JP6390807B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置を提供する。
【解決手段】
電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有する。
【選択図】図２
短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置を提供する。
【解決手段】
電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有する。
【選択図】図２
Description
本発明は、電力変換装置に関する。
従来より、複数のスイッチング素子を内部に備えた複数の半導体モジュールと、複数の前記半導体モジュールを一方面に備える受熱ブロックと、前記受熱ブロックの他方面に備えられる冷却フィンと、前記半導体モジュールと電気的に接続されるバイパスコンデンサまたはスナバーコンデンサと、前記スイッチング素子に制御信号を送るゲートドライブ装置を備え、前記半導体モジュールの長手方向が前記冷却フィンの間を通過する冷却風と直行する方向を向いて配置されることを特徴とする電力変換装置がある（例えば、特許文献１参照）。
ところで、従来の電力変換装置において、複数の半導体モジュールの交流電力を出力する端子は直線上に一列に配列されており、直線状のバスバーが各半導体モジュールの入出力端子同士を接続している。半導体モジュールは、上アームを構成するスイッチング素子と下アームを構成するスイッチング素子が直列に接続された回路構成を含むことが多い。例えば、３つの半導体モジュールが並列に接続されることで、３相交流の電力変換装置の回路が構成される。この場合半導体モジュールは直線上に配列され、直線上の端に位置する半導体モジュールの上アームのスイッチング素子が故障等で短絡して短絡電流が流れると、バスバーには抵抗及び寄生インダクタンスがあるため、複数の半導体モジュールの下アームのスイッチング素子に流れる短絡電流は、故障したスイッチング素子に近いほど多く、遠いほど少なくなる。
このため、複数の半導体モジュールの下アームのスイッチング素子に流れる短絡電流がアンバランスになり、電力変換装置は短絡電流に対する耐性を確保することが難しい。これは、下アームのスイッチング素子が故障等で短絡した場合も同様である。
そこで、短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置を提供することを目的とする。
本発明の一の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記Ｎ個の出力端子が平面視でＮ角形の頂点に配列されるように配置される。
また、本発明の他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎは４であり、４個の前記半導体モジュールは、４個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×２列で配列されるように配置される。
また、本発明の更に他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎは４Ｋ（Ｋは２以上の整数）であり、４Ｋ個の前記半導体モジュールは、４個ずつＫ個のグループに分けられており、各グループ内で４個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×２列で配列されるように配置される。
また、本発明の更に他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎは２Ｌ（Ｌは２以上の整数）であり、２Ｌ個の前記半導体モジュールは、２Ｌ個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×Ｌ列、又は、Ｌ行×２列で配列されるように配置される。
また、本発明の更に他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられ、前記出力端子が近接するように配置されるＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールと、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーと、前記Ｎ個の半導体モジュールの前記第１半導体スイッチに接続される第１電位側端子を接続する第１電位側バーと、前記第１電位側バーに重ねて配置され、前記Ｎ個の半導体モジュールの前記第１半導体スイッチに接続される第２電位側バーと、前記第１電位側バーと前記第２電位側バーとの間を絶縁する絶縁部とを含み、前記第１電位側バー、前記第２電位側バー、及び前記絶縁部は、前記Ｎ個の半導体モジュールの境界の少なくとも一部において、前記半導体モジュール同士の隙間の中で折り畳み部を有する。
また、本発明の他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎは４であり、４個の前記半導体モジュールは、４個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×２列で配列されるように配置される。
また、本発明の更に他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎは４Ｋ（Ｋは２以上の整数）であり、４Ｋ個の前記半導体モジュールは、４個ずつＫ個のグループに分けられており、各グループ内で４個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×２列で配列されるように配置される。
また、本発明の更に他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、前記Ｎは２Ｌ（Ｌは２以上の整数）であり、２Ｌ個の前記半導体モジュールは、２Ｌ個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×Ｌ列、又は、Ｌ行×２列で配列されるように配置される。
また、本発明の更に他の実施の形態の電力変換装置は、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられ、前記出力端子が近接するように配置されるＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールと、前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーと、前記Ｎ個の半導体モジュールの前記第１半導体スイッチに接続される第１電位側端子を接続する第１電位側バーと、前記第１電位側バーに重ねて配置され、前記Ｎ個の半導体モジュールの前記第１半導体スイッチに接続される第２電位側バーと、前記第１電位側バーと前記第２電位側バーとの間を絶縁する絶縁部とを含み、前記第１電位側バー、前記第２電位側バー、及び前記絶縁部は、前記Ｎ個の半導体モジュールの境界の少なくとも一部において、前記半導体モジュール同士の隙間の中で折り畳み部を有する。
短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置を提供することができる。
以下、本発明の電力変換装置を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の電力変換装置１００の回路構成を示す図である。電力変換装置１００は、４個の半導体モジュール１１０、コンデンサ１２０、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎ、及び出力バー１４０を含む。
図１は、実施の形態１の電力変換装置１００の回路構成を示す図である。電力変換装置１００は、４個の半導体モジュール１１０、コンデンサ１２０、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎ、及び出力バー１４０を含む。
電力変換装置１００は、一例として、３相交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのＵ相を出力する２レベルインバータである。Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ出力する２つの電力変換装置の構成は、電力変換装置１００と同様である。
４個の半導体モジュール１１０は、それぞれ、２個の半導体スイッチＭ１及びＭ２、Ｍ３及びＭ４、Ｍ５及びＭ６、Ｍ７及びＭ８を有する。半導体スイッチＭ１、Ｍ３、Ｍ５、及びＭ７は上アームに含まれ、半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８は下アームに含まれる。半導体スイッチＭ１、Ｍ３、Ｍ５、及びＭ７は、第１半導体スイッチの一例であり、半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８は、第２半導体スイッチの一例である。
半導体スイッチＭ１〜Ｍ８は、それぞれ、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と、還流ダイオードとを有する。半導体スイッチＭ１〜Ｍ８のＭＯＳＦＥＴのドレインには還流ダイオードのカソードが接続され、ソースにはアノードが接続される。還流ダイオードはＭＯＳＦＥＴと独立または集積一体型のダイオード、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード、ショットキーバリアダイオードを含む。また本実施の形態では、半導体スイッチは、ＭＯＳＦＥＴを用いているが、自己消弧型の半導体スイッチであればこれに限らない。
上アームの半導体スイッチＭ１、Ｍ３、Ｍ５、及びＭ７のＭＯＳＦＥＴのドレインは、Ｐバー１３０Ｐに接続され、下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８のＭＯＳＦＥＴのソースは、Ｎバー１３０Ｎに接続される。
半導体スイッチＭ１のＭＯＳＦＥＴのソースと、半導体スイッチＭ２のＭＯＳＦＥＴのドレインとの間には、交流電力を出力する出力端子１１１が設けられる。これは、半導体スイッチＭ３及びＭ４、Ｍ５及びＭ６、Ｍ７及びＭ８においても同様である。４個の出力端子１１１は、出力バー１４０に接続される。
半導体スイッチＭ１〜Ｍ８のＭＯＳＦＥＴは、図示しないゲート駆動回路からゲートに入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation:パルス幅変調）駆動信号によってスイッチング制御が行われる。
コンデンサ１２０は、Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎとの間に接続され、直流電源として用いられる。コンデンサ１２０の出力電圧は、電力変換装置１００の用途に応じて設定すればよい。なお、コンデンサ１２０の代わりに直流電源を用いてもよい。コンデンサ１２０は、平滑コンデンサとして用いられてもよい。
Ｐバー１３０Ｐは、コンデンサ１２０の正極性（＋）端子と、各半導体モジュール１１０の上アームの半導体スイッチＭ１、Ｍ３、Ｍ５、及びＭ７のＭＯＳＦＥＴのドレインとを接続する線路である。
Ｎバー１３０Ｎは、コンデンサ１２０の負極性（−）端子と、各半導体モジュール１１０の下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８のＭＯＳＦＥＴのソースとを接続する線路である。このようなＰバー１３０Ｐ及びＮバー１３０Ｎは、一例として、銅製の板金で作製したバスバーである。Ｐバー１３０Ｐ及びＮバー１３０Ｎの具体的な構成については図２を用いて後述する。
出力バー１４０は、４個の半導体モジュール１１０の出力端子１１１を接続する。出力バー１４０は、一例として、銅製の板金で作製したバスバーであり、交流電動機のＵ相端子に接続される。なお、図１では、出力バー１４０が、半導体スイッチＭ１及びＭ２の間の出力端子１１１と、半導体スイッチＭ３及びＭ４の間の出力端子１１１、半導体スイッチＭ５及びＭ６の間の出力端子１１１、及び、半導体スイッチＭ７及びＭ８の間の出力端子１１１との間に設けられているように示すが、出力バー１４０は、４個の半導体モジュール１１０の出力端子１１１同士の間の距離を略等距離で接続する。出力バー１４０の具体的な構成については図２を用いて後述する。
なお、図１では、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎ、及び出力バー１４０に、抵抗器ＲとインダクタＬを示す。抵抗器Ｒは、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎ、及び出力バー１４０の抵抗を抵抗器として示したものであり、インダクタＬは寄生インダクタンスをインダクタとして示したものである。このように、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎ、及び出力バー１４０には、抵抗と寄生インダクタンスが存在する。
実施の形態１の電力変換装置１００は、出力バー１４０の構成と、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎの構成とを工夫することによって、短絡電流に対する耐性のアンバランスを改善する。
図２は、電力変換装置１００を示す平面図である。図３は、電力変換装置１００を分解した状態を示す平面図である。以下では、共通のＸＹＺ座標系を用いて説明する。また、Ｚ軸正方向を上、Ｚ軸負方向を下と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。
電力変換装置１００は、４個の半導体モジュール１１０、Ｐバー１３０Ｐ、Ｎバー１３０Ｎ、出力バー１４０、及び絶縁紙１５０を含む。なお、図２では、コンデンサ１２０（図１参照）を省略する。また、図２では、絶縁紙１５０は、Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎの間に挟まれており、表出していない。また、図３では、半導体モジュール１１０を省略する。
半導体モジュール１１０は、平面視でＸ軸方向に長手方向を有し、Ｙ軸方向に短手方向を有する直方体状のデバイスである。４個の半導体モジュール１１０は、Ｘ軸方向に行が延在し、Ｙ軸方向に列が延在すると、２行×２列に配列される。４個の半導体モジュール１１０は、それぞれ、半導体スイッチＭ１及びＭ２、Ｍ３及びＭ４、Ｍ５及びＭ６、Ｍ７及びＭ８を含むため、図２では符号に括弧書きで記す。
半導体モジュール１１０は、半導体モジュール本体部１１０Ａ、出力端子１１１、Ｐ端子１１２、Ｎ端子１１３、及び端子１１４を有する。Ｐ端子１１２は、第１電位側端子の一例であり、Ｎ端子１１３は、第２電位側端子の一例である。高電位側は、第１電位側の一例であり、低電位側は、第２電位側の一例である。
半導体モジュール本体部１１０Ａは、樹脂等の絶縁体製であり、出力端子１１１、Ｐ端子１１２、Ｎ端子１１３、及び端子１１４が上面に設けられている。４個の半導体モジュール１１０は、４個の出力端子１１１同士が、４個のＰ端子１１２同士と、４個のＮ端子１１３同士よりも近接して配置されている。
出力端子１１１は、交流電力を出力する端子である。４個の出力端子１１１は、半導体モジュール１１０と同様に、２行×２列で配列されている。
Ｐ端子１１２は、半導体モジュール１１０の内部では上アームの半導体スイッチＭ１、Ｍ３、Ｍ５、及びＭ７のＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されており、半導体モジュール１１０の外部ではＰバー１３０Ｐに接続される。
Ｎ端子１１３は、半導体モジュール１１０の内部では下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８のＭＯＳＦＥＴのソースに接続されており、半導体モジュール１１０の外部ではＮバー１３０Ｎに接続される。
端子１１４は、４個あり、それぞれ、半導体モジュール１１０の内部では、上アームの半導体スイッチＭ１、Ｍ３、Ｍ５、及びＭ７のＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースと、下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８のＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースとに接続され、半導体モジュール１１０の外部では、図示しないゲート駆動回路に接続される。
Ｐバー１３０Ｐは、図３（Ａ）に示すように、平面視で矩形環状の枠体であり、一例として、銅板金をプレス加工することによって作製される。Ｐバー１３０Ｐは、高電位側のバスバーとして設けられる。Ｐバー１３０Ｐは、第１電位側バーの一例である。
Ｐバー１３０Ｐは、Ｘ軸方向に沿って延在する２個の枠部１３１Ｐと、Ｙ軸方向に延在し、２個の枠部１３１Ｐの間を接続する２個の接続部１３２Ｐとを有する。
枠部１３１Ｐは、Ｘ軸方向に長手方向を有し、ＸＹ平面に沿って平面的に広がる細長い板状の部材であり、接続部１３２Ｐは、Ｙ軸方向に長手方向を有し、ＸＹ平面に沿って平面的に広がる細長い板状の部材である。
また、接続部１３２Ｐは、４個の半導体モジュール１１０のＰ端子１１２を挿通させる孔部１３２ＰＡを有する。孔部１３２ＰＡは、２個の接続部１３２Ｐに２個ずつ設けられている。
Ｐバー１３０Ｐは、図２に示すように配列された４個の半導体モジュール１１０の上方に、Ｎバー１３０Ｎ及び絶縁紙１５０が配置された状態で、Ｎバー１３０Ｎ及び絶縁紙１５０の上から図２に示すようにＰ端子１１２に孔部１３２ＰＡを位置合わせした状態で配置される。孔部１３２ＰＡには、Ｐ端子１１２が挿通された状態ではんだ付けによって接合される。Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎとの間は、絶縁紙１５０で絶縁される。
Ｎバー１３０Ｎは、図３（Ｂ）に示すように、平面視で矩形環状の枠体であり、一例として、銅板金をプレス加工することによって作製される。Ｎバー１３０Ｎは、低電位側のバスバーとして設けられる。Ｎバー１３０Ｎは、第２電位側バーの一例である。
Ｎバー１３０Ｎは、Ｘ軸方向に沿って延在する２個の枠部１３１Ｎと、Ｙ軸方向に延在し、２個の枠部１３１Ｎの間を接続する２個の接続部１３２Ｎとを有する。２個の接続部１３２Ｎは、枠部１３１Ｎの両端からＸ軸方向における内側にオフセットしている。
接続部１３２Ｎは、４個の半導体モジュール１１０のＮ端子１１３を挿通させる孔部１３２ＮＡを有する。孔部１３２ＮＡは、２個の接続部１３２Ｎに２個ずつ設けられている。Ｎバー１３０Ｎは、図２に示すように配列された４個の半導体モジュール１１０の上方に、Ｎ端子１１３に孔部１３２ＮＡを位置合わせした状態で配置される。孔部１３２ＮＡには、Ｎ端子１１３が挿通された状態ではんだ付けによって接合される。
また、このときに、２個の枠部１３１Ｎには、それぞれ、２個の絶縁紙１５０を間に挟んだ状態で、Ｐバー１３０Ｐの２個の枠部１３１Ｐが重ねて配置される。枠部１３１Ｎと枠部１３１Ｐの平面視でのサイズは等しく、互いに位置を合わせて配置される。
また、絶縁紙１５０の平面視でのサイズは、枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎより僅かに大きく、枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎの四辺から少しはみ出した状態で枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎの間に配設される。枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎを確実に絶縁するためである。
枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎは、絶縁紙１５０を介して重ねられるため、静電容量を有する。枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎは、寄生インダクタンスを有するため、枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎの平面視でのサイズと、Ｚ軸方向の距離とを最適化することにより、Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎに交流電力が流れる際における寄生インダクタンスの影響をキャンセル又は抑制することができる。枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎの平面視でのサイズと、Ｚ軸方向の距離とは、このような観点から最適化されている。
なお、Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎは、半導体モジュール１１０に対する接続部１３２Ｐ及び１３２Ｎの高さ（Ｚ軸方向の位置）が揃うように、枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎに対してＺ軸方向に折り曲げられている。
出力バー１４０は、図３（Ｃ）に示すように、４個の半導体モジュール１１０の４個の出力端子１１１を接続する金属製の部材であり、一例として、銅板金をプレス加工することによって作製される。出力バー１４０は、半導体モジュール１００から交流電力を取り出す出力用のバスバーである。
出力バー１４０は、中心部１４１と、４個の延在部１４２とを有する。延在部１４２は、中心部１４１に対して斜めの４方向に延在する形状を有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において隣接する延在部１４２同士の間には、切り欠き部１４３が設けられている。このため、出力バー１４０は、平面視でＸ字型である。Ｘ字型とは、四角形の四辺の中間部を内側に切り欠いた形状である。
ここで、４個の出力端子１１１は、四角形の頂点に位置するように配置される。図２では、一例として、４個の出力端子１１１は、正方形の頂点に位置するように配置されている。このような４個の出力端子１１１の位置に合わせて、中心部１４１は、平面視で４個の出力端子１１１の中心に位置するように配置される。
また、４個の延在部１４２は、中心部１４１に対して、それぞれ、４個の出力端子１１１に向かって延在している。各延在部１４２には、孔部１４２Ａが設けられる。孔部１４２Ａには、出力端子１１１が挿通された状態ではんだ付けによって接合される。
出力バー１４０が中心部１４１から斜めの４方向に延在する延在部１４２を有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において隣接する延在部１４２同士の間に切り欠き部１４３を有するのは、４個の出力端子１１１同士を接続する距離の差がなるべく小さくなるようにするためである。４個の出力端子１１１同士を接続する距離が等しいことが理想的であり、出力バー１４０は、このような形状を有している。
例えば、出力バー１４０に切り欠き部１４３が設けられておらず、出力バー１４０が正方形である場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において隣接する出力端子１１１同士の間の出力バー１４０の電流経路と、斜向かいにある出力端子１１１同士の間の出力バー１４０の電流経路とは大きく異なるが、切り欠き部１４３を設けることにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において隣接する出力端子１１１同士の間の出力バー１４０の電流経路と、斜向かいにある出力端子１１１同士の間の出力バー１４０の電流経路との差を極力小さく（電流経路同士が略等しく、理想的には完全に等しく）することができる。
絶縁紙１５０は、図３（Ｄ）に示すように、２個ずつある枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎを絶縁するために２個設けられている。絶縁紙１５０としては、市販の絶縁紙を用いることができる。絶縁紙１５０は、絶縁部の一例である。
以上のように、電力変換装置１００では、４個の出力端子１１１同士が、４個のＰ端子１１２同士と、４個のＮ端子１１３同士よりも近接するように４個の半導体モジュール１１０を配置し、Ｘ字型の出力バー１４０で４個の出力端子１１１を接続している。
すなわち、４個の出力端子１１１の間の出力バー１４０の電流経路は略等しく、４個の出力端子１１１の間の出力バー１４０の電流経路における抵抗及び寄生インダクタンスを略揃えることができる。
このため、例えば、上アームのＭ１のＭＯＳＦＥＴに故障等で短絡が生じた場合に、下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８のＭＯＳＦＥＴに流れる短絡電流を揃えることができ、短絡電流に対する耐性の設計が容易になる。これは、上アームのＭ３、Ｍ５、Ｍ７のＭＯＳＦＥＴに短絡が生じた場合や、下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、及びＭ８のＭＯＳＦＥＴに故障等で短絡が生じた場合も同様である。
従って、短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置１００を提供することができる。短絡電流に対する耐性の確保が容易とは、複数の出力端子１１１の間の出力バー１４０の電流経路の差が小さいため、故障時等に複数の半導体モジュール１１０に流れる電流の差が小さく、例えば、短絡電流に対する耐性が等しい複数の半導体モジュール１１０を利用できること、又は、複数の半導体モジュール１１０のすべての短絡電流に対する耐性が等しいくなくても、利用する半導体モジュール１１０の種類が少なくて済むことをいう。電流経路の差が大きいと、短絡電流の電流値が大きく異なり、短絡電流に対する耐性が等しい複数の半導体モジュール１１０を利用しにくく、また、利用する半導体モジュール１１０の種類が増えるおそれがあるからである。
また、枠部１３１Ｐ及び１３１Ｎの平面視でのサイズと、Ｚ軸方向の距離とを最適化することにより、Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎに交流電力が流れる際における寄生インダクタンスの影響をキャンセル又は抑制できる。
なお、以上では、電力変換装置１００が図１及び図２に示すようなインバータである形態について説明したが、このようなインバータに限られず、枠部１３１Ｐに相当する高電位側の線路と、枠部１３１Ｎに相当する低電位側の線路との中間で交流出力を取り出すコンバータであってもよい。
また、以上では、出力バー１４０が中心部１４１と４個の延在部１４２とを有し、切り欠き部１４３が形成されたＸ字型である形態について説明したが、４個の出力端子１１１の間の電流経路の差が低減される構成であれば、上述のような構成に限られず、４個の出力端子１１１の中心に向かって切り欠かれた切り欠き部１４３を有すればよい。切り欠き部１４３の形状も、上述以外の形状であってよい。
また、以上では、Ｘ字型の出力バー１４０で４個の半導体モジュール１１０の出力端子１１１を接続する形態について説明したが、半導体モジュール１１０は３個以上あればよい。半導体モジュール１１０が３個の場合には、例えば、図２に示す半導体モジュール１１０から１個を取り除いたように配置すればよい。この場合には、出力バー１４０から延在部１４２を１個取り除いた形状の出力バーで３個の出力端子１１１を接続すればよい。
また、半導体モジュール１１０が５個の場合には、５個の出力端子１１１の間に流れる電流経路の差が最小になるように、延在部１４２を追加すればよい。半導体モジュール１１０が３個、５個、又は５個以上の場合には、複数の半導体モジュール１１０の出力端子１１１が複数の数に応じた多角形の頂点に配置されるようにすると、電流経路の差を低減しやすくなる。
また、以上では、絶縁紙１５０を用いる形態について説明したが、Ｐバー１３０ＰとＮバー１３０Ｎの絶縁には、絶縁紙１５０以外の絶縁部材を用いてもよい。
また、以上では、Ｕ相の交流電力を出力する電力変換装置１００について説明したが、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相分の構成は、図４に示す通りである。図４は、三相分の構成を有する電力変換装置１００Ｍを示す図である。
電力変換装置１００Ｍは、１２個の半導体モジュール１１０、Ｐバー１３０ＭＰ、Ｎバー１３０ＭＮ、及び３個の出力バー１４０を含む。
Ｐバー１３０ＭＰは、Ｘ軸方向に沿って延在する４個の枠部１３１ＭＰと、Ｙ軸方向に延在し、４個の枠部１３１ＭＰの間を接続する２個の接続部１３２ＭＰとを有する。接続部１３２ＭＰは、４個の枠部１３１ＭＰの間をＹ軸正方向側の端からＹ軸負方向側の端まで接続する。
同様に、Ｎバー１３０ＭＮは、Ｘ軸方向に沿って延在する４個の枠部１３１ＭＮと、Ｙ軸方向に延在し、４個の枠部１３１ＭＮの間を接続する２個の接続部１３２ＭＮとを有する。接続部１３２ＭＮは、４個の枠部１３１ＭＮの間をＹ軸正方向側の端からＹ軸負方向側の端まで接続する。なお、枠部１３１ＭＮは枠部１３１ＭＰの下に位置して平面視では見えないため、位置を表すために符号を枠部１３１ＭＰとともに示す。
３個の出力バー１４０は、図２に示す出力バー１４０と同様に、１２個の半導体モジュール１１０を４個ずつの３個のグループに分け、各グループ内で２行×２列で配列される４個の半導体モジュール１１０の出力端子１１１を接続している。
このため、各グループ内で４個の出力端子１１１の間の出力バー１４０の電流経路は略等しく、４個の出力端子１１１の間の出力バー１４０の電流経路における抵抗及び寄生インダクタンスを略揃えることができ、短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置１００Ｍを提供することができる。
また、枠部１３１ＭＰ及び１３１ＭＮの平面視でのサイズと、Ｚ軸方向の距離とを最適化することにより、Ｐバー１３０ＭＰとＮバー１３０ＭＮに交流電力が流れる際における寄生インダクタンスの影響をキャンセル又は抑制できる。
＜実施の形態２＞
図５は、実施の形態２の電力変換装置２００を示す平面図である。図６は、電力変換装置２００を分解した状態を示す平面図である。図７は、一部の構成を拡大して示す図である。図８は、電力変換装置２００の断面図である。図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す断面は、図５におけるＡ−Ａ矢視断面、Ｂ−Ｂ矢視断面、Ｃ−Ｃ矢視断面である。以下、基本的には図５及び図６を用いて各部の説明を行い、図７及び図８については、該当部分を説明する際に用いる。
図５は、実施の形態２の電力変換装置２００を示す平面図である。図６は、電力変換装置２００を分解した状態を示す平面図である。図７は、一部の構成を拡大して示す図である。図８は、電力変換装置２００の断面図である。図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す断面は、図５におけるＡ−Ａ矢視断面、Ｂ−Ｂ矢視断面、Ｃ−Ｃ矢視断面である。以下、基本的には図５及び図６を用いて各部の説明を行い、図７及び図８については、該当部分を説明する際に用いる。
電力変換装置２００は、８個の半導体モジュール１１０、Ｐバー２３０Ｐ、Ｎバー２３０Ｎ、及び出力バー２４０を含む。図５及び図６には図示しないが、電力変換装置２００は、コンデンサ１２０も含み、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎとの間に接続される。
電力変換装置２００は、一例として、３相交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのＵ相を出力する２レベルインバータである。Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ出力する２つの電力変換装置の構成は、電力変換装置２００と同様である。
半導体モジュール１１０の構成は、実施の形態１と同様であり、数が８個に増えている。８個の半導体モジュール１１０の出力端子１１１は、出力バー２４０によって接続されている。図１に示すような回路で考えると、半導体スイッチＭ１〜Ｍ８に加えて、上アームの半導体スイッチＭ９、Ｍ１１、Ｍ１３、Ｍ１５と、下アームの半導体スイッチＭ１０、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１６とが追加された構成になる。
実施の形態２では回路図を省略するため、図５には、８個の半導体モジュール１１０に２個ずつ含まれる半導体スイッチの符号（Ｍ１〜Ｍ１６）を記す。半導体スイッチＭ１〜Ｍ８を含む４個の半導体モジュール１１０は、図２に示す４個の半導体モジュール１１０と同一の配置である。また、半導体スイッチＭ９〜Ｍ１６を含む４個の半導体モジュール１１０も、図２に示す４個の半導体モジュール１１０と同一の配置である。
半導体スイッチＭ３、Ｍ４、Ｍ７、Ｍ８を含む２個の半導体モジュール１１０と、半導体スイッチＭ９、Ｍ１０，Ｍ１３、Ｍ１４を含む２個の半導体モジュール１１０とのＹ軸方向の間隔は、半導体スイッチＭ１〜Ｍ８を含む４個の半導体モジュール１１０のグループ内におけるＹ軸方向の間隔と、半導体スイッチＭ９〜Ｍ１６を含む４個の半導体モジュール１１０のグループ内におけるＹ軸方向の間隔とに比べると、少し広く設定されている。
電力変換装置２００は、８個の半導体モジュール１１０、Ｐバー２３０Ｐ、Ｎバー２３０Ｎ、出力バー２４０、３枚の絶縁紙１５０、及び１枚の絶縁紙１５１（図８（Ｃ）参照）を含む。なお、図５及び図６では、３枚の絶縁紙１５０と１枚の絶縁紙１５１の図示を省略するが、絶縁紙１５０は、図３（Ｄ）に示す絶縁紙１５０と同一である。また、絶縁紙１５１は、サイズは異なるが、絶縁紙１５０と同様の絶縁紙である。また、図６では、半導体モジュール１１０を省略する。
８個の半導体モジュール１１０は、８個の出力端子１１１同士が、８個のＰ端子１１２同士と、８個のＮ端子１１３同士よりも近接して配置されている。
出力端子１１１は、交流電力を出力する端子である。８個の出力端子１１１は、半導体モジュール１１０と同様に、４個ずつの２個のグループに分けられ、各グループの内部で２行×２列で配列されている。
Ｐ端子１１２は、半導体モジュール１１０の内部では上アームの半導体スイッチのＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されており、半導体モジュール１１０の外部ではＰバー２３０Ｐに接続される。
Ｎ端子１１３は、半導体モジュール１１０の内部では下アームの半導体スイッチのＭＯＳＦＥＴのソースに接続されており、半導体モジュール１１０の外部ではＮバー２３０Ｎに接続される。
Ｐバー２３０Ｐは、図６（Ａ）に示すように、平面視で２個の矩形環状を合わせたような形状の枠体であり、一例として、銅板金にプレス加工と切除加工を施すことによって作製される。Ｐバー２３０Ｐは、Ｙ軸方向における両端でＸ軸方向に沿って延在する２個の枠部２３１Ｐ１と、Ｙ軸方向における中央でＸ軸方向に沿って延在する１個の枠部２３１Ｐ２とを有する。Ｐバー２３０Ｐは、さらに、Ｙ軸方向に延在し、２個の枠部２３１Ｐ１と、枠部２３１Ｐ２との間を接続する４個の接続部２３２Ｐを有する。
枠部２３１Ｐ１は、Ｘ軸方向に長手方向を有し、ＸＹ平面に沿って平面的に広がる板状の部材である。枠部２３１Ｐ２は、図７（Ａ）に示すように、Ｘ軸方向に長手方向を有し、ＸＹ平面に沿って平面的に広がる板状の部材のＹ軸方向の幅の中央をＸ軸方向に沿った谷として、谷折りでＺ軸負方向に折り畳んだ形状を有する。枠部２３１Ｐ２を折り畳んでいない状態での平面視でのサイズは、枠部２３１Ｐ１のサイズに等しい。
ここで、８個の半導体モジュール１１０のＹ軸正方向側は、第１側の一例であり、Ｙ軸負方向側は、第２側の一例である。また、２個の枠部２３１Ｐ１のうち、Ｙ軸正方向側にある枠部２３１Ｐ１は、第１の第１電位側枠部の一例であり、Ｙ軸負方向側にある枠部２３１Ｐ１は、第２の第１電位側枠部の一例である。また、枠部２３１Ｐ２は、第１電位側中間枠部の一例であるとともに、折り畳み部の一例である。また、接続部２３２Ｐは、第１電位側接続部の一例である。
また、枠部２３１Ｐ２は、Ｐバー２３０Ｐの接続部２３２Ｐ、及び、後述するＮバー２３０Ｎの接続部２３２Ｎとの高さ方向（Ｚ軸方向）における接触を防ぐために、Ｙ軸方向の両端にある２個の接続部２３２Ｐの間の区間のＺ軸方向の上部が、Ｘ軸負方向に切除された凹部２３１Ｐ２Ａを有する。このような凹部２３１Ｐ２Ａは、切除加工前の枠部２３１Ｐ２を折り畳んだ後に、切除加工を施すことによって作製される。
また、接続部２３２Ｐは、８個の半導体モジュール１１０のＰ端子１１２を挿通させる孔部２３２ＰＡを有する。孔部２３２ＰＡは、４個の接続部２３２Ｐに２個ずつ設けられている。
Ｐバー２３０Ｐは、図５に示すように配列された８個の半導体モジュール１１０の上方に、Ｎバー２３０Ｎ及び絶縁紙１５０が配置された状態で、Ｎバー２３０Ｎ及び絶縁紙１５０の上から図５に示すようにＰ端子１１２に孔部２３２ＰＡを位置合わせした状態で配置される。孔部２３２ＰＡには、Ｐ端子１１２が挿通された状態ではんだ付けによって接合される。Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎとの間は、絶縁紙１５０で絶縁される。
Ｎバー２３０Ｎは、図６（Ｂ）に示すように、平面視で２個の矩形環状を合わせたような形状の枠体であり、一例として、銅板金にプレス加工と切除加工を施すことによって作製される。Ｎバー２３０Ｎは、Ｙ軸方向における両端でＸ軸方向に沿って延在する２個の枠部２３１Ｎ１と、Ｙ軸方向における中央でＸ軸方向に沿って延在する１個の枠部２３１Ｎ２とを有する。Ｎバー２３０Ｎは、さらに、Ｙ軸方向に延在し、２個の枠部２３１Ｎ１と、枠部２３１Ｎ２との間を接続する４個の接続部２３２Ｎを有する。４個の接続部２３２Ｎは、枠部２３１Ｎ１、２３１Ｎ２の両端からＸ軸方向における内側にオフセットしている。
２個の枠部２３１Ｎ１のうち、Ｙ軸正方向側にある枠部２３１Ｎ１は、第１の第２電位側枠部の一例であり、Ｙ軸負方向側にある枠部２３１Ｎ１は、第２の第２電位側枠部の一例である。また、枠部２３１Ｎ２は、第２電位側中間枠部の一例であるとともに、折り畳み部の一例である。また、接続部２３２Ｎは、第２電位側接続部の一例である。
枠部２３１Ｎ１は、Ｘ軸方向に長手方向を有し、ＸＹ平面に沿って平面的に広がる板状の部材である。枠部２３１Ｎ２は、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に長手方向を有し、ＸＹ平面に沿って平面的に広がる板状の部材のＹ軸方向の幅の中央をＸ軸方向に沿った谷として、谷折りでＺ軸負方向に折り畳んだ形状を有する。枠部２３１Ｎ２を折り畳んでいない状態での平面視でのサイズは、枠部２３１Ｎ１のサイズに等しい。
また、枠部２３１Ｎ２は、Ｐバー２３０Ｐの接続部２３２Ｐ、及び、Ｎバー２３０Ｎの接続部２３２Ｎとの高さ方向（Ｚ軸方向）における接触を防ぐために、２個の接続部２３２Ｎの間の区間と、２個の接続部２３２ＮよりもＸ軸方向における外側の区間とのＺ軸方向の上部が、Ｘ軸負方向に切除された凹部２３１Ｎ２Ａを有する。このような凹部２３１Ｎ２Ａは、切除加工前の枠部２３１Ｎ２を折り畳んだ後に、切除加工を施すことによって作製される。
また、接続部２３２Ｎは、８個の半導体モジュール１１０のＮ端子１１３を挿通させる孔部２３２ＮＡを有する。孔部２３２ＮＡは、４個の接続部２３２Ｎに２個ずつ設けられている。
Ｎバー２３０Ｎは、図５に示すように配列された８個の半導体モジュール１１０の上方で、図５に示すようにＮ端子１１３に孔部２３２ＮＡを位置合わせした状態で配置される。孔部２３２ＮＡには、Ｎ端子１１３が挿通された状態ではんだ付けによって接合される。Ｎバー２３０ＮとＮバー２３０Ｎとの間は、絶縁紙１５０で絶縁される。Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎとの間は、絶縁紙１５０で絶縁される。
このため、図５におけるＡ−Ａ矢視断面とＢ−Ｂ矢視断面は、それぞれ、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すようになる。
なお、半導体スイッチＭ３、Ｍ４、Ｍ７、Ｍ８を含む２個の半導体モジュール１１０と、半導体スイッチＭ９、Ｍ１０，Ｍ１３、Ｍ１４を含む２個の半導体モジュール１１０とのＹ軸方向の間隔を少し広くしているのは、これらの間の隙間に枠部２３１Ｐ２、２３１Ｎ２を設けることにより、半導体スイッチＭ１〜Ｍ８を含む４個の半導体モジュール１１０と、半導体スイッチＭ９〜Ｍ１６を含む４個の半導体モジュール１１０との間において、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎの寄生インダクタンスの影響をキャンセル又は抑制するためである。
絶縁紙１５０は、２個の枠部２３１Ｐ１及び２個の枠部２３１Ｎ１の間と、１個の枠部２３１Ｐ２及び１個の枠部２３１Ｎ２の間とに設けられる。枠部２３１Ｎ１には、絶縁紙１５０を間に挟んだ状態で、枠部２３１Ｐ１が重ねて配置される。枠部２３１Ｎ１と枠部２３１Ｐ１の平面視でのサイズは等しく、互いに位置を合わせて配置される。
また、絶縁紙１５０の平面視でのサイズは、枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１より僅かに大きく、枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１の四辺から少しはみ出した状態で枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１の間に配設される。枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１を確実に絶縁するためである。
また、ＸＹ平面に平行な断面がＵ字型の枠部２３１Ｐ２は、同様にＵ字型の枠部２３１Ｎ２の中に入れ子式に収納されるため、枠部２３１Ｐ２と枠部２３１Ｎ２の間に、１枚の絶縁紙１５０が折り曲げられた状態で挿入される。枠部２３１Ｐ２と枠部２３１Ｎ２の間においても、確実に絶縁するために、絶縁紙１５０は少しはみ出した状態で配設される。
枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１と、枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２とは、それぞれ、絶縁紙１５０を介して重ねられるため、静電容量を有する。枠部２３１Ｐ１、２３１Ｐ２、２３１Ｎ１、２３１Ｎ２は、寄生インダクタンスを有するため、枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１の平面視でのサイズ及びＺ軸方向の距離と、枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２の折り畳まれた状態で対向する部分のサイズ及び間隔とを最適化することにより、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎに交流電力が流れる際における寄生インダクタンスの影響をキャンセル又は抑制することができる。枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１の平面視でのサイズ及びＺ軸方向の距離と、枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２の折り曲げられた状態で対向する部分のサイズ及び間隔とは、このような観点から最適化されている。
なお、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎは、半導体モジュール１１０に対する接続部２３２Ｐ及び２３２Ｎの高さ（Ｚ軸方向の位置）が揃うように、枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１に対してＺ軸方向に折り曲げられている。
出力バー２４０は、図６（Ｃ）に示すように、８個の半導体モジュール１１０の４個の出力端子１１１を接続する金属製の部材であり、一例として、銅板金をプレス加工することによって作製される。出力バー２４０は、２個の中心部２４１と、８個の延在部２４２と、接続部２４４とを有する。延在部２４２は、中心部２４１に対して斜めの４方向に延在する形状を有し、孔部２４２Ａに出力端子１１１が接続される。Ｘ軸方向及びＹ軸方向において隣接する延在部２４２同士の間には、切り欠き部２４３が設けられている。また、接続部２４４は、２つのＸ字型の出力バー１４０（図３（Ｃ）参照）に相当する部分を接続する矩形状の部分である。
このため、出力バー２４０は、平面視で２つのＸ字型の出力バー１４０（図３（Ｃ）参照）を矩形状の接続部２４４で接続した形状を有する。中心部２４１と延在部２４２の位置関係は、出力バー１４０の中心部１４１と延在部１４２の位置関係（図３（Ｃ）参照）と同様である。
出力バー２４０は、８個の半導体モジュール１１０の８個の出力端子１１１同士を接続する距離の差がなるべく小さくなるように、６個の切り欠き部２４３を設けている。
例えば、出力バー２４０に切り欠き部２４３が設けられていない場合には、切り欠き部２４３を挟んで隣接する出力端子１１１同士の間の出力バー２４０の電流経路が短くなるが、切り欠き部２４３を設けることにより、８個の出力端子１１１同士の間の出力バー２４０の電流経路との差を極力小さくすることができる。
接続部２４４は、Ｐバー２３０Ｐの枠部２３１Ｐ２と、Ｎバー２３０Ｎの枠部２３１Ｎ２との上端の上方に設けられるため、図８（Ｃ）に示すように、接続部２４４と枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２の上端との間には、絶縁紙１５１が設けられる。絶縁紙１５１は、接続部２４４と枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２との間を絶縁するのに必要な平面視でのサイズを有していればよい。
以上のように、電力変換装置２００では、８個の出力端子１１１同士が、８個のＰ端子１１２同士と、８個のＮ端子１１３同士よりも近接するように８個の半導体モジュール１１０を配置し、出力バー２４０で８個の出力端子１１１を接続している。
すなわち、８個の出力端子１１１の間の出力バー２４０の電流経路は、差が極力小さくなるように構成されている。
このため、例えば、上アームの半導体スイッチＭ１のＭＯＳＦＥＴに故障等で短絡が生じた場合に、下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１６のＭＯＳＦＥＴに流れる短絡電流の差を低減することができ、短絡電流に対する耐性の設計が容易になる。これは、上アームの半導体スイッチＭ３、Ｍ５、Ｍ７、Ｍ９、Ｍ１１、Ｍ１３、Ｍ１５のＭＯＳＦＥＴに短絡が生じた場合や、下アームの半導体スイッチＭ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１６のＭＯＳＦＥＴに故障等で短絡が生じた場合も同様である。
また、電力変換装置２００では、上述のような出力バー２４０を含むことに加えて、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０ＮがＹ軸方向の中間で折り畳まれた枠部２３１Ｐ２、２３１Ｎ２を有することにより、半導体スイッチＭ３、Ｍ４、Ｍ７、Ｍ８を含む２個の半導体モジュール１１０と、半導体スイッチＭ９、Ｍ１０，Ｍ１３、Ｍ１４を含む２個の半導体モジュール１１０とのＹ軸方向の間隔を短くしている。
これにより枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２のサイズ（折り畳まれた部分の面積）をある程度確保しつつ、Ｙ軸方向の距離を短縮している。実施の形態２では、枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２が枠部２３１Ｐ１及び２３１Ｎ１と等しいサイズを確保しつつ、Ｙ軸方向の距離を短縮していることになる。
このため、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎにおける寄生インダクタンスのキャンセル又は抑制と、出力バー２４０の接続部２４４のＹ軸方向の長さの削減による半導体スイッチＭ１〜Ｍ８のグループ及びＭ９〜Ｍ１６のグループの間の電流経路の短縮化とを両立している。
従って、短絡電流に対する耐性の確保が容易な電力変換装置２００を提供することができる。
また、枠部２３１Ｐ１、２３１Ｐ２、２３１Ｎ１、及び２３１Ｎ２のサイズと間隔とを最適化することにより、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎに交流電力が流れる際における寄生インダクタンスの影響をキャンセル又は抑制できる。
なお、以上では、８個の出力端子１１１を接続する出力バー２４０を用いる形態について説明したが、出力バー２４０の代わりに、実施の形態１の出力バー１４０を２個用いて、半導体スイッチＭ１〜Ｍ８を含む４個の半導体モジュール１１０の４個の出力端子１１１と、半導体スイッチＭ９〜Ｍ１６を含む４個の半導体モジュール１１０の４個の出力端子１１１とを別々に接続してもよい。
また、以上では、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０Ｎが、折り畳まれた枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２を有する形態について説明したが、枠部２３１Ｐ２及び２３１Ｎ２を折り畳まずに平坦にしてもよい。図９は、実施の形態２の第１変形例の電力変換装置２００Ｍ１を示す平面図である。図９では、図５乃至図８に示す構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
電力変換装置２００Ｍ１は、８個の半導体モジュール１１０、Ｐバー２３０Ｍ１Ｐ、Ｎバー２３０Ｍ１Ｎ、及び出力バー２４０Ｍ１を含む。
Ｐバー２３０Ｍ１Ｐは、枠部２３１Ｐ１、枠部２３１Ｍ１Ｐ２、及び接続部２３２Ｐを有する。Ｐバー２３０Ｍ１Ｐは、枠部２３１Ｍ１Ｐ２が折り曲げられておらず平坦である点が図５乃至図８に示す枠部２３１Ｐ２と異なる。枠部２３１Ｍ１Ｐ２は、第１電位側中間枠部の一例である。
Ｎバー２３０Ｍ１Ｎは、枠部２３１Ｎ１、枠部２３１Ｍ１Ｎ２、及び接続部２３２Ｎを有する。Ｎバー２３０Ｍ１Ｎは、枠部２３１Ｍ１Ｎ２が折り曲げられておらず平坦である点が図５乃至図８に示す枠部２３１Ｎ２と異なる。なお、枠部２３１Ｎ１と枠部２３１Ｍ１Ｎ２は、それぞれ、枠部２３１Ｐ１と枠部２３１Ｍ１Ｐ２の真下にあるため、図９では見えないが、位置を示すために符号を示す。枠部２３１Ｍ１Ｐ２は、第２電位側中間枠部の一例である。枠部２３１Ｍ１Ｎ２は、第２電位側中間枠部の一例である。
出力バー２４０Ｍ１は、中心部２４１、延在部２４２、切り欠き部２４３、及び接続部２４４Ｍ１を有する。出力バー２４０Ｍ１は、Ｐバー２３０Ｍ１Ｐの枠部２３１Ｍ１Ｐ２と、Ｎバー２３０Ｍ１Ｎの枠部２３１Ｍ１Ｎ２とが平坦にされたことに伴い、接続部２４４Ｍ１がＹ軸方向に長くなった点が図５乃至図８に示す接続部２４４と異なる。
接続部２４４Ｍ１の長さが接続部２４４に比べて長くなっても、短絡電流に対する耐性の確保に影響が生じないような場合には、電力変換装置２００Ｍ１のような構成にしてもよい。
図１０は、実施の形態２の第２変形例の電力変換装置２００Ｍ２を示す平面図である。図１０では、図５乃至図８に示す構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
電力変換装置２００Ｍ２は、８個の半導体モジュール１１０、Ｐバー２３０Ｐ、Ｎバー２３０Ｎ、及び出力バー２４０Ｍ２を含む。出力バー２４０Ｍ２は、出力バー２４０から切り欠き部２４３を取り除いた矩形状の出力バーである。
電力変換装置２００Ｍ２は、Ｐバー２３０ＰとＮバー２３０ＮがＹ軸方向の中間で折り畳まれた枠部２３１Ｐ２、２３１Ｎ２を有することで出力バー２４０Ｍ２の接続部２４４のＹ軸方向の長さを短縮化し、電流経路の差を低減することによって、短絡電流に対する耐性の確保を容易にするものである。このような出力バー２４０Ｍ２とＰバー２３０Ｐ、Ｎバー２３０Ｎとの組み合わせで短絡電流に対する耐性の確保に影響が生じないような場合には、電力変換装置２００Ｍ２のような構成にしてもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態の電力変換装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
１００、１００Ｍ、２００、２００Ｍ１、２００Ｍ２ 電力変換装置
１１０ 半導体モジュール
１１１ 出力端子
１１２ Ｐ端子
１１３ Ｎ端子
１２０ コンデンサ
１３０Ｐ、１３０ＭＰ、２３０Ｐ、２３０Ｍ１Ｐ Ｐバー
１３１Ｐ、１３１ＭＰ、２３１Ｐ１、２３１Ｐ２、２３１Ｍ１Ｐ２ 枠部
１３２Ｐ、１３２ＭＰ、２３２Ｐ 接続部
１３２ＰＡ、２３２ＰＡ 孔部
１３０Ｎ、１３０ＭＮ、２３０Ｎ、２３０Ｍ１Ｎ Ｎバー
１３１Ｎ、１３１ＭＮ、２３１Ｎ１、２３１Ｎ２、２３１Ｍ１Ｎ２ 枠部
１３２Ｎ、１３２ＭＮ、２３２Ｎ 接続部
１３２ＮＡ、２３２ＮＡ 孔部
１４０、２４０、２４０Ｍ１、２４０Ｍ２ 出力バー
１４１、２４１ 中心部
１４２、２４２ 延在部
１４３、２４３ 切り欠き部
２４４、２４４Ｍ１ 接続部
１５０ 絶縁紙
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６ 半導体スイッチ
１１０ 半導体モジュール
１１１ 出力端子
１１２ Ｐ端子
１１３ Ｎ端子
１２０ コンデンサ
１３０Ｐ、１３０ＭＰ、２３０Ｐ、２３０Ｍ１Ｐ Ｐバー
１３１Ｐ、１３１ＭＰ、２３１Ｐ１、２３１Ｐ２、２３１Ｍ１Ｐ２ 枠部
１３２Ｐ、１３２ＭＰ、２３２Ｐ 接続部
１３２ＰＡ、２３２ＰＡ 孔部
１３０Ｎ、１３０ＭＮ、２３０Ｎ、２３０Ｍ１Ｎ Ｎバー
１３１Ｎ、１３１ＭＮ、２３１Ｎ１、２３１Ｎ２、２３１Ｍ１Ｎ２ 枠部
１３２Ｎ、１３２ＭＮ、２３２Ｎ 接続部
１３２ＮＡ、２３２ＮＡ 孔部
１４０、２４０、２４０Ｍ１、２４０Ｍ２ 出力バー
１４１、２４１ 中心部
１４２、２４２ 延在部
１４３、２４３ 切り欠き部
２４４、２４４Ｍ１ 接続部
１５０ 絶縁紙
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６ 半導体スイッチ
Claims (12)
- 第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、
前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、
前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、
前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記Ｎ個の出力端子が平面視でＮ角形の頂点に配列されるように配置される、
電力変換装置。 - 第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、
前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、
前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、
前記Ｎは４であり、
４個の前記半導体モジュールは、４個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×２列で配列されるように配置される、
電力変換装置。 - 前記出力バーは、前記２行×２列で配列される４個の出力端子を接続し、平面視で隣接する出力端子同士の間に、前記４個の出力端子の中心に向かって設けられる切り欠き部を有するＸ字型の出力バーである、請求項２記載の電力変換装置。
- 第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、
前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、
前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、
前記Ｎは４Ｋ（Ｋは２以上の整数）であり、
４Ｋ個の前記半導体モジュールは、４個ずつＫ個のグループに分けられており、各グループ内で４個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×２列で配列されるように配置される、
電力変換装置。 - 前記出力バーは、
前記４Ｋ個の出力端子を接続し、平面視で隣接する出力端子同士の間に、４Ｋ個の前記出力端子の中心に向かって設けられる切り欠き部を有する出力バーである、又は、
前記Ｋ個のグループ毎に４個の出力端子を接続し、平面視で隣接する出力端子同士の間に、前記４個の出力端子の中心に向かって設けられる前記切り欠き部を有するＸ字型の出力バーである、請求項４記載の電力変換装置。 - 第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられているＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールを備える電力変換装置において、
前記Ｎ個の半導体モジュールは、前記出力端子が近接するように配置されるとともに、
前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーを有し、
前記Ｎは２Ｌ（Ｌは２以上の整数）であり、
２Ｌ個の前記半導体モジュールは、２Ｌ個の出力端子が平面視での２軸方向において２行×Ｌ列、又は、Ｌ行×２列で配列されるように配置される、
電力変換装置。 - 前記出力バーは、前記２Ｌ個の出力端子を接続する出力バーであり、平面視で隣接する出力端子同士の間に、２Ｌ個の前記出力端子の中心に向かって設けられる切り欠き部を有する出力バーである、請求項６記載の電力変換装置。
- 前記Ｎ個の第１電位側端子を接続する第１電位側バーと、
前記第１電位側バーに重ねて配置され、前記Ｎ個の第２電位側端子を接続する第２電位側バーと、
前記第１電位側バーと前記第２電位側バーとの間を絶縁する絶縁部と
をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項記載の電力変換装置。 - 前記第１電位側バー、前記第２電位側バー、及び前記絶縁部は、前記Ｎ個の半導体モジュールの境界の一部において、前記半導体モジュール同士の隙間の中で折り畳み部を有する、請求項８記載の電力変換装置。
- 前記Ｎ個の半導体モジュールは、長手方向及び短手方向を揃えて配置されており、
前記出力バーは、平面視で前記短手方向にわたって設けられており、
前記第１電位側バーは、
前記短手方向の第１側における前記Ｎ個の半導体モジュールの外側で前記長手方向に延在する第１の第１電位側枠部と、
前記短手方向の第２側における前記Ｎ個の半導体モジュールの外側で前記長手方向に延在する第２の第１電位側枠部と、
前記第１の第１電位側枠部と前記第２の第１電位側枠部との間で、平面視で前記半導体モジュール同士の間に設けられ、前記長手方向に延在する第１電位側中間枠部と、
前記短手方向に延在し、前記第１の第１電位側枠部、前記第２の第１電位側枠部、及び前記第１電位側中間枠部を接続するとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールの第１電位側端子を接続する第１電位側接続部と
を有し、
前記第２電位側バーは、
前記第１側における前記Ｎ個の半導体モジュールの外側で前記長手方向に延在し、前記絶縁部を介して前記第１の第１電位側枠部に重ねて配置される第１の第２電位側枠部と、
前記第２側における前記Ｎ個の半導体モジュールの外側で前記長手方向に延在し、前記絶縁部を介して前記第２の第１電位側枠部に重ねて配置される第２の第２電位側枠部と、
前記第１の第２電位側枠部と前記第２の第２電位側枠部との間で、平面視で前記半導体モジュール同士の間に設けられ、前記長手方向に延在し、前記絶縁部を介して前記第１電位側中間枠部に重ねて配置される第２電位側中間枠部と、
前記短手方向に延在し、前記第１の第２電位側枠部、前記第２の第２電位側枠部、及び前記第２電位側中間枠部を接続するとともに、前記Ｎ個の半導体モジュールの第２電位側端子を接続する第２電位側接続部と
を有する、請求項８記載の電力変換装置。 - 前記第１電位側中間枠部及び前記第２電位側中間枠部は、前記絶縁部によって絶縁された状態で、前記半導体モジュール同士の隙間の中で前記長手方向に沿った谷折りされた畳み部を有する、請求項１０記載の電力変換装置。
- 第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチが直列に接続されたスイッチ部を含み、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの接続点に接続される出力端子が設けられ、前記出力端子が近接するように配置されるＮ（Ｎは３以上の整数）個の半導体モジュールと、
前記Ｎ個の半導体モジュールのうち、第１の半導体モジュールの出力端子と第２の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスと、前記第１の半導体モジュールの出力端子と第３の半導体モジュールの出力端子とを接続する配線インダクタンスとが略均等になるように接続する出力バーと、
前記Ｎ個の半導体モジュールの前記第１半導体スイッチに接続される第１電位側端子を接続する第１電位側バーと、
前記第１電位側バーに重ねて配置され、前記Ｎ個の半導体モジュールの前記第１半導体スイッチに接続される第２電位側バーと、
前記第１電位側バーと前記第２電位側バーとの間を絶縁する絶縁部と
を含み、
前記第１電位側バー、前記第２電位側バー、及び前記絶縁部は、前記Ｎ個の半導体モジュールの境界の少なくとも一部において、前記半導体モジュール同士の隙間の中で折り畳み部を有する、電力変換装置。
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6761908B2 (ja) * | 2017-08-31 | 2020-09-30 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
| US20240204501A1 (en) * | 2022-12-16 | 2024-06-20 | Bae Systems Controls Inc. | Ac busbar for current sharing between parallelly connected semiconductor switching pairs |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06343269A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Toshiba Corp | 半導体電力変換装置 |
| JPH09247960A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-09-19 | Fuji Electric Co Ltd | インバータ |
| JP2000350475A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-15 | Hitachi Ltd | 半導体回路 |
| JP2009296727A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Toyota Industries Corp | 電力変換装置 |
| JP2013042663A (ja) * | 2012-11-30 | 2013-02-28 | Hitachi Ltd | 三相電力変換装置 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5327008A (en) * | 1993-03-22 | 1994-07-05 | Motorola Inc. | Semiconductor device having universal low-stress die support and method for making the same |
| JP2973799B2 (ja) * | 1993-04-23 | 1999-11-08 | 富士電機株式会社 | パワートランジスタモジュール |
| US5528073A (en) * | 1994-07-05 | 1996-06-18 | Allen-Bradley Company, Inc. | Bus bar having reduced parasitic inductances and equal current path lengths |
| JPH08140363A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置 |
| US5683944A (en) * | 1995-09-01 | 1997-11-04 | Motorola, Inc. | Method of fabricating a thermally enhanced lead frame |
| US6091401A (en) * | 1997-06-02 | 2000-07-18 | Chen; Mei Yun | Device for controlling a cursor to rotate rightwards and leftwards and the method of the same |
| JP3906440B2 (ja) * | 2000-09-06 | 2007-04-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体電力変換装置 |
| JP5057778B2 (ja) * | 2003-03-18 | 2012-10-24 | ミクロガン ゲーエムベーハー | Ｉｉｉ族窒化物半導体からなる半導体センサ素子及び製造方法、及び、当該半導体センサ素子を用いた測定方法 |
| TWM295292U (en) * | 2006-02-03 | 2006-08-01 | Shieh Hsiu Yu | Connector for parallel high speed PCI bus |
| DE102006033954A1 (de) * | 2006-07-22 | 2008-01-24 | Abb Technology Ag | Sammelschienenmodul für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage |
| EP2590311A4 (en) * | 2010-09-29 | 2014-04-23 | Panasonic Corp | POWER CONVERTER APPARATUS |
| JP2012191682A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | 電機駆動用インバータ装置 |
| WO2013032906A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Efficient Power Conversion Corporation | Parallel connection methods for high performance transistors |
| CN103427638A (zh) * | 2012-05-14 | 2013-12-04 | 辉达公司 | 一种避免耦合效应的开关电源 |
| DE102013104525A1 (de) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Heinrich Gmbh | Stromlaufschiene und Stromlaufschienensystem |
| CN103401435B (zh) * | 2013-07-19 | 2016-05-18 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构 |
| JP6208326B2 (ja) * | 2014-03-10 | 2017-10-04 | 株式会社日立製作所 | 電力変換ユニット、電力変換装置、および電力変換方法 |
| JP6346661B2 (ja) * | 2014-03-27 | 2018-06-20 | 株式会社日立製作所 | 電力変換ユニット、電力変換装置、及び電力変換装置の製造方法 |
| JP6245377B2 (ja) * | 2014-10-10 | 2017-12-13 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及びバスバー |
| JP6429720B2 (ja) | 2015-05-07 | 2018-11-28 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置及び鉄道車両 |
| JP6672908B2 (ja) * | 2016-03-10 | 2020-03-25 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| DE102016206042A1 (de) * | 2016-04-12 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Stromverteiler für ein Fahrzeugbordnetz und zugehöriges Fahrzeugbordnetz |
| JP6610568B2 (ja) * | 2017-01-16 | 2019-11-27 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| JP6804326B2 (ja) * | 2017-02-14 | 2020-12-23 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置、太陽光パワーコンディショナーシステム、蓄電システム、無停電電源システム、風力発電システム、及びモータ駆動システム |
| JP6719021B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2020-07-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
-
2018
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06343269A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Toshiba Corp | 半導体電力変換装置 |
| JPH09247960A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-09-19 | Fuji Electric Co Ltd | インバータ |
| JP2000350475A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-15 | Hitachi Ltd | 半導体回路 |
| JP2009296727A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Toyota Industries Corp | 電力変換装置 |
| JP2013042663A (ja) * | 2012-11-30 | 2013-02-28 | Hitachi Ltd | 三相電力変換装置 |
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