用上述结构，W相的布线中产生的浪涌电压减小，施加至W相的器件的浪涌电压降低。

尤其是，在将开关电流分流器件70安装至U相、V相、W相的共用布线的情况下，对于U相、V相、W相的器件能够降低浪涌电压。通过采用上述结构，相比在U相、V相、W相的布线分别安装开关电流分流器件70的情况下，能够减少开关电流分流器件70的个数。

实施方式7

图16是表示实施方式7所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。实施方式7中，将MOSFET用作为功率用半导体元件32a。功率用半导体元件32a构成两电平三相逆变器电路。出于确保绝缘及确保机械强度的目的，功率用半导体元件32a及二极管32b用树脂密封，构成三相功率用半导体模块34。三相功率用半导体模块34具备：模块U端子34UA、模块V端子34VA、模块W端子34WA、模块P端子34PD以及模块N端子34ND。模块U端子34UA、模块V端子34VA以及模块W端子34WA通过布线与作为负载的电动机2相连。模块P端子34PD以及模块N端子34ND连接有主电容器4。

以下对P侧U相进行说明，在三相功率用半导体模块34的内部，将模块P端子34PD与功率用半导体元件32a相连的内部布线(63CP、62UP)中有开关电流流过，而开关电流分流器件70a与这些布线并联安装。对于N侧U相也同样，安装有开关电流分流器件70b。另外，功率用半导体元件32a之间也安装有开关电流分流器件70c。V相及W相也采用相同结构。由此，实施方式7的特征在于，开关电流分流器件70(70a、70b、70c)以及构成两电平三相逆变器电路的功率用半导体元件32a和二极管32b被收纳于相同的壳体，形成为一体的模块。另外，本实施方式中，三相功率用半导体模块34的内部，在功率用半导体元件未进行开关动作的状态下，在实质上相同电位的两点间设有开关电流分流器件70。

随着功率用半导体元件32a的开关动作，这些布线中有开关电流流通。根据电磁学法则，上述布线中产生浪涌电压。根据实施方式7的结构，一部分开关电流被分流而流通到开关电流分流器件70a、70b、70c中的至少一个，因此能够减小各布线中产生的浪涌电压。

并且，在实施方式7的功率转换装置中，开关电流分流器件70预先被设置于三相功率用半导体模块34的内部，因此在功率转换装置的制造过程中，无需安装开关电流分流器件70的作业。因此，能够以短时间制造功率转换装置。

图17是表示实施方式7的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图，图18是表示组装图17所示的器件后的状态的立体图。如图17及图18所示，冷却器80上设有三相功率用半导体模块34。主电容器4被设置成，其主电容器P端子41P与三相功率用半导体模块34的模块P端子34PD接触从而电连接，另外，主电容器N端子41N与三相功率用半导体模块34的模块N端子34ND接触从而电连接。三相功率用半导体模块34的模块U端子34UA、模块V端子34VA以及模块W端子34WA通过布线与作为负载的电动机2相连。

图19是表示本发明的实施方式7所涉及的三相功率用半导体模块的内部结构例的立体图。此外，在图19中，未显示树脂等非电气构件。图19中，P侧U相功率用半导体元件32UP通过连接构件90及布线92与模块P端子34PD电连接，N侧U相功率用半导体元件32UN通过连接构件90及布线92与模块N端子34ND电连接。另外，P侧U相功率用半导体元件32UP与N侧U相功率用半导体元件32UN通过连接构件90及布线92电连接。另外，连接器件90的一部分成为模块U端子34UA。此外，对于V相、W相也采用相同结构，省略重复说明。

此处，着眼于有开关电流流通的布线。露出至主电容器4及三相功率用半导体模块34外部的布线与三相功率用半导体模块34内的布线相比，前者较后者布线距离较短。在该情况下，相比于在露出至主电容器4及三相功率用半导体模块34外部的布线安装开关电流分流器件的情况，在三相功率用半导体模块34的内部布线安装开关电流分流器件能够获得更大的浪涌电压降低效果。

