CN111697845B - 电力转换装置 - Google Patents

电力转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111697845B
CN111697845B CN202010161506.6A CN202010161506A CN111697845B CN 111697845 B CN111697845 B CN 111697845B CN 202010161506 A CN202010161506 A CN 202010161506A CN 111697845 B CN111697845 B CN 111697845B
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
wiring
power
power supply
power conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010161506.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111697845A (zh
Inventor
大久保卓也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to CN202311638553.5A priority Critical patent/CN117674616A/zh
Publication of CN111697845A publication Critical patent/CN111697845A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111697845B publication Critical patent/CN111697845B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123Suppression of common mode voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/1555Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only for the generation of a regulated current to a load whose impedance is substantially inductive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

一种电力转换装置(4),包括逆变器(11)、平滑电容器(13)、Y电容器(14N、14P)以及电源配线(10),所述电源配线(10)将DC电源(2)和逆变器(11)电连接。电源配线(10)包括:电源端子部(100N、100P),所述电源端子部(100N、100P)与DC电源(2)连接;电力端子部(101N、101P),所述电力端子部(101N、101P)与逆变器(11)连接;以及电容器端子部(103N、103P),所述电容器端子部(103N、103P)与Y电容器(14N、14P)连接。在电源配线(10)中,使电力端子部(101N、101P)与电容器端子部(103N、103P)之间的寄生电感L1小于电源端子部(100N、100P)与电容器端子部(103N、103P)之间的寄生电感L2。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种电力转换装置。
背景技术
专利文献WO 2015/186469A公开了一种电力转换装置。该电力转换装置设置有:逆变器,所述逆变器设置在DC电源与旋转电机之间;平滑电容器,所述平滑电容器使DC电力平滑;Y电容器,所述Y电容器去除噪声;以及导体。导体包括:电源侧端子,所述电源侧端子与DC电源连接;电源端子,所述电源端子与逆变器连接;以及电容器端子,所述电容器端子与电容器连接。
在该电力转换装置中,在导体中的电源侧端子附近形成有Y电容器端子。因此,不能有效地吸收共模噪声。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力转换装置,所述电力转换装置能够有效地吸收共模噪声。
根据本发明,电力转换装置包括电力转换部、第一电容器、第二电容器以及配线。电力转换部包括开关元件,所述开关元件用于在DC电力与AC电力之间进行电力转换。第一电容器用于使从DC电源供给来的DC电力平滑。第二电容器用于去除噪声。所述配线包括:正配线,所述正配线连接到所述DC电源的正极侧;以及负配线,所述负配线连接到所述DC电源的负极侧,并且将所述DC电源与所述电力转换部电连接。在电力转换部所连接的第一连接部和第二电容器所连接的第二连接部之间的配线的第一寄生电感小于在DC电源所连接的第三连接部和第二连接部之间的配线的第二寄生电感。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式的电力转换装置的电路构造的图;
图2是示出图1所示的电力转换装置的示意性构造的平面图;
图3是示出图1所示的电力转换装置的立体图;
图4是示出图1所示的电容器模块的构造的分解立体图;
图5是示出比较例中的共模噪声的流动的图;
图6是示出第一实施方式中的共模噪声的流动的图;
图7是示出根据第二实施方式的电力转换装置的电路构造的图;以及
图8是示出图7所示的电力转换装置的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的电力转换装置的各种实施方式进行说明。在实施方式中,功能上和/或结构上对应的部分用相同的附图标记表示。以下所示的电力转换装置例如能够应用于诸如电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)等车辆。
(第一实施方式)
首先,参照图1,对应用了电力转换装置的车辆驱动***的示意性构造进行描述。
<车辆驱动***>
如图1所示,车辆驱动***1设置有DC电源2、电动发电机3和电力转换装置4。
DC电源2是形成有能够充电和放电的二次电池的高DC电压源,诸如锂离子电池或镍金属氢化物电池。电动发电机3是三相AC型旋转电机。电动发电机3用作车辆驱动动力源,即电动机。电动发电机3在再生期间也用作发电机。电力转换装置4在DC电源2与电动发电机3之间进行电力转换。
<电力转换装置的电路构造>
接下来,对电力转换装置4的电路构造进行描述。如图1所示,电力转换装置4设置有电源配线10、逆变器11、输出配线12、平滑电容器13以及Y电容器14N、14P。电力转换装置4还可以设置有用于逆变器11的开关元件110s、111s的驱动电路。
电源配线10是将DC电源2和逆变器11电连接的配线部分。电源配线10具有正极侧配线10P和负极侧配线10N。电源配线10被设置为具有正极侧配线和负极侧配线的配线。正极侧配线10P连接到DC电源2的正极侧。DC电源2的正极连接到正极侧配线10P的电源端子部100P。负极侧配线10N连接到DC电源2的负极侧。DC电源2的负极连接到负极侧配线10N的电源端子部100N连接。电源端子部100N、100P被设置为配线的第三连接部。
电源配线10可以被称为电源线。正极侧配线10P可以被称为P线或高电位电源线。负极侧配线10N可以被称为N线或低电位电源线。
逆变器11是电力转换电路单元。逆变器11是DC-AC转换器。逆变器5将输入的DC电力转换为具有预定频率的三相AC电力,并将三相AC电力输出到电动发电机3以对电动发电机3进行驱动。逆变器11将由电动发电机3产生的AC电力转换成DC电力。
逆变器11构造成具有用于三相的高侧臂电路和低侧臂电路,所述高侧臂电路位于高电位侧,所述低侧臂电路位于低电位侧。各相的高侧臂电路和低侧臂电路通过在正极侧配线10P与负极侧配线10N之间串联连接两个臂而形成。在高侧臂电路和低侧臂电路中,位于高电位侧的高侧臂与位于低电位侧的低侧臂之间的连接点连接到与电动发电机3连接的输出配线12。
高侧臂包括开关元件110s和与开关元件110s并联且极性相反的续流二极管110d。低侧臂包括开关元件111s和与开关元件111s并联连接且极性相反的续流二极管111d。在第一实施方式中,对于每个开关元件110s、111d采用n沟道型绝缘栅双极晶体管(以下称为IGBT)。驱动电路(未示出)将驱动信号输出,以在高频率下切换开关元件110s、111s,如本领域所公知的。
在高侧臂中,开关元件(IGBT)110s的集电极与正极侧配线10P的电力端子部101P连接。在低侧臂中,开关元件(IGBT)111s的发射极电极与负极侧配线10N的电力端子部101N连接。高侧臂的开关元件110s的发射极与低侧臂的开关元件111s的集电极彼此连接。电力端子部101N和101P被设置为配线的第一连接部。
平滑电容器13使从DC电源2侧供给的DC电压平滑。平滑电容器13抑制由开关元件110s、111s的开关操作引起的DC电压的波动。平滑电容器13被设置为第一电容器。平滑电容器13连接在正极侧配线10P与负极侧配线10N之间。平滑电容器13与逆变器11并联连接。平滑电容器13的正极连接到正极侧配线10P的电容器端子部102P。平滑电容器13的负极连接到负极侧配线10N的电容器端子部102P。
Y电容器14N、14P被提供以去除噪声。Y电容器14N、14P抑制共模噪声。Y电容器14N、14P可以被称为共模电容器。Y电容器14P的一个端子连接到正极侧配线10P的电容器端子部103P,而Y电容器14P的另一个端子连接到地(GND)。Y电容器14N的一个端子连接到负极侧配线10P的电容器端子部103N,而Y电容器14N的另一个端子连接到地(GND)。在车辆中,Y电容器14N、14P经由电力转换装置4的壳体接地件而电连接到诸如底盘的主体接地件。在图1中,壳体接地件和主体接地件被示为壳体GND和主体GND。
Y电容器14N、14P被设置为第二电容器。电源端子部103N、103P被设置为配线的第二连接部。Y电容器14P被设置为正侧电容器,而Y电容器14N被设置为负侧电容器。
如图1所示,在例如电动发电机3的绕组中存在寄生电容5。类似地,在DC电源2中存在寄生电容6。寄生电容5、6也被称为杂散电容。共模噪声是在因开关元件110s、111s的开关操作而产生的相对于主体接地件的电位变化对如上所述的寄生电容5、6进行充电和放电时,在作为流通路径的主体接地件中传播的噪声电流。
如果不设置Y电容器14N、14P,则共模噪声会从逆变器11经过输出配线12、电动发电机3(寄生电容5)、主体接地件、DC电源2(寄生电容6)以及电源配线10流到逆变器11。因此,电流回路大。
在第一实施方式中,Y电容器14N、14P设置在电源配线10中的电源端子部100N、100P与电力端子部101N、101P之间。因此,形成了从逆变器11经由输出配线12、电动发电机3(寄生电容5)、主体接地件、Y电容器14N、14P以及电源配线10直至逆变器11的共模噪声的流动路径。通过这样提供Y电容器14N、14P,形成了小回路电流路径。
特别地,在第一实施方式中,电源配线10的寄生电感满足预定关系,以抑制共模噪声向DC电源2侧的泄漏。在此,在电源配线10中,将电容器端子部103N、103P与电力端子部101N、101P之间的电源配线10的寄生电感假定为L1。此外,将电容器端子部103N、103P与电源端子部100N、100P之间的电源配线10的寄生电感假定为L2。寄生电感L1为第一寄生电感,寄生电感L2为第二寄生电感。
在第一实施方式中,在电源配线10中,寄生电感L1被设定为小于寄生电感L2。具体而言,在正极侧配线10P中,寄生电感L1被设定为小于寄生电感L2。在负极侧配线10N中,寄生电感L1被设定为小于寄生电感L2。通过缩短电源配线10使寄生电感变小。由此,从电容器端子部103N、103P开始,电源配线10位于逆变器11侧的阻抗小于位于DC电源2侧的阻抗。因此,共模噪声容易流向电源配线10中的阻抗小的逆变器11侧,而并不易流向阻抗大的DC电源2侧。
由于共模噪声几乎不从电容器端子部103N、103P泄漏到DC电源2侧,因此,共模噪声可以在包括Y电容器14N、14P的如上所述的闭环电路中被有效地吸收。
<电力转换装置的构造>
接下来,参考图2、图3和图4,对满足如上所述的寄生电感关系的电力转换装置4的构造的示例进行描述。在图2中,示意性地示出了电力转换装置4。在图3中,为了容易理解连接构造,输入端子块21和电容器模块24的位置以偏移的方式示出。
如图2至图4所示,电力转换装置4包括壳体20、输入端子块21、输出端子块22、半导体模块23、电容器模块24、正母线25P、26P以及负母线25N、26N。在图2中,为了方便起见,母线25P、26P、25N、26N未示出。
壳体20通过组装多个构件而构成。壳体20容纳形成电力转换装置4的各种元件。形成壳体100的多个构件中的至少一个构件使用金属材料制成。多个构件的全部可以替代地使用金属材料制成。多个构件的一部分可以使用金属材料制成,而多个构件的其它部分可以使用树脂材料制成。在第一实施方式中,壳体20包括两个构件。两个构件中的每一个都通过使用金属材料,具体地铝基材料的压铸法制成。
如图3所示,输入端子块21具有用于将DC电源2和电力转换装置4电连接的正极端子210P和负极端子210N。正极端子210P和负极端子210N保持在由诸如树脂的电绝缘材料制成的壳体中。DC电源2侧的高压连接器连接到输入端子块21。正极端子210P与DC电源2的正极侧连接。负极端子210N与DC电源2的负极侧连接。输入端子块21是高压输入连接器。正端子210P可以简称为P端子。负端子210N可以简称为N端子。
输出端子块22具有三相输出母线220,每个输出母线都是用于将电动发电机3和电力转换装置4电连接的导电构件。输出端子块22具有与电动发电机3的三相绕组对应的三相输出母线220。输出母线220形成如上所述的输出配线12。输出母线220保持在由诸如树脂的电绝缘材料形成的壳体中。输出端子块22还具有电流传感器(未示出)。电流传感器保持在壳体中。电流传感器对流过输出母线220的相电流进行检测。
输入端子块21和输出端子块22通过例如壳体20的开口而与高压连接器和电动发电机3连接。如图2所示,壳体20具有基本上矩形的平面形状。在壳体20中,输出端子块22和电容器模块24并排布置。输入端子块21布置在电容器模块24上和壳体20的四个角部中的一个角部上。半导体模块23在与输入端子块21相同的表面侧布置在电容器模块24上。
半导体模块23形成逆变器11。半导体模块23设置有至少一个半导体器件230。在第一实施方式中,每个半导体器件230形成一个相的高侧臂电路和低侧臂电路。半导体模块23设置有与电动发电机3的三相绕组相应的三个半导体器件230。
半导体器件230具有两个半导体芯片。半导体芯片中的一个包括形成高侧臂的二极管110d和开关元件110s。另一个半导体芯片由形成低侧臂的二极管110d和开关元件110s形成。两个半导体芯片通过密封树脂体整体密封。
如图3所示,半导体器件230具有主端子231至233。主端子231至233被设置为电源端子。主端子231至233分别电连接到密封树脂体内的半导体芯片。主端子231至233分别突出到密封树脂体的外部。主端子231至233分别从密封树脂体的相同表面突出。主端子231电连接到开关元件110s的集电极。主端子231是连接到如上所述的正极侧配线10P的外部连接端子。主端子231被设置为称为P端子的正端子。
主端子232电连接到开关元件111s的发射极。主端子231是连接到如上所述的负极侧配线10N的外部连接端子。主端子232被设置为被称为N端子的负端子。主端子233电连接到开关元件110s的发射极以及开关元件111s的集电极。主端子233是连接到输出母线220的外部连接端子。主端子233是被称为O端子或AC端子的输出端子。
半导体器件230具有与主端子231至233不同的作为外部连接端子的信号端子(未示出)。信号端子包括用于开关元件110s、111s的栅极的端子。信号端子被设置为控制端子。例如,半导体器件230与冷却器(未示出)交替地布置。因此,半导体器件230夹在设置在两侧上的冷却器之间。半导体器件230与冷却器一起形成堆叠体。制冷剂在冷却器中流动。因此,半导体器件230被冷却器从两侧冷却。
