WO2024048066A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2024048066A1
WO2024048066A1 PCT/JP2023/024793 JP2023024793W WO2024048066A1 WO 2024048066 A1 WO2024048066 A1 WO 2024048066A1 JP 2023024793 W JP2023024793 W JP 2023024793W WO 2024048066 A1 WO2024048066 A1 WO 2024048066A1
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WO
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phase
capacitor
semiconductor module
conversion device
power conversion
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/024793
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳史 細川
祥平 東谷
翔太 佐藤
亮 竹井
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present disclosure relates to a power conversion device.
  • a capacitor electrically connected between an input-side semiconductor element and an output-side semiconductor element is mounted on a different substrate from the substrates on which the input-side and output-side semiconductor elements are mounted.
  • a power converter device in which a board on which a capacitor is mounted is removable from a board on which a semiconductor element is mounted. In such a power conversion device, by attaching and removing the board on which the capacitor is mounted to the board on which the semiconductor element is mounted, the capacitor is mounted on the same board as the semiconductor element. , the capacitor can be easily replaced.
  • Patent Document 1 a board on which a plurality of capacitors are mounted is removably connected to a power supply board on which a power supply is mounted via a connector.
  • the capacitor board is supported by the power supply board in a cantilevered state by a connector.
  • the capacitor board has a part connected to the power supply board via a connector and a part protruding outward from the part, and the capacitor is mounted on the latter part. Therefore, stress is applied to the connection between the connector and the capacitor board, which may cause a connection failure between the capacitor and electronic components such as a power supply mounted on the power supply board.
  • the main objective of the present disclosure is to provide a power conversion device in which the capacitor is easy to replace and in which poor connection between the capacitor and other electronic components is less likely to occur.
  • a power conversion device includes a printed circuit board having a first surface, at least one capacitor mounted on the first surface of the printed circuit board, and at least one capacitor mounted in a first direction along the first surface.
  • An input-side semiconductor module and an output-side semiconductor module are arranged to sandwich each other and are electrically connected to each other via at least one capacitor.
  • the printed circuit board is removably supported by each of the input-side semiconductor module and the output-side semiconductor module.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power conversion device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of a power conversion device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a side view of a power conversion device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a capacitor and a printed circuit board of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a modification of the power conversion device according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a side view of another modification of the power conversion device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first conductor pattern of a printed circuit board of a power conversion device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second conductor pattern of a printed circuit board of a power conversion device according to a second embodiment.
  • FIG. FIG. 3 is a side view of a power conversion device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a side view of a power conversion device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a side view of a power conversion device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a capacitor and a printed circuit board of a power conversion device according to a fifth embodiment.
  • Embodiment 1 ⁇ Configuration of power converter> As shown in FIG. 1, power converter 100 according to the first embodiment is configured as a three-phase power converter.
  • the power conversion device 100 includes a first phase unit group 1U, a second phase unit group 1V, and a third phase unit group 1W.
  • the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W are configured to perform input and output of the U phase, V phase, and W phase, respectively.
  • Each of the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W includes a plurality of power inverter circuit units.
  • Each of the plurality of power conversion circuit units includes a plurality of electronic components that constitute the power conversion circuit.
  • the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W have the same configuration.
  • the first phase unit group 1U will be described as a representative of the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W.
  • the first phase unit group 1U includes a first phase first power inverter circuit unit 1U1, a first phase second power inverter circuit unit 1U2, and a first phase third power inverter circuit unit 1U3. including.
  • the components of the first phase first power inverter circuit unit 1U1 are surrounded by broken lines.
  • the components of the first phase second power inverter circuit unit 1U2 are surrounded by a dashed line.
  • the components of the first-phase third power inverter circuit unit 1U3 are surrounded by two-dot chain lines.
  • Each of the first phase first power inverter circuit unit 1U1, the first phase second power inverter circuit unit 1U2, and the first phase third power inverter circuit unit 1U3 is configured as a one-phase, one-parallel power inverter circuit unit. ing.
  • the first phase first power inverter circuit unit 1U1, the first phase second power inverter circuit unit 1U2, and the first phase third power inverter circuit unit 1U3 are connected in parallel to each other.
  • the number of parallel power inverter circuit units can be arbitrarily selected according to the specifications of the power converter device 100.
  • the number of parallel power inverter circuit units for each phase may be two, for example.
  • the first phase unit group 1U may include a first phase first power inverter circuit unit 1U1 and a first phase second power inverter circuit unit 1U2 that are connected in parallel to each other.
  • each of the first phase first power inverter circuit unit 1U1, the first phase second power inverter circuit unit 1U2, and the first phase third power inverter circuit unit 1U3 have the same configuration.
  • each power inverter circuit unit of the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W has the same configuration.
  • the first phase first power inverter circuit unit 1U1 will be described as a representative of each of the power inverter circuit units of the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W.
  • the first phase first power inverter circuit unit 1U1 includes, for example, a first input side semiconductor module 1U11, a first output side semiconductor module 1U12, and a plurality of first phase first capacitors 1U13. , a printed circuit board 1U14, and a cooler 1U15.
  • the first input semiconductor module 1U11 and the first output semiconductor module 1U12 are electrically connected to each other via a plurality of first phase first capacitors 1U13.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 are arranged at intervals in the first direction DR1.
  • the first input semiconductor module 1U11 and the first output semiconductor module 1U12 are arranged to sandwich the plurality of first phase first capacitors 1U13 in the first direction DR1.
  • the first phase first power inverter circuit unit 1U1 only needs to include at least one first phase first capacitor 1U13.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 may be arranged so as to sandwich at least one first-phase first capacitor 1U13 in the first direction DR1.
  • the first input side semiconductor module 1U11 and the first output side semiconductor module 1U12 include a plurality of first phase first capacitors 1U13. It is sufficient that the capacitors are arranged so as to sandwich at least one of the first phase capacitors 1U13 in the first direction DR1.
  • Each of the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 is removably supported by, for example, a cooler 1U15.
  • Each of the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 is fixed to the cooler 1U15 with, for example, screws.
  • the cooler 1U15 includes a first cooling section 15a connected to the first input semiconductor module 1U11, and a second cooling section 15b connected to the first output semiconductor module 1U12.
  • each of the first cooling unit 15a and the second cooling unit 15b is connected to the first input-side semiconductor module 1U11 or the first output-side semiconductor module 1U12 via, for example, heat radiation grease or a heat radiation sheet.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 are configured such that when one functions as a converter, the other functions as an inverter.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 are configured by, for example, a 2-in-1 package in which two insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are built into one package.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 are not limited to a 2-in-1 package, and a 1-in-1 package or the like may be used. In this case, each package is connected by, for example, a bus bar.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 may be configured by a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or a transistor.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 may be prepared as general-purpose semiconductor modules.
  • each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 is arranged at intervals from each of the first input side semiconductor module 1U11, the first output side semiconductor module 1U12, and the cooler 1U15. ing.
  • each first phase first capacitor 1U13 is not in contact with other components. In this way, each first phase first capacitor 1U13 is less susceptible to the effects of vibration and heat from other components.
  • each first phase first capacitor 1U13 may be connected to other adjacent components via an elastic spacer, such as the first phase first capacitor 1U13, printed circuit board 1U14, cooler 15, etc. good.
  • the first phase first capacitor 1U13 may be connected to the cooler 1U15 via a spacer having high thermal conductivity. When the first phase first capacitor 1U13 is connected to the cooler 1U15, the temperature of the cooler 1U15 is set to be lower than the temperature of the first phase first capacitor 1U13. May be cooled.
  • Each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 is configured to function as a smoothing capacitor.
  • the first phase first capacitor 1U13 is, for example, a film capacitor, an electrolytic capacitor, or the like.
  • the type of first phase first capacitor 1U13 may be determined as appropriate depending on the application.
  • a plurality of capacitors may be mounted on the printed circuit board 1U14 in a state where they are connected in series or in parallel.
  • the first phase first capacitor 1U13 is mounted on the printed circuit board 1U14 by soldering, for example. Note that the first phase first capacitor 1U13 may be mounted on the printed circuit board 1U14 by other mounting methods such as caulking.
  • Each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 may be a lead type capacitor. That is, each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 may include a plurality of leads, and each lead passed through each of the plurality of through holes formed in the printed circuit board 1U14 may be fixed with solder.
  • each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 may be a surface mount type capacitor. That is, each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 has a mounting surface facing the first surface 14a of the printed circuit board 1U14, and the first phase capacitors 1U13 each have a mounting surface facing the first surface 14a of the printed circuit board 1U14, 1 capacitor 1U13 may be fixed with solder.
  • the printed circuit board 1U14 has a first surface 14a and a second surface 14b located on the opposite side to the first surface 14a.
  • the first surface 14a faces the cooler 1U15.
  • the first surface 14a faces a portion of each of the first input semiconductor module 1U11, the first output semiconductor module 1U12, and the cooler 1U15.
  • Each of the first surface 14a and the second surface 14b is along the first direction DR1.
  • a direction perpendicular to the first surface 14a is referred to as a second direction DR2
  • a direction perpendicular to each of the first direction DR1 and the second direction DR2 is referred to as a third direction DR3.
  • the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 are arranged on the first surface 14a side with respect to the printed circuit board 1U14.
  • the plurality of first phase first capacitors 1U13 are mounted on the first surface 14a of the printed circuit board 1U14.
  • no electronic components such as a capacitor are mounted on the second surface 14b of the printed circuit board 1U14.
  • the printed circuit board 1U14 is removably supported by each of the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12. That is, the printed circuit board 1U14 is supported by each of the first input-side semiconductor module 1U11 and the first output-side semiconductor module 1U12 in a dual-supported state.
  • the printed circuit board 1U14 has a first portion 14c, a second portion 14d, and a third portion 14e.
  • the first portion 14c is detachably connected to the first input side semiconductor module 1U11.
  • the first portion 14c faces the first input-side semiconductor module 1U11 in the second direction DR2.
  • the first portion 14c is electrically connected to the first input side semiconductor module 1U11.
  • the second portion 14d is detachably connected to the first output side semiconductor module 1U12.
  • the second portion 14d faces the first output semiconductor module 1U12 in the second direction DR2, and is electrically connected to the first output semiconductor module 1U12.
  • the third portion 14e is located between the first portion 14c and the second portion 14d in the first direction DR1.
  • a portion of each surface of the first portion 14c, the second portion 14d, and the third portion 14e constitutes the first surface 14a. Another part of each surface of the first portion 14c, the second portion 14d, and the third portion 14e constitutes the second surface 14b.
  • the plurality of first phase first capacitors 1U13 are mounted on the first surface 14a of the third portion 14e of the printed circuit board 1U14.
  • Each of the first portion 14c and the second portion 14d is, for example, an end portion of the printed circuit board 1U14 in the first direction DR1.
  • the first portion 14c is electrically connected to the first input-side semiconductor module 1U11 via the first terminal 2a and the second terminal 2b.
  • the first terminal 2a and the second terminal 2b are at different potentials.
  • One of the first terminal 2a and the second terminal 2b is a positive potential side terminal, and the other of the first terminal 2a and second terminal 2b is a negative potential side terminal.
  • Each of the first terminal 2a and the second terminal 2b is removably fixed to at least one of the first portion 14c of the printed circuit board 1U14 and the first input-side semiconductor module 1U11.
  • each of the first terminal 2a and the second terminal 2b is non-removably fixed to the first portion 14c, and is removably fixed to the first input semiconductor module 1U11.
  • the printed circuit board 1U14 is not directly fixed to the first semiconductor module 1U11, but is fixed to the first semiconductor module 1U11 via the first terminal 2a and the second terminal 2b. Thereby, an insulation distance between the first terminal 2a and the second terminal 2b can be ensured, and the contact resistance value with each terminal of the first semiconductor module 1U11 can be reduced or stabilized.
  • the method of fixing each of the first terminal 2a and the second terminal 2b to the printed circuit board 1U14 or the first input-side semiconductor module 1U11 is not particularly limited.
  • a via hole is formed in the first portion 14c, through which each of the first terminal 2a and the second terminal 2b is passed and fixed by caulking, soldering, or the like.
  • the first input side semiconductor module 1U11 is formed with a terminal portion that contacts and is electrically connected to each of the first terminal 2a and the second terminal 2b, and a female screw portion into which a bolt is screwed. has been done. In the configuration shown in FIG.
  • the printed circuit board 1U14, the first terminal 2a and the second terminal 2b, and the first input semiconductor module 1U11 can be fixed to each other.
  • the printed circuit board 1U14 can be easily installed and replaced by attaching and detaching the bolts.
  • the work of attaching and removing bolts is performed on one side of the power converter 100 in the second direction DR2 (for example, when the power converter 100 is applied to a control panel as described later, facing the front side of the control panel). Because it only needs to be done on the top surface, maintenance work becomes easier.
  • each of the first terminal 2a and the second terminal 2b may be removably fixed to the first portion 14c and the first input-side semiconductor module 1U11, respectively.
  • the first terminal 2a and the second terminal 2b are spaced apart from each other.
  • the first terminal 2a and the second terminal 2b are spaced apart from each other in the first direction DR1, for example.
  • a slit 14f is formed in the first portion 14c between the first terminal 2a and the second terminal 2b.
  • the slit 14f is formed to cross an imaginary straight line connecting the first terminal 2a and the second terminal 2b at the shortest distance.
  • the creepage distance between the first terminal 2a and the second terminal 2b is longer than the shortest distance (the length of a virtual straight line) between the first terminal 2a and the second terminal 2b. It's also long.
  • the slit 14f has, for example, a longitudinal direction and a lateral direction.
  • the longitudinal direction of the slit 14f is, for example, perpendicular to the virtual straight line.
  • the second portion 14d is electrically connected to the first output side semiconductor module 1U12 via the third terminal 2c and the fourth terminal 2d.
  • the third terminal 2c and the fourth terminal 2d may have the same configuration as the first terminal 2a and the second terminal 2b.
  • the third terminal 2c and the fourth terminal 2d are at different potentials.
  • One of the third terminal 2c and the fourth terminal 2d is a positive potential side terminal, and the other of the third terminal 2c and fourth terminal 2d is a negative potential side terminal.
  • Each of the third terminal 2c and the fourth terminal 2d is removably fixed to at least one of the second portion 14d of the printed circuit board 1U14 and the first output side semiconductor module 1U12.
  • each of the third terminal 2c and the fourth terminal 2d is non-removably fixed to the second portion 14d, and is removably fixed to the first output side semiconductor module 1U12.
  • the method of fixing each of the third terminal 2c and the fourth terminal 2d to the printed circuit board 1U14 or the first output side semiconductor module 1U12 is also not particularly limited.
  • the third terminal 2c and the fourth terminal 2d are spaced apart from each other.
  • the third terminal 2c and the fourth terminal 2d are spaced apart from each other, for example, in the first direction DR1.
  • a slit 14f is formed in the second portion 14d between the third terminal 2c and the fourth terminal 2d.
  • the slit 14f is formed to cross an imaginary straight line connecting the third terminal 2c and the fourth terminal 2d at the shortest distance.
  • the creepage distance between the third terminal 2c and the fourth terminal 2d is longer than the shortest distance (the length of a virtual straight line) between the third terminal 2c and the fourth terminal 2d. It's also long.
  • the slit 14f has, for example, a longitudinal direction and a lateral direction.
  • the longitudinal direction of the slit 14f is, for example, perpendicular to the virtual straight line.
  • the first terminal 2a, the second terminal 2b, the third terminal 2c, and the fourth terminal 2d may be made of any conductive material, such as copper (Cu) or aluminum (Al).
  • any conductive material such as copper (Cu) or aluminum (Al).
  • Cu copper
  • Al aluminum
  • the external shape of each terminal is, for example, cylindrical, but is not limited to this, and may be a polygonal prism such as a square prism.
  • first phase first capacitor 1U13 is mounted on the first surface 14a of the printed circuit board 1U14.
  • other electronic components may be mounted on the first surface 14a in addition to the first phase first capacitor 1U13.
  • at least one of a resistor and a capacitor used in a snubber circuit for suppressing surge voltage generated when the semiconductor module performs a switching operation may be further mounted on the first surface 14a.
  • the printed circuit board 1U14 is, for example, a multilayer board including a plurality of conductor patterns stacked in the second direction DR2.
  • the shape of each of the plurality of conductor patterns included in the printed circuit board 1U14 is not particularly limited.
  • the cooler 1U15 includes the first cooling section 15a and the second cooling section 15b.
  • the cooler 1U15 shown in FIG. 3 further includes a third cooling section 15c that connects the first cooling section 15a and the second cooling section 15b in the first direction DR1.
  • the third cooling unit 15c is arranged at intervals from each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 in the second direction DR2.
  • Each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 may be connected to the third cooling unit 15c of the cooler 1U15 via a spacer having high thermal conductivity.
  • the first cooling unit 15a, the second cooling unit 15b, and the third cooling unit 15c constitute the cooler 1U15 as, for example, the same member.
  • the cooler 1U15 may have any configuration as long as it can radiate the heat generated in the first phase unit group 1U.
  • the cooler 1U15 may be a heat sink including, for example, a base portion and a plurality of fin portions.
  • the plurality of fin parts may be arranged on the air blowing path of the cooling fan.
  • the plurality of fin parts extend along the first direction DR1, and may be arranged at intervals in the third direction DR3.
  • the cooling fan blows air in the first direction DR1.
  • the cooler 1U15 may have an intake side wind tunnel and an exhaust side wind tunnel for concentrating the air flow generated by the cooling fan around the plurality of fins.
  • the number and arrangement of cooling fans are not particularly limited.
  • the cooling fan may be disposed on at least one of the intake side and the exhaust side of the cooler 1U15, and may be disposed on both sides, for example.
  • a heat pipe may be embedded in the cooler 1U15.
  • each of the first phase second power inverter circuit unit 1U2 and the first phase third power inverter circuit unit 1U3 has the same configuration as the first phase first power inverter circuit unit 1U1. is preferred.
  • the first phase second power inverter circuit unit 1U2 includes a first phase second input semiconductor module 1U21, a first phase second output semiconductor module 1U22, and a first phase second capacitor 1U23 shown in FIG. Includes printed circuit board and cooler.
  • the first phase third power inverter circuit unit 1U3 includes a first phase third input side semiconductor module 1U31, a first phase third output side semiconductor module 1U32, and a first phase third capacitor 1U33 shown in FIG. Includes printed circuit board and cooler.
  • each of the first phase first power inverter circuit unit 1U1, the first phase second power inverter circuit unit 1U2, and the first phase third power inverter circuit unit 1U3 are adjacent to each other in the above described order in the third direction DR3. arranged to match.
  • each of the second phase unit group 1V and the third phase unit group 1W have the same configuration as the first phase unit group 1U.
  • the second phase unit group 1V includes a second phase first power inverter circuit unit, a second phase second power inverter circuit unit, and a second phase third power inverter circuit unit.
  • the second phase first power inverter circuit unit, the second phase second power inverter circuit unit, and the second phase third power inverter circuit unit are arranged adjacent to each other in the above described order in the third direction DR3.
  • the third phase unit group 1W includes a third phase first power inverter circuit unit, a third phase second power inverter circuit unit, and a third phase third power inverter circuit unit.
  • the third phase first power inverter circuit unit, the third phase second power inverter circuit unit, and the third phase third power inverter circuit unit are arranged adjacent to each other in the above described order in the third direction DR3.
  • each of the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W are arranged adjacent to each other in the above described order in the third direction DR3.
  • the first phase first capacitor 1U13, the first phase second capacitor 1U23, and the first phase third capacitor 1U33 of the first phase unit group 1U are connected in parallel to each other.
  • Capacitors (smoothing capacitors) included in each power inverter circuit unit of the first phase unit group 1U, the second phase unit group 1V, and the third phase unit group 1W are connected in parallel to each other. This keeps each capacitor at the same potential.
  • each of the first phase first capacitor 1U13, first phase second capacitor 1U23, and first phase third capacitor 1U33 of the first phase unit group 1U may be mounted on the same printed circuit board 1U14. Furthermore, the capacitors (smoothing capacitors) included in each power conversion circuit unit of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W are mounted on the same printed circuit board 1U14. Good too.
  • Power conversion device 100 can be applied to an elevator control panel.
  • the elevator control panel is installed in a machine room located above the hoistway through which the car moves, or within the hoistway.
  • the power conversion device 100 converts power (for example, three-phase AC power) supplied from an external AC power source PW (for example, a commercial power source; hereinafter simply referred to as a power source) through an input reactor R1.
  • the power is converted into power suitable for the upper machine M (for example, three-phase AC power).
  • the converted power is supplied to the hoist M via the output reactor R2.
  • three-phase AC power input from the power source PW to the power converter 100 via the input reactor R1 is divided into each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W. be done.
  • the divided AC power is smoothed after being converted to DC power in each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W.
  • the smoothed DC power is converted into AC power in each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W, and then merges to output reactor R2 as three-phase AC power. It is output to the hoisting machine M via.
  • the input side semiconductor modules of each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W function as a converter that converts AC power to DC power.
  • the output side semiconductor modules of each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W function as an inverter that converts DC power to AC power.
  • Each capacitor in the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W functions as a smoothing capacitor.
  • the power conversion device 100 converts regenerative power generated by the hoisting machine M into power suitable for charging the power source PW.
  • the converted power is supplied to power supply PW.
  • the other part including the output-side semiconductor module of each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W is a converter circuit that converts AC power into DC power.
  • functions as The above-mentioned portion including the input-side semiconductor module of each of the first phase unit group 1U, second phase unit group 1V, and third phase unit group 1W functions as an inverter circuit that converts DC power to AC power.
  • Power conversion device 100 returns regenerated power generated from hoist M to power source PW via input reactor R1.
  • the power conversion device 100 can also be applied to uses other than elevator control panels.
  • the power conversion device 100 can also be applied to, for example, a general-purpose inverter or an inverter for an air conditioner.
  • the printed circuit board 1U14 on which the first phase first capacitor 1U13 is mounted is connected to the first phase first input side which is arranged to sandwich the first phase first capacitor 1U13 in the first direction DR1. Since it is supported by each of the semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor module 1U12, the first phase first capacitor 1U13, the first phase first input side semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor Connection failures are less likely to occur between each of the modules 1U12.
  • the power conversion device 100 In the power conversion device 100, poor connection between the first phase first capacitor 1U13 and other electronic components is less likely to occur, compared to a power conversion device in which the board on which the capacitor is mounted is supported in a cantilevered state by a connector. . In particular, even if vibrations are applied to the printed circuit board 1U14 during use or transportation of the power conversion device 100, the power conversion device 100 is configured to connect the first phase first capacitor 1U13, the first phase first input side semiconductor module 1U11, and the first phase first input side semiconductor module 1U11. Connection failures are less likely to occur between each of the 1-phase first output side semiconductor modules 1U12.
  • the printed circuit board 1U14 on which the first phase first capacitor 1U13, which is a smoothing capacitor, is mounted is used for the first phase first input side semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor module 1U12. Each is detachably supported. Therefore, in the power conversion device 100, the smoothing capacitor can be replaced more easily than in a power conversion device in which the smoothing capacitor is mounted on the same substrate as the semiconductor element.
  • the smoothing capacitor is an electrolytic capacitor, its lifespan is about 10 to 15 years. If the power converter 100 is used for a longer period than the life of the smoothing capacitor, the smoothing capacitor must be replaced. Even in such a case, according to the power conversion device 100, the smoothing capacitor can be replaced only by attaching and detaching the printed circuit board 1U14.
  • the first phase first input semiconductor module 1U11 and the first phase first output semiconductor module 1U12 are removably supported by the cooler 1U15.
  • the first phase first input side semiconductor module 1U11, the first phase first output side semiconductor module 1U12, and the printed circuit board 1U14 can be easily changed. Can be exchanged.
  • each of the first phase first input side semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor module 1U12 is arranged so as to sandwich the first phase first capacitor 1U13 in the first direction DR1.
  • the length (thickness) of the power conversion device 100 in the second direction DR2 is such that each of the first phase first input side semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor module 1U12 has a length (thickness) in the second direction DR1. It is shorter (thinner) than when it is not arranged to sandwich the 1-phase first capacitor 1U13.
  • the first cooling unit 15a and the second cooling unit 15b are arranged on the first phase first capacitor 1U13 side with respect to the printed circuit board 1U14 in the second direction DR2, and 1U13 is arranged with an interval between the first cooling section 15a and the second cooling section 15b. Therefore, the first phase first capacitor 1U13 is not easily affected by vibrations of the first cooling section 15a and the second cooling section 15b.
  • the first phase first capacitor 1U13 when the first phase first capacitor 1U13 is not in contact with other electronic components, the first phase first capacitor 1U13 is less susceptible to vibrations of the electronic component, and Heat input to the 1-phase first capacitor 1U13 is suppressed.
  • first phase first capacitors 1U13 are mounted on the printed circuit board 1U14.
  • the number of first phase first capacitors 1U13 mounted on printed circuit board 1U14 can be arbitrarily set depending on the capacity required of power converter 100.
  • the creepage distance between the first terminal 2a and the second terminal 2b is The distance between the first terminal 2a and the second terminal 2b becomes longer than the shortest distance (the length of a virtual straight line).
  • the creepage distance between the first terminal 2a and the second terminal 2b is set to be greater than or equal to the distance required to electrically insulate the first terminal 2a and the second terminal 2b.
  • the power conversion device 100 may be provided to configure the power conversion circuit shown in FIG. 5 instead of the power conversion circuit shown in FIG. 1.
  • the power conversion device 100 shown in FIG. 5 includes each of a first phase unit 10U, a second phase unit 10V, and a third phase unit 10W.
  • Each of the first phase unit 10U, second phase unit 10V, and third phase unit 10W constitutes one power inverter circuit unit for one phase and three parallel units.
  • the power conversion device 100 shown in FIG. 5 is the power conversion device shown in FIG. 1 in that each of the first phase unit 10U, second phase unit 10V, and third phase unit 10W includes only one smoothing capacitor It is different from 100.
  • a first phase unit 10U as one power conversion circuit unit includes a first phase input side semiconductor module 1U16 as an input side semiconductor module, and a first phase input side semiconductor module 1U16 as an output side semiconductor module. It has a phase output side semiconductor module 1U17 and a first phase capacitor 1U18.
  • the relative positional relationship and connection relationship of the first phase input side semiconductor module 1U16, the first phase output side semiconductor module 1U17, and the first phase capacitor 1U18 are the same as those shown in FIGS. It suffices if it is equivalent to each of the phase first input side semiconductor module 1U11, the first phase first output side semiconductor module 1U12, and the first phase first capacitor 1U13.
  • the cooler 1U15 of the power conversion device 100 may include two coolers: a first cooling section 15a and a second cooling section 15b.
  • the first cooling unit 15a has an interval between the first cooling unit 15a and each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 arranged near the first phase first input side semiconductor module 1U11 in the first direction DR1. It may also be configured with a fourth cooling section 15c1 spaced apart from each other.
  • the second cooling unit 15b is spaced apart from the second cooling unit 15b and each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 arranged near the first phase first output side semiconductor module 1U12 in the first direction DR1.
  • the fifth cooling unit 15c2 may be arranged with a space between the cooling units 15c2 and 15c2. That is, the first cooling section 15a and the second cooling section 15b may be separate members from each other.
  • the heat capacity of each of the first cooling section 15a and the second cooling section 15b is arbitrarily set according to the amount of heat generated by each of the first phase first input side semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor module 1U12. obtain.
  • the calorific value of the first phase first input side semiconductor module 1U11 is greater than the calorific value of the first phase first output side semiconductor module 1U12, as shown in FIG. It is preferable that the heat capacity is larger than that of the second cooling part 15b.
  • the cooler 1U15 shown in FIG. 6 has improved workability (portability and installability) compared to the cooler 1U15 shown in FIG. 3. Moreover, in the cooler 1U15 shown in FIG. 6, an inexpensive cooler can be used as the second cooling part 15b having a relatively small heat capacity.
  • the power conversion device according to the second embodiment has basically the same configuration as the power conversion device 100 according to the first embodiment and has the same effects, but as shown in FIGS. 7 and 8, the power conversion device 100 has a printed circuit board 1U14 further includes a first conductor pattern 41 and a second conductor pattern 42 having different potentials, and the area of the region of the second conductor pattern 42 facing the first conductor pattern 41 in the second direction DR2 is a second conductor pattern.
  • the differences between the power conversion device according to the second embodiment and the power conversion device 100 according to the first embodiment will be mainly explained. Note that in FIG. 7, the outer edge of the second conductor pattern 42 shown in FIG. 8 is shown by a broken line. In FIG. 8, the outer edge of the first conductor pattern 41 shown in FIG. 7 is shown by a broken line.
  • the first conductor pattern 41 and the second conductor pattern 42 are spaced apart from each other in the second direction DR2.
  • Each of the first conductor pattern 41 and the second conductor pattern 42 is covered with an insulating film 43 and electrically insulated from each other by the insulating film 43.
  • the first conductor pattern 41 is electrically connected to the first terminal 2a via a via hole (not shown) or the like. That is, the first conductor pattern 41 is electrically connected to the first phase first input side semiconductor module 1U11 via the first terminal 2a and the like. Further, the first conductor pattern 41 is electrically connected to one electrode of the first phase first capacitor 1U13 via a via hole or the like (not shown).
  • the second conductor pattern 42 is electrically connected to the second terminal 2b via a via hole (not shown) or the like. That is, the second conductor pattern 42 is electrically connected to the first phase first output side semiconductor module 1U12 via the second terminal 2b and the like. Furthermore, the second conductor pattern 42 is electrically connected to the other electrode of the first phase first capacitor 1U13 via a via hole (not shown) or the like.
  • the area of the region of the first conductor pattern 41 that faces the second conductor pattern 42 in the second direction DR2 is 20% or more of the area of the first conductor pattern 41.
  • the area of the region of the second conductor pattern 42 that faces the first conductor pattern 41 in the second direction DR2 is 20% or more of the area of the second conductor pattern 42.
  • the area of the region of the second conductor pattern 42 facing the first conductor pattern 41 in the second direction DR2 is less than 20% of the area of the second conductor pattern 42;
  • the capacitance formed by the first conductor pattern 41 and the second conductor pattern 42 increases, and the parasitic inductance component is reduced.
  • the shapes of each of the first conductor pattern 41 and the second conductor pattern 42 are not limited to the shapes shown in FIGS. 7 and 8, and may be arbitrarily set. can be done.
  • Power converter 101 according to Embodiment 3 has basically the same configuration as power converter 100 according to Embodiment 1, and has similar effects, but as shown in FIG. 1 capacitor 1U13 in the second direction DR2 is longer than the length L1 in the second direction DR2 of each of the first phase first input side semiconductor module 1U11 and the first phase first output side semiconductor module 1U12. This differs from the power conversion device 100 in that a part of the one-phase first capacitor 1U13 is disposed between the first cooling section 15a and the second cooling section 15b in the first direction DR1. Below, the differences between the power conversion device 101 and the power conversion device 100 will be mainly explained.
  • the area of each of the two electrodes of one first phase first capacitor 1U13 can be set larger than that of the power conversion device 100 according to the first embodiment.
  • the capacitance of the two first phase first capacitors 1U13 can be set large.
  • the first phase 1 Since the number of capacitors 1U13 can be reduced, the area of the third portion 14e on which the first phase first capacitor 1U13 is mounted on the printed circuit board 1U14 can be reduced in size.
  • the first cooling section 15a and the second cooling section 15b may be separate members.
  • the cooler 1U15 may include a first cooling section 15a and a second cooling section 15b that are separated from each other.
  • the first phase first capacitor 1U13 will not come into contact with the cooler 1U15 and will be spaced apart from the cooler 1U15. It can be arranged as follows.
  • the first cooling section 15a and the second cooling section 15b can be cooled as the same member. It may constitute the container 1U15.
  • the thickness in the second direction DR2 of the portion of the cooler 1U15 that faces the first phase first capacitor 1U13 in the second direction DR2 is the same as the thickness in the second direction DR2 of each of the first cooling section 15a and the second cooling section 15b. It may be thinner than the thickness.
  • the power conversion device 102 according to the fourth embodiment has basically the same configuration as the power conversion device 100 according to the first embodiment and has the same effects, but the power conversion device 102 according to the fourth embodiment It differs from power converter 100 in that it further includes at least one capacitor 1U19 mounted on second surface 14b. Below, the differences between the power conversion device 102 and the power conversion device 100 will be mainly explained.
  • the power conversion device 102 includes, for example, a plurality of capacitors 1U19.
  • Each of the plurality of capacitors 1U19 is mounted on the third portion 14e of the printed circuit board 1U14.
  • Each of the plurality of capacitors 1U19 is connected in parallel with, for example, the first phase first capacitor 1U13.
  • the first phase first output side semiconductor module 1U12 is electrically connected to the first phase first input side semiconductor module 1U11 via a plurality of first phase first capacitors 1U13 and a plurality of capacitors 1U19.
  • the power conversion device 102 when the combined capacitance of the plurality of first phase first capacitors 1U13 and the plurality of capacitors 1U19 is equal to the combined capacitance of the plurality of first phase first capacitors 1U13 of the power conversion device 100, the power Since the number of first phase first capacitors 1U13 required to realize the capacitance can be reduced compared to the converter 100, the first phase first capacitor 1U13 and capacitor 1U19 are mounted on the printed circuit board 1U14. The area of the third portion 14e can be reduced.
  • the length L3 in the second direction DR2 of each of the plurality of capacitors 1U19 is shorter than the length L2 in the second direction DR2 of each of the plurality of first phase first capacitors 1U13.
  • the length (thickness) in the second direction DR2 of the power conversion device 102 is the same as the length (thickness) in the second direction DR2 of each of the plurality of capacitors 1U19. It becomes shorter (thinner) than the case where it is longer than the length in the second direction DR2.
  • the length L3 of each of the plurality of capacitors 1U19 in the second direction DR2 is shorter than the length L1 of the first phase first input side semiconductor module 1U11 in the second direction DR2.
  • Each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 and the plurality of capacitors 1U19 may be a lead-type capacitor or a surface-mounted capacitor.
  • each of the plurality of capacitors 1U19 is a surface mount type capacitor.
  • the mounting density of the plurality of capacitors 1U19 can be increased.
  • the lead of the capacitor that is mounted later on one surface is mounted first on the other surface. In this case, it is difficult to fix the leads of the capacitor to be mounted later on the other surface with solder.
  • each of the plurality of capacitors 1U19 is a surface mount type capacitor, the plurality of capacitors 1U19 are not arranged on the first surface 14a, so the above problem is less likely to occur.
  • each of the first phase first capacitor 1U13 and the plurality of capacitors 1U19 may be a lead type capacitor.
  • power conversion device 103 according to Embodiment 5 has basically the same configuration as power conversion device 100 according to Embodiment 1, and has similar effects, but It differs from the power conversion device 100 in that it further includes at least one support member 51a fixed to the center of the substrate 1U14 in the long side direction (first direction DR1). Below, the differences between power conversion device 103 and power conversion device 100 will be mainly explained.
  • the power conversion device 103 includes a plurality of support members 51a and 51b arranged between the printed circuit board 1U14 and the cooler 1U15.
  • Each of the plurality of supporting members 51a, 51b does not electrically connect between the printed circuit board 1U14 and the cooler 1U15, but rather changes the relative position of the printed circuit board 1U14 with respect to the cooler 1U15 in the second direction DR2. This is to suppress the From a different perspective, each of the plurality of support members 51a, 51b is for increasing the strength of fixing the printed circuit board 1U14 to the cooler 1U15.
  • Each of the plurality of support members 51a and 51b extends along the second direction DR2.
  • the length of each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 is longer than the length of each of the plurality of capacitors 1U13 in the second direction DR2. That is, each of the plurality of support members 51a, 51b can maintain a state in which each capacitor 1U13 is not in contact with the cooler 1U15.
  • each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 is fixed, for example, to the center of the printed circuit board 1U14 in the long side direction (first direction DR1). From a different perspective, one end of each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 is fixed to a central portion between the first terminal 2a and the third terminal 2c in the first direction DR1. One end of each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 is fixed, for example, to both ends of the printed circuit board 1U14 in the short side direction (third direction DR3). From a different perspective, each of the plurality of supporting members 51a and 51b is arranged so as to sandwich the plurality of capacitors 1U13 in each of the first direction DR1 and the third direction DR3.
  • each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 is fixed to, for example, the cooler 1U15.
  • the other end of each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 is spaced apart from each of the plurality of first phase first capacitors 1U13 in the second direction DR2 of the cooler 1U15, for example.
  • the third cooling part 15c is fixed to the third cooling part 15c.
  • each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 only needs to be in contact with the cooler 1U15, and does not need to be fixed to the cooler 1U15.
  • the other end of each of the plurality of support members 51a, 51b in the second direction DR2 should just be in contact with the third cooling part 15c.
  • the number of supporting members may be any number greater than or equal to one.
  • one support member may be disposed at the center in the first direction DR1 and only on one side with respect to the capacitor 1U13 in the third direction DR3.
  • the natural vibration frequency at which the printed circuit board 1U14 vibrates when vibration is applied to the power conversion device 103 is determined by the support member 51a. This results in a shift to a higher frequency side than the state before 51a is placed.
  • the amount of deformation of the printed circuit board 1U14 is reduced compared to the power conversion device 100 that does not include at least one support member 51a, so the printed circuit board 1U14 is less likely to be damaged. It is expected that the life of the substrate 1U14 will be extended.
  • the deformation of the printed circuit board 1U14 is further reduced compared to the power conversion device 103 that includes only one support member 51a. Can be suppressed.
  • the power conversion device 103 may include three or more support members arranged at intervals in at least one of the first direction DR1 and the third direction DR3.
  • the shape of the support member 51a is, for example, cylindrical, but is not limited to this.
  • the shape of the support member 51a may be, for example, a polygonal prism such as a square prism or a hexagonal prism.
  • the support member 51a may be provided as a terminal block that can be mounted on the printed circuit board 1U14.
  • any method may be used to fix the one end of the support member 51a in the second direction DR2 to the printed circuit board 1U14, such as fastening with screws, caulking, or soldering.
  • the fixing method may be any arbitrary method, such as fastening with screws, caulking, or soldering. .
  • the support member 51a may be composed of one member, or may be composed of a plurality of members.
  • the material constituting the support member 51a may be any material as long as it can suppress fluctuations in the relative position of the printed circuit board 1U14 with respect to the cooler 1U15 in the second direction DR2, and examples thereof include stainless steel, brass, and aluminum. and resin materials such as nylon and polyphenylene sulfide (PPS).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the power conversion device 103 is the same as that of the second or fourth embodiment, except that it further includes at least one support member 51a fixed to the central portion of the printed circuit board 1U14 in the long side direction (first direction DR1). It may have the same configuration as the power conversion device. For example, in the power conversion device 103, at least one support member 51a may be in contact with the fourth cooling section 15c1 or the fifth cooling section 15c2 shown in FIG. 6.
  • a printed circuit board having a first surface; at least one capacitor mounted on the first surface of the printed circuit board; an input-side semiconductor module and an output-side semiconductor that are arranged to sandwich the at least one capacitor in a first direction along the first surface and are electrically connected to each other via the at least one capacitor; Equipped with a module, A power conversion device, wherein the printed circuit board is removably supported by each of the input-side semiconductor module and the output-side semiconductor module.
  • the first cooling unit and the second cooling unit constitute a cooler as mutually identical members, The power conversion device according to [Additional Note 2], wherein the cooler has a portion spaced apart from the at least one capacitor in the second direction.
  • the printed circuit board further includes a first terminal and a second terminal that are electrically connected to the input-side semiconductor module and have different potentials from each other,
  • the power conversion device according to any one of [Appendix 1] to [Appendix 6], wherein a slit is formed in the printed circuit board between the first terminal and the second terminal.
  • the printed circuit board further includes a first conductor pattern and a second conductor pattern that are spaced apart from each other in a second direction perpendicular to the first surface and have different potentials from each other, Any of [Appendix 1] to [Appendix 7], wherein the area of the region of the second conductor pattern that faces the first conductor pattern in the second direction is 20% or more of the area of the second conductor pattern.
  • the power conversion device according to claim 1.
  • the at least one capacitor is a plurality of capacitors; Any one of [Appendix 1] to [Appendix 8], wherein each of the plurality of capacitors has a portion that overlaps each of the input-side semiconductor module and the output-side semiconductor module when viewed from the first direction.
  • the printed circuit board further has a second surface located opposite to the first surface, The power conversion device according to any one of [Appendix 1] to [Appendix 9], further comprising at least one capacitor mounted on the second surface of the printed circuit board.
  • the printed circuit board has at least one support member located on the first surface, The power conversion device according to any one of [Appendix 1] to [Appendix 10], wherein the support member is in contact with the cooling section.
  • 1U 1st phase unit group 1U1 1st phase 1st power inverter circuit unit, 1U2 1st phase 2nd power inverter circuit unit, 1U3 1st phase 3rd power inverter circuit unit, 1U11 1st phase 1st input side semiconductor module , 1U12 1st phase 1st output side semiconductor module, 1U13 1st phase 1st phase 1st capacitor, 1U14 Printed circuit board, 1U15 Cooler, 1U21 1st phase 2nd input side semiconductor module, 1U22 1st phase 2nd output side Semiconductor module, 1U23 1st phase 2nd capacitor, 1U31 1st phase 3rd input side semiconductor module, 1U32 1st phase 3rd output side semiconductor module, 1U33 1st phase 3rd capacitor, 1U16 1st phase input side semiconductor module, 1U17 1st phase output side semiconductor module, 1U18, 1U19 capacitor, 1V 2nd phase unit group, 1W 3rd phase unit group, 2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

コンデンサの交換が容易であり、かつコンデンサと他の電子部品との間で接続不良が生じにくい電力変換装置を提供する。電力変換装置（１００）は、第１面（１４ａ）を有するプリント基板（１Ｕ１４）と、プリント基板（１Ｕ１４）の第１面（１４ａ）に実装されている少なくとも１つのコンデンサ（１Ｕ１３）と、第１面（１４ａ）に沿った第１方向（ＤＲ１）において少なくとも１つのコンデンサ（１Ｕ１３）を挟むように配置されており、かつ少なくとも１つのコンデンサ（１Ｕ１３）を介して互いに電気的に接続されている入力側半導体モジュール（１Ｕ１１）及び出力側半導体モジュール（１Ｕ１２）とを備える。プリント基板（１Ｕ１４）は、入力側半導体モジュール（１Ｕ１１）及び出力側半導体モジュール（１Ｕ１２）の各々によって着脱可能に支持されている。

Description

電力変換装置
　本開示は、電力変換装置に関する。
　従来、入力側の半導体素子と出力側の半導体素子との間に電気的に接続されるコンデンサが入力側及び出力側の各半導体素子が実装されている基板とは異なる基板に実装されており、かつコンデンサが実装されている基板が半導体素子が実装されている基板に対して着脱可能とされている電力変換装置がある。このような電力変換装置では、半導体素子が実装されている基板に対してコンデンサが実装されている基板を着脱することにより、コンデンサが半導体素子と同じ基板に実装されている電力変換装置と比べて、コンデンサの交換が容易に行われ得る。
　特許第６１９０１８３号公報（特許文献１）に記載の電源システムでは、複数のコンデンサが実装されている基板が、コネクタを介して電源が実装されている電源基板と着脱可能に接続されている。
特許第６１９０１８３号公報
　特許文献１に記載の電源システムでは、コンデンサ基板は、コネクタにより、片持ち状態で電源基板に支持されている。コンデンサ基板は、コネクタを介して電源基板と接続されている部分と、当該部分から外側に突出している部分とを有し、コンデンサは後者の部分に実装されている。そのため、コネクタとコンデンサ基板との接続部に応力が加わり、コンデンサと電源基板に実装された電源等の電子部品との間で接続不良が引き起こされるおそれがある。
　本開示の主たる目的は、コンデンサの交換が容易であり、かつコンデンサと他の電子部品との間で接続不良が生じにくい電力変換装置を提供することにある。
　本開示に係る電力変換装置は、第１面を有するプリント基板と、プリント基板の第１面に実装されている少なくとも１つのコンデンサと、第１面に沿った第１方向において少なくとも１つのコンデンサを挟むように配置されており、かつ少なくとも１つのコンデンサを介して互いに電気的に接続されている入力側半導体モジュール及び出力側半導体モジュールとを備える。プリント基板は、入力側半導体モジュール及び出力側半導体モジュールの各々によって着脱可能に支持されている。
　本開示によれば、コンデンサの交換が容易であり、かつコンデンサと他の電子部品との間で接続不良が生じにくい電力変換装置を提供できる。
実施の形態１に係る電力変換装置の回路図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の斜視図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の側面図である。 実施の形態１に係る電力変換装置のコンデンサ及びプリント基板を示す斜視図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の変形例の回路図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の他の変形例の側面図である。 実施の形態２に係る電力変換装置のプリント基板の第１導体パターンを示す断面図である。 実施の形態２に係る電力変換装置のプリント基板の第２導体パターンを示す断面図である。 実施の形態３に係る電力変換装置の側面図である。 実施の形態４に係る電力変換装置の側面図である。 実施の形態５に係る電力変換装置の側面図である。 実施の形態５に係る電力変換装置のコンデンサ及びプリント基板を示す斜視図である。
　以下、実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下では、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　＜電力変換装置の構成＞
　図１に示されるように、実施の形態１に係る電力変換装置１００は、三相電力変換装置として構成されている。
　図１に示されるように、電力変換装置１００は、第１相ユニット群１Ｕと、第２相ユニット群１Ｖと、第３相ユニット群１Ｗとを備える。第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相およびＷ相の入力および出力を行うように構成されている。第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々は、複数の電力変換回路ユニットを含む。複数の電力変換回路ユニットの各々は、電力変換回路を構成する複数の電子部品を含む。好ましくは、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗは、互いに同等の構成を有している。ここでは、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの代表として、第１相ユニット群１Ｕについて説明する。
　図１に示されるように、第１相ユニット群１Ｕは、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１と、第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２と、第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３とを含む。図１では、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１の構成要素は、破線によって囲まれている。第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２の構成要素は、一点鎖線によって囲まれている。第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３の構成要素は、二点鎖線によって囲まれている。第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１、第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２、及び第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３の各々は、１相１並列分の電力変換回路ユニットとして構成されている。第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１、第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２、及び第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３は、互いに並列に接続されている。
　なお、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの各々において、電力変換回路ユニットの並列数は、電力変換装置１００の仕様に応じて任意に選択され得る。各相の電力変換回路ユニットの並列数は、例えば２であってもよい。例えば、第１相ユニット群１Ｕは、互いに並列に接続されている第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１および第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２によって構成されていてもよい。
　好ましくは、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１、第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２、及び第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３の各々は、互いに同等の構成を有している。好ましくは、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの各々の電力変換回路ユニットは、互いに同等の構成を有している。ここでは、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの各々の電力変換回路ユニットの代表として、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１について説明する。
　図２に示されるように、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１は、例えば、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２と、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３と、プリント基板１Ｕ１４と、冷却器１Ｕ１５とを含む。
　第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を介して互いに電気的に接続されている。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、第１方向ＤＲ１に互いに間隔を空けて配置されている。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、第１方向ＤＲ１において複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を挟むように配置されている。
　なお、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１は、少なくとも１つの第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を含んでいればよい。この場合、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、第１方向ＤＲ１において少なくとも１つの第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を挟むように配置されていればよい。また、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１が複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を含んでいる場合において、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３のうちの少なくとも１つを第１方向ＤＲ１に挟むように配置されていればよい。
　第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々は、例えば冷却器１Ｕ１５に着脱可能に支持されている。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々は、例えばねじによって冷却器１Ｕ１５に固定されている。冷却器１Ｕ１５は、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と接続されている第１冷却部１５ａと、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２と接続されている第２冷却部１５ｂとを含む。好ましくは、第１冷却部１５ａ及び第２冷却部１５ｂの各々は、例えば放熱グリスまたは放熱シートを介して第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１又は第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２と接続されている。
　第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１および第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、一方がコンバータとして機能するときに他方がインバータとして機能するように構成されている。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１および第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、例えば、２つの絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が１つのパッケージに内蔵された２ｉｎ１パッケージによって構成されている。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１および第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、２ｉｎ１パッケージに限られず、１ｉｎ１パッケージ等が用いられてもよい。この場合には、各パッケージ間は、例えば、バスバーによって接続される。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１および第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）またはトランジスタによって構成されていてもよい。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、汎用の半導体モジュールとして準備され得る。
　図３に示されるように、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々は、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２、及び冷却器１Ｕ１５の各々と間隔を空けて配置されている。好ましくは、各第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、他の部品と接触していない。このようにすれば、各第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、他の部品から振動及び熱の影響を受けにくい。なお、各第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、弾性を有するスペーサを介して隣り合う他の部品、例えば第１相第１コンデンサ１Ｕ１３、プリント基板１Ｕ１４、及び冷却器１５等、と接続されていてもよい。また、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、高い熱伝導性を有するスペーサを介して冷却器１Ｕ１５と接続されていてもよい。第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が冷却器１Ｕ１５と接続される場合、冷却器１Ｕ１５の温度は第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の温度以下とすることで、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は冷却器１Ｕ１５によって冷却され得る。
　複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々は、平滑コンデンサとして機能するように構成されている。第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、例えば、フィルムコンデンサおよび電解コンデンサ等である。第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の種類は、用途に応じて適宜に決められてもよい。プリント基板１Ｕ１４には、複数のコンデンサが直列または並列に接続された状態で実装されていてもよい。第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、例えば、はんだによってプリント基板１Ｕ１４に実装されている。なお、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、例えばかしめ接合などの他の実装方法によりプリント基板１Ｕ１４に実装されていてもよい。
　複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々は、リードタイプのコンデンサであってもよい。つまり、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々は複数のリードを備え、プリント基板１Ｕ１４に形成された複数の貫通孔の各々に通された各リードがはんだにより固定されていてもよい。あるいは、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々は、表面実装タイプのコンデンサであってもよい。つまり、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々はプリント基板１Ｕ１４の第１面１４ａと対向する実装面を有し、プリント基板１Ｕ１４の第１面１４ａとそれ上に配置された第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の実装面とがはんだにより固定されていてもよい。
　図３に示されるように、プリント基板１Ｕ１４は、第１面１４ａと、第１面１４ａとは反対側に位置する第２面１４ｂとを有する。第１面１４ａは、冷却器１Ｕ１５を向いている。第１面１４ａは、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２、及び冷却器１Ｕ１５の各々の一部と対向している。第１面１４ａ及び第２面１４ｂの各々は、第１方向ＤＲ１に沿っている。本明細書では、第１面１４ａと直交する方向を第２方向ＤＲ２とし、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２の各々と直交する方向を第３方向ＤＲ３とする。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、プリント基板１Ｕ１４に対して第１面１４ａ側に配置されている。複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、プリント基板１Ｕ１４の第１面１４ａに実装されている。プリント基板１Ｕ１４の第２面１４ｂには、例えばコンデンサ等の電子部品が実装されていない。
　プリント基板１Ｕ１４は、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々に着脱可能に支持されている。つまり、プリント基板１Ｕ１４は、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々により、両持ち状態で支持されている。
　図３に示されるように、プリント基板１Ｕ１４は、第１部分１４ｃ、第２部分１４ｄ、及び第３部分１４ｅを有している。第１部分１４ｃは、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１に着脱可能に接続されている。第１部分１４ｃは、第２方向ＤＲ２において第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と対向している。第１部分１４ｃは、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と電気的に接続されている。第２部分１４ｄは、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２に着脱可能に接続されている。第２部分１４ｄは、第２方向ＤＲ２において第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２と対向し、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２と電気的に接続されている。第３部分１４ｅは、第１方向ＤＲ１において第１部分１４ｃと第２部分１４ｄとの間に位置する。第１部分１４ｃ、第２部分１４ｄ、及び第３部分１４ｅの各々の表面の一部が、第１面１４ａを成している。第１部分１４ｃ、第２部分１４ｄ、及び第３部分１４ｅの各々の表面の他の一部が、第２面１４ｂを成している。複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、プリント基板１Ｕ１４の第３部分１４ｅの第１面１４ａに実装されている。第１部分１４ｃ及び第２部分１４ｄの各々は、例えばプリント基板１Ｕ１４の第１方向ＤＲ１の端部である。
　第１部分１４ｃは、第１端子２ａ及び第２端子２ｂを介して第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と電気的に接続されている。第１端子２ａ及び第２端子２ｂは、互いに異なる電位とされる。第１端子２ａ及び第２端子２ｂの一方がプラス電位側端子であり、第１端子２ａ及び第２端子２ｂの他方がマイナス電位側端子である。
　第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々は、プリント基板１Ｕ１４の第１部分１４ｃ及び第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１の少なくともいずれか一方に着脱可能に固定されている。例えば、第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々は、第１部分１４ｃに着脱不能に固定されており、第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１に着脱可能に固定されている。プリント基板１Ｕ１４は、第１半導体モジュール１Ｕ１１に直接固定されるのではなく、第１端子２ａ及び第２端子２ｂを介して第１半導体モジュール１Ｕ１１に固定されている。これにより、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間の絶縁距離を確保でき、また第１半導体モジュール１Ｕ１１の各端子との接触抵抗値を低減しあるいは安定化することができる。第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々をプリント基板１Ｕ１４又は第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１に固定する方法は、特に制限されない。例えば、第１部分１４ｃには、第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々が通されて、かしめ加工やはんだ付けなどにより固定されるためのビアホールが形成されている。第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１には、第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々と接触してこれらと電気的に接続される端子部と、ボルトが螺合するための雌ネジ部とが形成されている。図４で示した構成では、第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々の穴部を第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１の雌ネジ部の位置を合わせた上で、ボルトを締めることにより、プリント基板１Ｕ１４、第１端子２ａ及び第２端子２ｂ、ならびに第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１を互いに固定できる。ボルトの脱着作業により、プリント基板１Ｕ１４の設置及び交換を容易に実施することができる。また、ボルトの脱着作業は、電力変換装置１００の第２方向ＤＲ２における一方の面（例えば、後述のように電力変換装置１００が制御盤に適用される場合には、制御盤の正面側を向いた面）上でのみ行えば足りるため、メンテンナンス時などの作業が容易になる。なお、第１端子２ａ及び第２端子２ｂの各々は、第１部分１４ｃ及び第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１のそれぞれに着脱可能に固定されていてもよい。
　図４に示されるように、第１端子２ａ及び第２端子２ｂは、互いに間隔を空けて配置されている。第１端子２ａ及び第２端子２ｂは、例えば第１方向ＤＲ１において互いに間隔を空けて配置されている。好ましくは、第１部分１４ｃには、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間にスリット１４ｆが形成されている。スリット１４ｆは、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間を最短距離で結ぶ仮想直線を横切るように形成されている。スリット１４ｆが形成されていることにより、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間の沿面距離は、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間を最短距離（仮想直線の長さ）よりも長い。第２方向ＤＲ２から視て、スリット１４ｆは、例えば長手方向と短手方向とを有している。スリット１４ｆの長手方向は、例えば上記仮想直線と直交する。
　第２部分１４ｄは、第３端子２ｃ及び第４端子２ｄを介して第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２と電気的に接続されている。第３端子２ｃ及び第４端子２ｄは、第１端子２ａ及び第２端子２ｂと同等の構成を有していればよい。第３端子２ｃ及び第４端子２ｄは、互いに異なる電位とされる。第３端子２ｃ及び第４端子２ｄの一方がプラス電位側端子であり、第３端子２ｃ及び第４端子２ｄの他方がマイナス電位側端子である。
　第３端子２ｃ及び第４端子２ｄの各々は、プリント基板１Ｕ１４の第２部分１４ｄ及び第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の少なくともいずれか一方に着脱可能に固定されている。例えば、第３端子２ｃ及び第４端子２ｄの各々は、第２部分１４ｄに着脱不能に固定されており、第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２に着脱可能に固定されている。第３端子２ｃ及び第４端子２ｄの各々をプリント基板１Ｕ１４又は第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２に固定する方法も、特に制限されない。
　図４に示されるように、第３端子２ｃ及び第４端子２ｄは、互いに間隔を空けて配置されている。第３端子２ｃ及び第４端子２ｄは、例えば第１方向ＤＲ１において互いに間隔を空けて配置されている。好ましくは、第２部分１４ｄには、第３端子２ｃと第４端子２ｄとの間にスリット１４ｆが形成されている。スリット１４ｆは、第３端子２ｃと第４端子２ｄとの間を最短距離で結ぶ仮想直線を横切るように形成されている。スリット１４ｆが形成されていることにより、第３端子２ｃと第４端子２ｄとの間の沿面距離は、第３端子２ｃと第４端子２ｄとの間を最短距離（仮想直線の長さ）よりも長い。第２方向ＤＲ２から視て、スリット１４ｆは、例えば長手方向と短手方向とを有している。スリット１４ｆの長手方向は、例えば上記仮想直線と直交する。
　第１端子２ａ、第２端子２ｂ、第３端子２ｃ、及び第４端子２ｄを構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、例えば銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）を含む。図４に示されるように、各端子の外形形状は、例えば円柱状であるが、これに限られるものではなく、四角柱などの多角柱形状などでもよい。
　プリント基板１Ｕ１４の第１面１４ａには、例えば第１相第１コンデンサ１Ｕ１３のみが実装されている。なお、第１面１４ａには、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３に加え、他の電子部品が実装されていてもよい。例えば、半導体モジュールがスイッチング動作する際に発生するサージ電圧を抑制するためのスナバ回路に用いる抵抗器及びコンデンサの少なくともいずれかが第１面１４ａにさらに実装されていてもよい。
　プリント基板１Ｕ１４は、例えば第２方向ＤＲ２に積層された複数の導体パターンを含む多層基板である。プリント基板１Ｕ１４に含まれる複数の導体パターンの各々の形状は、特に制限されない。
　上述のように、冷却器１Ｕ１５は、第１冷却部１５ａと、第２冷却部１５ｂとを有する。図３に示される冷却器１Ｕ１５は、第１方向ＤＲ１において第１冷却部１５ａと第２冷却部１５ｂとの間を接続している第３冷却部１５ｃをさらに有する。第３冷却部１５ｃは、第２方向ＤＲ２において複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々と間隔を空けて配置されている。複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々は、高い熱伝導性を有するスペーサを介して冷却器１Ｕ１５の第３冷却部１５ｃと接続されていてもよい。第１冷却部１５ａ、第２冷却部１５ｂ、及び第３冷却部１５ｃは、例えば互いに同一の部材として冷却器１Ｕ１５を構成している。
　冷却器１Ｕ１５は、第１相ユニット群１Ｕにおいて生じた熱を放熱し得る限りにおいて、任意の構成を有していればよい。冷却器１Ｕ１５は、例えばベース部と複数のフィン部とを備えるヒートシンクであってもよい。複数のフィン部は、冷却ファンの送風路上に配置されていてもよい。複数のフィン部は、第１方向ＤＲ１に沿って延びており、第３方向ＤＲ３に間隔を隔てて配置されていてもよい。冷却ファンは第１方向ＤＲ１に送風する。冷却器１Ｕ１５は、冷却ファンによって生じた空気の流れを複数のフィン部の周囲に集約させるための吸気側風洞及び排気側風洞を有していてもよい。冷却ファンの数及び配置は、特に制限されない。冷却ファンは、冷却器１Ｕ１５に対して吸気側及び排気側の少なくとも一方に配置されていればよく、例えば両方に配置されていてもよい。冷却器１Ｕ１５には、ヒートパイプが埋め込まれていてもよい。
　上述のように、第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２及び第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３の各々は、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１と同等の構成を有していることが好ましい。
　第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２は、図１に示される第１相第２入力側半導体モジュール１Ｕ２１、第１相第２出力側半導体モジュール１Ｕ２２、及び第１相第２コンデンサ１Ｕ２３と、図示されないプリント基板及び冷却器とを含む。第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３は、図１に示される第１相第３入力側半導体モジュール１Ｕ３１、第１相第３出力側半導体モジュール１Ｕ３２、及び第１相第３コンデンサ１Ｕ３３と、図示されないプリント基板及び冷却器とを含む。
　より好ましくは、第１相第１電力変換回路ユニット１Ｕ１、第１相第２電力変換回路ユニット１Ｕ２、及び第１相第３電力変換回路ユニット１Ｕ３の各々は、第３方向ＤＲ３において上記記載順に隣り合うように配置されている。
　上述のように、第２相ユニット群１Ｖ及び第３相ユニット群１Ｗの各々は、第１相ユニット群１Ｕと同等の構成を有していることが好ましい。
　第２相ユニット群１Ｖは、第２相第１電力変換回路ユニットと、第２相第２電力変換回路ユニットと、第２相第３電力変換回路ユニットとを含む。好ましくは、第２相第１電力変換回路ユニット、第２相第２電力変換回路ユニット、及び第２相第３電力変換回路ユニットは、第３方向ＤＲ３において上記記載順に隣り合うように配置されている。第３相ユニット群１Ｗは、第３相第１電力変換回路ユニットと、第３相第２電力変換回路ユニットと、第３相第３電力変換回路ユニットとを含む。好ましくは、第３相第１電力変換回路ユニット、第３相第２電力変換回路ユニット、及び第３相第３電力変換回路ユニットは、第３方向ＤＲ３において上記記載順に隣り合うように配置されている。好ましくは、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々は、第３方向ＤＲ３において上記記載順に隣り合うように配置されている。
　第１相ユニット群１Ｕの第１相第１コンデンサ１Ｕ１３、第１相第２コンデンサ１Ｕ２３、及び第１相第３コンデンサ１Ｕ３３の各々は、互いに並列に接続されている。第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々の電力変換回路ユニットに含まれるコンデンサ（平滑コンデンサ）は、互いに並列に接続されている。これにより、各コンデンサは同電位に保たれている。
　なお、第１相ユニット群１Ｕの第１相第１コンデンサ１Ｕ１３、第１相第２コンデンサ１Ｕ２３、及び第１相第３コンデンサ１Ｕ３３の各々は、同一のプリント基板１Ｕ１４に実装されていてもよい。さらに、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々の電力変換回路ユニットに含まれるコンデンサ（平滑コンデンサ）は、同一のプリント基板１Ｕ１４に実装されていてもよい。
　＜電力変換装置の適用例＞
　本実施の形態に係る電力変換装置１００は、エレベータ用の制御盤に適用され得る。エレベータの制御盤は、かごが移動する昇降路の上方に配置する機械室内、又は昇降路内に設置される。
　エレベータの制御盤において、電力変換装置１００は、入力リアクトルＲ１を介して外部交流電源ＰＷ（例えば商用電源。以下、単に電源と記載する）から供給された電力（例えば、三相交流電力）を巻上機Ｍに適した電力（例えば、三相交流電力）に変換する。変換された電力は、出力リアクトルＲ２を介して巻上機Ｍに供給される。
　この場合、電源ＰＷから入力リアクトルＲ１を介して電力変換装置１００に入力された三相交流電力は、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの各々に分流される。分流された交流電力は、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの各々において直流電力に変換された後に平滑化される。平滑化された直流電力は、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖおよび第３相ユニット群１Ｗの各々において交流電力に変換された後に合流し、三相交流電力として出力リアクトルＲ２を経由して巻上機Ｍに出力される。
　第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々の入力側半導体モジュールは、交流電力を直流電力に変換するコンバータとして機能する。第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々の出力側半導体モジュールは、直流電力を交流電力に変換するインバータとして機能する。第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々のコンデンサは、平滑コンデンサとして機能する。
　さらに電力変換装置１００は、巻上機Ｍで発生する回生電力を電源ＰＷを充電するのに適した電力に変換する。変換された電力は、電源ＰＷに供給される。
　この場合、第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々の出力側半導体モジュールを含む上記他の一部は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路として機能する。第１相ユニット群１Ｕ、第２相ユニット群１Ｖ、及び第３相ユニット群１Ｗの各々の入力側半導体モジュールを含む上記一部は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路として機能する。電力変換装置１００は、巻上機Ｍから発生する回生電力を入力リアクトルＲ１を経由させて電源ＰＷに戻す。
　なお、電力変換装置１００は、エレベータ用の制御盤以外の用途にも適用され得る。電力変換装置１００は、例えば汎用インバータまたは空気調和機のインバータ等にも適用され得る。
　＜電力変換装置の効果＞
　電力変換装置１００において、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が実装されているプリント基板１Ｕ１４は、第１方向ＤＲ１において第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を挟むように配置されている第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々によって支持されているため、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３と第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々との間で接続不良が生じにくい。電力変換装置１００では、コンデンサが実装されている基板がコネクタによって片持ち状態で支持されている電力変換装置と比べて、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３と他の電子部品との接続不良が生じにくい。特に、電力変換装置１００の使用時又は輸送時等においてプリント基板１Ｕ１４に振動が加わる場合にも、電力変換装置１００では第１相第１コンデンサ１Ｕ１３と第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々との間で接続不良が生じにくい。
　さらに電力変換装置１００では、平滑コンデンサである第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が実装されているプリント基板１Ｕ１４は、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々によって着脱可能に支持されている。そのため、電力変換装置１００では、平滑コンデンサが半導体素子と同じ基板に実装されている電力変換装置と比べて、平滑コンデンサの交換が容易に行われ得る。
　例えば、平滑コンデンサが電解コンデンサである場合、その寿命は１０～１５年程度である。電力変換装置１００が平滑コンデンサの寿命よりも長期間使用される場合には、平滑コンデンサの交換作業が必要となる。このような場合にも、電力変換装置１００によれば、プリント基板１Ｕ１４の着脱のみによって平滑コンデンサを交換できる。
　また、電力変換装置１００では、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２が冷却器１Ｕ１５に着脱可能に支持されている。これにより、電力変換装置１００の電力容量を変化させる必要が生じた場合にも、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１、第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２、及びプリント基板１Ｕ１４を容易に交換できる。
　また、電力変換装置１００では、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々が第１方向ＤＲ１において第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を挟むように配置されている。異なる観点から言えば、第１方向ＤＲ１から視て、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の少なくとも一部は、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々と重なるように配置されている。そのため、電力変換装置１００の第２方向ＤＲ２の長さ（厚さ）は、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々が第１方向ＤＲ１において第１相第１コンデンサ１Ｕ１３を挟むように配置されていない場合と比べて、短く（薄く）なる。
　電力変換装置１００では、第１冷却部１５ａ及び第２冷却部１５ｂは、第２方向ＤＲ２においてプリント基板１Ｕ１４に対して第１相第１コンデンサ１Ｕ１３側に配置されており、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は第１冷却部１５ａ及び第２冷却部１５ｂと間隔を空けて配置されている。そのため、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は、第１冷却部１５ａ及び第２冷却部１５ｂが振動したときにもその影響を受けにくい。
　特に、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が他の電子部品とも接触していない場合、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は当該電子部品が振動したときにもその影響を受けにくく、また当該電子部品から第１相第１コンデンサ１Ｕ１３への入熱が抑制される。
　電力変換装置１００では、プリント基板１Ｕ１４に複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が実装されている。プリント基板１Ｕ１４に実装される第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の数は、電力変換装置１００に求められる容量に応じて任意に設定され得る。
　電力変換装置１００では、互いに異なる電位とされる第１端子２ａと第２端子２ｂとの間にスリット１４ｆが形成されているため、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間の沿面距離が第１端子２ａと第２端子２ｂとの間を最短距離（仮想直線の長さ）よりも長くなる。第１端子２ａと第２端子２ｂとの間の沿面距離が第１端子２ａと第２端子２ｂとの間を電気的に絶縁するために必要とされる距離以上となるように設けられる。これにより、第１端子２ａと第２端子２ｂとを互いに電気的絶縁しながらも、第１端子２ａと第２端子２ｂとの間を最短距離を第１端子２ａと第２端子２ｂとの間を電気的に絶縁するために必要とされる距離よりも短くすることができるため、プリント基板１Ｕ１４を小型化できる。
　なお、電力変換装置１００は、図１に示される電力変換回路に代えて、図５に示される電力変換回路を構成するように設けられていてもよい。
　図５に示される電力変換装置１００は、第１相ユニット１０Ｕ、第２相ユニット１０Ｖ、及び第３相ユニット１０Ｗの各々を備える。第１相ユニット１０Ｕ、第２相ユニット１０Ｖ、及び第３相ユニット１０Ｗの各々が、１相３並列分の１つの電力変換回路ユニットを構成している。図５に示される電力変換装置１００は、第１相ユニット１０Ｕ、第２相ユニット１０Ｖ、及び第３相ユニット１０Ｗの各々が１つの平滑コンデンサのみを含む点で、図１に示される電力変換装置１００とは異なっている。図５に示される電力変換装置１００では、１つの電力変換回路ユニットとしての第１相ユニット１０Ｕが、入力側半導体モジュールとしての第１相入力側半導体モジュール１Ｕ１６と、出力側半導体モジュールとしての第１相出力側半導体モジュール１Ｕ１７と、第１相コンデンサ１Ｕ１８とを有している。
　この場合、第１相入力側半導体モジュール１Ｕ１６、第１相出力側半導体モジュール１Ｕ１７、及び第１相コンデンサ１Ｕ１８の各々の相対的な位置関係及び接続関係は、図２～図４に示される第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１、第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２、及び第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々のそれらと同等とされていればよい。
　図６に示されるように、電力変換装置１００の冷却器１Ｕ１５は、第１冷却部１５ａと、第２冷却部１５ｂの２つの冷却器により構成されていてもよい。第１冷却部１５ａは、第１冷却部１５ａと、第１方向ＤＲ１において第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１の近くに配置されている複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々と間隔を空けて配置されている第４冷却部１５ｃ１とにより構成されていてもよい。第２冷却部１５ｂは、第２冷却部１５ｂと、第１方向ＤＲ１において第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の近くに配置されている複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々と間隔を空けて配置されている第５冷却部１５ｃ２とにより構成されていてもよい。つまり、第１冷却部１５ａと第２冷却部１５ｂとは、互いに別部材であってもよい。
　第１冷却部１５ａ及び第２冷却部１５ｂの各々の熱容量は、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々の発熱量に応じて任意に設定され得る。第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１の発熱量が第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の発熱量よりも多い場合、図６に示されるように、第１冷却部１５ａの熱容量は、第２冷却部１５ｂの熱容量よりも大きく設けられていることが好ましい。
　図６に示される冷却器１Ｕ１５は、図３に示される冷却器１Ｕ１５と比べて、加工性（可搬性及び取り付け性）が向上する。また、図６に示される冷却器１Ｕ１５では、熱容量が相対的に小さい第２冷却部１５ｂに、安価な冷却器を採用し得る。
　実施の形態２．
　実施の形態２に係る電力変換装置は、実施の形態１に係る電力変換装置１００と基本的に同様の構成を備え同様の効果を奏するが、図７及び図８に示されるように、プリント基板１Ｕ１４が互いに異なる電位とされる第１導体パターン４１及び第２導体パターン４２をさらに有し、第２導体パターン４２のうち第２方向ＤＲ２において第１導体パターン４１と対向する領域の面積が第２導体パターン４２の面積の２０％以上であることが特定されている点で、実施の形態１に係る電力変換装置１００とは異なる。ここでは、実施の形態２に係る電力変換装置が実施の形態１に係る電力変換装置１００とは異なる点を主に説明する。なお、図７では、図８に示される第２導体パターン４２の外縁部が破線で示されている。図８では、図７に示される第１導体パターン４１の外縁部が破線で示されている。
　第１導体パターン４１及び第２導体パターン４２は、第２方向ＤＲ２において互いに間隔を空けて配置されている。第１導体パターン４１及び第２導体パターン４２の各々は、絶縁膜４３に覆われており、絶縁膜４３によって互いに電気的に絶縁されている。
　第１導体パターン４１は、図示しないビアホール等を介して第１端子２ａと電気的に接続されている。つまり、第１導体パターン４１は、第１端子２ａ等を介して第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と電気的に接続されている。さらに第１導体パターン４１は、図示しないビアホール等を介して第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の一方の電極と電気的に接続されている。
　第２導体パターン４２は、図示しないビアホール等を介して第２端子２ｂと電気的に接続されている。つまり、第２導体パターン４２は、第２端子２ｂ等を介して第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２に電気的に接続されている。さらに第２導体パターン４２は、図示しないビアホール等を介して第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の他方の電極と電気的に接続されている。
　図７に示されるように、第１導体パターン４１のうち第２方向ＤＲ２において第２導体パターン４２と対向する領域の面積は、第１導体パターン４１の面積の２０％以上である。図８に示されるように、第２導体パターン４２のうち第２方向ＤＲ２において第１導体パターン４１と対向する領域の面積は、第２導体パターン４２の面積の２０％以上である。
　実施の形態２に係る電力変換装置では、第２導体パターン４２のうち第２方向ＤＲ２において第１導体パターン４１と対向する領域の面積が第２導体パターン４２の面積の２０％未満である場合と比べて、第１導体パターン４１と第２導体パターン４２とにより形成される容量が増え、寄生インダクタンス成分が低減される。寄生インダクタンス成分が低減されることで、入力側半導体モジュール及び出力側半導体モジュールがスイッチング動作した際に発生するサージ電圧が低減される。
　なお、実施の形態２に係る電力変換装置において、第１導体パターン４１及び第２導体パターン４２の各々の形状は、図７及び図８に示される形状に限定されるものではなく、任意に設定され得る。
　実施の形態３．
　実施の形態３に係る電力変換装置１０１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００と基本的に同様の構成を備え同様の効果を奏するが、図９に示されるように、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の第２方向ＤＲ２の長さＬ２が第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１及び第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２の各々の第２方向ＤＲ２の長さＬ１よりも長く、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の一部は第１方向ＤＲ１において第１冷却部１５ａと第２冷却部１５ｂとの間に配置されている点で、電力変換装置１００とは異なる。以下では、電力変換装置１０１が電力変換装置１００とは異なる点を主に説明する。
　図９に示される電力変換装置１０１では、実施の形態１に係る電力変換装置１００と比べて、１つの第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の２つの電極の各々の面積が大きく設定され得るため、１つの第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の容量が大きく設定され得る。その結果、電力変換装置１０１では、その平滑コンデンサの容量を電力変換装置１００と同等とした場合に、当該電力変換装置１００と比べて当該容量を実現するために必要とされる第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の数を減らすことができるため、プリント基板１Ｕ１４において第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が実装される第３部分１４ｅの面積を小型化できる。
　図９に示されるように、電力変換装置１０１では、第１冷却部１５ａと第２冷却部１５ｂとが互いに別部材であってもよい。言い換えると、冷却器１Ｕ１５は、互いに分離した第１冷却部１５ａと第２冷却部１５ｂとにより構成されていてもよい。このようにすれば、上記長さＬ２が上記長さＬ１に対して２倍程度に長い場合にも、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３は冷却器１Ｕ１５と接触せずに冷却器１Ｕ１５と間隔を空けて配置され得る。
　なお、電力変換装置１０１においても、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３が冷却器１Ｕ１５と間隔を空けて配置され得る限りにおいて、第１冷却部１５ａと第２冷却部１５ｂとが互いに同一の部材として冷却器１Ｕ１５を構成していてもよい。冷却器１Ｕ１５のうち第２方向ＤＲ２において第１相第１コンデンサ１Ｕ１３と対向する部分の第２方向ＤＲ２の厚さが、第１冷却部１５ａ及び第２冷却部１５ｂの各々の第２方向ＤＲ２の厚さよりも薄くてもよい。
　実施の形態４．
　図１０に示されるように、実施の形態４に係る電力変換装置１０２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００と基本的に同様の構成を備え同様の効果を奏するが、プリント基板１Ｕ１４の第２面１４ｂに実装されている少なくとも１つのコンデンサ１Ｕ１９をさらに備えている点で、電力変換装置１００とは異なる。以下では、電力変換装置１０２が電力変換装置１００とは異なる点を主に説明する。
　電力変換装置１０２は、例えば複数のコンデンサ１Ｕ１９を備える。複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々は、プリント基板１Ｕ１４の第３部分１４ｅに実装されている。複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々は、例えば第１相第１コンデンサ１Ｕ１３と並列に接続されている。第１相第１出力側半導体モジュール１Ｕ１２は、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及び複数のコンデンサ１Ｕ１９を介して、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１と電気的に接続されている。
　電力変換装置１０２では、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及び複数のコンデンサ１Ｕ１９の合成容量を電力変換装置１００の複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の合成容量と同等とした場合に、当該電力変換装置１００と比べて当該容量を実現するために必要とされる第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の数を減らすことができるため、プリント基板１Ｕ１４において第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及びコンデンサ１Ｕ１９が実装される第３部分１４ｅの面積を小型化できる。