三相功率用半导体模块34中，内部布线未必在水平方向、垂直方向上以最短距离进行布线，从而模块内部布线的寄生电感并不小。因此，三相功率用半导体模块34的内部布线中产生的振铃电压变大。

因此，在图19所示的结构下，具有将模块P端子34PD与P侧U相功率用半导体元件32UP相连的布线92、将P侧U相功率用半导体元件32UP与N侧U相功率用半导体元件32UN相连的布线92、将N侧U相功率用半导体元件32UN与模块N端子34ND相连的布线92，开关电流分流器件70与这些布线并联安装。三相功率用半导体模块34的内部布线中有开关电流流过，而一部分开关电流被分流至开关电流分流器件70。因此，能够减小三相功率用半导体模块34的内部布线中产生的浪涌电压。

并且，如图19所示，将开关电流分流器件70配置在倾斜方向。在配置于倾斜方向的情况下，能够使得布线距离比三相功率用半导体模块34的内部布线要短，因此能够使得与长度成正比的电阻值减小，从而能够使得更多的开关电流被分流至开关电流器件70，其结果是，能够提高三相功率用半导体模块的内部布线中产生的浪涌电压的降低效果。

图20是表示实施方式7所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。图16所示的结构下，构成两电平三相逆变器电路的6对功率用半导体元件32a及二极管32b形成为一体，从而构成三相功率用半导体模块34，但在图20的结构下，由构成各相桥臂电路的2对功率用半导体元件32a(32a1或32a2)及二极管32b形成为一体而成的U相功率用半导体模块35U、V相功率用半导体模块35V及W相功率用半导体模块35W来构成两电平三相逆变器电路。

以下参照图20对U相的结构进行说明。首先，使用MOSFET作为构成U相功率用半导体模块35U的功率用半导体元件32a。为了与外部电路电连接，U相功率用半导体模块35U具备P端子35PD、AC端子35UA、N端子35ND、P侧栅极控制端子35GP、P侧源极控制端子35SP、N侧栅极控制端子35GN以及N侧源极控制端子35SN。U相功率用半导体模块35U的上述各端子通过内部布线，与P侧U相功率用半导体元件32a1及N侧U相功率用半导体模块32a2电连接。

此处，图20的结构下，内部布线连接有三个开关电流分流器件70。具体说明，开关电流分流器件70ua与将P端子35PD与P侧U相功率用半导体元件32a1相连的布线并联连接，开关电流分流器件70uc与将P侧U相功率用半导体元件32a1与N侧U相功率用半导体元件32a2相连的布线并联连接，开关电流分流器件70ub将N端子35ND与N侧U相功率用半导体元件32a2相连的布线并联连接。由此，开关电流分流器件70ua、ub、uc与U相功率用半导体模块35U被收纳于相同壳体，形成为一体的模块。

随着P侧U相功率用半导体元件32a1及N侧U相功率用半导体元件32a2的开关动作，这些布线中有开关电流流通。根据电磁学法则，上述布线中产生浪涌电压。根据图20的结构，一部分开关电流被分流而流通到开关电流分流器件70ua、70ub、70uc中的至少一个，因此能够减小各布线中产生的浪涌电压。

并且，在图20的结构的功率转换装置中，开关电流分流器件70ua、70ub、70uc预先被设置于U相功率用半导体模块35U的内部，因此在功率转换装置的制造过程中，无需安装开关电流分流器件70ua、70ub、70uc的作业。因此，能够以短时间制造功率转换装置。

实施方式8

图21是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。实施方式8中，由构成各相桥臂电路的2对功率用半导体元件32a(32a1或32a2)及二极管32b形成为一体而成的U相功率用半导体模块35U、V相功率用半导体模块35V以及W相功率用半导体模块35W来构成两电平三相逆变器电路。出于确保绝缘及确保机械强度的目的，上述U相功率用半导体模块35U、V相功率用半导体模块35V以及W相功率用半导体模块35W用树脂来密封。

以下，对U相进行说明，为了与外部电路电连接，U相功率用半导体模块35U具备P端子35PD、AC端子35UA、N端子35ND、P侧栅极控制端子35GP、P侧源极控制端子35SP、N侧栅极控制端子35GN以及N侧源极控制端子35SN。U相功率用半导体模块35U的上述各端子通过内部布线，与P侧U相功率用半导体元件32a1及N侧U相功率用半导体元件32a2电连接。此外，V相及W相也采用相同结构。另外，U相功率用半导体模块35U、V相功率用半导体模块35V以及W相功率用半导体模块35W各自与主电容器4之间的连接与实施方式1相同或等同，对相同或等同的结构部标注相同标号，并省略重复说明。

通过P侧共用布线63CP而流入主电容器4的开关电流通过主电容器4。通过主电容器4的开关电流经N侧共用布线63CN而从主电容器4流出。也就是说，流过P侧共用布线63CP的开关电流与流过N侧共用布线63CN的开关电流大小相同且流通方向相反。

通过P侧U相布线62UP而流入U相功率用半导体模块35U的开关电流通过U相功率用半导体模块35U。由于开关电流没有流过电动机2，因此U相功率用半导体模块35U的AC端子35UA中没有开关电流流过。由此，通过了U相功率用半导体模块35U的开关电流经N侧U相布线62UN而从U相功率用半导体模块流出。也就是说，流过P侧U相布线62UP的开关电流与流过N侧U相布线62UN的开关电流大小相同且流通方向相反。

如图21所示，开关电流分流器件70U1与将主电容器P端子41P与U相功率用半导体模块35U的P端子35PD相连的布线并联连接。流过将主电容器P端子41P与U相功率用半导体模块的P端子35PD相连的布线的开关电流的流通方向与被分流而流过开关电流分流器件70U1的开关电流的流通方向相同。

同样，开关电流分流器件70U2与将主电容器N端子41N与U相功率用半导体模块35U的N端子35ND相连的布线并联连接。流过将主电容器N端子41N与U相功率用半导体模块35U的N端子35ND相连的布线的开关电流的流通方向与被分流而流过开关电流分流器件70U2的开关电流的流通方向相同。

另一方面，如上所说明的那样，流过将主电容器P端子41P与U相功率用半导体模块35U的P端子35PD相连的布线的开关电流与流过将主电容器N端子41N与U相功率用半导体模块35U的N端子35ND相连的布线的开关电流大小相同且方向相反。由此，流过开关电流分流器件70U1的开关电流与流过开关电流分流器件70U2的开关电流大小相同且方向相反。

根据图21所示的结构，开关电流分流器件70U1的安装布线的寄生电感与开关电流分流器件70U2的安装布线的寄生电感相抵消，从而整体的寄生电感减小。由于寄生电感减小，因此更多的开关电流被分流至开关电流分流器件70U1、70U2。其结果是，布线中产生的浪涌电压的降低效果增大。

图22是表示实施方式8所涉及的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图，图23是表示安装上图22所示的器件并安装了实施方式8所涉及的开关电流分流器件后的状态的立体图。如图22及图23所示，冷却器80上设置有U相功率用半导体模块35U、V相功率用半导体模块35V以及W相功率用半导体模块35W。母线64被设置成使得U相功率用半导体模块35U、V相功率用半导体模块35V以及W相功率用半导体模块35W的各端子与主电容器4的主电容器P端子41P以及主电容器N端子41N之间能电连接。开关电流分流器件70U1、70U2的各一个连接点在设有母线64的状态下与U相功率用半导体模块35U的P端子35PD及N端子35ND直接连接，或者连接至这些端子附近的母线64上。开关电流分流器件70U1、70U2的各另一个连接点与主电容器P端子41P及主电容器N端子41N直接连接，或者连接至这些端子附近的母线64上。对于V相及W相用的开关电流分流器件的连接省略了图示，但毫无疑问地，其同样地与开关电流分流器件70U1、70U2相连。

此外，作为安装开关电流分流器件70U1、70U2的布线，选择流过布线的开关电流的大小相同且方向相反的两个布线。然而，作为安装开关电流分流器件70U1、70U2的布线，也可以选择流过布线的开关电流的大小不同且方向相反的两个布线。该情况下，流过开关电流分流器件70U1的开关电流与流过开关电流分流器件70U2的开关电流为大小不同且方向相反。开关电流分流器件70U1的安装布线的寄生电感的一部分与开关电流分流器件70U2的安装布线的寄生电感的一部分相抵消，从而整体的寄生电感的一部分有所减小。由于寄生电感的一部分减小，因此更多的开关电流被分流至开关电流分流器件70U1、70U2。虽然图21所示的结构的效果有所降低，但布线上产生的浪涌电压的降低效果能够增大。

此外，如图24所示，优选为，将开关电流分流器件70U1、70U2靠近配置。此处，“靠近配置”是指，开关电流分流器件70U1与开关电流分流器件70U2之间的距离等于或小于以下的距离的情况：开关电流分流器件70U1与有开关电流流过的布线(本实施方式中为将主电容器P端子41P与U相功率用半导体模块35U的P端子35PD连接的布线)之间的两个连接点彼此的距离、开关电流分流器件70U2与有开关电流流过的布线(本实施方式中为将主电容器N端子41N与U相功率用半导体模块35U的N端子35ND连接的布线)之间的两个连接点彼此的距离中较短的一方。满足上述条件的开关电流分流器件70U1、70U2的配置属于在此处所称的“靠近配置”。

根据图24所示的结构，安装开关电流分流器件70U1的布线的寄生电感与安装开关电流分流器件70U2的布线的寄生电感较强地相抵消，从而更多的开关电流分流至开关电流分流器件70U1、70U2。通过该作用，能够进一步增大布线中产生的浪涌电压的降低效果。

实施方式9

实施方式1至8中，对将本发明适用于功率转换电路即两电平三相逆变器电路的情况进行了说明，但本发明既能够适用于将直流转换成交流的逆变器电路，也可以适用于将交流转换成直流的转换电路，并且，也可以适用于单相的逆变器电路以及单相的转换电路、即能够适用于两电平的功率转换电路。另外，并不局限于两电平的功率转换电路，例如也可以适用于三电平逆变器电路、三电平转换电路等多电平的功率转换电路。因此，本实施方式中，对将本发明适用于单相的三电平转换电路的情况进行说明。

图25示出了实施方式9所涉及的功率转换装置的电路图。图25是三电平的AC-DC转换电路，三电平转换电路104的输入经由绝缘变压器102与交流功率***100相连。三电平转换电路104输出三种直流电压，因此三电平转换电路104具有正侧端子、中间端子及负侧端子这三种端子，主电容器4具有正侧端子41P、中间端子41M以及负侧端子41N这三种端子。转换电路104的正侧端子与主电容器4的正侧端子41P相连，转换电路104的负侧端子与主电容器4的负侧端子41N相连，转换电路104的中间端子与主电容器4的中间端子41M相连。

本实施方式中，上侧模块105UP、105VP、中间模块105UM、105VM以及下侧模块105UN、105VN构成三电平的转换电路的各相。另外，上侧模块105UP、105VP以及下侧模块105UN、105VN的各端子构成转换电路104的正侧端子、中间端子、负侧端子。

以下，对U相的结构进行说明。首先，上述模块105UP在第1端子105UP1与第2端子105UP2之间设有开关元件105a1及与其反并联连接的续流二极管元件105b1，在第2端子105UP2与第3端子105UP3之间设有二极管元件105c1。此处，将上侧模块105UP称为斩波模块。本实施方式中，使用MOSFET作为开关元件105a1，在该情况下，续流二极管元件105b1也可以使用内置于MOSFET中的寄生二极管，也可以在MOSFET之外另外使用肖特基势垒二极管或PN结二极管。这在中间模块105UM及下侧模块105UN中也相同。

中间模块105UM在第1端子105UM1与第2端子105UM2之间设有开关元件105a2及与其反并联连接的续流二极管元件105b2，在第2端子105UM2与第3端子105UM3之间也设有开关元件105a3及与其反并联连接的续流二极管元件105b3。此处，将中间模块105UM称为2合1模块。

下侧模块105UN与上侧模块105UP相同，由斩波模块构成，在第1端子105UN1与第2端子105UN2之间设有二极管元件105c2，在第2端子105UN2与第3端子105UN3之间设有开关元件105a4以及与其反并联连接的续流二极管元件105b4。

此外，上侧模块105UP及下侧模块105UN可以与中间模块105UM同样地由2合1模块构成，全部使用相同结构的模块，也可以采用构成三电平转换电路104的一相的四个开关元件及两个续流二极管元件全部搭载单一元件，并由搭载有这些元件的模块(所谓的1合1模块)构成的结构，模块的结构并不局限于图25的结构。

图25所示的三电平转换电路104的特征与其它实施方式相同，开关电流分流器件110U1～110U4与将上侧模块105UP、中间模块105UM以及下侧模块105UN与主电容器4相连的布线并联连接。

如图25所示，分别将开关电流分流器件110U1、110U2、110U3、110U4设置成与如下布线并联连接：将上侧模块105UP的第1端子105UP1(三电平转换电路104的正侧端子)与主电容器4的正侧端子41P相连的布线、将下侧模块105UN的第3端子105UN3(三电平转换电路104的负侧端子)与主电容器4的负侧端子41N相连的布线、将上侧模块105UP的第3端子105UP3(三电平转换电路104的中间端子)与主电容器4的中间端子41M相连的布线、以及将下侧模块105UN的第1端子105UN1(三电平转换电路104的中间端子)与主电容器4的中间端子41M相连的布线。由此，实施方式9的特征还在于，开关电流分流器件110U3、110U4被设置成与将上侧模块105UP的第3端子105UP3和主电容器4的中间端子41M相连的布线即中间点连接布线构件、以及将下侧模块105UN的第3端子105UN3和主电容器4的中间端子41M相连的布线即中间点连接布线构件并联连接。此外，中间点连接布线构件包含将上侧模块105UP、105VP与下侧模块105UN、105VN相连的布线、以及将上侧模块105UP、105VP与下侧模块105UN、105VN之间的连接点和主电容器4的中间端子相连的布线，在本实施方式的结构以外，还可以对将上侧模块105UP、105VP与下侧模块105UN、105VN相连的中间点连接布线构件设置开关电流分流器件70。

随着功率用半导体元件的开关动作，将各模块与主电容器4相连的布线中有开关电流流通，产生浪涌电压。根据图25的结构，一部分开关电流被分流而流通到开关电流分流器件110U1、110U2、110U3、110U4，因此能够减小浪涌电压。

另外，本实施方式中，由于在各布线上电位实质相同的两点并联连接有开关电流分流器件110U1、110U2、110U3、110U4，因此能够以耐压性较低的器件来构成开关电流分流器件110U1、110U2、110U3、110U4，并能抑制功率转换装置大型化。

图26是表示实施方式9的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图。上侧模块105UP、中间模块105UM以及下侧模块105UN的底面被固定于冷却器80。上侧模块105UP的第1端子105UP1、第2端子105UP2及第3端子105UP3、中间模块105UM的第1端子105UM1、第2端子105UM2及第3端子105UM3、以及下侧模块105UN的第1端子105UN1、第2端子105UN2及第3端子105UN3为了对内部的开关元件及二极管元件与主电容器4以及未图示的外部电路进行电连接而构成为螺钉端子，主电容器4的正侧端子41P、中间端子104M以及负侧端子41N也为了与上侧模块105UP、中间模块105UM、下侧模块105UN以及未图示的外部电路电连接而分别构成为螺钉端子。

本实施方式中，将上侧模块105UP的第1端子105UP1与主电容器4的正侧端子41P相连的布线、将下侧模块105UN的第2端子105UN2与主电容器4的负侧端子41N相连的布线、将上侧模块105UP的第3端子105UP3与主电容器4的中间端子41M相连的布线、将下侧模块105UN的第3端子105UN3与主电容器4的中间端子41M相连的布线由单一的母线64构成，上侧模块105UP、中间模块105UM以及下侧模块105UN与主电容器4通过母线64来电连接。

图27是表示将图26所示的器件装上后安装实施方式9所涉及的开关电流分流器件后的状态的立体图。本实施方式中，上侧模块105UP、中间模块105UM以及下侧模块105UN与主电容器4之间利用母线64连接有开关电流分流器件110U1～110U4。此外，开关电流分流器件110U1～110U4也可以与螺钉端子紧固在一起来进行连接。在任何情况下，开关电流分流器件110U1～110U4与将各模块与主电容器4相连的布线并联连接，因此一部分开关电流被分流流通至开关电流分流器件110U1～110U4。

上述说明中，对U相的情况进行了说明，当然，对于V相也能够同样地构成，并进行布线。在三电平转换电路104为三相电路的情况下，对W相也能够采用与U相及V相相同的结构，并进行布线。

最后对形成用于上述功率转换装置的功率用半导体元件的材料进行说明。功率用半导体元件的材料一般使用硅(Si)。上述实施方式1至8中说明的技术能够利用该一般的硅元件来构成。

另一方面，上述实施方式1至9的技术并不局限于硅元件。也可以利用以近年备受注目的碳化硅(SiC)为材料的功率用半导体元件来构成，以取代上述硅(Si)。

SiC元件与Si元件相比具有如下优异特性：热传导率较大，且能在高温下进行动作，能进行高速开关。功率转换装置1的晶体管元件与二极管元件中的一个使用SiC元件，或者晶体管元件与二极管元件均使用SiC元件，从而能受益于SiC元件的优势。也就是说，由于热传导率较大，且能在高温下进行动作，因此能使冷却机构小型化，从而能够使得模块进一步小型化。另外，由于能进行高速开关，因此能抑制开关损耗，能够使得冷却机构小型化，从而能够使得模块进一步小型化。

此外，SiC具有带隙比硅Si要大的特性，基于该点，示出了被称作为宽带隙半导体的半导体的一个示例(与此相对，Si被称为窄带隙半导体)。除上述SiC以外，例如使用氮化镓类材料、或者钻石而得以形成的半导体也属于宽带隙半导体，其特性与碳化硅有较多的相似点。因此，使用SiC以外的其它宽带隙半导体的结构也属于本发明的技术思想内。

由此，SiC元件是非常有潜力的元件，但由于能高速开关因而流过功率转换装置内部的布线的开关电流的时间变化率较大。由此，布线中生成的浪涌电压较大，且被施加于功率转换装置的内部的器件的浪涌电压较大。另一方面，若适用上述实施方式1至8所涉及的任意技术，则一部分开关电流均被分流而流过开关电流分流器件70。因此，能够减小布线中流过的开关电流，并能降低布线中产生的浪涌电压，由此能够减小被施加于功率转换装置的内部的器件的浪涌电压。并且，开关电流分流器件70不会长时间被施加直流电压，因此能够获得如下效果：能够仅利用耐压性较低的器件来构成开关电流分流器件70。由此，实施方式1至9所涉及的技术尤其适用于使用了SiC元件的功率转换装置。

此外，上述实施方式1～9所示的结构是本发明的结构的一个示例，也可以与其它公知技术相结合，毫无疑问地，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内省略一部分等进行变更来构成。

