JP2019134543A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単相又は三相以上の交流電力を出力する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that outputs AC power of a single phase or three or more phases.
この種の電源装置としては、単相又は三相以上の交流電力を出力する電力変換装置を備えている。このインバータ装置は、正極ライン及び負極ライン間に上アームを構成する第1半導体素子と、下アームを形成する第2半導体素子とを直列に接続したレグを2つ又は3つ以上並列に接続されてブリッジ回路を構成している。そして、第1半導体素子及び第2半導体素子の接続点から交流電力の一相分を出力する。
例えば、3相2レベルの電力変換装置では、U相レグからU相出力を、V相レグからV相出力を、W相レグからW相出力を夫々出力するようにしている。
As this type of power supply device, a power converter that outputs single-phase or three-phase or more AC power is provided. In this inverter device, two or three or more legs in which a first semiconductor element constituting an upper arm and a second semiconductor element forming a lower arm are connected in series between a positive electrode line and a negative electrode line are connected in parallel. The bridge circuit is configured. Then, one phase of AC power is output from the connection point between the first semiconductor element and the second semiconductor element.
For example, in a 3-phase 2-level power converter, a U-phase output is output from the U-phase leg, a V-phase output is output from the V-phase leg, and a W-phase output is output from the W-phase leg.
ところで、3相2レベルの電力変換装置では、必要な電流量が多くなると、この電流量を確保するために、U相レグ、V相レグ及びW相レグの夫々を複数のレグを並列に接続した構成としている(例えば、特許文献1参照)。
このような電力変換装置では、正側IGBT及び負側IGBTで構成される複数のレグを相毎に並列に配置し、U相、V相及びW相毎に交流側出力端子を平板状の交流側導体で接続するようにしている。したがって、3相分の交流側導体が3相分並列に配置されている。
By the way, in a three-phase two-level power converter, when a necessary amount of current increases, in order to secure this amount of current, a plurality of legs are connected in parallel to each of the U-phase leg, the V-phase leg, and the W-phase leg. (For example, refer patent document 1).
In such a power conversion device, a plurality of legs composed of a positive-side IGBT and a negative-side IGBT are arranged in parallel for each phase, and an AC-side output terminal is provided for each of the U-phase, V-phase, and W-phase as a flat-plate AC They are connected by side conductors. Therefore, the AC side conductors for three phases are arranged in parallel for three phases.
ところで、上述した特許文献1に記載された先行技術では、相毎に平板状の交流出力側導体を接続するようにしている。このため、交流出力側導体の出力端から第1半導体素子及び第2半導体素子の接続点までのインダクタンスは構造上バラツキが生じる。
ここで、例えば、説明を簡単にするために、図12に示すように、単相の電力変換装置を考え、U相アーム及びX相アームで1つのレグを構成する2in1構成の半導体装置UX1及びUX2とVY1及びVY2を2つずつ並列に配置して交流出力端子ACu1及びACu2と及びACv1及びACv2を平板状の出力導体板Cu及びCvで接続する場合を考える。
By the way, in the prior art described in
Here, for the sake of simplicity, for example, as shown in FIG. 12, a single-phase power conversion device is considered, and a 2-in-1 semiconductor device UX1 in which one leg is constituted by a U-phase arm and an X-phase arm, and Consider a case where UX2 and two VY1 and VY2 are arranged in parallel and the AC output terminals ACu1 and ACu2 and ACv1 and ACv2 are connected by flat output conductor plates Cu and Cv.
このときに、基本周波数の低い例えば商用交流周波数60Hz程度の電力変換装置では、出力導体板Cu及びCvの各素子の交流出力端子ACu1,ACu2及びACv1,ACv2から出力端Ue及びVeまでのインダクタンスを相毎(U又はV)の合計で0.5μH程度の場合、出力導体板Cu及びCvの電圧降下ΔVL′(=ωL×I=2πf×I)は下記のように計算される。ここで、電流Iは、半導体装置UX1、UX2及びVY1,VY2の1装置の出力電流を200Aとすると、2つの半導体装置UX1、UX2及びVY1,VY2が並列に接続されているので、U相及びV相で400Aとなる。
ΔVL′==2×π×60Hz×0.5×10−6×400A≒0.075V
この電圧降下ΔVL′≒0.075Vは出力数百V程度の電力変換装置に対しては特に有為な値ではない。
At this time, in a power converter having a low fundamental frequency, for example, a commercial AC frequency of about 60 Hz, the inductance from the AC output terminals ACu1, ACu2, and ACv1, ACv2 to the output terminals Ue and Ve of each element of the output conductor plates Cu and Cv is set. When the total of each phase (U or V) is about 0.5 μH, the voltage drop ΔVL ′ (= ωL × I = 2πf × I) of the output conductor plates Cu and Cv is calculated as follows. Here, when the output current of one device of the semiconductor devices UX1, UX2, and VY1, VY2 is 200A, the two semiconductor devices UX1, UX2, and VY1, VY2 are connected in parallel. It becomes 400A in the V phase.
