CN117833701A - 功率转换器 - Google Patents

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CN117833701A CN202311230604.0A CN202311230604A CN117833701A CN 117833701 A CN117833701 A CN 117833701A CN 202311230604 A CN202311230604 A CN 202311230604A CN 117833701 A CN117833701 A CN 117833701A
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Abstract

本发明得到一种功率转换器，其有效地抑制了与电容器连接的汇流条中的布线电感的增加。功率转换器包括：具有第一电极和第二电极的电容器；以及与特定电极连接的特定汇流条，该特定电极为第一电极和第二电极的一方、或双方中的每一个，特定汇流条具有在特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，折返布线部的端部与特定电极连接。

Description

功率转换器
技术领域
本申请涉及功率转换器。
背景技术
功率转换器是将输入电流从直流转换成交流、从交流转换成直流或将输入电压转换成不同电压的装置。近年来，需要功率密度高、功率损耗小的功率转换器。因此，在供电的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)及MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属半导体场效应晶体管)等开关元件中，正在进行大电流化、高电压化以及高速开关化。通过这样的开关元件的大电流化、高电压化以及高速开关化，开关元件的开关时产生的浪涌电压增大。由于浪涌电压的增大，开关元件的开关损耗及发热增加。为了抑制该发热，考虑在功率转换器中设置高散热构件。但是，在功率转换器中设置了高散热构件的情况下，功率转换器的成本提高以及功率转换器的大型化不可避免。
由开关元件的开关引起的浪涌电压的大小取决于与开关元件电连接的电容器的汇流条等布线电感的大小。在该布线电感较大的情况下，浪涌电压变大。作为降低布线电感的有效手段，有缩短汇流条、或者以在一对配置的汇流条中产生的磁通被抵消的方式在一对汇流条中使电流分别沿相反方向流动等。
公开了一种在一对汇流条中使电流分别沿相反方向流动的结构(例如参照专利文献1)。在专利文献1中，构成为将相对的一对汇流条重合，将相对的各汇流条和各电容器的两极电连接。通过这样构成，由于使电流分别在相对的一对汇流条中沿相反方向流动，因此在汇流条周围产生的磁通被消除，因此能够抑制汇流条中的布线电感的增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3583034号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1中，由于使电流分别在相对的正极汇流条和负极汇流条中沿相反方向流动，因此能够抑制汇流条的布线电感的增加。但是，如专利文献1所示，在电容器电极离开电容器的主体部分而设置的情况下(在专利文献1中为电容器的主体部分的两侧)，在电容器的电极和汇流条的连接中，由于正极侧的连接布线和负极侧的连接布线的位置较远，因此没有成为消除在各个连接布线周围产生的磁通的配置。因此，连接电容器的电极和汇流条的连接布线中的布线电感不会降低，因此存在不能充分抑制与电容器连接的汇流条中的布线电感的增加的问题。
因此，本申请的目的在于得到有效地抑制了与电容器连接的汇流条中的布线电感的增加的功率转换器。
用于解决技术问题的技术手段
本申请公开的功率转换器包括：具有第一电极和第二电极的电容器；以及与特定电极连接的特定汇流条，该特定电极为第一电极和第二电极的一方、或双方中的每一个，特定汇流条具有在特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，折返布线部的端部与特定电极连接。
发明效果
根据本申请公开的功率转换器，包括：具有第一电极和第二电极的电容器；以及与特定电极连接的特定汇流条，该特定电极为第一电极和第二电极的一方、或双方中的每一个，特定汇流条具有在特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，折返布线部的端部与特定电极连接，因此折返布线部中的折返前的布线部分与折返后的布线部分相对配置，在相对的布线部分中使电流分别沿彼此相反的方向流过，因流过折返布线部的电流而产生的磁通被消除，因此能够有效地抑制与电容器连接的特定汇流条中的布线电感的增加。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的功率转换器的电路结构的图。
图2是说明实施方式1所涉及的功率转换器的U相臂的开关动作的电路图。
图3是实施方式1所涉及的功率转换器的电容器模块的俯视图。
图4是实施方式1所涉及的功率转换器的电容器模块的俯视图。
图5是在图3的A-A截面位置切断的功率转换器的电容器模块的剖视图。
图6是实施方式1所涉及的功率转换器的电容器模块的主要部分的俯视图。
图7是实施方式1所涉及的功率转换器的另一电容器模块的主要部分的俯视图。
图8是表示实施方式1所涉及的功率转换器中的布线电感的降低率的图。
图9是实施方式2所涉及的功率转换器的电容器模块的主要部分的俯视图。
图10是实施方式2所涉及的功率转换器的另一电容器模块的主要部分的俯视图。
图11是实施方式2所涉及的功率转换器的另一电容器模块的主要部分的俯视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本申请的实施方式所涉及的功率转换器进行说明。另外，在各图中，对相同或者相当构件、部位标注相同标号进行说明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的功率转换器1的电路结构的图，图2是说明功率转换器1的U相臂的开关动作的电路图，图3是功率转换器1的电容器模块100的俯视图，是除去模塑树脂205的一部分而示出Z方向的一侧的图，图4是功率转换器1的电容器模块100的俯视图，是除去模塑树脂205的一部分而示出Z方向的另一侧的图，图5是在图3的A-A截面位置切断的功率转换器1的电容器模块100的剖视图，图6是功率转换器1的电容器模块100的主要部分的俯视图，图7是功率转换器1的另一电容器模块100的主要部分的俯视图，图8是表示功率转换器1中的布线电感的降低率的图。功率转换器1是将输入电流从直流转换成交流、从交流转换成直流或将输入电压转换成不同电压的装置。在本申请中，将功率转换器1描述为将直流电转换为交流电的三相逆变器，但是本申请公开的功率转换器不限于三相逆变器。
＜功率转换器1＞
根据图1来说明功率转换器1的电路结构。图1表示进行三相交流电动机3的驱动的三相逆变器电路。功率转换器1包括电容器模块100和开关电路101。电容器模块100与位于功率转换器1外部的直流电源2连接。与电容器模块100所具有的平滑电容器102连接的开关电路101具有通过开关对施加于平滑电容器102的直流电压进行功率转换的半导体元件。开关电路101将直流电转换为交流电。交流电被输出到位于外部的三相交流电动机3，以驱动三相交流电动机3。
电容器模块100包括使直流电压平滑化的电容器即平滑电容器102；以及连接平滑电容器102和开关电路101的特定汇流条106。在本实施方式中，将电容器模块100具有的电容器作为平滑电容器102进行说明，但电容器并不限于平滑电容器102。电容器也可以是设置在电源线上的去耦电容器或用于去除噪声的滤波电容器。平滑电容器102具有第一电极和第二电极。第一电极和第二电极的一方是正侧电极，另一方是负侧电极。
开关电路101作为三相逆变器电路，具有串联连接有作为半导体元件的U相开关元件103a、103b的U相臂、串联连接有作为半导体元件的V相开关元件104a、104b的V相臂、以及串联连接有作为半导体元件的W相开关元件105a、105b的W相臂。对各相臂所具有的开关元件按照预先确定的顺序进行导通、关断的控制，生成三相的交流电流。通过所生成的三相交流电流，驱动三相交流电动机3。
对于各相臂具有的开关元件，例如使用MOSFET(金属氧化物膜型场效应晶体管、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、使用二极管反向并联连接的IGBT(绝缘栅型双极晶体管、Insulated Gate Bipolar Transistor)等自消弧型半导体开关元件。在本实施方式中，构成为使用MOSFET，并使用MOSFET的寄生二极管作为回流二极管，但是，在利用不具有IGBT等寄生二极管的开关元件等情况下，也可以采用并联地添加回流二极管的结构。另外，也可以是开关元件和回流二极管一体化的RC-IGBT(逆导通IGBT、Reverse Conducting IGBT)。
各相臂具有的开关元件形成在由硅、SiC(Sil icon Carbide：碳化硅)或GaN(Gallium Nitride：氮化镓)等材料构成的半导体基板上。对于开关元件，可以使用带隙比硅宽的宽带隙半导体元件。当使用由作为宽带隙半导体元件的碳化硅形成的MOSFET等时，开关时产生的电流的时间变化量di/dt可以大于由硅形成的MOSFET。另外，宽带隙半导体元件的导通电阻小、损耗少、发热小，因此能够降低芯片面积。由于芯片面积减小，因此能使开关电路101小型化。
＜布线电感和浪涌电压＞
使用图2说明布线电感和浪涌电压的关系。图2是为了简化而仅示出开关电路101中的U相开关元件103a、103b，将三相交流电动机3置换为电感负载109的电路图。另外，在图2中，将平滑电容器102的正极侧的布线电感设为布线电感107，将负极侧的布线电感设为布线电感108。具体而言，布线电感107、108是起因于电容器模块100中的特定汇流条106的布线电感。
对U相开关元件103a从导通状态变为关断状态时的关断浪涌电压ΔVs进行说明。在图2中，当U相开关元件103a导通时，形成实线箭头所示的电流路径。当U相开关元件103a关断时，形成点划线箭头所示的电流路径。当U相开关元件103a从导通变为关断时，电流路径切换，因此流过布线的电流以di/dt的斜率变化。如果将布线电感107的大小设为L107，将布线电感108的大小设为L108，则关断浪涌电压ΔVs可由式(1)表示。
[数学式1]
ΔVs＝(L107+L108)×di/dt…(1)
如(1)式所示，关断浪涌电压ΔVs与布线电感L107、L108之和成比例。因此，如果能够减少这些布线电感的分量，则能够降低浪涌电压。
＜电容器模块100＞
使用图3至图5对电容器模块100进行说明。在图中，将电容器模块100的高度方向设为Z方向，将与Z方向垂直的方向设为X方向、Y方向。即，X-Y方向为电容器模块100中的平面方向。在本实施方式中，将X方向设为第一方向，将Y方向设为第二方向。图3是X-Y方向上的电容器模块100的俯视图，图4是X-Y方向上的电容器模块100的仰视图，图5是X-Z方向上的电容器模块100的剖视图。在图3和图4中，模塑树脂205仅示出外形。
电容器模块100包括在两端具有电极的多个平滑电容器102。在本实施方式中，如图3所示，电容器模块100包括4个平滑电容器102a、102b、102c、102d。平滑电容器102的个数不限于4个，也可以是1个。另外，在本实施方式中，如图5所示，将作为第一电极的正侧电极207d和作为第二电极的负侧电极208d设置在平滑电容器102d的两侧，但正侧电极207d和负侧电极208d的配置不限于此。在后述的特定汇流条具有折返布线部的情况下，无论正侧电极207d和负侧电极208d配置在何处，都能够有效地抑制特定汇流条中的布线电感的增加，因此正侧电极207d和负侧电极208d的配置不限于平滑电容器102d的两侧。
电容器模块100包括与特定电极连接的特定汇流条106，该特定电极为第一电极和第二电极的一方、或双方中的每一个。在本实施方式中，作为第一电极的正侧电极207a、207b、207c、207d以及作为第二电极的负侧电极208a、208b、208c、208d这双方中的每一个是特定电极。因此，连接到正侧电极207a、207b、207c、207d的正极汇流条201和连接到负侧电极208a、208b、208c、208d的负极汇流条202都是特定汇流条106。在本实施方式中，正极汇流条201和负极汇流条202双方都是特定汇流条106，但不限于此，正极汇流条201和负极汇流条202中的一方也可以是特定汇流条106。
正极汇流条201及负极汇流条202在使与外部连接的端子的端部露出的状态下，由模塑树脂205模制。模塑树脂205是环氧树脂等绝缘树脂材料。在将被模制的各构成部件配置在成形模内之后，向成形模的内部注入模塑树脂205并密封，由此使电容器模块100成形。
正极汇流条201具有主体部分201a、多个折返布线部301、302、303、304、电源连接端子203a、多个开关电路连接端子203b、203c、203d。在本实施方式中，如图3所示，主体部分201a在与第一方向正交的第二方向上延伸，折返布线部301、302、303、304设置在主体部分201a的第一方向的一侧，电源连接端子203a设置在主体部分201a的第二方向的另一侧，开关电路连接端子203b、203c、203d设置在主体部分201a的第一方向的另一侧。电源连接端子203a的端部及开关电路连接端子203b、203c、203d的端部从模塑树脂205露出。
折返布线部301～304的端部分别经由焊料等连接构件206与多个平滑电容器102a～102d的各自的正侧电极207a～207d连接。电源连接端子203a是与直流电源2的正极侧连接的端子。开关电路连接端子203b～203d分别与构成各相臂的开关元件连接。例如，开关电路连接端子203b与U相开关元件103a连接，开关电路连接端子203c与V相开关元件104a连接，开关电路连接端子203d与W相开关元件105a连接。开关电路连接端子203b～203d的各自的端部和开关电路101具有的功率端子(未图示)的正极侧例如通过TIG焊接等的电弧焊接而接合。
负极汇流条202具有主体部分202a、多个折返布线部305、306、307、308、电源连接端子204a、多个开关电路连接端子204b、204c、204d。在本实施方式中，如图4所示，主体部分202a在与第一方向正交的第二方向上延伸，折返布线部305、306、307、308设置在主体部分201a的第一方向的一侧，电源连接端子204a设置在主体部分201a的第二方向的另一侧，开关电路连接端子204b、204c、204d设置在主体部分202a的第一方向的另一侧。电源连接端子204a的端部及开关电路连接端子204b、204c、204d的端部从模塑树脂205露出。
折返布线部305～308的端部分别经由焊料等连接构件206与多个平滑电容器102a～102d的各自的负侧电极208a～208d连接。电源连接端子204a是与直流电源2的负极侧连接的端子。开关电路连接端子204b～204d分别与构成各相臂的开关元件连接。例如，开关电路连接端子204b与U相开关元件103b连接，开关电路连接端子204c与V相开关元件104b连接，开关电路连接端子204d与W相开关元件105b连接。开关电路连接端子204b～204d的各自的端部和开关电路101具有的功率端子(未图示)的负极侧例如通过TIG焊接等的电弧焊接而接合。
在本实施方式中，折返布线部301～308分别仅在折返布线部301～308的端部与作为特定电极的正侧电极207a～207d或负侧电极208a～208d连接。在正极汇流条201和负极汇流条202中流过大电流，正极汇流条201和负极汇流条202发热。通过这样构成，能够尽量减少双方的接触点，因此能够防止具有折返布线部的正极汇流条201及负极汇流条202与具有特定电极的平滑电容器102a～102d之间的热干涉。
＜布线电感＞
对本实施方式所示的电容器模块100中的布线电感进行说明。由正极汇流条201引起的布线电感相当于图2所示的布线电感107，由负极汇流条202引起的布线电感相当于图2所示的布线电感108。图5所示的虚线箭头表示产生浪涌电压时的电流的方向。
如图5所示，正极汇流条201的主体部分201a和负极汇流条202的主体部分202a沿Z方向排列并相对配置，在主体部分201a和主体部分202a中分别沿彼此相反的方向流过电流。因此，由于流过主体部分201a和主体部分202a的电流而产生的磁通被消除，能够减小主体部分201a和主体部分202a的布线电感。
如图3所示，电源连接端子203a、204a在X方向上排列配置，在电源连接端子203a、204a中分别沿彼此相反的方向流过电流。因此，由于流过电源连接端子203a、204a的电流而产生的磁通被消除，能够减小电源连接端子203a、204a的布线电感。
开关电路连接端子203b、204b、开关电路连接端子203c、204c、开关电路连接端子203d、204d分别沿Y方向排列配置，在开关电路连接端子203b、204b、开关电路连接端子203c、204c、开关电路连接端子203d、204d分别沿彼此相反的方向流过电流。因此，由于流过开关电路连接端子203b、204b、开关电路连接端子203c、204c、开关电路连接端子203d、204d各自的电流而产生的磁通被消除，因此可以减小开关电路连接端子203b、204b、开关电路连接端子203c、204c、开关电路连接端子203d、204d各自的布线电感。
如图5所示，从负极汇流条202的主体部分202a向负侧电极208d的方向延伸出的负极汇流条202的部分以沿着平滑电容器102d的第一方向的另一侧的方式配置，在该负极汇流条202的部分和平滑电容器102d中分别在彼此相反的方向上流过电流。因此，由该负极汇流条202的部分和流过平滑电容器102d的电流而产生的磁通被消除，能够减小该负极汇流条202的部分的布线电感。
另一方面，在将正侧电极207d和负侧电极208d设置在平滑电容器102d的两侧等正侧电极207d和负侧电极208d分离的情况下，由于电流沿相反方向流动的正极侧的折返布线部304和负极侧的折返布线部308的位置变远，因而在折返布线部304和折返布线部308之间，不能彼此消除各自产生的磁通。因此，在折返布线部304、308、折返布线部303、307、折返布线部302、306、折返布线部301、305各自之间不能降低布线电感。
＜折返布线部＞
对作为本申请的主要部分的折返布线部进行说明。折返布线部的每一个不与其他布线相邻配置，而是各自有效地抑制布线电感的增加。特定汇流条具有在特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，折返布线部的端部与特定电极连接。在本实施方式中，正极汇流条201具有在正侧电极207a～207d的每一个上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部301～304。负极汇流条202具有在负侧电极208a～208d的每一个上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部305～308。
使用图6，对利用折返布线部的布线电感的增加的抑制进行说明。图6是表示图3中的折返布线部301及其周边部分的图。图6所示的虚线箭头表示产生浪涌电压时的折返布线部301中的电流的方向。折返布线部301例如设置为将U字的底部配置在第一方向的一侧的U字状。折返布线部301中的折返前的布线部分和折返后的布线部分相对配置，在相对的布线部分中分别沿彼此相反的方向流过电流。因此，因流过折返布线部301的电流而产生的磁通被消除，因此能够有效地抑制折返布线部301的布线电感的增加。
在本实施方式中，平滑电容器102a～102d设置在正极汇流条201的主体部分201a的第一方向的一侧，折返布线部301～304设置在正极汇流条201的主体部分201a的第一方向的一侧。同样地，平滑电容器102a～102d设置在负极汇流条202的主体部分202a的第一方向的一侧，折返布线部305～308设置在负极汇流条202的主体部分202a的第一方向的一侧。折返布线部301从正极汇流条201的主体部分201a向第一方向的一侧延伸后，折返并向第一方向的另一侧延伸，在折返布线部301的折返后的第一方向的另一侧的端部与正侧电极207a连接。其他折返布线部302～308也是同样的结构。
折返布线部301的结构不限于此，但通过这样构成，折返布线部中的布线的长度最短，并且能够充分确保相对的部分而设置，因此能够更有效地抑制折返布线部301的布线电感的增加。另外，由于折返布线部的长度变短，因此能够使特定汇流条小型化。
在本实施方式中，功率转换器1包括多个平滑电容器102a～102d，正极汇流条201的主体部分201a及负极汇流条202的主体部分202a向与第一方向正交的第二方向延伸。多个平滑电容器102a～102d在正极汇流条201的主体部分201a及负极汇流条202的主体部分202a的第一方向的一侧沿第二方向排列设置。正极汇流条201具有多个折返布线部301～304，负极汇流条202具有多个折返布线部305～308。多个折返布线部301～308分别与多个平滑电容器102a～102d的各自的特定电极即正侧电极207a～207d或负侧电极208a～208d连接。
通过这样构成，由于多个平滑电容器102a～102d在正极汇流条201的主体部分201a及负极汇流条202的主体部分202a的第一方向的一侧沿第二方向排列设置，因此能够使功率转换器1小型化。另外，由于所有的平滑电容器102a～102d通过折返布线部301～308与正极汇流条201及负极汇流条202连接，因此能够有效地抑制正极汇流条201及负极汇流条202的布线电感的增加。
＜变形例＞
平滑电容器和折返布线部的结构不限于图6所示的结构。图7表示平滑电容器和折返布线部的结构的4个变形例。首先，对平滑电容器的变形例进行说明。在图6中，以长边沿X方向、短边沿Y方向的方式配置平滑电容器102a。如图7(a)所示，也可以将平滑电容器102a配置成短边沿X方向、长边沿Y方向。另外，如图7(b)所示，平滑电容器102a也可以是圆形的形状。
接着，对折返布线部的变形例进行说明。在图6中，将折返布线部301设置成从正极汇流条201的主体部分201a向第一方向的一侧延伸后，折返而向第一方向的另一侧延伸。如图7(c)所示，折返布线部301也可以设置成在向第二方向的另一侧延伸之后，折返而向第二方向的一侧延伸。折返布线部301的结构不限于此，只要折返布线部301折返而具有彼此相对的部分，就能够有效地抑制布线电感的增加。
在图6中，在折返布线部301中，构成为几乎所有布线的部分相对。相对部分的结构不限于此，也可以是一部分。如图7(d)所示，在存在由连接构件206的配置引起的限制等情况下，相对的部分的结构也可以是至少一部分。只要折返布线部301折返，且至少具有一部分彼此相对的部分，就能够有效地抑制布线电感的增加。在图7中，使用正极汇流条201的折返布线部301进行了说明，但正极汇流条201的其他折返布线部302～304以及负极汇流条202的折返布线部305～308也同样。
<布线电感的降低率>
使用图8，对折返布线部中的布线的宽度及折返布线部中的布线的相对部分的间隔与布线电感的降低率的关系进行说明。首先，对互感和合成电感进行说明。图8(b)是简化表示本实施方式中的折返布线部的形状的俯视图。在图中，折返布线部401折返且具有彼此相对的部分即相对部401a、401b。将相对部401a、401b各自的自感设为L401a、L401b。当L401a、L401b的耦合系数为K时，L401a、L401b的互感M由式(2)表示。
[数学式2]
由式(2)可知，耦合系数K越大，互感M越大。在相对部401a和相对部401b中使电流沿相反方向流过的情况下，分别在相邻的布线上产生的磁通被消除。相对部401a及相对部401b的合成电感L401a(M)及L401b(M)由式(3)及式(4)表示。
[数学式3]
L401a(M)＝L401a-M···(3)
[数学式4]
L401b(M)＝L401b-M···(4)
根据式(2)、式(3)和式(4)，耦合系数K越大，互感M越大，可以减小合成电感L401a(M)和L401b(M)。由于合成电感L401a(M)及L401b(M)变小，因此能够减小折返布线部401中的布线电感。
在图8(b)中，将折返布线部401中的布线的宽度设为a1[mm]，将折返布线部401中的布线的相对部分的间隔设为b1[mm]，将折返布线部401中的布线的相对部分的长度设为c1[mm]。图8(c)是表示未折返的仅直线状延伸的部分的布线部的形状的俯视图。将图8(c)所示的布线设为直线布线部402。直线布线部402具有与折返布线部401中的布线的宽度相同的宽度a1[mm]、与折返布线部401中的布线的相对部分的长度相同的长度c1[mm]。
在图8(b)及图8(c)中，沿箭头方向流过电流，将宽度a1[mm]、长度c1[mm]作为固定值，将间隔b1[mm]作为变量。图8(a)表示通过分析计算此时的折返布线部401的合成电感L401(M)与直线布线部402的合成电感L402(M)的比率的关系的结果。图8(a)的横轴是图8(b)所示的间隔b1[mm]与宽度a1[mm]的比率，纵轴是合成电感L401(M)与L402(M)的比率。根据式(2)、式(3)以及式(4)和图8(a)可知，间隔b1[mm]越小，互感的耦合系数K越大，因此合成电感L401(M)降低。
根据图8(a)，如果将间隔b1/宽度a1的比率设定为1，则合成电感L401(M)与L402(M)的比率为1以下。在本实施方式中，将折返布线部中的布线的宽度设为a1，将折返布线部中的布线的相对部分的间隔设为b1，设定为b1≤a1。如果设定为b1≤a1，则与基于直线布线部402的合成电感L402(M)相比，能够降低基于折返布线部401的合成电感L401(M)，因此能够有效地抑制特定汇流条的布线电感的增加。
在本实施方式中，将开关元件作为MOSFET进行了说明。MOSFET也可以使用由能够进行高频驱动、开关速度(dv/dt、di/dt)快、能够减小损耗的SiC或GaN等宽带隙半导体元件构成的MOSFET。如果开关速度(di/dt)较快，则浪涌电压也变大。即，如果使用宽带隙半导体元件构成本实施方式所示的功率转换器1，则能够抑制浪涌电压及宽带隙半导体元件的发热，因此能够进一步实现功率转换器1的小型化及高效率化。
如上所述，在实施方式1所涉及的功率转换器1中，包括：具有第一电极和第二电极的平滑电容器102；以及与特定电极连接的特定汇流条，该特定电极为第一电极和第二电极的一方、或双方中的每一个，特定汇流条具有在特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，折返布线部的端部与特定电极连接，因此折返布线部中的折返前的布线部分与折返后的布线部分相对配置，在相对的布线部分中分别使电流沿彼此相反的方向流过，因流过折返布线部的电流而产生的磁通被消除，因此能够有效地抑制与平滑电容器102连接的折返布线部中的布线电感的增加。另外，在作为特定汇流条的正极汇流条201及负极汇流条202中的折返布线部以外的部分，在相邻配置的部位使电流沿彼此相反的方向流动，因此，能够有效地抑制与平滑电容器102连接的正极汇流条201和负极汇流条202中的布线电感的增加。
在将折返布线部中的布线的宽度设为a1，将折返布线部中的布线的相对部分的间隔设为b1，设定为b1≤a1的情况下，与直线状地进行布线时的直线状布线的部分中的合成电感相比，能够降低折返布线部中的合成电感。由于折返布线部中的合成电感降低，因此能够有效地抑制特定汇流条的布线电感的增加。另外，在折返布线部仅在折返布线部的端部与特定电极连接的情况下，能够尽量减少折返布线部与特定电极的接触点，因此能够防止具有折返布线部的正极汇流条201及负极汇流条202与具有特定电极的平滑电容器102a～102d的热干涉。
平滑电容器设置在特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧，折返布线部设置在特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧，折返布线部从特定汇流条的主体部分向第一方向的一侧延伸后，折返而向第一方向的另一侧延伸，在折返布线部的折返后的第一方向的另一侧的端部与特定电极连接，在此情况下，折返布线部的布线的长度为最短，并且能够充分确保相对的部分而设置，因此能够更有效地抑制折返布线部301的布线电感的增加。
功率转换器1包括多个平滑电容器102a～102d，特定汇流条的主体部分向与第一方向正交的第二方向延伸，多个平滑电容器102a～102d在特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧沿第二方向排列设置，特定汇流条具有多个折返布线部，多个折返布线部分别与多个平滑电容器102a～102d各自的特定电极连接，在此情况下，多个平滑电容器102a～102d在特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧沿第二方向排列设置，因此，能将功率转换器1小型化。另外，由于所有平滑电容器102a～102d通过折返布线部301～308与特定汇流条连接，因此能够有效地抑制特定汇流条的布线电感的增加。
功率转换器1包括开关电路101，该开关电路101与平滑电容器102连接，具有通过开关对施加于平滑电容器102的直流电压进行功率转换的半导体元件，半导体元件为宽带隙半导体元件，在此情况下，能够抑制浪涌电压及宽带隙半导体元件的发热，因此能够进一步实现功率转换器1的小型化及高效率化。
实施方式2.
对实施方式2所涉及的功率转换器1进行说明。图9是功率转换器1的电容器模块100的主要部分的俯视图，是表示与图6相同的部分的图，图10是功率转换器1的另一电容器模块100的主要部分的俯视图，是表示与图6相同的部分的图，图11是功率转换器1的另一电容器模块100的主要部分的俯视图，是表示与图6相同的部分的图。实施方式2所涉及的功率转换器1的电容器模块100构成为特定汇流条具有追加的布线部。
特定汇流条具有配置在特定电极上的追加的布线部，追加的布线部的端部与特定电极连接。追加的布线部具有与折返布线部的一部分即被相对部相对的相对部，追加的布线部的相对部的电流方向与折返布线部的被相对部的电流方向彼此相反。由于特定汇流条除了折返布线部之外还具有追加的布线部，因此布线的路径增加，因此能够降低特定汇流条中的布线电感。另外，由于追加的布线部的相对部的电流方向和折返布线部的被相对部的电流方向彼此为相反方向，因此因流过相对部及被相对部的电流而产生的磁通被消除，能够有效地抑制与平滑电容器102连接的折返布线部及追加的布线部中的布线电感的增加。以下，对追加的布线部的具体结构的示例进行说明。
首先，说明追加的布线部502在作为特定电极的正侧电极207a上折返，具有彼此相对的部分的情况。如图9所示，作为特定汇流条的正极汇流条201具有折返布线部501和追加的布线部502。在本实施方式中，折返布线部501及追加的布线部502为相同的形状，沿第二方向排列设置。另外，在本实施方式中，折返布线部501及追加的布线部502从正极汇流条201的主体部分201a向第一方向的一侧延伸后，折返并向第一方向的另一侧延伸，在折返布线部501及追加布线部502分别折返后的第一方向的另一侧的端部经由连接构件206与正侧电极207a连接。折返布线部501中的与折返部位相比更靠与正侧电极207a连接的一侧的部分是被相对部，追加的布线部502中的与折返部位相比更靠与正侧电极207a连接的一侧的相反侧的部分是相对部。图9所示的虚线箭头表示产生浪涌电压时的电流的方向。
通过这样构成，折返布线部501及追加的布线部502分别具有彼此相对的布线部分，在相对的布线部分中使电流分别沿彼此相反的方向流动，因此因在折返布线部501及追加的布线部502分别流动的电流而产生的磁通被消除，能够有效地抑制与平滑电容器102a连接的折返布线部501及追加的布线部502中的布线电感的增加。另外，由于追加的布线部502的相对部的电流方向和折返布线部501的被相对部的电流方向彼此为相反方向，因此因流过相对部及被相对部的电流而产生的磁通被消除，能够更有效地抑制与平滑电容器102a连接的折返布线部501及追加的布线部502中的布线电感的增加。在图9中，使用正极汇流条201的折返布线部501及追加的布线部502进行了说明，但对于正极汇流条201的其他折返布线部及负极汇流条202的折返布线部，通过也排列设置追加的布线部，能够得到同样的效果。
在本实施方式中，追加的布线部502仅在追加的布线部502的端部与正侧电极207a连接。由于能够尽量减少追加的布线部502与正侧电极207a的接触点，因此能够防止具有追加的布线部502的正极汇流条201与具有正侧电极207a的平滑电容器102之间的热干涉。
将追加的布线部502中的布线的宽度设为a2，将追加的布线部502中的布线的相对部分的间隔设为b2，设定为b2≤a1。通过这样构成，与直线状地进行布线时的直线状布线的部分中的合成电感相比，能够降低追加的布线部502中的合成电感。由于追加的布线部502中的合成电感降低，因此能够有效地抑制正极汇流条201的布线电感的增加。
在图9中，将折返布线部501配置在第二方向的一侧，将追加的布线部502配置在第二方向的另一侧。折返布线部501及追加的布线部502的配置不限于此，如图10所示，也可以将折返布线部501配置在第二方向的另一侧，将追加的布线部502配置在第二方向的一侧。在这样配置折返布线部501及追加的布线部502的情况下，折返布线部501的与折返部位相比更靠与正侧电极207a连接的一侧的相反侧的部分是被相对部，追加的布线部502中的与折返部位相比更靠与正侧电极207a连接的一侧的部分为相对部。即使这样构成，由于追加的布线部502的相对部的电流方向和折返布线部501的被相对部的电流方向彼此为相反方向，因此因流过相对部及被相对部的电流而产生的磁通被消除，能够更有效地抑制与平滑电容器102a连接的折返布线部501及追加的布线部502中的布线电感的增加。
接着，说明追加的布线部602在作为特定电极的正侧电极207a上具有直线状延伸的部分的情况。如图11所示，作为特定汇流条的正极汇流条201具有折返布线部601和追加的布线部602。在本实施方式中，折返布线部601和追加的布线部602为不同的形状，折返布线部601在第二方向的一侧排列设置，追加的布线部602在第二方向的另一侧排列设置。另外，在本实施方式中，折返布线部601从正极汇流条201的主体部分201a向第一方向的一侧延伸后，折返并向第一方向的另一侧延伸，在折返布线部601的折返后的第一方向的另一侧的端部经由连接构件206与正侧电极207a连接。追加的布线部602从正极汇流条201的主体部分201a向第一方向的一侧延伸，在追加的布线部602的延伸后的第一方向的一侧的部分的端部经由连接构件206与正侧电极207a连接。折返布线部601中的与折返部位相比更靠与正侧电极207a连接的一侧的部分是被相对部，追加的布线部602中的与被相对部相对的部分是相对部。图11所示的虚线箭头表示产生浪涌电压时的电流的方向。
通过这样构成，折返布线部601具有彼此相对的布线部分，在相对的布线部分中使电流分别沿彼此相反的方向流动，因此因在折返布线部601流动的电流而产生的磁通被消除，能够有效地抑制与平滑电容器102a连接的折返布线部601中的布线电感的增加。另外，由于追加的布线部602的相对部的电流方向和折返布线部601的被相对部的电流方向彼此为相反方向，因此因流过相对部及被相对部的电流而产生的磁通被消除，能够有效地抑制与平滑电容器102a连接的折返布线部601及追加的布线部602中的布线电感的增加。另外，由于追加的布线部602形成为直线状，因此能够容易地制造追加的布线部602，从而能够提高具有追加的布线部602的特定汇流条的生产率。在图11中，使用正极汇流条201的折返布线部601及追加的布线部602进行了说明，但对于正极汇流条201的其他折返布线部及负极汇流条202的折返布线部，通过也排列设置追加的布线部，能够得到同样的效果。
另外，本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是1个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。
因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其它实施方式的构成要素进行组合的情况。
以下，将本公开的各方式作为附记汇总记载。
(附记1)
一种功率转换器，其特征在于，包括：具有第一电极和第二电极的电容器；以及
与特定电极连接的特定汇流条，该特定电极为所述第一电极及所述第二电极的一方、或双方中的每一个，
所述特定汇流条具有在所述特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，所述折返布线部的端部与所述特定电极连接。
(附记2)
如附记1所述的功率转换器，其特征在于，所述特定汇流条具有配置在所述特定电极上的追加的布线部，所述追加的布线部的端部与所述特定电极连接，
所述追加的布线部具有与所述折返布线部的一部分即被相对部相对的相对部，所述追加的布线部的相对部的电流方向与所述折返布线部的被相对部的电流方向彼此相反。
(附记3)
如附记2所述的功率转换器，其特征在于，所述追加的布线部在所述特定电极上折返，具有彼此相对的部分，
所述折返布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的部分是被相对部，所述追加的布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的相反侧的部分是相对部，
或者，所述折返布线部的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的相反侧的部分是被相对部，所述追加的布线部的与折返部位相比更靠与特定电极连接的一侧的部分是相对部。
(附记4)
如附记2所述的功率转换器，其特征在于，所述追加的布线部在所述特定电极上具有直线状延伸的部分，
所述折返布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的部分是被相对部，所述追加的布线部中的与所述被相对部相对的部分是相对部。
(附记5)
如附记1至4中任一项所述的功率转换器，其特征在于，将所述折返布线部中的布线的宽度设为a1，将所述折返布线部中的布线的相对部分的间隔设为b1，设定为b1≤a1。
(附记6)
如附记3所述的功率转换器，其特征在于，将所述追加的布线部中的布线的宽度设为a2，将所述追加的布线部中的布线的相对部分的间隔设为b2，设定为b2≤a1。
(附记7)
如附件1至6中任一项所述的功率转换器，其特征在于，所述折返布线部仅在所述折返布线部的端部与所述特定电极连接。
(附记8)
如附件2至4中任一项所述的功率转换器，其特征在于，所述追加的布线部仅在所述追加的布线部的端部与所述特定电极连接。
(附记9)
如附记1至8中任一项所述的功率转换器，其特征在于，所述电容器设置在所述特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧，
所述折返布线部设置在所述特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧，
所述折返布线部在从所述特定汇流条的主体部分向第一方向的一侧延伸后，折返并向第一方向的另一侧延伸，在所述折返布线部的折返后的第一方向的另一侧的端部与所述特定电极连接。
(附记10)
如附记9所述的功率转换器，其特征在于，包括多个所述电容器，
所述特定汇流条的主体部分向与所述第一方向正交的第二方向延伸，
多个所述电容器在所述特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧沿所述第二方向排列设置，
所述特定汇流条具有多个所述折返布线部，
多个所述折返布线部分别与多个所述电容器各自的所述特定电极连接。
(附记11)
如附记1至10中任一项所述的功率转换器，其特征在于，包括开关电路，该开关电路与所述电容器连接，具有通过开关对施加于所述电容器的直流电压进行功率转换的半导体元件，
所述半导体元件是宽带隙半导体元件。
标号说明
1功率转换器，2直流电源，3三相交流电动机，100电容器模块，101开关电路，102、102a、102b、102c、102d平滑电容器，103a、103b U相开关元件，104a、104b V相开关元件，105a、105b W相开关元件，106特定汇流条，107、108布线电感，109电感负载，201正极汇流条，201a主体部分，202负极汇流条，202a主体部分，203a、204a电源连接端子，203b、203c、203d、204b、204c、204d开关电路连接端子，205模制树脂，206连接构件，207a、207b、207c、207d正侧电极，208a、208b、208c、208d负侧电极，301、302、303、304、305、306、307、308折返布线部，401折返布线部，401a、401b相对部，402直线布线部，501折返布线部，502追加的布线部，601折返布线部，602追加的布线部。

Claims (11)

1.一种功率转换器，其特征在于，包括：
具有第一电极和第二电极的电容器；以及
与特定电极连接的特定汇流条，该特定电极为所述第一电极及所述第二电极的一方、或双方中的每一个，
所述特定汇流条具有在所述特定电极上折返、且具有彼此相对的部分的折返布线部，所述折返布线部的端部与所述特定电极连接。
2.如权利要求1所述的功率转换器，其特征在于，
所述特定汇流条具有配置在所述特定电极上的追加的布线部，所述追加的布线部的端部与所述特定电极连接，
所述追加的布线部具有与所述折返布线部的一部分即被相对部相对的相对部，所述追加的布线部的相对部的电流方向与所述折返布线部的被相对部的电流方向彼此相反。
3.如权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，
所述追加的布线部在所述特定电极上折返，具有彼此相对的部分，
所述折返布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的部分是被相对部，所述追加的布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的相反侧的部分是相对部，
或者，所述折返布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的相反侧的部分是被相对部，所述追加的布线部中的与折返部位相比更靠与特定电极连接的一侧的部分是相对部。
4.如权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，
所述追加的布线部在所述特定电极上具有直线状延伸的部分，
所述折返布线部中的与折返部位相比更靠与所述特定电极连接的一侧的部分是被相对部，所述追加的布线部中的与所述被相对部相对的部分是相对部。
5.如权利要求1所述的功率转换器，其特征在于，
将所述折返布线部中的布线的宽度设为a1，将所述折返布线部中的布线的相对部分的间隔设为b1，设定为b1≤a1。
6.如权利要求3所述的功率转换器，其特征在于，
将所述追加的布线部中的布线的宽度设为a2，将所述追加的布线部中的布线的相对部分的间隔设为b2，设定为b2≤a1。
7.如权利要求1所述的功率转换器，其特征在于，
所述折返布线部仅在所述折返布线部的端部与所述特定电极连接。
8.如权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，
所述追加的布线部仅在所述追加的布线部的端部与所述特定电极连接。
9.如权利要求1所述的功率转换器，其特征在于，
所述电容器设置在所述特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧，
所述折返布线部设置在所述特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧，
所述折返布线部在从所述特定汇流条的主体部分向第一方向的一侧延伸后，折返并向第一方向的另一侧延伸，在所述折返布线部的折返后的第一方向的另一侧的端部与所述特定电极连接。
10.如权利要求9所述的功率转换器，其特征在于，
包括多个所述电容器，
所述特定汇流条的主体部分向与所述第一方向正交的第二方向延伸，
多个所述电容器在所述特定汇流条的主体部分的第一方向的一侧沿所述第二方向排列设置，
所述特定汇流条具有多个所述折返布线部，
多个所述折返布线部分别与多个所述电容器各自的所述特定电极连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的功率转换器，其特征在于，
包括开关电路，该开关电路与所述电容器连接，具有通过开关对施加于所述电容器的直流电压进行功率转换的半导体元件，
所述半导体元件是宽带隙半导体元件。
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