DE102016207701A1 - Power converter and rail vehicle - Google Patents

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Katsumi Ishikawa
Yosuke Yasuda
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Abstract

Ein Leistungsumsetzer enthält: mehrere Halbleitermodule (108–110), die darin mit mehreren Schaltvorrichtungen (Q1–Q6) versehen sind; einen Wärmeaufnahmeblock (7), der auf einer Seite mit den mehreren Halbleitermodulen (108–110) versehen ist; eine Kühlrippe (4), die auf der anderen Seite des Wärmeaufnahmeblocks (7) vorgesehen ist; einen Filterkondensator (102, 103), der mit den Halbleitermodulen (108–110) elektrisch verbunden ist; und einen Gate-Treiber (G/D) zum Übertragen eines Steuersignals an die Schaltvorrichtungen (Q1–Q6), wobei die Halbleitermodule (108–110) in der Weise angeordnet sind, dass die Längsrichtung des Halbleitermoduls (108–110) in einer Richtung parallel zu der Kühlluft orientiert ist und der Gate-Treiber auf einer Unterseite in Richtung der Schwerkraft angeordnet ist.A power converter includes: a plurality of semiconductor modules (108-110) provided therein with a plurality of switching devices (Q1-Q6); a heat receiving block (7) provided on one side with the plurality of semiconductor modules (108-110); a cooling fin (4) provided on the other side of the heat receiving block (7); a filter capacitor (102, 103) electrically connected to the semiconductor modules (108-110); and a gate driver (G / D) for transmitting a control signal to the switching devices (Q1-Q6), wherein the semiconductor modules (108-110) are arranged such that the longitudinal direction of the semiconductor module (108-110) in one direction oriented parallel to the cooling air and the gate driver is disposed on a lower side in the direction of gravity.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer und bezieht sich insbesondere auf einen Leistungsumsetzer, der unter Verwendung einer 2-in-1-Halbleiterschaltvorrichtung konfiguriert ist, und auf ein Schienenfahrzeug.The present invention relates to a power converter, and more particularly relates to a power converter configured using a 2-in-1 type semiconductor switching device and a rail vehicle.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

In einem Leistungsumsetzer, für den in den letzten Jahren ein Wechselrichter oder ein Umsetzer typisch ist, ist ein Halbleitermodul montiert, auf dem mehrere IGBTs (Isolierschicht-Bipolartransistoren) oder MOSFETs (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren) montiert sind, um den Verlust zu verringern.In a power converter for which an inverter or converter is typical in recent years, a semiconductor module is mounted on which a plurality of IGBTs (Insulator Bipolar Transistors) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are mounted to reduce the loss.

Obwohl als das Material, das das Halbleitermodul konfiguriert, hauptsächlich Si-Material (Siliciummaterial) entwickelt worden ist, wird zur weiteren Verringerung des Verlusts die Anwendung eines Halbleiters mit breiter Bandlücke wie etwa SiC (Siliciumcarbid) und GaN (Galliumnitrid) betrachtet. SiC kann die Schaltgeschwindigkeit im Vergleich zu Si beschleunigen und kann den Schaltverlust verringern.Although Si material (silicon material) has been mainly developed as the material configuring the semiconductor module, the use of a wide bandgap semiconductor such as SiC (silicon carbide) and GaN (gallium nitride) is considered to further reduce the loss. SiC can accelerate the switching speed compared to Si and can reduce the switching loss.

Andererseits ist erwünscht, dass die Halbleiterschaltvorrichtungen klein sind, um einen Stapel zu konfigurieren, indem ein Leistungsumsetzer, der durch mehrere Halbleiterschaltvorrichtungen konfiguriert ist, in einem Gehäuse kompakt aufgenommen ist. Als eine Technik zur Verkleinerung ist ein Zwei-Vorrichtungs-Modul (2-in-1-Halbleiter-Schaltvorrichtungsmodul) bekannt, in dem ein Zweig, der durch Reihenschaltung zweier Halbleiterschaltvorrichtungen konfiguriert ist, als eine Einheit hergestellt ist.On the other hand, it is desirable that the semiconductor switching devices be small in order to configure a stack by compactly accommodating a power converter configured by a plurality of semiconductor switching devices in a housing. As a technique for downsizing, a two-device module (2-in-1 semiconductor switching device module) is known in which a branch configured by connecting two semiconductor switching devices in series is manufactured as one unit.

JP-2006-42406-A bezieht sich auf eine Stapelstruktur des Leistungsumsetzers, die unter Verwendung des Zweivorrichtungsmoduls konfiguriert ist. Genauer ist die Struktur ”eine Stapelstruktur eines Leistungsumsetzers, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stapelstruktur eines Leistungsumsetzers, der durch mehrere Leistungshalbleitervorrichtungen, die zu einer Leistungsumsetzungsschaltung parallelgeschaltet ist, um für jede Phase eine Mehrphasen-AC-Ausgabe oder Mehrphasen-AC-Eingabe auszuführen, einen Radiator zum Kühlen der Leistungsumsetzungsvorrichtungen und ein Radiatorkühlgebläse konfiguriert ist, die Leistungshalbleitervorrichtungen, wenn sie an dem Radiator angeordnet sind, für jede Phase parallel zu der Luftströmungsrichtung des Radiatorkühlgebläses angeordnet sind”. JP-2006-42406-A refers to a stacked structure of the power converter configured using the two-device module. Specifically, the structure is a stacked structure of a power converter, characterized in that in the stacked structure of a power converter connected in parallel through a plurality of power semiconductor devices connected to a power conversion circuit to perform a multi-phase AC output or multi-phase AC input for each phase, a radiator for cooling the power conversion devices and a radiator cooling fan is configured, the power semiconductor devices, when arranged on the radiator, are arranged for each phase parallel to the air flow direction of the radiator cooling fan ".

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

In einem Leistungsumsetzer mit einer Stapelkonfiguration, die unter Verwendung eines Zweivorrichtungsmoduls konfiguriert ist, werden die Verkleinerung, die Erhöhung der Kapazität und eine Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung gleichzeitig ausgeführt. Selbst in der JP-2006-42406-A ist die Gegenmaßnahme unter diesen Gesichtspunkten getroffen worden; wobei sie allerdings unter einem Gesichtspunkt einer vollständig vereinheitlichten Anordnung ungenügend ist.In a power converter having a stack configuration configured using a two-device module, the reduction, the increase of the capacity, and a countermeasure against heat generation are performed simultaneously. Even in the JP-2006-42406-A the countermeasure has been taken from these points of view; however, it is insufficient from a viewpoint of a completely unified arrangement.

Unter einem Gesichtspunkt der Verringerung des thermischen Einflusses auf einen Gate-Treiber, der insbesondere ein einziges elektronisches Bauelement ist, das in dem Stapel aufgenommen ist, enthält ein Wärmeerzeugungsfaktor innerhalb und außerhalb des Stapels außer einem 2-in-1-Halbleiterschaltmodul einen CT und einen Kern. Außerdem ist es notwendig, das Innere des Stapels, der eine Anordnung einer Gate-Verdrahtung enthält, zu vereinfachen.From a viewpoint of reducing the thermal impact on a gate driver, which is particularly a single electronic component accommodated in the stack, a heat generation factor inside and outside the stack includes a CT and a 2-in-1 semiconductor switching module Core. In addition, it is necessary to simplify the interior of the stack including an arrangement of gate wiring.

Aus dem Obigen soll die vorliegende Erfindung ein Schienenfahrzeug und einen Leistungsumsetzer mit einer Stapelstruktur, die umfassend unter den Gesichtspunkten der Verkleinerung und der Wärmeerzeugung betrachtet sind, schaffen.From the above, the present invention is intended to provide a rail vehicle and a power converter having a stacked structure, which are comprehensively considered from the viewpoint of downsizing and heat generation.

Aus dem Obigen wird in der vorliegenden Erfindung ein Leistungsumsetzer geschaffen, der enthält: mehrere Halbleitermodule, die darin mit mehreren Schaltvorrichtungen versehen sind; einen Wärmeaufnahmeblock, der auf einer Seite mit den mehreren Halbleitermodulen versehen ist; eine Kühlrippe, die auf der anderen Seite des Wärmeaufnahmeblocks vorgesehen ist; einen Filterkondensator, der mit den Halbleitermodulen elektrisch verbunden ist; und/oder einen Gate-Treiber zum Übertragen eines Steuersignals an die Schaltvorrichtungen, wobei die Halbleitermodule in der Weise angeordnet sind, dass die Längsrichtung des Halbleitermoduls in einer Richtung parallel zu der Kühlluft orientiert ist und der Gate-Treiber auf einer Unterseite in Richtung der Schwerkraft angeordnet ist.From the above, in the present invention, there is provided a power converter including: a plurality of semiconductor modules provided with a plurality of switching devices therein; a heat receiving block provided on one side with the plurality of semiconductor modules; a cooling fin provided on the other side of the heat receiving block; a filter capacitor electrically connected to the semiconductor modules; and / or a gate driver for transmitting a control signal to the switching devices, wherein the semiconductor modules are arranged such that the longitudinal direction of the semiconductor module is oriented in a direction parallel to the cooling air and the gate driver is oriented on a bottom in the direction of gravity is arranged.

Es werden ein Schienenfahrzeug und ein Leistungsumsetzer mit einer Stapelstruktur, die umfassend unter den Gesichtspunkten der Verkleinerung und der Wärmeerzeugung betrachtet sind, geschaffen.There is provided a rail vehicle and a power converter having a stacked structure, which are comprehensively considered from the viewpoint of downsizing and heat generation.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Positionsbeziehung zwischen jedem Modul der Halbleitermodule, einem Wärmeaufnahmeblock, der die Module stützt und an dem sie montiert sind, und Kühlrippen darstellt; 1 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between each module of the semiconductor modules, a heat receiving block supporting and mounting the modules, and cooling fins;

2 ist eine schematische Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration eines allgemeinen Dreiphasenleistungsumsetzers darstellt; 2 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of a general three-phase power converter;

3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen Kondensatoren, den Halbleitermodulen und Sammelschienen darstellt; 3 Fig. 12 is a perspective view illustrating a connection relationship between capacitors, the semiconductor modules and bus bars;

4 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung, eine Verbindungsbeziehung zwischen 1 und 3 darstellt; und 4 is a schematic representation showing an arrangement, a connection relationship between 1 and 3 represents; and

5 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung von 2-in-1-Modulen, die an dem Wärmeaufnahmeblock angeordnet sind, und eine Positionsbeziehung zwischen Elektroden darstellt. 5 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an arrangement of 2-in-1 modules disposed on the heat receiving block and a positional relationship between electrodes. FIG.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

Beispielexample

Zunächst wird anhand von 2 eine Schaltungskonfiguration eines allgemeinen Dreiphasenleistungswechselrichters beschrieben. Übrigens ist die vorliegende Erfindung sowohl auf die Einphasenkonfiguration als auch auf die Mehrphasenkonfiguration, die drei Phasen oder mehr umfasst, anwendbar; allerdings ist hier ein Fall von drei Phasen beschrieben.First, based on 2 a circuit configuration of a general three-phase power inverter is described. Incidentally, the present invention is applicable to both the single-phase configuration and the multi-phase configuration including three phases or more; however, here is a case of three phases.

In 2 ist ein Dreiphasenleistungsumsetzer 5 durch Kondensatoren 102, 103 zum Glätten der DC-Leistung 101 und durch Schaltvorrichtungen Q1–Q6 konfiguriert. Wenn die Schaltvorrichtungen Q1, Q2 und Q3, Q4 und Q5, Q6 jeweils das 2-in-1-Modul desselben Moduls verwenden, ist der Dreiphasenleistungsumsetzer 5 durch ein Halbleitermodul 108, das die Schaltvorrichtungen Q1, Q2 aufweist, durch ein Halbleitermodul 109, das die Schaltvorrichtungen Q3, Q4 aufweist, und durch ein Halbleitermodul 110, das die Schaltvorrichtungen Q1, Q2 aufweist, konfiguriert.In 2 is a three-phase power converter 5 through capacitors 102 . 103 for smoothing the DC power 101 and configured by switching devices Q1-Q6. When the switching devices Q1, Q2 and Q3, Q4 and Q5, Q6 respectively use the 2-in-1 module of the same module, the three-phase power converter is 5 through a semiconductor module 108 comprising the switching devices Q1, Q2 through a semiconductor module 109 comprising the switching devices Q3, Q4 and a semiconductor module 110 having the switching devices Q1, Q2 configured.

Die Kondensatoren 102, 103 können Elektrolytkondensatoren und Dünnschichtkondensatoren sein, wobei die Kondensatoren 102, 103, um ihre Kapazität zu erhöhen, dadurch konfiguriert sein können, dass mehrere Kondensatorzellen mit kleiner Kapazität darin parallelgeschaltet sind. Wenn die Schaltvorrichtungen Q1–Q6 IGBTs sind, müssen die Dioden D1–D6 hier in der entgegengesetzten Richtung zu den jeweiligen IGBTs parallelgeschaltet sein, und wenn die Schaltvorrichtungen Q1–Q6 MOSFETs sind, können als die Dioden D1–D6 parasitäre Dioden der MOSFETs genutzt sein. Außerdem ist eine Drain-Diode der Schaltvorrichtung Q1 in D beschrieben, ist eine Gate-Diode in G beschrieben und ist eine Source-Diode in S beschrieben.The capacitors 102 . 103 may be electrolytic capacitors and thin film capacitors, the capacitors 102 . 103 in order to increase their capacity, may be configured by having a plurality of small capacity capacitor cells connected in parallel therein. Here, when the switching devices Q1-Q6 are IGBTs, the diodes D1-D6 must be connected in parallel in the opposite direction to the respective IGBTs, and when the switching devices Q1-Q6 are MOSFETs, the diodes D1-D6 may utilize parasitic diodes of the MOSFETs , In addition, a drain diode of the switching device Q1 is described in D, a gate diode is described in G, and a source diode in S is described.

Das Halbleitermodul 108 ist durch die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 konfiguriert, die in Reihe geschaltet sind, und der Verbindungspunkt der Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 wird zu dem U-Phasen-AC-Ausgabe für einen Motor 111. Ähnlich ist das Halbleitermodul 109 durch die Schaltvorrichtungen Q3 und Q4 konfiguriert, die in Reihe geschaltet sind, und wird der Verbindungspunkt der Schaltvorrichtungen Q3 und Q4 zu dem V-Phasen-AC-Ausgabepunkt für den Motor 111. Das Halbleitermodul 110 ist durch die Schaltvorrichtungen Q5 und Q6 konfiguriert, die in Reihe geschaltet sind, und der Verbindungspunkt der Schaltvorrichtungen Q5 und Q6 wird zu dem W-Phasen-AC-Ausgabepunkt für den Motor 111.The semiconductor module 108 is configured by the switching devices Q1 and Q2 connected in series, and the connection point of the switching devices Q1 and Q2 becomes the U-phase AC output for a motor 111 , Similar is the semiconductor module 109 configured by the switching devices Q3 and Q4 connected in series, and becomes the connection point of the switching devices Q3 and Q4 to the V-phase AC output point for the motor 111 , The semiconductor module 110 is configured by the switching devices Q5 and Q6 connected in series, and the connection point of the switching devices Q5 and Q6 becomes the W-phase AC output point for the motor 111 ,

Um die Kondensatoren 102, 103 und die Halbleitermodule 108, 109, 110 elektrisch miteinander zu verbinden, ist eine Verdrahtung verwendet. In der Verdrahtung gibt es parasitäre Induktivitäten 104, 105, 106, wobei ihre Werte von dem Material, von der Länge und von der Form der Verdrahtung abhängen.To the capacitors 102 . 103 and the semiconductor modules 108 . 109 . 110 To electrically connect with each other, a wiring is used. In the wiring there are parasitic inductances 104 . 105 . 106 Their values depend on the material, the length and the shape of the wiring.

Wenn die Stapelstruktur dafür hergestellt ist, hauptsächlich darauf abzuzielen, die parasitären Induktivitäten 104, 105 und 106 zu verringern und gleichförmig zu machen, ist der Verdrahtungsteil der elektrischen Schaltung aus 2 durch Sammelschienen konfiguriert. In der elektrischen Schaltung aus 2 ist für einen spezifischen Sammelschienenkonfigurationsteil die Verdrahtung zwischen den Elektroden der positiven Seite der Kondensatoren 102, 103 und den Elektroden der positiven Seite der Halbleitermodule 108–110 durch eine Sammelschiene 201 hergestellt und ist die Verdrahtung zwischen den Elektroden der negativen Seite der Kondensatoren 102, 103 und den Elektroden der negativen Seite der Halbleitermodule 108–110 durch eine Sammelschiene 202 hergestellt. Außerdem ist es bevorzugt, die Verdrahtung zwischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltvorrichtungen der Halbleitermodule 108–110 und einem Motor 311, der eine Last ist, für jede Phase durch eine Sammelschiene 203 zu konfigurieren.When the stack structure is made to primarily target the parasitic inductances 104 . 105 and 106 To reduce and make uniform, is the wiring part of the electrical circuit 2 configured by busbars. In the electrical circuit off 2 For a specific busbar configuration part, the wiring is between the positive side electrodes of the capacitors 102 . 103 and the positive side electrodes of the semiconductor modules 108 - 110 through a busbar 201 and is the wiring between the electrodes of the negative side of the capacitors 102 . 103 and the negative side electrodes of the semiconductor modules 108 - 110 through a busbar 202 produced. In addition, it is preferable that the wiring between the connection point of the series switching devices of the semiconductor modules 108 - 110 and a motor 311 which is a load for each phase by a bus bar 203 to configure.

3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen den Kondensatoren 102, 103, den Halbleitermodulen 108–110 und den Sammelschienen 201, 202, 203 darstellt. Unter ihnen sind z. B. für die Sammelschienen 201, 202 eine positive und eine negative Sammelschiene 201, 202 durch zwei U-förmige Kupferplatten, eine große und eine kleine, gebildet, wobei z. B. die positive Sammelschiene 201 innerhalb der negativen Sammelschiene 202 angeordnet ist. Die Kondensatoren 102, 103 sind in einem Innenraum der zwei U-förmigen Kupferplatten 201, 202, einer großen und einer kleinen, angeordnet. Zwischen der positiven und der negativen Sammelschiene 201, 202, die durch die zwei U-förmigen Kupferplatten, eine große und eine kleine, gebildet sind und den Kondensatoren 102, 103 sind z. B. eine positive und eine negative Elektrode 301, 302, die so eingebaut sind, dass sie im Voraus an den Seiten der Kondensatoren 102, 103 befestigt worden sind, an die Sammelschienen 201, 202 gecrimpt, wobei die Elektroden 301, 302 von den Seiten der Sammelschienen 201, 202 verschraubt sind, damit sie elektrisch verbunden sind. 3 FIG. 16 is a perspective view showing a connection relationship between the capacitors. FIG 102 . 103 , the semiconductor modules 108 - 110 and the busbars 201 . 202 . 203 represents. Among them are z. B. for the busbars 201 . 202 a positive and a negative busbar 201 . 202 formed by two U-shaped copper plates, one large and one small, with z. B. the positive busbar 201 inside the negative busbar 202 is arranged. The capacitors 102 . 103 are in an interior of the two U-shaped copper plates 201 . 202 , a big and a small, arranged. Between the positive and the negative busbar 201 . 202 which are formed by the two U-shaped copper plates, one big and one small, and the capacitors 102 . 103 are z. B. a positive and a negative electrode 301 . 302 that are installed in advance on the sides of the capacitors 102 . 103 attached to the busbars 201 . 202 crimped, with the electrodes 301 . 302 from the sides of the busbars 201 . 202 screwed so that they are electrically connected.

Die beiden Seitenplattenteile der U-förmigen Sammelschienen 201, 202 sind für Verbindungen zwischen den Kondensatoren 102, 103 und der positiven und der negativen Sammelschiene 201, 202 verwendet, und die Bodenplattenteile der U-förmigen Kupferplatten 201, 202 sind für Verbindungen zwischen den Halbleitermodulen 108–110 und der positiven und der negativen Sammelschiene 201, 202 verwendet. Obwohl dies in der Darstellung nicht deutlich dargestellt ist, ist die Isolation zwischen beiden Sammelschienen übrigens sichergestellt, wenn die positive Sammelschiene 201 innerhalb der negativen Sammelschiene 202 angeordnet ist. Außerdem ist die Isolation in diesem Fall ebenfalls sichergestellt, obwohl die negative Elektrode 302 durch ein Lochteil gehen muss, das in der positiven Sammelschiene 201 geöffnet ist, um mit der negativen Sammelschiene 202 verbunden zu sein.The two side panel parts of the U-shaped busbars 201 . 202 are for connections between the capacitors 102 . 103 and the positive and negative busbars 201 . 202 used, and the bottom plate parts of the U-shaped copper plates 201 . 202 are for connections between the semiconductor modules 108 - 110 and the positive and negative busbars 201 . 202 used. Although this is not clearly shown in the diagram, the isolation between the two busbars is ensured by the way, if the positive busbar 201 inside the negative busbar 202 is arranged. In addition, the insulation in this case is also ensured, although the negative electrode 302 has to go through a hole part that is in the positive busbar 201 is open to the negative busbar 202 to be connected.

Nachfolgend ist in 3 eine Verbindungsbeziehung zwischen den Halbleitermodulen 108–110 und der positiven und der negativen Sammelschiene 201, 202 beschrieben. Übrigens ist in dem Beispiel der Darstellung ein Fall dargestellt, in dem jedes der Halbleitermodule 108–110 drei Module aufweist, die parallelgeschaltet sind, um den Strom groß zu machen. Wie in der Figur dargestellt ist, sind zwischen der positiven und der negativen Sammelschiene 201, 202, die durch zwei U-förmige Platten, eine große und eine kleine, gebildet sind, und jedem Modul der Halbleitermodule 108–110 für jede Phase, wobei drei Module parallelgeschaltet sind, z. B. die positive und die negative Elektrode 401, 402, die so eingebaut sind, dass sie im Voraus an jeder der Seiten der Module 108–110 befestigt sind, an die Sammelschienen 201, 202 gecrimped, und sind die Elektroden 401, 402 von den Seiten der Sammelschienen 201, 202 verschraubt, damit sie elektrisch verbunden sind. Obwohl die positive Elektrode 401 durch ein Lochteil gehen muss, das in der negativen Sammelschiene 202 geöffnet ist, um mit der positiven Sammelschiene 201 verbunden zu sein, ist auch in diesem Fall die Isolation in diesem Fall ebenfalls sichergestellt.Below is in 3 a connection relationship between the semiconductor modules 108 - 110 and the positive and negative busbars 201 . 202 described. Incidentally, in the example of the illustration, a case is shown in which each of the semiconductor modules 108 - 110 has three modules connected in parallel to make the current large. As shown in the figure, are between the positive and the negative busbar 201 . 202 which are formed by two U-shaped plates, one big and one small, and each module of the semiconductor modules 108 - 110 for each phase, with three modules in parallel, e.g. B. the positive and the negative electrode 401 . 402 that are installed in advance on each of the sides of the modules 108 - 110 attached to the busbars 201 . 202 crimped, and are the electrodes 401 . 402 from the sides of the busbars 201 . 202 screwed so that they are electrically connected. Although the positive electrode 401 has to go through a hole part that is in the negative busbar 202 is open to the positive busbar 201 Being connected also in this case the isolation in this case is also ensured.

Außerdem ist in 3 die Sammelschiene 203 zum externen Ausgeben der AC-Ausgabe von den Halbleitermodulen 108–110 dargestellt. Wenn in 3 die mehreren parallelen Halbleitermodule 108 mit einer U-Phase eines Dreiphasen-AC verbunden sind und die mehreren parallelen Halbleitermodule 109 mit einer V-Phase verbunden sind und die mehreren parallelen. Halbleitermodule 110 mit einer W-Phase verbunden sind, sind die parallelen Halbleitermodule jeder Phase unter Verwendung der Sammelschienen 203U, 203V, 203W jeder Phase gemeinsam mit einem externen Ausgang verbunden. In der Darstellung sind externe Verbindungsteile der Sammelschiene 203 zu sehen. Die Sammelschienen 203U, 203V, 203W sind L-förmige Plattenmaterialien und verbinden die Elektroden 403 der parallelen Halbleitermodule jeder Phase durch das gebogene Hinterteil gemeinsam miteinander.It is also in 3 the busbar 203 for externally outputting the AC output from the semiconductor modules 108 - 110 shown. When in 3 the multiple parallel semiconductor modules 108 are connected to a U-phase of a three-phase AC and the multiple parallel semiconductor modules 109 are connected to a V-phase and the several parallel. Semiconductor modules 110 are connected to a W phase, the parallel semiconductor modules of each phase are using the bus bars 203U . 203V . 203W each phase connected together to an external output. The illustration shows external connection parts of the busbar 203 to see. The busbars 203U . 203V . 203W are L-shaped plate materials and connect the electrodes 403 the parallel semiconductor modules of each phase by the curved rear part together with each other.

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Positionsbeziehung zwischen jedem Modul der Halbleitermodule 108–110, einem Wärmeaufnahmeblock 7 zum Stützen und Montieren der Module und Kühlrippen 4 darstellt. Auf dem Wärmeaufnahmeblock 7 sind auf einer Seite jedes Modul (108a, 108b, 108c, 109a, 109b, 109c, 110a, 110b, 110c) der Halbleitermodule 108–110 und ein Gate-Treiber G/D angeordnet und sind auf der anderen Seite die mehreren Kühlrippen 4 angeordnet. Übrigens ist in 1 die Angabe der Elektrode zum Verbinden jedes Moduls mit dem anderen Teil weggelassen; allerdings ist die Verbindungsbeziehung anhand von 4 gesondert beschrieben. 1 FIG. 12 is a schematic diagram showing a positional relationship between each module of the semiconductor modules. FIG 108 - 110 , a heat absorption block 7 for supporting and mounting the modules and cooling fins 4 represents. On the heat absorption block 7 are on one side each module ( 108a . 108b . 108c . 109a . 109b . 109c . 110a . 110b . 110c ) of the semiconductor modules 108 - 110 and a gate driver G / D are arranged, and on the other side are the plural cooling fins 4 arranged. By the way, is in 1 omitting the indication of the electrode for connecting each module to the other part; however, the connection relationship is based on 4 described separately.

1 stellt den Fall dar, in dem drei Module parallelgeschaltet sind, um den Strom hoch zu machen, wobei es eine Beziehung gibt, in der die 2-in-1-Module 108a, 108b, 108c mit der AC-U-Phase verbunden sind und die 2-in-1-Module 109a, 109b, 109c mit der AC-V-Phase verbunden sind und die 2-in-1-Module 110a, 110b, 110c mit der AC-W-Phase verbunden sind. 1 illustrates the case where three modules are connected in parallel to make the current high, where there is a relationship in which the 2-in-1 modules 108a . 108b . 108c connected to the AC-U phase and the 2-in-1 modules 109a . 109b . 109c connected to the AC-V phase and the 2-in-1 modules 110a . 110b . 110c connected to the AC-W phase.

Wie in 1 dargestellt ist, weist das 2-in-1-Modul (108a, 108b, 108c, 109a, 109b, 109c, 110a, 110b, 110c) im Fall der vorliegenden Erfindung eine Rechteckform auf und ist so angeordnet, dass die Längsrichtung in der Links-rechts-Richtung 30 der Darstellung verläuft. Andererseits ist die Richtung der durch die Kühlrippen 4 gehenden Kühlluft ebenfalls eine Links-rechts-Richtung 40 der Darstellung. Der Leistungsumsetzer 5 ist hier in der in 4 dargestellten Richtung unter dem Boden eines Schienenfahrzeugs montiert. Das heißt, an der in 4 dargestellten Oberseite befindet sich ein Bodenmaterial des Schienenfahrzeugs und an der Unterseite befindet sich ein Gleis. Außerdem ist der Leistungsumsetzer 5 so montiert, dass die Richtung der Kühlluft 40 an die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs angepasst ist. Außerdem sind die Halbleitermodule und die Kondensatoren auf der linken Seite von dem Wärmeaufnahmeblock 7 in einem Gehäuse aufgenommen und liegen die Kühlrippen 4 der rechten Seite von dem Wärmeaufnahmeblock 7 zu dem Unterbodenraum des Schienenfahrzeugs frei, wobei die während der Fahrt des Schienenfahrzeugs erzeugte Kühlluft 40 zwischen den Kühlrippen 4 durchgeht.As in 1 shown, the 2-in-1 module ( 108a . 108b . 108c . 109a . 109b . 109c . 110a . 110b . 110c ) in the case of the present invention has a rectangular shape and is arranged so that the longitudinal direction in the left-right direction 30 the representation runs. On the other hand, the direction of the through the cooling fins 4 going cooling air also a left-right direction 40 the presentation. The power converter 5 is here in the 4 direction shown mounted under the floor of a rail vehicle. That is, at the in 4 shown top is a bottom material of the rail vehicle and at the bottom there is a track. In addition, the power converter 5 so mounted that the direction of the cooling air 40 adapted to the direction of travel of the rail vehicle. In addition, the semiconductor modules and the capacitors are on the left side of the heat receiving block 7 housed in a housing and are the cooling fins 4 the right side of the heat receiving block 7 to that Underground space of the rail vehicle free, with the cooling air generated during the journey of the rail vehicle 40 between the cooling fins 4 passes.

4 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung einer Verbindungsbeziehung zwischen 1 und 3 darstellt, wobei die linke Seite von 4 die Seite der Kondensatoren aus 3 ist und die rechte Seite von 4 die Seite der Kühlrippen 4 ist. In der Figur erscheint für die positive und für die negative Sammelschiene 201, 202, die durch die zwei U-förmigen Kupferplatten, die große und die kleine, gebildet sind, das U-förmige Seitenplattenteil der negativen Sammelschiene 202 der Außenseite in der Darstellung vorn. Die Kondensatoren 102, 103 sind in zwei Positionen in der Tiefenrichtung gestapelt, wobei in der Darstellung nur der Kondensator 103 angegeben ist, und in dem Seitenplattenteil ist ein Schraubenteil 500 der negativen Elektrode 301 zu sehen, das den Kondensator 103 und die negative Sammelschiene 202 miteinander verbindet. 4 is a schematic diagram showing an arrangement of a connection relationship between 1 and 3 represents, with the left side of 4 the side of the capacitors off 3 is and the right side of 4 the side of the cooling fins 4 is. In the figure appears for the positive and for the negative busbar 201 . 202 formed by the two U-shaped copper plates, the big and the small, the U-shaped side plate part of the negative busbar 202 the outside in the front view. The capacitors 102 . 103 are stacked in two positions in the depth direction, with only the capacitor in the illustration 103 is specified, and in the side plate part is a screw part 500 the negative electrode 301 to see that the capacitor 103 and the negative busbar 202 connects with each other.

Wie in 1 angegeben ist, sind die 2-in-1-Module so angeordnet, dass die Längsrichtung in der Links-rechts-Richtung verläuft, und in drei Positionen in der Höhenrichtung gestapelt. Im Fall von 4 sind die 2-in-1-Module 108a, 108b, 108c quer angeordnet zu sehen.As in 1 is indicated, the 2-in-1 modules are arranged so that the longitudinal direction is in the left-right direction, and stacked in three positions in the height direction. In case of 4 are the 2-in-1 modules 108a . 108b . 108c to see arranged transversely.

Von jedem der 2-in-1-Module 108, 109, 110 sind in Richtung von drei Typen von Sammelschienen Elektroden angeordnet. Zwei der Elektroden sind die Elektroden 401, 402 zur Verbindung mit der positiven und mit der negativen Sammelschiene 201, 202. Die Angabe des 2-in-1-Moduls aus 4 stellt dar, dass die Oberseitenanschlüsse die Elektroden 401, 402 sind und dass sie mit der positiven und mit der negativen Sammelschiene 201, 202 verbunden sind.From each of the 2-in-1 modules 108 . 109 . 110 are arranged in the direction of three types of busbar electrodes. Two of the electrodes are the electrodes 401 . 402 for connection to the positive and negative busbars 201 . 202 , The specification of the 2-in-1 module 4 shows the topside connections the electrodes 401 . 402 and that they are using the positive and the negative busbar 201 . 202 are connected.

Die dritte Elektrode ist zu der Sammelschiene 203 gerichtet, um die AC-Ausgabe aus 2 zu erhalten. Die drei Sammelschienen 203U, 203V, 203W für die AC-U-, für die AC-V-, für die AC-W-Phase sind plattenartige Elemente, die in L-Formen gebildet sind, und sind jeweils für jede Phase über Elektroden 403 bei den nicht dargestellten gebogenen Teilen (durch punktierte Linie dargestellt) mit den 2-in-1-Modulen 108, 109, 110 gemeinsam verbunden. Der Motor 311 ist von den Sammelschienen 203U, 203V, 203W verbunden.The third electrode is to the busbar 203 directed to the AC output 2 to obtain. The three busbars 203U . 203V . 203W for the AC-U, for the AC-V, for the AC-W phase are plate-like elements formed in L-shapes, and are electrodes for each phase 403 in the not shown bent parts (shown by dotted line) with the 2-in-1 modules 108 . 109 . 110 connected together. The motor 311 is from the busbars 203U . 203V . 203W connected.

Wie aus 4, von der linken Seite gesehen, hervorgeht, sind in dieser Anordnung die Filterkondensatoren 102, 103 zum Glätten auf einer Vorsprungebene des Wärmeaufnahmeblocks 7 eines Kühlers angeordnet und sind die Anschlüsse 301, 302 der Filterkondensatoren 102, 103 auf beiden Seiten (links-rechts) in derselben Richtung wie der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet. Obwohl die Anschlüsse 301, 302 der Filterkondensatoren 102, 103 hier so konfiguriert sind, dass sie auf beiden Seiten der Filterkondensatoren angeordnet sind, können die Anschlüsse dafür konfiguriert sein, auf einer Seite angeordnet zu sein.How out 4 Seen from the left side, are in this arrangement, the filter capacitors 102 . 103 for smoothing on a projection plane of the heat receiving block 7 arranged a cooler and are the connections 301 . 302 the filter capacitors 102 . 103 arranged on both sides (left-right) in the same direction as the flow direction of the cooling air. Although the connections 301 . 302 the filter capacitors 102 . 103 are configured here to be disposed on both sides of the filter capacitors, the terminals may be configured to be arranged on one side.

5 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung der 2-in-1-Module, die an dem Wärmeaufnahmeblock angeordnet sind, und eine Positionsbeziehung zwischen den Elektroden darstellt. Sie ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt A-A aus 4 darstellt. Bei der Figur gibt es eine Konfiguration, in der die AC-U-Phase, die AC-V-Phase, die AC-W-Phase in der Links-rechts-Richtung auf dem Wärmeaufnahmeblock 7 gebildet sind und mehrere parallele Module jeder Phase in der Höhenrichtung angeordnet sind und drei Module parallel angeordnet sind, um den Strom hoch zu machen. Somit kann die Anzahl paralleler Module in der Höhenrichtung erhöht werden, wenn der Strom erhöht wird. Übrigens sind in jedem Modul die linken zwei Kreise die positiven Elektroden 401, die nächsten zwei Kreise die negativen Elektroden 402 und die rechten zwei Kreise die Elektroden 403, die zu AC-Anschlüssen führen. 5 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an arrangement of the 2-in-1 modules disposed on the heat receiving block and a positional relationship between the electrodes. FIG. It is a schematic representation that has a cross-section AA 4 represents. In the figure, there is a configuration in which the AC-U phase, the AC-V phase, the AC-W phase in the left-right direction on the heat receiving block 7 are formed and a plurality of parallel modules of each phase are arranged in the height direction and three modules are arranged in parallel to make the power high. Thus, the number of parallel modules in the height direction can be increased as the current is increased. Incidentally, in each module, the left two circles are the positive electrodes 401 , the next two circles the negative electrodes 402 and the right two circles the electrodes 403 that lead to AC connections.

Außerdem ist bei der Anordnung aus 5 an der Unterseitenposition der Gate-Treiber G/D zum Bereitstellen eines positiven und eines negativen Steuersignals für jede Halbleitervorrichtung des 2-in-1-Moduls an einer Position, die an die Unterseite jeder Halbleitervorrichtung des 2-in-1-Moduls, das eine Phase konfiguriert, angrenzt, angeordnet. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, die Steuersignale gemeinsam von der Unterseite an die in der Höhenrichtung parallelgeschalteten Module zu übertragen, um eine Phase zu konfigurieren, und ist es möglich, ohne Betrachtung eines gemischten Kontakts und dergleichen frei zu erweitern, selbst wenn die Anzahl der Module erhöht wird. Dies liegt daran, dass die Gate-Verdrahtungsstruktur (geschichtete Sammelschienenstruktur) einfach ist.In addition, in the arrangement of 5 at the bottom position, the gate driver G / D for providing a positive and a negative control signal for each semiconductor device of the 2-in-1 module at a position applied to the bottom of each semiconductor device of the 2-in-1 module having a Phase configured, adjacent, arranged. With this configuration, it is possible to transfer the control signals in common from the bottom to the modules connected in parallel in the height direction to configure a phase, and it is possible to freely expand without considering a mixed contact and the like even if the number of times Modules is increased. This is because the gate wiring structure (layered busbar structure) is simple.

Wenn der Leistungsumsetzer der Stapelkonfiguration aus 5 an dem Schienenfahrzeug montiert ist, ist er vorzugsweise z. B. bei der Unterseite des Schienenfahrzeugs angeordnet, wobei die Oberseite der Darstellung oben ist; in diesem Fall kann der thermische Einfluss auf den Gate-Treiber G/D, der das einzige elektronische Bauelement in dem Stapel ist, verringert werden. Da die Wärme in dem Stapel hauptsächlich in dem Halbleitermodul erzeugt wird und die erwärmte Luft nach oben steigt, wird der unter dem Halbleitermodul angeordnete Gate-Treiber G/D nicht durch die erwärmte Luft erwärmt.If the power converter is off the stack configuration 5 is mounted on the rail vehicle, it is preferably z. B. arranged at the bottom of the rail vehicle, wherein the top of the illustration is above; in this case, the thermal influence on the gate driver G / D, which is the only electronic component in the stack, can be reduced. Since the heat in the stack is generated mainly in the semiconductor module and the heated air rises, the gate driver G / D disposed below the semiconductor module is not heated by the heated air.

Da die Module quer angeordnet sind, kann bei dieser Anordnung außerdem die Höhe in Richtung der Schwerkraft verringert sein. Im Ergebnis kann ein oberer Raum in einer Kastenanordnung effektiv verwendet werden und sind der Kern und der CT, die die Wärmeerzeugungskomponenten sind, in dem oberen Raum angeordnet. Dies trägt dazu bei, den thermischen Einfluss auf den Gate-Treiber G/D, der das einzige elektronische Bauelement in dem Stapel ist, weiter zu verringern.In addition, since the modules are arranged transversely, the height in the direction of gravity can be reduced in this arrangement. As a result, an upper space in a box assembly can be effectively used and is the core and the CT, which are the heat generation components, arranged in the upper space. This helps to further reduce the thermal impact on the gate driver G / D, which is the only electronic device in the stack.

Da 5 eine schematische Darstellung der Seite des Wärmeaufnahmeblocks 7 in dem Querschnitt A-A aus 4 ist, sind die Sammelschienen 203U, 203V, 203W nicht angegeben; allerdings sind sie in 5 zur Erleichterung des Verständnisses durch die punktierte Linie angegeben. Jede der Sammelschienen 203U, 203V, 203W ist gemeinsam an den Elektroden 403 der Module jeder Phase in der Höhenrichtung angeordnet. In der Anordnung aus 5 sind hier die Sammelschienen 203U, 203V, 203W, durch die hohe AC-Ströme fließen, und die Signalleitungen 33U, 33V, 33W, durch die schwache Steuersignale fließen, in derselben Richtung angeordnet; allerdings sind die anderen Sammelschienen 201, 202 zwischen den Signalleitungen 33U, 33V, 33W und den Sammelschienen 203U, 203V, 203W angeordnet und sind die Signalleitungen 33U, 33V, 33W und die Sammelschienen 203U, 203V, 203W an voneinander beabstandeten Positionen angeordnet; so dass die Signalleitungen durch die durch die Sammelschienen 203U, 203V, 203W fließenden hohen Ströme kaum beeinflusst werden.There 5 a schematic representation of the side of the heat receiving block 7 in the cross section AA 4 is, are the busbars 203U . 203V . 203W not specified; however, they are in 5 indicated for ease of understanding by the dotted line. Each of the busbars 203U . 203V . 203W is common to the electrodes 403 the modules of each phase are arranged in the height direction. In the arrangement off 5 Here are the busbars 203U . 203V . 203W through which high AC currents flow, and the signal lines 33U . 33V . 33W through which weak control signals flow, arranged in the same direction; however, the other busbars are 201 . 202 between the signal lines 33U . 33V . 33W and the busbars 203U . 203V . 203W arranged and are the signal lines 33U . 33V . 33W and the busbars 203U . 203V . 203W arranged at spaced-apart positions; so that the signal lines through the through the busbars 203U . 203V . 203W flowing high currents are hardly affected.

Obwohl die obige Beschreibung beispielhaft für den Fall der Zuführung von Leistung zu einer Dreiphasenlast beschrieben ist, kann die Last übrigens eine Einphasenlast sein. Außerdem kann die Schaltungskonfiguration nicht nur eine für zwei Niveaus, sondern ebenfalls eine für drei Niveaus sein und kann sie von dem Wechselrichter sein und kann sie von dem Umsetzer sein. Außerdem ist der Kühler nicht auf die Kühlrippenkühlung beschränkt. Die Kühlluft kann nicht nur Fahrtwind, sondern auch solche durch ein Gebläse sein.Incidentally, although the above description is described by way of example for the case of supplying power to a three-phase load, the load may be a single-phase load. In addition, the circuit configuration may not only be one for two levels but also one for three levels and may be from the inverter and may be from the converter. In addition, the cooler is not limited to the cooling fins cooling. The cooling air can be not only wind, but also by a blower.

In Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält der Leistungsumsetzer ”mehrere Halbleitermodule, die darin mit mehreren Schaltvorrichtungen versehen sind; einen Wärmeaufnahmeblock, der auf einer Seite mit den mehreren Halbleitermodulen versehen ist, eine Kühlrippe, die auf der anderen Seite des Wärmeaufnahmeblocks vorgesehen ist, einen Filterkondensator, der mit den Halbleitermodulen elektrisch verbunden ist, und/oder einen Gate-Treiber zum Übertragen eines Steuersignals an die Schaltvorrichtungen, wobei die Halbleitermodule in der Weise angeordnet sind, dass die Längsrichtung des Halbleitermoduls in einer Richtung parallel zu der Kühlluft orientiert ist und der Gate-Treiber auf einer Unterseite in Richtung der Schwerkraft angeordnet ist”, so dass die Signalleitungen von dem Gate-Treiber G/D zu den Modulen vereinfacht sein können (die Verdrahtungslänge verkürzt ist, die Verdrahtung nicht überlappt ist, um einfach verdrahtet zu sein). Außerdem kann eine Wirkung erhalten werden, dass der Gate-Treiber G/D durch Wärme kaum beeinflusst wird, da er auf der Unterseite positioniert ist.In accordance with the above-described example of the present invention, the power converter includes "a plurality of semiconductor modules provided therein with a plurality of switching devices; a heat receiving block provided on one side with the plurality of semiconductor modules, a cooling fin provided on the other side of the heat receiving block, a filter capacitor electrically connected to the semiconductor modules, and / or a gate driver for transmitting a control signal the switching devices, wherein the semiconductor modules are arranged in such a way that the longitudinal direction of the semiconductor module is oriented in a direction parallel to the cooling air and the gate driver is arranged on a lower side in the direction of gravity ", so that the signal lines from the gate Driver G / D to the modules can be simplified (the wiring length is shortened, the wiring is not overlapped to be simply wired). In addition, an effect can be obtained that the gate driver G / D is hardly affected by heat since it is positioned on the bottom side.

Außerdem sind die ”mehreren Halbleitermodule auf einer Seite des Wärmeaufnahmeblocks in einer Strömungsrichtung der Kühlluft und in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung an mehreren Positionen angeordnet und sind die mehreren Halbleitermodule, die in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind, mit einem gemeinsamen Gate-Treiber verbunden, um eine Phase einer Umsetzungsschaltung zu konfigurieren,” so dass der Gate-Treiber G/D ferner in der Höhenbeschränkung angeordnet sein kann.In addition, the plurality of semiconductor modules are disposed on one side of the heat receiving block in a flow direction of the cooling air and in a direction perpendicular to the flow direction at a plurality of positions, and the plurality of semiconductor modules arranged in the direction perpendicular to the flow direction of the cooling air are communicated with a common one Gate driver connected to configure a phase of a conversion circuit, so that the gate driver G / D may be further arranged in the height restriction.

Außerdem ist ”ein Filterkondensator zum Glätten auf einer Vorsprungebene des Wärmeaufnahmeblocks eines Kühlers angeordnet und sind Anschlüsse des Filterkondensators auf einer Seite oder auf beiden Seiten in derselben Richtung wie der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet,” so dass sich der Schaltungsstrom und das Gate-Steuersignal nicht stören und das Rauschen kaum in das Gate-Steuersignal eintritt, da der Schaltungsstrom in der Links-rechts-Richtung fließt und das Gate-Steuersignal des Gate-Treibers G/D in der Aufwärts-abwärts-Richtung fließt. In dem Beispiel sind die Anschlüsse des Filterkondensators so konfiguriert, dass sie auf einer Seite oder auf beiden Seiten in derselben Richtung wie der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind, wobei sie dafür konfiguriert sein können, auf einer Seite oder auf beiden Seiten in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet zu sein. Obwohl bei dieser Konfiguration die Wirkung, dass das Rauschen kaum in das Gate-Steuersignal eintritt, da der Hauptschaltungsstrom und das Gate-Steuersignal des Gate-Treibers G/D in der Aufwärts-abwärts-Richtung fließen, nicht erhalten werden kann, kann das Rauschproblem dadurch gelöst werden, dass die Entfernung zwischen den Stromschienen und den Signalleitungen des Gate-Steuersignals geeignet ausgelegt wird.In addition, "a filter capacitor for smoothing is arranged on a projection plane of the heat receiving block of a radiator and terminals of the filter capacitor are arranged on one side or both sides in the same direction as the flow direction of the cooling air, so that the circuit current and the gate control signal do not interfere and the noise hardly enters the gate control signal because the circuit current flows in the left-right direction and the gate control signal of the gate driver G / D flows in the up-down direction. In the example, the terminals of the filter capacitor are configured to be arranged on one side or both sides in the same direction as the flow direction of the cooling air, and may be configured to be on one side or both sides in the direction perpendicular to the flow direction of the cooling air to be arranged. Although, in this configuration, the effect that the noise hardly enters the gate control signal because the main circuit current and the gate drive signal of the gate driver G / D flow in the up-down direction can not be obtained, the noise problem can be solved in that the distance between the bus bars and the signal lines of the gate control signal is designed appropriately.

Merkmale, Bauelemente und spezifische Einzelheiten der Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind. Sofern diese Änderungen für den Fachmann auf dem Gebiet leicht sichtbar sind, sollen sie durch die obige Beschreibung zur Kürze der vorliegenden Beschreibung implizit offenbart sein, ohne dass jede mögliche Kombination explizit spezifiziert ist.Features, components and specific details of the structures of the embodiments described above may be interchanged or combined to form further embodiments that are optimized for the particular application. Insofar as these changes are readily apparent to those skilled in the art, it is intended that they be impliedly disclosed by the above description for the brevity of the instant specification without any specific combination being explicitly specified.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Leistungsumsetzer, der umfasst: mehrere Halbleitermodule (108–110), die darin mit mehreren Schaltvorrichtungen (Q1–Q6) versehen sind; einen Wärmeaufnahmeblock (7), der auf einer Seite mit den mehreren Halbleitermodulen (108–110) versehen ist; eine Kühlrippe (4), die auf der anderen Seite des Wärmeaufnahmeblocks (7) vorgesehen ist; einen Filterkondensator (102, 103), der mit den Halbleitermodulen elektrisch verbunden ist; und einen Gate-Treiber (G/D) zum Übertragen eines Steuersignals an die Schaltvorrichtungen (Q1–Q6), wobei die Halbleitermodule (108–110) in der Weise angeordnet sind, dass die Längsrichtung des Halbleitermoduls (108–110) in einer Richtung parallel zu der Kühlluft orientiert ist und der Gate-Treiber (G/D) auf einer Unterseite in Richtung der Schwerkraft angeordnet ist.A power converter comprising: a plurality of semiconductor modules ( 108 - 110 ) provided therein with a plurality of switching devices (Q1-Q6); a heat absorption block ( 7 ), which on one side with the several semiconductor modules ( 108 - 110 ) is provided; a cooling fin ( 4 ) located on the other side of the heat absorption block ( 7 ) is provided; a filter capacitor ( 102 . 103 ) electrically connected to the semiconductor modules; and a gate driver (G / D) for transmitting a control signal to the switching devices (Q1-Q6), wherein the semiconductor modules ( 108 - 110 ) are arranged in such a way that the longitudinal direction of the semiconductor module ( 108 - 110 ) is oriented in a direction parallel to the cooling air and the gate driver (G / D) is disposed on a lower side in the direction of gravity. Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei die mehreren Halbleitermodule (108–110) auf einer Seite des Wärmeaufnahmeblocks (7) in einer Strömungsrichtung der Kühlluft und in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung an mehreren Positionen angeordnet sind, und die mehreren Halbleitermodule (108–110), die in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind, mit einem gemeinsamen Gate-Treiber verbunden sind, um eine Phase einer Umsetzungsschaltung zu konfigurieren.A power converter according to claim 1, wherein said plurality of semiconductor modules ( 108 - 110 ) on one side of the heat receiving block ( 7 ) in a flow direction of the cooling air and in a direction perpendicular to the flow direction at a plurality of positions, and the plurality of semiconductor modules ( 108 - 110 ), which are arranged in the direction perpendicular to the flow direction of the cooling air, are connected to a common gate driver to configure a phase of a conversion circuit. Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei ein Filterkondensator (102, 103) zum Glätten auf einer Vorsprungebene auf einer Seite des Halbleitermoduls des Wärmeaufnahmeblocks (7) eines Kühlers angeordnet ist und die Anschlüsse (301, 302) des Filterkondensators (102, 103) auf beiden Seiten in derselben Richtung wie der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind.A power converter according to claim 1, wherein a filter capacitor ( 102 . 103 ) for smoothing on a projection plane on one side of the semiconductor module of the heat receiving block ( 7 ) of a cooler and the connections ( 301 . 302 ) of the filter capacitor ( 102 . 103 ) are arranged on both sides in the same direction as the flow direction of the cooling air. Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei ein Filterkondensator (102, 103) zum Glätten auf einer Vorsprungebene auf einer Seite des Halbleitermoduls des Wärmeaufnahmeblocks (7) eines Kühlers angeordnet ist und die Anschlüsse (301, 302) des Filterkondensators (102, 103) an einer Stelle auf einer Seite in derselben Richtung wie der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind.A power converter according to claim 1, wherein a filter capacitor ( 102 . 103 ) for smoothing on a projection plane on one side of the semiconductor module of the heat receiving block ( 7 ) of a cooler and the connections ( 301 . 302 ) of the filter capacitor ( 102 . 103 ) are arranged at a location on a side in the same direction as the flow direction of the cooling air. Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei ein Filterkondensator (102, 103) zum Glätten auf einer Vorsprungebene auf einer Seite des Halbleitermoduls des Wärmeaufnahmeblocks (7) eines Kühlers angeordnet ist und die Anschlüsse (301, 302) des Filterkondensators (102, 103) auf beiden Seiten in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind.A power converter according to claim 1, wherein a filter capacitor ( 102 . 103 ) for smoothing on a projection plane on one side of the semiconductor module of the heat receiving block ( 7 ) of a cooler and the connections ( 301 . 302 ) of the filter capacitor ( 102 . 103 ) are arranged on both sides in the direction perpendicular to the flow direction of the cooling air. Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei ein Filterkondensator (102, 103) zum Glätten auf einer Vorsprungebene auf einer Seite des Halbleitermoduls des Wärmeaufnahmeblocks (7) eines Kühlers angeordnet ist und die Anschlüsse (301, 302) des Filterkondensators auf einer Seite in der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind.A power converter according to claim 1, wherein a filter capacitor ( 102 . 103 ) for smoothing on a projection plane on one side of the semiconductor module of the heat receiving block ( 7 ) of a cooler and the connections ( 301 . 302 ) of the filter capacitor are arranged on one side in the direction perpendicular to the flow direction of the cooling air. Leistungsumsetzer, der in der Weise konfiguriert ist, dass auf einer Seite eines Wärmeaufnahmeblocks (7) Kühlluft in einer Querrichtung strömt und auf der anderen Seite des Wärmeaufnahmeblocks (7) mehrere 2-in-1-Schaltvorrichtungsmodule angeordnet sind, die eine Leistungsumsetzungsschaltung zum Schalten zwischen DC-Strom und AC-Strom konfigurieren, wobei auf der anderen Seite des Wärmeaufnahmeblocks (7) die Module in der Weise angeordnet sind, dass die Längsrichtung des Moduls eine Querrichtung ist und das Modul jeder AC-Phase in der Querrichtung angeordnet ist, und mehrere parallele Module, die jede Phase konfigurieren, in der Höhenrichtung des Moduls der Phase angeordnet sind und von dem auf der Unterseite in Höhenrichtung angeordneten Gate-Treiber (G/D) ein Steuersignal für die mehreren Module jeder Phase bereitgestellt wird.Power converter configured in such a way that on one side of a heat receiving block ( 7 ) Cooling air flows in a transverse direction and on the other side of the heat absorption block ( 7 ) are arranged a plurality of 2-in-1 switching device modules that configure a power conversion circuit for switching between DC power and AC power, wherein on the other side of the heat receiving block ( 7 ) the modules are arranged in such a manner that the longitudinal direction of the module is a transverse direction and the module of each AC phase is arranged in the transverse direction, and a plurality of parallel modules configuring each phase are arranged in the height direction of the module of the phase and from the lower side in the height direction arranged gate driver (G / D) is provided a control signal for the plurality of modules of each phase. Schienenfahrzeug, das mit dem Leistungsumsetzer nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 7 bestückt ist.Rail vehicle equipped with the power converter according to one of claims 1 to 7.
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