JP5590448B2 - マトリクスコンバータ - Google Patents

マトリクスコンバータ Download PDF

Info

Publication number
JP5590448B2
JP5590448B2 JP2010163138A JP2010163138A JP5590448B2 JP 5590448 B2 JP5590448 B2 JP 5590448B2 JP 2010163138 A JP2010163138 A JP 2010163138A JP 2010163138 A JP2010163138 A JP 2010163138A JP 5590448 B2 JP5590448 B2 JP 5590448B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
snubber
modules
terminals
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010163138A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012029373A (ja
Inventor
純明 永野
眞人 古城
貴裕 内野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2010163138A priority Critical patent/JP5590448B2/ja
Priority to EP11173503A priority patent/EP2418764A2/en
Priority to CN201110201955.XA priority patent/CN102340238B/zh
Priority to US13/185,513 priority patent/US8576528B2/en
Publication of JP2012029373A publication Critical patent/JP2012029373A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5590448B2 publication Critical patent/JP5590448B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34Snubber circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、マトリクスコンバータに関する。
特許文献1には、電力変換器が記載されている。この電力変換器の筐体には、半導体双方向スイッチが樹脂モールドされた複数のIGBTモジュールが設けられている。IGBTモジュールの両側には、半導体双方向スイッチのスイッチングにより発生するサージ電圧を吸収するためのスナバモジュールが配置されている。
このスナバモジュールには、下側へ突出する端子群が設けられ、この端子群の各端子が、IGBTモジュールに接続される。また、電力変換器の振動により、端子が折損することを防止するため、スナバモジュールは、スナバモジュール本体に設けられたねじ通し穴を用いてねじ固定される。
特開2009−77518号公報
本発明は、スナバモジュールの端子の折損を防止することが可能なマトリクスコンバータを提供することを目的とする。
前記目的に沿う本発明に係るマトリクスコンバータは、半導体双方向スイッチがそれぞれ設けられた複数の半導体スイッチモジュールと、
前記半導体双方向スイッチのスイッチングにより発生するサージ電圧を抑制するための複数のコンデンサ及び複数のダイオードがそれぞれ設けられた複数のスナバモジュールと
第1のブスバー、絶縁体、及び第2のブスバーが順に積層され、厚み方向に折り曲げられていない平板状のラミネートブスバーと、を備え、
前記各スナバモジュールは、外側に突出する端子群並びに該端子群とは異なる位置から突出し、外部に設けられた外部回路に接続するための第1及び第2の端子を有し、
前記端子群の端子が、対応する前記半導体スイッチモジュールの端子に接続され、
前記複数のスナバモジュールの第1の端子同士が互いに前記第1のブスバーを介して接続され、
前記複数のスナバモジュールの第2の端子同士が互いに前記第2のブスバーを介して接続される。
本発明に係るマトリクスコンバータにおいて、前記端子群は、前記スナバモジュールの第1の角部から突出し、
前記第1及び第2の端子は、前記第1の角部よりも高い位置にある第2の角部から突出することもできる。
本発明に係るマトリクスコンバータにおいて、前記スナバモジュールの端子群は、先端部が外側に折り曲げられた6つの端子を有し、該端子はそれぞれ、該スナバモジュールの前記第1の角部から下方向へ突出し、
前記各半導体スイッチモジュールは、両側にそれぞれ2つのねじ端子を有し、
平面視して3個並んで配置された前記半導体スイッチモジュールの両側に、それぞれ1個の前記スナバモジュールが対向して配置され、前記スナバモジュールの前記端子群のうちの2つの端子が、前記半導体スイッチモジュールの片側の2つの端子に固定されることが好ましい。
本発明に係るマトリクスコンバータにおいて、前記絶縁体をアラミド紙とすることが好ましい。