电容器模块24包括平滑电容器13和Y电容器14N、14P。电容器模块24通过螺纹紧固等固定到壳体20。如图4所示,电容器模块24包括电容器壳体240、负极侧母线241N、正极侧母线241P、GND母线245和密封体246。
电容器壳体240容纳平滑电容器13和Y电容器14N、14P。电容器壳体240具有例如一个表面敞开的盒形形状。电容器壳体240使用例如树脂材料制成。
平滑电容器13包括多个元件。多个元件在一个方向上并排布置。多个元件的布置方向是电容器模块24的纵向(长边)方向。每个元件在电容器模块24的横向(短边)方向的两端具有电极。在电极中,正极侧母线241P连接到正极,并且负极侧母线241N连接到负极。以下,将负极侧母线241N和正极侧母线241P简称为母线241N、241P。母线241N、241P在纵向方向上延伸。
形成Y电容器14N、14P的元件布置在纵向方向上的一端侧。Y电容器14N、14P布置在输入端子块21的附近。Y电容器14N、14P的每一个包括一个元件。Y电容器14N、14P在横向方向上并排布置。Y电容器14N、14P布置为使电极彼此面对。
在Y电容器14N、14P中,GND母线245连接到彼此面对的表面的后表面上的电极。GND母线245通过螺纹紧固等固定到壳体20。因此,GND母线245电连接到壳体20。GND母线245经由壳体20(壳体接地件)而与主体接地件电连接。在Y电容器14P中,在相反表面上的电极电连接到正极侧母线241P。在Y电容器14N中,在相反表面上的电极电连接到负极侧母线241N。
在第一实施方式中,薄膜电容器元件被用作形成平滑电容器13和Y电容器14N、14P的元件。
母线241N、241P被设置为导体板或导电构件。第一实施方式的母线241N、241P具有输入端子部242N、242P以及输出端子部243N、243P。正极侧母线25P连接到输入端子部242P。负极侧母线25N连接到输入端子部242N。母线241N、241P分别具有一个对应的输入端子部242N、242P。输入端子部242N、242P是DC电源2侧的端子部。
正极侧母线26P连接到输出端子部243P。负极侧母线26N连接到输出端子部243N。母线241N、241P分别具有两个对应的输出端子部243N、243P。输出端子部243N、243P是逆变器11侧的端子部。在下文中,输入端子部242P和输出端子部243P可以分别简称为正极侧母线241P的端子部242P、243P。输入端子部242N和输出端子部243N可以分别简称为负极侧母线241N的端子部242N、243N。
在母线241N、241P中,输入端子部242N、242P设置在输出端子部243N、243P与Y电容器14N、14P的连接端子之间。输入端子部242N、242P设置在比Y电容器14N、14P更靠近输出端子部243N、243P的位置。母线241N、241P具有端子间部分244N、244P,所述端子间部分244N、244P分别是在输入端子部242N、242P与输出端子部243N、243P之间的部分。
负极侧母线241N在平面上是大致L形的。负极侧母线241N的板厚方向与横向方向基本上正交。负极侧母线241N具有:连接部,所述连接部与平滑电容器13的电极连接;以及延伸部,所述延伸部与该连接部连接。延伸部从连接部经由弯曲部延伸到正极侧母线241P侧。延伸部位于平滑电容器13的一个表面上。平滑电容器13的一个表面是与平滑电容器13中的电容器壳体240的底面相反的表面。输入端子部242N和输出端子部243N设置在延伸部中的正极侧母线241P侧的端部。
密封构件246设置在电容器壳体240中,以将平滑电容器13和Y电容器14N、14P密封。密封构件246由例如树脂材料制成。输入端子部242N、242P、输出端子部243N、243P以及GND母线245从密封构件246突出到外部。输入端子部242N、242P、输出端子部243N、243P以及GND母线245从电容器壳体240的开口突出到外部。正极母线241P的端子部242P、243P以及负极母线241N的端子部242N、243N,在电容器模块24中沿横向方向被引出到相同端侧。
正极侧母线25P和26P以及负极侧母线25N、26N被称为导电板或导电构件。母线25N、25P、26N、26P形成如上所述的电源配线10的至少一部分。
在第一实施方式中,正极侧母线25P将输入端子块21的正极端子210P与电容器模块24的输入端子部242P电连接。正极侧母线26P将电容器模块24的输出端子部243P与半导体模块23的主端子231电连接。
负极侧母线25N将输入端子块21的负极端子210N与电容器模块24的输入端子部242N电连接。负极侧母线26N将电容器模块24的输出端子部243N与半导体模块23的主端子232电连接。
电容器模块24的输出侧的母线26N、26P分别具有基部260N、260P和延伸部261N、261P。在正极侧母线26P中,狭缝形成在基部260P中。在半导体器件230的主端子231经由相应的狭缝***的状态下,使基部260P和主端子231连接。延伸部261P从基部260P的一端沿横向方向延伸。延伸部261P连接到相应的输出端子部243P。正母线26P具有与输出端子部243P对应的两个延伸部261P。
类似地,在负极侧母线26N中,狭缝形成在基部260N中。在半导体器件230的主端子232经由相应的狭缝***的状态下,使基部260N和主端子232连接。延伸部261N从基部260N的一端沿横向方向延伸。延伸部261N连接到相应的输出端子部243N。负极侧母线26N具有与输出端子部243N对应的两个延伸部261N。
在电力转换装置4中,电源配线10包括母线25N、25P、母线241N、241P的端子间部分244N、244P以及母线26N、26P。在母线25N、25P中,与输入端子块21连接的连接部形成电源端子部100N、100P,与输入端子部242N、242P连接的连接部形成电容器端子部103N、103P。在母线26N、26P中,与输出端子部243N、243P连接的连接部形成电容器端子部102N、102P,并且与对应的主端子231、232连接的连接部形成电力端子部101N、101P。端子间部分244N、244P分别形成电源配线10中的电容器端子部102N、102P与电容器端子部103N、103P之间的部分。
<第一实施方式的总结>
图5示出了电力转换装置的比较例的构造。在比较例中,在第一实施方式的相关元件的附图标记的末尾附加“r”。
在比较例的电力转换装置4r中,电容器模块24r的输入端子部242Nr、242Pr设置在Y电容器的附近。输入端子部242Nr、242Pr在电容器模块24r的纵向方向上设置在GND母线245r的附近。由此,在电源配线中,使母线25Nr、25Pr的寄生电感小于从输入端子部242Nr、242Pr到半导体模块23r的寄生电感。
因此,如图5中的实线箭头所示,共模噪声从GND母线245r通过输入端子部242Nr、242Pr、母线25Nr、25Pr以及输入端子块21r泄漏到外部。如图5中的虚线所示,共模噪声不能完全返回到作为噪声源的半导体模块23r。
另一方面,在第一实施方式中,输入端子部242N、242P分别设置在比Y电容器14P和14N更靠近输出端子部243N、243P的位置。例如,母线25N、25P的配线长度比比较例的配线长度长。另外,母线26N、26P以及端子间部分244N、244P的配线长度比比较例的短。使母线26N、26P和端子间部分244N、244P的寄生电感小于母线25N、25P的寄生电感。在电源配线10中,使从电容器端子部103N、103P到电力端子部101N、101P的寄生电感L1小于从电容器端子部103N、103P到电源端子部100N、100P的寄生电感L2。
因此,共模噪声(共模电流)不太可能从输入端子部242N、242P流到母线25N、25P、即DC电源2侧。如图6中的实线箭头所示,大部分共模噪声从GND母线245经由输出端子部243N、243P流到半导体模块23。即使共模噪声泄漏到母线25N、25P,共模噪声也很小。因此,根据第一实施方式的电力转换装置4,可以有效地吸收共模噪声。
在第一实施方式中,Y电容器14N、14P布置为使电极彼此面对。由此,能够抑制Y电容器14P与Y电容器14N之间的磁耦合。因此,能够抑制共模噪声因磁耦合而从电力转换装置4泄漏。另外,在电容器模块24中,能够抑制高度方向的体型增加。
(第二实施方式)
第二实施方式是第一实施方式的变型示例。在第一实施方式中,输入端子部242N、242P和输出端子部243N、243P分别设置在电容器模块24上。相反,电容器模块24的端子部可以被共享。
图7示出了根据第二实施方式的电力转换装置4的电路构造。在电力转换装置4中,平滑电容器13与Y电容器14N、14P之间的连接部在电源配线10中是共同的。即,平滑电容器13和Y电容器14N、14P连接到相同的电容器端子部。具体地,平滑电容器13连接到电容器端子部103N、103P。电源配线10不具有分别在电容器端子部103N、103P与电力端子部101N、101P之间的电容器端子部102N、102P。在电源配线10中,寄生电感L1被设定为小于寄生电感L2。
图8以对应于图6的方式示出了电力转换装置4的构造。如图8所示,电容器模块24不具有输入端子部242N、242P。正极侧母线25P连接到输出端子部243P中的一个。负极侧母线25N连接到输出端子部243N中的一个。输出端子部243N、243P也分别用作输入端子部242N、242P。在母线25N、25P中,与输出端子部243N、243P连接的连接部分别形成电容器端子部103N、103P。电容器模块24不具有端子间部分244N、244P。输出端子部243N、243P被设置为外部连接端子。也可以将母线25N、25P的电容器模块24侧的端部分支,并且分别连接到所有的输出端子部243N、243P。
<第二实施方式的总结>
在第二实施方式中,正极侧母线25P、26P连接到相同的输出端子部243P。负极侧母线25N、26N连接到相同的输出端子部243N。其结果是,母线25N、25P的配线长度比第一实施方式中的长。寄生电感L2变大,并且寄生电感L1变小。因此,与第一实施方式相比,共模噪声不太可能泄漏到母线25N、25P。因此,根据第二实施方式的电力转换装置4,可以更有效地吸收共模噪声。在图8中,共模噪声由实线箭头指示。
当开关元件110s、111s处于导通状态时,DC电流流过电源配线10。在第一实施方式中,电源配线10构造成包括电容器模块24的母线241N、241P的一部分,具体地,端子间部分244N、244P。在电容器壳体240中设置有供DC电流流过的主电路配线的一部分。
在第二实施方式中,电源配线10中的从电源端子部100N、100P到平滑电容器13的连接部(输出端子部243N、243P)的所有部分布置在电容器壳体240的外部。母线25N、25P连接到输出端子部243N、243P。在电容器壳体240中设置有供DC电流流过的主电路配线。因此,可以抑制由流过电源配线10的DC电流产生的热量传递到平滑电容器13和Y电容器14N、14P。因此,可以减小热量对平滑电容器13和Y电容器14N、14P的影响。
