JP3390679B2 - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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- terminal
- voltage circuit
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置、
特に、臨界電圧上昇率が規定されない、あるいは具体的
に１ｋＶ／μｓを超える臨界電圧上昇率を有する自己消
弧型半導体素子、例えばゲート転流型ターンオフサイリ
スタ等を適用した３レベルインバータ装置に関する。
特に、臨界電圧上昇率が規定されない、あるいは具体的
に１ｋＶ／μｓを超える臨界電圧上昇率を有する自己消
弧型半導体素子、例えばゲート転流型ターンオフサイリ
スタ等を適用した３レベルインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の大容量インバータ装置を構成する
ために適用された自己消弧型半導体素子は例えばＧＴＯ
（ゲートターンオフサイリスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタ）などが挙げられる。最近
になってゲート転流型ターンオフサイリスタ（以下ＧＣ
Ｔと云う）が開発された。現在のＧＣＴの最大定格は
４.５ｋＶ、４.０ｋＡであり、ウエハー口径は４インチ
である。これはゲート回路からＧＣＴに導通しているオ
ン電流とほぼ同じ値でかつ急峻なゲートオフ電流を流す
ことにより、非常に短い時間でのターンオフ動作が可能
であり、製品毎のスイッチングばらつき時間を非常に小
さくできる。
ために適用された自己消弧型半導体素子は例えばＧＴＯ
（ゲートターンオフサイリスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタ）などが挙げられる。最近
になってゲート転流型ターンオフサイリスタ（以下ＧＣ
Ｔと云う）が開発された。現在のＧＣＴの最大定格は
４.５ｋＶ、４.０ｋＡであり、ウエハー口径は４インチ
である。これはゲート回路からＧＣＴに導通しているオ
ン電流とほぼ同じ値でかつ急峻なゲートオフ電流を流す
ことにより、非常に短い時間でのターンオフ動作が可能
であり、製品毎のスイッチングばらつき時間を非常に小
さくできる。
【０００３】また、原理上ＧＣＴは主電流を全てゲート
ドライブ回路に転流させる、ターンオフゲイン１近傍で
ターンオフ動作が可能である。従って、従来のＧＴＯが
持つ臨界電圧上昇率の規定はＧＣＴに対して意味を持た
なくなり、これはスナバコンデンサが原理上不要になる
ことを意味している。また、ターンオン時にもＧＣＴに
ハイゲートオン電流を流すことにより、電流上昇率に対
する耐量の大幅な向上が期待できる。市場からのインバ
ータ装置の更なる大容量化、小型化、低コスト化、高信
頼度化の要求に同時に答えるために、ＧＴＯを臨界電圧
上昇率が規定されないＧＣＴに置換した３レベル大容量
インバータ装置が主流になりつつある。
ドライブ回路に転流させる、ターンオフゲイン１近傍で
ターンオフ動作が可能である。従って、従来のＧＴＯが
持つ臨界電圧上昇率の規定はＧＣＴに対して意味を持た
なくなり、これはスナバコンデンサが原理上不要になる
ことを意味している。また、ターンオン時にもＧＣＴに
ハイゲートオン電流を流すことにより、電流上昇率に対
する耐量の大幅な向上が期待できる。市場からのインバ
ータ装置の更なる大容量化、小型化、低コスト化、高信
頼度化の要求に同時に答えるために、ＧＴＯを臨界電圧
上昇率が規定されないＧＣＴに置換した３レベル大容量
インバータ装置が主流になりつつある。
【０００４】３レベルインバータ装置は，３つの電位即
ち電位Ｐ、Ｎと中間の電位Ｃを有する直流電圧回路と、
電位Ｐ、電位Ｃもしくは電位Ｎを出力することができる
３レベルインバータブリッジとを有するインバータ装置
である。図１にインバータ装置の３レベルインバータブ
リッジを示す回路構成を、図６にその具体的な簡易構造
を示す。詳細は、出願中の特願平１０−０１９４１０号
「インバータ装置」に開示されている。
ち電位Ｐ、Ｎと中間の電位Ｃを有する直流電圧回路と、
電位Ｐ、電位Ｃもしくは電位Ｎを出力することができる
３レベルインバータブリッジとを有するインバータ装置
である。図１にインバータ装置の３レベルインバータブ
リッジを示す回路構成を、図６にその具体的な簡易構造
を示す。詳細は、出願中の特願平１０−０１９４１０号
「インバータ装置」に開示されている。
【０００５】まず、図１の回路構成において、１は電位
Ｐ、電位Ｃおよび電位Ｎ（電位Ｐと電位Ｃ、電位Ｃと電
位Ｎの各電位差はＥ（Ｖ））を持つ直流電圧回路、２ａ
〜２ｄは自己消弧型半導体素子としてのＧＣＴで、それ
ぞれ直列接続されている。３ａ〜３ｄはフリーホイール
ダイオードで、それぞれ前記ＧＣＴ２ａ〜２ｄに逆並列
接続されている。１３ａ、１３ｂは直列接続されてＧＣ
Ｔ２ｂ、２ｃの直列体に逆並列接続されたクランプダイ
オードである。クランプダイオード１３ａ、１３ｂの直
列接続点は、電位Ｃの端子に接続されている。４ａ、４
ｂはアノードリアクトルで、４ａはＧＣＴ２ａのアノー
ドと電位Ｐの端子との間に、また４ｂはＧＣＴ２ｄのカ
ソードと電位Ｎの端子との間にそれぞれ接続されてい
る。
Ｐ、電位Ｃおよび電位Ｎ（電位Ｐと電位Ｃ、電位Ｃと電
位Ｎの各電位差はＥ（Ｖ））を持つ直流電圧回路、２ａ
〜２ｄは自己消弧型半導体素子としてのＧＣＴで、それ
ぞれ直列接続されている。３ａ〜３ｄはフリーホイール
ダイオードで、それぞれ前記ＧＣＴ２ａ〜２ｄに逆並列
接続されている。１３ａ、１３ｂは直列接続されてＧＣ
Ｔ２ｂ、２ｃの直列体に逆並列接続されたクランプダイ
オードである。クランプダイオード１３ａ、１３ｂの直
列接続点は、電位Ｃの端子に接続されている。４ａ、４
ｂはアノードリアクトルで、４ａはＧＣＴ２ａのアノー
ドと電位Ｐの端子との間に、また４ｂはＧＣＴ２ｄのカ
ソードと電位Ｎの端子との間にそれぞれ接続されてい
る。
【０００６】５ａ、５ｂはリセットダイオード、７ａ、
７ｂはクランプコンデンサで、リセットダイオード５ａ
とクランプコンデンサ７ａとを直列接続してＧＣＴ２ａ
のアノードと電位Ｃの端子との間に、またリセットダイ
オード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとを直列接続して
ＧＣＴ２ｄのカソードと電位Ｃの端子との間にそれぞれ
接続されている。６ａ、６ｂはリセット抵抗で、６ａは
リセットダイオード５ａとクランプコンデンサ７ａとの
直列接続点と電位Ｐの端子との間に、また６ｂはリセッ
トダイオード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとの直列接
続点と電位Ｎの端子との間にそれぞれ接続されている。
なお、ＯＵＴは図示しない負荷に接続される出力端子で
ある。
７ｂはクランプコンデンサで、リセットダイオード５ａ
とクランプコンデンサ７ａとを直列接続してＧＣＴ２ａ
のアノードと電位Ｃの端子との間に、またリセットダイ
オード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとを直列接続して
ＧＣＴ２ｄのカソードと電位Ｃの端子との間にそれぞれ
接続されている。６ａ、６ｂはリセット抵抗で、６ａは
リセットダイオード５ａとクランプコンデンサ７ａとの
直列接続点と電位Ｐの端子との間に、また６ｂはリセッ
トダイオード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとの直列接
続点と電位Ｎの端子との間にそれぞれ接続されている。
なお、ＯＵＴは図示しない負荷に接続される出力端子で
ある。
【０００７】また、図６の簡易構造において、ＧＣＴ２
ａ〜２ｄと、フリーホイールダイオード３ａ〜３ｄと、
クランプダイオード１３ａ、１３ｂはそれぞれ分離さ
れ、かつ口径の等しい別個の半導体パッケージとして構
成されている。また、リセットダイオード５ａ、５ｂは
フリーホイールダイオード３ａ〜３ｄ、あるいはクラン
プダイオード１３ａ、１３ｂの口径より小さい半導体パ
ッケージとして構成されている。６ａ、６ｂはリセット
抵抗としての水冷抵抗器、８ａ〜８ｏは冷却フィン、４
ａ、４ｂはアノードリアクトル、７ａ、７ｂはクランプ
コンデンサである。９はＧＣＴ２ａ〜２ｄと、フリーホ
イールダイオード３ａ〜３ｄと、クランプダイオード１
３ａ、１３ｂの１０個の半導体パッケージを積み重ねた
ものと、各半導体パッケージの間にそれぞれ介装された
冷却フィン８ａ〜８ｋとを共締めして構成された第１の
圧接構造体、１０はリセットダイオード５ａ、５ｂとリ
セット抵抗６ａ、６ｂとを重ね合わせたものと、それぞ
れの間及び両外側に設けられた冷却フィン８ｌ〜８ｏと
絶縁物１４ａ、１４ｂとを共締めして構成された第２の
圧接構造体である。１１ａ〜１１ｏは電気的接続手段で
あり、例えば幅広な銅ブスバーなどにより形成されてい
るものである。
ａ〜２ｄと、フリーホイールダイオード３ａ〜３ｄと、
クランプダイオード１３ａ、１３ｂはそれぞれ分離さ
れ、かつ口径の等しい別個の半導体パッケージとして構
成されている。また、リセットダイオード５ａ、５ｂは
フリーホイールダイオード３ａ〜３ｄ、あるいはクラン
プダイオード１３ａ、１３ｂの口径より小さい半導体パ
ッケージとして構成されている。６ａ、６ｂはリセット
抵抗としての水冷抵抗器、８ａ〜８ｏは冷却フィン、４
ａ、４ｂはアノードリアクトル、７ａ、７ｂはクランプ
コンデンサである。９はＧＣＴ２ａ〜２ｄと、フリーホ
イールダイオード３ａ〜３ｄと、クランプダイオード１
３ａ、１３ｂの１０個の半導体パッケージを積み重ねた
ものと、各半導体パッケージの間にそれぞれ介装された
冷却フィン８ａ〜８ｋとを共締めして構成された第１の
圧接構造体、１０はリセットダイオード５ａ、５ｂとリ
セット抵抗６ａ、６ｂとを重ね合わせたものと、それぞ
れの間及び両外側に設けられた冷却フィン８ｌ〜８ｏと
絶縁物１４ａ、１４ｂとを共締めして構成された第２の
圧接構造体である。１１ａ〜１１ｏは電気的接続手段で
あり、例えば幅広な銅ブスバーなどにより形成されてい
るものである。
【０００８】次に回路動作について図７から図１０を用
いて説明する。３レベルインバータの回路動作について
は、ＧＣＴ２ａとＧＣＴ２ｂに関する動作と、ＧＣＴ２
ｄとＧＣＴ２ｃに関する動作とは全く対称となる。そこ
で、ここではＧＣＴ２ａとＧＣＴ２ｂに関する回路動作
を説明し、ＧＣＴ２ｄとＧＣＴ２ｃに関する回路動作の
説明は省略する。まず、ＧＣＴ２ａのスイッチング動作
について図７、図８を用いて説明する。なお、各図にお
いて、電流経路の変化を示すために、それぞれに（１）
〜（４）あるいは（１）〜（５）の符号を付けて同じ回
路を示しているが、回路要素の符号は（１）のみに付
し、その他の回路には付していない。ＧＣＴ２ａがスイ
ッチングする場合は電流値Ｉ（Ａ）を持つ負荷電流につ
いてＧＣＴ２ａ、２ｂとクランプダイオード１３ａ、Ｇ
ＣＴ２ｂとの転流動作を考慮すれば良い。
いて説明する。３レベルインバータの回路動作について
は、ＧＣＴ２ａとＧＣＴ２ｂに関する動作と、ＧＣＴ２
ｄとＧＣＴ２ｃに関する動作とは全く対称となる。そこ
で、ここではＧＣＴ２ａとＧＣＴ２ｂに関する回路動作
を説明し、ＧＣＴ２ｄとＧＣＴ２ｃに関する回路動作の
説明は省略する。まず、ＧＣＴ２ａのスイッチング動作
について図７、図８を用いて説明する。なお、各図にお
いて、電流経路の変化を示すために、それぞれに（１）
〜（４）あるいは（１）〜（５）の符号を付けて同じ回
路を示しているが、回路要素の符号は（１）のみに付
し、その他の回路には付していない。ＧＣＴ２ａがスイ
ッチングする場合は電流値Ｉ（Ａ）を持つ負荷電流につ
いてＧＣＴ２ａ、２ｂとクランプダイオード１３ａ、Ｇ
ＣＴ２ｂとの転流動作を考慮すれば良い。
【０００９】図７（１）に矢印で示すように、負荷電流
が流れているＧＣＴ２ａ、２ｂのオン状態からＧＣＴ２
ａがターンオフした直後の負荷電流は、図７（２）に矢
印で示すように、リセットダイオード５ａ→クランプコ
ンデンサ７ａ→クランプダイオード１３ａにバイパスさ
れる。この時のＧＣＴ２ａの電流変化率、即ちバイパス
経路への転流速度をｄｉｌ／ｄｔ（Ａ／ｓ）、クランプ
コンデンサ７ａの静電容量をＣ（Ｆ）、ＧＣＴ２ａのア
ノード端子からカソード端子までのバイパス経路内に存
在する浮遊インダクタンスをＬ１（Ｈ）、クランプダイ
オード１３ａ、リセットダイオード５ａの電流変化率ｄ
ｉ１／ｄｔに対する順回復電圧（過渡オン電圧）を各々
ＶＣ（Ｖ）、ＶＲ（Ｖ）とすれば、ＧＣＴ２ａに印加さ
れるスパイク電圧の最大値ＶＤＳＰ１（Ｖ）は式１で表
現できる。
が流れているＧＣＴ２ａ、２ｂのオン状態からＧＣＴ２
ａがターンオフした直後の負荷電流は、図７（２）に矢
印で示すように、リセットダイオード５ａ→クランプコ
ンデンサ７ａ→クランプダイオード１３ａにバイパスさ
れる。この時のＧＣＴ２ａの電流変化率、即ちバイパス
経路への転流速度をｄｉｌ／ｄｔ（Ａ／ｓ）、クランプ
コンデンサ７ａの静電容量をＣ（Ｆ）、ＧＣＴ２ａのア
ノード端子からカソード端子までのバイパス経路内に存
在する浮遊インダクタンスをＬ１（Ｈ）、クランプダイ
オード１３ａ、リセットダイオード５ａの電流変化率ｄ
ｉ１／ｄｔに対する順回復電圧（過渡オン電圧）を各々
ＶＣ（Ｖ）、ＶＲ（Ｖ）とすれば、ＧＣＴ２ａに印加さ
れるスパイク電圧の最大値ＶＤＳＰ１（Ｖ）は式１で表
現できる。
【００１０】
ＶＤＳＰ１＝１／Ｃ・∫ｉ１ｄｔ＋Ｌ１・ｄｉ１／ｄｔ＋ＶＣ＋ＶＲ…(式１)
【００１１】その後、図７（３）に電流経路を矢印で示
しているように、ＧＣＴ２ａの電流がゼロになれば、負
荷電流はすべてクランプダイオード１３ａに転流する。
また、アノードリアクトル４ａの蓄積エネルギーは、ク
ランプコンデンサ７ａに回収される。アノードリアクト
ル４ａの電流がゼロ（Ａ）になると、ＧＣＴ２ａのター
ンオフ動作は終了する。その後、クランプコンデンサ７
ａは、図７（４）に矢印で示すように、直流電圧回路１
に対してリセット抵抗６ａを介して電圧Ｅ（Ｖ）になる
まで放電される。
しているように、ＧＣＴ２ａの電流がゼロになれば、負
荷電流はすべてクランプダイオード１３ａに転流する。
また、アノードリアクトル４ａの蓄積エネルギーは、ク
ランプコンデンサ７ａに回収される。アノードリアクト
ル４ａの電流がゼロ（Ａ）になると、ＧＣＴ２ａのター
ンオフ動作は終了する。その後、クランプコンデンサ７
ａは、図７（４）に矢印で示すように、直流電圧回路１
に対してリセット抵抗６ａを介して電圧Ｅ（Ｖ）になる
まで放電される。
【００１２】図８（１）に示すＧＣＴ２ａのオフ状態か
らターンオンした直後は、図８（２）に矢印で示すよう
に、クランプダイオード１３ａを導通している負荷電流
の値まで直流電圧回路１から電流が供給される。また、
その電流には図８（３）に矢印で示すように、クランプ
ダイオード１３ａの逆回復電流の最大値が重畳される。
クランプダイオード１３ａのオフ状態が確立すると、図
８（４）に矢印で示すように、アノードリアクトル４ａ
に過剰に蓄積されたクランプダイオード１３ａの逆回復
電流によるエネルギーはクランプコンデンサ７ａに回収
される。アノードリアクトル４ａの電流が負荷電流Ｉ
（Ａ）に等しくなれば、ＧＣＴ２ａのターンオン動作は
終了する。クランプコンデンサ７ａは、図８（５）に矢
印で示すように、直流電圧回路１に対してリセット抵抗
６ａを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放電される。
らターンオンした直後は、図８（２）に矢印で示すよう
に、クランプダイオード１３ａを導通している負荷電流
の値まで直流電圧回路１から電流が供給される。また、
その電流には図８（３）に矢印で示すように、クランプ
ダイオード１３ａの逆回復電流の最大値が重畳される。
クランプダイオード１３ａのオフ状態が確立すると、図
８（４）に矢印で示すように、アノードリアクトル４ａ
に過剰に蓄積されたクランプダイオード１３ａの逆回復
電流によるエネルギーはクランプコンデンサ７ａに回収
される。アノードリアクトル４ａの電流が負荷電流Ｉ
（Ａ）に等しくなれば、ＧＣＴ２ａのターンオン動作は
終了する。クランプコンデンサ７ａは、図８（５）に矢
印で示すように、直流電圧回路１に対してリセット抵抗
６ａを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放電される。
【００１３】次に、ＧＣＴ２ｂのスイッチング動作につ
いて図９、図１０を用いて説明する。ＧＣＴ２ｂがスイ
ッチングする場合は、電流値Ｉ（Ａ）の負荷電流につい
てＧＣＴ２ｂ、クランプダイオード１３ａとフリーホイ
ールダイオード３ｃ、３ｄとの転流動作を考慮すれば良
い。
いて図９、図１０を用いて説明する。ＧＣＴ２ｂがスイ
ッチングする場合は、電流値Ｉ（Ａ）の負荷電流につい
てＧＣＴ２ｂ、クランプダイオード１３ａとフリーホイ
ールダイオード３ｃ、３ｄとの転流動作を考慮すれば良
い。
【００１４】図９（１）に矢印で電流経路を示すよう
に、ＧＣＴ２ｂ、クランプダイオード１３ａのオン状態
からＧＣＴ２ｂがターンオフした直後の負荷電流は、図
９（２）に矢印で示すように、クランプコンデンサ７ｂ
→リセットダイオード５ｂ→フリーホイールダイオード
３ｄ→フリーホイールダイオード３ｃにバイパスされ
る。この時のＧＣＴ２ｂの電流変化率、即ちバイパス経
路への転流速度をｄｉ１／ｄｔ（Ａ／ｓ）、クランプコ
ンデンサ７ｂの静電容量をＣ（Ｆ）、ＧＣＴ２ｂのカソ
ード端子からクランプダイオード１３ａのアノード端子
までのバイパス経路内に存在する浮遊インダクタンスを
Ｌ２（Ｈ）、フリーホイールダイオード３ｃ、３ｄ、ク
ランプダイオード１３ａ、リセットダイオード５ｂの、
電流変化率ｄｉ１／ｄｔに対する順回復電圧（過渡オン
電圧）を各々ＶＦ（Ｖ）、ＶＣ（Ｖ）、ＶＲ（Ｖ）とす
れば、ＧＣＴ２ｂに印加されるスパイク電圧の最大値Ｖ
ＤＳＰ２は式２で表現できる。
に、ＧＣＴ２ｂ、クランプダイオード１３ａのオン状態
からＧＣＴ２ｂがターンオフした直後の負荷電流は、図
９（２）に矢印で示すように、クランプコンデンサ７ｂ
→リセットダイオード５ｂ→フリーホイールダイオード
３ｄ→フリーホイールダイオード３ｃにバイパスされ
る。この時のＧＣＴ２ｂの電流変化率、即ちバイパス経
路への転流速度をｄｉ１／ｄｔ（Ａ／ｓ）、クランプコ
ンデンサ７ｂの静電容量をＣ（Ｆ）、ＧＣＴ２ｂのカソ
ード端子からクランプダイオード１３ａのアノード端子
までのバイパス経路内に存在する浮遊インダクタンスを
Ｌ２（Ｈ）、フリーホイールダイオード３ｃ、３ｄ、ク
ランプダイオード１３ａ、リセットダイオード５ｂの、
電流変化率ｄｉ１／ｄｔに対する順回復電圧（過渡オン
電圧）を各々ＶＦ（Ｖ）、ＶＣ（Ｖ）、ＶＲ（Ｖ）とす
れば、ＧＣＴ２ｂに印加されるスパイク電圧の最大値Ｖ
ＤＳＰ２は式２で表現できる。
【００１５】
ＶＤＳＰ２＝１／Ｃ・∫ｉ１ｄｔ＋Ｌ２・ｄｉ１／ｄｔ＋２ＶＦ＋ＶＣ＋ＶＲ
… （式２）
【００１６】この後、図９（３）に矢印で電流経路を示
すように、ＧＣＴ２ｂの電流がゼロ（Ａ）になると、負
荷電流はリセットダイオード５ｂからアノードリアクト
ル４ｂへ転流する。この転流は、クランプコンデンサ７
ｂの充電電圧と直流電圧回路１の電圧Ｅ（Ｖ）との差電
圧により行なわれるため、アノードリアクトル４ｂに蓄
積された負荷電流によるエネルギーと同じエネルギーが
クランプコンデンサ７ｂに蓄積される。アノードリアク
トル４ｂの電流が、負荷電流Ｉ（Ａ）に等しくなればタ
ーンオフ動作は終了する。クランプコンデンサ７ｂは、
図９（４）に矢印で示すように、直流電圧回路１に対し
てリセット抵抗６ｂを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放
電される。
すように、ＧＣＴ２ｂの電流がゼロ（Ａ）になると、負
荷電流はリセットダイオード５ｂからアノードリアクト
ル４ｂへ転流する。この転流は、クランプコンデンサ７
ｂの充電電圧と直流電圧回路１の電圧Ｅ（Ｖ）との差電
圧により行なわれるため、アノードリアクトル４ｂに蓄
積された負荷電流によるエネルギーと同じエネルギーが
クランプコンデンサ７ｂに蓄積される。アノードリアク
トル４ｂの電流が、負荷電流Ｉ（Ａ）に等しくなればタ
ーンオフ動作は終了する。クランプコンデンサ７ｂは、
図９（４）に矢印で示すように、直流電圧回路１に対し
てリセット抵抗６ｂを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放
電される。
【００１７】図１０（１）に矢印で電流経路を示すよう
に、ＧＣＴ２ｂのオフ状態からターンオンした直後は、
図１０（２）に矢印で示すように、フリーホイールダイ
オード３ｃ、３ｄを導通している負荷電流の値まで直流
電圧回路１から電流が供給される。また、その電流には
図１０（３）に矢印で示すように、フリーホイールダイ
オード３ｃ、３ｄの逆回復電流の最大値が重畳される。
フリーホイールダイオード３ｃ、３ｄのオフ状態が確立
すれば、図１０（４）に矢印で示すように、アノードリ
アクトル４ｂに過剰に蓄積されたフリーホイールダイオ
ード３ｃ、３ｄの逆回復電流によるエネルギーはクラン
プコンデンサ７ｂに回収される。アノードリアクトル４
ｂの電流がゼロ（Ａ）になれば、ＧＣＴ２ｂのターンオ
ン動作は終了する。クランプコンデンサ７ｂは、図１０
（５）に矢印で示すように、直流電圧回路１に対してリ
セット抵抗６ｂを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放電さ
れる。
に、ＧＣＴ２ｂのオフ状態からターンオンした直後は、
図１０（２）に矢印で示すように、フリーホイールダイ
オード３ｃ、３ｄを導通している負荷電流の値まで直流
電圧回路１から電流が供給される。また、その電流には
図１０（３）に矢印で示すように、フリーホイールダイ
オード３ｃ、３ｄの逆回復電流の最大値が重畳される。
フリーホイールダイオード３ｃ、３ｄのオフ状態が確立
すれば、図１０（４）に矢印で示すように、アノードリ
アクトル４ｂに過剰に蓄積されたフリーホイールダイオ
ード３ｃ、３ｄの逆回復電流によるエネルギーはクラン
プコンデンサ７ｂに回収される。アノードリアクトル４
ｂの電流がゼロ（Ａ）になれば、ＧＣＴ２ｂのターンオ
ン動作は終了する。クランプコンデンサ７ｂは、図１０
（５）に矢印で示すように、直流電圧回路１に対してリ
セット抵抗６ｂを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放電さ
れる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】図１１に図７（２）で
示したＧＣＴ２ａのターンオフ時のバイパス経路を、図
１２に図９（２）で示したＧＣＴ２ｂのターンオフ時の
バイパス経路をそれぞれ太線ラインで示す。ＧＣＴの遮
断能力を向上させ、装置の大容量化を実現するには，バ
イパス経路内に存在する浮遊インダクタンスを可能な限
り小さくすることが課題となる。また、電気的に接合さ
れた銅ブスバーにより回路動作に支障をきたすことがな
いよう十分に配慮して銅ブスバーを接続しなければなら
ない。
示したＧＣＴ２ａのターンオフ時のバイパス経路を、図
１２に図９（２）で示したＧＣＴ２ｂのターンオフ時の
バイパス経路をそれぞれ太線ラインで示す。ＧＣＴの遮
断能力を向上させ、装置の大容量化を実現するには，バ
イパス経路内に存在する浮遊インダクタンスを可能な限
り小さくすることが課題となる。また、電気的に接合さ
れた銅ブスバーにより回路動作に支障をきたすことがな
いよう十分に配慮して銅ブスバーを接続しなければなら
ない。
【００１９】図６の従来の簡易構造に示すように、ＧＣ
Ｔ２ａのカソード側からフリーホイールダイオード３ｂ
のカソード側を銅ブスバー１１ａで接続し、かつ、フリ
ーホイールダイオード３ｂのカソード側からクランプダ
イオード１３ａのカソード側を銅ブスバー１１ｂで接続
し、同様に、ＧＣＴ２ｄのアノード側からフリーホイー
ルダイオード３ｃのアノード側を銅ブスバー１１ｊで接
続し、かつ、フリーホイールダイオード３ｃのアノード
側からクランプダイオード１３ｂのアノード側を銅ブス
バー１１ｉで接続した場合、図７（１）に示すＧＣＴ２
ａ、２ｂのオン状態から図７（２）に示すＧＣＴ２ａが
ターンオフした直後，図１１に太線ラインで示すバイパ
ス経路となるが、銅ブスバー１１ａ，１１ｂにはＧＣＴ
２ａがターンオフするまで負荷電流が流れていたため、
急峻に電流方向が変化することにより銅ブスバー１１
ａ、１１ｂに誘起電圧が発生する。銅ブスバー１１ａの
誘起電圧によるエネルギーは，ターンオフしたＧＣＴ２
ａで消費され，銅ブスバー１１ｂの誘起電圧によるエネ
ルギーは、銅ブスバー１１ｂ→冷却フィン８ｅ→ＧＣＴ
２ｂ→冷却フィン８ｄ→フリーホイールダイオード３ｂ
→銅ブスバー１１ｂに循環電流を流すこととなる。その
循環電流経路を図１３に太線ラインで示す。
Ｔ２ａのカソード側からフリーホイールダイオード３ｂ
のカソード側を銅ブスバー１１ａで接続し、かつ、フリ
ーホイールダイオード３ｂのカソード側からクランプダ
イオード１３ａのカソード側を銅ブスバー１１ｂで接続
し、同様に、ＧＣＴ２ｄのアノード側からフリーホイー
ルダイオード３ｃのアノード側を銅ブスバー１１ｊで接
続し、かつ、フリーホイールダイオード３ｃのアノード
側からクランプダイオード１３ｂのアノード側を銅ブス
バー１１ｉで接続した場合、図７（１）に示すＧＣＴ２
ａ、２ｂのオン状態から図７（２）に示すＧＣＴ２ａが
ターンオフした直後，図１１に太線ラインで示すバイパ
ス経路となるが、銅ブスバー１１ａ，１１ｂにはＧＣＴ
２ａがターンオフするまで負荷電流が流れていたため、
急峻に電流方向が変化することにより銅ブスバー１１
ａ、１１ｂに誘起電圧が発生する。銅ブスバー１１ａの
誘起電圧によるエネルギーは，ターンオフしたＧＣＴ２
ａで消費され，銅ブスバー１１ｂの誘起電圧によるエネ
ルギーは、銅ブスバー１１ｂ→冷却フィン８ｅ→ＧＣＴ
２ｂ→冷却フィン８ｄ→フリーホイールダイオード３ｂ
→銅ブスバー１１ｂに循環電流を流すこととなる。その
循環電流経路を図１３に太線ラインで示す。
【００２０】また、循環電流の減衰時間はＧＣＴ２ｂの
オン電圧，フリーホイールダイオード３ｂの順電圧と銅
ブスバー１１ｂのインダクタンス値で決まる。仮にＧＣ
Ｔ２ｂのオン電圧を５Ｖ、フリーホイールダイオード３
ｂの順電圧を５Ｖ，銅ブスバー１１ｂのインダクタンス
値を０．２μＨとすると、減衰速度は５０Ａ／μｓとな
り，４０００Ａを遮断した場合、ＧＣＴ２ｂには（負荷
電流＋４０００）Ａが重畳され負荷電流値に戻るまで８
０μｓもかかることとなる。このように、ＧＣＴ２ｂに
は、負荷電流と循環電流の総和が流れており、減衰時間
内にＧＣＴ２ｂがターンオフした場合、ＧＣＴ２ｂの電
流責務は非常に厳しいものとなり、遮断失敗の可能性が
ある。よって、装置の大容量化が困難となる。
オン電圧，フリーホイールダイオード３ｂの順電圧と銅
ブスバー１１ｂのインダクタンス値で決まる。仮にＧＣ
Ｔ２ｂのオン電圧を５Ｖ、フリーホイールダイオード３
ｂの順電圧を５Ｖ，銅ブスバー１１ｂのインダクタンス
値を０．２μＨとすると、減衰速度は５０Ａ／μｓとな
り，４０００Ａを遮断した場合、ＧＣＴ２ｂには（負荷
電流＋４０００）Ａが重畳され負荷電流値に戻るまで８
０μｓもかかることとなる。このように、ＧＣＴ２ｂに
は、負荷電流と循環電流の総和が流れており、減衰時間
内にＧＣＴ２ｂがターンオフした場合、ＧＣＴ２ｂの電
流責務は非常に厳しいものとなり、遮断失敗の可能性が
ある。よって、装置の大容量化が困難となる。
【００２１】次に、第２の圧接構造体１０でリセットダ
イオード５ａ、５ｂとリセット抵抗６ａ、６ｂと冷却フ
ィン８ｌ〜８ｏと絶縁物１４ａ、１４ｂを共締めした場
合、リセット抵抗６ａ、６ｂのため、図１１に太線ライ
ンで示すＧＣＴ２ａのターンオフ時のバイパス経路内に
存在する浮遊インダクタンスと図１２に太線ラインで示
すＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経路内に存在す
る浮遊インダクタンスが大きくなり、前記スパイク電圧
ＶＤＳＰ１、ＶＤＳＰ２が高くなる。即ち、リセット抵
抗６ａ，６ｂの厚み分だけクランプコンデンサ７ａ，７
ｂに接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１１ｅ，
１１ｍの距離が広がり、それらの相互インダクタンスに
よる浮遊インダクタンス低減効果は薄くなる。よって、
ＧＣＴのターンオフ時の電流責務が厳しいものとなり、
装置の大容量化が困難となる。
イオード５ａ、５ｂとリセット抵抗６ａ、６ｂと冷却フ
ィン８ｌ〜８ｏと絶縁物１４ａ、１４ｂを共締めした場
合、リセット抵抗６ａ、６ｂのため、図１１に太線ライ
ンで示すＧＣＴ２ａのターンオフ時のバイパス経路内に
存在する浮遊インダクタンスと図１２に太線ラインで示
すＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経路内に存在す
る浮遊インダクタンスが大きくなり、前記スパイク電圧
ＶＤＳＰ１、ＶＤＳＰ２が高くなる。即ち、リセット抵
抗６ａ，６ｂの厚み分だけクランプコンデンサ７ａ，７
ｂに接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１１ｅ，
１１ｍの距離が広がり、それらの相互インダクタンスに
よる浮遊インダクタンス低減効果は薄くなる。よって、
ＧＣＴのターンオフ時の電流責務が厳しいものとなり、
装置の大容量化が困難となる。
【００２２】また、第２の圧接構造体１０にクランプコ
ンデンサ７ａ、７ｂを共締めしない場合、図１１に太線
ラインで示すＧＣＴ２ａのターンオフ時のバイパス経路
内に存在する浮遊インダクタンスと図１２に太線ライン
で示すＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経路内に存
在する浮遊インダクタンスが大きくなり、前記スパイク
電圧ＶＤＳＰ１、ＶＤＳＰ２が高くなる。すなわち、ク
ランプコンデンサが離れる分だけクランプコンデンサ７
ａ，７ｂに接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１
１ｅ，１１ｍが必要となる。よって、ＧＣＴ２ａ、２ｂ
のターンオフ時の電流責務が厳しいものとなり、装置の
大容量化が困難となる。
ンデンサ７ａ、７ｂを共締めしない場合、図１１に太線
ラインで示すＧＣＴ２ａのターンオフ時のバイパス経路
内に存在する浮遊インダクタンスと図１２に太線ライン
で示すＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経路内に存
在する浮遊インダクタンスが大きくなり、前記スパイク
電圧ＶＤＳＰ１、ＶＤＳＰ２が高くなる。すなわち、ク
ランプコンデンサが離れる分だけクランプコンデンサ７
ａ，７ｂに接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１
１ｅ，１１ｍが必要となる。よって、ＧＣＴ２ａ、２ｂ
のターンオフ時の電流責務が厳しいものとなり、装置の
大容量化が困難となる。
【００２３】次に、電位Ｃの端子に接続された銅ブスバ
ー１１ｅの配線インダクタンスが大きい場合、図７のＧ
ＣＴ２ａのターンオフ時の転流動作により、銅ブスバー
１１ｅの配線インダクタンスに誘起電圧が発生し、ＧＣ
Ｔ２ａのターンオフ時には関係のないクランプコンデン
サ７ｂの放電がリセット抵抗６ｂを通して行われ，最終
的に直流電圧回路１に対してリセットダイオード５ｂを
介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで充電される。また、図８
のＧＣＴ２ａのターンオン時には転流動作により、銅ブ
スバー１１ｅの配線インダクタンスに誘起電圧が発生
し、ＧＣＴ２ａのターンオン時には関係のないクランプ
コンデンサ７ｂの充電がリセットダイオード５ｂを通し
て行われ，最終的に直流電圧回路１に対してリセット抵
抗６ｂを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放電される。
ー１１ｅの配線インダクタンスが大きい場合、図７のＧ
ＣＴ２ａのターンオフ時の転流動作により、銅ブスバー
１１ｅの配線インダクタンスに誘起電圧が発生し、ＧＣ
Ｔ２ａのターンオフ時には関係のないクランプコンデン
サ７ｂの放電がリセット抵抗６ｂを通して行われ，最終
的に直流電圧回路１に対してリセットダイオード５ｂを
介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで充電される。また、図８
のＧＣＴ２ａのターンオン時には転流動作により、銅ブ
スバー１１ｅの配線インダクタンスに誘起電圧が発生
し、ＧＣＴ２ａのターンオン時には関係のないクランプ
コンデンサ７ｂの充電がリセットダイオード５ｂを通し
て行われ，最終的に直流電圧回路１に対してリセット抵
抗６ｂを介して電圧Ｅ（Ｖ）になるまで放電される。
【００２４】また、図９のＧＣＴ２ｂのターンオフ時
に，転流動作により銅ブスバー１１ｅの配線インダクタ
ンスに誘起電圧が発生し、ＧＣＴ２ｂのターンオフ時に
は関係のないクランプコンデンサ７ａの放電がリセット
抵抗６ａを通して行われ，最終的に直流電圧回路１に対
してリセットダイオード５ａを介して電圧Ｅ（Ｖ）にな
るまで充電される。また、図１０のＧＣＴ２ｂのターン
オン時には転流動作により銅ブスバー１１ｅの配線イン
ダクタンスに誘起電圧が発生し、ＧＣＴ２ｂのターンオ
ン時には関係のないクランプコンデンサ７ａの充電がリ
セットダイオード５ａを通して行われ，最終的に直流電
圧回路１に対してリセット抵抗６ａを介して電圧Ｅ
（Ｖ）になるまで放電される。以上、全ての転流動作に
おいて関係のないクランプコンデンサの充放電が行わ
れ、リセット抵抗の発生ロスが大きくなり、装置効率の
低下を招くこととなる。したがって、電位Ｃの端子に接
続された銅ブスバーの配線インダクタンスを可能な限り
小さくすることが望ましい。
に，転流動作により銅ブスバー１１ｅの配線インダクタ
ンスに誘起電圧が発生し、ＧＣＴ２ｂのターンオフ時に
は関係のないクランプコンデンサ７ａの放電がリセット
抵抗６ａを通して行われ，最終的に直流電圧回路１に対
してリセットダイオード５ａを介して電圧Ｅ（Ｖ）にな
るまで充電される。また、図１０のＧＣＴ２ｂのターン
オン時には転流動作により銅ブスバー１１ｅの配線イン
ダクタンスに誘起電圧が発生し、ＧＣＴ２ｂのターンオ
ン時には関係のないクランプコンデンサ７ａの充電がリ
セットダイオード５ａを通して行われ，最終的に直流電
圧回路１に対してリセット抵抗６ａを介して電圧Ｅ
（Ｖ）になるまで放電される。以上、全ての転流動作に
おいて関係のないクランプコンデンサの充放電が行わ
れ、リセット抵抗の発生ロスが大きくなり、装置効率の
低下を招くこととなる。したがって、電位Ｃの端子に接
続された銅ブスバーの配線インダクタンスを可能な限り
小さくすることが望ましい。
【００２５】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたもので、ＧＴＯの定格と同等あるいはそれを超
える定格を有し、かつ高い臨界電圧上昇率耐量を有する
ＧＣＴを用いて、大容量化，高効率化を同時に実現する
インバータ装置を提供することを目的とする。
なされたもので、ＧＴＯの定格と同等あるいはそれを超
える定格を有し、かつ高い臨界電圧上昇率耐量を有する
ＧＣＴを用いて、大容量化，高効率化を同時に実現する
インバータ装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
は、電位Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を有する直流
電圧回路と、前記各電位を出力することができる３レベ
ルインバータブリッジとを有するインバータ装置であっ
て、前記３レベルインバータブリッジは直列接続された
第１〜第４のＧＣＴと、前記各ＧＣＴに逆並列接続され
た第１〜第４のフリーホイールダイオードと、前記直流
電圧回路の電位Ｃの端子と第２のＧＣＴのアノード端子
との間に接続された第１のクランプダイオードと、第３
のＧＣＴのカソード端子と前記直流電圧回路の電位Ｃの
端子との間に接続された第２のクランプダイオードと、
前記直流電圧回路の電位Ｐの端子と第１のＧＣＴのアノ
ード端子との間に接続された第１のアノードリアクトル
と、第１のアノードリアクトルに並列接続された第１の
リセットダイオードと第１のリセット抵抗から構成され
る第１の直列接続体と、第１のリセットダイオードと第
１のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の電位
Ｃの端子との間に接続され、第１のリセット抵抗を介し
てのみ前記直流電圧回路へ放電できる第１のクランプコ
ンデンサと、第４のＧＣＴのカソード端子と前記直流電
圧回路の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノー
ドリアクトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続
された第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗
から構成される第２の直列接続体と、第２のリセットダ
イオードと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電
圧回路の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセッ
ト抵抗を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２
のクランプコンデンサと、第２のＧＣＴと第３のＧＣＴ
との接続点に設けられた出力端子とを有するブリッジ回
路により構成されるものにおいて、前記各ＧＣＴと各フ
リーホイールダイオードと第１、第２のクランプダイオ
ードとをそれぞれ別個の半導体パッケージとして構成
し、かつ各半導体パッケージの間に、それぞれ導電体と
して機能する冷却フィンを介装すると共に、それらを通
電方向に圧接して共締めすることにより圧接構造体を形
成し、前記圧接構造体の第１のＧＣＴのカソード側と第
１のクランプダイオードのカソード側、第２のフリーホ
イールダイオードのカソード側と第１のクランプダイオ
ードのカソード側、第４のＧＣＴのアノード側と第２の
クランプダイオードのアノード側及び第３のフリーホイ
ールダイオードのアノード側と第２のクランプダイオー
ドのアノード側をそれぞれ銅ブスバーで接続するように
したものである。
は、電位Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を有する直流
電圧回路と、前記各電位を出力することができる３レベ
ルインバータブリッジとを有するインバータ装置であっ
て、前記３レベルインバータブリッジは直列接続された
第１〜第４のＧＣＴと、前記各ＧＣＴに逆並列接続され
た第１〜第４のフリーホイールダイオードと、前記直流
電圧回路の電位Ｃの端子と第２のＧＣＴのアノード端子
との間に接続された第１のクランプダイオードと、第３
のＧＣＴのカソード端子と前記直流電圧回路の電位Ｃの
端子との間に接続された第２のクランプダイオードと、
前記直流電圧回路の電位Ｐの端子と第１のＧＣＴのアノ
ード端子との間に接続された第１のアノードリアクトル
と、第１のアノードリアクトルに並列接続された第１の
リセットダイオードと第１のリセット抵抗から構成され
る第１の直列接続体と、第１のリセットダイオードと第
１のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の電位
Ｃの端子との間に接続され、第１のリセット抵抗を介し
てのみ前記直流電圧回路へ放電できる第１のクランプコ
ンデンサと、第４のＧＣＴのカソード端子と前記直流電
圧回路の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノー
ドリアクトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続
された第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗
から構成される第２の直列接続体と、第２のリセットダ
イオードと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電
圧回路の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセッ
ト抵抗を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２
のクランプコンデンサと、第２のＧＣＴと第３のＧＣＴ
との接続点に設けられた出力端子とを有するブリッジ回
路により構成されるものにおいて、前記各ＧＣＴと各フ
リーホイールダイオードと第１、第２のクランプダイオ
ードとをそれぞれ別個の半導体パッケージとして構成
し、かつ各半導体パッケージの間に、それぞれ導電体と
して機能する冷却フィンを介装すると共に、それらを通
電方向に圧接して共締めすることにより圧接構造体を形
成し、前記圧接構造体の第１のＧＣＴのカソード側と第
１のクランプダイオードのカソード側、第２のフリーホ
イールダイオードのカソード側と第１のクランプダイオ
ードのカソード側、第４のＧＣＴのアノード側と第２の
クランプダイオードのアノード側及び第３のフリーホイ
ールダイオードのアノード側と第２のクランプダイオー
ドのアノード側をそれぞれ銅ブスバーで接続するように
したものである。
【００２７】また、本発明のインバータ装置は，電位
Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を有する直流電圧回路
と、前記各電位を出力することができる３レベルインバ
ータブリッジとを有するインバータ装置であって、前記
３レベルインバータブリッジは直列接続された第１〜第
４のＧＣＴと、前記各ＧＣＴに逆並列接続された第１〜
第４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回路
の電位Ｃの端子と第２のＧＣＴのアノード端子との間に
接続された第１のクランプダイオードと、第３のＧＣＴ
のカソード端子と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子との
間に接続された第２のクランプダイオードと、前記直流
電圧回路の電位Ｐの端子と第１のＧＣＴのアノード端子
との間に接続された第１のアノードリアクトルと、第１
のアノードリアクトルに並列接続された第１のリセット
ダイオードと第１のリセット抵抗から構成される第１の
直列接続体と、第１のリセットダイオードと第１のリセ
ット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子
との間に接続され、第１のリセット抵抗を介してのみ前
記直流電圧回路へ放電できる第１のクランプコンデンサ
と、第４のＧＣＴのカソード端子と前記直流電圧回路の
電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリアク
トルと、第２のアノードリアクトルに並列接続された第
２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から構成
される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオード
と第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の
電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵抗を
介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のクラン
プコンデンサと、第２のＧＣＴと第３のＧＣＴとの接続
点に設けられた出力端子とを有するブリッジ回路により
構成されるものにおいて、前記各ＧＣＴと各フリーホイ
ールダイオードと第１、第２のクランプダイオードをそ
れぞれ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各半
導体パッケージの間に、それぞれ導電体として機能する
冷却フィンを介装し、それらを通電方向に圧接して共締
めされた第１の圧接構造体及び第１、第２のリセットダ
イオードと、各リセットダイオードに結合され、導電体
として機能する冷却フィンとをリセット抵抗を介するこ
となく、その通電方向に圧接して共締めされた第２の圧
接構造体を備えたものである。
Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を有する直流電圧回路
と、前記各電位を出力することができる３レベルインバ
ータブリッジとを有するインバータ装置であって、前記
３レベルインバータブリッジは直列接続された第１〜第
４のＧＣＴと、前記各ＧＣＴに逆並列接続された第１〜
第４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回路
の電位Ｃの端子と第２のＧＣＴのアノード端子との間に
接続された第１のクランプダイオードと、第３のＧＣＴ
のカソード端子と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子との
間に接続された第２のクランプダイオードと、前記直流
電圧回路の電位Ｐの端子と第１のＧＣＴのアノード端子
との間に接続された第１のアノードリアクトルと、第１
のアノードリアクトルに並列接続された第１のリセット
ダイオードと第１のリセット抵抗から構成される第１の
直列接続体と、第１のリセットダイオードと第１のリセ
ット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子
との間に接続され、第１のリセット抵抗を介してのみ前
記直流電圧回路へ放電できる第１のクランプコンデンサ
と、第４のＧＣＴのカソード端子と前記直流電圧回路の
電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリアク
トルと、第２のアノードリアクトルに並列接続された第
２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から構成
される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオード
と第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の
電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵抗を
介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のクラン
プコンデンサと、第２のＧＣＴと第３のＧＣＴとの接続
点に設けられた出力端子とを有するブリッジ回路により
構成されるものにおいて、前記各ＧＣＴと各フリーホイ
ールダイオードと第１、第２のクランプダイオードをそ
れぞれ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各半
導体パッケージの間に、それぞれ導電体として機能する
冷却フィンを介装し、それらを通電方向に圧接して共締
めされた第１の圧接構造体及び第１、第２のリセットダ
イオードと、各リセットダイオードに結合され、導電体
として機能する冷却フィンとをリセット抵抗を介するこ
となく、その通電方向に圧接して共締めされた第２の圧
接構造体を備えたものである。
【００２８】また、本発明のインバータ装置は、前記第
２の圧接構造体が第１、第２のクランプコンデンサをも
共締めして構成されるものである。
２の圧接構造体が第１、第２のクランプコンデンサをも
共締めして構成されるものである。
【００２９】また、本発明のインバータ装置は，電位
Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を有する直流電圧回路
と、前記各電位を出力することができる３レベルインバ
ータブリッジとを有するインバータ装置であって、前記
３レベルインバータブリッジは、直列接続された第１〜
第４のＧＣＴと、前記各ＧＣＴに逆並列接続された第１
〜第４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回
路の電位Ｃの端子と第２のＧＣＴのアノード端子との間
に接続された第１のクランプダイオードと、第３のＧＣ
Ｔのカソード端子と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子と
の間に接続された第２のクランプダイオードと、前記直
流電圧回路の電位Ｐの端子と第１のＧＣＴのアノード端
子との間に接続された第１のアノードリアクトルと、第
１のアノードリアクトルに並列接続された第１のリセッ
トダイオードと第１のリセット抵抗から構成される第１
の直列接続体と、第１のリセットダイオードと第１のリ
セット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端
子との間に接続され、第１のリセット抵抗を介してのみ
前記直流電圧回路へ放電できる第１のクランプコンデン
サと、第４のＧＣＴのカソード端子と前記直流電圧回路
の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリア
クトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続された
第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から構
成される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオー
ドと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回路
の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵抗
を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のクラ
ンプコンデンサと、第２のＧＣＴと第３のＧＣＴとの接
続点に設けられた出力端子とを有するブリッジ回路によ
り構成されるものにおいて、前記各ＧＣＴと各フリーホ
イールダイオードと第１、第２のクランプダイオードを
それぞれ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各
半導体パッケージの間に、それぞれ導電体として機能す
る冷却フィンを介装し、それらを通電方向に圧接して共
締めされた第１の圧接構造体及び第１のリセットダイオ
ードとリセット抵抗、第２のリセットダイオードとリセ
ット抵抗を、それぞれの間に導電体として機能する冷却
フィンを介装し、通電方向に圧接して共締めされた第２
の圧接構造体並びに両圧接構造体と前記直流電圧回路と
を前記ブリッジ回路を構成するように接続する複数の銅
ブスバーを備えると共に、第１の圧接構造体及び第２の
圧接構造体と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子とを接続
する銅ブスバーを並列接続された２つの銅ブスバーで構
成し、一方の銅ブスバーは電位Ｐの端子に接続された銅
ブスバーに近接配置し、他方の銅ブスバーは電位Ｎの端
子に接続された銅ブスバーに近接配置するようにしたも
のである。
Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を有する直流電圧回路
と、前記各電位を出力することができる３レベルインバ
ータブリッジとを有するインバータ装置であって、前記
３レベルインバータブリッジは、直列接続された第１〜
第４のＧＣＴと、前記各ＧＣＴに逆並列接続された第１
〜第４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回
路の電位Ｃの端子と第２のＧＣＴのアノード端子との間
に接続された第１のクランプダイオードと、第３のＧＣ
Ｔのカソード端子と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子と
の間に接続された第２のクランプダイオードと、前記直
流電圧回路の電位Ｐの端子と第１のＧＣＴのアノード端
子との間に接続された第１のアノードリアクトルと、第
１のアノードリアクトルに並列接続された第１のリセッ
トダイオードと第１のリセット抵抗から構成される第１
の直列接続体と、第１のリセットダイオードと第１のリ
セット抵抗との接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端
子との間に接続され、第１のリセット抵抗を介してのみ
前記直流電圧回路へ放電できる第１のクランプコンデン
サと、第４のＧＣＴのカソード端子と前記直流電圧回路
の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリア
クトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続された
第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から構
成される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオー
ドと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回路
の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵抗
を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のクラ
ンプコンデンサと、第２のＧＣＴと第３のＧＣＴとの接
続点に設けられた出力端子とを有するブリッジ回路によ
り構成されるものにおいて、前記各ＧＣＴと各フリーホ
イールダイオードと第１、第２のクランプダイオードを
それぞれ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各
半導体パッケージの間に、それぞれ導電体として機能す
る冷却フィンを介装し、それらを通電方向に圧接して共
締めされた第１の圧接構造体及び第１のリセットダイオ
ードとリセット抵抗、第２のリセットダイオードとリセ
ット抵抗を、それぞれの間に導電体として機能する冷却
フィンを介装し、通電方向に圧接して共締めされた第２
の圧接構造体並びに両圧接構造体と前記直流電圧回路と
を前記ブリッジ回路を構成するように接続する複数の銅
ブスバーを備えると共に、第１の圧接構造体及び第２の
圧接構造体と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子とを接続
する銅ブスバーを並列接続された２つの銅ブスバーで構
成し、一方の銅ブスバーは電位Ｐの端子に接続された銅
ブスバーに近接配置し、他方の銅ブスバーは電位Ｎの端
子に接続された銅ブスバーに近接配置するようにしたも
のである。
【００３０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明に
よるインバータ装置の第１の実施の形態を図を用いて説
明する。図１はインバータ装置の３レベルインバータブ
リッジを示す回路構成を示すものであり、図２はこの発
明によるインバータ装置の第１の実施の形態である３レ
ベルインバータブリッジの具体的な簡易構造を示すもの
である。
よるインバータ装置の第１の実施の形態を図を用いて説
明する。図１はインバータ装置の３レベルインバータブ
リッジを示す回路構成を示すものであり、図２はこの発
明によるインバータ装置の第１の実施の形態である３レ
ベルインバータブリッジの具体的な簡易構造を示すもの
である。
【００３１】図１において、１は電位Ｐ、電位Ｃおよび
電位Ｎ（電位Ｐと電位Ｃ、電位Ｃと電位Ｎの各電位差は
Ｅ（Ｖ））を持つ直流電圧回路、２ａ〜２ｄは自己消弧
型半導体素子としてのＧＣＴで、それぞれ直列接続され
ている。３ａ〜３ｄはフリーホイールダイオードで、そ
れぞれＧＣＴ２ａ〜２ｄに逆並列接続されている。１３
ａ、１３ｂは直列接続されてＧＣＴ２ｂ、２ｃの直列体
に逆並列接続されたクランプダイオードである。クラン
プダイオード１３ａ、１３ｂの直列接続点は、電位Ｃの
端子に接続されている。４ａ、４ｂはアノードリアクト
ルで、４ａはＧＣＴ２ａのアノードと電位Ｐの端子との
間に、また４ｂはＧＣＴ２ｄのカソードと電位Ｎの端子
との間にそれぞれ接続されている。
電位Ｎ（電位Ｐと電位Ｃ、電位Ｃと電位Ｎの各電位差は
Ｅ（Ｖ））を持つ直流電圧回路、２ａ〜２ｄは自己消弧
型半導体素子としてのＧＣＴで、それぞれ直列接続され
ている。３ａ〜３ｄはフリーホイールダイオードで、そ
れぞれＧＣＴ２ａ〜２ｄに逆並列接続されている。１３
ａ、１３ｂは直列接続されてＧＣＴ２ｂ、２ｃの直列体
に逆並列接続されたクランプダイオードである。クラン
プダイオード１３ａ、１３ｂの直列接続点は、電位Ｃの
端子に接続されている。４ａ、４ｂはアノードリアクト
ルで、４ａはＧＣＴ２ａのアノードと電位Ｐの端子との
間に、また４ｂはＧＣＴ２ｄのカソードと電位Ｎの端子
との間にそれぞれ接続されている。
【００３２】５ａ、５ｂはリセットダイオード、７ａ、
７ｂはクランプコンデンサで、リセットダイオード５ａ
とクランプコンデンサ７ａとを直列接続してＧＣＴ２ａ
のアノードと電位Ｃの端子との間に、またリセットダイ
オード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとを直列接続して
ＧＣＴ２ｄのカソードと電位Ｃの端子との間にそれぞれ
接続されている。６ａ、６ｂはリセット抵抗で、６ａは
リセットダイオード５ａとクランプコンデンサ７ａとの
直列接続点と電位Ｐの端子との間に、また６ｂはリセッ
トダイオード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとの直列接
続点と電位Ｎの端子との間にそれぞれ接続されている。
なお、ＯＵＴは図示しない負荷に接続される出力端子で
ある。
７ｂはクランプコンデンサで、リセットダイオード５ａ
とクランプコンデンサ７ａとを直列接続してＧＣＴ２ａ
のアノードと電位Ｃの端子との間に、またリセットダイ
オード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとを直列接続して
ＧＣＴ２ｄのカソードと電位Ｃの端子との間にそれぞれ
接続されている。６ａ、６ｂはリセット抵抗で、６ａは
リセットダイオード５ａとクランプコンデンサ７ａとの
直列接続点と電位Ｐの端子との間に、また６ｂはリセッ
トダイオード５ｂとクランプコンデンサ７ｂとの直列接
続点と電位Ｎの端子との間にそれぞれ接続されている。
なお、ＯＵＴは図示しない負荷に接続される出力端子で
ある。
【００３３】また、図２において、ＧＣＴ２ａ〜２ｄと
フリーホイールダイオード３ａ〜３ｄとクランプダイオ
ード１３ａ、１３ｂはそれぞれ分離され、かつ口径の等
しい別個の半導体パッケージとして構成されている。ま
た、リセットダイオード５ａ、５ｂはフリーホイールダ
イオード３ａ〜３ｄ、あるいはクランプダイオード１３
ａ、１３ｂの口径より小さい半導体パッケージとして構
成されている。６ａ、６ｂはリセット抵抗としての水冷
抵抗器、８ａ〜８ｏは導電体として機能し、接続導体を
兼ねる冷却フィン、４ａ、４ｂはアノードリアクトル、
７ａ、７ｂはクランプコンデンサである。
フリーホイールダイオード３ａ〜３ｄとクランプダイオ
ード１３ａ、１３ｂはそれぞれ分離され、かつ口径の等
しい別個の半導体パッケージとして構成されている。ま
た、リセットダイオード５ａ、５ｂはフリーホイールダ
イオード３ａ〜３ｄ、あるいはクランプダイオード１３
ａ、１３ｂの口径より小さい半導体パッケージとして構
成されている。６ａ、６ｂはリセット抵抗としての水冷
抵抗器、８ａ〜８ｏは導電体として機能し、接続導体を
兼ねる冷却フィン、４ａ、４ｂはアノードリアクトル、
７ａ、７ｂはクランプコンデンサである。
【００３４】９はＧＣＴ２ａ〜２ｄと、フリーホイール
ダイオード３ａ〜３ｄと、クランプダイオード１３ａ、
１３ｂの１０個の半導体パッケージを積み重ねたもの
と、各半導体パッケージの間にそれぞれ介装された冷却
フィン８ａ〜８ｋとを共締めして構成された第１の圧接
構造体、１０はリセットダイオード５ａ、５ｂとリセッ
ト抵抗６ａ、６ｂとを重ね合わせたものと、それぞれの
間及び両外側に設けられた冷却フィン８ｌ〜８ｏと、絶
縁物１４ａ、１４ｂとを共締めして構成された第２の圧
接構造体、１１ａ〜１１ｏは電気的接続手段であり、例
えば幅広な銅ブスバーなどにより形成されているもので
ある。
ダイオード３ａ〜３ｄと、クランプダイオード１３ａ、
１３ｂの１０個の半導体パッケージを積み重ねたもの
と、各半導体パッケージの間にそれぞれ介装された冷却
フィン８ａ〜８ｋとを共締めして構成された第１の圧接
構造体、１０はリセットダイオード５ａ、５ｂとリセッ
ト抵抗６ａ、６ｂとを重ね合わせたものと、それぞれの
間及び両外側に設けられた冷却フィン８ｌ〜８ｏと、絶
縁物１４ａ、１４ｂとを共締めして構成された第２の圧
接構造体、１１ａ〜１１ｏは電気的接続手段であり、例
えば幅広な銅ブスバーなどにより形成されているもので
ある。
【００３５】銅ブスバー１１ａによってＧＣＴ２ａのカ
ソード側とクランプダイオード１３ａのカソード側とを
接続し，銅ブスバー１１ｂによってフリーホイールダイ
オード３ｂのカソード側とクランプダイオード１３ａの
カソード側とを接続している。同様に、銅ブスバー１１
ｊによってＧＣＴ２ｄのアノード側とクランプダイオー
ド１３ｂのアノード側とを接続し，銅ブスバー１１ｉに
よってフリーホイールダイオード３ｃのアノード側とク
ランプダイオード１３ｂのアノード側とを接続すること
で、ＧＣＴ２ａ，２ｂのオン状態からＧＣＴ２ａがター
ンオフした直後，ＧＣＴ２ａのカソード側とクランプダ
イオード１３ａのカソード側との間の銅ブスバー１１ａ
で発生する誘起電圧によるエネルギーがＧＣＴ２ａで消
費され、ＧＣＴ２ｂには銅ブスバー１１ａで発生する誘
起電圧による循環電流の重畳は行われず、通常の負荷電
流を遮断することとなる。また、ＧＣＴ２ｃ，２ｄのオ
ン状態からＧＣＴ２ｄがターンオフした場合も同様であ
る。
ソード側とクランプダイオード１３ａのカソード側とを
接続し，銅ブスバー１１ｂによってフリーホイールダイ
オード３ｂのカソード側とクランプダイオード１３ａの
カソード側とを接続している。同様に、銅ブスバー１１
ｊによってＧＣＴ２ｄのアノード側とクランプダイオー
ド１３ｂのアノード側とを接続し，銅ブスバー１１ｉに
よってフリーホイールダイオード３ｃのアノード側とク
ランプダイオード１３ｂのアノード側とを接続すること
で、ＧＣＴ２ａ，２ｂのオン状態からＧＣＴ２ａがター
ンオフした直後，ＧＣＴ２ａのカソード側とクランプダ
イオード１３ａのカソード側との間の銅ブスバー１１ａ
で発生する誘起電圧によるエネルギーがＧＣＴ２ａで消
費され、ＧＣＴ２ｂには銅ブスバー１１ａで発生する誘
起電圧による循環電流の重畳は行われず、通常の負荷電
流を遮断することとなる。また、ＧＣＴ２ｃ，２ｄのオ
ン状態からＧＣＴ２ｄがターンオフした場合も同様であ
る。
【００３６】一方、第１の圧接構造体と第２の圧接構造
体との接続は、銅ブスバー１１ｃによってフリーホイー
ルダイオード３ａのカソード側と冷却フィン８ｌ、即ち
リセットダイオード５ａのアノード側とを接続し、銅ブ
スバー１１ｅが絶縁物１４ａ、１４ｂの間を通ってクラ
ンプダイオード１３ａのカソード側とクランプコンデン
サ７ａ、７ｂの接続点及び電位Ｃの端子とを接続し、銅
ブスバー１１ｋによってフリーホイールダイオード３ｄ
のアノード側と冷却フィン８ｏ、即ちリセットダイオー
ド５ｂのカソード側とを接続している。
体との接続は、銅ブスバー１１ｃによってフリーホイー
ルダイオード３ａのカソード側と冷却フィン８ｌ、即ち
リセットダイオード５ａのアノード側とを接続し、銅ブ
スバー１１ｅが絶縁物１４ａ、１４ｂの間を通ってクラ
ンプダイオード１３ａのカソード側とクランプコンデン
サ７ａ、７ｂの接続点及び電位Ｃの端子とを接続し、銅
ブスバー１１ｋによってフリーホイールダイオード３ｄ
のアノード側と冷却フィン８ｏ、即ちリセットダイオー
ド５ｂのカソード側とを接続している。
【００３７】また、アノードリアクトル４ａは銅ブスバ
ー１１ｈと１１ｇとによって冷却フィン８ｌ、即ちリセ
ットダイオード５ａのアノード側と、電位Ｐの端子とに
接続され、電位Ｐの端子は銅ブスバー１１ｄによってリ
セット抵抗６ａの一端に接続されている。更に、アノー
ドリアクトル４ｂは銅ブスバー１１ｏと１１ｎとによっ
て冷却フィン８ｏ、即ちリセットダイオード５ｂのカソ
ード側と、電位Ｎの端子とに接続され、電位Ｎの端子は
銅ブスバー１１ｌによってリセット抵抗６ｂの一端に接
続されている。また、クランプコンデンサ７ａの他端は
銅ブスバー１１ｆによってリセット抵抗６ａの他端に接
続され、クランプコンデンサ７ｂの他端は銅ブスバー１
１ｍによってリセット抵抗６ｂの他端に接続されてい
る。
ー１１ｈと１１ｇとによって冷却フィン８ｌ、即ちリセ
ットダイオード５ａのアノード側と、電位Ｐの端子とに
接続され、電位Ｐの端子は銅ブスバー１１ｄによってリ
セット抵抗６ａの一端に接続されている。更に、アノー
ドリアクトル４ｂは銅ブスバー１１ｏと１１ｎとによっ
て冷却フィン８ｏ、即ちリセットダイオード５ｂのカソ
ード側と、電位Ｎの端子とに接続され、電位Ｎの端子は
銅ブスバー１１ｌによってリセット抵抗６ｂの一端に接
続されている。また、クランプコンデンサ７ａの他端は
銅ブスバー１１ｆによってリセット抵抗６ａの他端に接
続され、クランプコンデンサ７ｂの他端は銅ブスバー１
１ｍによってリセット抵抗６ｂの他端に接続されてい
る。
【００３８】実施の形態２．次に、この発明によるイン
バータ装置の第２の実施の形態を図を用いて説明する。
図３は第２の実施の形態である具体的な簡易構造を示す
ものである。図３において、図２に示す第１の実施の形
態と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図２と異なるところは第２の圧接構造体１０
と、アノードリアクトル４ａ、４ｂ、リセット抵抗６
ａ、６ｂ、クランプコンデンサ７ａ、７ｂである。第２
の圧接構造体１０はリセットダイオード５ａ、５ｂと冷
却フィン８ｌ、８ｏと絶縁物１４ａ、１４ｂとをそれぞ
れ図示のように積み重ねた状態で共締めして構成され、
リセット抵抗６ａ、６ｂはそれぞれ冷却フィン８ｍ、８
ｎと結合された上、銅ブスバー１１ｄ、１１ｌによって
アノードリアクトル４ａ、４ｂに接続され、クランプコ
ンデンサ７ａ、７ｂの他端は、それぞれ銅ブスバー１１
ｆ、１１ｍによってリセットダイオード５ａのカソード
側及び５ｂのアノード側に接続されている。
バータ装置の第２の実施の形態を図を用いて説明する。
図３は第２の実施の形態である具体的な簡易構造を示す
ものである。図３において、図２に示す第１の実施の形
態と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図２と異なるところは第２の圧接構造体１０
と、アノードリアクトル４ａ、４ｂ、リセット抵抗６
ａ、６ｂ、クランプコンデンサ７ａ、７ｂである。第２
の圧接構造体１０はリセットダイオード５ａ、５ｂと冷
却フィン８ｌ、８ｏと絶縁物１４ａ、１４ｂとをそれぞ
れ図示のように積み重ねた状態で共締めして構成され、
リセット抵抗６ａ、６ｂはそれぞれ冷却フィン８ｍ、８
ｎと結合された上、銅ブスバー１１ｄ、１１ｌによって
アノードリアクトル４ａ、４ｂに接続され、クランプコ
ンデンサ７ａ、７ｂの他端は、それぞれ銅ブスバー１１
ｆ、１１ｍによってリセットダイオード５ａのカソード
側及び５ｂのアノード側に接続されている。
【００３９】第２の圧接構造体１０をリセットダイオー
ド５ａ、５ｂと冷却フィン８ｌ，８ｏと絶縁物１４ａ、
１４ｂとを共締めすることによって構成し、リセット抵
抗６ａ、６ｂを共締めしないことで、ＧＣＴ２ａのター
ンオフ時のバイパス経路内に存在する浮遊インダクタン
スＬ１（Ｈ）とＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経
路内に存在する浮遊インダクタンスＬ２（Ｈ）を可能な
限り小さくする。即ち、クランプコンデンサ７ａ，７ｂ
に接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１１ｅ，１
１ｍの距離を小さくし、それらの相互インダクタンスに
よる浮遊インダクタンス低減効果を高め，スパイク電圧
を抑制するものである。
ド５ａ、５ｂと冷却フィン８ｌ，８ｏと絶縁物１４ａ、
１４ｂとを共締めすることによって構成し、リセット抵
抗６ａ、６ｂを共締めしないことで、ＧＣＴ２ａのター
ンオフ時のバイパス経路内に存在する浮遊インダクタン
スＬ１（Ｈ）とＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経
路内に存在する浮遊インダクタンスＬ２（Ｈ）を可能な
限り小さくする。即ち、クランプコンデンサ７ａ，７ｂ
に接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１１ｅ，１
１ｍの距離を小さくし、それらの相互インダクタンスに
よる浮遊インダクタンス低減効果を高め，スパイク電圧
を抑制するものである。
【００４０】実施の形態３．次に、この発明によるイン
バータ装置の第３の実施の形態を図を用いて説明する。
図４は第３の実施の形態である具体的な簡易構造を示す
ものである。図４において、図３に示す第２の実施の形
態と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図３と異なるところは第２の圧接構造体１０
で、図３における絶縁物１４ａ、１４ｂの位置に絶縁物
に代えてクランプコンデンサ７ａ，７ｂを配置し、リセ
ットダイオード５ａ、５ｂ及び冷却フィン８ｌ，８ｏと
共締めして第２の圧接構造体１０を構成するものであ
る。
バータ装置の第３の実施の形態を図を用いて説明する。
図４は第３の実施の形態である具体的な簡易構造を示す
ものである。図４において、図３に示す第２の実施の形
態と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図３と異なるところは第２の圧接構造体１０
で、図３における絶縁物１４ａ、１４ｂの位置に絶縁物
に代えてクランプコンデンサ７ａ，７ｂを配置し、リセ
ットダイオード５ａ、５ｂ及び冷却フィン８ｌ，８ｏと
共締めして第２の圧接構造体１０を構成するものであ
る。
【００４１】第２の圧接構造体１０にクランプコンデン
サ７ａ，７ｂを共締めすることで、ＧＣＴ２ａのターン
オフ時のバイパス経路内に存在する浮遊インダクタンス
Ｌ１（Ｈ）とＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経路
内に存在する浮遊インダクタンスＬ２（Ｈ）を小さく
し、スパイク電圧を抑制するものである。
サ７ａ，７ｂを共締めすることで、ＧＣＴ２ａのターン
オフ時のバイパス経路内に存在する浮遊インダクタンス
Ｌ１（Ｈ）とＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経路
内に存在する浮遊インダクタンスＬ２（Ｈ）を小さく
し、スパイク電圧を抑制するものである。
【００４２】実施の形態４．次に、この発明によるイン
バータ装置の第４の実施の形態を図を用いて説明する。
図５は第４の実施の形態である具体的な簡易構造を示す
ものである。図５において、図２に示す第１の実施の形
態と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図２と異なるところは、電位Ｃの端子に接続さ
れる図２の銅ブスバー１１ｅを並列接続された２つの銅
ブスバーで構成し、一方の銅ブスバー１１ｅは絶縁物１
４ａとブロック１２に挟まれる形で電位Ｐの端子に接続
された銅ブスバー１１ｄに近接配置し、他方の銅ブスバ
ー１１ｐは絶縁物１４ｂとブロック１２に挟まれる形で
電位Ｎの端子に接続された銅ブスバー１１ｌに近接配置
して、銅ブスバー１１ｅ及び１１ｐの配線インダクタン
スを可能な限り小さくするようにしている。
バータ装置の第４の実施の形態を図を用いて説明する。
図５は第４の実施の形態である具体的な簡易構造を示す
ものである。図５において、図２に示す第１の実施の形
態と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図２と異なるところは、電位Ｃの端子に接続さ
れる図２の銅ブスバー１１ｅを並列接続された２つの銅
ブスバーで構成し、一方の銅ブスバー１１ｅは絶縁物１
４ａとブロック１２に挟まれる形で電位Ｐの端子に接続
された銅ブスバー１１ｄに近接配置し、他方の銅ブスバ
ー１１ｐは絶縁物１４ｂとブロック１２に挟まれる形で
電位Ｎの端子に接続された銅ブスバー１１ｌに近接配置
して、銅ブスバー１１ｅ及び１１ｐの配線インダクタン
スを可能な限り小さくするようにしている。
【００４３】この場合、ブロック１２は圧接に耐える構
造物であればどのようなものでもよく，例えば鉄ブロッ
ク、絶縁ブロック等が適用可能である。この実施の形態
は、ＧＣＴ２ａのターンオフ時，ターンオン時に関係の
ないクランプコンデンサ７ｂの充放電を最小とし、リセ
ット抵抗６ｂの発生ロスを抑え、装置の高効率化を可能
にするものである。また、同様にＧＣＴ２ｂのターンオ
フ時，ターンオン時に関係のないクランプコンデンサ７
ａの充放電を最小とし、リセット抵抗６ａの発生ロスを
抑えるものである。
造物であればどのようなものでもよく，例えば鉄ブロッ
ク、絶縁ブロック等が適用可能である。この実施の形態
は、ＧＣＴ２ａのターンオフ時，ターンオン時に関係の
ないクランプコンデンサ７ｂの充放電を最小とし、リセ
ット抵抗６ｂの発生ロスを抑え、装置の高効率化を可能
にするものである。また、同様にＧＣＴ２ｂのターンオ
フ時，ターンオン時に関係のないクランプコンデンサ７
ａの充放電を最小とし、リセット抵抗６ａの発生ロスを
抑えるものである。
【００４４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のインバ
ータ装置によれば、圧接構造体のＧＣＴ２ａのカソード
側と第１のクランプダイオードのカソード側、第２のフ
リーホイールダイオードのカソード側と第１のクランプ
ダイオードのカソード側、ＧＣＴ２ｄのアノード側と第
２のクランプダイオードのアノード側及び第３のフリー
ホイールダイオードのアノード側と第２のクランプダイ
オードのアノード側をそれぞれ銅ブスバーで接続するよ
うにしたため、ＧＣＴ２ａ，２ｂのオン状態からＧＣＴ
２ａがターンオフした直後，ＧＣＴ２ａのカソード側と
クランプダイオード１３ａのカソード側との間の銅ブス
バー１１ａで発生する誘起電圧によるエネルギーがＧＣ
Ｔ２ａのターンオフ時に消費され、ＧＣＴ２ｂには銅ブ
スバー１１ａで発生する誘起電圧による循環電流の重畳
は行われないため、通常の負荷電流を通流することとな
り、装置の大容量化を可能にするものである。また、Ｇ
ＣＴ２ｃ，２ｄのオン状態からＧＣＴ２ｄがターンオフ
した場合も同様の効果が得られるものである。
ータ装置によれば、圧接構造体のＧＣＴ２ａのカソード
側と第１のクランプダイオードのカソード側、第２のフ
リーホイールダイオードのカソード側と第１のクランプ
ダイオードのカソード側、ＧＣＴ２ｄのアノード側と第
２のクランプダイオードのアノード側及び第３のフリー
ホイールダイオードのアノード側と第２のクランプダイ
オードのアノード側をそれぞれ銅ブスバーで接続するよ
うにしたため、ＧＣＴ２ａ，２ｂのオン状態からＧＣＴ
２ａがターンオフした直後，ＧＣＴ２ａのカソード側と
クランプダイオード１３ａのカソード側との間の銅ブス
バー１１ａで発生する誘起電圧によるエネルギーがＧＣ
Ｔ２ａのターンオフ時に消費され、ＧＣＴ２ｂには銅ブ
スバー１１ａで発生する誘起電圧による循環電流の重畳
は行われないため、通常の負荷電流を通流することとな
り、装置の大容量化を可能にするものである。また、Ｇ
ＣＴ２ｃ，２ｄのオン状態からＧＣＴ２ｄがターンオフ
した場合も同様の効果が得られるものである。
【００４５】また、本発明のインバータ装置によれば、
第２の圧接構造体が第１、第２のリセットダイオード
と、各リセットダイオードに結合され、導電体として機
能する冷却フィンとをリセット抵抗を介することなく共
締めするようにしたため、クランプコンデンサ７ａ，７
ｂに接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１１ｅ，
１１ｍの距離を小さくすることができ、それらの相互イ
ンダクタンスによる浮遊インダクタンスを低減してスパ
イク電圧を抑制することができるものである。
第２の圧接構造体が第１、第２のリセットダイオード
と、各リセットダイオードに結合され、導電体として機
能する冷却フィンとをリセット抵抗を介することなく共
締めするようにしたため、クランプコンデンサ７ａ，７
ｂに接続した銅ブスバー１１ｆ、１１ｅまたは１１ｅ，
１１ｍの距離を小さくすることができ、それらの相互イ
ンダクタンスによる浮遊インダクタンスを低減してスパ
イク電圧を抑制することができるものである。
【００４６】また、本発明のインバータ装置によれば、
第２の圧接構造体が第１、第２のリセットダイオード
と、各リセットダイオードに結合され、導電体として機
能する冷却フィンと、第１、第２のクランプコンデンサ
とを共締めして構成されているため、ＧＣＴ２ａのター
ンオフ時のバイパス経路内に存在する浮遊インダクタン
スＬ１（Ｈ）とＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経
路内に存在する浮遊インダクタンスＬ２（Ｈ）を小さく
することができ、スパイク電圧を抑制することができる
ものである。
第２の圧接構造体が第１、第２のリセットダイオード
と、各リセットダイオードに結合され、導電体として機
能する冷却フィンと、第１、第２のクランプコンデンサ
とを共締めして構成されているため、ＧＣＴ２ａのター
ンオフ時のバイパス経路内に存在する浮遊インダクタン
スＬ１（Ｈ）とＧＣＴ２ｂのターンオフ時のバイパス経
路内に存在する浮遊インダクタンスＬ２（Ｈ）を小さく
することができ、スパイク電圧を抑制することができる
ものである。
【００４７】また、本発明のインバータ装置によれば、
第１の圧接構造体及び第２の圧接構造体と直流電圧回路
の電位Ｃの端子とを接続する銅ブスバーを並列接続され
た２つの銅ブスバーで構成し、一方の銅ブスバーは電位
Ｐの端子に接続された銅ブスバーに近接配置し、他方の
銅ブスバーは電位Ｎの端子に接続された銅ブスバーに近
接配置するようにしたため、往復電流による相互インダ
クタンスを大きくして、電位Ｃの端子に接続された銅ブ
スバーの配線インダクタンスを可能な限り小さくするこ
とができ、ＧＣＴ２ａのターンオフ時，ターンオン時に
関係のないクランプコンデンサ７ｂの充放電を抑制し、
リセット抵抗６ｂの発生ロスを抑えるので装置の高効率
化を可能にするものである。また、同様にＧＣＴ２ｂの
ターンオフ時，ターンオン時にも、関係のないクランプ
コンデンサ７ａの充放電を最小として、リセット抵抗６
ａの発生ロスを抑えることができるものである。
第１の圧接構造体及び第２の圧接構造体と直流電圧回路
の電位Ｃの端子とを接続する銅ブスバーを並列接続され
た２つの銅ブスバーで構成し、一方の銅ブスバーは電位
Ｐの端子に接続された銅ブスバーに近接配置し、他方の
銅ブスバーは電位Ｎの端子に接続された銅ブスバーに近
接配置するようにしたため、往復電流による相互インダ
クタンスを大きくして、電位Ｃの端子に接続された銅ブ
スバーの配線インダクタンスを可能な限り小さくするこ
とができ、ＧＣＴ２ａのターンオフ時，ターンオン時に
関係のないクランプコンデンサ７ｂの充放電を抑制し、
リセット抵抗６ｂの発生ロスを抑えるので装置の高効率
化を可能にするものである。また、同様にＧＣＴ２ｂの
ターンオフ時，ターンオン時にも、関係のないクランプ
コンデンサ７ａの充放電を最小として、リセット抵抗６
ａの発生ロスを抑えることができるものである。
【図１】 ３レベルインバータブリッジの回路構成を示
す図である。
す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における３レベルイン
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態２における３レベルイン
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態３における３レベルイン
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態４における３レベルイン
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
バータブリッジの簡易構造を示す図である。
【図６】 従来の３レベルインバータブリッジの簡易構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図７】 従来のインバータ装置における３レベルイン
バータブリッジの回路動作を示す図である。
バータブリッジの回路動作を示す図である。
【図８】 従来のインバータ装置における３レベルイン
バータブリッジの回路動作を示す図である。
バータブリッジの回路動作を示す図である。
【図９】 従来のインバータ装置における３レベルイン
バータブリッジの回路動作を示す図である。
バータブリッジの回路動作を示す図である。
【図１０】 従来インバータ装置における３レベルイン
バータブリッジの回路動作を示す図である。
バータブリッジの回路動作を示す図である。
【図１１】 図６の３レベルインバータブリッジのバイ
パス経路を示す図である。
パス経路を示す図である。
【図１２】 図６の３レベルインバータブリッジのバイ
パス経路を示す図である。
パス経路を示す図である。
【図１３】 図６の３レベルインバータブリッジの循環
電流経路を示す図である。
電流経路を示す図である。
１ 直流電圧回路、２ａ〜２ｄ ＧＣＴ、３ａ〜３ｄ
フリーホイールダイオード、４ａ，４ｂ アノードリア
クトル、５ａ，５ｂ リセットダイオード、６ａ，６ｂ
リセット抵抗、７ａ，７ｂ クランプコンデンサ、８
ａ〜８ｏ 冷却フィン、９ 第１の圧接構造体、１０
第２の圧接構造体、１１ａ〜１１ｐ 銅ブスバー、１３
ａ，１３ｂ クランプダイオード。
フリーホイールダイオード、４ａ，４ｂ アノードリア
クトル、５ａ，５ｂ リセットダイオード、６ａ，６ｂ
リセット抵抗、７ａ，７ｂ クランプコンデンサ、８
ａ〜８ｏ 冷却フィン、９ 第１の圧接構造体、１０
第２の圧接構造体、１１ａ〜１１ｐ 銅ブスバー、１３
ａ，１３ｂ クランプダイオード。
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 7/48
H02M 7/515
H02M 7/5387
Claims (4)
- 【請求項１】 電位Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を
有する直流電圧回路と、前記各電位を出力することがで
きる３レベルインバータブリッジとを有するインバータ
装置であって、前記３レベルインバータブリッジは、直
列接続された第１〜第４の自己消弧型半導体素子と、前
記各自己消弧型半導体素子に逆並列接続された第１〜第
４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回路の
電位Ｃの端子と第２の自己消弧型半導体素子のアノード
端子との間に接続された第１のクランプダイオードと、
第３の自己消弧型半導体素子のカソード端子と前記直流
電圧回路の電位Ｃの端子との間に接続された第２のクラ
ンプダイオードと、前記直流電圧回路の電位Ｐの端子と
第１の自己消弧型半導体素子のアノード端子との間に接
続された第１のアノードリアクトルと、第１のアノード
リアクトルに並列接続された第１のリセットダイオード
と第１のリセット抵抗から構成される第１の直列接続体
と、第１のリセットダイオードと第１のリセット抵抗と
の接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子との間に接
続され、第１のリセット抵抗を介してのみ前記直流電圧
回路へ放電できる第１のクランプコンデンサと、第４の
自己消弧型半導体素子のカソード端子と前記直流電圧回
路の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリ
アクトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続され
た第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から
構成される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオ
ードと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回
路の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵
抗を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のク
ランプコンデンサと、第２の自己消弧型半導体素子と第
３の自己消弧型半導体素子との接続点に設けられた出力
端子とを有するブリッジ回路により構成されるものにお
いて、前記各自己消弧型半導体素子と各フリーホイール
ダイオードと第１、第２のクランプダイオードをそれぞ
れ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各半導体
パッケージの間に、それぞれ導電体として機能する冷却
フィンを介装すると共に、それらを通電方向に圧接して
共締めすることにより圧接構造体を形成し、前記圧接構
造体の第１の自己消弧型半導体素子のカソード側と第１
のクランプダイオードのカソード側、第２のフリーホイ
ールダイオードのカソード側と第１のクランプダイオー
ドのカソード側、第４の自己消弧型半導体素子のアノー
ド側と第２のクランプダイオードのアノード側及び第３
のフリーホイールダイオードのアノード側と第２のクラ
ンプダイオードのアノード側をそれぞれ銅ブスバーで接
続するようにしたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項２】 電位Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を
有する直流電圧回路と、前記各電位を出力することがで
きる３レベルインバータブリッジとを有するインバータ
装置であって、前記３レベルインバータブリッジは、直
列接続された第１〜第４の自己消弧型半導体素子と、前
記各自己消弧型半導体素子に逆並列接続された第１〜第
４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回路の
電位Ｃの端子と第２の自己消弧型半導体素子のアノード
端子との間に接続された第１のクランプダイオードと、
第３の自己消弧型半導体素子のカソード端子と前記直流
電圧回路の電位Ｃの端子との間に接続された第２のクラ
ンプダイオードと、前記直流電圧回路の電位Ｐの端子と
第１の自己消弧型半導体素子のアノード端子との間に接
続された第１のアノードリアクトルと、第１のアノード
リアクトルに並列接続された第１のリセットダイオード
と第１のリセット抵抗から構成される第１の直列接続体
と、第１のリセットダイオードと第１のリセット抵抗と
の接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子との間に接
続され、第１のリセット抵抗を介してのみ前記直流電圧
回路へ放電できる第１のクランプコンデンサと、第４の
自己消弧型半導体素子のカソード端子と前記直流電圧回
路の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリ
アクトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続され
た第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から
構成される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオ
ードと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回
路の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵
抗を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のク
ランプコンデンサと、第２の自己消弧型半導体素子と第
３の自己消弧型半導体素子との接続点に設けられた出力
端子とを有するブリッジ回路により構成されるものにお
いて、前記各自己消弧型半導体素子と各フリーホイール
ダイオードと第１、第２のクランプダイオードをそれぞ
れ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各半導体
パッケージの間に、それぞれ導電体として機能する冷却
フィンを介装し、それらを通電方向に圧接して共締めさ
れた第１の圧接構造体及び第１、第２のリセットダイオ
ードと、各リセットダイオードに結合され、導電体とし
て機能する冷却フィンとをリセット抵抗を介することな
く、その通電方向に圧接して共締めされた第２の圧接構
造体を備えたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項３】 前記第２の圧接構造体は、第１、第２の
クランプコンデンサをも共締めして構成することを特徴
とする請求項２記載のインバータ装置。 - 【請求項４】 電位Ｐ、Ｎと中間電位Ｃの３つの電位を
有する直流電圧回路と、前記各電位を出力することがで
きる３レベルインバータブリッジとを有するインバータ
装置であって、前記３レベルインバータブリッジは、直
列接続された第１〜第４の自己消弧型半導体素子と、前
記各自己消弧型半導体素子に逆並列接続された第１〜第
４のフリーホイールダイオードと、前記直流電圧回路の
電位Ｃの端子と第２の自己消弧型半導体素子のアノード
端子との間に接続された第１のクランプダイオードと、
第３の自己消弧型半導体素子のカソード端子と前記直流
電圧回路の電位Ｃの端子との間に接続された第２のクラ
ンプダイオードと、前記直流電圧回路の電位Ｐの端子と
第１の自己消弧型半導体素子のアノード端子との間に接
続された第１のアノードリアクトルと、第１のアノード
リアクトルに並列接続された第１のリセットダイオード
と第１のリセット抵抗から構成される第１の直列接続体
と、第１のリセットダイオードと第１のリセット抵抗と
の接続点と前記直流電圧回路の電位Ｃの端子との間に接
続され、第１のリセット抵抗を介してのみ前記直流電圧
回路へ放電できる第１のクランプコンデンサと、第４の
自己消弧型半導体素子のカソード端子と前記直流電圧回
路の電位Ｎの端子との間に接続された第２のアノードリ
アクトルと、第２のアノードリアクトルに並列接続され
た第２のリセットダイオードと第２のリセット抵抗から
構成される第２の直列接続体と、第２のリセットダイオ
ードと第２のリセット抵抗との接続点と前記直流電圧回
路の電位Ｃの端子との間に接続され、第２のリセット抵
抗を介してのみ前記直流電圧回路へ放電できる第２のク
ランプコンデンサと、第２の自己消弧型半導体素子と第
３の自己消弧型半導体素子との接続点に設けられた出力
端子とを有するブリッジ回路により構成されるものにお
いて、前記各自己消弧型半導体素子と各フリーホイール
ダイオードと第１、第２のクランプダイオードをそれぞ
れ別個の半導体パッケージとして構成し、かつ各半導体
パッケージの間に、それぞれ導電体として機能する冷却
フィンを介装し、それらを通電方向に圧接して共締めさ
れた第１の圧接構造体及び第１のリセットダイオードと
リセット抵抗、第２のリセットダイオードとリセット抵
抗を、それぞれの間に導電体として機能する冷却フィン
を介装し、通電方向に圧接して共締めされた第２の圧接
構造体並びに両圧接構造体と前記直流電圧回路とを前記
ブリッジ回路を構成するように接続する銅ブスバーを備
えると共に、第１の圧接構造体及び第２の圧接構造体と
前記直流電圧回路の電位Ｃの端子とを接続する銅ブスバ
ーを並列接続された２つの銅ブスバーで構成し、一方の
銅ブスバーは電位Ｐの端子に接続された銅ブスバーに近
接配置し、他方の銅ブスバーは電位Ｎの端子に接続され
た銅ブスバーに近接配置するようにしたことを特徴とす
るインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32532098A JP3390679B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32532098A JP3390679B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | インバータ装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000152646A JP2000152646A (ja) | 2000-05-30 |
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Family
ID=18175512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32532098A Expired - Lifetime JP3390679B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN102780400A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-11-14 | 清华大学 | 一种用于智能变压器的隔离级电路 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3199349B2 (ja) * | 1995-05-30 | 2001-08-20 | 株式会社東芝 | 半導体素子スタック |
| JP3296409B2 (ja) * | 1996-12-26 | 2002-07-02 | 東芝エンジニアリング株式会社 | 電力変換装置 |
| JP3535341B2 (ja) * | 1997-03-24 | 2004-06-07 | 三菱電機株式会社 | 圧接型半導体装置 |
-
1998
- 1998-11-16 JP JP32532098A patent/JP3390679B2/ja not_active Expired - Lifetime
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