ΔVL ′ == 2 × π × 60 Hz × 0.5 × 10 −6 × 400 A≈0.075 V
This voltage drop ΔVL′≈0.075 V is not particularly significant for a power converter having an output of several hundred volts.
一方、基本周波数が10000Hzと高い出力電流の電力変換装置では、出力導体板Cu及びCvの電圧降下は下記式で表される。
ΔVL′=2×π×10000Hz×0.5×10−6×400A=12.6V
この電圧降下ΔVL′=12.6Vは、出力電圧300V程度の電力変換装置に対しては約5%程度となり、電力変換装置の電圧利用率の低下となり、電力変換装置容量の減少要因となっている。
On the other hand, in the power conversion device with a high output current of 10000 Hz at the fundamental frequency, the voltage drop of the output conductor plates Cu and Cv is expressed by the following equation.
ΔVL ′ = 2 × π × 10000 Hz × 0.5 × 10 −6 × 400 A = 12.6V
This voltage drop ΔVL ′ = 12.6 V is about 5% for a power converter having an output voltage of about 300 V, resulting in a decrease in the voltage utilization rate of the power converter and a factor in reducing the capacity of the power converter. Yes.
次に、図13に示すように、U相及びV相でそれぞれ3つの半導体装置UX1〜UX3及び半導体装置VY1〜VY3を並列に接続する場合の電流分担について説明する。
この場合には、基本周波数が例えば商用周波数60Hz程度の出力電流の電力変換装置では、例えば出力導体板Cu及びCvで並列装置間のインダクタンスLu1〜Lu3で差分0.05μHが生じても、この部分での下記で計算される電圧降下ΔVLに対して半導体装置UX1〜3及び半導体装置VY1〜3を構成する半導体素子が例えばIGBTである場合のオン電圧1V(200V/半導体素子)が十分に大きい。
ΔVL=2×π×60Hz×0.05×10−6×200A=3.8mV≪オン電圧
このため、出力導体板Cu及びCvが各並列半導体装置に対して持つインダクタンスのバラツキは並列半導体装置の電流分担には問題とならない。
Next, as shown in FIG. 13, current sharing when the three semiconductor devices UX1 to UX3 and the semiconductor devices VY1 to VY3 are connected in parallel in the U phase and the V phase will be described.
In this case, in a power conversion device with an output current having a fundamental frequency of, for example, a commercial frequency of about 60 Hz, even if a difference of 0.05 μH occurs in the inductances Lu1 to Lu3 between the parallel devices on the output conductor plates Cu and Cv, for example, On the other hand, the ON voltage 1V (200 V / semiconductor element) when the semiconductor elements constituting the semiconductor devices UX1 to 3 and the semiconductor devices VY1 to 3 are IGBTs is sufficiently large with respect to the voltage drop ΔVL calculated below in FIG.
ΔVL = 2 × π × 60 Hz × 0.05 × 10 −6 × 200 A = 3.8 mV << ON voltage For this reason, the variation in inductance of the output conductor plates Cu and Cv with respect to each parallel semiconductor device is different from that of the parallel semiconductor device. There is no problem with current sharing.
一方、基本周波数が例えば10000Hzと高い出力電流の電力変換装置では、例えば、出力導体板Cu及びCvで並列半導体装置間のインダクタンスLu1〜Lu3で差分0.05μHが生じると、半導体装置UX1〜3及び半導体装置VY1〜3を構成する半導体素子がIGBTであるとしたときのオン電圧1V(200A/半導体素子)に対し、この部分での電圧降下ΔVLは下記のように算出される。
ΔVL=2×π×10000Hz×0.05×10−6×200A=0.63V
この電圧降下ΔVL=0.63Vは、半導体素子のオン電圧1Vに対して50%以上となり、大きな影響を与える。
このため、従来は、出力導体板Cu及びCvの電圧降下ΔVLを考慮した並列半導体装置の電流分担で素子取得電流を検討しなければならないという課題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたものであり、インダクタンスを低減させてインダクタンスのバラツキによる電流分担及び電圧降下の影響を低減できる電源装置を提供することを目的としている。
On the other hand, in a power conversion device with an output current as high as 10000 Hz, for example, when a difference of 0.05 μH occurs between the inductances Lu1 to Lu3 between the parallel semiconductor devices on the output conductor plates Cu and Cv, the semiconductor devices UX1 to 3 and The voltage drop ΔVL in this portion is calculated as follows with respect to the on-voltage 1 V (200 A / semiconductor element) when the semiconductor elements constituting the
ΔVL = 2 × π × 10000 Hz × 0.05 × 10 −6 × 200 A = 0.63V
This voltage drop ΔVL = 0.63V is 50% or more with respect to the on-voltage 1V of the semiconductor element, and has a great influence.
For this reason, conventionally, there is a problem that the element acquisition current must be examined by the current sharing of the parallel semiconductor device in consideration of the voltage drop ΔVL of the output conductor plates Cu and Cv.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the problems of the above-described prior art, and an object thereof is to provide a power supply apparatus capable of reducing the inductance and reducing the current sharing and the voltage drop due to the inductance variation. .
上記目的を達成するために、本発明に係る電源装置の一態様は、第1相半導体装置と第2相半導体装置とを並列に配置して構成した半導体装置列を覆うように第1相出力導体板及び第2相出力導体板を互いに離間させて重ねて配置し、第1相出力導体板及び第2相出力導体板は、第1相半導体装置及び第2相半導体装置と対向する位置に開口部を形成した幅広板部と、この幅広板部に連接し出力端子となる幅狭板部を有し、幅広板部の開口部間を電流通路とし、第1相出力導体板は、第1相半導体装置と対向する開口部の幅狭板部とは反対側に第1相半導体装置の第1相交流出力端子と接続する第1端子部を備え、第2相出力導体板は、第2相半導体装置と対向する開口部の幅狭板部とは反対側に第2相半導体装置の第2相交流出力端子と接続する第2端子を備えている。 In order to achieve the above object, one aspect of a power supply device according to the present invention provides a first phase output so as to cover a semiconductor device row configured by arranging a first phase semiconductor device and a second phase semiconductor device in parallel. The conductor plate and the second phase output conductor plate are arranged to be spaced apart from each other, and the first phase output conductor plate and the second phase output conductor plate are located at positions facing the first phase semiconductor device and the second phase semiconductor device. A wide plate portion having an opening portion and a narrow plate portion connected to the wide plate portion and serving as an output terminal, a current path is formed between the openings of the wide plate portion, and the first phase output conductor plate is The first terminal portion connected to the first phase AC output terminal of the first phase semiconductor device is provided on the opposite side of the narrow plate portion of the opening facing the one phase semiconductor device, and the second phase output conductor plate is The second phase AC output terminal of the second phase semiconductor device is connected to the opposite side of the narrow plate portion of the opening facing the two phase semiconductor device. And a second terminal.
本発明の一態様によれば、第1相半導体装置と第2相半導体装置とを並列に配置してこれらを覆うように第1相出力導体板及び第2相出力導体板を重ね合わせて配置することにより、第1相出力導体板及び第2相出力導体板間での相互誘導効果によってインダクタンスを打ち消すことができる。したがって、第1相出力導体板及び第2相出力導体板部分での電圧降下及び電流分担の影響を低減させて電力変換装置の利用率改善を行うことができる。 According to one aspect of the present invention, the first-phase semiconductor device and the second-phase semiconductor device are arranged in parallel and the first-phase output conductor plate and the second-phase output conductor plate are arranged so as to cover them. By doing so, the inductance can be canceled by the mutual induction effect between the first phase output conductor plate and the second phase output conductor plate. Therefore, it is possible to reduce the influence of voltage drop and current sharing in the first phase output conductor plate and the second phase output conductor plate portion, and improve the utilization factor of the power converter.
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものである。本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. The technical idea of the present invention does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of the component parts as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
以下、本発明に係る電源装置の一実施形態について単相電力変換装置を備える場合を例として図面を参照して説明する。
電源装置10は、図1に示すように、U相を構成する第1相半導体装置UXと、V相を構成する第2相半導体装置VYとを備えている。第1相半導体装置UXは、2つの半導体装置UX1及びUX2を有する。同様に、第2相半導体装置VYも2つの半導体装置VY1及びVY2を有する。
これら半導体装置UX1,UX2及びVY1,VY2は、上アームを構成する例えばIGBTで構成されるパワー半導体素子と、下アームを構成する同様にIGBTで構成されるパワー半導体素子とが直列にトーテムポール接続されて内蔵された所謂2in1構成を有する。半導体装置UX1、UX2及びVY1、VY2は、図1〜図3に示すように、上面に交流出力端子ACu1、ACu2及びACv1、ACv2と、正極端子DCpと、負極端子DCnとがその順に所定間隔を保って一列に突出形成されている。
Hereinafter, an embodiment of a power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where a single-phase power conversion device is provided.
As illustrated in FIG. 1, the power supply device 10 includes a first phase semiconductor device UX that forms a U phase and a second phase semiconductor device VY that forms a V phase. The first phase semiconductor device UX has two semiconductor devices UX1 and UX2. Similarly, the second phase semiconductor device VY also includes two semiconductor devices VY1 and VY2.
In these semiconductor devices UX1, UX2 and VY1, VY2, a power semiconductor element composed of, for example, an IGBT constituting an upper arm and a power semiconductor element composed of an IGBT, which similarly constitutes a lower arm, are connected in series by a totem pole. It has a so-called 2-in-1 configuration built in. As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor devices UX1, UX2, and VY1, VY2 have AC output terminals ACu1, ACu2, ACv1, ACv2, a positive terminal DCp, and a negative terminal DCn on the upper surface at predetermined intervals in this order. It is formed so as to protrude in a row.
そして、第1相半導体装置UXの半導体装置UX1と第2相半導体装置VYの半導体装置VY1とが上面を上方に向け、且つ予め設定された絶縁距離を保って並列に配置されて半導体装置列L1が構成されている。同様に、第1相半導体装置UXの半導体装置UX2と第2相半導体装置VYの半導体装置VY2とが予め設定された絶縁距離を保って並列に配置されて半導体装置列L2が構成されている。
半導体装置列L1及びL2は、半導体装置UX1及びVY1間の絶縁距離と等しい絶縁距離が設けられて並列に配置されている。したがって、半導体装置UX1、VY1、UX2及びVY2が、その順に各半導体装置の交流出力端子ACu1〜ACv2、正極端子DCp、負極端子DCnの配列方向と直交する方向に絶縁距離を保って整列されている。
The semiconductor device UX1 of the first phase semiconductor device UX and the semiconductor device VY1 of the second phase semiconductor device VY are arranged in parallel with their upper surfaces facing upward and maintaining a preset insulation distance. Is configured. Similarly, the semiconductor device row L2 is configured by arranging the semiconductor device UX2 of the first phase semiconductor device UX and the semiconductor device VY2 of the second phase semiconductor device VY in parallel while maintaining a predetermined insulation distance.
The semiconductor device rows L1 and L2 are arranged in parallel with an insulation distance equal to the insulation distance between the semiconductor devices UX1 and VY1. Therefore, the semiconductor devices UX1, VY1, UX2, and VY2 are aligned in that order in the direction orthogonal to the arrangement direction of the AC output terminals ACu1 to ACv2, the positive electrode terminal DCp, and the negative electrode terminal DCn of each semiconductor device. .
これら半導体装置列L1及びL2の上方には、各端子ACu1〜ACv2、DCp及びDCnと対向して第1相出力導体板11と第2相出力導体板12とが例えば第1相出力導体板11を上方とし、第2相出力導体板12を下方とする関係で予め設定された絶縁距離を保って配置されている。
第1相出力導体板11及び第2相出力導体板12の夫々は、図6及び図7に示すように、半導体装置列L1及びL2を覆う大きさに設定された幅広板部21と、この幅広板部21の中央部に連接された出力端子となる幅狭板部22とでT字状に構成されている。幅広板部21には、半導体装置UX1、VY1、UX2及びVY2に対向する位置に、これら半導体装置UX1、VY1、UX2及びVY2の上面形状と略等しい形状の開口部23a〜23dが貫通して形成されている。開口部23a及び23b間に電流通路24aが形成され、開口部23b及び23c間に電流通路24bが形成され、開口部23c及び23d間に電流通路24cが形成されている。
Above the semiconductor device rows L1 and L2, a first phase
As shown in FIGS. 6 and 7, each of the first phase
また、幅広板部21には、開口部23a〜23dの整列方向の両端部に電流抑制部25a及び25bが形成されている。これら電流抑制部25a及び25bは、断面積が電流通路24a〜24cの断面積に比較して1/6程度と十分小さく設定され、流れる電流を制限している。
この電流抑制部25a及び25bは、幅狭の帯状領域とする場合に限らず、幅広の帯状領域として、開口部23a及び23dに対向する側縁に外周側から開口部23a及び23dに向かう又はその逆方向に向かう切欠を設けるようにしてもよい。さらには、開口部23a及び23dに対向する任意の位置に切断部を設けて開路し、電流を遮断するようにしてもよい。
The
The current suppressing
そして、第1相出力導体板11には、半導体装置UX1及びUX2に対向する開口部23a及び23cの幅狭板部22とは反対側における中央部から開口部23a及び23c内に延長し、且つ半導体装置UX1及びUX2の交流出力端子ACu1及びACu2に接触するように下方に延長する第1端子26が形成されている。
また、第2相出力導体板12には、半導体装置VY1及びVY2に対向する開口部23b及び23dの幅狭板部22とは反対側における中央部から開口部23b及び23d内に延長し、且つ半導体装置VY1及びVY2の交流出力端子ACv1及びACv2に接触するように下方に延長する第2端子27が形成されている。
そして、第1相出力導体板11の第1端子26が、図4に示すように、第1相出力導体板11の開口部23a及び23cを通じて半導体装置UX1及びUX2の交流出力端子ACu1及びACu2にネジで接合されている。
また、第2相出力導体板12の第2端子27が、図5に示すように、直接半導体装置VY1及びVY2の交流出力端子ACv1及びACv2にネジで接合されている。
The first phase
Further, the second phase
Then, the
Further, as shown in FIG. 5, the
次に、上記実施形態の電気的接続関係について図8,図9を伴って説明する。
半導体装置UX1、UX2及びVY1、VY2は、図8に示すように、上アームを形成する例えばIGBTで構成されたパワースイッチング半導体素子Q1及び下アームを形成する例えばIGBTで構成されたパワースイッチング半導体素子Q2が直列にトーテムポール接続されている。各パワースイッチング半導体素子Q1及びQ2には夫々フリーホイーリングダイオードD1及びD2が逆方向接続されている。
そして、半導体装置UX1を代表として説明すると、パワースイッチング半導体素子Q1及びQ2の接続点が交流出力端子ACu1に接続され、パワースイッチング半導体素子Q1のコレクタが正極端子DCpに接続され、パワースイッチング半導体素子Q2のエミッタが負極端子DCnに接続されている。
Next, the electrical connection relationship of the above embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8, the semiconductor devices UX1, UX2, and VY1, VY2 are, for example, a power switching semiconductor element Q1 formed of an IGBT forming an upper arm and a power switching semiconductor element formed of an IGBT forming a lower arm. Q2 is totem-pole connected in series. Free wheeling diodes D1 and D2 are connected in reverse direction to the power switching semiconductor elements Q1 and Q2, respectively.
The semiconductor device UX1 will be described as a representative. The connection point of the power switching semiconductor elements Q1 and Q2 is connected to the AC output terminal ACu1, the collector of the power switching semiconductor element Q1 is connected to the positive terminal DCp, and the power switching semiconductor element Q2 Are connected to the negative terminal DCn.
交流出力端子ACu1は第1相出力導体板11に接続され、正極端子DCp及び負極端子DCnは直流電力が供給される正極ラインLp及び負極ラインLnに個別に接続されている。
同様に、半導体装置UX2及びVY1、VY2の正極端子DCp及び負極端子DCnが半導体装置UX1と並列に正極ラインLp及び負極ラインLn間に接続され、半導体装置UX2の交流出力端子ACu2が第1相出力導体板11に接続され、半導体装置VY1及びVY2の交流出力端子ACv1及びACv2が第2相出力導体板12に接続されて電力変換装置としてのインバータ装置が構成されている。
The AC output terminal ACu1 is connected to the first phase
Similarly, the positive electrode terminal DCp and the negative electrode terminal DCn of the semiconductor devices UX2 and VY1, VY2 are connected in parallel with the semiconductor device UX1 between the positive electrode line Lp and the negative electrode line Ln, and the AC output terminal ACu2 of the semiconductor device UX2 is the first phase output. An inverter device as a power converter is configured by connecting to the
次に、上記実施形態の動作を説明する。
半導体装置UX1、UX2の上アームのゲート端子にPWM信号を入力するとともに、半導体装置VY1、VY2の下アームのゲート端子にオン信号を入力して第1相出力導体板11から交流出力の正の半サイクル分を出力する。次いで、半導体装置UX1、UX2の下アームのゲート端子にPWM信号を入力するとともに、半導体装置VY1、VY2の上アームのゲート端子にオン信号を入力して第2相出力導体板12から交流出力の負の半サイクル分を出力する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
A PWM signal is input to the gate terminals of the upper arms of the semiconductor devices UX1 and UX2, and an ON signal is input to the gate terminals of the lower arms of the semiconductor devices VY1 and VY2, and a positive AC output is output from the first phase
このとき、出力極性が異なる第1相出力導体板11と第2相出力導体板12とが所定の絶縁距離を保って平行に配置されているとともに、第1相出力導体板11及び第2相出力導体板12に半導体装置UX1、VY1、UX2及びVY2に対応する開口部23a〜23dが形成されている。このため、第1相出力導体板11の開口部間に形成された電流通路24a〜24cが第2相出力導体板12の開口部間に形成された電流通路24a〜24cと上下方向で重なる。
そして、第1相出力導体板11及び第2相出力導体板12の半導体装置UX1、UX2及びVY1、VY2に接続される第1端子26及び第2端子27が開口部23a〜23dの幅狭板部22とは反対側に形成されている。このため、第1相出力導体板11及び第2相出力導体板12を流れる電流は、図9に示すように、第1端子26及び第2端子27から電流通路24a〜24cを通り、幅狭板部22で合流され,この幅狭板部22から出力される。
At this time, the first phase
The
このとき、第1相出力導体板11及び第2相出力導体板12の単体では、電流通路24bを通る電流は幅狭板部22に最短距離で流れるが、電流通路24a及び24bを通る電流は電流通路24bを電流に対して距離が長くなる。このため、インダクタンスは電流路の長さに比例することから電流通路24a及び24cを通る電流のインダクタンスLa及びLcは、中央の電流通路24bを通る電流のインダクタンスLbに対して大きくなり、インダクタンスにバラツキを生じるのは従来例と同様である。
At this time, in the simple substance of the first phase
しかしながら、本実施形態では、第1相出力導体板11と第2相出力導体板12とが重ね合わされていることから、相互誘導効果によってインダクタンスを低減させることができる。すなわち、図9に示すように、単体ではインダクタンスが大きい電流通路24aを流れる電流についてのインダクタンスLaは、第1相出力導体板11の電流路のインダクタンスをLu1とし、第2相出力導体板12の電流路のインダクタンスをLv1とすると、
La=Lu1+Lv1−2Mu1v1
で表される。ここで、Mu1v1は相互誘導によって生じる相互インダクタンスである。このため、インダクタンスLaは、相互インダクタンスMu1v1によってインダクタンスLu1及びLv1を打ち消して略零まで減少される。
However, in this embodiment, since the first phase
La = Lu1 + Lv1-2Mu1v1
It is represented by Here, Mu1v1 is a mutual inductance caused by mutual induction. For this reason, the inductance La is reduced to substantially zero by canceling out the inductances Lu1 and Lv1 by the mutual inductance Mu1v1.
同様に、単体ではインダクタンスが大きい電流通路24cを流れる電流についてのインダクタンスLcは、第1相出力導体板11の電流路のインダクタンスをLu2とし、第2相出力導体板12の電流路のインダクタンスをLv2とすると、
Lc=Lu2+Lv2−2Mu2v2
で表される。ここで、Mu2v2は相互誘導によって生じる相互インダクタンスである。このため、インダクタンスLcは、相互インダクタンスMu2v2によってインダクタンスLu2及びLv2を打ち消して略零まで減少される。
Similarly, the inductance Lc for the current flowing through the
Lc = Lu2 + Lv2-2Mu2v2
It is represented by Here, Mu2v2 is a mutual inductance generated by mutual induction. For this reason, the inductance Lc is reduced to substantially zero by canceling out the inductances Lu2 and Lv2 by the mutual inductance Mu2v2.
さらに、幅狭板部22を通って出力端に流れる電流についてのインダクタンスLdは、第1相出力導体板11の幅狭板部22のインダクタンスをLuとし、第2相出力導体板12の幅狭板部22のインダクタンスタをLvとすると、
Ld=Lu+Lv−2Muv
で表される。ここで、Muvは相互誘導によって生じる相互インダクタンスである。このため、幅狭板部22でのインダクタンスLdは、相互インダクタンスMuvによって打ち消して略零まで減少される。
Further, the inductance Ld of the current flowing through the
Ld = Lu + Lv-2Muv
It is represented by Here, Muv is a mutual inductance caused by mutual induction. For this reason, the inductance Ld in the
このように、単体の出力導体板11及び12では、インダクタンスが大きくなる電流通路24a及び24b及び幅狭板部22で相互誘導効果を発揮して、インダクタンスを略零まで減少させることができる。また、電流通路24bのインダクタンスについても相互誘導効果によりインダクタンスを略零まで減少される。
このように、上記実施形態では、異なる相を構成する半導体装置同士を並列に配置し、各相の出力導体板を重ねた構造としたことで、重なり合う出力導体板の相互誘導効果で導体板のインダクタンスを打ち消すことができる。このため、各半導体装置から出力導体板の出力端までのインダクタンスでの電圧降下を減少させることができる。
As described above, the single
As described above, in the above embodiment, the semiconductor devices constituting different phases are arranged in parallel, and the output conductor plates of the respective phases are overlapped. Inductance can be canceled out. For this reason, the voltage drop by the inductance from each semiconductor device to the output end of the output conductor plate can be reduced.
また、基本周波数の高い(例えば周波数10000Hz)出力電流のインバータ装置でも、第1相出力導体板11及び第2相出力導体板12でのインダクタンスが略零となるので、電圧降下ΔVL=ωL×Iの影響を小さなものとすることができる。したがって、並列接続される半導体装置の電流分担が改善される。
よって、並列接続する半導体装置の電流分担を改善し、且つ、インバータ装置で構成される電力変換装置の出力導体板での電圧降下を改善することができ、電力変換装置の利用率を向上させることができる。
Even in an inverter device with an output current having a high fundamental frequency (for example, a frequency of 10000 Hz), the inductance in the first phase
Therefore, the current sharing of the semiconductor devices connected in parallel can be improved, and the voltage drop at the output conductor plate of the power conversion device constituted by the inverter device can be improved, thereby improving the utilization rate of the power conversion device. Can do.
また、各相出力導体板11及び12の外側の開口部23a及び23dの外側に電流抑制部25a及び25bを形成したので、幅広板部21の半導体装置の整列方向の両端側に流れる電流を抑制して電流通路を制限することができ、より距離が長くなって大きなインダクタンスが発生することを抑制できる。
なお、上記実施形態では、単相インバータ装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図10に示す三相インバータ装置にも本発明を適用することができる。
Further, since the current suppressing
In addition, although the case where this invention was applied to the single phase inverter apparatus was demonstrated in the said embodiment, it is not limited to this, This invention can be applied also to the three phase inverter apparatus shown in FIG. .
すなわち、第1相半導体装置UX、第2相半導体装置VY及び第3相半導体装置WZを、例えば2in1構成の半導体装置UX1、UX2、VY1、VY2、WZ1及びWZ2の2つずつで構成している。そして、相の異なる半導体装置を並列に配置して半導体装置列を形成し、この半導体装置列を並列に配置している。
これら半導体装置列上に、第1相出力導体板11、第2相出力導体板12及び第3相出力導体板13を上から順に所定の絶縁距離を保って配置している。各相出力導体板11、12及び13は、半導体装置UX1、VY1、WZ1、UX2、VY2及びWZ2の全て覆う幅広板部21と、この幅広板部21と連接して出力端子となる幅狭板部22とでT字状に形成されている。
That is, the first-phase semiconductor device UX, the second-phase semiconductor device VY, and the third-phase semiconductor device WZ are configured by two semiconductor devices UX1, UX2, VY1, VY2, WZ1, and WZ2 each having, for example, a 2-in-1 configuration. . Then, semiconductor devices having different phases are arranged in parallel to form a semiconductor device row, and the semiconductor device rows are arranged in parallel.
On these semiconductor device rows, a first phase
幅広板部21には、半導体装置UX1、VY1、WZ1、UX2、VY2及びWZ2に対向する位置に開口部23a〜23fが形成されている。第1相出力導体板11には、開口部23a及び23dの幅狭板部22とは反対側に半導体装置UX1及びUX2の交流出力端子ACu1及びACu2に接続する第1端子26が形成されている。第2相出力導体板12には、開口部23b及び23eの幅狭板部22とは反対側に半導体装置VY1及びVY2の交流出力端子ACv1及びACv2に接続する第2端子27が形成されている。第3相出力導体板13には、開口部23c及び23fの幅狭板部22とは反対側に半導体装置WZ1及びWZ2の交流出力端子ACw1及びACw2に接続する第3端子28が形成されている。
In the
また、幅広板部21の開口部23a及び23fの外側に電流抑制部25a及び25bが形成されている。
この三相インバータ装置を有する電源装置でも、相の異なる半導体装置を並列に配置して形成した半導体装置列を並列に配置し、これらを覆うように、第1相出力導体板11、第2相出力導体板12及び第3相出力導体板13を重ねて配置している。このため、各相出力導体板11、12及び13に120度位相の異なる交流電流が流れることにより、相互誘導効果を発揮して、インダクタンスを打ち消して減少させることができる。したがって、各半導体装置から出力導体板の出力端までのインダクタンスでの電圧降下を減少させることができるとともに、並列接続される半導体装置の電流分担が改善される。よって、三相インバータ装置で構成される電力変換装置の利用効率を向上させることができる。
Further, current suppressing
Even in the power supply device having the three-phase inverter device, the first phase
また、幅広板部21の半導体装置の整列方向の両端に電流抑制部25a及び25bを設けているので、幅広板部21の両端を流れる電流によって大きなインダクタンスが発生することを抑制できる。なお、四相以上のインバータ装置を有する電源装置にも本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、第1相半導体装置UXと第2相半導体装置VYとを一列に配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図11に示すように、第1相出力導体板11と2相出力導体板12とを所定の絶縁距離を保って対向して配置し、第1相出力導体板11と対向するように第1相半導体装置UXを構成する半導体装置UX1及びUX2を配置し、第2相出力導体板12と対向するように第2相半導体装置VYを構成する半導体装置VY1及びVY2を配置するようにしてもよい。
Moreover, since the current suppressing
In the above embodiment, the case where the first phase semiconductor device UX and the second phase semiconductor device VY are arranged in a row has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. A semiconductor device in which the phase
また、上記実施形態では、第1相半導体装置UX及び第2相半導体装置VYをそれぞれ2つの半導体装置XU1、XU2及びVY1、VY2を並列に接続する場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、第1相半導体装置UX及び第2相半導体装置VYを1つの半導体装置で構成する場合や3つ以上の半導体装置を並列に接続する場合でも本発明を適用することができる。 Further, in the above embodiment, the case where the first phase semiconductor device UX and the second phase semiconductor device VY are connected to the two semiconductor devices XU1, XU2, VY1, and VY2 in parallel has been described. However, the present invention is not limited to the above-described configuration, and the first phase semiconductor device UX and the second phase semiconductor device VY are configured by one semiconductor device, or three or more semiconductor devices are connected in parallel. Even in this case, the present invention can be applied.
また、上記実施形態では、第1相半導体装置UXを構成する半導体装置と第2相半導体装置VYを構成する半導体装置とを並列に配置した半導体装置列を順次配置して第1相半導体装置UXを構成する半導体装置と第2相半導体装置を構成する半導体装置とを交互に配置した場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、例えば半導体装置UX1及び半導体装置VY1を順に配置した半導体装置列と、逆に半導体装置VY2及び半導体装置UX2を順に配置した半導体装置列とを順に並列に配置するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、半導体装置UX1〜VY2として2in1構成の半導体装置を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、スイッチング半導体素子を1つ内蔵する1in1構成の半導体装置を直列に接続するようにしてもよい。
In the above embodiment, the first phase semiconductor device UX is formed by sequentially arranging the semiconductor device rows in which the semiconductor devices constituting the first phase semiconductor device UX and the semiconductor devices constituting the second phase semiconductor device VY are arranged in parallel. The case where the semiconductor device constituting the semiconductor device and the semiconductor device constituting the second phase semiconductor device are alternately arranged has been described. However, the present invention is not limited to the above configuration, and for example, a semiconductor device row in which the semiconductor device UX1 and the semiconductor device VY1 are arranged in order, and conversely, a semiconductor device row in which the semiconductor device VY2 and the semiconductor device UX2 are arranged in order. May be arranged in parallel.
Moreover, although the case where the semiconductor device of 2in1 structure was applied as the semiconductor devices UX1-VY2 was demonstrated in the said embodiment, it is not limited to this, The semiconductor device of 1in1 structure which contains one switching semiconductor element is not limited to this. You may make it connect in series.
10…電源装置、UX…第1相半導体装置、UX1、UX2…半導体装置、VY…第2相半導体装置、VY1、VY2…半導体装置、WZ…第3相半導体装置、WZ1、WZ2…半導体装置、L1、L2…半導体装置列、ACu1〜ACv2…交流出力端子、DCp…正極端子、DCn…負極端子、11…第1相出力導体板、12…第2相出力導体板、13…第3相出力導体板、21…幅広板部、22…幅狭板部、23a〜23f…開口部、24a〜24e…電流通路、25a、25b…電流抑制部、26…第1端子、27…第2端子、28…第3端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply device, UX ... First phase semiconductor device, UX1, UX2 ... Semiconductor device, VY ... Second phase semiconductor device, VY1, VY2 ... Semiconductor device, WZ ... Third phase semiconductor device, WZ1, WZ2 ... Semiconductor device, L1, L2 ... Semiconductor device row, ACu1-ACv2 ... AC output terminal, DCp ... Positive electrode terminal, DCn ... Negative electrode terminal, 11 ... First phase output conductor plate, 12 ... Second phase output conductor plate, 13 ... Third phase output Conductor plate, 21: Wide plate portion, 22: Narrow plate portion, 23a-23f ... Opening portion, 24a-24e ... Current path, 25a, 25b ... Current suppression portion, 26 ... First terminal, 27 ... Second terminal, 28 ... Third terminal
Claims (7)
前記第1相出力導体板及び前記第2相出力導体板は、前記第1相半導体装置及び前記第2相半導体装置と対向する位置に開口部を形成した幅広板部と、該幅広板部に連接し出力端子となる幅狭板部を有し、前記幅広板部の前記開口部間を電流通路とし、
前記第1相出力導体板は、前記第1相半導体装置と対向する前記開口部の前記幅狭板部とは反対側に当該第1相半導体装置の第1相交流出力端子と接続する第1端子部を備え、
前記第2相出力導体板は、前記第2相半導体装置と対向する前記開口部の前記幅狭板部とは反対側に当該第2相半導体装置の第2相交流出力端子と接続する第2端子を備えた電源装置。 The first phase output conductor plate and the second phase output conductor plate are arranged so as to be spaced apart from each other so as to cover a semiconductor device row configured by arranging the first phase semiconductor device and the second phase semiconductor device in parallel.
The first phase output conductor plate and the second phase output conductor plate include a wide plate portion in which an opening is formed at a position facing the first phase semiconductor device and the second phase semiconductor device, and the wide plate portion. It has a narrow plate portion that is connected and becomes an output terminal, and a current path is formed between the openings of the wide plate portion
The first phase output conductor plate is connected to a first phase AC output terminal of the first phase semiconductor device on a side opposite to the narrow plate portion of the opening facing the first phase semiconductor device. With a terminal,
The second phase output conductor plate is connected to a second phase AC output terminal of the second phase semiconductor device on a side opposite to the narrow plate portion of the opening facing the second phase semiconductor device. A power supply with terminals.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002044960A (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-08 | Hitachi Ltd | Power converter |
JP2017118693A (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 高周波熱錬株式会社 | Power supply device for induction heating |
-
2018
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002044960A (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-08 | Hitachi Ltd | Power converter |
JP2017118693A (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 高周波熱錬株式会社 | Power supply device for induction heating |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019201510A (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Electric power conversion system |
JP2021164242A (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 株式会社デンソー | Power conversion device |
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