JPH1189247A

JPH1189247A - 電力変換器

Info

Publication number: JPH1189247A
Application number: JP9237402A
Authority: JP
Inventors: Masato Mizukoshi; 正人水越
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】３つ以上の直流電圧と交流電圧とを変換する
装置において、配線インダクタンスを低減できる構造と
する。【解決手段】直列接続された第１、第２のコンデンサ
１２、１３によって第１、第２、第３の直流電圧が生成
され、パワーモジュール３００内に収納されたインバー
タ部により３相の交流電圧に変換される。ここで、第
１、第２のコンデンサ１２、１３とインバータ部との間
の配線部を、第１、第２、第３の板状導体２０１、２０
２、２０３と第１、第２の絶縁シート２０４、２０５が
交互に積層された構造とした。このような積層構造によ
って、配線インダクタンスを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電圧と交流電
圧のいずれか一方を入力とし他方を出力として電力変換
を行う電力変換器に関し、例えば直流電圧を３相の交流
電圧に変換するインバータ装置に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、直流電圧を３相の交流電圧に変換
するインバータ装置が種々提案されている。この種のイ
ンバータ装置は、例えば、直流電源に並列接続されたコ
ンデンサと、このコンデンサの両端の電圧を３相の交流
電圧に変換するインバータ部を備えている。インバータ
部は、複数のスイッチング素子からなり、それらのスイ
ッチング素子がオン、オフ制御されて、上記の変換が行
われる。

【０００３】ここで、コンデンサの両端とインバータ部
との間の配線には、配線インダクタンス（寄生インダク
タンス）があり、この配線インダクタンスによって、サ
ージ電圧が発生するなどの問題が生じる。特開平３−２
８５５７０号公報には、コンデンサの両端とインバータ
部との間の配線部を、コンデンサの両端に接続された一
対の導体板と、この一対の導体板の間に挿入された絶縁
板により構成して、配線インダクタンスを減少させるよ
うにしたものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に示されるものにおいては、コンデンサ両端の２つの
直流電圧を交流電圧に変換するものであり、３つ以上の
直流電圧を交流電圧に変換するようなマルチレベル形の
インバータ装置の場合に、どのような構造で配線インダ
クタンスを減少させるかについては開示されていない。

【０００５】本発明は、３つ以上の直流電圧と交流電圧
とを変換する装置において、配線インダクタンスを低減
できる構造とすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、第１、第２、第
３の直流電圧の配線部（２０）を、第１、第２、第３の
板状導体（２０１〜２０３）と第１、第２の絶縁シート
（２０４、２０５）が交互に積層された構造にしたこと
を特徴としている。

【０００７】このように絶縁シートで板状導体を挟んだ
積層構造にすることによって、３つ以上の直流電圧と交
流電圧とを変換する装置においても、配線インダクタン
スを低減することができる。なお、請求項２に記載の発
明のように、第１、第２の板状導体間に第１のコンデン
サ（１２）を電気的に接続し、第２、第３の板状導体間
に第２のコンデンサ（１３）を電気的に接続することに
よって、第１、第２、第３の直流電圧を生成することが
できる。

【０００８】この場合、請求項３に記載の発明のよう
に、第１、第２、第３の板状導体に切欠き部（２０６ａ
〜２０６ｃ、２０７ａ、２０７ｂ、２０８ａ〜２０８
ｃ）を設けることによって、第１、第２、第３の板状導
体と第１、第２の絶縁シートを積層構造としても、第
１、第２のコンデンサの各端子をいずれか１つの板状導
体にのみ接続することができる。

【０００９】また、請求項４に記載の発明のように、第
１、第２、第３の板状導体を折れ曲がった形状にして電
力変換部を収納する容器の上面に固定し、第１、第２の
コンデンサを容器の上に配置するようにすれば、装置全
体をコンパクトにすることができる。なお、上記した直
流電圧のレベル数は、少なくとも第１、第２、第３の３
つを有するという意味であり、４つ以上のマルチレベル
にしたものも本発明に含まれる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１乃至図３に、本発明の一実施形
態に係るインバータ装置の構成を示す。図１は、その組
付け構成図、図２は、組付けられたインバータ装置の外
観図、図３は、インバータ装置の電気結線図を示す。

