TWI558075B - Power conversion device - Google Patents

Description

電力轉換裝置

本發明之實施形態係關於電力轉換裝置。

自以往以來使用電力轉換裝置，俾使電動車的主電動機(馬達)等驅動系統動作。電力轉換裝置係將由架空線所得的電力轉換成驅動系統所需電力，俾使電動車的車輪旋轉。

如上所示之電力轉換裝置係包含：藉由複數切換元件(例如GTO(Gate Turn Off Thyristor，閘極截止閘流體)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘極雙極性電晶體)等)所構成的轉換器(converter)或變流器(inverter)。在如上所示之轉換器及變流器中，使用金屬配線板，俾以將複數切換元件的端子間相連接。

但是，若複數切換元件的端子間的距離變長、且金屬配線板的電感變大時，在切換動作中，過渡產生的突波(過衝(overshoot))電壓會變大。以往的切換元件並未被配置成減小金屬配線板的電感。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2000-092819號公報

提供一種使構成轉換器或變流器的複數切換元件之間的配線的電感降低的電力轉換裝置。

本實施形態之電力轉換裝置係具備有：變流器或轉換器，生成供給至電動車之負荷的電力。第1及第2切換元件係被串聯連接在直流電力的正極配線與交流電力的第1相配線之間。第3及第4切換元件係被串聯連接在交流電力的第1相配線與直流電力的負極配線之間。第1箝位元件係被連接在第1切換元件與第2切換元件之間的第1節點與直流電力的中性點配線之間。

第2箝位元件係被連接在第3切換元件與第4切換元件之間的第2節點與中性點配線之間。第1至第4切換元件、第1箝位元件及第2箝位元件係被配置在支持板上。由支持板的上方觀看時，第1及第2切換元件係以電動車的行進方向相互鄰接。第3及第4切換元件係以行進方向相互鄰接而且分別以相對行進方向呈大致垂直方向 鄰接第2及第1切換元件。第1及第2箝位元件係以大致垂直方向鄰接第1至第4切換元件的任一者。

10‧‧‧控制部

11‧‧‧電動機

12‧‧‧集電弓

13‧‧‧架空線

20‧‧‧變壓器

30‧‧‧轉換器

31‧‧‧U相的切換部

32‧‧‧V相的切換部

40‧‧‧變流器

41‧‧‧U相的切換部

42‧‧‧V相的切換部

43‧‧‧W相的切換部

50‧‧‧斷路器

61、62‧‧‧充電電阻

71~74‧‧‧接觸器

81、82‧‧‧分壓電容器

90‧‧‧電流檢測器

100‧‧‧電力轉換裝置

201‧‧‧轉換器部

202‧‧‧變流器部

203‧‧‧控制部

204‧‧‧開關/感測器部

300‧‧‧散熱片

350‧‧‧受熱板

A1、A2‧‧‧陽極端子

C‧‧‧中性點配線

C1、C2、C3、C4‧‧‧集極端子

CD1‧‧‧第1箝位元件

CD2‧‧‧第2箝位元件

E1、E2、E3、E4‧‧‧射極端子

K1、K2‧‧‧陰極端子

N‧‧‧負極配線

N1‧‧‧第1節點

N2‧‧‧第2節點

P‧‧‧正極配線

PL1~PL6‧‧‧第1~第6配線板

Q1~Q4‧‧‧第1~第4切換元件

圖1係顯示被裝載在電動車的電力轉換裝置100的構成之一例的概略圖。

圖2係顯示電力轉換裝置100的各構成要素的配置之一例的斜視圖。

圖3係顯示切換部41的構成之一例的等效電路圖。

圖4係顯示第1~第4切換元件Q1~Q4、第1及第2箝位元件CD1、CD2、第1~第6配線板PL1~PL6的各配置的平面圖。

圖5係由第1箝位元件CD1之側觀看切換部41的側面圖。

以下參照圖示，說明本發明之實施形態。本實施形態並非為限定本發明者。

(第1實施形態)

圖1係顯示被裝載在電動車的電力轉換裝置100的構成之一例的概略圖。電動車係例如在鐵道等軌道上以電力行走的車輛。電力轉換裝置100係由架空線13透過集電 弓12接受交流電力，且將該交流電力轉換成三相交流電力，而將該三相交流電力供給至電動機(例如三相交流馬達)11。

電力轉換裝置100係具備有：控制部10、變壓器20、轉換器30、變流器40、斷路器50、充電電阻61、62、接觸器71~74、分壓電容器81、82、及電流檢測器90。其中，變壓器20及斷路器50亦可為與電力轉換裝置100為不同個體。

