DE102018106357A1 - Leistungsumwandlungsgerät - Google Patents

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Mitsunori KIMURA
Kengo MOCHIKI
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Abstract

Ein Leistungsumwandlungsgerät ist bereitgestellt, bei dem eine Oberzweig-Halbleitervorrichtung, eine Unterzweig-Halbleitervorrichtung und ein Kondensator vorgesehen sind. Zumindest entweder die Oberzweig-Halbleitervorrichtung oder die Unterzweig-Halbleitervorrichtung bildet einen Parallelschaltungskörper. In einem entgegengesetzten Zweig gegenüber zu dem Parallelschaltungskörper ist ein zulässiges Element vorgesehen. In den Schaltelementen, die den Parallelschaltungskörper bilden, sind ein Zuletzt-Aus-Element und ein Nicht-Zuletzt-Aus-Element identifiziert. Die Induktivität eines geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises, in dem ein Strom durch das Zuletzt-Aus-Element, ein Rückflusselement in dem entgegengesetzten Zweit und den Kondensator fließt, ist kleiner als eine Induktivität eines geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises, in dem ein Strom durch das Zuletzt-Aus-Element, das Rückflusselement in dem entgegengesetzten Zweig und dem Kondensator fließt.

Description

  • Hintergrund
  • (Technisches Gebiet)
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Leistungsumwandlungsgerät und genauer ein Leistungsumwandlungsgerät, das aus Oberzweig-Halbleitervorrichtungen (Halbleitervorrichtungen auf einem oberen Zweig) und Unterzweig-Halbleitervorrichtungen (Halbleitervorrichtungen auf einem unteren Zweig) konfiguriert ist, die miteinander in Reihe zwischen einer Hochpotentialleitung und einer Niedrigpotentialleitung geschaltet sind.
  • (Beschreibung des Stands der Technik)
  • Ein Leistungsumwandlungsgerät ist bekannt, bei dem Oberzweig-Halbleitervorrichtungen und Unterzweig-Halbleitervorrichtungen miteinander in Reihe zwischen einer Hochpotentialleitung und einer Niedrigpotentialleitung geschaltet sind. Beispielsweise offenbart eine japanische Patentliteratur, beispielsweise das japanische Patent Nr. 5805513 , ein Leistungsumwandlungsgerät, bei dem jede der Oberzweig-Halbleitervorrichtungen und jede der Unterzweig-Halbleitervorrichtungen aus zwei Schaltelementen konfiguriert sind, die parallel geschaltet sind (was nachstehend als Parallelschaltungskörper bezeichnet ist). Insbesondere offenbart die vorstehend beschriebene Patentliteratur eine Konfiguration, bei der zwei Schaltelemente, die in dem Parallelschaltungskörper enthalten sind, gesteuert werden, um zu zueinander unterschiedlichen Ausschaltzeitpunkten ausgeschaltet zu werden.
  • Jedoch wird gemäß der vorstehend beschriebenen Patentliteratur eine Technik zum effektiven Reduzieren eines Schaltverlusts bei der Steuerung des Verschiebens der Ausschaltzeitpunkte für die zwei Schaltelemente nicht vorgeschlagen. Insbesondere bewirkt ein Schaltelement, das nachfolgend in den parallel geschalteten zwei Schaltelementen ausgeschaltet wird, eine Stromänderung in der Hauptschaltung, wodurch ein Schaltverlust verursacht wird. Dementsprechend kann, wenn die Induktivität des geschlossenen Stromkreises bei Auftreten der Stromänderung groß ist, der Schaltverlust nicht effizient reduziert werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände erzielt, und stellt ein Leistungsumwandlungsgerät bereit, das in der Lage ist, einen Schaltverlust davon effektiv zu reduzieren.
  • Eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Leistungsumwandlungsgerät (1) mit einer Hochpotentialleitung (11H) und einer Niedrigpotentialleitung (11L), einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung (2H), die mit der Hochpotentialleitung verbunden ist, einer Unterzweig-Halbleitervorrichtung (2L), die mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung (2H) in Reihe geschaltet ist und mit der Niedrigpotentialleitung verbunden ist, und einem Kondensator (3), der zwischen der Hochpotentialleitung und der Niedrigpotentialleitung geschaltet ist, wobei die Oberzweig-Halbleitervorrichtung und/oder die Unterzweighalbleitervorrichtung, die in Reihe miteinander geschaltet sind, einen Parallelschaltungskörper (20) bildet, der aus zwei oder mehr Schaltelementen (2) konfiguriert ist, die parallel zueinander geschaltet sind, ein Rückflusselement (21) zumindest in einem entgegengesetzten Zweig vorgesehen ist, der entgegengesetzt zu einem Zweig ist, der aus dem Parallelschaltungskörper unter der Oberzweig-Halbleitervorrichtung und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung konfiguriert ist, wobei das Rückflusselement erlaubt, dass ein Strom von einer Niedrigpotentialleitungsseite zu einer Hochpotentialleitungsseite fließt, die Schaltelemente, die den Parallelschaltungskörper bilden, derart gesteuert werden, dass Ausschaltzeitpunkte unterschiedlich voneinander sind, ein Zuletzt-Aus-Element (22), das zuletzt ausschaltet, und ein Nicht-Zuletzt-Aus-Element (23) als das andere Element unter den Schaltelementen identifiziert sind, die den Parallelschaltungskörper bilden, eine Induktivität eines geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises (101), in dem Strom durch das Zuletzt-Aus-Element, das Rückflusselement in einem entgegengesetzten Zweig, der entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element ist, und dem Kondensator fließt, kleiner als die Induktivität eines geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises (102) ist, in dem Strom durch das zu dem Zuletzt-Aus-Element parallel geschalteten Nicht-Zuletzt-Aus-Element, dem Rückflusselement in einem entgegengesetzten Zweig, der entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element ist, und dem Kondensator fließt.
  • Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Leistungsumwandlungsgerät ist die Induktivität des vorstehend beschriebenen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises kleiner als die Induktivität des vorstehend beschriebenen geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises. Somit kann der Schaltverlust effektiv reduziert werden. Anders ausgedrückt beginnt in der Schaltungskonfiguration des vorstehend beschriebenen Leistungsumwandlungsgeräts, wenn das Zuletzt-Aus-Element ausschaltet, ein Rückflussstrom durch das Rückflusselement in einem entgegengesetzten Zweig zu fließen, der entgegengesetzt zu einem Zweig ist, in dem das Zuletzt-Aus-Element vorgesehen ist. Zu dieser Zeit ändert sich der Strom in dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis. Durch Reduzieren eines Spannungsstoßes aufgrund der Stromänderung in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis kann der Schaltverlust reduziert werden. In dieser Hinsicht ist in dem vorstehend beschriebenen Leistungsumwandlungsgerät die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises derart eingestellt, dass sie kleiner als die Induktivität des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises ist. Dementsprechend kann ein Schaltverlust effektiv reduziert werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ein Leistungsumwandlungsgerät bereitgestellt werden, das in der Lage ist, den Schaltverlust effektiv zu reduzieren. Es sei bemerkt, dass die Bezugszeichen in Klammern in diesem Abschnitt und in den Patentansprüchen eine Entsprechung zu spezifischen Einrichtungen in den Ausführungsbeispielen gemäß einer Ausgestaltung angeben, die nachstehend beschrieben sind, und dass diese nicht den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung begrenzen.
  • Figurenliste
  • In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
    • 1 ein Schaltbild, das ein Leistungsumwandlungsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 2 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 3 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Unterzweig-Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 4 ein Zeitverlaufsdiagramm, das Schaltbetriebe von einem Zuletzt-Aus-Element und einem Nicht-Zuletzt-Aus-Element gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 5 ein Zeitverlaufsdiagramm, das Schaltbetriebe des Zuletzt-Aus-Elements und des Nicht-Zuletzt-Aus-Elements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 6 ein Schaltbild, das ein Leistungsumwandlungsgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 7 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 8 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Unterzweig-Halbleitervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 9 ein Schaltbild, das ein Leistungsumwandlungsgerät gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 10 ein Schaltbild, das ein Leistungsumwandlungsgerät gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 11 ein Schaltbild, das einen Teil eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 12 eine Vorderansicht, die ein Zuletzt-Aus-Modul gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 13 eine Vorderansicht, die ein Nicht-Zuletzt-Aus-Modul gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 14 eine Draufsicht eines Teils des Leistungsumwandlungsgeräts gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
    • 15 eine Draufsicht, die einen Teil des Leistungsumwandlungsgeräts mit einem Teil einer Stromschiene gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 16 eine Vorderansicht, die einen Verbindungszustand zwischen einem Oberzweigmodul, einem Unterzweigmodul und einer Stromschiene gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 17 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 18 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 19 eine Vorderansicht, die ein gemeinsames Modul als ein Zuletzt-Aus-Modul gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 20 eine Vorderansicht, die ein gemeinsames Modul als ein Nicht-Zuletzt-Aus-Modul gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 21 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXI-XXI von 19 genommen ist,
    • 22 eine Draufsicht, die einen Teil eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 23 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 24 eine erläuternde Darstellung, die einen geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis und einen geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis veranschaulicht, wenn ein Schaltbetrieb einer Unterzweig-Halbleitervorrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
    • 25 eine Vorderansicht, die ein gemeinsames Schenkelmodul gemäß dem achten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 26 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXVI-XXVI von 25 genommen ist,
    • 27 ein Schaltbild, das einen Teil eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 28 ein Schaltbild, das einen ersten Verdrahtungspfad und einen zweiten Verdrahtungspfad in dem Modulkörper gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
    • 29 eine Vorderansicht, die ein gemeinsames Oberzweig-Modul gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und
    • 30 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXX-XXX von 29 genommen ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele für ein Leistungsumwandlungsgerät beschrieben.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Leistungsumwandlungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Hochpotentialleitung 11H, einer Niedrigpotentialleitung 11L, einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, die mit der Hochpotentialleitung 11H verbunden ist, einer Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und einem Kondensator 3 versehen. Die Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L ist in Reihe mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H geschaltet. Der Kondensator 3 ist zwischen der Hochpotentialleitung 11H und der Niedrigpotentialleitung 11L angeschlossen.
  • Zumindest eine der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H oder der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L, die miteinander in Reihe geschaltet sind, bildet einen Parallelschaltungskörper 20, der mit zwei oder mehr Schaltelementen versehen ist, die parallel geschaltet sind. In der in Reihe geschalteten Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Unterzweig-Schalthalbleitervorrichtung 2L ist ein Rückflusselement 21 zumindest in einem entgegengesetzten Seitenzweig entgegengesetzt zu dem Parallelschaltungskörper 20 vorgesehen, um einen Stromfluss von der Niedrigpotentialleitung 11L zu der Hochpotentialleitung 11H zu erlauben.
