KR100328193B1

KR100328193B1 - 전력 변환 장치

Info

Publication number: KR100328193B1
Application number: KR1019990003304A
Authority: KR
Inventors: 하시모또다까시; 미야이리마사끼; 세끼모또아끼오
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2002-03-16
Also published as: JPH11220869A; JP3447543B2; US6064578A; KR19990072353A

Abstract

스나바 회로를 없애어, 부품의 갯수, 종류를 삭감하여 소형 경량화, 저가격화가 가능한 전력 변환 장치를 실현한다.

2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 양단에 병렬로 콘덴서(8)를 접속하고, 이 콘덴서의 접속 단자를 반도체 소자(1)의 단자 바로 가까이에 되도록 배치하고, 또한 반도체 소자(1)와 콘덴서(8)로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 하여 반도체 스위칭 회로를 구성한다. 그리고 이 반도체 스위칭 회로를 3쌍 병렬로 접속하고, 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상하로 직렬 접속된 반도체 소자의 양단을 주 회로 입력 또는 출력, 상하의 반도체 소자의 중간 접속점을 회로 출력으로 함으로써 콘덴서(8)를 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용 콘덴서로 하고, 이 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류만으로 전력 변환부를 구성한다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTER}

본 발명은, 전력 변환 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면, GTO와 같은 반도체 스위칭 소자를 이용한 컨버터 회로나 인버터 회로와 같은 차량용 전력 변환 장치의 회로도를 도 25에, 장치의 구성도를도 26에 도시하고 있다. 종래의 차량용 전력 변환 장치는 반도체 소자(1)의 양단에, 스나바 다이오드(2), 스나바 콘덴서(3), 스나바 저항(4)으로 구성되는 스나바 회로가 접속되어 있다. 스나바 다이오드(2)와 스나바 콘덴서(3)는 직렬로 접속되고, 이들 양단은 반도체 소자(1)의 양단에 병렬로 접속되어 있다. 스나바 저항(4)은 스나바 다이오드(2)에 병렬로 접속되어 있다.

이러한 스나바 회로는, 반도체 소자(1)의 스위칭 시에 반도체 소자(1)의 양단에 걸리는 전압을 반도체 소자 정격 전압 이내로 억제하기 위한 것으로, 반도체 소자(1), 스나바 다이오드(2), 스나바 콘덴서(3)로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 작게 할 필요가 있다. 그 때문에, 스나바 다이오드(2)와 스나바 콘덴서(3)는 반도체 소자(1)에 바로 가깝게 배치할 필요가 생긴다. 또한, 스나바 저항(4)은 스나바 콘덴서(3)에 축적된 에너지를 방출할 목적으로 설치되고, 열 방산을 고려하여 반도체 소자 냉각기(5)의 냉각 핀과 마찬가지로, 장치의 대기에 통하는 부분(개방부)에 배치되는 경우가 많다.

반도체 소자(1)에의 스위칭 명령 입력은 게이트 앰프(6)에 의해 출력되고, 반도체 소자(1)에 입력된다. 또한 전력 변환부에의 주 회로 전원 입력은, 전력 변환부에 병렬로 접속된 필터 콘덴서(7)에 의해 전압이 안정된 전원이 공급된다. 필터 콘덴서(7)는 장치 외부의 전원에 접속되어 있다.

이러한 구성의 종래의 차량용 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자(1)의 바로 가까이에 스나바 다이오드(2), 스나바 콘덴서(3)의 2종류의 부품을 배치할 필요가 있고, 각각의 부품의 단자 위치를 서로 근접시켜, 접속하는 배선의 인덕턴스를 극력 작게 할 필요가 있었지만, 2종류의 다른 부품을 함께 근접시켜 배치하기 위해서는 어느 것이나 특수 형상 부품을 채용하지 않으면 안되고, 표준 형상 부품에 의한 신뢰성의 확보, 부품 가격의 저감에 어려움이 있고, 또한 부품 사이의 간격이 좁아지기 때문에, 장치 내부에서 발생하는 열의 흐름을 저해하여, 장치 내부의 온도 상승의 문제가 발생하는 것으로도 이어지고 있었다. 또한, 장치 구성 상, 조립성이 나쁘고, 만의 하나 고장 시의 부품 검사, 분리가 곤란하였다.

더욱이, 장치 외부로 방열하는 열로서, 반도체 소자(1)에 의해 발생하는 열뿐만이 아니라, 스나바 저항(4)에 의해 발생하는 열도 처리할 필요가 있는데, 예를 들면, 철도 차량 바닥에 탑재되는 전력 변환 장치의 경우에는, 장치로부터의 배열(俳熱)에 의해 바닥의 온도가 상승하여, 바닥의 공급선 등에 적지 않게 나쁜 영향을 주고 있었다. 그 때문에, 종래부터 신뢰성이 높고, 소형 경량으로 하여 가격도 낮게 억제할 수 있는 간략한 구성의 전력 변환 장치의 실현이 요구되고 있었다.

그런데, 이러한 스나바 회로를 없앤 전력 변환 장치를 실현하기 위해서는, 다음과 같은 기술적 과제를 해결할 필요가 있었다. 전기차 구동용의 주 회로에서는, 도 27의 차트에 도시한 바와 같이 직류 전압이 1800V에서도, 2300A의 대전류 I를 차단할 때에는 서지 전압 Vp가 발생한다. 그래서, 전력 변환 장치로서의 인버터 회로나 컨버터 회로에 채용하는 GTO와 같은 파워 트랜지스터에는, 종래에는 스나바 회로를 설치하여 서지 전압을 흡수함으로써 서지 전압 Vp의 피크를 억제하고, 정격치가 보다 낮은 파워 트랜지스터를 채용하고 있었다.

그러나, 예를 들면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)와 같은 연속 700㎐의 고속 스위칭이 가능한 전압 구동형 고주파 스위칭 소자(종래의 GTO는 연속 500㎐ 정도의 스위칭이 가능한 전류 구동형의 스위칭 소자)에서는, 서지 전압 흡수용의 콘덴서의 내부 인덕턴스와 도체의 인덕턴스를 가능한 한 저감시킴으로써 스위칭 소자와 콘덴서와 이들 사이를 접속하는 도체에 의해 둘러싸이는 루프형 회로의 인덕턴스를 저감시킴으로써, 스나바 회로를 구비하지 않더라도 좋은 반도체 스위칭 회로를 구성할 수 있게 된다.

즉, 도 28에 도시한 바와 같이, 전기차용 주 회로로서, 일반적인 직류 전압이 1800V이고, 반도체 스위칭 소자에 정격 전압 3300V의 것을 채용하고, 차단 전류 2300A에서 반도체 스위칭 회로를 차단할 때에 발생하는 서지 전압 Vp를, 스위칭 소자의 정격에 대해 10% 정도의 마진을 갖게 하여 3000V 이하로 억제하는 설정으로 하는 경우, 상기한 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 함으로써 스나바 회로 없이도 전력 변환부를 구성할 수 있게 된다.

그리고 상술한 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 하기 위해서는, 콘덴서로서 내부 저인덕턴스가 50nH 정도의 콘덴서를 채용한 경우, 도체의 총 인덕턴스를 200nH 이하로 억제하는 물리적인 회로 구성으로 하면 상기한 조건을 만족시키는 회로가 실현된다. 그래서 이러한 회로를 실현하기 위해서는, 서지 전압 흡수용 콘덴서와 반도체 스위칭 소자를 가능한 한 근접시키고, 또한 반도체 스위칭 소자 간을 접속하는 도체나 반도체 스위칭 소자와 콘덴서를 접속하는 도체를 가능한 한 근접시킴으로써 루프형 회로가 둘러싸는 면적을 작게 하고, 또한 도체의 길이도 짧게 하는 것이다.

본 발명은 이러한 고찰에 기초하여 발명된 것으로, 종래는 필수적이던 스나바 회로를 불필요로 하게 하여 부품 갯수, 종류가 적고, 장치 신뢰성이 현저히 향상하고, 또한 소형 경량으로 하여 저가격화를 도모할 수 있는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 발명의 전력 변환 장치는, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하고, 이 콘덴서의 접속 단자를 상기 반도체 소자의 단자 위치에 바로 가까이 되도록 배치하고, 또한 상기 반도체 소자와 콘덴서로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 한 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 것이다.

청구항 1의 발명의 전력 변환 장치에서는, 종래의 반도체 소자 주변 회로로서 채용되어 온 스나바 회로를 없애고, 근접 배치된 콘덴서를 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용 콘덴서로 하고, 이 콘덴서와 반도체 소자 2종류만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 콘덴서로서 동일한 소용량 콘덴서를 2개 이상 병렬로 접속한 것을 이용한 것으로, 콘덴서를 병렬 접속함으로써 인덕턴스의 저감을 도모할 수 있고, 스위칭 특성이 양호한 전력 변환 장치를 구성할 수 있다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 2의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 콘덴서가 그 케이스를 상기 콘덴서 중 어느 한쪽의 전극 단자로 한 것으로, 콘덴서 자체의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1 또는 2 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 콘덴서를 그 전극 단자가 반도체 소자의 방향을 향하도록 배치한 것으로, 콘덴서와 반도체 소자 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 5의 발명은, 청구항 4의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 중간 위치에 바로 가깝게 배치한 것으로, 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 6의 발명은, 청구항 4의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 위치의 바로 가깝게 배치한 것으로, 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 7의 발명의 전력 변환 장치는, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로, 서지 전압 흡수용의 제1 콘덴서와 이 제1 콘덴서의 용량보다도 큰 용량의 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서를 접속하고, 상기 제1 콘덴서를 상기 제2 콘덴서보다도 상기 반도체 소자에 대해 보다 가까운 위치에 배치하고, 또한 상기 반도체 소자와 제1 콘덴서로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 한 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 것이다.

청구항 7의 발명의 전력 변환 장치에서는, 필터 콘덴서로서 제2 콘덴서 외에, 서지 전압 흡수용으로 필터 콘덴서에 비교해 소형 소용량의 제1 콘덴서를 반도체 소자의 보다 바로 가까이에 설치함으로써, 반도체 소자와 제1 콘덴서로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 한 반도체 스위칭 회로를 구성할 수 있고, 이것에 의해 종래의 스나바 회로를 없애고, 전력 변환부의 주 회로를 반도체 소자와 2종류의 콘덴서만으로 구성할 수 있다.

청구항 8의 발명은, 청구항 7의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제1 콘덴서는 동일한 소용량 콘덴서를 2개 이상 병렬로 접속한 것으로, 콘덴서를 병렬 접속함으로써 인덕턴스의 저감을 도모할 수 있고, 스위칭 특성이 양호한 전력 변환 장치를 구성할 수 있다.

청구항 9의 발명은, 청구항 7 또는 8의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제1 콘덴서는, 그 케이스를 상기 제1 콘덴서 중 어느 한쪽의 전극 단자로 한 것으로, 콘덴서 자체의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 10의 발명은, 청구항 7 또는 8의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제1 콘덴서를, 그 전극 단자가 반도체 소자의 방향을 향하도록 배치한 것으로, 제1 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 11의 발명은, 청구항 10의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제1 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 중간 위치의 바로 가까이에 배치한 것으로, 제1 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 12의 발명은, 청구항 10의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제1 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 위치에 바로 가까이에 배치한 것으로, 제1 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 13의 발명은, 청구항 7의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자, 제1 콘덴서, 제2 콘덴서를 계층적으로 배치하고, 상기 제1 콘덴서를 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단에 접속하고, 상기 제2 콘덴서를 상기 제1 콘덴서의 전극 단자를 접속점으로 하여 접속한 것으로, 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서를, 직렬 접속된 반도체 소자에 가장 가까이에 배치된 상(相) 콘덴서로서 작동하는 제1 콘덴서측에 접속하고, 다른 상(相)의 반도체 소자의 스위칭 동작에 의한 영향을 없애고, 또한 콘덴서, 반도체 소자 간을 접속하기 위한 도체의 형상을 간략할 수 있다.

청구항 14의 발명은, 청구항 7의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제2 콘덴서의 갯수를 상기 병렬로 접속된 반도체 스위칭 회로 쌍의 갯수보다도 적게 하고, 상기 병렬로 접속된 2쌍 이상의 반도체 스위칭 회로들을 상기 제2 콘덴서의 적어도 1개에 공통으로 접속한 것으로, 필터 콘덴서로서 작동하는 제2 콘덴서를 상마다 설치하지 않고서 집약화함으로써 부품 갯수의 삭감을 도모할 수 있다.

청구항 15의 발명은, 청구항 7의 발명의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 제2 콘덴서를 상기 반도체 소자를 포함하는 주 회로 유닛 내의 주 콘덴서와, 상기 주 회로 유닛의 외부에 설치한 보조 콘덴서에 의해 필요한 용량의 필터 콘덴서로 구성한 것이다.

청구항 15의 발명의 전력 변환 장치에서는, 시스템마다 적절한 필터 상수가 다른 경우에 필터 콘덴서의 용량도 변하지만, 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서를 주 회로 유닛 내에 수용되는 주 콘덴서와, 주 유닛의 외부에 설치되는 보조 콘덴서로 구성함으로써, 주 회로 유닛 외의 보조 콘덴서에 소정 용량의 콘덴서를 이용함으로써 시스템에 따른 적절한 용량의 필터 콘덴서를 구성할 수 있고, 주 회로 유닛을 공통으로 하여 표준화를 도모할 수 있다.

청구항 16의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는, 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측 (upper arm side)이 되는 반도체 소자, 하부 아암측 (lower arm side)이 되는 반도체 소자 각각의 정극측 (positive pole side)끼리 또는 부극측 (negative pole side)끼리를 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 열전도율이 큰 절연판을 사이에 두고 배열하여 압접하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극을 도체로 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 17의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는, 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 전기 양도성 (good conductivity)의 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 배열하여 압접하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 18의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는, 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 공통의 도체를 사이에 두고 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 모두 압접하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 19의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측 각각을 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 열전도율이 큰 절연판을 개재하여 모두 압접하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 상기 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 도체로 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 16 내지 19의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하여, 냉각기에 대해 반도체 소자와 도체를 계층적으로 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 20의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는 그 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형 반도체 소자 (modular type semiconductor device)이고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자를 이들의 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자측이 인접하도록 하여 동일한 방향으로 배열하여 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 설치하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 상기 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체에 의해 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 21의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는, 그 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자를, 이들의 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자와 부극 단자를 연결하는 선이 하측 아암의 반도체 소자의 정극 단자와 부극 단자를 연결하는 선과 평행하게 되고, 또한 정부(正負)의 방향이 반대 방향이 되는 배치로 하여, 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 배열하여 설치하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 상기 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체에 의해 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 20 및 21의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 반대면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자를 이용하여, 반도체 소자를 횡렬로 하여 냉각기에 대해 설치면측을 부착하고, 반대면의 정부극의 단자 사이, 또한 단자와 콘덴서를 도체에 의해 접속함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 22의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 편평하고 전기 양도성을 갖는 집열용 블럭부 (a flat and good conductive heat collecting block portion)와 이 집열용 블럭부에 의해 집열한 열을 방산하기 위한 방열부 (radiating portion)를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리(表裏)에, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 각각 압접하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 22의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평하게 하여 전기 양도성의 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애서, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

더구나, 냉각기의 전기 양도성의 집열용 블럭부를 반도체 소자의 접속에 겸용시키기 위해 상하 아암의 반도체 소자의 중간 접속부를 최단으로 할 수 있고, 구조의 간략화와 상기 루프형 회로의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 23의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 편평하고 전기 양도성을 갖는 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 각각 압접하고, 상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극측과 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극측 각각에, 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기 -상기 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기는 편평하고 전기 양도성을 갖는 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에 의해 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 가짐- 각각의 상기 집열용 블럭부 각각을 압접하고, 상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극측의 압접하고 있는 상기 별도의 반도체 소자 냉각기의 집열용 블럭부, 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극측의 압접하고 있는 상기 다른 반도체 소자 냉각기의 집열용 블럭부 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 23의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하여, 또한 냉각기로서 편평하게 하여 전기 양도성의 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 또한 상하의 반도체 소자의 외측 각각에도 별도의 냉각기의 집열용 블럭부 각각을 적층하도록 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접시킨 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

더구나, 각 반도체 스위칭 회로의 상하 아암의 반도체 소자 각각을 표리 양면으로부터 냉각기의 집열용 블럭부에서 사이에 두는 구조가 되기 때문에 반도체 소자의 냉각 효과를 높게 할 수 있다.

청구항 24의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에 열전도율이 큰 전기 절연판 각각을 개재하여, 상기 반도체 스위칭 회로의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 각각의 동일한 정극면측 혹은 부극면측을 압접하고, 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측 반도체 소자의 부극측과 상기 하부 아암측 반도체 소자의 정극측을 도체에 의해 접속하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 24의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 열전도율이 큰 절연판을 개재하여, 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

더구나, 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 반도체 소자나 도체를 절연판을 개재하여 압접시키고 있기 때문에 반도체 소자의 효과적인 냉각과 함께 냉각기의 절연이 가능하다.

청구항 25의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고, 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에 열전도성이 큰 전기 절연판 각각을 개재하여, 상기 반도체 스위칭 회로의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 각각의 동일한 정극면측 혹은 부극면측을 압접하고, 상기 상부 아암측 반도체 소자의 외측에 위치하는 전극면, 상기 하부 아암측 반도체 소자의 외측에 위치하는 전극면 각각에, 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기 -상기 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기는 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 가짐-각각의 상기 집열용 블럭부 각각에 열전도율이 큰 절연판을 개재하여 압접하고, 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측 반도체 소자의 부극측과 상기 하부 아암측 반도체 소자의 정극측을 도체에 의해 접속하고, 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극, 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 25의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 열전도율의 큰 절연판을 개재하여, 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 또한 상하의 반도체 소자 각각의 외측에도 별도의 냉각기의 집열용 블럭부를 열전도율이 큰 절연판을 개재하여 적층하고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접시킨 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

더구나, 각 반도체 스위칭 회로의 상하 아암의 반도체 소자 각각을 표리 양면으로부터 냉각기의 집열용 블럭부에서 끼워지는 구조가 되기 때문에 반도체 소자의 냉각 효과를 높게 할 수 있다.

청구항 26의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는, 그 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로의 직렬 접속된 반도체 소자를 이들의 상기 설치면이 내측을 마주 향하고, 또한 한쪽의 반도체 소자의 정극 단자의 이면에 다른쪽의 반도체 소자의 부극 단자가 위치하도록 배치하고, 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에, 상기 반도체 스위칭 회로의 상기 직렬 접속된 상기 반도체 소자 각각의 설치면측을 설치하고, 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고, 상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자, 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자 각각을 상기 콘덴서의 양 단자 각각에 근접시킨 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 26의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부의 표리에 대해 반도체 소자 각각의 설치면측을 설치하고, 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고, 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자, 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접시킨 1쌍의 도체에 의해 접속하여 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접시킨 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 27의 발명은, 직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 장치는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 콘덴서를 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에 있어서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서, 상기 반도체 소자는, 그 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자이고, 상기 반도체 스위칭 회로의 직렬 접속된 상기 반도체 소자를 이들의 상기 설치면이 외측으로 되고, 또한 서로의 상기 정극 단자와 상기 부극 단자가 마주 향하도록 대향 배치하고, 상기 직렬 접속된 반도체 소자 각각의 상기 설치면에, 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기 각각의 상기 집열용 블럭부를 부착하고, 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고, 상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자, 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자 각각을 상기 콘덴서의 양 단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속한 것이다.

청구항 27의 발명의 전력 변환 장치에서는, 반도체 소자로서 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 반도체 소자를 이들의 정극 단자와 부극 단자가 서로 향하도록 대향 배치하고, 이들 반도체 소자 각각의 외측에 위치하는 설치면 각각의 별개의 냉각의 집열용 블럭부를 부착하고, 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자, 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자 각각을 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 반도체 스위칭 회로를 구성하므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

더구나, 반도체 소자 각각을 개별의 냉각기의 집열용 블럭부에 부착하고 있으므로 냉각 효과도 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 반도체 스위칭 회로의 회로도.

도 2는 상기한 실시예의 부품 배치를 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 반도체 스위칭 회로의 회로도.

도 4는 상기한 실시예의 부품 배치를 나타낸 구성도.

도 5는 본 발명의 제3 실시예의 전력 변환 장치의 부품 배치를 나타낸 구성도.

도 6은 본 발명의 제4 실시예의 전력 변환 장치의 부품 배치를 나타낸 구성도.

도 7은 본 발명의 제5 실시예의 전력 변환 장치의 부품 배치를 나타낸 구성도.

도 8은 본 발명의 제6 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 9는 상기한 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 사시도.

도 10은 본 발명의 제7 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 11은 본 발명의 제8 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 12는 본 발명의 제9 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 13은 상기한 실시예의 전력 변환 장치를 이용하여 제조된 인버터 회로의구성을 나타낸 사시도.

도 14는 본 발명의 제10 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 사시도.

도 15는 본 발명의 제11 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 16은 본 발명의 제12 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 17은 본 발명의 제13 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 18은 본 발명의 제14 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 19는 본 발명의 제15 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 20은 본 발명의 제16 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 21은 본 발명의 제17 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 22는 본 발명의 제18 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 23은 본 발명의 제19 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 사시도.

도 24는 본 발명의 제20 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 25는 종래 예의 반도체 스위칭 회로의 회로도.

도 26은 종래 예의 반도체에 스위칭 회로의 부품 배치를 나타낸 구성도.

도 27은 반도체 스위칭 회로의 차단특성을 나타낸 타임차트.

도 28은 반도체 스위칭 회로의 루프형 회로의 인덕턴스와 서지 전압과의 관계를 나타낸 그래프.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 1a, 1b : 반도체 소자

5, 5a 내지 5f : 냉각기

6 : 게이트 앰프

8 : 콘덴서

9a 내지 9z : 도체

9aa 내지 9ap : 동체

10a 내지 10r : 도체

11, 11a : 제1 콘덴서

12, 12a : 제2 콘덴서

13 : 외부 부착 콘덴서

14 : 절연물

15 : 절연판

18 : 공기통

19 : 냉각풍

50 : 집열용 블럭부

51 : 방열부

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

(제1 실시예)

본 발명의 제1 실시예의 전력 변환 장치에 채용되는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 회로도를 도 1에 도시하고, 그 구성도를 도 2에 도시하고 있다. 2개의 직렬 접속된 IGBT, IEGT와 같은 전압 구동형 고주파 스위칭 소자(정격 전압 1.2㎸ 이상)인 반도체 소자(1)의 양단에 콘덴서(8)를 접속하고, 반도체 소자(1)와 콘덴서(8)와의 사이를 도체(9a, 9b, 9c)에 의해 접속하고 있다. 도체(9a, 9b, 9c)는 상호 근접하여 구성하고, 이 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하가 되도록 구성하고 있다.

여기서, 콘덴서(8)에는 저인덕턴스의 것으로, 종래의 필터 콘덴서(7)와 동 용량의 것이 사용되고 있다. 그리고 콘덴서(8)는 외부 전원에 도체(10a, 10b)에 의해 접속하고, 반도체 소자(1)에 게이트 앰프(6)를 접속하여 스위칭 명령을 입력하도록 하고 있다.

콘덴서(8)는 그 전극의 한쪽은 단자, 다른쪽은 케이스를 이용하여, 이들 전극을 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 중간 접속점에 근접하도록 배치하고 있다. 또, 콘덴서(8)의 양전극 각각을 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 양단 위치 각각에 근접하는 배치로 할 수 있다(이 배치는, 이하의 각 실시예에서도 적용할 수 있다. 예를 들면, 후술하는 도 19, 도 20의 구조를 참조).

상기한 구성의 반도체 스위칭 회로는, 2쌍 혹은 3쌍, 혹은 이들의 배수쌍을 병설하고, 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 중간 접속점측을 주 회로 입력점으로 하고, 반도체 소자(1)의 양단을 주 회로 출력점으로 함으로써 교류 입력을 직류 출력으로 전력 변환하기 위한 컨버터 회로를 구성한다. 이 컨버터 회로에서는, 각각의 반도체 스위칭 회로에 대해, 게이트 앰프(6)로부터의 스위칭 명령을 입력하여 각 반도체 소자(1)를 스위칭 동작시킴으로써 교류 입력을 직류로 변환하여 출력하는 동작을 행하게 된다.

또한, 반대로 상기 반도체 스위칭 회로의 3쌍 혹은 그 배수쌍을 병설하고, 2개의 직렬 접속된 반도체 소자의 양단을 주 회로 입력점으로 하고, 반도체 소자의 중간 접속점측을 주 회로 출력점으로 함으로써 직류 입력을 교류 출력으로 전력 변환하여 인버터 회로를 구성한다. 그리고 이 인버터 회로에서는, 각각의 반도체 스위칭 회로에 대해, 게이트 앰프(6)로부터의 스위칭 명령을 입력하여 각 반도체 소자(1)를 스위칭 동작시킴으로써 직류 입력을 교류로 변환하여 출력하는 동작을 행하게 된다.

이 때에, 콘덴서(8)로서 내부 인덕턴스가 50nH 이하의 저인덕턴스의 것을 채용하고, 또한 콘덴서(8)와 반도체 소자(1) 사이를 가능한 한 근접시키고, 동시에 도체(9a, 9b, 9c)의 길이를 짧게 함과 동시에 가능한 한 상호 근접시킴으로써 인덕턴스를 200nH 이하로 함으로써, 콘덴서(8)와 반도체 소자(1) 사이의 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 작게 한다. 이 결과, 반도체 소자(1)의 양단에 걸리는 서지 전압을 반도체 소자 정격 전압 내로 억제할 수 있어, 과전압에 의해 반도체 소자(1)가 파괴에 이르는 것을 방지하여, 양호한 스위칭 동작을 행할 수 있게 된다. 또, 콘덴서(8)는 종래 장치에서의 필터 콘덴서(7)와 동 용량의 콘덴서로 구성함으로써, 이 콘덴서(8)는 전원 전압을 안정적으로 공급하는 필터 콘덴서의 역할도 하고, 별도로 필터 콘덴서를 설치할 필요가 없어 회로구성이 간소한 것으로 된다.

상기한 제1 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 종래 장치에 비교하여 반도체 소자 주위의 보호 회로인 스나바 회로를 없앨 수 있어, 전력 변환 장치로서 대폭으로 부품 갯수, 종류를 저감시킬 수 있다. 또한 스나바 저항이 없기 때문에, 열 손실의 경감도 도모하여, 부품 갯수의 삭감, 구성의 간소화와 함께 장치의 소형 경량화, 저가격화를 실현할 수 있다.

(제2 실시예)

본 발명의 제2 실시예의 전력 변환 장치에 채용되는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 회로도를 도 3에, 구성도를 도 4에 도시하고 있다. 제1 실시예와 마찬가지의 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 양단에 병렬로 서지 전압 흡수용의 제1 콘덴서(11)와 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서(12)를 접속하고 있다. 반도체 소자(1)에 가까운 측에는 제1 콘덴서(11)를 배치하고, 반도체 소자(1)로부터 먼 측에 제2 콘덴서(12)를 배치하고 있다.

제2 콘덴서(12)는 종래 장치의 필터 콘덴서(7)와 동 용량(약1000㎌)의 콘덴서를 이용하고 있다. 또한 제1 콘덴서(11)의 용량은, 이 제2 콘덴서(12)의 용량 이하, 바람직하게는 제2 콘덴서(12)의 1/10 정도(약 100㎌)로 하고, 크기도 소형으로 하고, 또한 그 콘덴서 케이스를 한쪽의 전극과 겸용함으로써 소형 또한 내부 인덕턴스가 50nH 정도까지 저감된 콘덴서로 하고 있다.

제1 콘덴서(11)와 반도체 소자(1)와의 사이는 도체(9a, 9d, 9e)에 의해 접속하고 있다. 도체(9a, 9d, 9e)는 가능한 한 짧게 하고, 또한 상호 근접시킴으로써 총 인덕턴스가 200nH 이하가 되도록 구성하고, 이 루프형 회로의 인덕턴스가 250nH 이하가 되도록 구성하고 있다.

또, 상기한 바와 같이 제1 콘덴서(11)의 양 전극을 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 중간 접속점에 근접하도록 배치할 수 있고, 또한, 제1 콘덴서(11)의 양 전극 각각을 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)의 양 단 위치 각각에 근접하는배치로 할 수도 있다(이 배치는, 이하의 각 실시예에서도 적용할 수 있다. 예를 들면, 후술하는 도 19, 도 20의 구조를 참조).

제2 콘덴서(12)는 제1 콘덴서(11)보다도 반도체 소자(1)로부터 먼 측에 배치하고, 제1 콘덴서(11)와의 사이를 도체(10c, 10d)에 의해 접속하고 있다. 반도체 소자(1)와 제1 콘덴서(11), 제2 콘덴서(12)는, 냉각기(5)의 쪽에서부터 계층적으로 배치함으로써 상호의 도체 접속이 용이하게 되는 구성으로 하고 있다. 또한, 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1)는 냉각기(5)에 배열하여 근접 배치하고, 반도체 소자(11) 사이를 접속하는 도체(9a)의 길이가 최단이 되도록 배치하고 있다.

상기한 구성의 반도체 스위칭 회로는, 제1 실시예와 마찬가지로 2쌍 혹은 3쌍, 혹은 그 배수쌍을 병설하여 컨버터 회로나 인버터 회로를 구성하고, 각각의 반도체 스위칭 회로에 대해, 게이트 앰프(6)로부터의 스위칭 명령을 입력하여 반도체 소자(1)를 스위칭 동작시킴으로써 교류 입력을 직류로 변환하여 출력하고(컨버터 회로의 경우), 혹은 직류 전원을 교류로 변환하여 출력하는(인버터 회로의 경우) 전력 변환 동작을 행하게 된다.

이 때에, 제1 실시예와 마찬가지로 하여 제1 콘덴서(11)와 반도체 소자(1)가 둘러싸는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 작게 함으로써, 반도체 소자(1)의 양단에 걸리는 서지 전압을 반도체 소자 정격 전압 이내로 억제할 수 있어 파괴에 이르지 않고, 양호한 스위칭 동작을 행하게 할 수 있다. 또, 제2 콘덴서(12)는 종래 장치에 있어서의 필터 콘덴서(7)와 동 용량의 콘덴서를 이용함으로써, 전원 전압을 안정적으로 공급하는 필터 콘덴서의 역할을 한다.

상기한 제2 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 서지 전압 흡수용의 제1 콘덴서(11)를 필터 콘덴서인 제2 콘덴서(12)와 분리함으로써 그 크기를 작게 할 수 있어, 보다 반도체 소자(1)의 근처에 배치가 가능해져서, 실장 상의 인덕턴스 저감이 용이하다는 이점이 있다. 또한 종래 장치에 비교하여, 반도체 소자 주위의 보호 회로인 스나바 회로를 없앰으로써, 부품 갯수, 종류를 대폭 저감할 수 있다. 덧붙여, 스나바 저항을 제거함으로써, 열 손실의 저감도 도모하고, 부품 갯수의 삭감, 구성의 간소화와 함께 장치의 소형 경량화, 저가격화가 실현된다.

(제3 실시예)

본 발명의 제3 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 도 5에 도시하고 있다. 제3 실시예의 전력 변환 장치는, 도 3 및 도 4에 도시한 제2 실시예에서 채용한 반도체 스위칭 회로를 3쌍 배열하여 인버터 회로로 한 것이다. 단, 제2 실시예에서 채용한 반도체 스위칭 회로를 그대로 3쌍 배열하여도 인버터 회로를 구성하는 것은 가능하지만, 이 제3 실시예의 전력 변환 장치에서는, 3쌍의 반도체 스위칭 회로에 대해 2개의 제2 콘덴서(12a) 구성이 제공된다.

이 제3 실시예의 전력 변환 장치의 동작은 제2 실시예의 전력 변환 장치와 마찬가지이지만, 제2 콘덴서(12a)의 갯수가 적어진 만큼, 부품 갯수를 보다 많이 삭감하여, 가격 저감을 도모할 수 있게 된다.

또, 제2 콘덴서를 1개만으로 하는 것도 마찬가지로 가능하고, 그 경우에는 또한 제1 콘덴서(11)와의 사이를 접속하는 도체의 구성을 한층 더 간소화할 수 있다는 이점이 있다.

(제4 실시예)

본 발명의 제4 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 도 6에 도시하고 있다. 제1 콘덴서(11)와 제2 콘덴서(12a)의 배치는 상기한 제3 실시예의 전력 변환 장치와 동일하다. 그러나, 도체에 의한 접속 관계에 있어서, 이 제4 실시예에서는 3상 (three phases)의 중앙 위치의 제1 콘덴서(11)에는 제2 콘덴서(12a)의 2개 쌍방으로부터 도체(10g, 10h, 10i, 10j)에 의해 접속하고, 3상의 양측에 배치되는 제1 콘덴서(11) 각각은 가까운 측에 배치되어 있는 제2 콘덴서(12a)로부터만 도체 접속하고 있다. 이것에 의해, 도체의 형상의 간소화가 가능해진다.

또한, 제4 실시예의 전력 변환 장치에서는, 주 회로 유닛 내에 설치하는 필터 콘덴서의 주 요소가 되는 제2 콘덴서(12a) 외에, 주 회로 유닛의 외부에 필터 콘덴서의 보조 요소가 되는 제3 콘덴서(13)를 배치하고, 도체(10k, 101)에 의해 주 회로 유닛과 접속하고 있다.

이와 같이 필터 콘덴서를 주 회로 유닛 내의 제2 콘덴서(12a)와 외부 부착의 제3 콘덴서(13)에 의해 구성함으로써, 외부 부착의 제3 콘덴서(13)의 용량을 선택함으로써, 주 회로 유닛 내의 콘덴서 상수를 변경하지 않고서 필터 콘덴서 용량을 시스템의 필요 필터 상수에 대응할 수 있어, 주 회로 유닛의 공통화를 도모할 수 있게 된다.

(제5 실시예)

본 발명의 제5 실시예의 전력 변환 장치의 구성을 도 7에 도시하고 있다. 이 제5 실시예의 전력 변환 장치는, 제1 콘덴서(1la)가 2개의 직렬 접속된 반도체소자(1)로 이루어지는 반도체 스위칭 회로의 1상에 대해 병렬로 2개씩 접속하고 있다. 또한, 제1 콘덴서(1la)가 그 한쪽의 전극을 케이스 전위로 하고 있고, 또한 이 케이스에는 반도체 스위칭 회로의 마이너스측을 접속하고 있다. 제2 콘덴서(12)는 각 상의 반도체 스위칭 회로 각각에 대해 1개씩 배치하고 있다.

이 제5 실시예의 전력 변환 장치에서는, 각 상에 2개씩 제1 콘덴서(1la)를 병렬로 배치함으로써, 개개의 제1 콘덴서(1la)를 소형으로 구성할 수 있고, 그 내부 인덕턴스도 저감할 수 있고, 또한, 이것을 2개 병렬함으로써 콘덴서 부분의 총 인덕턴스도 저감할 수 있다.

또한, 제1 콘덴서(11a)의 콘덴서 케이스에 마이너스 전극을 겸용시킴으로써, 콘덴서의 소형화, 저인덕턴스화가 가능해질 뿐만 아니라, 제1 콘덴서(1la)의 주변에 배치되는 부품과의 절연 거리도 작게 구성할 수 있어, 장치의 소형 경량화도 가능해진다. 또한, 콘덴서 케이스가 마이너스측 전위가 됨으로써, 통상은 어스 전위와 동일하고, 만의 하나 촉수(觸手) 등을 고려한 안전성의 면에서도 이점을 갖는다.

덧붙여, 반도체 소자(1)로부터 제1 콘덴서(11a)에의 도체에 의한 접속도 병렬로 2쌍씩의 배선이 되고, 반도체 스위칭 회선의 인덕턴스 저감이 용이해져서, 양호한 스위칭 동작을 행할 수 있다.

(제6 실시예)

다음에, 본 발명의 제6 실시예의 전력 변환 장치를 도 8 및 도 9에 기초하여 설명한다. 도 8 및 도 9는 제6 실시예의 전력 변환 장치에 채용되는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 구조를 나타내고 있다.

제6 실시예의 전력 변환 장치는 인버터 장치이고, 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1a)에 IGBT나 IEGT와 같은 연속 700㎐ 이상의 스위칭이 가능한 전압 구동형 고주파 스위칭 소자이고, 또한 압접형의 반도체 소자를 채용하여, 또한 반도체 소자 냉각기(5)및 도체(9f, 9g, 9h)와 압접시킨 구조에 특징을 갖는다.

2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1a)는 그 내부 열 저항이 작아지는 측의 면을 냉각기(5)를 향해 횡렬로 배치하고, 전기 절연성에 우수하고 또한 열전도율이 큰 질화알루미늄과 같은 소재로 구성된 절연판(15)을 사이에 두고 냉각기(5)에 압접시킨다. 또한 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용의 콘덴서(8)와 냉각기(5), 반도체 소자(1a)를 계층적으로 배치하고, 각 반도체 스위칭 회로의 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극과, 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극을 도체(9f)에 의해 전기적으로 접속하고, 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극과 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극을 각각 콘덴서(8)의 양 단자에 1쌍의 근접시킨 도체(9g, 9h)에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9g, 9h)는 그 근접 부분에 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

또한, 인버터 장치로서 상하 아암의 반도체 소자(1a)의 중간 접속점을 이루는 도체(9f)에 대해 도체(10m)의 일단을 접속함으로써 모터로 교류 전력을 출력하고, 또한 직류 전력을 입력하기 위해 도체(10n, 10p)를 콘덴서(8)의 양 단자에 도체(9g, 9h)와 함께 접속하고 있다. 또, 컨버터 장치를 구성하는 경우에는,도체(10m)를 교류 입력의 1상에 접속하고, 도체(10n, 10p)로부터 직류를 추출하게 된다(이하의 각 실시예에 있어서, 이 외부 접속 관계는 마찬가지로 적용할 수 있다).

이 제6 실시예의 전력 변환 장치에서는, 냉각기(5)에 대한 압접형 반도체 소자(1a)의 압압(押壓)과, 반도체 소자(1a)에 대한 도체(9f, 9g, 9h)의 전기적 접속을 위해, 도 9에 도시한 바와 같이 이들 도체가 간섭하는 부분에서는 한쪽의 도체(9f)에 구멍(13)을 설치하여, 이것에 도체(9g)를 관통시키는 구조로 하고, 또한 이들 냉각기(5), 도체(9f, 9g, 9h) 및 반도체 소자(1a)를 외부로부터 압압 장치(도시하지 않음)에 의해 동시에 샌드위치하는 형태로 강력하게 끼움으로써 각 부품의 고정과 전기적 접속을 달성한다.

이와 같이 하여, 제6 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 게이트 앰프(6)에 대해 리드선(17)에 의해 반도체 소자(1a)가 접속되고, 그 스위칭 명령 입력에 의해 반도체 소자(1a)가 스위칭 동작한다. 이 때, 콘덴서(8)와 반도체 소자(1a)와의 인덕턴스를 가능한 한 작게 하기 위해서, 콘덴서(8)와 반도체 소자(1a)를 근접시키고, 또한 도체(9f, 9g, 9h)도 짧게 하여상호 근접하는 형상, 배치로 함으로써, 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 전기차 구동용의 주 회로에 채용되는 정격 3300V의 반도체 소자의 경우, 스나바 회로 없이 서지 전압 Vp를 3000V 이하로 억제하여 전압 파괴에 이르지 않고, 양호한 스위칭 특성을 얻을 수 있다. 이 결과, 반도체 소자 주위의 보호 회로로서의 스나바 회로가 없어진 것으로 대폭으로 부품 갯수, 종류를 삭감할 수 있고, 또한 스나바 저항이 없는 것으로 열 손실의 저감도 도모할 수 있어, 부품 갯수, 종류의 삭감, 구성의 간소화와 함께 장치의 소형 경량화, 저가격화가 실현된다.

또, 상기한 제6 실시예에서는 도체(9f)에 구멍(13)을 열어, 도체(9g)의 간섭 부분을 관통시키도록 하였지만, 이것을 대신하여, 도체(9f)의 간섭 부분을 C자형으로 굴곡시거나, 혹은 절결함으로써 도체(9g)와의 간섭을 피할 수 있다. 또한 도체(9f)를 도체(9g, 9h)와 가로로 어긋난 배치로 하여 간섭이 발생하지 않는 구조로 하는 것도 가능하고, 특히 도체 사이의 배치, 형상은 한정되는 것이 아니다.

(제7 실시예)

다음에, 본 발명의 제7 실시예의 전력 변환 장치를, 도 10에 기초하여 설명한다. 도 10은 제7 실시예의 전력 변환 장치에 채용되는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 구성을 나타내고 있다. 이 제7 실시예의 특징은, 제6 실시예와 마찬가지의 압접형의 반도체 소자(1a)를 채용하고, 또한 반도체 소자 냉각기(5)를 상하 아암의 반도체 소자의 중간 접속 도체로서 이용한 점에 있다.

즉, 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속하여야 할 반도체 소자(1a)를 상호 역방향으로 횡렬로 배치하고, 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극측, 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극측을 냉각기(5)의 동일 평면 상에 압접하고 있다. 또한 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용의 콘덴서(8)와 냉각기(5), 반도체 소자(1a)를 계층적으로 배치하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극과 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극을 각각 콘덴서(8)의 양 단자에 1쌍의 근접시킨 도체(9q, 9r)에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9q, 9r)의 근접 부분에는 제6 실시예와 마찬가지로 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

또, 상하 아암의 반도체 소자(1a)의 중간 접속점을 이루는 냉각기(5)에 대해 도체(도시하지 않음)를 접속하여 주 회로 입력점(컨버터 회로의 경우) 혹은 주 회로 출력점(인버터 회로의 경우)으로서 외부로 도출하고, 또한 제6 실시예와 마찬가지로 콘덴서(8)의 양 단자에 도체(9g, 9h)와 마찬가지로 도체를 접속하여 주 회로 출력점(컨버터 회로의 경우) 혹은 주 회로 입력점(인버터 회로의 경우)으로서 외부로 도출하게 된다.

이 제7 실시예의 전력 변환 장치에서도, 냉각기(5)에 대한 압접형 반도체 소자(1a)의 압압과, 반도체 소자(1a)에 대한 도체(9q, 9r)의 전기적 접속을 위해, 이들 냉각기(5), 도체(9q, 9r) 및 반도체 소자(1a)를 외부로부터 압압 장치(도시하지 않음)로 동시에 샌드위치하는 형태로 강력하게 끼움으로써 각 부품의 고정과 전기적 접속을 행한다.

이와 같이 하여, 제7 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 제6 실시예와 마찬가지로, 콘덴서(8)와 반도체 소자(1a)와의 인덕턴스를 가능한 한 작게 하기 위해서 콘덴서(8)와 반도체 소자(1a)를 근접시키고, 또한 냉각기(5)를 중간 접속 도체로서 이용하고, 또한 도체(9q, 9r)도 짧게 하여 상호 근접하는 형상, 배치로 함으로써, 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있어, 제6 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘한다.

더구나, 이 제7 실시예의 경우, 제6 실시예보다도 도체의 수를 작게 할 수있고, 또한 길이도 짧게 할 수 있기 때문에, 특히 냉각기(5)에 대한 감전 대책이 필요가 없는 환경 하에서 사용되는 전력 변환 장치에 채용하면, 부품 갯수의 삭감, 구성의 간소화를 도모하여, 가격 저감이 가능해진다.

(제8 실시예)

다음에, 본 발명의 제8 실시예의 전력 변환 장치를, 도 11에 기초하여 설명한다. 도 11은 제8 실시예에서 채용하는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 구성을 나타내고 있다. 이 제8 실시예의 전력 변환 장치는, 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1a)에 제6 실시예와 마찬가지의 압접형의 반도체 소자를 채용하고, 상부 아암측 반도체 소자(1a)는 정극측을, 하부 아암측 반도체 소자(1a)는 부극측이 되는 면을 냉각기(5)를 향하고, 전기 절연성에 우수하여 열전도율이 큰 질화 알루미늄과 같은 소재로 구성된 절연판(15)을 사이에 두고 냉각기(5)에 압접시킨다. 또한 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용의 콘덴서(8)와 냉각기(5), 반도체 소자(1a)를 계층적으로 배치하고, 각 반도체 스위칭 회로의 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극과 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극을 도체(9s)에서 전기적 접속하고, 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극과 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극을 각각 콘덴서(8)의 양 단자에 1쌍의 근접시킨 도체(9t, 9u)에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9t, 9u)는 그 근접 부분에 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

또, 상하 아암의 반도체 소자(1a) 사이를 접속하고 있는 도체(9s)를 중간접속점으로서 도체(도시하지 않음)를 접속하여 주 회로 입력점(컨버터 회로의 경우)혹은 주 회로 출력점(인버터 회로의 경우)으로서 외부로 도출하고, 또한 제6 및 제7 실시예와 마찬가지로 콘덴서(8)의 양 단자에 도체(9t, 9u)와 함께 도체를 접속하여 주 회로 출력점(컨버터 회로의 경우) 혹은 주 회로 입력점(인버터 회로의 경우)으로서 외부로 도출하게 된다.

이 제8 실시예의 전력 변환 장치에서도, 냉각기(5)에 대한 압접형 반도체 소자(1a)의 압압과, 반도체 소자(1a)에 대한 도체(9s, 9t, 9u)의 전기적 접속을 위해, 이들 냉각기(5), 도체(9s, 9t, 9u) 및 반도체 소자(1a)를 외부로부터 압압 장치(도시하지 않음)에서 동시에 샌드위치하는 형태로 강력하게 끼움으로써 각 부품의 고정과 전기적 접속을 행한다.

이와 같이 하여, 제8 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 제6 및 제7 실시예와 마찬가지로, 콘덴서(8)와 반도체 소자(1a)와의 인덕턴스를 가능한 한 작게 하기 위해서 콘덴서(8)와 반도체 소자(1a)를 근접시키고, 또한 도체(9s, 9t, 9u)도 짧게 하여 상호 근접하는 형상, 배치로 함으로써, 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 제6 실시예와 마찬가가지의 효과를 발휘한다.

더구나, 이 제8 실시예의 경우, 제7 실시예의 경우와 마찬가지로 도체의 형상을 굴곡부가 적은 단순한 형상으로 할 수 있어 길이도 짧게 할 수 있기 때문에, 부품 갯수의 한층 더 삭감, 구성의 간소화를 도모하여, 가격 저감이 가능해지고, 또한 냉각기(5)를 절연하기 위해 제6 실시예와 마찬가지로, 적어도 냉각기(5)의 방열 부분을 외부로 노출시킬 수 있어, 냉각 효과를 높일 수 있다.

또, 이 제8 실시예의 전력 변환 장치에서는, 냉각기(5)에 대한 압접형 반도체 소자(1a)의 압압과, 반도체 소자(1a)에 대한 도체(9s, 9t, 9u)의 전기적 접속을 위해, 제6 실시예로서 나타낸 도 9의 구조와 같이, 이들 도체가 간섭하는 부분에서는 도체(9s)에 구멍(13)을 설치하여, 이것에 도체(9t, 9u)를 관통시키는 구조로 하거나, 혹은 도체(9s)의 간섭 부분을 C 자형으로 굴곡시키고, 혹은 절결함으로써 도체(9t, 9u)와의 간섭을 피할수 있다. 또한 도체(9s)를 도체(9t, 9u)와 횡으로 어긋나게 한 배치로 하여 간섭이 발생하지 않은 구조로 하는 것도 가능하고, 특히 도체 사이의 배치, 형상은 한정되는 것이 아니다.

또한, 상기한 제8 실시예에 있어서의 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1a)의 방향을 도 10에 도시한 제7 실시예와 마찬가지로 완전히 역전된 배치로 하고, 냉각기(5)에 대해 질화 알루미늄과 같은 전기 절연성에 우수하여 열전도율이 큰 절연판을 각 반도체 소자(1a)와 냉각기(5) 사이에 개재시키고, 또한 도체(9s)에 의해 냉각기(5)측을 면하고 있는 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극과 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극을 접속하고, 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극과 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극은 도 10에 도시한 제7 실시예와 마찬가지의 도체에 의해 콘덴서(8)의 양 단자에 접속하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 그리고 이 경우에는 도체 사이의 간섭이 발생하지 않으므로, 제8 실시예에 대해 특히 각 도체의 형상을 단순한 것으로 할 수 있어, 제조, 조립이 용이해진다.

(제9 실시예)

다음에, 본 발명의 제9 실시예의 전력 변환 장치를, 도 12 및 도 13에 기초하여 설명한다. 도 12는 제9 실시예의 전력 변환 장치에 채용되는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 구성을 나타내고 있고, 도 13은 이 반도체 스위칭 회로를 3쌍 병설하여 제조된 인버터 회로의 구성을 나타내고 있다. 도 12에 도시한 바와 같이, 제9 실시예의 전력 변환 장치는, 반도체 소자(1b)에 대부분 직방체형의 모듈형의 반도체 소자를 이용하고 있다. 이 모듈형의 반도체 소자(1b)는, 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 반대면이 평탄한 냉각면 또한 설치면으로 되어 있어 볼트·너트(도시하지 않음)에 의해 부착대에 부착하는 구조를 구비하고 있다. 이 모듈형의 반도체 소자(1b)의 전기적인 특성은 상기한 각 실시예에서 채용한 압접형의 반도체 소자와 동종의 것으로, 또한 동작 특성도 동등한 것이다.

그리고 각 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1b)를 근접하여 횡렬로 반도체 소자 냉각기(5)의 동일 평면 상에 냉각·설치면이 압접하도록 부착되어 있다. 상하 아암의 반도체 소자(1b)의 방향은 동일하고, 도 12에 있어서 상측에 정극 단자, 하측에 부극 단자가 위치하는 배치로 하고, 근접한 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자와 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자를 도체(9v)에 의해 전기적으로 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자와 하부 아암측 소자(1b)의 부극 단자를 콘덴서(8)의 양 단자 각각 1쌍의 근접시킨 도체(9w, 9x)에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9w, 9x)는 그 근접 부분에 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

이와 같이 하여 제조된 도 12에 도시한 구조의 반도체 스위칭 회로를, 도 13에 도시한 바와 같이 3쌍 병설하고, 이들의 도체(9v)에 삼상 교류 모터에 대한 U, V, W 각 상의 출력용 도체(10m)를 접속하고, 또한 3쌍 각각의 콘덴서(8)의 양 단자에 대해 도체(9w, 9x) 각각과 함께 직류 입력용 도체(10n, 10p)를 접속하고, 이들 3쌍의 직류 입력 도체(10n, 10p) 각각은 공통의 도체(10q, 10r)에 의해 접속하여 인버터 회로를 구성하고 있다. 또, 이것과는 반대로, 각조의 반도체 스위칭 회로의 도체(9v)에 삼상 교류 전원의 U, V, W 각 상의 입력용 도체를 접속하고, 또한 3쌍의 도체(10n, 10p) 각각을 공통으로 접속하는 도체(10q, 10r)를 직류 출력용 도체로 함으로써 컨버터 회로를 구성할 수 있다.

이 제9 실시예의 전력 변환 장치에서는, 직류 입력 전원의 정극 P, 부극 N을 각각 도체(10q, 10r)에 접속하고, 3상 교류 모터의 U, V, W 각 상의 단자에 출력용 도체(10m) 각각을 접속함으로써, 이 전력 변환 장치가 인버터 회로로서 동작하고, 직류 전원을 삼상 교류로 변환하여 모터를 구동시킨다.

상기한 구성의 제9 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 제6 실시예와 마찬가지로 콘덴서(8)와 반도체 소자(1b)와의 인덕턴스를 가능한 한 작게 하기 위해서, 콘덴서(8)와 반도체 소자(1b)를 근접시키고, 또한 도체(9v, 9w, 9x)도 짧게 하여 상호 근접하는 형상, 배치로 함으로써, 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 전기차 구동용의 주 회로에 채용되는 정격 3300V의 반도체 소자의 경우, 스나바 회로 없이 서지 전압 Vp를 3000V 이하로 억제하여 전압 파괴에 이르지 않고, 양호한 스위칭 특성을 얻을 수 있다. 이 결과, 반도체 소자 주위의 보호 회로로서의 스나바 회로가 없어진 것으로 대폭 부품 갯수, 종류를 삭감할 수 있고, 또한 스나바 저항이 없는 것으로 열 손실의 저감도 도모할 수 있고, 부품 갯수, 종류의 삭감, 구성의 간소화와 함께 장치의 소형 경량화, 저가격화가 실현된다.

또한 제9 실시예에서는, 반도체 소자에 모듈형을 채용하여 그 장치면측을 냉각기에 부착하였으므로, 압접형 반도체 소자와 같이 냉각기의 절연을 위해 반도체 소자와 냉각기 사이에 절연판을 개재시킬 필요가 없고, 그 점에서의 부품 갯수의 삭감이 가능해진다.

또, 상기한 제9 실시예에서는 도체(9v)에 대해 가로 방향으로 위치가 어긋나도록 도체(9w, 9x)를 굴곡시켜 간섭을 피하도록 하였지만, 이 간섭을 피하기 위한 대책은 이것에 한정되지 않고, 제6 실시예의 설명 부분에 열거한 어느 하나를 채용하는 것도 가능하다.

(제10 실시예)

다음에, 본 발명의 제10 실시예의 전력 변환 장치를 도 14에 기초하여 설명한다. 도 14는 제10 실시예에서 채용하는 1쌍의 반도체 스위칭 회로의 구성을 나타내고 있다. 제10 실시예의 특징은, 도 12에 도시한 제9 실시예의 모듈형 반도체 소자(1b)에 대해 그 배치를 약간 변화시킨 점에 특징이 있다. 즉 도 14에 도시한 바와 같이, 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1b) 중 상부 아암측 반도체 소자(1b)는 정극 단자가 좌측, 부극 단자가 우측에 오도록 배치하고, 또한 하부 아암측 반도체 소자(1b)는 정극 단자가 우측, 부극 단자가 좌측에 오도록 배치하고, 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자와 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자를 도체(9y)에 의해 전기적으로 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(lb)의 정극 단자와 하부 아암측 소자(1b)의 부극 단자를 콘덴서(8)의 양 단자 각각에 1쌍의 근접시킨 도체(9z, 9aa)에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9z, 9aa)는 그 근접 부분에 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

이와 같이 하여 제조된 반도체 스위칭 회로는, 제9 실시예와 마찬가지로 도 13에 도시한 바와 같이 3쌍 병설하고, 이들 도체(9y)에 삼상 교류 모터에 대한 U, V, W 각 상의 출력용 도체를 접속하고, 또한 3쌍 각각의 컨젠서(8)의 양 단자에 대해 도체(9z, 9aa) 각각과 함께 직류 입력용 도체를 접속함으로써 인버터 회로를 구성할 수 있다. 또한 반대로, 각조의 반도체 스위칭 회로의 도체(9y)에 삼상 교류 전원의 U, V, W 각 상의 입력용 도체를 접속하고, 또한 3쌍의 도체(9z, 9aa) 각각에 공통으로 직류 출력용 도체를 접속함으로써 컨버터 회로를 구성할 수 있다.

이 제10 실시예의 전력 변환 장치에서도 제9 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘하고, 스나바 회로 없이 전력 변환부를 구성할 수 있어, 부품 갯수 종류의 삭감하여, 장치의 소형, 경량화를 도모할 수 있다.

(제11 실시예)

다음에, 본 발명의 제11 실시예의 전력 변환 장치를, 도 15에 기초하여 설명한다. 제11 실시예의 전력 변환 장치의 특징은, 반도체 소자 냉각기를 분할 구조로 한 것을 특징으로 한다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이 각 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1a) 각각을 냉각하기 위해 별개의 반도체 소자 냉각기(5a)를 구비하고 있다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는, 도 8 및 도 9에 도시한 제6 실시예와 동일하며, 그 상세한 구성의 설명은 생략한다.

이 제11 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 반도체 소자 냉각기(5a)를 반도체 소자(1a)마다 분할하였으므로, 한쪽의 반도체 소자의 발열에 의한 냉각기의 온도 상승이 다른쪽의 반도체 소자 냉각용의 냉각기에 영향을 주지 않고, 효율이 좋은 방열이 가능해진다.

또, 냉각기(5a)를 분할 구조로 하는 구성은, 상기한 제7 내지 제 10 중 어느 한 실시예에 대해서도, 이들의 반도체 소자(1a 또는 1b)를 효율적으로 냉각하기 위해 같이 적용할 수 있다.

(제12 실시예)

다음에는, 본 발명의 제12 실시예의 전력 변환 장치를 도 16에 기초하여 설명한다. 제12 실시예의 특징은, 도 15에 도시한 제11 실시예와 같이 냉각기를 반도체 소자(1a)마다 개별로 냉각하는 구조로 할 뿐만이 아니라, 또한, 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1a) 각각의 방열로 온도 상승함과 동시에, 상대방의 냉각기가 방열한 열을 받아 온도 상승하는 측의 냉각기의 방열 면적을 보다 크게 하기 위해서, 도 15에 도시한 구조의 경우에는 상부 아암측 반도체 소자(1a)에 대한 상측의 냉각기(5b)를 하부 아암측 반도체 소자(1a)에 대한 하측의 냉각기(5c)보다도 큰 방열 면적을 갖는 것으로 한 것을 특징으로 한다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는, 도 8 및 도 9에 도시한 제6 실시예와 동일하므로, 그 상세한 구성의 설명은 생략한다.

이 제12 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 반도체 소자 냉각기를 5b, 5c와 반도체 소자(1a)마다 분할하였으므로, 한쪽의 반도체 소자의 발열에 의한 냉각기의 온도 상승이 다른쪽의 반도체 소자 냉각용의 냉각기에 영향을 주지 않고, 효율이좋은 방열이 가능해지고, 더구나 열류의 하류측이 되는 상측의 냉각기(5b)의 방열 면적을 하측의 냉각기(5c)의 것보다도 크게 함으로써, 반도체 소자(1a)와 함께 상대방의 냉각기(5c)로부터도 열을 받는 상측의 냉각기(5b)의 냉각 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

또, 이 제12에 실시예에 있어서도, 반도체 소자 냉각기를 방열 면적이 다른 냉각기(5b, 5c)로 분할한 구조로 하는 것은, 상기한 제7 내지 10 중 어느 한쪽의 실시예에 대해서도, 이들의 반도체 소자(1a 또는 1b)를 효율적으로 냉각하기 위해서 같이 적용할 수 있다.

(제13 실시예)

다음에, 본 발명의 제13 실시예의 전력 변환 장치를, 도 17에 기초하여 설명한다. 제13 실시예의 전력 변환 장치의 특징은, 제12 실시예와 마찬가지로 반도체 소자 냉각기를 부호(5d, 5e)로 나타낸 바와 같이 방열 면적이 다른 것으로 분할하고, 또한 공기통(18) 내에 수용한 것을 특징으로 한다. 즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 공기통(18) 내를 흐르는 냉각풍(19)의 흐름에 있어서 하류측이 되는 위치의 냉각기(5d)의 방열 면적을 상부 양측의 위치의 냉각기(5e)의 방열 면적보다도 큰 것으로 하고 있다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는, 도 8 및 도 9에 도시한 제6 실시예와 동일하며, 그 상세한 구성의 설명은 생략한다.

이 제13 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 반도체 소자 냉각기를 5d, 5e와 반도체 소자(1a)마다 분할하였으므로, 한쪽의 반도체 소자의 발열에 의한 냉각기의 온도 상승이 다른쪽의 반도체 소자 냉각용의 냉각기에 영향을 주지 않고, 효율이좋은 방열이 가능해지고, 더구나 공기통(18) 내의 냉각풍(19)의 흐름의 하류측이 되는 위치의 냉각기(5d)의 방열 면적을 상류측이 되는 위치의 냉각기(5e)의 것보다도 크게 함으로써, 반도체 소자(1a)와 함께 상대방의 냉각기(5e)로부터도 열을 받는 하류측의 냉각기(5d)의 냉각 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

또, 이 제13에 실시예에 있어서도, 반도체 소자 냉각기를 방열 면적이 다른 냉각기(5d, 5e)로 분할하고, 공기통(18) 내에 수용하는 구조로 하는 것은, 상기한 제7 내지 10 중 어느 한쪽의 실시예에 대해서도, 이들의 반도체 소자(1a 또는 1b)를 효율적으로 냉각하기 위해 같이 적용할 수 있다.

(제14 실시예)

다음에, 본 발명의 제14 실시예의 전력 변환 장치를, 도 18에 기초하여 설명한다. 제14 실시예의 특징은, 냉각기(5f)를 분할 구조로는 하지 않고서 각 스위칭 회로의 상하의 반도체 소자(1a)에 대해 1체의 것을 사용하지만, 그 냉각기(5f)에 대한 상하의 반도체 소자(1a)의 부착 위치를 상하 대상인 위치로부터 열류의 상류가 되는 측(도 18의 경우에는 하측)으로 편위시킨 것을 특징으로 한다. 그 밖의 구성 요소에 대해서는, 도 8 및 도 9에 도시한 제6 실시예와 동일하며, 그 상세한 구성의 설명은 생략한다.

이 제14 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 반도체 소자 냉각기(5f)를 열류의 상류가 되는 측에 반도체 소자(1a)의 부착 위치를 편위시킴에 따라, 열류의 하류측(도 18에서는 상측)에 위치하는 반도체 소자(1a)는 냉각기 방열부(도시하지 않음)로부터 방열되는 열을 받기 위해 냉각 효율의 저하가 생기지만, 편위시킴에 따라 열류의 하류측에 위치하는 반도체 소자(1a)에 대응하는 냉각기의 방열 면적이 커져, 냉각 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

또, 이 제14 실시예에 나타낸 바와 같이, 1개의 냉각기(5f)에서의 상하의 반도체 소자(1a) 각각에 대응하는 방열 면적을 다르게 한 구성은, 상기한 제7 내지 10 중 어느 한쪽의 실시예에 대해서도, 이들의 반도체 소자(1a 또는 1b)를 효율적으로 냉각하기 위해 같이 적용할 수 있다.

또한, 냉각기(5f)를 도 17에 도시한 제13 실시예와 같이 공기통(18) 내에 수용하는 경우에는, 냉각풍(19)의 바람 상측에 상하의 반도체 소자(1a)의 부착 위치를 편위시킴에 따라 마찬가지로 효율적인 냉각이 가능해진다.

(제15 실시예)

본 발명의 제15 실시예의 전력 변환 장치의 구성을, 도 19에 기초하여 설명한다. 반도체 소자에는 도 8 및 도 9에 도시한 제11 실시예와 마찬가지의 압접형의 반도체 소자(1a)를 채용하고, 또한 냉각기(5)에는 이 반도체 소자(1a)와 동등 정도의 두께를 갖고, 또한 전기 양도성의 집열용 블럭부(50)와 외기로 열을 방산하는 방열부(51)를 구비한 것을 채용하고 있다. 예를 들면, 냉각기(5)가 히트 파이프 냉각기와 같은 냉매의 상변화를 이용하여 열 수송하는 것인 경우, 이 집열용 블럭부(50)에는 그 내부에 냉매액이 충전된 비등용의 냉각 블럭을 이용하고, 방열부(51)에 냉매를 순환시킴으로써 방열하게 된다.

이 제15 실시예의 전력 변환 장치에 채용되는 1쌍의 반도체 스위칭 회로는, 상기한 반도체 소자(1a)와 반도체 소자 냉각기(5)를 채용하고, 도 19에 도시한 바와 같이, 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1a)를 냉각기(5)의 블럭부(50)를 사이에 두고 배치하고, 이 블럭부(50)를 도체로서 이용하여 직렬 접속하고 있다.

즉, 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 부극측을 블럭부(50)의 상면에 접촉시키고, 하부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극측을 블럭부(50)의 하면에 접촉시키고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극과 하부 아암측 소자(1a)의 부극을 콘덴서(8)의 양 단자 각각에 1쌍의 근접시킨 도체(9ab, 9ac)에 의해 전기적으로 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9ab, 9ac)는 그 근접 부분에 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

이와 같이 하여 제조된 반도체 스위칭 회로는, 제9 실시예와 마찬가지로 도 13에 도시한 바와 같이 3쌍 병설하고, 동시에 압압 장치에 의해 상하로부터 강력하게 끼워져 반도체 소자(1a)와 집열용 블럭부(50)를 압접하고, 또한 도체(9ab, 9ac)와 반도체 소자(1a)를 압접하고, 필요한 부분의 전기적 접속을 실현함과 동시에, 냉각기(5)에 의한 반도체 소자(1a)의 발열의 제거 작용도 효과적으로 행할 수 있도록 한다.

그리고, 냉각기(5)의 블럭부(50)에 삼상 교류 모터에 대한 U, V, W 각 상의 출력용 도체를 접속하고, 또한 3쌍 각각의 콘덴서(8)의 양 단자에 대해 도체(9ab, 9ac) 각각과 함께 직류 입력용 도체를 접속함으로써 인버터 회로를 구성한다. 또한 반대로, 각조의 반도체 스위칭 회로의 중간 접속점을 이루는 집열용 블럭부(50)에 삼상 교류 전원의 U, V, W 각상의 입력용 도체를 접속하고, 또한 3쌍의 도체(9ab, 9ac) 각각에 공통으로 직류 출력용 도체를 접속함으로써 컨버터 회로를 구성한다.

상기한 구성의 제15 실시예의 경우, 냉각기(5)의 블럭부(50)가 각조의 반도체 스위칭 회로에서의 2개의 직렬 접속된 반도체 소자(1a) 사이를 접속하는 도체로서의 역할도 하기 때문에, 2개의 반도체 소자(1a)의 중간 접속의 도체(예를 들면, 도 8 및 도 9에 있어서의 도체 9f에 상당하는 것)가 불필요해지고, 또한 반도체 소자(1a)의 전극면 전 영역이 최단으로 접속되는 구성으로 되고, 이 부분에서의 인덕턴스를 현저하게 저감할 수 있다. 또한, 콘덴서(8)의 단자는 반도체 소자(1a)측을 향하고 있고, 반도체 소자(1a)와 콘덴서(8)를 접속하는 2개의 도체(9ab, 9ac)를 상호 근접시키고 있으므로, 이 도체 부분의 인덕턴스도 저감시킬 수 있어, 루프형 회로의 저인덕턴스화가 용이해진다.

따라서 제15 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 제9 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘하고, 스나바 회로 없이 전력 변환부를 구성할 수 있고, 게다가, 냉각기(5)의 집열용 블럭부(50)를 상하의 반도체 소자(1a)에서 끼운 구조이기 때문에, 부품 갯수, 종류의 삭감이 가능하고 또한, 장치의 보다 한층 더 소형, 경량화를 도모할 수 있다.

또, 이 제15 실시예에 있어서, 콘덴서(8)의 단자의 위치를 집열용 블럭부(50)의 근접하여 대향하는 위치로 하면 루프형 회로가 둘러싸는 면적을 한층 더 작게 할 수 있고, 보다 한층 더 저인덕턴스화가 가능해진다.

(제16 실시예)

다음에, 본 발명의 제16 실시예의 전력 변환 장치를, 도 20에 기초하여 설명한다. 제16 실시예의 특징은, 도 19에 도시한 제15 실시예에 대해, 또한 상하의 반도체 소자(1a)의 외측에도 냉각기(5)의 집열용 블럭부(50)를 압접시키고, 이들 집열용 블럭부(50)에 대해 도체(9ad, 9ae)의 일단을 접속하고, 타단을 근접시켜 콘덴서(8)의 양 단자에 접속한 점에 있다.

이 제16 실시예에 따르면, 제15 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘하고, 또한 상하의 반도체 소자(1a)가 모두 상하로부터 냉각기(5)의 집열용 블럭부(50)에 의해 샌드위치되는 형태로 되기 때문에 그 발열의 열 제거 작용을 더욱 높일 수 있다.

(제17 실시예)

다음에, 본 발명의 제17 실시예의 전력 변환 장치를, 도 21에 기초하여 설명한다. 제17 실시예는, 냉각기(5)의 외기에 노출되어 방열시킬 필요가 있는 방열부(51)에 사람이 닿을 우려가 있는 사용 형태가 예상되는 전력 변환 장치에 대해 적용하는 것으로, 냉각기(5)를 반도체 소자(1a)로부터 전기적으로 절연한 구조에 특징을 갖고 있다.

반도체 소자(1a), 냉각기(5)는 모두 제15 실시예와 동일한 것을 채용한다. 그리고 도 21에 도시한 바와 같이, 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1a)를 냉각기(5)의 블럭부(50)의 표리 각각에, 모두 이들의 내부 열 저항이 작아지는 측면(여기서는, 반도체 소자 1a의 정극측의 면으로 하고 있다)을 향해 배치하고, 또한 질화알루미늄과 같은 전기 절연성에 우수하고, 열전도율이 큰 소재로 형성된 절연판(15)을 개재하여 이 블럭부(50)에 압접시키고 있다.

그리고, 상부 아암측의 반도체 소자(1a)의 부극과 하부 아암측의 반도체 소자(1a)의 정극을 도체(9af)에 의해 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1a)의 정극과 하부 아암측 소자(1a)의 부극을 콘덴서(8)의 양 단자 각각에 1쌍의 근접시킨 도체(9ag, 9ah)에 의해 접속하고 있다. 이 근접한 1쌍의 도체(9ag, 9ah)는 그 근접 부분에 절연물(14)을 설치함으로써 전기적 절연을 도모하고 있다.

이와 같이 하여 제조된 반도체 스위칭 회로는, 제15 실시예와 마찬가지로 도 13에 도시한 바와 같이 3쌍 병설하고, 동시에 압압 장치에 의해 상하로부터 강력하게 끼워져 반도체 소자(1a)와 집열용 블럭부(50)를 절연판(15)을 개재하여 압접하고, 또한 상하의 반도체 소자(1a)와 도체(9af, 9ag, 9ah) 사이를 압접하고, 필요한 부분의 전기적 접속을 실현함과 동시에, 냉각기(5)에 의한 반도체 소자(1a)의 발열의 제거 작용도 효과적으로 행할 수 있도록 한다.

그리고, 냉각기(5)의 블럭부(50)에 삼상 교류 모터에 대한 U, V, W 각 상의 출력용 도체를 도체(9af)에 접속하고, 또한 3쌍 각각의 콘덴서(8)의 양 단자에 대해 도체(9ag, 9ah) 각각과 함께 직류 입력용 도체를 접속함으로써 인버터 회로를 구성한다. 또한 반대로, 각조의 반도체 스위칭 회로의 중간 접속을 이루는 도체(9af)에 삼상 교류 전원의 U, V, W 각상의 입력용 도체를 접속하고, 또한 3쌍의 도체(9ag, 9ah) 각각에 공통으로 직류 출력용 도체를 접속함으로써 컨버터 회로를 구성한다.

상기한 구성의 제17 실시예의 경우, 제9 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘하고, 스나바 회로 없이 전력 변환부를 구성할 수 있고, 게다가, 냉각기(5)의 집열용블럭부(50)를 상하의 반도체 소자(1a)에서 끼운 구조이기 때문에, 부품 갯수, 종류의 삭감이 가능하고 또한, 장치의 소형, 경량화를 도모할 수 있다.

또, 이 제19 실시예에 있어서도, 콘덴서(8)의 단자의 위치를 집열용 블럭부(50)의 근접하여 대향하는 위치로 하면 루프형 회로가 둘러싸는 면적을 한층 더 작게 할 수 있어, 보다 한층 더 저인덕턴스화가 가능해진다.

(제18 실시예)

다음에, 본 발명의 제18 실시예의 전력 변환 장치를, 도 22에 기초하여 상설한다. 이 제18 실시예의 전력 변환 장치는, 도 21에 도시한 제17 실시예에 대해, 2개의 직렬 접속된 상하의 반도체 소자(1a) 각각의 외측에도 냉각기(5)의 집열용 블럭부(50)를 절연판(15)을 개재하여 압접시킨 점을 특징으로 한다. 그 밖의 구성은, 제17 실시예와 공통이다.

이 제18 실시예에 따르면, 제16 실시예와 마찬가지로 각 반도체 소자(1a)가 상하로부터 냉각기(5)의 집열용 블럭부(50)에 의해 샌드위치된 형태로 되고, 제17 실시예와 마찬가지의 효과 외에, 그 효율적인 냉각이 가능해진다.

(제19 실시예)

다음에, 본 발명의 제19 실시예의 전력 변환 장치를, 도 23에 기초하여 설명한다. 제19 실시예의 특징은, 반도체 소자에 도 12에 도시한 제9 실시예와 마찬가지의 모듈형 반도체 소자(1b)를 채용하고, 집열용 블럭부(50)와 방열부(51)로 이루어지는 냉각기(5)에 대해 1쌍의 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속되어야 되는 반도체 소자(1b) 각각의 냉각·설치면측을 집열용 블럭부(50)의 표리에 반대 방향의 형태이고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자와 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자가 상호 반대 위치가 되는 위치 관계로 하여 부착하고 있다.

그리고 도체(9ai)에 의해 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자와 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자를 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자, 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자 각각을 콘덴서(8)의 양 단자 각각에, 상호 근접하는 도체(9aj, 9ak)에 의해서 접속하고 있다.

이 제19 실시예의 전력 변환 장치도, 도 23에 도시한 반도체 스위칭 회로를 3쌍 병설하고, 다른 실시예와 마찬가지로 외부 회로와 접속함으로써 인버터 회로 혹은 컨버터 회로를 구성한다.

이 제19 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 다른 실시예와 마찬가지로 스나바 회로 없이 전력 변환 장치를 구성할 수 있는 효과를 발휘하고, 게다가, 반도체 소자에 모듈 형태를 채용함으로써 그 냉각·설치면측을 집열용 블럭부(50)에 절연판을 통하지 않고서 직접 접촉하는 형태로 부착하여도 냉각기(5)의 절연성을 유지할 수 있어, 그만큼 소형으로 하여 경량인 장치 구성이 가능해진다.

(제20 실시예)

다음에, 본 발명의 제20 실시예의 전력 변환 장치를, 도 24에 기초하여 설명한다. 제20 실시예에서는, 반도체 소자로서 모듈형의 반도체 소자(1b)를 이용하여, 반도체 스위칭 회로를 구성하는 2개의 직렬 접속하여야 할 상하의 반도체 소자(1b)를 이들의 단자면이 마주 향하도록, 또한 한쪽의 부극 단자와 다른쪽의 정극 단자가 마주 보는 위치 관계로 배치하고, 양방의 반도체 소자(1b)의 외측에 면하고 있는 냉각·설치면 각각에 냉각기(5) 각각의 집열용 블럭부(50)를 부착하고, 근접한 대향하고 있는 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자와 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자와의 사이를 도체(9am)에 의해 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자(1b)의 정극 단자, 하부 아암측 반도체 소자(1b)의 부극 단자 각각과 콘덴서(8)의 양 단자와의 사이를 상호 근접하는 도체(9an, 9ap)에 의해 접속하여 반도체 스위칭 회로를 구성하고 있다.

이 제20 실시예의 전력 변환 장치에서도, 다른 실시예와 마찬가지로 도 24에 도시한 반도체 스위칭 회로를 3쌍 병설하여 외부 회로와 접속함으로써 인버터 회로 혹은 컨버터 회로를 구성한다.

이 제20 실시예의 전력 변환 장치에 따르면, 다른 실시예와 마찬가지로 스나바 회로 없이 전력 변환 장치를 구성할 수 있는 효과를 발휘하고, 또한, 반도체 소자에 모듈형을 채용함으로써 그 냉각·설치면측을 집열용 블럭부(50)에 절연판을 통하지 않고서 직접 접촉하는 형태로 부착하더라도 냉각기(5)의 절연성을 유지할 수 있고, 그만큼 소형으로 하여 경량인 장치 구성이 가능하고, 덧붙여, 반도체 소자(1b) 각각에 개별의 냉각기(5)를 부착함으로써 냉각 효과를 높게 할 수 있다.

또, 상기한 모든 실시예에 있어서, 도체 사이에 간섭이 발생하면, 그와 같은 부분에는 구멍을 뚫고, 굴곡, 혹은 절결 등에 의해 간섭을 피할수 있다.

또한, 도 8에 도시한 제6 실시예 내지 도 24에 도시한 제20 실시예 각각에있어서, 콘덴서(8)를 대신하여 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 소용량으로 소형, 저인덕턴스의 서지 전압 흡수용의 제1 콘덴서(11)를 이용하고, 이것에 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서(32)를 접속하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

이상과 같이 청구항 1의 발명에 따르면, 종래의 반도체 소자 주변 회로로서 채용되어 온 스나바 회로를 없애고, 근접 배치된 콘덴서를 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용 콘덴서로 하고, 이 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 2의 발명에 따르면, 콘덴서로서 동일한 소용량 콘덴서를 2개 이상 병렬로 접속한 것을 이용하였으므로, 콘덴서를 병렬 접속함으로써 인덕턴스의 저감을 도모할 수 있어, 스위칭 특성이 양호한 전력 변환 장치가 구성할 수 있다.

청구항 3의 발명에 따르면, 콘덴서가 그 케이스를 상기 콘덴서 중 어느 한쪽의 전극 단자로 하였으므로, 콘덴서 자체의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 4의 발명에 따르면, 콘덴서를 그 전극 단자가 반도체 소자의 방향을 향하도록 배치하였으므로, 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 5의 발명에 따르면, 콘덴서의 단자를 직렬 접속된 반도체 소자의 중간 위치의 바로 가까이에 배치하였으므로, 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 6의 발명에 따르면, 콘덴서의 단자를 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 위치의 바로 가까이에 배치하였으므로, 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 7의 발명에 따르면, 필터 콘덴서로서 제2 콘덴서 외에, 서지 전압흡수용에 필터 콘덴서에 비교하여 소형 소용량의 제1 콘덴서를 반도체 소자의 보다 가까이에 설치하였으므로, 반도체 소자와 제1 콘덴서로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 한 반도체 스위칭 회로를 구성할 수 있고, 이것에 의해 종래의 스나바 회로를 없애어, 전력 변환부의 주 회로를 반도체 소자와 2종류의 콘덴서만으로 구성할 수 있다.

청구항 8의 발명에 따르면, 제1 콘덴서로서 동일한 소용량 콘덴서를 2개 이상 병렬로 접속하였으므로, 콘덴서를 병렬 접속함으로써 인덕턴스의 저감을 도모할 수 있고, 스위칭 특성이 양호한 전력 변환 장치를 구성할 수 있다.

청구항 9의 발명에 따르면, 제1 콘덴서의 케이스를 상기 제1 콘덴서 중 어느 한쪽의 전극 단자로 하였으므로, 콘덴서 자체의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 10의 발명에 따르면, 제1 콘덴서의 전극 단자가 반도체 소자의 방향을 향하도록 배치하였으므로, 제1 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 11의 발명에 따르면, 제1 콘덴서의 단자를 직렬 접속된 반도체 소자의 중간 위치의 바로 가까이에 배치하였으므로, 제1 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 12의 발명에 따르면, 제1 콘덴서의 단자를 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 위치의 바로 가까이에 배치하였으므로, 제1 콘덴서와 반도체 소자와의 접속 부분의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 13의 발명에 따르면, 반도체 소자, 제1 콘덴서, 제2 콘덴서를 계층적으로 배치하고, 제l 콘덴서를 직렬 접속된 반도체 소자의 양단에 접속하고, 제2 콘덴서를 제1 콘덴서의 전극 단자를 접속점으로 하여 접속하였으므로, 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서를, 직렬 접속된 반도체 소자의 가장 가까이에 배치된 상 콘덴서로서 작동하는 제1 콘덴서측에 접속하여, 다른 상의 반도체 소자의 스위칭 동작에 의한 영향을 없애고, 또한 콘덴서, 반도체 소자 간을 접속하기 위한 도체의 형상을 간략화할 수 있다.

청구항 14의 발명에 따르면, 제2 콘덴서의 갯수를 병렬로 접속된 반도체 스위칭 회로 쌍의 갯수보다도 적게 하고, 상기 병렬로 접속된 2쌍 이상의 반도체 스위칭 회로들을 제2 콘덴서의 적어도 1개에 공통으로 접속하였으므로, 필터 콘덴서로서 작동하는 제2 콘덴서를 상마다 설치하지 않고서 집약화함으로써 부품 갯수의 삭감을 도모할 수 있다.

청구항 15의 발명에 따르면, 제2 콘덴서를 반도체 소자를 포함하는 주 회로 유닛 내의 주콘덴서와, 주 회로 유닛의 외부에 설치한 보조 콘덴서에 의해 필요한 용량의 필터 콘덴서에 구성하였으므로, 주 회로 유닛 외의 보조 콘덴서에 소요의 용량의 콘덴서를 이용함으로써 시스템에 따른 적절한 용량의 필터 콘덴서를 구성할 수 있어, 주 회로 유닛을 공통으로 하여 표준화를 도모할 수 있다.

청구항 16 내지 19의 발명에 의하면, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 냉각기에 대해 반도체 소자와 도체를 계층적으로 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 20 및 21의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 반대면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자를 이용하여, 반도체 소자를 횡렬로 냉각기에 대하해 설치면측을 부착하고, 반대면의 정부극의 단자 사이, 또한 단자와 콘덴서를 도체에 의해 접속함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 16 내지 21의 발명에 있어서, 반도체 소자 각각을 별개의 반도체 소자 냉각기에 접촉시키면, 다른 반도체 소자의 발열에 의한 영향을 주지 않고, 반도체 소자 각각을 개별로 냉각할 수 있고, 또한 반도체 소자마다 그 발열 상태에 따른 냉각 능력을 구비한 냉각기를 준비할 수 있어 반도체 소자의 냉각 효과를 높일 수 있다.

또한 상기에 있어서, 직렬 접속된 반도체 소자 중, 반도체 소자 냉각기의 방열에 의해 따뜻하게 된 공기의 흐름의 하류측에 위치하는 반도체 소자 냉각기의 방열 능력을 상류측에 위치하는 반도체 소자 냉각기의 방열 능력보다도 높게 하면, 각 냉각기의 온도 상승을 균형시키고, 각 반도체 소자를 효과적으로 냉각할 수 있다.

청구항 16 내지 21의 발명에 있어서, 직렬 접속된 반도체 소자를 동일한 반도체 소자 냉각기에, 상기 반도체 소자 냉각기의 방열에 의해 따뜻하게 된 공기의 흐름의 상류측에 편위한 상태로 접촉시키면, 냉각기 각부의 온도 상승을 똑같이 하여 각 반도체 소자를 효과적으로 냉각할 수 있다.

청구항 22의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평하게 하여 전기 양도성의 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다. 더구나, 냉각기의 전기 양도성의 집열용 블럭부를 반도체 소자의 접속에 겸용시키기 위해 상하 아암의 반도체 소자의 중간 접속부를 최단으로 할 수 있어, 구조의 간략화와 상기 루프형 회로의 저인덕턴스화를 도모할 수 있다.

청구항 23의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평하게 하여 전기 양도성의 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 또한 상하의 반도체 소자의 외측 각각에도 별도의 냉각기의 집열용 블럭부 각각을 적층하도록 조립하고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다. 더구나, 각 반도체 스위칭 회로의 상하 아암의 반도체 소자 각각을 표리 양면으로부터 냉각기의 집열용 블럭부에서 사이에 두는 구조로 되기 때문에 반도체 소자의 냉각 효과를 높게 할 수 있다.

청구항 24의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하여, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 열전도율이 큰 절연판을 개재하여, 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있어, 스나바 회로를 없애고, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다. 더구나, 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 반도체 소자나 도체를 절연판을 개재하여 압접시키기 때문에 반도체 소자의 효과적인 냉각과 함께 냉각기의 절연이 가능하다.

청구항 25의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 이 냉각기의 집열용 블럭부에 대해 열전도율이 큰 절연판을 개재하여, 반도체 소자와 도체를 적층 구조가 되도록 만들고, 또한 상하의 반도체 소자각각의 외측에도 별도의 냉각기의 집열용 블럭부를 열전도율이 큰 절연판을 개재하여 적층하고, 그 전체를 외측으로부터 압력을 가하여 고정함으로써 각 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다. 더구나, 각 반도체 스위칭 회로의 상하 아암의 반도체 소자 각각을 표리 양면으로부터 냉각기의 집열용 블럭부에서 사이에 두는 구조가 되기 때문에 반도체 소자의 냉각 효과를 높게 할 수 있다.

청구항 26의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하여, 이 냉각기의 집열용 블럭부의 표리에 대해 반도체 소자 각각의 설치면측을 부착하고, 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고, 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자, 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자 각각을 상기 콘덴서의 양 단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해서 접속하여 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다.

청구항 27의 발명에 따르면, 반도체 소자로서 한쪽면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형의 반도체 소자를 이용하고, 또한 냉각기로서 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 냉각기를 이용하고, 반도체 소자를 이들의 정극 단자와 부극 단자가 서로에 마주보도록 대향 배치하고, 이들 반도체 소자 각각의 외측에 위치하는 설치면 각각에 별개의 냉각의 집열용 블럭부를 부착하고, 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고, 또한 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자, 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자 각각을 콘덴서의 양 단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 반도체 스위칭 회로를 구성하였으므로, 각 반도체 스위칭 회로에서의 반도체 소자와 콘덴서를 근접한 배치로 할 수 있어 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 할 수 있고, 스나바 회로를 없애어, 콘덴서와 반도체 소자와의 2종류의 회로 부품만으로 전력 변환부의 주 회로를 구성할 수 있다. 더구나, 반도체 소자 각각을 개별의 냉각기의 집열용 블럭부에 부착하고 있으므로 냉각 효과도 높일 수 있다.

청구항 16 내지 27의 발명에 있어서, 필터 콘덴서 겸 서지 전압 흡수용의 1개의 콘덴서에 도체를 접속하면, 1종류의 콘덴서만으로 회로 구성을 할 수 있어, 대폭적인 부품 갯수의 삭감이 가능해진다.

청구항 16 내지 27의 발명에 있어서, 서지 전압 흡수용의 제1 콘덴서와 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서의 2종류가 구비되어 있는 회로에서의 제1 콘덴서에 도체를 접속하면, 이 제1 콘덴서에 내부 인덕턴스가 작은 소형, 소용량의 것을 채용할 수 있어, 반도체 소자와 콘덴서와 도체로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스의 저감이 가능해진다.

Claims

전력 변환 장치에 있어서,

직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 필터용 겸 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하고,

상기 콘덴서의 접속 단자를 상기 반도체 소자의 단자 위치에 바로 가깝게 되도록 배치하고,

상기 반도체 소자와 콘덴서로 구성되는 루프형 회로(loop circuit)의 인덕턴스를 250nH 이하로 한 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하며,

상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자들의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로서 이용하는

것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항에 있어서,

상기 콘덴서로서 동일한 소용량 콘덴서를 2개 이상 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 콘덴서는, 그 케이스를 상기 콘덴서 중의 어느 한쪽의 전극 단자로 한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 콘덴서를 그의 전극 단자가 반도체 소자의 방향을 향하도록 배치한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제4항에 있어서,

상기 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 중간 위치에 바로 가깝게 배치한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제4항에 있어서,

상기 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 위치에 바로 가깝게 배치한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
전력 변환 장치에 있어서,

직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 제1 콘덴서와 이 제1 콘덴서의 용량보다도 큰 용량의 필터 콘덴서로서의 제2 콘덴서를 병렬로 접속하고,

상기 제1 콘덴서를 상기 제2 콘덴서보다도 상기 반도체 소자에 대해 보다 가까운 위치에 배치하고,

상기 반도체 소자와 상기 제1 콘덴서로 구성되는 루프형 회로의 인덕턴스를 250nH 이하로 한 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하며,

상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 사용한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7항에 있어서,

상기 제1 콘덴서는 동일한 소용량 콘덴서를 2개 이상 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 제1 콘덴서는, 그 케이스를 상기 제1 콘덴서 중 어느 한쪽의 전극 단자로 한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 제1 콘덴서를, 그 전극 단자가 반도체 소자의 방향을 향하도록 배치한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제10항에 있어서,

상기 제1 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 중간 위치에 바로 가깝게 배치한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제10항에 있어서,

상기 제1 콘덴서의 단자를, 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 위치에 바로 가깝게 배치한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7항에 있어서,

상기 반도체 소자, 제1 콘덴서, 제2 콘덴서를 계층적으로 배치하고, 상기 제1 콘덴서를 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단에 접속하고, 상기 제2 콘덴서를 상기 제1 콘덴서의 전극 단자를 접속점으로 하여 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7항에 있어서,

상기 제2 콘덴서의 갯수를 상기 병렬로 접속된 반도체 스위칭 회로 쌍의 수보다도 적게 하고, 상기 병렬로 접속된 2쌍 이상의 반도체 스위칭 회로들을 상기 제2 콘덴서들 중 적어도 1개에 공통으로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제7항에 있어서,

상기 제2 콘덴서를 상기 반도체 소자를 포함하는 주 회로 유닛 내의 주 콘덴서와, 상기 주 회로 유닛의 외부에 설치한 보조 콘덴서에 의해 필요한 용량의 필터 콘덴서로 구성한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상 (press fit shape)의 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측 (upper arm side)이 되는 반도체 소자와 하부 아암측 (lower arm side)이 되는 반도체 소자 각각의 정극측(positive pole side)끼리 또는 부극측(negative pole side)끼리를, 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 열전도율이 큰 절연판을 사이에 두고 배열하여 압접하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극을 도체에 의해 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임 -의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는, 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을, 전기 양도성(良導性; good conductivity)의 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 배열하여 압접하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을, 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임 -의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을, 공통의 도체를 사이에 두고 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 배열하여 압접하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을 상기 콘덴서의 양 단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측의 각각을 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 열전도율이 큰 절연판을 사이에 두고 배열하여 압접하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 상기 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 도체로 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 그 한쪽 면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형 반도체 소자 (modular type semiconductor device)이고,

상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자를, 이들의 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자측이 인접하도록 하여, 동일한 방향으로 배열하여 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 설치하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 상기 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체에 의해 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는, 그 한쪽 면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자를, 이들의 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자와 부극 단자를 연결하는 선이 하측 아암의 반도체 소자의 정극 단자와 부극 단자를 연결하는 선과 평행하게 되고, 또한 정부(正負)의 방향이 반대 방향이 되는 배치로 하여, 반도체 소자 냉각기의 동일 평면 상에 배열하여 설치하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 상기 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체에 의해 접속하고, 또한 상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자의 각각을 상기 콘덴서의 양 단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

편평하고 전기 양도성을 갖는 집열용 블럭부 (a flat and good conductive heat collecting block portion)와 이 집열용 블럭부에 의해 집열한 열을 방산하기 위한 방열부 (radiation portion)를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리(表裏)에, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 각각 압접하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을, 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

편평하고 전기 양도성을 갖는 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에, 상기 반도체 스위칭 회로 각각의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극측과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극측을 각각 압접하고,

상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극측과 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극측의 각각에, 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기 각각 -상기 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기의 각각은 편평하고 전기 양도성을 갖는 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에 의해 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 가짐-의 상기 집열용 블럭부 각각을 압접하고,

상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극측의 압접하고 있는 상기 별도의 반도체 소자 냉각기의 집열용 블럭부와 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극측의 압접하고 있는 상기 다른 반도체 소자 냉각기의 집열용 블럭부의 각각을, 상기 콘덴서의 양 단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에 열 전도율이 큰 전기 절연판 각각을 개재하여, 상기 반도체 스위칭 회로의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 각각의 동일한 정극면측 혹은 부극면측을 압접하고,

상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측 반도체 소자의 부극측과 상기 하부 아암측 반도체 소자의 정극측을 도체에 의해 접속하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 양면이 전극면이 되는 압접형 형상의 반도체 소자이고,

편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에 열전도성이 큰 전기 절연판 각각을 개재하여, 상기 반도체 스위칭 회로의 상기 직렬 접속된 반도체 소자 각각의 동일한 정극면측 혹은 부극면측을 압접하고,

상기 상부 아암측 반도체 소자의 외측에 위치하는 전극면, 상기 하부 아암측 반도체 소자의 외측에 위치하는 전극면의 각각에, 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기 각각 -상기 별도의 2개의 반도체 소자 냉각기의 각각은 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 가짐-의 상기 집열용 블럭부 각각에 열전도율의 큰 절연판을 개재하여 압접하고,

상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측 반도체 소자의 부극측과 상기 하부 아암측 반도체 소자의 정극측을 도체에 의해 접속하고,

상기 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극과 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임 -의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 그 한쪽의 면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로의 직렬 접속된 반도체 소자를 이들의 상기 설치면이 내측을 마주 향하고, 또한 한쪽의 반도체 소자의 정극 단자의 이면에 다른쪽의 반도체 소자의 부극 단자가 위치하도록 배치하고,

편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기의 상기 집열용 블럭부의 표리에, 상기 반도체 스위칭 회로의 상기 직렬 접속된 상기 반도체 소자 각각의 설치면측을 설치하고,

상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고,

상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자와 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.
직렬 접속된 반도체 소자 -상기 반도체 소자는 전압 구동형 고주파 스위칭 소자임-의 양단에 서지 전압 흡수용 콘덴서를 병렬로 접속하여 구성되는 반도체 스위칭 회로를 2쌍 이상 병렬로 접속하고, 상기 반도체 스위칭 회로 각각에서의 상기 직렬 접속된 반도체 소자의 양단 및 중간 접속점을 외부 접속을 위한 주 회로 단자로 한 전력 변환 장치에 있어서,

상기 반도체 소자는 그 한쪽 면에 정극 단자와 부극 단자가 설치되고, 그 반대의 면이 평탄한 냉각면 또한 설치면이 되는 모듈형 반도체 소자이고,

상기 반도체 스위칭 회로의 직렬 접속된 상기 반도체 소자를 이들의 상기 설치면이 외측으로 되고, 또한 서로의 상기 정극 단자와 상기 부극 단자가 마주보도록 대향 배치하고,

상기 직렬 접속된 반도체 소자 각각의 상기 설치면에, 편평한 집열용 블럭부와 이 집열용 블럭부에서 집열한 열을 방산하기 위한 방열부를 갖는 반도체 소자 냉각기 각각의 상기 집열용 블럭부를 설치하고,

상기 직렬 접속된 반도체 소자 중 상부 아암측이 되는 반도체 소자의 부극 단자와 하부 아암측이 되는 반도체 소자의 정극 단자를 도체로 접속하고,

상기 상부 아암측 반도체 소자의 정극 단자와 상기 하부 아암측 반도체 소자의 부극 단자의 각각을 상기 콘덴서의 양단자 각각에 근접한 1쌍의 도체에 의해 접속하여 이루어지는 전력 변환 장치.