JP5743811B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP5743811B2 JP5743811B2 JP2011185619A JP2011185619A JP5743811B2 JP 5743811 B2 JP5743811 B2 JP 5743811B2 JP 2011185619 A JP2011185619 A JP 2011185619A JP 2011185619 A JP2011185619 A JP 2011185619A JP 5743811 B2 JP5743811 B2 JP 5743811B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- stage
- element unit
- power conversion
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a power conversion apparatus.
電力変換装置に使用されるのは、交流を直流に変換するコンバータ回路や直流を交流に変換するインバータ回路である。これらの回路には、例えばIGBTといった半導体素子が使用されている。但し一般的に半導体素子は、交流と直流の電流変換のためのスイッチングの際に損失が発生し発熱するため、電力変換装置の温度上昇を抑えるために冷却器が取り付けられている。また、半導体素子と端子台または周辺の電気部品を接続するための配線は、電線や導体を使用している。半導体素子が各相3つずつ使用される場合、多くは上段、中段、下段の3段に配置される(以下の特許文献1参照)。
What is used in the power converter is a converter circuit that converts alternating current into direct current or an inverter circuit that converts direct current into alternating current. For these circuits, for example, semiconductor elements such as IGBTs are used. However, since a semiconductor element generally generates a loss and generates heat at the time of switching for AC and DC current conversion, a cooler is attached to suppress a temperature rise of the power converter. Moreover, the wiring for connecting the semiconductor element to the terminal block or the surrounding electric parts uses electric wires or conductors. When three semiconductor elements are used for each phase, many are arranged in three stages, ie, an upper stage, a middle stage, and a lower stage (see
しかしながら、上記特許文献1では、以下の点について対応がなされていない。
However, in the said
すなわち、上記特許文献1のように、半導体素子が3段に配置されると、半導体素子の冷却に関して、上部の半導体素子は下部の半導体素子から発生する熱の煽りによって素子の温度が高くなる傾向にある。そのため半導体素子が3段に配置される場合には、上部の半導体素子を使用温度範囲へ冷却するべく、設置される冷却器が大きくなる。
That is, when the semiconductor elements are arranged in three stages as in the above-mentioned
また冷却器が大きくなると回路を構成する導体が大きくなり、インダクタンスが増大する。従って、半導体素子の配置の仕方により冷却器が大型化し、さらには導体インダクタンスの増加により半導体素子を保護するための回路が追加され、より一層のコスト増加や電力変換装置の大型化を招くことになる。 Further, when the cooler is increased, the conductors constituting the circuit are increased and the inductance is increased. Therefore, the size of the cooler is increased depending on the arrangement of the semiconductor elements, and further, a circuit for protecting the semiconductor elements is added due to an increase in the conductor inductance, resulting in a further increase in cost and an increase in the size of the power converter. Become.
さらには、電力変換装置が鉄道車両等に使用される場合、当該鉄道車両が導入される路線によっては低床化が必要なためコンパクト化が求められることもある。また、外国の鉄道車両等は日本の鉄道車両等よりも低床となる場合もあり、この場合にはより一層電力変換装置への厳しいコンパクト化の要求がなされる。 Furthermore, when the power conversion device is used for a railway vehicle or the like, it may be required to be compact because a floor needs to be lowered depending on the route into which the railway vehicle is introduced. In addition, foreign railway vehicles and the like may have a lower floor than Japanese railway vehicles and the like, and in this case, there is a further demand for more compact power conversion devices.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、半導体素子等構成機器の配置に工夫を凝らすことで、コンパクトでスペース効率に優れた電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a compact and excellent space efficiency power conversion device by devising the arrangement of components such as semiconductor elements. It is.
本発明の実施の形態に係る特徴は、電力変換装置において、電力変換装置の3相のそれぞれに対応する第1ないし第3の半導体素子ユニット群と、第1ないし第3の半導体素子ユニット群のそれぞれを構成する3つの半導体素子ユニットと、3つの半導体素子ユニットを接続する複数の導体と、3つの半導体素子ユニットに電力を供給する電力供給線と、を備え、3相を構成する半導体素子ユニットは冷却器上で2段に配置され、前記第1の半導体素子ユニット群と前記第3の半導体素子ユニット群のそれぞれを構成する前記3つの半導体素子ユニットは、1つの半導体素子ユニットが一方の段に、そして他の2つの半導体素子ユニットは他方の段に、前記一方の段の1つの半導体素子ユニットの中心から前記他方の段の2つの半導体素子ユニットの中心までが等距離となるように配置され、
さらに、第2の半導体素子ユニット群は、前記第1の半導体素子ユニット群および前記第3の半導体素子ユニット群の間に配置されるとともに、この第2の半導体素子ユニット群を構成する3つの半導体素子ユニットは、1つの半導体素子ユニットが前記他方の段に、そして他の2つの半導体素子ユニットは前記一方の段に、前記他方の段の1つの半導体素子ユニットの中心から前記一方の段の2つの半導体素子ユニットの中心までが等距離となるように配置されていることを特徴とする。
According to an embodiment of the present invention, in the power conversion device, the first to third semiconductor element unit groups corresponding to each of the three phases of the power conversion device, and the first to third semiconductor element unit groups. A semiconductor element unit constituting three phases, comprising three semiconductor element units constituting each, a plurality of conductors connecting the three semiconductor element units, and a power supply line for supplying power to the three semiconductor element units Are arranged in two stages on the cooler, and each of the three semiconductor element units constituting each of the first semiconductor element unit group and the third semiconductor element unit group has one semiconductor element unit in one stage. The other two semiconductor element units are connected to the other stage from the center of one semiconductor element unit of the one stage to the two semiconductor element units of the other stage. Tsu to the center of the door is arranged so as to be equidistant,
Further, the second semiconductor element unit group is disposed between the first semiconductor element unit group and the third semiconductor element unit group, and three semiconductors constituting the second semiconductor element unit group In the element unit, one semiconductor element unit is placed on the other stage, and the other two semiconductor element units are placed on the one stage. From the center of one semiconductor element unit on the other stage, It is characterized by being arranged so as to be equidistant to the center of one semiconductor element unit .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態における電力変換装置S1の全体構成を示す正面図である。電力変換装置S1は、3個1組で1相を構成し、全部で3相を構成する半導体素子1と、半導体素子1のうち、複数の半導体素子1を電気的に接続する導体2と、半導体素子1へ電力を供給するゲート線3とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view showing an overall configuration of a power conversion device S1 according to the first embodiment. The power conversion device S1 constitutes one phase with a set of three, a
電力変換装置S1は、例えば、交流を直流に変換するコンバータ回路や直流を交流に変換するインバータ回路である。またこれらの回路に使用される半導体素子1は、例えばIGBTやSiC等の素子である。
The power conversion device S1 is, for example, a converter circuit that converts alternating current into direct current or an inverter circuit that converts direct current into alternating current. Moreover, the
半導体素子1は、3個1組で1相を構成している。図1においては、破線で示す三角形(略正三角形)に囲まれる3個の半導体素子1が1組となる。全ての図面において、左からU相、V相、W相となり、図面ではそれぞれ符号U、符号V、符号Wで示される。
The
本発明の実施の形態における半導体素子1は、上下2段に配置されている。図1(以下、全ての図面)においては、電力変換装置S(以下、各実施の形態における電力変換装置をまとめて「電力変換装置S」と表わす)の正面が示されている。そのため、図1に示す符号H、これは電力変換装置S1の高さを示しているが、この矢印が示す方向が天地方向となる。従って図1においては、上段に4つの半導体素子1が、下段に5つの半導体素子1が配置されていることになる。
The
上下2段に配置され1相を構成する半導体素子1は、一方の段に配置される1つの半導体素子1の中心が、他方の段に配置される2つの半導体素子の中心から等距離の位置に配置される。すなわち、例えば、U相を例に挙げて説明すると、一方の段(上段)には1つの半導体素子1、他方の段(下段)には2つの半導体素子1、合計3つの半導体素子1にて1相(U相)が構成される。これら3つの半導体素子1は、下段に配置される2つの半導体素子1の中心からそれぞれ等距離となる位置に、上段に配置される1つの半導体素子1の中心が位置する。すなわち、図1に示されているように、3つの半導体素子1がピラミッド状に積み上がっているかのように配置される。
The
図1に示す電力変換装置S1においては、U相とW相の2つの相が同じ向き、すなわち、下段に2つの半導体素子1、上段に1つの半導体素子1が配置されている。一方、V相については、上段、下段に配置される半導体素子1の数がこれら2つの相と異なる。V相の場合、下段に1つの半導体素子1、上段に2つの半導体素子1が配置される。
In the power conversion device S1 shown in FIG. 1, the two phases of the U phase and the W phase are in the same direction, that is, two
なお、V相、W相のいずれもU相同様、3つの半導体素子1がピラミッド状に配置される。従って、図1にて各相を示す破線の三角形は、略正三角形となる。但し、各相を示す破線の三角形は、略正三角形に限らず、例えば、直角三角形といった何らかの三角形の形状となれば良い。また、上述したように、U相とW相とが同じ向き、V相のみが逆向きとなるように半導体素子1が配置されるため、電力変換装置S1全体として見ると、上段に1列となるように4つの半導体素子1が配置され、下段には1列となるように5つの半導
体素子1が配置されることになる。
Note that, in both the V phase and the W phase, the three
各相を構成する3つの半導体素子1のうち、2つの半導体素子1を互いに電気的に接続するために導体2が設けられている。この導体2は、導電率の良い、例えば、銅(Cu)の板が用いられる。図1に示す電力変換装置S1においては、導体2の形状は2種類示されている。
Of the three
すなわち、U相を例に挙げて説明すると、下段の一方の半導体素子1と上段の半導体素子1とを接続する導体2の形状は三角形である(導体2a)。もう1つの下段の他方の半導体素子1と上段の半導体素子1とを接続する導体2の形状は四角形であり、長さの異なる2つの四角形の導体2b,2bが使用されている。いずれの形状を採用するかは、接続対象となる半導体素子1との関係や、周辺に配置される図示しない周辺電気部品の形状等を勘案して決定される。
That is to say, taking the U phase as an example, the shape of the conductor 2 that connects the lower one
電力変換装置Sには、半導体素子1へ電力を供給するゲート線3が設けられている。第1の実施の形態において取り上げる電力変換装置S1,S2,S3のいずれも、上段に配置される半導体素子1に対してはその上部に、下段に配置される半導体素子1に対してはその下部に、それぞれゲート線3a,3bが設けられる。また、各ゲート線3a,3bに用いられる電線をまとめるために、適宜電線支え4が設けられている。この電線支え4は、図面にてそれぞれ示される位置に設けられているが、電線の配置や取り回し等を考慮して、任意の場所に設けることができる。
The power converter S is provided with a
半導体素子1の裏面には、半導体素子1の冷却のための冷却器5が設けられている。半導体素子1はそのスイッチングの際に発熱することから、本発明の実施の形態においては冷却器5を電力変換装置Sに取り付けることによって、半導体素子1の温度上昇を緩和している。
A
なお、半導体素子1を複数段に配置すると、上段に配置される半導体素子1は下部に配置される半導体素子1から発生する熱の煽りによって素子の温度が高くなる傾向にある。従って、本発明の実施の形態における冷却器5は、上段に配置される半導体素子1の冷却をより効率的に行うために、上段に配置される半導体素子1及び、その上部のゲート線3aが設けられている位置まで掛かるように配置されている。一方、下段に配置される半導体素子1の下部には同じようにゲート線3bが設けられているが、このゲート線3bは冷却器5の設置範囲に含まれない。
When the
以上、図1を用いて説明した通り、半導体素子等構成機器の配置に工夫を凝らすことで、コンパクトでスペース効率に優れた電力変換装置を提供することができる。すなわち、3つの半導体素子を天地方向に積層して3段の電力変換装置を構成するよりも上下2段に半導体素子を納めることによって、天地方向の高さを低く抑えることが可能となる。 As described above with reference to FIG. 1, a power converter that is compact and excellent in space efficiency can be provided by devising the arrangement of components such as semiconductor elements. That is, it is possible to keep the height in the vertical direction low by placing the semiconductor elements in the upper and lower two stages rather than stacking three semiconductor elements in the vertical direction to constitute a three-stage power conversion device.
また、3つの半導体素子を2段に配置することによって、これまでよりも冷却器の大きさもコンパクト化することができる。その上、図1に示すようにU相、V相、W相を効率よく配置することができるため、導体インダクタンスの低減、サージ電圧抑制回路等の省略を図ることが可能となる。 Also, by arranging three semiconductor elements in two stages, the size of the cooler can be made more compact than before. In addition, since the U phase, V phase, and W phase can be efficiently arranged as shown in FIG. 1, it is possible to reduce the conductor inductance and omit the surge voltage suppression circuit and the like.
電力変換装置のコンパクト化は、例えば、電力変換装置が組み込まれる装置に対するスペース効率を高めるだけではなく全体のコンパクト化に寄与することになり、さらには、製造性の向上、搬送の際のハンドリング性能の向上、といった効果も奏する。 For example, the compactness of the power conversion device not only increases the space efficiency for the device in which the power conversion device is incorporated, but also contributes to the overall compactness, and further improves the manufacturability and handling performance during transportation. There is also an effect of improvement.
ここで図2は、第1の実施の形態における電力変換装置S1の変形例1を示す正面図で
ある。図2の電力変換装置S2においては、U相、V相、W相の3つの各相が同じ向きに配置されている点が図1に示す電力変換装置S1と相違する。この場合、図2に示すように上段に1つの半導体素子1、下段に2つの半導体素子1がそれぞれ配置されて1相を構成する。従って、合計で上段に3つの半導体素子1、下段に6つの半導体素子1がそれぞれ配置される。
Here, FIG. 2 is a front view showing a first modification of the power conversion device S1 in the first embodiment. The power converter S2 of FIG. 2 is different from the power converter S1 shown in FIG. 1 in that the three phases of the U phase, the V phase, and the W phase are arranged in the same direction. In this case, as shown in FIG. 2, one
当該変形例1においては、特にV相の配置の仕方が図1に示す電力変換装置S1におけるV相と大きく相違する。3つの各相を図1の電力変換装置S1のように配置させる方法もあるが、この配置方法は設計上手間が増える可能性がある。 In the first modification, the arrangement of the V phase is particularly different from the V phase in the power conversion device S1 shown in FIG. There is also a method of arranging each of the three phases as in the power conversion device S1 of FIG. 1, but this arrangement method may increase the design effort.
一方、変形例1に示す電力変換装置S2における3つの各相はいずれも同じ方向を向いた状態で設置されている。このような向きであれば、配線等も含めた設置のための設計の手間を大きく削減させることが可能となる。 On the other hand, each of the three phases in the power conversion device S2 shown in the modified example 1 is installed in a state in which it faces the same direction. With such an orientation, it is possible to greatly reduce the design effort for installation including wiring and the like.
図3は、第1の実施の形態における電力変換装置S1の変形例2を示す正面図である。変形例2の電力変換装置S3において、半導体素子1を互いに接続する導体2の形状は、いずれも三角形であり、導体2a,2a’のいずれも同形状の部材である。すなわち、導体2a’は、下段の一方の半導体素子1と上段の半導体素子1とを接続する三角形の導体2aと同形状の部材を、下段の2つの半導体素子1の中心から等距離を示す点を結んで形成される仮想の直線を境に反転、配置して、下段の他方の半導体素子1と上段の半導体素子1とを接続する。
FIG. 3 is a front view showing a second modification of the power conversion device S1 according to the first embodiment. In the power conversion device S3 of Modification Example 2, the shape of the conductor 2 that connects the
このように各相において必要とされる導体2をいずれも同じ形状とすることで、部品点数の削減、取り付け作業の効率化を図ることができる。 Thus, by making the conductors 2 required in each phase the same shape, the number of parts can be reduced and the efficiency of the mounting work can be improved.
なお、以上では図1と図3とを用いて1相の3つの半導体素子1を接続する導体2の形状として、1つの三角形、2つの四角形の組み合わせ、2つの三角形の組み合わせについて説明したが、この他の組み合わせ、例えば、1つの三角形、1つの四角形の組み合わせ、或いは、2つの四角形の組み合わせの導体2を使用して複数の半導体素子1を接続しても良い。また、導体2の形状そのものも三角形と四角形だけではなく、半導体素子1間における必要な電気的接続が確保できるのであれば、その他の形状であっても良い。
In the above description, a triangle, a combination of two rectangles, and a combination of two triangles have been described as the shape of the conductor 2 that connects the three
なお、変形例1及び変形例2のいずれにおいても、上述した本発明の実施の形態における各効果を奏することはもちろんである。 In addition, in any of the first modification and the second modification, it is needless to say that each effect in the above-described embodiment of the present invention is achieved.
(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、上述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components is omitted because it is duplicated.
第2の実施の形態における電力変換装置S4は、第1の実施の形態における電力変換装置S1ないしS3と上下2段に配置される半導体素子1の配置レイアウトが相違する。なお、その他の構成については、第1の実施の形態における電力変換装置S1ないしS3と同様である。
The power conversion device S4 in the second embodiment is different from the power conversion devices S1 to S3 in the first embodiment in the layout of the
図4は、第2の実施の形態における電力変換装置S4の全体構成を示す正面図である。第2の実施の形態における半導体素子1は、上下2段に配置され1相を構成する半導体素子は、一方の段に配置される1つの半導体素子の中心と他方の段に配置される第1の半導体素子の中心とを結ぶ直線と、第1の半導体素子の中心と第1の半導体素子と同じ他方の段に配置される第2の半導体素子の中心とを結ぶ直線とが、第1の半導体素子の中心にお
いて互いに直交する位置に配置される。
FIG. 4 is a front view showing an overall configuration of the power conversion device S4 according to the second embodiment. The
すなわち、図4に示されるU相を例に挙げて説明する。U相においては、下段に第1の半導体素子1aと第2の半導体素子1bとの2つの半導体素子1が配置されている。一方、上段には1つの半導体素子1cが配置されている。第1の半導体素子1aを基準に考えると、第1の半導体素子1aの中心は上段に配置される半導体素子1cの中心と(垂直な)直線で結ぶことが可能である(図4に示す仮想線L1を参照)。また、第1の半導体素子1aの中心は、同じ下段に配置されている半導体素子1bの中心と(水平な)直線で結ぶことができる(図4に示す仮想線L2を参照)。しかもこの仮想線L1と仮想線L2とは、第1の半導体素子1aの中心を交点とし互いに直交する関係にある。
That is, the U phase shown in FIG. 4 will be described as an example. In the U phase, two
このように半導体素子1が配置されると、U相を構成する3つの半導体素子1は、図4の破線で示すように直角三角形で囲むことが可能となる。第2の実施の形態においては、3つの各相をそれぞれ構成する半導体素子1をこのように配置させることによって、半導体素子等構成機器の配置に工夫を凝らすことで、コンパクトでスペース効率に優れた電力変換装置を提供することができる。
When the
なお、図4に示すV相は、U相とW相とは逆の向きとなるように配置されている。但し、このような配置だけではなく、例えば、3つの相いずれも同じ向きとなるように半導体素子1を配置させることももちろん可能である。
Note that the V phase shown in FIG. 4 is arranged so that the U phase and the W phase are in opposite directions. However, not only such an arrangement, but also the
また、第2の実施の形態における導体2は、四角形のみ、四角形と三角形の組み合わせ、或いは、三角形のみ、と図4には3つのパターンが示されている。但し、同形状の導体を複数使用することによって部品点数の削減に資することになるが、一方で、上述したように、どのような形状の導体を使用しても構わない。 Moreover, the conductor 2 in 2nd Embodiment is only a square, the combination of a square and a triangle, or only a triangle, and three patterns are shown by FIG. However, the use of a plurality of conductors having the same shape contributes to the reduction of the number of parts, but on the other hand, as described above, any shape of conductor may be used.
(第3の実施の形態)
次に第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態において、上述の第1、或いは第2の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, the same components as those described in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components is duplicated. I will omit it.
第3の実施の形態における電力変換装置S5は、ゲート線3’の配置がこれまでの第1、或いは、第2の実施の形態における電力変換装置S1ないしS4と相違する。その他の構成は、上述した通りである。 The power converter S5 in the third embodiment is different from the power converters S1 to S4 in the first or second embodiment so far in the arrangement of the gate line 3 '. Other configurations are as described above.
これまでは、上段に配置される半導体素子1の上部(ゲート線3a)、及び、下段に配置される半導体素子1の下部(ゲート線3b)にそれぞれ配置されていた(図1ないし図4参照)。第3の実施の形態では、このように上段と下段とで別に設けられていたゲート線3a,3bをまとめて1つのゲート線3’とし、しかもこのゲート線3’を上段に配置される半導体素子1と下段に配置される半導体素子1との間に設けることとしている。
Until now, the
図5は、第3の実施の形態における電力変換装置S5の全体構成を示す正面図である。ゲート線3’は、上段の半導体素子1と下段の半導体素子1との間に設けられ、そこからそれぞれの半導体素子1に対して電力が供給されている。この位置にゲート線3’が設けられることによって、上段に配置される半導体素子1の上部或いは、下段に配置される半導体素子1の下部に、それぞれゲート線3を設ける必要がなくなる。従って、電力変換装置S5の天地方向の大きさ(高さ)をより一層コンパクトにすることができる。
FIG. 5 is a front view showing the overall configuration of the power conversion device S5 according to the third embodiment. The
図5には、その高さを示す矢印が示されている。ここで符号Hで示される高さは、第1、或いは、第2の実施の形態における電力変換装置S1ないしS4の高さを示している。
一方、符号hで示される高さは、第3の実施の形態における電力変換装置S5の高さを示している。従って、電力変換装置S5は第1、或いは、第2の実施の形態における電力変換装置S1ないしS4よりも符号h’分の高さだけ低く構成することが可能となり、より一層のコンパクト化を図ることができる。
FIG. 5 shows an arrow indicating the height. Here, the height indicated by the symbol H indicates the height of the power conversion devices S1 to S4 in the first or second embodiment.
On the other hand, the height indicated by the symbol h indicates the height of the power conversion device S5 in the third embodiment. Therefore, the power conversion device S5 can be configured to be lower than the power conversion devices S1 to S4 in the first or second embodiment by a height corresponding to the reference symbol h ′, thereby further reducing the size. be able to.
これまでのように半導体素子の配置に工夫を凝らすだけではなく、ゲート線といった構成機器の配置にまで工夫を凝らすことで、コンパクトでスペース効率に優れた電力変換装置を提供することができる。 In addition to devising the arrangement of semiconductor elements as in the past, by devising the arrangement of constituent devices such as gate lines, it is possible to provide a compact and highly efficient power conversion device.
(第4の実施の形態)
次に第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態において、上述の第1ないし第3の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the same components as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components is duplicated. Omitted.
第4の実施の形態においては、電力変換装置に新たな部材を追加して構成している点が、これまで説明してきた電力変換装置S1ないしS5と相違する。その他の構成についてはこれまでと同様である。 The fourth embodiment is different from the power conversion devices S1 to S5 described so far in that a new member is added to the power conversion device. Other configurations are the same as before.
図6は、第4の実施の形態における電力変換装置の全体構成を示す正面図である。第4の実施の形態における電力変換装置S6は、上段に配置される半導体素子1と下段に配置される半導体素子1との間にガードGが設けられている。
FIG. 6 is a front view showing the overall configuration of the power conversion device according to the fourth embodiment. In the power conversion device S6 according to the fourth embodiment, a guard G is provided between the
ここで電力変換装置S6が動作中に何らかの原因で半導体素子1が破壊される現象が生ずることが考えられる。このような現象が生ずると、破壊された半導体素子1の破片が周囲に飛散する可能性が高い。飛散した破片は周囲の半導体素子1等、周辺の構成機器に損傷を与えることになるため、それ自体は破壊していないのに飛散した破片によって破壊されてしまうことにもなりかねない。特に実施の形態における電力変換装置Sのように、コンパクト化を図るために密集して半導体素子1を配置する構成を採用していると、被害はより甚大なものになってしまう。
Here, it is conceivable that a phenomenon occurs in which the
そこで、第4の実施の形態における電力変換装置S6においては、ガードGを設けている。このガードGは、例えば平板等で構成されており、例えば半導体素子1の大きさに合わせてその奥行きが決定される。また、ガードGの上から導体2が複数の半導体素子1の間を接続することになるため、導体2に触れない大きさともなる。ガードGが設けられることによって、破壊された半導体素子1の破片が他の半導体素子1に飛散することを防止できるため、飛散した破片による二次的な破壊及び、破片による短絡を防止することができる。その意味で、ガードGは共連れ短絡防止用のガードであるといえる。
Therefore, a guard G is provided in the power conversion device S6 in the fourth embodiment. The guard G is made of, for example, a flat plate, and the depth thereof is determined in accordance with the size of the
以上、半導体素子等構成機器の配置に工夫を凝らすことで、コンパクトでスペース効率に優れるだけではなく、動作中に発生しうる障害にも対応することのできる電力変換装置を提供することができる。 As described above, by devising the arrangement of components such as semiconductor elements, it is possible to provide a power conversion device that is not only compact and excellent in space efficiency but also can cope with a failure that may occur during operation.
なお、第4の実施の形態においては、ガードGを上段の半導体素子1と下段の半導体素子1とを分けるようにその間に配置したが、その他、各段に配置される同列の半導体素子1間にもガードGを配置することは可能である。
In the fourth embodiment, the guard G is arranged between the
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に
、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
1…半導体素子、2…導体、3…ゲート線、4…電線支え、5…冷却器、S1〜S6…電力変換装置。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1ないし第3の半導体素子ユニット群のそれぞれを構成する3つの半導体素子ユニットと、 Three semiconductor element units constituting each of the first to third semiconductor element unit groups;
前記3つの半導体素子ユニットを接続する複数の導体と、 A plurality of conductors connecting the three semiconductor element units;
前記3つの半導体素子ユニットに電力を供給する電力供給線と、を備え、 A power supply line for supplying power to the three semiconductor element units,
前記3相を構成する半導体素子ユニットは冷却器上で2段に配置され、 The semiconductor element units constituting the three phases are arranged in two stages on the cooler,
前記第1の半導体素子ユニット群と前記第3の半導体素子ユニット群のそれぞれを構成する前記3つの半導体素子ユニットは、1つの半導体素子ユニットが一方の段に、そして他の2つの半導体素子ユニットは他方の段に、前記一方の段の1つの半導体素子ユニットの中心から前記他方の段の2つの半導体素子ユニットの中心までが等距離となるように配置され、 The three semiconductor element units constituting each of the first semiconductor element unit group and the third semiconductor element unit group include one semiconductor element unit in one stage, and the other two semiconductor element units. The other stage is arranged so that the distance from the center of one semiconductor element unit of the one stage to the center of the two semiconductor element units of the other stage is equal,
さらに、第2の半導体素子ユニット群は、前記第1の半導体素子ユニット群および前記第3の半導体素子ユニット群の間に配置されるとともに、この第2の半導体素子ユニット群を構成する3つの半導体素子ユニットは、1つの半導体素子ユニットが前記他方の段に、そして他の2つの半導体素子ユニットは前記一方の段に、前記他方の段の1つの半導体素子ユニットの中心から前記一方の段の2つの半導体素子ユニットの中心までが等距離となるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。 Further, the second semiconductor element unit group is disposed between the first semiconductor element unit group and the third semiconductor element unit group, and three semiconductors constituting the second semiconductor element unit group In the element unit, one semiconductor element unit is placed on the other stage, and the other two semiconductor element units are placed on the one stage. From the center of one semiconductor element unit on the other stage, A power conversion device, wherein the semiconductor device units are arranged so as to be equidistant from the center of one semiconductor element unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011185619A JP5743811B2 (en) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011185619A JP5743811B2 (en) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Power converter |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015088789A Division JP5926835B2 (en) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013048507A JP2013048507A (en) | 2013-03-07 |
JP5743811B2 true JP5743811B2 (en) | 2015-07-01 |
Family
ID=48011182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011185619A Active JP5743811B2 (en) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5743811B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015156799A (en) * | 2015-04-23 | 2015-08-27 | 株式会社東芝 | Power conversion device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6665456B2 (en) * | 2015-09-11 | 2020-03-13 | 富士電機株式会社 | Power semiconductor device |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5917862A (en) * | 1982-06-25 | 1984-01-30 | Hitachi Ltd | Parallel connector for gate turn-off thyristor |
JPH03280460A (en) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Toshiba Corp | Diode module and bridge circuit structure |
JP3275132B2 (en) * | 1996-11-27 | 2002-04-15 | 株式会社日立製作所 | Power converter |
JP3614704B2 (en) * | 1999-04-05 | 2005-01-26 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power converter |
JP2001045772A (en) * | 1999-08-03 | 2001-02-16 | Yaskawa Electric Corp | 3-level inverter or pwn cycloconverter |
JP4765017B2 (en) * | 2005-05-25 | 2011-09-07 | 富士電機株式会社 | AC-AC power converter |
JP2008086099A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Honda Motor Co Ltd | Inverter device |
CN101855723B (en) * | 2007-11-13 | 2012-04-25 | 西门子公司 | Power semiconductor module |
-
2011
- 2011-08-29 JP JP2011185619A patent/JP5743811B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015156799A (en) * | 2015-04-23 | 2015-08-27 | 株式会社東芝 | Power conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013048507A (en) | 2013-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2007232027B2 (en) | Power conversion device and fabricating method for the same | |
JP6362560B2 (en) | Semiconductor module, power conversion device, and method of manufacturing semiconductor module | |
JP4765017B2 (en) | AC-AC power converter | |
EP2884650B1 (en) | Power module comprising two elements, and three-level power conversion device using same | |
JP5132175B2 (en) | Power converter | |
JP6429721B2 (en) | Power converter and railway vehicle | |
JP2016119430A (en) | Semiconductor power module and power conversion device using the same | |
CN103378713B (en) | Power conversion apparatus | |
JP2014033060A (en) | Power semiconductor device module | |
JP2016213945A (en) | Electric power conversion system and railway vehicle | |
JP5438752B2 (en) | Semiconductor stack and power conversion device using the same | |
EP2034602A1 (en) | Power converter | |
JP7375797B2 (en) | power converter | |
JP5743811B2 (en) | Power converter | |
JP4842018B2 (en) | Power converter | |
JP2021035205A (en) | Semiconductor switching unit | |
JP4968528B2 (en) | 3-level power converter | |
WO2019146179A1 (en) | Power conversion device and electric railroad vehicle equipped with power conversion device | |
JP2007042796A (en) | Power semiconductor device and inverter equipment | |
JP5926835B2 (en) | Power converter | |
JP7052609B2 (en) | Power converter | |
JP6173579B2 (en) | Busbar structure and switchboard using the same | |
JP2015053410A (en) | Semiconductor module | |
JP6765444B2 (en) | Power converter | |
JP2010200525A (en) | Three-level inverter circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140310 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150121 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150407 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150428 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5743811 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |