JP7393941B2 - 電力変換システム - Google Patents
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Description
図1に示すように、第1実施形態に係る電力変換システム1は、冷却器30と、複数の半導体モジュール21~27とを備えている。
第1実施形態では、2つの半導体素子がモールド材に一体に封止された半導体モジュール21~27を例示して説明したが、半導体モジュールは、3つ以上の半導体素子をモールド材、またはゲル材で一体にモジュール化された状態で有するものであってもよい。例えば、図12に示すように、電力変換システム2は、冷却器60と、6つの半導体素子51~56を内包する1つの半導体モジュール50とを備えている。
第1および第2実施形態においては、半導体モジュールに接する冷却流路が互いに並列に構成されている場合を例示して説明したが、冷却流路は、直列に接続されたものであってもよい。第3実施形態に係る電力変換システム3は、図13,14に示すように、冷却器70と、2つの半導体素子を内包する3つの半導体モジュール81~83とを備えている。
第3実施形態として、図13,14では、冷却流路73~75の上面に接するように半導体モジュール81~83が配置される場合を例示して説明したが、図15,16に示すように、半導体モジュールは、冷却流路の冷媒と直接接するようにしてもよい。
Claims (5)
- 電力変換器の1つの相単位として作動するレグを構成する複数の半導体素子(271,272,51~56,811,812,821,822,831,832,841,842,851,852,861,862,111~116)が一体化された半導体モジュール(21~27,50,81~86,110)と、
冷媒が流れることにより前記レグを構成する前記複数の半導体素子を冷却する冷却流路(40~47,63~65,73~75,93~95,103~105,123~125)を備える冷却器(30,60,70,90,100,120)と、
を備える電力変換システム(1~6)であって、
前記電力変換器として、第1インバータ(INV1)及び第2インバータ(INV2)が備えられ、
3相分の巻線を有する回転電機と、
制御部(12)と、
を備え、
前記第1インバータは、前記半導体モジュールとして、複数の前記半導体素子としての上アームスイッチ(SU1a,SV1a,SW1a)及び下アームスイッチ(SU1b,SV1b,SW1b)の直列接続体が一体化された3相分の半導体モジュールを備え、
前記第2インバータは、前記半導体モジュールとして、複数の前記半導体素子としての上アームスイッチ(SU2a,SV2a,SW2a)及び下アームスイッチ(SU2b,SV2b,SW2b)の直列接続体が一体化された3相分の半導体モジュールを備え、
各相において、前記巻線の一端には、前記第1インバータが備える前記上,下アームスイッチの接続点が接続され、
各相において、前記巻線の他端には、前記第2インバータが備える前記上,下アームスイッチの接続点が接続され、
前記第1インバータが備える前記上,下アームスイッチの直列接続体に直流電源(VDC)が並列接続され、
前記第1インバータが備える各相の前記上アームスイッチの高電位側端子と、前記第2インバータが備える各相の前記上アームスイッチの高電位側端子とを接続する高電位接続線(La)と、
前記第1インバータが備える各相の前記下アームスイッチの低電位側端子と、前記第2インバータが備える各相の前記下アームスイッチの低電位側端子とを接続する低電位接続線(Lb)と、
を備え、
前記制御部は、
各相において、相電圧の半周期である第1期間(T1)にて、前記第1インバータが備える前記上,下アームスイッチを交互に閉状態とするPWM制御を実行し、かつ、前記第2インバータが備える前記上アームスイッチを閉状態に固定するとともに前記第2インバータが備える前記下アームスイッチを開状態に固定する処理と、
各相において、前記第1期間に続く期間であって相電圧の半周期である第2期間(T2)にて、前記第2インバータが備える前記上,下アームスイッチを交互に閉状態とするPWM制御を実行し、かつ、前記第1インバータが備える前記上アームスイッチを閉状態に固定するとともに前記第1インバータが備える前記下アームスイッチを開状態に固定する処理と、
を交互に行うH駆動を実行し、
前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュールにおいて、前記上,下アームスイッチのうち、前記H駆動の実行中に最大発熱量が大きい側のスイッチ(271,51~53,811,821,831,841,851,861,111,113,115)が前記冷却流路の上流側となり、前記H駆動の実行中に前記最大発熱量が小さい側のスイッチ(272,54~56,812,822,832,842,852,862,112,114,116)が前記冷却流路の下流側となるように、前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュールが前記冷却器に対して配置される電力変換システム。 - 複数の前記半導体素子は、上面視したときの形状が略長方形であり、
前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュールは、複数の前記半導体素子の略長方形の短辺方向が、前記冷却流路の冷媒の流れ方向に略平行となる位置関係で配置される請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記冷却器は、前記冷却流路を内部に備えるとともに厚み方向に積層された複数の冷却板(40~47)と、前記複数の冷却板の積層方向に連結する入口流路(31)および出口流路(32)とを備える積層冷却器であり、
前記冷媒は、前記入口流路から流入して前記複数の冷却板の冷却流路を通過して前記出口流路から流出し、
前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュールは、前記積層冷却器の前記冷却板の間に、最大発熱量が大きい前記半導体モジュールほど前記入口流路の上流側となる順序で配置される請求項1または2に記載の電力変換システム。 - 前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュールは、その外部に露出するとともに前記複数の半導体素子のそれぞれに電気的に接続する複数の外部端子(271g,272g,276,51d,56d,111d,116d)と、を備え、
前記複数の外部端子が露出する方向は、前記半導体素子に対して前記冷却流路の冷媒の流れ方向に略垂直な方向である請求項1~3のいずれかに記載の電力変換システム。 - 前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュール(81~86)をそれぞれ冷却する前記冷却流路が直列に接続されており、
前記第1インバータ及び前記第2インバータが備える各相の前記半導体モジュールは、各々に含まれる複数の半導体素子のうち、最大発熱量が大きい半導体素子ほど前記冷却流路の上流側となり、前記最大発熱量が小さい半導体素子ほど前記冷却流路の下流側となるように配置される請求項1~4のいずれかに記載の電力変換システム。
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