JPH11275867A - インバータ装置の出力回路の配線方法 - Google Patents

インバータ装置の出力回路の配線方法

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JPH11275867A
JPH11275867A JP10088258A JP8825898A JPH11275867A JP H11275867 A JPH11275867 A JP H11275867A JP 10088258 A JP10088258 A JP 10088258A JP 8825898 A JP8825898 A JP 8825898A JP H11275867 A JPH11275867 A JP H11275867A
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parallel
circuit
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conductor plate
inverter device
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JP10088258A
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Toshiaki Ikuma
俊明 井熊
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 並列に接続されたスイッチング素子に流れる
各電流を均等にするようにしたインバータ装置の出力回
路の配線方法を提供する。 【解決手段】 直列2辺を構成する2組の並列に接続さ
れたスイッチング素子群Q11〜Q24を、夫々のスイッチ
ング素子群のコレクタを相対向させて配置し、出力回路
を形成する導体板OUTを各スイッチング素子の並列方
向に対して垂直方向に伸ばして取り付けることにより、
簡単な構成部品で夫々の素子から出力端子までの各通電
ルートの条件を均一に揃え、並列に接続された全てのス
イッチング素子Q11、Q21;Q12、Q22;Q13、Q23;
Q14、Q24に夫々流れる電流i1〜i4を均等化させるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数のスイッチング
素子を並列接続してインバータ装置を構成する場合、並
列接続されるスイッチング素子(以下並列素子という)
の夫々に流れる電流を均等化させるためのインバータ装
置の出力回路の配線方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の技術のインバータ装置の回
路構成を示す接続図である。同図において、スイッチン
グ素子として、Q11〜Q2nで示す絶縁ゲートバイポー
ラトランジスタIGBTを複数個並列接続して使う例を
示しており、以下IGBTをスイッチング素子又は単に
素子と略称する。同図では、1は直流電源で、電解コン
デンサより成る。プラス電源回路Pに接続される側のス
イッチング素子Q11〜Q1nより成る並列素子群2と、
マイナス電源回路Nに接続される側のスイッチング素子
Q21〜Q2nより成る並列素子群3とで構成される直列
2辺の回路だけを示しているが、実際のインバータ回路
では、例えば3相インバータ回路の場合は、これらのユ
ニットとなる構成が3組使われ、各々の出力回路OUT
に3相負荷が接続される。
【0003】ところで、従来、図5の回路に対応した構
造体の構成として、各スイッチング素子の配置並びに各
回路を形成する導体板P、N、OUTの取り付けは、図
6(A)、(B)に示す方法により行われていた。な
お、同図(A)は平面図、同図(B)は側面図である。
即ち、図6(A)、(B)に示すように、各並列素子群
2及び3の各素子Q11〜Q1n、Q21〜Q2nとは、夫々
同一平面上に、同じ向きに配置されており、プラス電源
回路を形成する導体板Pは、素子Q11〜Q1nの各コレ
クタ端子Cに、図6(B)に示すスタンドSを介して接
続され、各素子の並列方向に対して垂直方向に伸ばして
取り付けられている。一方、マイナス電源回路を形成す
る導体板Nは、素子Q21〜Q2nの各エミッタ端子Eに
接続され、各素子の並列方向に対して垂直方向に伸ばし
て取り付けられている。
【0004】これに対して、出力回路を形成する導体板
OUTは、素子Q11〜Q1nの各エミッタ端子E及び素
子Q21〜Q2nの各コレクタ端子Cに夫々接続され、各
素子の並列方向に対して同方向に伸ばして取り付けら
れ、その先端に、出力端子(説明の便宜上これをOUT
で示す)を設けている。従って、出力端子OUTの位置
から並列素子群2及び3内の各素子Q11〜Q1n、Q21
〜Q2nまでの間の距離に差異が大きく生ずる構造にな
っている。なお、図6(B)に示すように、導体板Nと
導体板OUTの上に絶縁板Iが配置され、その上に導体
板Pが配置されている。このような従来の構造では、並
列の各素子に分担して流れる電流が均等にならず、出力
端子の近くに位置する素子Q1n、Q2nに、より多くの
電流が集中して流れることになる。
【0005】次に、この理由を図7の等価回路で説明す
る。図7は、図5の回路で、プラス電源側並列素子群2
がスイッチオンの期間(モード)における通電ルート
と回路インピーダンスを示したものである。並列接続さ
れた各素子Q11〜Q1nには分担電流i1〜inが流れ、
これらが合流して負荷電流iとして出力される。各素子
Q11〜Q1nから導体板OUTを通して出力端子OUT
側に電流が流れるのであるが、この電流は各素子Q11〜
Q1nの並列方向に対して同方向である。各素子Q11〜
Q1n相互間には回路インピーダンス(以下インピーダ
ンスという)が存在し、これを夫々L12、L23...、
L(n-1)nで示している。なお、各インピーダンスL12
〜L(n-1)nに付されている(+)、(−)の記号は上
記電流が流れることによって発生する逆起電力の極性で
ある。同図からわかるように、各通電ルートにおけるイ
ンピーダンスは全て異なり、従って電流i1〜inにア
ンバランスが生ずるものである。
【0006】即ち、各ルートのインピーダンスは次のよ
うになる。 ルートi1のインピーダンス=L12+L23...+L(n
-1)n ルートi2のインピーダンス=L23+...+L(n-1)
n ルートinのインピーダンス≒0 従って、i1<i2<...<inの関係となり、出力端
子OUTに近く配置される素子ほど電流が多く流れる。
図8は上記の説明に用いたモードを含めたインバータ
動作における4つのモードに対する等価回路を示したも
ので、ここでは素子Q11〜Q21の部分だけをとりあげ、
他の並列素子は便宜上省略している。モードは、プラ
ス電源側並列素子群2がスイッチオフした直後に、出力
端子OUTから各素子Q11〜Q1n内のダイオードを通
って、プラス電源P側に逆流する期間の通電ルートであ
る。モードは、マイナス電源側並列素子群3がスイッ
チオンの期間の通電ルートである。モードは、マイナ
ス電源側並列素子群3がスイッチオフした直後に、マイ
ナス電源N側から各素子Q21〜Q2n内のダイオードを
通って、出力端子OUT側に逆流する期間の通電ルート
である。上記した〜のいずれのモードの通電ルート
においても、各並列素子を流れる電流には、モードで
述べたと同じ理由により、負荷分担電流にアンバランス
が生ずる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のような出力回路
を形成する導体板の取り付け方法では、各並列素子に流
れる負荷分担電流に必ずアンバランスが生じ、出力端子
の近くに配置される素子ほどより多くの電流が流れる。
このため、最も電流が集中しやすい素子が破損する恐れ
があったり、またこれを防ぐため、並列の低減率を大き
くする、つまり不経済な素子の使い方を余儀なくされる
という問題点があった。本発明は、従来の上記問題点を
解決するようにしたインバータ装置の出力回路の配線方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のインバータ装置の出力回路の配線方法は、
プラス電源回路に接続される側の並列素子群と、マイナ
ス電源回路に接続される側の並列素子群とは、反対方向
になるように配置するように構成した。この場合、出力
回路を形成する導体板を、並列素子群の並列方向に対し
て垂直方向に伸ばして配置し、その先端に出力端子を設
けるように構成した。
【0009】
【発明の実施の形態】図3は素子を各4個並列接続した
例のインバータ装置を示すもので、プラス電源回路Pに
接続される側の並列に接続した素子Q11〜Q14と、マイ
ナス電源回路Nに接続される側の並列に接続した素子Q
21〜Q24とで構成される直列2辺の回路だけが示されて
いる。図1(A)、(B)は図3の回路に対応した構造
体の構成における本発明の1実施の形態を示したもの
で、図1(A)は平面図、同図(B)は側面図である。
2組の4並列素子Q11〜Q14及びQ21〜Q24は、同図に
示すように同一平面上に、コレクタ端子Cが内側に向き
合うように配置される。出力回路を形成する導体板(以
下出力回路導体板という)OUTを素子Q11〜Q14の各
エミッタ端子E及び素子Q21〜Q24の各コレクタ端子C
に接続し、素子の並列方向に対し垂直方向に伸ばして配
置すると共に、その先端中央部に出力端子を取り付け
る。出力回路導体板OUTはスペースの関係上、図1
(B)に破線で示すように折り曲げて使うことも可能で
ある。プラス回路を形成する導体板(以下プラス回路導
体板という)Pを素子Q11〜Q14の各コレクタ端子C
に、同図(B)に示すスタンドSを介して接続する。マ
イナス回路を形成する導体板(以下マイナス回路導体板
という)Nを素子Q21〜Q24の各エミッタ端子Eに接続
する。マイナス回路導体板Nと出力回路導体板OUTの
上に、図1(B)に示すように、絶縁板Iを配置し、そ
の上にプラス回路導体板Pを配置する。図2はこれらの
導体板などの加工例を示すもので、左から出力回路導体
板OUTとマイナス回路導体板Nのセット及び絶縁板I
並びにプラス回路導体板Pを示す。
【0010】上記のように、本発明によるインバータ装
置の出力回路の配線方法では、出力回路導体板を並列素
子群の並列方向に対して垂直方向に伸ばして配置し、そ
の先端に出力端子を取り付けるため、出力端子から並列
の各素子までの間における通電ルートの距離は皆ほぼ同
じになり、従って並列の各素子に流れる負荷分担電流が
均等になる。このことを図4の等価回路で説明すれば、
次の通りである。同図は、図3の回路で、プラス電源側
素子群がスイッチオンの期間(モード)における通電
ルートと回路インピーダンスを示したものである。図4
に示すように、並列に接続された各素子Q11、Q21;Q
12、Q22;Q13、Q23;Q14、Q24には負荷電流を分担
して夫々電流i1、i2、i3、i4が流れ、これらが合流
して負荷電流iとして出力される。各素子から出力回路
導体板OUTを通して出力側に流れるこれら電流i1〜
i4は、各素子の並列方向に対して垂直方向となるた
め、各通電ルートには、夫々独立してインピーダンスが
存在することになり、これらをL1〜L4で示してある。
出力端子の位置から各素子の位置までの距離がほぼ同じ
であるため、L1≒L2≒L3≒L4となるので、i1≒i2
≒i3≒i4となり、並列素子には夫々ほぼ均等な電流が
流れる。なお、この点は、図8に示すインバータ動作の
他のモード〜における通電ルートに対しても同じこ
とがいえる。
【0011】
【発明の効果】本発明のインバータ装置の出力回路の配
線方法によれば、並列素子群の構造体における各導体板
の取り付け及び並列素子の配置を上記のように行うもの
であるから、次のような優れた効果を有する。 (1)本発明の出力回路の配線方法によると、並列接続
される各スイッチング素子に負荷分担電流が均等に流れ
るから、従来の場合のように、並列素子群のうち、特定
の素子に電流が集中することによる素子破損の恐れがな
くなり、また、並列の低減率を必要以上に大きくしなく
て済み、インバータ装置の電流容量を大きくすることが
できる。 (2)また、プラス電源回路及びマイナス電源回路に接
続される各並列素子Q11〜Q14とQ21〜Q24を互いに反
対方向、つまりコレクタ端子同士が向き合うように配置
することにより、インバータ装置の出力回路用導体板の
構造が複雑化するのを効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】同図(A)は本発明に基づく並列素子群の構造
体の概要を示す平面図、同図(B)は側面図である。
【図2】本発明に基づく各導体板及び絶縁板の加工例を
示す図である。
【図3】本発明の技術を説明するインバータの概要回路
図である。
【図4】図3の回路に対応した本発明の効果を説明する
等価回路である。
【図5】従来のインバータ装置の概要回路図である。
【図6】同図(A)は従来における並列素子群の構造体
の概要を示す平面図、同図(B)は側面図である。
【図7】図5の回路に対応した従来の技術を説明する等
価回路である。
【図8】本発明と従来の技術を説明するインバータの各
動作モードを示す等価回路である。
【符号の説明】
1:直流電源 2:プラス電源側並列素子群 3:マイナス電源側並列素子群 Q11〜Q1n、Q21〜Q2n:スイッチング素子(素子) C:素子のコレクタ端子 E:素子のエミッタ端子 P:プラス電源回路(回路図の場合)、或いはプラス電
源回路を形成する導体板(構造図の場合) OUT:インバータ出力回路(回路図の場合)、或いは
出力回路を形成する導体板(構造図の場合) N:マイナス電源回路(回路図の場合)、或いはマイナ
ス電源回路を形成する導体板(構造図の場合) I:絶縁板 S:スタンド i1〜in:各素子を流れる電流 i:負荷電流 L1〜Ln、L12〜L(n-1)n:回路インピーダンス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランジスタ等の複数のスイッチング素
    子を並列接続して成るインバータ装置において、直流電
    源のプラス回路に接続される側の並列接続されるスイッ
    チング素子群(以下並列素子群という)とマイナス回路
    に接続される側の並列素子群とで構成される直列2辺の
    構造体について、 2組の並列素子群のコレクタ同士が互いに内側に向くよ
    うに対向して配置するようにしたことを特徴とするイン
    バータ装置の出力回路の配線方法。
  2. 【請求項2】 トランジスタ等の複数のスイッチング素
    子を並列接続して成るインバータ装置において、インバ
    ータ出力回路を形成する導体板を並列素子群の並列方向
    に対し、垂直方向に伸ばして配置し、その先端に出力端
    子を設けるようにしたことを特徴とするインバータ装置
    の出力回路の配線方法。
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