【００１１】本実施形態に係るインバータ装置は、図３
に示すように、直流電源１１の直流電圧により、３相の
交流電圧を作成してモータ４０を駆動するものである。
直流電源１１には、直列接続された第１、第２のコンデ
ンサ１２、１３が並列接続されている。この第１、第２
のコンデンサ１２、１３により、第１のコンデンサ１２
の正極端子１２ａには、第１の直流電圧が発生し、第１
のコンデンサの負極端子１２ｂと第２のコンデンサ１３
の正極端子１３ａには、第２の直流電圧が発生し、第２
のコンデンサ１３の負極端子１３ｂには、第３の直流電
圧が発生する。これら第１、第２、第３の直流電圧は、
配線部２０を介してインバータ部（電力変換部）３０に
入力される。

【００１２】インバータ部３０は、複数のスイッチング
素子（例えばＩＧＢＴ）３１ａ〜３１ｌと、逆接続ダイ
オード３２ａ〜３２ｌおよび３３ａ〜３３ｆから構成さ
れている。このインバータ部３０におけるスイッチング
素子３１ａ〜３１ｌは、図示しない制御回路によってオ
ン、オフ制御され、上記した第１、第２、第３の直流電
圧により、３相の交流電圧を作成してモータ４０に出力
する。例えば、スイッチング素子３１ａ〜３１ｄにおい
て、スイッチング素子３１ａ、３１ｂがオン、スイッチ
ング素子３１ｃ、３１ｄがオフしたとき、直流高電圧が
出力され、スイッチング素子３１ｂ、３１ｃがオン、ス
イッチング素子３１ａ、３１ｄがオフしたとき、直流中
間電圧が出力され、スイッチング素子３１ｃ、３１ｄが
オン、スイッチング素子３１ａ、３１ｂがオフしたと
き、直流低電圧が出力されて、１相分の交流電圧が出力
される。

【００１３】このインバータ部３０は、図１に示すよう
に、容器としてのパワーモジュール３００内に収納され
ており、このパワーモジュール３００の上面には、イン
バータ部３０の入力端子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが形成
されている。このような構成において、配線部２０の各
配線には、図３に示すように、配線インダクタンス２０
ａが存在している。

【００１４】本実施形態では、その配線インダクタンス
２０ａを低減するため、図１に示すように、配線部２０
を、第１、第２、第３の板状導体（ブスバー）２０１、
２０２、２０３と第１、第２の絶縁シート２０４、２０
５を有して構成し、図２に示すように、第１、第２、第
３の板状導体２０１、２０２、２０３と第１、第２の絶
縁シート２０４、２０５を交互に積層した積層構造体２
００としている。

【００１５】ここで、第１の板状導体２０１は、第１の
コンデンサの正極端子１２ａに電気的に接続され、第２
の板状導体２０２は、第１のコンデンサ１２の負極端子
１２ｂと第２のコンデンサ１３の正極端子１３ａに電気
的に接続され、第３の板状導体２０３は、第２のコンデ
ンサ１３の負極端子１３ａに電気的に接続されている。
なお、第１、第２、第３の板状導体２０１、２０２、２
０３は銅で構成され、第１、第２の絶縁シート２０４、
２０５は樹脂フィルムで構成されている。

【００１６】第１、第２、第３の板状導体２０１、２０
２、２０３は、図１に示すように、折れ曲がったＬ字形
状をしており、第２、第３の板状導体２０２、２０３の
下面は、階段状に形成されている。また、第２の板状導
体２０２および第１の絶縁シート２４には、開口部２０
９が形成され、第３の板状導体２０３および第２の絶縁
シート２５には、開口部２１０ａ、２１０ｂが形成され
ている。

【００１７】そして、第１の板状導体２０１は、開口部
２０９、２１０ａにおいてネジ２１１により、パワーモ
ジュール３００の上面に形成された入力端子３０ａにネ
ジ止めされる。また、第２の板状導体２０２は、開口部
２１０ｂにおいてネジ２１２により、入力端子３０ｂに
ネジ止めされる。さらに、第３の板状導体２０３は、ネ
ジ２１３により、入力端子３０ｃにネジ止めされる。

【００１８】このとき、第１、第２の板状導体２０２、
２０３の下面が階段状に形成されており、その階段部分
にて、下層に位置する板状導体と噛み合うようになって
いるため、第１、第２、第３の板状導体２０１、２０
２、２０３と第１、第２の絶縁シート２０４、２０５を
交互に積層して組付けたとき、第１、第２、第３の板状
導体２０１、２０２、２０３の下面をフラットな状態に
して、パワーモジュール３００の上面に接続固定するこ
とができる。

【００１９】また、第１の板状導体２０１には切欠き部
２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが形成され、第２の板状
導体２０２には切欠き部２０７ａ、２０７ｂが形成さ
れ、第３の板状導体２０３切欠き部２０８ａ、２０８
ｂ、２０８ｃが形成されている。なお、第１、第２の絶
縁シート２０４、２０５もそれらの切欠き形状に合わせ
た形状になっている。

【００２０】これらの切欠き部２０６ａ〜２０６ｃ、２
０７ａ、２０７ｂ、２０８ａ〜２０８ｃを設けることに
よって、第１、第２、第３の板状導体２０１、２０２、
２０３をパワーモジュール３００の上面にネジ止めした
とき、第１、第２のコンデンサ１２、１３の各端子を第
１、第２、第３の板状導体２０１、２０２、２０３のい
ずれか１つにのみ接続することができる。

【００２１】すなわち、第１のコンデンサ１２の正極端
子１２ａは、切欠き部２０８ａ、２０７ａが形成された
箇所にて第１の板状導体２０１に接続され、また第１の
コンデンサ１２の負極端子１２ｂ、第２のコンデンサ１
３の正極端子１３ａは、切欠き部２０８ｂ、２０８ｃが
形成された箇所にて第２の板状導体２０２にそれぞれ接
続され、また第２のコンデンサ１３の負極端子１３ｂ
は、第２の板状導体２０３に接続される。

【００２２】このように配線部２０をなす積層構造体２
００を折れ曲がったＬ字形状とし、第１、第２のコンデ
ンサ１２、１３をパワーモジュール３００の上に位置さ
せて、それぞれの端子を第１、第２、第３の板状導体２
０１、２０２、２０３に接続することにより、第１、第
２のコンデンサ１２、１３、積層構造体２００、パワー
モジュール３００によるインバータ装置をコンパクトに
することができる。

【００２３】なお、上記実施形態では、３レベルの直流
電圧を交流電圧に変換するものを示したが、４レベル以
上の直流電圧を交流電圧に変換するものであってもよ
い。また、本発明は、直流電圧を交流電圧に変換するイ
ンバータ装置に限らず、交流電圧を３レベル以上の直流
電圧に変換する電力変換装置にも、同様に適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインバータ装置の組
付け構成図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るインバータ装置の外
観図である。

【図３】図１、図２に示すインバータ装置の電気結線図
である。

【符号の説明】

１１…直流電源、１２、１３…コンデンサ、２０…配線
部、２０１〜２０３…板状導体、２０４、２０５…絶縁
シート、３０…インバータ部、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ
…入力端子、３００…パワーモジュール、４０…モー
タ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに電圧レベルの異なる第１、第２、
第３の直流電圧と交流電圧のいずれか一方を入力とし他
方を出力として電力変換を行う電力変換部（３０）を備
えた電力変換器であって、前記電力変換部は、前記第１、第２、第３の直流電圧の
配線部（２０）に電気的に接続されており、前記配線部は、電圧レベルが前記第１の直流電圧となる
第１の板状導体（２０１）と、電圧レベルが前記第２の
直流電圧となる第２の板状導体（２０２）と、電圧レベ
ルが前記第３の直流電圧となる第３の板状導体（２０
３）と、前記第１の板状導体と前記第２の板状導体の間
に介在する第１の絶縁シート（２０４）と、前記第２の
板状導体と前記第３の板状導体の間に介在する第２の絶
縁シート（２０５）を有し、前記第１、第２、第３の板
状導体と前記第１、第２の絶縁シートが交互に積層され
た構造になっていることを特徴とする電力変換器。
【請求項２】前記第１の板状導体と前記第２の板状導
体の間に第１のコンデンサ（１２）が電気的に接続さ
れ、前記第２の板状導体と前記第３の板状導体の間に第
２のコンデンサ（１３）が電気的に接続されていること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
【請求項３】前記第１、第２、第３の板状導体には、
前記第１、第２のコンデンサの各端子をいずれか１つの
板状導体に接続するための切欠き部（２０６ａ〜２０６
ｃ、２０７ａ、２０７ｂ、２０８ａ〜２０８ｃ）が設け
られていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換
器。
【請求項４】前記電力変換部は、容器（３００）内に
収納されており、前記第１、第２、第３の板状導体は、
前記容器の上面に固定されるとともに、前記第１、第２
のコンデンサが前記容器の上に配置されるように折れ曲
がった形状をしていることを特徴とする請求項２又は３
に記載の電力変換器。