JP2004282940A - Semiconductor element module and ac-ac power converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の逆阻止能力を有する半導体スイッチング素子を用いた半導体素子モジュール、及び、このモジュールを用いて多相交流電圧を所定の大きさと周波数を有する多相交流電圧に直接変換する交流−交流電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、IGBTからなる半導体素子モジュール、及び、このモジュールを用いた交流−交流電力変換装置の従来技術を示す回路図である。
図4において、101〜109はそれぞれ2個のIGBT100からなる半導体素子モジュールである。ここで、図示のIGBT100は、ゲート−エミッタ(それぞれG,Eと略記する)間に電圧を印加することでコレクタ(同じくCと略記する)からエミッタへの電流の通流、遮断を制御可能であると共に、逆阻止能力を持たない一般的なIGBTと異なり、エミッタからコレクタに向かう電流に対しては常に遮断状態となる、いわゆる逆阻止形の半導体スイッチング素子として動作する。
【0003】
上記半導体素子モジュール101〜109は、それぞれ2個のIGBT100を逆並列接続して構成されているので、正逆両方向の電流の通流、遮断を制御可能な双方向スイッチを構成している。
ここで、逆阻止能力を有する半導体スイッチング素子としては、逆導通形の素子または逆耐圧を持たない素子とダイオードとを直列に接続し、全体として逆阻止能力を有するように構成することも可能である。
【0004】
また、R,S,Tは三相交流電源に接続される交流入力端子であり、端子Rはモジュール101,104,107の一端(2個のIGBT100同士の接続点の一端)に接続され、端子Sはモジュール102,105,108の一端に接続され、端子Tはモジュール103,106,109の一端に接続されている。
更に、U,V,Wは三相負荷に接続される交流出力端子であり、端子Uはモジュール101〜103の他端(2個のIGBT100同士の接続点の他端)に接続され、端子Vはモジュール104〜106の他端に接続され、端子Wはモジュール107〜109の他端に接続されている。
【0005】
110〜127は、各IGBT100にゲート−エミッタ間電圧(以下、単にゲート電圧という)を与えるためのゲート駆動回路(GDと略記する)であり、ゲート電源128〜133からそれぞれ電力が供給されている。なお、ゲート駆動回路110〜127は、図示されていないゲート信号線からの信号により、ゲート電圧を出力するようになっている。
【0006】
上記構成の電力変換装置は、ゲート駆動回路110〜127によってモジュール101〜109内の所定のIGBT100をスイッチング動作させることにより、端子R,S,Tから入力される三相交流電圧を直流電圧に変換することなく、所定の大きさと周波数を有する三相交流電圧に直接変換して端子U,V,Wから出力するマトリクスコンバータとして知られている。
【0007】
ここで、各モジュール内の2個のIGBT100のエミッタは、交流入力端子R,S,Tまたは交流出力端子U,V,Tに接続されるため、電位が互いに異なっている。従って、各IGBT100は、出力がそれぞれ絶縁された異なるゲート電源によって駆動することが必要になる。
しかし、ゲート電源は、必ずしもすべてのIGBT100の数(ゲート駆動回路110〜127の数)だけ必要な訳ではなく、原理的には、エミッタ電位が共通するIGBT100(ゲート駆動回路)に対しては同一のゲート電源を使用することができる。図4の例では、IGBT100の数が全体で18個であるのに対し、エミッタ電位が共通であるIGBT100が各端子R,S,T,U,V,Tごとに3個ずつ存在するため、これらの端子数に応じた6個のゲート電源128〜133で足りることになる。
【0008】
なお、図4のように、エミッタ電位が共通である複数のIGBTに対してゲート電源を共用化することにより、回路構成の簡略化を図った電力変換装置が、下記の特許文献1に記載されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−61275号公報([0029],[0040],図1,図5等)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図4に示した電力変換装置において、共通接続されたエミッタ同士であっても、現実には共通接続線の長さに応じた配線インダクタンスが存在し、かつ、それぞれの配線インダクタンスとこれに流れる電流の変化率との積である誘起電圧が異なるため、各エミッタ間に電位差を生じ得る。特に、図4の回路構成では交流入力端子R,S,T側の共通接続線が長くなるので、配線インダクタンスも大きくなり、この配線インダクタンスに発生した電圧がゲート電圧に擾乱を与え、装置の誤動作や性能の低下を引き起こすおそれがある。これらの問題を抜本的に解決するためには、結局、ゲート駆動回路ごとにゲート電源を設けざるを得ず、その結果として装置の大型化やコストの増加を招くという問題があった。
【0011】
そこで本発明は、複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の共通接続線を短くして交流出力端子または交流入力端子からエミッタ等の共通接続電極に至るまでの配線長をほぼ等しくし、配線インダクタンスに起因する共通接続電極の電位差を小さくした半導体素子モジュール、並びに、この半導体素子モジュールを使用した小型かつ安価な交流−交流電力変換装置を提供しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に記載した半導体素子モジュールは、第1電極から第2電極に向かう電流の通流、遮断を、第2電極と制御電極との間に印加される電圧あるいは制御電極に流入する電流によって制御可能であり、かつ、第2電極から第1電極に向かう電流を常に遮断する逆阻止形半導体スイッチング素子を複数備えた半導体素子モジュールにおいて、
前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第2電極同士を共通接続して単一の出力端子に接続し、かつ、前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第1電極をそれぞれ個別の入力端子に接続したものである。
【0013】
請求項2に記載した半導体素子モジュールは、第1電極から第2電極に向かう電流の通流、遮断を、第1電極と制御電極との間に印加される電圧あるいは制御電極に流入する電流によって制御可能であり、かつ、第2電極から第1電極に向かう電流を常に遮断する逆阻止形半導体スイッチング素子を複数備えた半導体素子モジュールにおいて、
前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第1電極同士を共通接続して単一の入力端子に接続し、かつ、前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第2電極をそれぞれ個別の出力端子に接続したものである。
【0014】
請求項3に記載した交流−交流電力変換装置は、半導体スイッチング素子のスイッチングにより多相交流電圧を所定の大きさ及び周波数を有する多相交流電圧に直接変換する交流−交流電力変換装置において、
請求項1に記載した半導体素子モジュールを入力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを出力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第1電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第2電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続してなる正側ユニットと、
請求項1に記載した半導体素子モジュールを出力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを入力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第1電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第2電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続してなる負側ユニットと、を備えたものである。
【0015】
請求項4に記載した交流−交流電力変換装置は、半導体スイッチング素子のスイッチングにより多相交流電圧を所定の大きさ及び周波数を有する多相交流電圧に直接変換する交流−交流電力変換装置において、
請求項2に記載した半導体素子モジュールを出力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを入力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第2電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第1電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続してなる正側ユニットと、
請求項2に記載した半導体素子モジュールを入力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを出力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第2電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第1電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続してなる負側ユニットと、を備えたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図1は請求個1,3に係る発明の実施形態を示す回路構成図である。
この図1において、1〜6は半導体素子モジュールであり、図4の説明で述べた逆阻止形の半導体スイッチング素子であるIGBT100をそれぞれ3個内蔵していると共に、これらのIGBT100のエミッタ同士を共通接続して構成されている。
ここで、本実施形態におけるIGBT100のコレクタは請求項における逆阻止形半導体スイッチング素子の第1電極、同じくエミッタは第2電極、同じくゲートは制御電極に相当する。
【0017】
3個のモジュール1〜3は正側ユニット40Pを構成しており、各モジュール1〜3内の3個のIGBT100のコレクタは交流入力端子R,S,Tに各々接続されている。つまり、交流入力端子R,S,Tに対して3個のモジュール1〜3が並列的に接続されている。
また、各モジュール1〜3内のIGBT100の共通接続されたエミッタは、交流出力端子U,V,Wに各々接続されている。
更に、各モジュール1〜3内のIGBT100のゲート−エミッタ間にはゲート駆動回路7〜15がそれぞれ個別に接続され、これらのゲート駆動回路7〜15には、個々のモジュール1〜3に一対一で対応するゲート電源25,26,27からそれぞれ電力が供給されている。
【0018】
他方、残りの3個のモジュール4〜6は負側ユニット40Nを構成しており、各モジュール1〜3内の3個のIGBT100のコレクタは交流出力端子U,V,Wに各々接続されている。つまり、交流出力端子U,V,Wに対して3個のモジュール4〜6が並列的に接続されている。
また、各モジュール4〜6内のIGBT100の共通接続されたエミッタは、交流入力端子T,S,Rに各々接続されている。
更に、各モジュール4〜6内のIGBT100のゲート−エミッタ間にはゲート駆動回路16〜24がそれぞれ個別に接続され、これらのゲート駆動回路16〜24には、個々のモジュール4〜6に一対一で対応するゲート電源28,29,30からそれぞれ電力が供給されている。
【0019】
上記構成において、各モジュール1〜6は図4のモジュール101〜109と異なって双方向スイッチを構成しておらず、それぞれ3個のIGBT100のコレクタ(第1電極)の何れかからエミッタ(第2電極)方向に電流を流す単方向スイッチを構成している。
また、電力変換装置全体として双方向性を持たせるために、交流入力端子R,S,T側から交流出力端子U,V,W側に電流を流すための正側ユニット40Pと、これとは逆に交流出力端子U,V,W側から交流入力端子R,S,T側に電流を流すための負側ユニット40Nとからなっている。
【0020】
既に明らかなように、正側ユニット40Pでは、各モジュール1〜3が入力相数に等しい数のIGBT100により構成され、かつ、モジュール1〜3の数は出力相数に等しい。また、負側ユニット40Nでは、各モジュール4〜6が出力相数に等しい数のIGBT100により構成され、かつ、モジュール4〜6の数は入力相数に等しい。
本実施形態では入力相数=出力相数=3であるから、全てのモジュール1〜6が何れも3個のIGBT100により構成され、正側ユニット40P、負側ユニット40N内のモジュール数もそれぞれ3個となっている。
【0021】
ここで、図2は図1の実施形態の等価回路図であり、図1におけるゲート電源25〜30及びゲート駆動回路7〜24を省略すると共に、図1の18個のIGBT100を、スイッチとダイオードとの直列接続による単方向性のスイッチS1〜S18として表現してある。
また、図3は図4の従来技術の等価回路図であり、図4におけるゲート電源128〜133及びゲート駆動回路110〜127を省略し、図4の逆並列接続された2個のIGBT100からなるモジュール101〜109を、それぞれ単一の双方向スイッチ101〜109により表現したものである。
【0022】
これらの図において、図2のIGBT S1,S16が図3のモジュール(双方向スイッチ)101に、同じくIGBT S2,S13がモジュール102に、同じくIGBT S3,S10がモジュール103に、同じくIGBT S4,S17がモジュール104に、同じくIGBT S5,S14がモジュール105に、同じくIGBT S6,S11がモジュール106に、同じくIGBT S7,S18がモジュール107に、同じくIGBT S8,S15がモジュール108に、同じくIGBT S9,S12がモジュール109にそれぞれ相当することが明らかである。
【0023】
すなわち、図1,図2に示す実施形態では、交流入力端子R,S,Tと交流出力端子U,V,Wとの間に接続された正側ユニット40P(モジュール1〜3あるいはIGBT S1〜S9)及び負側ユニット40N(モジュール4〜6あるいはIGBT S10〜S18)により、交流−交流電力変換装置としてのマトリクスコンバータが構成され、IGBT S1〜S18のスイッチング動作によって、端子R,S,Tから入力される三相交流電圧を直流電圧に変換することなく所定の大きさと周波数を有する三相交流電圧に直接変換して端子U,V,Wから出力するものである。
【0024】
上記のように、本実施形態では、3個のIGBT100のエミッタを共通接続して1個の半導体素子モジュールを構成し、3個の半導体素子モジュール1〜3により正側ユニット40Pを構成すると共に、各エミッタ共通接続線を交流出力端子U,V,Wにそれぞれ接続している。
同様にして、3個のIGBT100のエミッタを共通接続して1個の半導体素子モジュールを構成し、3個の半導体素子モジュール4〜6により負側ユニット40Nを構成すると共に、各エミッタ共通接続線を交流入力端子R,S,Tにそれぞれ接続している。
【0025】
このような構成により、IGBT100のエミッタをごく短い配線長で共通接続することができ、これによって交流出力端子U,V,Wから各エミッタに至るまでの配線長をほぼ等しくすることができる。このため、共通接続線の配線インダクタンス自体を小さくし、また、配線インダクタンスに起因する各エミッタの電位差を極力低減することが可能である。従って、従来技術のようにゲート電圧の擾乱による装置の誤動作や性能の低下を招くおそれもない。
また、これらの半導体素子モジュール1〜6を用いたマトリクスコンバータ等の交流−交流電力変換装置では、ゲート駆動回路ごとにゲート電源を設ける必要もないので、装置の大型化やコストの増加を回避することができる。
【0026】
上記実施形態では、半導体スイッチング素子の第2電極(例えばIGBT100のエミッタ)を共通接続した半導体素子モジュールと、このモジュールを使用した交流−交流電力変換装置を説明した。
しかしながら、本発明は、半導体スイッチング素子の第1電極(例えばIGBT100のコレクタ)を共通接続した半導体素子モジュールと、このモジュールを使用した交流−交流電力変換装置にも理想的には適用可能であり、これらの半導体素子モジュール、交流−交流電力変換装置は請求項2,4に係る発明にそれぞれ相当する。
なお、現在のところ、ゲート・コレクタ間電圧で制御する素子は存在しないものの、近い将来実現が予想される。
【0027】
すなわち、請求項2に係る半導体素子モジュールの実施形態としては、3個のIGBT100のコレクタ同士を共通接続して単一の入力端子(例えば端子R)に接続し、かつ、前記3個のIGBT100のエミッタをそれぞれ個別の出力端子(端子U,V,W)に接続した半導体素子モジュールを想定することができる。
【0028】
また、請求項4に係る交流−交流電力変換装置の実施形態としては、上述した請求項2に係る半導体素子モジュールを交流入力端子、交流出力端子間に複数接続して直接変換を行う電力変換装置がある。
ここで、請求項4に係る交流−交流電力変換装置の実施形態は、例えば図2の各モジュール1〜6内のダイオードをすべて逆向きに接続代えし(その場合のモジュールが請求項2に係る半導体素子モジュールに相当する)、端子U,V,Wを交流入力端子、端子R,S,Tを交流出力端子として使用すれば容易に実現可能である。この場合には、IGBT100のコレクタ同士をごく短い配線長で共通接続することができ、交流入力端子U,V,Wから各コレクタに至る配線長(配線インダクタンス)をほぼ等しくしてコレクタの等電位化が可能になる。
【0029】
なお、上記実施形態では、半導体スイッチング素子としてIGBTを使用した例につき説明したが、本発明の半導体素子モジュールは、第1電極から第2電極への電流の通流、遮断を、第1または第2電極と制御電極との間の印加電圧あるいは制御電極への流入電流によって制御することが可能であり、しかも、第2電極から第1電極に向かう電流を常に遮断する逆阻止形半導体スイッチング素子であれば、パワトランジスタ(通常のバイポーラトランジスタ)、サイリスタ、FET等の半導体スイッチング素子を使用したモジュールも含むものである。
更に前述の如く、本発明は、交流入力が三相以外の場合でも入力相数と同数の半導体スイッチング素子を内蔵したモジュールを用いれば、前記実施形態と同じ効果を得ることができるのは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】
以上のように本発明の半導体素子モジュールによれば、逆阻止形半導体スイッチング素子の共通接続線を短くして交流出力端子または交流入力端子から各エミッタまたは各コレクタ等の共通接続電極に至るまでの配線長をほぼ等しくすることができ、これによって配線インダクタンスに起因する各共通接続電極の電位差を低減することが可能である。このため、駆動電圧の擾乱による装置の誤動作や性能の低下を防止できる効果がある。
また、上記半導体素子モジュールを用いた交流−交流電力変換装置では、素子の駆動回路ごとに電源を設ける必要もないため、装置の大型化やコストの増加を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す回路図である。
【図2】図1の実施形態の等価回路図である。
【図3】図4の従来技術の等価回路図である。
【図4】半導体素子モジュール及びこのモジュールを用いた交流−交流電力変換装置の従来技術を示す回路図である。
【符号の説明】
1〜6:半導体素子モジュール
7〜24:ゲート駆動回路
25〜30:ゲート電源
40P:正側ユニット
40N:負側ユニット
100,S1〜S18:IGBT
R,S,T:交流入力端子
U,V,W:交流出力端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element module using a semiconductor switching element having a reverse blocking capability such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and a polyphase alternating current having a predetermined magnitude and frequency using the module. The present invention relates to an AC-AC power converter that directly converts a voltage.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional technology of a semiconductor element module made of an IGBT and an AC-AC power converter using this module.
In FIG. 4, 101 to 109 are semiconductor element modules each including two
[0003]
Each of the
Here, as the semiconductor switching element having the reverse blocking ability, a reverse conducting element or an element having no reverse withstand voltage and a diode may be connected in series, and the semiconductor switching element may have a reverse blocking ability as a whole. is there.
[0004]
R, S, and T are AC input terminals connected to a three-phase AC power supply, and the terminal R is connected to one end of one of the
Further, U, V, and W are AC output terminals connected to a three-phase load. The terminal U is connected to the other ends of the
[0005]
[0006]
The power conversion device having the above configuration converts a three-phase AC voltage input from the terminals R, S, and T to a DC voltage by performing a switching operation of a
[0007]
Here, since the emitters of the two
However, the number of gate power supplies is not necessarily required by the number of all IGBTs 100 (the number of
[0008]
As shown in FIG. 4, a power converter that simplifies the circuit configuration by sharing a gate power supply for a plurality of IGBTs having a common emitter potential is described in
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-61275 A ([0029], [0040], FIG. 1, FIG. 5, etc.)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the power converter shown in FIG. 4, even if the emitters are connected in common, there is actually a wiring inductance corresponding to the length of the common connection line, and each wiring inductance and the current flowing therethrough Since the induced voltage, which is the product of the rate of change of the induced voltage, differs, a potential difference may occur between the emitters. In particular, in the circuit configuration of FIG. 4, the common connection line on the side of the AC input terminals R, S, and T becomes long, so that the wiring inductance also increases, and the voltage generated in the wiring inductance disturbs the gate voltage, and the device malfunctions. Or deterioration of performance. In order to drastically solve these problems, a gate power supply must be provided for each gate drive circuit, and as a result, there is a problem that the device becomes large and the cost increases.
[0011]
Therefore, the present invention shortens the common connection line of a plurality of reverse blocking semiconductor switching elements to make the wiring length from an AC output terminal or an AC input terminal to a common connection electrode such as an emitter substantially equal, thereby causing a wiring inductance. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device module in which the potential difference between the common connection electrodes is reduced, and a small and inexpensive AC-AC power converter using the semiconductor device module.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the semiconductor element module according to the first aspect of the present invention controls the flow of current from the first electrode to the second electrode and the interruption of the current from the first electrode to the voltage applied between the second electrode and the control electrode. In a semiconductor device module including a plurality of reverse blocking semiconductor switching devices that can be controlled by a current flowing into a control electrode, and always block a current flowing from a second electrode to a first electrode,
The second electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are commonly connected to each other and connected to a single output terminal, and the first electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are respectively connected to individual input terminals. Connected.
[0013]
In the semiconductor device module according to the present invention, the flow of current from the first electrode to the second electrode is interrupted by a voltage applied between the first electrode and the control electrode or a current flowing into the control electrode. In a semiconductor device module including a plurality of reverse blocking semiconductor switching devices that are controllable and always block a current flowing from a second electrode to a first electrode,
The first electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are commonly connected to each other and connected to a single input terminal, and the second electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are respectively connected to individual output terminals. Connected.
[0014]
The AC-AC power converter according to
2. The semiconductor device module according to
2. The semiconductor device module according to
[0015]
The AC-AC power converter according to
The semiconductor device module according to
A semiconductor device module according to
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the invention according to
In FIG. 1,
Here, the collector of the
[0017]
The three
The commonly connected emitters of the
Further, gate drive circuits 7 to 15 are individually connected between the gate and the emitter of the
[0018]
On the other hand, the remaining three
The commonly connected emitters of the
Further,
[0019]
In the above configuration, each of the
Further, in order to provide bidirectionality as the whole power converter, a
[0020]
As is already clear, in the
In this embodiment, since the number of input phases = the number of output phases = 3, all of the
[0021]
Here, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG. 1. In FIG. 1, the gate power supplies 25 to 30 and the gate drive circuits 7 to 24 are omitted, and the 18
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the prior art shown in FIG. 4, in which the
[0022]
In these figures, the IGBTs S 1 and S 16 in FIG. 2 correspond to the module (bidirectional switch) 101 in FIG. 3, the IGBTs S 2 and S 13 correspond to the
[0023]
That is, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
[0024]
As described above, in this embodiment, the emitters of the three
Similarly, the emitters of the three
[0025]
With such a configuration, the emitters of the
Further, in an AC-AC power conversion device such as a matrix converter using these
[0026]
In the above-described embodiment, the semiconductor element module in which the second electrodes of the semiconductor switching elements (for example, the emitter of the IGBT 100) are commonly connected, and the AC-AC power conversion device using this module have been described.
However, the present invention is ideally applicable to a semiconductor element module in which the first electrode of the semiconductor switching element (for example, the collector of the IGBT 100) is commonly connected, and to an AC-AC power converter using the module. These semiconductor element module and AC-AC power converter correspond to the inventions according to
At present, there is no device controlled by the gate-collector voltage, but realization is expected in the near future.
[0027]
That is, as an embodiment of the semiconductor device module according to
[0028]
Further, as an embodiment of the AC-AC power conversion device according to
Here, in the embodiment of the AC-AC power conversion device according to
[0029]
In the above embodiment, an example in which an IGBT is used as a semiconductor switching element has been described. However, the semiconductor element module according to the present invention performs the first or second flow of current from the first electrode to the second electrode. A reverse blocking type semiconductor switching element which can be controlled by an applied voltage between the two electrodes and the control electrode or a current flowing into the control electrode, and always interrupts a current flowing from the second electrode to the first electrode. If there is, a module using a semiconductor switching element such as a power transistor (ordinary bipolar transistor), a thyristor, and an FET is also included.
Further, as described above, it is needless to say that the present invention can obtain the same effect as that of the above-described embodiment by using a module having the same number of semiconductor switching elements as the number of input phases even when the AC input is other than three phases. .
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor element module of the present invention, the common connection line of the reverse blocking type semiconductor switching element is shortened to extend from the AC output terminal or the AC input terminal to the common connection electrode such as each emitter or each collector. The wiring lengths can be made substantially equal, whereby it is possible to reduce the potential difference between the common connection electrodes due to the wiring inductance. For this reason, there is an effect that a malfunction of the device and a decrease in performance due to the disturbance of the driving voltage can be prevented.
Further, in the AC-AC power converter using the semiconductor element module, it is not necessary to provide a power supply for each drive circuit of the element, so that an increase in the size of the apparatus and an increase in cost can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the prior art of FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a prior art of a semiconductor element module and an AC-AC power converter using the module.
[Explanation of symbols]
1 to 6: semiconductor element modules 7 to 24: gate drive circuits 25 to 30:
R, S, T: AC input terminals U, V, W: AC output terminals
Claims (4)
前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第2電極同士を共通接続して単一の出力端子に接続し、かつ、前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第1電極をそれぞれ個別の入力端子に接続したことを特徴とする半導体素子モジュール。The flow of current from the first electrode to the second electrode and the interruption of the current can be controlled by a voltage applied between the second electrode and the control electrode or a current flowing into the control electrode, and from the second electrode. In a semiconductor device module including a plurality of reverse blocking semiconductor switching devices that always block a current flowing to a first electrode,
The second electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are commonly connected to each other and connected to a single output terminal, and the first electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are respectively connected to individual input terminals. A semiconductor element module which is connected.
前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第1電極同士を共通接続して単一の入力端子に接続し、かつ、前記複数の逆阻止形半導体スイッチング素子の第2電極をそれぞれ個別の出力端子に接続したことを特徴とする半導体素子モジュール。The flow of current from the first electrode to the second electrode and the interruption of the current can be controlled by a voltage applied between the first electrode and the control electrode or a current flowing into the control electrode, and from the second electrode. In a semiconductor device module including a plurality of reverse blocking semiconductor switching devices that always block a current flowing to a first electrode,
The first electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are commonly connected to each other and connected to a single input terminal, and the second electrodes of the plurality of reverse blocking semiconductor switching elements are respectively connected to individual output terminals. A semiconductor element module which is connected.
請求項1に記載した半導体素子モジュールを入力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを出力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第1電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第2電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続してなる正側ユニットと、
請求項1に記載した半導体素子モジュールを出力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを入力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第1電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第2電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続してなる負側ユニットと、
を備えたことを特徴とする交流−交流電力変換装置。In an AC-AC power converter that directly converts a polyphase AC voltage into a polyphase AC voltage having a predetermined magnitude and frequency by switching a semiconductor switching element,
2. The semiconductor device module according to claim 1, comprising a number of reverse blocking semiconductor switching elements equal to the number of input phases, and the module being provided in a number equal to the number of output phases. A positive-side unit in which the first electrode of the element is connected to the AC input terminal of each phase, and the second electrode commonly connected to each module is connected to the AC output terminal of each phase;
2. The semiconductor device module according to claim 1, comprising a number of reverse blocking semiconductor switching elements equal to the number of output phases, and the module being provided in a number equal to the number of input phases. A negative unit in which the first electrode of the element is connected to the AC output terminal of each phase, and the second electrode commonly connected to each module is connected to the AC input terminal of each phase;
An AC-AC power converter, comprising:
請求項2に記載した半導体素子モジュールを出力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを入力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第2電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第1電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続してなる正側ユニットと、
請求項2に記載した半導体素子モジュールを入力相数に等しい数の逆阻止形半導体スイッチング素子により構成し、かつ、このモジュールを出力相数に等しい数だけ設けると共に、これらのモジュール内の各半導体スイッチング素子の第2電極を各相の交流入力端子にそれぞれ接続し、各モジュールごとに共通接続された第1電極を各相の交流出力端子にそれぞれ接続してなる負側ユニットと、
を備えたことを特徴とする交流−交流電力変換装置。In an AC-AC power converter that directly converts a polyphase AC voltage into a polyphase AC voltage having a predetermined magnitude and frequency by switching a semiconductor switching element,
The semiconductor device module according to claim 2 is constituted by the number of reverse blocking semiconductor switching elements equal to the number of output phases, and the modules are provided by the number equal to the number of input phases, and each semiconductor switching module in these modules is provided. A positive-side unit in which the second electrode of the element is connected to the AC output terminal of each phase, and the first electrode commonly connected to each module is connected to the AC input terminal of each phase;
A semiconductor device module according to claim 2 is constituted by a number of reverse blocking semiconductor switching elements equal to the number of input phases, and the modules are provided by a number equal to the number of output phases, and each semiconductor switching module in these modules is provided. A negative unit in which the second electrode of the element is connected to the AC input terminal of each phase, and the first electrode commonly connected to each module is connected to the AC output terminal of each phase;
An AC-AC power converter, comprising:
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