标号说明

1功率转换装置、2电动机、3逆变器电路(功率转换电路)、4主电容器、31功率用半导体模块、31UP P侧U相功率用半导体模块、31VP P侧V相功率用半导体模块、31WP P侧W相功率用半导体模块、31UN N侧U相功率用半导体模块、31VN N侧V相功率用半导体模块、31WNN侧W相功率用半导体模块、32a功率用半导体元件、32b二极管、32UP P侧U相功率用半导体元件、32UN N侧U相功率用半导体元件、32a1P侧U相功率用半导体元件、32a2N侧U相功率用半导体元件、34三相功率用半导体模块、34UA模块U端子、34VA模块V端子、34WA模块W端子、34PD模块P端子、34ND模块N端子、35U U相功率用半导体模块、35V V相功率用半导体模块、35W W相功率用半导体模块、35GP P侧栅极控制端子、35GN N侧栅极控制端子、35SP P侧源极控制端子、35SN N侧源极控制端子、35PD P端子、35UA AC端子、35ND N端子、41电容器元件、41P主电容器P端子(正侧端子)、41M中间端子、41N主电容器N端子(负侧端子)、61LP P侧布线中继点、61LN N侧布线中继点、62UP P侧U相布线、62VP P侧V相布线、62WP P侧W相布线、62UN N侧U相布线、62VN N侧V相布线、62WN N侧W相布线、63CP P侧共用布线、63CN N侧共用布线、63CP1,63CP2,63CP3布线寄生电感、64母线、64a弯曲部位、64b,64c平板部位、70,70a,70b,70c,70a1,70a2,70b,70b1,70b2,70b3,70c,70c1,70c2,70ua,70ub,70uc、70U1,70U2开关电流分流器件、71二极管、72a电感、72b电容、80冷却器、90连接器件、92布线、C,C1,C2集电极端子、CA1集电极辅助端子、D1漏极端子、E,E1,E2发射极端子、EC发射极控制端子、GC栅极控制端子、SC源极控制端子、100交流功率***、102绝缘变压器、104三电平转换电路、105a1开关元件、105a2开关元件、105a3开关元件、105a4开关元件、105c1二极管元件、105c2二极管元件、105b1续流二极管元件、105b2续流二极管元件、105b3续流二极管元件、105b4续流二极管元件、105UN,105VN下侧模块、105UP,105VP上侧模块、105UP1上侧模块105UP的第1端子、105UP2上侧模块105UP的第2端子、105UP3上侧模块105UP的第3端子、105UM1中间模块105UM的第1端子、105UM2中间模块105UM的第2端子、105UM3中间模块105UM的第3端子、105UN1下侧模块105UN的第1端子、105UN2下侧模块105UN的第2端子、105UN3下侧模块105UN的第3端子、110U1,110U2,110U3,110U4开关电流分流器件。

Claims (23)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：

功率转换电路，该功率转换电路由半导体模块构成，并具有正侧端子及负侧端子，所述半导体模块具有进行开关动作的功率用半导体元件；

电容器，该电容器具有正侧端子及负侧端子；

布线构件，该布线构件包含正侧连接布线构件及负侧连接布线构件，该正侧连接布线构件将所述功率转换电路的所述正侧端子与所述电容器的所述正侧端子相连接，该负侧连接布线构件将所述功率转换电路的所述负侧端子与所述电容器的所述负侧端子相连接；以及

开关电流分流器件，该开关电流分流器件与所述布线构件中所述正侧连接布线构件与所述负侧连接布线构件中的至少一个并联连接，从而使一部分开关电流进行分流。

2.一种功率转换装置，其特征在于，包括：

功率转换电路，该功率转换电路由半导体模块构成，所述半导体模块具有进行开关动作的功率用半导体元件；

布线构件，所述功率用半导体元件进行开关时产生的开关电流流过该布线构件；以及

开关电流分流器件，该开关电流分流器件与所述布线构件并联连接，从而使一部分所述开关电流进行分流，

所述开关电流分流器件与所述布线器件相连的两个连接点在所述功率用半导体元件未进行开关动作的状态下为实质相同的电位。

3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

所述布线构件由母线构成，

所述母线与所述功率转换电路的正侧端子及负侧端子以及所述电容器的正侧端子及负侧端子相连，

所述开关电流分流器件与所述母线相连。

4.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，

所述开关电流分流器件的一端连接至所述母线与所述功率转换电路的连接点的最近处。

5.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，

所述开关电流分流器件的另一端连接至所述母线与所述电容器的连接点的最近处。

6.如权利要求3至5中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述母线具有平坦部及弯曲部，

所述开关电流分流器件以跨过所述母线的弯曲部的方式与所述母线相连。

7.如权利要求1至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率转换电路的正侧端子是所述半导体模块的端子，

