JP2023033612A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1~図16を参照して、第1実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。図1に示すように、電力変換装置100は、上位電位と中間電位と下位電位との3つのレベルの電位の電力を出力するように構成されている。なお、電力変換装置100は、たとえば、鉄道車両に設けられている。また、鉄道車両に設けられた電力変換装置100には、パンタグラフ200から、遮断器201を介して、変圧器202の2次巻線203から、単相の電圧が入力される。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
図17~図19を参照して、第2実施形態による電力変換部300の構成について説明する。第2実施形態による電力変換部300では、半導体モジュール320に収納される半導体素子の種類が、上記第1実施形態とは異なっている。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
20、320 半導体モジュール
20a 第1半導体モジュール
20b 第2半導体モジュール
20c 第3半導体モジュール
21a、321a 第1端子(半導体モジュールの正極端子)
22c、322c 第2端子(半導体モジュールの負極端子)
30 冷却部
31a 表面(半導体モジュールが配置される面)
40、340 正極電位導体
41 底部
50 負極電位導体
51 底部
70、370 第1接続導体(接続導体)
80、380 第2接続導体(接続導体)
90、390 出力導体
100 電力変換装置
320a 第1半導体モジュール(第4半導体モジュール)
320b 第1半導体モジュール(第5半導体モジュール)
320c 第1半導体モジュール(第6半導体モジュール)
C1 第1コンデンサ
C1p 正極端子
C2 第2コンデンサ
C2n 負極端子
D1 第1ダイオード(半導体素子)
D2 第2ダイオード(半導体素子)
Q1 第1スイッチング素子(半導体素子)
Q2 第2スイッチング素子(半導体素子)
Q3 第3スイッチング素子(半導体素子)
Q4 第4スイッチング素子(半導体素子)
Claims (7)
- 上位電位と中間電位と下位電位との3つのレベルの電位の電力を出力する電力変換装置であって、
半導体素子を内部に収納する複数の半導体モジュールと、
前記複数の半導体モジュールに電気的に接続されるとともに、互いに直列に接続されている第1コンデンサおよび第2コンデンサと、
前記第1コンデンサの正極端子および前記半導体モジュールの正極端子に電気的に接続される正極電位導体と、
前記第2コンデンサの負極端子および前記半導体モジュールの負極端子に電気的に接続される負極電位導体と、
互いに直列に接続された前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの接続点に電気的に接続される中間電位導体とを備え、
前記中間電位導体は、略U字形状を有するとともに、略U字形状の前記中間電位導体の内側に前記第1コンデンサおよび前記第2コンデンサが配置されており、
前記複数の半導体モジュールが配置される面に垂直な方向から見て、前記正極電位導体と前記中間電位導体と前記負極電位導体とが互いにオーバラップしない状態で、前記正極電位導体と前記中間電位導体と前記負極電位導体とが、この順で、前記複数の半導体モジュールの配列方向に沿って、互いに隣り合うように配置されており、
前記正極電位導体は、前記中間電位導体とは反対側に延びる底部と、この底部の前記中間電位導体と隣接する位置に端子部とを備える略L字形状を有しており、
前記負極電位導体は、前記中間電位導体とは反対側に延びる底部と、この底部の前記中間電位導体と隣接する位置に端子部とを備える略L字形状を有しており、
前記正極電位導体および前記負極電位導体は、それぞれの前記端子部で前記半導体モジュールの端子と電気的に接続される、電力変換装置。 - 前記正極電位導体の底部と、前記負極電位導体の底部とは、それぞれ、前記中間電位導体を介さずに、前記半導体モジュールに電気的に接続されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記複数の半導体モジュール同士を電気的に接続する略平板形状の接続導体と、
前記複数の半導体モジュールからの電力が出力される略平板形状の出力導体とをさらに備え、
前記複数の半導体モジュールが配置される面に垂直な方向から見て、前記正極電位導体および前記負極電位導体の組と、前記出力導体と、前記接続導体とが、オーバラップする状態で配置されており、
前記半導体モジュールは、前記中間電位導体を介さずに、前記出力導体および前記接続導体を介して、前記正極電位導体と前記負極電位導体とのうちのいずれかに接続されている、請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記複数の半導体モジュールが配置される冷却部をさらに備え、
前記複数の半導体モジュールは、各々、前記複数の半導体モジュールが配置される前記冷却部の面に垂直な方向から見て、略長方形形状を有し、
前記冷却部に流れる冷却風の流れの方向に、前記半導体モジュールの長手方向が沿うように、前記複数の半導体モジュールが配置されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記複数の半導体モジュールが配置される冷却部をさらに備え、
前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとは、前記冷却部に流れる冷却風の流れの方向に沿って隣り合うように配置されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記半導体素子は、互いに直列に接続される第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子および第4スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の接続点と、前記第3スイッチング素子および前記第4スイッチング素子の接続点との間に電気的に接続されるとともに互いに直列に接続される第1ダイオードおよび第2ダイオードとを含み、
前記複数の半導体モジュールは、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を収納する第1半導体モジュールと、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードを収納する第2半導体モジュールと、前記第3スイッチング素子および前記第4スイッチング素子を収納する第3半導体モジュールとを含み、
前記第1半導体モジュールと、前記第2半導体モジュールと、前記第3半導体モジュールとがこの順で、前記配列方向の一方側から他方側に向かって配置されており、
前記正極電位導体と、前記中間電位導体と、前記負極電位導体とが、この順で、前記配列方向の一方側から他方側に向かって配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記半導体素子は、互いに直列に接続される第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子および第4スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の接続点と、前記第3スイッチング素子および前記第4スイッチング素子の接続点との間に電気的に接続されるとともに互いに直列に接続される第1ダイオードおよび第2ダイオードとを含み、
前記複数の半導体モジュールは、前記第1スイッチング素子および前記第1ダイオードを収納する第4半導体モジュールと、前記第2スイッチング素子および前記第3スイッチング素子を収納する第5半導体モジュールと、前記第4スイッチング素子および前記第2ダイオードを収納する第6半導体モジュールと、を含み、
前記第4半導体モジュールと、前記第5半導体モジュールと、前記第6半導体モジュールとがこの順で、前記配列方向の一方側から他方側に向かって配置されており、
前記正極電位導体と、前記中間電位導体と、前記負極電位導体とが、この順で、前記配列方向の一方側から他方側に向かって配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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