TWI548199B

TWI548199B - 電力轉換裝置

Info

Publication number: TWI548199B
Application number: TW103120155A
Authority: TW
Inventors: 小林千絵; 森睦宏; 恩田謙一; 越智健太郎
Original assignee: 日立製作所股份有限公司
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2016-09-01
Also published as: TW201524110A; JP6134798B2; JPWO2015019480A1; WO2015019480A1

Description

電力轉換裝置

本發明，係有關於電力轉換裝置，尤其有關於在IGBT(絕緣閘雙極電晶體)等之自消弧型半導體元件的應用方面適合之電力轉換裝置。

近年來，在電力控制的領域中，係已變成：經常使用將直流轉換成交流/將交流轉換成直流之電力轉換裝置(逆變器裝置)。在此逆變器裝置之中，係在大容量逆變器裝置的代表性之電路方面，舉例：3階逆變器裝置。3階逆變器裝置，係具有直流電壓電路及3階逆變橋的逆變器裝置，該直流電壓電路係具有3個電位亦即正電位P、負電位N及中間的電位C，該3階逆變橋可輸出此等之正電位P、負電位N及中間電位C。

為了構成大容量的逆變器裝置而應用之自消弧型半導體元件係例如GTO(閘極關斷閘流體)等之所謂的電流驅動型元件曾為主流，惟是電壓驅動型元件之IGBT(絕緣閘型雙極電晶體)和IEGT(注入增強型閘極電晶體)的大容量化近來有進展，已變成應用此等元件。

在大容量的IGBT(絕緣閘型雙極電晶體)和IEGT(注入增強型閘極電晶體)方面，係作為電壓驅動型元件的特徵而經常採用所謂的多晶片構成，該多晶片構成係採取：將複數個半導體晶片在封裝體內部作並聯連接。在此封裝體方面，係已實際應用一種壓接型，其係採取：於平型的金屬容器將半導體晶片作排列而從兩側施加壓力從而實現均勻之並聯電路。

使用於逆變器裝置之自消弧型半導體元件，係為了對於電感性負載等確保返回路徑而於自消弧型半導體元件以反並聯方式連接著續流二極體。此續流二極體，係多半在上述的封裝體內部與自消弧型半導體晶片一起作收容而作成複合元件。亦即，在上述的封裝體內部，將續流二極體晶片、及自消弧型半導體晶片排列於平型的金屬容器。如此之技術，係例如揭露於專利文獻1。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利公開2001-78467號公報

[專利文獻2]日本發明專利公開2006-158107號公報

在上述的現有技術方面，係在一個封裝體內部與自消弧型半導體晶片一起將續流二極體晶片作收容而作成複合元件，一般而言晶片構造為IGBT等之自消弧型半導體晶片時係檯面構造，二極體時係晶片構造為平面構造，故即使作壓接之電極徑為相同仍會在晶片表面與電極之間產生壓力差。

另一方面，亦已實際應用將續流二極體收納於別的封裝體之元件。如此之技術，係例如揭露於專利文獻2。此技術方面，係僅管使用收納於封裝體之自消弧型半導體元件與續流二極體元件而構成逆變器裝置，惟箝位二極體與自消弧型半導體元件以串聯方式作配置，一般而言係作壓接的半導體封裝體內之二極體晶片的晶片數與自消弧型半導體元件的晶片數為不同，無法使此等的壓接構造體之徑為所需最小限度之徑，因而產生無法避免大型化這個問題。此外，以異徑的半導體封裝體而構成時，相對於小徑的半導體封裝體之下大徑之半導體封裝體的表面壓力會降低，會發生在以大徑之半導體封裝體而構成之側招致接觸熱阻的增加與電流集中這個問題。

本發明係鑒於上述而創作者，本發明作為目的之處，係在於提供一種電力轉換裝置，小型為可能，且接觸熱阻與電流集中的抑制為可能。

為了達成上述目的，在本發明中，係採取以下構成：具有：在一側端子與另一側端子之間作串聯連接之第1半導體元件、第2半導體元件、第3半導體元件及第4半導體元件；與前述第1半導體元件、第2半導體元件、第3半導體元件及第4半導體元件的各個對應而設之第1續流二極體、第2續流二極體、第3續流二極體及第4續流二極體；以及將前述第1半導體元件及前述第2半導體元件之連接部與是前述一側端子與另一側端子之間的電位之中間電位端子作連接之第1箝位二極體、及將前述第3半導體元件及前述第4半導體元件之連接部與前述中間電位端子作連接之第2箝位二極體；前述第1半導體元件、前述第2半導體元件、前述第3半導體元件及前述第4半導體元件，係以採取串聯的配置之壓接連接而連接，前述第1續流二極體、前述第2續流二極體、前述第1箝位二極體、前述第2箝位二極體、前述第3續流二極體及前述第4續流二極體係進行串聯的配置，使得前述第1續流二極體與前述第2續流二極體係藉壓接而連接，前述第1箝位二極體及前述第2箝位二極體係藉壓接而連接，前述第3續流二極體與前述第4續流二極體係藉壓接而連接。

依本發明，使得小型為可能，且接觸熱阻與電流集中的抑制成為可能。

1、38‧‧‧直流電壓電路

2、3、4、5、43、44、45、46、47、48、49、50、90、91、92、93、98、99、100、101‧‧‧自消弧型半導體元件

6、7、8、9、39、40、41、42、94、95、96、97‧‧‧續流二極體

10、11、51、52、102、103‧‧‧箝位二極體

13、14、15、16、17、18、19、20、21、25、26、27、28、29、54、55、56、57、58、59、60、61、62、66、67、68、69、70、72、73、74、75、76、105、106、107、108、109、110、111、112、113、117、118、119、120、121、123、124、125、126、127‧‧‧冷卻片

22、23、63、64、114、115‧‧‧絕緣物

12、53、104‧‧‧第1壓接構造體

24、65、116‧‧‧第2壓接構造體

71、122‧‧‧第3壓接構造體

30、31、32、33、34、35、36、37、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140‧‧‧配線

[圖1]本發明的實施例1相關之逆變器裝置的電路構成與逆變橋1相位份的構造圖。

[圖2]供以繪示本發明的實施例1相關之逆變器裝置的效果之說明圖。

[圖3]逆變器裝置的電路構成與逆變橋1相位份的構造圖。

[圖4-1]本發明相關之逆變橋1相位份的電流路徑說明圖(a~c)。

[圖4-2]本發明相關之逆變橋1相位份的電流路徑說明圖(d~f)。

[圖5]採取2並聯構成之情況下的逆變橋1相位份之構造圖。

[圖6-1]採取2並聯構成之情況下的逆變橋1相位份之電流路徑說明圖(a~c)。

[圖6-2]採取2並聯構成之情況下的逆變橋1相位份之電流路徑說明圖(d~f)。

以下，基於圖式而說明此發明之實施例。

[實施例1]

圖1係本發明的實施例1相關之電力轉換裝置的構成圖。圖1(a)係繪示本發明的逆變器裝置的電路構成者，圖1(b)係以簡易方式繪示本發明相關之逆變器裝置的逆變橋1相位份之構造圖者。另外，在圖1(a)及圖1(b)中，係簡單起見繪示與僅逆變器1相位份相關之電路構成及構造。例如，在為使直流轉換成3相交流者之情況下，係在正電位P、及負電位N之間，除了分別以反並聯方式而連接著續流二極體6、7、8及9之自消弧型半導體元件2、3、4及5的串聯電路之組被圖示之組以外尚連接著2組，再者，對於中間的電位C與自消弧型半導體元件2、3、4及5作連接之箝位二極體10、11同樣連接著2組。

在圖1(a)中，直流電壓電路1係具有正電位P、負電位N及中間的電位C，與此直流電壓電路1以並聯方式而連接著自消弧型半導體元件2、3、4及5的串聯電路。此外，於自消弧型半導體元件2、3、4及5係分別以反並聯的方式而連接著續流二極體6、7、8及9。箝位二極體10，係連接成從直流電壓電路1之電位C的端子朝向所串聯連接之自消弧型半導體元件2及3的連接點而使電流流動之方向，另外箝位二極體11，係連接成從所串聯連接之自消弧型半導體元件4及5的連接點朝向直流電壓電路1之電位C的端子而使電流流動之方向。另外，OUT係連接於不圖示之負載的輸出端子。

於此，自消弧型半導體元件2、3、4及5，係分別以半導體封裝體而構成。此半導體封裝體，係在平型的金屬容器之中排列半導體晶片(IGBT晶片)而構成，作成將壓力從兩側作施加從而實現均勻之連接電路。續流二極體6、7、8及9、箝位二極體10、11亦同樣在平型的金屬容器之中排列二極體晶片而構成，將壓力從兩側作施加，使得既定之2個電路分別實現均勻之連接電路。

接著，在圖1(b)中，第1壓接構造體12係將續流二極體6、7、8及9以及箝位二極體10及11的6個之半導體封裝體作堆積而構成，成為將分別插裝於各半導體封裝體之間的冷卻片13、14、15、16、17、18、19、20及21、絕緣物22及23締結在一起之串型的構造。

此外，第2壓接構造體24，係成為：將自消弧型半導體元件2、3、4及5、及設於各個之間的冷卻片25、26、27、28及29締結在一起之串型的構造。

配線30係對於安裝在箝位二極體10的陰極側之冷卻片16與安裝在續流二極體7的陰極側之冷卻片14作電性連接之母線。同樣地配線31係對於安裝在箝位二極體11的陽極側之冷卻片18與安裝在續流二極體8的陽極側之冷卻片20作電性連接之母線。此外，配線32係對於安裝在續流二極體7的陽極側之冷卻片15與安裝在續流二極體8的陰極側之冷卻片19作電性連接之母線。

配線33、34、35、36及37係自消弧型半導體元件與續流二極體之跳接線，配線33係對於安裝在自消弧型半導體元件2的集極側之冷卻片25與安裝在續流二極體6的陰極側之冷卻片13、配線34係對於安裝在自消弧型半導體元件3的集極側之冷卻片26與安裝在續流二極體7的陰極側之冷卻片14、配線35係對於配線32與安裝在自消弧型半導體元件4的集極側之冷卻片27、配線36係對於安裝在自消弧型半導體元件5的集極側之冷卻片28與安裝在續流二極體9的陰極側之冷卻片20、配線37係對於安裝在自消弧型半導體元件5的射極側之冷卻片29與安裝在續流二極體9的陽極側之冷卻片21分別作電性連接之母線。另外，關於以上之配線30~37，係其很大之一部分圖示於圖1(a)。

於此，第1壓接構造體12係以僅二極體而構成，第2壓接構造體24係以僅自消弧型半導體元件而構成。例如，在第1壓接構造體12方面，將冷卻片13與冷卻片21分別從外側作按壓從而確保構成第1壓接構造體12之續流二極體6、7的電性連接，確保箝位二極體10、11的電性連接，確保續流二極體8、9的電性連接。同樣，在第2壓接構造體24方面，將冷卻片25與冷卻片29分別從外側作按壓從而確保構成第2壓接構造體24之自消弧型半導體元件2、3、4及5的各自之電性連接。

藉採取如此之構成，即使在作壓接的半導體封裝體內之二極體的晶片數與自消弧型半導體元件的晶片數為不同之情況下，仍可使第1壓接構造體與第2壓接構造體之徑為所需最小限度之徑，實現小型化。例如，二極體的平均1個晶片之容許電流為100A、自消弧型半導體元件的平均1個晶片之容許電流為50A之情況下，二極體的半導體封裝體所需之晶片數可為自消弧型半導體元件的一半。因此，與二極體的半導體封裝體的壓接面垂直之面積可小於自消弧型半導體元件，故如圖2所示逆變器的小型化成為可能。此時，在以異徑的半導體封裝體而構成之壓接構造體方面，係相對於小徑的半導體封裝體之下大徑之半導體封裝體的表面壓力會降低，會招致以大徑之半導體封裝體而構成之二極體的接觸熱阻之增加與電流集中。因此，構成壓接構造體之半導體封裝體係需要為同徑。

[實施例2]

於圖3繪示實施例2相關之電力轉換裝置的構成圖。圖3(a)係繪示本發明的逆變器裝置的電路構成者，圖3(b)係以簡易方式繪示本發明相關之逆變器裝置的逆變橋1相位份之構造圖者。另外，在圖3(a)及圖3(b)中，係簡單起見繪示與僅逆變器1相位份相關之電路構成及構造。

在圖3(a)中，直流電壓電路38係具有正電位P、負電位N及中間的電位C，與此直流電壓電路38以反並聯方式而連接著續流二極體39、40、41及42。此外，於續流二極體39、40、41及42係分別連接著自消弧型半導體元件43、44、45及46之串聯電路。再者，於自消弧型半導體元件43、44、45及46係以並聯的方式而連接著自消弧型半導體元件47、48、49及50。箝位二極體 51，係連接成從直流電壓電路38之電位C的端子朝向所連接之續流二極體39及40的連接點而使電流流動之方向，另外箝位二極體52，係連接成從所連接之續流二極體41及42的連接點朝向直流電壓電路38之電位C的端子而使電流流動之方向。另外，OUUT係連接於不圖示之負載的輸出端子。接著，在圖3(b)中，第1壓接構造體53係將續流二極體39、40、41及42以及箝位二極體51及52的6個之半導體封裝體作堆積而構成，成為將分別插裝於各半導體封裝體之間的冷卻片54、55、56、57、58、59、60、61及62、絕緣物63及64締結在一起之串型的構造。

此外，第2壓接構造體65，係成為：將自消弧型半導體元件43、44、45及46、設於各個之間的冷卻片66、67、68、69及70締結在一起之串型的構造。

再者，第3壓接構造體71，係成為：將自消弧型半導體元件47、48、49及50、設於各個之間的冷卻片72、73、74、75及76締結在一起之串型的構造。

配線77係對於安裝在箝位二極體51的陰極側之冷卻片57與安裝在續流二極體40的陰極側之冷卻片55作電性連接之母線。同樣地配線78係對於安裝在箝位二極體52的陽極側之冷卻片59與安裝在續流二極體41的陽極側之冷卻片61作電性連接之母線。此外，配線79係對於安裝在續流二極體40的陽極側之冷卻片56與安裝在續流二極體41的陰極側之冷卻片60作電性連接之母線。

配線80、81、82、83及84係自消弧型半導體元件與續流二極體之跳接線，配線80係對於安裝在自消弧型半導體元件43的集極側之冷卻片66與安裝在續流二極體39的陰極側之冷卻片54、配線81係對於安裝在自消弧型半導體元件44的集極側之冷卻片67與安裝在續流二極體40的陰極側之冷卻片55、配線82係對於配線79與安裝在自消弧型半導體元件45的集極側之冷卻片68、配線83係對於安裝在自消弧型半導體元件46的集極側之冷卻片69與安裝在續流二極體42的陰極側之冷卻片61、配線84係對於安裝在自消弧型半導體元件46的射極側之冷卻片70與安裝在續流二極體42的陽極側之冷卻片62分別作電性連接之母線。

配線85、86、87、88及89係構成第2壓接構造體65之自消弧型半導體元件與構成第3壓接構造體71之自消弧型半導體元件的跳接線，配線85係安裝在自消弧型半導體元件43的集極側之冷卻片66與安裝在自消弧型半導體元件47的集極側之冷卻片72、配線86係安裝在自消弧型半導體元件44的集極側之冷卻片67與安裝在自消弧型半導體元件48的集極側之冷卻片73、配線87係安裝在自消弧型半導體元件45的集極側之冷卻片68與安裝在自消弧型半導體元件49的集極側之冷卻片74、配線88係安裝在自消弧型半導體元件46的集極側之冷卻片69與安裝在自消弧型半導體元件50的集極側之冷卻片 75、配線89係對於安裝在自消弧型半導體元件46的射極側之冷卻片70與安裝在自消弧型半導體元件50的射極側之冷卻片76分別作電性連接之母線。另外，關於以上之配線77~89，係其很大之一部分圖示於圖1(a)。

於此，第1壓接構造體53係以僅二極體而構成，第2壓接構造體65與第3壓接構造體71係以僅自消弧型半導體元件而構成。藉採取如此之構成，並聯之自消弧型半導體元件無需透過眾多的BUS和電容器因而位於附近，故可抑制：因電路之電感的變異所造成之電流的失衡，而發生橫流或電流集中所造成之發熱、及突波電壓所造成之半導體晶片的破損。再者，可使平均1單元的容量密度(VA/m³)為大，且壓接構造體僅增加1個，故裝置整體不會大型化，變得可增加裝置整體的容量密度(VA/m³)。

在以下，參照圖4-1、圖4-2、圖5、圖6-1、圖6-2而說明有關於比起連接以並聯方式而以僅自消弧型半導體元件作構成之第3壓接構造體，提議之示於圖3的構造者較可使電路之電感的變異減小，抑制電流的失衡之理由。

首先，於圖4-1、圖4-2繪示在本發明的構造中在逆變器動作時流動之電流路徑。電流路徑係全部為6圖案，示於圖4-1(a)之從正電位P通過自消弧型半導體元件並流至輸出端子OUT的路徑、示於圖4-1(b)之從中間的電位C通過箝位二極體、自消弧型半導體元件並流至輸出端子OUT的路徑、示於圖4-1(c)之從負電位N通過續流二極體並流至輸出端子OUT的路徑、示於圖4-2(d)之從輸出端子OUT通過續流二極體並流至負電位P的路徑、示於圖4-2(e)之從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件、箝位二極體並流至中間的電位C之路徑、示於圖4-2(f)之從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件並流至負電位N的路徑。

在圖4-1(a)中，從正電位P通過自消弧型半導體元件43、44並流至輸出端子OUT之路徑與從正電位P通過自消弧型半導體元件47、48並流至輸出端子OUT之路徑的長度係相等使得通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡不易發生。

此外，在圖4-1(b)中，從中間的電位C通過箝位二極體51、自消弧型半導體元件44並流至輸出端子OUT之路徑與從中間的電位C通過箝位二極體51、自消弧型半導體元件48並流至輸出端子OUT之路徑的長度係相等使得通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡不易發生。

此外，在圖4-2(e)中，從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件45、箝位二極體52並流至中間的電位C之路徑與從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件49、箝位二極體52並流至中間的電位C之路徑的長度係相等使得通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡不易發生。

此外，在圖4-2(f)中，從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件45、46並流至負電位N之路徑與從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件49、50並流至負電位N之路徑的長度係相等使得通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡不易發生。

另外，在圖4-1(c)中，係通過共通的續流二極體41、42故路徑僅有一條使得電流的失衡不可能發生。在圖4-2(d)中亦相同地電流通過共通的續流二極體39、40故路徑僅有一條使得電流的失衡不會發生。

接著，於圖5繪示連接了第3壓接構造體之構成圖。

在圖5中，相對於正電位P與負電位N而以並聯的方式連接著自消弧型半導體元件90、91、92及93的串聯電路。此外，於自消弧型半導體元件90、91、92及93係分別以反並聯的方式而連接著續流二極體94、95、96及97。再者，於續流二極體94、95、96及97係以並聯的方式而連接著自消弧型半導體元件98、99、100及101。箝位二極體102，係連接成從電位C的端子朝向所串聯連接之自消弧型半導體元件90及91的連接點而使電流流動之方向，另外箝位二極體103，係連接成從所串聯連接之自消弧型半導體元件92及93的連接點朝向電位C的端子而使電流流動之方向。另外，OUT係連接於不圖示之負載的輸出端子。再者，第1壓接構造體104係將自消弧型半導體元件90、91、92及93以及箝位二極體102 及103的6個之半導體封裝體作堆積而構成，成為將分別插裝於各半導體封裝體之間的冷卻片105、106、107、108、109、110、111、112及113、絕緣物114及115締結在一起之串型的構造。

此外，第2壓接構造體116，係成為：將續流二極體94、95、96及97、設於各個之間的冷卻片117、118、119、120及121締結在一起之串型的構造。

再者，第3壓接構造體122，係成為：將自消弧型半導體元件98、99、100及101、設於各個之間的冷卻片123、124、125、126及127締結在一起之串型的構造。

配線128係對於安裝在箝位二極體102的陰極側之冷卻片108與安裝在自消弧型半導體元件90的射極側之冷卻片106作電性連接之母線。同樣地配線129係對於安裝在箝位二極體103的陽極側之冷卻片110與安裝在自消弧型半導體元件92的射極側之冷卻片112作電性連接之母線。此外，配線130係對於安裝在自消弧型半導體元件91的射極側之冷卻片107與安裝在自消弧型半導體元件92的集極側之冷卻片111作電性連接之母線。

配線131、132、133、134及135係自消弧型半導體元件與續流二極體之跳接線，配線131係對於安裝在自消弧型半導體元件90的集極側之冷卻片105與安裝在續流二極體94的陰極側之冷卻片117、配線132係對於安裝在自消弧型半導體元件91的集極側之冷卻片106 與安裝在續流二極體95的陰極側之冷卻片118、配線133係對於配線130與安裝在續流二極體96的陰極側之冷卻片119、配線134係對於安裝在自消弧型半導體元件93的集極側之冷卻片112與安裝在續流二極體97的陰極側之冷卻片120、配線135係對於安裝在自消弧型半導體元件93的射極側之冷卻片113與安裝在續流二極體97的陽極側之冷卻片121分別作電性連接之母線。

配線136、137、138、139及140係構成第2壓接構造體116之自消弧型半導體元件與構成第3壓接構造體122之自消弧型半導體元件的跳接線，配線136係對於安裝在續流二極體94的陰極側之冷卻片117與安裝在自消弧型半導體元件98的集極側之冷卻片123、配線137係對於安裝在續流二極體95的陰極側之冷卻片118與安裝在自消弧型半導體元件99的集極側之冷卻片124、配線138係對於安裝在續流二極體96的陰極側之冷卻片119與安裝在自消弧型半導體元件100的集極側之冷卻片125、配線139係對於安裝在續流二極體97的陰極側之冷卻片120與安裝在自消弧型半導體元件101的集極側之冷卻片126、配線140係對於安裝在續流二極體97的陽極側之冷卻片121與安裝在自消弧型半導體元件101的射極側之冷卻片127分別作電性連接之母線。

於圖6-1、圖6-2繪示在作第3壓接構造體連接之構成中在逆變器動作時流動之電流路徑。電流路徑係全部為6圖案，與圖4-1、圖4-2之說明同樣，示於圖6-1 (a)之從正電位P通過自消弧型半導體元件並流至輸出端子OUT的路徑、示於圖6-1(b)之從中間的電位C通過箝位二極體、自消弧型半導體元件並流至輸出端子OUT的路徑、示於圖6-1(c)之從負電位N通過續流二極體並流至輸出端子OUT的路徑、示於圖6-2(d)之從輸出端子OUT通過續流二極體並流至負電位P的路徑、示於圖6-2(e)之從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件、箝位二極體並流至中間的電位C之路徑、示於圖6-2(f)之從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件並流至負電位N的路徑。

在圖6-1(a)中，從正電位P通過自消弧型半導體元件90、91並流至輸出端子OUT之路徑與從正電位P通過自消弧型半導體元件98、99並流至輸出端子OUT之路徑的長度係相異使得發生通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡。

此外，在圖6-1(b)中，從中間的電位C通過箝位二極體102、自消弧型半導體元件91並流至輸出端子OUT之路徑與從中間的電位C通過箝位二極體102、自消弧型半導體元件99並流至輸出端子OUT之路徑的長度係相異使得發生通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡。

此外，在圖6-2(e)中，從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件92、箝位二極體103並流至中間的電位C之路徑與從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件100、箝位二極體103並流至中間的電位C之路徑的長度係相異使得發生通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡。

此外，在圖6-2(f)中，從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件92、93並流至負電位N之路徑與從輸出端子OUT通過自消弧型半導體元件100、101並流至負電位N之路徑的長度係相異使得發生通過第1個並聯與第2個並聯之電流的配線所造成之失衡。

另外，在圖6-1(c)中，係通過共通的續流二極體96、97故路徑僅有一條使得電流的失衡不可能發生。在圖6-2(d)中亦相同地電流通過共通的續流二極體94、95故路徑僅有一條使得電流的失衡不會發生。

根據以上所述，可抑制配線所造成之電感的變異，可抑制通過第1個並聯與第2個並聯之電流的失衡。

在以上之實施例中，係為了增加容量而使IGBT作並聯連接之情況下，避免通過電源-輸出間之配線的距離在第1個並聯與第2個並聯為不同的，可抑制在各路徑之電感的變異之發生。此外，與將複數個電力轉換裝置板以橫向方式作列板者進行比較之下，避免用於橫流抑制之耦合電抗器的追加和配線之增加等，使得裝置之小型化成為可能。再者，與以接觸面積與作壓接之電極不同的異徑電極構成壓接構造體者進行比較之下，避免在面積小之電極側產生過大之壓力，避免：因冷卻片的材質為軟而起之散熱片的兩端朝向作壓接之電極徑為小者產生變形，電極周邊的熱阻與接觸電阻會增大。可避免以下現象：追加同徑的電極所造成之冷卻片表面至冷卻水路的距離增加使得傳達熱阻增加，冷卻能力下降。

並聯之半導體元件無需透過眾多的BUS和電容器因而位於附近，故可抑制：因電路之電感的變異所造成之電流的失衡，而發生橫流或電流集中所造成之發熱、突波電壓所造成之半導體晶片的破損。再者，裝置整體之小型化亦成為可能。此外，可減輕壓接構造體的晶片形狀或電極徑的差異所造成之接觸面的壓力差。

1‧‧‧直流電壓電路

2、3、4、5‧‧‧自消弧型半導體元件

6、7、8、9‧‧‧續流二極體

10、11‧‧‧箝位二極體

13、14、15、16、17、18、19、20、21、25、26、27、28、29‧‧‧冷卻片

22、23‧‧‧絕緣物

12‧‧‧第1壓接構造體

24‧‧‧第2壓接構造體

30、31、32、33、34、35、36、37‧‧‧配線

P‧‧‧正電位

N‧‧‧負電位

C‧‧‧中間的電位

Claims

一種電力轉換裝置，特徵在於：具有：在一側端子與另一側端子之間作串聯連接之第1半導體元件、第2半導體元件、第3半導體元件及第4半導體元件；與前述第1半導體元件、第2半導體元件、第3半導體元件及第4半導體元件的各個對應而設之第1續流二極體、第2續流二極體、第3續流二極體及第4續流二極體；以及將前述第1半導體元件及前述第2半導體元件之連接部與是前述一側端子與另一側端子之間的電位之中間電位端子作連接之第1箝位二極體、及將前述第3半導體元件及前述第4半導體元件之連接部與前述中間電位端子作連接之第2箝位二極體；前述第1半導體元件、前述第2半導體元件、前述第3半導體元件及前述第4半導體元件，係分別以大致同徑的第1半導體封裝體而構成，並以採取串聯的配置之壓接連接而連接，前述第1續流二極體、前述第2續流二極體、前述第1箝位二極體、前述第2箝位二極體、前述第3續流二極體及前述第4續流二極體，係分別以大致同徑以及與前述第1半導體封裝體異徑的第2半導體封裝體而構成，並進行串聯的配置，使得前述第1續流二極體與前述第2續流二極體係藉壓接而連接，前述第1箝位二極體及前述第2箝位二極體係藉壓接而連接，前述第3續流二極體與前述第4續流二極體係藉壓接而連接。
如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中，前述第1續流二極體、前述第2續流二極體、前述第1箝位二極體、前述第2箝位二極體、前述第3續流二極體及前述第4續流二極體係分別作為半導體封裝體而構成，作壓接之半導體封裝體的電極直徑為同徑。
如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中，具有第5半導體元件、第6半導體元件、第7半導體元件及第8半導體元件，前述第5半導體元件、第6半導體元件、第7半導體元件及第8半導體元件的各個係與前述第1續流二極體、第2續流二極體、第3續流二極體及第4續流二極體作連接。
如申請專利範圍第3項之電力轉換裝置，其中，成為前述第1續流二極體及前述第2續流二極體、及前述第3續流二極體及前述第4續流二極體夾著前述第1箝位二極體及前述第2箝位二極體之構造。
如申請專利範圍第4項之電力轉換裝置，其中，前述第2續流二極體與前述第1箝位二極體係隔著絕緣構材而鄰接，前述第2箝位二極體與前述第3續流二極體係隔著絕緣構材而鄰接。
如申請專利範圍第5項之電力轉換裝置，其中，前述第1箝位二極體係透過設於前述第1續流二極體及前述第2續流二極體之間的電導體，而連接於前述第1半導體元件與前述第2半導體元件之連接部，前述第2箝位二極體係透過設於前述第3續流二極體及前述第4續流二極體之間的電導體，而連接於前述第3半導體元件與前述第4半導體元件之連接部。
如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中，上述電力轉換裝置係具有直流電壓電路及3階逆變橋，該直流電壓電路係具有正電位、負電位及中間電位的3個端子，該3階逆變橋係可輸出前述各電位，前述3階逆變橋的1相位份，係以作為第1個並聯之前述第1~第4半導體元件、及作為第2個並聯之前述續流二極體及箝位二極體而構成，構成為通過前述第1個並聯之配線電感與通過前述第2個並聯之配線電感為大致相等。
如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中，以前述第1~第4半導體元件而構成之串聯壓接構造體與平滑電容器作並聯連接。