JP2020156304A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主回路部を構成する並列接続された各半導体モジュールのゲート電流のアンバランスに起因して発生する半導体モジュールの特性変化や損壊を防止可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１は、各半導体（ＩＧＢＴ）モジュール１６Ａ、１６Ｂをオン／オフ駆動するゲート駆動回路３と、半導体モジュールごとにそれぞれ設けられ、当該半導体モジュールと、ゲート駆動回路３又は他の半導体モジュールとの間を接続するオフ動作時用の第１のゲート配線１７Ａとを設け、オフ動作時における各半導体モジュール１６Ａ、１６Ｂのゲート電流の値が同じ値となるように、ゲート閾値電圧が低い半導体モジュールほど、よりインピーダンスが低い第１のゲート配線１７Ａでゲート駆動回路３又は他の半導体モジュールと接続する。【選択図】図１

Description

本発明は電力変換装置に関し、例えば、複数のパワー半導体モジュールを並列接続した主回路部を有する高耐圧及び大電流用の電力変換装置に適用して好適なものである。

近年、鉄道用、鉄鋼用及び風力発電用の電力変換装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの複数のパワー半導体モジュールを並列接続して構成され、これら並列接続した半導体モジュールを同時にスイッチング駆動するようにして容量を増大化させている。

ところで、この種の電力変換装置では、並列接続された複数の半導体モジュール間のゲート閾値電圧の差や、主回路インダクタンスの性能のばらつきにより、これらの半導体モジュールのスイッチング動作のタイミングが異なる場合があり、このような場合に電流アンバランスが発生する。

そして電流アンバランスが発生した場合、並列接続された複数の半導体モジュールのうち、最も早く通電オンした半導体モジュールに電流が集中し、この結果としてその半導体モジュールの特性が変化したり、その半導体モジュールが損壊するおそれがあった。

このような問題を解決するための方法として、例えば特許文献１には、主回路部の半導体モジュールに着目し、ブスバーのインダクタンスと半導体モジュールの閾値電圧との関係や、ｄｉ／ｄｔの立ち上がりを調整することにより、かかる電流アンバランスを低減させる方法が開示されている。

特開２０１７−１６３０１６号公報

しかしながら、かかる特許文献１に開示された方法は、半導体モジュールのオン動作時の電流アンバランスの低減には有効であるものの、半導体モジュールのオフ動作時の電流アンバランスの低減には効果がないという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、並列接続された複数の半導体モジュールのオフ動作時の電流アンバランスに起因する半導体モジュールの特性変化及び損壊を防止し得る電力変換装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、並列接続された複数の半導体モジュールから主回路部が構成される電力変換装置において、前記主回路部の各前記半導体モジュールをオン／オフ駆動するゲート駆動回路と、各前記半導体モジュールごとにそれぞれ設けられ、当該半導体モジュールと、前記ゲート駆動回路又は他の前記半導体モジュールとの間を接続するオフ動作時用の第１のゲート配線とを設け、オフ動作時における各前記半導体モジュールのゲート電流の値が同じ値となるように、ゲート閾値電圧が低い前記半導体モジュールほどよりインピーダンスが低い前記第１のゲート配線で前記ゲート駆動回路又は他の前記半導体モジュールと接続するようにした。

本発明の電力変換装置によれば、オフ動作時における各半導体モジュールのゲート電流にアンバランスが生じることを防止できる。

本発明によれば、主回路部を構成する各半導体モジュールのゲート電流のアンバランスに起因して１つの半導体モジュールにオフ動作時に電流が集中することによって発生する当該半導体モジュールの特性変化や損壊を有効に防止することができる。

第１の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す回路図である。 （Ａ−１）及び（Ａ−２）はＩＧＢＴモジュールに関する理想的な各種波形を表す波形図であり、（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）はＩＧＢＴモジュールの現実の各種波形を表す波形図である。 主回路部が３つのＩＧＢＴモジュールから構成される場合における電力変換装置の構成例を示す回路図である。 第２の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す回路図である。 他の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す回路図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体として本実施の形態による電力変換装置を示す。この電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換する主回路部２と、主回路部２を駆動制御するゲート駆動回路３とを備えて構成される。

ゲート駆動回路３は、後述する主回路部２の第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂをオン／オフ駆動する駆動装置である。ゲート駆動回路３は、直列接続されたｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０及びｐ型ＭＯＳＦＥＴ１１を備え、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０に正電圧用電源１２が接続されると共に、ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１１に負電圧用電源１３が接続されて構成される。

またｎ型ＭＯＳＦＥＴ１０及びｐ型ＭＯＳＦＥＴ１１の各ゲート端子はそれぞれアンプ１４に接続されており、このアンプ１４を介してパルス信号がｐ型ＭＯＳＦＥＴ１０及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１の各ゲート端子にそれぞれ印加される。これによりｐ型ＭＯＳＦＥＴ１０及びｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１は、このパルス信号に基づいてスイッチング動作を実行し、かくして得られたスイッチングパルスがゲート抵抗１５を解して主回路部２に出力される。

主回路部２は、並列接続された第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂから構成される。そして第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート端子は第１のゲート配線１７Ａを介してゲート抵抗１５と接続され、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート端子は第２のゲート配線１７Ｂを介して第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート端子と接続されている。また第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂの共通接続された各コレクタＣには変換対象の電圧が印加され、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂの共通接続された各エミッタＥは接地されている。

これにより主回路部２においては、ゲート駆動回路３からゲート抵抗１５を介して第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート端子にそれぞれ与えられるスイッチングパルスに基づいて第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂがスイッチング動作を実行し、これにより第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのコレクタに印加される電力を直流から交流に変換し得るようになされている。

図２は、ＩＧＢＴモジュールの各種波形を示す。図２（Ａ−１）は、ＩＧＢＴモジュールのオフ動作時における理想的なゲート電圧（オン／オフ動作し始める電圧）Ｖｇ、コレクタ電圧Ｖｃｅ、コレクタ電流Ｉｃ及びターンオフ損失Ｅｏｆｆの波形を示し、図２（Ａ−２）は、ＩＧＢＴモジュールのオン動作時における理想的なゲート電圧Ｖｇ、コレクタ電圧Ｖｃｅ、コレクタ電流Ｉｃ及びターンオン損失Ｅｏｎの波形を示す。

また図２（Ｂ−１）は、図１の電力変換装置１における第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのオフ動作時におけるゲート電圧Ｖｇ、コレクタ電圧Ｖｃｅ、コレクタ電流Ｉｃ及びターンオフ損失Ｅｏｆｆの波形の一例を示し、図２（Ａ−２）は、かかる電力変換装置１における第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのオフ動作時におけるゲート電圧Ｖｇ、コレクタ電圧Ｖｃｅ、コレクタ電流Ｉｃ及びターンオフ損失Ｅｏｎの波形の一例を示す。図２（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）において、実線は一方、破線は他方の第１又は第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ対応する。

ここで、ＩＧＢＴモジュールのコレクタ電流Ｉｃ及びゲート電圧Ｖｇの間には、次式

の関係があることが知られている。なお（１）式において、ｂは係数であり、Ｖｔｈは、そのＩＧＢＴモジュールのゲート閾値電圧である。

この（１）式からも明らかなように、ＩＧＢＴモジュールのコレクタ電流Ｉｃは、ゲート電圧Ｖｇと、そのＩＧＢＴモジュールのゲート閾値電圧の値に依存している。このため本実施の形態の電力変換装置１において、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電圧Ｖｇがアンバランスである場合、これら第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのコレクタ電流Ｉｃ、つまり第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂに流れ込む電流にアンバランスが生じる。

ここで、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのオフ動作時のゲート電圧Ｖｇ１及びゲート電流Ｉｇ１の関係は、第１のゲート配線１７ＡのインピーダンスをＲ１Ａ（図１参照）、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート閾値電圧をＶｔｈ１として、以下の（２）式で表すことができる。

また、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのオフ動作時のゲート電圧Ｖｇ２及びゲート電流Ｉｇ２の関係は、第２のゲート配線１７ＢのインピーダンスをＲ１Ｂ（図１参照）、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート閾値電圧をＶｔｈ２として、以下の（３）式で表すことができる。

従って、例えば、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２を−15〔Ｖ〕、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電流Ｉｇ１，Ｉｇ２を４〔Ａ〕、ゲート抵抗１５の抵抗値Ｒｇと、第１のゲート配線１７ＡのインピーダンスＲ１Ａとの和を６〔Ω〕、第２のゲート配線１７ＢのインピーダンスＲ１Ｂを0.1〔Ω〕とすると、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート閾値電圧Ｖｔｈ１は９〔Ｖ〕、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート閾値電圧Ｖｔｈ２は9.1〔Ｖ〕となる。

このような条件の下では、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂがオフする際に、ゲート閾値電圧Ｖｔｈが大きい第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂが最初にオフするために、その後、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａがオフするまでの間、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ｂに変換対象の全電流が流れ込み、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ｂの特性が変化したり、最悪の場合には第１のＩＧＢＴモジュール１６Ｂが損壊するおそれがある。

そこで本実施の形態の電力変換装置１では、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのうち、ゲート閾値電圧が低い方（以下、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａとする）が物理的にゲート駆動回路３により近い位置に配置されている。

また、本電力変換装置１では、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート電流Ｉｇ１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート電流Ｉｇ２の値が同じとなるように、第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７ＢのインピーダンスＲ１Ａ，Ｒ１Ｂが設定されている。

この場合において、本実施の形態では、第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７Ｂとして同一の電気的特性を有する例えばブスバーが用いられており、これら第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７Ｂの長さをそれぞれ調整することで、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート電流Ｉｇ１及び第２のＩＧＢＴモジュールのゲート電流Ｉｇ２が同じ値となるように、第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７ＢのインピーダンスＲ１Ａ，Ｒ１Ｂがそれぞれ設定されている。

このような構成の本実施の形態の電力変換装置１によれば、オフ動作時の第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７Ｂのゲート電流Ｉｇのアンバランスを抑制することができるため、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのオフ動作時にこれら第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのうちのいずれか一方に電流が集中することを有効に防止することができ、かくして第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂの特性変化や損壊を有効に防止することができる。

なお図１との対応部分に同一符号を付した図３に、３つのＩＧＢＴモジュール（第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ）を並列接続することにより主回路部２１を構成する場合の電力変換装置２０の構成例を示す。この電力変換装置２０では、ゲート閾値電圧が順番に小さい第１、第２及び第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃがこの順番でゲート駆動回路３から物理的に順次離れていくように配置され、第３のＩＧＢＴモジュール１６Ｃのゲート端子が第３のゲート配線１７Ｃを介して第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート端子と接続されている。

そして電力変換装置２０においては、オフ動作時における第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート電流Ｉｇ１、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート電流Ｉｇ２及び第３のＩＧＢＴモジュール１６Ｃのゲート電流Ｉｇ３がそれぞれ同じ値となるように、第１〜第３のゲート配線１７Ａ〜１７ＣのインピーダンスＲ１Ａ，Ｒ１Ｂ，Ｒ１Ｃがそれぞれ設定されている。

より具体的には、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート電流Ｉｇ１、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート電流Ｉｇ２及び第３のＩＧＢＴモジュール１６Ｃのゲート電流Ｉｇ３がそれぞれ同じ値となるように、第１〜第３のゲート配線１７Ａ〜１７Ｃの長さがそれぞれ調整されている。

これにより、この電力変換装置２０では、図１について上述した電力変換装置１と同様に、オフ動作時における第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃのゲート電流Ｉｇにアンバランスが生じることを防止でき、かくしてこれらゲート電流Ｉｇのアンバランスに起因して第１〜第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃのオフ動作時にこれら第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃのうちのいずれか１つに電流が集中することによって発生するその第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃの特性変化や損壊を有効に防止することができる。

（２）第２の実施の形態
図１について上述した電力変換装置において、オン動作時の第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート電流は、次式

で表され、オン動作時の第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート電流は、次式

で表される。

従って、例えば、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ,１６Ｂのゲート電圧Ｖｇを15〔Ｖ〕、第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電流Ｉｇを２〔Ａ〕、ゲート抵抗１５の抵抗値Ｒｇと、第１のゲート配線１７ＡのインピーダンスＲ１Ａとの和を４〔Ω〕、第２のゲート配線１７ＢのインピーダンスＲ１Ｂを１〔Ω〕とすると、第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート閾値電圧Ｖｔｈは７〔Ｖ〕、第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート閾値電圧Ｖｔｈは５〔Ｖ〕となり、オフ動作時と特性が反対になる。

よって、オン動作時の特性を考慮した場合、ゲート閾値電圧がより高いＩＧＢＴモジュールについては、よりインピーダンスが高いゲート配線を介してゲート駆動回路３と接続し、ゲート閾値電圧がより低いＩＧＢＴモジュールについては、よりインピーダンスが低いゲート配線を介してゲート駆動回路３と接続することにより、オン動作時における第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのコレクタ電流及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのコレクタ電流間に電流アンバランスが生じることを防止でき、かくしてこれらコレクタ電流のアンバランスに起因する第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂの特性変化や損壊を防止することができる。

図３との対応部分に同一符号を付した図４は、以上の点を考慮した第２の実施の形態による電力変換装置３０の構成を示す。この電力変換装置３０では、主回路部３１の第１、第２及び第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが、ゲート閾値電圧が小さいから順番にゲート駆動回路３に対して物理的に近い場所に位置するように配置されている。なお、以下においては、第１、第２及び第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの順番でゲート閾値電圧が小さいものとする。

また本電力変換装置３０では、ゲート駆動回路３と、主回路部３１の第１のＩＧＢＴモジュール１６Ａのゲート端子間とが第１のオフ動作時用のゲート配線１７Ａ（以下、これを第１のオフ動作時用ゲート配線１７Ａと呼ぶ）及び第１のオン動作時用ゲート配線３２Ａの２つのゲート配線を介して接続されている。

さらに本電力変換装置３０では、主回路部３１の第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ｂのゲート端子間が第２のオフ動作時用ゲート配線１７Ｂ及び第２のオン動作時用ゲート配線３２Ｂの２つのゲート配線を介して接続され、主回路部の第２及び第３のＩＧＢＴモジュール１６Ｃのゲート端子間が第３のオフ動作時用ゲート配線１７Ｃ及び第３のオン動作時用ゲート配線３２Ｃの２つのゲート配線を介して接続されている。

この場合、第１〜第３のオン動作時用ゲート配線３２Ａ〜３２Ｃは、すべて同じ特性を有するゲート配線から構成されている。また第１のオン動作時用ゲート配線３２Ａは第２のオン動作時用ゲート配線３２Ｂよりもインピーダンスが大きく、第２のオン動作時用ゲート配線３２Ｂは第３のオン動作時用ゲート配線３２Ｃよりもインピーダンスが大きくなるように設定されている。より具体的には、本電力変換装置３０では、第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃの各ゲート電流Ｉｇの値がいずれも同じ値となるように、各第１〜第３のオン動作時用ゲート配線３２Ａ〜３２Ｃの長さがそれぞれ設定されている。

さらに第１〜第３のオフ動作時用ゲート配線１７Ａ〜１７Ｃには、それぞれ第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃからゲート駆動回路３に電流が流れる方向を順方向とする第１のダイオード３３Ａ〜３３Ｃが接続されると共に、第１〜第３のオン動作時用ゲート配線３２Ａ〜３２Ｃには、それぞれゲート駆動回路３から対応する第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃに電流が流れる方向を順方向とする第２のダイオード３４Ａ〜３４Ｃが接続される。

これにより本電力変換装置３０においては、図３について上述した電力変換装置２０と同様に第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃのオフ動作時におけるゲート電流Ｉｇのアンバランスを防止できるだけでなく、第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃのオン動作時におけるゲート電流Ｉｇのアンバランスをも防止することができる。かくして本実施の形態の電力変換装置３０によれば、オン動作時及びオフ動作時の双方における第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃの損失が均一化されるため、ゲート電流Ｉｇのアンバランスに起因する第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃの特性変化や損壊を防止することができる。

（３）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、主回路部２，２１，３１を並列接続された２つ又は３つのＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃにより構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、並列接続された４つ以上のＩＧＢＴモジュールにより主回路部を構成するようにしてもよい。

また図５に示すように、ＩＧＢＴモジュールに代えて、ＳｉＣやＧａＮなどを基材とした２つのＭＯＳＦＥＴモジュール４２Ａ，４２Ｂを並列接続するようにして主回路部４１を構成したり、３個以上のＭＯＳＦＥＴを並列接続するようにして主回路部を構成するようにしてもよい。

また上述の第１及び第２の実施の形態においては、本発明を、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置（ＤＣ−ＡＣ変換装置）１，２０，３０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置（ＡＣ−ＤＣ変換装置）、交流電力を交流電力に変換する電力変換装置（ＤＣ−ＤＣ変換装置）、直流電力を直流電力に変換する電力変換装置（ＡＣ−ＡＣ変換装置）などにも本発明を適用することができる。

さらに上述の第１の形態においては、ゲート閾値電圧が低い第１又は第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂを物理的にゲート駆動回路３により近い位置に配置し、オフ動作時における第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電流値が同じ値となるように、第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７Ｂの長さを調整するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、オフ動作時における第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電流値が同じ値となるように、第１及び第２のゲート配線１７Ａ，１７Ｂの太さや電気的特性を調整するようにしてもよい。

この場合には、ゲート閾値電圧が低い第１又は第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂを物理的にゲート駆動回路３により近い位置に配置する必要はなく、要は、オフ動作時における第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂのゲート電流値が同じ値となるようにゲート配線１７Ａ，１７Ｂのインピーダンスを調整するのであれば、種々の方法を広く適用することができる。なお、以上のことは第２の実施の形態の電力変換装置３０についても同様である。

さらに上述の第１の実施の形態においては、ゲート駆動回路３と、主回路部２の第１及び第２のＩＧＢＴモジュール１６Ａ，１６Ｂとを直列的にゲート配線１７Ａ，１７Ｂにより接続し、第２の実施の形態においては、ゲート駆動回路３と、主回路部３１の第１〜第３のＩＧＢＴモジュール１６Ａ〜１６Ｃとを並列的にゲート配線１７Ａ〜１７Ｃにより接続するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、オフ動作時における各ＩＧＢＴモジュールのゲート電流の値が同じ値となるように、ゲート駆動回路３と、主回路部２，２１，３１を構成する各ＩＧＢＴモジュールとを接続するのであれば、ゲート駆動回路３に対する各ＩＧＢＴモジュールの接続方法としては並列接続及び直列接続のいずれであってもよい。

本発明は、主回路部が並列接続された複数の半導体モジュールにより構成された電力変換装置に広く適用することができる。

１，２０，３０，４０……電力変換装置、２，２１，３１，４１……主回路部、３……ゲート駆動回路、１６Ａ〜１６Ｃ……ＩＧＢＴモジュール、１７Ａ〜１７Ｃ，３２Ａ〜３２Ｃ……ゲート配線、３３Ａ〜３３Ｃ，３４Ａ〜３４Ｃ……ダイオード、４２Ａ，４２Ｂ……ＭＯＳＦＥＴ、Ｒ１Ａ〜Ｒ１Ｃ，Ｒ２Ａ〜Ｒ２Ｃ……インピーダンス。

Claims (5)

1. 並列接続された複数の半導体モジュールから主回路部が構成される電力変換装置において、
   前記主回路部の各前記半導体モジュールをオン／オフ駆動するゲート駆動回路と、
   各前記半導体モジュールごとにそれぞれ設けられ、当該半導体モジュールと、前記ゲート駆動回路又は他の前記半導体モジュールとの間を接続するオフ動作時用の第１のゲート配線と
   を備え、
   オフ動作時における各前記半導体モジュールのゲート電流の値が同じ値となるように、ゲート閾値電圧が低い前記半導体モジュールほどよりインピーダンスが低い前記第１のゲート配線で前記ゲート駆動回路又は他の前記半導体モジュールと接続された
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 各前記半導体モジュールごとにそれぞれ設けられ、当該半導体モジュールと、前記ゲート駆動回路又は他の前記半導体モジュールとの間を接続するオン動作時用の第２のゲート配線をさらに備え、
   オン動作時における各前記半導体モジュールの前記ゲート電流が同じ値となるように、前記ゲート閾値電圧が低い前記半導体モジュールほどよりインピーダンスが高い前記第２のゲート配線で前記ゲート駆動回路又は他の前記半導体モジュールと接続された
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 各前記第１のゲート配線にそれぞれ接続され、対応する前記半導体モジュールから前記ゲート駆動回路に電流が流れる方向を順方向とする第１のダイオードと、
   各前記第２のゲート配線にそれぞれ接続され、前記ゲート駆動回路から対応する前記半導体モジュールに電流が流れる方向を順方向とする第２のダイオードと
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 各前記第１のゲート配線にそれぞれ接続され、対応する前記半導体モジュールから前記ゲート駆動回路に電流が流れる方向を順方向とする第１のダイオードと、
   各前記第２のゲート配線にそれぞれ接続され、前記ゲート駆動回路から対応する前記半導体モジュールに電流が流れる方向を順方向とする第２のダイオードと
   を備えることを特徴とする請求事項１あるいは請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記ゲート駆動回路及び前記半導体モジュール間と、前記半導体モジュール同士間とをそれぞれ接続する前記第１のゲート配線はいずれも同じ電気的特性を有し、
   各前記半導体モジュールは、
   前記ゲート閾値電圧が低い前記半導体モジュールほどより前記ゲート駆動回路の物理的に近い位置に配置され、
   前記ゲート駆動回路に物理的に最も近い位置に配置された前記半導体モジュールは、ゲート端子が前記ゲート駆動回路と前記第１のゲート配線を介して接続され、
   他の前記半導体モジュールは、隣接する他の前記半導体モジュールと前記第１のゲート端子を介して接続され、
   各前記第１のゲート配線の長さをそれぞれ調整することにより、前記オフ動作時における各前記半導体モジュールのゲート電流が同じ値となるように、各前記第１のゲート配線の前記インピーダンスがそれぞれ設定された
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

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