JP2012165611A - Semiconductor unit and power conversion device - Google Patents

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Kimiyuki Koyanagi
公之 小柳
Manabu Soda
学 左右田
Tatsuaki Anpo
達明 安保
Junichi Nomura
純一 野村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor unit capable of achieving a power conversion device which is easy to handle during work.SOLUTION: Collectors of switching elements (abbreviated as elements, hereinafter) 1a-1f and emitters of elements 2a-2f are connected to bus-bars 17 and 18 on an anode side and a cathode side, emitters E of the elements 1a-1c and collectors of the elements 2a-2c are connected to an AC conductor 13 to connect the elements 1a-1c and 2a-2c respectively in parallel and connect them in series through the AC conductor 13, emitters of the elements 1d-1f and collectors of the elements 2d-2f are connected to an AC conductor 14 to connect the elements 1d-1f and 2d-2f respectively in parallel and connect them in series through the AC conductor 14, and the semiconductor unit constituting one bridge of a power conversion device is attained. Three conductor units provided with terminals 17a, 17b, 18a and 18b are lined and arranged on both sides in the left-to-right direction of the bus-bars 17 and 18, the terminals are connected, and the easy-to-handle power conversion device is configured.

Description

本発明は、半導体ユニット及びこの半導体ユニットを用いた電力変換装置に係り、スイッチング素子群を有する半導体ユニット及びこの半導体ユニットを用いた電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor unit and a power conversion device using the semiconductor unit, and more particularly to a semiconductor unit having a switching element group and a power conversion device using the semiconductor unit.

近年の電力変換装置には、高速のスイッチング素子が用いられると共に、高周波パルス幅変調(PWM)制御方式が広く採用され、さらに、装置の大容量化に伴って大容量スイッチング素子を並列接続したものが用いられている。また、高周波パルス幅変調制御方式では、スイッチング素子間のリアクタンスに起因してスイッチング時にサージ電圧が発生しやすく、リアクタンスを減少させるために高速のスイッチング素子を互いに近接せしめると共に、接続回路長が短くなる位置に平滑コンデンサを配置している。   In recent power converters, high-speed switching elements are used, and a high-frequency pulse width modulation (PWM) control method is widely adopted. Further, as the capacity of the apparatus is increased, large-capacity switching elements are connected in parallel. Is used. In the high-frequency pulse width modulation control method, surge voltage is likely to occur during switching due to reactance between switching elements, and high-speed switching elements are brought close to each other to reduce reactance, and the connection circuit length is shortened. A smoothing capacitor is placed at the position.

以下、具体的に従来の半導体ユニットを説明する。図21は、電力変換装置の一種である無停電電源装置の構成を示す回路図である。同図において、交流入力端子91には、三相(R相,S相,T相)交流電圧を入力し、入力フィルタ92を介して、コンバータ93の入力端が接続されている。コンバータ93は高速のスイッチング素子が三相ブリッジ接続されており、力率が1になるように各スイッチング素子をオン、オフ制御することによって、交流を直流に変換する。コンバータ93の出力端には、直流のリップルを除去するための平滑コンデンサ104と、停電時のバックアップとしての蓄電池105とが接続されている。また、コンバータ93の出力端には、インバータ106の入力端が接続され、インバータ106の出力端は、出力フィルタ107を介して、交流出力端子108に接続されている。インバータ106は図示を省略しているが高速のスイッチング素子が三相ブリッジ接続され、これらのスイッチング素子をオン、オフ制御することによって、直流を交流に変換する。従って、交流出力端子108に三相(U相,V相,W相)正弦波交流電圧が発生する。   Hereinafter, a conventional semiconductor unit will be specifically described. FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of an uninterruptible power supply device which is a kind of power conversion device. In the figure, an AC input terminal 91 is inputted with a three-phase (R phase, S phase, T phase) AC voltage, and an input end of a converter 93 is connected via an input filter 92. In the converter 93, high-speed switching elements are connected in a three-phase bridge, and each switching element is turned on and off so that the power factor becomes 1, thereby converting alternating current into direct current. A smoothing capacitor 104 for removing direct current ripple and a storage battery 105 as a backup at the time of a power failure are connected to the output terminal of the converter 93. The input end of the inverter 106 is connected to the output end of the converter 93, and the output end of the inverter 106 is connected to the AC output terminal 108 via the output filter 107. Although not shown, the inverter 106 is connected to high-speed switching elements in a three-phase bridge, and these switching elements are turned on and off to convert direct current into alternating current. Therefore, a three-phase (U phase, V phase, W phase) sine wave AC voltage is generated at the AC output terminal 108.

図22は上述した図21の電力変換装置の一つのブリッジ(1相分)の回路図であり、ここに示された一つのブリッジが半導体ユニット800(後述、図23)として組立てられる。この回路は、直列開閉回路21〜26を有する。直列開閉回路21は、トランジスタでなる正極側のスイッチング素子1aのエミッタEと負極側のスイッチング素子2aのコレクタCとが直列接続部ACにて接続されたものである。以下同様に、各直列開閉回路22〜26は、各正極側のスイッチング素子1b〜1fのエミッタEと各スイッチング素子2b〜2fのコレクタCとが各直列接続部ACにて接続されたものである。直列開閉回路21〜26の各正極側のスイッチング素子1a〜1fのコレクタCは、正極側のブスバー10に共通に接続され、負極側のスイッチング素子2a〜2fのエミッタEは負極側のブスバー11に共通に接続されている。また、各直列開閉回路21〜23の各直列接続部ACが交流導体13に共通に接続され、各直列開閉回路24〜26の各直列接続部ACが交流導体14に共通に接続されている。また、平滑コンデンサ3a,3bが、ブスバー10とブスバー11とに接続されている。なお、ブスバー10,11はそれぞれ正極側端子10a、負極側端子11aを有し、交流導体13,14はそれぞれ交流入力端子13a、交流出力端子14aを有する。   FIG. 22 is a circuit diagram of one bridge (for one phase) of the power conversion apparatus of FIG. 21 described above, and one bridge shown here is assembled as a semiconductor unit 800 (described later, FIG. 23). This circuit has series switching circuits 21 to 26. The series switching circuit 21 is formed by connecting the emitter E of the positive-side switching element 1a, which is a transistor, and the collector C of the negative-side switching element 2a through a series connection portion AC. Similarly, each of the series switching circuits 22 to 26 is configured such that the emitters E of the switching elements 1b to 1f on the positive side and the collectors C of the switching elements 2b to 2f are connected to each other through the series connection portion AC. . The collectors C of the positive side switching elements 1a to 1f of the series switching circuits 21 to 26 are commonly connected to the positive side bus bar 10, and the emitters E of the negative side switching elements 2a to 2f are connected to the negative side bus bar 11. Commonly connected. Moreover, each series connection part AC of each series switching circuit 21-23 is connected in common to the AC conductor 13, and each series connection part AC of each series switching circuit 24-26 is connected in common to the AC conductor 14. Smoothing capacitors 3 a and 3 b are connected to the bus bar 10 and the bus bar 11. The bus bars 10 and 11 have a positive terminal 10a and a negative terminal 11a, respectively, and the AC conductors 13 and 14 have an AC input terminal 13a and an AC output terminal 14a, respectively.

以上により、直列開閉回路21〜23がブスバー10及びブスバー11により並列に接続され、さらに直列接続部ACも交流導体13により並列に接続され、直列開閉回路24〜26がブスバー10及びブスバー11により並列に接続され、さらに直列接続部ACも交流導体14により並列に接続され一つの1ブリッジである半導体ユニットが構成されている。このような半導体ユニットを三相に適用する場合、3相分の半導体ユニットを、各相のブスバー10及びブスバー11が共通に接続され、直列開閉回路21〜23の並列接続回路が上記コンバータ93の1相分の構成要素とされ、直列開閉回路24〜26の並列接続回路が上記インバータ106の1相分の構成要素とされる。そして、平滑コンデンサ3a,3bがブスバー10及びブスバー11を介して並列接続されて、上記平滑コンデンサ104を構成している。さらに、各半導体ユニットの端子13aが商用電源に接続され、各端子14aが交流負荷に接続され、図21の電力変換装置が構成されている。   As described above, the series switching circuits 21 to 23 are connected in parallel by the bus bar 10 and the bus bar 11, and the series connection part AC is also connected in parallel by the AC conductor 13, and the series switching circuits 24 to 26 are connected in parallel by the bus bar 10 and the bus bar 11. Further, the series connection portion AC is also connected in parallel by the AC conductor 14 to constitute a single semiconductor unit as one bridge. When such a semiconductor unit is applied to three phases, the bus bar 10 and the bus bar 11 of each phase are connected in common to the semiconductor units for three phases, and the parallel connection circuit of the series switching circuits 21 to 23 is connected to the converter 93. The parallel connection circuit of the series switching circuits 24 to 26 is a component for one phase of the inverter 106. The smoothing capacitors 3 a and 3 b are connected in parallel via the bus bar 10 and the bus bar 11 to constitute the smoothing capacitor 104. Furthermore, the terminal 13a of each semiconductor unit is connected to a commercial power source, and each terminal 14a is connected to an AC load, so that the power conversion device of FIG. 21 is configured.

さて、上述のような一つのブリッジは、具体的には図23の半導体ユニットの構成図及び図24の複合積層体の要部を示す分解斜視図に示されるように構成されている。図23において、上記図22の回路を具体的に実現する半導体ユニット800は、複合積層体88を有する。複合積層体88は、図23(b)及び図24に示されるように、板状4枚の長方形の絶縁板12a〜12d及びブスバー10,11を有する。また、図23(b)における上下方向、すなわち図24の左右方向における寸法がブスバー10,11の半分よりも所定寸法短い交流導体13,14を有する。交流導体13,14の幅(図24における上下方向の寸法)は、ブスバー10,11と同じ寸法である。そして、絶縁板12aと絶縁板12bとの間に板状のブスバー10が配置され、絶縁板12bと絶縁板12cとの間に交流導体13,14が図24の左右方向に間隔を設けて同じ平面上にあるようにして配置され、絶縁板12cと絶縁板12dとの間にブスバー11が配置され、これらが積層され固定用絶縁ボルト16によって平面上の4か所において、一括して締付けられ、一体に構成されている。なお、絶縁板12a〜12d、ブスバー10,11、交流導体13,14には、後述のスイッチング素子1a〜1f,2a〜2fや平滑コンデンサ3a,3bを接続するための接続導体が貫通する貫通孔形成部等が設けられているが、図示を省略している。   One bridge as described above is specifically configured as shown in the configuration diagram of the semiconductor unit in FIG. 23 and the exploded perspective view showing the main part of the composite laminate in FIG. In FIG. 23, a semiconductor unit 800 that specifically realizes the circuit of FIG. 22 has a composite laminate 88. As shown in FIGS. 23B and 24, the composite laminate 88 includes four plate-like rectangular insulating plates 12 a to 12 d and bus bars 10 and 11. Further, the AC conductors 13 and 14 having a dimension in the vertical direction in FIG. 23B, that is, in the horizontal direction in FIG. The width of the AC conductors 13 and 14 (the vertical dimension in FIG. 24) is the same as that of the bus bars 10 and 11. And the plate-shaped bus bar 10 is arrange | positioned between the insulating board 12a and the insulating board 12b, and the AC conductors 13 and 14 provide the space | interval in the left-right direction of FIG. 24 between the insulating board 12b and the insulating board 12c, and are the same. The bus bar 11 is arranged between the insulating plate 12c and the insulating plate 12d, and these are stacked and tightened together at four points on the plane by fixing insulating bolts 16. , It is configured integrally. Insulating plates 12a to 12d, bus bars 10 and 11, and AC conductors 13 and 14 are through-holes through which connecting conductors for connecting switching elements 1a to 1f and 2a to 2f and smoothing capacitors 3a and 3b described later pass. Although a formation part etc. are provided, illustration is abbreviate | omitted.

そして、この複合積層体88の一方側である図23(b)における右側に、冷却装置4a上に取付けられコンバータを構成する正極側のスイッチング素子1a〜1c及び負極側のスイッチング素子2a〜2cが配置されている。また、同様に複合積層体88の右側に冷却装置4b上に取付けられインバータを構成するスイッチング素子1d〜1f及び負極側のスイッチング素子2d〜2fが配置されている。冷却装置4a,4bの中間に平滑コンデンサ3a,3bが配置されている。これにより、正極側のスイッチング素子1a〜1fが、図23(a)における上下方向に1列に配置され、負極側のスイッチング素子2a〜2fが図23(a)における上下方向に1列に配置され、かつスイッチング素子1a〜1f,2a〜2f及び平滑コンデンサ3a,3bの各端子は略同一平面上に位置するようにされている。そして、詳細は図示しないが接続導体により、以下に説明するように接続されている。   Then, on the right side in FIG. 23 (b), which is one side of the composite laminate 88, there are positive-side switching elements 1a to 1c and negative-side switching elements 2a to 2c that are mounted on the cooling device 4a and constitute a converter. Is arranged. Similarly, switching elements 1d to 1f and negative-side switching elements 2d to 2f that are attached to the cooling device 4b and constitute an inverter are arranged on the right side of the composite laminate 88. Smoothing capacitors 3a and 3b are arranged between the cooling devices 4a and 4b. Accordingly, the positive side switching elements 1a to 1f are arranged in one row in the vertical direction in FIG. 23A, and the negative side switching elements 2a to 2f are arranged in one row in the vertical direction in FIG. The terminals of the switching elements 1a to 1f and 2a to 2f and the smoothing capacitors 3a and 3b are positioned on substantially the same plane. Although not shown in detail, they are connected by connection conductors as described below.

直列開閉回路21〜26の正極側のスイッチング素子1a〜1fのコレクタCが、絶縁板12b〜12d、交流導体13,14及びブスバー11を適宜貫通する図示しない接続導体によりブスバー10に共通に接続されている。スイッチング素子2a〜2fのエミッタEが絶縁板12dを貫通する図示しない接続導体によりブスバー11に共通に接続されている。スイッチング素子1a〜1cのエミッタEが、絶縁板12c,12d及びブスバー11を貫通する図示しない接続導体により交流導体13に共通に接続されている。スイッチング素子1d〜1fのエミッタEが絶縁板12c,12d及びブスバー11を貫通する図示しない接続導体により交流導体14に共通に接続されている。負極側のスイッチング素子2a〜2cのコレクタCが絶縁板12c,12d及びブスバー11を貫通する図示しない接続導体により交流導体13に共通に接続され、スイッチング素子2d〜2fのコレクタCが絶縁板12c,12d及びブスバー11を貫通する図示しない接続導体により交流導体14に共通に接続されている。これにより、直列開閉回路21〜26の両端部がブスバー10,11に接続され、直列開閉回路21〜23の各直列接続部ACが交流導体13に共通に接続され、直列開閉回路24〜26の各直列接続部ACが交流導体14に共通に接続されることになる。また、平滑コンデンサ3a,3bの正極側及び負極側がそれぞれブスバー10,11に接続されている。そして、ブスバー10,11に蓄電池105(図21)の正極側及び負極側端子がそれぞれ接続される。半導体ユニット800は以上のように構成されている。   The collectors C of the switching elements 1a to 1f on the positive side of the series switching circuits 21 to 26 are connected in common to the bus bar 10 by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plates 12b to 12d, the AC conductors 13 and 14 and the bus bar 11 as appropriate. ing. The emitters E of the switching elements 2a to 2f are commonly connected to the bus bar 11 by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plate 12d. The emitters E of the switching elements 1a to 1c are commonly connected to the AC conductor 13 by connection conductors (not shown) that penetrate the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 11. The emitters E of the switching elements 1d to 1f are commonly connected to the AC conductor 14 by a connection conductor (not shown) that penetrates the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 11. The collectors C of the negative side switching elements 2a to 2c are commonly connected to the AC conductor 13 by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 11, and the collectors C of the switching elements 2d to 2f are connected to the insulating plates 12c, 12c, 12d and the bus bar 11 are connected to the AC conductor 14 in common by a connection conductor (not shown) penetrating through the bus bar 11. Thereby, both ends of the series switching circuits 21 to 26 are connected to the bus bars 10 and 11, and each series connection portion AC of the series switching circuits 21 to 23 is commonly connected to the AC conductor 13. Each series connection part AC is connected to the AC conductor 14 in common. Further, the positive and negative sides of the smoothing capacitors 3a and 3b are connected to the bus bars 10 and 11, respectively. And the positive electrode side and negative electrode side terminal of the storage battery 105 (FIG. 21) are connected to the bus bars 10 and 11, respectively. The semiconductor unit 800 is configured as described above.

図25は上述した図23の半導体ユニット800を3台、半導体ユニット801〜803として配置して、図21に示された3相の電力変換装置(無停電電源装置)を構成した電力変換装置の平面図である。各半導体ユニット801〜803のブスバー10同士を接続導体811により共通に接続し、各半導体ユニット800〜803のブスバー11同士を接続導体812により共通に接続する。また、半導体ユニット801の交流入力端子13aはR相、半導体ユニット802の交流入力端子13aはS相、半導体ユニット803の交流入力端子13aはT相、半導体ユニット801の交流出力端子14aはU相、半導体ユニット802の交流出力端子14aはV相、半導体ユニット803の交流出力端子14aはW相とすることにより、上述した図21に示す電力変換装置が形成されることになる(例えば、特許文献1参照)。   FIG. 25 shows the power conversion device in which the three semiconductor units 800 shown in FIG. 23 are arranged as the semiconductor units 801 to 803 to configure the three-phase power conversion device (uninterruptible power supply) shown in FIG. It is a top view. The bus bars 10 of the semiconductor units 801 to 803 are connected in common by a connection conductor 811, and the bus bars 11 of the semiconductor units 800 to 803 are connected in common by a connection conductor 812. The AC input terminal 13a of the semiconductor unit 801 is R phase, the AC input terminal 13a of the semiconductor unit 802 is S phase, the AC input terminal 13a of the semiconductor unit 803 is T phase, and the AC output terminal 14a of the semiconductor unit 801 is U phase. When the AC output terminal 14a of the semiconductor unit 802 is V phase and the AC output terminal 14a of the semiconductor unit 803 is W phase, the above-described power conversion device shown in FIG. 21 is formed (for example, Patent Document 1). reference).

特開平7−245951号公報JP-A-7-245951

従来の半導体ユニットは以上のように構成され、複数の半導体ユニット800を接続するためには、接続導体811、812を設けなければならず、またこれら接続導体を配置するためのスペースを要する。このため、コンパクトにできないという問題点があった。また、三相分を一体化した場合、三相分が幅を広げたブスバー10,11にて一体化されてしまうため、サイズ及び重量が3倍になってしまい、電力変換装置の筐体への組み込み作業や素子、平滑コンデンサ等の部品故障時の交換作業などの取り扱いが困難になるという問題点が生じる。
この発明は、上記のような問題点を解決して作業時の取り扱いが容易な電力変換装置を実現できる半導体ユニット及び作業時の取り扱いが容易な電力変換装置を得ることを目的とする。
The conventional semiconductor unit is configured as described above. In order to connect a plurality of semiconductor units 800, connection conductors 811 and 812 must be provided, and a space for arranging these connection conductors is required. For this reason, there was a problem that it could not be made compact. In addition, when the three-phase components are integrated, the three-phase components are integrated by the busbars 10 and 11 having an increased width, so that the size and weight are tripled, and the case becomes a housing of the power conversion device. There is a problem that it becomes difficult to handle such as assembly work and replacement work when a component such as an element or a smoothing capacitor fails.
An object of this invention is to obtain the semiconductor unit which can implement | achieve the power converter device which solves the above problems and is easy to handle at the time of work, and the power converter device which is easy to handle at the time of work.

この発明に係る半導体ユニットにおいては、多層積層体とスイッチング素子群と平滑コンデンサとを有する半導体ユニットであって、
上記多層積層体は、板状絶縁部材と一対の板状導体とを有し、上記板状導体は所定方向の両側の各端部にそれぞれ導体接続部を有し、上記一対の板状導体が上記板状絶縁部材を介して対向配置されたものであり、
上記スイッチング素子群は、スイッチング素子が直列接続部を介して直列接続された直列開閉回路を複数有し、
上記一対の板状導体に上記平滑コンデンサが接続され、
上記複数の直列開閉回路の各一端が上記一対の板状導体の他方及び上記板状絶縁部材を貫通する接続導体によって上記板状導体の一方に接続され、上記複数の直列開閉回路の各他端が上記板状導体の他方に接続され、
上記導体接続部は、上記半導体ユニットが上記所定方向に複数ユニット配設された場合に隣接するもの同士の接続が可能とされたものである。
In the semiconductor unit according to the present invention, a semiconductor unit having a multilayer laminate, a switching element group, and a smoothing capacitor,
The multilayer laminate has a plate-like insulating member and a pair of plate-like conductors, and the plate-like conductor has a conductor connecting portion at each end on both sides in a predetermined direction, and the pair of plate-like conductors It is arranged oppositely through the plate-like insulating member,
The switching element group includes a plurality of series open / close circuits in which switching elements are connected in series via a series connection portion.
The smoothing capacitor is connected to the pair of plate conductors,
One end of each of the plurality of series switching circuits is connected to the other of the pair of plate conductors and one of the plate conductors by a connection conductor penetrating the plate-like insulating member, and each other end of the plurality of series switching circuits Is connected to the other of the plate conductors,
The conductor connecting portion is configured such that adjacent ones can be connected when a plurality of the semiconductor units are arranged in the predetermined direction.

また、この発明に係る電力変換装置においては、この発明の半導体ユニットが上記所定方向に3ユニット並べて配設され、隣接する上記半導体ユニットの上記導体接続部同士が接続されたものである。   In the power conversion device according to the present invention, three semiconductor units of the present invention are arranged in the predetermined direction, and the conductor connection portions of the adjacent semiconductor units are connected to each other.

また、この発明に係る電力変換装置においては、半導体ユニットが
上記交流入力側導体は第1、第2、第3の交流入力側導体で構成され、上記交流出力側導体は第1、第2、第3の交流出力側導体で構成されたものであり、
上記第1、第2、第3の交流入力側導体及び上記第1、第2、第3の交流出力側導体が上記第3の板状絶縁部材を介して上記板状導体と対向するようにして上記多層積層体に一体に組み込まれたものであり、
上記複数の直列開閉回路が上記第1、第2、第3の交流入力側導体に対応して第1、第2、第3の交流入力側グループと上記第1、第2、第3の交流出力側導体に対応して第1、第2、第3の交流出力側グループとに分けられるとともに、上記第1、第2、第3の交流入力側導体がそれぞれ上記第1、第2、第3の交流入力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1、第2、第3の交流入力側導体を介して直列に接続され、上記第1、第2、第3の交流出力側導体がそれぞれ上記第1、第2、第3の交流出力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1、第2、第3の交流出力側導体を介して直列に接続されたものであり、
上記半導体ユニットが、上記所定方向に3ユニット並べて配設され、隣接する上記半導体ユニットの上記導体接続部同士が接続されたものである。
Further, in the power conversion device according to the present invention, the semiconductor unit is configured such that the AC input-side conductor is composed of first, second, and third AC input-side conductors, and the AC output-side conductor is the first, second, It is composed of a third AC output side conductor,
The first, second, and third AC input-side conductors and the first, second, and third AC output-side conductors are opposed to the plate-like conductor via the third plate-like insulating member. Integrated into the multilayer laminate,
The plurality of series switching circuits correspond to the first, second, and third AC input side conductors, and the first, second, and third AC input side groups and the first, second, and third AC The output side conductors are divided into first, second, and third AC output side groups, and the first, second, and third AC input side conductors are the first, second, and second, respectively. The switching elements are connected in series via the first, second, and third AC input side conductors so as to be the series connection portions of the series switching circuits belonging to three AC input side groups, , The second and third AC output-side conductors are the first and second switching elements of the series switching circuits belonging to the first, second, and third AC output-side groups, respectively. Are connected in series via the second and third AC output side conductors,
The semiconductor units are arranged in three units in the predetermined direction, and the conductor connection portions of the adjacent semiconductor units are connected to each other.

この発明に係る半導体ユニットにおいては、多層積層体とスイッチング素子群と平滑コンデンサとを有する半導体ユニットであって、
上記多層積層体は、板状絶縁部材と一対の板状導体とを有し、上記板状導体は所定方向の両側の各端部にそれぞれ導体接続部を有し、上記一対の板状導体が上記板状絶縁部材を介して対向配置されたものであり、
上記スイッチング素子群は、スイッチング素子が直列接続部を介して直列接続された直列開閉回路を複数有し、
上記一対の板状導体に上記平滑コンデンサが接続され、
上記複数の直列開閉回路の各一端が上記一対の板状導体の他方及び上記板状絶縁部材を貫通する接続導体によって上記板状導体の一方に接続され、上記複数の直列開閉回路の各他端が上記板状導体の他方に接続され、
上記導体接続部は、上記半導体ユニットが上記所定方向に複数ユニット配設された場合に隣接するもの同士の接続が可能とされたものであるので、
作業時の取り扱いが容易な電力変換装置を実現できる半導体ユニットを得ることができる。
In the semiconductor unit according to the present invention, a semiconductor unit having a multilayer laminate, a switching element group, and a smoothing capacitor,
The multilayer laminate has a plate-like insulating member and a pair of plate-like conductors, and the plate-like conductor has a conductor connecting portion at each end on both sides in a predetermined direction, and the pair of plate-like conductors It is arranged oppositely through the plate-like insulating member,
The switching element group includes a plurality of series open / close circuits in which switching elements are connected in series via a series connection portion.
The smoothing capacitor is connected to the pair of plate conductors,
One end of each of the plurality of series switching circuits is connected to the other of the pair of plate conductors and one of the plate conductors by a connection conductor penetrating the plate-like insulating member, and each other end of the plurality of series switching circuits Is connected to the other of the plate conductors,
Since the conductor connecting portion is one in which a plurality of the semiconductor units are arranged in the predetermined direction, it is possible to connect adjacent ones,
A semiconductor unit capable of realizing a power conversion device that can be easily handled during work can be obtained.

また、この発明に係る電力変換装置においては、この発明の半導体ユニットが上記所定方向に3ユニット並べて配設され、隣接する上記半導体ユニットの上記導体接続部同士が接続されたものであるので、
作業時の取り扱いが容易な電力変換装置を得ることができる。
Further, in the power conversion device according to the present invention, three units of the semiconductor unit of the present invention are arranged side by side in the predetermined direction, and the conductor connection portions of the adjacent semiconductor units are connected to each other.
A power conversion device that can be easily handled during work can be obtained.

また、この発明に係る電力変換装置においては、
半導体ユニットは
上記交流入力側導体は第1、第2、第3の交流入力側導体で構成され、上記交流出力側導体は第1、第2、第3の交流出力側導体で構成されたものであり、
上記第1、第2、第3の交流入力側導体及び上記第1、第2、第3の交流出力側導体が上記第3の板状絶縁部材を介して上記板状導体と対向するようにして上記多層積層体に一体に組み込まれたものであり、
上記複数の直列開閉回路が上記第1、第2、第3の交流入力側導体に対応して第1、第2、第3の交流入力側グループと上記第1、第2、第3の交流出力側導体に対応して第1、第2、第3の交流出力側グループとに分けられるとともに、上記第1、第2、第3の交流入力側導体がそれぞれ上記第1、第2、第3の交流入力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1、第2、第3の交流入力側導体を介して直列に接続され、上記第1、第2、第3の交流出力側導体がそれぞれ上記第1、第2、第3の交流出力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1、第2、第3の交流出力側導体を介して直列に接続されたものであり、
上記半導体ユニットが、上記所定方向に3ユニット並べて配設され、隣接する上記半導体ユニットの上記導体接続部同士が接続されたものであるので、
作業時の取り扱いが容易な電力変換装置を得ることができる。
In the power converter according to the present invention,
In the semiconductor unit, the AC input side conductor is composed of first, second and third AC input side conductors, and the AC output side conductor is composed of first, second and third AC output side conductors. And
The first, second, and third AC input-side conductors and the first, second, and third AC output-side conductors are opposed to the plate-like conductor via the third plate-like insulating member. Integrated into the multilayer laminate,
The plurality of series switching circuits correspond to the first, second, and third AC input side conductors, and the first, second, and third AC input side groups and the first, second, and third AC The output side conductors are divided into first, second, and third AC output side groups, and the first, second, and third AC input side conductors are the first, second, and second, respectively. The switching elements are connected in series via the first, second, and third AC input side conductors so as to be the series connection portions of the series switching circuits belonging to three AC input side groups, , The second and third AC output-side conductors are the first and second switching elements of the series switching circuits belonging to the first, second, and third AC output-side groups, respectively. Are connected in series via the second and third AC output side conductors,
Since the semiconductor unit is arranged by arranging three units in the predetermined direction, and the conductor connecting portions of the adjacent semiconductor units are connected,
A power conversion device that can be easily handled during work can be obtained.

この発明の実施の形態1である半導体ユニットの構成図である。It is a block diagram of the semiconductor unit which is Embodiment 1 of this invention. 複合積層体の要部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the principal part of a composite laminated body. 半導体ユニットの接続部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection part of a semiconductor unit. 半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。It is a top view of the power converter device which has arrange | positioned the semiconductor unit to the three-phase structure. 図4の要部を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the principal part of FIG. 図1の複合積層体の変形例の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the modification of the composite laminated body of FIG. 図1の半導体ユニットの回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor unit of FIG. この発明の実施の形態2である半導体ユニットの構成図である。It is a block diagram of the semiconductor unit which is Embodiment 2 of this invention. 交流導体の平面図である。It is a top view of an alternating current conductor. 半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。It is a top view of the power converter device which has arrange | positioned the semiconductor unit to the three-phase structure. 図8の半導体ユニットの変形例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the modification of the semiconductor unit of FIG. 図8の半導体ユニットの回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor unit of FIG. この発明の実施の形態3である半導体ユニットの構成図である。It is a block diagram of the semiconductor unit which is Embodiment 3 of this invention. 半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。It is a top view of the power converter device which has arrange | positioned the semiconductor unit to the three-phase structure. 半導体モジュールの斜視図である。It is a perspective view of a semiconductor module. 電力変換装置の一つのブリッジ分の回路図である。It is a circuit diagram for one bridge of a power converter. この発明の実施の形態4である半導体ユニットの構成図である。It is a block diagram of the semiconductor unit which is Embodiment 4 of this invention. 半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。It is a top view of the power converter device which has arrange | positioned the semiconductor unit to the three-phase structure. この発明の実施の形態5である半導体ユニットの構成図である。It is a block diagram of the semiconductor unit which is Embodiment 5 of this invention. 半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。It is a top view of the power converter device which has arrange | positioned the semiconductor unit to the three-phase structure. 電力変換装置の一種である無停電電源装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply device which is a kind of power converter device. 電力変換装置の一つのブリッジ(1相分)の回路図である。It is a circuit diagram of one bridge (for 1 phase) of a power converter. 従来の半導体ユニットの構成図である。It is a block diagram of the conventional semiconductor unit. 従来の複合積層体の要部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the principal part of the conventional composite laminated body. 従来の電力変換装置の平面図である。It is a top view of the conventional power converter device. 別の電力変換装置の平面図である。It is a top view of another power converter device.

実施の形態1.
図1〜図7は、この発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1は半導体ユニットの構成を示すものであり、図1(a)は平面図、図1(b)は側面図、図1(c)は図1(a)の切断面A−Aにおける要部断面図、図2は複合積層体の要部を示す分解斜視図、図3は半導体ユニットの接続部を示す断面図、図4は半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図、図5は図4の要部を示す要部断面図、図6は図1の複合積層体の変形例の要部を示す斜視図、図7は図1の半導体ユニットの回路図である。図7は上述した図21の電力変換装置の一つのブリッジ分の回路図であり、ここに示された一つのブリッジ分が、図1における半導体ユニット100として組立てられる。図7において、半導体ユニット100は、直列開閉回路21〜26を有する。直列開閉回路21は、トランジスタでなる正極側のスイッチング素子1aのエミッタEと負極側のスイッチング素子2aのコレクタCとが直列接続部ACにて接続されたものである。以下同様に、各直列開閉回路22〜26は、各正極側のスイッチング素子1b〜1fのエミッタEと各スイッチング素子2b〜2fのコレクタCとが各直列接続部ACにて接続されたものである。直列開閉回路21〜26の各正極側のスイッチング素子1a〜1fのコレクタCは、正極側のブスバー17に共通に接続され、負極側のスイッチング素子2a〜2fのエミッタEは負極側のブスバー18に共通に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
1 to 7 show Embodiment 1 for carrying out the present invention. FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor unit. FIG. 1A is a plan view and FIG. ) Is a side view, FIG. 1 (c) is a cross-sectional view of the main part of the cut surface AA in FIG. 1 (a), FIG. 2 is an exploded perspective view showing the main part of the composite laminate, and FIG. 4 is a plan view of a power conversion device in which semiconductor units are arranged in a three-phase configuration, FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part showing the main part of FIG. 4, and FIG. 6 is the composite laminate of FIG. The perspective view which shows the principal part of a modification, FIG. 7 is a circuit diagram of the semiconductor unit of FIG. FIG. 7 is a circuit diagram of one bridge of the above-described power conversion device of FIG. 21, and one bridge shown here is assembled as the semiconductor unit 100 in FIG. 1. In FIG. 7, the semiconductor unit 100 includes series switching circuits 21 to 26. The series switching circuit 21 is formed by connecting the emitter E of the positive-side switching element 1a, which is a transistor, and the collector C of the negative-side switching element 2a through a series connection portion AC. Similarly, each of the series switching circuits 22 to 26 is configured such that the emitters E of the switching elements 1b to 1f on the positive side and the collectors C of the switching elements 2b to 2f are connected to each other through the series connection portion AC. . The collectors C of the positive-side switching elements 1a to 1f of the series switching circuits 21 to 26 are connected in common to the positive-side bus bar 17, and the emitters E of the negative-side switching elements 2a to 2f are connected to the negative-side bus bar 18. Commonly connected.

各直列開閉回路21〜23の各直列接続部ACが交流導体13に共通に接続され、各直列開閉回路24〜26の各直列接続部ACが交流導体14に共通に接続されている。また、平滑コンデンサ3a,3bが、ブスバー17とブスバー18とに接続されている。なお、交流導体13、14は、それぞれ板状の長方形の交流入力端子13a、交流出力端子14aを有する。ブスバー17,18は、それぞれ板状の2個の(後述の図1及び図2も参照)正極側の端子17a,17b及び負極側の端子18a,18bを有する。以上により、直列開閉回路21〜23がブスバー17及びブスバー18により並列に接続され、さらに直列接続部ACも交流導体13により並列に接続され、直列開閉回路24〜26がブスバー17及びブスバー18により並列に接続されさらに直列接続部ACも交流導体14により並列に接続された形になっている。半導体ユニット100の回路は、以上のように構成されている。   Each series connection part AC of each series switching circuit 21-23 is connected in common to the AC conductor 13, and each series connection part AC of each series switching circuit 24-26 is connected in common to the AC conductor 14. Further, the smoothing capacitors 3 a and 3 b are connected to the bus bar 17 and the bus bar 18. The AC conductors 13 and 14 each have a plate-like rectangular AC input terminal 13a and AC output terminal 14a. Each of the bus bars 17 and 18 has two plate-like terminals 17a and 17b on the positive electrode side (also see FIGS. 1 and 2 described later) and terminals 18a and 18b on the negative electrode side. As described above, the series switching circuits 21 to 23 are connected in parallel by the bus bar 17 and the bus bar 18, and the series connection part AC is also connected in parallel by the AC conductor 13, and the series switching circuits 24 to 26 are connected in parallel by the bus bar 17 and the bus bar 18. Further, the series connection portion AC is also connected in parallel by the AC conductor 14. The circuit of the semiconductor unit 100 is configured as described above.

さて、上述のような半導体ユニット100は、具体的には図1〜図3に示されるように形成されている。図1において、半導体ユニット100は、複合積層体81を有する。複合積層体81は、図1(b)及び図2に示されるように、4枚の長方形の絶縁板12a〜12d及び絶縁板12a〜12dよりも一周り縦横の寸法が共に小さい長方形の板状導体としてのブスバー17,18を有する。正極側のブスバー17及び負極側のブスバー18は、それぞれ2個の板状の正極側の端子17a,17b及び負極側の端子18a,18bを有する。また、ブスバー18は、接続導体としての導体カラー19の径よりも絶縁に必要な寸法だけ大きくされた貫通孔を形成する貫通孔形成部18g(図3)を有し、上記貫通孔形成部18gを導体カラー19が貫通する。交流導体13は、導体カラー19の径よりも絶縁に必要な寸法だけ大きくされた貫通孔を形成する貫通孔形成部13gを有し、上記貫通孔形成部13gを導体カラー19が貫通する。絶縁板12b〜12dも同様に貫通孔形成部を有するが、図3においては符号を付するのを省略している。   Now, the semiconductor unit 100 as described above is specifically formed as shown in FIGS. In FIG. 1, the semiconductor unit 100 has a composite laminate 81. As shown in FIG. 1B and FIG. 2, the composite laminate 81 is a rectangular plate that is smaller than the four rectangular insulating plates 12 a to 12 d and the insulating plates 12 a to 12 d. Bus bars 17 and 18 as conductors are provided. The positive side bus bar 17 and the negative side bus bar 18 each have two plate-like positive side terminals 17a and 17b and negative side terminals 18a and 18b. The bus bar 18 has a through-hole forming portion 18g (FIG. 3) that forms a through-hole that is larger than the diameter of the conductor collar 19 as a connecting conductor by a size necessary for insulation. The through-hole forming portion 18g The conductor collar 19 penetrates through. The AC conductor 13 has a through-hole forming portion 13g that forms a through-hole that is larger than the diameter of the conductor collar 19 by a size necessary for insulation, and the conductor collar 19 passes through the through-hole forming portion 13g. The insulating plates 12b to 12d similarly have through-hole forming portions, but the reference numerals are omitted in FIG.

また、図1(b)における上下方向、すなわち図2の左右方向における寸法がブスバー17,18の半分よりも所定寸法短い板状の交流導体13,14を有する。交流導体13,14は、それぞれ板状の交流入力端子13a、交流出力端子14aを有する。交流導体13,14の幅(図2における奥行き方向の寸法)は、ブスバー17,18と同じ寸法である。そして、絶縁板12aと絶縁板12bとの間にブスバー17が配置され、絶縁板12bと絶縁板12cとの間に交流導体13,14が図2の左右方向に所定の間隔を設けて同じ平面上にあるようにして配置され、絶縁板12cと絶縁板12dとの間にブスバー18が配置され、これらが積層され固定用絶縁ボルト16によって平面上の4か所において、一括して締付けられている。なお、絶縁板12a〜12d、ブスバー17,18、交流導体13,14には、後述のスイッチング素子1a〜1f,2a〜2fや平滑コンデンサ3a,3bを接続するための接続導体が貫通する貫通孔形成部が設けられているが、図2においては図示を省略している。   1B has plate-like AC conductors 13 and 14 whose dimensions in the vertical direction in FIG. 1B, that is, in the left-right direction in FIG. The AC conductors 13 and 14 each have a plate-like AC input terminal 13a and an AC output terminal 14a. The width of the AC conductors 13 and 14 (the dimension in the depth direction in FIG. 2) is the same as that of the bus bars 17 and 18. A bus bar 17 is disposed between the insulating plate 12a and the insulating plate 12b, and the AC conductors 13 and 14 are provided on the same plane with a predetermined interval in the left-right direction in FIG. 2 between the insulating plate 12b and the insulating plate 12c. The bus bar 18 is arranged between the insulating plate 12c and the insulating plate 12d, and these are stacked and tightened together at four points on the plane by the fixing insulating bolts 16. Yes. Insulating plates 12a to 12d, bus bars 17 and 18, and AC conductors 13 and 14 are through-holes through which connecting conductors for connecting switching elements 1a to 1f and 2a to 2f and smoothing capacitors 3a and 3b described later pass. Although the formation part is provided, illustration is abbreviate | omitted in FIG.

なお、交流導体13,14、ブスバー17,18、交流入力端子13a、交流出力端子14a、各端子17a,17b,18a,18bの板厚は同じである。正極側の一方(左方)の端子17aは、図1(c)に示されるようにブスバー17と段違いに端子17aの板厚だけブスバー17よりも下方に下げて設けられている。正極側の他方(右方)の端子17bは、図1(c)に示されるようにブスバー17と同じ平面上にあるようにしてすなわち面一に設けられている。負極側の一方の端子18aは、図1(c)に示されるようにブスバー18と面一に設けられている。負極側の他方(右方)の端子18bは、図1(c)に示されるようにブスバー18と段違いに端子18bの板厚だけブスバー18よりも上方に上げて設けられている。   The AC conductors 13 and 14, the bus bars 17 and 18, the AC input terminal 13a, the AC output terminal 14a, and the thicknesses of the terminals 17a, 17b, 18a, and 18b are the same. One (left) terminal 17a on the positive electrode side is provided lower than the bus bar 17 by the plate thickness of the terminal 17a, unlike the bus bar 17, as shown in FIG. The other (right) terminal 17b on the positive electrode side is provided so as to be on the same plane as the bus bar 17 as shown in FIG. One terminal 18a on the negative electrode side is provided flush with the bus bar 18 as shown in FIG. The other (right) terminal 18b on the negative electrode side is provided so as to be higher than the bus bar 18 by the plate thickness of the terminal 18b, unlike the bus bar 18, as shown in FIG.

そして、この複合積層体81の一方側である図1(b)における右側に、冷却装置4a上に取付けられコンバータを構成する正極側のスイッチング素子1a〜1c及び負極側のスイッチング素子2a〜2cが配置されている。また、同様に複合積層体81の右側に冷却装置4b上に取付けられインバータを構成するスイッチング素子1d〜1f及び負極側のスイッチング素子2d〜2fが配置されている。冷却装置4a,4bの中間に平滑コンデンサ3a,3bが配置されている。これにより、正極側のスイッチング素子1a〜1fが、図1(a)における上下方向に1列に配置され、負極側のスイッチング素子2a〜2fが図1(a)の上下方向に1列に配置され、かつスイッチング素子1a〜1f,2a〜2f及び平滑コンデンサ3a,3bの各端子が略同一平面上に位置するようにされている。そして、詳細は図示しないが接続導体により、以下に説明するように接続されている。   Then, on the right side in FIG. 1B, which is one side of the composite laminate 81, there are positive-side switching elements 1a to 1c and negative-side switching elements 2a to 2c that are mounted on the cooling device 4a and constitute a converter. Has been placed. Similarly, switching elements 1d to 1f and negative-side switching elements 2d to 2f that are attached to the cooling device 4b and constitute an inverter are arranged on the right side of the composite laminate 81. Smoothing capacitors 3a and 3b are arranged between the cooling devices 4a and 4b. Thereby, the switching elements 1a to 1f on the positive side are arranged in one row in the vertical direction in FIG. 1A, and the switching elements 2a to 2f on the negative side are arranged in one row in the vertical direction in FIG. The terminals of the switching elements 1a to 1f and 2a to 2f and the smoothing capacitors 3a and 3b are arranged on substantially the same plane. Although not shown in detail, they are connected by connection conductors as described below.

直列開閉回路21〜26の正極側のスイッチング素子1a〜1fのコレクタCが、絶縁板12b〜12d、交流導体13,14及びブスバー18を適宜その貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体によりブスバー17に共通に接続されている。ここで、正極側のスイッチング素子1a〜1f及び平滑コンデンサ3a,3bの各端子に対応する位置には、図3に示されるように、それぞれブスバー17に溶接された導体カラー19が設けられている。特に、図3は、ブスバー17を介して、正極側のスイッチング素子1a〜1fのコレクタC及び平滑コンデンサ3a,3bの正極側を互いに接続する場合を示している。導体カラー19は、貫通孔形成部18g及び絶縁板12b〜12dを貫通して設けられ、ブスバー18とは絶縁されている。そして、端子接続ボルト15によって導体カラー19を例えばスイッチング素子1aのコレクタCに締付けることにより、ブスバー17とスイッチング素子1aのコレクタCとを接続する。なお、導体カラー19及び端子接続ボルト15が本発明の接続導体を構成しており、以下に説明する接続導体も同様の構成のものである。また、スイッチング素子2a〜2fのエミッタEが絶縁板12dをその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体によりブスバー18に共通に接続されている。   The collector C of the switching elements 1a to 1f on the positive side of the series open / close circuits 21 to 26 is connected to the bus bars by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plates 12b to 12d, the AC conductors 13 and 14 and the bus bar 18 as appropriate in the through hole forming portions. 17 is connected in common. Here, conductor collars 19 welded to the bus bars 17 are provided at positions corresponding to the terminals of the positive-side switching elements 1a to 1f and the smoothing capacitors 3a and 3b, respectively, as shown in FIG. . In particular, FIG. 3 shows a case where the collector C of the switching elements 1a to 1f on the positive side and the positive side of the smoothing capacitors 3a and 3b are connected to each other via the bus bar 17. The conductor collar 19 is provided so as to penetrate the through-hole forming portion 18g and the insulating plates 12b to 12d, and is insulated from the bus bar 18. Then, the bus bar 17 and the collector C of the switching element 1a are connected by fastening the conductor collar 19 to the collector C of the switching element 1a, for example, by the terminal connection bolt 15. The conductor collar 19 and the terminal connection bolt 15 constitute the connection conductor of the present invention, and the connection conductor described below has the same configuration. Further, the emitters E of the switching elements 2a to 2f are commonly connected to the bus bar 18 by a connection conductor (not shown) that penetrates the insulating plate 12d in the through hole forming portion.

図1において、スイッチング素子1a〜1cのエミッタEが、絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない上記と同様の接続導体により交流導体13に共通に接続されている。スイッチング素子1d〜1fのエミッタEが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体14に共通に接続されている。負極側のスイッチング素子2a〜2cのコレクタCが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体13に共通に接続され、スイッチング素子2d〜2fのコレクタCが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体14に共通に接続されている。   In FIG. 1, the emitters E of the switching elements 1 a to 1 c are commonly connected to the AC conductor 13 by a connection conductor (not shown) that penetrates the insulating plates 12 c and 12 d and the bus bar 18 at the through hole forming portion. . The emitters E of the switching elements 1d to 1f are commonly connected to the AC conductor 14 by a connection conductor (not shown) that penetrates the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 at the through hole forming portion. The collector C of the switching elements 2a to 2c on the negative electrode side is connected in common to the AC conductor 13 by a connection conductor (not shown) that penetrates the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 in the through hole forming portion, and the collector of the switching elements 2d to 2f C is commonly connected to the AC conductor 14 by a connection conductor (not shown) penetrating the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 at the through hole forming portion.

これにより、直列開閉回路21〜26の両端部がブスバー17,18に接続され、直列開閉回路21〜23の各直列接続部ACが交流導体13に共通に接続され、直列開閉回路24〜26の各直列接続部ACが交流導体14に共通に接続されることになる。また、平滑コンデンサ3a,3bの正極側及び負極側がそれぞれブスバー17,18に接続されている。そして、図示しないがブスバー17,18に端子17a,18aが蓄電池105(図21)の正極側及び負極側端子がそれぞれ接続される。複合積層体81は以上のように構成されている。
なお、スイッチング素子1a〜1f,2a〜2fがこの発明におけるスイッチング素子群であり、交流導体13,14が交流接続導体並びに第1及び第2の交流導体であり、ブスバー17,18が一対の板状導体であり、端子17a,17b,18a,18bが導体接続部である。また、絶縁板12bがこの発明の板状絶縁部材であるとすれば絶縁板12cが第2の板状絶縁部材であり、絶縁板12cがこの発明の板状絶縁部材であるとすれば絶縁板12bが第2の板状絶縁部材である。なお、直列開閉回路21〜26は、第1の群としての直列開閉回路21〜23と第2の群としての直列開閉回路24〜26とに分けられている。
さらに、上記では交流導体13,14が絶縁板12cを介してブスバー18と対向するとともに絶縁板12bを介してブスバー17と対向するものを示したが、例えば図6に示すように、図2における交流導体13,14の位置とブスバー17の位置とを入れ換えて、交流導体13,14、絶縁板12b、ブスバー17、絶縁板12cの順に積層して複合積層体181を構成することもできる。この場合は、絶縁板12cがこの発明の板状絶縁部材であり、絶縁板12bが第2の板状絶縁部材である。また、図2における交流導体13,14の位置とブスバー18の位置とを入れ換えた形にしてもよい。なお、いずれの場合においても、一番外側の絶縁板12a,12dは必要に応じて設ければよく、不可欠のものではない。
Thereby, both ends of the series switching circuits 21 to 26 are connected to the bus bars 17 and 18, and each series connection portion AC of the series switching circuits 21 to 23 is commonly connected to the AC conductor 13, so that the series switching circuits 24 to 26 of the series switching circuits 24 to 26 are connected. Each series connection part AC is connected to the AC conductor 14 in common. Further, the positive and negative sides of the smoothing capacitors 3a and 3b are connected to the bus bars 17 and 18, respectively. Although not shown, terminals 17a and 18a are connected to bus bars 17 and 18, respectively, and a positive electrode side terminal and a negative electrode side terminal of storage battery 105 (FIG. 21). The composite laminate 81 is configured as described above.
The switching elements 1a to 1f and 2a to 2f are the switching element group in the present invention, the AC conductors 13 and 14 are the AC connection conductor and the first and second AC conductors, and the bus bars 17 and 18 are a pair of plates. The terminals 17a, 17b, 18a, and 18b are conductor connection portions. If the insulating plate 12b is the plate-like insulating member of the present invention, the insulating plate 12c is the second plate-like insulating member, and if the insulating plate 12c is the plate-like insulating member of the present invention, the insulating plate Reference numeral 12b denotes a second plate-like insulating member. The series switching circuits 21 to 26 are divided into series switching circuits 21 to 23 as a first group and series switching circuits 24 to 26 as a second group.
Further, in the above description, the AC conductors 13 and 14 are opposed to the bus bar 18 via the insulating plate 12c and are opposed to the bus bar 17 via the insulating plate 12b. For example, as shown in FIG. The composite laminated body 181 can be configured by switching the positions of the AC conductors 13 and 14 and the position of the bus bar 17 and laminating the AC conductors 13 and 14, the insulating plate 12 b, the bus bar 17, and the insulating plate 12 c in this order. In this case, the insulating plate 12c is the plate-like insulating member of the present invention, and the insulating plate 12b is the second plate-like insulating member. Further, the position of the AC conductors 13 and 14 and the position of the bus bar 18 in FIG. 2 may be interchanged. In any case, the outermost insulating plates 12a and 12d may be provided as necessary and are not indispensable.

図4は、図1の半導体ユニット100を3台、半導体ユニット101〜103として配置して、図21に示された3相の電力変換装置(無停電電源装置)を構成したものである。各半導体ユニット101〜103を、隣接する端子17aと端子17bとが図5の上下方向に重なるようにして、かつ隣接する端子18aと端子18bとが図5の上下方向に重なるようにして、スイッチング素子1a〜1f,2a〜2fの配列方向と交差する方向に並べて配置し、互いに隣接し重なった半導体ユニット101の端子17bと半導体ユニット102の端子17a、半導体ユニット101の端子18bと半導体ユニット102の端子18a、半導体ユニット102の端子17bと半導体ユニット103の端子17a、半導体ユニット102の端子18bと半導体ユニット103の端子18aとを図示しないボルトにて締め付け、接続したものである。なお、半導体ユニット101の端子17a,18aには外部の例えば図21に示す蓄電池105等が接続される。また、半導体ユニット101の交流入力端子13aはR相、半導体ユニット102の交流入力端子13aはS相、半導体ユニット103の交流入力端子13aはT相の交流入力端子とされ、半導体ユニット101の交流出力端子14aはU相、半導体ユニット102の交流出力端子14aはV相、半導体ユニット103の交流出力端子14aはW相の交流出力端子とされることにより、電力変換装置が構成されている。   FIG. 4 shows the three-phase power conversion device (uninterruptible power supply device) shown in FIG. 21 by arranging three semiconductor units 100 of FIG. 1 as semiconductor units 101 to 103. Each semiconductor unit 101-103 is switched so that adjacent terminals 17a and 17b overlap in the vertical direction of FIG. 5 and adjacent terminals 18a and 18b overlap in the vertical direction of FIG. The terminals 17b of the semiconductor unit 101 and the terminals 17a of the semiconductor unit 102, the terminals 17b of the semiconductor unit 101, and the terminals 18b of the semiconductor unit 101 and the semiconductor units 102, which are arranged side by side in a direction intersecting the arrangement direction of the elements 1a to 1f and 2a to 2f, The terminal 18a, the terminal 17b of the semiconductor unit 102 and the terminal 17a of the semiconductor unit 103, and the terminal 18b of the semiconductor unit 102 and the terminal 18a of the semiconductor unit 103 are fastened with bolts (not shown) and connected. For example, an external storage battery 105 shown in FIG. 21 is connected to the terminals 17a and 18a of the semiconductor unit 101. The AC input terminal 13a of the semiconductor unit 101 is an R phase, the AC input terminal 13a of the semiconductor unit 102 is an S phase, and the AC input terminal 13a of the semiconductor unit 103 is a T phase AC input terminal. The terminal 14a is a U-phase, the AC output terminal 14a of the semiconductor unit 102 is a V-phase, and the AC output terminal 14a of the semiconductor unit 103 is a W-phase AC output terminal, thereby forming a power converter.

この実施の形態によれば、半導体ユニット100は以上のように構成されているので、一つの半導体ユニットのサイズや重量を同じままで三相や単相など任意の相数の電力変換装置を構成することができ、電力変換装置の組み立てや故障時の取り外しなどの際にも、半導体ユニット単体で扱うことができるので、取り扱いが容易である。また、ある半導体ユニットが故障した場合に、当該半導体ユニットを容易に交換可能である。また、ブスバー17,18を隣接させ接続することによりブスバー17,18の配線インダクタンスの増加を防ぐことができる。   According to this embodiment, since the semiconductor unit 100 is configured as described above, a power conversion device having an arbitrary number of phases such as a three-phase or a single phase is configured with the same size and weight of one semiconductor unit. In addition, the semiconductor unit can be handled as a single unit when the power conversion device is assembled or removed in the event of a failure, so that it is easy to handle. Further, when a certain semiconductor unit fails, the semiconductor unit can be easily replaced. Further, by connecting the bus bars 17 and 18 adjacent to each other, an increase in wiring inductance of the bus bars 17 and 18 can be prevented.

なお、図26は別の電力変換装置の平面図であるが、図26に示されるように半導体ユニットにおいて正極側及び負極側のブスバー10,11の図23の左右方向の寸法を3倍にしたブスバー910,911を設け、直列開閉回路21〜26を3相分左右方向に並べてブスバー910,911に接続することにより、ブスバー910,911を介して三相分を一体化すれば上記と同様の電力変換装置をコンパクトに構成できる。しかし、三相分が幅を広げたブスバー10,11にて一体化されてしまうため、サイズ及び重量が3倍になってしまい、電力変換装置の筐体への組み込み作業や素子、平滑コンデンサ等の部品故障時の交換作業などの取り扱いが困難になるという問題点が生じる。この実施の形態によれば、このような問題点を解決できる。   FIG. 26 is a plan view of another power converter. As shown in FIG. 26, the dimensions of the bus bars 10 and 11 on the positive electrode side and the negative electrode side in the semiconductor unit in FIG. If bus bars 910 and 911 are provided, and series switching circuits 21 to 26 are arranged in the left-right direction for three phases and connected to bus bars 910 and 911, three-phase components are integrated via bus bars 910 and 911. The power conversion device can be configured compactly. However, since the three-phase portion is integrated by the busbars 10 and 11 having a wider width, the size and weight are tripled, and the work for assembling the power converter into the housing, elements, smoothing capacitors, etc. There arises a problem that it becomes difficult to handle such as replacement work at the time of a component failure. According to this embodiment, such a problem can be solved.

実施の形態2.
図8〜図12は、実施の形態2を示すものであり、図8は半導体ユニットの構成を示すものであり、図8(a)は平面図、図8(b)は側面図、図9は交流導体の平面図、図10は半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図、図11は図8の半導体ユニットの変形例を示す構成図、図12は図8の半導体ユニットの回路図である。図8において、半導体ユニット200は、図12に示される回路の三相の電力変換装置を、1個の半導体ユニットとして組立てたものである。そして、このような半導体ユニット200を3ユニット並列接続することにより、大容量の電力変換装置が実現される(詳細、後述)。図8において、半導体ユニット200は複合積層体82を有する。複合積層体82は、板状の長方形の交流導体31〜36(図9参照)を有し、交流導体31〜33が実施の形態1である図1及び図2の交流導体13の代わりに絶縁板12bと絶縁板12cとの間にスイッチング素子1a〜1cの配列方向に絶縁のために相互に間隔を設けて配置され、交流導体34〜36が図1及び図2の交流導体14の代わりに絶縁板12bと絶縁板12cとの間にスイッチング素子1d〜1fの配列方向に絶縁のために相互に間隔を設けて配置されている。
Embodiment 2. FIG.
8 to 12 show the second embodiment. FIG. 8 shows the structure of the semiconductor unit. FIG. 8A is a plan view, FIG. 8B is a side view, and FIG. Is a plan view of an AC conductor, FIG. 10 is a plan view of a power conversion device in which semiconductor units are arranged in a three-phase configuration, FIG. 11 is a configuration diagram showing a modification of the semiconductor unit of FIG. 8, and FIG. FIG. In FIG. 8, a semiconductor unit 200 is obtained by assembling the three-phase power conversion device of the circuit shown in FIG. 12 as one semiconductor unit. A large-capacity power conversion device is realized by connecting three such semiconductor units 200 in parallel (details will be described later). In FIG. 8, the semiconductor unit 200 has a composite laminate 82. The composite laminate 82 has plate-like rectangular AC conductors 31 to 36 (see FIG. 9), and the AC conductors 31 to 33 are insulated instead of the AC conductor 13 of FIGS. 1 and 2 in the first embodiment. Between the plate 12b and the insulating plate 12c, the switching elements 1a to 1c are arranged at intervals in the arrangement direction of the switching elements 1a to 1c, and the AC conductors 34 to 36 are replaced with the AC conductor 14 of FIGS. Between the insulating plate 12b and the insulating plate 12c, the switching elements 1d to 1f are arranged at intervals in the arrangement direction of the switching elements 1d to 1f.

これら交流導体31〜36は、図8(a)における左右方向の幅及びその板厚は図1における交流導体13,14と同じであるが、上下方向の寸法が交流導体13,14の寸法の1/3から相互の絶縁に要する距離を差し引いた寸法にされている。交流導体31〜33は、交流入力側導体接続部としての交流入力端子31a〜33a,31b〜33bを有する。交流入力端子31a〜33aは、同じ形状の長方形で、交流導体31〜33の図8(a)及び図9における左側に段違いに当該端子の板厚だけ交流導体31〜33よりも下方に下げて設けられている。交流入力端子31b〜33bは、交流入力端子31aと同じ大きさの長方形で、交流導体31〜33の図8(a)及び図9における右側に交流導体31〜33と面一に設けられている。交流導体34〜36は、交流出力側導体接続部としての交流出力端子34a〜36a,34b〜36bを有する。交流出力端子34a〜36aは、交流入力端子31aと同じ大きさの長方形で、交流導体34〜36の図8(a)及び図9における左側に交流導体34〜36と面一に設けられている。交流出力端子34b〜36bは、交流入力端子31aと同じ大きさの長方形で、交流導体34〜36の図8(a)及び図9における右側に段違いに当該端子の板厚だけ交流導体34〜36よりも上方に上げて設けられている。その他の構成については、図1〜図7に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
なお、交流導体31〜33がこの発明における第1〜第3の交流入力側導体であり、交流導体34〜36が第1〜第3の交流出力側導体である。また、絶縁板12bがこの発明の板状絶縁部材であるとすれば絶縁板12cが第2の板状絶縁部材であり、絶縁板12cがこの発明の板状絶縁部材であるとすれば絶縁板12bが第2の板状絶縁部材である。さらに、直列開閉回路21〜26は、第1〜第3の交流入力側グループとしての直列開閉回路21〜23と第1〜第3の交流出力側グループとしての直列開閉回路24〜26とに分けられている。
さらに、上記では交流導体31〜36が絶縁板12cを介してブスバー18と対向するとともに絶縁板12bを介してブスバー17と対向するものを示したが、例えば図11に示すように図8における交流導体31〜36の位置とブスバー17の位置とを入れ換えて、交流導体31〜36、絶縁板12b、ブスバー17、絶縁板12cの順に積層して複合積層体182を構成することもできる。この場合は、絶縁板12cがこの発明における板状絶縁部材であり、絶縁板12bが第2の板状絶縁部材である。また、図8における交流導体31〜36の位置とブスバー18の位置とを入れ換えた形にしてもよい。なお、いずれの場合においても、一番外側の絶縁板12a,12dは必要に応じて設ければよく、不可欠のものではない。
The AC conductors 31 to 36 have the same width and thickness in the left-right direction in FIG. 8A as the AC conductors 13 and 14 in FIG. 1, but the vertical dimensions are the same as the dimensions of the AC conductors 13 and 14. The size is obtained by subtracting the distance required for insulation from 1/3. The AC conductors 31 to 33 have AC input terminals 31a to 33a and 31b to 33b as AC input side conductor connection portions. The AC input terminals 31a to 33a are rectangular in the same shape, and are lowered below the AC conductors 31 to 33 by the plate thickness of the corresponding terminals on the left side of the AC conductors 31 to 33 in FIGS. 8A and 9. Is provided. The AC input terminals 31b to 33b are rectangular with the same size as the AC input terminal 31a, and are provided flush with the AC conductors 31 to 33 on the right side of the AC conductors 31 to 33 in FIGS. 8A and 9. . The AC conductors 34 to 36 have AC output terminals 34a to 36a and 34b to 36b as AC output side conductor connection portions. The AC output terminals 34a to 36a are rectangular with the same size as the AC input terminal 31a, and are provided flush with the AC conductors 34 to 36 on the left side of the AC conductors 34 to 36 in FIGS. . The AC output terminals 34b to 36b are rectangles having the same size as the AC input terminal 31a, and the AC conductors 34 to 36 are different in thickness to the right side of the AC conductors 34 to 36 in FIGS. It is provided so as to be raised upward. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the same reference numerals are given to the corresponding components and the description thereof is omitted.
The AC conductors 31 to 33 are the first to third AC input side conductors in this invention, and the AC conductors 34 to 36 are the first to third AC output side conductors. If the insulating plate 12b is the plate-like insulating member of the present invention, the insulating plate 12c is the second plate-like insulating member, and if the insulating plate 12c is the plate-like insulating member of the present invention, the insulating plate Reference numeral 12b denotes a second plate-like insulating member. Further, the series switching circuits 21 to 26 are divided into series switching circuits 21 to 23 as first to third AC input side groups and series switching circuits 24 to 26 as first to third AC output side groups. It has been.
Further, in the above description, the AC conductors 31 to 36 face the bus bar 18 via the insulating plate 12c and face the bus bar 17 via the insulating plate 12b. For example, as shown in FIG. The composite laminated body 182 can be configured by switching the positions of the conductors 31 to 36 and the position of the bus bar 17 and laminating the AC conductors 31 to 36, the insulating plate 12b, the bus bar 17, and the insulating plate 12c in this order. In this case, the insulating plate 12c is a plate-like insulating member in the present invention, and the insulating plate 12b is a second plate-like insulating member. Further, the position of the AC conductors 31 to 36 and the position of the bus bar 18 in FIG. In any case, the outermost insulating plates 12a and 12d may be provided as necessary and are not indispensable.

図8において、スイッチング素子1a〜1f及びスイッチング素子2a〜2f並びに平滑コンデンサ3a,3bが複合積層体82の右方に配置されている。そして、スイッチング素子1a〜1cのエミッタEが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体31〜33にそれぞれ個別に接続されている。スイッチング素子1d〜1fのエミッタEが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体34〜36にそれぞれ個別に接続されている。スイッチング素子2a〜2cのコレクタCが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体31〜33にそれぞれ個別に接続されている。   In FIG. 8, switching elements 1a to 1f, switching elements 2a to 2f and smoothing capacitors 3a and 3b are arranged on the right side of the composite laminate 82. The emitters E of the switching elements 1a to 1c are individually connected to the AC conductors 31 to 33 by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 at the through hole forming portions. The emitters E of the switching elements 1d to 1f are individually connected to the AC conductors 34 to 36 by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 at the through hole forming portions. The collectors C of the switching elements 2a to 2c are individually connected to the AC conductors 31 to 33 by connection conductors (not shown) penetrating the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 at the through hole forming portions.

スイッチング素子2d〜2fのコレクタCが絶縁板12c,12d及びブスバー18をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体により交流導体34〜36にそれぞれ個別に接続されている。これにより、直列開閉回路21〜23の両端部がブスバー17,18に接続され、直列開閉回路21〜23の各直列接続部ACが交流導体31〜33に接続され、直列開閉回路24〜26の各直列接続部ACが交流導体34〜36に個別に接続されることになる。そして、ブスバー17,18に端子17a,18aが蓄電池105(図21)の正極側及び負極側端子にそれぞれ接続される。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。半導体ユニット200は以上のように構成されている。   The collectors C of the switching elements 2d to 2f are individually connected to the AC conductors 34 to 36 by connection conductors (not shown) that penetrate the insulating plates 12c and 12d and the bus bar 18 at the through hole forming portions. Thereby, both ends of the series switching circuits 21 to 23 are connected to the bus bars 17 and 18, the series connection parts AC of the series switching circuits 21 to 23 are connected to the AC conductors 31 to 33, and the series switching circuits 24 to 26. Each series connection portion AC is individually connected to the AC conductors 34 to 36. Then, the terminals 17a and 18a are connected to the bus bars 17 and 18 to the positive electrode side and the negative electrode side terminal of the storage battery 105 (FIG. 21), respectively. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to the corresponding components and the description thereof is omitted. The semiconductor unit 200 is configured as described above.

図10は、図8の半導体ユニット200を3台、半導体ユニット201〜203として配置して、図12に示された電力変換装置を3回路分並列に接続して構成した大電力の電力変換装置を示す平面図である。半導体ユニット201〜203は、図10における左右方向すなわちスイッチング素子1a〜1f,2a〜2fの配列方向と交差する方向に並べて配置されている。そして、半導体ユニット201の交流入力端子31b〜33b、正極側のブスバー17の端子17b及び負極側のブスバー18の端子18b、交流出力端子34b〜36bが、隣接する半導体ユニット202の交流入力端子31a〜33a、正極側のブスバー17の端子17a及び負極側のブスバー18の端子18a、交流出力端子34a〜36aに、図10の紙面に垂直な方向にそれぞれ重なるようにして配置され、それぞれ図示しないボルトにて締め付け、接続されたものである。半導体ユニット202と半導体ユニット203の接続についても同様である。そして、例えば半導体ユニット201の交流入力端子31a,32a,33aがそれぞれR相、S相、T相の交流電源に接続され、半導体ユニット203の交流出力端子34b,35b,36bがそれぞれU相、V相、W相の交流出力端子とされる。   FIG. 10 shows a high-power power converter configured by arranging the three semiconductor units 200 of FIG. 8 as semiconductor units 201 to 203 and connecting the power converters shown in FIG. 12 in parallel for three circuits. FIG. The semiconductor units 201 to 203 are arranged side by side in the left-right direction in FIG. 10, that is, in the direction intersecting with the arrangement direction of the switching elements 1a to 1f and 2a to 2f. The AC input terminals 31 b to 33 b of the semiconductor unit 201, the terminal 17 b of the positive bus bar 17, the terminal 18 b of the negative bus bar 18, and the AC output terminals 34 b to 36 b are the AC input terminals 31 a to 31 b of the adjacent semiconductor unit 202. 33a, the terminal 17a of the bus bar 17 on the positive electrode side, the terminal 18a of the bus bar 18 on the negative electrode side, and the AC output terminals 34a to 36a are arranged so as to overlap each other in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Tightened and connected. The same applies to the connection between the semiconductor unit 202 and the semiconductor unit 203. For example, the AC input terminals 31a, 32a, and 33a of the semiconductor unit 201 are connected to R-phase, S-phase, and T-phase AC power supplies, respectively, and the AC output terminals 34b, 35b, and 36b of the semiconductor unit 203 are respectively U-phase and V-phase. Phase and W phase AC output terminals.

この実施の形態によれば、半導体ユニット200は以上のように構成されているので、一つの半導体ユニットのサイズや重量を同じままで任意の並列数すなわち容量の電力変換装置を構成することができ、この実施の形態では3並列で出力容量が3倍大きい三相電力変換装置を構成することが可能になる。そして、電力変換装置の組み立てや故障時の取り外しなどの際にも、半導体ユニット200単体で扱うことができるので、取り扱いが容易である。また、ある半導体ユニットが故障した場合に、当該半導体ユニットを容易に交換可能である。また、ブスバー17,18を隣接させ接続することによりブスバー17,18の配線インダクタンスの増加を防ぐことができる。一つの半導体ユニットのサイズや重量が同じままで三相電力変換装置の出力容量が容易に増設可能となる。   According to this embodiment, since the semiconductor unit 200 is configured as described above, it is possible to configure a power conversion device having an arbitrary parallel number, that is, a capacity while keeping the same size and weight of one semiconductor unit. In this embodiment, it is possible to configure a three-phase power conversion device having three parallel outputs and a three times larger output capacity. And since the semiconductor unit 200 can be handled by itself when assembling the power conversion device or removing it at the time of failure, the handling is easy. Further, when a certain semiconductor unit fails, the semiconductor unit can be easily replaced. Further, by connecting the bus bars 17 and 18 adjacent to each other, an increase in wiring inductance of the bus bars 17 and 18 can be prevented. The output capacity of the three-phase power converter can be easily increased while the size and weight of one semiconductor unit remains the same.

なお、上記実施の形態2においては、半導体ユニット200は三相である場合を示したが、これに限られるものではなく、半導体ユニットが単相等である場合も同様の効果を奏する。   In the second embodiment, the case where the semiconductor unit 200 has three phases is shown. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained when the semiconductor unit is single phase or the like.

実施の形態3.
図13〜図16は、実施の形態3を示すものであり、図13は半導体ユニットの構成を示すものであり、図13(a)は平面図、図13(b)は側面図、図14は半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図、図15は半導体モジュールの斜視図、図16は電力変換装置の一つのブリッジ分の回路図である。図13において、半導体ユニット300は、図16に示される一つのブリッジ分を、一つの半導体ユニットとして組立てたものである。そして、このような半導体ユニット300を3ユニット接続することにより、三相の電力変換装置が実現される(詳細、後述)。図13において、半導体ユニット300は多層積層体としての複合積層体83を有する。複合積層体83は、同じ大きさ及び厚さの長方形の絶縁板39a〜39cと、この絶縁板39a〜39cよりも一周り縦横の寸法が共に小さい長方形の板状のブスバー40,41を有し、絶縁板39a、ブスバー40、絶縁板39b、ブスバー41、絶縁板39cの順に積層されて一体化されている。
Embodiment 3 FIG.
13 to 16 show the third embodiment. FIG. 13 shows the configuration of the semiconductor unit. FIG. 13A is a plan view, FIG. 13B is a side view, and FIG. FIG. 15 is a plan view of a power conversion device in which semiconductor units are arranged in a three-phase configuration, FIG. 15 is a perspective view of a semiconductor module, and FIG. 16 is a circuit diagram for one bridge of the power conversion device. In FIG. 13, a semiconductor unit 300 is obtained by assembling one bridge shown in FIG. 16 as one semiconductor unit. A three-phase power converter is realized by connecting three such semiconductor units 300 (details will be described later). In FIG. 13, the semiconductor unit 300 has a composite laminate 83 as a multilayer laminate. The composite laminate 83 includes rectangular insulating plates 39a to 39c having the same size and thickness, and rectangular plate-like bus bars 40 and 41 that are smaller in size in the vertical and horizontal directions than the insulating plates 39a to 39c. The insulating plate 39a, the bus bar 40, the insulating plate 39b, the bus bar 41, and the insulating plate 39c are laminated and integrated in this order.

正極側のブスバー40は、図13の左右方向の両側に板状の長方形の正極側の端子40a、40bを有し、負極側のブスバー41は、図13の左右方向の両側に端子40a、40bと同じ寸法の負極側の端子41a、41bを有する。ブスバー40,41及び各端子40a,40b,41a,41bの板厚は同じである。正極側の一方(左方)の端子40aは、図1(c)に示された端子17aと同様にブスバー40と段違いに端子40aの板厚だけブスバー40よりも下方に下げて設けられている。正極側の他方(右方)の端子40bは、図1(c)に示された端子17bと同様にブスバー40と面一に設けられている。負極側の一方の端子41aは、図1(c)に示された端子18aと同様にブスバー41と面一に設けられている。負極側の他方(右方)の端子41bは、図1(c)に示された端子18aと同様にブスバー41と段違いに端子41bの板厚だけブスバー41よりも上方に上げて設けられている。長方形の板状の交流導体42,43は、それぞれ端部の中央部が交流入力端子部42a及び交流出力端子部43aとされている。なお、ブスバー40,41がこの発明における一対の板状導体であり、交流導体42,43が交流接続導体並びに第1及び第2の交流導体であり、端子40a,40b,41a,41bが導体接続部である。   The positive-side bus bar 40 has plate-like rectangular positive-side terminals 40a and 40b on both sides in the left-right direction in FIG. 13, and the negative-side bus bar 41 has terminals 40a and 40b on both sides in the left-right direction in FIG. Negative-side terminals 41a and 41b having the same dimensions as those shown in FIG. The bus bars 40, 41 and the terminals 40a, 40b, 41a, 41b have the same plate thickness. One terminal 40a on the positive electrode side (left side) is provided lower than the bus bar 40 by the plate thickness of the terminal 40a, unlike the bus bar 40, similarly to the terminal 17a shown in FIG. . The other (right) terminal 40b on the positive electrode side is provided flush with the bus bar 40 in the same manner as the terminal 17b shown in FIG. One terminal 41a on the negative electrode side is provided flush with the bus bar 41 in the same manner as the terminal 18a shown in FIG. Similarly to the terminal 18a shown in FIG. 1C, the other (right) terminal 41b on the negative electrode side is provided so as to be higher than the bus bar 41 by the plate thickness of the terminal 41b, which is different from the bus bar 41. . The rectangular plate-like AC conductors 42 and 43 have an AC input terminal portion 42a and an AC output terminal portion 43a at the center of each end. The bus bars 40 and 41 are a pair of plate conductors in the present invention, the AC conductors 42 and 43 are AC connection conductors and first and second AC conductors, and the terminals 40a, 40b, 41a and 41b are conductor connections. Part.

さて、この実施の形態においては、直列開閉回路としての半導体モジュール61〜66を有する。半導体モジュール61は、正極側のスイッチング素子1a、同じく負極側のスイッチング素子2a、第1、第2、第3の端子である端子T1,T2,T3を有し、これらが樹脂で一体にモールドされ半導体モジュールとされたものである。そして、スイッチング素子1aのエミッタEとスイッチング素子2aのコレクタCとが直列接続部ACにて接続され直列開閉回路を構成するとともに端子T3に接続され、スイッチング素子1aのコレクタCが端子T1に接続され、スイッチング素子2aのエミッタEが端子T2に接続されている。以下同様に、各半導体モジュール62〜66は、それぞれ正極側のスイッチング素子1b〜1f、同じく負極側のスイッチング素子2b〜2f、及び端子T1,T2,T3を有し、これらが樹脂で一体にモールドされたものである。そして、各スイッチング素子1b〜1fのエミッタEとスイッチング素子2b〜2fのコレクタCとがそれぞれ直列接続部ACにて接続されるとともに端子T3に接続され、スイッチング素子1b〜1fのコレクタCが端子T1に接続され、スイッチング素子2b〜2fのエミッタEが端子T2にそれぞれ接続されている。   In this embodiment, the semiconductor modules 61 to 66 as series switching circuits are provided. The semiconductor module 61 has a switching element 1a on the positive electrode side, a switching element 2a on the negative electrode side, and terminals T1, T2 and T3 which are first, second and third terminals, and these are integrally molded with resin. It is a semiconductor module. The emitter E of the switching element 1a and the collector C of the switching element 2a are connected by a series connection part AC to form a series switching circuit and connected to the terminal T3, and the collector C of the switching element 1a is connected to the terminal T1. The emitter E of the switching element 2a is connected to the terminal T2. Similarly, each of the semiconductor modules 62 to 66 has positive-side switching elements 1b to 1f, negative-side switching elements 2b to 2f, and terminals T1, T2, and T3, which are integrally molded with resin. It has been done. The emitters E of the switching elements 1b to 1f and the collectors C of the switching elements 2b to 2f are respectively connected at the series connection portion AC and connected to the terminal T3, and the collectors C of the switching elements 1b to 1f are connected to the terminal T1. The emitters E of the switching elements 2b to 2f are connected to the terminal T2.

図13(b)において、上記のような半導体モジュール61〜66が複合積層体83の右方に配置されている。そして、半導体モジュール61〜66の各端子T1が絶縁板39b,39c及びブスバー41をその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体によりブスバー40に共通に接続されている。半導体モジュール61〜66の各端子T2が絶縁板39cをその貫通孔形成部において貫通する図示しない接続導体によりブスバー41に共通に接続されている。半導体モジュール61〜63の各端子T3が交流導体42に共通に接続され、半導体モジュール64〜66の各端子T3が交流導体43に共通に接続されている。また、平滑コンデンサ3a,3bが、ブスバー40とブスバー41とに接続されている。その他の構成については、図1〜図7に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。そして、図示しないがブスバー40,41の端子40a,41aに蓄電池105(図21)の正極側及び負極側端子がそれぞれ接続される。これにより、半導体モジュール61〜63の両端部がブスバー40,41に接続され、半導体モジュール61〜63の各直列接続部ACが端子T3を介して交流導体42に共通に接続され、半導体モジュール64〜66の各直列接続部ACが端子T3を介して交流導体43に共通に接続されることになる。また、平滑コンデンサ3a,3bの正極側及び負極側がそれぞれブスバー40,41に接続されている。半導体ユニット300は以上のように構成されている。なお、ブスバー40,41がこの発明における一対の板状導体であり、端子40a,40b,41a,41bが導体接続部であり、交流導体42,43が交流接続導体である。   In FIG. 13B, the semiconductor modules 61 to 66 as described above are arranged on the right side of the composite laminate 83. The terminals T1 of the semiconductor modules 61 to 66 are commonly connected to the bus bar 40 by connection conductors (not shown) that penetrate the insulating plates 39b and 39c and the bus bar 41 at the through hole forming portion. Each terminal T2 of the semiconductor modules 61 to 66 is commonly connected to the bus bar 41 by a connection conductor (not shown) that penetrates the insulating plate 39c in the through hole forming portion. Each terminal T3 of the semiconductor modules 61 to 63 is connected to the AC conductor 42 in common, and each terminal T3 of the semiconductor modules 64 to 66 is connected to the AC conductor 43 in common. Further, the smoothing capacitors 3 a and 3 b are connected to the bus bar 40 and the bus bar 41. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the same reference numerals are given to the corresponding components and the description thereof is omitted. And although not shown in figure, the positive electrode side and negative electrode side terminal of the storage battery 105 (FIG. 21) are connected to the terminals 40a and 41a of the bus bars 40 and 41, respectively. As a result, both end portions of the semiconductor modules 61 to 63 are connected to the bus bars 40 and 41, and each series connection portion AC of the semiconductor modules 61 to 63 is commonly connected to the AC conductor 42 via the terminal T3. The 66 serial connection portions AC are commonly connected to the AC conductor 43 via the terminal T3. Further, the positive and negative sides of the smoothing capacitors 3a and 3b are connected to the bus bars 40 and 41, respectively. The semiconductor unit 300 is configured as described above. The bus bars 40 and 41 are a pair of plate conductors in the present invention, the terminals 40a, 40b, 41a and 41b are conductor connection portions, and the AC conductors 42 and 43 are AC connection conductors.

図14は、図13の半導体ユニット300を3台、半導体ユニット301〜303として配置して、図21に示された3相の電力変換装置を構成したものである。各半導体ユニット301〜303を、隣接する端子40aと端子40bとが図5の上下方向に重なるようにして、かつ隣接する端子41aと端子41bとが図5の上下方向に重なるようにして、半導体モジュール61〜66の配列方向に並べて配置し、互いに隣接し重なった端子40bと端子40a及び端子41bと端子41aとを図示しないボルトにて締め付け、接続したものである。なお、半導体ユニット301の端子40a,41aには外部の例えば図21に示す蓄電池105等が接続される。また、半導体ユニット301の交流入力端子部42aはR相、半導体ユニット302の交流入力端子部42aはS相、半導体ユニット303の交流入力端子部42aはT相の交流入力端子とされ、半導体ユニット301の交流出力端子部43aはU相、半導体ユニット302の交流出力端子部43aはV相、半導体ユニット303の交流出力端子部43aはW相の交流出力端子とされることにより、電力変換装置が構成されている。   FIG. 14 shows the three-phase power conversion apparatus shown in FIG. 21 by arranging three semiconductor units 300 of FIG. 13 as semiconductor units 301 to 303. Each semiconductor unit 301-303 is configured so that adjacent terminals 40a and 40b overlap in the vertical direction of FIG. 5 and adjacent terminals 41a and 41b overlap in the vertical direction of FIG. The terminals 40b and 40a, and the terminals 41b and 41a, which are arranged side by side in the arrangement direction of the modules 61 to 66 and overlap each other, are fastened with bolts (not shown) and connected. Note that an external storage battery 105 shown in FIG. 21, for example, is connected to the terminals 40a and 41a of the semiconductor unit 301. The AC input terminal portion 42a of the semiconductor unit 301 is an R phase, the AC input terminal portion 42a of the semiconductor unit 302 is an S phase, and the AC input terminal portion 42a of the semiconductor unit 303 is a T phase AC input terminal. The AC output terminal 43a is a U-phase, the AC output terminal 43a of the semiconductor unit 302 is a V-phase, and the AC output terminal 43a of the semiconductor unit 303 is a W-phase AC output terminal. Has been.

この実施の形態によれば、半導体ユニット300は以上のように構成されているので、スイッチング素子が直列接続されモジュール化された半導体モジュールを有する半導体ユニットのサイズや重量を同じままで三相や単相など任意の相数の電力変換装置を構成することができ、電力変換装置の組み立てや故障時の取り外しなどの際にも、半導体ユニット単体で扱うことができるので、取り扱いが容易である。また、ある半導体ユニットが故障した場合に、当該半導体ユニットを容易に交換可能である。また、ブスバー40,41を隣接させ接続することによりブスバー40,41の配線インダクタンスの増加を防ぐことができる。   According to this embodiment, since the semiconductor unit 300 is configured as described above, the size and weight of a semiconductor unit having a modularized semiconductor module in which switching elements are connected in series remain the same, and the three-phase or single phase is maintained. A power conversion device having an arbitrary number of phases such as phases can be configured, and since the power conversion device can be handled as a single unit even when the power conversion device is assembled or removed in the event of a failure, handling is easy. Further, when a certain semiconductor unit fails, the semiconductor unit can be easily replaced. Further, by connecting the bus bars 40 and 41 adjacent to each other, an increase in wiring inductance of the bus bars 40 and 41 can be prevented.

実施の形態4.
図17、図18は、実施の形態4を示すものであり、図17は半導体ユニットの構成を示すものであり、図17(a)は平面図、図17(b)は側面図、図18は半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。図17において、多層積層体としての複合積層体84はブスバー50,51を有する。ブスバー50,51は実施の形態3の図13に示されたブスバー40,41と同様のものであるが、ブスバー50の図17(a)における左側に正極側の板状の長方形の端子50a,50cが上下方向に所定の間隔を設けて配設され、ブスバー50の右側に正極側の板状の長方形の端子50b,50dが上下方向に所定の間隔を設けて配設されている。また、ブスバー51の図17(a)における左側に負極側の板状の長方形の端子51a,51cが上記端子50a,50cと交互に位置するようにして配設され、ブスバー51の右側に負極側の板状の長方形の端子51b,51dが上記端子50b,50dと交互に位置するようにして配設されている。左方の端子50a,51a,50c,51cは、複合積層体84を図17(a)の紙面に垂直な方向から見たとき一定の間隔を置いて等間隔に配置されている。右方の端子50b,51b,50d,51dは、複合積層体84を図17(a)の紙面に垂直な方向から見たとき一定の間隔を置いて等間隔に配置されている。
Embodiment 4 FIG.
17 and 18 show the fourth embodiment. FIG. 17 shows the structure of the semiconductor unit. FIG. 17A is a plan view, FIG. 17B is a side view, and FIG. FIG. 3 is a plan view of a power conversion device in which semiconductor units are arranged in a three-phase configuration. In FIG. 17, a composite laminate 84 as a multilayer laminate has bus bars 50 and 51. The bus bars 50 and 51 are the same as the bus bars 40 and 41 shown in FIG. 13 of the third embodiment, but on the left side of the bus bar 50 in FIG. 50c is disposed at a predetermined interval in the vertical direction, and plate-like rectangular terminals 50b and 50d on the positive electrode side are disposed on the right side of the bus bar 50 at a predetermined interval in the vertical direction. In addition, plate-shaped rectangular terminals 51a and 51c on the negative electrode side are arranged on the left side of the bus bar 51 in FIG. 17A so as to be alternately positioned with the terminals 50a and 50c, and the negative electrode side is on the right side of the bus bar 51. The plate-like rectangular terminals 51b and 51d are arranged alternately with the terminals 50b and 50d. The left terminals 50a, 51a, 50c, 51c are arranged at regular intervals with a constant interval when the composite laminate 84 is viewed from a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The right terminals 50b, 51b, 50d, 51d are arranged at regular intervals with a constant interval when the composite laminate 84 is viewed from a direction perpendicular to the paper surface of FIG.

なお、ブスバー50,51及び端子50a〜50d,51a〜51dの板厚は同じである。一方(左方)側の端子50a,50c,51a,51cは、図1(c)に示される端子17aと同様に端子の板厚だけブスバー50あるいはブスバー51よりも下方に下げて設けられている。他方(右方)側の端子50b,50d,51b,51dは、図1(c)に示される端子17bと同様にブスバー50あるいはブスバー51と面一に設けられている。以上の絶縁板39a、ブスバー50、絶縁板39b、ブスバー51、絶縁板39cがこの順に積層されて一体化されている。その他の構成については、図13に示した実施の形態3と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。半導体ユニット400は以上のように構成されている。なお、ブスバー50,51がこの発明における一対の板状導体であり、端子50a〜50d,51a〜51dが導体接続部である。   The bus bars 50 and 51 and the terminals 50a to 50d and 51a to 51d have the same plate thickness. The terminals 50a, 50c, 51a, 51c on the one (left side) are provided lower than the bus bar 50 or the bus bar 51 by the thickness of the terminal, similarly to the terminal 17a shown in FIG. . The other (right) terminals 50b, 50d, 51b, 51d are provided flush with the bus bar 50 or the bus bar 51 in the same manner as the terminal 17b shown in FIG. The insulating plate 39a, bus bar 50, insulating plate 39b, bus bar 51, and insulating plate 39c are laminated and integrated in this order. Since other configurations are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 13, the corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The semiconductor unit 400 is configured as described above. The bus bars 50 and 51 are a pair of plate conductors in the present invention, and the terminals 50a to 50d and 51a to 51d are conductor connection portions.

図18は、図17の半導体ユニット400を3台、半導体ユニット401〜403として配置して、図21に示された3相の電力変換装置を構成したものである。各半導体ユニット401〜403を、隣接する端子50bと端子50a、端子51bと端子51a、端子50dと端子50c、端子51dと端子51c、が図18の紙面に垂直な方向から見て重なるようにして半導体モジュール61〜66の配列方向と交差する方向に並べて配置し、互いに隣接し重なった端子同士を図示しないボルトにて締め付け、接続したものである。なお、半導体ユニット401の端子50a,51aには外部の例えば図21に示す蓄電池105等が接続される。また、半導体ユニット401の交流入力端子部42aはR相、半導体ユニット402の交流入力端子部42aはS相、半導体ユニット403の交流入力端子部42aはT相の交流入力端子とされ、半導体ユニット401の交流出力端子部43aはU相、半導体ユニット402の交流出力端子部43aはV相、半導体ユニット403の交流出力端子部43aはW相の交流出力端子とされることにより、電力変換装置が構成されている。   FIG. 18 shows a configuration of the three-phase power conversion device shown in FIG. 21 by arranging three semiconductor units 400 of FIG. 17 as semiconductor units 401 to 403. The respective semiconductor units 401 to 403 are arranged so that the adjacent terminals 50b and 50a, terminals 51b and 51a, terminals 50d and 50c, and terminals 51d and 51c overlap each other when viewed from a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The semiconductor modules 61 to 66 are arranged side by side in a direction intersecting with the arrangement direction of the semiconductor modules 61 to 66, and terminals that are adjacent to each other and are overlapped with each other are tightened and connected with a bolt (not shown). For example, an external storage battery 105 shown in FIG. 21 is connected to the terminals 50a and 51a of the semiconductor unit 401. The AC input terminal portion 42a of the semiconductor unit 401 is an R phase, the AC input terminal portion 42a of the semiconductor unit 402 is an S phase, and the AC input terminal portion 42a of the semiconductor unit 403 is an T phase AC input terminal. The AC output terminal 43a is a U-phase, the AC output terminal 43a of the semiconductor unit 402 is a V-phase, and the AC output terminal 43a of the semiconductor unit 403 is a W-phase AC output terminal. Has been.

各半導体ユニット401〜403の正極側のブスバー50間を流れる電流が半導体ユニット401の端子50b、半導体ユニット402の端子50a、半導体ユニット402の端子50b、半導体ユニット403の端子50aの正極側の第1の電流経路を通るとともに、半導体ユニット401の端子50d、半導体ユニット402の端子50c、半導体ユニット402の端子50d、半導体ユニット403の端子50cの正極側の第2の電流経路を通る。また、各半導体ユニット401〜403の負極側のブスバー51間を流れる電流が半導体ユニット401の端子51b、半導体ユニット402の端子51a、半導体ユニット402の端子51b、半導体ユニット403の端子51aの負極側の第1の電流経路を通るとともに、半導体ユニット401の端子51d、半導体ユニット402の端子51c、半導体ユニット402の端子51d、半導体ユニット403の端子51cの負極側の第2の電流経路を通る。   The current flowing between the bus bars 50 on the positive side of the semiconductor units 401 to 403 is the first terminal on the positive side of the terminal 50b of the semiconductor unit 401, the terminal 50a of the semiconductor unit 402, the terminal 50b of the semiconductor unit 402, and the terminal 50a of the semiconductor unit 403. And the second current path on the positive electrode side of the terminal 50d of the semiconductor unit 402, the terminal 50d of the semiconductor unit 402, and the terminal 50c of the semiconductor unit 403. In addition, the current flowing between the bus bars 51 on the negative side of each of the semiconductor units 401 to 403 is on the negative side of the terminal 51b of the semiconductor unit 401, the terminal 51a of the semiconductor unit 402, the terminal 51b of the semiconductor unit 402, and the terminal 51a of the semiconductor unit 403. In addition to passing through the first current path, it passes through the terminal 51d of the semiconductor unit 401, the terminal 51c of the semiconductor unit 402, the terminal 51d of the semiconductor unit 402, and the second current path on the negative side of the terminal 51c of the semiconductor unit 403.

正極側の第1の電流経路、負極側の第1の電流経路、正極側の第2の電流経路、負極側の第2の電流経路が、交互に形成され電流が反対方向に流れるため、上記各端子間での配線インダクタンスを低減することができ、また図13に示した半導体ユニット300での端子40a,40b,41a,41bの数に比し端子の数が2倍あり、互いに接続された正極側及び負極側のブスバー50,51を流れる電流がそれぞれ正極側及び負極側の各第1及び第2の電流経路に分かれて流れるため、配線インダクタンスをより一層低減できる。なお、ここでは正極側及び負極側の第1の電流経路と、正極側及び負極側の第2の電流経路と、合わせて2組設けた例を示したが、3組以上設けてもよい。同様に、図1,7,11に示した半導体ユニットにおいても、導体接続部としての正極側の端子及び負極側の端子を各取り付け辺において間隔を置いて2組以上設けて、半導体ユニット間の配線インダクタンスを低減することも可能である。   Since the first current path on the positive electrode side, the first current path on the negative electrode side, the second current path on the positive electrode side, and the second current path on the negative electrode side are alternately formed and the current flows in the opposite direction, Wiring inductance between the terminals can be reduced, and the number of terminals is twice that of the terminals 40a, 40b, 41a, 41b in the semiconductor unit 300 shown in FIG. Since the current flowing through the bus bars 50 and 51 on the positive electrode side and the negative electrode side flows separately in the first and second current paths on the positive electrode side and the negative electrode side, respectively, the wiring inductance can be further reduced. Here, an example in which two sets of the first current path on the positive electrode side and the negative electrode side and the second current path on the positive electrode side and the negative electrode side are provided is shown, but three or more sets may be provided. Similarly, in the semiconductor units shown in FIGS. 1, 7, and 11, two or more sets of positive-side terminals and negative-side terminals as conductor connection portions are provided at intervals on each attachment side, and between the semiconductor units. It is also possible to reduce the wiring inductance.

この実施の形態における電力変換装置によれば、半導体ユニットを複数ユニット接続したとき、ブスバー50、51同士を接続する端子部における配線インダクタンスを低減することができる。   According to the power conversion device in this embodiment, when a plurality of semiconductor units are connected, the wiring inductance at the terminal portion connecting the bus bars 50 and 51 can be reduced.

実施の形態5.
図19、図20は、実施の形態5を示すものであり、図19は半導体ユニットの構成を示すものであり、図19(a)は平面図、図19(b)は側面図、図20は半導体ユニットを三相構成に配置した電力変換装置の平面図である。図19において、半導体ユニット500は、図12の回路図に示される三相の電力変換装置を、1個の半導体ユニットとして組立てたものである。そして、このような半導体ユニット500を3ユニット並列に接続することにより、大容量の三相の電力変換装置が実現される(詳細、後述)。図19において、半導体ユニット500は図13に示された半導体ユニット300から、交流導体42,43を取り去って、半導体モジュール61〜63の各端子T3を交流入力端子とし、半導体モジュール64〜66の各端子T3を交流出力端子としたものである。その他の構成については、図13に示した実施の形態3と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。半導体ユニット500は以上のように構成されている。
Embodiment 5 FIG.
19 and 20 show the fifth embodiment. FIG. 19 shows the configuration of the semiconductor unit. FIG. 19A is a plan view, FIG. 19B is a side view, and FIG. FIG. 3 is a plan view of a power conversion device in which semiconductor units are arranged in a three-phase configuration. In FIG. 19, a semiconductor unit 500 is obtained by assembling the three-phase power converter shown in the circuit diagram of FIG. 12 as one semiconductor unit. And by connecting three such semiconductor units 500 in parallel, a large-capacity three-phase power conversion device is realized (details will be described later). 19, the semiconductor unit 500 removes the AC conductors 42 and 43 from the semiconductor unit 300 shown in FIG. 13, and uses the terminals T3 of the semiconductor modules 61 to 63 as AC input terminals. The terminal T3 is an AC output terminal. Since other configurations are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 13, the corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The semiconductor unit 500 is configured as described above.

図20は、図19の半導体ユニット500を3台、半導体ユニット501〜503として配置して、図12に示された電力変換装置を3回路分並列に接続して構成した大電力の三相の電力変換装置を示す平面図である。半導体ユニット501〜503は、半導体モジュール61〜63の配列方向に並べて配置されている。各半導体ユニット501〜503を、隣接する端子40aと端子40bとが図5の上下方向に重なるようにして、かつ隣接する端子41aと端子41bとが図5の上下方向に重なるようにして、半導体モジュール61〜63の配列方向に並べて配置し、互いに隣接し重なった端子40bと端子40a及び端子41bと端子41aとを図示しないボルトにて締め付け、接続したものである。なお、半導体ユニット501の端子40a,41aには外部の例えば図21に示す蓄電池105等が接続される。また、半導体ユニット501〜503の各半導体モジュール61〜63の各端子T3は接続線511〜513にて共通に接続され、それぞれR,S,T相の交流入力端子とされる。また、半導体ユニット501〜503の各半導体モジュール64〜66の各端子T3は接続線514〜516にて共通に接続され、それぞれU,V,W相の交流出力端子とされることにより、容量が3倍の大電力の三相の電力変換装置が構成される。   20 includes three semiconductor units 500 of FIG. 19 arranged as semiconductor units 501 to 503, and the power converter shown in FIG. It is a top view which shows a power converter device. The semiconductor units 501 to 503 are arranged side by side in the arrangement direction of the semiconductor modules 61 to 63. Each of the semiconductor units 501 to 503 is configured so that the adjacent terminals 40a and 40b overlap in the vertical direction in FIG. 5 and the adjacent terminals 41a and 41b overlap in the vertical direction in FIG. The terminals 40b and 40a and the terminals 41b and 41a, which are arranged side by side in the arrangement direction of the modules 61 to 63 and overlap each other, are fastened and connected with bolts (not shown). For example, an external storage battery 105 shown in FIG. 21 is connected to the terminals 40a and 41a of the semiconductor unit 501. Further, the terminals T3 of the semiconductor modules 61 to 63 of the semiconductor units 501 to 503 are connected in common by connection lines 511 to 513, and are used as R, S, and T phase AC input terminals, respectively. Further, the terminals T3 of the semiconductor modules 64 to 66 of the semiconductor units 501 to 503 are connected in common by connection lines 514 to 516, and are used as U, V, and W phase AC output terminals, respectively, thereby increasing the capacity. A three-phase power converter with three times higher power is configured.

上記した各実施の形態は、いずれも各相3並列の2レベル変換装置の場合を示した。当然のことながら、一般の多相、多並列、多レベル変換装置にも同様の構成を適用可能である。また、使用するスイッチング素子は、シリコンやシリコンカーバイト(SiC)を用いたMOSFETやIGBTなど種類を問わず使用でき、同様の効果を奏する。
また、上記実施の形態1の図1の複合積層体81におけるブスバー17、交流導体13及び14、ブスバー18の積層順序や実施の形態2の図8における複合積層体82におけるブスバー17、交流導体31〜36、ブスバー18の積層順序は任意に選定することができる。
Each of the above-described embodiments has shown the case of a 2-level conversion device in which each phase is 3 in parallel. Of course, the same configuration can be applied to general multi-phase, multi-parallel, and multi-level conversion devices. Moreover, the switching element to be used can be used regardless of kind, such as MOSFET and IGBT using silicon or silicon carbide (SiC), and has the same effect.
Further, the bus bar 17, the AC conductors 13 and 14, and the bus bar 18 in the composite laminate 81 in FIG. 1 of the first embodiment, and the bus bar 17 and the AC conductor 31 in the composite laminate 82 in FIG. 8 of the second embodiment. ˜36, the order of stacking the bus bars 18 can be arbitrarily selected.

1a〜1f,2a〜2f スイッチング素子、3a,3b 平滑コンデンサ、
12a〜12d 絶縁板、13,14 交流導体、17,18 ブスバー、
17a〜17d,18a〜18d 端子、21〜26 直列開閉回路、
31〜36 交流導体、39c 絶縁板、40,41 ブスバー、
40a,40b,41a,41b 端子、42,43 交流導体、
50,51 ブスバー、50a〜50d,51a〜51d 端子、
61〜66 半導体モジュール、
81,82,83,84,181,182 複合積層体、
100,101,102,103 半導体ユニット、
200,201,202,203 半導体ユニット、
300,301,302,303 半導体ユニット、
400,401,402,403 半導体ユニット、
500,501,502,503 半導体ユニット。
1a-1f, 2a-2f switching element, 3a, 3b smoothing capacitor,
12a to 12d insulating plate, 13, 14 AC conductor, 17, 18 bus bar,
17a-17d, 18a-18d terminal, 21-26 series switching circuit,
31-36 AC conductor, 39c Insulating plate, 40, 41 Busbar,
40a, 40b, 41a, 41b terminal, 42, 43 AC conductor,
50, 51 busbar, 50a-50d, 51a-51d terminals,
61-66 semiconductor module,
81, 82, 83, 84, 181, 182 composite laminate,
100, 101, 102, 103 semiconductor unit,
200, 201, 202, 203 semiconductor unit,
300, 301, 302, 303 Semiconductor unit,
400, 401, 402, 403 semiconductor unit,
500, 501, 502, 503 Semiconductor unit.

Claims (7)

多層積層体とスイッチング素子群と平滑コンデンサとを有する半導体ユニットであって、
上記多層積層体は、板状絶縁部材と一対の板状導体とを有し、上記板状導体は所定方向の両側の各端部にそれぞれ導体接続部を有し、上記一対の板状導体が上記板状絶縁部材を介して対向配置されたものであり、
上記スイッチング素子群は、スイッチング素子が直列接続部を介して直列接続された直列開閉回路を複数有し、
上記一対の板状導体に上記平滑コンデンサが接続され、
上記複数の直列開閉回路の各一端が上記一対の板状導体の他方及び上記板状絶縁部材を貫通する接続導体によって上記板状導体の一方に接続され、上記複数の直列開閉回路の各他端が上記板状導体の他方に接続され、
上記導体接続部は、上記半導体ユニットが上記所定方向に複数ユニット配設された場合に隣接するもの同士の接続が可能とされたものである
半導体ユニット。
A semiconductor unit having a multilayer laminate, a switching element group, and a smoothing capacitor,
The multilayer laminate has a plate-like insulating member and a pair of plate-like conductors, and the plate-like conductor has a conductor connecting portion at each end on both sides in a predetermined direction, and the pair of plate-like conductors It is arranged oppositely through the plate-like insulating member,
The switching element group includes a plurality of series open / close circuits in which switching elements are connected in series via a series connection portion.
The smoothing capacitor is connected to the pair of plate conductors,
One end of each of the plurality of series switching circuits is connected to the other of the pair of plate conductors and one of the plate conductors by a connection conductor penetrating the plate-like insulating member, and each other end of the plurality of series switching circuits Is connected to the other of the plate conductors,
The conductor connection portion is a semiconductor unit in which adjacent ones can be connected when a plurality of the semiconductor units are arranged in the predetermined direction.
交流接続導体を有するものであって、
上記スイッチング素子群は、複数の半導体モジュールを有し、上記半導体モジュールは上記直列開閉回路及び第1、第2、第3の端子を有し、上記直列開閉回路の両端が上記第1及び第2の端子にそれぞれ接続され、上記直列接続部が上記第3の端子に接続されたものであり、
上記複数の半導体モジュールの上記各第1の端子が上記一対の板状導体の他方及び上記板状絶縁部材を貫通する接続導体によって上記板状導体の一方に接続され、上記複数の半導体モジュールの上記各第2の端子が上記板状導体の他方に接続され、上記第3の端子が上記交流接続導体に接続されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体ユニット。
Having an AC connecting conductor,
The switching element group includes a plurality of semiconductor modules, and the semiconductor module includes the series switching circuit and first, second, and third terminals, and both ends of the series switching circuit are the first and second terminals. Are connected to the third terminal, and the series connection portion is connected to the third terminal,
Each of the first terminals of the plurality of semiconductor modules is connected to one of the plate-like conductors by a connection conductor penetrating the other of the pair of plate-like conductors and the plate-like insulating member. 2. The semiconductor unit according to claim 1, wherein each second terminal is connected to the other of the plate-like conductors, and the third terminal is connected to the AC connection conductor.
交流接続導体を有するものであって、
上記交流接続導体は、板状の第1及び第2の交流導体を有するものであり、
上記多層積層体は、上記板状絶縁部材とは別の第2の板状絶縁部材を有するものであり、
上記第1及び第2の交流導体が上記第2の板状絶縁部材を介して上記板状導体と対向するようにして上記多層積層体に一体に組み込まれたものであり、
上記複数の直列開閉回路が第1及び第2の群に分けられるとともに、上記第1の交流導体が上記第1の群に属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1の交流導体を介して直列に接続され、上記第2の交流導体が上記第2の群に属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第2の交流導体を介して直列に接続されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体ユニット。
Having an AC connecting conductor,
The AC connection conductor has plate-like first and second AC conductors,
The multi-layer laminate has a second plate-like insulating member different from the plate-like insulating member,
The first and second AC conductors are integrated into the multilayer laminate so as to face the plate-like conductor via the second plate-like insulating member,
The plurality of series switching circuits are divided into a first group and a second group, and the switching element is configured so that the first AC conductor becomes the series connection portion of the series switching circuit belonging to the first group. The switching element is connected in series via the first AC conductor, and the switching element is connected to the second AC so that the second AC conductor becomes the series connection portion of the series switching circuit belonging to the second group. 2. The semiconductor unit according to claim 1, wherein the semiconductor unit is connected in series via a conductor.
交流接続導体を有するものであって、
上記交流接続導体は、板状の複数の交流入力側導体及び上記交流入力側導体と同数の板状の交流出力側導体を有するものであり、
上記多層積層体は、上記板状絶縁部材とは別の第3の板状絶縁部材を有するものであり、
上記交流入力側導体及び上記交流出力側導体が上記第3の板状絶縁部材を介して上記板状導体と対向するようにして上記多層積層体に一体に組み込まれたものであり、
上記複数の直列開閉回路が上記複数の交流入力側導体の数と同数の交流入力側グループと上記交流出力側導体の数と同数の交流出力側グループとに分けられるとともに、上記複数の交流入力側導体がそれぞれ上記交流入力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記複数の交流入力側導体を介して直列に接続され、上記複数の交流出力側導体がそれぞれ上記交流出力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記複数の交流出力側導体を介して直列に接続されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体ユニット。
Having an AC connecting conductor,
The AC connection conductor has a plurality of plate-like AC input side conductors and the same number of plate-like AC output side conductors as the AC input side conductors,
The multi-layer laminate has a third plate-like insulating member different from the plate-like insulating member,
The AC input side conductor and the AC output side conductor are integrated into the multilayer laminate so as to face the plate conductor via the third plate insulating member,
The plurality of series switching circuits are divided into the same number of alternating current input side groups as the number of the plurality of alternating current input side conductors and the same number of alternating current output side groups as the number of the alternating current output side conductors. The switching elements are connected in series via the plurality of AC input side conductors so that the conductors are the series connection portions of the series switching circuits belonging to the AC input side group, and the plurality of AC output side conductors are The switching elements are connected in series via the plurality of AC output side conductors so as to be the series connection portions of the series switching circuits belonging to the AC output side group, respectively. 2. The semiconductor unit according to 1.
上記導体接続部は、上記所定方向と交差する方向に複数個設けられたものであって、上記半導体ユニットが上記所定方向に隣接して複数ユニット配設された場合に隣接するもの同士の接続が可能とされたものである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の半導体ユニット。
A plurality of the conductor connection portions are provided in a direction crossing the predetermined direction, and when a plurality of the semiconductor units are disposed adjacent to the predetermined direction, adjacent conductors are connected to each other. The semiconductor unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor unit is made possible.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体ユニットが上記所定方向に3ユニット並べて配設され、隣接する上記半導体ユニットの上記導体接続部同士が接続されたものである
電力変換装置。
A power conversion device in which three semiconductor units according to any one of claims 1 to 5 are arranged side by side in the predetermined direction and the conductor connection portions of the adjacent semiconductor units are connected to each other.
請求項4に記載の半導体ユニットにおいて、
上記交流入力側導体は第1、第2、第3の交流入力側導体で構成され、上記交流出力側導体は第1、第2、第3の交流出力側導体で構成されたものであり、
上記第1、第2、第3の交流入力側導体及び上記第1、第2、第3の交流出力側導体が上記第3の板状絶縁部材を介して上記板状導体と対向するようにして上記多層積層体に一体に組み込まれたものであり、
上記複数の直列開閉回路が上記第1、第2、第3の交流入力側導体に対応して第1、第2、第3の交流入力側グループと上記第1、第2、第3の交流出力側導体に対応して第1、第2、第3の交流出力側グループとに分けられるとともに、上記第1、第2、第3の交流入力側導体がそれぞれ上記第1、第2、第3の交流入力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1、第2、第3の交流入力側導体を介して直列に接続され、上記第1、第2、第3の交流出力側導体がそれぞれ上記第1、第2、第3の交流出力側グループに属する上記直列開閉回路の上記直列接続部となるように上記スイッチング素子が上記第1、第2、第3の交流出力側導体を介して直列に接続されたものであり、
上記半導体ユニットが、上記所定方向に3ユニット並べて配設され、隣接する上記半導体ユニットの上記導体接続部同士が接続されたものである
電力変換装置。
The semiconductor unit according to claim 4,
The AC input side conductor is composed of first, second, and third AC input side conductors, and the AC output side conductor is composed of first, second, and third AC output side conductors,
The first, second, and third AC input-side conductors and the first, second, and third AC output-side conductors are opposed to the plate-like conductor via the third plate-like insulating member. Integrated into the multilayer laminate,
The plurality of series switching circuits correspond to the first, second, and third AC input side conductors, and the first, second, and third AC input side groups and the first, second, and third AC The output side conductors are divided into first, second, and third AC output side groups, and the first, second, and third AC input side conductors are the first, second, and second, respectively. The switching elements are connected in series via the first, second, and third AC input side conductors so as to be the series connection portions of the series switching circuits belonging to three AC input side groups, , The second and third AC output-side conductors are the first and second switching elements of the series switching circuits belonging to the first, second, and third AC output-side groups, respectively. Are connected in series via the second and third AC output side conductors,
A power conversion device in which the semiconductor units are arranged in three units in the predetermined direction, and the conductor connection portions of the adjacent semiconductor units are connected to each other.
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