JP2017184367A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
直流母線に電流検出回路を備えた電力変換装置において、電流検出精度を向上する。
【解決手段】
パワー半導体モジュールは直流母線の正極電位の配線パターンと負極電位の配線パターンの間に接続され、平滑コンデンサとスナバコンデンサとは直流母線の正極電位の配線パターンと負極電位の配線パターンの間に接続される。電流検出回路は、直流母線の負極電位の配線パターンを用いてパワー半導体モジュールとスナバコンデンサの間に接続される。平滑コンデンサの正極端子とスナバコンデンサの正極端子、平滑コンデンサの負極端子とスナバコンデンサの負極端子、パワー半導体モジュールの正極端子とスナバコンデンサの正極端子、パワー半導体モジュールの負極端子と電流検出回路の第１端子、とは、それぞれ近傍に配置するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流母線に電流検出回路を備えた電力変換装置に関する。

本技術分野における背景技術として、ＷＯ２００３／０３２４７８号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、リンギングを抑制して電流の取り込みを高速に、かつ高精度に達成する相電流検出装置を提供することを目的として、交流電源１を入力とする整流回路２の出力端子間に第１コンデンサ２ａ（平滑コンデンサ）を接続し、第１コンデンサ２ａと並列に３相インバータ３を接続し、３相インバータ３の出力をモータ４に供給している。そして、３相インバータ３の入力側に並列に第２コンデンサ３ａを接続し、第１コンデンサ２ａと第２コンデンサ３ａとの間に電流検出器５を接続し、電流検出器５よりも僅かに電源側に第３コンデンサを第１コンデンサ２ａと並列に接続し、第２コンデンサ３ａの容量を、スイッチングに起因するサージ電圧によりパワーデバイスが破損しない範囲で極力小さく設定する構成が開示されている。

ＷＯ２００３／０３２４７８号公報

一般に、平滑コンデンサは大容量のコンデンサであるため、平滑コンデンサ基板とインバータ回路基板を別基板で構成し、それらをケーブルで接続する手段を取る。インバータ回路内の半導体素子がスイッチングする際、平滑コンデンサとケーブルとインバータ回路基板の配線パターンと半導体素子と電流検出回路の間に、共振電流が発生する。この共振電流の発生原因は、半導体素子に内在する接合容量と、平滑コンデンサ及び半導体素子の内部インダクタンスや各配線のインダクタンスとにより、直列共振回路が形成されるためである。これより、電流検出回路には、本来検出したいインバータ出力の電流値に、この共振電流が重畳した電流が流れることになり、電流検出精度が低下するという問題がある。

これに対して、特許文献１のように、第１コンデンサ（平滑コンデンサ）側の第３コンデンサ（スナバコンデンサ）と、インバータ側の第２コンデンサ（スナバコンデンサ）を用いて、直列共振回路を分割することで共振電流を低減させることができる。

しかしながら、電流検出回路とスナバコンデンサとそれらを接続するインバータ回路基板の配線パターンにより、直列共振回路を形成する場合がある。この場合における共振電流を低減させるためには、これらを接続する配線パターンのインダクタンスが小さくなるよう設計する必要があるが、これに関して、特許文献１では考慮されていない。

本発明の目的は、直流母線に電流検出回路を備えた電力変換装置において、インバータ回路基板の配線パターンのインダクタンスを低減することで共振電流を低減し、電流検出精度を向上することである。

上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、正極電位と負極電位を有する直流母線と、直流母線間に接続される、正極端子と負極端子を有するパワー半導体モジュールと、正極端子と負極端子を有する第１のコンデンサと、正極端子と負極端子を有する第２のコンデンサと、正極電位または負極電位のいずれかの直流母線において、パワー半導体モジュールと第２のコンデンサとの間に接続され、パワー半導体モジュール側の第１端子と第２のコンデンサ側の第２端子を有する回路部品と、を有する電力変換装置であって、第１のコンデンサの正極端子と第２のコンデンサの正極端子、第１のコンデンサの負極端子と第２のコンデンサの負極端子、パワー半導体モジュールの正極端子と第２のコンデンサの正極端子、パワー半導体モジュールの正極端子または負極端子と回路部品の第１端子、とは、それぞれ近傍に配置するように構成した。

本発明によれば、直流母線に電流検出回路を備えた電力変換装置において、インバータ回路基板の配線パターンのインダクタンスを低減することで共振電流を低減することができ、電流検出精度を向上することができる。

実施例１におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。 実施例２におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。 実施例３におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。 実施例４におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。 実施例５におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。 実施例６におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。 一般的な電力変換装置のブロック構成図である。 従来の電流検出回路を備えたインバータの回路構成図である。 従来の電流検出回路を備えたインバータの電流検出精度を向上させる第１の回路構成図である。 従来の電流検出回路を備えたインバータの電流検出精度を向上させる第２の回路構成図である。 図１０の回路構成を実現するインバータ回路基板のレイアウト図の一例である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

まず、従来の、直流母線に電流検出回路を備えた電力変換装置について説明する。

図７は、一般的な三相系統電源を用いた三相交流電動機の駆動システムである。図７において、三相系統電源５０１の交流電圧をコンバータ５０２で直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ５０３で交流電圧に変換することで、交流電動機５０４を可変速駆動する。このように、コンバータ５０２及びインバータ５０３は、ダイオードやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）といった半導体素子をスイッチングすることで、電力の形態、すなわち、直流、交流、周波数などを変換させている。

図８に、従来のインバータ５０３の回路構成図を示す。図８において、インバータ５０３は、主に、直流電圧を安定化する平滑コンデンサ１１と、直流電圧を交流電圧に変換するパワー半導体モジュール３１で構成される。ここで、パワー半導体モジュール３１は、三相の交流電圧を生成するため、半導体素子を上下に直列接続した回路を三並列接続した三相ブリッジ回路である。さらに、インバータ５０３の出力３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗに接続される交流電動機５０４の電流値を算出するために、平滑コンデンサ１１とパワー半導体モジュール３１の間の直流母線に電流検出回路３２を備える。直流母線には、インバータ出力３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗにおける正弦波状の電流が、くし歯状に刻まれた電流波形となって現れる。電流検出回路３２は、各相の制御パターンの任意タイミングにて、直流母線におけるくし歯状の電流値を読み取ることで、インバータ出力３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの任意の相における正弦波状の電流を演算する。また、平滑コンデンサ１１は、大容量のコンデンサであるため、平滑コンデンサ基板１０とインバータ回路基板３０を別基板で構成し、それらをケーブル２０で接続する手段を取る。もしくは、基板面積を大きく取れる場合は、インバータ回路基板３０に平滑コンデンサ１１を実装する手段が取られる。

パワー半導体モジュール３１内の半導体素子がスイッチングする際、平滑コンデンサ１１とケーブル２０とインバータ回路基板３０の配線パターンとパワー半導体モジュール３１と電流検出回路３２の間に、共振電流が発生する。この共振電流の発生原因は、半導体素子に内在する接合容量と、平滑コンデンサ１１及びパワー半導体モジュール３１の内部インダクタンスや各配線のインダクタンスとにより、直列共振回路が形成されるためである。これより、電流検出回路３２には、本来検出したいインバータ出力３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの電流値に、この共振電流が重畳した電流が流れることになる。電流検出回路３２を用いて電流値を精度良く検出するためには、共振電流が十分減衰したタイミングで電流値を取得する必要がある。しかしながら、インダクタンスが大きい場合は、共振電流が十分減衰されず、電流検出精度が低下する。

共振電流を低減することを目的として、直列共振回路のインダクタンスを小さくするために、平滑コンデンサ１１をパワー半導体モジュール３１の近くに配置することが望ましい。また、特許文献１のように、第１コンデンサ（平滑コンデンサ）側の第３コンデンサ（スナバコンデンサ）と、インバータ側の第２コンデンサ（スナバコンデンサ）を用いて、直列共振回路を分割することで共振電流を低減させることができる。図９に、特許文献１の方法と同様な回路構成を示す。電流検出回路３２に対して、平滑コンデンサ１１側にスナバコンデンサ３３と、パワー半導体モジュール３１側にスナバコンデンサ３４とを、直流母線の正極電位と負極電位の間に接続する。この構成とすることで、平滑コンデンサ１１との共振電流は、スナバコンデンサ３３で吸収され、パワー半導体モジュール３１との共振電流は、スナバコンデンサ３４で吸収される。従って、電流検出回路３２には、平滑コンデンサ１１とパワー半導体モジュール３１との間の共振電流が流れ難くなるため、電流検出精度が向上される。

しかしながら、電流検出回路３２とスナバコンデンサ３３とスナバコンデンサ３４とそれらを接続するインバータ回路基板３０の正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３６，３７（以降、３５，３６，３７を総称して配線パターンと呼ぶ場合有り）により、直列共振回路を形成する場合がある。この場合における共振電流を低減させるためには、これらを接続する配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスが小さくなるよう設計する必要がある。また、２個のスナバコンデンサを用いる場合は対策部品が増えてしまうので、図１０に示すように、１個のスナバコンデンサにて電流検出回路３２に流れる共振電流を低減する方法が考えられる。スナバコンデンサ３３は、電流検出回路３２に対して、平滑コンデンサ１１側にのみ存在する。スナバコンデンサ３３は、平滑コンデンサ１１との共振電流と、パワー半導体モジュール３１との共振電流とを吸収する。

図１１に、図１０の回路構成を実現するインバータ回路基板のレイアウト図に一例を示す。図１１において、パワー半導体モジュール３１は、パワー半導体モジュール３１から平滑コンデンサ１１へ延伸する正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３６の間に接続され、平滑コンデンサ１１と、スナバコンデンサ３３とは、パワー半導体モジュール３１から平滑コンデンサ１１へ延伸する正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３７の間に接続される。電流検出回路３２は、パワー半導体モジュール３１から平滑コンデンサ１１へ延伸する負極電位の配線パターン３６，３７を用いてパワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に接続される。平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐ、平滑コンデンサ１１の負極端子３０Ｎとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎ、パワー半導体モジュール３１の負極端子３１Ｎと電流検出回路３２の第１端子３２Ａ、電流検出回路３２の第２端子３２Ｂとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎ、とは、それぞれ近傍に配置する。

図１１に示すように、パワー半導体モジュール３１と電流検出回路３２とスナバコンデンサ３３と平滑コンデンサ１１が一方向へ並ぶ配置とすると、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐの間の距離が長くなる。すなわち、それらを接続する配線パターン３５のインダクタンスが大きくなる。従って、電流検出回路３２には、パワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３との共振電流が流れ易くなる。

そこで、これを解決する構成として、インバータ回路基板３０の配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスを低減するインバータ回路基板のレイアウトについて、以下本実施例を説明する。

図１は本実施例における、インバータ回路基板のレイアウト図である。図１において、インバータ回路基板３０は、例えばプリント配線基板等であって、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを有し、正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３６，３７を有する直流母線と、正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを有するパワー半導体モジュール３１と、正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを有するスナバコンデンサ３３と、第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを有する電流検出回路３２が実装される。

パワー半導体モジュール３１は、直流母線の正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３６の間に接続され、平滑コンデンサ１１と、スナバコンデンサ３３とは、直流母線の正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３７の間に接続される。電流検出回路３２は、直流母線の負極電位の配線パターン３６，３７を用いてパワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に接続される。

平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐ、平滑コンデンサ１１の負極端子３０Ｎとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎ、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐ、パワー半導体モジュール３１の負極端子３１Ｎと電流検出回路３２の第１端子３２Ａ、とは、それぞれ近傍に配置する。

さらに、これらの構成部品の配置を言い換えると以下のようになる。平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを含む第１の延直線３０Ｔと、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔと、電流検出回路３２の第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを含む第３の延直線３２Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。そして、第１の延直線３０Ｔまたは第２の延直線３３Ｔまたは第３の延直線３２Ｔと、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを含む第４の延直線３１Ｔとは、それぞれ垂直に配置する。ここで、延直線とは、例えば正極端子および負極端子の２点を結ぶ線分の両端を延ばした直線、単純に言い換えると当該２点を通る直線の意味で用いる。

なお、電流検出回路３２は負極電位の配線パターン３６，３７を用いてパワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に接続されるとしたが、正極電位または負極電位のいずれかの直流母線に接続しても良く、正極電位側に配置しても良い。

また、電流検出回路３２は、シャント抵抗型の電流センサや、カレントトランス型の電流センサや、ホール素子型の電流センサである。

また、本実施例は、共振電流を低減し、電流検出回路の電流検出精度を向上する点について説明したが、電流検出回路ではなく一般的な回路部品においても、共振電流を低減することで、その回路部品における共振電流の影響を低減できるので、本実施例を適用できる。

以上のように、本実施例は、正極電位と負極電位を有する直流母線と、直流母線間に接続される、正極端子と負極端子を有するパワー半導体モジュール（３１）と、正極端子と負極端子を有する第１のコンデンサ（１１）と、正極端子と負極端子を有する第２のコンデンサ（３３）と、正極電位または負極電位のいずれかの直流母線において、パワー半導体モジュールと第２のコンデンサとの間に接続され、パワー半導体モジュール側の第１端子と第２のコンデンサ側の第２端子を有する回路部品（３２）と、を有する電力変換装置であって、第１のコンデンサの正極端子と第２のコンデンサの正極端子、第１のコンデンサの負極端子と第２のコンデンサの負極端子、パワー半導体モジュールの正極端子と第２のコンデンサの正極端子、パワー半導体モジュールの正極端子または負極端子と回路部品の第１端子、とは、それぞれ近傍に配置するように構成した。

また、第１のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第１の延直線と、第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線と、回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線とは、それぞれ平行となり、パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第４の延直線とは、第１の延直線または第２の延直線または第３の延直線とそれぞれ垂直となるように配置した。

これにより、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐの間、平滑コンデンサ１１の負極端子３０Ｎとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎの間、の距離が短くなる。すなわち、それらを接続する配線パターン３５，３７のインダクタンスが小さくなるため、平滑コンデンサ１１とスナバコンデンサ３３の間に流れる共振電流が低減される。また、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐの間、スナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎと電流検出回路３２の第２端子３２Ｂの間、電流検出回路３２の第１端子３２Ａとパワー半導体モジュール３１の負極端子３１Ｎの間、の距離が短くなる。すなわち、それらを接続する配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスが小さくなるため、パワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に流れる共振電流が低減される。従って、電流検出回路３２の電流検出精度が向上する。

図２は、本実施例におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。図２において、その構成要素は、図１と同じであるが、直流母線の正極電位の配線パターン３５をパワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐから図面上方の縦方向に延びるように配置し、電流検出回路３２を負極電位の配線パターン３６から図面上方の縦方向に配置している点で異なる。

すなわち、図２に示すように、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを含む第１の延直線３０Ｔと、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。電流検出回路３２の第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを含む第３の延直線３２Ｔと、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを含む第４の延直線３１Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。そして、第１の延直線３０Ｔまたは第２の延直線３３Ｔと、第３の延直線３２Ｔまたは第４の延直線３１Ｔとは、それぞれ垂直に配置する。

以上のように、本実施例の配置とすることで、実施例１の効果に加え、特に、スナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎと電流検出回路３２の第２端子３２Ｂの間の距離を短くすることができる。よって、配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスが小さくなるため、パワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に流れる共振電流が低減され、電流検出回路３２の電流検出精度の向上が図れる。

図３は、本実施例におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。図３において、その構成要素は、図１と同じであるが、その配線パターンが異なる。すなわち、直流母線の正極電位の配線パターン３５をパワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐから図面水平方向に延びるように引き出し、略L字形状で図面上方に屈曲させて配置し、電流検出回路３２は、パワー半導体モジュール３１の負極端子３１Ｎから図面水平方向に延びるように引き出された負極電位の配線パターン３６からその延長方向に配置している点で異なる。

すなわち、図３に示すように、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを含む第１の延直線３０Ｔと、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。また、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔと、電流検出回路３２の第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを含む第３の延直線３２Ｔと、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを含む第４の延直線３１Ｔとにより、三角形を形成する。

なお、上記説明では、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを含む第１の延直線３０Ｔは、パワー半導体モジュール３１の配置とは平行ではないが、平滑コンデンサの正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを、インバータ回路基板の縁に出すことを考慮すると、その第１の延直線３０Ｔはパワー半導体モジュール３１の配置と平行としたほうが望ましい。その場合、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐ及び負極端子３０Ｎとスナバコンデンサ３３との距離より、スナバコンデンサ３３と電流検出回路３２との距離を近くするように配置する。

以上のように、本実施例の配置とすることで、実施例１の効果に加え、特に、スナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎと電流検出回路３２の第２端子３２Ｂの間の距離を短くすることができる。よって、配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスが小さくなるため、パワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に流れる共振電流が低減され、電流検出回路３２の電流検出精度の向上が図れる。

図４は、本実施例におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。図４に示すように、本実施例は、実施例３の図３における直流母線の正極電位の配線パターン３５を、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐから図面斜め上方向に引き出すように配置し、電流検出回路３２も図面斜め上方向に配置した構成である。

これにより、スナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎと電流検出回路３２の第２端子３２Ｂをより近傍に配置させることが可能となる。

本実施例は、図９に示す２個のスナバコンデンサを用いる回路構成に対応したインバータ回路基板のレイアウトについて説明する。

図５は、本実施例におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。図５において、インバータ回路基板３０は、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを有し、正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３６，３７を有する直流母線と、正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを有するパワー半導体モジュール３１と、正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを有するスナバコンデンサ３３と、正極端子３４Ｐと負極端子３４Ｎを有するスナバコンデンサ３４と、第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを有する電流検出回路３２が実装される。

パワー半導体モジュール３１と、スナバコンデンサ３４とは、直流母線の正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３６の間に接続され、平滑コンデンサ１１と、スナバコンデンサ３３とは、直流母線の正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３７の間に接続される。電流検出回路３２は、直流母線の負極電位の配線パターン３６，３７を用いてスナバコンデンサ３３とスナバコンデンサ３４の間に接続される。

平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐ、平滑コンデンサ１１の負極端子３０Ｎとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎ、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐとスナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐ、パワー半導体モジュール３１の負極端子３１Ｎとスナバコンデンサ３４の負極端子３４Ｎ、スナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐ、スナバコンデンサ３４の負極端子３４Ｎと電流検出回路３２の第１端子３２Ａ、とは、それぞれ近傍に配置する。

さらに、これらの構成部品の配置を言い換えると、以下のようになる。平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを含む第１の延直線３０Ｔと、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔと、電流検出回路３２の第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを含む第３の延直線３２Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを含む第４の延直線３１Ｔと、スナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐと負極端子３４Ｎを含む第５の延直線３４Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。そして、第１の延直線３０Ｔまたは第２の延直線３３Ｔまたは第３の延直線３２Ｔと、第４の延直線３１Ｔまたは第５の延直線３４Ｔとは、それぞれ垂直に配置する。

以上のように、本実施例は、正極電位と負極電位を有する直流母線と、直流母線間に接続される、正極端子と負極端子を有するパワー半導体モジュール（３１）と、正極端子と負極端子を有する第１のコンデンサ（１１）と、正極端子と負極端子を有する第２のコンデンサ（３３）と、正極端子と負極端子を有する第３のコンデンサ（３４）と、正極電位または負極電位のいずれかの直流母線において、第２のコンデンサと第３のコンデンサとの間に接続され、第３のコンデンサ側の第１端子と第２のコンデンサ側の第２端子を有する回路部品（３２）と、を有する電力変換装置であって、第１のコンデンサの正極端子と第２のコンデンサの正極端子、第１のコンデンサの負極端子と第２のコンデンサの負極端子、パワー半導体モジュールの正極端子と第３のコンデンサの正極端子、パワー半導体モジュールの負極端子と第３のコンデンサの負極端子、第３のコンデンサの正極端子と第２のコンデンサの正極端子、第３のコンデンサの正極端子または負極端子と回路部品の第１端子、とは、それぞれ近傍に配置するように構成した。

また、第１のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第１の延直線と、第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線と、回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線とは、それぞれ平行となり、第３のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第４の延直線と、パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第５の延直線とは、それぞれ平行となり、第１の延直線または第２の延直線または第３の延直線と第４の延直線または第５の延直線とそれぞれ垂直となるように配置する。

これにより、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐとスナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐの間、平滑コンデンサ１１の負極端子３０Ｎとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎの間、の距離が短くなる。すなわち、それらを接続する配線パターン３５，３７のインダクタンスが小さくなるため、平滑コンデンサ１１とスナバコンデンサ３３の間に流れる共振電流が低減される。また、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐとスナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐの間、スナバコンデンサ３４の負極端子３４Ｎとパワー半導体モジュール３１の負極端子３１Ｎの間、の距離が短くなる。すなわち、それらを接続する配線パターン３５，３６のインダクタンスが小さくなるため、パワー半導体モジュール３１とスナバコンデンサ３３の間に流れる共振電流が低減される。さらに、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐとスナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐの間、スナバコンデンサ３４の負極端子３４Ｎと電流検出回路３２の第１端子３２Ａの間、電流検出回路３２の第２端子３２Ｂとスナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎの間、の距離が短くなる。すなわち、それらを接続する配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスが小さくなるため、スナバコンデンサ３３とスナバコンデンサ３４と電流検出回路３２の間に流れる共振電流が低減される。従って、電流検出回路３２の電流検出精度が向上される。

本実施例は、図９に示す２個のスナバコンデンサを用いる回路構成に対応したインバータ回路基板のレイアウトの他の例について説明する。

図６は、本実施例におけるインバータ回路基板のレイアウト図である。図６において、 その構成要素は、図５と同じであるが、直流母線の正極電位の配線パターン３５をスナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐから図面上方の縦方向に延びるように配置し、電流検出回路３２を負極電位の配線パターン３６から図面上方の縦方向に配置している点で異なる。

すなわち、図６に示すように、平滑コンデンサ１１の正極端子３０Ｐと負極端子３０Ｎを含む第１の延直線３０Ｔと、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。電流検出回路３２の第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを含む第３の延直線３２Ｔと、パワー半導体モジュール３１の正極端子３１Ｐと負極端子３１Ｎを含む第４の延直線３１Ｔと、スナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐと負極端子３４Ｎを含む第５の延直線３４Ｔとは、それぞれ近傍かつ平行に配置する。そして、第１の延直線３０Ｔまたは第２の延直線３３Ｔと、第３の延直線３２Ｔまたは第４の延直線３１Ｔまたは第５の延直線３４Ｔとは、それぞれ垂直に配置する。

なお、実施例３や実施例４の図３や図４に示すように、スナバコンデンサ３３の正極端子３３Ｐと負極端子３３Ｎを含む第２の延直線３３Ｔと、電流検出回路３２の第１端子３２Ａと第２端子３２Ｂを含む第３の延直線３２Ｔと、スナバコンデンサ３４の正極端子３４Ｐと負極端子３４Ｎを含む第５の延直線３４Ｔとにより、三角形を形成するように、正極電位の配線パターン３５と負極電位の配線パターン３７を図面斜め上方向に配置しても良い。

以上のように、本実施例の配置とすることで、実施例５の効果に加え、特に、スナバコンデンサ３３の負極端子３３Ｎと電流検出回路３２の第２端子３２Ｂの間の距離を短くすることができる。よって、配線パターン３５，３６，３７のインダクタンスが小さくなるため、スナバコンデンサ３３とスナバコンデンサ３４と電流検出回路３２の間に流れる共振電流が低減され、電流検出回路３２の電流検出精度の向上が図れる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１０：平滑コンデンサ基板、１１：平滑コンデンサ、２０：ケーブル、３０：インバータ回路基板、３０Ｐ：平滑コンデンサの正極接続端子、３０Ｎ：平滑コンデンサの負極接続端子、３０Ｔ：第１の延直線、３１：パワー半導体モジュール、３１Ｐ：パワー半導体モジュールの正極端子、３１Ｎ：パワー半導体モジュールの負極端子、３１Ｔ：第４の延直線、３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ：インバータ出力端子、３２：電流検出回路、３２Ａ：電流検出回路の第１端子、３２Ｂ：電流検出回路の第２端子、３２Ｔ：第３の延直線、３３，３４：スナバコンデンサ、３３Ｐ，３４Ｐ：スナバコンデンサの正極端子、３３Ｎ，３４Ｎ：スナバコンデンサの負極端子、３３Ｔ：第２の延直線、３４Ｔ：第５の延直線、３５：正極電位の配線パターン、３６，３７：負極電位の配線パターン、５０１：三相系統電源、５０２：コンバータ、５０３：インバータ、５０４：交流電動機

Claims (12)

1. 正極電位と負極電位を有する直流母線と、
   前記直流母線間に接続される、正極端子と負極端子を有するパワー半導体モジュールと、正極端子と負極端子を有する第１のコンデンサと、正極端子と負極端子を有する第２のコンデンサと、
   前記正極電位または前記負極電位のいずれかの直流母線において、前記パワー半導体モジュールと前記第２のコンデンサとの間に接続され、前記パワー半導体モジュール側の第１端子と前記第２のコンデンサ側の第２端子を有する回路部品と、
   を有する電力変換装置であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子と前記第２のコンデンサの正極端子、
   前記第１のコンデンサの負極端子と前記第２のコンデンサの負極端子、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と前記第２のコンデンサの正極端子、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子または負極端子と前記回路部品の第１端子、
   とは、それぞれ近傍に配置す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であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第１の延直線と、
   前記第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線と、
   前記回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第４の延直線とは、
   前記第１の延直線または前記第２の延直線または前記第３の延直線とそれぞれ垂直となるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第１の延直線と、
   前記第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線と、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第４の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記第１の延直線または前記第２の延直線と前記第３の延直線または前記第４の延直線とそれぞれ垂直となるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線と、
   前記回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線と、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第４の延直線とにより、三角形を形成するように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子及び負極端子と前記第２のコンデンサとの距離より、前記第２のコンデンサと前記回路部品との距離を近くするように配置することを特徴とする電力変換装置。
6. 正極電位と負極電位を有する直流母線と、
   前記直流母線間に接続される、正極端子と負極端子を有するパワー半導体モジュールと、正極端子と負極端子を有する第１のコンデンサと、正極端子と負極端子を有する第２のコンデンサと、正極端子と負極端子を有する第３のコンデンサと、
   前記正極電位または前記負極電位のいずれかの直流母線において、前記第２のコンデンサと前記第３のコンデンサとの間に接続され、前記第３のコンデンサ側の第１端子と前記第２のコンデンサ側の第２端子を有する回路部品と、
   を有する電力変換装置であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子と前記第２のコンデンサの正極端子、
   前記第１のコンデンサの負極端子と前記第２のコンデンサの負極端子、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と前記第３のコンデンサの正極端子、
   前記パワー半導体モジュールの負極端子と前記第３のコンデンサの負極端子、
   前記第３のコンデンサの正極端子と前記第２のコンデンサの正極端子、
   前記第３のコンデンサの正極端子または負極端子と前記回路部品の第１端子、
   とは、それぞれ近傍に配置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であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第１の延直線と、
   前記第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線と、
   前記回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記第３のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第４の延直線と、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第５の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記第１の延直線または前記第２の延直線または前記第３の延直線と前記第４の延直線または前記第５の延直線とそれぞれ垂直となるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記第１のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第１の延直線と、
   前記第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線と、
   前記第３のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第４の延直線と、
   前記パワー半導体モジュールの正極端子と負極端子を含む第５の延直線とは、それぞれ平行となり、
   前記第１の延直線または前記第２の延直線と前記第３の延直線または前記第４の延直線または前記第５の延直線とそれぞれ垂直となるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
9. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記第２のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第２の延直線と、
   前記回路部品の第１端子と第２端子を含む第３の延直線と、
   前記第３のコンデンサの正極端子と負極端子を含む第４の延直線とにより、三角形を形成するように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
10. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
    前記第１のコンデンサの正極端子及び負極端子と前記第２のコンデンサとの距離より、前記第２のコンデンサと前記回路部品との距離を近くするように配置することを特徴とする電力変換装置。
11. 請求項１から５の何れか１項に記載の電力変換装置であって、
    前記第１のコンデンサは平滑コンデンサであり、
    前記第２のコンデンサはスナバコンデンサであり、
    前記回路部品は電流検出回路であることを特徴とする電力変換装置。
12. 請求項６から１０の何れか１項に記載の電力変換装置であって、
    前記第１のコンデンサは平滑コンデンサであり、
    前記第２のコンデンサ及び第３のコンデンサはスナバコンデンサであり、
    前記回路部品は電流検出回路であることを特徴とする電力変換装置。

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