(其它实施方式)
本说明书和附图等中的公开内容不限于示例性实施方式。本公开包含所说明的实施方式和本领域技术人员基于所说明的实施方式所做的各种变型。例如,本公开不限于实施方式中所示的部分和/或元件的组合。本公开可以以各种组合来实现。本公开可以具有可以添加到实施方式的附加部件。本公开包含对实施方式的部分和/或元件的省略。本公开包括在一个实施方式和另一个实施方式之间的部件、元件的替换或组合。所公开的技术范围不限于各实施方式的描述。公开的几个技术范围由权利要求书中的描述来指示,并且应当理解为包括在与权利要求书中的描述等同的含义和范围内的所有变形例。
说明书、附图等中的公开不受权利要求书中的描述的限制。说明书、附图等中的公开包含权利要求书中描述的技术思想,并且进一步扩展到比权利要求书中的技术思想更广泛的各种技术思想。因此,可以从说明书、附图等的公开中提取各种技术思想,而不局限于权利要求书中的描述。
虽然IGBT 110s、111s的示例被示出为开关元件,但是开关元件不限于IGBT。例如,可以采用MOSFET。寄生二极管可以用作二极管110d、111d。
电力转换装置4可以应用于包括两个电动发电机的驱动***。在这种情况下,电力转换装置4包括两个逆变器11。
电力转换装置4的构造不限于所述示例。
例如,示出了IGBT 110s和二极管110d形成在一个半导体芯片上的示例。即,尽管已经示出了RC-IGBT的示例,但是本公开不限于此。IGBT 110s、111s以及相应的二极管110d、111d可以分别形成在单独的芯片中。
尽管示出了GND母线245由Y电容器14N、14P单独提供的示例,但是本公开不限于这种构造。每个GND母线245可以连接在电容器壳体240中,并且共用GND母线245可以从电容器壳体240突出。
输出端子部243N、243P的数量不限于所述示例。输出端子部243N、243P可以被一个接一个地设置,或者可以设置三个或更多个输出端子部。这同样适用于母线26N、26P的延伸部261N、261P。类似于母线26N、26P的基部260N、260P,延伸部261N、261P可以设置有相应的狭缝,并且输出端子部243N、243P可以穿过狭缝***以用于连接。
虽然示出了单独设置DC电源2侧的母线25N、25P以及逆变器11侧的母线26N、26P的示例,但是本公开不限于这种构造。
壳体20中的电力转换装置4的其它元件的布置不限于如上所述的示例。至少寄生电感L1需要被设定为小于寄生电感L2。
尽管示出了输入端子块21和输出端子块22分开设置的示例,但是这些端子块可以一体地设置为一个端子块。

Claims (5)

1.一种电力转换装置,包括:
电力转换部,所述电力转换部包括用于在DC电力与AC电力之间进行电力转换的开关元件;
第一电容器,所述第一电容器用于使从DC电源供给的DC电力平滑;
第二电容器,所述第二电容器用于将噪声去除;以及
配线,所述配线具有正配线和负配线,所述正配线连接到所述DC电源的正极侧,所述负配线连接到所述DC电源的负极侧,并且将所述DC电源和所述电力转换部电连接,
其中,所述电力转换部所连接的第一连接部与所述第二电容器所连接的第二连接部之间的配线的第一寄生电感小于所述DC电源所连接的第三连接部与所述第二连接部之间的配线的第二寄生电感,
壳体,所述壳体用于将所述第一电容器和所述第二电容器容纳,
所述第一电容器、所述第二电容器和所述壳体形成电容器模块,
所述电容器模块包括外部连接端子,
具有所述配线的所述第一连接部的部分和具有所述配线的所述第三连接部的部分连接到所述外部连接端子。
2.如权利要求1所述的电力转换装置,其特征在于,
所述第三连接部与所述第一电容器之间的所述配线的所有部分都布置在所述壳体的外部。
3.如权利要求1所述的电力转换装置,其特征在于,
所述第二电容器包括:正极侧电容器,所述正极侧电容器连接到所述正极侧的配线;以及负极侧电容器,所述负极侧电容器连接到所述负极侧的配线,
所述正极侧电容器和所述负极侧电容器布置为各自的电极彼此面对。
4.如权利要求1所述的电力转换装置,其特征在于,
所述电力转换部所连接的第一连接部和所述第二电容器所连接的第二连接部之间的配线的长度比所述DC电源所连接的第三连接部与所述第二连接部之间的配线的长度短。
5.一种电力转换装置,包括:
电力转换部,所述电力转换部包括用于在DC电力与AC电力之间进行电力转换的开关元件;
第一电容器,所述第一电容器用于使从DC电源供给的DC电力平滑;
第二电容器,所述第二电容器用于将噪声去除;以及
配线,所述配线具有正配线和负配线,所述正配线连接到所述DC电源的正极侧,所述负配线连接到所述DC电源的负极侧,并且将所述DC电源和所述电力转换部电连接,
其中,所述电力转换部所连接的第一连接部与所述第二电容器所连接的第二连接部之间的配线的第一寄生电感小于所述DC电源所连接的第三连接部与所述第二连接部之间的配线的第二寄生电感,
壳体,所述壳体用于将所述第一电容器和所述第二电容器容纳,
所述第一电容器、所述第二电容器和所述壳体形成电容器模块,
所述第三连接部与所述第一电容器之间的所述配线的所有部分都布置在所述壳体的外部。
CN202010161506.6A 2019-03-14 2020-03-10 电力转换装置 Active CN111697845B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311638553.5A CN117674616A (zh) 2019-03-14 2020-03-10 电力转换装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-047417 2019-03-14
JP2019047417A JP7135949B2 (ja) 2019-03-14 2019-03-14 電力変換装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311638553.5A Division CN117674616A (zh) 2019-03-14 2020-03-10 电力转换装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111697845A CN111697845A (zh) 2020-09-22
CN111697845B true CN111697845B (zh) 2023-12-15

Family

ID=72423052

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010161506.6A Active CN111697845B (zh) 2019-03-14 2020-03-10 电力转换装置
CN202311638553.5A Pending CN117674616A (zh) 2019-03-14 2020-03-10 电力转换装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311638553.5A Pending CN117674616A (zh) 2019-03-14 2020-03-10 电力转换装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11139752B2 (zh)
JP (1) JP7135949B2 (zh)
CN (2) CN111697845B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3651342B1 (en) * 2017-09-27 2021-09-01 Aisin AW Co., Ltd. Inverter module
JP7255506B2 (ja) * 2020-01-29 2023-04-11 株式会社デンソー 電力変換装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001359284A (ja) * 2001-05-07 2001-12-26 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN102197579A (zh) * 2008-10-29 2011-09-21 日立汽车***株式会社 电力转换装置
JP2013106503A (ja) * 2011-11-17 2013-05-30 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2017004593A (ja) * 2015-06-04 2017-01-05 高周波熱錬株式会社 誘導加熱用電源装置
JP2018073884A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 伸▲よし▼ 杉谷 トーテムポール回路のパワー素子接続構造
JP6385626B1 (ja) * 2017-06-08 2018-09-05 三菱電機株式会社 電力変換装置
WO2018230012A1 (ja) * 2017-06-16 2018-12-20 三菱電機株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10237561C1 (de) * 2002-08-16 2003-10-16 Semikron Elektronik Gmbh Induktivitätsarme Schaltungsanordnung bzw. Schaltungsaufbau für Leistungshalbleitermodule
JP4859443B2 (ja) * 2005-11-17 2012-01-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5506740B2 (ja) * 2011-05-31 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US9893603B2 (en) 2014-06-06 2018-02-13 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power converter
US10064302B2 (en) * 2017-01-17 2018-08-28 Caterpillar Inc. Power inverter with balanced power flow for multiple electrical machines
EP3611835B1 (en) * 2017-04-14 2021-07-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electric power conversion device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001359284A (ja) * 2001-05-07 2001-12-26 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN102197579A (zh) * 2008-10-29 2011-09-21 日立汽车***株式会社 电力转换装置
JP2013106503A (ja) * 2011-11-17 2013-05-30 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2017004593A (ja) * 2015-06-04 2017-01-05 高周波熱錬株式会社 誘導加熱用電源装置
CN107771412A (zh) * 2015-06-04 2018-03-06 高周波热錬株式会社 用于感应加热的电源设备
EP3305018A1 (en) * 2015-06-04 2018-04-11 Neturen Co., Ltd. Power supply apparatus for induction heating
JP2018073884A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 伸▲よし▼ 杉谷 トーテムポール回路のパワー素子接続構造
JP6385626B1 (ja) * 2017-06-08 2018-09-05 三菱電機株式会社 電力変換装置
WO2018230012A1 (ja) * 2017-06-16 2018-12-20 三菱電機株式会社 電力変換装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
三电平逆变器IGBT驱动电路电磁兼容研究;赵慧杰;邝乃兴;崔彬;;电源技术应用(第02期);44-48 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020150724A (ja) 2020-09-17
CN111697845A (zh) 2020-09-22
CN117674616A (zh) 2024-03-08
JP7135949B2 (ja) 2022-09-13
US20200295672A1 (en) 2020-09-17
US11139752B2 (en) 2021-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9899283B2 (en) Power module with low stray inductance
US9991053B2 (en) Power capacitor
US7952856B2 (en) Power control unit and hybrid vehicle comprising same
EP2660966A1 (en) Power conversion apparatus for vehicle
CN107645232B (zh) 包括具有层叠结构的半导体模块的功率转换设备
CN111480231B (zh) 电力转换装置
WO2012090666A1 (ja) 電力変換装置
CN111697845B (zh) 电力转换装置
US12003186B2 (en) Power module for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, inverter comprising such a power module
JP2008136333A (ja) 電力変換装置
US11424689B2 (en) Power conversion device
US10554123B2 (en) Power converter with a parallel flat plate conductor electrically connected with a capacitor and a power module
US20180013356A1 (en) Electric power conversion device
CN114391219A (zh) 电力转换器
JP2019062739A (ja) 電力変換装置
US11973432B2 (en) Power conversion apparatus
US11973433B2 (en) Power conversion apparatus
WO2023063086A1 (ja) 電力変換装置
US20240049417A1 (en) Inverter structure of an inverter of a power electronics module for operating an electric drive of a motor vehicle
JP7211337B2 (ja) 電力変換装置
JP2020174446A (ja) 電力変換器
JP7074028B2 (ja) 電力変換装置
JP2021141638A (ja) 電力変換装置
CN118077131A (zh) 电力转换装置
JP2014049576A (ja) パワー半導体モジュールおよびインバータ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant