JP3646049B2 - Power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速スイッチング素子を使用した電力変換装置に係り、特に平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスを低減すると共に、電力変換モジュール、平滑コンデンサを効率的に冷却して、装置の小型化、低価格化を実現できるようにした電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、商用電源を任意の交流出力に可変する電力変換装置では、高速スイッチング化への発展が目覚しいものがある。
【0003】
高速スイッチング素子としては、例えば電流駆動型ではGCT等が、電圧駆動型では絶縁ゲート型であるIGBT,IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)等が、それぞれ多く用いられている。
【0004】
これらの高速スイッチング素子としては、平型半導体素子と、半導体チップをゲル材でモールドしてパッケージ化したモジュールタイプとの2種類があり、特にモジュールタイプの高電圧大容量化も開発され、実用化されはじめてきている。
【0005】
反面、高速大容量でのスイッチング動作を行なうことから、スイッチング素子周辺の電気用品および配線インダクタンスによるスイッチングサージが問題になり、それらを回避するための低インダクタンス実装構造が、益々難しくなってきているのが現状である。
【0006】
図3は、この種の一般的な高速スイッチング素子を適用した従来の電力変換装置の主回路構成例を示す回路図である。
【0007】
図3において、図示しない交流電源を図示しない整流装置で電力変換した直流電源1、または図示しないバッテリー等の直流電源1を、平滑コンデンサ2で平滑し、正極主回路導体3P、負極主回路導体3Nを介して、複数個のスイッチング素子4U〜4Zとこのスイッチング素子4U〜4Zのべ一ス信号を制御するゲートドライブ基板9とで構成された電力変換モジュール(以下、IPMと称する)4からなるインバータ回路で所定の交流電力に変換し、さらにIPM4の3相各相(R,S,T)の交流出力端子6〜8を介して、図示しない電動機等の負荷に供給するようにしている。
【0008】
なお、図3中、2Pは平滑コンデンサ2の正極端子、2Nは平滑コンデンサ2の負極端子、4PはIPM4の一方の直流入力端子である正極入力端子、4NはIPM4の他方の直流入力端子である負極入力端子、5はIPM4の交流出力電流を検出する電流センサーをそれぞれ示している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように構成された電力変換装置においては、主回路配線となる平滑コンデンサ2および正極,負極主回路導体3P,3Nの浮遊インダクタンスに蓄積されたエネルギーによって、IPM4のスイッチング素子4U〜4Zのスイッチオフ時にスパイク電圧が発生する。
【0010】
すなわち、特にスイッチング素子4U〜4ZであるIGBTがターンオフする際に、主回路電流の急激な変化により、主回路浮遊インダクタンスに高い電圧が誘起されて、ターンオフ過程のスパイク電圧が発生する。
【0011】
このため、平滑コンデンサ2とIPM4間の配線である正極,負極主回路導体3P,3Nの浮遊インダクタンスを、極力小さくする必要がある。
【0012】
そして、この配線インダクタンスを低減するために、従来では、下記に示すような種々の方法が提案されている。
【0013】
(a)磁束の変化を打ち消す配線とする。
【0014】
(b)導体の表面を広くして、表皮効果による電流集中を避ける。
【0015】
(c)配線長を最短にする。
【0016】
(d)並列接続として電流を分散させる。
【0017】
しかしながら、このような方法においては、装置の小型化、低価格化を図る上で問題がある。
【0018】
また、一方では、装置の小型・大容量化によって、熱密度も増大の一途をたどっており、スイッチング素子4U〜4Zの発熱に対する冷却も困難となってきている。
【0019】
特に、電力変換装置が電気自動車のモータ駆動用として適用される電力変換装置の場合には、ほとんどがクーラント等の液体冷媒による冷却で、その液体冷媒の温度は、モータ等の冷却も兼ねているため70℃以上の高温であり、液体冷媒による冷却ともいえ難しくなっており、装置の小型化を図る上で特に問題となっている。
【0020】
さらに、収納スペース、重量的にもかなりの制約がある。
【0021】
本発明の目的は、平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスを低減することができると共に、電力変換モジュール、平滑コンデンサを効率的に冷却することができ、小型化、低価格化を実現することが可能な電力変換装置を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に対応する発明では、直流電源を平滑するコンデンサと、複数個のスイッチング素子からなり前記平滑コンデンサにより平滑された直流電源を所定の交流電源に変換する電力変換モジュールとを備えて構成される電力変換装置において、上から下方向に前記電力変換モジュール、ヒートシンク、前記平滑コンデンサの順に三層に積み重ねる構成として、前記平滑コンデンサは前記電力変換モジュールを冷却するヒートシンクを共用可能にし、且つ前記電力変換モジュールの直流入力端子と交流出力端子のうち、少なくとも直流入力端子を前記電力変換モジュールの側面に設けて前記平滑コンデンサに最短距離で接続可能にしている。
【0023】
従って、請求項1に対応する発明の電力変換装置においては、上から下方向に前記電力変換モジュール、ヒートシンク、前記平滑コンデンサの順に三層に積み重ねる構成とし、且つ前記電力変換モジュールの直流入力端子と交流出力端子のうち、少なくとも直流入力端子を前記電力変換モジュールの側面に設けることにより、電力変換モジュールと平滑コンデンサとの間を最短接続することが可能となり、平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスを大幅に低減することができる。
これにより、ターンオフ電圧を小さく抑えることが可能となり、スナバー回路を小さくまたは削除することが可能となり、装置の小型化、組立配線作業工数の削減により低価格化を実現することができる。
よって、高速スイッチング動作する半導体素子へのサージ電圧を抑制することができ、経済的で信頼性の極めて高い電力変換装置を得ることができる。
さらに、平滑コンデンサは電力変換モジュールを冷却するヒートシンクを共用することが可能となり、平滑コンデンサのリップル電流が大きく、熱的に厳しい場合、あるいは電力変換装置の設置スペースが限られて小型化が最優先で求められる場合に、極めて有効に適用することができる。
【0024】
また、請求項2に対応する発明では、直流電源を平滑するコンデンサと、複数個のスイッチング素子からなり前記平滑コンデンサにより平滑された直流電源を所定の交流電源に変換する電力変換モジュールとを備えて構成される電力変換装置において、上から下方向に前記平滑コンデンサ、前記電力変換モジュール、ヒートシンクの順に三層に積み重ねる構成として、前記電力変換モジュール内のスイッチング素子は前記ヒートシンク側に近い部所に配置され、且つ前記電力変換モジュールの直流入力端子と交流出力端子とを前記電力変換モジュールの側面に設けて前記平滑コンデンサに最短距離で接続可能にしている。
【0025】
従って、請求項2に対応する発明の電力変換装置においては、上から下方向に前記平滑コンデンサ、前記電力変換モジュール、ヒートシンクの順に三層に積み重ねる構成とすることにより、平滑コンデンサと電力変換モジュールが隣接するため、電力変換モジュールと平滑コンデンサとの間をより一層最短接続することが可能となり、平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスをより一層低減することができる。
【0030】
さらに、請求項3に対応する発明では、上記請求項1又は請求項2に対応する発明の電力変換装置において、ヒートシンクは、液体冷媒による冷却方式としている。
【0031】
従って、請求項3に対応する発明の電力変換装置においては、ヒートシンクを液体冷媒による冷却方式とすることにより、ヒートシンクを超薄型とすることが可能になり、電力変換モジュールと平滑コンデンサとの間が極低インダクタンス配線となり、サージ電圧を最小にすることができる。
【0032】
以上により、平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスを低減することができると共に、電力変換モジュール、平滑コンデンサを効率的に冷却することができ、小型化、低価格化を実現することが可能となる。
【0033】
【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参照して詳細に説明する。
【0034】
(第1の実施の形態:請求項1,2,4に対応)
図1は、本実施の形態による電力変換装置の実装構成例を示す正面図であり、図3と同一要素には同一符号を付して示している。
【0035】
図1において、平滑コンデンサ2と、IPM4と、IPM4を冷却するヒートシンク10とを、高さ方向に三層に積み重ねている。
【0036】
すなわち、本実施の形態では、IPM4、ヒートシンク10、平滑コンデンサ2の順番に、上から下方向に三層に積み重ねている。
【0037】
また、IPM4の内部には、スイッチング素子4U〜4W,4X〜4Z、およびゲートドライブ基板9を内蔵している。
【0038】
一方、IPM4、ヒートシンク10、平滑コンデンサ2は、以下のような方法により取付けしている。
【0039】
すなわち、ヒートシンク10には、複数個の皿穴10aと複数個のねじ穴10bとを設けており、皿穴10aはIPM4を取付け固定するもので、IPM4の下部には、ねじ穴を有する埋め金4aを4個モールドしており、ヒートシンク10の皿穴10aから皿ねじ11で固定している。
【0040】
また、ねじ穴10bは平滑コンデンサ2の固定用で、平滑コンデンサ2に設けられた取付け穴2aにねじ12で固定している。
【0041】
さらに、IPM4と平滑コンデンサ2は、平滑コンデンサ2とIPM4に設けられたそれぞれの正極,負極端子2P,2Nと正極,負極端子4P,4Nに、正極主回路導体3P、負極主回路導体3Nで接続している。
【0042】
一方、IPM4の正極,負極端子4P,4Nは、IPM4の一方の側面に設けており、主回路ケーブル18を接続している。
【0043】
また、IPM4の交流出力端子6〜8は、IPM4の他方の側面に設けており、主回路ケーブル17を接続している。
【0044】
なお、本実施の形態のヒートシンク10は、液体冷媒による冷却方式としており、図1中20は、液体冷媒をヒートシンク10内に導くためのホースを取り付ける配管口金を示している。
【0045】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置においては、平滑コンデンサ2と、IPM4と、ヒートシンク10とを、高さ方向に三層に積み重ねていることにより、平滑コンデンサ2とヒートシンク10との間の配線インダクタンスを低減することができ、低インダクタンス化が可能になる。
【0046】
これにより、ターンオフ電圧を小さく抑えることが可能になり、スナバー回路を小さくまたは削減することが可能になり、もって装置の小型化、組み立て配線作業工数削減により低価格化を実現することができる。
【0047】
特に、IPM4、ヒートシンク10、平滑コンデンサ2の順番に、上から下方向に積み重ねていることにより、平滑コンデンサ2の冷却を液体冷媒で強制的に行ない、IPM4を冷却するヒートシンク10を共用することができ、平滑コンデンサ2のリップル電流が大きく熱的に厳しい場合、あるいは電力変換装置の設置スペースが限られて小型化が最優先で求められる場合に、極めて有効に適用することができる。
【0048】
また、IPM4の正極,負極端子4P,4Nと、IPM4の交流出力端子6〜8とを、IPM4の側面に設けていることにより、IPM4と平滑コンデンサ2との間は、最短接続が可能になり、平滑コンデンサ2とIPM4との間の配線インダクタンスをさらにより一層低減することができる。
【0049】
一方、IPM4のケースは、一般的には50mm以上にも及び、そのケース内に収納されるスイッチング素子4U〜4Zは発熱体であるが、本実施の形態では、スイッチング素子4U〜4Zをヒートシンク10側により近い部所、すなわちIPM4の最も底部分に配置していることにより、放熱効率を良くして効率的に冷却することができ、装置のより一層の小型化を実現することができる。
【0050】
また、ヒートシンク10は、液体冷媒による冷却方式としていることにより、ヒートシンク10を20mm以下の超薄型にすることが可能になり、IPM4と平滑コンデンサ2との間の配線となる正極主回路導体3P、負極主回路導体3Nの長さを、最短にすることができて極低インダクタンス配線になり、サージ電圧を最小にすることができる。
【0051】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、平滑コンデンサ2とIPM4との間の配線インダクタンスを最小に低減することができ、低インダクタンス化が可能になる。
【0052】
これにより、ターンオフ電圧を小さく抑えることが可能になり、スナバー回路を小さくまたは削減することが可能になり、装置の小型化、組み立て配線作業工数削減により、低価格化を実現することができる。
【0053】
従って、高速スイッチング動作する半導体素子4U〜4Zへのサージ電圧を抑制することができ、経済的で信頼性の極めて高い電力変換装置を得ることができる。
【0054】
(第2の実施の形態:請求項1,3,4に対応)
図2は、本実施の形態による電力変換装置の実装構成例を示す正面図であり、図3と同一要素には同一符号を付して示している。
【0055】
図2において、平滑コンデンサ2と、IPM4と、IPM4を冷却するヒートシンク10とを、高さ方向に三層に積み重ねている。
【0056】
すなわち、本実施の形態では、平滑コンデンサ2、IPM4、ヒートシンク10の順番に、上から下方向に三層に積み重ねている。
【0057】
また、IPM4の内部には、スイッチング素子4U〜4W,4X〜4Z、およびゲートドライブ基板9を内蔵している。
【0058】
一方、IPM4、ヒートシンク10、平滑コンデンサ2は、以下のような方法により取付けしている。
【0059】
すなわち、ヒートシンク10には、ねじ穴10cを設けており、IPM4には、貫通穴4bを設け、平滑コンデンサ2には、貫通穴2bを設け、この貫通穴2bを通してねじ13により、ヒートシンク10に設けられたねじ穴10cに締め付けて取付け固定している。
【0060】
さらに、IPM4と平滑コンデンサ2は、平滑コンデンサ2とIPM4に設けられたそれぞれの正極,負極端子2P,2Nと正極,負極端子4P,4Nに、正極主回路導体3P、負極主回路導体3Nで接続している。
【0061】
一方、IPM4の正極,負極端子4P,4Nは、IPM4の一方の側面に設けており、主回路ケーブル18を接続している。
【0062】
また、IPM4の交流出力端子6〜8は、IPM4の他方の側面に設けており、主回路ケーブル17を接続している。
【0063】
なお、本実施の形態のヒートシンク10は、液体冷媒による冷却方式としており、図2中20は、液体冷媒をヒートシンク10内に導くためのホースを取り付ける配管口金を示している。
【0064】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置においては、平滑コンデンサ2と、IPM4と、ヒートシンク10とを、高さ方向に三層に積み重ねていることにより、平滑コンデンサ2とヒートシンク10との間の配線インダクタンスを低減することができ、低インダクタンス化が可能になる。
【0065】
これにより、ターンオフ電圧を小さく抑えることが可能になり、スナバー回路を小さくまたは削減することが可能になり、もって装置の小型化、組み立て配線作業工数削減により低価格化を実現することができる。
【0066】
特に、平滑コンデンサ2、IPM4、ヒートシンク10の順番に、上から下方向に積み重ねていることにより、IPM4の冷却を液体冷媒で効率よく行なうことができ、平滑コンデンサ2のリップル電流、IPM4のサージ電圧および設置スペースに比較的余裕がある場合に、例えば電気自動車用電力変換装置として、極めて有効に適用することができる。
【0067】
また、IPM4の正極,負極端子4P,4Nと、IPM4の交流出力端子6〜8とを、IPM4の側面に設けていることにより、IPM4と平滑コンデンサ2との間は、最短接続が可能になり、平滑コンデンサ2とIPM4との間の配線インダクタンスをさらにより一層低減することができる。
【0068】
さらに、平滑コンデンサ2とIPM4が隣接しているため、IPM4と平滑コンデンサ2との間のより一層の最短接続が可能になり、平滑コンデンサ2とIPM4との間の配線インダクタンスをより一層低減することができる。
【0069】
一方、IPM4のケースは、一般的には50mm以上にも及び、そのケース内に収納されるスイッチング素子4U〜4Zは発熱体であるが、本実施の形態では、スイッチング素子4U〜4Zをヒートシンク10側により近い部所、すなわちIPM4の最も底部分に配置していることにより、放熱効率を良くして効率的に冷却することができ、装置のより一層の小型化を実現することができる。
【0070】
また、ヒートシンク10は、液体冷媒による冷却方式としていることにより、ヒートシンク10を20mm以下の超薄型にすることが可能になり、IPM4と平滑コンデンサ2との間の配線となる正極主回路導体3P、負極主回路導体3Nの長さを、最短にすることができて極低インダクタンス配線になり、サージ電圧を最小にすることができる。
【0071】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、平滑コンデンサ2とIPM4との間の配線インダクタンスをより一層最小に低減することができ、低インダクタンス化が可能になる。
【0072】
これにより、ターンオフ電圧を小さく抑えることが可能になり、スナバー回路を小さくまたは削減することが可能になり、装置の小型化、組み立て配線作業工数削減により、低価格化を実現することができる。
【0073】
従って、高速スイッチング動作する半導体素子4U〜4Zへのサージ電圧を抑制することができ、経済的で信頼性の極めて高い電力変換装置を得ることができる。
【0074】
(その他の実施の形態)
前記各実施の形態では、IPM4の正極,負極端子4P,4N、およびIPM4の交流出力端子6〜8の両端子を、IPM4の側面に設ける場合について説明したが、これに限らず、IPM4の正極,負極端子4P,4NのみをIPM4の側面に設ける構成としてもよい。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力変換装置によれば、平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスを低減することができると共に、電力変換モジュール、平滑コンデンサを効率的に冷却することができ、小型化、低価格化を実現することが可能となる。
【0076】
よって、高速スイッチング動作する半導体素子へのサージ電圧を抑制することができ、経済的で信頼性の極めて高い電力変換装置を提供することができる。
【0077】
以上により、平滑コンデンサと電力変換モジュールとの間の配線インダクタンスを低減することができると共に、電力変換モジュール、平滑コンデンサを効率的に冷却することができ、小型化、低価格化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電力変換装置の第1の実施の形態を示す正面図。
【図2】本発明による電力変換装置の第2の実施の形態を示す正面図。
【図3】従来の電力変換装置の主回路構成例を示す回路図。
【符号の説明】
1…直流電源
2…平滑コンデンサ
2P…平滑コンデンサ2の正極端子
2N…平滑コンデンサ2の負極端子
3P…正極主回路導体
3N…負極主回路導体
4…IPM
4U…スイッチング素子
4V…スイッチング素子
4W…スイッチング素子
4X…スイッチング素子
4Y…スイッチング素子
4Z…スイッチング素子
4P…IPM4の正極入力端子
4N…IPM4の負極入力端子
4a…埋め金
5…電流センサー
6…交流出力端子
7…交流出力端子
8…交流出力端子
9…ゲートドライブ基板
10…ヒートトシンク
10a…皿穴
10b…ねじ穴
10c…ねじ穴
11…皿ねじ
12…ねじ
13…ねじ
17…主回路ケーブル
18…主回路ケーブル
20…配管口金。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device using a high-speed switching element, and in particular, reduces the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module, and efficiently cools the power conversion module and the smoothing capacitor. The present invention relates to a power conversion device that can be reduced in size and price.
[0002]
[Prior art]
In recent years, power converters that can change the commercial power supply to an arbitrary AC output have been remarkably developed for high-speed switching.
[0003]
As the high-speed switching element, for example, GCT or the like is often used in the current drive type, and IGBT, IEGT (Injection Enhanced Gate Transistor) or the like that is an insulated gate type in the voltage drive type, respectively.
[0004]
There are two types of these high-speed switching elements, a flat semiconductor element and a module type in which a semiconductor chip is molded with a gel material and packaged. In particular, a module type with high voltage and large capacity has been developed and put to practical use. It has begun to be.
[0005]
On the other hand, because switching operation is performed at high speed and large capacity, switching surge due to electrical equipment and wiring inductance around the switching element becomes a problem, and a low-inductance mounting structure to avoid them is becoming increasingly difficult. Is the current situation.
[0006]
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a main circuit configuration of a conventional power conversion device to which this kind of general high-speed switching element is applied.
[0007]
In FIG. 3, a
[0008]
In FIG. 3, 2P is a positive terminal of the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the power converter configured in this way, the
[0010]
That is, particularly when the IGBTs that are the
[0011]
For this reason, it is necessary to reduce the stray inductance of the positive and negative
[0012]
In order to reduce the wiring inductance, conventionally, various methods as described below have been proposed.
[0013]
(A) A wiring that cancels the change in magnetic flux.
[0014]
(B) Widen the surface of the conductor to avoid current concentration due to the skin effect.
[0015]
(C) Minimize the wiring length.
[0016]
(D) Disperse current as parallel connection.
[0017]
However, such a method has a problem in reducing the size and cost of the apparatus.
[0018]
On the other hand, the heat density is steadily increasing due to the small size and large capacity of the device, and it is difficult to cool the
[0019]
In particular, when the power conversion device is a power conversion device applied for driving a motor of an electric vehicle, most of the cooling is performed by cooling with a liquid refrigerant such as a coolant, and the temperature of the liquid refrigerant also serves as cooling for the motor or the like. Therefore, it is a high temperature of 70 ° C. or higher, which makes it difficult to cool with a liquid refrigerant, which is a particular problem in miniaturizing the apparatus.
[0020]
Furthermore, there are considerable restrictions in terms of storage space and weight.
[0021]
The object of the present invention is to reduce the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module, and to efficiently cool the power conversion module and the smoothing capacitor, thereby realizing a reduction in size and price. It is in providing the power converter device which can do.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a DC power source comprising a capacitor for smoothing a DC power source and a plurality of switching elements is converted into a predetermined AC power source. In a power conversion device configured to include a power conversion module, the smoothing capacitor cools the power conversion module as a configuration in which the power conversion module, the heat sink, and the smoothing capacitor are stacked in this order from top to bottom. A heat sink can be shared, and among the DC input terminal and AC output terminal of the power conversion module, at least a DC input terminal is provided on the side surface of the power conversion module so that it can be connected to the smoothing capacitor at the shortest distance .
[0023]
Therefore, in the power conversion device according to the first aspect of the present invention, the power conversion module, the heat sink, and the smoothing capacitor are stacked in three layers in this order from top to bottom, and the DC input terminal of the power conversion module and By providing at least a DC input terminal on the side surface of the power conversion module among AC output terminals, it is possible to make the shortest connection between the power conversion module and the smoothing capacitor, and between the smoothing capacitor and the power conversion module. Wiring inductance can be greatly reduced.
This makes it possible to suppress the turn-off voltage reduced, it is possible to reduce or remove the snubber circuit, it is possible to miniaturize the device, the reduction of assembly wiring man-hours to achieve a low cost.
Therefore, the surge voltage to the semiconductor element that performs high-speed switching operation can be suppressed, and an economical and highly reliable power conversion device can be obtained.
In addition, the smoothing capacitor can share the heat sink that cools the power conversion module. If the smoothing capacitor has a large ripple current and is thermally severe, or the installation space of the power conversion device is limited, downsizing is the top priority. Can be applied very effectively.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, a capacitor for smoothing a DC power source and a power conversion module that includes a plurality of switching elements and converts the DC power source smoothed by the smoothing capacitor into a predetermined AC power source are provided. In the power conversion device configured, as a configuration in which the smoothing capacitor, the power conversion module, and the heat sink are stacked in this order from the top to the bottom, the switching elements in the power conversion module are arranged in a portion close to the heat sink side. In addition, a direct current input terminal and an alternating current output terminal of the power conversion module are provided on a side surface of the power conversion module so as to be connectable to the smoothing capacitor in the shortest distance.
[0025]
Therefore, in the power converter of the invention corresponding to claim 2, the smoothing capacitor and the power conversion module are stacked in three layers in the order of the smoothing capacitor, the power conversion module, and the heat sink from the top to the bottom. Since they are adjacent to each other, it is possible to make the shortest connection between the power conversion module and the smoothing capacitor, and it is possible to further reduce the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module.
[0030]
Furthermore, in the invention corresponding to claim 3, in the power conversion device of the invention corresponding to claim 1 or
[0031]
Therefore, in the power conversion device according to the third aspect of the present invention, the heat sink can be made ultra-thin by adopting a cooling method using a liquid refrigerant, and the power conversion module and the smoothing capacitor can be reduced. Becomes extremely low inductance wiring, and the surge voltage can be minimized.
[0032]
As described above, the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module can be reduced, and the power conversion module and the smoothing capacitor can be efficiently cooled to achieve downsizing and cost reduction. It becomes possible.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0034]
(First embodiment: corresponding to
FIG. 1 is a front view illustrating a mounting configuration example of the power conversion device according to the present embodiment, and the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0035]
In FIG. 1, the smoothing
[0036]
In other words, in this embodiment, the
[0037]
The
[0038]
On the other hand, the
[0039]
That is, the
[0040]
Further, the
[0041]
Further, the
[0042]
On the other hand, the positive and
[0043]
The AC output terminals 6 to 8 of the
[0044]
Note that the
[0045]
Next, in the power conversion device according to the present embodiment configured as described above, the smoothing
[0046]
As a result, the turn-off voltage can be kept small, and the snubber circuit can be reduced or reduced, so that the cost can be reduced by downsizing the apparatus and reducing the number of assembly wiring work steps.
[0047]
In particular, the
[0048]
In addition, by providing the positive and
[0049]
On the other hand, the case of the
[0050]
Further, since the
[0051]
As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, the wiring inductance between the smoothing
[0052]
As a result, the turn-off voltage can be reduced, the snubber circuit can be reduced or reduced, and the cost can be reduced by downsizing the apparatus and reducing the number of assembly wiring work steps.
[0053]
Therefore, the surge voltage to the
[0054]
(Second embodiment: corresponding to
FIG. 2 is a front view showing a mounting configuration example of the power conversion device according to the present embodiment, and the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0055]
In FIG. 2, the smoothing
[0056]
That is, in this embodiment, the smoothing
[0057]
The
[0058]
On the other hand, the
[0059]
That is, the
[0060]
Further, the
[0061]
On the other hand, the positive and
[0062]
The AC output terminals 6 to 8 of the
[0063]
Note that the
[0064]
Next, in the power conversion device according to the present embodiment configured as described above, the smoothing
[0065]
As a result, the turn-off voltage can be kept small, and the snubber circuit can be reduced or reduced, so that the cost can be reduced by downsizing the apparatus and reducing the number of assembly wiring work steps.
[0066]
In particular, since the smoothing
[0067]
In addition, by providing the positive and
[0068]
Furthermore, since the smoothing
[0069]
On the other hand, the case of the
[0070]
Further, since the
[0071]
As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, the wiring inductance between the smoothing
[0072]
As a result, the turn-off voltage can be reduced, the snubber circuit can be reduced or reduced, and the cost can be reduced by downsizing the apparatus and reducing the number of assembly wiring work steps.
[0073]
Therefore, the surge voltage to the
[0074]
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the case where both the positive and
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the power conversion device of the present invention, the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module can be reduced, and the power conversion module and the smoothing capacitor can be efficiently cooled. This makes it possible to reduce the size and price.
[0076]
Therefore, it is possible to suppress a surge voltage to a semiconductor element that performs a high-speed switching operation, and it is possible to provide an economical and extremely reliable power conversion device.
[0077]
As described above, the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module can be reduced, and the power conversion module and the smoothing capacitor can be efficiently cooled to achieve downsizing and cost reduction. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a power converter according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a second embodiment of a power converter according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a main circuit configuration example of a conventional power converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
4U ... switching
Claims (3)
上から下方向に前記電力変換モジュール、ヒートシンク、前記平滑コンデンサの順に三層に積み重ねる構成として、前記平滑コンデンサは前記電力変換モジュールを冷却するヒートシンクを共用可能にし、且つ前記電力変換モジュールの直流入力端子と交流出力端子のうち、少なくとも直流入力端子を前記電力変換モジュールの側面に設けて前記平滑コンデンサに最短距離で接続可能にしたことを特徴とする電力変換装置。In a power conversion device configured to include a capacitor for smoothing a DC power source and a power conversion module that converts a DC power source that is made of a plurality of switching elements and smoothed by the smoothing capacitor into a predetermined AC power source,
As a configuration in which the power conversion module, the heat sink, and the smoothing capacitor are stacked in this order from top to bottom, the smoothing capacitor can share a heat sink that cools the power conversion module, and the DC input terminal of the power conversion module Among the AC output terminals, at least a DC input terminal is provided on a side surface of the power conversion module so that it can be connected to the smoothing capacitor in the shortest distance .
上から下方向に前記平滑コンデンサ、前記電力変換モジュール、ヒートシンクの順に三層に積み重ねる構成として、前記電力変換モジュール内のスイッチング素子は前記ヒートシンク側に近い部所に配置され、且つ前記電力変換モジュールの直流入力端子と交流出力端子とを前記電力変換モジュールの側面に設けて前記平滑コンデンサに最短距離で接続可能にしたことを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device configured to include a capacitor for smoothing a DC power source and a power conversion module that converts a DC power source that is made of a plurality of switching elements and smoothed by the smoothing capacitor into a predetermined AC power source,
As a configuration in which the smoothing capacitor, the power conversion module, and the heat sink are stacked in this order from the top to the bottom, the switching element in the power conversion module is disposed in a portion near the heat sink, and the power conversion module A power conversion apparatus, wherein a DC input terminal and an AC output terminal are provided on a side surface of the power conversion module so as to be connected to the smoothing capacitor at a shortest distance .
前記ヒートシンクは、液体冷媒による冷却方式としたことを特徴とする電力変換装置。In the power converter device according to claim 1 or 2 ,
The power converter is characterized in that the heat sink is a cooling system using a liquid refrigerant .
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