CN111342686A - 功率变换装置及具备该功率变换装置的冷冻循环装置 - Google Patents

功率变换装置及具备该功率变换装置的冷冻循环装置 Download PDF

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CN111342686A CN201911111438.6A CN201911111438A CN111342686A CN 111342686 A CN111342686 A CN 111342686A CN 201911111438 A CN201911111438 A CN 201911111438A CN 111342686 A CN111342686 A CN 111342686A
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大田将志
大久保敏一
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Abstract

本发明提供实现了功率损耗、电磁噪声的减少的功率变换装置等。功率变换装置(100)具有分别与功率变换电路(30)的正极侧、负极侧连接并成为直流供电线的一部分的第一导体图案(k1、h1)和分别在正极侧、负极侧连接功率变换电路(30)与缓冲电容器(21)的第二导体图案(k2、h2)。在功率变换电路(30)的正极侧的输入端子(IP)附近，以接近第一导体图案(k1)的方式设有第二导体图案(k2)。并且，在功率变换电路(30)的负极侧的输入端子(IN)附近，以接近第一导体图案(h1)的方式设有第二导体图案(h2)。

Description

功率变换装置及具备该功率变换装置的冷冻循环装置
技术领域
本发明涉及功率变换装置等。
背景技术
公知一种驱动马达的逆变器等功率变换装置。逆变器通过进行半导体开关元件的开关动作来向作为负荷的马达供电。并且，因开关动作，连接半导体开关元件与直流电源的布线产生电流变化，并且因布线上的寄生电感而产生反电动势。
其结果，在半导体开关元件的电流切断时，对半导体开关元件施加将上述的反电动势与电源电压合成后的电压。此外，与半导体开关元件的开关脉冲宽度相比，反电动势的产生期间极短，其电压波形成为尖峰状。因此，半导体开关元件的电压成为尖峰状的电压(以下称作“尖峰电压”)叠加于电源电压而成的波形。为了防止由这样的尖峰电压导致的半导体开关元件的破坏，通常使用相比电源电压与尖峰电压的合成电压值而耐压较高的电压的半导体开关元件。
此外，半导体开关元件的耐压与其接通电压、接通电阻之间一般存在比例关系。因此，若使用为了防止由尖峰电压导致的破坏而耐压较高的电压的开关元件，则功率损耗增加。另外，由于尖峰电压助长电磁噪声的产生，所以有引发设备的误动作的担忧。作为减少这样的尖峰电压的技术，例如公知专利文献1所记载的技术。
即，专利文献1中记载一种功率变换装置，该功率变换装置构成为：“第一板状导体和第二板状导体在与绝缘体层叠的层叠状态下从树脂密封的表面突出并横穿驱动控制电路的侧部，另外，第一板状导体和第二板状导体各自的前端部与电源模块的电极连接”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-239679号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，作为减少由寄生电感导致的反电动势的元件，公知有缓冲电容器。为了使用该缓冲电容器来有效地减少反电动势，期望在半导体开关元件的附近安装缓冲电容器。
然而，因半导体开关元件的形状、安装方法等的制约，有时无法在半导体开关元件的附近配置缓冲电容器。即使在这样的情况下，也要求减少伴随反电动势产生的功率损耗、电磁噪声，但在专利文献1中未记载这样的技术。
因此，本发明的课题在于提供实现了功率损耗、电磁噪声的减少的功率变换装置等。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明构成为，具有：第一导体图案，其与功率变换电路的正极侧、负极侧分别连接并成为直流供电线的一部分；和第二导体图案，其在正极侧、负极侧分别连接上述功率变换电路与缓冲电容器，在上述功率变换电路的正极侧的输入端子附近，以向正极侧的上述第一导体图案接近的方式设有正极侧的上述第二导体图案，在上述功率变换电路的负极侧的输入端子附近，以向负极侧的上述第一导体图案接近的方式设有负极侧的上述第二导体图案。
发明的效果
根据本发明，能够提供实现了功率损耗、电磁噪声的减少的功率变换装置等。
附图说明
图1是包含本发明的第一实施方式的功率变换装置的结构图。
图2是包含本发明的第一实施方式的功率变换装置所具备的寄生电感减少单元的等效电路的说明图。
图3是示出本发明的第一实施方式的功率变换装置的安装于印刷线路板的主要电子零件的配置的俯视图、侧视图。
图4A是示出本发明的第一实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板的零件面的导体图案的说明图。
图4B是从零件面侧透视本发明的第一实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板的焊锡面的导体图案的情况下的说明图。
图5是本发明的第一实施方式的功率变换装置的沿图4A及图4B中的II-II线向视剖视图。
图6是本发明的第一实施方式的功率变换装置所具备的功率变换电路的任一半导体开关元件从接通转变为断开后的电流波形的说明图。
图7A是示出本发明的第二实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板的零件面的导体图案的说明图。
图7B是示出本发明的第二实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板的零件面的导体图案的电流流动的说明图。
图8是包含本发明的第三实施方式的功率变换装置所具备的寄生电感减少单元的等效电路的说明图。
图9A是示出本发明的第三实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板的零件面的导体图案的说明图。
图9B是从零件面侧透视本发明的第三实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板的焊锡面的导体图案的情况下的说明图。
图10是本发明的第四实施方式的空调机的结构图。
图11是示出比较例的功率变换装置所具备的半导体开关元件的电压波形的一例的说明图。
图12是示出比较例的功率变换装置所具备的复合缓冲电容器的配置的俯视图。
符号的说明
1—压缩机，2—室外换热器(冷凝器/蒸发器)，3—室外风扇，4—膨胀阀，5—室内换热器(蒸发器/冷凝器)，6—室内风扇，10—平滑电容器，20、20A、20B—寄生电感减少单元，21、22、23—缓冲电容器，22z、23z—扁平面，30—功率变换电路，31、32、33、34、35、36—半导体开关元件，50—控制单元，60、60A—印刷线路板，60s—绝缘层，70—散热器，100、100B—功率变换装置，E—直流电源，F—风扇，Ga、Gb—螺纹件，Ha、Hb—螺纹孔，IP—输入端子(正极侧的输入端子)，IN—输入端子(负极侧的输入端子)，Lp—寄生电感，M—马达，N—负极侧电源线(直流供电线)，P—正极侧电源线(直流供电线)，Q—制冷剂回路，W—空调机(冷冻循环装置)，k1—第一导体图案(正极侧的第一导体图案)，h1—第一导体图案(负极侧的第一导体图案)，k2—第二导体图案(正极侧的第二导体图案)，h2—第二导体图案(负极侧的第二导体图案)。
具体实施方式
《第一实施方式》
〈功率变换装置的结构〉
图1是包含第一实施方式的功率变换装置100的结构图。
图1所示的功率变换装置100是将从直流电源E输入的直流电变换成三相交流电并将该三相交流电输出至马达M的逆变器。此外，作为图1所示的直流电源E，也可以使用交流电源(未图示)以及进行交流直流变换的转换器(未图示)。
如图1所示，功率变换装置100的输入侧经由正极侧电源线P(直流供电线)而与直流电源E的正极连接，并且经由负极侧电源线N(直流供电线)而与直流电源E的负极连接。而且，经由上述的“直流供电线”对功率变换电路30的输入侧施加直流电压。此外，正极侧电源线P、负极侧电源线N是包含印刷线路板60(参照图3)的铜箔图案、电线等的布线。
若图1所示，正极侧电源线P包含寄生电感Lp，并且负极侧电源线N包含寄生电感Ln。寄生电感Lp、Ln广泛地分布于正极侧电源线P、负极侧电源线N(即直流供电线)，并非集中地存在于一处，但为便于说明，图1中示出寄生电感Lp、Ln。
如图1所示，功率变换装置100具备平滑电容器10、寄生电感减少单元20、功率变换电路30、电流检测单元41、42、以及控制单元50。
平滑电容器10是将从直流电源E施加的电压(脉动状的直流电压)进行平滑化的电容器。平滑电容器10的正极与正极侧电源线P连接，负极与负极侧电源线N连接。
寄生电感减少单元20减少包含正极侧电源线P、负极侧电源线N的布线的寄生电感。寄生电感减少单元20具备缓冲电容器21等(参照图2)，对此在下文中进行详细说明。如图1所示，寄生电感减少单元20的输入侧与正极侧电源线P连接，并与负极侧电源线N连接。另一方面，寄生电感减少单元20的输出侧与功率变换电路30连接。
功率变换电路30是三相逆变电路，将直流电压(直流电)变换成U相、V相、W相的三相交流电压(三相交流电)，并将该三相交流电压施加给马达M。如图1所示，功率变换电路30具备六个半导体开关元件31～36。作为这样的半导体开关元件31～36，例如使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。半导体开关元件31～36的开/关由控制单元50控制。
半导体开关元件31、32构成支路，将直流电压变换成U相交流电压。并且，半导体开关元件33、34构成其它的支路，将直流电压变换成V相交流电压。并且，半导体开关元件35、36构成另一其它的支路，将直流电压变换成W相交流电压。上述三个支路并联，经由U相、V相、W相的布线而与作为负荷的马达M连接。而且，利用从功率变换电路30施加的三相交流电压来驱动马达M。
如图1所示，在半导体开关元件31～36分别连接有回流二极管D。此外，半导体开关元件也可以使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)来代替IGBT。在该情况下，能够使用在存在于MOSFET的源极、漏极间的pn结上形成的寄生二极管(未图示)来代替上述的回流二极管D。
