JP3614704B2

JP3614704B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP3614704B2
Application number: JP09716599A
Authority: JP
Inventors: 明加々美; 成和山田
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP2000295864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置の導体及び冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力変換装置は、平滑コンデンサと、インバータ回路を構成するスイッチング素子と、これらの要素を接続する導体とから構成されており、スイッチング素子を動作させて電力変換を行っているが、スイッチング素子の動作時に、インバータ回路を接続する導体のインダクタンスの影響で、スイッチング素子の端子間にサージ電圧が発生するが、これを低減させるために、接続導体のインダクタンスを低減する必要があり、これを実現する方法として、導体を流れる電流が互いにうち消し合うように密着させて配置する導体構成がとられている。
【０００３】
ここで、従来の中性点クランプ式電力変換装置（以下、ＮＰＣ電力変換装置という）について、図面を用いて説明する。従来のＮＰＣ電力変換装置は、図７に示すように、平滑コンデンサ１０と、インバータ回路を構成するスイッチング素子１１ａ〜１１ｄと、クランプダイオード１１ｅ，１１ｆと、それらを接続するＰ相導体１２ａ，Ｎ相導体１２ｂ，ＡＣ相導体１２ｃ，Ｃ相導体１２ｄ，ＰＣ相導体１２ｅ，ＮＣ相導体１２ｆから構成されている。
【０００４】
そして、素子配置は、図８に示すように、Ｐ相導体１２ａと、Ｐ相導体１２ａに絶縁物１３を挟んで密着させ、重なるように配置したＰＣ相導体１２ｅと、これと隣接するように配置したＡＣ相導体１２ｃと、これと隣接するように配置したＮＣ相導体１２ｆと、このＮＣ相導体１２ｆに絶縁物１３ａを挟んで密着させ、重なるようにＮ相導体１２ｂが配置されていた。
【０００５】
更に、Ｐ相導体１２ａとＰＣ相導体１２ｅに重なるようにスイッチング素子１１ａが配置され、ＰＣ相導体１２ｅとＡＣ相導体１２ｃに重なるようにスイッチング素子１１ｂが配置され、ＡＣ相導体１２ｃとＮＣ相導体１２ｆに重なるようにスイッチング素子１１ｃが配置され、ＮＣ相導体１２ｆとＮ相導体１２ｂに重なるようにスイッチング素子１１ｄが配置されていた。
【０００６】
このように構成されたＮＰＣ電力変換装置においては、スイッチング素子１１ａ〜１１ｄをオンオフさせ、負荷へ所望の電力を供給する。尚、通電モードとしては、出力電圧がＰ相、Ｃ相、Ｎ相の場合の３種類がある。
【０００７】
次に、実際の通電経路について図７を用いて説明する。Ｐ相電圧時の通電経路は、図７の矢印Ａに示すように、直流電源からＰ相導体１２ａ→スイッチング素子１１ａ→ＰＣ相導体１２ｅ→スイッチング素子１１ｃ→ＡＣ相導体１２ｃの経路となっている。
【０００８】
また、Ｃ相電圧時の通電経路は、図７の矢印Ｂに示すように、電源から負荷への通電経路は、直流電源からＣ相導体１２ｄ→クランプダイオード１１ｅ→ＰＣ相導体１２ｅ→スイッチング素子１１ｃ→ＡＣ相導体１２ｃの経路であり、負荷から電源への通電経路は、ＡＣ相導体１２ｃから→スイッチング素子１１ｃ→ＰＣ相導体１２ｅ→クランプダイオード１１ｅ→Ｃ相導体１２ｄ→直流電源となっている。
【０００９】
更に、Ｎ相電圧時の通電経路は、図７の矢印Ｃに示すように、直流電源からＮ相導体１２ｂ→スイッチング素子１１ｂ→ＮＣ相導体１２ｆ→スイッチング素子１１ｄ→ＡＣ相導体１２ｃの経路となっている。
【００１０】
この際、スイッチング素子１１ａ〜１１ｄの動作にて電流通電経路が変わると、配線インダクタンスの影響によりスイッチング素子にサージ電圧が加わり、これがスイッチング素子及びクランプダイオードの耐量をこえると破壊されるため、Ｐ相導体１２ａ，Ｎ相導体１２ｂ，ＡＣ相導体１２ｃ，Ｃ相導体１２ｄ，ＰＣ相導体１２ｅ，ＮＣ相導体１２ｆを密着させた構成とすることにより、インダクタンスを低減させてサージ電圧を抑制している。
【００１１】
その上、装置容量を拡大するために、スイッチング素子及びクランプダイオードを並列接続しており、各スイッチング素子間の電流値を均等化させるために、各スイッチング素子間を接続している導体の抵抗及びインダクタンスを低減させるために密着積層導体の構成としている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、低インダクタンス化のための密着導体構成としては、各相を構成するすべての導体をまとめて密着することが最も効果的であるが、密着導体の積層数が６層となり、中間層に配置される導体の放熱性が悪化するために導体の通電容量確保の目的で導体サイズの拡大が必要となっている。これを避けるために従来の装置では、部分的に密着導体を用いていた。
【００１３】
しかしながら、従来の装置では、所定の導体のみが密着構成となっており、その他の導体は密着されていないため、インダクタンスを低減できなかった。
また、万一、スイッチング素子及びクランプダイオードが破損した場合は、密着導体を取り外してから素子交換を行った後に復旧作業をするが、ここで従来の装置では、複数の密着導体より構成されていたために、取り付け間違いをする可能性があり、これを回避するために密着導体の用品確認の作業が必要であり、ＭＴＴＲを長引かせる要因となっていた。
【００１４】
そこで、本発明では、同一層に複数の導体を配置する構成とすることにより、積層数を減少させて放熱性を改善し、さらに、導体を一体化することにより低インダクタンス化と組立作業性の改善とＭＴＴＲの短縮を図った電力変換装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直流電源に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの正極電位と負極電位との間に直列に接続される第１乃至第４のスイッチング素子と、この第２と第３のスイッチング素子と上記平滑コンデンサの中性点との間に接続された第１のダイオードと、上記第３と第４のスイッチング素子と上記平滑コンデンサの中性点の間に接続された第２のダイオードと、上記平滑コンデンサの正極電位と上記第１のスイッチング素子とを接続するＰ相導体と、上記平滑コンデンサの負極電位と上記第４のスイッチング素子とを接続するＮ相導体と、上記第２と第３のスイッチング素子の接続点から交流出力として導出されるＡＣ相導体と、上記第１と第２のスイッチング素子の接続点と上記第１のダイオードとを接続するＰＣ相導体と、上記第３と第４のスイッチング素子の接続点と上記第２のダイオードとを接続するＮＣ相導体とを備えている。
【００１６】
そして、上記ＰＣ相導体と上記ＮＣ相導体とを同一平面状に配置し第１層を形成し、上記Ｐ相導体と上記Ｎ相導体と上記ＡＣ相導体とを同一平面状に配置し第２層を形成し、上記ＰＣ相導体が上記Ｐ相導体及び上記ＡＣ相導体の少なくとも一部と重なり上記ＮＣ相導体が上記Ｎ相導体及び上記ＡＣ相導体の少なくとも一部と重なるように各々配置されている。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、第１層と前記第２層との間に絶縁層を形成したことを特徴とする。
更に、請求項３に記載の発明は、上記第１層と上記第１及び第２のダイオードとの間に上記平滑コンデンサの中性点電位と上記第１及び第２のダイオードとを接続するＣ相導体を第３層として形成したことを特徴とする。
【００１８】
また更に、請求項４に記載の発明は、上記第１層と上記第２層の間に、Ｃ相導体を第３層として形成し、上記第１層と上記第３層の間と上記第２層と上記第３層の間に絶縁層を形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、直流電源に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの正極電位と負極電位との間に直列に接続される第１乃至第４のスイッチング素子と、この第２と第３のスイッチング素子と上記平滑コンデンサの中性点との間に接続された第１のダイオードと、上記第３と第４のスイッチング素子と上記平滑コンデンサの中性点の間に接続された第２のダイオードと、上記平滑コンデンサの正極電位と上記第１のスイッチング素子とを接続するＰ相導体と、上記平滑コンデンサの負極電位と上記第４のスイッチング素子とを接続するＮ相導体と、上記第２と第３のスイッチング素子の接続点から交流出力として導出されるＡＣ相導体と、上記第１と第２のスイッチング素子の接続点と上記第１のダイオードとを接続するＰＣ相導体と、上記第３と第４のスイッチング素子の接続点と上記第２のダイオードとを接続するＮＣ相導体と、上記平滑コンデンサの中性点電位と上記第１及び第２のダイオードとを接続するＣ相導体とを備えている。
【００２０】
そして、上記Ｐ相導体と上記ＰＣ相導体とを同一平面状に配置し第１層を形成し、上記ＡＣ相導体と上記Ｃ相導体とを同一平面状に配置し第２層を形成し、上記ＮＣ相導体と上記Ｎ相導体とを同一平面状に配置し第３層を形成し、上記Ｃ相導体は少なくとも上記Ｐ相導体及び上記Ｎ相導体と重なるように配置され、上記ＡＣ相導体は少なくとも上記ＰＣ相導体及び上記ＮＣ相導体と重なるように配置されたことを特徴とする。
【００２１】
更に、請求項６に記載の発明は、上記第１層と上記第２層との間と上記第２層と上記第３層との間とに絶縁層を各々形成したことを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、上記第１乃至第４のスイッチング素子を直列接続し１相分のスイッチング素子群を形成し、当該１相分のスイッチング素子群と直角となる方向に、他相分の第１乃至第４のスイッチング素子を並列接続し、上記各導体で上記第１乃至第４のスイッチング素子を接続したことを特徴とする。
【００２２】
更に、請求項８に記載の発明は、スイッチング素子及びダイオードを冷却する冷却器を設け、この冷却器の両面に、上記スイッチング素子及び上記ダイオードを配置し、互いに並列接続したことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明は、上記冷却器は受熱部と放熱部とから構成され、上記各導体の冷却経路と上記冷却器の放熱部の冷却経路を同一経路として形成すると共に、上記各導体の冷却経路の下流側に上記冷却器の放熱部を配置することを特徴とした。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態について、図１を用いて説明する。図１に示すように、本実施の形態は、密着導体が２層構成となっており、第１層にＰ相導体１２ａとＮ相導体１２ｂを平行に同一平面状に配置し、Ｐ相導体１２ａとＮ相導体１２ｂの間にＡＣ相導体１２ｃを隣接するように同一平面状に配置し、第１層の導体に絶縁物１３を挟んで密着させて配置した第２層に、Ｐ相導体１２ａと重なるようにＰＣ相導体１２ｅを配置し、Ｎ相導体１２ｂと重なるようにＮＣ相導体１２ｆを配置して一体化させた構成とし、Ｐ相導体１２ａ，Ｎ相導体１２ｂ，ＰＣ相導体１２ｅ，ＮＣ相導体１２ｆと重なるようにＣ相導体１２ｄを配置し、Ｐ相導体１２ａの端子部１５及びＮ相導体１２ｂの端子部１５にて平滑コンデンサ１０と接続し、ＡＣ相導体１２ｃの端子部１６から出力する。
【００２６】
更に、スイッチング素子の配置は、Ｐ相導体１２ａとＰＣ相導体１２ｅに重なるように第１のスイッチング素子１１ａを配置し、Ｎ相導体１２ｂとＮＣ相導体１２ｆに重なるように第４のスイッチング素子１１ｂを配置し、ＰＣ相導体１２ｅとＡＣ相導体１２ｃに重なるように第２のスイッチング素子１１ｃを配置し、ＮＣ相導体１２ｆとＡＣ相導体１２ｃに重なるように第３のスイッチング素子１１ｄを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＰＣ相導体１２ｅに重なるように第１のクランプダイオード１１ｅを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＮＣ相導体１２ｆに重なるように第２のクランプダイオード１１ｆを配置し、各スイッチング素子の端子とそれぞれの導体を導電性のボス１４にて接続する構成とする。
【００２７】
このように構成された本実施の形態の通電経路は、プラス、ゼロ、マイナスの３モードがある。
プラスモードの通電経路は、図１の矢印Ａに示すように、Ｐ相導体１２ａから第１のスイッチング素子１１ａを経由して、ＰＣ相導体１２ｅから第２のスイッチング素子１１ｃを通り、ＡＣ相導体１２ｃから出力される。このため、図１のＡ１とＡ２，Ａ３，Ａ４で通電経路が反転しているため、互いにうち消し合うような通電経路となっている。マイナスモードも通電経路は、プラスモードと対称の経路を通電するため、プラスモードと同様なうち消し合う通電経路となっている。
【００２８】
このようにすると、接続導体をーつの密着導体で構成でき、かつ、密着導体の積層数を２層にできるので、放熱性の改善を図れる。更に、導体がうち消し合うような通電経路の構成となっているため、インダクタンスの低減を図れる。また、万一、スイッチング素子及びクランプダイオードが破損した場合は、前述した一体構成の密着導体であるため、スイッチング素子及びクランプダイオードの電極部の接続ネジを脱着するのみで、対称となるスイッチング素子及びクランプダイオードを交換可能となり、更に、密着導体が一体構成であるため、取り付け間違いもなく、大幅なＭＴＴＲの短縮を可能とする。
【００２９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について、図２を用いて説明する。
図２に示すように、密着導体は３層構成となっており、第１層にＰ相導体１２ａとＡＣ相導体１２ｃとＮ相導体１２ｂを平行に配置し、第１層の導体に絶縁物１３を挟んで密着させて配置した第２層にＣ相導体１２ｄを配置し、第２層の導体に絶縁物１３ａを挟んで密着させて配置した第３層にＰＣ相導体１２ｅとＮＣ相導体１２ｆを平行に配置して一体化した構成とする。
【００３０】
尚、Ｐ相導体１２ａの端子部１５及びＮ相導体１２ｂの端子部１５及びＣ相導体１２ｄの端子部１５にて平滑コンデンサ１０と接続し、ＡＣ相導体１２ｃの端子部１６から出力する。
【００３１】
更に、スイッチング素子の配置は、Ｐ相導体１２ａとＰＣ相導体１２ｅに重なるようにスイッチング素子１１ａを配置し、Ｎ相導体１２ｂとＮＣ相導体１２ｆに重なるようにスイッチング素子１１ｂを配置し、ＰＣ相導体１２ｅとＡＣ相導体１２ｃに重なるようにスイッチング素子１１ｃを配置し、ＮＣ相導体１２ｆとＡＣ相導体１２ｃに重なるようにスイッチング素子１１ｄを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＰＣ相導体１２ｅに重なるようにクランプダイオード１１ｅを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＮＣ相導体１２ｆに重なるようにクランプダイオード１１ｆを配置し、それぞれの導体とスイッチング素子の端子を導電性のボス１４にて接続する構成とする。
【００３２】
このようにすると、接続導体をーつの密着導体で構成でき、かつ、密着導体の積層数を３層にでき、更に通電量が最も小さいために発熱量の少ないＣ相導体を中間層とする事により、放熱性を改善できる。また、インバータ回路の接続導体のすべてを、一体化した密着導体で構成できるため、組立性の改善を図れる。
【００３３】
その上、万一、スイッチング素子及びクランプダイオードが破損した場合は、前述した一体構成の密着導体であるため、スイッチング素子及びクランプグイオードの電極部の接続ネジを脱着するのみで、対称となるスイッチング素子及びクランプダイオードを交換可能となり、さらに、密着導体が一体構成であるため、取付け間違いもなく、大幅なＭＴＴＲの短縮を可能とする。
【００３４】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について、図３を用いて説明する。
図３に示すように、本実施の形態は、密着導体は３層で構成されており、第１層にＰ相導体１２ａと、これと隣接するようにＰＣ相導体１２ｅを配置し、第１層導体に絶縁物１３を挟んで密着させて配置した第２層に、Ｐ相導体１２ａとＰＣ相導体１２ｅと重なるように、Ｃ相導体１２ｄを配置し、これと隣接する位置にＰＣ相導体１２ｅと重なるようにＡＣ相導体１２ｃを配置し、第２層導体に絶縁物１３ａを挟んで密着させて配置した第３層に、Ｐ相導体１２ａ及びＣ相導体１２ｄと重なるようにＮ相導体１２ｂを配置する。
【００３５】
更に、ＰＣ相導体１２ｅ及びＡＣ相導体１２ｃと重なるように、ＮＣ相導体１２ｆを配置した構成とする。また更に、スイッチング素子の配置は、Ｐ相導体１２ａとＰＣ相導体１２ｅに重なるようにスイッチング素子１１ａを配置し、Ｎ相導体１２ｂとＮＣ相導体１２ｆに重なるようにスイッチング素子１１ｂを配置し、ＰＣ相導体１２ｅとＡＣ相導体１２ｃに重なるようにスイッチング素子１１ｃを配置し、ＮＣ相導体１２ｆとＡＣ相導体１２ｃに重なるようにスイッチング素子１１ｄを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＰＣ相導体１２ｅに重なるようにクランプダイオード１１ｅを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＮＣ相導体１２ｆに重なるようにクランプダイオード１１ｆを配置し、それぞれの導体とスイッチング素子の端子を導電性のボス１４にて接続する構成とする。
【００３６】
この構成とすることにより、密着導体は３層構成となるため、表面側に配置される導体は片面から放熱できるので放熱性を確保できる。更に、通電量の少ないＣ相導体を放熱性の悪い中間層に配置することにより温度上昇を抑制できる。また、インバータ回路の接続導体のすべてを、一体化した密着導体で構成できるため、組立性の改善を図れる。その上、更に、密着導体の入力端子が、Ｐ相導体とＣ相導体とＮ相導体と密着されているため、平滑コンデンサとスイッチング素子及びクランプダイオードの接続を密着導体にて接続できるためインダクタンスの低減を図る。
【００３７】
その上、万一、スイッチング素子及びクランプダイオードが破損した場合は、前述した一体構成の密着導体であるため、スイッチング素子及びクランプダイオードの電極部の接続ネジを脱着するのみで、対称となるスイッチング素子及びクランプダイオードを交換可能となり、更に、密着導体が一体構成であるため、取り付け間違いもなく、大幅なＭＴＴＲの短縮を可能とする。
【００３８】
（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態について、図４を用いて説明する。図４に示すように、本実施の形態は、密着導体が２層構成となっており、第１層にＰ相導体１２ａとＮ相導体１２ｂを平行に配置し、上記Ｐ相導体１２ａとＮ相導体１２ｂの間にＡＣ相導体１２ｃを隣接するように配置し、第１層の導体に絶縁物１３を挟んで密着させて配置した第２層に、上記Ｐ相導体１２ａと重なるようにＰＣ相導体１２ｅを配置し、上記Ｎ相導体１２ｂと重なるようにＮＣ相導体１２ｆを配置して一体化させた構成とし、上記Ｐ相導体１２ａ，Ｎ相導体１２ｂ，ＰＣ相導体１２ｅ，ＮＣ相導体１２ｆと重なるようにＣ相導体１２ｄを配置する。
【００３９】
更に、スイッチング素子の配置は、Ｐ相導体１２ａとＰＣ相導体１２ｅに重なるように第１のスイッチング素子１１ａを配置しＮ相導体１２ｂとＮＣ相導体１２ｆに重なるように第４のスイッチング素子１１ｂを配置し、ＰＣ相導体１２ｅとＡＣ相導体１２ｃに重なるように第２のスイッチング素子１１ｃを配置し、ＮＣ相導体１２ｆとＡＣ相導体１２ｃに重なるように第３のスイッチング素子１１ｄを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＰＣ相導体１２ｅに重なるように第１のクランプダイオード１１ｅを配置し、Ｃ相導体１２ｄとＮＣ相導体１２ｆに重なるように第２のクランプダイオード１１ｆを配置する。
【００４０】
スイッチング素子１１ａ〜１１ｄの並列接続（本実施例では４並列接続）は、上記第１〜第４のスイッチング素子の直列接続方向と直角となる方向に行い、Ｐ相導体１２ａの端子部１５及びＮ相導体１２ｂの端子部１５にて平滑コンデンサ１０と接続し、ＡＣ相導体１２ｃの端子部１６から出力する。尚、各スイッチング素子の端子とそれぞれの導体を導電性のボス１４にて接続する構成とする。
【００４１】
このようにすると、接続導体をーつの密着導体で構成でき、かつ、密着導体の積層数を２層にできるので放熱性の改善を図れ、更に、第１の実施の形態における通電経路と同様に、互いの導体がうち消し合うような通電経路の構成となっているため、インダクタンスの低減を図れる。その上、並列接続されたスイッチング素子間の接続は、表面積の広い導体で接続され、かつ、電流の出力は入力側と反対方向からとなるため、各スイッチング素子間の電流は均等に分布される。
【００４２】
（第５の実施の形態）本発明の第５の実施の形態について、図５を用いて説明する。図５に示すように、本実施の形態は、スイッチング素子１１を冷却するための冷却器１７の受熱部１７ａの両面にスイッチング素子１１を取り付け、スイッチング素子端子に密着導体１２を取付け、上記密着導体の端子部１５から導体を引き出して一括にまとめた後、平滑コンデンサ１０に接続し、また、密着導体の端子部１６から導体を引き出して一括にまとめた後、負荷へ出力する構成とする。この構成とすることにより、冷却器の両面にインバータ回路を実装できるため装置の小型化が達成できる。
【００４３】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態について、図６を用いて説明する。
図６に示すように、本実施の形態は、スイッチング素子１１を冷却するための冷却器１７の受熱部１７ａに、スイッチング素子１１を取り付け、スイッチング素子１１の端子に密着導体１２を取付け、密着導体１２と上記冷却器の放熱部１７ｂを同一の冷却風経路で、かつ、密着導体１２よりも排気側に冷却器の放熱部１７ｂを配置する。
【００４４】
この構成とすることにより、密着導体を冷却した冷却風と、冷却器の冷却風を共有できるため、装置に必要な冷却風量の削減により装置冷却用ファンを小型化し、装置の小型化を達成できる。
【００４５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、インバータ回路の接続に用いる密着導体を、積層数を２〜３層で一体化できるため、放熱性及び組立性を改善した上でインダクタンスの低減を達成できる。また、ＮＰＣ主回路を一体化した密着導体にて構成できるため、万一のスイッチング素子交換時にＭＴＴＲを短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す組立図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す組立図。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す組立図。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す組立図。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す組立図。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す組立図。
【図７】一般的なＮＰＣ電力変換装置の１相分の主回路を示す結線図。
【図８】従来のスイッチング素子と導体の配置関係を示す組立図。
【符号の説明】
Ａ…電圧がＰ相時の電流通電経路、Ｂ…電圧がＮ相時の電流通電経路、
Ｃ…電圧がＣ相時の電流通電経路、
１０…平滑コンデンサ、
１１ａ…Ｐ相側スイッチング素子、１１ｂ…Ｎ相側スイッチング素子、
１１ｃ…Ｐ相−ＡＣ相間スイッチング素子、
１１ｄ…Ｎ相−ＡＣ相間スイッチング素子、
１１ｅ…Ｐ相側クランプダイオード、１１ｆ…Ｎ相側クランプダイオード、
１２ａ…Ｐ相導体、１２ｂ…Ｎ相導体、１２ｃ…ＡＣ相導体、
１２ｄ…Ｃ相導体、１２ｅ…ＰＣ相導体、１２ｆ…ＮＣ相導体、
１３、１３ａ…絶縁物
１４…ボス
１５、１６…端子
１７…冷却器、１７ａ…冷却器の受熱部、１７ｂ…冷却器の放熱部

Claims

直流電源に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの正極電位と負極電位との間に直列に接続される第１乃至第４のスイッチング素子と、この第２と第３のスイッチング素子と前記平滑コンデンサの中性点との間に接続された第１のダイオードと、前記第３と第４のスイッチング素子と前記平滑コンデンサの中性点の間に接続された第２のダイオードと、前記平滑コンデンサの正極電位と前記第１のスイッチング素子とを接続するＰ相導体と、前記平滑コンデンサの負極電位と前記第４のスイッチング素子とを接続するＮ相導体と、前記第２と第３のスイッチング素子の接続点から交流出力として導出されるＡＣ相導体と、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点と前記第１のダイオードとを接続するＰＣ相導体と、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点と前記第２のダイオードとを接続するＮＣ相導体とを具備し、前記ＰＣ相導体と前記ＮＣ相導体とを同一平面状に配置し第１層を形成し、前記Ｐ相導体と前記Ｎ相導体と前記ＡＣ相導体とを同一平面状に配置し第２層を形成し、前記ＰＣ相導体が前記Ｐ相導体及び前記ＡＣ相導体の少なくとも一部と重なり前記ＮＣ相導体が前記Ｎ相導体及び前記ＡＣ相導体の少なくとも一部と重なるように各々配置したことを特徴とする電力変換装置。
前記第１層と前記第２層との間に絶縁層を形成したことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
前記第１層と前記第１及び第２のダイオードとの間に前記平滑コンデンサの中性点電位と前記第１及び第２のダイオードとを接続するＣ相導体を第３層として形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
前記第１層と前記第２層の間に、前記Ｃ相導体を第３層として形成し、前記第１層と前記第３層の間と前記第２層と前記第３層の間に絶縁層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
直流電源に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの正極電位と負極電位との間に直列に接続される第１乃至第４のスイッチング素子と、この第２と第３のスイッチング素子と前記平滑コンデンサの中性点との間に接続された第１のダイオードと、前記第３と第４のスイッチング素子と前記平滑コンデンサの中性点の間に接続された第２のダイオードと、前記平滑コンデンサの正極電位と前記第１のスイッチング素子とを接続するＰ相導体と、前記平滑コンデンサの負極電位と前記第４のスイッチング素子とを接続するＮ相導体と、前記第２と第３のスイッチング素子の接続点から交流出力として導出されるＡＣ相導体と、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点と前記第１のダイオードとを接続するＰＣ相導体と、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点と前記第２のダイオードとを接続するＮＣ相導体と、前記平滑コンデンサの中性点電位と前記第１及び第２のダイオードとを接続するＣ相導体とを具備し、前記Ｐ相導体と前記ＰＣ相導体とを同一平面状に配置し第１層を形成し、前記ＡＣ相導体と前記Ｃ相導体とを同一平面状に配置し第２層を形成し、前記ＮＣ相導体と前記Ｎ相導体とを同一平面状に配置し第３層を形成し、前記Ｃ相導体は少なくとも前記Ｐ相導体及び前記Ｎ相導体と重なるように配置され、前記ＡＣ相導体は少なくとも前記ＰＣ相導体及び前記ＮＣ相導体と重なるように配置されたことを特徴とする電力変換装置。
前記第１層と前記第２層との間と前記第２層と前記第３層との間とに絶縁層を各々形成したことを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
前記第１乃至第４のスイッチング素子を直列接続し１相分のスイッチング素子群を形成し、当該１相分のスイッチング素子群と直角となる方向に、他相分の第１乃至第４のスイッチング素子を並列接続し、前記各導体で前記第１乃至第４のスイッチング素子を接続したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電力変換装置。
前記スイッチング素子及び前記ダイオードを冷却する冷却器を設け、この冷却器の両面に、前記スイッチング素子及び前記ダイオードを配置し、互いに並列接続したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力変換装置。
前記冷却器は受熱部と放熱部とから構成され、前記各導体の冷却経路と前記冷却器の放熱部の冷却経路を同一経路として形成すると共に、前記各導体の冷却経路の下流側に前記冷却器の放熱部を配置することを特徴とした請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置。