JP2015012742A5 - - Google Patents

Claims (13)

1. 直流電源と並列に、平滑コンデンサ回路と、スイッチング素子による第１の直列回路と、スナバ回路による第２の直列回路とを接続するとともに、前記第１の直列回路の前記スイッチング素子の接続点と前記第２の直列回路の前記スナバ回路の接続点との間を接続して構成された電力変換装置であって、
   前記直流電源と並列に、第１のコンデンサとリアクタンスとの並列回路に第２のコンデンサを直列接続して構成された補償インピーダンス回路が接続される
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記補償インピーダンス回路の入出力間のインピーダンスの周波数特性は、少なくとも１つ以上の極周波数と１つ以上の零点周波数とを有している
   ことを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記補償インピーダンス回路の前記極周波数および前記零点周波数は、前記電力変換装置のスイッチングに伴って発生するサージ電圧振動に含まれる共振周波数に対して、前記零点周波数の１つが低周波側に配置され、前記極周波数の１つが高周波側に配置される
   ことを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
   前記スイッチング素子による前記第１の直列回路はモジュールを構成し、前記モジュールの正電源端子と負電源端子との間に前記補償インピーダンス回路が接続される
   ことを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
   前記スイッチング素子による前記第１の直列回路は正電源端子と負電源端子とを備えたモジュールを構成し、かつ上側アームを構成する前記スイッチング素子のドレイン近傍と、下側アームを構成する前記スイッチング素子のソース近傍との間に前記補償インピーダンス回路が接続される
   ことを特徴とする電力変換装置。
6. 直流電源と、
   配線を介して前記直流電源に接続される平滑コンデンサと、
   正電源配線および負電源配線を介して前記平滑コンデンサと接続されるパワー半導体モジュールと、
   前記パワー半導体モジュールに接続されるゲート駆動制御回路と、
   前記パワー半導体モジュールの中間出力端子に接続される誘導性負荷と、
   前記パワー半導体モジュールの正電源端子と前記中間出力端子との間および負電源端子と前記中間出力端子との間に接続されるスナバ回路と、
   前記パワー半導体モジュールの前記正電源端子と前記負電源端子とに接続される補償インピーダンス回路と
   を備えた電力変換装置であって、
   前記補償インピーダンス回路は、入出力の２端子を有し、入出力間のインピーダンスの周波数特性は、少なくとも１つ以上の極周波数と１つ以上の零点周波数とを有し、前記電力変換装置のスイッチングに伴って発生するサージ電圧振動に含まれる周波数成分のうち抑制しようとする周波数に対して、前記零点周波数の一つが低周波側に配置され、前記極周波数の１つが高周波側に配置され、前記電力変換装置のサージ電圧振動の振幅を抑制する
   ことを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項６に記載の電力変換装置において、
   前記補償インピーダンス回路は、第１のコンデンサの一方の端子と第２のコンデンサの一方の端子とを直列接続し、前記第２のコンデンサの２つの端子間にインダクタンスを並列接続し、前記第１のコンデンサの他方の端子と前記第２のコンデンサの他方の端子との２端子を前記補償インピーダンス回路の入出力端子とすることにより構成され、
   前記補償インピーダンス回路のインピーダンスの周波数依存性は、前記第１の零点周波数の１つを低周波側に配置し、前記第１の極周波数の１つを高周波側に配置するよう、前記第１のコンデンサの容量、前記第２のコンデンサの容量、および前記インダクタンスの少なくともいずれか１つが調整されていることにより調整されている
   ことを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項７に記載の電力変換装置において、
   前記補償インピーダンス回路は、絶縁基板を挟む複数の導体で構成され、
   前記複数の導体のうちの第１の導体と第２の導体との間に前記第１のコンデンサが構成され、前記複数の導体のうちの前記第１の導体と第３の導体との間に前記第２のコンデンサが構成され、前記第３の導体によって前記インダクタンスが構成され、
   前記第２の導体および前記第３の導体にそれぞれ接続された２つの接続端子が、前記パワー半導体モジュールの前記正電源端子と前記負電源端子とに接続される
   ことを特徴とする電力変換装置。
9. 請求項８に記載の電力変換装置において、
   前記補償インピーダンス回路は、前記第２の導体および前記第３の導体の少なくともいずれか一方の導体パターンの一部の切り離しにより、前記第１のコンデンサの容量および前記第２のコンデンサの容量の少なくともいずれか一方を変更することが可能な構成であり、
   前記第１のコンデンサの容量および前記第２のコンデンサの容量の少なくともいずれか一方の変更は、前記電力変換装置のサージ電圧振動の振幅の抑制を最大にするように行われる
   ことを特徴とする電力変換装置。
10. 直流電源と、
    配線を介して前記直流電源に接続される平滑コンデンサと、
    正電源配線および負電源配線を介して前記平滑コンデンサと接続されるパワー半導体モジュールと、
    該パワー半導体モジュールに接続されるゲート駆動制御回路と、
    前記パワー半導体モジュールの中間出力端子に接続される誘導性負荷と、
    前記パワー半導体モジュールの正電源端子と前記中間出力端子との間および負電源端子と前記中間出力端子との間に接続されるスナバ回路と、
    前記パワー半導体モジュールに内包される補償インピーダンス回路と
    を備えた電力変換装置であって、
    前記補償インピーダンス回路は、入出力の２端子を有し、入出力間のインピーダンスの周波数特性は、少なくとも１つ以上の極周波数と１つ以上の零点周波数とを有し、前記電力変換装置のスイッチングに伴って発生するサージ電圧振動に含まれる周波数成分のうち抑制しようとする周波数に対して、前記零点周波数の一つが低周波側に配置され、前記極周波数の１つが高周波側に配置され、前記電力変換装置のサージ電圧振動の振幅を抑制する
    ことを特徴とする電力変換装置。
11. 請求項１０に記載の電力変換装置において、
    前記パワー半導体モジュールは、正電源側の主端子と、負電源側の主端子と、中間出力端子と、前記主端子の群が接続される第１の絶縁基板とを有し、
    前記補償インピーダンス回路は、前記第１の絶縁基板に接続される
    ことを特徴とする電力変換装置。
12. 請求項１０または１１に記載の電力変換装置において、
    前記パワー半導体モジュールは、絶縁基板を挟む複数の導体で構成され、
    前記補償インピーダンス回路は、前記複数の導体のうちの第１の導体が前記複数の導体のうちの第２の導体との間に絶縁基板を誘電体として見込む第１の並行平板容量を構成し、前記複数の導体のうちの第３の導体が前記第２の導体との間に絶縁基板を誘電体として見込む第２の並行平板容量を構成し、前記第３の導体の一部にインダクタンスを発生するミアンダ状パターンが形成され、さらに前記ミアンダ状パターンの一端が第１のビアホール群によって前記第２の導体と接続され、前記第１の導体と前記第３の導体とをそれぞれ入力端子と出力端子とすることにより構成され、
    前記第１の導体は前記複数の導体のうちの第４の導体と接続され、前記第３の導体は前記複数の導体のうちの第５の導体と接続され、前記第４の導体および前記第５の導体はそれぞれ正電源端子用主端子および負電源端子用主端子と接続されてそれぞれ前記パワー半導体モジュールの前記正電源端子および前記負電源端子に接続され、
    前記第４の導体は第１のスイッチング素子チップのドレインおよび還流ダイオードチップのカソードと接続され、前記複数の導体のうちの第６の導体はボンディングワイヤを介して前記第１のスイッチング素子チップのゲート端子と接続され、
    前記複数の導体のうちの第７の導体は、前記第１のスイッチング素子チップのソースおよび前記還流ダイオードチップのアノードとボンディングワイヤを介して接続され、かつ、第２のスイッチング素子チップのドレインおよび還流ダイオードチップのカソードと接続され、かつ、前記パワー半導体モジュールの中間端子の主端子と接続され、
    前記複数の導体のうちの第８の導体は、ボンディングワイヤを介して前記第２のスイッチング素子チップのゲート端子と接続され、
    前記複数の導体のうちの第９の導体は、前記第２のスイッチング素子チップのソースおよび前記還流ダイオードチップのアノードとボンディングワイヤを介して接続され、かつ、第２のビアホール群を介して前記複数の導体のうち裏面側導体である第１０の導体と接続され、
    前記第１０の導体は、第３のビアホール群を介して前記第５の導体と接続され、
    前記補償インピーダンス回路は、前記パワー半導体モジュールと共通の混載基板上に形成される
    ことを特徴とする電力変換装置。
13. 請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
    前記補償インピーダンス回路の入出力端子間の絶縁耐圧は、前記電力変換装置の前記直流電源の電圧の２倍以上の絶縁耐圧である
    ことを特徴とする電力変換装置。