JP6707190B2 - 電力変換ユニット - Google Patents
電力変換ユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP6707190B2 JP6707190B2 JP2019515002A JP2019515002A JP6707190B2 JP 6707190 B2 JP6707190 B2 JP 6707190B2 JP 2019515002 A JP2019515002 A JP 2019515002A JP 2019515002 A JP2019515002 A JP 2019515002A JP 6707190 B2 JP6707190 B2 JP 6707190B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- unit
- positive
- phase winding
- negative
- 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.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 42
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 161
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 109
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 30
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 27
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 22
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 9
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 206010014357 Electric shock Diseases 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 2
- 230000000449 premovement Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/50—Reduction of harmonics
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
- H05K1/0203—Cooling of mounted components
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
- H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/40—DC to AC converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
- H02P2201/03—AC-DC converter stage controlled to provide a defined DC link voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/06—Thermal details
- H05K2201/066—Heatsink mounted on the surface of the PCB
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10007—Types of components
- H05K2201/10015—Non-printed capacitor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Description
前記特許文献1による「電力変換用パワーユニット」は、多数の単位コンデンサを並列接続する配線基板の面積が大きく、パワーモジュールとの間の距離が長くなるために、寄生インダクタンスによるノイズ電圧が発生するとともに、多数の単位コンデンサに流れるリップル電流の均等化が行えない問題点がある。前記特許文献2による「電力変換装置」は、高電圧化によってコンデンサの容量と使用個数を削減し、モジュールとコンデンサ間の距離を短縮しているが、耐圧を高めるために各部の絶縁距離を大きくして漏電防止対策を図る必要があるとともに、感電に対する危険性が高くなる問題点がある。
この発明は、感電被害を軽減するために電源電圧を低減した直流電源から、三相交流モータに交流電力を供給する電力変換ユニット、特には、低電圧化に伴う駆動電流の増大と、電源平滑用コンデンサの静電容量の増大に対応して、大型化を抑制することができる電力変換ユニットを提供することである。
(1)構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態1による電力変換ユニットの全体回路ブロック図である図1について、その構成を詳細に説明する。図1において、電力変換ユニット100Aは、直流電源端子台140に設けられた正側電源端子Pと負側電源端子Nを介して直流電源200から給電され、その給電回路には電源スイッチ201が設けられていて、直流電源200は、例えばDC48Vの低電圧系のバッテリである。電力変換ユニット100Aに設けられた第1交流電源端子141は、第1負荷配線401を介して三相交流モータ300の第1三相巻線301に設けられた第1U相端子U1と第1V相端子V1と第1W相端子W1に接続されている。電力変換ユニット100Aに設けられた第2交流電源端子142は、第2負荷配線402を介して三相交流モータ300の第2三相巻線302に設けられた第2U相端子U2と第2V相端子V2と第2W相端子W2に接続されている。
以下、図1から図7のとおり構成されたこの発明の実施の形態1による電力変換ユニット100Aについて、その作用・動作を詳細に説明する。まず、全体回路ブロック図を示す図1において、電源スイッチ201が閉路されると、正側電源端子Pと負側電源端子Nとの間には直流電源200による直流電圧が印加され、回路基板110に搭載されて並列接続された多数の単位コンデンサ113によって平滑化された直流電圧が、正負のバスバーを介してハーフブリッジ回路を構成する単位モジュール90に印加されるとともに、制御回路部130内の定電圧電源部133は所定の安定化電圧を発生してマイクロプロセッサ134が動作を開始する。マイクロプロセッサ134は、単位モジュール90内の上流及び下流の開閉素子を断続制御して、3個の単位モジュールによって疑似正弦波による一組の三相交流電圧を生成し、この三相交流電圧の周波数は目標とするモータ回転速度に比例して可変設定できるようになっている。
以上の説明で明らかなとおりこの発明の実施の形態1による電力変換ユニットは、直流電源200に接続された電源平滑用コンデンサと、第1三相巻線301又は第1三相巻線301と第2三相巻線302とを有する三相交流モータ300の三相巻線に直列接続されて、負荷電流の断続動作を行う複数の単位モジュール90を備えるとともに、前記第1三相巻線301又は前記第1三相巻線301と前記第2三相巻線302には、いずれに対しても一つの三相交流電圧が印加されるか、若しくは、前記第1三相巻線301と前記第2三相巻線302には、所定の位相差を有する2種類の三相交流電圧が印加され、前記三相交流電圧はいずれも同一周波数による可変周波数となる関係に、複数の前記単位モジュール90を開閉制御する制御回路部130とを備えた電力変換ユニット100Aであって、前記電源平滑用コンデンサは、導電性高分子個体アルミ電解コンデンサ又は導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサである複数の単位コンデンサ113を回路基板110によって並列接続したコンデンサ集合体によって構成され、前記回路基板110には、左右方向に延びる複数の正側パターン110pと負側パターン110nとが上下方向に交互に配列されていて、隣接する前記正側パターン110pと負側パターン110nとの間には複数の前記単位コンデンサ113が半田接続されているとともに、最下段の前記正側パターン110pには正側電源端子Pが接続され、最下段の前記負側パターン110nには負側電源端子Nが接続されている。
(1)構成と作用の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態2による電力変換ユニットの全体回路ブロック図である図9について、図1のものとの相違点を中心にして、その構成を詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一又は相当部分を示し、電力変換ユニット100Aは電力変換ユニット100Bとなって、符号末尾の大文字の英字によって実施の形態の区分を示している。図9において、図9のものと図1のものとの主な相違点は、図9における三相交流モータ300は第1三相巻線301と第2三相巻線302を個別に備え、電力変換ユニット100Bは、第1開閉モジュール121Bと第2開閉モジュール122Bを備えている。これに対し、複数の単位コンデンサ113を並列接続して、電源平滑用コンデンサを構成するための回路基板110と、第1開閉モジュール121Bと第2開閉モジュール122Bを構成する6個の単位モジュール90と、制御回路部130とは図1の場合と同様に構成されている。但し、第1開閉モジュール121Bの接続相順序がU1、V1、W1であるのに対し、第2開閉モジュール122Bの接続相順序はV2、W2、U2となっていて、1相分のずれが設けられている。
以上の説明で明らかなとおりこの発明の実施の形態2による電力変換ユニットは、直流電源200に接続された電源平滑用コンデンサと、第1三相巻線301又は第1三相巻線301と第2三相巻線302とを有する三相交流モータ300の三相巻線に直列接続されて、負荷電流の断続動作を行う複数の単位モジュール90を備えるとともに、前記第1三相巻線301又は前記第1三相巻線301と前記第2三相巻線302には、いずれに対しても一つの三相交流電圧が印加されるか、若しくは、前記第1三相巻線301と前記第2三相巻線302には、所定の位相差を有する2種類の三相交流電圧が印加され、前記三相交流電圧はいずれも同一周波数による可変周波数となる関係に、複数の前記単位モジュール90を開閉制御する制御回路部130とを備えた電力変換ユニット100Bであって、前記電源平滑用コンデンサは、導電性高分子個体アルミ電解コンデンサ又は導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサである複数の単位コンデンサ113を回路基板110によって並列接続したコンデンサ集合体によって構成され、前記回路基板110には、左右方向に延びる複数の正側パターン110pと負側パターン110nとが上下方向に交互に配列されていて、隣接する前記正側パターン110pと負側パターン110nとの間には複数の前記単位コンデンサ113が半田接続されているとともに、最下段の前記正側パターン110pには正側電源端子Pが接続され、最下段の前記負側パターン110nには負側電源端子Nが接続されている。
Claims (8)
- 直流電源に接続された電源平滑用コンデンサと、第1三相巻線又は第1三相巻線と第2三相巻線とを有する三相交流モータの三相巻線に直列接続されて、負荷電流の断続動作を行う複数の単位モジュールを備えるとともに、
前記第1三相巻線又は前記第1三相巻線と前記第2三相巻線には、いずれに対しても一つの三相交流電圧が印加されるか、若しくは、前記第1三相巻線と前記第2三相巻線には、所定の位相差を有する2種類の三相交流電圧が印加され、前記三相交流電圧はいずれも同一周波数による可変周波数となる関係に、複数の前記単位モジュールを開閉制御する制御回路部とを備えた電力変換ユニットであって、
前記電源平滑用コンデンサは、導電性高分子個体アルミ電解コンデンサ又は導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサである複数の単位コンデンサを回路基板によって並列接続したコンデンサ集合体によって構成され、
前記回路基板には、左右方向に延びる複数の正側パターンと負側パターンとが上下方向に交互に配列されていて、隣接する前記正側パターンと負側パターンとの間には複数の前記単位コンデンサが半田接続されているとともに、最下段の前記正側パターンには正側電源端子が接続され、最下段の前記負側パターンには負側電源端子が接続されており、
複数の前記正側パターンの左端及び右端とは、銅又は銅合金製の第1及び第2正側バスバーによって相互に連結され、
複数の前記負側パターンの左端及び右端とは、銅又は銅合金製の第1及び第2負側バスバーによって相互に連結され、
前記第1正側バスバーと前記第1負側バスバーは並行して上下方向に延びて、第1開閉モジュールを構成する3個の単位モジュールの正側電極端子と負側電極端子とがそれぞれ接続されるとともに、前記3個の単位モジューに設けられた交流電極端子は前記第1三相巻線に接続され、
前記第2正側バスバーと前記第2負側バスバーは並行して上下方向に延びて、前記第2三相巻線を有する場合に、第2開閉モジュールを構成する3個の前記単位モジュールの前記正側電極端子と前記負側電極端子とがそれぞれ接続されるとともに、前記3個の単位モジュールに設けられた前記交流電極端子は、前記第2三相巻線に接続されている
電力変換ユニット。 - 前記回路基板の前記正側パターンと、隣接する前記負側パターンとの間には3〜5個の前記単位コンデンサが並列接続されたコンデンサ列が構成され、
前記コンデンサ列は、上中下の3段階で配置された前記単位モジュールの左又は右側部に各2列分で合計6列分が隣接配置されるとともに、
上段と中段の前記単位モジュールの中間部と、下段と中段の前記単位モジュールの中間部とにも、それぞれ1列分のコンデンサ列が中間配置され、
更に、最上段のコンデンサ列の上部と、最下段のコンデンサ列の下部にはそれぞれ1列分が外側配置されて、合計で10列のコンデンサ列を構成している
請求項1に記載の電力変換ユニット。 - 前記回路基板は、その表面に前記複数の正側パターンと負側パターンとなる表面導電層が貼り付けられた絶縁基板であり、
前記絶縁基板の裏面には、銅又は銅合金製の伝熱保持板が貼付けられている
請求項1又は請求項2に記載の電力変換ユニット。 - 前記単位モジュールは、前記正側電極端子に接続された第1及び第2上流開閉素子の少なくとも一方と、前記負側電極端子に接続された第1及び第2下流開閉素子の少なくとも一方と、前記第1及び第2上流開閉素子に対する上流ゲート駆動端子と、前記第1及び第2下流開閉素子に対する下流ゲート駆動端子と、前記第1及び第2上流開閉素子と前記第1及び第2下流開閉素子との接続点に設けられた前記交流電極端子とを備えた方形体形状のハーフブリッジ回路を構成し、
前記正側電極端子と前記負側電極端子とは、方形体の一対の一辺に偏在配置され、前記交流電極端子は、前記方形体の一対の他辺の対角位置に偏在配置され、
前記上流ゲート駆動端子と前記下流ゲート駆動端子とは、前記方形体の一対の一辺と他辺において、前記正側電極端子と前記負側電極端子であるか、又は前記交流電極端子と並べて配置されている
請求項1又は請求項2に記載の電力変換ユニット。 - 前記第1及び第2正側バスバーは、前記回路基板の正側パターンの左端及び右端に半田付けされる複数の半田端子部と、上下に延びる1本のバスバー本体と、複数の接続接近部と正側の溶接接続部とが順次直交折曲されて構成されていて、
前記正側の溶接接続部は、前記回路基板と直交する平面部を構成して、前記単位モジュールの前記正側電源端子と当接する溶接接合面を構成し、
前記第1及び第2負側バスバーは、前記回路基板の負側パターンの左端及び右端に半田付けされる複数の半田端子部と、上下に延びる1本のバスバー本体と、複数の接続接近部と負側の溶接接続部とが順次直交折曲されて構成されていて、
前記負側の溶接接続部は、前記回路基板と直交する平面部を構成して、前記単位モジュールの前記負側電極端子と当接する溶接接合面を構成する
請求項1又は請求項4に記載の電力変換ユニット。 - 前記三相交流モータが前記第1三相巻線と前記第2三相巻線を有し、この第1三相巻線と第2三相巻線に対して、相互の位相差αがゼロであるか、又は所定の位相差αを有する一対の三相交流電圧が印加されるものにおいて、
前記回路基板の左側に配置されて、前記第1三相巻線に給電するための前記第1開閉モジュールを構成する3個の前記単位モジュールの接続順序と、
前記回路基板の右側に配置されて、前記第2三相巻線に給電するための前記第2開閉モジュールを構成する3個の前記単位モジュールの接続順序とは、1相分のずれがある交叉接続が行われている
請求項1又は請求項2又は請求項4に記載の電力変換ユニット。 - 前記三相交流モータが前記第1三相巻線と前記第2三相巻線を有し、この第1三相巻線と第2三相巻線に対して、前記交叉接続が行われているものにおいて、左右一対の前記単位モジュール間の位相差は120+30度となっている
請求項6に記載の電力変換ユニット。 - 前記直流電源は、電気自動車用の車載バッテリであり、この車載バッテリはDC48V系の低電圧バッテリとなっているとともに、前記三相交流モータは車両の走行駆動用のモータとなっており、
前記単位モジュールは、前記正側電極端子に接続された電界効果型トランジスタである第1及び第2上流開閉素子の少なくとも一方と、前記負側電極端子に接続された電界効果型トランジスタである第1及び第2下流開閉素子の少なくとも一方と、前記第1及び第2上流開閉素子に対する上流ゲート駆動端子と、前記第1及び第2下流開閉素子に対する下流ゲート駆動端子と、前記第1及び第2上流開閉素子と前記第1及び第2下流開閉素子との接続点に設けられた前記交流電極端子ACを備えていて、
前記制御回路部は、前記直流電源の電源電圧を降圧して安定化制御電圧を生成する定電圧電源部と、この定電圧電源部から給電されて動作するマイクロプロセッサを包含し、前記マイクロプロセッサは、前記第1開閉モジュール又は前記第1開閉モジュールと前記第2開閉モジュールを開閉制御して、前記第1三相巻線又は前記第1三相巻線と前記第2三相巻線を有する三相交流モータのそれぞれの巻線に対し、三相交流電圧を供給するゲート信号を発生するとともに、車両の惰性運転又は降坂運転時には前記三相交流モータの発電電圧によって車載バッテリの回生充電制御又は発電制動制御を行うものであり、
前記複数の単位モジュールと、前記回路基板とは冷却水路を有する冷却板に伝熱搭載されており、この伝熱搭載面の反対側には前記制御回路部を構成する制御基板が配置されて、前記複数の単位モジュールに対する第1又は第1及び第2ゲート信号を送出する前記上流ゲート駆動端子及び前記下流ゲート駆動端子が接続されている
請求項1又は請求項2又は請求項4又は請求項6に記載の電力変換ユニット。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/016830 WO2018198290A1 (ja) | 2017-04-27 | 2017-04-27 | 電力変換ユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018198290A1 JPWO2018198290A1 (ja) | 2019-11-07 |
JP6707190B2 true JP6707190B2 (ja) | 2020-06-10 |
Family
ID=63918137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019515002A Active JP6707190B2 (ja) | 2017-04-27 | 2017-04-27 | 電力変換ユニット |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11088649B2 (ja) |
JP (1) | JP6707190B2 (ja) |
CN (1) | CN110574275B (ja) |
DE (1) | DE112017007484T5 (ja) |
WO (1) | WO2018198290A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6504622B2 (ja) * | 2017-06-14 | 2019-04-24 | 三菱電機株式会社 | 開閉モジュール用のコンデンサ基板ユニット、開閉モジュール、およびモータ駆動装置 |
DE102018111619A1 (de) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Gehäuse für einen Inverter mit Kühlsystem für einen Elektroantrieb |
CN112689949A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-04-20 | 富士电机株式会社 | 电力转换装置 |
JP7353915B2 (ja) | 2019-10-23 | 2023-10-02 | キヤノン株式会社 | 照明装置 |
JP7090772B1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-06-24 | 三菱電機株式会社 | 電力変換制御装置 |
US20230016672A1 (en) * | 2021-07-08 | 2023-01-19 | Cornell-Dubilier Electronics, Inc. | Capacitor assembly |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2929694B2 (ja) * | 1990-10-02 | 1999-08-03 | 富士電機株式会社 | 三相多重電圧形pwmインバータ |
JP2809026B2 (ja) * | 1992-09-30 | 1998-10-08 | 三菱電機株式会社 | インバ−タ装置およびインバ−タ装置の使用方法 |
JP2001352767A (ja) | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Toshiba Corp | 電力変換器用パワーユニット |
JP3392832B2 (ja) * | 2001-04-20 | 2003-03-31 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
JP3526291B2 (ja) * | 2001-04-25 | 2004-05-10 | 三菱電機株式会社 | コンデンサモジュールおよびそれを用いた半導体装置 |
JP4314513B2 (ja) * | 2003-06-18 | 2009-08-19 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | インバータノイズ除去装置 |
US8031479B2 (en) * | 2008-03-04 | 2011-10-04 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Power converter apparatus |
JP4597202B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2010-12-15 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP5407275B2 (ja) | 2008-10-27 | 2014-02-05 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
JP4929299B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2012-05-09 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP2010259185A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Panasonic Corp | 燃料電池の電力変換装置 |
US8279620B2 (en) * | 2009-09-21 | 2012-10-02 | GM Global Technology Operations LLC | Low inductance power electronics assembly |
JP5567381B2 (ja) * | 2010-04-27 | 2014-08-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
JP5351907B2 (ja) * | 2011-01-13 | 2013-11-27 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 半導体装置 |
JP5796257B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2015-10-21 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | インバータ装置 |
JP5733326B2 (ja) * | 2013-02-21 | 2015-06-10 | 株式会社安川電機 | 電流形インバータ装置 |
JP2014207737A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
JP5863705B2 (ja) * | 2013-05-22 | 2016-02-17 | アオイ電子株式会社 | 静電トランス |
JP5768839B2 (ja) * | 2013-06-18 | 2015-08-26 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
US9542023B2 (en) * | 2013-08-07 | 2017-01-10 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing using matrix electrodes driven by routing traces disposed in a source line layer |
JP6179480B2 (ja) * | 2013-09-20 | 2017-08-16 | 株式会社村田製作所 | コンデンサ素子の製造方法および製造装置 |
CN104143547B (zh) * | 2014-07-25 | 2016-08-24 | 西安交通大学 | 一种并联电容中间布局的低寄生电感GaN 功率集成模块 |
EP3093974B1 (en) * | 2014-08-26 | 2019-02-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Three-level power conversion device |
JP6294195B2 (ja) * | 2014-09-09 | 2018-03-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電力変換装置 |
CN105007020A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-28 | 无锡新洁能股份有限公司 | 采用功率模块的电机控制器 |
-
2017
- 2017-04-27 DE DE112017007484.3T patent/DE112017007484T5/de active Pending
- 2017-04-27 WO PCT/JP2017/016830 patent/WO2018198290A1/ja active Application Filing
- 2017-04-27 US US16/606,919 patent/US11088649B2/en active Active
- 2017-04-27 CN CN201780089864.7A patent/CN110574275B/zh active Active
- 2017-04-27 JP JP2019515002A patent/JP6707190B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018198290A1 (ja) | 2018-11-01 |
US20200195189A1 (en) | 2020-06-18 |
JPWO2018198290A1 (ja) | 2019-11-07 |
CN110574275B (zh) | 2021-04-30 |
US11088649B2 (en) | 2021-08-10 |
CN110574275A (zh) | 2019-12-13 |
DE112017007484T5 (de) | 2020-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6707190B2 (ja) | 電力変換ユニット | |
CN101960706B (zh) | 半导体装置及使用半导体装置的电力变换装置 | |
JP5244876B2 (ja) | 電力変換装置および電動車両 | |
CN101946395B (zh) | 功率模块、电力转换装置以及电动车辆 | |
US8213179B2 (en) | Semiconductor element cooling structure | |
CN106043325B (zh) | 逆变器驱动系统、汇流条及组件 | |
JP5488638B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5132175B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US9621100B2 (en) | Vehicular AC electric generator | |
JP6677346B2 (ja) | インバータユニット | |
US11290025B2 (en) | Power converter | |
JP2015136223A (ja) | 電力変換器 | |
JP2005176555A (ja) | 電力変換装置 | |
JP5557891B2 (ja) | 三相電力変換装置 | |
JP4957842B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US10305389B2 (en) | Capacitor substrate unit for opening/closing module | |
JP2009106098A (ja) | 電力変換システム | |
JP2013038848A (ja) | 半導体装置 | |
JP2005192328A (ja) | 半導体装置 | |
CN110391755B (zh) | 电路基板 | |
JP2014212193A (ja) | 半導体モジュールの積層型冷却装置 | |
JP2013140889A (ja) | パワーモジュール | |
JP6638173B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2016096620A (ja) | 電動機制御装置 | |
JP6754387B2 (ja) | 電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190515 |
|
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: 20200421 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200519 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6707190 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |