JP2014096968A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でスイッチ素子の発熱による熱集中を緩和できるインバータ装置を提供する。
【解決手段】直列接続された複数の前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８を有し、複数の前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８それぞれのスイッチングによって、直流電圧を少なくとも３レベル以上の電位とする３レベル回路を備えたインバータ装置において、複数の前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８を実装する回路基板２００と、回路基板２００に実装された前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８から生じる熱を放熱するヒートシンク３００とを備える。複数の前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、３レベル回路の駆動時における発熱量が高いものから幾つか（前段スイッチ素子Ｓ１Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８）が密集して配置され、ヒートシンク３００は、密集配置された前段スイッチ素子Ｓ１Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８の近傍に複数の突起部３０２を配置して、放熱性を、他の前段スイッチ素子Ｓ３〜Ｓ６の放熱性より高めた構成とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＤＣ／ＡＣインバータ装置に関し、特にマルチレベル回路を備えたインバータ装置に関するものである。

近年、例えば太陽光発電システムが普及し、その高効率化の観点から、電力系統（以下、単に「系統」）連系インバータは非絶縁型が主流となっている。絶縁型インバータにおいて正弦波電圧を発生するために（正弦波電流を系統へ注入するために）、３つ以上の複数の電圧を出力するマルチレベル回路を備えたインバータ装置が例えば特許文献１に示されている。

特許文献１の図１には、直流電源の正負極端子間に４つのコンデンサの直列回路及び８つのスイッチ素子の直列回路が設けられ、これらのコンデンサの接続点とスイッチ素子の接続点との間にスイッチ素子及びダイオードが接続された、５レベルインバータの構成が開示されている。

特開２００６−２２３００９号公報

系統に連携するインバータ装置を構成する場合に、例えば三相交流の系統に接続されるインバータ装置は前記単相のインバータ装置を３組設けることになる。また、例えば家庭用の単相三線式系統に接続されるインバータ装置を構成するためには、前記単相のインバータ装置を２組設けることになる。しかし、マルチレベル回路はレベル数をｎとすれば２（ｎ−１）個のスイッチ素子が必要となり、スイッチ素子の増加に伴い、各スイッチ素子の放熱構造が複雑となるといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成でスイッチ素子の発熱による熱集中を緩和できるインバータ装置を提供することにある。

本発明は、直列接続された複数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素子それぞれのスイッチングによって、直流電圧を少なくとも３レベル以上の電位とするマルチレベル回路を備えたインバータ装置において、前記複数のスイッチ素子を実装する回路基板と、前記回路基板に実装された前記スイッチ素子から生じる熱を放熱する放熱手段と、を備え、前記複数のスイッチ素子は、前記マルチレベル回路の駆動時における発熱量が高いものから幾つかが密集して配置され、前記放熱手段は、密集配置された前記スイッチ素子の放熱性を、他のスイッチ素子の放熱性より高めたことを特徴とする。

この構成では、密集配置した発熱量が高いスイッチ素子の放熱性を他より高めることで、スイッチ素子の発熱による熱集中を緩和できる。熱集中を緩和することで、発熱量が高いスイッチ素子の導通損失が大きくなることを防止できる。さらに、放熱性を高めることで、他のスイッチ素子への熱伝導を抑制でき、温度上昇に伴う他のスイッチ素子のオン抵抗上昇を防止できる。

前記放熱手段は、平板状の支持部と、前記支持部の第１平面に設けられた複数の突起部とを有し、前記支持部の第２平面が前記スイッチ素子に接触している構成が好ましい。

この構成では、突起部を密集配置できるため、放熱手段の製造及び構造が簡易となる。

前記支持部は、密集して配置された前記スイッチ素子と他のスイッチ素子との間に形成されたスリットを有していてもよい。

この構成では、発熱量の高いスイッチ素子から他のスイッチ素子へ伝導される熱を、スリットにより遮断できる。これにより、温度上昇に伴う、他のスイッチ素子のオン抵抗上昇を防止できる。

前記マルチレベル回路は、直流電源の第１入力端と中性点との間に直列接続された第１乃至第４の前段スイッチ素子と、第１の前段スイッチ素子と第２の前段スイッチ素子との接続点に第１端が接続され、第３の前段スイッチ素子と第４の前段スイッチ素子との接続点に第２端が接続された第１充放電コンデンサと、で構成された第１の３レベル回路と、中性点と前記直流電源の第２入力端との間に直列接続された第５乃至第８の前段スイッチ素子と、第５の前段スイッチ素子と第６の前段スイッチ素子との接続点に第１端が接続され、第７の前段スイッチ素子と第８の前段スイッチ素子との接続点に第２端が接続された第２充放電コンデンサと、で構成された第２の３レベル回路と、を有し、前記第２の前段スイッチ素子と前記第３の前段スイッチ素子との接続点に第１の入力端が接続され、前記第６の前段スイッチ素子と前記第７の前段スイッチ素子との接続点に第２の入力端が接続されたブリッジ回路と、を備え、前記第１の前段スイッチ素子、前記第２の前段スイッチ素子、前記第７の前段スイッチ素子及び前記第８の前段スイッチ素子は、前記回路基板に密集配置されている構成でもよい。

この構成では、スイッチ素子の数が多い場合であっても、スイッチ素子からの放熱の集中を緩和できる。

前記回路基板は矩形状の実装領域を有し、前記第１の前段スイッチ素子、前記第２の前段スイッチ素子、前記第７の前段スイッチ素子及び前記第８の前段スイッチ素子は、前記実装領域の辺方向における一端部に密集配置されている構成でもよい。

この構成では、発熱量が高いスイッチ素子は実装領域の一端部に密集配置されるため、発熱量が高いスイッチ素子が回路基板上に散在する場合と比べて、放熱手段を簡易な構成とすることができる。

前記第１乃至前記第４の前段スイッチは、前記一端部から順に前記辺方向に沿って直線上に配置され、前記第５乃至前記第８の前段スイッチは、前記辺方向における前記一端部の反対側の端部から順に、前記辺方向に沿って直線上に配置され、かつ、前記第１乃至前記第４の前段スイッチと平行に配置されている構成でもよい。

この構成では、発熱量の高い第１、第２、第７、第８の前段スイッチ素子を一部に密集配置できるとともに、第１〜第８の前段スイッチ素子を直列接続しやすくなる。

前記回路基板は矩形状の実装領域を有し、前記第１の前段スイッチ素子、前記第２の前段スイッチ素子は、前記実装領域の辺方向における第１端部に配置され、前記第７の前段スイッチ素子及び前記第８の前段スイッチ素子は、前記実装領域の前記辺方向における第２端部に配置されている構成でもよい。

この構成では、発熱量の高い第１、第２の前段スイッチ素子と、第７、第８の前段スイッチ素子とを、隔離することで、極度の熱集中を緩和することができる。

前記第１乃至第８の前段スイッチは、前記第１端部から前記第２端部を結ぶ直線上に配置されている構成でもよい。

この構成では、放熱手段を、実装領域と同様に直線形状の構造とできるため、製造及び構造を簡易にできる。

前記マルチレベル回路は、直流電圧が入力される第１入力端と第２入力端との間に直列接続された第１乃至第４の前段スイッチ素子と、第１の前段スイッチ素子と第２の前段スイッチ素子との接続点に第１端が接続され、第３の前段スイッチ素子と第４の前段スイッチ素子との接続点に第２端が接続され、第２の前段スイッチ素子と第３の前段スイッチ素子との接続点から前記直流電源の中間電圧を出力する中間電圧出力回路と、を有る３レベル回路であり、前記第２の前段スイッチ素子と前記第３の前段スイッチ素子との接続点に第１の入力端が接続され、前記第２入力端に第２の入力端が接続されたブリッジ回路と、を備え、前記第１の前段スイッチ素子及び前記第２の前段スイッチ素子は、前記回路基板に密集配置されている構成でもよい。

この構成では、スイッチ素子の数が多い場合であっても、スイッチ素子からの放熱の集中を緩和できる。

前記回路基板は矩形状の実装領域を有し、前記第１の前段スイッチ素子及び前記第２の前段スイッチ素子は、前記実装領域の辺方向における一端部に配置されている構成でもよい。

この構成では、発熱量が高いスイッチ素子は実装領域の一端部に密集配置されるため、発熱量が高いスイッチ素子が回路基板上に散在する場合と比べて、放熱手段を簡易な構成とすることができる。

本発明によれば、簡易な構成で熱集中を緩和することができ、発熱量が高いスイッチ素子の導通損失が大きくなることを防止できる。さらに、放熱性を高めることで、他のスイッチ素子への熱伝導を抑制でき、温度上昇に伴う他のスイッチ素子のオン抵抗上昇を防止できる。

実施形態１に係るインバータ装置の回路図。 ８つの前段スイッチ素子の状態、４つの後段スイッチ素子の状態、及び出力電圧の瞬時値の関係を示す図。 図２に示した４つの状態ＣＰ１〜ＣＰ４における電流経路を示す図。 図２に示した４つの状態ＣＰ５〜ＣＰ８における電流経路を示す図。 ５レベルの電圧、出力電圧Ｖｕの目標値Ｖｕ*、及び出力電圧Ｖｗの目標値Ｖｗ*の関係を示す図。 図５の時間区分、電圧区分及びスイッチングパターンの関係を示す図。 図７（Ａ）は、実施形態１に係るヒートシンクの斜視図、図７（Ｂ）は、ヒートシンクの側面図。 ８つの前段スイッチ素子の実装状態を示す斜視図。 ８つの前段スイッチ素子それぞれの損失を示す図。 図１０（Ａ）は、ヒートシンクの別の例の斜視図、図１０（Ｂ）は、ヒートシンクの側面図。 前段スイッチ素子を実装する回路基板の別の例を示す図。 実施形態２に係るインバータ装置の回路図。 ４つの前段スイッチ素子の状態、４つの後段スイッチ素子の状態、及び出力電圧Ｖｕの瞬時値の関係を示す図。 図１３に示した４つの状態ＣＰ１〜ＣＰ４における電流経路を示す図。 図１３に示した４つの状態ＣＰ５〜ＣＰ８における電流経路を示す図。 図１６（Ａ）は、実施形態２に係るヒートシンクの斜視図、図１６（Ｂ）は、ヒートシンクの側面図。

＜実施形態１＞
図１は実施形態１に係るインバータ装置の回路図である。インバータ装置１０１は、直流電源電圧を入力する第１入力端ＩＮ１、第２入力端ＩＮ２、交流電圧を出力する第１出力端ＯＵＴ１及び第２出力端ＯＵＴ２を備えている。第１入力端ＩＮ１及び第２入力端ＩＮ２に例えば太陽光発電パネルにより発電された直流電圧が印加される。

図１においてＳｕ，ＳｗはＵ相とＷ相を有する単相三線式系統を表している。第１出力端ＯＵＴ１と中性点ＮＰとの間からは実効電圧１００Ｖの交流電圧が出力され、中性点ＮＰと第２出力端ＯＵＴ２との間からは実効電圧１００Ｖの交流電圧が出力され、第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２との間からは実効電圧２００Ｖの交流電圧が出力される。

第１入力端ＩＮ１とグランドとの間に第１の３レベル回路１２１が接続されていて、第２入力端ＩＮ２とグランドとの間に第２の３レベル回路１２２が接続されている。

第１の３レベル回路１２１は、第１入力端ＩＮ１とグランドとの間に直列接続された第１乃至第４の前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と、第１の前段スイッチ素子Ｓ１と第２の前段スイッチ素子Ｓ２との接続点に第１端が接続され、第３の前段スイッチ素子Ｓ３と第４の前段スイッチ素子Ｓ４との接続点に第２端が接続された第１充放電コンデンサＣｆ１とで構成されている。

また、第２の３レベル回路１２２は、第２入力端ＩＮ２とグランドとの間に直列接続された第５乃至第８の前段スイッチ素子Ｓ５〜Ｓ８と、第５の前段スイッチ素子Ｓ５と第６の前段スイッチ素子Ｓ６との接続点に第１端が接続され、第７の前段スイッチ素子Ｓ７と第８の前段スイッチ素子Ｓ８との接続点に第２端が接続された第２充放電コンデンサＣｆ２とで構成されている。第２充放電コンデンサＣｆ２は、第１充放電コンデンサＣｆ１と同じ容量である。

第１の３レベル回路１２１及び第２の３レベル回路１２２はいずれも、入力されるＨ（ハイ）側の電位からＬ（ロー）側の電位の範囲内の電位を出力する。第１入力端ＩＮ１にはＶｄｃ／２が印加され、第２入力端ＩＮ２には−Ｖｄｃ／２が印加される。したがって、第１の３レベル回路１２１は、そのＨ（ハイ）側の電位がＶｄｃ／２、Ｌ（ロー）側の電位が０であるので、第１の３レベル回路１２１の出力端の電位はＶｄｃ／２〜０の範囲をとる。また、第２の３レベル回路１２２は、そのＨ（ハイ）側の電位が０、Ｌ（ロー）側の電位が−Ｖｄｃ／２であるので、第２の３レベル回路１２２の出力端の電位は０〜−Ｖｄｃ／２の範囲をとる。そして、第１の３レベル回路１２１及び第２の３レベル回路１２２によって、５つの電圧レベルを用いて電圧変換を行う５レベル回路として作用する。

第１の３レベル回路１２１と第２の３レベル回路１２２との間にはブリッジ回路１３０が接続されている。ブリッジ回路１３０は、第１乃至第４の端子Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｗに対してブリッジ接続された第１乃至第４の後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｕ，Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｗを備えている。第２の前段スイッチ素子Ｓ２と第３の前段スイッチ素子Ｓ３との接続点に第１の端子Ｓが接続され、第６の前段スイッチ素子Ｓ６と第７の前段スイッチ素子Ｓ７との接続点に第２の端子Ｔが接続されている。また、第１の後段スイッチ素子Ｓ１Ｕと第２の後段スイッチ素子Ｓ２Ｕとの接続点に第３の端子Ｕが接続され、第３の後段スイッチ素子Ｓ１Ｗと第４の後段スイッチ素子Ｓ２Ｗとの接続点に第４の端子Ｗが接続されている。

ブリッジ回路１３０は、第１の３レベル回路１２１の出力を、インダクタＬ１を介して第１出力端ＯＵＴ１へ接続し、且つ第２の３レベル回路１２２の出力を、インダクタＬ２を介して第２出力端ＯＵＴ２へ接続する状態（第１状態）と、第１の３レベル回路１２１の出力を、インダクタＬ２を介して第２出力端ＯＵＴ２へ接続し、且つ第２の３レベル回路１２２の出力を、インダクタＬ１を介して第１出力端ＯＵＴ１へ接続する状態（第２状態）とを切り替える。第１状態は系統の電源周波数の前半サイクル、第２状態は系統の電源周波数の後半サイクルに対応する。なお、平滑作用の効果が許容範囲であれば、第１のインダクタＬ１と第２のインダクタＬ２との何れか一方はなくてもよい。

８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８及び４つの後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｕ，Ｓ１Ｗ，Ｓ２ＷはいずれもＭＯＳ−ＦＥＴであり、図１ではボディダイオードも図示している。３レベル回路１２１，１２２を直列に接続しているので、８つのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれに低耐圧のスイッチ素子を用いることができる。そのため、この８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８をＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）ではなく、ＭＯＳ−ＦＥＴで構成することができる。

図２は、８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８の状態、４つの後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｕ，Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｗの状態、及び出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値の関係を示す図である。図３は図２に示した４つの状態ＣＰ１〜ＣＰ４における電流経路を示す図である。図４は図２に示した４つの状態ＣＰ５〜ＣＰ８における電流経路を示す図である。

前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ１では、出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値はＶｄｃ／２，−Ｖｄｃ／２である。前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ４では、出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値は共に０である。

前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ８がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ２では、出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値はＶｄｃ／４，−Ｖｄｃ／４である。前段スイッチ素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ８がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ３では、出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値はＶｄｃ／４，−Ｖｄｃ／４である。

状態ＣＰ２の場合、電流は第１充放電コンデンサＣｆ１を通るため、出力電圧ＶｕはＶｄｃ／２−Ｖｃである。ここでＶｃは第１充放電コンデンサＣｆ１の充電電圧である。Ｖｃ＝Ｖｄｃ／４であるとすると、出力電圧Ｖｕ＝Ｖｄｃ／４である。また、状態ＣＰ３の場合、電流は第１充放電コンデンサＣｆ１を通る。第１充放電コンデンサＣｆ１の充電電荷量と放電電荷量とは等しいものと見なせるので、出力電圧Ｖｕ＝Ｖｏ≒Ｖｄｃ／４と見なせる。

ブリッジ回路１３０は、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｗと後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷとのＯＮとＯＦＦとを切り替えることで、出力極性を反転する。したがって、状態ＣＰ５〜ＣＰ８では、出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値は、状態ＣＰ１〜ＣＰ４の出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値と極性が反対となる。

このように、出力電圧Ｖｕ，Ｖｗの瞬時値はＶｄｃ／２，Ｖｄｃ／４，０，−Ｖｄｃ／４、−Ｖｄｃ／２の５レベルのいずれかであり、前記８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、系統へ注入される正弦波の電流の半波状となるように、例えばキャリア周波数２０ｋＨｚでＰＷＭ制御される。また、４つの後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｕ，Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｗは、系統の電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）でＰＷＭ制御され、前半サイクルと後半サイクルとで出力極性を反転する。結果、系統へは正弦波状の電流が注入されることになる。

図５は５レベルの電圧、出力電圧Ｖｕの目標値Ｖｕ*、及び出力電圧Ｖｗの目標値Ｖｗ*の関係を示す図である。図６は図５の時間区分、電圧区分及びスイッチングパターンの関係を示す図である。図５においてグレーの塗り潰し範囲は電圧のとり得る範囲を表している。

出力電圧Ｖｕの目標値Ｖｕ*が０〜Ｖｄｃ／４の範囲であるとき（時間区分I,III）、ＰＷＭ制御により、状態ＣＰ４→ＣＰ２→ＣＰ４→ＣＰ３→ＣＰ４→ＣＰ２→・・・という状態遷移を結果的に繰り返す。また、出力電圧Ｖｕの目標値Ｖｕ*がＶｄｃ／４〜Ｖｄｃ／２の範囲であるとき（時間区分II）、ＰＷＭ制御により、状態ＣＰ２→ＣＰ１→ＣＰ３→ＣＰ１→ＣＰ２→ＣＰ１→・・・という状態遷移を結果的に繰り返す。また、出力電圧Ｖｕの目標値Ｖｕ*が０〜−Ｖｄｃ／４の範囲であるとき（時間区分IＶ, ＶI）、ＰＷＭ制御により、状態ＣＰ５→ＣＰ６→ＣＰ５→ＣＰ７→ＣＰ５→ＣＰ６→・・・という状態遷移を結果的に繰り返す。また、出力電圧Ｖｕの目標値Ｖｕ*が−Ｖｄｃ／４〜−Ｖｄｃ／２の範囲であるとき（時間区分Ｖ）、ＰＷＭ制御により、状態ＣＰ６→ＣＰ８→ＣＰ７→ＣＰ８→ＣＰ６→ＣＰ８→・・・という状態遷移を結果的に繰り返す。

このように、出力電圧Ｖｕが高い区分II，Ｖにおいて、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８は、他の前段スイッチよりも印加電圧が高く、そのため流れる電流も大きいので、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８の発熱量は、他の前段スイッチよりも高い。そこで、実施形態１に係るインバータ装置１０１は、８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８に接触し、特に発熱量が高い４つの前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８に対する放熱性を高めたヒートシンクを有している。

図７（Ａ）は、実施形態１に係るヒートシンクの斜視図、図７（Ｂ）は、ヒートシンクの側面図である。図７（Ａ）は、ヒートシンク３００を、前段スイッチ素子から隔離させた状態を示し、図７（Ｂ）は、ヒートシンク３００を前段スイッチ素子に接触させた状態を示している。

ヒートシンク３００は、熱伝導率が高いアルミニウム又は銅などの金属製で、平板状の支持板３０１と支持板３０１に設けられた直方体状の突起部３０２とを備えている。支持板３０１は、長辺及び短辺を有する矩形状の平面を有している。支持板３０１の平面の一方には、長手方向における一端部側に複数の直方体状の突起部３０２が密集配置されている。

ヒートシンク３００は、突起部３０２が配置された支持板３０１の平面と反対側の面が回路基板２００の前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８に接触するように、回路基板２００に接合される。このとき、支持板３０１は、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８との間にシリコングリス、放熱シート等を介して接触している。

ヒートシンク３００が接触する８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、一の回路基板２００に実装されている。８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、インバータ装置１０１の駆動時におけるそれぞれの発熱量の高低に応じて配置されている。図８は、８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８の実装状態を示す斜視図である。

前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、長辺及び短辺からなる長方形の実装領域を有する回路基板２００に実装されている。回路基板２００は、外形が長方形状でなく、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８の実装領域が長方形状であってもよい。

前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、例えばＴＯ−２２０型パッケージのＭＯＳパワーＦＥＴであり、略直方体形状の樹脂パッケージからゲート端子Ｇ、ソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄの各端子が引き出された構成である。ドレイン端子Ｄは、樹脂パッケージの一面に設けられ、さらに一部が突出したドレイン板Ｄｂと樹脂パッケージ内で導通している。ドレイン板Ｄｂの樹脂パッケージから突出した部分には、ねじ止め穴Ｄｈが設けられている。

ドレイン端子Ｄ、ソース端子Ｓ及びゲート端子Ｇは、ドレイン板Ｄｂが回路基板２００と反対側となるように折り曲げられて、回路基板２００に実装されている。前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は、素子の向きを同じにして、回路基板２００の実装面に長手方向に沿って一列に配置されている。また、前段スイッチ素子Ｓ５〜Ｓ８は、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と素子の向きが反対で、かつ、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と平行に、長手方向に沿って一列に実装面に配置されている。このとき、短辺に沿った方向に前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ８が並び、前段スイッチ素子Ｓ２，Ｓ７が並び、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ６が並び、前段スイッチ素子Ｓ４，Ｓ５が並んでいる。これにより、発熱量が他より大きい前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８は密集して配置される。

このように配置された前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８において、第１の前段スイッチ素子Ｓ１のソース端子Ｓは、回路基板２００に設けられた不図示の配線パターンを通じて、第２の前段スイッチ素子Ｓ２のドレイン端子Ｄに接続している。同様に、第２〜第７の前段スイッチ素子Ｓ２〜Ｓ７のソース端子Ｓは、配線パターンを通じて、第３〜第８の前段スイッチ素子Ｓ３〜Ｓ８のドレイン端子Ｄに接続している。

なお、前段スイッチＳ１〜Ｓ８のゲート端子Ｇは、回路基板２０１又は他の回路基板に実装された不図示の駆動制御回路に接続され、駆動制御回路で発生されたゲート信号が印加される。また、前段スイッチＳ１〜Ｓ８のソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄは、他の素子、例えば、充放電コンデンサＣｆ１、Ｃｆ２などにも接続されている。

ヒートシンク３００は、支持板３０１が各前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８のドレイン板Ｄｂに接触するように配置されている。このとき、ヒートシンク３００は、ドレイン板Ｄｂのねじ止め穴Ｄｈを通じて支持板３０１が前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８にねじ止めされて固定されている。また、支持板３０１と前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８との間には、絶縁シートを介して絶縁されている。

突起部３０２は、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８と接触する平面と反対側の支持板３０１の平面に設けられている。突起部３０２は、図７（Ｂ）に示すように、支持板３０１が前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８に接触したときに、発熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８と重なる位置に密集配置されている。ヒートシンク３００の突起部３０２が設けられている部分は、突起部３０２がない他の部分よりも放熱面積が大きいため、前記他の部分より放熱性は高い。このため、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８部分での熱集中を緩和できる。

また、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８の発熱は、主に突起部３０２へと伝導されるため、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６側への伝導を抑えることができる。このため、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８に起因した前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の温度上昇を抑制でき、さらに、オン抵抗が上昇して導通損失が大きくなることを防止できる。

このように、放熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８を密集配置させることで、放熱性を高めるヒートシンク３００の突起部３０２の密集配置が可能となる。これにより、突起部３０２を支持板３０１に一様に配置したり、複数個所に配置したりする場合と比べて、構造が簡易となり、また、省スペース化を実現できる。

なお、複数の突起部３０２は、発熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７、Ｓ８と重なる位置に設けられることが好ましいが、複数の突起部３０２の一部は、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７、Ｓ８と重ならなくてもよいし、突起部３０２の配置領域又は数等は、前段スイッチ素子の発熱量、ヒートシンク３００の熱伝導率などを考慮して、適宜変更可能である。

図９は、８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８それぞれの損失を示す図である。図９において、グラフの白抜き部分は導通損失、グレー部分は、スイッチング損失を表している。上述のように、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８は印加電圧が高く、そのため流れる電流も大きいので、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６よりも導通損失は大きい。そこで、実施形態１では、ヒートシンク３００に突起部３０２を設けることで、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８の温度上昇を防止して、温度上昇による前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８のオン抵抗の上昇を防止する。これにより、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８の導通損失がさらに大きくなることを防止できる。また、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６側への熱伝導を抑制することで、導通損失が小さい前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６のオン抵抗の上昇、すなわち、導通損失が大きくなることを防止できる。

図１０（Ａ）は、ヒートシンクの別の例の斜視図、図１０（Ｂ）は、ヒートシンクの側面図である。

この例では、８つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、直線上に回路基板２０１に設けられている。回路基板２０１は、長辺及び短辺を有する長方形状の実装領域を有している。前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、この実装面の長手方向における第１端部から第２端部に向かって順に一列に配列されている。したがって、発熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２は長手方向における第１端部に位置し、前段スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８は、長手方向における第２端部に位置する。

ヒートシンク３１０は、平板状の支持板３１１と支持板３１１に設けられた直方体状の複数の突起部３１２，３１２とを備えている。支持板３１１は、回路基板２０１の実装領域と略同じ大きさ及び形状の平面を有している。支持板３１１は、この平面が前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８の樹脂パッケージとシリコングリス、放熱シート等を介して接触するように配置される。

突起部３１２，３１２は、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８と接触する平面と反対側の支持板３１１の平面に設けられている。突起部３１２，３１２は、図１０（Ｂ）に示すように、支持板３１１が前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８に接触したときに、発熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８と重なる位置に密集配置されている。ヒートシンク３０１の突起部３１２，３１２が設けられている部分は、突起部３１２，３１２がない他の部分よりも放熱面積が大きいため、前記他の部分より放熱性は高い。このため、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８部分での熱集中を緩和でき、また、前段スイッチ素子Ｓ３〜Ｓ６側への熱伝導を抑制できる。

なお図１０（Ａ）では、各前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は簡略化した図であり、実際の実装態様は、図８で説明した態様と同じである。すなわち、各前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８は、ドレイン板Ｄｈが回路基板２０１と反対側となるように実装されていて、ヒートシンク３１０は、ドレイン板Ｄｈのねじ止め穴Ｄｈを通じてねじ止めされる。

図１１は、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ８を実装するヒートシンクの別の例を示す図である。図１１では、ヒートシンクは支持板３１１Ａのみを示している。また、前段スイッチ素子Ｓ６〜Ｓ８のみを示し、他の前段スイッチ素子及び実装する回路基板は省略している。

この例では、支持板３１１Ａには、接触する発熱量の低い前段スイッチ素子Ｓ６と発熱量の高い前段スイッチ素子Ｓ７との間に、スリット３１１Ｓが形成されている。図１１では図示していないが、接触する前段スイッチ素子Ｓ２と前段スイッチ素子Ｓ３との間にも同様にスリットが形成されている。

前段スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８から出た熱は、約４５度の角度で拡散する（図中矢印）。スリット３１１Ｓは、前段スイッチ素子Ｓ７から拡散された熱を遮断するように形成されている。これにより、前段スイッチ素子Ｓ７からの熱を前段スイッチ素子Ｓ６に伝導することを抑制できる。なお、スリット３１１Ｓの深さ、長さ又は幅などは、前段スイッチ素子Ｓ６，Ｓ７の間の距離などに応じて適宜変更される。

なお、図７（Ａ）に示す回路基板２００、又は、図１０（Ａ）に示す回路基板２０１において、それぞれの回路基板は二分割されていてもよい。例えば、図７（Ａ）の場合、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を実装する回路基板と、スイッチ素子Ｓ５〜Ｓ８を実装する回路基板とが分離していてもよい。また、発熱量が高いスイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８が密集配置されていればよく、他のスイッチ素子の配置態様は、説明したものに限定されない。

また、ヒートシンク３００の突起部３１２の数などは適宜変更可能である。さらに、ヒートシンク３００は、発熱量が高いスイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８部分の放熱性が他より高いものであればよく、その構造は適宜変更可能である。例えば、支持部３０２は直方体状としているが、円柱状などであってもよい。また、ヒートパイプを用いて、熱を別の放熱部へ伝導する構成であってもよい。また、スイッチ素子は金属材料をパッケージの一部に用いたものであってもよい。

＜実施形態２＞
図１２は、実施形態２に係るインバータ装置の回路図である。

実施形態２に係るインバータ装置１０２は、直流電源に接続される第１入力端ＩＮ１及び第２入力端ＩＮ２と、交流電圧を出力する第１出力端ＯＵＴ１及び第２出力端ＯＵＴ２とを備えている。第１入力端ＩＮ１及び第２入力端ＩＮ２には、例えば太陽光発電パネルにより発電された直流電圧Ｖｄｃが印加される。第１出力端ＯＵＴ１及び第２出力端ＯＵＴ２からは単相二線式の交流電圧が出力される。出力電圧が実効電圧２００Ｖの場合、単相三線式配電線に連系して注入する。出力電圧が実効電圧１００Ｖの場合、自立運転として、負荷に接続する。

第１入力端ＩＮ１と第２入力端ＩＮ２との間には、３レベル回路１２３が接続されている。３レベル回路１２３は、実施形態１で説明した３レベル回路１２１，１２２と同様の構成である。３レベル回路１２３は、入力されるＨ（ハイ）側の電位からＬ（ロー）側の電位の範囲内の電位を出力する。第１入力端ＩＮ１はＨ（ハイ）側、第２入力端ＩＮ２がＬ（ロー）側となり、第１入力端ＩＮ１にはＶｄｃが印加される。３レベル回路１２３は、そのＨ（ハイ）側の電位がＶｄｃ、Ｌ（ロー）側の電位が０であるので、３レベル回路１２０の出力端の電位はＶｄｃ〜０の範囲をとる。

ブリッジ回路１３０は、実施形態１と同様の構成であり、第１の端子Ｓは第２の前段スイッチＳ２と第３の前段スイッチＳ３との接続点に接続されている。また、第２の端子Ｔは、第２入力端ＩＮ２に接続されている。第３の端子Ｕは、第１インダクタＬ１を介して第１出力端ＯＵＴ１に接続されている。第４の端子Ｗは、第１インダクタＬ２を介して第２出力端ＯＵＴ２に接続されている。

実施形態１と同様、４つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４のスイッチングにより、４つの状態Ｈ，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｌを選択することで、Ｖｄｃ〜０の範囲で電圧を出力できる。そして、ブリッジ回路１３０が第１状態と第２状態とを切り替える（極性反転する）ことで、５レベル回路が構成される。

図１３は、４つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４の状態、４つの後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｕ，Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｗの状態、及び出力電圧Ｖｕの瞬時値の関係を示す図である。図１４は、図１３に示した４つの状態ＣＰ１〜ＣＰ４における電流経路を示す図である。図１５は、図１３に示した４つの状態ＣＰ５〜ＣＰ８における電流経路を示す図である。

前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ１では、出力電圧Ｖｕの瞬時値はＶｄｃである。前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ４では、出力電圧Ｖｕの瞬時値は共に０である。

前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ２，Ｓ４がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ２では、出力電圧Ｖｕの瞬時値はＶｄｃ／２である。前段スイッチ素子Ｓ２，Ｓ４がＯＮ、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３がＯＦＦ、後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２ＷがＯＮ、後段スイッチ素子Ｓ２Ｕ，Ｓ１ＷがＯＦＦである状態ＣＰ３では、出力電圧Ｖｕの瞬時値はＶｄｃ／２である。

状態ＣＰ２の場合、電流は充放電コンデンサＣｆを通るため、出力電圧ＶｕはＶｄｃ−Ｖｃである。ここでＶｃは充放電コンデンサＣｆの充電電圧である。Ｖｃ＝Ｖｄｃ／２であるとすると、出力電圧Ｖｕ＝Ｖｄｃ／２である。また、状態ＣＰ３の場合、電流は充放電コンデンサＣｆを通る。充放電コンデンサＣｆの充電電荷量と放電電荷量とは等しいものと見なせるので、出力電圧Ｖｕ＝Ｖｏ≒Ｖｄｃ／２と見なせる。

このように、出力電圧Ｖｕの瞬時値はＶｄｃ，Ｖｄｃ／２，０，−Ｖｄｃ／２、−Ｖｄｃの５レベルのいずれかであり、前記４つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は、系統へ注入される正弦波の電流の半波状となるように、例えばキャリア周波数２０ｋＨｚでＰＷＭ制御される。また、４つの後段スイッチ素子Ｓ１Ｕ，Ｓ２Ｕ，Ｓ１Ｗ，Ｓ２Ｗは、系統の電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）でＰＷＭ制御され、前半サイクルと後半サイクルとで出力極性を反転する。結果、系統へは正弦波状の電流が注入されることになる。

そして、実施形態１の図５で説明したように、出力電圧Ｖｕが高い区分では、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２は、他の前段スイッチよりも印加電圧が高く、そのため流れる電流も大きいので、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４よりも導通損失は大きく、また、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２の発熱量は、他の前段スイッチよりも高くなる。そこで、実施形態１に係るインバータ装置１０２は、４つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に接触し、特に発熱量が高い２つの前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２に対する放熱性を高めたヒートシンクを有している。

図１６（Ａ）は、実施形態２に係るヒートシンクの斜視図、図１６（Ｂ）は、ヒートシンクの側面図である。この例では、４つの前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は、長辺及び短辺を有する長方形状の実装面を有している回路基板２０２に、長手方向に沿って直線上に設けられている。放熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２は長手方向における回路基板２０２の第１端部に位置し、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４は、長手方向における第２端部に位置する。各前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４の実装態様は実施形態１と同様である。

ヒートシンク３２０は、平板状の支持板３２１と支持板３２１に設けられた直方体状の突起部３２２とを備えている。支持板３２１は、回路基板２０２の実装領域と略同じ大きさ及び形状の平面を有している。支持板３２１は、この平面が前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４とシリコングリス、放熱シート等を介して接触するように配置される。

突起部３２２は、前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と接触する平面と反対側の支持板３２１の平面に設けられている。突起部３２２は、図１６（Ｂ）に示すように、支持板３２１が前段スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に接触したときに、放熱量が高い前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２と重なる位置に密集配置されている。ヒートシンク３２０の突起部３２２が設けられている部分は、突起部３２２がない他の部分よりも放熱面積が大きいため、前記他の部分より放熱性は高い。このため、前段スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２部分での熱集中を緩和でき、また、前段スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４側への熱伝導を抑制できる。

なお、図１０（Ａ）で示したように、放熱量が高い前段スイッチＳ１，Ｓ２を、回路基板２０３の長手方向における両端部に設けるようにしてもよい。また、ヒートシンク３２０の支持板３２１には、前段スイッチ素子Ｓ２，Ｓ３の間に、スリットが形成されていてもよい。このスリットにより、前段スイッチ素子Ｓ２から前段スイッチ素子Ｓ３への熱伝導を抑制できる。また、以上に示した実施形態では、ヒートシンクの支持板が回路基板に対して平行に配置されている。しかし、スイッチ素子がヒートシンクの辺方向に沿って直線上に配置されている場合には、ヒートシンクの支持板が回路基板に対して垂直に配置されてもよい。

１０１，１０２−インバータ装置
１２１，１２２，１２３−３レベル回路（マルチレベル回路）
１３０−ブリッジ回路
２００，２０１，２０２−回路基板
３００，３１０，３２０−ヒートシンク（放熱手段）
３０１，３１１，３１１Ａ，３２１−支持板（支持部）
３０２，３１２，３２２−突起部
３１１Ｓ−スリット
Ｓ１〜Ｓ８−前段スイッチ素子
Ｃｆ，Ｃｆ１，Ｃｆ２−充放電コンデンサ
ＩＮ１，ＩＮ２−入力端
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２−出力端
ＮＰ−中性点

Claims (10)

1. 直列接続された複数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素子それぞれのスイッチングによって、直流電圧を少なくとも３レベル以上の電位とするマルチレベル回路を備えたインバータ装置において、
   前記複数のスイッチ素子を実装する回路基板と、
   前記回路基板に実装された前記スイッチ素子から生じる熱を放熱する放熱手段と、
   を備え、
   前記複数のスイッチ素子は、前記マルチレベル回路の駆動時における発熱量が高いものから幾つかが密集して配置され、
   前記放熱手段は、密集配置された前記スイッチ素子の放熱性を、他のスイッチ素子の放熱性より高めた、
   インバータ装置。
2. 前記放熱手段は、
   平板状の支持部と、前記支持部の第１平面に設けられた複数の突起部とを有し、前記支持部の第２平面が前記スイッチ素子に接触している、
   請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記支持部は、
   密集して配置された前記スイッチ素子と他のスイッチ素子との間に形成されたスリットを有している、
   請求項２に記載のインバータ装置。
4. 前記マルチレベル回路は、
   直流電源の第１入力端と中性点との間に直列接続された第１乃至第４の前段スイッチ素子と、第１の前段スイッチ素子と第２の前段スイッチ素子との接続点に第１端が接続され、第３の前段スイッチ素子と第４の前段スイッチ素子との接続点に第２端が接続された第１充放電コンデンサと、で構成された第１の３レベル回路と、
   中性点と前記直流電源の第２入力端との間に直列接続された第５乃至第８の前段スイッチ素子と、第５の前段スイッチ素子と第６の前段スイッチ素子との接続点に第１端が接続され、第７の前段スイッチ素子と第８の前段スイッチ素子との接続点に第２端が接続された第２充放電コンデンサと、で構成された第２の３レベル回路と、
   を有し、
   前記第２の前段スイッチ素子と前記第３の前段スイッチ素子との接続点に第１の入力端が接続され、前記第６の前段スイッチ素子と前記第７の前段スイッチ素子との接続点に第２の入力端が接続されたブリッジ回路と、
   を備え、
   前記第１の前段スイッチ素子、前記第２の前段スイッチ素子、前記第７の前段スイッチ素子及び前記第８の前段スイッチ素子は、前記回路基板に密集配置されている、
   請求項１から３の何れかに記載のインバータ装置。
5. 前記回路基板は矩形状の実装領域を有し、
   前記第１の前段スイッチ素子、前記第２の前段スイッチ素子、前記第７の前段スイッチ素子及び前記第８の前段スイッチ素子は、前記実装領域の辺方向における一端部に密集配置されている、
   請求項４に記載のインバータ装置。
6. 前記第１乃至前記第４の前段スイッチは、前記一端部から順に前記辺方向に沿って直線上に配置され、
   前記第５乃至前記第８の前段スイッチは、前記辺方向における前記一端部の反対側の端部から順に、前記辺方向に沿って直線上に配置され、かつ、前記第１乃至前記第４の前段スイッチと平行に配置されている、
   請求項５に記載のインバータ装置。
7. 前記回路基板は矩形状の実装領域を有し、
   前記第１の前段スイッチ素子、前記第２の前段スイッチ素子は、前記実装領域の辺方向における第１端部に配置され、
   前記第７の前段スイッチ素子及び前記第８の前段スイッチ素子は、前記実装領域の前記辺方向における第２端部に配置されている、
   請求項４に記載のインバータ装置。
8. 前記第１乃至第８の前段スイッチは、前記第１端部から前記第２端部を結ぶ直線上に配置されている、
   請求項７に記載のインバータ装置。
9. 前記マルチレベル回路は、
   直流電圧が入力される第１入力端と第２入力端との間に直列接続された第１乃至第４の前段スイッチ素子と、
   第１の前段スイッチ素子と第２の前段スイッチ素子との接続点に第１端が接続され、第３の前段スイッチ素子と第４の前段スイッチ素子との接続点に第２端が接続され、第２の前段スイッチ素子と第３の前段スイッチ素子との接続点から前記直流電源の中間電圧を出力する中間電圧出力回路と、
   を有る３レベル回路であり、
   前記第２の前段スイッチ素子と前記第３の前段スイッチ素子との接続点に第１の入力端が接続され、前記第２入力端に第２の入力端が接続されたブリッジ回路と、
   を備え、
   前記第１の前段スイッチ素子及び前記第２の前段スイッチ素子は、前記回路基板に密集配置されている、
   請求項１から３の何れかに記載のインバータ装置。
10. 前記回路基板は矩形状の実装領域を有し、
    前記第１の前段スイッチ素子及び前記第２の前段スイッチ素子は、前記実装領域の辺方向における一端部に配置されている、
    請求項９に記載のインバータ装置。

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