請求項1〜記載のマトリクスコンバータにおいては、本発明の構成をとらない場合に比べ、スナバモジュールの端子の折損を防止するとともに、サージ電圧を低減することが可能である。
請求項記載のマトリクスコンバータにおいては、冷却風が抜ける空間が形成され、本発明の構成をとらない場合に比べ、半導体スイッチモジュールの冷却効率を向上させることが可能である。
(A)、(B)はそれぞれ、本発明の一実施の形態に係るマトリクスコンバータの内部接続図、同図(A)に示す一部のIGBTモジュールの詳細な接続図である。 同マトリクスコンバータの内部構造を示す斜視図である。 同マトリクスコンバータの内部構造を示す平面図である。 同マトリクスコンバータの内部に設けられたスナバモジュールの斜視図である。 同マトリクスコンバータのラミネートブスバーが接続された内部構造を示す斜視図である。 同マトリクスコンバータのラミネートブスバーが接続された内部構造を示す平面図である。 同マトリクスコンバータのラミネートブスバーが接続された内部構造を示す前部断面図である。 (A)、(B)はそれぞれ、同マトリクスコンバータのラミネートブスバーの分解図及び平面図である。 同マトリクスコンバータのスナバモジュールが固定される状態を示す説明図である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、説明の便宜上、図2、図3、図5〜図7に示す上下方向、左右方向、及び前後方向を定義する。但し、マトリクスコンバータの実際の使用状態によっては、設置方法が各図とは異なり、例えば、図2、図3、図5〜図7に示した上方向が前方向に、下方向が後方向に、前方向が下方向に、後方向が上方向となる場合がある。また、各図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
本発明の一実施の形態に係るマトリクスコンバータ10は、入力された3相交流電力を周波数や電圧が異なる交流電力に変換することができる。マトリクスコンバータ10の容量は、例えば、160kWである。
図1(A)に示すように、マトリクスコンバータ10は、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3と、コンデンサC1、C2、C3と、IGBT(Insulated
Gate Bipolar Transistor)モジュール(半導体スイッチモジュールの一例)Q1〜Q9とを備え、モータMを駆動することができる。また、マトリクスコンバータ10は、図1(B)に示すように、スナバモジュールSM1〜SM6を備えている。なお、図1(B)においては、スナバモジュールSM3〜SM6はスナバモジュールSM1、SM2と同様の構成であるために、図示を省略している。また、同図において、スナバモジュールSM1、SM2の端子符号の横に示した括弧内の数字は、端子番号を表している。
第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3は、それぞれ、3相交流電源11のR相、S相、及びT相の出力に対して直列に接続される。
コンデンサC1、C2、C3は、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3の出力側にて、R相、S相及びT相に対してY結線(スター結線)される。第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3及びコンデンサC1、C2、C3により、入力フィルタが構成される。
コンデンサC1、C2、C3は、実際には、それぞれ複数のACコンデンサが並列に接続されて構成される(図1(A)においては詳細に示していない)。
IGBTモジュールQ1〜Q9は、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3の出力側に接続される。各IGBTモジュールQ1〜Q9は、例えば、樹脂モールドされた半導体双方向スイッチと、上部に設けられた周辺回路基板とを有している。IGBTモジュールQ1〜Q9の半導体双方向スイッチは、図示しない制御回路によってオン、オフが制御され、U相、V相、及びW相の電圧が出力される。
スナバモジュールSM1〜SM6は、それぞれ例えば、A1端子(1番端子)、K1端子(2番端子)、A2端子(3番端子)、K2端子(4番端子)、A3端子(5番端子)、K3端子(6番端子)により形成される端子群を介して、IGBTモジュールQ1〜Q9に接続されている(図1(B)参照)。各スナバモジュールSM1〜SM6の内部には、半導体双方向スイッチのスイッチングにより発生するサージ電圧を吸収するためのスナバ回路を構成するためのダイオード及びコンデンサが複数設けられている。各スナバモジュールSM1〜SM6は、更に、第1の端子の一例であるN端子(7番端子)及び第2の端子の一例であるP端子(8番端子)を介して、外部に設けられた放電回路(外部回路の一例)14に接続される。
図2に示すように、マトリクスコンバータ10の筐体15内には、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3、複数のACコンデンサモジュールCM11、CM12、CM13、CM21、CM22、CM23、CM31、CM32、CM33、複数のIGBTモジュールQ1〜Q9、複数のスナバモジュールSM1〜SM6、及び冷却ファン17、18(図5参照)が設けられている。
