JPH03136412A - 電力変換用半導体素子のスナバ回路とそのモジュール装置 - Google Patents

電力変換用半導体素子のスナバ回路とそのモジュール装置

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JPH03136412A
JPH03136412A JP1257294A JP25729489A JPH03136412A JP H03136412 A JPH03136412 A JP H03136412A JP 1257294 A JP1257294 A JP 1257294A JP 25729489 A JP25729489 A JP 25729489A JP H03136412 A JPH03136412 A JP H03136412A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自己消弧形電力用半導体素子で構成してい
る電力変換装置が動作するときの、これら半導体素子を
保護するためのスナバ回路と、このスナバ回路を含んで
いる電力変換用半導体素子のモジュール装置に関する。
〔従来の技術〕
自己消弧形電力用半導体素子として、たとえばパワトラ
ンジスタを２個直列に接続して、この直列回路を直流電
源の正負極間に接続し、一方のパワトランジスタと他方
のパワトランジスタとを、交互にオンとオフとを繰返さ
せることで、電力変換を行うことができるのは周知であ
る。そこで、３＆１１のこのようなパワトランジスタ直
列回路を相互に並列接続して、これらに直流電源を接続
することにより、この直流電源からの直流電力を、３相
交流電力に変換する３相インバータを例にして、従来の
技術ならびに本発明の詳細を以下に記述する。
パワトランジスタで構成している電圧形３相インバータ
では、各パワトランジスタにはそれぞれフリーホイリン
グダイオードを逆並列接続している。ここでパワトラン
ジスタのターンオフ時（あるいはフリーホイリングダイ
オードの逆回復時）に、回路の浮遊インダクタンスによ
り生じるサージ電圧がパワトランジスタに印加されると
、当該パワトランジスタを破壊するおそれがある。また
、このターンオフの際に、当該パワトランジスタのコレ
クタ・エミッタ間電圧の立上り速度（ｄ　Ｖ／ｄｔ）が
大である場合は、他のパワトランジスタや制御回路に誤
動作を発生させるおそれがある。
そこで、このような不都合が発生するのを回避するため
に、３相インバータにスナバ回路を付属させる。
第１９図は電力変換装置に付属するスナバ回路の第１従
来例を示した回路図である。
この第１９図において、符号１〜６は６個のパワトラン
ジスタ、符号７〜１２は６個のフリーホイリングダイオ
ードである。これら６個のパワトランジスタのそれぞれ
にフリーホイリングダイオードを逆並列接続したものを
３相ブリツジ接続し、それぞれのパワトランジスタに、
コンデンサと抵抗との直列接続で構成しているスナバ回
路を並列に接続する。符号１３〜１８はこのスナバ回路
を構成する６個のコンデンサ、符号３３〜３８は同じく
スナバ回路を構成する抵抗である。尚、符号２５は直流
電源、符号３２は回路の浮遊インダクタンスである。
抵抗とコンデンサで構成したこのようなスナバ回路はＲ
−Ｃスナバと通称されており、このＲＣスナバを構成し
ているコンデンサは、このＲ−Ｃスナバが属しているパ
ワトランジスタがターンオフした際に発生するサージ電
圧を抑制するとともに、当１亥コンデンサへの充電によ
り、このパワトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧
のｄＶ／ｄｉを抑制する役割を有するが、このｄ　Ｖ／
ｄＬ抑制の効果を向上させるには、Ｒ−Ｃスナバを構成
している抵抗の抵抗値を小さくすることが有効である。
第２０図は電力変換装置に付属するスナバ回路の第２従
来例を示した回路図である。
この第２０図において、６個のパワトランジスタ１〜６
．６個のフリーホイリングダイオード７〜１２、直流電
源２５、および浮遊インダクタンス３２は第１９図の場
合と同じ機能を有する。
第２０図に示す第２従来例回路では、抵抗２８とコンデ
ンサ３０およびダイオード２７とで構成したスナバ回路
（通称Ｒ−Ｃ−Ｄスナバ）を直流電源２５の正極と負極
との間に接続しているので、パワトランジスタがターン