  • Wie es in 4 gezeigt ist, wird die Vielzahl der Schaltelemente 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, derart gesteuert, dass Ausschaltzeitpunkte voneinander unterschiedlich sind. Unter diesen Schaltelementen 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, sind ein Zuletzt-Aus-Element 22 und ein Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 identifiziert. Das Zuletzt-Aus-Element 22 schaltet zuletzt aus und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 ist das andere Schaltelement 2. Anders ausgedrückt werden in der Vielzahl der Schaltelemente 2 des Parallelschaltungskörpers 20 Ausschaltzeitpunkte für die Schaltelemente derart gesteuert, dass ein spezifisches Schaltelement 2 derart gesteuert wird, dass es zuletzt ausgeschaltet wird. Dann wird das spezifische Schaltelement 2 als das Zuletzt-Aus-Element 22 bestimmt und wird das andere Schaltelement 2 als das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 bestimmt.
  • Wie es in 2 und 3 gezeigt ist, ist der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 als ein geschlossener Stromkreis bestimmt, bei dem Strom durch das Zuletzt-Aus-Element 22, das Rückflusselement 21, das in dem entgegengesetzten Zweig enthalten ist, das entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 ist, und dem Kondensator 3 gelangt. Der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 ist als ein geschlossener Stromkreispfad bestimmt, bei dem Strom durch das parallel zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 geschaltem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23, das Rückflusselement 21, das in dem Zweig auf der entgegengesetzten Seite enthalten ist, der entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 ist, und den Kondensator 3 fließt. Dabei ist die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 kleiner als die Induktivität des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, bildet in dem Leistungsumwandlungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jede der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L den Parallelschaltungskörper. Außerdem ist jeder Parallelschaltungskörper 20 aus zwei Schaltelementen konfiguriert, die parallel zueinander geschaltet sind. Diese zwei Schaltelemente 2 sind aus zueinander unterschiedlichen Arten von Halbleitervorrichtungen konfiguriert. Insbesondere sind die Schaltelemente 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, aus SiC-MOSFETs (d. h. Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, der aus Siliciumcarbid hergestellt ist) und Si-IGBT (d. h. einem aus Silicium hergestellten Bipolartransistor mit isoliertem Gate) zusammengesetzt.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, sind drei Schenkel vorgesehen, bei denen jeder Schenkel aus einem aus der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H zusammengesetzten Parallelschaltungskörper 20 und einem aus der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L zusammengesetzten Parallelschaltungskörper 20, die in Reihe geschaltet sind, konfiguriert ist. Außerdem sind der Kondensator 3 und die drei Schenkel parallel zwischen der Hochpotentialleitung 11H und der Niedrigpotentialleitung 11L geschaltet. Jeder der Schenkel weist dieselbe Konfiguration auf. Insbesondere sind die drei Schenkel zwischen der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L mit jeweiligen Phasenelektroden einer dreiphasigen rotierenden elektrischen Wechselstrom- (AC-) Maschine 42, das heißt einer U-Phasen-Elektrode, einer V-Phasen-Elektrode und einer W-Phasen-Elektrode, über Ausgangsverdrahtungen 12U, 12V und 12W verbunden. Es sei bemerkt, dass die Hochpotentialleitung 11H mit der positiven Elektrode der Gleichstrom- (DC-) Leistungsquelle 41 verbunden ist und die Niedrigpotentialleitung 11L mit der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 41 verbunden ist. Somit ist das Leistungsumwandlungsgerät 1 konfiguriert, Gleichstromleistung aus der Gleichstromleistungsquelle 41 in DreiPhasen-Wechselstromleistung umzuwandeln, indem das Schaltelement 2 ein- oder ausgeschaltet wird, wodurch die rotierende elektrische Maschine 42 angetrieben wird. Außerdem ist das Leistungsumwandlungsgerät 1 derart konfiguriert, dass die durch die rotierende elektrische Maschine 42 erzeugte Wechselstromleistung in Gleichstromleistung als regenerative Leistung umgewandelt wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Zuletzt-Aus-Element 22 aus einem MOSFET konfiguriert und ist das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 aus einem IGBT konfiguriert. Außerdem weist der MOSFET eine parasitäre Diode auf, die als das Rückflusselement 21 dient, das einem Strom erlaubt, von der Seite der Niedrigpotentialleitung 11L zu der Seite der Hochpotentialleitung 11H zu fließen. Weiterhin kann das MOSFET als das Rückflusselement 21 dienen, indem eine synchrone Gleichrichtung durchgeführt wird, in der der MOSFET während des Rückflussbetriebs eingeschaltet wird. In jedem Fall dient gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein MOSFET sowohl als das Zuletzt-Aus-Element 22 als auch als das Rückflusselement 21.
  • Wie es beschrieben ist, werden in dem Leistungsumwandlungsgerät 1 die jeweiligen Schaltelemente 2 derart gesteuert, dass sie zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ein und aus sind. Die Vielzahl der Schaltelemente 2, die den jeweiligen Parallelschaltungskörper 20 bilden, schalten angenähert synchronisiert zueinander ein und aus. Anders ausgedrückt ist jeder Zweig aus dem Parallelschaltungskörper 20 der Vielzahl der Schaltelemente 2 derart konfiguriert, dass der Widerstandswert in den jeweiligen Zweigen abgesenkt werden kann, wodurch der Schaltungsverlust verringert wird. Wie es in 4 gezeigt ist, sind in jedem Parallelschaltungskörper 20 Ausschaltzeitpunkte zwischen zwei Schaltelementen 2 voneinander verschoben. Insbesondere schaltet das Zuletzt-Aus-Element 22 aus, nachdem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 ausgeschaltet hat. In 4 zeigt die durchgezogene Linie S22 Ein-Aus-Zeitpunkte (Ein-Aus-Zeitsteuerung, Ein-Aus-Timing) des Zuletzt-Aus-Elements 22 und zeigt die durchgezogene Linie S23 Ein-Aus-Zeitpunkte (Ein-Aus-Zeitsteuerung, Ein-Aus-Timing) des Nicht-zuletzt-Elements 23.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Vielzahl der Schaltelemente 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, weiterhin derart gesteuert, dass deren Einschalt-Zeitpunkte gegeneinander verschoben sind. Dann wird das Zuletzt-Aus-Element 22 in der Vielzahl der Schaltelemente 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, gesteuert, zuerst einzuschalten. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schaltet, wie es in 4 gezeigt ist (S22), das Zuletzt-Aus-Element 22 zuerst ein und schaltet zuletzt aus.
  • Daher fließt unmittelbar nach Einschalten des Zuletzt-Aus-Elements 22 und unmittelbar vor Ausschalten des Zuletzt-Aus-Elements 22 Strom lediglich durch das Zuletzt-Aus-Element 22 in den Schaltelementen 2 des Parallelschaltungskörpers 20. Daher tritt, wenn das Zuletzt-Aus-Element 22 einschaltet und ausschaltet, eine Stromänderung an dem Zuletzt-Aus-Element 22 auf, was bewirkt, dass ein Wiederherstellungsstrom oder Rückflussstrom durch das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Rückflusselement 21 in dem entgegengesetzten Zweig fließt.
  • In dieser Hinsicht wird ein geschlossener Stromkreis 10U in der Leistungsumwandlungsschaltung zur Erläuterung verwendet. Der geschlossene Stromkreis 10U ist aus einem mit der U-Phasen-Ausgangsverdrahtung 12U verbundenen Schenkel, der Hochpotentialleitung 11H und der Niedrigpotentialleitung 11L und dem Kondensator 3 konfiguriert. Der geschlossene Stromkreis 10U ist in 2 und 3 gezeigt. Es sei bemerkt, dass ein Phänomen, das ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Stromkreis 10U ist, in einem geschlossenen Stromkreis auftreten wird, der aus einem mit der V-Phasen-Ausgangsverdrahtung 12V verbundenen Schenkel, der Hochpotentialleitung 11H, der Niedrigpotentialleitung 11L und dem Kondensator 3 konfiguriert ist. Gleichermaßen wird ein ähnliches Phänomen in dem geschlossenen Stromkreis auftreten, der aus einem mit der W-Phasen-Ausgangsverdrahtung 12W verbundenen Schenkel, der Hochpotentialleitung 11H, der Niedrigpotentialleitung 11L und dem Kondensator 3 konfiguriert ist.
  • Wenn beispielsweise das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung ausgeschaltet wird, beginnt ein Rückflussstrom iF durch das Rückflusselement 21 (parasitäre Diode in dem MOSFET gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) des unteren Zweigs zu fließen, um die in der Induktivität der rotierenden elektrischen Maschine 42 gespeicherte Energie zu der Leistungsquelle 41 zurückzuführen. Zu dieser Zeit tritt, wie es in 2 gezeigt ist, in dem geschlossenen Stromkreis 10U eine Stromänderung in einem geschlossenen Stromkreis auf, der das Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L, das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, die Hochpotentialleitung 11H, den Kondensator 3 und die Niedrigpotentialleitung 11L verbindet. Somit kann durch Reduzieren der Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 ein Spannungsstoß aufgrund des Ausschaltbetriebs reduziert werden. Außerdem kann durch Reduzieren der Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 eine Schaltgeschwindigkeit höher sein, so dass der Schaltverlust aufgrund des Ausschaltbetriebs ebenfalls reduziert werden kann.
  • Wenn das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H eingeschaltet wird, wird eine umgekehrte Vorspannung an das Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L angelegt, durch die Strom von der Seite der Niedrigpotentialleitung 11L zu der Hochpotentialleitung 11H geflossen ist. Somit wird ein Wiederherstellungsstrom iR momentan an dem Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L erzeugt, der zu der Niedrigpotentialleitung 11L fließt. Wie es in 2 gezeigt ist, fließt in dem geschlossenen Stromkreis 10U der Wiederherstellungsstrom iR durch einen geschlossenen Stromkreis, der das Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L (parasitäre Diode des MOSFETs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), die Niedrigpotentialleitung 11L, den Kondensator 3, die Hochpotentialleitung 11H und das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H in dieser Reihenfolge verbindet. Anders ausgedrückt fließt der vorstehend beschriebene Wiederherstellungsstrom iR durch den geschlossenen Stromkreis, der derselbe wie der vorstehend beschriebene geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 ist, in einer Richtung, die entgegengesetzt zu dem Rückflussstrom iF ist. Dann wird die Stoßspannung in Reaktion auf eine Verringerung des Wiederherstellungsstroms erzeugt. Daher ist ein Absenken der Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 effektiv, um bei Einschalten die Stoßspannung zu reduzieren.
