JP2024101333A - Power Conversion Equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】コンデンサの体格が小型化された電力変換装置を提供すること。【解決手段】インバータ回路100は、バッテリ200の高電位側端子Pに接続されたPバスバと、低電位側端子Nに接続されたNバスバと、PバスバとNバスバの間の中点MであるMバスバとを備えている。さらに、インバータ回路100は、PバスバとMバスバに接続されたPMコンデンサ30と、MバスバとNバスバに接続されたMNコンデンサ40と、PバスバとNバスバに接続されたPNコンデンサ50と、を備えている。【選択図】図1[Problem] To provide a power conversion device in which the size of the capacitor is reduced. [Solution] An inverter circuit 100 includes a P bus bar connected to a high potential terminal P of a battery 200, an N bus bar connected to a low potential terminal N, and an M bus bar that is a midpoint M between the P bus bar and the N bus bar. Furthermore, the inverter circuit 100 includes a PM capacitor 30 connected to the P bus bar and the M bus bar, an MN capacitor 40 connected to the M bus bar and the N bus bar, and a PN capacitor 50 connected to the P bus bar and the N bus bar. [Selected Figure] Figure 1
Description
本開示は、電力変換装置に関する。 This disclosure relates to a power conversion device.
従来、マルチレベルインバータの一例として、特許文献1に開示された電力変換装置がある。電力変換装置は、直列に接続された二つの平滑コンデンサを備えている。
A conventional example of a multilevel inverter is a power conversion device disclosed in
電力変換装置は、二つの平滑コンデンサ間の中点における許容電圧変動を抑える目的と、電力変換装置の外部に流出する電流リプルを減らす目的で二つの平滑コンデンサが設けられている。しかしながら、電力変換装置は、電流リプルを低減するためには大きなコンデンサ容量が必要になる。このため、電力変換装置は、平滑コンデンサの体格が大きくなるという問題がある。また、上記観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。 The power conversion device is provided with two smoothing capacitors for the purposes of suppressing the allowable voltage fluctuation at the midpoint between the two smoothing capacitors and reducing the current ripple flowing out of the power conversion device. However, the power conversion device requires a large capacitor capacity to reduce the current ripple. This causes a problem in that the smoothing capacitor becomes large in size. In addition, further improvements are required for the power conversion device in the above respects and in other respects not mentioned.
開示される一つの目的は、コンデンサの体格が小型化された電力変換装置を提供することである。 One disclosed objective is to provide a power conversion device in which the size of the capacitor is reduced.
ここに開示された電力変換装置は、
入力の直流電圧を複数の値に分割し、複数レベルの電圧が出力可能な電力変換装置であって、
電源の正極に接続された高電位配線(71)と、
電源の負極に接続された低電位配線(72)と、
高電位配線と低電位配線の間の電位となる少なくとも一つの中点配線(73)と、
高電位配線と中点配線に接続された第1コンデンサ(30)と、
中点配線と低電位配線に接続された第2コンデンサ(40)と、
高電位配線と低電位配線に接続された少なくとも一つの第3コンデンサ(50)と、を備えていることを特徴とする。
The power conversion device disclosed herein is
A power conversion device capable of dividing an input DC voltage into a plurality of values and outputting a plurality of voltage levels,
A high potential wiring (71) connected to the positive electrode of the power source;
A low potential wiring (72) connected to the negative electrode of the power supply;
At least one midpoint wiring (73) having a potential between the high potential wiring and the low potential wiring;
a first capacitor (30) connected to the high potential wiring and the midpoint wiring;
a second capacitor (40) connected to the midpoint wiring and the low potential wiring;
and at least one third capacitor (50) connected to the high potential wiring and the low potential wiring.
ここに開示された電力変換装置は、高電位配線と低電位配線に接続された少なくとも一つの第3コンデンサが設けられている。このため、電力変換装置は、第1コンデンサ、第2コンデンサ、第3コンデンサの総容量を低減できる。よって、電力変換装置は、第1コンデンサ、第2コンデンサ、第3コンデンサの体格を小型化できる。 The power conversion device disclosed herein is provided with at least one third capacitor connected to the high potential wiring and the low potential wiring. This allows the power conversion device to reduce the total capacity of the first capacitor, the second capacitor, and the third capacitor. This allows the power conversion device to reduce the size of the first capacitor, the second capacitor, and the third capacitor.
この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The various aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference characters in parentheses in this section are illustrative of the corresponding relationships with the embodiments described below, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the detailed description that follows and the accompanying drawings.
以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Below, several embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to matters described in the preceding embodiment may be given the same reference numerals, and duplicated descriptions may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration may be applied by referring to the other embodiment described previously.
(第1実施形態)
図1~図5を用いて、第1実施形態のインバータ回路100に関して説明する。インバータ回路100は、入力の直流電圧を複数の値に分割し、複数レベルの電圧が出力可能に構成されている。インバータ回路100は、所謂マルチレベルインバータである。マルチレベルインバータは、2レベルのインバータがバッテリ200の電圧をEとすると+E、-E、0と0以外に2レベルの電圧出力ができるのに対して、3レベル以上の電圧出力ができる。本実施形態では、一例として、3レベルのインバータ回路100を採用している。
First Embodiment
An
インバータ回路100は、たとえば、車両や飛行体などの移動体に搭載可能である。図1に示すように、インバータ回路100は、バッテリ200とモータ300と電気的に接続されている。モータ300は、U相コイル301、V相コイル302、W相コイル303を備えた三相モータである。モータ300は、たとえば、モータジェネレータなどを採用できる。インバータ回路100は、バッテリ200が出力する直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力をモータ300に供給する。インバータ回路100は、電力変換装置に相当する。
The
<インバータ回路100の回路構成>
図1を用いて、インバータ回路100の回路構成に関して説明する。インバータ回路100は、スイッチング素子11~16、U相ミドル部21、V相ミドル部22、W相ミドル部23、コンデンサ装置60などを備えている。なお、図1では、コンデンサ装置60に含まれているPMコンデンサ30、MNコンデンサ40、PNコンデンサ50を図示している。
<Circuit configuration of
The circuit configuration of an
スイッチング素子11~16は、MOSFETやIGBTなどを採用できる。また、スイッチング素子11~16は、Siや、SiCなどのワイドバンドギャップ半導体を主成分として構成されたものを採用できる。スイッチング素子11~16は、図示を省略している電子制御装置に各ゲート電極が接続されている。そして、スイッチング素子11~16は、電子制御装置によって駆動制御される。 Switching elements 11-16 can be MOSFETs, IGBTs, or the like. Switching elements 11-16 can also be made primarily of wide band gap semiconductors such as Si or SiC. Each gate electrode of switching elements 11-16 is connected to an electronic control device (not shown). Switching elements 11-16 are driven and controlled by the electronic control device.
スイッチング素子11~16は、U相上アーム素子11、U相下アーム素子12、V相上アーム素子13、V相下アーム素子14、W相上アーム素子15、W相下アーム素子16を含んでいる。
The
U相上アーム素子11、U相下アーム素子12は、バッテリ200の高電位側端子(P)と、低電位側端子(N)との間で直列に接続されている。U相上アーム素子11のソース端子とU相下アーム素子12のドレイン端子は、U相コイル301に接続されている。U相上アーム素子11とU相下アーム素子12をまとめてU相アームともいえる。
The U-phase
V相上アーム素子13、V相下アーム素子14は、バッテリ200の高電位側端子と、低電位側端子との間で直列に接続されている。V相上アーム素子13のソース端子とV相下アーム素子14のドレイン端子は、V相コイル302に接続されている。V相上アーム素子13とV相下アーム素子14をまとめてV相アームともいえる。
The V-phase
W相上アーム素子15、W相下アーム素子16は、バッテリ200の高電位側端子と、低電位側端子との間で直列に接続されている。W相上アーム素子15のソース端子とW相下アーム素子16のドレイン端子は、W相コイル303に接続されている。W相上アーム素子15とW相下アーム素子16をまとめてV相アームともいえる。
The W-phase
このように、各アームは、後ほど説明するPバスバ71とNバスバ72との間で直列に接続されている。なお、スイッチング素子11~16の構造に関しては、後ほど説明するバッテリ200は、電源に相当する。高電位側端子は、正極に相当する。低電位側端子は、負極に相当する。
In this way, each arm is connected in series between the
U相ミドル部21、V相ミドル部22、W相ミドル部23は、高電位と低電位との間の中点(中性点)Mと各アームとに接続されている。各ミドル部21~23は、二つのスイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子は、上記スイッチング素子11~16と同様のものを採用できる。スイッチング素子は、電子制御装置に各ゲート電極が接続されている。そして、スイッチング素子は、電子制御装置によって駆動制御される。なお、中点Mは、高電位と低電位との中間電位の部位といえる。また、中点Mは、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40との間の部位である。
The U-phase
U相ミドル部21は、スイッチング素子として第1U相ミドル素子21aと第2U相ミドル素子21bとを含んでいる。第1U相ミドル素子21aは、ドレイン端子が中点Mに接続され、ソース端子が第2U相ミドル素子21bのソース端子に接続されている。第2U相ミドル素子21bのドレイン端子は、U相上アーム素子11のソース端子とU相下アーム素子12のドレイン端子に接続されている。
The U-phase
V相ミドル部22は、スイッチング素子として第1V相ミドル素子22aと第2V相ミドル素子22bとを含んでいる。第1V相ミドル素子22aは、ドレイン端子が中点Mに接続され、ソース端子が第2V相ミドル素子22bのソース端子に接続されている。第2V相ミドル素子22bのドレイン端子は、V相上アーム素子13のソース端子とV相下アーム素子14のドレイン端子に接続されている。
The V-phase
W相ミドル部23は、スイッチング素子として第1W相ミドル素子23aと第2W相ミドル素子23bとを含んでいる。第1W相ミドル素子23aは、ドレイン端子が中点Mに接続され、ソース端子が第2W相ミドル素子23bのソース端子に接続されている。第2W相ミドル素子23bのドレイン端子は、W相上アーム素子15のソース端子とW相下アーム素子16のドレイン端子に接続されている。なお、U相ミドル部21、V相ミドル部22、W相ミドル部23の構造に関しては、後ほど説明する。
The W-phase
コンデンサ装置60は、平滑コンデンサとして、PMコンデンサ30、MNコンデンサ40、PNコンデンサ50を含んでいる。PMコンデンサ30は、高電位側端子と中点Mとに接続されている。MNコンデンサ40は、中点Mと低電位側端子とに接続されている。よって、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、直列に接続されている。
The
PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、主に、電圧安定化と電流リプル吸収のために設けられている。言い換えると、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、中点Mの許容電圧変動を抑えるため、およびインバータ回路100の外部に流出する電流リプルを減らすために設けられている。PMコンデンサ30は第1コンデンサに相当する。MNコンデンサ40は第2コンデンサに相当する。
The
PNコンデンサ50は、高電位側端子と低電位側端子とに接続されている。よって、PNコンデンサ50は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40に対して並列に接続されている。PNコンデンサ50は、電流リプル吸収のために設けられている。言い換えると、PNコンデンサ50は、インバータ回路100の外部に流出する電流リプルを減らすために設けられている。PNコンデンサ50は、第3コンデンサに相当する。
The
インバータ回路100では、中点Mの許容電圧変動を抑えるために必要なコンデンサ容量が低いのに対し、外部に流出する電流リプルを減らすために必要なコンデンサ容量が大きい。そこで、インバータ回路100は、PNコンデンサ50が設けられている。このPNコンデンサ50は、上記のようにPMコンデンサ30とMNコンデンサ40と並列に接続されている。このため、インバータ回路100は、PMコンデンサ30、MNコンデンサ40、PNコンデンサ50の総容量を低減できる。よって、インバータ回路100は、PMコンデンサ30、MNコンデンサ40、PNコンデンサ50の体格を小型化できる。
In the
なお、本開示は、ダイオードクランプ型(T形)のインバータ回路100であっても適用できる。本開示、Nレベル(N=4)以上のインバータ回路100であっても採用できる。この場合、中間電位は、N-2となる。PNコンデンサ50は、N-1個となる。
The present disclosure can also be applied to a diode clamp type (T type)
<インバータ回路100の構造>
図2~図5を用いて、インバータ回路100の構造に関して説明する。インバータ回路100は、コンデンサ装置60と、半導体装置10,20と冷却器90とが一体的に組付けられた構造体とが並んで配置されている。図面では、コンデンサ装置60と構造体の並び方向を矢印ADで示している。なお、図5では、バスバ71~73、絶縁部材80などの図示を省略している。後ほど説明する図6に関しても同様である。
<Structure of
The structure of the
また、図2、図3などに示すように、インバータ回路100は、各コンデンサ30~50と各半導体装置10,20とを接続するバスバ71~74を備えている。バスバ71~74は、銅などを主成分とする導電性の部材である。バスバ71~74は、平板形状の部材である。
As shown in Figures 2 and 3, the
Pバスバ71は、高電位側端子に接続されている。高電位側端子に接続されている端子は、Pバスバ71に接続されていることになる。Pバスバ71は、高電位配線に相当する。
The
Nバスバ72は、低電位側端子に接続されている。Nバスバ72は、低電位配線に相当する。低電位側端子に接続されている端子は、Nバスバ72に接続されていることになる。
The
Mバスバ73は、中点Mを構成している。Mバスバ73は、Pバスバ71とNバスバ72の間の電位となる。Mバスバ73は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40とに接続されている。中点Mに接続されている端子は、Mバスバ73に接続されていることになる。Mバスバ73は、中点配線に相当する。
The
Oバスバ74は、出力端子である。インバータ回路100は、U相コイル301、V相コイル302、W相コイル303のそれぞれと接続されたOバスバ74を備えている。
The
なお、本実施形態では、一例として、構成要素間を電気的に絶縁するために、絶縁部材80が設けられた例を採用している。絶縁部材80は、Pバスバ71とMバスバ73との間、および各バスバ71,73とPMコンデンサ30との間に設けられている。また、絶縁部材80は、Mバスバ73とNバスバ72との間、および各バスバ72,73とMNコンデンサ40との間に設けられている。しかしながら、電気的に絶縁可能であれば絶縁部材80を設ける必要はない。
In this embodiment, as an example, an example is adopted in which an insulating
半導体装置10,20は、たとえば、ベアチップ状の二つのスイッチング素子が接続された状態で、電気絶縁性の封止樹脂で覆われている。また、図2、図4などに示すように、半導体装置10,20は、各端子1~5の先端が封止樹脂から突出して設けられている。インバータ回路100は、複数の半導体装置10と、複数の半導体装置20とを備えている。各半導体装置10,20は、並んで配置され、冷却器90に組付けられている。なお、図4では、図面を簡略化するために、冷却器90を省略している。
The
インバータ回路100は、各アームを構成する三つの半導体装置10を備えている。U相アームの半導体装置10は、U相上アーム素子11とU相下アーム素子12とを備えている。V相アームの半導体装置10は、V相上アーム素子13とV相下アーム素子14とを備えている。W相アームの半導体装置10は、W相上アーム素子15とW相下アーム素子16とを備えている。また、半導体装置10は、P端子1、N端子2、O端子3、信号端子5を備えている。なお、半導体装置10は、アーム装置ともいえる。
The
インバータ回路100は、各ミドル部21~23を構成する三つの半導体装置20を備えている。U相ミドル部21の半導体装置20は、第1U相ミドル素子21aと第2U相ミドル素子21bとを備えている。V相ミドル部22の半導体装置20は、第1V相ミドル素子22aと第2V相ミドル素子22bとを備えている。W相ミドル部23の半導体装置20は、第1W相ミドル素子23aと第2W相ミドル素子23bとを備えている。また、半導体装置20は、O端子3、M端子4、信号端子5を備えている。なお、半導体装置20は、ミドル装置ともいえる。
The
図4に示すように、P端子1は、Pバスバ71に接続されている。N端子2は、Nバスバ72に接続されている。O端子3は、Oバスバ74に接続されている。M端子4は、Mバスバ73に接続されている。図2に示すように、信号端子5は、配線基板110に接続されている。なお、配線基板110は、樹脂などの絶縁基材に導電性の配線が設けられた基板である。配線基板110は、電子制御装置と接続されている。
As shown in FIG. 4,
冷却器90は、各半導体装置10,20を冷却するために、水などの冷媒が循環するように構成されている。冷却器90は、冷媒が流れる部位によって各半導体装置10,20を挟み込んでいる。
The cooler 90 is configured to circulate a refrigerant such as water to cool each of the
このため、バスバ71~74は、各端子1~4との接続部位が冷却器90の近くに配置されることになる。また、バスバ71~74は、上記のように、冷却器90で冷却されている半導体装置10,20の各端子1~4と接続されている。そのため、バスバ71~74は、半導体装置10,20とともに、冷却器90によって冷却される。なお、バスバ71~73は、一端が構造体に接続され、他端がコンデンサ装置60に接続されているともいえる。
As a result, the bus bars 71 to 74 are arranged such that their connection portions with the
図2、図3に示すように、コンデンサ装置60は、各コンデンサ30~50とコンデンサケース61と封止樹脂部63とを備えている。コンデンサケース61は、各コンデンサ30~50を収容するものであり、一部に開口部62が設けられたケースである。コンデンサケース61は、各コンデンサ30~50を収容した状態で封止樹脂部63が設けられている。つまり、コンデンサケース61は、収容空間に、各コンデンサ30~50と封止樹脂部63とが設けられている。各コンデンサ30~50は、封止樹脂部63で封止されている。
As shown in Figures 2 and 3, the
また、コンデンサケース61内には、各コンデンサ30~50と接続するために、Pバスバ71、Nバスバ72、Mバスバ73の一部が配置されている。Pバスバ71、Nバスバ72、Mバスバ73は、コンデンサケース61内に配置された部位が封止樹脂部63で封止されている。また、図3に示すように、Pバスバ71、Nバスバ72、Mバスバ73は、開口部62から突出している。
In addition, a portion of the
このように、コンデンサ装置60は、三つのコンデンサ30~50が一体的に保持されている。コンデンサ装置60は、コンデンサ構造体ともいえる。また、各コンデンサ30~50は、一つのコンデンサ素子で構成されていてもよいし、複数のコンデンサ素子で構成されていてもよい。
In this way, the
図2に示すように、PMコンデンサ30は、第1PM端子31、第2PM端子32を備えている。第1PM端子31は、Pバスバ71に接続されている。第2PM端子32は、Mバスバ73に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
MNコンデンサ40は、第1MN端子41、第2MN端子42を備えている。第1MN端子41は、Mバスバ73に接続されている。第2MN端子42は、Nバスバ72に接続されている。
The
PNコンデンサ50は、第1PN端子51、第2PN端子52を備えている。第1PN端子51は、Pバスバ71に接続されている。第2PN端子52は、Nバスバ72に接続されている。
The
図2に示すように、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、PNコンデンサ50よりも冷却器90の近くに配置されている。本実施形態では、一例として、並び方向ADに沿って、冷却器90、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40、PNコンデンサ50の順で配列されている。このため、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、PNコンデンサ50よりも、冷却器90によって冷却されやすい。なお、インバータ回路100は、PNコンデンサ50よりも、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の方が、冷却力が強化されているといえる。
As shown in FIG. 2, the
また、Pバスバ71は、構造体との接続部位からPMコンデンサ30との接続部位までの長さが、構造体との接続部位からPNコンデンサ50との接続部位までの長さよりも短い。よって、PMコンデンサ30は、冷却器90で冷却されたPバスバ71によって、PNコンデンサ50よりも冷却されやすい。
In addition, the length of the
一方、Nバスバ72は、構造体との接続部位からMNコンデンサ40との接続部位までの長さが、構造体との接続部位からPNコンデンサ50との接続部位までの長さよりも短い。よって、MNコンデンサ40は、冷却器90で冷却されたNバスバ72によって、PNコンデンサ50よりも冷却されやすい。
On the other hand, the length of the
ところで、発熱に起因するリプル電流は、PNコンデンサ50よりも、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の方が大きい。そこで、本開示では、PNコンデンサ50よりもPMコンデンサ30とMNコンデンサ40を冷却器90の近くに配置している。このため、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の熱を抑えることができる。よって、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の許容電流を増加できる。つまり、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40よりもPNコンデンサ50の方が冷却器90に近い構成よりも許容電流を増加できる。なお、ここまでに説明した、冷却器90と各コンデンサ30~50との位置関係は、他の実施形態にも適用できる。
However, the ripple current caused by heat generation is larger in the
Pバスバ71とNバスバ72は、PNコンデンサ50に接続された部位の熱伝導率よりも、PMコンデンサ30およびMNコンデンサ40に接続された部位の熱伝導率の方が高いものであってもよい。たとえば、PNコンデンサ50に接続された部位は、銅を主成分として構成される。一方、PMコンデンサ30およびMNコンデンサ40に接続された部位は、銀を主成分として構成される。これによっても、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の許容電流を増加できる。
The thermal conductivity of the
さらに、図2、図5に示すように、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、並び方向ADに交差する方向に積層配置されている。本実施形態では、一例として、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、並び方向ADに直交する方向に積層配置されている。
Furthermore, as shown in Figures 2 and 5, the
詳述すると、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、PMコンデンサ30の第2PM端子32と、MNコンデンサ40の第1MN端子41とが対向するように積層配置されている。PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の間には、Mバスバ73の一部が配置されている。よって、第2PM端子32と第1MN端子41は、同一のMバスバ73に接続されている。
In more detail, the
このため、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40が並び方向ADに沿って配置された構成よりも、並び方向ADに沿う体格を小型化できる。また、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の積層方向に直交する方向の体格を小型化できるともいえる。PNコンデンサ50は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40に対して、並び方向ADに配置されている。なお、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、両コンデンサ30,40の厚み方向に積層されているともいえる。さらに、単に、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、積層配置されているともいえる。
For this reason, the
本実施形態では、一例として、上記のように配置されたコンデンサ30~50を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。
In this embodiment, as an example,
以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第2実施形態~第6実施形態に関して説明する。 Preferred embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure. Below, the second to sixth embodiments will be described as other forms of the present disclosure.
(第2実施形態)
図6を用いて、第2実施形態のインバータ回路100に関して説明する。本実施形態では、主に、第1実施形態と異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の位置関係が第1実施形態と異なる。
Second Embodiment
An
PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、並列配置されている。PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、第1PM端子31と第1MN端子41とが同一仮想平面上に配置されている。PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、第2PM端子32と第2MN端子42とが別の同一仮想平面上に配置されている。
The
よって、インバータ回路100は、両コンデンサ30,40が積層配置された構成よりも、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40のコンデンサ配置方向に直交する方向の体格を小型化できる。また、インバータ回路100は、第1実施形態と同様、各コンデンサ30~50の体格を小型化できる。なお、PNコンデンサ50は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の両方と並列配置されている。第1PN端子51は、第1PM端子31と第1MN端子41と同一仮想平面上に配置されている。第2PN端子52は、第2PM端子32と第2MN端子42と同一仮想平面上に配置されている。
Therefore, the
(第3実施形態)
図7を用いて、第3実施形態のインバータ回路100に関して説明する。本実施形態では、主に、第1実施形態と異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の位置関係が第1実施形態と異なる。PMコンデンサ30とMNコンデンサ40は、並び方向ADにおいてずらして配置されている。インバータ回路100は、第1実施形態と同様、各コンデンサ30~50の体格を小型化できる。
Third Embodiment
The
(第4実施形態)
図8を用いて、第4実施形態のインバータ回路100に関して説明する。本実施形態では、主に、第2実施形態と異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40に対するPNコンデンサ50の位置関係が第2実施形態と異なる。
(Fourth embodiment)
An
PNコンデンサ50は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40とともに並列配置されている。つまり、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40とPNコンデンサ50は、直線状に配置されている。
The
よって、インバータ回路100は、コンデンサ30~50が積層配置された構成よりも、コンデンサ30~50のコンデンサ配置方向に直交する方向の体格を小型化できる。また、インバータ回路100は、第1実施形態と同様、各コンデンサ30~50の体格を小型化できる。
As a result, the
(第5実施形態)
図9を用いて、第5実施形態のインバータ回路100に関して説明する。本実施形態では、主に、第1実施形態と異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40に対するPNコンデンサ50の位置関係が第1実施形態と異なる。
Fifth Embodiment
An
PNコンデンサ50は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40とともに積層配置されている。また、各コンデンサ30~50は、互いの端子が対向しないように配置されている。第1PN端子51は、第1PM端子31と第1MN端子41と同一仮想平面に対して平行に配置されている。第2PN端子52は、第2PM端子32と第2MN端子42と同一仮想平面に対して平行に配置されている。インバータ回路100は、コンデンサ30~50が並列配置された構成よりも、コンデンサ30~50のコンデンサ配置方向に直交する方向の体格を小型化できる。また、インバータ回路100は、第1実施形態と同様、各コンデンサ30~50の体格を小型化できる。
The
(第6実施形態)
図10を用いて、第6実施形態のインバータ回路100に関して説明する。本実施形態では、主に、第1実施形態と異なる箇所に関して説明する。本実施形態は、Pバスバ71とNバスバ72の構成が第1実施形態と異なる。
Sixth Embodiment
An
Pバスバ71は、PMコンデンサ30に接続されたPMバスバ部71mと、PNコンデンサ50に接続されたPNバスバ部71pとを含んでいる。Nバスバ72は、MNコンデンサ40に接続されたMNバスバ部72mと、PNコンデンサ50に接続されたPNバスバ部72pとを含んでいる。PMバスバ部71mは、PNバスバ部71pよりも断面積が大きい。MNバスバ部72mは、PNバスバ部72pよりも断面積が大きい。
The
これによっても、インバータ回路100は、PMコンデンサ30とMNコンデンサ40の許容電流を増加できる。また、インバータ回路100は、第1実施形態と同様、各コンデンサ30~50の体格を小型化できる。
This also allows the
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to an embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, while various combinations and forms are shown in the present disclosure, other combinations and forms including only one element, more, or less are also within the scope and concept of the present disclosure.
100…インバータ回路、1…P端子、2…N端子、3…O端子、4…M端子、5…信号端子、10,20…半導体装置、11~16…スイッチング素子、11…U相上アーム素子、12…U相下アーム素子、13…V相上アーム素子、14…V相下アーム素子、15…W相上アーム素子、16…W相下アーム素子、21…U相ミドル部、22…V相ミドル部、23…W相ミドル部、21a…第1U相ミドル素子、21b…第2U相ミドル素子、22a…第1V相ミドル素子、22b…第2V相ミドル素子、23a…第1W相ミドル素子、23b…第2W相ミドル素子、30…PMコンデンサ、31…第1PM端子、32…第2PM端子、40…MNコンデンサ、41…第1MN端子、42…第2MN端子、50…PNコンデンサ、51…第1PN端子、52…第2PN端子、60…コンデンサ装置、61…コンデンサケース、62…開口部、63…封止樹脂部、71…Pバスバ、71m…PMバスバ部、71p…PNバスバ部、72…Nバスバ、72m…MNバスバ部、72p…PNバスバ部、73…Mバスバ、74…Oバスバ、80…絶縁部材、90…冷却器、110…配線基板、200…バッテリ、300…モータ、301…U相コイル、302…V相コイル、303…W相コイル 100... inverter circuit, 1... P terminal, 2... N terminal, 3... O terminal, 4... M terminal, 5... signal terminal, 10, 20... semiconductor device, 11-16... switching elements, 11... U-phase upper arm element, 12... U-phase lower arm element, 13... V-phase upper arm element, 14... V-phase lower arm element, 15... W-phase upper arm element, 16... W-phase lower arm element, 21... U-phase middle section, 22... V-phase middle section, 23... W-phase middle section, 21a... first U-phase middle element, 21b... second U-phase middle element, 22a... first V-phase middle element, 22b... second V-phase middle element, 23a... first W-phase middle element, 23b... second W-phase middle element, 30... PM capacitor, 31...first PM terminal, 32...second PM terminal, 40...MN capacitor, 41...first MN terminal, 42...second MN terminal, 50...PN capacitor, 51...first PN terminal, 52...second PN terminal, 60...capacitor device, 61...capacitor case, 62...opening, 63...sealing resin part, 71...P bus bar, 71m...PM bus bar part, 71p...PN bus bar part, 72...N bus bar, 72m...MN bus bar part, 72p...PN bus bar part, 73...M bus bar, 74...O bus bar, 80...insulating member, 90...cooler, 110...wiring board, 200...battery, 300...motor, 301...U-phase coil, 302...V-phase coil, 303...W-phase coil
Claims (9)
電源の正極に接続された高電位配線(71)と、
前記電源の負極に接続された低電位配線(72)と、
前記高電位配線と前記低電位配線の間の電位となる少なくとも一つの中点配線(73)と、
前記高電位配線と前記中点配線に接続された第1コンデンサ(30)と、
前記中点配線と前記低電位配線に接続された第2コンデンサ(40)と、
前記高電位配線と前記低電位配線に接続された少なくとも一つの第3コンデンサ(50)と、を備えている電力変換装置。 A power conversion device capable of dividing an input DC voltage into a plurality of values and outputting a plurality of voltage levels,
A high potential wiring (71) connected to the positive electrode of the power source;
A low potential wiring (72) connected to the negative electrode of the power source;
At least one midpoint wiring (73) having a potential between the high potential wiring and the low potential wiring;
a first capacitor (30) connected to the high potential wiring and the midpoint wiring;
a second capacitor (40) connected to the midpoint wiring and the low potential wiring;
and at least one third capacitor (50) connected to the high potential wiring and the low potential wiring.
前記半導体装置を冷却する冷却器(90)と、をさらに備え、
前記第1コンデンサと前記第2コンデンサは、前記第3コンデンサよりも前記冷却器の近くに配置された、請求項1に記載の電力変換装置。 a plurality of semiconductor devices (10, 20) including switching elements connected to the high potential wiring, the low potential wiring, and the midpoint wiring,
A cooler (90) for cooling the semiconductor device,
The power conversion device according to claim 1 , wherein the first capacitor and the second capacitor are disposed closer to the cooler than the third capacitor.
前記コンデンサ装置は、前記冷却器と並んで配置されている、請求項2に記載の電力変換装置。 the first capacitor, the second capacitor, and the third capacitor are integrally held to form a capacitor device,
The power conversion device according to claim 2 , wherein the capacitor device is arranged alongside the cooler.
Priority Applications (1)
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