JP2017011836A - 電力変換装置用モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
前記ベースを該ベースと対向する電極の電位毎に分離し、分離した正極電位と対向するベースと交流電位と対向するベースとの間、負極電位と対向するベースと交流電位と対向するベースとの間にそれぞれインピーダンス調節用の部材を介挿することを特徴としたものである。
(1)電力変換装置内のスイッチング素子の電圧変動が原因で生ずる高周波ノイズ電流を低周波から高周波にわたり、ノイズ源近傍のモジュール内で周波数毎に分離して閉じ込める複数のループができるため、EMC(電磁両立性)性能が向上し、モジュールの外部に伝導するノイズ、放射ノイズが低減する。
(2)スイッチング中に、高周波電流が複数の低インピーダンスループを同時に流れることがなくなるため、スイッチング中の任意のタイミングにおいて瞬間的に伝導ノイズ、放射ノイズが増大することが低減する。これにより、スイッチング中でのスイッチング素子の誤動作が防止される。
(3)モジュールの信頼性が向上する。モジュールのベースを電位毎に分離するため、例えば活性金属ろう付け法や銅直接接合法等で作成したセラミックス基板の表面側(回路パターン側)と裏面側(ベース側)の金属の面積比が近くなるため、セラミックス基板・金属の界面にかかる応力が低減され、セラミックス基板の熱サイクルに対する信頼性が向上する。また、セラミックス間に設置するインダクタや極細のばねはセラミックス基板間の応力を緩和する役目をする。
よって、本発明では、ノイズ伝搬ルート1〜3等のノイズ源近傍のループのインピーダンス(共振周波数)を適切に調節設定することでノイズ信号を閉じ込めるものである。
CP-G=絶縁基板の誘電率(ε)×S(絶縁基板に接触する面積)/絶縁基板の厚み(d) …… (2)
そのため、図6で示すようにベース11をスプリング等で刻む数(図6では4箇所)を増やすか、或いは長いスプリング等で刻むことにより、絶縁基板10と対向(接触)するベース11の面積を減少させる。その結果、(2)式にしたがって容量CP-Gが減少する。図6(a)(b)ではその面積S1,S2を図6(a)>図6(b)とした例で、この大小関係でN電位とベーイ間容量CN-Gを例にすると、S1>S2では、CN-G1>CN-G2となる。このように、インダクタのサイズ、数量及び絶縁基板に10に対向する位置により、容量CP-G,CN-Gを可変することができる。
4… インバータ
10… 絶縁基板
11… 金属部(ベース)
12… 配線層
13… スイッチング素子
14… ダイオード
15… 配線
16… ケース
17… 交流出力部
18… バスバー
21,22… 部材(インダクタ)
Claims (10)
- それぞれスイッチング素子と逆並列にダイオードを接続した回路を直列に接続構成した回路を有するモジュールであって、絶縁基板の一方の面に電極パターンを介してスイッチング素子およびダイオードが配置され、他方の面に金属よりなるベースが配置されるものにおいて、
前記ベースを該ベースと対向する電極の電位毎に分離し、分離した正極電位と対向するベースと交流電位と対向するベースとの間、負極電位と対向するベースと交流電位と対向するベースとの間にそれぞれインピーダンス調節用の部材を介挿することを特徴とした電力変換装置用モジュール。 - 前記インピーダンス調節用の部材は、前記ベースを経由するノイズ電流が伝搬するループのLC直列共振周波数が10MHz以下になるようインピーダンスが調節されたものであることを特徴とした請求項1に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記部材は、0.1〜10μHのインダクタンスとして寄与することを特徴とした請求項1又は2に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記インダクタンスとして寄与する部材のLC並列共振周波数は、30MHz以上であることを特徴とした請求項3に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記インダクタンスとして寄与する部材は、チップインダクタであることを特徴とした請求項3又は4に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記インダクタンスとして寄与する部材は、極細の線をコイル状に巻いたばね形状であることを特徴とした請求項3又は4に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記インダクタンスとして寄与する部材のインダクタンス値は、直流配線部のスナバコンデンサを経由するノイズ電流が伝搬するループのLC直列共振周波数より、前記ベースを経由するノイズ電流が伝搬するループのLC直列共振周波数が小さくなるように選定されることを特徴とした請求項3乃至6の何れか1項に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記モジュールは樹脂よりなるケースに収納された両面冷却カード型であって、前記ベースに前記絶縁基板と対向位置の分離部分を形成し、分離部分に前記インダクタンスとして寄与する部材を配置したことを特徴とした請求項3乃至7の何れか1項に記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記インダクタンスとして寄与する部材のサイズ、数量及び前記絶縁基板と対向する位置の何れかにより、前記絶縁基板と対向する前記ベースの面積を調節して正極電位と対向するベース間の容量CP-G、負極電位と対向するベース間の容量CN-Gを可変することを特徴とした請求項8記載の電力変換装置用モジュール。
- 前記ベースは、低インピーダンスを介して電力変換装置のグランド電位と接続されることを特徴とした請求項1乃至9の何れか1項に記載の電力変換装置用モジュール。
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