  • Somit ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Reduzieren der Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 effektiv, um Schaltverluste des Zuletzt-Aus-Elements 22 bei Ein- und Ausschalten abzusenken. Demgegenüber beeinflusst die Induktivität des geschlossenen Stromkreises 102, der das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 aufweist, das heißt die Induktivität eines geschlossenen Stromkreises, der durch das Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L (parasitäre Diode des MOSFETs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, der Hochpotentialleitung 11H, dem Kondensator 3 und der Niedrigpotentialleitung 11L verläuft, selten den Schaltverlust.
  • In dieser Hinsicht ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 derart eingestellt, dass sie niedriger als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, bei Fokussieren auf den Schaltbetrieb der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L, wie es in 3 gezeigt ist, der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 als ein geschlossener Schleifenstromkreis definiert, der das Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 21 und das Rückflusselement 21 (parasitäre Diode des MOSFETs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H aufweist. Der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 ist als ein geschlossener Schleifenstromkreis definiert, der das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und das Rückflusselement 21 (parasitäre Diode des MOSFETs gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H aufweist. Gleichermaßen ist die Beziehung dazwischen derart definiert, dass die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist.
  • Es sei bemerkt, dass der Ausschaltzeitpunkt des Schaltelements 2 als ein Zeitpunkt definiert ist, zu dem ein gesteuerter Strom (d.h. Strom zwischen Drain und Source oder Strom zwischen Kollektor und Emitter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), der durch das Schaltelement 2 fließt, abgeschaltet wird. Das Schaltelement 2 schaltet in Reaktion auf das aus der Steuerungseinheit übertragene Ein-Aus-Signal wiederholt ein und aus. Jedoch stimmt der Ausschaltzeitpunkt des Schaltelements 2 nicht mit dem Zeitpunkt überein, zu dem das Ein-Aus-Signal aus dem Ein-Zustand heraus ausschaltet. Anders ausgedrückt wird der gesteuerte Strom abgeschaltet, wenn das Ein-Aus-Signal aus der Steuerungseinheit aus dem Ein-Zustand heraus ausschaltet und die Gate-Spannung des Schaltelements 2 sich zu verringern beginnt, um einen vorbestimmten Schwellenwert zu erreichen. Dieser Zeitpunkt wird als Ausschaltzeitpunkt des Schaltelements 2 bezeichnet.
  • Demgegenüber ist der Einschaltzeitpunkt des Schaltelements 2 als ein Zeitpunkt definiert, zu dem der gesteuerte Strom (d.h. Strom zwischen Drain und Source oder Strom zwischen Kollektor und Emitter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) durch das Schaltelement 2 zu fließen beginnt. Gleichermaßen stimmt der Einschaltzeitpunkt des Schaltelements 2 nicht notwendigerweise mit dem Zeitpunkt überein, zu dem das Ein-Aus-Signal aus der Steuerungseinheit aus dem Aus-Zustand heraus einschaltet. Insbesondere beginnt, wenn das Ein-Aus-Signal aus dem Aus-Zustand heraus einschaltet und die an das Schaltelement 2 angelegte Gatespannung beginnt, sich zu erhöhen, um einen vorbestimmten Schwellenwert zu erreichen, der gesteuerte Strom zu fließen. Dieser Zeitpunkt wird als Einschaltzeitpunkt des Schaltelements 2 bezeichnet.
  • Dementsprechend können Zeitpunkte des Aus-Signals für das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Zuletzt-Aus-Element 22 aus der Steuerungseinheit als dieselben Zeitpunkte eingestellt werden, indem der Gate-Widerstandswert des Nicht-Zuletzt-Aus-Elements 23 kleiner als derjenige des Zuletzt-Aus-Elements 22 eingestellt wird. Es wird deutlich, dass der Aus-Signal-Zeitpunkt für das Zuletzt-Aus-Element 22 aus der Steuerungseinheit gegenüber dem Aus-Signal für das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 verzögert sein kann.
  • Nachstehend sind Wirkungen und Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. In dem vorstehend beschriebenen Leistungsumwandlungsgerät 1 ist die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 derart eingestellt, dass sie kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist. Somit kann der Schaltverlust effektiv reduziert werden.
  • In einer Schaltungskonfiguration des vorstehend beschriebenen Leistungsumwandlungsgeräts 1 beginnt ein Rückflussstrom iF durch ein Rückflusselement 21 in einem entgegengesetzten Zweig, der entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 ist, zu fließen, wenn das Zuletzt-Aus-Element 22 ausschaltet. Dann tritt eine Stromänderung an dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 aus. Der Spannungsstoß, der durch den durch den geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 fließenden Rückflussstrom iF verursacht wird, wird derart reduziert, dass der Schaltverlust reduziert werden kann. In dieser Hinsicht ist entsprechend dem Leistungsumwandlungsgerät 1 die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 derart eingestellt, dass sie kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist. Somit kann der Schaltverlust effektiv reduziert werden.
  • Außerdem wird das Zuletzt-Aus-Element 22 derart gesteuert, dass es unter der Vielzahl der Schaltelemente 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, zuerst eingeschaltet wird. Somit kann der Spannungsstoß bei Einschalten effektiv reduziert werden.
  • Die Vielzahl der Schaltelemente 2, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden, ist aus einem SiC-MOSFET und einem Si-IGBT konfiguriert. Somit werden zwei Arten von Halbleiterelementen verwendet, um effektiv einen Schaltverlust zu reduzieren, so dass Verluste in den Zweigen reduziert werden können.
  • Insbesondere ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Zuletzt-Aus-Element 22 als ein SiC-MOSFET konfiguriert. Dies liegt daran, dass das Zuletzt-Aus-Element 22 ein SiC-MOSFET verwendet, das eine schnelle Schaltgeschwindigkeit (Ein-Aus-Zeit) erzielen kann, wodurch der Schaltverlust weiter reduziert wird. Demgegenüber fließt in der Si-IGBT-Vorrichtung beim Ausschalten ein Nachlaufstrom. Dementsprechend kann ein Schaltverlust aufgrund des Nachlaufstroms reduziert werden, wenn für das Zuletzt-Aus-Element 22 kein Si-IGBT verwendet wird. Auch in dieser Hinsicht wird ein Si-IGBT für das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 verwendet und wird ein SiC-MOSFET für das Zuletzt-Aus-Element 22 verwendet, wodurch ein Schaltverlust effektiver reduziert werden kann.
  • Wie es beschrieben worden ist, kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Leistungsumwandlungsgerät bereitgestellt werden, das in der Lage ist, einen Schaltverlust effektiv zu reduzieren.
  • Es sei bemerkt, dass im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel das Zuletzt-Aus-Element aus einem Si-IGBT konfiguriert sein kann und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element aus einem SiC-MOSFET konfiguriert sein kann. In diesem Fall kann der SiC-MOSFET als ein Hilfsschaltelement 2 verwendet werden. Somit kann, da die Größe eines relativ teuren SiC-MOSFETs ohne Weiteres klein gemacht werden kann, eine Kostenreduktion des Leistungsumwandlungsgeräts erzielt werden. Demgegenüber ist, da das Zuletzt-Aus-Element aus einem Si-IGBT konfiguriert ist, der Schaltverlust wahrscheinlich ein Problem. Jedoch kann durch Verwendung einer Konfiguration, bei der die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises derart eingestellt ist, dass sie kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises ist, der Schaltverlust kleiner sein. Das heißt, wenn das Zuletzt-Aus-Element aus einem Si-IGBT konfiguriert ist und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element aus einem SiC-MOSFET konfiguriert ist, eine Erhöhung des Schaltverlusts unterdrückt werden und kann ebenfalls eine Kostenreduktion erzielt werden.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Schaltelemente 2 parallel geschaltet, um den Parallelschaltungskörper zusammenzusetzen. Der Parallelschaltungskörper kann aus drei oder mehr Schaltelementen 2 konfiguriert sein, die parallel geschaltet sind. Auch in diesem Fall wird ein Schaltelement 2, das unter den drei oder mehr Schaltelementen 2 zuletzt ausschaltet, als das Zuletzt-Aus-Element bestimmt, und werden die restlichen zwei oder mehr Schaltelemente 2 als Nicht-Zuletzt-Aus-Elemente bestimmt. Die Ausschaltzeitpunkte unter den zwei oder mehr Nicht-Zuletzt-Aus-Elementen können zueinander verschoben sein. In diesem Fall wird die Induktivität des geschlossenen Stromkreispfads, der durch das Nicht-Zuletzt-Aus-Element gelangt, vorzugsweise derart eingestellt, dass, je langsamer die Ausschaltzeitpunkte des Nicht-Zuletzt-Aus-Elements ist, umso kleiner die Induktivität des geschlossenen Stromkreises ist.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wie es in 5 gezeigt ist, der Ausschaltzeitpunkt des Zuletzt-Aus-Elements 22 derart gesteuert, dass er zu einem Zeitpunkt verschoben wird, der früher als der Einschaltzeitpunkt des Nicht-Zuletzt-Aus-Elements 23 ist. Es sei bemerkt, dass der Ausschaltzeitpunkt des Zuletzt-Aus-Elements 22 derselbe wie derjenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, gemäß dem der Ausschaltzeitpunkt des Zuletzt-Aus-Elements 22 derart eingestellt ist, dass er ein Zeitpunkt ist, der später als der Ausschaltzeitpunkt des Nicht-Zuletzt-Aus-Elements 23 ist. Es sei bemerkt, dass dieselben Bezugszeichen, wie sie in vorhergehenden Ausführungsbeispielen verwendet werden, ähnliche Elemente wie gemäß den vorhergehenden Ausführungsbeispielen repräsentieren, solange nichts Anderes spezifiziert ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Schaltverlust bei Einschalten nicht reduziert, jedoch kann ein Schaltverlust beim Ausschalten effektiv reduziert werden, ähnlich wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Für den Schaltverlust beeinflusst eine Stromänderung bei Ausschalten signifikant den Schaltverlust. Somit kann unter der Annahme, dass der Schaltverlust bei Ausschalten reduziert werden kann, ein Leistungsverlust des Leistungsumwandlungsgeräts 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls effektiv reduziert werden.
  • Ein Wiederherstellungsstrom in dem Rückflusselement 21 bei Einschalten kann unter Verwendung einer Schottky-Sperrdiode oder dergleichen unterdrückt werden. Insbesondere kann mit Verwendung einer aus SiC hergestellten Schottky-Sperrdiode eine ausreichende Durchbruchsspannung gewährleistet werden, und kann ein Wiederherstellungsstrom besser unterdrückt werden. In diesem Fall kann ähnlich wie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ohne Berücksichtigung des Schaltverlusts beim Einschalten ein Leistungsverlust in dem Leistungsumwandlungsgerät 1 ausreichend durch Einstellen des Ausschaltzeitpunkts und der Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 reduziert werden.
  • Weiterhin kann eine Steuerung derart durchgeführt werden, dass Einschaltzeitpunkte des Zuletzt-Aus-Elements und des Nicht-Zuletzt-Aus-Elements derart eingestellt werden, dass sie dieselben sind.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird, wie es in 6 bis 8 gezeigt ist, eine andere Diode 210 außer dem Schaltelement 2 als ein Rückflusselement 21 verwendet. Insbesondere ist die Diode 210 umgekehrt parallel zu dem MOSFET und dem IGBT geschaltet, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden.
  • Für die Diode 210 kann eine aus Si hergestellte PIN-Diode oder eine aus SiC hergestellte Schottky-Sperrdiode verwendet werden.
  • Wie es in 7 und 8 gezeigt ist, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 als ein geschlossener Stromkreispfad bestimmt, der durch das Zuletzt-Aus-Element 22, die Diode 210, die in einem Zweig entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 angeordnet ist, und den Kondensator 3 gelangt. Der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 ist als ein geschlossener Stromkreispfad bestimmt, der durch das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23, das parallel zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 geschaltet ist, die Diode 210, die in einem Zweig entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 angeordnet ist, und den Kondensator 3 gelangt.
  • Insbesondere ist, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H fokussiert wird, wie es in 7 gezeigt ist, der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 als ein geschlossener Stromkreis bestimmt, der das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und die Diode 210 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L aufweist. Außerdem ist der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 als ein geschlossener Stromkreis bestimmt, der das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und die Diode 210 der Unterzweighalbleitervorrichtung 2L aufweist.
  • Demgegenüber ist, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L fokussiert wird, wie es in 8 gezeigt ist, der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 als ein geschlossener Stromkreis bestimmt, der das Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und die Diode 210 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H aufweist. Außerdem ist der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 als ein geschlossener Stromkreis bestimmt, der das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und die Diode 210 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H aufweist. Ähnlich wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102. Andere Konfigurationen sind dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gleichermaßen können gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ähnliche praktische Wirkungen wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Es sei bemerkt, dass ein RC-IGBT, bei dem ein IGBT und eine Diode als ein einzelnes Element integriert sind, verwendet werden kann, um eine ähnliche Schaltungskonfiguration wie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erreichen.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Wie es in 9 gezeigt ist, stellt ein Leistungsumwandlungsgerät 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel einen Wandler bereit, der eine Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und eine Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L aufweist. Die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und die Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L sind jeweils, ähnlich wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, aus einem Parallelschaltungskörper 20 konfiguriert, in dem zwei Schaltelemente 2 parallel geschaltet sind. Die zwei Schaltelemente 2 sind MOSFET und IGBT.
  • Der Parallelschaltungskörper 20 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Parallelschaltungskörper 20 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L sind miteinander in Reihe geschaltet. Ein Schenkel ist aus zwei Parallelschaltungskörpern 20 zusammengesetzt, die in Reihe geschaltet sind. Der Schenkel ist parallel zu dem Kondensator 3 zwischen der Hochpotentialleitung 11H und der Niedrigpotentialleitung 11L geschaltet.
  • Die Verdrahtung zwischen der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L ist über eine Drosselspule 43 mit der positiven Elektrode einer Gleichstromleistungsquelle 410 verbunden. Ein Filterkondensator 44 ist derart vorgesehen, dass ein Ende davon zwischen der Drosselspule 43 und der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsquelle 410 angeschlossen ist und das andere Ende mit der Niedrigpotentialleitung 11L verbunden ist. Das Leistungsumwandlungsgerät 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Ober- und Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2H und 2L derart, dass sie in geeigneter Weise ein und aus sind, wodurch die Spannung der Gleichstromleistungsquelle 410 angehoben wird und die angehobene Spannung zu einer (nicht gezeigten) elektrischen Last ausgegeben wird, die zwischen der Hochpotentialleitung 11H und der Niedrigpotentialleitung 11L angeschlossen ist. Außerdem setzt das Leistungsumwandlungsgerät 10 eine Hochspannung, die von der Seite der elektrischen Last zugeführt wird, herunter. Als die elektrische Last können ein Wechselrichter und eine rotierende elektrische Maschine, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingeführt worden sind, mit dem Leistungsumwandlungsgerät verbunden werden.
  • Gleichermaßen ist bei dem Leistungsumwandlungsgerät 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 mit dem Zuletzt-Aus-Element 22 kleiner als die Induktivität des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 mit dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23. Es sei bemerkt, dass 9 ein Beispiel für den geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 und den geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 veranschaulicht, das als ein Vergleich verwendet werden sollte. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die Konfigurationen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und ähnliche betriebliche Wirkungen können erhalten werden.
  • Ähnlich wie gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das vorliegende Ausführungsbeispiel in verschiedenen Arten derart modifiziert werden, dass die parasitäre Diode eines MOSFET, ein MOSFET, der für eine synchrone Gleichrichtung verwendet wird, eine Diode, die parallel zu dem Schaltelement 2 geschaltet ist, oder eine Diode, die in einem RC-IGBT enthalten ist, als das Rückflusselement 21 verwendet werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Wie es in 10 gezeigt ist, ist das Leistungsumwandlungsgerät 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H aus einer Diode 210 als das Rückflusselement 21 zusammengesetzt ist. Anders ausgedrückt ist lediglich die Diode 210 in dem oberen Zweig ohne das Schaltelement 2 vorgesehen. Die Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L ist aus einem Parallelschaltungskörper 20 konfiguriert, der aus zwei Schaltelementen 2 zusammengesetzt ist. Das Leistungsumwandlungsgerät 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient als ein Wandler, der lediglich einen Anhebungsbetrieb (Boostbetrieb) durchführt. Das Leistungsumwandlungsgerät 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann als ein Aufwärtswandler (Hochsetzsteller) für Brennstoffzellenbatterien verwendet werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 ein geschlossener Stromkreis, der das Zuletzt-Aus-Element 22, das in dem Parallelschaltungskörper 20 enthalten ist, die Diode 210 als die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und den Kondensator 3 aufweist. Der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 ist ein geschlossener Stromkreis, der das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23, das in dem Parallelschaltungskörper 20 enthalten ist, die Diode 210 als die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und den Kondensator 3 aufweist.
  • Für die Diode 210 kann eine aus Si hergestellte PIN-Diode oder eine aus SiC hergestellte Schottky-Sperrdiode beispielsweise verwendet werden. Alternativ dazu können für die Diode 210 ein MOSFET oder dergleichen verwendet werden. Andere Konfigurationen sind dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das vorliegende Ausführungsbeispiel erreicht dieselben praktischen Wirkungen wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Wie es in 11 bis 16 gezeigt ist, sind gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die Schaltelemente 2 und das Rückflusselement 21 auf dem Halbleitermodul (52H, 53H, 52L, 53L) angebracht. Insbesondere sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 auf dem Halbleitermodul angebracht. Wie es in 11 bis 13 gezeigt ist, sind das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 auf dem Zuletzt-Aus-Modul 52 und dem Nicht-Zuletzt-Aus-Modul 53 angebracht, die unabhängige Module sind, das heißt, die voneinander unabhängig sind. Anders ausgedrückt ist ein Halbleitermodul, auf dem das Zuletzt-Aus-Element 22 angebracht ist, das Zuletzt-Aus-Modul 52, und ist ein Halbleitermodul, auf dem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 angebracht ist, das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul 53.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H als auch die Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L auf dem Oberzweigmodul 5H und dem Unterzweig-Modul 5L angebracht, die unabhängige Halbleitermodule sind. Anders ausgedrückt sind das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, das Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L auf voneinander unabhängigen Halbleitermodulen angebracht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Halbleitermodul, auf dem das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H angebracht ist, als ein Halbleitermodul 52H bezeichnet, ist das Halbleitermodul, auf dem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H angebracht ist, als ein Halbleitermodul 53H bezeichnet, ist das Halbleitermodul, auf dem das Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L angebracht ist, als ein Halbleitermodul 52L bezeichnet, und ist das Halbleitermodul, auf dem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Unterzweighalbleitervorrichtung 2L angebracht ist, als ein Halbleitermodul 53L bezeichnet.
  • Der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 und der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 weisen jeweils Halbleitermodule, den Kondensator 3 sowie Stromschienen 61, 62 und 63 auf. Die Gesamtinduktivität der Stromschienen 61, 62 und 63, die in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 enthalten sind, ist kleiner als diejenige der Stromschienen 61, 62 und 63, die in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 enthalten sind. Es sei bemerkt, dass der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 und der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102, die in 11 gezeigt sind, jeweils als der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis und der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis definiert sind, was verglichen werden sollte, wenn sich auf den Schaltbetrieb des Zuletzt-Aus-Elements 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H fokussiert wird.
  • Das Oberzweigmodul 5H und das Unterzweigmodul 5L sind miteinander durch Verwendung einer Zwischenstromschiene 63 verbunden. Außerdem ist das Oberzweigmodul 5H mit dem Kondensator 3 durch Verwendung einer Hochpotentialstromschiene 61 verbunden, die die Hochpotentialleitung 11H bildet. Das Unterzweigmodul 5L ist mit dem Kondensator 3 durch Verwendung einer Niedrigpotentialstromschiene 62 verbunden, die die Niedrigpotentialleitung 11L bildet. Die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene 61, der Niedrigpotentialstromschiene 62 und der Zwischenbusschiene 63, die in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 enthalten sind, ist kleiner als die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene 61, der Niedrigpotentialstromschiene 62 und der Zwischenstromschiene 63, die in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 enthalten sind.
  • Wie es in 11 gezeigt ist, ist die Induktivität der in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 enthaltenen Hochpotentialstromschiene 61 als L11 definiert, ist die Induktivität der in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 enthaltenen Niedrigpotentialstromschiene 62 als L12 definiert, und ist die Induktivität der in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 enthaltenen Zwischenstromschiene 63 als L13 definiert. Weiterhin ist die Induktivität der in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 enthaltenen Hochpotentialstromschiene 61 als L21 definiert, ist die Induktivität der in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 enthaltenen Niedrigpotentialstromschiene 62 als L22 definiert, und ist die Induktivität der in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 enthaltenen Zwischenstromschiene 63 als L23 definiert. Dabei ist eine Beziehung L11 + L12 + L13 < L21 + L22 + L23 erfüllt. Insbesondere sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel L11 < L21 und L13 < L23 erfüllt. In den jeweiligen geschlossenen Stromkreisen sind, obwohl Induktivität an anderen Orten vorhanden sein kann, in 11 lediglich die fokussierten Induktivitätskomponenten veranschaulicht. Dasselbe gilt für andere Figuren.
  • Die spezifische Struktur des Leistungsumwandlungsgeräts 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in 12 bis 16 veranschaulicht. Wie es in 14 gezeigt ist, ist das Leistungsumwandlungsgerät 1 mit den Halbleitermodulen 52H, 53H, 52L und 53L versehen, die darin angeordnet sind. Wie es in 12 bis 16 gezeigt ist, ist jedes der Halbleitermodule aus einem Modulkörper 550, der in einer Kartenform geformt ist, und zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 konfiguriert, die von dem Modulkörper 550 in einer Richtung senkrecht zu der dessen Dickenrichtung X vorspringen. Außerdem weist, wie es in 12 und 13 gezeigt ist, das Halbleitermodul einen Steuerungsanschluss 54 auf, der von dem Modulkörper 550 an einer entgegengesetzten Seite in Bezug auf die Leistungsanschlüsse 551 und 552 vorspringt. Es sei bemerkt, dass eine Richtung, in der der Steuerungsanschluss 54 und die Leistungsanschlüsse 551 und 552 vorspringen, der Einfachheit halber als eine Höhenrichtung Z definiert ist. Außerdem ist eine Richtung senkrecht zu sowohl der Dickenrichtung X als auch der Höhenrichtung Z als eine Breitenrichtung Y der Einfachheit halber definiert.
  • Wie es in 14 gezeigt ist, sind zwei Oberzweigmodule 5H, das heißt, die Halbleitermodule 52H und 53H, in der Dickenrichtung X angeordnet. Außerdem sind zwei Unterzweigmodule 5L, das heißt, die Halbleitermodule 52L und 53L, in der Dickenrichtung X angeordnet.
  • Demgegenüber sind zwei Zuletzt-Aus-Module 52, das heißt, die Halbleitermodule 52H und 52L, in der Breitenrichtung Y angeordnet. Weiterhin sind zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Module 53, das heißt, die Halbleitermodule 53H und 53L, in der Breitenrichtung Y angeordnet. Weiterhin sind zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Module 53, das heißt, die Halbleitermodule 53H und 53L, in der Breitenrichtung Y angeordnet.
  • Der Kondensator 3 ist derart angeordnet, dass er auf diesen Halbleitermodulen 52H, 53H, 52L und 53L in der Dickenrichtung X geschichtet ist. Die Halbleitermodule 52H und 52L unter den vorstehend beschriebenen vier Halbleitermodulen 52H, 53H, 52L und 53L, das heißt, die Zuletzt-Aus-Module 52 sind näher an dem Kondensator 3 im Vergleich zu den Stellen angeordnet, an denen die Halbleitermodule 53H und 53L, das heißt die Nicht-Zuletzt-Aus-Module 53, angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind die Zuletzt-Aus-Module 52 näher an dem Kondensator 3 im Vergleich zu den Stellen der Nicht-Zuletzt-Aus-Module 53 angeordnet, die parallel zu den Zuletzt-Aus-Modulen 52 geschaltet sind.
  • Wie es in 15 und 16 gezeigt ist, sind die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L mit dem Kondensator 3 mit den Leistungsanschlüssen 551 und 552 über die Hochpotentialstromschiene 61 und die Niedrigpotentialstromschiene 62 verbunden. Außerdem sind das Oberzweigmodul 5H (52H, 53H) und das Unterzweigmodul 5L (52L, 53L) mit den Leistungsanschlüssen 552 und 551 über die Ausgangsstromschiene 63 verbunden. Wie es beschrieben ist, sind die Zuletzt-Aus-Module 52 (52H, 52L) näher an dem Kondensator 3 im Vergleich zu den Stellen der Zuletzt-Aus-Module 53 (53H, 53L) angeordnet.
  • Dementsprechend ist die Länge eines Strompfads zwischen den Zuletzt-Aus-Modulen 52 (52H, 52L) und dem Kondensator 3 über die Hochpotentialstromschiene 61 kürzer als die Distanz eines Strompfads zwischen den Nicht-Zuletzt-Aus-Modulen 53 (53H, 53L) und dem Kondensator 3 über die Hochpotentialstromschiene 61. Gleichermaßen ist die Distanz eines Strompfads zwischen den Zuletzt-Aus-Modulen 52 (52H, 52L) und dem Kondensator 3 über die Niedrigpotentialstromschiene 62 kürzer als die Distanz eines Strompfads zwischen dem Nicht-Zuletzt-Aus-Modul 53 (53H, 53L) und dem Kondensator 3 über die Niedrigpotentialstromschiene 62.
  • Wie es in 14 und 15 gezeigt ist, sind die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L in der Dickenrichtung X zusammen mit Kühlrohren 71 geschichtet, die die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L kühlen. Jedes der Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L berührt die Kühlrohre 71 an beiden zwei größeren Oberflächen davon in der Dickenrichtung X. Die Kühlrohre 71 sind miteinander in der Nähe an beiden Enden davon in der Breitenrichtung Y gekoppelt. Weiterhin weist das Kühlrohr 71, das an einer Seite in der Schichtungsrichtung (d. h. der Dickenrichtung X) vorgesehen ist, ein Kühlmitteleinführungsrohr 721 auf, das ein Kühlmittel einführt, und ein Kühlmittelausstoßrohr 722 auf, das das Kühlmittel ausstößt. Der Kondensator 3 berührt das Kühlrohr 71, das an der einen Seite in der Schichtungsrichtung vorgesehen ist. Der Kondensator 3 ist benachbart zu den Halbleitermodulen 52H und 52L über das Kühlrohr 71 angeordnet.
  • In 14 und 15 sind lediglich die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L veranschaulicht, die einen Schenkel in dem Leistungsumwandlungsgerät 1 bilden. Die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L, die die zwei anderen Schenkel bilden, können in der entgegengesetzten Seite in Bezug auf die in 14 und 15 gezeigte Schichtung in der Dickenrichtung X über den Kondensator 3 dazwischen geschichtet sein. Ähnlich wie die in 14 und 15 gezeigten Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L können die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L, die die anderen zwei Schenkel bilden, abwechselnd mit den Kühlrohren 71 geschichtet sein. Außerdem ist für diese Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L das Zuletzt-Aus-Modul 52 (52H, 52L) unter den Halbleitermodulen 52H, 53H, 52L und 53L, das den gemeinsamen Schenkel bildet, näher an dem Kondensator 3 in Vergleich zu der Stelle des Nicht-Zuletzt-Aus-Moduls 53 (53H, 53L) angeordnet. Andere Konfigurationen sind dieselben wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können Induktivitäten der Stromschienen 61, 62, 63 zwischen den Halbleitermodulen und dem Kondensator 3 derart justiert werden, dass die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist. Daher ist es nicht notwendig, Induktivitäten in der internen Struktur des Halbleitermoduls zu justieren, beispielsweise ist es nicht notwendig, Unterschiede in den Induktivitäten in dem Halbleitermodul einzustellen. Anders ausgedrückt können Strukturen der jeweiligen Halbleitermodule 52H, 53H, 52L, 53L angenähert dieselben sein. Weiterhin sind Induktivitäten der Strompfade derart eingestellt, dass sie zwischen der Hochpotentialstromschiene 61 und der Niedrigpotentialstromschiene 62 unterschiedlich sind, wobei die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 ohne Weiteres klein gemacht werden kann, ohne dass die Verdrahtungen der Stromschienen 61, 62 und 63 verkompliziert werden.
  • Das Zuletzt-Aus-Modul 52 ist derart angeordnet, dass es näher an dem Kondensator 3 ist, als es das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul 53 ist. Somit werden die Halbleitermodule 52H, 53H, 52L und 53L in geeigneter Weise angeordnet, wodurch die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 ohne Weiteres reduziert wird. Zusätzlich können ähnliche praktische Wirkungen wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • Wie es in 17 bis 22 gezeigt ist, sind gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel die Oberzweighalbleitervorrichtungen 2H und die Unterzweighalbleitervorrichtungen 2L auf gemeinsamen Modulen 520 und 530 angebracht, in denen diese Ober- und Unterzweighalbleitervorrichtungen gemeinsam auf dem gleichen Halbleitermodul angebracht sind.
  • Die gemeinsamen Module 520 und 530 sind mit dem Kondensator 3 über die Hochpotentialstromschiene 61, die die Hochpotentialleitung 11H bildet, und die Niedrigpotentialstromschiene 11L verbunden, die die Niedrigpotentialleitung 11L bildet. Die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene 61 und der Niedrigpotentialstromschiene 62, die in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 enthalten sind, ist kleiner als die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene 61 und der Niedrigpotentialstromschiene 62, die in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 enthalten sind.
  • Wie es in 17 und 18 gezeigt ist, ist die Induktivität der Hochpotentialstromschiene 61 zwischen dem Kondensator 3 und dem gemeinsamen Modul 520, in dem das Zuletzt-Aus-Element 22 angebracht ist, als L11 definiert. Die Induktivität der Niedrigpotentialstromschiene 62 zwischen dem Kondensator 3 und dem gemeinsamen Modul 520, in dem das Zuletzt-Aus-Element 22 angebracht ist, ist als L12 definiert. Die Induktivität der Hochpotentialstromschiene 61 zwischen dem Kondensator 3 und dem gemeinsamen Modul 530, in dem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 angebracht ist, ist als L21 definiert. Die Induktivität der Niedrigpotentialstromschiene 62 zwischen dem Kondensator 3 und dem gemeinsamen Modul 530, in dem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 angebracht ist, ist als L22 definiert.
  • Wie es in 17 gezeigt ist, ist, wenn der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 und der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 betrachtet werden, die verglichen werden sollten, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2A fokussiert wird, eine Bedingung von L11 + L12 < L21 + L12 erfüllt. Außerdem ist, wie es in 18 gezeigt ist, wenn der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis 101 und der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis 102 betrachtet werden, die verglichen werden sollten, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L fokussiert wird, eine Bedingung L11 + L12 < L11 + L22 erfüllt. Somit ist, wenn dies insgesamt betrachtet wird, eine Bedingung L11 < L21 und L12 < L22 vorzugsweise erfüllt.
  • Wie es in 19 bis 21 gezeigt ist, sind die gemeinsamen Module 520 und 530 mit den Oberzweig-Halbleitervorrichtungen 2H und den Unterzweig-Halbleitervorrichtungen 2L versehen. Außerdem weist jedes der gemeinsamen Module 520 und 530 einen Hochpotentialanschluss 55H und einen Niedrigpotentialanschluss 55L als Leistungsanschlüsse auf, und weist weiterhin einen Ausgangsanschluss 553 auf. Der Hochpotentialanschluss 55H ist mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H in dem Modulkörper 550 verbunden. Der Niedrigpotentialanschluss 55L ist mit der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L in dem Modulkörper 550 verbunden. Der Ausgangsanschluss 553 ist mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L verbunden. Der Hochpotentialanschluss 55H, der Niedrigpotentialanschluss 55L und der Ausgangsanschluss 553 sind derart vorgesehen, dass sie von dem Modulkörper 550 vorspringen.
  • Der Hochpotentialanschluss 55H, der Niedrigpotentialanschluss 55L und der Ausgangsanschluss 553 springen von dem Modulkörper 550 zu derselben Richtung in der Höhenrichtung Z vor. Außerdem ist, wie es in 21 gezeigt ist, in dem gemeinsamen Modul 520 die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H zwischen zwei Elektrodenplatten 554 und 555 angeordnet, die derart angeordnet sind, dass sie über einen Abstandshalter 56 einander zugewandt sind. Gleichermaßen ist die Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L zwischen zwei Elektrodenplatten 556 und 557 angeordnet, die derart angeordnet sind, dass sie einander über einen Abstandshalter 56 zugewandt sind. Die Elektrodenplatten 554 und 556 sowie das Schaltelement 2, das Schaltelement 2 und der Abstandshalter 56, der Abstandshalter 56 und die Elektrodenplatten 555 und 557 werden miteinander durch Löten verbunden. Somit ist eine Schichtungsstruktur (d.h. eine Schichtung) aus der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und zwei Elektrodenplatten 554 und 555 und dem Abstandshalter 56 zusammengesetzt, und ist eine andere Schichtung aus der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und zwei Elektrodenplatten 556 und 557 sowie dem Abstandshalter 56 zusammengesetzt.
  • Zwei Paar von Schichtungen sind in einen Harzabschnitt 57 integriert, um ein einzelnes gemeinsames Modul 520 zu bilden. Eine Elektrodenplatte 554, die auf der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2A geschichtet ist, ist mit dem Hochpotentialanschluss 55H verbunden. Eine Elektrodenplatte 557, die auf der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L geschichtet ist, ist mit dem Niedrigpotentialanschluss 55L verbunden. Die andere Elektrodenplatte 555, die auf der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H geschichtet ist, und die andere Elektrodenplatte 556, die auf der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L geschichtet ist, sind elektrisch miteinander verbunden. Diese Platten sind elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 553 verbunden.
  • Die vorstehend beschriebene vier Elektrodenplatten 554, 555, 556 und 557 sind zu beiden hauptsächlichen Oberflächen des gemeinsamen Moduls 520 in der Dickenrichtung X freigelegt und dienen als Wärmeabstrahlungsplatten. Es sei bemerkt, dass die Elektrodenplatte 554, die mit dem Hochpotentialanschluss 55H verbunden ist, und die Elektrodenplatte 557, die mit dem Niedrigpotentialanschluss 55L verbunden ist, zu einander entgegengesetzten Oberflächen des gemeinsamen Moduls 520 freigelegt sind. Weiterhin sind zwei Elektrodenplatten 555 und 556, die elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 553 verbunden sind, zu zueinander entgegengesetzten Oberflächen des gemeinsamen Moduls 520 freigelegt. Außerdem weist das andere gemeinsame Modul 530 eine ähnliche Struktur wie das vorstehend beschriebene gemeinsame Modul 520 mit der Ausnahme davon auf, dass die Art des Halbleiterelements sich von derjenigen des gemeinsamen Moduls 520 unterscheidet.
  • Die gemeinsamen Module 520 und 530 sind vorhanden, bei denen jedes Modul einen Schenkel bildet. Unter diesen ist, wie es in 19 gezeigt ist, ein gemeinsames Modul 520 das Zuletzt-Aus-Modul 52, an dem das Zuletzt-Aus-Element 22 angebracht ist, und, wie es in 20 gezeigt ist, ist das andere gemeinsame Modul 530 das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul 53, an dem das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 angebracht ist. Wie es in 22 gezeigt ist, ist das Leistungsumwandlungsgerät 1 aus zwei gemeinsamen Modulen 520 und 530 konfiguriert, die in der Dickenrichtung X geschichtet sind. Das gemeinsame Modul 520 als das Zuletzt-Aus-Modul 52 ist näher an den Kondensator 3 als das gemeinsame Modul 520 als das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul 53 es ist. Andere Konfigurationen sind dieselben wie diejenigen gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, da die Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und die Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L auf einem entsprechenden einem gemeinsamen Modul, das heißt, dem gemeinsamen Modul 520 oder 530 angebracht sind, die Größe des Leistungsumwandlungsgeräts 1 ohne Weiteres kleiner gemacht werden. Außerdem sind das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Rückflusselement 21 in dem entgegengesetzten Zweig an einem einzelnen gemeinsamen Modul 520, 530 angebracht, so dass die Induktivität des geschossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 effektiv klein gemacht werden kann. Weiterhin werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel betriebliche Wirkungen erreicht, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • Gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind, wie es in 23 bis 26 gezeigt ist, Halbleiterelemente in zwei Parallelschaltungskörpern 20, die einen Schenkel formen, an ein gemeinsames Schenkelmodul 500 angebracht.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist, wie es in 23 gezeigt ist, der Parallelschaltungskörper 20 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, weist das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 auf. Der Parallelschaltungskörper 20 des Unterzweig-Halbleiters 2L weist das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 auf. Das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 in der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 in der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L sind an dem gemeinsamen Schenkelmodul 500 als ein einzelnes gemeinsames Halbleitermodul angebracht. Es sei bemerkt, dass ein MOSFET als das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Rückflusselement 21 dient.
  • Wie es in 25 gezeigt ist, ist das gemeinsame Schenkelmodul 500 derart konfiguriert, dass der Hochpotentialanschluss 55H, der mit der Oberzweighalbleitervorrichtung 2H verbunden ist, der Niedrigpotentialanschluss 55L, der mit der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L verbunden ist, und der Ausgangsanschluss 553, der mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L verbunden ist, von dem Modulkörper 550 aus vorspringen.
  • Nachstehend sind zwei Verdrahtungspfade 501 und 502 in dem Modulkörper 550 beschrieben. Insbesondere ist der erste Verdrahtungspfad 501 als ein den Hochpotentialanschluss 55H und den Niedrigpotentialanschluss 55L verbindender Pfad definiert, der durch die Zuletzt-Aus-Elemente 22 und das Rückflusselement 21 gelangt, die zu einem zueinander entgegengesetzten Zweig gehören. Der zweite Verdrahtungspfad 502 ist als ein den Hochpotentialanschluss 55H und den Niedrigpotentialanschluss 55L verbindender Pfad definiert, der durch die Nicht-Zuletzt-Aus-Elemente 23 und das Rückflusselement 21 gelangt, die zu einem voneinander entgegengesetzten Zweig gehören. In dieser Hinsicht wird die Gesamtinduktivität des ersten Verdrahtungspfad 501 derart eingestellt, dass sie kleiner als die Gesamtinduktivität des zweiten Verdrahtungspfads 502 ist.
  • Wie es in 23 gezeigt ist, kann, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Oberzweighalbleitervorrichtung 2H fokussiert wird, die Induktivität des ersten Verdrahtungspfads 501 durch L15 + L16 + L17 ausgedrückt werden. Der zweite Verdrahtungspfad 502 kann durch L25 + L26 + L17 ausgedrückt werden. Das heißt, es gilt L15 + L16 + L17 < L25 + L26 + L17. Insbesondere gilt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel L15 < L25, L16 < L26.
  • L15 ist als eine Induktivität zwischen dem Hochpotentialanschluss 55H und dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweighalbleitervorrichtung 2H definiert. L16 ist als eine Induktivität einer Verdrahtung von dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweighalbleitervorrichtung 2H zu dem Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L über die Elektrodenplatten 555 und 556 definiert, die dasselbe Potential wie dasjenige des Ausgangsanschlusses 553 aufweisen. L17 ist als eine Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und dem Niedrigpotentialanschluss 55L definiert. L25 ist als eine Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Hochpotentialanschluss 55H und dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H definiert. L26 ist als eine Induktivität einer Verdrahtung von dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H zu dem Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L über die Elektrodenplatten 555 und 556 definiert, die dasselbe Potential wie dasjenige des Ausgangsanschlusses 553 aufweisen.
  • Nachstehend ist ein Fall unter Bezugnahme auf 24 beschrieben, bei dem sich auf den Schaltbetrieb der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L fokussiert wird. In diesem Fall kann die Induktivität des ersten Verdrahtungspfads 501 als L15 + L16 + L17 ausgedrückt werden. Die Induktivität des zweiten Verdrahtungspfads 502 kann als L15 + L28 + L27 ausgedrückt werden. Das heißt, dass L15 + L16 + L17 < L15 + L28 + L27 erfüllt ist. Insbesondere sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel L16 < L28 und L16 < L26 erfüllt.
  • Es sei bemerkt, dass L15 die Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Hochpotentialanschluss 55H und dem Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2H ist. L16 ist als eine Induktivität von dem Rückflusselement 21 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H zu dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L über die Elektrodenplatten 555 und 526 definiert, die dasselbe Potential wie dasjenige des Ausgangsanschlusses 553 aufweisen. L17 ist als die Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und dem Niedrigpotentialanschluss 55L definiert. L27 ist als die Induktivität der Verdrahtung zwischen dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und dem Niedrigpotentialanschluss 552 definiert. L28 ist als die Induktivität der Verdrahtung von dem Rückflusselement 21 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H zu dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L über die Elektrodenplatten 555 und 556 definiert, die dasselbe Potential wie dasjenige des Ausgangsanschlusses 553 aufweisen. Es sei bemerkt, dass L15, L16, L17 zwischen dem Fall, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L fokussiert wird, und dem Fall ähnlich sind, wenn sich auf den Schaltbetrieb der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H fokussiert wird, so dass dieselben Bezugszeichen angewendet werden.
  • Wie es beschrieben worden ist, sind in dem Modulkörper 550 des gemeinsamen Schenkelmoduls 500 die Induktivität des Strompfads, der durch das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Rückflusselement 21 gelangt, und die Induktivität des Strompfads, der durch das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 gelangt, derart eingestellt, dass sie unterschiedlich zueinander sind.
  • Wie es in 25 und 26 gezeigt ist, weist das gemeinsame Schenkelmodul 500 vier Schaltelemente 2 auf, die zwei Paare von Parallelschaltungskörpern 20 bilden. Anders ausgedrückt weist der Modulkörper 550 des gemeinsamen Schenkelmoduls 500 zwei Paare von Parallelschaltungskörpern 20 auf, die jeweils das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 aufweisen. Das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23, die den Parallelschaltungskörper 20 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H bilden, sind durch Verwendung der Elektrodenplatten 554 und 555 parallel geschaltet. Das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23, die den Parallelschaltungskörper 20 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L bilden, sind durch Verwendung der Elektroden 556 und 557 parallel geschaltet.
  • Das gemeinsame Schenkelmodul 500 weist zwei Zuletzt-Aus-Elemente 22 und zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elemente 23 auf, die entlang einer einzelnen Richtung angeordnet sind. Insbesondere sind die zwei Zuletzt-Aus-Elemente 22 und die zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elemente 23 in einer einzelnen Reihe in der Breitenrichtung Y angeordnet. Die zwei Zuletzt-Aus-Elemente 22 sind zwischen den Nicht-Zuletzt-Aus-Elementen 23 angeordnet. Da das Rückflusselement 21 aus einem Teil des MOSFETs zusammen mit dem Zuletzt-Aus-Element 22 konfiguriert ist, sind die Rückflusselemente 21 ebenfalls zwischen den zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elementen 23 vorhanden.
  • Ähnlich zu den gemeinsamen Modulen 520 und 530, die gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel gezeigt sind, springen, wie es in 25 gezeigt ist, in dem gemeinsamen Schenkelmodul 500 der Hochpotentialanschluss 55H, der Niedrigpotentialanschluss 55L und der Ausgangsanschluss 553 von dem Modulkörper 550 zu derselben Richtung in der Höhenrichtung Z vor. Jedoch sind der Hochpotentialanschluss 55H, der Niedrigpotentialanschluss 55L näher an der Mitte des Modulkörpers 550 in der Breitenrichtung Y als der Ausgangsanschluss 553 angeordnet. Insbesondere sind der Hochpotentialanschluss 55H und der Niedrigpotentialanschluss 55L näher an der Mitte des Modulkörpers 550 in der Breitenrichtung Y als die zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elemente 23 angeordnet. Wenn aus der Dickenrichtung X betrachtet, befindet sich der Hochpotentialanschluss 55H an einer Position, die das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H in der Höhenrichtung Z überlappt, und befindet sich der Hochpotentialanschluss 55L an einer Position, die das Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L in der Höhenrichtung Z überlappt.
  • Mit dieser Anordnung kann ein Strompfad durch den Hochpotentialanschluss 55H, das Zuletzt-Aus-Element 22 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H, das Rückflusselement 21, das in dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L enthalten ist, und dem Niedrigpotentialanschluss 55L effektiv verkürzt werden. Somit kann die Induktivität dieses Strompfads verkleinert werden. Dieser Strompfad ist als der vorstehend beschriebene erste Verdrahtungspfad 501 definiert. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 reduziert wird.
  • Gleichermaßen kann ein Strompfad durch den Hochpotentialanschluss 55H, das Rückflusselement 21, das in dem Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2H enthalten ist, das Zuletzt-Aus-Element 22 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L und der Niedrigpotentialanschluss 55L effektiv verkürzt werden. Andere Konfigurationen sind ähnlich wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, da die Halbleiterelemente, die in den zwei Parallelschaltungskörpern 20 enthalten sind, die einen Schenkel bilden, an dem gemeinsamen Schenkelmodul 500 als ein einzelnes Halbleitermodul angebracht sind, das Leistungsumwandlungsgerät 1 kleiner sein. Außerdem sind das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Rückflusselement 21 in dem entgegengesetzten Zweig an einem gemeinsamen Schenkelmodul 500 angebracht, wodurch die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 effektiv klein gemacht werden kann.
  • Weiterhin ist die Induktivität des Strompfades, der einen Teil des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 bildet, in dem gemeinsamen Modul 500 reduziert. Somit kann bei Zusammenbau des Leistungsumwandlungsgeräts 1 die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 ohne Weiteres reduziert werden. Außerdem sind zwei Zuletzt-Aus-Elemente 22 zwischen zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elementen 23 angeordnet. Mit dieser Anordnung kann, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 effektiv reduziert werden. Darüber hinaus können ähnliche betriebliche Wirkungen wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
  • (Neuntes Ausführungsbeispiel)
  • Wie es in 27 bis 30 gezeigt ist, ist gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ein Parallelschaltungskörper 20 an einem gemeinsamen Halbleitermodul, das heißt einem gemeinsamen Oberzweigmodul 50H und einem gemeinsamen Unterzweigmodul 50L, angebracht.
  • Wie es in 27 gezeigt ist, weist der Parallelschaltungskörper 20 der Oberzweig-Halbleitervorrichtung 2H das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 auf. Der Parallelschaltungskörper 20 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L weist das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 auf. Das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 der Oberzweighalbleitervorrichtung 2L sind an dem gemeinsamen Oberzweigmodul 50H als ein einzelnes gemeinsames Halbleitermodul angebracht. Das Zuletzt-Aus-Element 22, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 und das Rückflusselement 21 der Unterzweig-Halbleitervorrichtung 2L sind an dem gemeinsamen Unterzweigmodul 50L als ein einzelnes gemeinsames Halbleitermodul angebracht.
  • Wie es in 29 gezeigt ist, ist jedes des gemeinsamen Oberzweigmoduls 50H und des gemeinsamen Unterzweigmoduls 50L derart konfiguriert, dass zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 von dem Modulkörper 550 vorspringen. In dem Modulkörper 550 werden, wie es in 28 gezeigt ist, die nachfolgenden Verdrahtungspfade 503 und 504 berücksichtigt. Der erste Verdrahtungspfad 593 verbindet zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 über das Zuletzt-Aus-Element 22. Der zweite Verdrahtungspfad 504 verbindet die zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 über das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23. Es sei bemerkt, dass die Gesamtinduktivität des ersten Verdrahtungspfads 503 derart eingestellt ist, dass sie kleiner als die Gesamtinduktivität des zweiten Verdrahtungspfads 504 ist.
  • Wie es in 28 gezeigt ist, kann die Induktivität des ersten Verdrahtungspfads 503 als L15 + L16 ausgedrückt werden, und kann die Induktivität des zweiten Verdrahtungspfads 504 als L25 + L26 ausgedrückt werden. Das heißt, dass L15 + L16 < L25 + L26 erfüllt ist. L15 ist als die Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Leistungsanschluss 551 auf der Hochpotentialseite und dem Zuletzt-Aus-Element 22 definiert. L16 ist als die Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Leistungsanschluss 551 auf der Niedrigpotentialseite und dem Zuletzt-Aus-Element 22 definiert. L25 ist als die Induktivität einer Verdrahtung zwischen dem Leistungsanschluss 551 auf der Hochpotentialseite und dem Zuletzt-Aus-Element 23 definiert. L26 ist als die Induktivität zwischen dem Leistungsanschluss 552 auf der Niedrigpotentialseite und dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 definiert.
  • Insbesondere sind für das gemeinsame Oberzweigmodul 50H und das gemeinsame Unterzweigmodul 50L in den jeweiligen Modulkörpern 550 die Induktivität des Strompfades durch das Zuletzt-Aus-Element 22 und die Induktivität des Strompfads durch das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 derart eingestellt, dass sie sich voneinander unterscheiden.
  • Das gemeinsame Oberzweigmodul 50H und das gemeinsame Unterzweigmodul 50L weisen dieselbe Struktur auf. Somit wird das gemeinsame Oberzweigmodul 50H zur Erläuterung der Struktur davon verwendet. Wie es in 29 und 30 gezeigt ist, ist das gemeinsame Oberzweigmodul 50H mit zwei Schaltelementen versehen, die den Parallelschaltungskörper 20 bilden. Insbesondere sind die zwei Schaltelemente 2 durch zwei Elektrodenplatten 558 und 559 parallel geschaltet. Anders ausgedrückt sind das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 durch die zwei Elektrodenplatten 558 und 559 in der Dickenrichtung X gestützt. Das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 sind in der Breitenrichtung Y angeordnet.
  • Wie es in 29 gezeigt ist, springen bei dem gemeinsamen Oberzweigmodul 50H zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 von dem Modulkörper 550 in dieselbe Richtung vor. Die Mittenposition C in dem Basisabschnitt der Leistungsanschlüsse 551 und 552 ist näher an dem Zuletzt-Aus-Element 22 als dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 in einer Richtung, in der das Zuletzt-Aus-Element 22 und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23 angeordnet sind, d.h. der Breitenrichtung Y angeordnet. Das Rückflusselement 21 ist zusammen mit dem Zuletzt-Aus-Element in dem MOSFET konfiguriert. Somit befindet sich die Mittenposition C in dem Basisabschnitt der zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 näher an dem Rückflusselement 21 als an dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element 23.
  • Mit dieser Anordnung kann ein Verdrahtungspfad, der die zwei Leistungsanschlüsse 551 und 552 über das Zuletzt-Aus-Element 22 verbindet, verkürzt werden. Als Ergebnis kann die Induktivität des Strompfads reduziert werden. Dieser Strompfad wird ebenfalls als der vorstehend beschriebene erste Verdrahtungspfad 503 bezeichnet. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 reduziert wird. Andere Konfigurationen sind dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein einzelner Parallelschaltungskörper 20 an einem gemeinsamen Halbleitermodul, das heißt dem gemeinsamen Oberzweigmodul 50H oder dem gemeinsamen Unterzweigmodul 50L angebracht. Daher kann die Größe des Leistungsumwandlungsgeräts 1 ohne Weiteres klein ausgeführt werden.
  • In dem gemeinsamen Oberzweigmodul 50H oder dem gemeinsamen Unterzweigmodul 50L ist die Induktivität des Strompfads, der ein Teil des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 ist, reduziert. Dementsprechend kann bei Zusammenbau des Leistungsumwandlungsgeräts 1 die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 ohne Weiteres reduziert werden. Darüber hinaus können dieselben betrieblichen Wirkungen wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt. Vielmehr ist die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Modifikationen ohne Abweichen von der erfinderischen Idee davon anwendbar. Insbesondere ist gemäß dem sechsten und siebten Ausführungsbeispiel die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 derart eingestellt, dass sie kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist. Außerdem werden gemäß dem achten und neunten Ausführungsbeispiel Konfigurationen angewendet, bei denen die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 derart eingestellt ist, dass sie kleiner als diejenige des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 durch die Stromschienen 61, 62 und 63 ist. Jedoch ist dies nicht auf die vorstehend beschriebenen Techniken begrenzt, sondern es können andere Techniken verwendet werden, solange wie die Induktivität des geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises 101 derart eingestellt wird, dass sie kleiner als die des geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises 102 ist.
  • Ein Leistungsumwandlungsgerät ist bereitgestellt, bei dem eine Oberzweig-Halbleitervorrichtung, eine Unterzweig-Halbleitervorrichtung und ein Kondensator vorgesehen sind. Zumindest entweder die Oberzweig-Halbleitervorrichtung oder die Unterzweig-Halbleitervorrichtung bildet einen Parallelschaltungskörper. In einem entgegengesetzten Zweig gegenüber zu dem Parallelschaltungskörper ist ein zulässiges Element vorgesehen. In den Schaltelementen, die den Parallelschaltungskörper bilden, sind ein Zuletzt-Aus-Element und ein Nicht-Zuletzt-Aus-Element identifiziert. Die Induktivität eines geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises, in dem ein Strom durch das Zuletzt-Aus-Element, ein Rückflusselement in dem entgegengesetzten Zweit und den Kondensator fließt, ist kleiner als eine Induktivität eines geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises, in dem ein Strom durch das Zuletzt-Aus-Element, das Rückflusselement in dem entgegengesetzten Zweig und dem Kondensator fließt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5805513 [0002]

Claims (13)

  1. Leistungsumwandlungsgerät (1) mit einer Hochpotentialleitung (11H) und einer Niedrigpotentialleitung (11L), einer Oberzweig-Halbleitervorrichtung (2H), die mit der Hochpotentialleitung verbunden ist, einer Unterzweig-Halbleitervorrichtung (2L), die mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung (2H) in Reihe geschaltet ist und mit der Niedrigpotentialleitung verbunden ist, und einem Kondensator (3), der zwischen der Hochpotentialleitung und der Niedrigpotentialleitung geschaltet ist, wobei die Oberzweig-Halbleitervorrichtung und/oder die Unterzweighalbleitervorrichtung, die in Reihe miteinander geschaltet sind, einen Parallelschaltungskörper (20) bildet, der aus zwei oder mehr Schaltelementen (2) konfiguriert ist, die parallel zueinander geschaltet sind, ein Rückflusselement (21) zumindest in einem entgegengesetzten Zweig vorgesehen ist, der entgegengesetzt zu einem Zweig ist, der aus dem Parallelschaltungskörper unter der Oberzweig-Halbleitervorrichtung und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung konfiguriert ist, wobei das Rückflusselement erlaubt, dass ein Strom von einer Niedrigpotentialleitungsseite zu einer Hochpotentialleitungsseite fließt, die Schaltelemente, die den Parallelschaltungskörper bilden, derart gesteuert werden, dass Ausschaltzeitpunkte unterschiedlich voneinander sind, ein Zuletzt-Aus-Element (22), das zuletzt ausschaltet, und ein Nicht-Zuletzt-Aus-Element (23) als das andere Element unter den Schaltelementen identifiziert sind, die den Parallelschaltungskörper bilden, eine Induktivität eines geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreises (101), in dem Strom durch das Zuletzt-Aus-Element, das Rückflusselement in einem entgegengesetzten Zweig, der entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element ist, und dem Kondensator fließt, kleiner als die Induktivität eines geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreises (102) ist, in dem Strom durch das zu dem Zuletzt-Aus-Element parallel geschalteten Nicht-Zuletzt-Aus-Element, dem Rückflusselement in einem entgegengesetzten Zweig, der entgegengesetzt zu dem Zuletzt-Aus-Element ist, und dem Kondensator fließt.
  2. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Schaltelemente, die den Parallelschaltungskörper bilden, derart gesteuert werden, dass Einschaltzeitpunkte unterschiedlich zueinander sind, und das Zuletzt-Aus-Element ein Schaltelement ist, das gesteuert wird, um unter den Schaltelementen, die den Parallelschaltungskörper bilden, zuerst eingeschaltet zu werden.
  3. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltelemente, die den Parallelschaltungskörper bilden, aus einem SiC-MOSFET und einem Si-IGBT konfiguriert sind.
  4. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 3, wobei das Zuletzt-Aus-Element aus einem SiC-MOSFET konfiguriert ist und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element aus einem Si-IGBT konfiguriert ist.
  5. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 3, wobei das Zuletzt-Aus-Element aus einem Si-IGBT konfiguriert ist, und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element aus einem SiC-MOSFET konfiguriert ist.
  6. Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement in einem Halbleitermodul angebracht sind, das Zuletzt-Aus-Element und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element jeweils an einem Zuletzt-Aus-Modul (52) und einem Nicht-Zuletzt-Aus-Modul (53) angebracht sind, wobei das Zuletzt-Aus-Modul (52) und das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul (53) als individuelle Halbleitermodule konfiguriert sind, die unabhängig voneinander sind, und der geschlossene Zuletzt-Aus-Stromkreis und der geschlossene Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis jeweils das Halbleitermodul, den Kondensator und eine Stromschiene (61, 62, 63) aufweisen, die mit dem Halbleitermodul verbunden ist, wobei die Gesamtinduktivität der Stromschiene, die in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis enthalten ist, kleiner als die Gesamtinduktivität der Stromschiene ist, die in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis enthalten ist.
  7. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 6, wobei die Oberzweig-Halbleitervorrichtung und die Unterzweig-Halbleitervorrichtung jeweils an einem Oberzweigmodul (5H) und einem Unterzweigmodul (5L) angebracht sind, wobei das Oberzweigmodul und das Unterzweigmodul aus den individuellen Halbleitermodulen konfiguriert sind, das Oberzweigmodul und das Unterzweigmodul miteinander durch eine mittlere Stromschiene (63) verbunden sind, das Oberzweigmodul mit dem Kondensator durch eine Hochpotentialstromschiene (61) verbunden sind, die die Hochpotentialleitung bildet, und das Unterzweigmodul mit dem Kondensator durch eine Niedrigpotentialstromschiene (62) verbunden ist, die die Niedrigpotentialleitung bildet, und die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene, der Niedrigpotentialstromschiene und der mittleren Stromschiene, die in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis enthalten sind, kleiner als die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene, der Niedrigpotentialstromschiene und der mittleren Stromschiene ist, die in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis enthalten sind.
  8. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 6, wobei die Oberzweighalbleitervorrichtung und die Unterzweighalbleitervorrichtung an einem gemeinsamen Modul (520, 530) als das Halbleitermodul angebracht sind, das durch diese gemeinsam genutzt wird, wobei das gemeinsame Modul mit dem Kondensator durch die Hochpotentialstromschiene (61), die die Hochpotentialleitung bildet, und die Niedrigpotentialstromschiene (62) verbunden ist, die die Niedrigpotentialleitung bildet, und die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene und der Niedrigpotentialstromschiene, die in dem geschlossenen Zuletzt-Aus-Stromkreis enthalten sind, kleiner als die Gesamtinduktivität der Hochpotentialstromschiene und der Niedrigpotentialstromschiene ist, die in dem geschlossenen Nicht-Zuletzt-Aus-Stromkreis enthalten sind.
  9. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Zuletzt-Aus-Modul sich näher an dem Kondensator befindet, als es das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul ist, wobei das Nicht-Zuletzt-Aus-Modul parallel zu dem Zuletzt-Aus-Modul geschaltet ist.
  10. Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Parallelschaltungskörper der Oberzweighalbleitervorrichtung das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und die einen Rückfluss erlaubende Diode aufweist, und der Parallelschaltungskörper der Unterzweighalbleitervorrichtung das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und die einen Rückfluss erlaubende Diode aufweist, das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement in der Oberzweighalbleitervorrichtung sowie das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement in der Unterzweighalbleitervorrichtung an einem gemeinsamen Schenkelmodul (500) als ein einzelnes gemeinsames Halbleitermodul angebracht sind, das gemeinsame Schenkelmodul derart konfiguriert ist, dass ein Hochpotentialanschluss (55H), der mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung verbunden ist, ein Niedrigpotentialanschluss (55L), der mit der Unterzweig-Halbleitervorrichtung (55L) verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss (553), der mit der Oberzweig-Halbleitervorrichtung und der Unterzweig-Halbleitervorrichtung verbunden ist, von einem Modulkörper (550) vorspringen, die Gesamtinduktivität eines Verdrahtungspfads in dem Modulkörper, der den Hochpotentialanschluss und den Niedrigpotentialanschluss verbindet, der durch das Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement gelangt, die zu einem zueinander entgegengesetzten Zweig gehören, kleiner als die Gesamtinduktivität eines Verdrahtungspfads in dem Modulkörper ist, der den Hochpotentialanschluss und den Niedrigpotentialanschluss verbindet, der durch das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement gelangt, die jeweils zu einem zueinander entgegengesetzten Zweig gehören.
  11. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 10, wobei das gemeinsame Schenkelmodul zwei Zuletzt-Aus-Elemente und zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elemente aufweist, die entlang einer einzelnen Richtung angeordnet sind, und die zwei Zuletzt-Aus-Elemente zwischen den zwei Nicht-Zuletzt-Aus-Elementen angeordnet sind.
  12. Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Parallelschaltungskörper der Oberzweighalbleitervorrichtung das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement aufweist, und der Parallelschaltungskörper der Unterzweig-Halbleitervorrichtung das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement aufweist, das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement in der Oberzweighalbleitervorrichtung an einem gemeinsamen Oberzweigmodul (50H) als eine einzelne gemeinsame Halbleitervorrichtung angebracht sind, und das Zuletzt-Aus-Element, das Nicht-Zuletzt-Aus-Element und das Rückflusselement in der Unterzweig-Halbleitervorrichtung an einem gemeinsamen Unterzweigmodul (50L) als eine einzelne gemeinsame Halbleitervorrichtung angebracht sind, das gemeinsame Oberzweigmodul und das gemeinsame Unterzweigmodul jeweils derart konfiguriert sind, dass zwei Leistungsanschlüsse (551, 552) von dem Modulkörper (550) vorspringen, und die Induktivität eines Verdrahtungspfads in dem Modulkörper, der die Leistungsanschlüsse über das Zuletzt-Aus-Element verbindet, kleiner als die Induktivität eines Verdrahtungspfads in dem Modulkörper ist, der die Leistungsanschlüsse über das Nicht-Zuletzt-Aus-Element verbindet.
  13. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 12, wobei das gemeinsame obere Modul und das gemeinsame untere Modul derart konfiguriert sind, dass die zwei Leistungsanschlüsse von dem Modulkörper in derselben Richtung vorspringen, und eine Mittenposition (C) in einem Basisabschnitt der zwei Leistungsanschlüsse sich näher an dem Zuletzt-Aus-Element als an dem Nicht-Zuletzt-Aus-Element in einer Richtung befindet, in der das Zuletzt-Aus-Element und das Nicht-Zuletzt-Aus-Element angeordnet sind.
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