JP6584047B2 - Power module - Google Patents

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Description

この発明はパワーモジュールに関し、特にスイッチング回路を有し、複数のスイッチング回路を有するパワーモジュールに関する。   The present invention relates to a power module, and more particularly to a power module having a switching circuit and having a plurality of switching circuits.

複数の電力変換回路を用いた電力変換システムが提案されている。これは例えば分散型電源に対応して、太陽光や風力発電など自然エネルギーを利用した電源系統において採用される。   A power conversion system using a plurality of power conversion circuits has been proposed. For example, this is adopted in a power supply system using natural energy such as solar power or wind power generation in correspondence with a distributed power supply.

例えば非特許文献１では、ＡＣ／ＤＣ変換を行う電流形整流器と、直流電源用のＤＣ／ＤＣコンバータと、電圧型インバータとが相互に接続された構成が開示されている。   For example, Non-Patent Document 1 discloses a configuration in which a current source rectifier that performs AC / DC conversion, a DC / DC converter for DC power supply, and a voltage-type inverter are connected to each other.

また、非特許文献２では、二つの電圧型インバータが共通の直流母線で接続された場合の高調波成分の共振によるノイズの増加を問題視している。   In Non-Patent Document 2, there is a problem of increase in noise due to resonance of harmonic components when two voltage-type inverters are connected by a common DC bus.

また、特許文献１で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技術を紹介している。   Patent Document 1 introduces a technique for reducing the wiring inductance between the smoothing capacitor and the power conversion module.

特開２００２−３４２６８号公報JP 2002-34268 A

加藤康司、伊藤淳一、「昇圧形ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ直接形電力変換器の波形改善」、平成１９年電気学会全国大会４−０９８（２００７）、第４分冊１５３〜１５４頁Koji Kato and Junichi Ito, “Improvement of waveform of step-up AC / DC / AC direct power converter”, 2007 IEEJ National Congress 4-098 (2007), 4th volume, pages 153-154 A.David Graham,“THE IMPORTANCE OF A DC SIDE HARMONIC STUDY FOR A DC DISTRIBUTION SYSTEM",6th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2012)(CP592)A. David Graham, “THE IMPORTANCE OF A DC SIDE HARMONIC STUDY FOR A DC DISTRIBUTION SYSTEM”, 6th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2012) (CP592)

しかしながら非特許文献２に示されるような電圧型インバータが二つ設けられる場合に限らず、非特許文献１に示されるような複数のスイッチング回路が共通の直流母線で接続された場合、直流母線を流れる高調波は問題となる。   However, the present invention is not limited to the case where two voltage type inverters as shown in Non-Patent Document 2 are provided, but when a plurality of switching circuits as shown in Non-Patent Document 1 are connected by a common DC bus, The flowing harmonics are a problem.

なるほど、特許文献１には平滑コンデンサとスイッチング素子との間での配線長さを短くする観点での技術が紹介されてはいるものの、複数のスイッチング回路が共通の直流母線で接続された場合については言及されていない。   Indeed, although Patent Document 1 introduces a technique in terms of shortening the wiring length between the smoothing capacitor and the switching element, a case where a plurality of switching circuits are connected by a common DC bus. Is not mentioned.

複数のスイッチング回路が共通の直流母線で接続された場合、各スイッチング回路のスイッチング周波数は異なる場合があり、複数の周波数をノッチするフィルタを構成することは容易ではなく、スイッチング周波数ごとに複数のフィルタを設けることは部品の個数を増大させることとなって望ましくない。   When multiple switching circuits are connected by a common DC bus, the switching frequency of each switching circuit may be different, and it is not easy to configure a filter that notches multiple frequencies. It is not desirable to increase the number of parts.

そこで本願は、複数のスイッチング回路が共通の直流母線で接続された場合における配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減する技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present application is to provide a technique for adjusting the inductance of a wiring when a plurality of switching circuits are connected by a common DC bus, thereby reducing noise.

この発明にかかるパワーモジュールの第１の態様は、基板（１）と、いずれも前記基板に設けられた第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）とを備える。   A first aspect of the power module according to the present invention includes a substrate (1) and a first DC bus (11) and a second DC bus (12), both of which are provided on the substrate.

前記第１直流母線（１１）には前記第２直流母線（１２）よりも高い直流電位が供給される。   The first DC bus (11) is supplied with a higher DC potential than the second DC bus (12).

当該第１の態様は、単数もしくは複数の直流／直流−変換用スイッチング回路（４；５）と、単数の交流／直流−変換用スイッチング回路（７Ｃ；７Ｄ）と、直流／交流変換を行う直流／交流−変換用スイッチング回路（６）とを前記基板において搭載して更に備える。 The first aspect performs DC / AC conversion with one or a plurality of DC / DC-conversion switching circuits (4; 5) and a single AC / DC-conversion switching circuit ( 7C; 7D). A DC / AC-conversion switching circuit (6) is further mounted on the substrate.

前記直流／直流−変換用スイッチング回路、前記交流／直流−変換用スイッチング回路及び直流／交流−変換用スイッチング回路のいずれもが、少なくとも一つのスイッチング素子を有する。   Each of the DC / DC-conversion switching circuit, the AC / DC-conversion switching circuit, and the DC / AC-conversion switching circuit includes at least one switching element.

前記直流／直流−変換用スイッチング回路は、いずれも前記基板の外部に設けられたインダクタ（４３；５３）と協動して直流／直流変換を行う。前記交流／直流−変換用スイッチング回路は、交流／直流変換を行う。前記直流／交流−変換用スイッチング回路は、直流／交流変換を行う。   Each of the DC / DC-conversion switching circuits performs DC / DC conversion in cooperation with an inductor (43; 53) provided outside the substrate. The AC / DC-conversion switching circuit performs AC / DC conversion. The DC / AC-conversion switching circuit performs DC / AC conversion.

前記基板に搭載された、前記直流／直流−変換用スイッチング回路及び前記交流／直流−変換用スイッチング回路は、その前記スイッチング素子のスイッチングによって前記第１直流母線と第２直流母線との間に直流電圧を供給する。 Mounted on the substrate, the DC / DC - converter switching circuit及beauty before SL AC / DC - conversion switching circuit, between its said first DC bus by a switching of the switching element second DC bus DC voltage is supplied to

前記基板に搭載された前記直流／交流−変換用スイッチング回路はその前記スイッチング素子のスイッチングによって前記直流電圧から交流電圧を生成する。前記交流／直流−変換用スイッチング回路は、その入力側と前記スイッチング素子との間にアイランディング防止スイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を前記基板に有する。前記アイランディング防止スイッチが導通して、前記交流／直流−変換用スイッチング回路の前記入力側を交流負荷に接続する。
The DC / AC-conversion switching circuit mounted on the substrate generates an AC voltage from the DC voltage by switching of the switching element . Before SL AC / DC - conversion switching circuit, eye landing prevention switch between the input side of its said switching elements (S1, S2, S3) that a Yusuke on the substrate. Conducting the eye landing-protect switch, the AC / DC - connects the input side of the conversion switching circuit to an AC load.

この発明にかかるパワーモジュールの第２の態様は、その第１の態様であって、第１の前記直流／直流−変換用スイッチング回路（４）は、前記第１直流母線（１１）と前記第２直流母線（１２）との間において互いに直列に接続された一対の前記スイッチング素子（Ｓ４１，Ｓ４２）を有する。   A second aspect of the power module according to the present invention is the first aspect, wherein the first DC / DC-conversion switching circuit (4) includes the first DC bus (11) and the first It has a pair of said switching element (S41, S42) mutually connected in series between 2 DC bus-bars (12).

前記第１の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記一対の前記スイッチング素子のいずれもが、自身が非導通であるときにのみ前記第１直流母線から前記第２直流母線へ向かう方向に電流が流れることを阻止する。   Only when each of the pair of switching elements of the first DC / DC-conversion switching circuit is non-conductive, a current flows in a direction from the first DC bus to the second DC bus. Is prevented from flowing.

この発明にかかるパワーモジュールの第３の態様は、その第２の態様であって、前記第１の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記一対の前記スイッチング素子（Ｓ４１，Ｓ４２）同士の接続点に接続される第１外部端子（４０）を更に備える。   A third aspect of the power module according to the present invention is the second aspect, wherein the pair of switching elements (S41, S42) of the first DC / DC-conversion switching circuit is connected. A first external terminal (40) connected to the point is further provided.