电流检测单元41检测U相、V相、W相的布线中的U相布线的电流。其它的电流检测单元42检测W相布线的电流。电流检测单元41、42的检测值分别向下述的控制单元50输出。
控制单元50例如是微机(Microcomputer)，虽未图示，但构成为包含CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各种接口等电子电路。而且，读取存储在ROM内的程序并在RAM中展开，从而CPU执行各种处理。
控制单元50基于平滑电容器10的正极、负极间的电压、电流检测单元41、42的检测值等控制半导体开关元件31～36，以便以预定的转速、转矩驱动马达M。接下来，对伴随半导体开关元件31～36的开关产生的尖峰电压简单进行说明。
〈尖峰电压〉
图11是示出比较例的功率变换装置所具备的半导体开关元件的电压波形的一例的说明图。
此外，比较例的功率变换装置(未图示)不具备寄生电感减少单元20(参照图1)，除这一点以外，比较例的功率变换装置的结构与本实施方式的功率变换装置100(参照图1)的结构相同。
比较例中，伴随半导体开关元件31～36的开关动作，在连接半导体开关元件31～36与直流电源E的布线产生反电动势。而且，对半导体开关元件31～36施加将上述的反电动势与电源电压合成后的电压。即，如图11所示，对半导体开关元件31～36施加将预定的尖峰电压VS叠加于电源电压VE而成的波形的电压。
因此，在本实施方式中，通过设置具备缓冲电容器21(参照图2)的寄生电感减少单元20(参照图2)，来抑制伴随寄生电感产生的反电动势(尖峰电压VS)。
〈寄生电感减少单元〉
图2是包含功率变换装置100所具备的寄生电感减少单元20的等效电路的说明图。
如图2所示，寄生电感减少单元20具备缓冲电容器21、第一导体图案k1、h1、以及第二导体图案k2、h2。
缓冲电容器21是用于抑制伴随寄生电感产生的反电动势的电容器，并安装于下述的印刷线路板60(参照图3)。缓冲电容器21与功率变换电路30的输入侧连接。更详细而言，缓冲电容器21的正极经由第二导体图案k2而与功率变换电路30的正极侧的输入端子IP连接。另一方面，缓冲电容器21的负极经由第二导体图案h2而与功率变换电路30的负极侧的输入端子IN连接。
第一导体图案k1是作为正极侧电源线P(直流供电线)的一部分并安装于印刷线路板60(参照图3)的导体图案。如图2所示，第一导体图案k1与功率变换电路30的正极侧的输入端子IP连接。
其它的第一导体图案h1是作为负极侧电源线N(直流供电线)的一部分而安装于印刷线路板60(参照图3)的导体图案。如图2所示，第一导体图案h1与功率变换电路30的负极侧的输入端子IN连接。
这样，印刷线路板60(参照图3)具有与功率变换电路30的正极侧、负极侧分别连接并成为“直流供电线”的一部分的第一导体图案k1、h1。
此外，连接直流电源E(参照图1)的正极与功率变换电路30的正极侧电源线P包含第一导体图案k1，并且包含连接直流电源E的正极与印刷线路板60(未图示)的电线。并且，负极侧电源线N也相同。
如上所述，第二导体图案k2是在正极侧连接功率变换电路30与缓冲电容器21的导体图案，其安装于印刷线路板60(参照图3)。如上所述，其它的第二导体图案h2是在负极侧连接功率变换电路30与缓冲电容器21的导体图案，其安装于印刷线路板60(参照图3)。
这样，印刷线路板60(参照图3)具有分别在正极侧、负极侧连接功率变换电路30与缓冲电容器21的第二导体图案k2、h2。此外，在下文中说明图2所示的寄生电感La1、Lb1、La2、Lb2等。
图3是示出功率变换装置100的安装于印刷线路板60的主要电子零件的配置的俯视图、侧视图。
此外，图3的上图是印刷线路板60等的俯视图。另一方面，图3的下图是印刷线路板60等的侧视图。
在图3所示的例子中，作为组合印刷线路板60与散热器70而成的基板组，构成了功率变换装置100。上述的基板组(即、功率变换装置100)大多在收纳在预定的壳体(未图示)内的状态下使用。
并且，作为在一个封装体内收纳有半导体开关元件31～36(参照图1)的半导体模块，构成了功率变换电路30。而且，该功率变换电路30在固定于散热器70的状态下配置在印刷线路板60与散热器70之间。
如图3所示，功率变换电路30具备用于将自身与印刷线路板60电连接的端子IP、IN、IU、IV、IW。上述端子IP、IN、IU、IV、IW分别朝向印刷线路板60向上侧延伸，与安装于印刷线路板60的零件面、焊锡面的预定的导体图案电连接。这样的结构也包含功率变换电路30“安装于”印刷线路板60这一事项。此外，“零件面”是在印刷线路板60中安装平滑电容器10(参照图3)等电子零件的面。在本实施方式中，“零件面”与其背面的“焊锡面”成为“图案层”(设置导体图案等的层)。
输入端子IP与安装于印刷线路板60的正极侧的第一导体图案k1(参照图2，图3中省略图示)连接。
输入端子IN与安装于印刷线路板60的负极侧的第一导体图案h1(参照图2，图3中省略图示)连接。
端子IU与马达M(参照图1)的U相布线(参照图1)连接。同样，端子IV、IW分别与马达M的V相、W相的布线连接。
另外，平滑电容器10、寄生电感减少单元20(参照图2)所含的缓冲电容器21安装于印刷线路板60。平滑电容器10、缓冲电容器21经由设于印刷线路板60的预定的铜箔图案而与功率变换电路30电连接。在图3所示的例子中，俯视时，在平滑电容器10与功率变换电路30之间配置有缓冲电容器21。
