JPH0638507A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPH0638507A JPH0638507A JP18800492A JP18800492A JPH0638507A JP H0638507 A JPH0638507 A JP H0638507A JP 18800492 A JP18800492 A JP 18800492A JP 18800492 A JP18800492 A JP 18800492A JP H0638507 A JPH0638507 A JP H0638507A
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- wiring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スイッチング時における配線インダクタンス
の影響を少なくする。 【構成】 スイッチ素子1,2とフライホイールダイオ
ード8,9とをそれぞれ逆並列接続して構成されるスイ
ッチングモジュール20,21を2つブリッジ接続して
これを直流平滑用コンデンサ3に接続する場合に、接続
配線11と12を、中間に絶縁物15を挟み近接配置さ
れた1対の幅広平行導体で形成するとともに、モジュー
ル20と21とを接続する中点端子接続配線13も幅広
導体とし、かつ接続配線11,12のいずれか一方と近
接配置することにより、スイッチング時の配線インダク
タンスの影響を軽減する。
の影響を少なくする。 【構成】 スイッチ素子1,2とフライホイールダイオ
ード8,9とをそれぞれ逆並列接続して構成されるスイ
ッチングモジュール20,21を2つブリッジ接続して
これを直流平滑用コンデンサ3に接続する場合に、接続
配線11と12を、中間に絶縁物15を挟み近接配置さ
れた1対の幅広平行導体で形成するとともに、モジュー
ル20と21とを接続する中点端子接続配線13も幅広
導体とし、かつ接続配線11,12のいずれか一方と近
接配置することにより、スイッチング時の配線インダク
タンスの影響を軽減する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体スイッチング
素子を用いて交流を直流に、その逆に直流を交流に、さ
らには直流をレベルの違う直流に変換する半導体電力変
換装置、特にその配線構造の改良に関する。
素子を用いて交流を直流に、その逆に直流を交流に、さ
らには直流をレベルの違う直流に変換する半導体電力変
換装置、特にその配線構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図6はブリッジインバータ装置1相分の
接続回路の従来例を示す回路図、図7はその側面構造
図、図8はその上面構造図である。図6に示すように、
直流入力端子P,Nにコンデンサ3が接続され、また接
続配線11,12を介して、スイッチングモジュール
(単にモジュールともいう)20の一端とモジュール2
1の一端にそれぞれ接続されている。さらに、モジュー
ル20の他端とモジュール21の他端は接続配線13に
より接続されており、交流出力線Uとなる接続配線7は
接続配線13の一端に接続されている。
接続回路の従来例を示す回路図、図7はその側面構造
図、図8はその上面構造図である。図6に示すように、
直流入力端子P,Nにコンデンサ3が接続され、また接
続配線11,12を介して、スイッチングモジュール
(単にモジュールともいう)20の一端とモジュール2
1の一端にそれぞれ接続されている。さらに、モジュー
ル20の他端とモジュール21の他端は接続配線13に
より接続されており、交流出力線Uとなる接続配線7は
接続配線13の一端に接続されている。
【0003】ここで、モジュール20とモジュール21
の直列接続回路により、N相ブリッジインバータ回路の
1相分に相当する1つのブリッジが構成されている。ま
た、モジュール20およびモジュール21の内部は、ト
ランジスタ1とフライホイールダイオード(以下、単に
ダイオードともいう)8およびトランジスタ2とダイオ
ード9の逆並列接続回路からそれぞれ構成されている。
さらに、配線構造としては、接続配線11と12との間
に絶縁物15を挟んで近接配置することで、接続配線1
1と12との間に存在する配線インダクタンスを、PW
Mパターンのスイッチング時において等価的に減少させ
るようにしている。
の直列接続回路により、N相ブリッジインバータ回路の