前記一対の前記スイッチング素子は、前記第１直流母線（１１）側に接続される第１スイッチング素子（Ｓ４１）及び前記第２直流母線（１２）側に接続される第２スイッチング素子（Ｓ４２）である。   The pair of switching elements includes a first switching element (S41) connected to the first DC bus (11) side and a second switching element (S42) connected to the second DC bus (12) side. is there.

前記第１外部端子に対して前記インダクタ（４３）を介して接続される充電電池（４２）からの放電電圧が前記第２スイッチング素子のチョッパ動作によって昇圧されて前記第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）に供給される。   A discharge voltage from a rechargeable battery (42) connected to the first external terminal via the inductor (43) is boosted by a chopper operation of the second switching element, and the first DC bus (11) and It is supplied to the second DC bus (12).

前記第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）に供給される直流電圧が前記第１スイッチング素子のチョッパ動作によって降圧されて前記充電電池に供給される。   The DC voltage supplied to the first DC bus (11) and the second DC bus (12) is stepped down by the chopper operation of the first switching element and supplied to the rechargeable battery.

この発明にかかるパワーモジュールの第４の態様は、その第１乃至第３の態様のいずれかであって、第２の前記直流／直流−変換用スイッチング回路（５）は、前記第１直流母線と前記第２直流母線との間において互いに直列に接続されたダイオード（Ｄ５１）及び前記スイッチング素子（Ｓ５２）を有する。   A fourth aspect of the power module according to the present invention is any one of the first to third aspects, wherein the second DC / DC-conversion switching circuit (5) is the first DC bus. And the second DC bus, the diode (D51) and the switching element (S52) are connected in series with each other.

前記ダイオードの順方向は前記第２直流母線から前記第１直流母線へと向かう方向である。前記第２の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記スイッチング素子は、自身が非導通であるときにのみ前記第１直流母線から前記第２直流母線へ向かう方向に電流が流れることを阻止する。   The forward direction of the diode is a direction from the second DC bus to the first DC bus. The switching element of the second DC / DC-conversion switching circuit prevents a current from flowing in the direction from the first DC bus to the second DC bus only when the switching element itself is non-conductive. .

この発明にかかるパワーモジュールの第５の態様は、その第４の態様であって、前記第２の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記ダイオード（Ｄ５１）と前記スイッチング素子（Ｓ５２）との接続点に接続される第２外部端子（５０）を更に備える。   A fifth aspect of the power module according to the present invention is the fourth aspect, wherein the diode (D51) and the switching element (S52) of the second DC / DC-conversion switching circuit are provided. A second external terminal (50) connected to the connection point is further provided.

前記第２外部端子に対して前記インダクタ（５３）を介して接続される電池（５４）からの放電電圧が前記スイッチング素子のチョッパ動作によって昇圧されて前記第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）に供給される。   The discharge voltage from the battery (54) connected to the second external terminal via the inductor (53) is boosted by the chopper operation of the switching element, and the first DC bus (11) and the second DC Supplied to the bus (12).

この発明にかかるパワーモジュールの第６の態様は、その第１乃至第５の態様のいずれかであって、前記交流／直流−変換用スイッチング回路（７Ｃ）は単相交流電圧を直流電圧に変換する。 A sixth aspect of the power module according to the present invention is any one of the first to fifth aspects, wherein the AC / DC-conversion switching circuit (7C) converts a single-phase AC voltage into a DC voltage. To do.

この発明にかかるパワーモジュールの第７の態様は、その第１乃至第５の態様のいずれかであって、前記交流／直流−変換用スイッチング回路（７Ｄ）は三相交流電圧を直流電圧に変換する。 A seventh aspect of the power module according to the present invention is any one of the first to fifth aspects, wherein the AC / DC-conversion switching circuit (7D) converts a three-phase AC voltage into a DC voltage. To do.

この発明にかかるパワーモジュールの第８の態様は、その第１乃至第７の態様のいずれかであって、前記直流／交流−変換用スイッチング回路（６）が前記基板（１）に搭載される。 An eighth aspect of the power module according to the present invention is any one of the first to seventh aspects, wherein the DC / AC-conversion switching circuit (6) is mounted on the substrate (1). .

この発明にかかるパワーモジュールの第９の態様は、その第１乃至第８の態様のいずれかであって、前記直流／直流−変換用スイッチング回路（４；５）の前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体で構成される。 A ninth aspect of the power module according to the present invention is any one of the first to eighth aspects, wherein the switching element of the DC / DC-conversion switching circuit (4; 5) is a wideband. It is composed of a gap semiconductor.

この発明にかかるパワーモジュールの第１０の態様は、その第１乃至第８の態様のいずれかであって、前記スイッチング素子の全てがワイドバンドギャップ半導体で構成される。 A power module according to a tenth aspect of the present invention is any one of the first to eighth aspects, wherein all of the switching elements are formed of a wide band gap semiconductor.

この発明にかかるパワーモジュールによれば、第１直流母線と第２直流母線、複数のスイッチング回路のいずれもが同じ基板に搭載されることにより、複数のスイッチング回路同士を接続する配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減する。   According to the power module of the present invention, the first DC bus, the second DC bus, and the plurality of switching circuits are mounted on the same substrate, thereby adjusting the inductance of the wiring connecting the plurality of switching circuits. Therefore, noise is reduced.

第１の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power module concerning 1st Embodiment. 第１の実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the power module concerning 1st Embodiment. 第２の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power module concerning 2nd Embodiment. 第２の実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the power module concerning 2nd Embodiment. 第３の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power module concerning 3rd Embodiment. 第３の実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the power module concerning 3rd Embodiment. 第４の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power module concerning 4th Embodiment. 第４の実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the power module concerning 4th Embodiment. 第５の実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power module concerning 5th Embodiment. 第５の実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the power module concerning 5th Embodiment.

第１の実施の形態．
図１はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。当該パワーモジュールは、基板１と、一対の直流母線１１、１２とを備える。 First embodiment.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power module according to this embodiment. The power module includes a substrate 1 and a pair of DC buses 11 and 12.

直流母線１１、１２のいずれもが基板１に設けられる。直流母線１１には直流母線１２よりも高い直流電位が供給される。このような直流電位は、スイッチング回路４，５によって供給される。スイッチング回路４，５のいずれもが基板１において備えられる。   Both the DC buses 11 and 12 are provided on the substrate 1. A DC potential higher than that of the DC bus 12 is supplied to the DC bus 11. Such a DC potential is supplied by the switching circuits 4 and 5. Both of the switching circuits 4 and 5 are provided on the substrate 1.

スイッチング回路４，５は、それぞれインダクタ４３，５３と協動して直流／直流変換を行う。インダクタ４３，５３はいずれも基板１の外部に設けられる。   The switching circuits 4 and 5 perform DC / DC conversion in cooperation with the inductors 43 and 53, respectively. Both the inductors 43 and 53 are provided outside the substrate 1.

スイッチング回路４は直流母線１１，１２間で直列に接続されたスイッチング素子Ｓ４１，Ｓ４２を有している。スイッチング素子Ｓ４１，Ｓ４２のいずれも、自身が非導通であるときにのみ直流母線１１から直流母線１２へ向かう方向に電流が流れることを阻止する。スイッチング素子Ｓ４１，Ｓ４２には例えば逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用される。スイッチング素子Ｓ４１はスイッチング素子Ｓ４２よりも直流母線１１側に設けられる。   The switching circuit 4 includes switching elements S41 and S42 connected in series between the DC buses 11 and 12. Each of switching elements S41 and S42 prevents current from flowing in the direction from DC bus 11 to DC bus 12 only when it is non-conductive. For example, reverse conducting insulated gate bipolar transistors are employed as the switching elements S41 and S42. Switching element S41 is provided closer to DC bus 11 than switching element S42.

スイッチング素子Ｓ４１，Ｓ４２同士の接続点は基板１に設けられた外部端子４０に接続される。外部端子４０はインダクタ４３を介してバッテリ（充電電池）４４の正極に接続される。バッテリ４４の負極は、例えば図示されない箇所で接地される。   A connection point between the switching elements S41 and S42 is connected to an external terminal 40 provided on the substrate 1. The external terminal 40 is connected to the positive electrode of a battery (rechargeable battery) 44 through an inductor 43. The negative electrode of the battery 44 is grounded, for example, at a location not shown.

スイッチング回路４はインダクタ４３と協動して、スイッチング素子Ｓ４１のスイッチングによりバッテリ４４の放電によって供給される直流電圧を昇圧し、直流母線１１、１２間に印加する。スイッチング回路４はインダクタ４３と協動して、スイッチング素子Ｓ４２のスイッチングにより、直流母線１１、１２間の直流電圧を降圧してバッテリ４４に供給し、これを充電する。   The switching circuit 4 cooperates with the inductor 43 to boost the DC voltage supplied by the discharge of the battery 44 by switching of the switching element S41 and apply it between the DC buses 11 and 12. The switching circuit 4 cooperates with the inductor 43 to step down the DC voltage between the DC buses 11 and 12 by switching of the switching element S42 and supply it to the battery 44 to charge it.

スイッチング回路５は直流母線１１，１２間で直列に接続されたダイオードＤ５１とスイッチング素子Ｓ５２とを有している。スイッチング素子Ｓ５２は、自身が非導通であるときにのみ直流母線１１から直流母線１２へ向かう方向に電流が流れることを阻止する。スイッチング素子Ｓ５２には例えば逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用される。ダイオードＤ５１のカソードは直流母線１１に接続され、そのアノードはスイッチング素子Ｓ５２を介して直流母線１２に接続される。   The switching circuit 5 includes a diode D51 and a switching element S52 connected in series between the DC buses 11 and 12. Switching element S52 prevents a current from flowing in a direction from DC bus 11 to DC bus 12 only when it is non-conductive. For example, a reverse conducting insulated gate bipolar transistor is employed as the switching element S52. The cathode of the diode D51 is connected to the DC bus 11, and the anode thereof is connected to the DC bus 12 via the switching element S52.

ダイオードＤ５１とスイッチング素子Ｓ５２との間の接続点は基板１に設けられた外部端子５０に接続される。外部端子５０はインダクタ５３を介して光電池５４の正極に接続される。光電池５４の負極は、例えば図示されない箇所で接地される。   A connection point between the diode D51 and the switching element S52 is connected to an external terminal 50 provided on the substrate 1. The external terminal 50 is connected to the positive electrode of the photovoltaic cell 54 via the inductor 53. The negative electrode of the photovoltaic cell 54 is grounded, for example, at a location not shown.

スイッチング回路５はインダクタ５３と協動して、スイッチング素子Ｓ５２のスイッチングにより光電池５４から供給される直流電圧を昇圧し、直流母線１１、１２間に印加する。   The switching circuit 5 boosts the DC voltage supplied from the photovoltaic cell 54 by switching of the switching element S52 in cooperation with the inductor 53 and applies it between the DC buses 11 and 12.

直流母線１１，１２は、基板１に設けられた外部端子８１，８２にそれぞれ接続される。例えば外部端子８１，８２には外部からコンデンサ８０が接続され、直流母線１１，１２間の直流電圧が平滑される。図示しないが、直流負荷がコンデンサ８０に並列に接続されることにより、この平滑された直流電圧が当該直流負荷に印加される。   The DC buses 11 and 12 are connected to external terminals 81 and 82 provided on the substrate 1, respectively. For example, a capacitor 80 is connected to the external terminals 81 and 82 from the outside, and the DC voltage between the DC buses 11 and 12 is smoothed. Although not shown, when the DC load is connected to the capacitor 80 in parallel, the smoothed DC voltage is applied to the DC load.

さて非特許文献１に鑑みれば、直流母線１１，１２とコンデンサ８０とで共振回路が形成され、ここにおいてスイッチング回路４，５のスイッチングに起因した共振現象が発生すれば、ノイズが発生すると考えられる。特にそのような共振が発生するならば、それはスイッチング回路４，５のスイッチング周波数が異なる場合に、より複雑な問題となる。   Now, in view of Non-Patent Document 1, a resonance circuit is formed by the DC buses 11 and 12 and the capacitor 80. If a resonance phenomenon caused by switching of the switching circuits 4 and 5 occurs here, it is considered that noise is generated. . In particular, if such a resonance occurs, it becomes a more complicated problem when the switching frequencies of the switching circuits 4 and 5 are different.

しかしながら、本実施の形態にかかるパワーモジュールでは、直流母線１１，１２、及びスイッチング回路４，５のいずれもが同じ基板に搭載される。よってスイッチング回路４，５が直流母線１１，１２に接続される位置を適宜に設計することができる。そして当該位置を適宜に設定できるので、スイッチング回路４，５とコンデンサ８０との間の直流母線１１，１２のインダクタンスを調整することができる。   However, in the power module according to the present embodiment, all of the DC buses 11 and 12 and the switching circuits 4 and 5 are mounted on the same substrate. Therefore, the positions where the switching circuits 4 and 5 are connected to the DC buses 11 and 12 can be appropriately designed. And since the said position can be set suitably, the inductance of the DC buses 11 and 12 between the switching circuits 4 and 5 and the capacitor | condenser 80 can be adjusted.

従って、直流母線１１，１２とコンデンサ８０とで共振回路が形成されるとしても、その共振周波数として、スイッチング回路４，５のスイッチング周波数を避ける設計が可能となる。   Therefore, even if a resonance circuit is formed by the DC buses 11 and 12 and the capacitor 80, the resonance frequency can be designed to avoid the switching frequency of the switching circuits 4 and 5.

例えば、具体的には、直流母線１１，１２においてスイッチング回路４，５が接続される位置同士を、いずれも外部端子８１，８２に近接させる設計を行うことができる。これにより、スイッチング回路４，５とコンデンサ８０との間の直流母線１１，１２のインダクタンスを低減し、上述の共振回路の共振周波数を、スイッチング回路４，５のスイッチング周波数に対して非常に高め、共振現象の発生を抑制できる。   For example, specifically, the positions where the switching circuits 4 and 5 are connected to each other in the DC buses 11 and 12 can be designed to be close to the external terminals 81 and 82. Thereby, the inductance of the DC buses 11 and 12 between the switching circuits 4 and 5 and the capacitor 80 is reduced, and the resonance frequency of the above-described resonance circuit is greatly increased with respect to the switching frequency of the switching circuits 4 and 5. The occurrence of resonance phenomenon can be suppressed.

逆に、直流母線１１，１２においてスイッチング回路４，５が接続される位置同士を、いずれも外部端子８１，８２から遠くに配置する設計を行って、上述の共振回路の共振周波数を、スイッチング回路４，５のスイッチング周波数に対して非常に低め、共振現象の発生を抑制できる。   On the contrary, the positions where the switching circuits 4 and 5 are connected to each other in the DC buses 11 and 12 are designed to be distant from the external terminals 81 and 82, and the resonance frequency of the above-described resonance circuit is set to the switching circuit. It is very low with respect to the switching frequencies of 4 and 5, and the occurrence of resonance phenomenon can be suppressed.

このように本実施の形態にかかるパワーモジュールによれば、複数のスイッチング回路４，５が共通の直流母線１１，１２で接続された場合における配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減することができる。しかも、フィルタを別途に設ける必要がない。   As described above, according to the power module according to the present embodiment, the inductance of the wiring when the plurality of switching circuits 4 and 5 are connected by the common DC buses 11 and 12 is adjusted, thereby reducing noise. Can do. In addition, there is no need to provide a separate filter.

上述のような自由度のある設計は、特許文献１のように積層構造を採用した場合には困難である。これは特許文献１が複数のスイッチング回路を想定していないことからも当然の帰結であろう。   Such a design with a degree of freedom is difficult when a laminated structure is employed as in Patent Document 1. This is a natural consequence because Patent Document 1 does not assume a plurality of switching circuits.

さて、直流母線１１，１２間に直流電圧を印加するのはスイッチング回路４，５に限定されない。外部から供給される交流電圧を整流する整流器を設け、これによって直流母線１１，１２間に直流電圧を印加してもよい。   The application of the DC voltage between the DC buses 11 and 12 is not limited to the switching circuits 4 and 5. A rectifier that rectifies an AC voltage supplied from the outside may be provided so that a DC voltage is applied between the DC buses 11 and 12.

図１ではそのような整流器としてダイオードブリッジ３Ａを例示している。ダイオードブリッジ３Ａも基板１に搭載されており、その入力端は基板１に設けられた外部端子２２，２３に接続されている。   FIG. 1 illustrates a diode bridge 3A as such a rectifier. The diode bridge 3 </ b> A is also mounted on the substrate 1, and its input end is connected to external terminals 22 and 23 provided on the substrate 1.

より具体的には、ダイオードブリッジ３ＡはダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３４を有している。ダイオードＤ３１，Ｄ３３のいずれのカソードも直流母線１１に接続され、ダイオードＤ３２，Ｄ３４のいずれのアノードも直流母線１２に接続される。ダイオードＤ３１のアノードとダイオードＤ３２のカソードは外部端子２２に接続され、ダイオードＤ３３のアノードとダイオードＤ３４のカソードは外部端子２３に接続される。   More specifically, the diode bridge 3A includes diodes D31, D32, D33, and D34. Both cathodes of the diodes D31 and D33 are connected to the DC bus 11, and any anode of the diodes D32 and D34 is connected to the DC bus 12. The anode of the diode D 31 and the cathode of the diode D 32 are connected to the external terminal 22, and the anode of the diode D 33 and the cathode of the diode D 34 are connected to the external terminal 23.

外部端子２２，２３には外部から単相交流電源２Ａを接続し、これらに交流電圧を印加することができる。   A single-phase AC power supply 2A can be externally connected to the external terminals 22 and 23, and an AC voltage can be applied to them.

ダイオードブリッジ３Ａは当該交流電圧を整流し、整流された電圧が直流母線１１，１２間に印加される。スイッチング回路４，５及びダイオードブリッジ３Ａの各々が出力する直流電圧同士の調整は、例えばスイッチング回路４，５のスイッチング動作のタイミングを制御することで可能となる。かかる技術は公知であるので、ここでは説明を省略する。   The diode bridge 3 </ b> A rectifies the AC voltage, and the rectified voltage is applied between the DC buses 11 and 12. The adjustment of the DC voltages output from the switching circuits 4 and 5 and the diode bridge 3A can be performed by controlling the timing of the switching operation of the switching circuits 4 and 5, for example. Since such a technique is publicly known, description thereof is omitted here.

なお、外部端子２２と単相交流電源２Ａとの間には、入力リアクトル２１Ａが介在しているが、その機能は公知なので説明を省略する。   Note that an input reactor 21A is interposed between the external terminal 22 and the single-phase AC power source 2A.

また、基板１は、単相交流電源２Ａから得られた交流電圧を外部へと中継することができる。具体的には外部端子２２、２３とそれぞれ接続される外部端子３７，３８が基板１に設けられてもよい。外部端子２２，２３に基板１の外部の第１の交流負荷に接続することにより、当該第１の交流負荷へ単相交流電源２Ａから得られた交流電圧を印加することができる。   Further, the substrate 1 can relay the AC voltage obtained from the single-phase AC power source 2A to the outside. Specifically, external terminals 37 and 38 connected to the external terminals 22 and 23, respectively, may be provided on the substrate 1. By connecting the external terminals 22 and 23 to the first AC load outside the substrate 1, the AC voltage obtained from the single-phase AC power source 2A can be applied to the first AC load.

図２はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。図２に示された構成は、図１に示された構成に対し、ダイオードブリッジ３Ａをダイオードブリッジ３Ｂに置換し、外部端子２４，３９を追加して得られる。   FIG. 2 is a circuit diagram showing another configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 2 is obtained by replacing the diode bridge 3A with the diode bridge 3B and adding external terminals 24 and 39 to the configuration shown in FIG.

具体的に、ダイオードブリッジ３Ｂはダイオードブリッジ３Ａに対してダイオードＤ３５，Ｄ３６を追加した構成を有している。ダイオードＤ３５のカソードが直流母線１１に接続され、ダイオードＤ３６のアノードが直流母線１２に接続される。ダイオードＤ３５のアノードとダイオードＤ３６のカソードは外部端子２４に接続される。   Specifically, the diode bridge 3B has a configuration in which diodes D35 and D36 are added to the diode bridge 3A. The cathode of diode D35 is connected to DC bus 11, and the anode of diode D36 is connected to DC bus 12. The anode of the diode D35 and the cathode of the diode D36 are connected to the external terminal 24.

外部端子２２，２３，２４には外部から三相交流電源２Ｂを接続し、これらに交流電圧を印加することができる。   A three-phase AC power source 2B is connected to the external terminals 22, 23, and 24 from the outside, and an AC voltage can be applied to them.

ダイオードブリッジ３Ｂは当該交流電圧を整流し、整流された電圧が直流母線１１，１２間に印加される。なお、外部端子２２，２３，２４と三相交流電源２Ｂとの間には、入力リアクトル群２１Ｂが介在しているが、その機能は公知なので説明を省略する。   The diode bridge 3B rectifies the AC voltage, and the rectified voltage is applied between the DC buses 11 and 12. Note that an input reactor group 21B is interposed between the external terminals 22, 23, 24 and the three-phase AC power source 2B.

また、基板１は、三相交流電源２Ｂから得られた交流電圧を外部端子３７，３８，３９を介して、基板１の外部の第１の交流負荷に印加することができる。   In addition, the substrate 1 can apply an AC voltage obtained from the three-phase AC power source 2 </ b> B to the first AC load outside the substrate 1 via the external terminals 37, 38, and 39.

図２に示された構成においても、スイッチング回路４，５と直流母線１１，１２との接続関係は図１に示された構成と共通する。図１に示された構成は単相交流電圧を整流、あるいは更に中継することができ、図２に示された構成は三相交流電圧を整流、あるいは更に中継することができる。   In the configuration shown in FIG. 2 as well, the connection relationship between the switching circuits 4 and 5 and the DC buses 11 and 12 is common to the configuration shown in FIG. The configuration shown in FIG. 1 can rectify or further relay a single-phase AC voltage, and the configuration shown in FIG. 2 can rectify or further relay a three-phase AC voltage.

第２の実施の形態．
図３はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。図３に示された構成は、図１に示された構成に対し、ダイオードブリッジ３Ａをスイッチング回路７Ａに置換し、外部端子３７，３８を削除して得られる。つまりスイッチング回路７Ａが基板１に搭載されている。 Second embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 3 is obtained by replacing the diode bridge 3A with the switching circuit 7A and deleting the external terminals 37 and 38 with respect to the configuration shown in FIG. That is, the switching circuit 7A is mounted on the substrate 1.

スイッチング回路７Ａは直流母線１１，１２間で直列に接続されたスイッチング素子Ｓ７１，Ｓ７２を有している。スイッチング素子Ｓ７１はスイッチング素子Ｓ７２よりも直流母線１１側に設けられる。スイッチング素子Ｓ７１，Ｓ７２同士の接続点は外部端子２２に接続される。   The switching circuit 7A includes switching elements S71 and S72 connected in series between the DC buses 11 and 12. Switching element S71 is provided closer to DC bus 11 than switching element S72. A connection point between the switching elements S71 and S72 is connected to the external terminal 22.

スイッチング回路７Ａは更に、直流母線１１，１２間で直列に接続されたスイッチング素子Ｓ７３，Ｓ７４をも有している。スイッチング素子Ｓ７３はスイッチング素子Ｓ７４よりも直流母線１１側に設けられる。スイッチング素子Ｓ７３，Ｓ７４同士の接続点は外部端子２３に接続される。   The switching circuit 7 </ b> A further includes switching elements S <b> 73 and S <b> 74 connected in series between the DC buses 11 and 12. Switching element S73 is provided closer to DC bus 11 than switching element S74. A connection point between the switching elements S73 and S74 is connected to the external terminal 23.

スイッチング回路７Ａは本実施の形態においては電圧型コンバータとして機能する。即ち、単相交流電源２Ａから外部端子２２，２３を介して得られる交流電圧を、スイッチング素子Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４のスイッチングによって整流し、整流された電圧を直流母線１１，１２間に印加する。スイッチング素子Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４には例えば逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用される。   The switching circuit 7A functions as a voltage type converter in the present embodiment. That is, the AC voltage obtained from the single-phase AC power source 2A via the external terminals 22 and 23 is rectified by switching of the switching elements S71, S72, S73, and S74, and the rectified voltage is applied between the DC buses 11 and 12. To do. For example, reverse conducting insulated gate bipolar transistors are employed as the switching elements S71, S72, S73, and S74.

スイッチング回路４，５，７Ａの各々が出力する直流電圧同士の調整は、例えばスイッチング回路４，５，７Ａのスイッチング動作のタイミングを制御することで可能となる。かかる技術は公知であるので、ここでは説明を省略する。   Adjustment of the DC voltages output from each of the switching circuits 4, 5, and 7A can be performed by controlling the timing of the switching operation of the switching circuits 4, 5, and 7A, for example. Since such a technique is publicly known, description thereof is omitted here.

図４はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。図４に示された構成は、図３に示された構成に対し、スイッチング回路７Ａをスイッチング回路７Ｂに置換し、外部端子２４を追加して得られる。つまりこの構成ではスイッチング回路７Ｂが基板１に搭載されている。   FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 4 is obtained by replacing the configuration shown in FIG. 3 by replacing the switching circuit 7A with the switching circuit 7B and adding an external terminal 24. That is, in this configuration, the switching circuit 7B is mounted on the substrate 1.

かかる構成は、図２に示された構成に対し、ダイオードブリッジ３Ｂをスイッチング回路７Ｂに置換し、外部端子３７，３８，３９を削除しても得られる。   Such a configuration can be obtained by replacing the diode bridge 3B with the switching circuit 7B and deleting the external terminals 37, 38, and 39 from the configuration shown in FIG.

スイッチング回路７Ｂはスイッチング回路７Ａに対してスイッチング素子Ｓ７５，Ｓ７６を追加した構成を有している。スイッチング素子Ｓ７５，Ｓ７６は直流母線１１，１２間で直列に接続され、スイッチング素子Ｓ７５はスイッチング素子Ｓ７６よりも直流母線１１側に設けられる。スイッチング素子Ｓ７５，Ｓ７６同士の接続点は外部端子２４に接続される。スイッチング素子Ｓ７５，Ｓ７６には例えば逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用される。   The switching circuit 7B has a configuration in which switching elements S75 and S76 are added to the switching circuit 7A. The switching elements S75 and S76 are connected in series between the DC buses 11 and 12, and the switching element S75 is provided closer to the DC bus 11 than the switching element S76. A connection point between the switching elements S75 and S76 is connected to the external terminal 24. For example, reverse conducting insulated gate bipolar transistors are employed as the switching elements S75 and S76.

スイッチング回路７Ｂは本実施の形態においては電圧型コンバータとして機能する。即ち、三相交流電源２Ｂから外部端子２２，２３，２４を介して得られる交流電圧を、スイッチング素子Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７６のスイッチングによって整流し、整流された電圧が直流母線１１，１２間に印加される。   The switching circuit 7B functions as a voltage type converter in the present embodiment. That is, the AC voltage obtained from the three-phase AC power source 2B via the external terminals 22, 23, 24 is rectified by switching of the switching elements S71, S72, S73, S74, S75, S76, and the rectified voltage is converted to the DC bus. 11 and 12 are applied.

このように本実施の形態にかかるパワーモジュールによれば、複数のスイッチング回路４，５及びスイッチング回路７Ａ（あるいはスイッチング回路７Ｂ）の各々が共通の直流母線１１，１２で接続された場合における配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減することができる。   As described above, according to the power module according to the present embodiment, the wiring of the plurality of switching circuits 4 and 5 and the switching circuit 7A (or the switching circuit 7B) is connected by the common DC buses 11 and 12. Inductance can be adjusted and noise can be reduced.

なお、本願では、複数のスイッチング回路が共通の直流母線で接続された場合における配線のインダクタンスを調整することを目的とするので、スイッチング回路７Ａ（あるいはスイッチング回路７Ｂ）、スイッチング回路４，５のいずれか一つが省略された場合にも適用できる。これら三者のうちスイッチング回路７Ａ（あるいはスイッチング回路７Ｂ）を省略した場合が第１の実施の形態で説明された。逆に、本実施の形態及びこれ以降の実施の形態においてスイッチング回路４，５のいずれか一つが省略されてもよい。   In the present application, the purpose is to adjust the inductance of the wiring when a plurality of switching circuits are connected by a common DC bus, so that any one of the switching circuit 7A (or the switching circuit 7B) and the switching circuits 4 and 5 is used. It can also be applied when one of them is omitted. The case where the switching circuit 7A (or the switching circuit 7B) is omitted among the three has been described in the first embodiment. On the contrary, any one of the switching circuits 4 and 5 may be omitted in the present embodiment and the following embodiments.

第３の実施の形態．
図５はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。図５に示された構成は、図３に示された構成に対し、外部端子７７，７８を追加し、スイッチング回路７Ａをスイッチング回路７Ｃに置換して得られる。つまり当該構成ではスイッチング回路７Ｃが基板１に搭載されている。 Third embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 5 is obtained by adding external terminals 77 and 78 to the configuration shown in FIG. 3 and replacing the switching circuit 7A with the switching circuit 7C. That is, in this configuration, the switching circuit 7C is mounted on the substrate 1.

外部端子７７は、スイッチング素子Ｓ７１、Ｓ７２同士の接続点に接続される。外部端子７８は、スイッチング素子Ｓ７３、Ｓ７４同士の接続点に接続される。   The external terminal 77 is connected to a connection point between the switching elements S71 and S72. The external terminal 78 is connected to a connection point between the switching elements S73 and S74.

スイッチング回路７Ｃはスイッチング回路７ＡにスイッチＳ１，Ｓ２を追加して得られる。スイッチＳ１は、外部端子２２と、スイッチング素子Ｓ７１、Ｓ７２同士の接続点との間に接続される。スイッチＳ２は、外部端子２３と、スイッチング素子Ｓ７３、Ｓ７４同士の接続点との間に接続される。つまりスイッチＳ１，Ｓ２はスイッチング回路７Ｃへの入力側に設けられる。   The switching circuit 7C is obtained by adding switches S1 and S2 to the switching circuit 7A. The switch S1 is connected between the external terminal 22 and a connection point between the switching elements S71 and S72. The switch S2 is connected between the external terminal 23 and a connection point between the switching elements S73 and S74. That is, the switches S1 and S2 are provided on the input side to the switching circuit 7C.

本実施の形態においてスイッチング回路７Ｃは電圧型整流器として機能するのみならず、電圧型インバータとしても機能する。前者の機能は第２の実施の形態で説明しており、後者の機能は公知であるので説明を省略する。   In the present embodiment, the switching circuit 7C functions not only as a voltage type rectifier but also as a voltage type inverter. The former function is described in the second embodiment, and the latter function is publicly known, and thus the description thereof is omitted.

スイッチＳ１，Ｓ２はアイランディング防止（anti islanding）用のスイッチとして機能する。例えばスイッチＳ１，Ｓ２がオンしているとき、外部端子２２と外部端子７７が接続され、外部端子２３と外部端子７８とが接続される。よって外部端子７７，７８には、単相交流電源２Ａから得られる単相交流電圧が印加される。第１の交流負荷は外部端子７７，７８に接続されることにより、基板１によって中継された当該交流電圧が印加される。   The switches S1 and S2 function as anti-islanding switches. For example, when the switches S1 and S2 are on, the external terminal 22 and the external terminal 77 are connected, and the external terminal 23 and the external terminal 78 are connected. Therefore, a single-phase AC voltage obtained from the single-phase AC power source 2A is applied to the external terminals 77 and 78. By connecting the first AC load to the external terminals 77 and 78, the AC voltage relayed by the substrate 1 is applied.

他方、スイッチング回路４，５の少なくともいずれか一方から直流母線１１，１２間に印加される直流電圧を、スイッチング回路７Ｃのスイッチング動作により、単相交流電圧を生成することもできる。当該単相交流電圧は外部端子７７，７８に印加されるのみならず、外部端子２２，２３を介して単相交流電源２Ａへと逆潮流する。即ちこの場合、入力リアクトル２１Ａは連係リアクトルとして機能する。   On the other hand, a single-phase AC voltage can be generated from the DC voltage applied between the DC buses 11 and 12 from at least one of the switching circuits 4 and 5 by the switching operation of the switching circuit 7C. The single-phase AC voltage is not only applied to the external terminals 77 and 78 but also flows backward to the single-phase AC power source 2A via the external terminals 22 and 23. That is, in this case, the input reactor 21A functions as a linkage reactor.

しかし例えば単相交流電源２Ａ側でメンテナンスを行う場合、逆潮流を防止する必要がある。この防止のため、外部端子２２，２３とスイッチング回路７Ｃとを切り離すことが可能なスイッチＳ１、Ｓ２が設けられている。   However, for example, when maintenance is performed on the single-phase AC power supply 2A side, it is necessary to prevent reverse power flow. In order to prevent this, switches S1 and S2 that can disconnect the external terminals 22 and 23 and the switching circuit 7C are provided.

つまり、逆潮流を防止したい場合にはスイッチＳ１，Ｓ２をオフする。それ以外の場合には、スイッチＳ１，Ｓ２をオンし、例えば第１の交流負荷に単相交流電圧を中継することができる。   That is, when it is desired to prevent reverse power flow, the switches S1 and S2 are turned off. In other cases, the switches S1 and S2 are turned on, and for example, a single-phase AC voltage can be relayed to the first AC load.

図６はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。図６に示された構成は、図５に示された構成に対し、スイッチング回路７Ｃをスイッチング回路７Ｄに置換し、外部端子２４，７９を追加して得られる。つまりこの構成ではスイッチング回路７Ｄが基板１に搭載されている。   FIG. 6 is a circuit diagram showing another configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 6 is obtained by replacing the configuration shown in FIG. 5 by replacing the switching circuit 7C with the switching circuit 7D and adding external terminals 24 and 79. That is, in this configuration, the switching circuit 7D is mounted on the substrate 1.

かかる構成は、図２に示された構成に対し、ダイオードブリッジ３Ｂをスイッチング回路７Ｄに置換し、外部端子３７，３８，３９を外部端子７７，７８，７９に置換しても得られる。   2 can be obtained by replacing the diode bridge 3B with the switching circuit 7D and replacing the external terminals 37, 38, and 39 with the external terminals 77, 78, and 79 in the configuration shown in FIG.

スイッチＳ３は、外部端子２４と、スイッチング素子Ｓ７５、Ｓ７６同士の接続点との間に接続される。つまりスイッチＳ３はスイッチング回路７Ｄへの入力側に設けられる。   The switch S3 is connected between the external terminal 24 and a connection point between the switching elements S75 and S76. That is, the switch S3 is provided on the input side to the switching circuit 7D.

スイッチング回路７Ｄは本実施の形態においてはスイッチング回路７Ｃと同様に、電圧型インバータとして機能することもできる。またスイッチＳ３はスイッチＳ１，Ｓ２と同様にアイランディング防止用のスイッチとして機能する。また入力リアクトル群２１Ｂは連係リアクトルとして機能する。   In the present embodiment, the switching circuit 7D can also function as a voltage-type inverter, like the switching circuit 7C. Similarly to the switches S1 and S2, the switch S3 functions as a switch for preventing landing. The input reactor group 21B functions as a linked reactor.

本実施の形態にかかるパワーモジュールは、第２の実施の形態と同様に、複数のスイッチング回路４，５及びスイッチング回路７Ｃ（あるいはスイッチング回路７Ｄ）の各々が共通の直流母線１１，１２で接続されるので、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態で説明された効果を得ることができる。   In the power module according to the present embodiment, a plurality of switching circuits 4 and 5 and a switching circuit 7C (or switching circuit 7D) are connected by common DC buses 11 and 12 as in the second embodiment. Therefore, the effects described in the first embodiment can be obtained as in the second embodiment.

また本実施の形態ではアイランディング防止用にスイッチＳ１，Ｓ２（あるいは更に、スイッチＳ３）を設けた。よってアイランディングを防止しつつ、スイッチング回路７Ｃ（あるいはスイッチング回路７Ｄ）を、電圧型整流器としても、電圧型インバータとしても機能させることができる。   In this embodiment, the switches S1 and S2 (or the switch S3) are provided for preventing the landing. Therefore, the switching circuit 7C (or the switching circuit 7D) can function as both a voltage type rectifier and a voltage type inverter while preventing islanding.

第４の実施の形態．
図７はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。図７に示された構成は、図１に示された構成に対し、基板１にスイッチング回路６及び外部端子６７，６８，６９、並びに冷媒導入管１３及び冷媒排出管１４を追加して搭載して得られる。 Fourth embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 7 is the same as the configuration shown in FIG. 1 except that a switching circuit 6 and external terminals 67, 68, 69, a refrigerant introduction pipe 13 and a refrigerant discharge pipe 14 are additionally mounted on the substrate 1. Obtained.

図８はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。図８に示された構成は、図２に示された構成に対し、基板１にスイッチング回路６及び外部端子６７，６８，６９、並びに冷媒導入管１３及び冷媒排出管１４を追加して搭載して得られる。   FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 8 is the same as the configuration shown in FIG. 2 except that a switching circuit 6 and external terminals 67, 68, 69, a refrigerant introduction pipe 13 and a refrigerant discharge pipe 14 are additionally mounted on the substrate 1. Obtained.

スイッチング回路６は直流母線１１，１２間で直列に接続されたスイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２を有している。スイッチング素子Ｓ６１はスイッチング素子Ｓ６２よりも直流母線１１側に設けられる。スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２同士の接続点は外部端子６７に接続される。   The switching circuit 6 has switching elements S61 and S62 connected in series between the DC buses 11 and 12. Switching element S61 is provided closer to DC bus 11 than switching element S62. A connection point between the switching elements S61 and S62 is connected to an external terminal 67.

スイッチング回路６は更に、直流母線１１，１２間で直列に接続されたスイッチング素子Ｓ６３，Ｓ６４をも有している。スイッチング素子Ｓ６３はスイッチング素子Ｓ６４よりも直流母線１１側に設けられる。スイッチング素子Ｓ６３，Ｓ６４同士の接続点は外部端子６８に接続される。   The switching circuit 6 further includes switching elements S63 and S64 connected in series between the DC buses 11 and 12. Switching element S63 is provided closer to DC bus 11 than switching element S64. A connection point between the switching elements S63 and S64 is connected to the external terminal 68.

スイッチング回路６は更に、直流母線１１，１２間で直列に接続されたスイッチング素子Ｓ６５，Ｓ６６をも有している。スイッチング素子Ｓ６５はスイッチング素子Ｓ６６よりも直流母線１１側に設けられる。スイッチング素子Ｓ６５，Ｓ６６同士の接続点は外部端子６９に接続される。スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６には例えば逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用される。   The switching circuit 6 further includes switching elements S65 and S66 connected in series between the DC buses 11 and 12. Switching element S65 is provided closer to DC bus 11 than switching element S66. A connection point between the switching elements S65 and S66 is connected to an external terminal 69. As the switching elements S61, S62, S63, S64, S65, and S66, for example, reverse conducting insulated gate bipolar transistors are employed.

スイッチング回路６は直流母線１１，１２間に印加された直流電圧を交流電圧に変換する電圧型インバータとして機能する。即ち、直流母線１１，１２間に印加された直流電圧を、スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６のスイッチングによって三相電圧に変換し、当該三相電圧が外部端子６７，６８，６９に印加される。   The switching circuit 6 functions as a voltage type inverter that converts a DC voltage applied between the DC buses 11 and 12 into an AC voltage. That is, the DC voltage applied between the DC buses 11 and 12 is converted into a three-phase voltage by switching of the switching elements S61, S62, S63, S64, S65, and S66, and the three-phase voltage is converted into the external terminals 67, 68, 69 is applied.

外部端子６７，６８，６９に基板１の外部の第２の交流負荷に接続することにより、当該第２の交流負荷へスイッチング回路６から得られた三相交流電圧を印加することができる。   By connecting the external terminals 67, 68, and 69 to the second AC load outside the substrate 1, the three-phase AC voltage obtained from the switching circuit 6 can be applied to the second AC load.

このように本実施の形態にかかるパワーモジュールによれば、複数のスイッチング回路４，５，６の各々が共通の直流母線１１，１２で接続された場合における配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減することができる。   Thus, according to the power module according to the present embodiment, the inductance of the wiring when each of the plurality of switching circuits 4, 5, 6 is connected by the common DC bus 11, 12 is adjusted, and noise is thereby generated. Can be reduced.

なお、本願では、複数のスイッチング回路が共通の直流母線で接続された場合における配線のインダクタンスを調整することを目的とするので、スイッチング回路４，５，６のいずれか一つが省略された場合にも適用できる。これら三者のうちスイッチング回路６を省略した場合が第１の実施の形態で説明された。逆に、本実施の形態及びこれ以降の実施の形態において、スイッチング回路４，５のいずれか一つが省略されてもよい。   In the present application, the purpose is to adjust the inductance of the wiring when a plurality of switching circuits are connected by a common DC bus, so when any one of the switching circuits 4, 5 and 6 is omitted. Is also applicable. The case where the switching circuit 6 is omitted among these three has been described in the first embodiment. Conversely, in the present embodiment and subsequent embodiments, any one of the switching circuits 4 and 5 may be omitted.

また、スイッチング回路６は、直流母線１１，１２間に印加された直流電圧を、三相電圧ではなく、単相電圧に変換しても良い。例えばスイッチング回路６からスイッチング素子Ｓ６５，Ｓ６６及び外部端子６９を削除した構成によれば、そのような変換を行う電圧型コンバータが得られる。   Further, the switching circuit 6 may convert the DC voltage applied between the DC buses 11 and 12 into a single-phase voltage instead of a three-phase voltage. For example, according to the configuration in which the switching elements S65 and S66 and the external terminal 69 are deleted from the switching circuit 6, a voltage type converter that performs such conversion can be obtained.

冷媒を冷媒導入管１３から導入し、冷媒排出管１４から排出することによって、基板１、引いてはダイオードブリッジ３Ａ（あるいはダイオードブリッジ３Ｂ）、スイッチング回路４，５，６を冷却することができる。例えば当該冷媒として冷凍サイクルに採用される冷媒を用いてもよい。この場合、当該冷媒を圧縮対象とする圧縮機を、第２の交流負荷として採用することもできる。この場合、第２の交流負荷で採用される冷媒を基板１の冷却に利用することができる観点で有利である。   By introducing the refrigerant from the refrigerant introduction pipe 13 and discharging from the refrigerant discharge pipe 14, the substrate 1, and thus the diode bridge 3A (or the diode bridge 3B) and the switching circuits 4, 5, 6 can be cooled. For example, a refrigerant employed in the refrigeration cycle may be used as the refrigerant. In this case, a compressor whose compression target is the refrigerant can be employed as the second AC load. In this case, it is advantageous from the viewpoint that the refrigerant employed in the second AC load can be used for cooling the substrate 1.

第５の実施の形態．
図９はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの構成を示す回路図である。図９に示された構成は、図５に示された構成に対し、基板１にスイッチング回路６及び外部端子６７，６８，６９、並びに冷媒導入管１３及び冷媒排出管１４を追加して搭載して得られる。 Fifth embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 9 is the same as the configuration shown in FIG. 5 except that a switching circuit 6 and external terminals 67, 68, 69, a refrigerant introduction pipe 13 and a refrigerant discharge pipe 14 are additionally mounted on the substrate 1. Obtained.

図１０はこの実施の形態にかかるパワーモジュールの他の構成を示す回路図である。図１０に示された構成は、図６に示された構成に対し、基板１にスイッチング回路６及び外部端子６７，６８，６９、並びに冷媒導入管１３及び冷媒排出管１４を追加して搭載して得られる。   FIG. 10 is a circuit diagram showing another configuration of the power module according to this embodiment. The configuration shown in FIG. 10 is the same as the configuration shown in FIG. 6 except that a switching circuit 6 and external terminals 67, 68, 69, a refrigerant introduction pipe 13 and a refrigerant discharge pipe 14 are additionally mounted on the substrate 1. Obtained.

このように本実施の形態にかかるパワーモジュールによれば、複数のスイッチング回路４，５，６及びスイッチング回路７Ｃ（あるいはスイッチング回路７Ｄ）の各々が共通の直流母線１１，１２で接続された場合における配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減することができる。   As described above, according to the power module according to the present embodiment, the plurality of switching circuits 4, 5, 6 and the switching circuit 7C (or the switching circuit 7D) are respectively connected by the common DC buses 11, 12. By adjusting the inductance of the wiring, noise can be reduced.

本実施の形態においてスイッチング回路４，５の両方が省略されてもよい。この場合、スイッチング回路７Ｃ（あるいはスイッチング回路７Ｄ）とスイッチング回路６とはコンデンサ８０を介して接続された、間接形交流電力変換回路を構成する。   In the present embodiment, both of the switching circuits 4 and 5 may be omitted. In this case, the switching circuit 7C (or the switching circuit 7D) and the switching circuit 6 constitute an indirect AC power conversion circuit connected via a capacitor 80.

なお、この実施の形態及び第４の実施の形態において、冷媒導入管１３及び冷媒排出管１４を省略しても、本願の目的を達成できることは明白である。   In this embodiment and the fourth embodiment, it is obvious that the object of the present application can be achieved even if the refrigerant introduction pipe 13 and the refrigerant discharge pipe 14 are omitted.

＜上位概念の説明＞
上記実施の形態において、スイッチング回路４，５は、基板１の外部に設けられたインダクタ４３，４３と協動して直流／直流変換を行う直流／直流−変換用スイッチング回路として把握できる。 <Explanation of superordinate concept>
In the above embodiment, the switching circuits 4 and 5 can be grasped as DC / DC-conversion switching circuits that perform DC / DC conversion in cooperation with the inductors 43, 43 provided outside the substrate 1.

またスイッチング回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄのいずれもが、交流／直流変換を行う交流／直流−変換用スイッチング回路として把握できる。   Any of the switching circuits 7A, 7B, 7C, and 7D can be grasped as an AC / DC-conversion switching circuit that performs AC / DC conversion.

またスイッチング回路６，７Ｃ，７Ｄのいずれもが、直流／交流変換を行う直流／交流−変換用スイッチング回路として把握できる。   Any of the switching circuits 6, 7C, 7D can be grasped as a DC / AC-conversion switching circuit that performs DC / AC conversion.

従って上記実施の形態のいずれについても、単数もしくは複数の直流／直流−変換用スイッチング回路、単数もしくは複数の交流／直流−変換用スイッチング回路、直流／交流−変換用スイッチング回路のうちの少なくとも二つが基板１に搭載されて設けられる、と把握することができる。   Accordingly, in any of the above embodiments, at least two of one or more DC / DC-conversion switching circuits, one or more AC / DC-conversion switching circuits, and DC / AC-conversion switching circuits are provided. It can be understood that it is mounted on the substrate 1.

そして、基板１に搭載された、直流／直流−変換用スイッチング回路４，５及び／または交流／直流−変換用スイッチング回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは、そのスイッチング素子Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ５２，Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７６のスイッチングによって直流母線１１，１２の間に直流電圧を供給する、と把握することができる。   The DC / DC-conversion switching circuits 4 and 5 and / or the AC / DC-conversion switching circuits 7A, 7B, 7C, and 7D mounted on the substrate 1 have switching elements S41, S42, S52, and S71. , S72, S73, S74, S75, and S76, it can be understood that a DC voltage is supplied between the DC buses 11 and 12.

また基板１に搭載された、直流／交流−変換用スイッチング回路６，７Ｃ，７Ｄはそのスイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６，Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７６のスイッチングによって、直流母線１１，１２の間に直流電圧から単相もしくは三相の交流電圧を生成する、と把握することができる。   The DC / AC-conversion switching circuits 6, 7C and 7D mounted on the substrate 1 are switching elements S61, S62, S63, S64, S65, S66, S71, S72, S73, S74, S75 and S76. Thus, it can be understood that a single-phase or three-phase AC voltage is generated from the DC voltage between the DC buses 11 and 12.

そして上記実施の形態の各効果は、これら複数のスイッチング回路が、いずれも基板１に設けられた共通の直流母線１１，１２で接続された場合における配線のインダクタンスを調整し、以てノイズを低減する、と把握することができる。   Each effect of the above embodiment is that the plurality of switching circuits are adjusted by adjusting the wiring inductance when the common DC buses 11 and 12 provided on the substrate 1 are connected, thereby reducing noise. Can be understood.

＜変形＞
基板１は両面基板であって、複数のスイッチング回路が基板１の異なる面に振り分けて設けられてもよい。 <Deformation>
The substrate 1 is a double-sided substrate, and a plurality of switching circuits may be provided on different surfaces of the substrate 1.

また、スイッチング素子Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ５２，Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６，Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７６にはいわゆるワイドバンドギャップ素子を採用することは、スイッチングの高速化の観点で望ましい。   In addition, adopting so-called wide band gap elements for the switching elements S41, S42, S52, S61, S62, S63, S64, S65, S66, S71, S72, S73, S74, S75, and S76 speeds up switching. From the viewpoint of.

あるいは更に、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３にもバンドギャップ素子を採用してもよい。   Alternatively, band gap elements may be employed for the switches S1, S2, and S3.

１ 基板
３Ａ，３Ｂ ダイオードブリッジ
４，５，６，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ スイッチング回路
１１，１２ 直流母線
４０，５０ 外部端子
４２ 充電電池
４３，５３ インダクタ
５４ 電池
Ｄ５１ ダイオード
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スイッチ
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ５２，Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６，Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７６ スイッチング素子 1 Substrate 3A, 3B Diode bridge 4, 5, 6, 7A, 7B, 7C, 7D Switching circuit 11, 12 DC bus 40, 50 External terminal 42 Rechargeable battery 43, 53 Inductor 54 Battery D51 Diode S1, S2, S3 Switch S41 , S42, S52, S61, S62, S63, S64, S65, S66, S71, S72, S73, S74, S75, S76 switching element

Claims (10)

基板（１）と、いずれも前記基板に設けられた第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）とを備え、
前記第１直流母線（１１）には前記第２直流母線（１２）よりも高い直流電位が供給され、
前記基板の外部に設けられたインダクタ（４３；５３）と協動して直流／直流変換を行う単数もしくは複数の直流／直流−変換用スイッチング回路（４；５）と、交流／直流変換を行う単数の交流／直流−変換用スイッチング回路（７Ｃ；７Ｄ）と、直流／交流変換を行う直流／交流−変換用スイッチング回路（６）とを前記基板において搭載して更に備え、
前記直流／直流−変換用スイッチング回路、前記交流／直流−変換用スイッチング回路及び直流／交流−変換用スイッチング回路のいずれもが、少なくとも一つのスイッチング素子を有し、
前記基板に搭載された、前記直流／直流−変換用スイッチング回路及び前記交流／直流−変換用スイッチング回路は、その前記スイッチング素子のスイッチングによって前記第１直流母線と第２直流母線との間に直流電圧を供給し、
前記基板に搭載された前記直流／交流−変換用スイッチング回路はその前記スイッチング素子のスイッチングによって前記直流電圧から交流電圧を生成するパワーモジュールであって、
前記交流／直流−変換用スイッチング回路は、その入力側と前記スイッチング素子との間にアイランディング防止スイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を前記基板に有し、
前記アイランディング防止スイッチが導通して、前記交流／直流−変換用スイッチング回路の前記入力側を交流負荷に接続するパワーモジュール。 A substrate (1), and a first DC bus (11) and a second DC bus (12) both provided on the substrate,
The first DC bus (11) is supplied with a higher DC potential than the second DC bus (12),
One or a plurality of DC / DC-conversion switching circuits (4; 5) that perform DC / DC conversion in cooperation with an inductor (43; 53) provided outside the substrate, and AC / DC conversion. A single AC / DC-conversion switching circuit ( 7C; 7D) and a DC / AC-conversion switching circuit (6) for performing DC / AC conversion are further mounted on the substrate;
Each of the DC / DC-conversion switching circuit, the AC / DC-conversion switching circuit, and the DC / AC-conversion switching circuit includes at least one switching element,
Mounted on the substrate, the DC / DC - converter switching circuit及beauty before SL AC / DC - conversion switching circuit, between its said first DC bus by a switching of the switching element second DC bus DC voltage is supplied to
The DC / AC-conversion switching circuit mounted on the substrate is a power module that generates an AC voltage from the DC voltage by switching of the switching element ,
The AC / DC - conversion switching circuit includes eye landing prevention switch (S1, S2, S3) to the substrate between the input side and the switching element of that,
Power module for connecting the input side of the conversion switching circuit to an AC load - conducting the eye landing-protect switch, the AC / DC. 第１の前記直流／直流−変換用スイッチング回路（４）は、前記第１直流母線（１１）と前記第２直流母線（１２）との間において互いに直列に接続された一対の前記スイッチング素子（Ｓ４１，Ｓ４２）を有し、
前記第１の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記一対の前記スイッチング素子のいずれもが、自身が非導通であるときにのみ前記第１直流母線から前記第２直流母線へ向かう方向に電流が流れることを阻止する、請求項１記載のパワーモジュール。 The first DC / DC-conversion switching circuit (4) includes a pair of the switching elements (1) connected in series between the first DC bus (11) and the second DC bus (12). S41, S42)
Only when each of the pair of switching elements of the first DC / DC-conversion switching circuit is non-conductive, a current flows in a direction from the first DC bus to the second DC bus. The power module according to claim 1, wherein the power module is prevented from flowing. 前記第１の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記一対の前記スイッチング素子（Ｓ４１，Ｓ４２）同士の接続点に接続される第１外部端子（４０）
を更に備え、
前記一対の前記スイッチング素子は、前記第１直流母線（１１）側に接続される第１スイッチング素子（Ｓ４１）及び前記第２直流母線（１２）側に接続される第２スイッチング素子（Ｓ４２）であり、
前記第１外部端子に対して前記インダクタ（４３）を介して接続される充電電池（４２）からの放電電圧が前記第２スイッチング素子のチョッパ動作によって昇圧されて前記第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）に供給され、
前記第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）に供給される直流電圧が前記第１スイッチング素子のチョッパ動作によって降圧されて前記充電電池に供給される、請求項２記載のパワーモジュール。 A first external terminal (40) connected to a connection point between the pair of switching elements (S41, S42) of the first DC / DC-conversion switching circuit.
Further comprising
The pair of switching elements includes a first switching element (S41) connected to the first DC bus (11) side and a second switching element (S42) connected to the second DC bus (12) side. Yes,
A discharge voltage from a rechargeable battery (42) connected to the first external terminal via the inductor (43) is boosted by a chopper operation of the second switching element, and the first DC bus (11) and Supplied to the second DC bus (12),
The power module according to claim 2, wherein a DC voltage supplied to the first DC bus (11) and the second DC bus (12) is stepped down by a chopper operation of the first switching element and supplied to the rechargeable battery. . 第２の前記直流／直流−変換用スイッチング回路（５）は、前記第１直流母線と前記第２直流母線との間において互いに直列に接続されたダイオード（Ｄ５１）及び前記スイッチング素子（Ｓ５２）を有し、
前記ダイオードの順方向は前記第２直流母線から前記第１直流母線へと向かう方向であり、
前記第２の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記スイッチング素子は、自身が非導通であるときにのみ前記第１直流母線から前記第２直流母線へ向かう方向に電流が流れることを阻止する、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のパワーモジュール。 The second DC / DC-conversion switching circuit (5) includes a diode (D51) and the switching element (S52) connected in series between the first DC bus and the second DC bus. Have
The forward direction of the diode is a direction from the second DC bus to the first DC bus,
The switching element of the second DC / DC-conversion switching circuit prevents a current from flowing in the direction from the first DC bus to the second DC bus only when the switching element itself is non-conductive. The power module according to any one of claims 1 to 3. 前記第２の前記直流／直流−変換用スイッチング回路の前記ダイオード（Ｄ５１）と前記スイッチング素子（Ｓ５２）との接続点に接続される第２外部端子（５０）
を更に備え、
前記第２外部端子に対して前記インダクタ（５３）を介して接続される電池（５４）からの放電電圧が前記スイッチング素子のチョッパ動作によって昇圧されて前記第１直流母線（１１）及び第２直流母線（１２）に供給される、請求項４記載のパワーモジュール。 A second external terminal (50) connected to a connection point between the diode (D51) and the switching element (S52) of the second DC / DC-conversion switching circuit.
Further comprising
The discharge voltage from the battery (54) connected to the second external terminal via the inductor (53) is boosted by the chopper operation of the switching element, and the first DC bus (11) and the second DC The power module according to claim 4, wherein the power module is supplied to a bus bar. 前記交流／直流−変換用スイッチング回路（７Ｃ）は単相交流電圧を直流電圧に変換する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The power module according to any one of claims 1 to 5, wherein the AC / DC-conversion switching circuit (7C) converts a single-phase AC voltage into a DC voltage. 前記交流／直流−変換用スイッチング回路（７Ｄ）は三相交流電圧を直流電圧に変換する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The power module according to any one of claims 1 to 5, wherein the AC / DC-conversion switching circuit (7D) converts a three-phase AC voltage into a DC voltage. 前記直流／交流−変換用スイッチング回路（６）が前記基板（１）に搭載される、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The power module according to any one of claims 1 to 7, wherein the DC / AC-conversion switching circuit (6) is mounted on the substrate (1). 前記直流／直流−変換用スイッチング回路（４；５）の前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体で構成される、請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The power module according to any one of claims 1 to 8, wherein the switching element of the DC / DC-conversion switching circuit (4; 5) is formed of a wide band gap semiconductor. 前記スイッチング素子の全てがワイドバンドギャップ半導体で構成される、請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The power module according to any one of claims 1 to 8, wherein all of the switching elements are formed of a wide band gap semiconductor.
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