JP5289536B2 - パワー半導体モジュール - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置について説明する。図1は、実施の形態1に係る電力変換装置の概略の機能構成を示す図であり、鉄道車両100に搭載される電力変換装置50の一構成例を示している。図1に示すように、電力変換装置50は、コンバータ10、コンデンサ20およびインバータ30を備えて構成される。鉄道車両100には、電力変換装置50の入力端側に配置されてコンバータ10に接続される変圧器6および、電力変換装置50の出力端側に配置されてインバータ30に接続され、電力変換装置50からの電力供給を受けて車両を駆動する電動機40が搭載されている。なお、電動機40としては、誘導電動機や同期電動機が好適である。
図8は、実施の形態2に係るパワー半導体モジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。図8に示すように、実施の形態2に係るパワー半導体モジュール70では、例えばSi−MOSFETと、Si−FWDとが逆並列に接続された4個の素子対である第1の素子対71、第2の素子対72、第3の素子対73および第4の素子対74がパッケージ内に収容されている。このように、実施の形態2に係るパワー半導体モジュール70は、4個の素子対が一つのモジュール内に収容される、いわゆる4in1モジュールを構成している。
図13は、実施の形態1,2に係るパワー半導体モジュールを含む駆動回路の一構成例を示す回路図であり、図14は、図13の駆動回路を駆動モジュールとして構成した場合の一構成例を示す図である。図13に示すように、実施の形態3に係る駆動回路では、例えばSi−MOSFETと、Si−FWDとが逆並列に接続された素子対Q1,Q2が直列に接続されると共に、これら直列接続された素子対Q1,Q2を駆動するために種々の回路要素が設けられている。なお、図13では、素子対Q1,Q2が直列に接続される構成を開示しているが、直列接続される素子対は2つに限定されるものではなく、3つ以上の素子対が直列接続される構成であってもよく、縦方向に同様な回路要素を備えて構成される。
2 集電装置
3 車輪
4 レール
6 変圧器
10 コンバータ
20 コンデンサ
30 インバータ
40 電動機
50 電力変換装置
60A,60B,70 パワー半導体モジュール
60A1〜60A9,60B1〜60B6 2in1モジュール
62,64,71〜74,Q1,Q2 素子対
70A1〜70A18 4in1モジュール
100 鉄道車両
UNC,VNC,UNI,VNI,WNI,UPC,VPC,UPI,VPI,WPI スイッチング素子
DV1 ゲート電源
DV2 主回路電源
DX1〜DX4 ダイオード
DZ1,DZ2 ツェナーダイオード
RG1,RG2 抵抗
GD1,GD2 ゲート回路
Claims (4)
- ダイオード素子とMOS型スイッチング素子とが逆並列に接続された第1の素子対と、
ダイオード素子とMOS型スイッチング素子とが逆並列に接続された第2の素子対と、
を有し、
前記第1、第2の素子対は、1つのモジュール内に収容されて2in1モジュールとして構成されると共に、これら第1、第2の素子対同士の接続を可能とする外部電極端子を有して構成され、
前記各素子対を構成するMOS型スイッチング素子のそれぞれのゲート端とソース端との間には、抵抗が接続され、
前記各素子対を構成するMOS型スイッチング素子のそれぞれのゲート端とドレイン端との間には、前記MOS型スイッチング素子のゲート−ドレイン間電圧を前記MOS型スイッチング素子の耐圧以下にクランプする過電圧クランプ素子と、ドレイン端からゲート端の向きに順接続された一方向性導通素子との直列回路がそれぞれ接続され、
前記第2の素子対のMOS型スイッチング素子のゲート端には、前記MOS型スイッチング素子のゲート電位を前記MOS型スイッチング素子の直流電源の電位に固定する第1のダイオード素子が接続され、かつ、ゲート端とドレイン端との間には、前記MOS型スイッチング素子のドレイン電位を前記直流電源の電位に固定する第2のダイオード素子が接続される
ことを特徴とするパワー半導体モジュール。 - 前記ダイオード素子および前記MOS型スイッチング素子のうちの少なくとも一方が、ワイドバンドギャップ半導体であることを特徴とする請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記ダイオード素子がショットキーダイオードであることを特徴とする請求項2に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項2または3に記載のパワー半導体モジュール。
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