第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33、及びIGBTモジュールQ1〜Q9はブスバー(銅バー)によって、電気的に接続される。
筐体15の前後方向、左右方向及び上下方向の寸法は、それぞれ例えば、1100〜1300mm、680〜710mm、及び350〜400mmである。
筐体15内の後部には、第1の仕切り板21が略水平に設けられている。筐体15内の後部を除いた部分には、第2の仕切り板22及び第2の仕切り板22の右側に位置する第3の仕切り板23が設けられている。第1〜3の仕切り板21、22、23により、筐体15の内部の空間は、部分的に上下に仕切られる。第1及び第3の仕切り板21、23と第2の仕切り板22とは、それぞれ上下方向の位置が異なって設けられており、図7に示すように、第1の仕切り板21は、第1の上下方向位置H1に設けられている。第2の仕切り板22は、第1の上下方向位置H1よりも低い第2の上下方向位置H2に設けられている。第3の仕切り板23は、第1の上下方向位置H1に設けられている。なお、第3の仕切り板23は、第2の上下方向位置H2より高い位置であれば第1の上下方向位置H1とは異なる位置に設けられていてもよい。
更に、筐体15内の後部を除いた部分には、筐体15の底板25から上方向に延び、筐体15の内部の空間を部分的に左右に仕切る第4の仕切り板24が設けられている(図7参照)。第4の仕切り板24には、第2の仕切り板22の右端部及び第3の仕切り板23の左端部が結合されている。
次に、筐体15内に収容された冷却ファン17、18、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33、IGBTモジュールQ1〜Q9、及びスナバモジュールSM1〜SM6について詳細に説明する。
冷却ファン17、18は、筐体15の内部を冷却するための冷却風を発生することができる。発生した冷却風により、筐体15内の熱は筐体15の後方へ排出される。付言すると、マトリクスコンバータ10の使用状態によっては、熱は上方向に排出される場合がある。図2に示すように、冷却ファン17は、筐体15内の後端部の上側に配置される。図5に示すように、冷却ファン18は、冷却ファン17の下側に配置される。
第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3は、第1の仕切り板21に固定され、筐体15の前後方向中央よりも後寄りに配置されている。また、図3に示すように、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3は、冷却ファン17により発生する冷却風の流れ方向に対して、例えば70〜110度の範囲で交差する方向に並んで配置されている。従って、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3には、冷却風が実質的に均等に当たるため、冷却効率が良好に維持される。なお、冷却風の流れ方向と、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3の配置方向は、冷却効率が悪化して、より大きいサイズのACリアクトルを選定しなくてもよい程度に交差していればよい。
第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3は一体に構成されており、その前後方向、左右方向及び上下方向の寸法(端子部を除いた寸法)は、例えば、120〜130mm、350〜370mm、及び180〜210mmである。
第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3には、前側に突出し、それぞれ上下に設けられた1番端子及び2番端子を有している(図3参照)。1番端子及び2番端子の先端には、それぞれブスバーを接続するための孔が形成されている。1番端子には、入力側(電源側)につながるブスバーが接続される。2番端子には、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33につながるブスバーが接続される。
図1(A)に示したコンデンサC1、C2、C3は、例えば図2及び図3に示すような9個のACコンデンサモジュールCM11、CM12、CM13、CM21、CM22、CM23、CM31、CM32、CM33により実現される。
各ACコンデンサモジュールCM11〜CM33の内部には、それぞれ、例えば3個のACコンデンサが設けられている。このように、図1(A)に示すコンデンサC1、C2、C3は、複数個のACコンデンサモジュールCM11〜CM33に分割されて構成されているため、コンデンサの容量変更が容易である。例えば、コンデンサC1、C2、C3の容量をそれぞれ減らしたい場合には、対応するACコンデンサモジュールが取り外される。
ACコンデンサモジュールCM11、CM12、CM13は、第2の仕切り板22に固定され、筐体15の前側に配置されている。ACコンデンサモジュールCM21、CM22、CM23は、第2の仕切り板22に固定され、それぞれ、ACコンデンサモジュールCM11、CM12、CM13の後側に配置されている。ACコンデンサモジュールCM31、CM32、CM33は、第2の仕切り板22に固定され、それぞれ、ACコンデンサモジュールCM21、CM22、CM23の後側に配置されている。また、ACコンデンサモジュールCM31、CM32、CM33は、それぞれ、平面視して、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3の前側に配置されている。
ACコンデンサモジュールCM11〜CM33はそれぞれ第2の仕切り板22に固定されているため、第1の仕切り板21に固定された第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3よりも低い位置に固定されている。そのため、第1〜第3のACリアクトルL1、L2、L3の前方かつACコンデンサモジュールCM11〜CM33の上方には空間が形成されている。
各ACコンデンサモジュールCM11〜CM33の前後方向、左右方向及び上下方向の寸法(端子部を除いた本体部の寸法)は、それぞれ例えば、170〜200mm、90〜110mm、及び65〜70mmである。
各ACコンデンサモジュールCM11〜CM33は、上側に突出した1〜4番端子を有している(図3参照)。これら4つの端子のうち、1番端子は左側に設けられ、コンデンサの中性点N(図1(A)参照)に接続される。2〜4番端子は右側に設けられ、それぞれ第1のACリアクトルL1の2番端子(R相)、第2のACリアクトルL2の2番端子(S相)、及び第3のACリアクトルL3の2番端子(T相)に接続される。前述の各ACコンデンサモジュールCM11〜CM33の内部に設けられた3個のACコンデンサは、一方の端子が共にACコンデンサモジュールの1番端子に内部接続されており、他方の端子がそれぞれ2番端子、3番端子、及び4番端子に内部接続されている。
1〜4番端子の先端は内向きに折り曲げられ、それぞれブスバー30(図7参照)を接続するためのねじ孔が形成されている。
IGBTモジュールQ1〜Q9は、第3の仕切り板23に固定され、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33の右側に、前後方向に並んで配置されている。
IGBTモジュールQ1〜Q9はそれぞれ第3の仕切り板23に固定されているため、第2の仕切り板22に固定されたACコンデンサモジュールCM11〜CM33の端子を除いた本体部よりも高い位置に固定されている。
IGBTモジュールQ1〜Q9の前後方向、左右方向及び上下方向の寸法は、それぞれ例えば、60〜65mm、140〜150mm、及び15〜30mmである。
各IGBTモジュールQ1〜Q9は、平面視して、両側にそれぞれ2つのねじ端子を有している。詳細には、各IGBTモジュールQ1〜Q9は、平面視して、右側に1番端子及び2番端子、左側に3番端子及び4番端子を有している(図3参照)。各IGBTモジュールQ1〜Q9の2番端子には、負荷側につながるブスバー29(図7参照)及びスナバモジュールSM2、SM4、SM6の端子が共締めされて接続される。4番端子には、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33の端子から延びるブスバー30及びスナバモジュールSM1、SM3、SM5の端子が共締めされて接続される。なお、1番端子と3番端子は、スナバモジュールSM1〜SM6にのみ接続される。IGBTモジュールQ1〜Q9とスナバモジュールSM1〜SM6との接続については、後に詳述する。
ここで、前述のように、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33及びIGBTモジュールQ1〜Q9は、ぞれぞれ第2の仕切り板22及び第3の仕切り板23に設けられている。そのため、ACコンデンサモジュールCM11〜CM33の端子の先端部と接続されるIGBTモジュールQ1〜Q9の端子は、それぞれ実質的に同一の高さ位置にある。その結果、図7に示すように、ACコンデンサモジュールの端子とIGBTモジュールの4番端子とを接続するブスバー30は、前方向から見ると直線状となっている、この直線状のブスバー30は、途中が厚み方向に折り曲げられていないため、インダクタンスが小さい。そのため、サージ電圧が抑制される。なお、「実質的に同一の高さ位置」とは、途中が厚み方向に折り曲げられていない直線状のブスバーにより、ACコンデンサモジュールの端子及びIGBTモジュールの端子を接続できる程度のずれは許容される趣旨である。従って、例えば、5mm以下のずれは許容される。
IGBTモジュールQ1〜Q9の反対側となる第3の仕切り板23の下側の面には、ヒートシンク32が設けられている(図2、及び図7参照)。ヒートシンク32により、IGBTモジュールQ1〜Q9から発生した熱が放出される。ヒートシンク32は、主として、冷却ファン18によって冷却される。
スナバモジュールSM1〜SM6は、IGBTモジュールQ1〜Q9の左右両側に配置される。具体的には、3個のIGBTモジュールに対して、スナバモジュールが左右に1個ずつ、配置される。例えば、平面視してIGBTモジュールQ1〜Q3の左右には、スナバモジュールSM1、SM2がそれぞれ配置される。
図4に示すように、スナバモジュールSM1〜SM6は、直方体状をしている。なお、同図において、各端子に示した番号は端子番号を示している。各スナバモジュールSM1〜SM6の端子群の1番〜6番端子は、それぞれ下部角部(第1の角部の一例)から下側に突出して設けられている。各端子の先端部は、外側に折り曲げられている。また、ブスバーと共締めされることによりIGBTモジュールの端子(2番、4番端子)に固定される端子の下側に突出した長さは、ブスバーと共締めされずにIGBTモジュールの端子(1番、3番端子)に固定される端子の下側に突出した長さよりも短く形成されている(図9参照)。これにより、スナバモジュールSM1〜SM6の各端子の固定面の高さの不揃いが吸収される。
スナバモジュールSM1〜SM6の7番、8番端子は、それぞれ端子群が突出する位置とは異なる上角部(第2の角部の一例)から、1番〜6番端子の先端が折り曲げられた方向に突出して設けられている。また、この7番、8番端子は、平面視して各スナバモジュールSM1〜SM6の長手方向中央部に設けられている。7番、8番端子には、後述するラミネートブスバー40を固定するための、ねじ孔が形成されている。
次に、スナバモジュールSM1〜SM6の固定について詳細に説明する。
前述の通り、各スナバモジュールSM1〜SM6は、端子群(1番〜6番端子)を介して、IGBTモジュールに接続される。
具体的には、スナバモジュールSM1の1番端子及び2番端子が、IGBTモジュールQ3の3番端子及び4番端子にそれぞれ接続される。スナバモジュールSM1の3番端子及び4番端子が、IGBTモジュールQ2の3番端子及び4番端子にそれぞれ接続される。スナバモジュールSM1の5番端子及び6番端子が、IGBTモジュールQ1の3番端子及び4番端子にそれぞれ接続される。
また、スナバモジュールSM2の1番端子及び2番端子が、IGBTモジュールQ1の1番端子及び2番端子にそれぞれ接続される。スナバモジュールSM2の3番端子及び4番端子が、IGBTモジュールQ2の1番端子及び2番端子にそれぞれ接続される。スナバモジュールSM2の5番端子及び6番端子が、IGBTモジュールQ3の1番端子及び2番端子にそれぞれ接続される。
スナバモジュールSM3、SM5は、それぞれIGBTモジュールQ4〜Q6、Q7〜Q9に対して、スナバモジュールSM1と同様に接続される。
スナバモジュールSM4、SM6は、それぞれIGBTモジュールQ4〜Q6、Q7〜Q9に対して、スナバモジュールSM2と同様に接続される。
一方、図5及び図6に示すように、スナバモジュールSM1〜SM6の7番端子は、互いにラミネートブスバー40によって接続される。また、スナバモジュールSM1〜SM6の8番端子も、互いにラミネートブスバー40によって接続される。
ここで、ラミネートブスバー40について説明する。
ラミネートブスバー40は、図8(A)、(B)に示すように、第1のブスバー41、絶縁体43及び第2のブスバー42が順に積層されて形成されている。
第1のブスバー41は、スナバモジュールSM1〜SM6の7番端子を互いに接続する。第1のブスバー41は、端部を除くと平板状の銅板であり、両辺に、幅方向外側に突出する3つの突起部45をそれぞれ有している。これら突起部45には、孔が形成され、第1のブスバー41は、この孔を用いて各スナバモジュールSM1〜SM6の7番端子とそれぞれねじ接続される。
第2のブスバー42は、スナバモジュールSM1〜SM6の8番端子を互いに接続する。第2のブスバー42は、端部を除くと平板状の銅板であり、両辺に、幅方向外側に突出する3つの突起部46をそれぞれ有している。これら突起部46には、孔が形成され、第2のブスバー42は、この孔を用いて各スナバモジュールSM1〜SM6の8番端子とそれぞれねじ接続される。
絶縁体43は、第1のブスバー41と第2のブスバー42との短絡を防止する。この絶縁体43は、例えば、アラミド紙である。
スナバモジュールSM1〜SM6の7番端子の先端部に形成されたラミネートブスバー40の接続用ねじ孔は、8番端子のねじ孔よりも第1のブスバー41の厚みに相当する分だけ高い位置に形成されている。そのため、各スナバモジュールSM1〜SM6の7番、8番端子間は、厚み方向に折り曲げられていない平板状のラミネートブスバー40により接続される。その結果、配線インダクタンスが低減され、サージ電圧が抑制される。なお、第1及び第2のブスバー41、42の積層位置を上下逆にし、スナバモジュールSM1〜SM6の7番端子と8番端子の高さ位置の関係を逆にすることもできる。
スナバモジュールSM1〜SM6は、筐体15の前側から見ると、図7に示すように固定される。即ち、スナバモジュールSM1〜SM6は、下角部にて、1番〜6番端子によって固定される。
またスナバモジュールSM1〜SM6は、上角部にて、7番、8番端子に接続されたラミネートブスバー40を介して互いに固定される。従って、スナバモジュールSM1〜SM6が1〜6番端子のみによって固定される場合よりも、耐振動性能が向上し、1〜6番端子の折損が防止される。また、ラミネートブスバー40を接続するだけで、電気的な接続と機械的な固定がされるので、マトリクスコンバータ10の組み立てが簡略化される。
更に、下側に設けられたIGBTモジュールQ1〜Q9、左右に設けられたスナバモジュールSM1〜SM6、及び上側に設けられたラミネートブスバー40により、筐体15の前部から後部へと延びる空間Aが形成される(図9参照)。この空間Aを冷却ファン17によって発生した冷却風が筐体15の前方から後方へと抜けるため、IGBTモジュールSM1〜SM6にて発生した熱が排出される。IGBTモジュールSM1〜SM6は、ヒートシンク32のみならず、空間Aを抜ける冷却風によっても冷却されるので、IGBTモジュールSM1〜SM6の冷却効率が、更に向上する。
なお、図9において、ラミネートブスバー40の絶縁体43は省略して描いている。
なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述のそれぞれ実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
スナバモジュールの端子群、並びに第1の端子及び第2の端子が設けられる場所は前述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、端子群がスナバモジュールの一の面の中央部から突出してIGBTモジュールに固定され、第1の端子、及び第2の端子が他の面の中央部から突出してラミネートブスバーにより互いに固定されてもよい。即ち、スナバモジュールの端子群が半導体スイッチモジュールに固定され、この端子群とは異なる位置に設けられた第1の端子及び第2の端子がそれぞれ第1のブスバー及び第2のブスバーにより互いに固定されれば、スナバモジュールが端子群だけで固定される場合よりも、スナバモジュールの耐振動性能が向上する。
10:マトリクスコンバータ、11:3相交流電源、14:放電回路、15:筐体、17:冷却ファン、18:冷却ファン、21:第1の仕切り板、22:第2の仕切り板、23:第3の仕切り板、24:第4の仕切り板、25:底板、29、30:ブスバー、32:ヒートシンク、40:ラミネートブスバー、41:第1のブスバー、42:第2のブスバー、43:絶縁体、45、46:突起部、M:モータ、L1、L2、L3:ACリアクトル、C1、C2、C3:コンデンサ、CM11、CM12、CM13、CM21、CM22、CM23、CM31、CM32、CM33:ACコンデンサモジュール、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9:IGBTモジュール、SM1、SM2、SM3、SM4、SM5、SM6:スナバモジュール

Claims (4)

  1. 半導体双方向スイッチがそれぞれ設けられた複数の半導体スイッチモジュールと、
    前記半導体双方向スイッチのスイッチングにより発生するサージ電圧を抑制するための複数のコンデンサ及び複数のダイオードがそれぞれ設けられた複数のスナバモジュールと
    第1のブスバー、絶縁体、及び第2のブスバーが順に積層され、厚み方向に折り曲げられていない平板状のラミネートブスバーと、を備え、
    前記各スナバモジュールは、外側に突出する端子群並びに該端子群とは異なる位置から突出し、外部に設けられた外部回路に接続するための第1及び第2の端子を有し、
    前記端子群の端子が、対応する前記半導体スイッチモジュールの端子に接続され、
    前記複数のスナバモジュールの第1の端子同士が互いに前記第1のブスバーを介して接続され、
    前記複数のスナバモジュールの第2の端子同士が互いに前記第2のブスバーを介して接続されるマトリクスコンバータ。
  2. 請求項1記載のマトリクスコンバータにおいて、
    前記端子群は、前記スナバモジュールの第1の角部から突出し、
    前記第1及び第2の端子は、前記第1の角部よりも高い位置にある第2の角部から突出するマトリクスコンバータ。
  3. 請求項記載のマトリクスコンバータにおいて、
    前記スナバモジュールの端子群は、先端部が外側に折り曲げられた6つの端子を有し、該端子はそれぞれ、該スナバモジュールの前記第1の角部から下方向へ突出し、
    前記各半導体スイッチモジュールは、両側にそれぞれ2つのねじ端子を有し、
    平面視して3個並んで配置された前記半導体スイッチモジュールの両側に、それぞれ1個の前記スナバモジュールが対向して配置され、前記スナバモジュールの前記端子群のうちの2つの端子が、前記半導体スイッチモジュールの片側の2つの端子に固定されるマトリクスコンバータ。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のマトリクスコンバータにおいて、
    前記絶縁体は、アラミド紙であるマトリクスコンバータ。
JP2010163138A 2010-07-20 2010-07-20 マトリクスコンバータ Expired - Fee Related JP5590448B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010163138A JP5590448B2 (ja) 2010-07-20 2010-07-20 マトリクスコンバータ
EP11173503A EP2418764A2 (en) 2010-07-20 2011-07-11 Matrix converter
CN201110201955.XA CN102340238B (zh) 2010-07-20 2011-07-19 矩阵变换器
US13/185,513 US8576528B2 (en) 2010-07-20 2011-07-19 Matrix converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010163138A JP5590448B2 (ja) 2010-07-20 2010-07-20 マトリクスコンバータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012029373A JP2012029373A (ja) 2012-02-09
JP5590448B2 true JP5590448B2 (ja) 2014-09-17

Family

ID=45390004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010163138A Expired - Fee Related JP5590448B2 (ja) 2010-07-20 2010-07-20 マトリクスコンバータ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8576528B2 (ja)
EP (1) EP2418764A2 (ja)
JP (1) JP5590448B2 (ja)
CN (1) CN102340238B (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5377573B2 (ja) 2011-05-31 2013-12-25 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5377575B2 (ja) 2011-05-31 2013-12-25 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5437313B2 (ja) 2011-05-31 2014-03-12 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5377574B2 (ja) * 2011-05-31 2013-12-25 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5437312B2 (ja) 2011-05-31 2014-03-12 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5437314B2 (ja) 2011-05-31 2014-03-12 日産自動車株式会社 電力変換装置
DE102013017654B3 (de) * 2013-10-18 2015-03-19 Günter Schröder Verfahren zur Regelung einer Drehfeldmaschine mit einem Matrixumrichter
CN107623446B (zh) * 2014-06-19 2019-07-19 株式会社安川电机 电容器模块以及矩阵变换器
JP6061101B2 (ja) 2014-06-23 2017-01-18 株式会社安川電機 コンデンサモジュール及びマトリクスコンバータ
CN108781018B (zh) 2016-03-11 2021-09-21 Itt制造企业有限责任公司 包括具有多层功率和控制印刷电路板组件的功率平面的用于驱动泵或旋转装置的电机组件
US10765042B1 (en) * 2019-02-22 2020-09-01 Ford Global Technologies, Llc Integrated power module and capacitor module thermal and packaging design
JP6648850B1 (ja) * 2019-03-13 2020-02-14 富士電機株式会社 スナバモジュール、スナバ装置および電力変換装置
JP6915672B2 (ja) * 2019-03-13 2021-08-04 富士電機株式会社 スナバモジュール、スナバ装置および電力変換装置
EP3720259B1 (en) * 2019-04-03 2023-05-31 ABB Schweiz AG Switch module assembly, and method for manufacturing the same
US11394264B2 (en) 2020-01-21 2022-07-19 Itt Manufacturing Enterprises Llc Motor assembly for driving a pump or rotary device with a low inductance resistor for a matrix converter
US11451156B2 (en) 2020-01-21 2022-09-20 Itt Manufacturing Enterprises Llc Overvoltage clamp for a matrix converter
US11448225B2 (en) 2020-01-21 2022-09-20 Itt Manufacturing Enterprises Llc Motor assembly for driving a pump or rotary device having a cooling duct
KR102528007B1 (ko) * 2020-12-21 2023-05-03 현대모비스 주식회사 대용량 양방향 절연형 dc-dc 컨버터 어셈블리 및 냉각구조

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2993278B2 (ja) * 1992-06-26 1999-12-20 富士電機株式会社 半導体装置
JP2002141464A (ja) * 2000-10-31 2002-05-17 Meidensha Corp モジュール
JP2004096974A (ja) * 2002-09-04 2004-03-25 Yaskawa Electric Corp スナバモジュールおよび電力変換装置
JP2005160273A (ja) * 2003-11-28 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd バスバー固定器
JP2005192296A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Hitachi Ltd インバータ装置
JP4487199B2 (ja) * 2005-05-27 2010-06-23 Tdk株式会社 スイッチング電源装置
JP2007209184A (ja) * 2006-02-06 2007-08-16 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2007244100A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Origin Electric Co Ltd スナバモジュール
JP5029824B2 (ja) * 2007-09-20 2012-09-19 株式会社安川電機 マトリクスコンバータ

Also Published As

Publication number Publication date
CN102340238A (zh) 2012-02-01
EP2418764A2 (en) 2012-02-15
US20120019970A1 (en) 2012-01-26
CN102340238B (zh) 2014-12-24
JP2012029373A (ja) 2012-02-09
US8576528B2 (en) 2013-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5590448B2 (ja) マトリクスコンバータ
JP5720977B2 (ja) マトリクスコンバータ
JP4920677B2 (ja) 電力変換装置およびその組み立て方法
JP4765017B2 (ja) Ac−ac電力変換装置
JP6429721B2 (ja) 電力変換装置及び鉄道車両
JP5807516B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換装置における導体の配置方法
US10367425B2 (en) Matrix converter
JP6804326B2 (ja) 電力変換装置、太陽光パワーコンディショナーシステム、蓄電システム、無停電電源システム、風力発電システム、及びモータ駆動システム
WO2013051475A1 (ja) 電力変換装置
WO2013051476A1 (ja) 電力変換装置
JP7303087B2 (ja) 平滑コンデンサ部及びスナバコンデンサを有するモータ駆動装置
JP5732871B2 (ja) 電力変換装置のスタック構造
US9985551B2 (en) Capacitor module and matrix convertor
JP5678597B2 (ja) 電力変換器の主回路構造
JPWO2016056057A1 (ja) 電力変換装置
JP6575072B2 (ja) 相ユニット及びこれを用いた3レベル電力変換装置
JP7193003B2 (ja) 電力変換器
JPWO2016056056A1 (ja) 電力変換装置
CN220652395U (zh) 一种功率模块及变流器
WO2024095348A1 (ja) 電力変換装置
WO2023089819A1 (ja) 電力変換システム
WO2021220640A1 (ja) 電力変換装置
CN118826437A (zh) 功率模块和电力转换装置
JP6451347B2 (ja) 電力変換装置
JP2022548601A (ja) モジュラースイッチングセル

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121019

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20130408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140717

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5590448

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees