JP7263891B2 - power converter - Google Patents

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Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、平滑コンデンサとインバータ部とを備える電力変換装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power converter, and more particularly to a power converter including a smoothing capacitor and an inverter section.

従来、平滑コンデンサとインバータ部とを備える電力変換装置が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device including a smoothing capacitor and an inverter section has been disclosed (see Patent Document 1, for example).

上記特許文献1には、直流電源部(交流電源およびコンバータ部)と、平滑部(平滑コンデンサ)と、インバータ部と、出力部と、を備えた誘導加熱用電源装置(電力変換装置)が記載されている。上記特許文献1に記載の誘導加熱用電源装置では、直流電源部は、商用の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、平滑部は、直流電源部から出力される直流電力の脈流を平滑する。また、インバータ部は、平滑部による平滑後の直流電力を高周波の交流電力に逆変換する。また、出力部は、インバータ部によって変換された交流電力を加熱コイルに出力する。 Patent Document 1 describes a power supply device for induction heating (power conversion device) including a DC power supply unit (AC power supply and converter unit), a smoothing unit (smoothing capacitor), an inverter unit, and an output unit. It is In the power supply device for induction heating described in Patent Document 1, the DC power supply section converts AC power supplied from a commercial AC power supply into DC power. Also, the smoothing section smoothes the pulsating current of the DC power output from the DC power supply section. Further, the inverter section inversely converts the DC power smoothed by the smoothing section into high-frequency AC power. Moreover, an output part outputs the alternating current power converted by the inverter part to a heating coil.

上記特許文献1に記載の誘導加熱用電源装置では、インバータ部は、2つのパワー半導体素子が直列に接続されたアームを複数有するブリッジ回路を2つ含む。そして、2つのブリッジ回路は、出力部側が加熱コイルに対して並列に接続されている。これにより、加熱コイルへの電力供給が2つのブリッジ回路に分散されている。すなわち、上記特許文献1に記載の誘導加熱用電源装置では、インバータ部は、ブリッジ回路の出力側において、互いに並列に接続されるように複数(2つ)設けられている。 In the power supply device for induction heating described in Patent Document 1, the inverter section includes two bridge circuits each having a plurality of arms in which two power semiconductor elements are connected in series. The output side of the two bridge circuits is connected in parallel to the heating coil. This distributes the power supply to the heating coils over two bridge circuits. That is, in the power supply device for induction heating described in Patent Document 1, a plurality (two) of inverter units are provided on the output side of the bridge circuit so as to be connected in parallel with each other.

特開2017-118693号公報JP 2017-118693 A

ここで、上記特許文献1に記載のような従来の電力変換装置において、供給可能な電力を大容量化するために、互いに並列に接続されるインバータ部の並列数を増やして、供給する電流を増加させる方法が考えられる。しかしながら、電流を増加させた場合、並列したインバータ部の各々の電流が合流する部分において、電流を増加した分だけ導体を太くする必要があるので、装置が大型化する。また、抵抗(導体)において熱エネルギーとして失われる熱損失は、電流の大きさに依存するので、電流が増加した場合、送電経路におけるエネルギー損失(送電ロス)が大きくなる。このため、上記特許文献1に記載のような従来の電力変換装置において、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化したいという要望がある。 Here, in the conventional power conversion device as described in Patent Document 1, in order to increase the capacity of power that can be supplied, the number of inverter units connected in parallel is increased to increase the current to be supplied. A method of increasing is conceivable. However, when the current is increased, it is necessary to thicken the conductor at the portion where the currents of the inverter sections connected in parallel are joined, so that the size of the apparatus is increased. In addition, since the heat loss that is lost as heat energy in the resistance (conductor) depends on the magnitude of the current, when the current increases, the energy loss (transmission loss) in the power transmission path increases. Therefore, in the conventional power conversion device as described in Patent Document 1, there is a demand to increase the capacity of power that can be supplied while suppressing the increase in size of the device and the increase in power transmission loss.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することが可能な電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to increase the capacity of power that can be supplied while suppressing the increase in the size of the device and the increase in power transmission loss. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、交流電圧を整流する整流回路の出力側に接続される平滑コンデンサと、複数の半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチング素子部を含み、半導体スイッチング素子のスイッチングにより、平滑コンデンサに平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、を備え、平滑コンデンサとインバータ部とからなる回路ユニットは、インバータ部の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられており、複数の回路ユニットは、各々、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間を接続するユニット内接続部を含み、互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された複数の回路ユニットの、各々のユニット内接続部は、互いに、第1方向と直交するとともに、互いに直列に接続され第1方向に並ぶように配置された複数の回路ユニット同士の間の中央の中央面に対して略対称となるように構成されているIn order to achieve the above object, a power converter according to one aspect of the present invention includes a smoothing capacitor connected to the output side of a rectifier circuit that rectifies an AC voltage, and a semiconductor switching element section having a plurality of semiconductor switching elements. and an inverter circuit that converts the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor into an AC voltage by switching the semiconductor switching element, and the circuit unit composed of the smoothing capacitor and the inverter section is connected in series with each other on the output side of the inverter section. Each of the plurality of circuit units includes an intra-unit connection portion that connects between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element portion, and is connected in series with each other in the first direction Intra-unit connection portions of the plurality of circuit units arranged so as to line up are mutually orthogonal to the first direction, and are connected in series to each other and arranged so as to line up in the first direction are configured to be substantially symmetrical about a central plane between them .

この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、平滑コンデンサとインバータ部とからなる回路ユニットが、インバータ部の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられている。これにより、接続された複数のインバータ部全体の電圧が、直列に接続された複数のインバータ部の各々の電圧の合計となるので、インバータ部に流れる電流を増加させることなく、電力変換装置から出力される電圧を大きくする(高電圧化する)ことができる。そして、インバータ部に流れる電流を増加させないので、複数のインバータ部が並列に接続された場合のように導体を太くする(装置を大型化する)必要がない。また、抵抗(導体)において熱エネルギーとして失われる熱損失は、電圧の大きさには依存しないので、インバータ部全体の電圧が大きくなった場合でも、エネルギー損失(送電ロス)が大きくならない。これらの結果、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することができる。 In the power converter according to one aspect of the present invention, as described above, a plurality of circuit units each including a smoothing capacitor and an inverter section are provided so as to be connected in series with each other on the output side of the inverter section. As a result, the voltage across the plurality of connected inverter units is the sum of the voltages of the plurality of inverter units connected in series. The applied voltage can be increased (higher voltage). Further, since the current flowing through the inverter section is not increased, there is no need to thicken the conductor (enlarge the device) as in the case where a plurality of inverter sections are connected in parallel. Moreover, the heat loss that is lost as heat energy in the resistance (conductor) does not depend on the magnitude of the voltage, so even if the voltage of the entire inverter section increases, the energy loss (power transmission loss) does not increase. As a result, it is possible to increase the capacity of power that can be supplied while suppressing an increase in the size of the device and an increase in power transmission loss.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された複数の回路ユニットの各々のユニット内接続部は、互いに、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるように構成されている。ここで、半導体スイッチング素子のスイッチングが行われるインバータ部では、スイッチング素子のON/OFFの際に、サージ電圧(瞬間的に定常状態を超えて発生する大波電圧)が発生する場合がある。また、直列に接続されたインバータ部の各々において、互いに大きさが異なるサージ電圧が発生した場合、直列に接続されたインバータ部同士の間で、意図しない循環電流が流れる場合がある。すなわち、直列に接続されたインバータ部の各々において、サージ電圧が互いに等しい場合と比較して、サージ電圧に起因する装置の破損や誤動作等の装置の不具合が発生する。なお、サージ電圧は、回路に流れる電流、および、回路におけるインダクタンスに依存している。そこで、上記のように構成することによって、複数の回路ユニットの間で、互いに、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるので、複数の回路ユニットの間で、サージ電圧の差異が大きくなるのを抑制することができる。その結果、直列に接続されたインバータ部の各々において、サージ電圧に起因する装置の不具合が発生するのを抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the intra-unit connection portions of the plurality of circuit units connected in series and arranged in the first direction each include a smoothing capacitor and a semiconductor It is configured such that the inductance with the switching element section is substantially equal. Here, in the inverter section where switching of the semiconductor switching element is performed, a surge voltage (a large wave voltage instantaneously generated exceeding the steady state) may be generated when the switching element is turned ON/OFF. Further, when surge voltages of different magnitudes are generated in each of the inverter units connected in series, an unintended circulating current may flow between the inverter units connected in series. That is, in each of the inverter units connected in series, malfunctions of the device such as damage or malfunction of the device due to the surge voltage occur as compared with the case where the surge voltages are equal to each other. Note that the surge voltage depends on the current flowing through the circuit and the inductance in the circuit. Therefore, by configuring as described above, the inductance between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element section becomes substantially equal among the plurality of circuit units, so that the surge voltage is reduced among the plurality of circuit units. It is possible to suppress the difference from becoming large. As a result, in each of the inverter units connected in series, it is possible to suppress the occurrence of malfunction of the device due to the surge voltage.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、回路ユニットは、互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された第1回路ユニットおよび第2回路ユニットを含み、第1回路ユニット内の構造および第2回路ユニット内の構造は、互いに、第1方向と直交するとともに第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間の中央の中央面に対して略対称となるように構成されている。このように構成すれば、第1回路ユニットのユニット内接続部と、第2回路ユニットのユニット内接続部とが、互いに、略同一の形状となるので、第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間で、互いに、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるような構成を容易に実現することができる。また、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々において、ユニット内接続部以外の部材も、略同一の形状となるので、直列に接続された第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間で、互いに流れる電流が、電気的にアンバランスになるのを抑制することができる。 In the power converter according to the above aspect, the circuit unit preferably includes a first circuit unit and a second circuit unit connected in series to each other and arranged side by side in the first direction, and the first circuit unit The structure inside and the structure inside the second circuit unit are configured to be mutually orthogonal to the first direction and substantially symmetrical with respect to a center plane between the first circuit unit and the second circuit unit. ing. With this configuration, the in-unit connection portion of the first circuit unit and the in-unit connection portion of the second circuit unit have substantially the same shape. It is possible to easily realize a configuration in which the inductances between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element portion are approximately equal to each other. In addition, in each of the first circuit unit and the second circuit unit, the members other than the intra-unit connection portion also have substantially the same shape, so that the first circuit unit and the second circuit unit connected in series have the same shape. , the currents that flow with each other can be suppressed from being electrically unbalanced.

上記第1回路ユニットおよび第2回路ユニットが互いに第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間の中央の中央面に対して略対称となる構成において、好ましくは、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々の平滑コンデンサは、平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面を含む略直方体形状を有し、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々の半導体スイッチング素子部は、端子配置面に交差する側面に沿うように配置されており、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットは、第1回路ユニットの端子配置面と第2回路ユニットの端子配置面とが対向するように配置されている。このように構成すれば、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットが、第1回路ユニットの端子配置面と第2回路ユニットの端子配置面とが対向するように配置されるので、第1回路ユニットの端子配置面に配置される平滑コンデンサの端子に接続されるユニット内接続部と、第2回路ユニットの端子配置面に配置される平滑コンデンサの端子に接続されるユニット内接続部とを、比較的近くに配置することができる。したがって、たとえば、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスを低減するために、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々において、ユニット内接続部における平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間の距離を小さくした場合、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部と、第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部とを比較的近くに配置することができる。その場合、第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間を接続する際の接続距離が大きくなるのを抑制することができるので、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスを低減するとともに、ユニット間を接続する部材におけるインダクタンスも低減することができる。また、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々において、半導体スイッチング素子部を、平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面に交差する側面(端子配置面とは異なる面)に沿うように配置することによって、半導体スイッチング素子部が、平滑コンデンサの端子が配置される面(端子配置面)に沿って配置される場合と比較して、略直方体形状を有する平滑コンデンサの周囲の空間を、部材を配置するために効果的に用いることができる。 In a configuration in which the first circuit unit and the second circuit unit are substantially symmetrical with respect to a center plane between the first circuit unit and the second circuit unit, preferably the first circuit unit and the second circuit Each smoothing capacitor of the unit has a substantially rectangular parallelepiped shape including a terminal arrangement surface on which terminals of the smoothing capacitor are arranged, and semiconductor switching element portions of each of the first circuit unit and the second circuit unit are arranged on the terminal arrangement surface. The first circuit unit and the second circuit unit are arranged along the intersecting side surfaces so that the terminal arrangement surface of the first circuit unit faces the terminal arrangement surface of the second circuit unit. . With this configuration, the first circuit unit and the second circuit unit are arranged such that the terminal arrangement surface of the first circuit unit and the terminal arrangement surface of the second circuit unit face each other. Compare the in-unit connections connected to the terminals of the smoothing capacitor arranged on the terminal arrangement surface of the second circuit unit with the in-unit connections connected to the terminals of the smoothing capacitor arranged on the terminal arrangement surface of the second circuit unit can be placed close to the target. Therefore, for example, in order to reduce the inductance between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element section, in each of the first circuit unit and the second circuit unit, a If the distance is reduced, the semiconductor switching element section of the first circuit unit and the semiconductor switching element section of the second circuit unit can be arranged relatively close to each other. In this case, it is possible to suppress an increase in the connection distance when connecting the first circuit unit and the second circuit unit, thereby reducing the inductance between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element. , the inductance in the member connecting the units can also be reduced. Further, in each of the first circuit unit and the second circuit unit, the semiconductor switching element portion is arranged along a side surface (surface different from the terminal arrangement surface) intersecting the terminal arrangement surface on which the terminals of the smoothing capacitor are arranged. By doing so, the space around the smoothing capacitor having a substantially rectangular parallelepiped shape can be reduced to a member, compared to the case where the semiconductor switching element portion is arranged along the surface on which the terminals of the smoothing capacitor are arranged (terminal arrangement surface). can be effectively used to place

この場合、好ましくは、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部と第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部とを接続するユニット間接続部をさらに備え、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部は、上記側面において、第1方向と直交する第2方向に並ぶように複数設けられており、第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部は、第1回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々と対応するように、上記側面において、第1方向と直交する第2方向に並ぶように複数設けられている。このように構成すれば、第1回路ユニットに設けられる複数の半導体スイッチング素子部と、第2回路ユニットに設けられる複数の半導体スイッチング素子部とが、互いに対応するように、ともに第2方向に並ぶように配置されるので、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部と第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部とを接続するユニット間接続部の形状を簡素化することができる。 In this case, preferably, an inter-unit connection section for connecting the semiconductor switching element section of the first circuit unit and the semiconductor switching element section of the second circuit unit is further provided, and the semiconductor switching element section of the first circuit unit , a plurality of semiconductor switching element sections are provided so as to be aligned in a second direction orthogonal to the first direction, and the semiconductor switching element sections of the second circuit unit correspond to each of the plurality of semiconductor switching element sections of the first circuit unit. , a plurality of the side surfaces are provided so as to be aligned in a second direction orthogonal to the first direction. With this configuration, the plurality of semiconductor switching element sections provided in the first circuit unit and the plurality of semiconductor switching element sections provided in the second circuit unit are aligned in the second direction so as to correspond to each other. , it is possible to simplify the shape of the inter-unit connecting portion that connects the semiconductor switching element portion of the first circuit unit and the semiconductor switching element portion of the second circuit unit.

上記ユニット間接続部を備える構成において、好ましくは、ユニット間接続部は、切り欠きおよび貫通穴の少なくともいずれか一方を含む。このように構成すれば、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々からの電流経路の長さの差異を小さくするように、切り欠きおよび貫通穴の少なくともいずれか一方によって、調整することができる。その結果、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々から流れる電流の電気的なアンバランスが大きくなるのを抑制することができる。 In the configuration including the inter-unit connecting portion, the inter-unit connecting portion preferably includes at least one of a notch and a through hole. With this configuration, at least one of the notch and the through hole can be used to adjust the difference in the length of the current path from each of the plurality of semiconductor switching element portions of the circuit unit to be small. . As a result, it is possible to suppress an increase in the electrical imbalance of currents flowing from each of the plurality of semiconductor switching element portions of the circuit unit.

上記ユニット間接続部を備える構成において、好ましくは、ユニット間接続部は、第1方向に沿うとともにユニット間接続部の第2方向における中央線に対して、略対称となる形状を有する。このように構成すれば、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々からの電流経路の長さが、中央線を中心として第2方向における一方側と他方側とで略等しくなるので、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々から流れる電流の電気的なアンバランスが大きくなるのを抑制することができる。 In the configuration including the inter-unit connecting portion, preferably, the inter-unit connecting portion has a shape along the first direction and substantially symmetrical with respect to a center line of the inter-unit connecting portion in the second direction. With this configuration, the length of the current path from each of the plurality of semiconductor switching element portions of the circuit unit becomes substantially equal on the one side and the other side in the second direction centering on the center line. It is possible to suppress an increase in the electrical imbalance of the currents flowing from each of the plurality of semiconductor switching element portions.

上記ユニット間接続部を備える構成において、好ましくは、ユニット間接続部は、第1回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、第2方向に沿って延びるように設けられた第1部分と、第2回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、第2方向に沿って延びるように設けられた第2部分と、第1部分と第2部分とを接続するように、第1方向に延びるように第1部分および第2部分とは別体で設けられた第3部分と、を含む。このように構成すれば、第3部分が、第1回路ユニットに設けられる第1部分および第2回路ユニットに第2部分とは別体で設けられるので、第1部分および第2部分を、各々、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットに接続した各々のユニットとするとともに、第3部分を、ユニット同士を接続する接続部分として扱うことによって、装置の組み立てやメンテナンスの際の作業性を向上させることができる。 In the configuration including the inter-unit connecting portion, preferably, the inter-unit connecting portion is provided at a position corresponding to the plurality of semiconductor switching element portions of the first circuit unit so as to extend along the second direction. a second portion extending in the second direction at positions corresponding to the plurality of semiconductor switching element portions of the second circuit unit; and the first portion and the second portion. , and a third portion provided separately from the first portion and the second portion so as to extend in the first direction. With this configuration, the third portion is provided separately from the first portion provided in the first circuit unit and the second portion in the second circuit unit. , are connected to the first circuit unit and the second circuit unit, and the third part is treated as a connecting part for connecting the units, thereby improving workability during assembly and maintenance of the device. be able to.

本発明によれば、上記のように、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to increase the capacity of power that can be supplied while suppressing an increase in the size of the device and an increase in power transmission loss.

本発明の一実施形態による電力変換装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a power converter according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態による電力変換装置の構造の概略を示した斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the perspective view which showed the outline of the structure of the power converter by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による電力変換装置のスタックの斜視図である。1 is a perspective view of a stack of power converters according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態による電力変換装置のスタックの分解斜視図(1)である。1 is an exploded perspective view (1) of a stack of power converters according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態による電力変換装置の断面図(側面図)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing (side view) of the power converter device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による電力変換装置の分解斜視図(2)である。FIG. 2 is an exploded perspective view (2) of the power converter according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態による電力変換装置のスタック間の配置を説明するための正面図である。FIG. 2 is a front view for explaining an arrangement between stacks of power converters according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態による電力変換装置のスタック間の配置を説明するための側面図である。FIG. 2 is a side view for explaining the arrangement between stacks of power converters according to an embodiment of the present invention;

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1~図8を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。電力変換装置100は、誘導加熱により金属の溶解を行う溶解炉に用いられる誘導加熱装置200用の電力変換装置100である。電力変換装置100は、半導体スイッチング素子31を用いて、交流電源300から交流を生成するように構成されている。 A configuration of a power converter 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. The power conversion device 100 is for an induction heating device 200 used in a melting furnace that melts metal by induction heating. The power converter 100 is configured to generate alternating current from an alternating current power supply 300 using a semiconductor switching element 31 .

(電力変換装置の回路構成)
まず、図1を参照して、電力変換装置100の回路構成について説明する。
(Circuit configuration of power converter)
First, the circuit configuration of the power converter 100 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、電力変換装置100は、複数の整流回路10(整流回路10a~10d)と、複数の平滑コンデンサ20(平滑コンデンサ20a~20d)と、複数のインバータ部30(インバータ部30a~30d)と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the power conversion device 100 includes a plurality of rectifier circuits 10 (rectifier circuits 10a to 10d), a plurality of smoothing capacitors 20 (smoothing capacitors 20a to 20d), a plurality of inverter units 30 (inverter unit 30a ~30d).

整流回路10は、交流電源300から入力される交流電圧を、直流電圧に変換する。整流回路10は、1つの交流電源300に対して複数(2つ)設けられている。すなわち、交流電源301(変圧器301)に対して、整流回路10aおよび整流回路10bが設けられている。また、交流電源302(変圧器302)に対して、整流回路10cおよび整流回路10dが設けられている。そして、整流回路10aのアノード側とカソード側とが、それぞれ、整流回路10cのアノード側とカソード側とに電気的に接続されている。また、整流回路10bのアノード側とカソード側とが、それぞれ、整流回路10dのアノード側とカソード側とに電気的に接続されている。 Rectifier circuit 10 converts an AC voltage input from AC power supply 300 into a DC voltage. A plurality (two) of rectifier circuits 10 are provided for one AC power supply 300 . That is, a rectifier circuit 10a and a rectifier circuit 10b are provided for an AC power supply 301 (transformer 301). A rectifier circuit 10c and a rectifier circuit 10d are provided for the AC power supply 302 (transformer 302). The anode and cathode sides of the rectifier circuit 10a are electrically connected to the anode and cathode sides of the rectifier circuit 10c, respectively. Also, the anode side and the cathode side of the rectifier circuit 10b are electrically connected to the anode side and the cathode side of the rectifier circuit 10d, respectively.

平滑コンデンサ20は、交流電圧を整流する整流回路10の出力側に接続されている。平滑コンデンサ20は、整流回路10毎に設けられている。すなわち、整流回路10a、10b、10cおよび10dの出力側に、各々、平滑コンデンサ20a、20b、20cおよび20dが接続されている。そして、平滑コンデンサ20aの正極側と負極側とが、それぞれ、平滑コンデンサ20cの正極側と負極側とに電気的に接続されている。また、平滑コンデンサ20bの正極側と負極側とが、それぞれ、平滑コンデンサ20dの正極側と負極側とに電気的に接続されている。 The smoothing capacitor 20 is connected to the output side of the rectifier circuit 10 that rectifies the AC voltage. A smoothing capacitor 20 is provided for each rectifier circuit 10 . That is, smoothing capacitors 20a, 20b, 20c and 20d are connected to the output sides of rectifier circuits 10a, 10b, 10c and 10d, respectively. The positive and negative sides of the smoothing capacitor 20a are electrically connected to the positive and negative sides of the smoothing capacitor 20c, respectively. The positive and negative sides of the smoothing capacitor 20b are electrically connected to the positive and negative sides of the smoothing capacitor 20d, respectively.

インバータ部30は、半導体スイッチング素子31のスイッチングにより、整流回路10に平滑された直流電圧を、交流電圧に変換する。そして、変換された交流電圧が、インバータ部30から、誘導加熱装置200の誘導加熱コイル210に出力される。また、インバータ部30は、整流回路10毎に設けられている。すなわち、整流回路10a、10b、10cおよび10dに対して、各々、インバータ部30a、30b、30cおよび30dが設けられている。 The inverter unit 30 converts the DC voltage smoothed by the rectifier circuit 10 into an AC voltage by switching the semiconductor switching element 31 . Then, the converted AC voltage is output from the inverter section 30 to the induction heating coil 210 of the induction heating device 200 . Also, the inverter unit 30 is provided for each rectifier circuit 10 . That is, inverter units 30a, 30b, 30c and 30d are provided for rectifier circuits 10a, 10b, 10c and 10d, respectively.

インバータ部30は、複数の半導体スイッチング素子31を有する半導体モジュール32(半導体モジュール32aおよび半導体モジュール32b)を含む。半導体モジュール32aには、半導体スイッチング素子31aおよび半導体スイッチング素子31bが収容されている。半導体モジュール32bには、半導体スイッチング素子31cおよび半導体スイッチング素子31dが収容されている。なお、半導体モジュール32は、特許請求の範囲の「半導体スイッチング素子部」の一例である。 Inverter section 30 includes a semiconductor module 32 (semiconductor module 32 a and semiconductor module 32 b ) having a plurality of semiconductor switching elements 31 . The semiconductor module 32a accommodates a semiconductor switching element 31a and a semiconductor switching element 31b. Semiconductor switching element 31c and semiconductor switching element 31d are housed in semiconductor module 32b. The semiconductor module 32 is an example of the "semiconductor switching element section" in the claims.

そして、図1には図示しないが、半導体モジュール32aおよび半導体モジュール32bは、各々、複数の半導体モジュールが並列接続されており、たとえば、6並列分設けられている。また、半導体スイッチング素子31a~31dにより、フルブリッジ回路が構成されている。また、インバータ部30a(インバータ部30c)の半導体スイッチング素子31aと半導体スイッチング素子31bとの接続点と、誘導加熱コイル210の一方端側とが電気的に接続されている。また、インバータ部30b(インバータ部30d)の半導体スイッチング素子31cと半導体スイッチング素子31dとの接続点と、誘導加熱コイル210の他方端側とが電気的に接続されている。 Although not shown in FIG. 1, the semiconductor modules 32a and 32b each have a plurality of semiconductor modules connected in parallel, for example, six parallel connections. A full bridge circuit is configured by the semiconductor switching elements 31a to 31d. A connection point between semiconductor switching element 31a and semiconductor switching element 31b of inverter section 30a (inverter section 30c) is electrically connected to one end of induction heating coil 210 . A connection point between semiconductor switching element 31c and semiconductor switching element 31d of inverter section 30b (inverter section 30d) is electrically connected to the other end of induction heating coil 210 .

なお、電力変換装置100では、平滑コンデンサ20とインバータ部30とによって、スタック(回路ユニット)40が構成されている。そして、スタック40は、複数(スタック40a~40d)設けられている。なお、スタック40aおよびスタック40cは、特許請求の範囲の「第1回路ユニット」の一例である。また、スタック40bおよびスタック40dは、特許請求の範囲の「第2回路ユニット」の一例である。 In the power conversion device 100 , a stack (circuit unit) 40 is configured by the smoothing capacitor 20 and the inverter section 30 . A plurality of stacks 40 (stacks 40a to 40d) are provided. Note that the stack 40a and the stack 40c are examples of the "first circuit unit" in the claims. Also, the stack 40b and the stack 40d are examples of the "second circuit unit" in the claims.

具体的には、平滑コンデンサ20aとインバータ部30aとによって、スタック40aが構成されている。また、平滑コンデンサ20bとインバータ部30bとによって、スタック40bが構成されている。また、平滑コンデンサ20cとインバータ部30cとによって、スタック40cが構成されている。また、平滑コンデンサ20dとインバータ部30dとによって、スタック40dが構成されている。 Specifically, a stack 40a is configured by the smoothing capacitor 20a and the inverter section 30a. A stack 40b is configured by the smoothing capacitor 20b and the inverter section 30b. A stack 40c is configured by the smoothing capacitor 20c and the inverter section 30c. A stack 40d is configured by the smoothing capacitor 20d and the inverter section 30d.

ここで、本実施形態では、平滑コンデンサ20とインバータ部30とからなるスタック40は、インバータ部30の出力側において互いに直列に接続されている。詳細には、スタック40aのインバータ部30aの出力側と、スタック40bのインバータ部30bの出力側とが直列に電気的に接続されている。また、スタック40cのインバータ部30cの出力側と、スタック40dのインバータ部30dの出力側とが直列に電気的に接続されている。 Here, in the present embodiment, the stack 40 composed of the smoothing capacitor 20 and the inverter section 30 is connected in series with each other on the output side of the inverter section 30 . Specifically, the output side of the inverter section 30a of the stack 40a and the output side of the inverter section 30b of the stack 40b are electrically connected in series. Also, the output side of the inverter section 30c of the stack 40c and the output side of the inverter section 30d of the stack 40d are electrically connected in series.

具体的には、インバータ部30aの半導体スイッチング素子31cおよび半導体スイッチング素子31dの接続点と、インバータ部30bの半導体スイッチング素子31aおよび半導体スイッチング素子31bの接続点とが電気的に接続されている。また、インバータ部30cの半導体スイッチング素子31cおよび半導体スイッチング素子31dの接続点と、インバータ部30dの半導体スイッチング素子31aおよび半導体スイッチング素子31bの接続点とが電気的に接続されている。 Specifically, the connection point between the semiconductor switching elements 31c and 31d of the inverter section 30a and the connection point between the semiconductor switching elements 31a and 31b of the inverter section 30b are electrically connected. A connection point between the semiconductor switching elements 31c and 31d of the inverter section 30c and a connection point between the semiconductor switching elements 31a and 31b of the inverter section 30d are electrically connected.

(電力変換装置の構造の概略)
次に、図2を参照して、電力変換装置100の構造の概略について説明する。
(Overview of structure of power converter)
Next, with reference to FIG. 2, the outline of the structure of the power conversion device 100 will be described.

図2に示すように、電力変換装置100では、2つのスタック40(スタック40aおよびスタック40b)が、1つの筐体50において、上下方向(Z方向)に並ぶように配置されている。そして、スタック40aおよびスタック40bは、筐体50において、それぞれ、下側(Z2側)および上側(Z1側)に配置されている。なお、図2では図示しないが、スタック40cおよびスタック40dの配置構成は、スタック40aおよびスタック40bの配置構成と略同様である。 As shown in FIG. 2 , in power converter 100 , two stacks 40 (stack 40 a and stack 40 b ) are arranged side by side in the vertical direction (Z direction) in one housing 50 . The stack 40a and the stack 40b are arranged on the lower side (Z2 side) and the upper side (Z1 side) of the housing 50, respectively. Although not shown in FIG. 2, the arrangement configuration of the stacks 40c and 40d is substantially the same as the arrangement configuration of the stacks 40a and 40b.

以下の説明では、筐体50の上下方向、左右方向および前後方向を、それぞれ、Z方向、X方向およびY方向とする。また、上方向(上側)、下方向(下側)、左側、右側、前側および後側を、それぞれ、Z1方向(Z1側)、Z2方向(Z2側)、X1側、X2側、Y1側およびY2側とする。なお、Z方向およびY方向は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1方向」および「第2方向」の一例である。 In the following description, the up-down direction, left-right direction, and front-rear direction of the housing 50 are defined as the Z direction, the X direction, and the Y direction, respectively. Moreover, the upward direction (upper side), downward direction (lower side), left side, right side, front side and rear side are defined as Z1 direction (Z1 side), Z2 direction (Z2 side), X1 side, X2 side, Y1 side and Y1 side, respectively. Y2 side. Note that the Z direction and the Y direction are examples of the "first direction" and the "second direction" in the scope of claims, respectively.

(スタックの構造)
次に、図3~図6を参照して、スタック40の構造について説明する。なお、図3~図6では、スタック40として、図2で示したスタック40aの配置(方向)を用いて説明する。
(stack structure)
Next, the structure of the stack 40 will be described with reference to FIGS. 3-6. 3 to 6, the stack 40 will be described using the arrangement (orientation) of the stack 40a shown in FIG.

図3および図4に示すように、平滑コンデンサ20は、略直方体形状を有するフィルムコンデンサからなる。そして、図4に示すように、平滑コンデンサ20は、平滑コンデンサ20の端子21が直線状に配置される端子配置面22を含む。端子配置面22は、平滑コンデンサ20のZ1側の面である。また、端子21は、正側端子21pと、負側端子21nと、を含む。正側端子21pと負側端子21nとは、端子配置面22上において、Y方向に沿って、交互に配置されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, smoothing capacitor 20 is a film capacitor having a substantially rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 4, the smoothing capacitor 20 includes a terminal placement surface 22 on which the terminals 21 of the smoothing capacitor 20 are arranged linearly. The terminal arrangement surface 22 is the surface of the smoothing capacitor 20 on the Z1 side. Moreover, the terminal 21 includes a positive terminal 21p and a negative terminal 21n. The positive terminals 21p and the negative terminals 21n are alternately arranged on the terminal arrangement surface 22 along the Y direction.

半導体モジュール32は、正側端子32pと、負側端子32nと、出力端子32oと、を含む。正側端子32pと、負側端子32nと、出力端子32oとは、この順で、Z1側からZ2側に向かって配置されている。 The semiconductor module 32 includes a positive terminal 32p, a negative terminal 32n, and an output terminal 32o. The positive terminal 32p, the negative terminal 32n, and the output terminal 32o are arranged in this order from the Z1 side to the Z2 side.

半導体モジュール32は、直線状に配置された端子21に対して線対称となる端子配置面22に交差する平滑コンデンサ20の側面23に沿うように配置されている。また、半導体モジュール32は、側面23において、Y方向に並ぶように複数設けられている。具体的には、複数の半導体モジュール32のうち、たとえば、6並列(6つ)の半導体モジュール32aが、平滑コンデンサ20のX2側の側面23aにY方向に沿って配置されている。また、図5に示すように、6並列(6つ)の半導体モジュール32bが、平滑コンデンサ20のX1側の側面23bにY方向に沿って配置されている。また、半導体モジュール32は、半導体モジュール32の表面(正側端子32pと負側端子32nと出力端子32oとが設けられる面)が、側面23に沿うように配置されている。 The semiconductor module 32 is arranged along the side surface 23 of the smoothing capacitor 20 that intersects the terminal arrangement surface 22 that is symmetrical with respect to the linearly arranged terminals 21 . A plurality of semiconductor modules 32 are provided on the side surface 23 so as to be aligned in the Y direction. Specifically, among the plurality of semiconductor modules 32, for example, six parallel (six) semiconductor modules 32a are arranged along the Y direction on the side surface 23a of the smoothing capacitor 20 on the X2 side. As shown in FIG. 5, six parallel (six) semiconductor modules 32b are arranged along the Y direction on the side surface 23b of the smoothing capacitor 20 on the X1 side. The semiconductor module 32 is arranged such that the surface of the semiconductor module 32 (the surface on which the positive side terminal 32p, the negative side terminal 32n, and the output terminal 32o are provided) is along the side surface 23 .

また、図4に示すように、半導体モジュール32は、Z方向において、端子配置面22の近傍に配置されている。具体的には、半導体モジュール32は、Z方向におる半導体モジュール32の中央Cよりも、Z1側に配置されている。これにより、半導体モジュール32の正側端子32pと、平滑コンデンサ20の正側端子21pとの距離を比較的小さくすることができる。また、半導体モジュール32の負側端子32nと、平滑コンデンサ20の負側端子21nとの距離を比較的小さくすることができる。その結果、半導体モジュール32の正側端子32pと平滑コンデンサ20の正側端子21pとの間、および、半導体モジュール32の負側端子32nと平滑コンデンサ20の負側端子21nとの間を接続するバスバー60(後述する)の低インダクタンス化を図ることができる。 Further, as shown in FIG. 4, the semiconductor module 32 is arranged near the terminal arrangement surface 22 in the Z direction. Specifically, the semiconductor module 32 is arranged on the Z1 side of the center C of the semiconductor module 32 in the Z direction. Thereby, the distance between the positive terminal 32p of the semiconductor module 32 and the positive terminal 21p of the smoothing capacitor 20 can be made relatively small. Also, the distance between the negative terminal 32n of the semiconductor module 32 and the negative terminal 21n of the smoothing capacitor 20 can be made relatively small. As a result, a bus bar connecting between the positive terminal 32p of the semiconductor module 32 and the positive terminal 21p of the smoothing capacitor 20 and between the negative terminal 32n of the semiconductor module 32 and the negative terminal 21n of the smoothing capacitor 20 is formed. 60 (described later) can be reduced in inductance.

また、図5に示すように、平滑コンデンサ20の端子21に対して、X2側の側面23aに配置される半導体モジュール32aの平滑コンデンサ20に対する高さ位置h1と、X1側の側面23bに配置される半導体モジュール32bの平滑コンデンサ20に対する高さ位置h2とが、略等しい。具体的には、半導体モジュール32aのZ1側の端部の高さ位置h1と、半導体モジュール32bのZ1側の端部の高さ位置h2とが、略等しい。また、6つの半導体モジュール32aの高さ位置h1が、互いに等しい。また、6つの半導体モジュール32bの高さ位置h2が、互いに等しい。 Also, as shown in FIG. 5, with respect to the terminals 21 of the smoothing capacitor 20, the semiconductor module 32a arranged on the side surface 23a on the X2 side with respect to the smoothing capacitor 20 has a height h1 and the side surface 23b on the X1 side. The height position h2 of the semiconductor module 32b with respect to the smoothing capacitor 20 is substantially equal. Specifically, the height h1 of the Z1 side end of the semiconductor module 32a and the height h2 of the Z1 side end of the semiconductor module 32b are substantially equal. Also, the height positions h1 of the six semiconductor modules 32a are equal to each other. Also, the height positions h2 of the six semiconductor modules 32b are equal to each other.

また、図3に示すように、スタック40には、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間を接続するバスバー60(正側バスバー61および負側バスバー62)が設けられている。正側バスバー61は、半導体モジュール32の正側端子32pと平滑コンデンサ20の正側端子21pとに電気的に接続されている。負側バスバー62は、半導体モジュール32の負側端子32nと平滑コンデンサ20の負側端子21nとに電気的に接続されている。なお、バスバー60は、特許請求の範囲の「ユニット内接続部」の一例である。 In addition, as shown in FIG. 3, the stack 40 is provided with a busbar 60 (positive busbar 61 and negative busbar 62) that connects the smoothing capacitor 20 and the semiconductor module 32 together. Positive bus bar 61 is electrically connected to positive terminal 32 p of semiconductor module 32 and positive terminal 21 p of smoothing capacitor 20 . Negative bus bar 62 is electrically connected to negative terminal 32 n of semiconductor module 32 and negative terminal 21 n of smoothing capacitor 20 . It should be noted that the bus bar 60 is an example of an "internal connection portion" in the scope of claims.

ここで、電力変換装置100では、複数の半導体モジュール32は、複数の半導体モジュール32の各々と、平滑コンデンサ20との間のインピーダンス(各インピーダンス)が、略等しくなるように、端子配置面22に対してX2側の側面23aとX1側の側面23bとの両方に配置されている。 Here, in the power conversion device 100, the plurality of semiconductor modules 32 are arranged on the terminal arrangement surface 22 such that the impedances (each impedance) between each of the plurality of semiconductor modules 32 and the smoothing capacitor 20 are substantially equal. On the other hand, it is arranged on both the side surface 23a on the X2 side and the side surface 23b on the X1 side.

具体的には、図5に示すように、平滑コンデンサ20の一方側(側面23a)に配置される半導体モジュール32aの正側端子32pと、平滑コンデンサ20の端子21との間の正側バスバー61上における距離L1(図5の一点鎖線により示される距離)は、平滑コンデンサ20の他方側(側面23b)に配置される半導体モジュール32bの正側端子32pと、平滑コンデンサ20の端子21との間の正側バスバー61上における距離L2と略等しい。また、半導体モジュール32aの負側端子32nと、平滑コンデンサ20の端子21との間の負側バスバー62上における距離L11は、半導体モジュール32bの負側端子32nと、平滑コンデンサ20の端子21との間の負側バスバー62上における距離L12と略等しい。これにより、複数の半導体モジュール32の各々と、平滑コンデンサ20との間のインピーダンス(各インピーダンス)を略等しくすることができるので、半導体モジュール32と平滑コンデンサ20との間に流れる電流の安定化を図ることができる。 Specifically, as shown in FIG. 5, a positive side bus bar 61 between the positive side terminal 32p of the semiconductor module 32a arranged on one side (side surface 23a) of the smoothing capacitor 20 and the terminal 21 of the smoothing capacitor 20. The distance L1 above (the distance indicated by the dashed-dotted line in FIG. 5) is between the positive terminal 32p of the semiconductor module 32b arranged on the other side (side surface 23b) of the smoothing capacitor 20 and the terminal 21 of the smoothing capacitor 20. is approximately equal to the distance L2 on the positive side bus bar 61 of . Also, the distance L11 on the negative bus bar 62 between the negative terminal 32n of the semiconductor module 32a and the terminal 21 of the smoothing capacitor 20 is the distance between the negative terminal 32n of the semiconductor module 32b and the terminal 21 of the smoothing capacitor 20 is approximately equal to the distance L12 on the negative bus bar 62 between. As a result, the impedance (each impedance) between each of the plurality of semiconductor modules 32 and the smoothing capacitor 20 can be made substantially equal. can be planned.

また、電力変換装置100では、図4に示すように、正側バスバー61および負側バスバー62は、各々、複数の半導体モジュール32に対して共通に設けられている。そして、図5に示すように、正側バスバー61および負側バスバー62は、各々、端子配置面22と、平滑コンデンサ20の両方の側面23aおよび側面23bの領域とを覆う略U字形状を有する。具体的には、平滑コンデンサ20に対して、正側バスバー61と、負側バスバー62とが、この順で積層されている。すなわち、略U字形状の負側バスバー62の内側に、略U字形状の正側バスバー61が配置されている。また、正側バスバー61と負側バスバー62とは、各々、1つの金属板が折り曲げられることにより形成されている。これにより、バスバー60が複数の金属板が接続されている場合と比較して、バスバー60の低インダクタンス化を図ることができる。 Moreover, in the power conversion device 100 , as shown in FIG. 4 , the positive side bus bar 61 and the negative side bus bar 62 are each provided in common for the plurality of semiconductor modules 32 . As shown in FIG. 5, each of the positive bus bar 61 and the negative bus bar 62 has a substantially U-shape covering the terminal arrangement surface 22 and the area of both the side surfaces 23a and 23b of the smoothing capacitor 20. . Specifically, a positive side bus bar 61 and a negative side bus bar 62 are stacked in this order on the smoothing capacitor 20 . That is, the substantially U-shaped positive side bus bar 61 is arranged inside the substantially U-shaped negative side bus bar 62 . Moreover, each of the positive side bus bar 61 and the negative side bus bar 62 is formed by bending one metal plate. As a result, the inductance of the bus bar 60 can be reduced compared to the case where the bus bar 60 is connected to a plurality of metal plates.

また、図6に示すように、正側バスバー61と負側バスバー62との間には、絶縁紙70が配置されている。絶縁紙70は、複数が重ねられて設けられている。すなわち、バスバー60は、導電層と絶縁層とが重ね合わされた、ラミネート構造のバスバーである。 Also, as shown in FIG. 6, an insulating paper 70 is arranged between the positive bus bar 61 and the negative bus bar 62 . A plurality of insulating papers 70 are provided in an overlapping manner. That is, the bus bar 60 is a bus bar having a laminated structure in which a conductive layer and an insulating layer are laminated.

また、図5に示すように、正側バスバー61は、X方向に沿って延びる第1部分61aと、第1部分61aのX方向の両端部から、Z2側に向かって延びる第2部分61bと、を含む。また、負側バスバー62は、X方向に沿って延びる第1部分62aと、第1部分62aのX方向の両端部から、Z2側に向かって延びる第2部分62bと、を含む。そして、正側バスバー61の第1部分61aのX方向に沿った長さL21は、負側バスバー62の第1部分62aのX方向に沿った長さL22よりも小さい。また、正側バスバー61の第2部分61bのZ方向に沿った長さL31は、負側バスバー62の第2部分62bのZ方向に沿った長さL32よりも小さい。 As shown in FIG. 5, the positive bus bar 61 has a first portion 61a extending along the X direction and a second portion 61b extending from both ends of the first portion 61a in the X direction toward the Z2 side. ,including. Further, the negative bus bar 62 includes a first portion 62a extending along the X direction and a second portion 62b extending toward the Z2 side from both ends of the first portion 62a in the X direction. A length L21 of the first portion 61a of the positive bus bar 61 along the X direction is smaller than a length L22 of the first portion 62a of the negative bus bar 62 along the X direction. Also, the length L31 along the Z direction of the second portion 61b of the positive bus bar 61 is smaller than the length L32 along the Z direction of the second portion 62b of the negative bus bar 62 .

正側バスバー61は、半導体モジュール32aの正側端子32pと半導体モジュール32bの正側端子32pとに接続される脚部61cを有する。また、負側バスバー62は、半導体モジュール32aの負側端子32nと半導体モジュール32bの負側端子32nとに接続される脚部62cを有する。正側バスバー61の脚部61cは、半導体モジュール32の正側端子32pにネジ71により接続されている。また、負側バスバー62の脚部62cは、半導体モジュール32の負側端子32nにネジ71により接続されている。また、脚部61cおよび脚部62cは、X方向に沿うように設けられている。また、正側バスバー61の脚部61cのX方向に沿った長さL41は、負側バスバー62の脚部62cのX方向に沿った長さL42よりも小さい。 The positive bus bar 61 has a leg portion 61c connected to the positive terminal 32p of the semiconductor module 32a and the positive terminal 32p of the semiconductor module 32b. Moreover, the negative bus bar 62 has a leg portion 62c connected to the negative terminal 32n of the semiconductor module 32a and the negative terminal 32n of the semiconductor module 32b. A leg portion 61 c of the positive bus bar 61 is connected to the positive terminal 32 p of the semiconductor module 32 by a screw 71 . A leg portion 62 c of the negative bus bar 62 is connected to the negative terminal 32 n of the semiconductor module 32 by a screw 71 . Further, the leg portion 61c and the leg portion 62c are provided along the X direction. Also, the length L41 along the X direction of the leg portion 61c of the positive side bus bar 61 is smaller than the length L42 along the X direction of the leg portion 62c of the negative side bus bar 62 .

正側バスバー61の第1部分61aと、負側バスバー62の第1部分62aとの間のZ方向に沿った間隔D1は、比較的小さい。また、正側バスバー61の第2部分61bと、負側バスバー62の第2部分62bとの間のX方向に沿った間隔D2は、比較的小さい。一方、正側バスバー61の脚部61cと、負側バスバー62の脚部62cとの間のZ方向に沿った間隔D3は、比較的大きい。しかしながら、正側バスバー61の全領域のうち、負側バスバー62との間の間隔が比較的大きくなる部分が、脚部61cのみ(比較的小さい領域のみ)である。これにより、正側バスバー61と負側バスバー62とが、絶縁紙70を挟んで積層されることによる、バスバー60(正側バスバー61および負側バスバー62)の低インダクタンス化の効果に対する脚部61c(脚部62c)の影響は小さい。 A distance D1 along the Z direction between the first portion 61a of the positive busbar 61 and the first portion 62a of the negative busbar 62 is relatively small. Also, the distance D2 along the X direction between the second portion 61b of the positive bus bar 61 and the second portion 62b of the negative bus bar 62 is relatively small. On the other hand, the interval D3 along the Z direction between the leg portion 61c of the positive busbar 61 and the leg portion 62c of the negative busbar 62 is relatively large. However, of the entire area of the positive bus bar 61, only the leg portion 61c (relatively small area) has a relatively large gap from the negative bus bar 62. FIG. As a result, the positive bus bar 61 and the negative bus bar 62 are laminated with the insulating paper 70 interposed therebetween, so that the leg portion 61c has the effect of reducing the inductance of the bus bar 60 (the positive bus bar 61 and the negative bus bar 62). (Leg 62c) has little influence.

また、図6に示すように、正側バスバー61には、複数の孔部61dが設けられている。また、負側バスバー62には、複数の孔部62dが設けられている。また、絶縁紙70には、複数の孔部70aが設けられている。そして、Z1側から、負側バスバー62の孔部62dと絶縁紙70の孔部70aと正側バスバー61とを介して、ネジ71が平滑コンデンサ20の正側端子21pに螺合される。これにより、正側バスバー61が平滑コンデンサ20の正側端子21pに接続される。また、Z1側から、負側バスバー62と絶縁紙70の孔部70aと正側バスバー61の孔部61dとを介して、ネジ71が平滑コンデンサ20の負側端子21nに螺合される。これにより、負側バスバー62が平滑コンデンサ20の負側端子21nに接続される。 Further, as shown in FIG. 6, the positive bus bar 61 is provided with a plurality of holes 61d. Further, the negative bus bar 62 is provided with a plurality of holes 62d. Further, the insulating paper 70 is provided with a plurality of holes 70a. A screw 71 is screwed to the positive terminal 21p of the smoothing capacitor 20 from the Z1 side through the hole 62d of the negative bus bar 62, the hole 70a of the insulating paper 70, and the positive bus bar 61. As shown in FIG. As a result, the positive bus bar 61 is connected to the positive terminal 21 p of the smoothing capacitor 20 . A screw 71 is screwed to the negative terminal 21n of the smoothing capacitor 20 from the Z1 side through the negative bus bar 62, the hole 70a of the insulating paper 70, and the hole 61d of the positive bus bar 61. Thereby, the negative bus bar 62 is connected to the negative terminal 21n of the smoothing capacitor 20 .

(複数のスタック間の構成)
次に、図7および図8を参照して、電力変換装置100の複数のスタック40間の構成について説明する。
(configuration between multiple stacks)
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the configuration between the stacks 40 of the power conversion device 100 will be described.

図7に示すように、本実施形態では、複数のスタック40は、各々、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間を接続するバスバー60を含む。そして、バスバー60は、各々、互いに、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間のインダクタンスが略等しくなるように構成されている。 As shown in FIG. 7, in this embodiment, each of the stacks 40 includes a bus bar 60 connecting between the smoothing capacitor 20 and the semiconductor module 32 . The busbars 60 are configured such that the inductances between the smoothing capacitors 20 and the semiconductor modules 32 are substantially equal to each other.

詳細には、図7および図8に示すように、スタック40aのバスバー60およびスタック40bのバスバー60は、互いに、Z方向と直交するとともにスタック40aとスタック40bとの間の中央の中央面90に対して略対称となるように構成されている。すなわち、電力変換装置100では、複数のスタック40(スタック40a~40d)内の構造(スタック40内における部材の形状、および、スタック40内における部材間の相対的な配置)が、互いに、略等しくなるように構成されている。 Specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, busbars 60 of stack 40a and busbars 60 of stack 40b are positioned perpendicular to each other in the Z direction and in a central plane 90 in the middle between stacks 40a and 40b. It is configured so as to be substantially symmetrical with respect to. That is, in the power conversion device 100, the structures in the plurality of stacks 40 (stacks 40a to 40d) (the shapes of the members in the stack 40 and the relative arrangement between the members in the stack 40) are substantially equal to each other. is configured to be

具体的には、図7に示すように、電力変換装置100では、スタック40aおよびスタック40bは、スタック40aの端子配置面22とスタック40bの端子配置面22とが対向するように配置されている。すなわち、スタック40aは、端子配置面22が上側(Z1側)となるように筐体50の下側(Z2側)に配置されている。また、スタック40bは、端子配置面22が下側となるように筐体50の上側に配置されている。 Specifically, as shown in FIG. 7, in the power converter 100, the stacks 40a and 40b are arranged such that the terminal arrangement surface 22 of the stack 40a and the terminal arrangement surface 22 of the stack 40b face each other. . That is, the stack 40a is arranged on the lower side (Z2 side) of the housing 50 so that the terminal arrangement surface 22 is on the upper side (Z1 side). Also, the stack 40b is arranged on the upper side of the housing 50 so that the terminal arrangement surface 22 faces downward.

これに伴い、スタック40aの正側バスバー61(負側バスバー62)の第1部分61a(第1部分62a)は、スタック40aの上側(Z1側)に配置されている。また、スタック40bの正側バスバー61(負側バスバー62)の第1部分61a(第1部分62a)は、スタック40bの下側(Z2側)に配置されている。 Accordingly, the first portion 61a (first portion 62a) of the positive bus bar 61 (negative bus bar 62) of the stack 40a is arranged on the upper side (Z1 side) of the stack 40a. A first portion 61a (first portion 62a) of the positive bus bar 61 (negative bus bar 62) of the stack 40b is arranged on the lower side (Z2 side) of the stack 40b.

また、スタック40aの半導体モジュール32は、側面23において、Z方向と直交するY方向に並ぶように複数設けられた状態となっている。また、スタック40bの半導体モジュール32は、スタック40aの複数の半導体モジュール32の各々と対応するように、側面23において、Z方向と直交するY方向に並ぶように複数設けられた状態となっている。 In addition, the semiconductor modules 32 of the stack 40a are arranged on the side surface 23 so as to line up in the Y direction perpendicular to the Z direction. In addition, the semiconductor modules 32 of the stack 40b are arranged in a plurality in the Y direction perpendicular to the Z direction on the side surface 23 so as to correspond to each of the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40a. .

ここで、本実施形態では、図8に示すように、電力変換装置100は、スタック40aの半導体モジュール32とスタック40bの半導体モジュール32とを接続するバスバー80を備えている。なお、バスバー80は、特許請求の範囲の「ユニット間接続部」一例である。 Here, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the power conversion device 100 includes a bus bar 80 that connects the semiconductor modules 32 of the stack 40a and the semiconductor modules 32 of the stack 40b. The bus bar 80 is an example of an "inter-unit connection" in the claims.

詳細には、バスバー80は、Z方向に沿うとともにバスバー80のY方向における中央線91に対して、略対称となる形状を有する。また、バスバー80は、スタック40a側に設けられた第1部分81と、スタック40b側に設けられた第2部分82と、第1部分81と第2部分82とを接続するように設けられた第3部分83と、を含む。 Specifically, the busbar 80 has a shape along the Z direction and substantially symmetrical with respect to a center line 91 of the busbar 80 in the Y direction. The bus bar 80 is provided so as to connect the first portion 81 provided on the stack 40a side, the second portion 82 provided on the stack 40b side, and the first portion 81 and the second portion 82. a third portion 83;

具体的には、第1部分81は、スタック40aの複数の半導体モジュール32に対応する位置に、Y方向に沿って延びるように設けられている。また、第2部分82は、スタック40bの複数の半導体モジュール32に対応する位置に、Y方向に沿って延びるように設けられている。また、第3部分83は、第1部分81と第2部分82とを接続するように、Z方向に延びるように設けられている。 Specifically, the first portion 81 is provided so as to extend along the Y direction at positions corresponding to the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40a. The second portion 82 is provided to extend along the Y direction at positions corresponding to the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40b. Also, the third portion 83 is provided to extend in the Z direction so as to connect the first portion 81 and the second portion 82 .

第1部分81、第2部分82および第3部分83は、互いに、別体で設けられており、第1部分81と第3部分83との間、および、第2部分82と第3部分83との間において、ボルトおよびナットにより締結されている。また、第3部分83は、Y方向において、第1部分81および第2部分82の略中央に配置されている。 The first part 81 , the second part 82 and the third part 83 are provided separately from each other, and the distance between the first part 81 and the third part 83 and between the second part 82 and the third part 83 are fastened with bolts and nuts. Also, the third portion 83 is arranged substantially in the center of the first portion 81 and the second portion 82 in the Y direction.

また、本実施形態では、バスバー80は、貫通穴80aを含む。具体的には、第1部分81の略中央部、および、第2部分82の略中央部において、各々、Y方向に延びるようにスリット状に形成された貫通穴80aが設けられている。なお、貫通穴80aのY方向の長さは、第3部分83のY方向の長さよりも大きい。 Moreover, in this embodiment, the busbar 80 includes a through hole 80a. More specifically, slit-like through holes 80a extending in the Y direction are provided in substantially the central portion of the first portion 81 and substantially the central portion of the second portion 82, respectively. The length of the through hole 80a in the Y direction is longer than the length of the third portion 83 in the Y direction.

(実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of Embodiment)
The following effects can be obtained in this embodiment.

本実施形態では、上記のように、平滑コンデンサ20とインバータ部30とからなるスタック40を、インバータ部30の出力側において互いに直列に接続されるように複数設ける。これにより、接続された複数のインバータ部30全体の電圧が、直列に接続された複数のインバータ部30の各々の電圧の合計となるので、インバータ部30に流れる電流を増加させることなく、電力変換装置100から出力される電圧を大きくする(高電圧化する)ことができる。そして、インバータ部30に流れる電流を増加させないので、複数のインバータ部30が並列に接続された場合のように導体を太くする(電力変換装置100を大型化する)必要がない。また、抵抗(導体)において熱エネルギーとして失われる熱損失は、電圧の大きさには依存しないので、インバータ部30全体の電圧が大きくなった場合でも、エネルギー損失(送電ロス)が大きくならない。これらの結果、電力変換装置100の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することができる。 In this embodiment, as described above, a plurality of stacks 40 each including the smoothing capacitor 20 and the inverter section 30 are provided so as to be connected in series with each other on the output side of the inverter section 30 . As a result, the voltage across the plurality of connected inverter units 30 is the sum of the voltages of the plurality of inverter units 30 connected in series. The voltage output from the device 100 can be increased (higher voltage). Further, since the current flowing through the inverter section 30 is not increased, there is no need to thicken the conductor (to increase the size of the power converter 100) as in the case where the plurality of inverter sections 30 are connected in parallel. Moreover, since the heat loss that is lost as heat energy in the resistance (conductor) does not depend on the magnitude of the voltage, even if the voltage of the entire inverter section 30 increases, the energy loss (power transmission loss) does not increase. As a result, it is possible to increase the capacity of power that can be supplied while suppressing an increase in size of the power converter 100 and an increase in power transmission loss.

また、本実施形態では、上記のように、複数のスタック40を、各々、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間を接続するバスバー60を含むように構成する。そして、複数のスタック40の各々のバスバー60を、互いに、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間のインダクタンスが略等しくなるように構成する。これにより、複数のスタック40の間で、互いに、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間のインダクタンスが略等しくなるので、複数のスタック40の間で、サージ電圧の差異が大きくなるのを抑制することができる。その結果、直列に接続されたインバータ部30の各々において、サージ電圧に起因する電力変換装置100の不具合が発生するのを抑制することができる。 Further, in this embodiment, as described above, each of the plurality of stacks 40 is configured to include the bus bar 60 connecting between the smoothing capacitor 20 and the semiconductor module 32 . The busbars 60 of each of the multiple stacks 40 are configured such that the inductance between the smoothing capacitor 20 and the semiconductor module 32 is substantially equal. As a result, the inductances between the smoothing capacitors 20 and the semiconductor modules 32 of the plurality of stacks 40 are substantially equal to each other, thereby suppressing an increase in the difference in surge voltage among the plurality of stacks 40. be able to. As a result, in each of the inverter units 30 connected in series, it is possible to suppress the occurrence of malfunction of the power conversion device 100 due to the surge voltage.

また、本実施形態では、上記のように、スタック40を、互いに直列に接続されるとともにZ方向に並ぶように配置されたスタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)を含むように構成する。そして、スタック40a(スタック40c)内の構造およびスタック40b(スタック40d)内の構造を、互いに、Z方向と直交するとともにスタック40a(スタック40c)とスタック40b(スタック40d)との間の中央の中央面90に対して略対称となるように構成する。これにより、スタック40a(スタック40c)のバスバー60と、スタック40b(スタック40d)のバスバー60とが、互いに、略同一の形状となるので、スタック40a(スタック40c)とスタック40b(スタック40d)との間で、互いに、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間のインダクタンスが略等しくなるような構成を容易に実現することができる。また、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々において、バスバー60以外の部材も、略同一の形状となるので、直列に接続されたスタック40a(スタック40c)とスタック40b(スタック40d)との間で、互いに流れる電流が、電気的にアンバランスになるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the stack 40 is configured to include the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) that are connected in series and arranged side by side in the Z direction. do. Then, the structure in the stack 40a (stack 40c) and the structure in the stack 40b (stack 40d) are arranged perpendicular to the Z direction and in the center between the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d). It is configured to be substantially symmetrical with respect to the central plane 90 . As a result, the busbars 60 of the stack 40a (stack 40c) and the busbars 60 of the stack 40b (stack 40d) have substantially the same shape. It is possible to easily realize a configuration in which the inductances between the smoothing capacitor 20 and the semiconductor module 32 are approximately equal to each other. In each of the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d), members other than the bus bar 60 also have substantially the same shape. 40d), it is possible to suppress the electric imbalance between the currents flowing with each other.

また、本実施形態では、上記のように、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々の平滑コンデンサ20を、平滑コンデンサ20の端子21が配置される端子配置面22を含む略直方体形状を有するように構成する。また、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々の半導体モジュール32を、端子配置面22に交差する側面23に沿うように配置する。そして、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)を、スタック40a(スタック40c)の端子配置面22とスタック40b(スタック40d)の端子配置面22とが対向するように配置する。これにより、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)が、スタック40a(スタック40c)の端子配置面22とスタック40b(スタック40d)の端子配置面22とが対向するように配置されるので、スタック40a(スタック40c)の端子配置面22に配置される平滑コンデンサ20の端子21に接続されるバスバー60と、スタック40b(スタック40d)の端子配置面22に配置される平滑コンデンサ20の端子21に接続されるバスバー60とを、比較的近くに配置することができる。したがって、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間のインダクタンスを低減するために、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々において、バスバー60における平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間の距離を小さくした場合スタック40a(スタック40c)の半導体モジュール32と、スタック40b(スタック40d)の半導体モジュール32とを比較的近くに配置することができる。その結果、スタック40a(スタック40c)とスタック40b(スタック40d)との間を接続する際の接続距離が大きくなるのを抑制することができるので、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間のインダクタンスを低減するとともに、スタック40間を接続する部材(バスバー80)におけるインダクタンスも低減することができる。また、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々において、半導体モジュール32を、平滑コンデンサ20の端子21が配置される端子配置面22に交差する側面23(端子配置面22とは異なる面)に沿うように配置することによって、半導体モジュール32が、平滑コンデンサ20の端子21が配置される面(端子配置面22)に沿って配置される場合と比較して、略直方体形状を有する平滑コンデンサ20の周囲の空間を、部材を配置するために効果的に用いることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, each of the smoothing capacitors 20 of the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) is provided with the terminal arrangement surface 22 on which the terminals 21 of the smoothing capacitor 20 are arranged. It is configured to have a rectangular parallelepiped shape. Further, semiconductor modules 32 of each of stack 40 a (stack 40 c ) and stack 40 b (stack 40 d ) are arranged along side surface 23 intersecting terminal arrangement surface 22 . Then, the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) are arranged such that the terminal arrangement surface 22 of the stack 40a (stack 40c) faces the terminal arrangement surface 22 of the stack 40b (stack 40d). As a result, the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) are arranged such that the terminal arrangement surface 22 of the stack 40a (stack 40c) faces the terminal arrangement surface 22 of the stack 40b (stack 40d). Therefore, the bus bar 60 connected to the terminal 21 of the smoothing capacitor 20 arranged on the terminal arrangement surface 22 of the stack 40a (stack 40c) and the smoothing capacitor 20 arranged on the terminal arrangement surface 22 of the stack 40b (stack 40d) The busbars 60 connected to the terminals 21 can be arranged relatively close to each other. Therefore, in order to reduce the inductance between smoothing capacitor 20 and semiconductor module 32, in each of stack 40a (stack 40c) and stack 40b (stack 40d), between smoothing capacitor 20 and semiconductor module 32 in bus bar 60 When the distance is reduced, the semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c) and the semiconductor modules 32 of the stack 40b (stack 40d) can be arranged relatively close to each other. As a result, it is possible to suppress an increase in the connection distance when connecting the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d). can be reduced, and the inductance in the member (bus bar 80) connecting the stacks 40 can also be reduced. In each of the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d), the semiconductor module 32 is arranged on the side surface 23 (the terminal arrangement surface 22 is By arranging the semiconductor module 32 along a different plane), the semiconductor module 32 has a substantially rectangular parallelepiped shape compared to the case where the semiconductor module 32 is arranged along the plane (terminal arrangement surface 22) on which the terminals 21 of the smoothing capacitor 20 are arranged. The space around the smoothing capacitor 20 can be effectively used for arranging components.

また、本実施形態では、上記のように、電力変換装置100を、スタック40a(スタック40c)の半導体モジュール32とスタック40b(スタック40d)の半導体モジュール32とを接続するバスバー80を備えるように構成する。そして、スタック40a(スタック40c)の半導体モジュール32を、端子配置面22に交差する側面23において、Z方向と直交するY方向に並ぶように複数設ける。また、スタック40b(スタック40d)の半導体モジュール32を、スタック40a(スタック40c)の複数の半導体モジュール32の各々と対応するように、端子配置面22に交差する側面23において、Z方向と直交するY方向に並ぶように複数設ける。これにより、スタック40a(スタック40c)に設けられる複数の半導体モジュール32と、スタック40b(スタック40d)に設けられる複数の半導体モジュール32とが、互いに対応するように、ともにY方向に並ぶように配置されるので、スタック40a(スタック40c)の半導体モジュール32とスタック40b(スタック40d)の半導体モジュール32とを接続するバスバー80の形状を簡素化することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the power conversion device 100 is configured to include the bus bar 80 that connects the semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c) and the semiconductor modules 32 of the stack 40b (stack 40d). do. A plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c) are arranged in the Y direction orthogonal to the Z direction on the side surface 23 intersecting the terminal arrangement surface 22. As shown in FIG. In addition, the semiconductor modules 32 of the stack 40b (stack 40d) are arranged so as to correspond to each of the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c). A plurality of them are provided so as to line up in the Y direction. As a result, the plurality of semiconductor modules 32 provided in the stack 40a (stack 40c) and the plurality of semiconductor modules 32 provided in the stack 40b (stack 40d) are aligned in the Y direction so as to correspond to each other. Therefore, the shape of the bus bar 80 that connects the semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c) and the semiconductor modules 32 of the stack 40b (stack 40d) can be simplified.

また、本実施形態では、上記のように、バスバー80を、貫通穴80aを含むように構成する。これにより、スタック40の(Y方向に並ぶように配置した)複数の半導体モジュール32の各々からの電流経路の長さの差異を小さくするように、貫通穴80aによって、調整することができる。その結果、スタック40の複数の半導体モジュール32の各々から流れる電流の電気的なアンバランスが大きくなるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the busbar 80 is configured to include the through hole 80a. Thus, the through holes 80a can be used to reduce the difference in the length of the current path from each of the plurality of semiconductor modules 32 (arranged in the Y direction) of the stack 40. FIG. As a result, it is possible to suppress an increase in the electrical imbalance of currents flowing from each of the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40 .

また、本実施形態では、上記のように、バスバー80を、Z方向に沿うとともにバスバー80のY方向における中央線91に対して、略対称となる形状を有するように構成する。これにより、スタック40の複数の半導体スイッチング素子部の各々からの電流経路の長さが、中央線91を中心としてY方向における一方側(Y1側)と他方側(Y2側)とで略等しくなるので、スタック40の複数の半導体モジュール32の各々から流れる電流の電気的なアンバランスが大きくなるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the busbar 80 is configured to have a shape along the Z direction and substantially symmetrical with respect to the center line 91 of the busbar 80 in the Y direction. As a result, the length of the current path from each of the plurality of semiconductor switching element portions of the stack 40 becomes substantially equal on one side (Y1 side) and the other side (Y2 side) in the Y direction centering on the center line 91. Therefore, it is possible to suppress an increase in the electrical imbalance of currents flowing from each of the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40 .

また、本実施形態では、上記のように、バスバー80を、第1部分81と、第2部分82と、第3部分83と、を含むように構成する。そして、第1部分81を、スタック40aの複数の半導体モジュール32に対応する位置に、Y方向に沿って延びるように設ける。また、第2部分82を、スタック40bの複数の半導体モジュール32に対応する位置に、Y方向に沿って延びるように設ける。また、第3部分83を、第1部分81と第2部分82とを接続するように、Z方向に延びるように第1部分81および第2部分82とは別体で設ける。これにより、第3部分83が、スタック40a(スタック40c)に設けられる第1部分81およびスタック40b(スタック40d)に第2部分82とは別体で設けられるので、第1部分81および第2部分82を、各々、スタック40aおよびスタック40bに接続した各々のユニットとするとともに、第3部分83を、ユニット同士を接続する接続部分として扱うことによって、電力変換装置100の組み立てやメンテナンスの際の作業性を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the busbar 80 is configured to include the first portion 81, the second portion 82, and the third portion 83, as described above. First portions 81 are provided to extend in the Y direction at positions corresponding to the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40a. Further, second portions 82 are provided so as to extend along the Y direction at positions corresponding to the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40b. A third portion 83 is provided separately from the first portion 81 and the second portion 82 so as to extend in the Z direction so as to connect the first portion 81 and the second portion 82 . As a result, the third portion 83 is provided separately from the first portion 81 provided on the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) from the second portion 82. By treating the portion 82 as each unit connected to the stack 40a and the stack 40b, and treating the third portion 83 as a connection portion that connects the units, the assembly and maintenance of the power conversion device 100 can be facilitated. Workability can be improved.

[変形例]
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
The embodiments disclosed this time should be considered illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications (modifications) within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

たとえば、上記実施形態では、バスバー80を、スタック40a(スタック40c)の複数の半導体モジュール32に対応する位置に設けられた第1部分81と、スタック40b(スタック40d)の複数の半導体モジュール32に対応する位置に設けられた第2部分82と、第1部分81と第2部分82とを接続するように、第1部分81および第2部分82とは別体で設けられた第3部分83と、を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「ユニット間接続部」を、第1部分、第2部分および第3部分が一体的に設けられた1つの部材として設けるように構成してもよい。 For example, in the above embodiment, the bus bar 80 is arranged between the first portion 81 provided at positions corresponding to the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c) and the plurality of semiconductor modules 32 of the stack 40b (stack 40d). A second portion 82 provided at a corresponding position, and a third portion 83 provided separately from the first portion 81 and the second portion 82 so as to connect the first portion 81 and the second portion 82. Although an example configured to include and is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, the "inter-unit connecting portion" may be configured to be provided as one member in which the first portion, the second portion and the third portion are integrally provided.

また、上記実施形態では、バスバー80を、貫通穴80aを含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「ユニット間接続部」を、貫通穴に代えて、切り欠きを含むように構成してもよい。また、「ユニット間接続部」を、貫通穴および切り欠きの両方を含むように構成してもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, an example in which the bus bar 80 is configured to include the through hole 80a is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the "connecting portion between units" may be configured to include a notch instead of the through hole. Also, the "inter-unit connection" may be configured to include both a through hole and a notch.

また、上記実施形態では、スタック40a(スタック40c)の半導体モジュール32を、Y方向に並ぶように複数設けるとともに、スタック40b(スタック40d)の半導体モジュール32を、スタック40a(スタック40c)の複数の半導体モジュール32の各々と対応するように、Y方向に並ぶように複数設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「第1回路ユニット」の「半導体スイッチング素子部」と、「第2回路ユニット」の「半導体スイッチング素子部」とを、互いに異なる方向に並ぶように複数設けるように構成してもよい。 In the above embodiment, the semiconductor modules 32 of the stack 40a (stack 40c) are arranged in the Y direction, and the semiconductor modules 32 of the stack 40b (stack 40d) are arranged in the stack 40a (stack 40c). Although an example in which a plurality of them are arranged in the Y direction so as to correspond to each of the semiconductor modules 32 has been shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, the "semiconductor switching element section" of the "first circuit unit" and the "semiconductor switching element section" of the "second circuit unit" may be arranged in plural so as to be arranged in different directions. good.

また、上記実施形態では、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々の平滑コンデンサ20を、平滑コンデンサ20の端子21が配置される端子配置面22を含む略直方体形状を有するように構成するとともに、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)を、スタック40a(スタック40c)の端子配置面22とスタック40b(スタック40d)の端子配置面22とが対向するように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「第1回路ユニット」および「第2回路ユニット」を、「第1回路ユニット」の端子配置面と「第2回路ユニット」の端子配置面とが対向しないように配置してもよい。 Further, in the above embodiment, each of the smoothing capacitors 20 of the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) has a substantially rectangular parallelepiped shape including the terminal arrangement surface 22 on which the terminals 21 of the smoothing capacitor 20 are arranged. and the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) are arranged such that the terminal arrangement surface 22 of the stack 40a (stack 40c) faces the terminal arrangement surface 22 of the stack 40b (stack 40d). However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the "first circuit unit" and the "second circuit unit" may be arranged so that the terminal arrangement surface of the "first circuit unit" and the terminal arrangement surface of the "second circuit unit" do not face each other. good.

また、上記実施形態では、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々の平滑コンデンサ20を、平滑コンデンサ20の端子21が配置される端子配置面22を含む略直方体形状を有するように構成するとともに、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)の各々の半導体モジュール32を、端子配置面22に交差する側面23に沿うように配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「第1回路ユニット」および「第2回路ユニット」の各々の「半導体スイッチング素子部」を、平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面等の端子配置面に交差する側面以外に沿うように配置してもよい。 Further, in the above embodiment, each of the smoothing capacitors 20 of the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) has a substantially rectangular parallelepiped shape including the terminal arrangement surface 22 on which the terminals 21 of the smoothing capacitor 20 are arranged. , and the semiconductor modules 32 of each of the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) are arranged along the side surface 23 intersecting the terminal arrangement surface 22, but the present invention It is not limited to this. In the present invention, the "semiconductor switching element portion" of each of the "first circuit unit" and the "second circuit unit" is arranged on a side surface other than the side surface intersecting the terminal arrangement surface such as the terminal arrangement surface on which the terminals of the smoothing capacitor are arranged. You can place it along.

また、上記実施形態では、スタック40を、互いに直列に接続されるとともにZ方向に並ぶように配置された2つのスタック40(スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d))を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「回路ユニット」を、互いに直列に接続されるとともに、互いに並ぶように配置された3つ以上の「回路ユニット」を含むように構成してもよい。 In the above embodiment, the stack 40 includes two stacks 40 (stack 40a (stack 40c) and stack 40b (stack 40d)) connected in series and arranged side by side in the Z direction. Although the configured example is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, the "circuit unit" may be configured to include three or more "circuit units" that are connected in series and arranged side by side.

たとえば、上記実施形態では、スタック40a(スタック40c)およびスタック40b(スタック40d)を、互いに、Z方向と直交するとともにスタック40a(スタック40c)とスタック40b(スタック40d)との間の中央の中央面90に対して略対称となるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、「第1回路ユニット」および「第2回路ユニット」を、互いに、「第1回路ユニット」と「第2回路ユニット」との間の中央面以外の面に対して略対称となるように構成してもよい。また、「第1回路ユニット」および「第2回路ユニット」を、互いに、非対称となるように構成してもよい。その場合、「第1回路ユニット」と「第2回路ユニット」とを、互いに、平滑コンデンサと「半導体スイッチング素子部」との間のインダクタンスが略等しくなるように構成することが望ましい。 For example, in the above embodiment, the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d) are positioned perpendicular to the Z direction and at the center between the stack 40a (stack 40c) and the stack 40b (stack 40d). Although an example in which it is configured to be substantially symmetrical with respect to the surface 90 has been shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, the "first circuit unit" and the "second circuit unit" are substantially symmetrical with respect to a plane other than the central plane between the "first circuit unit" and the "second circuit unit". It may be configured as Also, the "first circuit unit" and the "second circuit unit" may be configured asymmetrically with each other. In that case, it is desirable to configure the "first circuit unit" and the "second circuit unit" such that the inductances between the smoothing capacitors and the "semiconductor switching element section" are substantially equal to each other.

10(10a、10b、10c、10d) 整流回路
20(20a、20b、20c、20d) 平滑コンデンサ
21 (平滑コンデンサの)端子
22 端子配置面
23 (端子配置面に交差する)側面
30(30a、30b、30c、30d) インバータ部
31(31a、31b、31c、31d) 半導体スイッチング素子
32(32a、32b) 半導体モジュール(半導体スイッチング素子部)
40 スタック(回路ユニット)
40a、40c スタック(第1回路ユニット)
40b、40d スタック(第2回路ユニット)
60 バスバー(ユニット内接続部)
80 バスバー(ユニット間接続部)
80a 貫通穴
81 (ユニット間接続部の)第1部分
82 (ユニット間接続部の)第2部分
83 (ユニット間接続部の)第3部分
90 (第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間の中央の)中央面
91 (ユニット間接続部の第2方向における)中央線
100 電力変換装置
10 (10a, 10b, 10c, 10d) rectifier circuit 20 (20a, 20b, 20c, 20d) smoothing capacitor 21 terminal (of smoothing capacitor) 22 terminal arrangement surface 23 side surface (crossing terminal arrangement surface) 30 (30a, 30b) , 30c, 30d) inverter section 31 (31a, 31b, 31c, 31d) semiconductor switching element 32 (32a, 32b) semiconductor module (semiconductor switching element section)
40 stack (circuit unit)
40a, 40c stack (first circuit unit)
40b, 40d stack (second circuit unit)
60 Bus bar (connection inside the unit)
80 Bus bar (connection between units)
80a through hole 81 first part (connection between units) 82 second part (connection between units) 83 third part (connection between units) 90 (between first circuit unit and second circuit unit center plane 91 center line (in the second direction of the inter-unit connection) 100 power converter

Claims (8)

交流電圧を整流する整流回路の出力側に接続される平滑コンデンサと、
複数の半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチング素子部を含み、前記半導体スイッチング素子のスイッチングにより、前記平滑コンデンサに平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
を備え、
前記平滑コンデンサと前記インバータ部とからなる回路ユニットは、前記インバータ部の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられており
前記複数の回路ユニットは、各々、前記平滑コンデンサと前記半導体スイッチング素子部との間を接続するユニット内接続部を含み、
互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された前記複数の回路ユニットの、各々の前記ユニット内接続部は、互いに、前記第1方向と直交するとともに、互いに直列に接続され前記第1方向に並ぶように配置された前記複数の回路ユニット同士の間の中央の中央面に対して略対称となるように構成されている、電力変換装置。
a smoothing capacitor connected to the output side of a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage;
an inverter unit including a semiconductor switching element unit having a plurality of semiconductor switching elements, and converting the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor into an AC voltage by switching the semiconductor switching elements;
with
A plurality of circuit units each including the smoothing capacitor and the inverter section are provided so as to be connected in series with each other on the output side of the inverter section,
each of the plurality of circuit units includes an intra-unit connection section that connects between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element section;
The intra-unit connection portions of the plurality of circuit units connected in series to each other and arranged to line up in the first direction are orthogonal to the first direction and connected in series to each other. A power conversion device configured to be substantially symmetrical with respect to a center plane between the plurality of circuit units arranged so as to line up in a first direction.
互いに直列に接続されるとともに前記第1方向に並ぶように配置された前記複数の回路ユニットの各々の前記ユニット内接続部は、互いに、前記平滑コンデンサと前記半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるように構成されている、請求項1に記載の電力変換装置。 Each of the intra-unit connection portions of the plurality of circuit units connected in series and arranged in the first direction has an inductance between the smoothing capacitor and the semiconductor switching element portion. 2. The power converter according to claim 1, wherein is configured such that . 前記回路ユニットは、互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された第1回路ユニットおよび第2回路ユニットを含み、
前記第1回路ユニット内の構造および前記第2回路ユニット内の構造は、互いに、前記第1方向と直交するとともに前記第1回路ユニットと前記第2回路ユニットとの間の中央の中央面に対して略対称となるように構成されている、請求項1または2に記載の電力変換装置。
the circuit unit includes a first circuit unit and a second circuit unit connected in series and arranged side by side in a first direction;
The structure in the first circuit unit and the structure in the second circuit unit are mutually orthogonal to the first direction and with respect to a central plane between the first circuit unit and the second circuit unit. 3. The power conversion device according to claim 1 or 2, which is configured so as to be substantially symmetrical.
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットの各々の前記平滑コンデンサは、前記平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面を含む略直方体形状を有し、
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットの各々の前記半導体スイッチング素子部は、前記端子配置面に交差する側面に沿うように配置されており、
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットは、前記第1回路ユニットの前記端子配置面と前記第2回路ユニットの前記端子配置面とが対向するように配置されている、請求項3に記載の電力変換装置。
each of the smoothing capacitors of the first circuit unit and the second circuit unit has a substantially rectangular parallelepiped shape including a terminal arrangement surface on which terminals of the smoothing capacitor are arranged;
The semiconductor switching element portions of each of the first circuit unit and the second circuit unit are arranged along a side surface intersecting the terminal arrangement surface,
4. The first circuit unit and the second circuit unit according to claim 3, wherein the terminal arrangement surface of the first circuit unit faces the terminal arrangement surface of the second circuit unit. power converter.
前記第1回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部と前記第2回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部とを接続するユニット間接続部をさらに備え、
前記第1回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部は、前記側面において、前記第1方向と直交する第2方向に並ぶように複数設けられており、
前記第2回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部は、前記第1回路ユニットの前記複数の半導体スイッチング素子部の各々と対応するように、前記側面において、前記第1方向と直交する前記第2方向に並ぶように複数設けられている、請求項4に記載の電力変換装置。
further comprising an inter-unit connection section that connects the semiconductor switching element section of the first circuit unit and the semiconductor switching element section of the second circuit unit;
A plurality of the semiconductor switching element portions of the first circuit unit are provided on the side surface so as to be aligned in a second direction orthogonal to the first direction,
The semiconductor switching element portion of the second circuit unit extends in the second direction orthogonal to the first direction on the side surface so as to correspond to each of the plurality of semiconductor switching element portions of the first circuit unit. 5. The power conversion device according to claim 4, wherein a plurality of the power converters are arranged side by side.
前記ユニット間接続部は、切り欠きおよび貫通穴の少なくともいずれか一方を含む、請求項5に記載の電力変換装置。 6. The power converter according to claim 5, wherein said inter-unit connecting portion includes at least one of a notch and a through hole. 前記ユニット間接続部は、前記第1方向に沿うとともに前記ユニット間接続部の前記第2方向における中央線に対して、略対称となる形状を有する、請求項5または6に記載の電力変換装置。 7. The power converter according to claim 5, wherein said inter-unit connecting portion has a shape along said first direction and substantially symmetrical with respect to a center line of said inter-unit connecting portion in said second direction. . 前記ユニット間接続部は、前記第1回路ユニットの前記複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、前記第2方向に沿って延びるように設けられた第1部分と、前記第2回路ユニットの前記複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、前記第2方向に沿って延びるように設けられた第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とを接続するように、前記第1方向に延びるように前記第1部分および前記第2部分とは別体で設けられた第3部分と、を含む、請求項5~7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The inter-unit connecting portion includes: a first portion extending along the second direction at a position corresponding to the plurality of semiconductor switching element portions of the first circuit unit; a second portion extending along the second direction at positions corresponding to the plurality of semiconductor switching element portions; The power converter according to any one of claims 5 to 7, further comprising a third portion provided separately from said first portion and said second portion so as to extend in a direction.
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