JP2017208978A

JP2017208978A - 電力変換装置

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Publication number: JP2017208978A
Application number: JP2016101485A
Authority: JP
Inventors: 圭祐水尻; Keisuke Mizushiri; 優山平; Yu Yamahira
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2036-05-20
Also published as: JP6601311B2

Abstract

【課題】同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供すること。【解決手段】複数の半導体素子２と、フリーホイールダイオード４と、制御回路部３とを備える。制御回路部３によって、互いに並列に接続された複数の上アーム半導体素子２Hを同時にスイッチング動作すると共に、互いに並列に接続された複数の下アーム半導体素子２Lを同時にスイッチング動作させている。制御回路部３は、上アーム半導体素子２Hのスイッチング速度ｄｉH／ｄｔを、下アーム半導体素子のスイッチング速度ｄｉL／ｄｔよりも遅くするよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子と、該半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路部とを備える電力変換装置に関する。

インバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置として、ＩＧＢＴ等の複数の半導体素子と、該半導体素子に接続した制御回路部とを備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。半導体素子には、上アーム側に配された上アーム半導体素子と、下アーム側に配された下アーム半導体素子とがある。制御回路部は、これらの半導体素子のスイッチング動作を制御する。これにより、電力変換を行うよう構成されている。

制御回路部は、半導体素子をオンする際には、半導体素子の基準電極（エミッタ）と制御電極（ゲート）との間に、予め定められた電圧（制御電圧）を印加する。また、オフする際には、上記制御電圧の印加を停止する。これにより、半導体素子をスイッチング動作させている。

近年、より高い出力電流を得ることが可能な電力変換装置が望まれている。そのため、複数の上アーム半導体素子同士、および複数の下アーム半導体素子同士を並列接続し、これら並列接続した複数の半導体素子を同時にスイッチング動作させることが検討されている。これにより、個々の半導体素子に流せる電流は少なくても、電力変換装置全体として、高い電流を流せるようにすることが検討されている。

特開２０１１−１２０３５８号公報

しかしながら、上記構成にすると、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電極の電位（基準電位）がばらつきやすくなる。すなわち、後述するように、複数の上アーム半導体素子を同時に駆動すると、下アーム半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードのリカバリー特性のばらつき等が原因となって、一部の上アーム半導体素子のオン電流が、上アーム半導体素子の基準電極間を繋ぐバスバーを通り、下アーム半導体素子側のフリーホイールダイオードへ流れることがある（図１参照）。

この場合、バスバーに寄生するインダクタンスが原因となって、誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ／ｄｔ）が発生する。そのため、複数の上アーム半導体素子の、基準電極の電位が互いに異なってしまう。したがって、基準電極と制御電極との間に加わる制御電圧が、上アーム半導体素子ごとに異なってしまう。そのため、一部の上アーム半導体素子には高い制御電圧が加わり、この上アーム半導体素子が劣化しやすくなったり、他の一部の上アーム半導体素子には充分に制御電圧が加わらず、オン電流が低下しやすくなったりする可能性が考えられる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数の半導体素子（２）と、
個々の該半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオード（４）と、
上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路部（３）とを備え、
上記半導体素子には、上アーム側に配された上アーム半導体素子（２_H）と、下アーム側に配された下アーム半導体素子（２_L）とがあり、上記制御回路部によって、互いに並列に接続された複数の上記上アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させると共に、互いに並列に接続された複数の上記下アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させるよう構成され、
上記制御回路部は、上記上アーム半導体素子のスイッチング速度（ｄｉ_H／ｄｔ）を、上記下アーム半導体素子のスイッチング速度（ｄｉ_L／ｄｔ）よりも遅くするよう構成されている、電力変換装置（１）にある。

上記電力変換装置の制御回路部は、上アーム半導体素子のスイッチング速度を、下アーム半導体素子のスイッチング速度よりも遅くするよう構成されている。
そのため、一部の上アーム半導体素子のオン電流が、上アーム半導体素子の基準電極間を繋ぐバスバーに流れた場合でも、スイッチング速度（ｄｉ_H／ｄｔ）が遅いため、バスバーに寄生するインダクタンスＬが原因となって生じる誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ_H／ｄｔ）を小さくすることができる。したがって、複数の上アーム半導体素子の、基準電極の電位が大きくばらつくことを抑制できる。そのため、上アーム半導体素子に加わる制御電圧のばらつきを小さくすることができる。したがって、一部の上アーム半導体素子に高い制御電圧が加わって、この上アーム半導体素子が劣化したり、他の一部の上アーム半導体素子に充分に制御電圧が加わらず、オンしにくくなったりする問題を抑制できる。

また、上記電力変換装置は、下アーム半導体素子のスイッチング速度を、上アーム半導体素子のスイッチング速度よりも速くしている。したがって、下アーム半導体素子のスイッチング損失を低減できる。そのため、電力変換装置全体のスイッチング損失を低減することができる。

以上のごとく、本態様によれば、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、上アーム半導体素子がオフからオンに切り替わったときの、電力変換装置の一部の回路図。実施形態１における、下アーム半導体素子がオフからオンに切り替わったときの、電力変換装置の一部の回路図。実施形態１における、下アーム半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードに還流電流が流れている状態での、電力変換装置の一部の回路図。実施形態１における、電力変換装置の全体回路図。実施形態１における、電力変換装置の断面図であって、図６のV-V断面図。図５のVI-VI断面図。図６のVII-VII断面図。実施形態１における、半導体素子のスイッチング速度が遅いときの、電圧と電流の時間変化を表したグラフ。実施形態１における、半導体素子のスイッチング速度が速いときの、電圧と電流の時間変化を表したグラフ。実施形態２における、電力変換装置の全体回路図。実施形態３における、電力変換装置の断面図。

上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置とすることができる。

（実施形態１）
上記電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。図１、図４に示すごとく、本形態の電力変換装置は、複数の半導体素子２と、フリーホイールダイオード４と、制御回路部３とを備える。フリーホイールダイオード４は、個々の半導体素子２に逆並列接続している。制御回路部３は、半導体素子２のスイッチング動作を制御する。

半導体素子２には、上アーム側に配された上アーム半導体素子２_Hと、下アーム側に配された下アーム半導体素子２_Lとがある。上記制御回路部３によって、互いに並列に接続された複数の上アーム半導体素子２_Hを同時にスイッチング動作させると共に、互いに並列に接続された複数の下アーム半導体素子２_Lを同時にスイッチング動作させている。

制御回路部３は、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、上記下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くするよう構成されている。

本形態の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図４に示すごとく、本形態では、半導体素子２としてＩＧＢＴを用いている。そして、制御回路部３によって、半導体素子２をスイッチング動作させている。これにより、直流電源８から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流負荷８１（三相交流モータ）を駆動している。これによって、上記車両を走行させている。

本形態では、図４に示すごとく、２個の上アーム半導体素子２_H同士、および２個の下アーム半導体素子２_L同士を互いに並列に接続してある。そして、制御回路部３によって、並列接続された２個の半導体素子２を同時にスイッチング動作させている。これにより、個々の半導体素子２を流れる電流は少なくても、電力変換装置１全体として高い電流を出力できるよう構成してある。

また、本形態の電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２０（図５、図６参照）を備える。個々の半導体モジュール２０は、上アーム半導体素子２_H及び下アーム半導体素子２_Lを、それぞれ１個内蔵している。

図４に示すごとく、同時に駆動する２個の上アーム半導体素子２_Hの基準電極２１（エミッタ）は、交流バスバー６によって互いに接続されている。この交流バスバー６を介して、電力変換装置１の出力電流を交流負荷８１に流すよう構成してある。

また、図１に示すごとく、半導体素子２には、制御電極２２（ゲート）に電圧Ｖ_Gを加えるための駆動回路３０が接続している。駆動回路３０は、制御回路部３に形成されている。同時に駆動する２個の上アーム半導体素子２_Hは、共通の駆動回路３０_Hに接続している。また、同時に駆動する２個の下アーム半導体素子２_Lは、共通の駆動回路３０_Lに接続している。

駆動回路３０は、内部電源３０１と、配線３０２と、複数の抵抗Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ_Gとを備える。配線３０２は、２個の半導体素子２の基準電極２１（エミッタ）を、互いに接続している。この配線３０２の中間点３１と内部電源３０１とを電気接続してある。そして、内部電源３０１の電圧を、２個の抵抗Ｒ₁，Ｒ₂によって分圧し、電圧Ｖ_Gを発生させている。この電圧Ｖ_Gを、半導体素子２の制御電極２２（ゲート）に加えている。このように、駆動回路３０は、配線３０２の中間点３１を基準に、制御電極２２に電圧Ｖ_Gを加えるよう構成されている。

また、駆動回路３０は、２個のゲート抵抗Ｒ_Gを備える。このゲート抵抗Ｒ_Gを介して、制御電極２２に、電圧Ｖ_Gを加えている。上アーム半導体素子２_H用の駆動回路３０_Hのゲート抵抗Ｒ_GHは、下アーム半導体素子２_L用の駆動回路３０_Lのゲート抵抗Ｒ_GLよりも、抵抗値が高い。これにより、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くしている。

図１に示すごとく、個々の半導体素子２には、フリーホイールダイオード４が逆並列接続している。フリーホイールダイオード４には、交流負荷８１（図４参照）のインダクタンスの影響を受けて、還流電流ｉ_fが流れる期間がある。例えば、図３に示すごとく、上アーム半導体素子２_Hがオフしたときに、下アーム半導体素子２_Lの２個のフリーホイールダイオード４_Lａ，４_Lbにそれぞれ還流電流ｉ_fが流れる期間がある。この後、下アーム半導体素子２_Lをオフし、上アーム半導体素子２_Hをオンすると、上アーム半導体素子２_Hに電流ｉが流れ、下アーム半導体素子２_Lのフリーホイールダイオード４_Lがリカバリーする。

このとき、図１に示すごとく、２個のフリーホイールダイオード４_La，４_Lbのリカバリー特性のばらつきにより、一方のフリーホイールダイオード４_Laは速くリカバリーし、他方のフリーホイールダイオード４_Lbはリカバリーせず、還流電流ｉ_fが流れ続けることがある。この場合、２個の上アーム半導体素子２_Ha，２_Hbのオン電流ｉ_Hは、一方のフリーホイールダイオード４_Laにのみ流れることになる。そのため、他方の上アーム半導体素子２_Hbのオン電流ｉ_Hは、交流バスバー６を通って、一方のフリーホイールダイオード４_Laに流れる。このとき、交流バスバー６に寄生するインダクタンスＬが原因となって、交流バスバー６に誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ_H／ｄｔ）が発生する。そのため、一方の上アーム半導体素子２_Haの基準電極２１_Haの電位Ｖ_Haは、他方の上アーム半導体素子２_Hbの基準電極２１_Hbの電位Ｖ_Hbよりも、上記誘導起電力Ｖだけ低くなる。

したがって、一方の上アーム半導体素子２_Haの基準電位Ｖ_Haは、中間点３１よりもΔＶ（＝Ｖ／２）低くなる。また、他方の上アーム半導体素子２_Hbの基準電位Ｖ_Hbは、中間点３１よりもΔＶ（＝Ｖ／２）高くなる。上述したように、駆動回路３０_Hは、中間点３１を基準にして、制御電極２２に電圧Ｖ_Gを加えている。そのため、一方の上アーム半導体素子２_Haは、基準電極２１_Haと制御電極２２_Haとの間に加わる制御電圧がＶ_G＋ΔＶとなり、他方の上アーム半導体素子２_Hbは、基準電極２１_Hbと制御電極２２_Hbとの間に加わる制御電圧が、Ｖ_G−ΔＶとなる。

ここで仮に、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔが速かったとすると、高い誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ_H／ｄｔ）が発生してしまう。そのため、一方の上アーム半導体素子２_Haに加わる制御電圧Ｖ_G＋ΔＶ（＝Ｖ_G＋Ｖ／２）が高くなりすぎてしまい、この上アーム半導体素子２_Haが劣化しやすくなる。また、他方の上アーム半導体素子２_Hbに加わる制御電圧Ｖ_G−ΔＶ（＝Ｖ_G−Ｖ／２）が低くなりすぎ、この上アーム半導体素子２_Hbがオンしにくくなる。しかしながら、本形態では、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くしている。そのため、誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ_H／ｄｔ）を小さくすることができる。したがって、一方の上アーム半導体素子２_Haに加わる制御電圧Ｖ_G＋ΔＶ（＝Ｖ_G＋Ｖ／２）が高くなりすぎたり、他方の下アーム半導体素子２_Hbに加わる制御電圧Ｖ_G−ΔＶ（＝Ｖ_G−Ｖ／２）が低くなりすぎたりすることを防止できる。

なお、図２に示すごとく、下アーム半導体素子２_Lがオンするときは、上アーム半導体素子２_Hに逆並列接続したフリーホイールダイオード４_Hがリカバリーする。このとき、リカバリー特性のばらつきにより、一方のフリーホイールダイオード４_Haはリカバリーせず、他方のフリーホイールダイオード４_Hbのみリカバリーすることがある。この場合、リカバリー電流ｉ_rの一部は交流バスバー６を通って一方の下アーム半導体素子２_Laに流れる。本形態では、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔを速くしているため、このとき、バスバー６に高い誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ_L／ｄｔ）が発生する。しかし、このとき上アーム半導体素子２_Hはオフしているため、上アーム半導体素子２_Hに大きな影響はない。また、誘導起電力Ｖは、２個の下アーム半導体素子２_Lのコレクタ２３_La，２３_Lb間に加わるが、コレクタ２３_La，２３_Lbの電位がばらついても、下アーム半導体素子２_Lには大きな影響は生じない。

次に、電力変換装置１の立体的な構造について説明する。図５に示すごとく、本形態では、複数の半導体素子２０と複数の冷却管５０とを積層して積層体１０を構成してある。上記複数の冷却管５０によって冷却器５を形成してある。また、積層体１０の積層方向（Ｘ方向）において積層体１０に隣り合う位置には、平滑用のコンデンサ８２が配されている。

図５に示すごとく、Ｘ方向に隣り合う２本の冷却管５０は、連結管５２によって連結されている。また、複数の冷却管５０のうち、Ｘ方向における一端に位置する端部冷却管５０ａには、冷媒１１を導入するための導入管１２と、冷媒１１を導出するための導出管１３とが接続している。導入管１２から冷媒１１を導入すると、冷媒１１は、連結管５２を通って全ての冷却管５０を流れ、導出管１３から導出する。これにより、半導体モジュール２０を冷却している。

また、積層体１０とコンデンサ８２との間には、加圧部材１４が介在している。この加圧部材１４によって、積層体１０を、ケース１５の壁部１５１へ向けて加圧している。これにより、半導体モジュール２０と冷却管５０との接触圧を確保しつつ、積層体１０をケース１５内に固定している。

図６に示すごとく、半導体モジュール２０は、半導体素子２を内蔵した本体部２５と、該本体部２５から突出したパワー端子２６と、制御端子２７とを備える。この制御端子２７を介して、半導体素子２を制御回路部３に電気接続してある。また、パワー端子２６には、正極端子２６_Pと、負極端子２６_Nと、交流端子２６_Aとがある。正極端子２６_Pは正極バスバー７_Pに接続し、負極端子２６_Nは負極バスバー７_Nに接続している。また、交流端子２６_Aは交流バスバー６に接続している。正極バスバー７_P及び負極バスバー７_Nを介して、半導体モジュール２０を直流電源８（図４参照）に電気接続してある。また、交流バスバー６を介して、半導体モジュール２０を交流負荷８１に電気接続してある。

図７に示すごとく、冷却管５０内には、冷媒１１が流れる流路５１が形成されている。上アーム半導体素子２_Hは、冷媒１１の上流に配されており、下アーム半導体素子２_Lは、冷媒１１の下流に配されている。

本形態では上述したように、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くしている。そのため、上アーム半導体素子２_Hの方が、スイッチング損失Ｐが高くなり、高温になりやすい。すなわち、図８、図９に示すごとく、半導体素子２のスイッチング損失Ｐは、電圧ｖと電流ｉとの積になる。したがって、スイッチング速度ｄｉ／ｄｔが遅い上アーム半導体素子２_Hの方が、下アーム半導体素子２_Lよりも、スイッチング損失Ｐは高くなる。したがって、図７に示すごとく、上アーム半導体素子２_Hを冷媒１１の上流に配置することにより、上アーム半導体素子２_Hの冷却効率を高めることができ、上アーム半導体素子２_Hの温度が上昇しすぎることを抑制できる。

次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御回路部３は、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くするよう構成されている。
そのため、図１に示すごとく、一部の上アーム半導体素子２_Hbのオン電流ｉ_Hが交流バスバー６に流れた場合でも、スイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔが遅いため、交流バスバー６に寄生するインダクタンスＬが原因となって生じる誘導起電力Ｖ（＝Ｌｄｉ_H／ｄｔ）を小さくすることができる。したがって、複数の上アーム半導体素子２_Ha，２_Hbの、基準電極２１_Ha，２１_Hbの電位が大きくばらつくことを抑制できる。そのため、上アーム半導体素子２_Hに加わる制御電圧のばらつきを小さくすることができる。したがって、一部の上アーム半導体素子２_Haに高い制御電圧が加わって、この上アーム半導体素子２_Haが劣化したり、他の一部の上アーム半導体素子２_Hbに充分に制御電圧が加わらず、オンしにくくなったりする問題を抑制できる。

また、本形態では、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔを、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔよりも速くしている。したがって、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング損失を低減でき、電力変換装置１全体のスイッチング損失を低減することができる。

また、図７に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、半導体素子２_H，２_Lを冷却する冷却器５を備える。そして、上アーム半導体素子２_Hを、下アーム半導体素子２_Lよりも、冷却器５による冷却効率が高い位置に配置してある。
そのため、スイッチング速度ｄｉ／ｄｔが遅く、スイッチング損失が高くなりやすい上アーム半導体素子２_Hを効率的に冷却でき、上アーム半導体素子２_Hの温度が上昇しすぎることを抑制できる。

また、本形態では図７に示すごとく、複数の半導体モジュール２０と冷却管５０とを積層して積層体１０を構成してある。そして、上アーム半導体素子２_Hを、下アーム半導体素子２_Lよりも冷媒１１の上流に配置してある。
そのため、発熱量が高い上アーム半導体素子２_Hの冷却効率を、確実に高くすることができ、上アーム半導体素子２_Hの温度が上昇しすぎることを効果的に抑制できる。

以上のごとく、本形態によれば、同時にスイッチング動作する複数の上アーム半導体素子の、基準電位のばらつきを抑制できる電力変換装置を提供することができる。

なお、本形態では、２個の半導体素子２を並列接続したが、本発明はこれに限るものではなく、３個以上の半導体素子２を並列接続してもよい。また、本形態では、半導体素子２としてＩＧＢＴを用いたが、ＭＯＳＦＥＴ等の、他の素子を用いてもよい。さらに、本形態では、２個の半導体素子２を内蔵した半導体モジュール２０を用いたが、これ以外の半導体モジュール２０を用いてもよい。例えば、１個の半導体素子２を内蔵した半導体モジュール２０や、６個の半導体素子２を内蔵した半導体モジュール２０を用いてもよい。

（実施形態２）
本形態は、電力変換装置１の回路構成を変更した例である。図１０に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、複数の半導体素子２_H，２_Lと、制御回路部３と、リアクトル８９と、フィルタコンデンサ８３と、平滑コンデンサ８８とを備える。これらの電子部品を用いて、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０１を構成してある。

本形態では、実施形態１と同様に、複数の上アーム半導体素子２_Hを並列接続し、制御回路部３によって、これらを同時にスイッチング動作させている。また、複数の下アーム半導体素子２_Lを並列接続し、制御回路部３によって、これらを同時にスイッチング動作させている。

直流電源８の直流電圧を昇圧する際には、制御回路部３は、第１状態と第２状態とを交互に切り替える。第１状態では、上アーム半導体素子２_Hをオフし、下アーム半導体素子２_Lをオンする。これにより、直流電源８から下アーム半導体素子２_Lに電流を流す。また、第２状態では、上アーム半導体素子２_Hをオンし、下アーム半導体素子２_Lをオフする。このようにすると、リアクトル８９のインダクタンスの影響により、上アーム半導体素子２_Hに逆並列接続したフリーホイールダイオード４_Hに電流が流れる。上記第１状態と上記第２状態とを交互に切り替えることにより、直流電源８の直流電圧を昇圧する。制御回路部３は、実施形態１と同様に、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くする。

また、端子１０８,１０９間に加えられた直流電圧を降圧して直流電源８に加える際には、制御回路部３は、第３状態と第４状態とを交互に切り替える。第３状態では、下アーム半導体素子２_Lをオフし、上アーム半導体素子２_Hをオンする。これにより、端子１０９から供給される電流を、上アーム半導体素子２_Hを通してリアクトル８９へ流す。また、第４状態では、下アーム半導体素子２_Lをオンし、上アーム半導体素子２_Hをオフする。第４状態では、下アーム半導体素子２_Lに逆並列接続したフリーホイールダイオード４_Lに、リアクトル８９の還流電流が流れる。上記第３状態と第４状態とを交互に切り替えることにより、直流電圧を降圧し、直流電源８を充電する。また、この際、制御回路部３は、上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔを、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度ｄｉ_L／ｄｔよりも遅くする。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態３）
本形態は、冷却器５の形状を変更した例である。本形態では図１１に示すごとく、冷却器５内に、冷媒１１の流路５１を形成してある。この流路５１に、半導体モジュール２０を配置している。これにより、半導体モジュール２０を冷媒１１に直接、接触させ、半導体モジュール２０を高い効率で冷却するよう構成してある。流路５１は、冷却器５内に１本のみ形成されている。

また、本形態では実施形態１と同様に、複数の上アーム半導体素子２_Hを互いに並列に接続し、これらを同時にスイッチング動作させている。また、複数の下アーム半導体素子２_Lを互いに並列に接続し、これらを同時にスイッチング動作させている。上アーム半導体素子２_Hのスイッチング速度ｄｉ_H／ｄｔは、下アーム半導体素子２_Lのスイッチング速度よりも遅くされている。

また、本形態では、上アーム半導体素子２_Hを、当該上アーム半導体素子２_Hと同一の半導体モジュール２０に内蔵された下アーム半導体素子２_Lよりも、冷媒１１の上流に配置してある。
そのため、発熱量が高い上アーム半導体素子２_Hの冷却効率を、同じ半導体モジュール２０に内蔵された下アーム半導体素子２_Lの冷却効率よりも高くすることができる。したがって、上アーム半導体素子２_Hの温度が高くなりすぎること抑制できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１電力変換装置
２半導体素子
２_H 上アーム半導体素子
２_L 下アーム半導体素子
３制御回路部
４フリーホイールダイオード

Claims

複数の半導体素子（２）と、
個々の該半導体素子に逆並列接続したフリーホイールダイオード（４）と、
上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路部（３）とを備え、
上記半導体素子には、上アーム側に配された上アーム半導体素子（２_H）と、下アーム側に配された下アーム半導体素子（２_L）とがあり、上記制御回路部によって、互いに並列に接続された複数の上記上アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させると共に、互いに並列に接続された複数の上記下アーム半導体素子を同時にスイッチング動作させるよう構成され、
上記制御回路部は、上記上アーム半導体素子のスイッチング速度（ｄｉ_H／ｄｔ）を、上記下アーム半導体素子のスイッチング速度（ｄｉ_L／ｄｔ）よりも遅くするよう構成されている、電力変換装置（１）。
上記半導体素子を冷却する冷却器（５）を備え、上記上アーム半導体素子は、上記下アーム半導体素子よりも、上記冷却器による冷却効率が高い位置に配されている、請求項１に記載の電力変換装置。
上記半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール（２０）と、該半導体モジュールを冷却する複数の冷却管（５０）とを積層してあり、個々の該冷却管には冷媒（１１）が流れ、上記複数の冷却管によって上記冷却器を構成してあり、上記上アーム半導体素子は上記下アーム半導体素子よりも上記冷媒の上流に配されている、請求項２に記載の電力変換装置。
上記半導体素子を内蔵する半導体モジュールを備え、上記冷却器内に、上記半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる流路（５１）が形成され、上記半導体モジュールを上記流路内に配置してあり、上記上アーム半導体素子は、当該上アーム半導体素子と同一の上記半導体モジュール内に設けられた上記下アーム半導体素子よりも、上記冷媒の上流に配されている、請求項１に記載の電力変換装置。