オフした際に、回路の浮遊インダクタンス３２に蓄積し
ていたエネルギーを、このコンデンサ３０が吸収して、
サージ電圧を抑制する。
ここで、スナバ回路を構成している抵抗２８やダイオー
ド２７を取り去ると、サージ電圧抑制効果が増大する。
第２１図は電力変換装置に付属するスナバ回路の第３従
来例を示した回路図である。
この第２１図は、前述した第１９図に示す第１従来例回
路と、第２０図に示す第２従来例回路とを組合わせたも
のであって、３相インバータを構成している６個のトラ
ンジスタには、それぞれ別個のＲ−Ｃスナバを並列に接
続し、かつ正極と負極との間にＲ−Ｃ−Ｄスナバを接続
したものである。
第２２図は電力変換装置に付属するスナバ回路の第４従
来例を示した回路図であって、３相インバータを構成し
ている６個のトランジスタには、それぞれ別個のＲ−Ｃ
−Ｄスナバを並列に接続し、かつ正極と負極との間にも
Ｒ−Ｃ−Ｄスナバを接続している。
上述した各従来例回路において、スナバ回路を構成して
いるコンデンサに直列接続しているダイオード、あるい
は抵抗を取去って、コンケンサのみのスナバ回路にする
と、パワトランジスタがターンオフした際に、このコン
デンサと回路の浮遊インダクタンス３２とにより共振現
象を生じる。この共振現象は、ノイズの発生やパワトラ
ンジスタの責務増大などの不都合を誘発するので、共振
抑制の必要上から、コンデンサには抵抗を直列に接続し
ている。
（発明が解決しようとする課題〕 ところで、前述したＲ−ＣスナバやＲ−Ｃ−Ｄスナバに
は次のような各種の欠点がある。
すなわち、Ｒ−Ｃ−Ｄスナバでは、■コンデンサの蓄積
電荷を抵抗を通じて放電させるために、この抵抗が大形
になる、■スナバ回路のダイオードが逆回復する際に、
高いｄＶ／ｄｔを生じるので、制御回路に誤動作を生じ
るおそれがある、■スナバ回路が複雑で部品点数が多く
なる、などである。
またＲ−Ｃスナバでは、■コンデンサの蓄積電荷は抵抗
を通じて充放電するので、エネルギー損失が大である、
■抵抗が大形になる、などである。
さらに、これらスナバ回路を構成する各部品を、それぞ
れの電力変換用半導体素子にその都度接続するのは、接
続作業に手間がかかるばかりでなく、電力変換用半導体
素子とスナバ回路との間の配線インダクタンス、あるい
は電力変換用半導体素子相互間の配線インダクタンスを
大にする不都合があるし、スナバ回路部品点数が多く、
管理上の手間や、装置の小形化を阻害するなどの不都合
もある。
そこでこの発明の目的は、電力変換用半導体素子に付属
するスナバ回路の構゛成を簡素にして部品点数とエネル
ギー損失の減少を図るとともに、この電力変換用半導体
素子とスナバ回路との一体化により、これを使用する電
力変換装置の小形化と、配線インダクタンスの低減とを
図ろうとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、この発明のスナバ回路は
、複数の自己消弧形電力用半導体素子の直列回路を電源
に接続し、一方の自己消弧形電力用半導体素子と他方の
それとが、交互にオンとオフとを繰返すことで電力変換
を行う装置において、順方向電圧降下が小で、かつ逆方
向電圧降下が大である非対称素子とコンデンサとの直列
回路を、前記自己消弧形電力用半導体素子同士の直列回
路に並列に、あるいは個々の自己消弧形電力用半導体素
子に並列に接続するものである。さらにこの発明のモジ
ュール装置は、定電圧ダイオードを構成要素にしている
スナバ回路を並列に接続している自己消弧形電力用半導
体素子において、導体板に固着した絶縁基板上に導電材
料によりパターンを形成し、この導電パターン上に前記
自己消弧形電力用半導体素子のアノード側と、フリーホ
イリングダイオードのカソード極および前記定電圧ダイ
オードのアノード極を固着し、前記絶縁基板上に前記導
電パターンとは隔離した第１電掻と第２電極とを相互に
隔離して固着し、コンデンサの一方の電極を第１！極に
、他方の電極を第２電極に接続して、これら第１・第２
電極により当該コンデンサを支持し、前記定電圧ダイオ
ードのカソード極を前記第１電極に接続し、前記自己消
弧形電力用半導体素子のカソード側ならびに前記フリー
ホイリングダイオードのアノード極を前記第２電極に接
続し、前記導電パターンと、第２電極および自己消弧形
電力用半導体素子の制御極とを外部に引出す構造とする