所述布线构件与所述半导体模块的端子相连。

8.如权利要求1至7中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率转换电路的负侧端子是所述半导体模块的端子，

所述布线构件与所述半导体模块的端子相连。

9.如权利要求1至8中任一项所述的功率转换装置，将直流电转换成交流电，或将交流电转换成直流电，其特征在于，

所述功率用半导体元件包含正侧开关元件、以及与所述正侧开关元件串联连接的负侧开关元件，

还具备将所述正侧开关元件与所述负侧开关元件相连的交流侧连接布线构件，

所述开关电流分流器件与所述交流侧连接布线构件也并联连接。

10.如权利要求1至9中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率转换电路是具备正侧端子、负侧端子及中间端子的三电平功率转换电路，

所述电容器具有中间端子，

具备将所述功率转换电路的中间端子与所述电容器的中间端子相连接的中间点连接布线构件，

所述开关电流分流器件与所述中间点连接布线构件也并联连接。

11.如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率转换电路的中间端子是所述半导体模块的端子，

所述中间点连接布线构件与所述半导体模块的端子相连。

12.如权利要求1至11中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

存在多个与所述开关电流分流器件并联连接的所述布线构件。

13.如权利要求1至12中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

关于有所述开关电流流通的布线与所述开关电流分流器件之间的连接点中的所述功率用半导体元件的端子侧的连接点，

所述连接点与所述端子之间的距离等于或小于所述端子与和所述端子成对的功率用半导体元件的端子之间的距离。

14.如权利要求1至13中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

关于有所述开关电流流通的布线与所述开关电流分流器件之间的连接点中所述电容器的端子侧的连接点，所述连接点与所述端子之间的距离等于或小于所述端子与和所述端子成对的所述电容器的端子之间的距离。

15.如权利要求1至14中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

作为所述开关电流分流器件，设有第1开关电流流通的第1开关电流分流器件、以及第2开关电流流通的第2开关电流分流器件，

流过所述第1开关电流分流器件的第1开关电流的流通方向与流过所述第2开关电流分流器件的第2开关电流的流通方向相反。

16.如权利要求1至15中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述第1开关电流分流器件与所述第2开关电流分流器件之间的距离等于或小于如下距离中较短的一个，即：所述第1开关电流分流器件与开关电流流过的布线的两个连接点彼此的距离、以及所述第2开关电流分流器件与开关电流流过的布线的两个连接点彼此的距离。

17.如权利要求1至16中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述开关电流分流器件是二极管。

18.如权利要求1至16中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述开关电流分流器件是串联连接的电感及电容。

19.如权利要求18所述的功率转换装置，其特征在于，

所述开关电流的振动频率包含在由所述电感及所述电容确定的LC谐振频率的半宽值内。

20.如权利要求18或19所述的功率转换装置，其特征在于，

所述电感由开关电流分流器件的布线的寄生电感构成。

21.如权利要求1至20中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述功率用半导体元件是宽带隙半导体元件。

22.如权利要求21所述的功率转换装置，其特征在于，

所述宽带隙半导体元件是使用了碳化硅、氮化镓类材料、或金刚石的半导体元件。

23.一种功率用半导体模块，其特征在于，包括：

进行开关动作的功率用半导体元件；

与所述功率用半导体元件相连的布线构件；以及

与所述布线构件并联连接的开关电流分流器件，

所述开关电流分流器件与所述布线构件相连的两个连接点在所述功率用半导体元件未进行开关动作的状态下为实质相同的电位。