散热器70是用于使功率变换电路30散热的散热片。散热器70具备板状部71和从该板状部71向下方延伸的多个翅片72。散热器70经由螺纹件Ga、Gb而固定于功率变换电路30。
此外，在印刷线路板60设有螺纹孔Ha、Hb，在使用工具(未图示)来紧固或者松动螺纹件Ga、Gb时，该工具插入该螺纹孔Ha、Hb中。即，在印刷线路板60的与螺纹件Ga、Gb对应的位置设有螺纹孔Ha、Hb。另外，在印刷线路板60的四角也分别设有螺纹孔(未图示)。经由上述螺纹孔插入四个螺纹件Gc，并且该四个螺纹件Gc经由隔离件Sc而与散热器70螺纹结合。
此外，若考虑在维护时从散热器70拆下功率变换电路30，则期望如图3所示地在从螺纹孔Ha、Hb偏离的位置安装缓冲电容器21。因这样的制约，有时难以在功率变换电路30的附近配置缓冲电容器21。具体而言，有时无法在功率变换电路30的直流侧的输入端子IP、IN的附近配置缓冲电容器21。
此外，在印刷线路板60的零件面的左右方向上，在螺纹孔Ha、Hb之间的区域安装有用于驱动开关元件31～36的驱动电路等(未图示)。因此，大多难以在该区域内安装缓冲电容器21。
若连接缓冲电容器21与输入端子IP、IN的导体图案的寄生电感不减小，则产生预定的尖峰电压(参照图11)。其结果，有功率损耗增加、产生电磁噪声的可能性。为了减少这样的尖峰电压、电磁噪声，在本实施方式中，设有寄生电感减少单元20(参照图4A、图4B)。
图4A是示出功率变换装置所具备的印刷线路板60的零件面的导体图案的说明图(也适当地参照图2、图3)。
此外，图4A中，也透视地示出第一导体图案k1、h1中的实际上被缓冲电容器21隐藏而看不到的部分。
如上所述，图4A所示的第一导体图案k1、h1是连接直流电源E(参照图1)与功率变换电路30的布线。此外，在第一导体图案k1的孔fk内插通有缓冲电容器21的端子21a。在该孔fk的周缘与端子21a之间设有预定间隔。并且，另一个第一导体图案h1也相同。因此，第一导体图案k1、h1与缓冲电容器21不在印刷线路板60的零件面上电连接。此外，在下文中说明通孔jk、jh。
图4B是从零件面侧透视功率变换装置所具备的印刷线路板60的焊锡面的导体图案的情况下的说明图。
此外，“焊锡面”是印刷线路板60中被实施软钎焊的面(零件面的背面侧的面)，面向散热器70(参照图3)。并且，图4B中，在从零件面侧观察印刷线路板60的情况下，透视实际上看不到的焊锡面侧的第一导体图案k1a、h1a、第二导体图案k2、h2并以虚线示出。
图4B所示的焊锡面侧的第一导体图案k1a经由通孔jk而与零件面侧的第一导体图案k1(参照图4A)电连接。同样，焊锡面侧的第一导体图案h1a经由通孔jh而与零件面侧的第一导体图案h1(参照图4A)电连接。
而且，零件面侧的第一导体图案k1以及焊锡面侧的第一导体图案k1a均与平滑电容器10(参照图3)的正极电连接。并且，同样，另一个第一导体图案h1、h1a与平滑电容器10的负极电连接。这样，使用印刷线路板60的零件面、焊锡面这两面来电连接直流电源E(参照图1)与功率变换电路30。由此能够减少作为“直流供电线”的第一导体图案k1、h1等的电阻，进而能够减少功率损耗。
如上所述，第二导体图案k2、h2是连接缓冲电容器21与功率变换电路30的布线。而且，在功率变换电路30的正极侧的输入端子IP附近，以接近正极侧的第一导体图案k1(参照图4A)的方式设有正极侧的第二导体图案k2(参照图4B)。即，第一导体图案k1与第二导体图案k2隔着印刷线路板60的绝缘层60s(参照图5)而相互接近。
同样，在功率变换电路30的负极侧的输入端子IN附近，以接近负极侧的第一导体图案h1(参照图4A)的方式设有负极侧的第二导体图案h2(参照图4B)。即，第一导体图案h1与第二导体图案h2隔着印刷线路板60的绝缘层60s(参照图5)而相互接近。
此处，再次返回图2，对寄生电感减少单元20进行详细说明。此外，图2中，以包含于第一导体图案k1、h1的方式示出印刷线路板60的第一导体图案k1a、h1a(参照图4B)。
图2所示的寄生电感Lp是第一导体图案k1(参照图4A)中的从直流电源E(参照图1)至通孔jk(参照图4A)的部分的寄生电感。
并且，寄生电感La1是第一导体图案k1中的(参照图4A)在俯视时与第二导体图案k2(参照图4B)重叠的部分的寄生电感。并且，寄生电感La2是第二导体图案k2的寄生电感。此外，负极侧的第一导体图案h1的寄生电感Ln、Lb1、第二导体图案h2的寄生电感Lb2也相同。
图5是沿图4A及图4B中的II-II线向视剖视图。
此外，图5中以箭头示出半导体开关元件31～36(参照图1)中任一元件从接通转变为断开并且朝向直流侧的输入端子IP的电流减少时的电流的方向。并且，以其它箭头示出第一导体图案k1、第二导体图案k2的磁通的方向。
如上所述，第一导体图案k1与第二导体图案k2隔着印刷线路板60的绝缘层60s而相互接近，成为磁耦合的状态。例如，在使用绝缘层60s的厚度为1.5mm的印刷线路板60来进行磁场的模拟后，第一导体图案k1与第二导体图案k2之间的耦合系数约为0.8，为较高的值。此外，负极侧的第一导体图案h1和第二导体图案h2也相同。接下来，对基于上述的磁耦合的寄生电感减少单元20的作用进行说明。
图6是功率变换装置所具备的功率变换电路的任一半导体开关元件从接通转变为断开时的电流波形的说明图(适当地参照图2、图5)。
此外，图6的横轴是时间，纵轴是电流值。
图6(及图2)所示的电流IDC是在第一导体图案k1流动的电流。并且，电流IINV_IN是在功率变换电路30的直流侧的输入端子IP流动的电流。电流ISC是在第二导体图案k2、缓冲电容器21的正极流动的电流。
在图6所示的时刻t0刚到时刻t1的期间内，功率变换电路30的半导体开关元件31～36(参照图1)为接通或者断开的状态，电流IDC及电流IINV_IN成为大致恒定的电流值Ia。另一方面，在时刻t0刚到时刻t1的期间内，在缓冲电容器21不流动电流ISC，因而电流ISC的值为零。
若在时刻t1，半导体开关元件31～36中的任一元件从接通转变为断开，则电流IINV_IN减少。与此相伴随地，电流IDC也变为减少，但因第一导体图案k1的寄生电感Lp、La1(参照图2)，电流IDC的减少速度比电流IINV_IN小。而且，相当于电流IINV_IN与电流IDC的差值的电流ISC经由第二导体图案k2向缓冲电容器21的正极流动。
通过以上的动作，在图5所示的第一导体图案k1和第二导体图案k2中流动相互反向的电流。由此，第一导体图案k1所产生的磁通与第二导体图案k2所产生的磁通相互抵消，可减少第一导体图案k1及第二导体图案k2的整体的电感值。其结果，缓冲电容器21有效地发挥功能，从而减少伴随寄生电感产生的反电动势(尖峰电压)。
此外，负极侧的第一导体图案h1(参照图2)及第二导体图案h2(参照图2)也起到相同的作用。
〈效果〉
根据第一实施方式，在隔着印刷线路板60的绝缘层60s而接近的第一导体图案k1及第二导体图案k2中流动相互反向的电流(参照图5)。由此，第一导体图案k1所产生的磁通与第二导体图案k2所产生的磁通抵消，因而可减少伴随寄生电感产生的反电动势(尖峰电压)。此外，负极侧的第一导体图案h1、第二导体图案h2也相同。
由此，作为半导体开关元件31～36，能够使用耐压较低的元件。此外，半导体开关元件31～36的耐压与其接通电阻之间一般存在比例关系。因此，通过使用耐压较低的半导体开关元件31～36，能够减少功率变换电路30的功率损耗。这样，根据第一实施方式，能够提供实现了功率损耗、电磁噪声的减少的功率变换装置100。
并且，为了减少功率变换电路30的功率损耗，能够使用大小较小的部件来作为散热器70。因此，根据第一实施方式，能够实现包含散热器70的功率变换装置100的小型化。
《第二实施方式》
在第二实施方式中，在印刷线路板60A(参照图7A)的单面安装有预定的导体图案k、h(参照图7A)，这一点与第一实施方式不同。此外，其它结构与第一实施方式相同。因此，对与第一实施方式不同的部分进行说明，省略重复的部分的说明。
图7A是示出功率变换装置所具备的印刷线路板60A的零件面的导体图案k、h的说明图。
如图7A所示，寄生电感减少单元20A具备正极侧的导体图案k、负极侧的导体图案h、以及缓冲电容器21。正极侧的导体图案k包含第一导体图案k1(参照图7B)和第二导体图案k2(参照图7B)。此外，负极侧的导体图案h也相同。上述导体图案k、h在俯视时呈预定的折弯的形状，并设于印刷线路板60A的单面(零件面)。
图7B是示出功率变换装置所具备的印刷线路板60A的零件面的导体图案k、h的电流流动的说明图。
此外，图7B中，以箭头示出电流的流动方向，除此之外，记载有示出第一导体图案k1、h1、第二导体图案k2、h2的符号。并且，为了容易观察图7B的符号等，省略了缓冲电容器21(参照图7A)、功率变换电路30(参照图7A)的图示。此外，关于其它结构，图7B与图7A相同。
在图7B所示的例子中，在输入端子IP的附近，正极侧的第一导体图案k1呈一条直线状地延伸。另一方面，正极侧的第二导体图案k2与第一导体图案k1平行地排列设置，并接近该第一导体图案k1。此外，在第一导体图案k1与第二导体图案k2之间设有预定间隙。由此，第一导体图案k1与第二导体图案k2磁耦合。
这样，印刷线路板60A具有一层的图案层(零件面侧的导体图案)，第一导体图案k1和第二导体图案k2在上述的图案层排列设置。此外，负极侧的第一导体图案h1及第二导体图案h2也相同。
并且，第一导体图案k1的输入端子IP侧的端部与第二导体图案k2的输入端子IP侧的端部电连接。而且，若半导体开关元件31～36中的任一元件从接通转变为断开，则依次经由第一导体图案k1及第二导体图案k2以折返的方式流动电流(参照图7B的箭头)。因此，第一导体图案k1和第二导体图案k2流动相互反向的电流。
其结果，第一导体图案k1的磁通与第二导体图案k2的磁通相互抵消。即，减少将第一导体图案k1及第二导体图案k2作为整体来观察的情况下的寄生电感。此外，可以说负极侧的第一导体图案h1及第二导体图案h2也相同。
〈效果〉
根据第二实施方式，在设于印刷线路板60A的零件面的第一导体图案k1和第二导体图案k2中流动相互反向的电流。由此，可减少伴随寄生电感产生的反电动势(尖峰电压)。
并且，在第二实施方式中，第一导体图案k1、h1以及第二导体图案k2、h2设于印刷线路板60A的零件面(单面)。一般而言，仅在单面设有导体图案的印刷线路板60A比在两面设有导体图案的结构廉价。因此，根据第二实施方式，与第一实施方式相比，能够实现功率变换装置的低成本化。
《第三实施方式》
在第三实施方式中，功率变换装置100B(参照图8)具备两个缓冲电容器22、23(参照图8)，这一点与第一实施方式不同。此外，其它结构与第一实施方式相同。因此，对与第一实施方式不同的部分进行说明，省略重复的部分的说明。
图8是包含功率变换装置所具备的寄生电感减少单元20B的等效电路的说明图。
如图8所示，寄生电感减少单元20B具备并联的两个缓冲电容器22、23。缓冲电容器22、23的正极经由第二导体图案k2而与输入端子IP连接。另一方面，缓冲电容器22、23的负极经由第二导体图案h2而与输入端子IN连接。即，功率变换电路30和缓冲电容器22、23经由第二导体图案k2、h2而与正极侧、负极侧分别连接。
并且，虽未图示，但在缓冲电容器22、23的内部存在连接电介质与外部电极的内部布线，并在该内部布线上存在寄生电感。该内部布线的寄生电感的减少与导体图案的寄生电感的减少相同，对减少尖峰电压有效。因此，在第三实施方式中，通过并联两个缓冲电容器22、23，其寄生电感也成为等价并联的状态。由此，可减少缓冲电容器22、23的整体的寄生电感，因而进一步提高尖峰电压的减少效果。
将上述的并联的缓冲电容器22、23定义为“复合缓冲电容器”。接下来，简单地对设置这样的“复合缓冲电容器”的情况的问题点进行说明。
图12是示出比较例的功率变换装置所具备的复合缓冲电容器T的配置的俯视图。
图12所示的空心箭头是用于冷却功率变换装置的电路器件的冷却风的方向。此外，也可以在印刷线路板60设置送入冷却风的风扇F。
并且，图12所示的虚线箭头是复合缓冲电容器T所含的缓冲电容器22、23的配置方向。在该比较例中，冷却风的方向、直流供电线(图12中省略图示)的方向、以及缓冲电容器22、23的配置方向全部大致平行。
并且，在从冷却风的上风侧观察时，一个缓冲电容器23被另一个缓冲电容器22隐藏。在这样的配置中，上风侧的缓冲电容器22更容易被冷却，而下风侧的缓冲电容器23容易发热。其结果，下风侧的缓冲电容器23的寿命比上风侧的缓冲电容器22短。考虑这样的问题点，在第三实施方式中，如下配置两个缓冲电容器22、23。
图9A是示出第三实施方式的功率变换装置所具备的印刷线路板60的零件面的导体图案的说明图。
图9A所示的寄生电感减少单元20B具备第一导体图案k1、h1、第二导体图案k2、h2(参照图9B)、以及缓冲电容器22、23。
缓冲电容器22、23分别在俯视时呈细长的矩形(即扁平状)，并安装于印刷线路板60。
第一导体图案k1、h1是连接直流电源E(参照图1)与功率变换电路30的布线。在第一导体图案k1、h1中的与缓冲电容器22、23的各端子对应的部位分别设有切口f。因此，第一导体图案k1、h1与缓冲电容器22、23不在印刷线路板60的零件面上电连接。
如图9A所示，缓冲电容器22、23的配置方向(虚线箭头)与第一导体图案k1、h1延伸的方向相互垂直。并且，缓冲电容器22、23的配置方向与冷却风的方向相互垂直。
若从其它观点说明，则缓冲电容器22、23分别呈扁平状，并且以其扁平面22z、23z平行的方式安装于印刷线路板60。而且，第一导体图案k1、h1以及第二导体图案k2、h2延伸的方向与上述的扁平面22z、23z平行。
而且，以来自风扇F的冷却风经由相邻的缓冲电容器22、23之间的间隙而流通的方式配置有多个缓冲电容器22、23。根据这样的结构，在缓冲电容器22、23之间设置来自风扇F的冷却风流通的间隙。其结果，缓冲电容器22、23的双方被适度地冷却，其寿命大致相等。
此外，缓冲电容器22、23各自的扁平面22z、23z与第一导体图案k1、h1及第二导体图案k2、h2延伸的方向为“平行”这一事项并不限定为精确的意思中的“平行”。即，构成为来自风扇F的冷却风在缓冲电容器22、23之间的间隙流通即可，若缓冲电容器的扁平面22z、23z与第一导体图案k1、h1及第二导体图案k2、h2延伸的方向之间的角度例如为15°以下，则包含在上述的“平行”这一事项内。
图9B是从零件面侧透视印刷线路板60的焊锡面的导体图案的情况下的说明图。
第二导体图案k2、h2是连接缓冲电容器21与功率变换电路30的布线。在第二导体图案k2电连接有缓冲电容器22、23的正极侧的端子22a、23a。在另一个的第二导体图案h2电连接有缓冲电容器22、23的负极侧的端子22b、23b。
而且，功率变换电路30的正极侧的输入端子IP附近的第一导体图案k1(参照图9A)与正极侧的第二导体图案k2(参照图9B)隔着印刷线路板60的绝缘层(未图示)而相互接近。同样，功率变换电路30的负极侧的输入端子IN附近的第一导体图案h1(参照图9A)与负极侧的第二导体图案h2(参照图9B)隔着印刷线路板60的绝缘层(未图示)而相互接近。
而且，通过在第一导体图案k1和第二导体图案k2中流动相互反向的电流(参照实线箭头)，来使第一导体图案k1的磁通与第二导体图案k2的磁通相互抵消。其结果，可减少伴随寄生电感产生的反电动势。此外，反电动势减少的原理与第一实施方式相同，因而省略其说明。
〈效果〉
根据第三实施方式，在隔着印刷线路板60的绝缘层(未图示)而接近的第一导体图案k1和第二导体图案k2中流动相互反向的电流。由此，可抑制伴随寄生电感产生的反电动势，减少尖峰电压。
并且，通过设置相互并联的缓冲电容器22、23，来减少缓冲电容器22、23的整体的寄生电感。因此，尖峰电压的减少效果比第一实施方式高。
并且，缓冲电容器22、23的配置方向与第二导体图案k2、h2延伸的方向相互垂直。因此，与第一实施方式相比，尤其正极侧的第二导体图案k2(参照图9B)的长度比第一实施方式(参照图4B)长。即使像这样地第二导体图案k2的长度较长，也如上所述地减少整体的寄生电感，因而也减少尖峰电压。这样，根据第三实施方式，能够减少尖峰电压，同时能够提高配置多个缓冲电容器22、23时的自由度。
另外，根据第三实施方式，由于吹到缓冲电容器22、23的冷却风的风量大致相等，所以二者的发热量大致均等。由此，缓冲电容器22、23的寿命大致相等，因而能够减少上述零件更换所需的劳力和时间、成本。
《第四实施方式》
在第四实施方式中，对具备在第一实施方式中说明的功率变换装置100(参照图10)的空调机W(冷冻循环装置：参照图10)进行说明。此外，功率变换装置100的结构与第一实施方式相同，因而省略其说明。
图10是第四实施方式的空调机W的结构图。
图10所示的空调机W例如是高楼用多联式空调器，具有进行预定的空气调节的功能。在第四实施方式中，作为一例，对空调机W主要进行制冷运转的情况进行说明。
如图10所示，空调机W具备压缩机1、室外换热器2、室外风扇3、膨胀阀4、室内换热器5、室内风扇6、以及功率变换装置100。并且，图10所示的制冷剂回路Q构成为，经由配管q呈环状地依次连接有压缩机1、室外换热器2、膨胀阀4、以及室内换热器5。
压缩机1是压缩气体状的制冷剂的设备，其具备作为驱动源的马达M。此外，虽在图10中省略，但在压缩机1的吸入侧设有用于将制冷剂气液分离的存储器。
功率变换装置100是进行预定的功率变换并将功率变换后的功率输出至压缩机1的马达M的装置，其具备与第一实施方式相同的结构。即，功率变换装置100将从直流电源E施加的直流电压变换成交流电压，并将该交流电压施加给压缩机1的马达M。
室外换热器2是在流通于其导热管(未图示)的制冷剂与从室外风扇3送入的外部空气之间进行换热的换热器。
室外风扇3是向室外换热器2送入外部空气的风扇，其设置于室外换热器2的附近。
膨胀阀4是将在室外换热器2(冷凝器)中冷凝后的制冷剂进行减压的阀。而且，由膨胀阀4减压后的制冷剂会向室内换热器5(蒸发器)进行引导。
室内换热器5是在流通于其导热管(未图示)的制冷剂与从室内风扇6送入的室内空气(空气调节对象空间的空气)之间进行换热的换热器。
室内风扇6是向室内换热器5送入室内空气的风扇，其设置于室内换热器5的附近。
在图10所示的例子中，压缩机1、室外换热器2、室外风扇3、膨胀阀4、以及功率变换装置100设于室外机Wo。另一方面，室内换热器5、室内风扇6设于室内机Wi。
而且，例如，在制冷运转中，在制冷剂回路Q中，制冷剂在冷冻循环中依次经由压缩机1、室外换热器2(冷凝器)、膨胀阀4、以及室内换热器5(蒸发器)而循环。
此外，空调机W的结构不限定于图10的例子。例如，切换制冷剂的流路的四通阀(未图示)也可以设于制冷剂回路Q。在这样的结构中，在制热运转时，制冷剂在冷冻循环中依次经由压缩机1、室内换热器5(冷凝器)、膨胀阀4、以及室外换热器2(蒸发器)而循环。
即，在制冷剂依次经由压缩机1、“冷凝器”、膨胀阀4、以及“蒸发器”而流通的制冷剂回路Q中，“冷凝器”及“蒸发器”中的一方是室外换热器2，另一方是室内换热器5。
〈效果〉
根据第四实施方式，空调机W具备与第一实施方式相同的结构的功率变换装置100。由此，能够提供能量转换效率(APF：Annual Performance Factor)较高且可靠性较高的空调机W。
《变形例》
以上，在各实施方式中对本发明的功率变换装置100、空调机W等进行了说明，但本发明不限定于上述记载，能够进行各种变更。
例如，在第一实施方式、第三实施方式中，对在印刷线路板60的零件面、焊锡面的两层形成有图案层的结构进行了说明，但图案层也可以是三层以上。即，印刷线路板60也可以具有多个图案层，且绝缘层介于多个图案层之间。而且，第一导体图案k1、h1与第二导体图案k2、h2也可以是设于相互不同的图案层的结构。
并且，在第三实施方式(参照图8)中，对并联两个缓冲电容器22、23的结构进行了说明，但不限定于此。即，也可以是并联三个以上的缓冲电容器的结构。
〈半导体开关元件〉
在第一实施方式的功率变换电路30(参照图1)中，对半导体开关元件31～36是IGBT的结构进行了说明，但不限定于此。例如，作为半导体开关元件31～36，也可以使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、超级结MOSFET、BiCMOS(Bipolar：CMOS)、晶闸管(Silicon Controlled Rectifier)、GTO(Gate Turn-OffThyrisor，可关断晶闸管)等。
〈功率变换电路〉
在各实施方式中，对功率变换电路30(参照图1)是将直流电压变换成三相交流电压的三相逆变电路的结构进行了说明，但不限定于此。例如，即使在使用将直流电压变换为单相交流电压的单相逆变电路(功率变换电路)的情况下，也能够应用各实施方式。并且，即使在使用将直流电压变换成不同大小的直流电压的DC-DC转换电路(功率变换电路)的情况下，也能够应用各实施方式。此外，在具备预定的逆变电路的有源滤波器(对从逆变装置等向交流电源侧泄漏的谐波电流进行抑制的装置)也能够应用各实施方式。
〈直流电源〉
在第一实施方式中，对直流电源E(参照图1)的具体结构进行了说明，但除太阳电池、电池之外，还能够使用将交流电压整流并进行平滑而获得的直流电源等。
在第三实施方式(参照图9A)中，对以其扁平面22z、23z平行的方式配置缓冲电容器22、23的结构进行了说明，但扁平面22z、23z也可以不平行。在这样的结构中，也起到功率损耗、电磁噪声的减少的效果。并且，缓冲电容器22、23也可以在俯视时呈与扁平的矩形(参照图9A)不同的形状。
〈冷冻循环装置〉
在第四实施方式中，对各设置一台室外机Wo及室内机Wi的空调机W(参照图10)进行了说明，但不限定于此。例如，在一个系统的空调机中，对设置多台室内机的多联式空调机也能够应用各实施方式。
并且，在第四实施方式中，对具备功率变换装置100的空调机W(冷冻循环装置：参照图10)进行了说明，但不限定于此。例如，在冰箱、热水器、空调和热水装置等其它“冷冻循环装置”中也能够应用第四实施方式。
并且，各实施方式能够适当地组合。例如，也可以是如下的结构：在组合第二实施方式(参照图7A、图7B)与第三实施方式(参照图8)，并联有缓冲电容器22、23的结构(第三实施方式)的结构中，在印刷线路板60的单面安装导体图案(第二实施方式)。除此之外，例如也可以组合第二实施方式与第四实施方式，并且也可以组合第三实施方式与第四实施方式。
并且，各实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行了详细的记载，并不限定于必须具备所说明的所有结构。并且，也能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。
并且，上述的机构、结构被认为是在说明上所必需的，并非必须示出产品的所有机构、结构。

Claims (8)

1.一种功率变换装置，其特征在于，具备：
印刷线路板；
功率变换电路，其安装于上述印刷线路板，并且经由直流供电线从直流电源施加直流电压；以及
缓冲电容器，其安装于上述印刷线路板，并与上述功率变换电路的输入侧连接，
上述印刷线路板具有：
第一导体图案，其分别与上述功率变换电路的正极侧、负极侧连接并成为上述直流供电线的一部分；和
第二导体图案，其分别在正极侧、负极侧连接上述功率变换电路与上述缓冲电容器，
在上述功率变换电路的正极侧的输入端子附近，以接近正极侧的上述第一导体图案的方式设有正极侧的上述第二导体图案，
在上述功率变换电路的负极侧的输入端子附近，以接近负极侧的上述第一导体图案的方式设有负极侧的上述第二导体图案。
2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，
还具备使用螺纹件固定于上述功率变换电路的散热器，
在上述印刷线路板与上述散热器之间配置有上述功率变换电路，
在上述印刷线路板中，在与上述螺纹件对应的位置设有螺纹孔，在从上述螺纹孔偏离的位置安装有上述缓冲电容器。
3.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，
上述印刷线路板具有多个图案层，
绝缘层介于多个上述图案层之间，
上述第一导体图案和上述第二导体图案设于相互不同的上述图案层。
4.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，
上述印刷线路板具有一层图案层，
上述第一导体图案和上述第二导体图案在一层上述图案层排列设置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换装置，其特征在于，
并联的多个上述缓冲电容器安装于上述印刷线路板，
上述功率变换电路与多个上述缓冲电容器经由上述第二导体图案而分别在正极侧、负极侧进行连接。
6.根据权利要求5所述的功率变换装置，其特征在于，
还具备向上述印刷线路板送入冷却风的风扇，
以来自上述风扇的冷却风经由相邻的上述缓冲电容器之间的间隙而流通的方式配置有多个上述缓冲电容器。
7.根据权利要求6所述的功率变换装置，其特征在于，
多个上述缓冲电容器分别呈扁平状，并以其扁平面平行的方式安装于上述印刷线路板，
上述第一导体图案及上述第二导体图案延伸的方向与上述扁平面平行。
8.一种冷冻循环装置，其特征在于，包含：
制冷剂回路，在该制冷剂回路中制冷剂依次经由压缩机、冷凝器、膨胀阀、及蒸发器而循环；和
功率变换装置，其进行预定的功率变换，并将功率变换后的功率输出至上述压缩机的马达，
上述功率变换装置具备：
印刷线路板；
功率变换电路，其安装于上述印刷线路板，并且经由直流供电线从直流电源施加直流电压；以及
缓冲电容器，其安装于上述印刷线路板，并与上述功率变换电路的输入侧连接，
上述印刷线路板具有：
第一导体图案，其分别与上述功率变换电路的正极侧、负极侧连接并成为上述直流供电线的一部分；和
第二导体图案，其分别在正极侧、负极侧连接上述功率变换电路与上述缓冲电容器，
在上述功率变换电路的正极侧的输入端子附近，以接近正极侧的上述第一导体图案的方式设有正极侧的上述第二导体图案，
在上述功率变换电路的负极侧的输入端子附近，以接近负极侧的上述第一导体图案的方式设有负极侧的上述第二导体图案。
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