か、あるいは前記自己消弧形電力用半導体素子と、これ
に逆並列接続しているフリーホイリングダイオードと、
この自己消弧形電力用半導体素子に一方の極が接続され
ている前記定電圧ダイオードとを合成樹脂で封入成形し
、前記自己消弧形電力用半導体素子のアノード極用端子
とカソード極用端子と′Ｍ御極用端子、ならびに前記定
電圧ダイオードの他方極用端子とを前記成形体の表面に
設け、かつこの定電圧ダイオードの他方極に接続するス
ナバ回路用コンデンサを収納する切欠き部を前記成形体
に設ける構造とするか、あるいは前記自己消弧形電力用
半導体素子と、これに逆並列接続しているフリーホイリ
ングダイオードと、この自己消弧形電力用半導体素子に
一方の橿が接続されている前記定電圧ダイオードとを合
成樹脂で封入して直方体状に成形し、前記自己消弧、形
電力用半導体素子のアノード極用端子を前記直方成形体
表面の一端に設け、この自己消弧形電力用半導体素子の
カソード極用端子を前記アノード極用端子と同一面上の
反対端に設け、かっこの直方成形体のアノード極用端子
とカソード極用端子との中間部分に前記スナバ回路用コ
ンデンサを収納できる凹部を設け、この凹部に前記定電
圧ダイオードの他方極用端子を設ける構造にするものと
する。
〔作用〕
この発明は、順方向電圧降下が小で、かつ逆方向電圧降
下が大なる非対称素子、たとえば定電圧ダイオードを、
コンデンサに直列接続したものをスナバ回路として使用
することで、電力損失を生じる抵抗を除去し、かつこの
抵抗除去により、コンデンサと浮遊インダクタンスとに
より生じる共振は、前記非対称素子で消費する電力損失
によって、急速に収束させるものである。そこで、これ
ら定電圧ダイオードとコンデンサとによるスナバ回路を
、自己消弧形電力用半導体素子や、これに逆並列接続す
るフリーホイリングダイオードと共に一体構造にモジュ
ール化することにより、電力変換用半導体素子とそのス
ナバ回路とが１つの部品と見做せるようになり、小形か
つ取扱いが容易となる。さらに、半導体素子のみ、すな
わちスナバ回路のうちの定電圧ダイオードと前記自己消
弧形電力用半導体素子およびフリーホイリングダイオー
ドとを合成樹脂で封入成形して所要の端子を設けるとと
もに、スナバ回路用コンデンサを設置するための切欠き
部をこの成形体に設けることで、装置全体の小形と配線
インダクタンスの低減ならびに部品数の低減を図るもの
である。
〔実施例〕
第１図は本発明のスナバ回路の第１実施例をあられした
回路図である。
この第１図において、自己消弧形電力用半導体素子とし
ての６個のパワトランジスタ１〜６．６個のフリーホイ
リングダイオード７〜１２、直流電源２５の機能は、第
１９図で既述の第１従来例回路の場合と同じであるから
、これらの説明は省略する。
本発明においては、６個の非対称素子としての定電圧ダ
イオード１９〜２４と、６個のコンデンサ１３〜１８を
、それぞれ１対１で直列接続したものを、スナバ回路と
して、６個のパワトランジスタ１〜６のそれぞれに並列
接続している。
第２図は第１図に示すスナバ回路の第１実施例回路に使
用している電力変換用半導体素子とスナバ１アーム分の
回路図である。
この第２図において、電圧降下非対称素子としての定電
圧ダイオード１９と、コンデンサ１３との直列回路を、
パワトランジスタ１に並列接続するのであるが（符号７
はフリーホイリングダイオード）、このとき定電圧ダイ
オード１９のツェナー電圧は、直流ｉｉ源２５の電圧よ
りも低い値に設定する。
パワトランジスタｌがターンオフした一場合に発生する
サージ電圧は、定電圧ダイオード１９を経てコンデンサ
１３に吸収する。いまコンデンサ１３の静電容量をＣ、
コンデンサ１３に流れる電流をＩ、とすると、この電流
！、にょる定電圧ダイオード１９の電圧降下は無視でき
るので、パワトランジスタ１に印加されるｄＶ／ｄｔの
値はＩ　ｓ　／　Ｃとなり、このｄＶ／ｄｔは抑制され
て、パワトランジスタ１のターンオフ動作責務を軽減す
ることができる。
第３図と第４図は第２図に示す電力変換用半導体素子１
ア一ム分の動作を示した波形図であって、第３図はパワ
トランジスタ１のコレクタ電流１ｃおよびコレクタ・エ
ミッタ間電圧ｖｃ！の変化をあられしており、第４図は
コンデンサ１３に流れる電流■３の変化をあられしてい
る。
すなわち、パワトランジスタ１がターンオフして、その
コレクタ・エミッタ間電圧■。が直流電源２５の電圧値
まで上昇すると（第３図Ａ点）、回路の浮遊インダクタ
ンス２６に流れていた電流で、コンデンサ１３との共振
が開始となって、スナバ回路に共振電流が流れる。この
共振電流の極性のうち、定電圧ダイオード１９のツェナ
ー電圧が発生する電流極性の時は、この定電圧ダイオー
ド１９がエネルギーを消費するので、比較的短時間でこ
の共振現象を収束できる。その結果、コンデンサ１３の
責務を軽減することができる。
また、当該定電圧ダイオード１９で発生する損失は熱と
なるが、定電圧ダイオード１９は半導体であることから
、これの冷却は抵抗の冷却に比して容易である。
第５図は本発明のスナバ回路の第２実施例をあられした
回路図であって、６個のパワトランジスタ１〜６と、６
個のフリーホイリングダイオード７〜１２とで構成して
いる３相インバータの正負極間に、非対称素子としての
定電圧ダイオード２９とコンデンサ３０との直列回路を
接続したものであるが、この定電圧ダイオード２９のツ
ェナー電圧は、直流電源２５の電圧値よりも低（設定す
る。
第６図は第５図に示すスナバ回路の第２実施例回路に使
用している電力変換用半導体素子１相分とスナバの回路
図である。
定電圧ダイオード２９とコンデンサ３０との直列回路で
構成しているスナバ回路を、パワトランジスタ１と４と
の直列回路の外側端子間に接続していルノで、前述の第
１実施例のような、コレクタ・エミッタ間電圧の上昇率
を抑制することはできないが、パワトランジスタ１また
は４がターンオフする際に発生するサージ電圧を、定電
圧ダイオード２９を介してコンデンサ３０に吸収するの
で、ターンオフするパワトランジスタがサージ電圧で破
壊するのを防止することができる。
この第２実施例に示すスナバ回路も、前述した第１実施
例の場合と同様に、回路の浮遊インダクタンス３１とコ
ンデンサ３０とで共振現象を生じるが、定電圧ダイオー
ド２９の作用で、比較的短時間で収束してしまうのも、
第１実施例の場合と同しである。
第卜図は本発明のスナバ回路の第３実施例をあられした
回路図であって、６個のバヮトランジスタ１〜６と、６
個のフリーホイリングダイオード７〜１２とで構成した
３相インバータの各アームに、前述の第１図に示す第１
実施例回路と同様に、定電圧ダイオードとコンデンサと
の直列回路を並列に接続し、かつ正負極間にはダイオー
ド２７．抵抗２８およびコンデンサ３０で構成したＲ　
−（１，’−Ｄスナバを接続したものである。
第８図は第７図に示すスナバ回路の第３実施例回路に使
用している電力変換用半導体素子１相分とスナバの回路
図である。
この第８図において、パワトランジスタ１と４とにそれ
ぞれ並列接続している定電圧ダイオードとコンデンサと
でなるスナバ回路の動作は、第１図と第２図とで既述の
第１実施例回路の場合と同じであるから、その説明は省
略する。
また、ダイオード２７と抵抗２８およびコンデンサ３０
とでなるＲ−Ｃ−Ｄスナバは、たとえば、パワトランジ
スタ１がターンオフして、そのコレクタ・エミ・シタ間
電圧が直流電源２５の電圧を越えると、ダイオード２７
が導通して、浮遊インダクタンス２９により発生するサ
ージ電圧をコンデンサ３０に吸収して、当該パワトラン
ジスタ１を破損から保護する。
また、パワトランジスタ１のターンオフの後に、コンデ
ンサ３０に蓄えられた前述のサージ電圧による余剰電荷
は、抵抗２８を通して放電するので、この抵抗２８の抵
抗値を適切に選定することで、コンデンサ３０と浮遊イ
ンダクタンス２９との共振を防止することができる。
第９図は本発明のスナバ回路の第４実施例をあられした
回、路図であって、第１図と第２図とで既述の第１実施
例回路と、第５図と第６図とで既述の第２実施例回路と
を組合わせたものであるから、これの説明は省略する。
第１０図は本発明のモジュール装置の第１実施例をあら
れした構造図であって、第２図に示す本発明のスナバ回
路の構成をあられしている。
導体板としての銅ベース５０上には、熱伝導にすぐれて
いるセラミックス基板５１が絶縁基板として接合されて
おり、このセラミックス基板５１には、所要の形状に加
工された導電パターンとしての銅パターン５２と第１を
極５３、第２′ｇ１極５４、およびベース端子５６とが
相互に接触しないようにして貼付けら３れているので、
これら相互間は電気的に絶縁されている。
銅パターン５２には自己消弧形電力用半導体素子として
のパワトランジスタ１のコレクタと、フリーホイリング
ダイオード７のカソード、および定電圧ダイオード１９
のアノードとが密着して取付けられているので、これら
は電気的に同電位にある。
このように取付けることにより、パワトランジスタ１と
フリーホイリングダイオード７および定電圧ダイオード
１９で発生した熱は、セラミックス基板５１を介して銅
ベース５０に伝導する。よってこの銅ベース５０を冷却
することにより、これら半導体素子内で発生した損失は
、素早く、かつ有効に取除くことができる。
スナバ回路を構成するコンデンサ１３の一方の電極は第
１電ＦＩｉ１５３に、他方の電極は第２電ｐｉ５４に接
続するとともに、このコンデンサ１３を第１電極５３と
第２電極５４とで支持するようにすれば、前述した各半
導体素子とこのコンデンサ１３とを立体的に配置できる
ので、モジュール構造を小形化できることとなる。
銅パターン５２上の各半導体素子と、セラミックス基板
５１上の各電極や端子との間の接続、すなわち、定電圧
ダイオード１９のカソードと第１電極５３との接続、パ
ワトランジスタ１のエミッタと第２電極５４との接続、
フリーホイリングダイオード７のアノードと第２電極５
４との接続、およびパワトランジスタ１のベースとベー
ス端子５６との接続を、それぞれワイヤボンディングに
より配線することで、第２図に図示した１ア一ム分の回
路が完成する。
そこで銅パターン５２上にコレクタ端子５５を接続し、
第２電極５４をエミッタ端子とすれば、前述のベース端
子５６とともに、このモジュールを外線に接続すること
ができる。
なお、第１０図においては、銅ベース５ｏ上に１ア一ム
分のモジュールを搭載しているが、複数分を搭載できる
ことは勿論である。
ところで、第１０図に示すモジュール装置の第１実施例
では、スナバ回路用のコンデンサ１３を含んだ構成にな
っている。このコンデンサ１３は、他の部品にくらべて
比較的に大形であること、またこのコンデンサ１３以外
はすべて半導体部品であることから、これら半導体部品
のみでモジュール装置を構成するほうが、冷却などの点
でも好都合である。
第１１図は半導体部品のみでモジュール装置を横。
成する場合の回路回であって、第２図に示す回路からコ
ンデンサ１３を省略している。このような回路構成の場
合は、エミッタ端子６４、コレクタ端子６５、ベース端
子６６およびスナバ回路端子６７を設けることになる。
第１２図は第１１図に示す回路で構成した電力変換用半
導体素子のモジュール装置の従来例を示した外形図であ
る。
この第１２図においては、自己消弧形電力用半導体素子
としてのパワトランジスタｌと、このパワトランジスタ
に逆並列接続しているフリーホイリングダイオード７と
、パワトランジスタｌのコレクタ掻にそのアノード極を
接続している定電圧ダイオード１９とが、合成樹脂によ
り封入成形されてモジュール装置６０となっており、こ
のモジュール装置６０の表面には、外線を接続するため
のエミッタ端子６４（Ｅ）、コレクタ端子６５（Ｃ）、
ベース端子６６（Ｂ）、およびスナバ回路端子６７（Ｋ
）を備えている。
第１３図は第１２図に示す従来のモジュール装置を使用
して電力変換装置の１相分を形成した組立図であって（
ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。
この第１３図においては、６０Ｐなる３個の正側モジュ
ール装置のそれぞれのコレクタ端子を、正極鋼バー６２
Ｐを用いて相互に並列接続することで、電力変換装置１
相分の上側アームを構成している。
また６ＯＮなる３個の負側モジュール装置のそれぞれの
エミッタ端子を、負極銅バー６２Ｎを用いて相互に並列
接続することで、下側アームを構成している。
これら上側アーム用に並列接続した３個のモジュール装
置６０Ｐと、下側アーム用に並列接続した３個のモジュ
ール装置６ＯＮとを共通の冷却体６１に装着し、上側ア
ーム用の各エミッタ端子と、下側アームの各コレクタ端
子とを接続銅バー６３で接続するのであるが、上側アー
ムのモジュール装置６０Ｐに取付けているスナバコンデ
ンサ６８Ｐの取付スペースを確保するために、この接続
銅バー６３は凸形状に加工する必要がある。このように
加工することにより、接続銅バー６３の材料が余分に必
要で、装置の寸法・重量を増大させるだけではなく、配
線インダクタンスも大きくなる欠点がある。
第１４図は本発明のモジュール装置の第２実施例をあら
れした外形図である。
この第１４図に示す第２実施例も、第１２図で既述の従
来例と同様に第１１図に示す回路、すなわちパワトラン
ジスタ１とフリーホイリングダイオード７および定電圧
ダイオード１９とで構成した回路を合成樹脂で封入成形
することにより、モジュール装置７０をかたちづくって
いる。またこのモジュール装置７０にはエミッタ端子６
４、コレクタ端子６５、ベース端子６６およびスナバ回
路端子６７を設けているのも、第１２図の従来例と同じ
である。
本発明においては、モジュール装置７０の一部分に切欠
き部７１を設け、この切欠き部７１にスナバコンデンサ
７８を収納できるようにしている。
第１５図は第１４図に示す第２実施例のモジュール装置
を使用して電力変換装置の１相分を形成した組立図であ
って、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示している。
この第１５図においても、３個の正側モジュール装！７
０Ｐの各コレクタ端子を正極銅バー６２Ｐで並列接続し
て１相分の上側アームを構成し、３個の負側モジュール
装置７ＯＮの各エミッタ端子を負極銅バー６２Ｎで並列
接続することで下側アームを構成している。
これら６個のモジュール装置を冷却体６１に装着し、上
側アームと下側アームとを接続銅バー７３で接続するの
であるが、上側アーム用のスナバコンデンサ７８は、す
べてモジュール装置７０に設けた切欠き部７１に収納さ
れることになるので、接続銅バー７３は凸形に加工する
必要がない。
第１６図は本発明のモジュール装置の第３実施例をあら
れした外形図である。
この第１６図に示す第３実施例も、第１１図に示す回路
、すなわちパワトランジスタ１とフリーホイリングダイ
オード７および定電圧ダイオード１９とで構成した回路
を合成樹脂で封入し、直方体状に成形することでモジュ
ール装置８０をかたちづくっているのであるが、この直
方体状のモジュール装５！８０は、その中央部分に凹部
８１が形成されていて、この凹部８１にスナバ回路端子
６７を設け、さらに凹部８１の両側にそれぞれエミッタ
端子６４とコレクタ端子６５とを別個に設けている。（
なおベース端子は、本発明とは無関係につき、既述を省
略している。） 第１７図は単相インバータをあられした回路図であって
、８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｘ、８０Ｙなる第１６図に示す
４個の第３実施例モジュール装置を単相ブリッジ接続し
、それぞれのモジュール装置にはスナバコンデンサを接
続している。
第１８図は第１７図に示す単相インバータを第１６図に
示す第３実施例のモジュール装置を使用して形成した組
立図である。
この第１８図に示すように、２個のモジュール装置８０
Ｕと８０Ｖのコレクタ端子を正極銅バー８２Ｐで接続し
、２個のモジュール装置８０χと８０Ｙのエミッタ端子
を負極銅バー８２Ｎで接続するとともに、接続銅バー８
３Ｒで第１相上側アームと下側アームとの接続を、また
接Ｖｔ銅バー８３３で第２相上側アームと下側アームと
の接続を行って、単相インバータを形成している。
このとき各モジュール装置に取付けるスナバコンデンサ
１３．１４．１６．１７は、それぞれのモジュール装置
の凹部８１に収納されるので、当該単相インバータに無
用の突出部分がなく、全体が小形になる。
上述した本発明の各実施例は、半導体素子としてパワト
ランジスタを使用した場合で説明しているが、パワトラ
ンジスタの代りに、他の自己消弧形電力用半導体素子、
たとえば絶縁ゲート形バイポーラトランジスタや、電界
効果トランジスタなどを使用した場合にも適用できるの
は勿論である。
〔発明の効果〕
この発明によれば、コンデンサに直列に定電圧ダイオー
ドのような非対称素子を接続して構成したスナバ回路を
、電力変換装置を構成している個々の自己消弧形電力用
半導体素子に並列に接続し、あるいは当該電力変換装置
の正負極間に接続することで、スナバ回路の共振電流を
素早く減衰させることができるので、スナバ用コンデン
サの容量を抑制することができ、スナバ用抵抗を省略し
てエネルギー損失も軽減できる。さらにスナバ用抵抗の
省略により、部品点数の削減と回路の簡素化ならびに小
形化を図ることができるなど、各種の効果が得られる。
さらに自己消弧形電力用半導体素子とフリーホイリング
ダイオードならびに定電圧ダイオードを導電パターン上
に取付けて、これら各半導体素子の発熱を有効に外部に
放散させるとともに、他の素子に比較して大形となるコ
ンデンサを立体的に配置する構成によりモジュール化し
ているので、このモジュールが小形になり、かつ１個の
部品として取扱うことができるので、取付・配線や部品
管理の手間が省略できるなどの効果が得られる。さらに
スナバコンデンサを除いた半導体部品のみを合成樹脂で
封入成形してモジュール装置をかたちづくるさいに、ス
ナバコンデンサを収納する空間をこのモジュール装置に
切欠き部あるいは凹部として設けることにより、このモ
ジュール装置を集合して電力変換装置を組立てるさいに
、スナバコンデンサが配線を阻害しないので、直線的な
配線が可能になり、そのために配線材料の節約、配線イ
ンダクタンスの低減、装置の小形化・軽量化などの各種
の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のスナバ回路の第１実施例をあられした
回路図、第２図は第１図に示すスナバ回路の第１実施例
回路に使用している電力変換用半導体素子とスナバ１ア
ーム分の回路図、第３図と第４図は第２図に示す電力変
換用半導体素子１ア−ム分の動作を示した波形図、第５
図は本発明のスナバ回路の第２実施例をあられした回路
図、第６図は第５図に示すスナバ回路の第２実施例回路
に使用している電力変換用半導体素子１相分とスナバの
回路図、第７図は本発明のスナバ回路の第３実施例をあ
られした回路図、第８図は第７図に示すスナバ回路の第
３実施例回路に使用している電力変換用半導体素子１相
分とスナバの回路図、第９図は本発明のスナバ回路の第
４実施例をあられした回路図、第１０図は本発明のモジ
ュール装置の第１実施例をあられした構造図、第１１図
は半導体部品のみでモジュール装置を構成する場合の回
路図、第１２図は第１１図に示す回路で構成した電力変
換用半導体素子のモジュール装置の従来例を示した外形
図、第１３図は第１２図に示す従来のモジュール装置を
使用して電力変換装置の１相分を形成した組立図、第１
４図は本発明のモジュール装置の第２実施例をあられし
た外形図、第１５図は第１４図に示す第２実施例のモジ
ュール装置を使用して電力変換装置の１相分を形成した
組立図、第１６図は本発明のモジュール装置の第３実施
例をあられした外形図、第１７図は単相インバータをあ
られした回路図、第１８図は第１７図に示す単相インバ
ータを第１６図に示す第３実施例のモジュール装置を使
用して形成した組立図、第１９図は電力変換装置に付属
するスナバ回路の第１従来例を示した回路図、第２０図
は電力変換装置に付属するスナバ回路の第２従来例を示
した回路図、第２１図は電力変換装置に付属するスナバ
回路の第３従来例を示した回路図、第２２図は電力変換
装置に付属するスナバ回路の第４従来例を示した回路図
である。 １．２，３，４，５．６・・・自己消弧形電力用半導体
素子としてのパワトランジスタ、７，８．９゜１０、１
１．１２・・・フリーホイリングダイオード、１３゜１
４、’　１５．１６．１７．１８．３０・・・コンデン
サ、１９．２０゜２１、２２．２３．２４．２９・・・
非対称素子としての定電圧ダイオード、２５・・・直流
電源、２６．２９．３１．３２・・・浮遊インダクタン
ス、２７．４３．４４．４５．４６．４７．４８・・・
ダイオード、２８．３３．３４．３５．３６．３７．３
８・・・抵抗、５０・・・導体板としての銅ベース、５
１・・・絶縁基板としてのセラミックス基板、５２・・
・導電パターンとしての銅パターン、５３・・・第１電
極、５４・・・第２電極（エミッタ端子）、５５・・・
コレクタ端子、５６・・・ベース端子、６０．６０Ｐ、
　６ＯＮ、　７０．７０Ｐ、　７ＯＮ、　８０゜８０Ｕ
、ｓｏＶ、８０Ｘ、８０Ｙ−％ジュール装置、６１・・
・冷却体、６２Ｐ、８２Ｐ・・・正極銅バー、６２Ｎ、
８２Ｎ・・・負極銅バー、６３．７３．８３Ｒ，８３３
・・・接続鋼バー６４・・・エミッタ端子、６５・・・
コレクタ端子、６６・・・ベース端子、６７・・・スナ
バ回路端子、６８Ｐ、　６８Ｎ、　７８゜７ＢＰ、７８
Ｎ・・・スナバコンデンサ、７１・・・切欠き部、葛　
１　図 第　２　図 で ３ 図 男 図 名 図 図 箔 図 る１０ 霞 ５１３ 図 １ 図 　１２ 図 ７８スプバ′コシテ°シブ ζ 篤 ４ 図 ６２Ｐ正徳鶴バー ６１キ却侭 応 ７ ′６１つ 霞 第 ２０　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）複数の自己消弧形電力用半導体素子の直列回路を電
    源に接続し、一方の自己消弧形電力用半導体素子と他方
    のそれとが、交互にオンとオフとを繰返すことで電力変
    換を行う装置において、順方向電圧降下が小で、かつ逆
    方向電圧降下が大である非対称素子とコンデンサとの直
    列回路を、前記自己消弧形電力用半導体素子同士の直列
    回路に並列に、あるいは個々の自己消弧形電力用半導体
    素子に並列に接続することを特徴とする電力変換用半導
    体素子のスナバ回路。 ２）複数の自己消弧形電力用半導体素子の直列回路を電
    源に接続し、一方の自己消弧形電力用半導体素子と他方
    のそれとが、交互にオンとオフとを繰返すことで電力変
    換を行う装置において、定電圧ダイオードとコンデンサ
    との直列回路を、前記自己消弧形電力用半導体素子同士
    の直列回路に並列に、あるいは個々の自己消弧形電力用
    半導体素子に並列に接続することを特徴とする電力変換
    用半導体素子のスナバ回路。 ３）定電圧ダイオードを構成要素にしているスナバ回路
    を並列に接続している自己消弧形電力用半導体素子にお
    いて、導体板に固着した絶縁基板上に導電材料によりパ
    ターンを形成し、この導電パターン上に前記自己消弧形
    電力用半導体素子のアノード側と、フリーホイリングダ
    イオードのカソード極および前記定電圧ダイオードのア
    ノード極を固着し、前記絶縁基板上に前記導電パターン
    とは隔離した第１電極と第２電極とを相互に隔離して固
    着し、コンデンサの一方の電極を第１電極に、他方の電
    極を第２電極に接続して、これら第１・第２電極により
    当該コンデンサを支持し、前記定電圧ダイオードのカソ
    ード極を前記第１電極に接続し、前記自己消弧形電力用
    半導体素子のカソード側ならびに前記フリーホイリング
    ダイオードのアノード極を前記第２電極に接続し、前記
    導電パターンと、第２電極および自己消弧形電力用半導
    体素子の制御極とを外部に引出す構造にしていることを
    特徴とする電力変換用半導体素子のモジュール装置。 ４）定電圧ダイオードを構成要素にしているスナバ回路
    を並列に接続している自己消弧形電力用半導体素子にお
    いて、前記自己消弧形電力用半導体素子と、これに逆並
    列接続しているフリーホイリングダイオードと、この自
    己消弧形電力用半導体素子に一方の極が接続されている
    前記定電圧ダイオードとを合成樹脂で封入成形し、前記
    自己消弧形電力用半導体素子のアノード極用端子とカソ
    ード極用端子と制御極用端子、ならびに前記定電圧ダイ
    オードの他方極用端子とを前記成形体の表面に設け、か
    つこの定電圧ダイオードの他方極に接続するスナバ回路
    用コンデンサを収納する切欠き部を前記成形体に設けて
    いることを特徴とする電力変換用半導体素子のモジュー
    ル装置。 ５）定電圧ダイオードを構成要素にしているスナバ回路
    を並列に接続している自己消弧形電力用半導体素子にお
    いて、前記自己消弧形電力用半導体素子と、これに逆並
    列接続しているフリーホイリングダイオードと、この自
    己消弧形電力用半導体素子に一方の極が接続されている
    前記定電圧ダイオードとを合成樹脂で封入して直方体状
    に成形し、前記自己消弧形電力用半導体素子のアノード
    極用端子を前記直方成形体表面の一端に設け、この自己
    消弧形電力用半導体素子のカソード極用端子を前記アノ
    ード極用端子と同一面上の反対端に設け、かつこの直方
    成形体のアノード極用端子とカソード極用端子との中間
    部分に前記スナバ回路用コンデンサを収納できる凹部を
    設け、この凹部に前記定電圧ダイオードの他方極用端子
    を設けることを特徴とする電力変換用半導体素子のモジ
    ュール装置。
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