KR101574404B1 - 전력 변환기 - Google Patents

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마코토 오카무라
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

복수의 전력 변환기 회로들의 양극 단자들 (28, 36, 48) 을 접속하는 양극 접속 플레이트 (66) 는 슬릿들 (100, 102) 이 제공된다. 양극 접속 플레이트는, 양극 접속편 (80a) 을 통해 전력 변환기 회로들 중 하나로서의 제 1 인버터의 양극 단자 (36) 에 접속되는 제 1 인버터 대응 영역 (94), 양극 접속편 (80b) 을 통해 전력 변환기 회로들 중 하나로서의 제 2 인버터의 양극 단자 (48) 에 접속되는 제 2 인버터 대응 영역 (96), 및 양극 접속편 (80c) 을 통해 전력 변환기 회로들 중 하나로서의 승압 컨버터의 양극 단자 (28) 에 접속되는 승압 컨버터 대응 영역 (98) 이 정의되는 양극 버스 바 부분 (78) 을 갖는다. 슬릿들은 상기 대응 영역들 사이의 경계들을 따라 양극 버스 바 부분의 에지 (82) 로부터 연장된다.

Description

전력 변환기{POWER CONVERTER}
본 발명은 AC 전력을 DC 전력으로 및 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 전압을 변환하는 전력 변환기에 관한 것이다.
DC 전력을 AC 전력으로 변환하거나 AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 전력 변환기 회로, 즉 인버터가 알려져 있다. DC 전압을 상승 또는 하강시키는 전력 변환기 회로, 즉 승압 컨버터도 알려져 있다. 전력 (AC/DC, 전압 등) 의 특성을 변화시키는 복수의 전력 변환기 회로들이 때때로 전력 변환기를 구성하기 위해 일체로 결합된다.
전력 변환기의 사용의 한 예는 구동원들로서 내연 기관 및 전동기가 구비되는 하이브리드 차량이다. 3상 AC 동기 모터가 때때로 하이브리드 차량의 전동기로서 사용된다. 전동기는 또한 그의 회전축이 차량의 관성에 의해 구동될 때 전력을 생성하는 발전기로서 기능한다. 다음의 설명에서, 전동기, 발전기, 및 전동기 및 발전기로서 기능할 수 있는 전기 기기를 포함하는 개념에 대응하는 전기 기기는 "회전 전기 기계 (rotating electric machine)" 로서 지칭된다. 차량에 탑재되는, 이차 전지와 같은 DC 전원을 갖는 회전 전기 기계를 구동하거나, 회전 전기 기계에 의해 재생되는 전력으로 이차 전지를 충전하는데 인버터가 사용된다. 승압 컨버터는 때때로 이차 전지의 단자 전압을 승압하고 전동기에 승압된 전압을 공급하기 위해 제공된다. 또, 2 기의 회전 전기 기계가 구비되는 하이브리드 차량이 알려져 있으며, 이 경우, 인버터는 2 기의 전동기 각각에 대해 사용된다.
그러한 전력 변환기 회로는, 예를 들어 IGBT 소자를 포함하는 반도체 모듈을 사용하여 구성된다. 일본 공개특허공보 제 2006-295997 호 (JP 2006-295997 A) 는 전력 변환기를 구성하는 복수의 반도체 모듈의 단자들이 버스 바에 의해 접속되는 기기를 개시한다.
복수의 전력 변환기 회로가 전력 변환기를 구성하기 위해 결합되고, 전력 변환기 회로들의 반도체 모듈들의 단자들이 버스 바에 의해 접속되는 경우, 서지 전압에 의해 전력 변환기 회로들 사이에 간섭이 야기될 수도 있다.
본 발명은 서지 전압에 의해 야기된 전력 변환기 회로들 사이의 간섭이 방지될 수 있는 전력 변환기를 제공한다.
본 발명의 제 1 양태에 따른 전력 변환기는, 각각이 적어도 하나의 반도체 모듈을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로를 포함하고, 반도체 모듈들은 적층된다. 전력 변환기는 적층된 반도체 모듈과 커패시터를 접속하는 반도체 모듈들에 공통인 버스 바들과, 버스 바들 각각의 에지를 따라 배열되고 버스 바의 에지와 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 접속 부재들을 갖는다. 버스 바들 각각은 접속 부재들에 의해 버스 바에 접속되는 반도체 모듈들을 포함하는 전력 변환기 회로들 각각을 위해 가상적으로 분할되는 변환 회로 대응 영역들을 포함한다. 즉, 전력 변환기 회로에 포함되는 반도체 모듈의 단자가 접속되는 버스 바 상의 영역은 변환 회로 대응 영역으로서 정의된다. 변환 회로 대응 영역들은 복수의 전력 변환기 회로와 일대일 대응으로 정의된다. 버스 바들 중 적어도 하나는 그의 에지로부터 연장되는 슬릿을 가지며, 그 에지를 따라 접속 부재들이 변환 회로 대응 영역들 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 배열된다.
제 1 양태에 따르면, 버스 바들의 슬릿들은 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키며, 이것은 다른 전력 변환기 회로들 상의 서지 전압의 영향을 감소시킨다.
상기 양태에 있어서, 버스 바들 중 슬릿을 갖는 버스 바는 반도체 모듈들의 양극 단자들에 접속될 수도 있다.
상기 양태에 있어서, 복수의 전력 변환기 회로는 제 1 회전 전기 기계에 대응하여 제공되는 제 1 인버터를 포함하는 제 1 전력 변환기 회로 및 제 2 회전 전기 기계에 대응하여 제공되는 제 2 인버터를 포함하는 제 2 전력 변환기 회로를 포함할 수도 있다. 버스 바들 각각의 변환 회로 대응 영역들은 제 1 인버터에 대응하는 제 1 인버터 대응 영역 및 제 2 인버터에 대응하는 제 2 인버터 대응 영역을 포함할 수도 있으며, 슬릿은 제 1 인버터 대응 영역과 제 2 인버터 대응 영역 사이에 제공될 수도 있다.
복수의 전력 변환기 회로는 제 1 인버터의 반도체 모듈과 제 2 인버터의 반도체 모듈 사이에 위치되는 반도체 모듈을 포함하는 승압 컨버터를 포함하는 제 3 전력 변환기 회로를 더 포함할 수도 있다. 버스 바들 각각의 변환 회로 대응 영역들은 승압 컨버터 대응 영역, 및 제 1 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이 및 제 2 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이에 제공되는 슬릿들을 포함할 수도 있다.
상기 양태에 있어서, 제 1 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이에 제공되는 슬릿은 제 1 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이에 흐를 전류 및 버스 바로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정될 수도 있는 길이를 갖고, 제 2 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이에 제공되는 슬릿은 제 2 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이에 흐를 전류 및 버스 바로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정될 수도 있는 길이를 갖는다. 즉, 슬릿들 각각은 슬릿으로 인해 좁아진 버스 바의 부분을 통해 흐를 전류 및 이 부분으로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정될 수도 있는 길이를 갖는다. 승압 컨버터에 포함되는 반도체 모듈이 2개의 인버터에 포함되는 반도체 모듈들 사이에 개재되는 전력 변환기 회로에 있어서, 버스 바 상의 승압 컨버터 대응 영역과 인버터 대응 영역들 중 하나 사이에 제공되는 슬릿의 길이는 그 대응 영역들 사이에 흐르는 전류 및 버스 바로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정될 수도 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따른 전력 변환기는 각각이 적어도 하나의 반도체 모듈을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로를 포함하며, 반도체 모듈들은 적층된다. 전력 변환기는 또한 적층된 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 버스 바들과, 버스 바들 각각의 에지를 따라 배열되고 버스 바의 에지와 복수의 전력 변환기 회로의 단자들 중 대응하는 것을 접속하는 접속 부재들을 갖는다. 버스 바들 각각은 접속 부재들에 의해 버스 바에 접속되는 반도체 모듈들을 포함하는 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들을 포함한다. 버스 바들 중 적어도 하나는 변환 회로 대응 영역들 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 버스 바의 에지로부터 연장되는 슬릿을 포함한다.
본 발명의 제 3 양태에 따른 전력 변환기는 각각이 적어도 하나의 반도체 모듈을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로를 포함하며, 반도체 모듈들은 적층된다. 전력 변환기는 또한 적층된 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 버스 바들과, 버스 바들 각각의 에지를 따라 등간격으로 배열되고 버스 바의 에지와 복수의 전력 변환기 회로의 단자들 중 대응하는 것을 접속하는 접속 부재들을 갖는다. 버스 바들 각각은 접속 부재들에 의해 버스 바에 접속되는 반도체 모듈들을 포함하는 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들을 포함한다. 버스 바들 중 적어도 하나는 인접한 변환 회로 대응 영역들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키도록 구성된 인접한 변환 회로 대응 영역 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 제공되는 만곡부를 갖는다.
본 발명의 제 4 양태에 따른 전력 변환기는 각각이 적어도 하나의 반도체 모듈을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로를 포함하며, 반도체 모듈들은 적층된다. 전력 변환기는 또한 적층된 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 접속 플레이트들을 포함한다. 접속 플레이트들 각각은 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는 버스 바 부분들, 및 버스 바 부분으로부터 연장되고 버스 바 부분과 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 접속 편들을 포함한다. 버스 바 부분은 접속 편들을 통해 접속되는 반도체 모듈들을 포함하는 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들을 포함한다. 버스 바 부분들 중 적어도 하나는 변환 회로 대응 영역들 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 형성되고 접속편들의 기부들을 너머 연장되는 슬릿을 갖는다.
상기 양태들에 따르면, 버스 바 상의 2 개의 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로의 길이를 증가시키는 수단은 서지 전압에 의해 야기되는 2 개의 전력 변환기 회로들 사이의 간섭을 감소시킨다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 이점들, 및 기술적 및 산업적 중요성이 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에 기술될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호들은 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
도 1 은 본 실시형태의 전력 변환기를 포함하는 회로 구성도이다.
도 2 는 본 실시형태의 전력 변환기의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 3 은 본 실시형태의 전력 변환기의 일부를 도시하는 측단면도이다.
도 4 는 양극 접속 플레이트 및 음극 접속 플레이트를 도시하는 사시도이다.
도 5 는 양극 접속 플레이트 및 음극 접속 플레이트를 도시하는 측면도이다.
도 6 은 양극 접속 플레이트의 평면도이다.
도 7 은 음극 접속 플레이트의 평면도이다.
도 8 은 양극 접속 플레이트의 다른 구성을 도시하는 단면도이다.
도 9 는 음극 접속 플레이트의 다른 구성을 도시하는 평면도이다.
도 10a 는 양극 접속 플레이트의 또 다른 구성을 도시하는 평면도이고, 도 10b 는 음극 접속 플레이트의 또 다른 구성을 도시하는 평면도이다.
도 11 은 양극 접속 플레이트의 또 다른 구성을 도시하는 평면도이다.
도 12 는 상이한 구성의 전력 변환기의 일부를 도시하는 측단면도이다.
이하에 도면들을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 은 본 실시형태의 전력 변환기 (10) 를 포함하는 회로 구성도이다. 도 1 은 하이브리드 차량의 구동 모터들로서 기능하는 제 1 및 제 2 회전 전기 기계들 (12 및 14) 을 구동하는 제어 시스템의 회로 구성을 도시하는 다이어그램이다. 2 기의 회전 전기 기계들 (12 및 14) 은 이차 전지 (16) 로부터의 전력에 의해 회전가능하게 구동되고, 이차 전지 (16) 는 회전 전기 기계들 (12 및 14) 에 의해 생성되는 전력으로 충전된다. 회전 전기 기계들 (12 및 14) 을 구동하고 이차 전지 (16) 를 충전하는데 사용되는 것은 전력 변환기 (10) 이다. 전력 변환기 (10) 는 이차 전지 (16) 의 전압을 승압하는 승압 컨버터 (18), 및 이차 전지 (16) 로부터의 DC 전력을 3상 AC 전력으로 변환하고 제 1 및 제 2 회전 전기 기계들 (12 및 14) 에 의해 생성되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 인버터들 (20 및 22) 을 포함한다. 제 1 인버터 (20) 는 제 1 회전 전기 기계 (12) 에 대해 제공되고, 제 2 인버터 (22) 는 제 2 회전 전기 기계 (14) 에 대해 제공된다. 승압 컨버터 (18) 는 전력의 특성값, 전압을 변경하는 전력 변환기 또는 회로이고, 제 1 및 제 2 인버터들 (20 및 22) 은 전력의 특성, AC 또는 DC 를 변경하는 전력 변환기들 또는 회로들이다. 본 실시형태의 2 기의 회전 전기 기계들 (12 및 14) 양자 모두는 전동기 및 발전기로서 기능하지만, 그들은 전동기 또는 발전기 중 어느 하나로서 기능하는 회전 전기 기계들일 수도 있다.
승압 컨버터 (18) 는 리액터 (24) 및 IGBT 들과 같은 파워 트랜지스터들을 포함하는 적어도 하나의 반도체 모듈 (26) 을 갖는다. 반도체 모듈 (26) 은 제 1 및 제 2 인버터들 (20 및 22) 의 양극 단자들에 접속되는 양극 단자 (28), 인버터들 (20 및 22) 의 음극 단자들에 접속되는 음극 단자 (30), 및 리액터 (24) 에 접속되는 출력극 단자 (32) 를 갖는다.
제 1 인버터 (20) 는 각각 IGBT 들과 같은 파워 트랜지스터들을 포함하는, 동일한 구조의 3 개의 반도체 모듈들 (34) 을 갖는다. 3 개의 반도체 모듈들 (34) 은 제 1 회전 전기 기계 (12) 에 공급되는 3상 AC 전력의 3개의 상들에 각각 대응한다. 반도체 모듈들 (34) 각각은 양극 단자 (36), 음극 단자 (38), 및 출력극 단자 (40) 를 갖는다. 3 개의 반도체 모듈들 (34) 의 양극 단자들 (36) 은 양극 버스 (42) 에 의해 서로 접속되고, 양극 버스 (42) 에 의해 승압 컨버터 (18) 의 양극 단자 (28) 에 또한 접속된다. 3 개의 반도체 모듈들 (34) 의 음극 단자들 (38) 은 음극 버스 (44) 에 의해 서로 접속되고, 음극 버스 (44) 에 의해 승압 컨버터 (18) 의 음극 단자 (30) 에 또한 접속된다. 3 개의 출력극 단자들 (40) 은 제 1 회전 전기 기계 (12) 의 코일들에 전력을 공급하는 3상 동력선들에 각각 접속된다.
제 2 인버터 (22) 는 각각 IGBT 들과 같은 파워 트랜지스터들을 포함하는, 동일한 구조의 3 개의 반도체 모듈들 (46) 을 갖는다. 3 개의 반도체 모듈들 (46) 은 제 2 회전 전기 기계 (14) 에 공급되는 3상 AC 전력의 3개의 상들에 각각 대응한다. 반도체 모듈들 (34) 각각은 양극 단자 (48), 음극 단자 (50), 및 출력극 단자 (52) 를 갖는다. 3 개의 반도체 모듈들 (46) 의 양극 단자들 (48) 은 양극 버스 (42) 에 의해 서로 접속되고, 양극 버스 (42) 에 의해 승압 컨버터 (18) 의 양극 단자 (28) 에 또한 접속된다. 3 개의 반도체 모듈들 (46) 의 음극 단자들 (50) 은 음극 버스 (44) 에 의해 서로 접속되고, 음극 버스 (44) 에 의해 승압 컨버터 (18) 의 음극 단자 (30) 에 또한 접속된다. 3 개의 출력극 단자들 (52) 은 제 2 회전 전기 기계 (14) 의 코일들에 전력을 공급하는 3상 동력선들에 각각 접속된다.
평활 커패시터 (54) 가 양극 버스 (42) 및 음극 버스 (44) 사이에 개재된다. 또, 전력 변환기 (10) 는 또한 승압 컨버터 (18) 및 제 1 및 제 2 인버터들 (20 및 22) 의 동작들을 제어하는 제어 장치 (56) 가 제공된다. 제어 장치 (56) 는 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 의 파워 트랜지스터들을 제어함으로써 승압 컨버터 (18) 및 제 1 및 제 2 인버터들 (20 및 22) 의 동작들을 제어한다.
도 2 는 전력 변환기 (10) 의 일부의 개관을 도시하는 사시도이다. 승압 컨버터 (18) 및 제 1 및 제 2 인버터들 (20 및 22) 의 반도체 모듈들 (26, 34, 및 46) 은 반도체 모듈 유닛 (58) 을 구성하기 위해 적층된다. 바람직하게는, 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 은 등간격으로 적층된다. 제 1 인버터 (20) 의 3 개의 반도체 모듈들 (34) 및 제 2 인버터 (22) 의 3 개의 반도체 모듈들 (46) 은 승압 컨버터 (18) 의 3 개의 반도체 모듈들 (26) 의 양 측면들에 위치된다. 제 1 및 제 2 인버터들의 반도체 모듈들 (34 및 46) 의 수는 3상 AC 전력의 상들의 수에 대응하기 때문에 3 개인 반면, 승압 컨버터 (18) 의 반도체 모듈들 (26) 의 수는 3 개로 제한되지 않는다. 반도체 모듈들 (26) 의 수는 반도체 모듈들 (26) 에 포함되는, 트랜지스터들과 같은 소자들의 허용가능한 전류값에 의존한다. 소자당 전류는 반도체 모듈들의 수를 증가시킴으로써 감소될 수 있고, 모듈들의 수는 사용 조건들에 기초하여 결정된다.
반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 은 외견상 동일하며, 단자들은 도 2 에 도시된 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 의 상면들에 위치된다. 제 1 인버터의 반도체 모듈들 (34) 의 경우, 양극 단자 (36), 음극 단자 (38), 및 출력극 단자 (40) 는 도 2 의 후방으로부터 전방으로 이 순서로 배열된다. 단순성을 위해 도시되지 않지만, 승압 컨버터의 반도체 모듈들 (26) 및 제 2 인버터의 반도체 모듈들 (46) 의 경우 양극 단자 (28 또는 48), 음극 단자 (30 또는 50), 및 출력극 단자 (32 또는 52) 도 또한 도 2 의 후방으로부터 전방으로 이 순서로 배열된다. 출력극 단자들에 접속되는 전기 배선들은 도시되지 않는다. 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 이 등간격으로 적층되는 경우, 단자들은 또한 등간격으로 배열된다.
반도체 모듈 유닛 (58) 은 또한 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 을 냉각하는 냉각기를 갖는다. 냉각기는 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 각각을 샌드위치하도록 배열되는 냉각판들 (60) 및 냉각액 전달 파이프들 (62 및 64) 을 포함한다. 냉각판들 (60) 은 중공이고, 냉각판들 (60) 내의 공간들은 냉각액 전달 파이프들 (62 및 64) 과 연통하고 있다. 하나의 냉각액 전달 파이프 (62) 를 통해 전달되는 냉각액은 냉각판들 (60) 로 분배되고, 냉각판들 (60) 각각에서 흐르고, 다른 냉각액 전달 파이프 (64) 에 도달한다. 냉각판들 (60) 에서 흐르는 냉각액은 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 로부터 열을 흡수하여 이들 반도에 모듈들을 냉각한다. 냉각액 전달 파이프 (64) 로 유출되는 냉각액은 냉각액 전달 파이프 (64) 를 통해 방열기 (도시하지 않음) 로 보내지고, 방열기에서 냉각된 후 냉각액 전달 파이프 (62) 를 통해 다시 냉각판들 (60) 로 전달된다.
반도체 모듈들의 양극 단자들 (28, 36 및 48) 은 공통 양극 접속 플레이트 (66) 에 접속된다. 양극 접속 플레이트 (66) 는 고정대 (68) 의 상면 상에 고정 및 지지된다. 음극 단자들 (30, 38 및 50) 은 공통 음극 접속 플레이트 (70) 에 접속된다. 음극 접속 플레이트 (70) (도 3 및 도 4 참조) 는 고정대 (68) 의 하면 상에 고정 및 지지된다. 따라서, 음극 접속 플레이트 (70) 는 고정대 (68) 뒤에 숨겨지고 도 2 에서는 볼 수 없다. 양극 접속 플레이트 (66) 는 커패시터 양극 단자 (72) 에 접속되고, 음극 접속 플레이트 (70) 는 커패시터 음극 단자 (74) 에 접속된다. 커패시터 양극 단자 (72) 및 커패시터 음극 단자 (74) 각각은 커패시터 케이스 (76) 에 하우징되는 커패시터 (54) 에, 케이스 내에서 접속된다.
도 3 은 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 이 적층되는 방향에 수직인 단면을 도시하는 도면이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 음극 접속 플레이트 (70) 는 고정대 (68) 의 하면 상에 있다. 커패시터 양극 단자 (72) 및 커패시터 음극 단자 (74) 는 커패시터 케이스 (76) 내로 들어가고 커패시터 (54) 에 접속되는 것이 이해될 수 있다.
도 4 및 도 5 는 양극 접속 플레이트 (66) 및 음극 접속 플레이트 (70) 만을 도시하는 도면들이다. 도 6 은 양극 접속 플레이트 (66) 의 평면도이고, 도 7 은 음극 접속 플레이트 (70) 의 평면도이다.
양극 접속 플레이트 (66) 는 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는 판상 부분 (78), 및 반도체 모듈들의 양극 단자들 (28, 36 및 48) 과 대향하는 판상 부분 (78) 의 에지로부터 연장되는 양극 접속편들 (80) 을 포함한다. 판상 부분 (78) 은 반도체 모듈들의 양극 단자들 (28, 36 및 48) 에 대한 공통 도체이고 버스 바로서 기능한다. 이 부분은 이하에 "양극 버스 바 부분 (78)" 으로서 지칭된다. 양극 버스 바 부분 (78) 은 도 6 에서 일점쇄선으로 둘러싸인 부분이다. 양극 단자들 (28, 36 및 48) 각각에 대해 하나씩 제공되는 양극 접속편들 (80) 은 반도체 모듈이 적층되는 방향을 따라 정렬되고, 양극 단자들 중 대응하는 것에 접속된다. 양극 단자들 (28, 36 및 48) 이 등간격으로 배열되는 경우, 양극 접속편들 (80) 도 또한 등간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 양극 접속편들 (80) 각각은 양극 버스 바 부분 (78) 의 에지 (82) 로부터 연장되어 버스 바 부분 (78) 을 연장하고, 그의 연장된 단부를 벤딩함으로써 형성되는 선단부 (81) 를 갖는다. 선단부 (81) 는 버스 바 부분 (78) 의 판 면에 수직으로, 즉 반도체 모듈들의 양극 단자들 (28, 36 및 48) 에 평행하게 연장된다. 양극 접속편들 각각의 선단부 (81) 의 표면은 양극 단자들 (28, 36 및 48) 중 대응하는 것의 판 면과 밀착하여 고정된다.
양극 버스 바 부분 (78) 은 커패시터 양극 단자 (72) 가 커플링되는 커패시터 접속점들 (84) 을 갖는다. 2 개의 커패시터 접속점들 (84) 이 제공되고, 양극 접속편들 (80) 이 연장되는 에지 (82) 와 반대측의 에지를 절삭함으로써 형성되는 오목부 (85) 가 커패시터 접속점들 (84) 사이에 제공된다. 커패시터 양극 단자 (72) 및 양극 접속 플레이트 (66) 는 도 2 에 도시된 바와 같이 볼트들에 의해 서로 커플링된다.
양극 접속 플레이트 (66) 는 반도체 모듈들의 양극 단자들 (28, 36 및 48) 을 커패시터 양극 단자 (72) 와 접속하는 양극 버스 (42) 로서 기능한다. 양극 버스 바 부분 (78) 및 양극 접속편들 (80) 은 예를 들어 펀칭 및 벤딩에 의해 1 매의 판금으로부터 일체로 형성될 수도 있다. 별도로 형성된 접속 부재들은 판금으로부터 형성되는 양극 버스 바 부분에 접속될 수도 있다. 접속 부재들은 도선과 같은, 판금 이외의 재료로부터 형성될 수도 있다.
음극 접속 플레이트 (70) 는 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는 판상 부분 (86), 및 반도체 모듈들의 음극 단자들 (30, 38 및 50) 과 대향하는 판상 부분 (86) 의 에지로부터 연장되는 음극 접속편들 (88) 을 포함한다. 판상 부분 (86) 은 반도체 모듈들의 음극 단자들 (30, 38 및 50) 에 대한 공통 도체이고 버스 바로서 기능한다. 이 부분은 이하에 "음극 버스 바 부분 (86)" 으로서 지칭된다. 음극 버스 바 부분 (86) 은 도 7 에서 일점쇄선으로 둘러싸인 부분이다. 음극 단자들 (30, 38 및 50) 각각에 대해 하나씩 제공되는 음극 접속편들 (88) 은 반도체 모듈이 적층되는 방향을 따라 정렬되고, 음극 단자들 중 대응하는 것에 접속된다. 음극 단자들 (30, 38 및 50) 이 등간격으로 배열되는 경우, 음극 접속편들 (88) 도 또한 등간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 음극 접속편들 (88) 각각은 음극 버스 바 부분 (86) 의 에지 (90) 로부터 연장되어 버스 바 부분 (86) 을 연장하고, 그의 연장된 단부를 벤딩함으로써 형성되는 선단부 (89) 를 갖는다. 선단부 (89) 는 버스 바 부분 (86) 의 판 면에 수직으로, 즉 반도체 모듈들의 음극 단자들 (30, 38 및 50) 에 평행하게 연장된다. 음극 접속편들 각각의 선단부 (89) 의 표면은 음극 단자들 (30, 38 및 50) 중 대응하는 것의 판 면과 밀착하여 고정된다.
음극 버스 바 부분 (86) 은 커패시터 음극 단자 (74) 가 커플링되는 커패시터 접속점들 (92) 을 갖는다. 하나의 커패시터 접속점 (92) 은 양극 접속 플레이트 (66) 의 오목부 (85) 의 위치에 대응하는 위치에 제공된다. 따라서, 커패시터 접속점 (92) 은 도 4 에 도시된 바와 같이 상방으로 노출되고, 음극 접속 플레이트 (70) 는 도 2 에 도시된 바와 같이 상방으로부터 볼트로 고정될 수 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 음극 버스 바 부분 (86) 의 폭은 커패시터 접속점 (92) 주위에서 크고, 양 측면들에서 작다. 좁은 부분들이 양극 접속 플레이트 (66) 를 고정하는데 사용되는 볼트들이 통과하여 연장되는 공간들을 제공한다. 커패시터 음극 단자 (74) 및 음극 접속 플레이트 (70) 는 도 2 에 도시된 바와 같이 볼트로 서로 커플링된다.
상술된 바와 같이, 양극 버스 바 부분 (78) 은 2 개의 커패시터 접속점들 (84) 을 갖고, 음극 버스 바 부분 (86) 은 하나의 커패시터 접속점 (92) 을 갖기 때문에, 음극 버스 바 부분 (86) 은 양극 버스 바 부분 (78) 및 음극 버스 바 부분 (86) 양자 모두가 2 개의 커패시터 접속점들을 갖는 경우에 비해 사이즈가 감소될 수 있다. 양극 버스 바 부분이 하나의 커패시터 접속점을 가질 수도 있고, 음극 버스 바 부분이 2 개의 커패시터 접속점들을 가질 수도 있다.
음극 접속 플레이트 (70) 는 반도체 모듈들의 음극 단자들 (30, 38 및 50) 을 커패시터 음극 단자 (74) 와 접속하는 음극 버스 (44) 로서 기능한다. 음극 버스 바 부분 (86) 및 음극 접속편들 (88) 은 예를 들어 펀칭 및 벤딩에 의해 1 매의 판금으로부터 일체로 형성될 수 있다. 별도로 형성된 접속 부재들은 판금으로부터 형성되는 음극 버스 바 부분에 접속될 수도 있다. 접속 부재들은 도선과 같은, 판금 이외의 재료로부터 형성될 수도 있다.
반도체 모듈들의 양극 단자들 (28, 36 및 48) 이 도 6 에 도시되어 있다. 접속편들이 접속되는 반도체 모듈들의 타입들에 따라 양극 접속편들 (80) 을 구별하기 위해 참조 번호 (80) 에 첨자들 "a", "b" 및 "c" 가 부착된다. 즉, 제 1 인버터 (20) 의 반도체 모듈들의 양극 단자들 (36) 에 접속되는 양극 접속편들은 참조 번호 (80a) 로 지정되고, 제 2 인버터 (22) 의 반도체 모듈들의 양극 단자들 (48) 에 접속되는 양극 접속 편들은 참조 번호 (80b) 로 지정되며, 승압 컨버터 (18) 의 반도체 모듈들의 양극 단자들 (28) 에 접속되는 양극 접속편들은 참조 번호 (80c) 로 지정된다.
또, 다음의 설명의 편의를 위해, 양극 버스 바 부분 (78) 은 상술된 바와 같이 구별되는 양극 접속편들 (80a, 80b 및 80c) 에 각각 대응하는 영역들 (94, 96 및 98) 로 가상적으로 분할된다. 그 영역들은 예를 들어 도 6 에 도시된 바와 같은 일점쇄선들에 의해 둘러싸인 3 개의 영역들이다. 영역들 (94, 96 및 98) 사이의 경계들은 편의를 위해 도 6 에서 에지 (82) 에 수직으로 도시된다. 양극 접속편들 (80a) 이 접속되는 양극 버스 바 부분의 영역 (94) 는 제 1 인버터 (20) 의 반도체 모듈들 (34) 에 대응하여 정의되는 영역이며, 이하 "제 1 인버터 대응 영역 (94)" 으로 지칭된다. 양극 접속편들 (80b) 이 접속되는 양극 버스 바 부분의 영역 (96) 은 제 2 인버터 (22) 의 반도체 모듈들 (46) 에 대응하여 정의되는 영역이며, 이하 "제 2 인버터 대응 영역 (96)" 으로 지칭된다. 양극 접속편들 (80c) 이 접속되는 양극 버스 바 부분의 영역 (98) 은 승압 컨버터 (18) 의 반도체 모듈들 (26) 에 대응하여 정의되는 영역이며, 이하 "승압 컨버터 대응 영역 (98)" 으로 지칭된다. 양극 버스 바 부분 (78) 은 버스 바 부분의 길이 방향으로, 즉 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 배열되는 3 개의 가상의 영역들 (94, 96 및 98) 을 갖는다.
전력 변환기 회로들, 즉 제 1 및 제 2 인버터 (20 및 22) 및 승압 컨버터 (18) 는 개별적으로 제어된다. 이들 전력 변환기 회로들의 반도체 모듈들의 단자들은 모두 양극 및 음극 접속 플레이트들 (66 및 70) 에 접속된다. 따라서, 하나의 전력 변환기 회로에서 생성되는 서지 전압은 접속 플레이트들 (66 및 70) 을 통해 다른 전력 변환기 회로들에 영향을 미치고 제어와 간섭할 수도 있다. 특히, 반도체 모듈 유닛 (58) 의 경우, 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 및 냉각판들 (60) 은 냉각기의 구조를 단순화하기 위해 적층되고, 전체 사이즈가 감소되기 때문에, 전력 변환기 회로들 사이의 거리는 작다. 서지 전압의 간섭은 제 1 인버터 (20) 와 제 2 인버터 (22) 사이에 발생하는 경향이 있다.
전력 변환기 (10) 에서, 양극 접속 플레이트 (66) 는 전력 변환기 회로들 사이의 간섭을 방지하기 위해 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키는 수단을 갖는다. 특히, 양극 접속 플레이트 (66) 의 버스 바 부분 (78) 은 제 1 인버터 대응 영역 (94) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이의 슬릿 (100), 및 제 2 인버터 대응 영역 (96) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이의 슬릿 (102) 을 갖는다. 슬릿 (100) 은 제 1 인버터 대응 영역 (94) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이의 경계를 따라, 반도체 모듈들의 양극 단자들과 대향하는, 양극 버스 바 부분 (78) 의 에지 (82) 로부터 내부로 연장된다. 슬릿 (102) 은 제 2 인버터 대응 영역 (96) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이의 경계를 따라 양극 버스 바 부분의 에지 (82) 로부터 내부로 연장된다. 결과적으로, 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이는 그들이 슬릿 (100 또는 102) 을 돌아가기 때문에 증가한다. 접속 부재들로서의 양극 접속편들 (80) 이 등간격으로 배열되는 때에도, 대응 영역들 (94, 96 및 98) 사이의 전류 경로들은 하나의 대응 영역 내에 포함되는 접속 부재들 사이의 전류 경로들보다 더 길 수 있다. 슬릿 (100 및 102) 이 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키기 때문에, 하나의 전력 변환기 회로에서 생성되는 서지 전압은 다른 전력 회로로 전달되는 동안 감쇠되어, 간섭이 방지된다.
또, 슬릿 (100 및 102) 은 2 개의 커패시터 접속점들 (84) 을 갖는 양극 버스 바 부분 (78) 과, 하나의 커패시터 접속점 (92) 을 갖는 음극 버스 바 부분 (86) 중, 2 개의 커패시터 접속점을 갖는 양극 버스 바 부분 (78) 에 제공되고, 또, 커패시터 접속점들 (84) 은 슬릿 (100 및 102) 의 연장선 상 근방에 배치되어 있다. 따라서, 예를 들어, 커패시터 접속점들 (84) 이 접속 부재들이 정렬되는 방향에서 버스 바 부분의 단부의 위치에 함께 위치되는 경우와 대조적으로, 각 단자로부터 커패시터 접속점들 (84) 까지의 거리가 더 짧을 수 있기 때문에 그리고 제 1 인버터 대응 영역 (94) 과 대향하는 단자와 승압 컨버터 대응 영역 (98) 과 대향하는 단자 사이의 전류 경로의 길이가 슬릿에 의해 더 길 수 있기 때문에, 서지 전압의 영향이 적절하게 감소될 수 있다.
슬릿 (100) 의 길이는 제 1 인버터 대응 영역 (94) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이에 흐를 전류, 및 양극 접속 플레이트 (66) 로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정될 수 있다. 양극 접속 플레이트 (66) 주위의 부품들 및 부재들 각각에 대해 내열 요건들은 결정되어 있고, 양극 접속 플레이트 (66) 로부터의 발열량의 상한이 그 요건들을 충족하도록 설정될 수 있다. 슬릿 (100) 의 길이가 증가되는 경우, 슬릿 (100) 으로 인해 좁아진 양극 버스 바 부분 (78) 의 일부의 폭은 감소하고 이 부분으로부터의 발열량은 증가한다. 슬릿 (100) 의 길이는 그 부분으로부터의 발열량이 상술된 바와 같이 결정된 상한을 초과할 수 없도록 결정된다. 슬릿 (100) 의 길이는 동일한 방식으로 결정될 수 있다.
양극 접속 플레이트 (66) 의 양극 접속편들 (80) 은 접속 플레이트의 에지를 따라 복수의 슬릿들을 형성함으로써 분할되고 형성되는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 슬릿 (100 및 102) 은 이들 슬릿들로부터 구별되어야 한다. 슬릿 (100 및 102) 각각은 접속편들을 분할하는 슬릿들 중 하나의 저부로부터 접속 플레이트 내로 더 연장된다.
도 8 은 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키는 수단의 다른 예를 도시하는 도면이다. 제 1 인버터 대응 영역 (94) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이에, 상술된 슬릿 (100) 대신에, 만곡부 (104) 가 제공된다. 또, 제 2 인버터 대응 영역 (96) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이에, 상술된 슬릿 (102) 대신에, 만곡부 (106) 가 제공된다. 만곡부 (104 및 106) 각각은 양극 버스 바 부분 (78) 의 에지 (82) 의 근방에서 양극 버스 바 부분 (78) 의 평탄한 플레이트 면의 일부를 팽창시킴으로써 형성된 부분이다. 만곡부 (104 및 106) 를 제공함으로써, 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이가 플레이트상 평면형 구성에서의 길이보다 더 길 수 있다. 또, 접속 부재들이 등간격으로 배열될 때에도, 대응 영역들 (94, 96 및 98) 사이의 전류 경로들이 하나의 대응 영역에 포함되는 접속 부재들 사이의 정류 경로들보다 더 길 수 있다. 만곡부 (104 및 106) 를 따라 만곡될 때, 전류 경로들은 더 길게 될 수 있고, 서지 전압에 의해 야기되는 간섭이 방지된다.
전력 변환기 (10) 에 있어서, 음극 접속 플레이트 (70) 는 슬릿들과 같은 전류 경로들의 길이를 증가시키는 수단을 갖지 않지만, 음극 접속 플레이트 (70) 는 양극 접속 플레이트 (66) 의 경우에서와 같은 수단을 가질 수도 있다.
도 9 는 슬릿들이 제공되는 음극 접속 플레이트 (108) 의 구성을 도시하는 도면이다. 음극 접속 플레이트 (70) 와 공통인 컴포넌트들은 동일한 참조 번호가 지정되고, 그들의 설명은 생략된다. 접속편들이 접속되는 반도체 모듈들의 타입들에 따라 음극 접속편들 (88) 을 구별하기 위해 참조 번호 (88) 에 첨자들 "a", "b" 및 "c" 가 부착된다. 즉, 제 1 인버터 (20) 의 반도체 모듈들의 음극 단자들 (38) 에 접속되는 음극 접속편들은 참조 번호 (88a) 로 지정되고, 제 2 인버터 (22) 의 반도체 모듈들의 음극 단자들 (50) 에 접속되는 음극 접속편들은 참조 번호 (88b) 로 지정되며, 승압 컨버터 (18) 의 반도체 모듈들의 음극 단자들 (30) 에 접속되는 음극 접속편들은 참조 번호 (88c) 로 지정된다.
또, 이하의 설명의 편의를 위해, 음극 버스 바 부분 (86) 은 상술된 바와 같이 구별되는 음극 접속편들 (88a, 88b 및 88c) 에 각각 대응하는 영역들 (110, 112 및 114) 로 가상으로 분할된다. 예를 들어, 그 영역들은 도 9 에 도시된 바와 같이 일점쇄선으로 둘러싸인 영역들이다. 영역들 (110, 112 및 114) 사이의 경계들은 편의를 위해 도 9 의 에지 (90) 에 수직으로 도시된다. 음극 접속편들 (88a) 이 접속되는 음극 버스 바 부분의 영역 (110) 은 제 1 인버터 (20) 의 반도체 모듈들 (34) 에 대응하여 정의되는 영역이고, 이하 "제 1 인버터 대응 영역 (110)" 으로서 지칭된다. 음극 접속편들 (88b) 이 접속되는 음극 버스 바 부분의 영역 (112) 은 제 2 인버터 (22) 의 반도체 모듈들 (46) 에 대응하여 정의되는 영역이며, 이하 "제 2 인버터 대응 영역 (112)" 로 지칭된다. 음극 접속편들 (88c) 이 접속되는 음극 버스 바 부분의 영역 (114) 은 승압 컨버터 (18) 의 반도체 모듈들 (26) 에 대응하여 정의되는 영역이며, 이하 "승압 컨버터 대응 영역 (114)" 으로서 지칭된다. 음극 버스 바 부분 (86) 은 버스 바 부분의 길이 방향으로, 즉 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 배열되는 3 개의 가상의 영역들 (110, 112 및 114) 을 갖는다.
음극 접속 플레이트 (108) 는 또한 양극 접속 플레이트 (66) 의 경우에서와 같이, 전력 변환기 회로들 사이의 간섭을 방지하기 위해 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키는 수단을 갖는다. 특히, 음극 접속 플레이트 (108) 의 버스 바 부분 (86) 은 제 1 인버터 대응 영역 (110) 과 승압 컨버터 대응 영역 (114) 사이의 슬릿 (116), 및 제 2 인버터 대응 영역 (112) 과 승압 컨버터 대응 영역 (114) 사이의 슬릿 (118) 을 갖는다. 슬릿 (116) 은 제 1 인버터 대응 영역 (110) 과 승압 컨버터 대응 영역 (114) 사이의 경계를 따라, 반도체 모듈들의 음극 단자들과 대향하는, 음극 버스 바 부분 (86) 의 에지 (90) 로부터 내부로 연장된다. 슬릿 (118) 은 제 2 인버터 대응 영역 (112) 과 승압 컨버터 대응 영역 (114) 사이의 경계를 따라 음극 버스 바 부분의 에지 (90) 로부터 내부로 연장된다. 결과적으로, 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이는 그들이 슬릿 (116 또는 118) 을 돌아가기 때문에 증가한다. 접속 부재들로서의 음극 접속편들 (88) 이 등간격으로 배열되는 때에도, 대응 영역들 (110, 112 및 114) 사이의 전류 경로들은 하나의 대응 영역 내에 포함되는 접속 부재들 사이의 전류 경로들보다 더 길 수 있다. 슬릿들 (116 및 118) 이 전력 변환기 회로들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키기 때문에, 하나의 전력 변환기 회로에서 생성되는 서지 전압은 다른 전력 회로로 전달되는 동안 감쇠되어, 간섭이 방지된다. 슬릿들 (116 및 118) 의 길이는 양극 접속 플레이트 (66) 의 슬릿들 (100 및 102) 의 경우에서와 같이, 음극 접속 플레이트 (108) 주위의 부품들의 내열 요건들 및 음극 접속 플레이트 (108) 로부터의 발열량에 기초하여 결정될 수 있다.
음극측에 슬릿을 갖는 음극 접속 플레이트 (108) 를 채용하고, 양극측에는 슬릿들을 갖지 않는 접속 플레이트를 채용할 수도 있다.
또, 슬릿들이 양극 접속 플레이트 및 음극 접속 플레이트 양자 모두에 제공되는 경우, 양극 접속 플레이트 및 음극 접속 플레이트는 각각 하나의 슬릿을 가질 수도 있다. 하나의 예가 도 10a 및 도 10b 에 도시되어 있다. 상술된 양극 및 음극 접속 플레이트들에 공통인 컴포넌트들은 동일한 참조 번호들에 의해 지정되고, 그들의 설명은 생략된다. 양극 접속 플레이트 (120) 는 제 1 인버터 대응 영역 (94) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이의 슬릿 (100) 을 가지며, 제 2 인버터 대응 영역 (96) 과 승압 컨버터 대응 영역 (98) 사이에는 슬릿을 가지지 않는다. 대조적으로, 음극 접속 플레이트 (122) 는 제 1 인버터 대응 영역 (110) 과 승압 컨버터 대응 영역 (114) 사이에는 슬릿을 가지지 않고, 제 2 인버터 대응 영역 (112) 과 승압 컨버터 대응 영역 (114) 사이에 슬릿 (118) 을 갖는다. 도 10a 및 도 10b 에 도시된 양태와는 대조적으로, 양극 접속 플레이트는 도 6 에 도시된 양극 접속 플레이트 (66) 의 슬릿과 동일한 슬릿 (102) 만을 가질 수도 있고, 음극 접속 플레이트는 도 9 에 도시된 음극 접속 플레이트 (108) 의 슬릿과 동일한 슬릿 (116) 만을 가질 수도 있다. 슬릿들이 복수의 경계들의 일부를 따라 제공되는 경우, 슬릿들은 바람직하게는 상술된 바와 같이 양극측과 음극측에서 상이한 전력 변환기 회로들 사이에 제공된다.
슬릿들 (100 및 102) 이 상기 실시형태에서는 반도체 모듈들이 적층되는 방향에 대해 수직으로 선형으로 형성되지만, 슬릿들 (100 및 102) 은 반도체 모듈들이 적층되는 방향에 대해 수직인 방향에 대해 경사질 수도 있고, 또는 만곡되거나 지그재그 구성으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 11 에 도시된 양극 접속 플레이트 (124) 에서와 같이, 2 개의 슬릿들 (126 및 128) 은 에지 (82) 로부터 내부로 연장될 수도 있어, 그들 사이의 거리가 에지 (82) 로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하도록 한다. 양극 접속 플레이트 (124) 의 컴포넌트들 중, 도 6 에 도시된, 양극 접속 플레이트 (66) 의 컴포넌트들과 동일한 컴포넌트들은 동일한 참조 번호들로 지정되고 그들의 설명은 생략된다. 바람직하게는, 슬릿들 (126 및 128) 은 커패시터 접속점들 (84) 를 향해 경사져 있다.
그 2 개의 슬릿들은 상이한 길이들을 가질 수도 있다.
전력 변환기 회로들 (제 1 컨버터, 승압 컨버터 및 제 2 컨버터) 의 배열은 상기 실시형태의 배열에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 컨버터를 구성하는 반도체 모듈 그룹, 제 2 인버터를 구성하는 반도체 모듈 그룹, 및 승압 컨버터를 구성하는 반도체 모듈 그룹은 이 순서로 적층 또는 배열될 수도 있다. 이 경우, 제 2 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이의 슬릿의 길이는 제 1 인버터 대응 영역과 제 2 인버터 대응 영역 사이의 슬릿의 길이보다 작을 수도 있고, 또는 제 1 인버터 대응 영역과 제 2 인버터 대응 영역 사이에 슬릿이 제공되지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 승압 컨버터로부터의 서지 전압의 영향이 클 때에도, 승압 컨버터 및 제 1 인버터가 버스 바 상에서 서로로부터 분리되기 때문에 전류 경로들의 길이를 증가시키지 않고 서지 전압의 영향이 적절하게 억제될 수 있다. 제 1 인버터를 구성하는 반도체 모듈 그룹 및 제 2 인버터를 구성하는 반도체 모듈 그룹은 서로에 대해 역전될 수도 있다.
전력 변환기 (10) 는 3 개의 전력 변환기 회로들, 즉 2 개의 인버터들 및 하나의 승압 컨버터를 갖지만, 본 발명은 2 개 또는 3 개 이상의 전력 변환기 회로들을 갖는 전력 변환기에 적용가능하다. 슬릿과 같이 전류 경로들의 길이를 증가시키는 수단은 서지 전압의 간섭이 발생하는 경향이 있는 전력 변환기 회로들에 대응하는, 버스 바 상의 변환 회로 대응 영역들 사이에 제공된다. 슬릿 등은 인접한 변환 회로 대응 영역들 사이의 모든 경계들을 따라 제공될 수도 있다.
위의 실시형태에서, 반도체 모듈들 (26, 34 및 46) 은 각각 2 개의 파워 트랜지스터들을 가지며, 각각 양극 단자들 (28, 36 및 48), 음극 단자들 (30, 38 및 50), 및 출력극 단자들 (32, 40 및 52) 를 갖는다. 그러나, 반도체 모듈 유닛은 각각 하나의 파워 트랜지스터를 갖는 반도체 모듈들을 결합함으로써 구성될 수도 있다. 예를 들어, 각각 하나의 파워 트랜지스터를 갖는 2 개의 반도체 모듈들이 도 12 에 도시된 바와 같이 조합하여 사용되는 구성이 사용될 수도 있다. 구체적으로는, 상술된 반도체 모듈들 (34) 각각은 각각 하나의 파워 트랜지스터를 갖는 2 개의 반도체 모듈들 (34A 및 34B) 에 의해 대체될 수도 있다. 하나의 반도체 모듈들 (34A) 은 양극 단자 (36) 및 출력극 단자 (40A) 를 포함하고, 다른 반도체 모듈들 (34B) 은 음극 단자 (38) 및 출력극 단자 (40B) 를 포함한다. 출력극 단자 (40A) 및 출력극 단자 (40B) 는 서로 전기적으로 접속된다. 유사하게, 반도체 모듈들 (26 및 46) 은 각각 2 개의 반도체 모듈들 (26A 및 26B), 및 2 개의 반도체 모듈들 (46A 및 46B) 을 결합함으로써 구성될 수도 있다. 또, 각각의 상들에 대해 제공되는, 제 1 인버터 (20) 의 3 개의 반도체 모듈들 (34) 은 통합될 수도 있다. 즉, 3 개의 상들에 대해 파워 트랜지스터들을 갖는 반도체 모듈이 구성될 수도 있다. 동일한 것이 제 2 인버터 (22) 에 적용된다.
본 발명의 전력 변환기는 다음의 구성을 가질 수도 있다. (1) 전력 변환기는 3 개의 반도체 모듈들을 갖는 제 1 인버터, 3 개의 반도체 모듈들을 갖는 제 2 인버터, 및 제 1 및 제 2 인버터들을 구성하는 반도체 모듈들의 단자들을 커패시터와 접속하는 접속 플레이트들을 갖는다. 제 1 및 제 2 인버터들의 반도체 모듈들은 적층되고, 접속 플레이트들 각각은 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는 버스 바 부분, 및 버스 바 부분으로부터 연장되고 버스 바 부분을 반도체 모듈들의 단자들과 접속하는 접속편들을 포함한다. 버스 바 부분은 제 1 인버터의 반도체 모듈들의 단자들에 접속되는 접속편들을 갖는 부분인 제 1 인버터 대응 영역, 및 제 2 인버터의 반도체 모듈들의 단자들에 접속되는 접속편들을 갖는 부분인 제 2 인버터 대응 영역을 포함한다. 버스 바 부분은, 접속편들의 기부들을 너머 연장되고 제 1 인버터 대응 영역과 제 2 인버터 대응 영역 사이에 제공되는 슬릿을 갖는다.
(2) 상기 (1) 에 기재된 전력 변환기에서, 승압 컨버터에 포함되는 적어도 하나의 반도체 모듈은 반도체 모듈들이 적층되는 방향에서 제 1 인버터의 반도체 모듈들과 제 2 인버터의 반도체 모듈들 사이에 위치된다. 접속 플레이트들 각각은 승압 컨버터의 반도체 모듈의 단자와 버스 바 부분을 접속하는 접속편을 갖을 수도 있고, 버스 바 부분은 승압 컨버터의 반도체 모듈의 단자에 접속되는 접속편을 갖는 부분인 승압 컨버터 대응 영역을 포함할 수도 있다. 접속 플레이트들 각각은 제 1 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이 또는 제 2 인버터 대응 영역과 승압 컨버터 대응 영역 사이에 적어도 하나의 슬릿을 갖을 수도 있다.
대안적으로, 본 발명의 전력 변환기는 다음의 구성을 가질 수도 있다. (3) 전력 변환기는 3 개의 반도체 모듈들을 갖는 제 1 인버터, 3 개의 반도체 모듈들을 갖는 제 2 인버터, 및 제 1 및 제 2 인버터들을 구성하는 반도체 모듈들의 단자들을 커패시터와 접속하는 접속 플레이트들을 갖는다. 반도체 모듈들은 서로 적층되고, 접속 플레이트들 각각은 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는, 그의 에지를 따라 형성된 제 1 슬릿들에 의해 분할되고, 반도체 모듈들의 단자들의 대응하는 단자에 접속되는 접속편들을 갖고, 제 2 슬릿은 제 1 인버터에 관련된 접속편들과 제 2 인버터에 관련된 접속편들 사이에 위치되는, 제 1 슬릿들 중 적어도 하나의 저부를 너머 연장된다.
대안적으로, 본 발명의 전력 변환기는 다음의 구성을 가질 수도 있다. (4) 전력 변환기는 3 개의 반도체 모듈들을 갖는 제 1 인버터, 3 개의 반도체 모듈들을 갖는 제 2 인버터, 적어도 하나의 반도체 모듈을 갖는 승압 컨버터, 및 제 1 및 제 2 인버터들 및 승압 컨버터의 반도체 모듈들의 단자들과 커패시터를 접속하는 접속 플레이트들을 갖는다. 반도체 모듈들은 승압 컨버터의 반도체 모듈들이 제 1 인버터의 반도체 모듈들과 제 2 인버터의 반도체 모듈들 사이에 위치되도록 적층된다. 접속 플레이트들 각각은 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는, 그의 에지를 따라 형성된 제 1 슬릿들에 의해 분할되고, 반도체 모듈들의 단자들의 대응하는 단자에 접속되는 접속편들을 갖고, 제 2 슬릿은 제 1 인버터에 관련된 접속편들과 승압 컨버터에 관련된 접속편들을 분할하는 제 1 슬릿들 및 제 2 인버터에 관련된 접속편들과 승압 컨버터에 관련된 접속편들을 분할하는 제 1 슬릿들 중 적어도 하나의 저부를 너머 연장된다.

Claims (11)

  1. 전력 변환기로서,
    각각이 적어도 하나의 반도체 모듈 (34, 46, 26) 을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로들로서, 상기 반도체 모듈들은 적층되는, 상기 복수의 전력 변환기 회로들,
    상기 적층된 반도체 모듈들과 커패시터 (54) 를 접속하는, 상기 반도체 모듈들에 공통인 버스 바들 (78, 86), 및
    상기 버스 바들 각각의 에지 (82, 90) 를 따라 배열되고 상기 버스 바의 에지와 상기 반도체 모듈들의 단자들 (36, 48, 28, 38, 50, 30) 을 접속하는 접속 부재들 (80, 88) 을 포함하고,
    상기 버스 바들 각각은 상기 접속 부재들에 의해 상기 버스 바에 접속되는 상기 반도체 모듈들을 포함하는 상기 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 을 포함하고,
    상기 버스 바들 중 적어도 하나는 상기 변환 회로 대응 영역들 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 상기 버스 바의 에지로부터 연장되는 슬릿 (100, 102; 116, 118; 100, 118; 126, 128) 을 포함하고,
    상기 복수의 전력 변환기 회로들은 제 1 회전 전기 기계 (12) 에 대응하여 제공되는 제 1 인버터 (20) 를 포함하는 제 1 전력 변환기 회로 및 제 2 회전 전기 기계 (14) 에 대응하여 제공되는 제 2 인버터 (22) 를 포함하는 제 2 전력 변환기 회로를 포함하며,
    상기 버스 바들 각각의 상기 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 은 상기 제 1 인버터 (20) 에 대응하는 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 및 상기 제 2 인버터 (22) 에 대응하는 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 을 포함하고, 상기 슬릿은 상기 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 과 상기 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스 바들 중 상기 슬릿 (100, 102) 을 갖는 버스 바 (78) 는 상기 반도체 모듈들의 양극 단자들 (36, 28, 48) 에 접속되는, 전력 변환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스 바들 중 상기 슬릿 (116, 118) 을 갖는 버스 바 (86) 는 상기 반도체 모듈들의 음극 단자들 (38, 50, 30) 에 접속되는, 전력 변환기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 변환기 회로들은 상기 제 1 인버터 (20) 의 반도체 모듈 (34) 과 상기 제 2 인버터 (22) 의 반도체 모듈 (46) 사이에 위치되는 반도체 모듈 (26) 을 포함하는 승압 컨버터 (18) 를 포함하는 제 3 전력 변환기 회로를 더 포함하고,
    상기 버스 바들 각각의 상기 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 은 승압 컨버터 대응 영역 (98; 114) 을 포함하고, 상기 슬릿들 (100, 102; 116, 118; 100, 118) 이 상기 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 과 상기 승압 컨버터 대응 영역 (98; 114) 사이 및 상기 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 과 상기 승압 컨버터 대응 영역 (98; 114) 사이에 제공되는, 전력 변환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 과 상기 승압 컨버터 대응 영역 (98; 114) 사이에 제공되는 상기 슬릿 (100; 116) 은 상기 제 1 인버터 대응 영역과 상기 승압 컨버터 대응 영역 사이에 흐를 전류 및 상기 버스 바로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정되는 길이를 갖고,
    상기 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 과 상기 승압 컨버터 대응 영역 (98; 114) 사이에 제공되는 상기 슬릿 (102; 118) 은 상기 제 2 인버터 대응 영역과 상기 승압 컨버터 대응 영역 사이에 흐를 전류 및 상기 버스 바로부터의 발열량의 상한에 기초하여 결정되는 길이를 갖는, 전력 변환기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 모듈들의 양극 단자들에 접속되는 상기 버스 바 및 상기 반도체 모듈들의 음극 단자들에 접속되는 상기 버스 바의 각각은 상기 슬릿들 중 하나를 갖는, 전력 변환기.
  8. 전력 변환기로서,
    각각이 적어도 하나의 반도체 모듈 (34, 46, 26) 을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로들로서, 상기 반도체 모듈들은 적층되는, 상기 복수의 전력 변환기 회로들,
    상기 적층된 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 버스 바들 (78, 86), 및
    상기 버스 바들 각각의 에지 (82, 90) 를 따라 배열되고 상기 버스 바의 에지와 상기 복수의 전력 변환기 회로들의 단자들 (36, 48, 28, 38, 50, 30) 중 대응하는 단자를 접속하는 접속 부재들 (80, 88) 을 포함하고,
    상기 버스 바들 각각은 상기 접속 부재들에 의해 상기 버스 바에 접속되는 상기 반도체 모듈들을 포함하는 상기 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 을 포함하고,
    상기 버스 바들 중 적어도 하나는 상기 변환 회로 대응 영역들 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 상기 버스 바의 에지로부터 연장되는 슬릿 (100, 102; 116, 118; 100, 118; 126, 128) 을 포함하고,
    상기 복수의 전력 변환기 회로들은 제 1 회전 전기 기계 (12) 에 대응하여 제공되는 제 1 인버터 (20) 를 포함하는 제 1 전력 변환기 회로 및 제 2 회전 전기 기계 (14) 에 대응하여 제공되는 제 2 인버터 (22) 를 포함하는 제 2 전력 변환기 회로를 포함하며,
    상기 버스 바들 각각의 상기 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 은 상기 제 1 인버터 (20) 에 대응하는 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 및 상기 제 2 인버터 (22) 에 대응하는 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 을 포함하고, 상기 슬릿은 상기 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 과 상기 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 변환기.
  9. 전력 변환기로서,
    각각이 적어도 하나의 반도체 모듈 (34, 46, 26) 을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로들로서, 상기 반도체 모듈들은 적층되는, 상기 복수의 전력 변환기 회로들,
    상기 적층된 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 버스 바들 (78, 86), 및
    상기 버스 바들 각각의 에지 (82, 90) 를 따라 등간격으로 배열되고 상기 버스 바의 에지와 상기 복수의 전력 변환기 회로들의 단자들 (36, 48, 28, 38, 50, 30) 중 대응하는 단자를 접속하는 접속 부재들 (80, 88) 을 포함하고,
    상기 버스 바들 각각은 상기 접속 부재들에 의해 상기 버스 바에 접속되는 상기 반도체 모듈들을 포함하는 상기 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 을 포함하고,
    상기 버스 바들 중 적어도 하나는 인접한 변환 회로 대응 영역들 사이의 전류 경로들의 길이를 증가시키도록 구성된 상기 인접한 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 제공되는 만곡부 (curved portion) (104, 106) 를 포함하고,
    상기 복수의 전력 변환기 회로들은 제 1 회전 전기 기계 (12) 에 대응하여 제공되는 제 1 인버터 (20) 를 포함하는 제 1 전력 변환기 회로 및 제 2 회전 전기 기계 (14) 에 대응하여 제공되는 제 2 인버터 (22) 를 포함하는 제 2 전력 변환기 회로를 포함하며,
    상기 버스 바들 각각의 상기 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 은 상기 제 1 인버터 (20) 에 대응하는 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 및 상기 제 2 인버터 (22) 에 대응하는 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 을 포함하고, 슬릿은 상기 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 과 상기 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 변환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 만곡부는 상기 버스 바의 에지에서 상기 버스 바의 평탄한 표면의 일부를 팽창시킴으로써 형성되는, 전력 변환기.
  11. 전력 변환기로서,
    각각이 적어도 하나의 반도체 모듈 (34, 46, 26) 을 포함하는 복수의 전력 변환기 회로들로서, 상기 반도체 모듈들은 적층되는, 상기 복수의 전력 변환기 회로들, 및
    상기 적층된 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 접속 플레이트들 (66, 70) 을 포함하고,
    상기 접속 플레이트들 각각은,
    상기 반도체 모듈들이 적층되는 방향으로 연장되는 버스 바 부분들 (78, 86), 및
    상기 버스 바 부분으로부터 연장되고 상기 버스 바 부분과 상기 반도체 모듈들의 단자들을 접속하는 접속 편들 (80, 88) 을 포함하고,
    상기 버스 바 부분은, 상기 접속 편들을 통해 접속되는 상기 반도체 모듈들을 포함하는 상기 전력 변환기 회로들 각각을 위해 정의되는 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 을 포함하고,
    상기 버스 바 부분들 중 적어도 하나는 상기 변환 회로 대응 영역들 사이의 경계들 중 적어도 하나를 따라 형성되고 상기 접속편들의 기부 (base) 들을 너머 연장되는 슬릿 (100, 102; 116, 118; 100, 118; 126, 128) 을 포함하고,
    상기 복수의 전력 변환기 회로들은 제 1 회전 전기 기계 (12) 에 대응하여 제공되는 제 1 인버터 (20) 를 포함하는 제 1 전력 변환기 회로 및 제 2 회전 전기 기계 (14) 에 대응하여 제공되는 제 2 인버터 (22) 를 포함하는 제 2 전력 변환기 회로를 포함하며,
    상기 버스 바들 각각의 상기 변환 회로 대응 영역들 (94, 96, 98; 110, 112, 114) 은 상기 제 1 인버터 (20) 에 대응하는 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 및 상기 제 2 인버터 (22) 에 대응하는 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 을 포함하고, 상기 슬릿은 상기 제 1 인버터 대응 영역 (94; 110) 과 상기 제 2 인버터 대응 영역 (96; 112) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 변환기.
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