KR101740174B1

KR101740174B1 - 전력 변환 장치

Info

Publication number: KR101740174B1
Application number: KR1020157035468A
Authority: KR
Inventors: 키미유키 코야나기; 마사히로 키노시타
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2017-05-25
Also published as: CN105308846A; US20160111976A1; CN105308846B; JP6022062B2; JPWO2014203571A1; KR20160012162A; WO2014203571A1; US9559612B2

Abstract

콘덴서 직렬 회로(CA)의 정극과 전력 변환부(QA)의 정극을 결선하는 2장의 정극측 버스바(11, 12)와, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 부극과 전력 변환부(QA)의 부극을 결선하는 부극측 버스바(13)와, 콘덴서 직렬 회로(CA) 내의 2개의 평활 콘덴서(CF1, CF2)를 직렬 접속하는 중간 접속용 버스바(14)의 4장의 버스바(11∼14)를 절연층(15)을 통하여 밀접하게 적층하여 4층 버스바(10)를 구성한다. 그리고, 2장의 정극측 버스바(11, 12)는 인접하지 않고서 병렬 접속되고, 그 중의 1장의 정극측 버스바(11)와 부극측 버스바(13)가 인접 배치되어, 콘덴서 직렬 회로(CA)와 전력 변환부(QA)를 접속하는 배선 구조의 직류 배선 인덕턴스가 저감된다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE}

본 발명은, 전력 변환 장치의 배선 구조에 관한 것이다.

종래의 전력 변환 장치에서는, 직류 전원 회로의 직류 전압을 평활하는 콘덴서 직렬 회로와, 평활된 직류 전압을 반도체 스위칭 소자에 의해 교류 전압으로 변환하는 전력 변환부를 구비하고, 콘덴서 직렬 회로의 정극과 상기 전력 변환부의 정극을 접속하는 정극측 버스바와, 상기 콘덴서 직렬 회로의 부극과 상기 전력 변환부의 부극을 접속하는 부극측 버스바와, 제1의 평활 콘덴서와 제2의 평활 콘덴서를 직렬 접속하는 중간 접속용 버스바를 구비한다. 그리고, 모든 상기 버스바의 외형을 거의 동일 형상으로 형성함과 함께, 상기 중간 접속용 버스바를 끼우고, 상기 정극측 버스바, 중간 접속용 버스바 및 부극측 버스바를 적층함에 의해, 3층 구조로 하고, 인접하는 버스바 사이의 전류의 흐름을 대향시켜서 직류 배선 인덕턴스를 감소시켜, 반도체 스위칭 소자의 스파이크 전압을 저감시키는 것이 가능한 구성의 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본국 특개2004-153951호 공보

이와 같은 전력 변환 장치에서는, 3층 구조로 정극측 버스바와 부극측 버스바와의 사이에 중간 접속용 버스바를 끼우고 있기 때문에, 콘덴서 직렬 회로, 전력 변환부의 정극끼리를 연결하는 정극측 버스바와, 부극끼리를 연결하는 부극측 버스바와의 대향 거리가 떨어져 버린다. 이 때문에, 인덕턴스의 저감 효과가 충분히 얻어지지 않는다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 직류 배선 인덕턴스의 저감을 촉진할 수 있는 전력 변환 장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관한 전력 변환 장치는, 제1 평활 콘덴서와 제2 평활 콘덴서가 직렬 접속되어 이루어지는 콘덴서 직렬 회로와, 복수의 반도체 스위칭 소자를 구비하여 상기 콘덴서 직렬 회로의 직류 전력과 교류 전력과의 사이에서 전력 변환하는 전력 변환부를 구비한다. 또한, 이 전력 변환 장치는, 상기 콘덴서 직렬 회로의 정극과 상기 전력 변환부의 정극을 결선하는 제1 결선과, 상기 콘덴서 직렬 회로의 부극과 상기 전력 변환부의 부극을 결선하는 제2 결선과, 상기 제1 평활 콘덴서와 상기 제2 평활 콘덴서를 직렬 접속하는 제3 결선을 구비한다. 그리고, 상기 제1, 제2 결선의 일방은, 2장의 버스바가 인접하는 일 없이 병렬 접속되어 이루어지고, 상기 제1, 제2 결선의 타방은, 병렬 접속된 상기 2장의 버스바 내의 1장과 인접하도록 배치된 1장의 버스바로 이루어지고, 상기 제3 결선은 1장의 버스바로 이루어지고, 합계 4장의 상기 버스바가 절연층을 통하여 밀접하게 적층되어 적층 버스바가 구성된다.

본 발명에 관한 전력 변환 장치는, 이상과 같이 구성되기 때문에, 전력 변환 장치의 직류 배선 인덕턴스를 대폭적으로 저감할 수 있다. 이에 의해 반도체 스위칭 소자의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자의 열화를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 2는 도 1에 도시하는 전력 변환 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 전력 변환 장치의 등가 회로도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 전력 변환 장치의 등가 회로도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 전력 변환 장치의 등가 회로도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 전력 변환 장치의 등가 회로도.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 전력 변환 장치의 등가 회로도.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도.

실시의 형태 1.

이하, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 전력 변환 장치를 도 1∼도 3에 의거하여 이하에 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이고, 도 2는, 이 전력 변환 장치의 평면도이다. 또한 전력 변환 장치의 등가 회로도를 도 3에 도시한다.

도면에 도시하는 바와 같이, 전력 변환 장치는, 콘덴서 직렬 회로(CA)와 전력 변환부(QA)와 적층 버스바로서의 4층 버스바(10)를 구비한다.

콘덴서 직렬 회로(CA)는, 제1 평활 콘덴서로서의 평활 콘덴서(CF1)와, 제2 평활 콘덴서로서의 평활 콘덴서(CF2)를 직렬 접속하여 구성되고, 정극(CP), 부극(CN)을 구비한다. 전력 변환부(QA)는, 예를 들면 IGBT 모듈로 이루어지는 2개의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)를 접속하여 구성되고, 정극(QP), 부극(QN) 및 출력 단자(QAC)를 구비하여 2레벨의 교류 전압을 출력하다. 또한, 전력 변환부(QA)는, 이 경우, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 것으로 하고 설명하지만, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 것이라도 좋다.

4층 버스바(10)는, 2장의 정극측 버스바(11, 12)와, 1장의 부극측 버스바(13)와, 1장의 중간 접속용 버스바(14)의 4장의 버스바(11∼14)를, 각 버스바 사이에 각각 절연층(15)을 배치하여 밀접하게 적층하여 구성된다. 또한, 이 4장의 버스바(11∼14)의 외형은, 개략 동일 형상으로 형성된다.

2장의 정극측 버스바(11, 12)는, 1층째와 4층째에 배치되어 병렬 접속되고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 정극(CP)과 전력 변환부(QA)의 정극(QP)을 결선하는 제1 결선(16)을 구성한다. 부극측 버스바(13)는 3층째에 배치되고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 부극(CN)과 전력 변환부(QA)의 부극(QN)을 결선하는 제2 결선이 된다. 중간 접속용 버스바(14)는 2층째에 배치되고, 평활 콘덴서(CF1)(의 부극)와 평활 콘덴서(CF2)(의 정극)를 직렬로 접속하는 제3 결선이 된다.

이와 같이, 2장의 정극측 버스바(11, 12)는, 부극측 버스바(13)와 중간 접속용 버스바(14)를 사이에 끼워서 배치되어 있다.

또한, 4층 버스바(10)의 길이 방향의 제1측(도면 중 좌측)에 콘덴서 직렬 회로(CA)가, 상기 적층 버스바의 길이 방향의 제2측에 전력 변환부(QA)가 접속된다. 그리고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 정극(CP)측의 평활 콘덴서(CF1)는, 부극(CN)측의 평활 콘덴서(CF2)보다도 전력 변환부(QA)로부터 원방에 배치된다. 이 때문에, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 정극(CP)과 정극측 버스바(11, 12)와의 접속점(A), 평활 콘덴서(CF1)와 중간 접속용 버스바(14)와의 접속점(B), 평활 콘덴서(CF2)와 중간 접속용 버스바(14)와의 접속점(C)은, 4층 버스바(10)의 길이 방향의 제1측 단(端)부터 제2측을 향하여, 접속점(A), 접속점(B), 접속점(C)의 순서로 배치된다.

도 3에, 정극측 버스바(11)의 인덕턴스(L11), 정극측 버스바(12)의 인덕턴스(L12), 부극측 버스바(13)의 인덕턴스(L13), 중간 접속용 버스바(14)의 인덕턴스(L14) 및, 각 버스바(11∼14)에 흐르는 전류 방향을 나타내는 화살표를 도시하였다.

도면에 도시하는 바와 같이, 정극측 버스바(12)와 부극측 버스바(13)가 인접하고, 게다가 전류가 흐르는 방향이 대향한다. 또한, 정극측 버스바(11)와 중간 접속용 버스바(14)가 인접하고, 게다가 전류가 흐르는 방향이 대향한다.

이와 같이 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 전력 변환부(QA)의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열화를 방지할 수 있다.

또한 버스바(11∼14)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하고 있기 때문에, 4층 버스바(10)를 형성하기 위한 위치맞춤이 용이하여 제조가 용이하기 때문에, 상기한 바와 같은 직류 배선 인덕턴스의 저감 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 이 실시의 형태에서는, 부극측 버스바(13)를 3층째, 중간 접속용 버스바(14)를 2층째에 배치하는 것으로 하였지만, 부극측 버스바(13)를 2층째, 중간 접속용 버스바(14)를 3층째에 배치하는 것으로 하여도 좋고, 같은 효과를 갖는다.

실시의 형태 2.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 전력 변환 장치를 도 4, 도 5에 의거하여 이하에 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이고, 이 전력 변환 장치의 등가 회로도를 도 5에 도시한다. 또한, 이 전력 변환 장치의 평면도는 상기 실시의 형태 1의 도 2와 마찬가지이다.

이 실시의 형태 2에서는, 제1 결선(16)을 구성하는 2장의 정극측 버스바(11, 12)가 2층째와 4층째에 배치되고, 제2 결선의 부극측 버스바(13)가 3층째, 제3 결선의 중간 접속용 버스바(14)가 1층째에 배치되어, 적층 버스바로서의 4층 버스바(10a)를 구성한다. 즉, 2장의 정극측 버스바(11, 12)는, 부극측 버스바(13)를 사이에 끼워서 배치되고, 그 외측에 중간 접속용 버스바(14)가 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

도 5에, 정극측 버스바(11)의 인덕턴스(L11), 정극측 버스바(12)의 인덕턴스(L12), 부극측 버스바(13)의 인덕턴스(L13), 중간 접속용 버스바(14)의 인덕턴스(L14) 및, 각 버스바(11∼14)에 흐르는 전류 방향을 나타내는 화살표를 도시하였다.

이 실시의 형태 2에서도, 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 전력 변환부(QA)의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열화를 방지할 수 있다. 또한 버스바(11∼14)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하고 있기 때문에, 4층 버스바(10a)를 형성하기 위한 위치맞춤이 용이하여 제조가 용이하기 때문에, 상기한 바와 같은 직류 배선 인덕턴스의 저감 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 정극측 버스바(11, 12)를 1층째와 3층째에 배치하고, 그 사이의 2층째에 부극측 버스바(13)를 배치하고, 중간 접속용 버스바(14)를 4층째에 배치하는 것으로 하여도 좋고, 같은 효과를 갖는다.

실시의 형태 3.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 전력 변환 장치를 도 6, 도 7에 의거하여 이하에 설명한다. 도 6은, 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이고, 이 전력 변환 장치의 등가 회로도를 도 7에 도시한다. 또한, 이 전력 변환 장치의 평면도는 상기 실시의 형태 1의 도 2와 마찬가지이다.

이 실시의 형태 3에서는, 제1 결선(16)을 구성하는 2장의 정극측 버스바(11, 12)가 1층째와 3층째에 배치되고, 제2 결선의 부극측 버스바(13)가 4층째, 제3 결선의 중간 접속용 버스바(14)가 2층째에 배치되어, 적층 버스바로서의 4층 버스바(10b)를 구성한다. 즉, 2장의 정극측 버스바(11, 12)는, 중간 접속용 버스바(14)를 사이에 끼워서 배치되고, 그 외측에 부극측 버스바(13)가 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

도 7에, 정극측 버스바(11)의 인덕턴스(L11), 정극측 버스바(12)의 인덕턴스(L12), 부극측 버스바(13)의 인덕턴스(L13), 중간 접속용 버스바(14)의 인덕턴스(L14) 및, 각 버스바(11∼14)에 흐르는 전류 방향을 나타내는 화살표를 도시하였다.

이 실시의 형태 3에서도, 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 전력 변환부(QA)의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열화를 방지할 수 있다. 또한 버스바(11∼14)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하고 있기 때문에, 4층 버스바(10b)를 형성하기 위한 위치맞춤이 용이하여 제조가 용이하기 때문에, 상기한 바와 같은 직류 배선 인덕턴스의 저감 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 정극측 버스바(11, 12)를 2층째와 4층째에 배치하고, 그 사이의 3층째에 중간 접속용 버스바(14)를 배치하고, 부극측 버스바(13)를 1층째에 배치하는 것으로 하여도 좋고, 같은 효과를 갖는다.

실시의 형태 4.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 전력 변환 장치를 도 8, 도 9에 의거하여 이하에 설명한다. 도 8은, 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이고, 이 전력 변환 장치의 등가 회로도를 도 9에 도시한다.

전력 변환 장치는, 콘덴서 직렬 회로(CA)와 전력 변환부(QA)와 적층 버스바로서의 4층 버스바(20)를 구비한다. 콘덴서 직렬 회로(CA) 및 전력 변환부(QA)는 상기 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

4층 버스바(20)는, 1장의 정극측 버스바(21)와, 2장의 부극측 버스바(22, 23)와, 1장의 중간 접속용 버스바(24)의 4장의 버스바(21∼24)를, 각 버스바 사이에 각각 절연층(15)을 배치하여 밀접하게 적층하여 구성된다. 또한, 이 4장의 버스바(21∼24)의 외형은, 거의 동일 형상으로 형성된다.

2장의 부극측 버스바(22, 23)는, 1층째와 4층째에 배치되어 병렬 접속되고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 부극(CN)과 전력 변환부(QA)의 부극(QN)을 결선하는 제2 결선(26)을 구성한다. 정극측 버스바(21)는 2층째에 배치되고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 정극(CP)과 전력 변환부(QA)의 정극(QP)을 결선하는 제1 결선이 된다. 중간 접속용 버스바(24)는 3층째에 배치되고, 평활 콘덴서(CF1)(의 부극)와 평활 콘덴서(CF2)(의 정극)를 직렬로 접속하는 제3 결선이 된다.

이와 같이, 2장의 부극측 버스바(22, 23)는, 정극측 버스바(21)와 중간 접속용 버스바(24)를 사이에 끼워서 배치되어 있다.

또한, 4층 버스바(10)의 길이 방향의 제1측(도면 중 좌측)에 콘덴서 직렬 회로(CA)가, 상기 적층 버스바의 길이 방향의 제2측에 전력 변환부(QA)가 접속된다. 그리고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 부극(CN)측의 평활 콘덴서(CF2)는, 정극(CP)측의 평활 콘덴서(CF1)보다도 전력 변환부(QA)로부터 원방에 배치된다. 이 때문에, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 부극(CN)과 부극측 버스바(22, 23)와의 접속점(D), 평활 콘덴서(CF2)와 중간 접속용 버스바(24)와의 접속점(C), 평활 콘덴서(CF1)와 중간 접속용 버스바(24)와의 접속점(B)은, 4층 버스바(20)의 길이 방향의 제1측 단부터 제2측을 향하여, 접속점(D), 접속점(C), 접속점(B)의 순서로 배치된다.

도 9에, 정극측 버스바(21)의 인덕턴스(L21), 부극측 버스바(22)의 인덕턴스(L22), 부극측 버스바(23)의 인덕턴스(L23), 중간 접속용 버스바(24)의 인덕턴스(L24) 및, 각 버스바(21∼24)에 흐르는 전류 방향을 나타내는 화살표를 도시하였다.

도면에 도시하는 바와 같이, 정극측 버스바(21)와 부극측 버스바(22)가 인접하고, 게다가 전류가 흐르는 방향이 대향한다. 또한, 부극측 버스바(23)와 중간 접속용 버스바(24)가 인접하고, 게다가 전류가 흐르는 방향이 대향한다.

이 실시의 형태 4에서도, 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 전력 변환부(QA)의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열화를 방지할 수 있다. 또한 버스바(21∼24)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하고 있기 때문에, 4층 버스바(20)를 형성하기 위한 위치맞춤이 용이하여 제조가 용이하기 때문에, 상기한 바와 같은 직류 배선 인덕턴스의 저감 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 이 실시의 형태에서는, 정극측 버스바(21)를 2층째, 중간 접속용 버스바(24)를 3층째에 배치하는 것으로 하였지만, 정극측 버스바(21)를 3층째, 중간 접속용 버스바(24)를 2층째에 배치하는 것으로 하여도 좋고, 같은 효과를 갖는다.

실시의 형태 5.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 전력 변환 장치를 도 10, 도 11에 의거하여 이하에 설명한다. 도 10은, 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이고, 이 전력 변환 장치의 등가 회로도를 도 11에 도시한다.

이 실시의 형태 5에서는, 제2 결선(26)을 구성하는 2장의 부극측 버스바(22, 23)가 1층째와 3층째에 배치되고, 제1 결선의 정극측 버스바(21)가 2층째, 제3 결선의 중간 접속용 버스바(24)가 4층째에 배치되어, 적층 버스바로서의 4층 버스바(20a)를 구성한다. 즉, 2장의 부극측 버스바(22, 23)는, 정극측 버스바(21)를 사이에 끼워서 배치되고, 그 외측에 중간 접속용 버스바(24)가 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시의 형태 4와 마찬가지이다.

도 11에, 정극측 버스바(21)의 인덕턴스(L21), 부극측 버스바(22)의 인덕턴스(L22), 부극측 버스바(23)의 인덕턴스(L23), 중간 접속용 버스바(24)의 인덕턴스(L24) 및, 각 버스바(21∼24)에 흐르는 전류 방향을 나타내는 화살표를 도시하였다.

이 실시의 형태 5에서도, 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 전력 변환부(QA)의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열화를 방지할 수 있다. 또한 버스바(21∼24)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하고 있기 때문에, 4층 버스바(20a)를 형성하기 위한 위치맞춤이 용이하여 제조가 용이하기 때문에, 상기한 바와 같은 직류 배선 인덕턴스의 저감 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 부극측 버스바(22, 23)를 2층째와 4층째에 배치하고, 그 사이의 3층째에 정극측 버스바(21)를 배치하고, 중간 접속용 버스바(24)를 1층째에 배치하는 것으로 하여도 좋고, 같은 효과를 갖는다.

실시의 형태 6.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 전력 변환 장치를 도 12, 도 13에 의거하여 이하에 설명한다. 도 12는, 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이고, 이 전력 변환 장치의 등가 회로도를 도 13에 도시한다.

이 실시의 형태 6에서는, 제2 결선(26)을 구성하는 2장의 부극측 버스바(22, 23)가 2층째와 4층째에 배치되고, 제1 결선의 정극측 버스바(21)가 1층째, 제3 결선의 중간 접속용 버스바(24)가 3층째에 배치되어, 적층 버스바로서의 4층 버스바(20b)를 구성한다. 즉, 2장의 부극측 버스바(22, 23)는, 중간 접속용 버스바(24)를 사이에 끼워서 배치되고, 그 외측에 정극측 버스바(21)가 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시의 형태 4와 마찬가지이다.

도 13에, 정극측 버스바(21)의 인덕턴스(L21), 부극측 버스바(22)의 인덕턴스(L22), 부극측 버스바(23)의 인덕턴스(L23), 중간 접속용 버스바(24)의 인덕턴스(L24) 및, 각 버스바(21∼24)에 흐르는 전류 방향을 나타내는 화살표를 도시하였다.

이 실시의 형태 6에서도, 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 전력 변환부(QA)의 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 전류 차단시에 발생하는 스파이크 전압을 억제할 수 있고, 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열화를 방지할 수 있다. 또한 버스바(21∼24)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하고 있기 때문에, 4층 버스바(20b)를 형성하기 위한 위치맞춤이 용이하여 제조가 용이하기 때문에, 상기한 바와 같은 직류 배선 인덕턴스의 저감 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 부극측 버스바(22, 23)를 1층째와 3층째에 배치하고, 그 사이의 2층째에 중간 접속용 버스바(24)를 배치하고, 정극측 버스바(21)를 4층째에 배치하는 것으로 하여도 좋고, 같은 효과를 갖는다.

실시의 형태 7.

상기 실시의 형태 1∼6에서는, 4장의 버스바(11∼14)(21∼24)의 외형을 거의 동일 형상으로 형성하였지만, 다른 형상으로 형성하여도 좋다.

도 14는, 본 발명의 실시의 형태 7에 의한 전력 변환 장치의 구성을 도시하는 측면도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 4층 버스바(10c)는, 2장의 정극측 버스바(11a, 12)와, 1장의 부극측 버스바(13)와, 1장의 중간 접속용 버스바(14a)의 4장의 버스바(11a, 12, 13, 14a)를, 각 버스바 사이에 각각 절연층(15)을 배치하여 밀접하게 적층하여 구성된다. 2장의 정극측 버스바(11a, 12)는, 1층째와 4층째에 배치되어 병렬 접속되고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 정극(CP)과 전력 변환부(QA)의 정극(QP)을 결선하는 제1 결선(16a)을 구성한다. 부극측 버스바(13)는 3층째에 배치되고, 콘덴서 직렬 회로(CA)의 부극(CN)과 전력 변환부(QA)의 부극(QN)을 결선하는 제2 결선이 된다. 중간 접속용 버스바(14a)는 2층째에 배치되고, 평활 콘덴서(CF1)(의 부극)와 평활 콘덴서(CF2)(의 정극)를 직렬로 접속하는 제3 결선이 된다. 이 경우, 1층째에 배치된 정극측 버스바(11a)와 2층째에 배치된 중간 접속용 버스바(14a)는, 다른 버스바(12, 13)보다도 짧게 형성되어 있다. 그 밖의 구성은, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

정극측 버스바(11a)와 중간 접속용 버스바(14a)는, 상기 실시의 형태 1에 비하여 짧게 되어 있는데, 생략된 영역은, 콘덴서 직렬 회로(CA)나 전력 변환부(QA)와의 접속에 기여하는 영역이 아니고, 또한, 직류 배선 인덕턴스의 저감에 기여하는 전류가 흐르는 영역도 아니다. 이 때문에, 인접하는 버스바에서 전류 방향을 대향시킬 수가 있어서, 직류 배선 인덕턴스를 서로 지워서 저감시킬 수 있고 상기 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있음과 함께, 비용 및 중량의 삭감이 도모될 수 있다.

또한, 정극측 버스바(11a), 중간 접속용 버스바(14a)에서 생략되는 영역의 크기는, 각 버스바(11a, 14a)의 면적 저감에 의한 배선 인덕턴스의 상승이 악영향을 주지 않을 정도로 결정된다.

이 실시의 형태에서는, 상기 실시의 형태 1의 4층 버스바(10)를 변형하는 것을 나타냈지만, 다른 실시의 형태 2∼6에 의한 4층 버스바를 마찬가지로 변형하여도 좋다.

또한, 본 발명은, 발명의 범위 내에서, 각 실시의 형태를 자유롭게 조합시키거나, 각 실시의 형태를 적절히, 변형, 생략하는 것이 가능하다.

Claims

제1 평활 콘덴서와 제2 평활 콘덴서가 직렬 접속되어 이루어지는 콘덴서 직렬 회로와, 복수의 반도체 스위칭 소자를 구비하여 상기 콘덴서 직렬 회로의 직류 전력과 교류 전력과의 사이에서 전력 변환하는 전력 변환부를 구비한 전력 변환 장치에 있어서,
상기 콘덴서 직렬 회로의 정극과 상기 전력 변환부의 정극을 결선하는 제1 결선과, 상기 콘덴서 직렬 회로의 부극과 상기 전력 변환부의 부극을 결선하는 제2 결선과, 상기 제1 평활 콘덴서와 상기 제2 평활 콘덴서를 직렬 접속하는 제3 결선을 구비하고,
상기 제1, 제2 결선의 일방은, 2장의 버스바가 인접하는 일 없이 병렬 접속되어 이루어지고, 상기 제1, 제2 결선의 타방은, 병렬 접속된 상기 2장의 버스바 내의 1장과 인접하도록 배치된 1장의 버스바로 이루어지고, 상기 제3 결선은 1장의 버스바로 이루어지고, 합계 4장의 상기 버스바가 절연층을 통하여 밀접하게 적층되어 적층 버스바가 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 4장의 버스바는, 인접하는 버스바를 흐르는 전류 방향이 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 결선은 상기 2장의 버스바가 병렬 접속되어 이루어지고, 그 2장의 버스바의 사이에, 상기 제2 결선의 버스바와 상기 제3 결선의 버스바가 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 결선은 상기 2장의 버스바가 병렬 접속되어 이루어지고, 상기 제2, 제3 결선의 일방의 버스바는 상기 2장의 버스바의 사이에 배치되고, 타방의 버스바는 상기 2장의 버스바의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 결선은 상기 2장의 버스바가 병렬 접속되어 이루어지고,
상기 적층 버스바의 길이 방향의 제1측에 상기 콘덴서 직렬 회로가, 상기 적층 버스바의 길이 방향의 제2측에 상기 전력 변환부가 접속되고, 상기 콘덴서 직렬 회로의 정극과 상기 제1 결선의 버스바와의 접속점(A), 상기 제1 평활 콘덴서와 상기 제3 결선의 버스바와의 접속점(B), 및 상기 제2 평활 콘덴서와 상기 제3 결선의 버스바와의 접속점(C)은, 상기 적층 버스바의 상기 제1측 단부터 상기 제2측을 향하여, 상기 접속점(A), 상기 접속점(B), 상기 접속점(C)의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 결선은 상기 2장의 버스바가 병렬 접속되어 이루어지고, 그 2장의 버스바의 사이에, 상기 제1 결선의 버스바와 상기 제3 결선의 버스바가 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 결선은 상기 2장의 버스바가 병렬 접속되어 이루어지고, 상기 제1, 제3 결선의 일방의 버스바는 상기 2장의 버스바의 사이에 배치되고, 타방의 버스바는 상기 2장의 버스바의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 결선은 상기 2장의 버스바가 병렬 접속되어 이루어지고,
상기 적층 버스바의 길이 방향의 제1측에 상기 콘덴서 직렬 회로가, 상기 적층 버스바의 길이 방향의 제2측에 상기 전력 변환부가 접속되고, 상기 콘덴서 직렬 회로의 부극과 상기 제2 결선의 버스바와의 접속점(D), 상기 제1 평활 콘덴서와 상기 제3 결선의 버스바와의 접속점(B), 및 상기 제2 평활 콘덴서와 상기 제3 결선의 버스바와의 접속점(C)은, 상기 적층 버스바의 상기 제1측 단부터 상기 제2측을 향하여, 상기 접속점(D), 상기 접속점(C), 상기 접속점(B)의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.