1相分に相当する1つのブリッジが構成されている。ま
た、モジュール20およびモジュール21の内部は、ト
ランジスタ1とフライホイールダイオード(以下、単に
ダイオードともいう)8およびトランジスタ2とダイオ
ード9の逆並列接続回路からそれぞれ構成されている。
さらに、配線構造としては、接続配線11と12との間
に絶縁物15を挟んで近接配置することで、接続配線1
1と12との間に存在する配線インダクタンスを、PW
Mパターンのスイッチング時において等価的に減少させ
るようにしている。
【0004】このような回路構成において、交流出力点
Uと直流電源Nとの間に負荷10が接続されている動作
モードを考える。まず、トランジスタ1がオンしている
ときは負荷電流IL は実線で示す経路で流れ、コンデン
サ3よりトランジスタ1を介して、負荷10にエネルギ
ーが供給される。次に、トランジスタ1がオフすると、
負荷電流IL はトランジスタ1からダイオード9へと転
流し、点線で示す経路で還流する。このスイッチングが
PWMによるもので、この期間における負荷電流IL に
大きな変化がない装置では、トランジスタ1がオンの期
間に接続配線11のb−cの区間に存在する配線インダ
クタンスに蓄えられていた磁気エネルギーは、トランジ
スタ1のオフによる負荷電流IL の接続配線11から1
2への転流に伴い、近接配置により磁気的に結合してい
る接続配線12のh−i区間に存在する配線インダクタ
ンスに転化する。そのため、このスイッチング時に接続
配線11と接続配線12の近接配置部分であるb−cと
h−i区間に存在する磁気エネルギーに変化はないた
め、この部分の配線インダクタンスを等価的に零と見な
すことができる。
Uと直流電源Nとの間に負荷10が接続されている動作
モードを考える。まず、トランジスタ1がオンしている
ときは負荷電流IL は実線で示す経路で流れ、コンデン
サ3よりトランジスタ1を介して、負荷10にエネルギ
ーが供給される。次に、トランジスタ1がオフすると、
負荷電流IL はトランジスタ1からダイオード9へと転
流し、点線で示す経路で還流する。このスイッチングが
PWMによるもので、この期間における負荷電流IL に
大きな変化がない装置では、トランジスタ1がオンの期
間に接続配線11のb−cの区間に存在する配線インダ
クタンスに蓄えられていた磁気エネルギーは、トランジ
スタ1のオフによる負荷電流IL の接続配線11から1
2への転流に伴い、近接配置により磁気的に結合してい
る接続配線12のh−i区間に存在する配線インダクタ
ンスに転化する。そのため、このスイッチング時に接続
配線11と接続配線12の近接配置部分であるb−cと
h−i区間に存在する磁気エネルギーに変化はないた
め、この部分の配線インダクタンスを等価的に零と見な
すことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成で
は、接続配線11と接続配線12の大部分については、
近接配置により配線インダクタンスを等価的に減少させ
るための対策が施されているが、実際に構成する上でモ
ジュール20とモジュール21の端子間に存在する物理
的な距離によりそれぞれ接続するために、近接配置ので
きないc−dとg−hの部分とその2つのモジュールを
接続する接続配線13については、配線インダクタンス
を減少させるための対策が施されていないことになる。
そのためc−d,e−f,g−hの各部分の配線インダ
クタンスの和をΣLとすると、ΣL・IL 2 /2の磁気
エネルギーが上記の動作条件において、トランジスタ1
のスイッチングの度に余分な損失となる。
は、接続配線11と接続配線12の大部分については、
近接配置により配線インダクタンスを等価的に減少させ
るための対策が施されているが、実際に構成する上でモ
ジュール20とモジュール21の端子間に存在する物理
的な距離によりそれぞれ接続するために、近接配置ので
きないc−dとg−hの部分とその2つのモジュールを
接続する接続配線13については、配線インダクタンス
を減少させるための対策が施されていないことになる。
そのためc−d,e−f,g−hの各部分の配線インダ
クタンスの和をΣLとすると、ΣL・IL 2 /2の磁気
エネルギーが上記の動作条件において、トランジスタ1
のスイッチングの度に余分な損失となる。
【0006】また、そのスイッチング時の転流の電流変
化率をdIL /dtとするとき、ΣL・dIL /dtの
電圧が跳ね上がり電圧として、トランジスタ1にコンデ
ンサ3の電圧に加算されて加わることになる。その結
果、モジュールをその定格値以内で適用しようとすると
きの大きな制約となり、効率的な適用ができなくなると
いう問題が生じる。特に、装置が大容量化すると、使用
するモジュールの外形寸法も大きくなり、その端子間の
距離も必然的に長くなって配線インダクタンスも大きく
なり、出力電流値も大きくなるため、この配線インダク
タンスによる悪影響も大きくなる。したがって、この発
明の課題はスイッチング時の配線インダクタンスによる
影響を減少させることにある。
化率をdIL /dtとするとき、ΣL・dIL /dtの
電圧が跳ね上がり電圧として、トランジスタ1にコンデ
ンサ3の電圧に加算されて加わることになる。その結
果、モジュールをその定格値以内で適用しようとすると
きの大きな制約となり、効率的な適用ができなくなると
いう問題が生じる。特に、装置が大容量化すると、使用
するモジュールの外形寸法も大きくなり、その端子間の
距離も必然的に長くなって配線インダクタンスも大きく
なり、出力電流値も大きくなるため、この配線インダク
タンスによる悪影響も大きくなる。したがって、この発
明の課題はスイッチング時の配線インダクタンスによる
影響を減少させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、半導体スイッチング素子とフラ
イホイールダイオードとからなるスイッチングモジュー
ルを2つ直列に接続してブリッジを形成し、これを直流
平滑用コンデンサに接続してなる電力変換装置におい
て、前記ブリッジ接続されたモジュールと前記コンデン
サの各正極同士を接続するP線および負極同士を接続す
るN線が、中間に絶縁物を挟み近接配置された一対の幅
広平行導体板で配線され、さらに前記ブリッジの上アー
ム側モジュールと下アーム側モジュールを接続する中点
端子接続線にも幅広導体を用い、この中点端子接続線も
前記P線またはN線のいずれか一方と近接配置したこと
を特徴としている。
るため、この発明では、半導体スイッチング素子とフラ
イホイールダイオードとからなるスイッチングモジュー
ルを2つ直列に接続してブリッジを形成し、これを直流
平滑用コンデンサに接続してなる電力変換装置におい
て、前記ブリッジ接続されたモジュールと前記コンデン
サの各正極同士を接続するP線および負極同士を接続す
るN線が、中間に絶縁物を挟み近接配置された一対の幅
広平行導体板で配線され、さらに前記ブリッジの上アー
ム側モジュールと下アーム側モジュールを接続する中点
端子接続線にも幅広導体を用い、この中点端子接続線も
前記P線またはN線のいずれか一方と近接配置したこと
を特徴としている。
【0008】
【作用】ブリッジ接続されたスイッチングモジュールの
中間接続配線も電源線であるP線またはN線のいずれか
と近接配置することにより、この部分の配線インダクタ
ンスも等価的に零となるようにする。
中間接続配線も電源線であるP線またはN線のいずれか
と近接配置することにより、この部分の配線インダクタ
ンスも等価的に零となるようにする。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示す回路図であ
る。図2はその構成を示す側面構成図、図3は同じくそ
の上面構成図、図4は図3でスイッチングモジュールを
並列接続した場合の上面構成図である。回路的には図1
に示すように、直流入力端子P,Nにコンデンサ3が接
続されており、接続配線11,12を介してモジュール
20の一端とモジュール21の一端にそれぞれ接続され
ている。さらに、モジュール20の他端とモジュール2
1の他端は接続配線13により接続されており、交流出
力線Uとなる接続配線7は接続配線13とモジュール2
1との接続点に接続されている。また、図2,図3,図
4からも明らかなように、接続配線11,12および1
3として幅広導体を用いているが、これは特にインダク
タンスを低減させるためである。
る。図2はその構成を示す側面構成図、図3は同じくそ
の上面構成図、図4は図3でスイッチングモジュールを
並列接続した場合の上面構成図である。回路的には図1
に示すように、直流入力端子P,Nにコンデンサ3が接
続されており、接続配線11,12を介してモジュール
20の一端とモジュール21の一端にそれぞれ接続され
ている。さらに、モジュール20の他端とモジュール2
1の他端は接続配線13により接続されており、交流出
力線Uとなる接続配線7は接続配線13とモジュール2
1との接続点に接続されている。また、図2,図3,図
4からも明らかなように、接続配線11,12および1
3として幅広導体を用いているが、これは特にインダク
タンスを低減させるためである。
【0010】ここで、モジュール20とモジュール21
の直列接続回路により、N相ブリッジインバータ回路の
1相分に相当する1つのブリッジが構成されている。ま
た、モジュール20とモジュール21の内部は図6と同
じく、トランジスタ1とダイオード8およびトランジス
タ2とダイオード9の逆並列接続回路によりそれぞれ構
成されている。さらに、配線構造として、接続配線11
と12の間および接続配線11と13の間に絶縁物15
を挟んで互いに近接配置することにより、接続配線1
1,12および13に存在する配線インダクタンスを、
PWMパターンのスイッチング時には等価的に減少させ
ようにしている。
の直列接続回路により、N相ブリッジインバータ回路の
1相分に相当する1つのブリッジが構成されている。ま
た、モジュール20とモジュール21の内部は図6と同
じく、トランジスタ1とダイオード8およびトランジス
タ2とダイオード9の逆並列接続回路によりそれぞれ構
成されている。さらに、配線構造として、接続配線11
と12の間および接続配線11と13の間に絶縁物15
を挟んで互いに近接配置することにより、接続配線1
1,12および13に存在する配線インダクタンスを、
PWMパターンのスイッチング時には等価的に減少させ
ようにしている。
【0011】このような構成にいて、交流出力点Uと直
流電源Nとの間に負荷10が接続されているモードにつ
いて考える。まず、トランジスタがオンしているとき
は、負荷電流IL が図に実線で示す経路で流れ、コンデ
ンサ3よりトランジスタ1を介して負荷10にエネルギ
ーが供給される。次に、トランジスタ1がオフすると、
負荷電流IL はトランジスタ1からダイオード9に転流
し、点線で示す経路で還流する。このスイッチングがP
WMによるもので、この期間における負荷電流IL に大
きな変化がない装置では、トランジスタ1がオンの期間
に接続配線11のb−cの区間に存在する配線インダク
タンスに蓄えられていた磁気エネルギーは、トランジス
タ1のオフによる負荷電流IL の接続配線11から12
への転流に伴い、近接配置により磁気的に結合している
接続配線12のh−i区間に存在する配線インダクタン
スに転化する。その結果、このスイッチング時に接続配
線11と接続配線12の近接配置部分であるb−cとh
−i区間に存在する磁気エネルギーに変化はないため、
この部分の配線インダクタンスを等価的に零と見なすこ
とができるのは、図6の場合と同様である。また、接続
配線11のc’〜c”の区間に存在する配線インダクタ
ンスにより生じる磁束は、その部分と近接配置により磁
気的に結合している接続配線13に存在する配線インダ
クタンスによって生じる磁束と打ち消し合うため、この
区間の配線インダクタンスも等価的に零と見なすことが
できる。
流電源Nとの間に負荷10が接続されているモードにつ
いて考える。まず、トランジスタがオンしているとき
は、負荷電流IL が図に実線で示す経路で流れ、コンデ
ンサ3よりトランジスタ1を介して負荷10にエネルギ
ーが供給される。次に、トランジスタ1がオフすると、
負荷電流IL はトランジスタ1からダイオード9に転流
し、点線で示す経路で還流する。このスイッチングがP
WMによるもので、この期間における負荷電流IL に大
きな変化がない装置では、トランジスタ1がオンの期間
に接続配線11のb−cの区間に存在する配線インダク
タンスに蓄えられていた磁気エネルギーは、トランジス
タ1のオフによる負荷電流IL の接続配線11から12
への転流に伴い、近接配置により磁気的に結合している
接続配線12のh−i区間に存在する配線インダクタン
スに転化する。その結果、このスイッチング時に接続配
線11と接続配線12の近接配置部分であるb−cとh
−i区間に存在する磁気エネルギーに変化はないため、
この部分の配線インダクタンスを等価的に零と見なすこ
とができるのは、図6の場合と同様である。また、接続
配線11のc’〜c”の区間に存在する配線インダクタ
ンスにより生じる磁束は、その部分と近接配置により磁
気的に結合している接続配線13に存在する配線インダ
クタンスによって生じる磁束と打ち消し合うため、この
区間の配線インダクタンスも等価的に零と見なすことが
できる。
【0012】図5はこの発明の第2実施例を示す回路図
である。この実施例の図1と異なる点は、交流出力線U
となる接続配線7の接続配線13への接続点が、モジュ
ール20との接続線になっているところである。このよ
うな構成において、接続配線11と12のそれぞれb〜
cとh〜iの区間における配線インダクタンスは、図1
の場合と同じくスイッチング時において磁気エネルギー
に変化はないため、その部分の配線インダクタンスを等
価的に零と見なすことができる。また、接続配線11の
c’〜c”の区間に存在する配線インダクタンスについ
ても、トランジスタ1がオンのとき、その配線インダク
タンスに蓄えられている磁気エネルギーは、トランジス
タ1のオフによる負荷電流IL の接続配線11から13
への転流に伴い、近接配置により磁気的に結合している
接続配線13に存在する配線インダクタンスに転化する
ため、この区間の磁気エネルギーにも変化はなく、その
配線インダクタンスも等価的に零と見なすことができ
る。
である。この実施例の図1と異なる点は、交流出力線U
となる接続配線7の接続配線13への接続点が、モジュ
ール20との接続線になっているところである。このよ
うな構成において、接続配線11と12のそれぞれb〜
cとh〜iの区間における配線インダクタンスは、図1
の場合と同じくスイッチング時において磁気エネルギー
に変化はないため、その部分の配線インダクタンスを等
価的に零と見なすことができる。また、接続配線11の
c’〜c”の区間に存在する配線インダクタンスについ
ても、トランジスタ1がオンのとき、その配線インダク
タンスに蓄えられている磁気エネルギーは、トランジス
タ1のオフによる負荷電流IL の接続配線11から13
への転流に伴い、近接配置により磁気的に結合している
接続配線13に存在する配線インダクタンスに転化する
ため、この区間の磁気エネルギーにも変化はなく、その
配線インダクタンスも等価的に零と見なすことができ
る。
【0013】なお、以上の説明からも明らかなように、
図1または5において交流接続線Uとなる接続配線7を
接続配線13のどこに接続しても、この発明の効果には
全く影響がないことは云うまでもない。また、図1およ
び図5では接続配線13が正極となる接続配線11と結
合される例について説明したが、トランジスタ1,2お
よびコンデンサ3の極性が図1および図5と逆の場合
は、接続配線13は負極となる接続配線12と結合され
ること、さらに、上記では1つのブリッジだけについて
説明したが、相数に応じて設けられる他のブリッジにつ
いても同様に構成されることは勿論である。
図1または5において交流接続線Uとなる接続配線7を
接続配線13のどこに接続しても、この発明の効果には
全く影響がないことは云うまでもない。また、図1およ
び図5では接続配線13が正極となる接続配線11と結
合される例について説明したが、トランジスタ1,2お
よびコンデンサ3の極性が図1および図5と逆の場合
は、接続配線13は負極となる接続配線12と結合され
ること、さらに、上記では1つのブリッジだけについて
説明したが、相数に応じて設けられる他のブリッジにつ
いても同様に構成されることは勿論である。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、PWM動作のスイッ
チング時における配線インダクタンスの影響を極少にす
ることができる。例えば、ターンオフ時の跳ね上がり電
圧を極少にすることが可能となり、スイッチングモジュ
ールの定格電圧を有効に活用して、同一モジュールで出
力容量のより大きい変換装置を得ることができ、経済性
を向上させることができる。また、スイッチング時にス
ナバ回路に突入するエネルギーが極少になるため、効率
向上やスナバ回路の小形化が可能になる。さらに高周波
PWMを行なう場合でも、主回路磁束が高周波で変化す
るのを打ち消す作用を持つので、外部へのノイズの拡散
が防止され、信頼性の高いモジュールのブリッジ接続構
造を提供することができる。
チング時における配線インダクタンスの影響を極少にす
ることができる。例えば、ターンオフ時の跳ね上がり電
圧を極少にすることが可能となり、スイッチングモジュ
ールの定格電圧を有効に活用して、同一モジュールで出
力容量のより大きい変換装置を得ることができ、経済性
を向上させることができる。また、スイッチング時にス
ナバ回路に突入するエネルギーが極少になるため、効率
向上やスナバ回路の小形化が可能になる。さらに高周波
PWMを行なう場合でも、主回路磁束が高周波で変化す
るのを打ち消す作用を持つので、外部へのノイズの拡散
が防止され、信頼性の高いモジュールのブリッジ接続構
造を提供することができる。
【図1】この発明の実施例を示す回路図である。
【図2】図1に対応する側面構造図である。
【図3】図1に対応する上面構造図である。
【図4】モジュールを並列接続した場合の図1に対応す
る上面構造図である。
る上面構造図である。
【図5】この発明の他の実施例を示す回路図である。
【図6】従来例を示す回路図である。
【図7】図6に対応する側面構造図である。
【図8】図6に対応する上面構造図である。
1,2…トランジスタ、3…コンデンサ、7,11〜1
3…接続配線、8,9…ダイオード、10…負荷、15
…絶縁体、16…モジュール用冷却フィン、20,20
a,21,21a…スイッチングモジュール(モジュー
ル)。
3…接続配線、8,9…ダイオード、10…負荷、15
…絶縁体、16…モジュール用冷却フィン、20,20
a,21,21a…スイッチングモジュール(モジュー
ル)。
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体スイッチング素子とフライホイー
ルダイオードとからなるスイッチングモジュールを2つ
直列に接続してブリッジを形成し、これを直流平滑用コ
ンデンサに接続してなる電力変換装置において、 前記ブリッジ接続されたモジュールと前記コンデンサの
各正極同士を接続するP線および負極同士を接続するN
線が、中間に絶縁物を挟み近接配置された一対の幅広平
行導体板で配線され、さらに前記ブリッジの上アーム側
モジュールと下アーム側モジュールを接続する中点端子
接続線にも幅広導体を用い、この中点端子接続線も前記
P線またはN線のいずれか一方と近接配置してなること
を特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18800492A JPH0638507A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18800492A JPH0638507A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0638507A true JPH0638507A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16215962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18800492A Pending JPH0638507A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638507A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07203686A (ja) * | 1993-12-30 | 1995-08-04 | Kyowa Kiden Kogyo Kk | スイッチング回路の回路インダクタンス低下法 |
US5591993A (en) * | 1994-03-24 | 1997-01-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Structure for connecting flat type semiconductor switches in parallel |
US5905282A (en) * | 1996-05-16 | 1999-05-18 | Sankosha Corporation | Multi-terminal surge protection device |
JP2008306867A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電力変換装置および電気部品の接続方法 |
JP2013162690A (ja) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Toshiba Corp | Vvvfインバータ及び車両制御装置 |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP18800492A patent/JPH0638507A/ja active Pending
Cited By (5)
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