　好ましくは、複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々の第２方向ＤＲ２の長さＬ３は、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々の第２方向ＤＲ２の長さＬ２よりも短い。このようにすれば、電力変換装置１０２の第２方向ＤＲ２の長さ（厚さ）は、複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々の第２方向ＤＲ２の長さが複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々の第２方向ＤＲ２の長さよりも長い場合と比べて、短く（薄く）なる。好ましくは、複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々の第２方向ＤＲ２の長さＬ３は、第１相第１入力側半導体モジュール１Ｕ１１の第２方向ＤＲ２の長さＬ１よりも短い。
　複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及び複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々は、リードタイプのコンデンサ又は表面実装のコンデンサであってもよい。
　好ましくは、複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々は、表面実装タイプのコンデンサである。このようにすれば、複数のコンデンサ１Ｕ１９の実装密度が高められる。また、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及び複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々がリードタイプのコンデンサである場合、一方の面上に後から実装されるコンデンサのリードが他方の面上において先に実装されたコンデンサの本体近くに配置される可能性が高く、その場合には後から実装されるコンデンサのリードをはんだによって他方の面上に固定することが困難となる。これに対し、複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々が表面実装タイプのコンデンサであれば、複数のコンデンサ１Ｕ１９は第１面１４ａ上に配置されないため、上記問題が生じにくい。
　なお、上記問題が生じないように、第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及び複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々が実装される領域の面積が十分大きく確保される場合には、複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３及び複数のコンデンサ１Ｕ１９の各々がリードタイプのコンデンサであってもよい。
　実施の形態５．
　図１１及び図１２に示されるように、実施の形態５に係る電力変換装置１０３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００と基本的に同様の構成を備え同様の効果を奏するが、プリント基板１Ｕ１４の長辺方向（第１方向ＤＲ１）の中央部に固定されている少なくとも１つの支持部材５１ａを更に備えている点で、電力変換装置１００とは異なる。以下では、電力変換装置１０３が電力変換装置１００とは異なる点を主に説明する。
　電力変換装置１０３は、プリント基板１Ｕ１４と冷却器１Ｕ１５との間に配置される複数の支持部材５１ａ，５１ｂを備える。複数の支持部材５１ａ，５１ｂの各々は、プリント基板１Ｕ１４と冷却器１Ｕ１５との間を電気的に接続するものではなく、第２方向ＤＲ２において冷却器１Ｕ１５に対するプリント基板１Ｕ１４の相対的な位置の変動を抑制するためのものである。異なる観点から言えば、複数の支持部材５１ａ，５１ｂの各々は、冷却器１Ｕ１５に対するプリント基板１Ｕ１４の固定強度を高めるためのものである。
　複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々は、第２方向ＤＲ２に沿って延びている。複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の長さは、複数のコンデンサ１Ｕ１３の各々の第２方向ＤＲ２の長さよりも長い。つまり、複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々は、各コンデンサ１Ｕ１３が冷却器１Ｕ１５に接触していない状態を保持し得る。
　複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の一端は、例えばプリント基板１Ｕ１４の長辺方向（第１方向ＤＲ１）の中央部に固定されている。異なる観点から言えば、複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の一端は、第１方向ＤＲ１において第１端子２ａと第３端子２ｃとの間の中央部に固定されている。複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の一端は、例えばプリント基板１Ｕ１４の短辺方向（第３方向ＤＲ３）の両端部に固定されている。異なる観点から言えば、複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々は、第１方向ＤＲ１及び第３方向ＤＲ３の各々において、複数のコンデンサ１Ｕ１３を挟むように配置されている。
　複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の他端は、例えば冷却器１Ｕ１５に固定されている。具体的には、複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の他端は、例えば冷却器１Ｕ１５のうち第２方向ＤＲ２において複数の第１相第１コンデンサ１Ｕ１３の各々と間隔を空けて配置されている部分、すなわち第３冷却部１５ｃに固定されている。
　なお、複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の他端は、冷却器１Ｕ１５に接触していればよく、冷却器１Ｕ１５に固定されていなくてもよい。複数の支持部材５１ａ、５１ｂの各々の第２方向ＤＲ２の他端は、第３冷却部１５ｃに接触していればよい。
　電力変換装置１０３において、支持部材の数は、１以上の任意の数であればよい。電力変換装置１０３では、１つの支持部材が、第１方向ＤＲ１の中央部であって第３方向ＤＲ３においてコンデンサ１Ｕ１３に対する一方の側にのみ配置されていてもよい。
　電力変換装置１０３では、少なくとも１つの支持部材５１ａによってプリント基板１Ｕ１４を冷却器１Ｕ１５に固定することにより、電力変換装置１０３に振動が加わった場合にプリント基板１Ｕ１４が振動する固有振動周波数が、支持部材５１ａを配置する前の状態よりも高周波側へ移動することになる。その結果、電力変換装置１０３では、少なくとも１つの支持部材５１ａを備えていない電力変換装置１００と比べて、プリント基板１Ｕ１４の変形量が減少するため、プリント基板１Ｕ１４が破損しにくく、その結果、プリント基板１Ｕ１４の長寿命化が期待される。また、図１１に示されるように、複数の支持部材５１ａ、５１ｂを備えている電力変換装置１０３では、１つの支持部材５１ａのみを備える電力変換装置１０３と比べて、プリント基板１Ｕ１４の変形をさらに抑制し得る。
　なお、電力変換装置１０３は、第１方向ＤＲ１及び第３方向ＤＲ３の少なくともいずれかにおいて互いに間隔を空けて配置されている３つ以上の支持部材を備えていてもよい。
　図１２に示されるように、支持部材５１ａの形状は、例えば円柱状であるが、これに限られるものではない。支持部材５１ａの形状は、例えば四角柱、六角柱などの多角柱形状であってもよい。また、支持部材５１ａは、プリント基板１Ｕ１４に実装可能な端子台として設けられていてもよい。
　支持部材５１ａの第２方向ＤＲ２の上記一端とプリント基板１Ｕ１４との固定方法は、任意の方法であればよいが、例えばねじ等による締結、かしめ、あるいははんだ付けである。支持部材５１ａの第２方向ＤＲ２の上記他端が冷却器１Ｕ１５に固定されている場合、その固定方法は、任意の方法であればよいが、例えばねじ等による締結、かしめ、あるいははんだ付けである。
　支持部材５１ａは、１つの部材により構成されていてもよいし、複数の部材の集合体として構成されていてもよい。支持部材５１ａを構成する材料は、第２方向ＤＲ２において冷却器１Ｕ１５に対するプリント基板１Ｕ１４の相対的な位置の変動を抑制し得る限りにおいて任意の材料であればよいが、例えば、ステンレス、真鍮、アルミなどの金属材料、及びナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂材料からなる群から選択される少なくともいずれかを含む。
　電力変換装置１０３は、プリント基板１Ｕ１４の長辺方向（第１方向ＤＲ１）の中央部に固定されている少なくとも１つの支持部材５１ａを更に備えている点を除き、実施の形態２または４に係る電力変換装置と同様の構成を備えていてもよい。例えば、電力変換装置１０３において、少なくとも１つの支持部材５１ａは、図６に示される第４冷却部１５ｃ１または第５冷却部１５ｃ２に接触していればよい。
［付記１］
　　第１面を有するプリント基板と、
　　前記プリント基板の前記第１面に実装されている少なくとも１つのコンデンサと、
　　前記第１面に沿った第１方向において前記少なくとも１つのコンデンサを挟むように配置されており、かつ前記少なくとも１つのコンデンサを介して互いに電気的に接続されている入力側半導体モジュール及び出力側半導体モジュールとを備え、
　　前記プリント基板は、前記入力側半導体モジュール及び前記出力側半導体モジュールの各々によって着脱可能に支持されている、電力変換装置。
［付記２］
　　前記入力側半導体モジュールと接続されている第１冷却部と、
　　前記出力側半導体モジュールと接続されている第２冷却部とをさらに備え、
　　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、前記第１面と直交する第２方向において前記プリント基板に対して前記少なくとも１つのコンデンサ側に配置されており、
　　前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１冷却部及び前記第２冷却部と間隔を空けて配置されている、［付記１］に記載の電力変換装置。
［付記３］
　　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、互いに同一の部材として冷却器を構成しており、
　　前記冷却器は、前記第２方向において前記少なくとも１つのコンデンサと間隔を空けて配置されている部分を有する、［付記２］に記載の電力変換装置。
［付記４］
　　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、互いに別部材である、［付記２］に記載の電力変換装置。
［付記５］
　　前記少なくとも１つのコンデンサの前記第２方向の長さは、前記入力側半導体モジュール及び前記出力側半導体モジュールの各々の前記第２方向の長さよりも長く、
　　前記少なくとも１つのコンデンサの一部は、前記第１方向において前記第１冷却部と前記第２冷却部との間に配置されている、［付記２］に記載の電力変換装置。
［付記６］
　　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、互いに別部材である、［付記５］に記載の電力変換装置。
［付記７］
　　前記プリント基板は、前記入力側半導体モジュールと電気的に接続されておりかつ互いに異なる電位とされる第１端子及び第２端子をさらに有し、
　　前記プリント基板には、前記第１端子と前記第２端子との間にスリットが形成されている、［付記１］～［付記６］のいずれかに記載の電力変換装置。
［付記８］
　　前記プリント基板は、前記第１面と直交する第２方向において互いに間隔を空けて配置されておりかつ互いに異なる電位とされる第１導体パターン及び第２導体パターンをさらに有し、
　　前記第２導体パターンのうち前記第２方向において前記第１導体パターンと対向する領域の面積は、前記第２導体パターンの面積の２０％以上である、［付記１］～［付記７］のいずれかに記載の電力変換装置。
［付記９］
　　前記少なくとも１つのコンデンサは、複数のコンデンサであり、
　　前記第１方向から視て、前記複数のコンデンサの各々は、前記入力側半導体モジュール及び前記出力側半導体モジュールの各々と重なる部分を有している、［付記１］～［付記８］のいずれかに記載の電力変換装置。
［付記１０］
　　前記プリント基板は、前記第１面とは反対側に位置する第２面をさらに有し、
　　前記プリント基板の前記第２面に実装されている少なくとも１つのコンデンサをさらに備える、［付記１］～［付記９］のいずれかに記載の電力変換装置。
［付記１１］
　　前記プリント基板は、前記第１面に位置する少なくとも１つの支持部材を有し、
　　前記支持部材は、前記冷却部と接触している、［付記１］～［付記１０］のいずれかに記載の電力変換装置。
　以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本開示の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
　１Ｕ　第１相ユニット群、１Ｕ１　第１相第１電力変換回路ユニット、１Ｕ２　第１相第２電力変換回路ユニット、１Ｕ３　第１相第３電力変換回路ユニット、１Ｕ１１　第１相第１入力側半導体モジュール、１Ｕ１２　第１相第１出力側半導体モジュール、１Ｕ１３　第１相第１相第１コンデンサ、１Ｕ１４　プリント基板、１Ｕ１５　冷却器、１Ｕ２１　第１相第２入力側半導体モジュール、１Ｕ２２　第１相第２出力側半導体モジュール、１Ｕ２３　第１相第２コンデンサ、１Ｕ３１　第１相第３入力側半導体モジュール、１Ｕ３２　第１相第３出力側半導体モジュール、１Ｕ３３　第１相第３コンデンサ、１Ｕ１６　第１相入力側半導体モジュール、１Ｕ１７　第１相出力側半導体モジュール、１Ｕ１８，１Ｕ１９　コンデンサ、１Ｖ　第２相ユニット群、１Ｗ　第３相ユニット群、２ａ　第１端子、２ｂ　第２端子、２ｃ　第３端子、２ｄ　第４端子、１０Ｕ　第１相ユニット、１０Ｖ　第２相ユニット、１０Ｗ　第３相ユニット、１４ａ　第１面、１４ｂ　第２面、１４ｃ　第１部分、１４ｄ　第２部分、１４ｅ　第３部分、１４ｆ　スリット、１５ａ　第１冷却部、１５ｂ　第２冷却部、１５ｃ　第３冷却部、１５ｃ１　第４冷却部、１５ｃ２　第５冷却部、４１　第１導体パターン、４２　第２導体パターン、４３　絶縁膜、５１ａ，５１ｂ　支持部材、１００，１０１，１０２　電力変換装置。　

Claims (11)

  1. 　第１面を有するプリント基板と、
    　前記プリント基板の前記第１面に実装されている少なくとも１つのコンデンサと、
    　前記第１面に沿った第１方向において前記少なくとも１つのコンデンサを挟むように配置されており、かつ前記少なくとも１つのコンデンサを介して互いに電気的に接続されている入力側半導体モジュール及び出力側半導体モジュールとを備え、
    　前記プリント基板は、前記入力側半導体モジュール及び前記出力側半導体モジュールの各々によって着脱可能に支持されている、電力変換装置。
  2. 　前記入力側半導体モジュールと接続されている第１冷却部と、
    　前記出力側半導体モジュールと接続されている第２冷却部とをさらに備え、
    　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、前記第１面と直交する第２方向において前記プリント基板に対して前記少なくとも１つのコンデンサ側に配置されており、
    　前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１冷却部及び前記第２冷却部と間隔を空けて配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、互いに同一の部材として冷却器を構成しており、
    　前記冷却器は、前記第２方向において前記少なくとも１つのコンデンサと間隔を空けて配置されている部分を有する、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記プリント基板は、前記第１面に位置する少なくとも１つの支持部材を有し、
    　前記支持部材は、前記第２方向において前記少なくとも１つのコンデンサと間隔を空けて配置されている前記冷却器の前記部分と接触している、請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、互いに別部材である、請求項２に記載の電力変換装置。
  6. 　前記少なくとも１つのコンデンサの前記第２方向の長さは、前記入力側半導体モジュール及び前記出力側半導体モジュールの各々の前記第２方向の長さよりも長く、
    　前記少なくとも１つのコンデンサの一部は、前記第１方向において前記第１冷却部と前記第２冷却部との間に配置されている、請求項２に記載の電力変換装置。
  7. 　前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、互いに別部材である、請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記プリント基板は、前記入力側半導体モジュールと電気的に接続されておりかつ互いに異なる電位とされる第１端子及び第２端子をさらに有し、
    　前記プリント基板には、前記第１端子と前記第２端子との間にスリットが形成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  9. 　前記プリント基板は、前記第１面と直交する第２方向において互いに間隔を空けて配置されておりかつ互いに異なる電位とされる第１導体パターン及び第２導体パターンをさらに有し、
    　前記第２導体パターンのうち前記第２方向において前記第１導体パターンと対向する領域の面積は、前記第２導体パターンの面積の２０％以上である、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  10. 　前記少なくとも１つのコンデンサは、複数のコンデンサであり、
    　前記第１方向から視て、前記複数のコンデンサの各々は、前記入力側半導体モジュール及び前記出力側半導体モジュールの各々と重なる部分を有している、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  11. 　前記プリント基板は、前記第１面とは反対側に位置する第２面をさらに有し、
    　前記プリント基板の前記第２面に実装されている少なくとも１つのコンデンサをさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
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JP2000060134A (ja) * 1998-08-05 2000-02-25 Hitachi Ltd インバータ装置
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