JP2013090342A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記の課題を解決する手段として、正極側電流を流す導体と絶縁シートと負極側電流を流す導体とを積層接着させ、各々の導体に流れる電流の経路を対向させた電力変換器の主回路配線において、積層された導体の表面のうち、他方の導体側の面について、導体内部よりも高周波帯域において高抵抗な部材を用いる。
【選択図】 図1
Description
d=√(2ρ/(ωμ))[m]
ここで、ρは金属導体の電気抵抗、ωは電流の角周波数、μは金属導体の絶対透磁率を示す。
2 負極側金属導体
3 絶縁シート
4 高抵抗部材
5 電力変換器
6 コンデンサ
7 上アーム側スイッチ素子
8 下アーム側スイッチ素子
9 正極側金属導体で発生する磁束
10 負極側金属導体で発生する磁束
11 第一の導体
12 第二の導体
13 第三の導体
14 第四の導体
Claims (16)
- 直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する電力変換器と、
前記電力変換器の直流側に接続したコンデンサと、
前記電力変換器と前記コンデンサを接続する主回路配線と、を有する電力変換装置において、
前記主回路配線は、積層配置された正極側電流を流す正極導体と負極側電流を流す負極導体とを有し、前記正極導体及び前記負極導体の一方或いは両方は、高周波の電流に対する抵抗値が、前記導体の内部よりも前記導体の表面部方が大きいことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
高周波電流が集中する前記導体の表面部分の抵抗値が、前記導体内部の抵抗値よりも高いことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記積層配置された導体の表面部のうち導体内部よりも抵抗値が高い面が、積層された他方の導体側の面、或いは、積層された他方の導体側と逆側の面、或いは、積層された他方の導体側の面及び積層された他方の導体側と逆側の面、或いは、表面部全面であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかの電力変換装置において、
前記導体の表面部において、当該導体よりも抵抗値の大きい金属を被覆することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4に記載の電力変換装置において、
前記被覆する金属の厚みを、前記主回路配線のインダクタンス及び前記電力変換器に搭載されるスイッチ素子の接合容量より決定する共振電流が流れる表皮深さ以上とすることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4に記載の電力変換装置において、
前記被覆する金属の電気抵抗をρ、電流の角周波数をω、前記被覆する金属の絶対透磁率をμとした場合に、前記被覆する金属の厚みdが、
d=√(2ρ/(ωμ))[m]
で求まる値以上であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4に記載の電力変換装置において、
金属を被覆する方法として、電気めっき、又は無電解めっき、又は溶融亜鉛めっき、又は真空蒸着、又はクラッド、により導体の材料の表面に1種類以上の異なる金属を被覆させる方法を用いることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記正極導体及び前記負極導体の一方或いは両方は、他方の導体側の面に近づくに従い、高抵抗となる合金により構成されることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記高抵抗の部位の表面からの厚みを、前記主回路配線のインダクタンス及び前記電力変換器に搭載されるスイッチ素子の接合容量より決定する共振電流が流れる表皮深さ以上とすることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記合金の電気抵抗をρ、電流の角周波数をω、前記合金の絶対透磁率をμとした場合に、前記高抵抗の部分の合金表面からの厚みdが、
d=√(2ρ/(ωμ))[m]
で求まる値以上であることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
合金を作製する方法として、焼結法、又は合金めっき、により導体の材料の表面に1種類以上の異なる金属を添加する方法を用いることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記正極導体及び前記負極導体の一方或いは両方は、導体表面部に凹凸形状を有し、前記導体の内部の電流経路よりも前記導体の表面部の電流経路を長くすることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記電力変換器にスイッチ素子として搭載されるパワー半導体デバイスは、シリコンよりも高速に遮断可能なシリコンカーバイド又はガリウムナイトライドであることを特徴とする電力変換装置。 - 各相に第一のスイッチ素子および第二のスイッチ素子が直列接続され、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する電力変換器と、
前記電力変換器の直流側に接続したコンデンサと、
前記第一のスイッチ素子と前記コンデンサの正側端子を接続する第一の導体と、
前記第二のスイッチ素子と前記コンデンサの負側端子を接続する第二の導体と、
前記第一のスイッチ素子と前記第二のスイッチ素子を接続する第三の導体と、
前記第三の導体と前記電力変換器の出力端子を接続する第四の導体と、を備え、
前記第一の導体と前記第二の導体、前記第一の導体と前記第三の導体、前記第二の導体と前記第三の導体、の少なくともいずれかは絶縁層を介し積層させた構成であり、
前記第一の導体、第二の導体、第三の導体、第四の導体のうち、少なくとも一つの導体は、高周波の電流に対する抵抗値が、導体内部よりも導体表面部の方が大きいことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至請求項14のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記導体表面部における抵抗値及び前記主回路配線のインダクタンス値及び前記電力変換器に搭載されるスイッチ素子の寄生容量より決定する減衰係数を、0.5より大きい値とすることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項2又は請求項14に記載の電力変換装置において、
高周波とは、電力変換器の出力周波数の最大値より100倍以上大きい周波数であることを特徴とする電力変換装置。
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