變壓器20係透過集電弓12，以1次線圈接受來自架空線13的交流電力，將該交流電力進行變壓而由2次線圈供給至轉換器30。例如，變壓器20係由2次線圈將U相及V相的單相交流電力供給至轉換器30。在變壓器20與轉換器30之間係設有2條配線(U相配線及V相配線)，該等配線將單相交流電力傳達至轉換器30。

轉換器30係由變壓器20的2次線圈接受交流電力，將該交流電力轉換成直流電力。轉換器30係例如具備有：U相的切換部31、及V相的切換部32。U相的切換部31係在單相交流電力之中將U相進行切換，藉此將該U相的電力轉換成直流電力。V相的切換部32係在單相交流電力之中將V相進行切換，藉此將該V相的電力轉換成直流電力。在轉換器30與變流器40之間設有3條配線(正極配線P、負極配線N、及中性點配線C)，該等配線將直流電力傳達至變流器40。

變流器40係接受來自轉換器30的直流電 力，將該直流電力轉換成三相交流電力。變流器40係例如具備有：U相的切換部41、V相的切換部42、及W相的切換部43。U相的切換部41係接受直流電力，輸出三相交流電力之中的U相的交流電力。V相的切換部42係接受直流電力，輸出三相交流電力之中的V相的交流電力。W相的切換部43係接受直流電力，輸出三相交流電力之中的W相的交流電力。在變流器40與電動機11之間設有3條配線(U相配線、V相配線、及W相配線)，該等配線將三相交流電力傳達至電動機11。三相交流電力係被使用在用以驅動電動機11。

斷路器50係被設在集電弓12與變壓器20之間的主電源開關，例如VCB(Vacuum Circuit Breaker，真空電路斷路器)。接觸器72及接觸器74係分別被設在變壓器20的2次線圈與轉換器30之間的U相配線及V相配線。接觸器72及接觸器74係例如在發生重大故障時遮斷電力的高速度斷路器。接觸器71及充電電阻61係作串聯連接，相對接觸器72作並聯連接。接觸器73及充電電阻62亦作串聯連接，相對接觸器74作並聯連接。接觸器71、72及充電電阻61、62係被使用在用以在電力轉換裝置100起動時，將分壓電容器81、82慢慢充電。

分壓電容器81係被連接在正極配線P與中性點配線C之間。分壓電容器82係被連接在中性點配線C與負極配線N之間。藉由分壓電容器81、82，中性點配線C係成為正極配線P與負極配線N之間的電壓(例如 中間電壓)。

電流檢測器90係被連接在中性點配線C、接地、及控制部10，檢測透過中性點配線C而流至接地的電流或以其相反方向流通的電流，將該電流測定值輸出至控制部10。

控制部10係控制轉換器30、變流器40、斷路器50、71~74等電力轉換裝置的各構成要素。例如，控制部10係控制構成轉換器30及變流器40的切換元件的切換狀態(接通(ON)狀態或斷開(OFF)狀態)。

作為負荷的電動機11係接受來自電力轉換裝置100的三相交流電力來進行驅動。藉由電動機11使電動車的車輪旋轉，電動車可在鐵道等的軌道上行走。

圖2係顯示電力轉換裝置100的各構成要素的配置之一例的斜視圖。電力轉換裝置100的構成要素係被收容在框體200的內部。箭號X係表示電動車的行進方向(電動車的長邊方向)。箭號Y係表示相對電動車的行進方向為大致垂直方向。

轉換器部201係包含轉換器30的部分。變流器部202係包含變流器40的部分。控制部203係包含控制部10的部分。開關/感測器部204係包含接觸器71~74及電流檢測器90的部分。

其中，轉換器部201、變流器部202、控制部203、及開關/感測器部204係藉由配線或熱耐性等特性，將被設置在較為近傍的機器進行群組化者，並非為顯 示出被單元化者。此外，電力轉換裝置100係至少可藉由轉換器部201、變流器部202、及散熱片300而構成。

此外，在電力轉換裝置100內，轉換器部201及變流器部202係以電動車的行進方向X排列配置。此外，使轉換器部201及變流器部202接近電動車的單方的側面作配置，藉此可輕易地由被設在電動車的側面側的電力轉換裝置100的開口部，對轉換器部201及變流器部202進出。藉此，轉換器部201及變流器部202的取出放入變得較為容易。此外，在電動車的側面進行的檢查等作業較多，因此藉由在電動車的側面持續性進行作業，藉此可使作業效率化。

此外，轉換器部201內的切換部31、32係被安裝在受熱板(參照圖4(B)的350)，與由受熱板延伸至框體200的外部的散熱片300作熱性連接。變流器部202內的切換部41~43亦被安裝在受熱板，與由受熱板延伸至框體200的外部的散熱片300作熱性連接。藉此，在切換部31、32、41~43所發生的熱係透過受熱板而傳導至散熱片300，由散熱片300被散熱。其中，轉換器部201的受熱板與變流器部202的受熱板可分別為不同個體，或者亦可為一體。

圖3係顯示切換部41的構成之一例的等效電路圖。切換部31、32、41~43係在與交流電力的配線(U相配線、V相配線、W相配線)及直流電力的配線(正極配線P、負極配線N、中性點配線C)的連接關係中為不 同，但是分別具有相同的構成。以下說明切換部41，省略有關其他切換部31、32、42、43的說明。

切換部41係具備有：第1切換元件Q1、第2切換元件Q2、第3切換元件Q3、第4切換元件Q4、第1箝位元件CD1、及第2箝位元件CD2。

第1切換元件Q1及第2切換元件Q2係被串聯連接在直流電力的正極配線P與交流電力的U相配線(第1相配線)之間。第3切換元件Q3及第4切換元件Q4係被串聯連接在交流電力的U相配線與直流電力的負極配線N之間。換言之，在等效電路中，第1至第4切換元件Q1~Q4係以Q1、Q2、Q3、Q4的順序由正極配線P至負極配線N作串聯連接。第2切換元件Q2與第3切換元件Q3之間的節點被連接在U相配線。切換元件Q1~Q4係分別藉由例如GTO、IGBT等功率半導體電晶體所構成。

第1箝位元件CD1係被連接在第1切換元件Q1與第2切換元件Q2之間的第1節點N1和直流電力的中性點配線C之間。第2箝位元件CD2係被連接在第3切換元件Q3與第4切換元件Q4之間的第2節點N2和直流電力的中性點配線C之間。換言之，第1及第2箝位元件CD1、CD2係被串聯連接在第1節點N1與第2節點N2之間。第1箝位元件CD1與第2箝位元件CD2之間的節點係被連接在中性點配線C。箝位元件CD1、CD2係由例如箝位用二極體所構成。第1箝位元件CD1的陽極係 被連接在中性點配線C，陰極係被連接在節點N1。第2箝位元件CD2的陽極係被連接在節點N2，陰極係被連接在中性點配線C。

具有如上所示之構成的切換部41係由正極配線P、負極配線N、及中性點配線C接受直流電力，生成三相交流電力的U相電力的正弦波。

(正極側的正弦波的生成)

例如，首先，當第2切換元件Q2持續為接通狀態，第4切換元件Q4為斷開狀態之時，第1切換元件Q1及第3切換元件Q3互補且交替地進行切換動作。亦即，第1切換元件Q1反覆接通狀態及斷開狀態，與第1切換元件Q1相反地，第3切換元件Q3反覆斷開狀態及接通狀態。當第1切換元件Q1為接通狀態，第3切換元件Q3為斷開狀態之時，U相配線係被連接在正極配線P且接受正電壓。當第3切換元件Q3為接通狀態，第1切換元件Q1為斷開狀態之時，U相配線係透過第1及第2箝位元件CD1、CD2而被連接在中性點配線C，且接受中間電壓(正電壓與負電壓之間的電壓)。

在第2切換元件Q2持續為接通狀態，第4切換元件Q4持續為斷開狀態的期間，為了使U相配線的電壓成為正弦波，將第1切換元件Q1為接通狀態的第1接通期間與第3切換元件Q3為接通狀態的第3接通期間變更如下。

例如，當初第3切換元件Q3幾乎持續為接通狀態。此時，U相配線的電壓係與直流電力的中性點配線C的電壓大致相等。

由該狀態，第3切換元件Q3為接通狀態的第3接通期間逐漸變短，相反地，第1切換元件Q3為接通狀態的第1接通期間逐漸變長。藉此，U相配線的電壓係由中性點配線C的電壓逐漸接近正極配線P的電壓。

之後，第1接通期間比第3接通期間逐漸變長，第1切換元件Q1幾乎持續性成為接通狀態。藉此，U相配線的電壓係與直流電力的正極配線P的電壓大致相等。

再之後，第3接通期間比第1接通期間逐漸變長，第3切換元件Q3幾乎持續性成為接通狀態。藉此，U相配線的電壓係返回至中性點配線C的電壓。如上所示，U相配線的電壓係以由中性點配線C的電壓暫時朝正極配線P的電壓上升，且朝中性點配線C的電壓返回的方式產生變化。結果，U相配線的電壓係在中性點配線C的電壓與正極配線P的電壓之間變化成正弦波狀。亦即，U相配線的電壓係成為正極側的正弦波(山型曲線)。

(負極側的正弦波的生成)

接著，當第3切換元件Q3持續為接通狀態，第1切換元件Q1為斷開狀態之時，第2切換元件Q2及第4切換元件Q4互補且交替進行切換動作。亦即，第2切換元 件Q2反覆接通狀態及斷開狀態，與第2切換元件Q2相反地，第4切換元件Q4反覆斷開狀態及接通狀態。當第2切換元件Q2為接通狀態，第4切換元件Q4為斷開狀態之時，U相配線係透過第1及第2箝位元件CD1、CD2與中性點配線C相連接且接受中間電壓(正電壓與負電壓之間的電壓)。當第4切換元件Q4為接通狀態，第2切換元件Q2為斷開狀態之時，U相配線係與負極配線N相連接且接受負電壓。

在第3切換元件Q3持續為接通狀態、且第1切換元件Q1持續為斷開狀態的期間，為了使U相配線的電壓成為正弦波，將第2切換元件Q2為接通狀態的第2接通期間、及第4切換元件Q4為接通狀態的第4接通期間變更如下。

例如，正側的正弦波生成後，第2及第3切換元件Q2、Q3係形成為接通狀態，且第1及第4切換元件Q1、Q4係形成為接通狀態。此時，U相配線的電壓係與直流電力的中性點配線C的電壓大致相等。

由該狀態，第2切換元件Q2為接通狀態的第2接通期間逐漸變短，相反地，第4切換元件Q4為接通狀態的第4接通期間逐漸變長。藉此，U相配線的電壓係由中性點配線C的電壓逐漸接近負極配線N的電壓。

之後，第4接通期間比第2接通期間逐漸變長，第4切換元件Q4幾乎持續性成為接通狀態。藉此，U相配線的電壓係與直流電力的負極配線N的電壓大致相 等。

再之後，第2接通期間比第4接通期間逐漸變長，第2切換元件Q2幾乎持續性成為接通狀態。藉此，U相配線的電壓係返回至中性點配線C的電壓。藉此，U相配線的電壓係以由中性點配線C的電壓暫時朝負極配線N的電壓降低，且朝中性點配線C的電壓返回的方式產生變化。藉此，U相配線的電壓係在中性點配線C的電壓與負極配線N的電壓之間變化成正弦波狀。亦即，U相配線的電壓係成為負側的正弦波(谷型曲線)。

切換部41係藉由反覆執行上述正極側的正弦波的生成及負極側的正弦波的生成，可將U相的電壓形成為正弦波。

切換部42、43係藉由與切換部41同樣地進行動作，可分別將V相及W相的電壓形成為正弦波。但是，切換部41~43係分別將相位錯開各約120度而生成正弦波。藉此，包含切換部41~43的變流器40係可將直流電力轉換成三相交流電力。

此外，切換部31、32亦基本上與切換部41同樣地進行動作，藉此可將來自變壓器20的單相交流電力轉換成直流電力。例如，切換部31係在圖3的第2切換元件Q2與第3切換元件Q3之間的節點接受單相交流電力的U相。接著，切換部31的切換元件Q1~Q4係以由圖3的正極配線P輸出正電壓，且由負極配線N輸出負電壓的方式進行切換動作。藉此，切換部31係可將單 相交流電力的U相轉換成直流電力。切換部32係與切換部31同樣地進行動作，且將單相交流電力的V相轉換成直流電力。但是，U相及V相的各相位係錯開180度，因此切換部31、32係分別以適合U相及V相的時序執行切換動作。藉此，包含切換部31、32的轉換器30係可將單相交流電力轉換成直流電力。

接著，說明第1~第4切換元件Q1~Q4、第1及第2箝位元件CD1、CD2的配置。

圖4係顯示第1~第4切換元件Q1~Q4、第1及第2箝位元件CD1、CD2、第1~第6配線板PL1~PL6的各配置的平面圖。其中，圖4係由作為支持板的受熱板350的上方所觀看的平面圖。圖4中以粗線表示的P、C、N、N1、N2、U係以易於理解端子的電性連接關係的方式所示者，並非為顯示實際配線者。

第1至第4切換元件Q1~Q4、以及第1及第2箝位元件CD1、CD2係被配置在受熱板350上，且被固定在受熱板350。

由受熱板350的上方觀看時，第1及第2切換元件Q1、Q2係以電動車的行進方向X相互鄰接。第3及第4切換元件Q3、Q4亦以行進方向X相互鄰接。此外，第3及第4切換元件Q3、Q4係分別以相對行進方向X呈大致垂直方向Y與第2切換元件Q2及第1切換元件Q1鄰接。亦即，第1~第4切換元件Q1~Q4係在受熱板350上，以描繪U字的方式，依第1切換元件Q1、第2 切換元件Q2、第3切換元件Q3、第4切換元件Q4的順序作配列。其中，電動車的行進方向X係沿著軌道的2方向，有依電動車的行走方向，表示電動車的前方的情形，亦有表示電動車的後方的情形。

第1切換元件Q1係在其上面具有集極端子C1及射極端子E1。集極端子C1及射極端子E1係分別以Y方向並聯設置各3個。3個集極端子C1係與作為正極配線P來發揮功能的第1配線板PL1共通作電性連接。3個射極端子E1係與作為第1節點N1來發揮功能的第2配線板PL2共通作電性連接。

第2切換元件Q2係在其上面具有集極端子C2及射極端子E2。集極端子C2及射極端子E2亦分別以Y方向並聯設置各3個。3個集極端子C2係與射極端子E1同樣地，與第2配線板PL2共通作電性連接。3個射極端子E2係與作為U相配線來發揮功能的第3配線板PL3共通作電性連接。

第3切換元件Q3係在其上面具有集極端子C3及射極端子E3。集極端子C3及射極端子E3亦分別以Y方向並聯設置各3個。3個集極端子C3係與射極端子E2同樣地，與第3配線板PL3共通作電性連接。3個射極端子E3係與作為第2節點N2來發揮功能的第5配線板PL5共通作電性連接。

第4切換元件Q4係在其上面具有集極端子C4及射極端子E4。集極端子C4及射極端子E4亦分別以 Y方向並聯設置各3個。3個集極端子C4係與射極端子E3同樣地，與第5配線板PL5共通作電性連接。3個射極端子E4係與作為負極配線N來發揮功能的第6配線板PL6共通作電性連接。

第1箝位元件CD1係在其上面具有陰極端子K1及陽極端子A1。陰極端子K1及陽極端子A1分別以X方向並聯設置各2個。2個陰極端子K1係與射極端子E1及集極端子C2同樣地，與第2配線板PL2共通作電性連接。2個陽極端子A1係與作為中性點配線C來發揮功能的第4配線板PL4共通作電性連接。

第2箝位元件CD2係在其上面具有陰極端子K2及陽極端子A2。陰極端子K2及陽極端子A2分別以X方向並聯設置各2個。2個陰極端子K2係與陽極端子A1同樣地，與作為中性點配線C來發揮功能的第4配線板PL4共通作電性連接。2個陽極端子A2係與射極端子E3及集極端子C4同樣地，與第5配線板PL5共通作電性連接。

第1及第2箝位元件CD1、CD2係以在第1至第4切換元件的方向Y的兩側鄰接的方式作配置。例如，第1箝位元件CD1係以與第1切換元件Q1及第2切換元件Q2的Y方向的側面鄰接的方式作配置。第1箝位元件CD1的其中一半係與第1切換元件Q1鄰接，第1箝位元件CD1的另外一半係與第2切換元件Q2鄰接。如上所示，第1箝位元件CD1係以其中心線與第1切換元件 Q1與第2切換元件Q2的交界部大致相一致的方式作配置。藉此，第1箝位CD1的端子A1、K1係離與端子A1、K1作電性連接的第1及第2切換元件Q1、Q2的各自的端子形成為大致相等的距離。例如，第1箝位CD1的陰極端子K1係被配置在離與陰極端子K1作電性連接的第1切換元件Q1的射極端子E1及第2切換元件Q2的集極端子C2為大致相等的距離。更佳為如圖4所示，陰極端子K1係以Y方向與和其相連接的射極端子E1及/或集極端子C2鄰接。藉此，第2配線板PL2變短(變小)，第2配線板PL2的電感降低。

第2箝位元件CD2係以在第3切換元件Q3及第4切換元件Q4的Y方向的側面鄰接的方式作配置。第2箝位元件CD2的其中一半係與第3切換元件Q3鄰接，第2箝位元件CD2的另外一半係與第4切換元件Q4鄰接。如上所示，第2箝位元件CD2係以其中心線與第3切換元件Q3與第4切換元件Q4的交界部大致相一致的方式作配置。藉此，第2箝位CD2的端子A2、K2係離與端子A2、K2作電性連接的第3及第4切換元件Q3、Q4的各自的端子形成為大致相等的距離。例如，第2箝位CD2的陽極端子A2係被配置在離與陽極端子A2作電性連接的第3切換元件Q3的射極端子E3及第4切換元件Q4的集極端子C4為大致相等的距離。更佳為如圖4所示，陽極端子A2係以Y方向與和其相連接的射極端子E3及/或集極端子C4鄰接。藉此，第5配線板PL5變短 (變小)，第5配線板PL5的電感降低。

接著，說明第1~第6配線板PL1~PL6的構成。其中，第1~第6配線板PL1~PL6係由平板狀的低電阻金屬等所成之導電體。

參照圖4如上所述，第1配線板PL1係被配置在第1切換元件Q1的集極端子C1上，與集極端子C1作電性連接。藉此，第1配線板PL1係作為正極配線P來發揮功能。

第2配線板PL2係被配置在第1切換元件Q1的射極端子E1、第2切換元件Q2的集極端子C2及第1箝位元件CD1的陰極端子K1上，與射極端子E1、集極端子C2及陰極端子K1作電性連接。藉此，第2配線板PL2係作為第1節點N1來發揮功能。

第3配線板PL3係被配置在第2切換元件Q2的射極端子E2、及第3切換元件Q3的集極端子C3上，與射極端子E2及集極端子C3作電性連接。藉此，第3配線板PL3係作為U相配線來發揮功能。

第4配線板PL4係被配置在第1箝位元件CD1的陽極端子A1及第2箝位元件CD2的陰極端子K2上，與陽極端子A1及陰極端子K2作電性連接。藉此，第4配線板PL4係作為中性點配線C來發揮功能。

第5配線板PL5係被配置在第3切換元件Q3的射極端子E3、第4切換元件Q4的集極端子C4及第2箝位元件CD2的陽極端子A2上，與射極端子E3、集極 端子C4及陽極端子A2作電性連接。藉此，第5配線板PL5係作為第2節點N2來發揮功能。

第6配線板PL6係被配置在第4切換元件Q4的射極端子E4上，與射極端子E4作電性連接。藉此，第6配線板PL6係作為負極配線N來發揮功能。

圖5係由第1箝位元件CD1之側觀看圖4的切換部41的側面圖。圖5係由第1箝位元件CD1之側觀看的側面，因此呈現第1箝位元件CD1、第1及第2切換元件Q1、Q2。但是，第3及第4切換元件Q3、Q4在圖5中分別與第2及第1切換元件Q2、Q1重疊，因此在圖5中並未呈現。此外，第2箝位元件CD2亦在圖5中與第3及第4切換元件Q3、Q4重疊，因此在圖5中並未呈現。其中，切換部31、32、41~43係分別具有相同的構成。因此，以下說明切換部41，省略有關其他切換部31、32、42、43的說明。

第1箝位元件CD1、第1及第2切換元件Q1、Q2藉由螺栓351被固定在受熱板350上。

在第1切換元件Q1上設有集極端子C1。在集極端子C1上電性連接有第1配線板PL1。第1配線板PL1係被安裝在集極端子C1。第1配線板PL1係朝電動車的行進方向X被拉出，在受熱板350的其中一方端部，以相對受熱板350的表面呈大致垂直方向被折曲，且朝向上方豎立。其中，第1配線板PL1的拉出方向係如上所述，亦可依電動車的行進方向而形成為電動車的前方或後 方之任一者。

第6配線板PL6在圖5中由於與第1配線板PL1重疊，因此在圖5中並未呈現。但是，第6配線板PL6係被安裝在射極端子E4。第6配線板PL6亦與第1配線板PL1同樣地，朝電動車的行進方向X被拉出，在受熱板350的端部，相對受熱板350的表面呈大致垂直方向被折曲，且朝上方豎立。

第2配線板PL2係被設在射極端子E1、集極端子C2及陰極端子K1上，將該等作電性連接。第2配線板PL2係切換部41的內部的配線，並未被拉出至切換部41的外部。

第5配線板PL5在圖5中與第2配線板PL2重疊，因此在圖5中並未呈現。第5配線板PL5係設在射極端子E3、集極端子C4及陽極端子A2上，將該等作電性連接。第5配線板PL5係切換部41的內部的配線，並未被拉出至切換部41的外部。

第4配線板PL4係以受熱板350的表面為基準，以與第1、第2、第5、及第6配線板PL1、PL2、PL5、PL6不相接觸的方式，被設在第1、第2、第5、及第6配線板PL1、PL2、PL5、PL6的上方。第4配線板PL4係藉由設在套管(collar)360的內部的螺栓(未圖示)等，被安裝在第1箝位元件CD1的陽極端子A1及第2箝位元件CD2的陰極端子K2。藉此，第4配線板PL4係與陽極端子A1及陰極端子K2作電性連接。

第4配線板PL4係與第1配線板PL1同樣地，朝電動車的行進方向X被拉出。第4配線板PL4係在受熱板350的其中一方端部，以相對受熱板350的表面呈大致垂直方向被折曲，且朝向上方豎立。第4配線板PL4係在受熱板350的端部，以與第1配線板PL1不會短路的方式，一邊相對第1配線板PL1維持間隔，一邊以與第1配線板PL1大致平行延伸。

第3配線板PL3係以受熱板350的表面為基準，以與第1、第2、第4、第5、及第6配線板PL1、PL2、PL4、PL5、PL6不相接觸的方式，設在第1、第2、第4、第5、及第6配線板PL1、PL2、PL4、PL5、PL6的上方。第3配線板PL3係藉由設在套管361的內部的螺栓(未圖示)等，被安裝在第2切換元件的射極端子E2及第3切換元件Q3的集極端子C3。藉此，第3配線板PL3係與射極端子E2及集極端子C3作電性連接。

第3配線板PL3係朝電動車的行進方向X被拉出，但是以與第1、第4及第6配線板PL1、PL4、PL6的拉出方向為相反方向(以下亦稱為後進方向)被拉出。第3配線板PL3係在受熱板350的另一方端部，以相對受熱板350的表面呈大致垂直方向被折曲，且朝上方豎立。

如上所示，在本實施形態中，第1、第3、第4及第6配線板PL1、PL3、PL4、PL6係朝向電動車的行進方向(或後進方向)被拉出。藉此，對正極配線P(第1配線板PL1)、U相配線(第3配線板PL3)、中性點 配線C(第4配線板PL4)及負極配線N(第6配線板PL6)的連接變得較為容易。此外，第3配線板PL3係以與第1、第4及第6配線板PL1、PL4、PL6的拉出方向為相反方向被拉出。因此，可明確區分由轉換器30側輸入直流電力的正極配線P、中性點配線C及負極配線N、及對電動機11輸出交流電力的U相配線。藉此，切換部41的安裝及配線變得較為容易。

此外，第4配線板PL4係被配置在第1、第2、第5、第6配線板PL1、PL2、PL5、PL6的上方，第3配線板PL3係被配置在第4配線板PL4的上方。藉此，可一邊將第1~第6配線板PL1~PL6各自互相作電性絕緣，一邊進行對應第1~第4切換元件Q1~Q4、第1及第2箝位元件CD1、CD2的配置的配線。

在此，在本實施形態之電力轉換裝置中，如圖4所示，第1及第4切換元件Q1、Q4係以集極端子C1及射極端子E4以Y方向鄰接的方式作配置。因此，第1及第6配線板PL1、PL6均可在鄰接的狀態下朝X方向被拉出。此外，集極端子C1及射極端子E4係被配置在比其他端子更為接近受熱板350的X方向的一端部的位置。因此，第1及第6配線板PL1、PL6變短(變小)，且均可以低電感被連接在集極端子C1及射極端子E4。此外，第1及第6配線板PL1、PL6係可由X方向的一端部被輕易拉出。

第2及第3切換元件Q2、Q3係以射極端子 E2及集極端子C3以Y方向鄰接的方式作配置。因此，第3配線板PL3係可輕易連接在射極端子E2及集極端子C3。此外，射極端子E2及集極端子C3係被配置在比其他端子更為接近受熱板350的X方向的另一端部的位置。因此，第3配線板PL3變短(變小)，且可以低電感被連接在射極端子E2及集極端子C3。此外，第3配線板PL3係可由X方向的另一端部被輕易拉出。

第1及第2切換元件Q1、Q2係以射極端子E1及集極端子C2以X方向鄰接的方式作配置。此外，第1箝位元件CD1係以陰極端子K1以Y方向鄰接射極端子E1及集極端子C2的方式作配置。因此，第2配線板PL2係可輕易連接在射極端子E1、集極端子C2及陰極端子K1。此外，由於可縮小第2配線板PL2的尺寸，因此第2配線板PL2係可以低電感連接射極端子E1、集極端子C2及陰極端子K1。

第3及第4切換元件Q3、Q4係以射極端子E3及集極端子C4以X方向鄰接的方式作配置。此外，第2箝位元件CD2係以陽極端子A2以Y方向鄰接射極端子E3及集極端子C4的方式作配置。因此，第5配線板PL5係可輕易連接在射極端子E3、集極端子C4及陽極端子A2。此外，由於可縮小第5配線板PL5的尺寸，因此第5配線板PL5係可以低電感連接射極端子E3、集極端子C4及陽極端子A2。

第1箝位元件CD1的陽極端子A1與第2箝 位元件CD2的陰極端子K2係相分離，藉由尺寸較大的第4配線板PL4，由受熱板350的X方向的一端被拉出。

如上所示，藉由本實施形態，第1~第6配線板PL1~PL6係可以低電感被連接在切換元件Q1~Q4的端子及箝位元件CD1、CD2的端子。藉此，在切換動作中，可抑制過渡發生的突波(過衝)電壓。

例如，與以Si作為材料所形成的切換元件相比，以SiC等作為材料所形成的切換元件可高速切換。此時，切換元件形成為接通狀態時，電壓的上升快(dV/dt大)，因此突波(過衝)電壓會變高。因此，藉由在以SiC等作為材料所形成的切換元件適用藉由本實施形態所得之切換元件的配置及配線板的構成，被認為本實施形態的效果更明顯顯現。

以上說明本發明之幾個實施形態，惟該等實施形態係提示為例者，並非意圖限定發明範圍。該等實施形態係可以其他各種形態予以實施，可在未脫離發明要旨的範圍內進行各種省略、置換、變更。該等實施形態或其變形係與包含在發明之範圍或要旨同樣地，為包含在申請專利範圍所記載的發明及其均等範圍者。

41‧‧‧U相的切換部

350‧‧‧受熱板

A1、A2‧‧‧陽極端子

C‧‧‧中性點配線

C1、C2、C3、C4‧‧‧集極端子

CD1‧‧‧第1箝位元件

CD2‧‧‧第2箝位元件

E1、E2、E3、E4‧‧‧射極端子

K1、K2‧‧‧陰極端子

N‧‧‧負極配線

N1‧‧‧第1節點

N2‧‧‧第2節點

P‧‧‧正極配線

PL1~PL6‧‧‧第1~第6配線板

Q1~Q4‧‧‧第1~第4切換元件

Claims (9)

1. 一種電力轉換裝置，其係具備有：變流器或轉換器，生成供給至電動車之負荷的電力的電力轉換裝置，前述變流器或前述轉換器係具備有：被串聯連接在直流電力的正極配線與交流電力的第1相配線之間的第1切換元件及第2切換元件；被串聯連接在前述交流電力的前述第1相配線與前述直流電力的負極配線之間的第3切換元件及第4切換元件；被連接在前述第1切換元件與前述第2切換元件之間的第1節點與前述直流電力的中性點配線之間的第1箝位元件；及被連接在前述第3切換元件與前述第4切換元件之間的第2節點與前述中性點配線之間的第2箝位元件，前述第1至第4切換元件、前述第1箝位元件及前述第2箝位元件係被配置在支持板上，由前述支持板的上方觀看時，前述第1及第2切換元件係以前述電動車的行進方向相互鄰接，前述第3及第4切換元件係以前述行進方向相互鄰接而且分別以相對前述行進方向呈大致垂直方向鄰接前述第2及第1切換元件，前述第1及前述第2箝位元件係以前述大致垂直方向鄰接前述第1至第4切換元件的任一者。
2. 如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中，具備有： 與前述第1切換元件的一端子作電性連接，作為前述正極配線發揮功能的第1配線板；與前述第1切換元件的另一端子、前述第2切換元件的一端子及前述第1箝位元件的一端子作電性連接，作為前述第1節點發揮功能的第2配線板；與前述第2切換元件的另一端子、及前述第3切換元件的一端子作電性連接，作為前述第1相配線發揮功能的第3配線板；與前述第1箝位元件的另一端子及前述第2箝位元件的一端子作電性連接，作為前述中性點配線發揮功能的第4配線板；與前述第3切換元件的另一端子、前述第4切換元件的一端子及前述第2箝位元件的另一端子作電性連接，作為前述第2節點發揮功能的第5配線板；及與前述第4切換元件的另一端子作電性連接，作為前述負極配線發揮功能的第6配線板，前述第1至第6配線板係互相作電性絕緣。
3. 如申請專利範圍第2項之電力轉換裝置，其中，前述第1、第3、第4及第6配線板係朝向前述行進方向或與該行進方向為相反的後進方向被拉出。
4. 如申請專利範圍第2項之電力轉換裝置，其中，前述第1、第4及第6配線板係朝向同一方向被拉出，前述第3配線板係以與前述第1、第4及第6配線板的拉出方向為相反方向被拉出。
5. 如申請專利範圍第3項之電力轉換裝置，其中，前述第1、第4及第6配線板係朝向同一方向被拉出，前述第3配線板係以與前述第1、第4及第6配線板的拉出方向為相反方向被拉出。
6. 如申請專利範圍第2項之電力轉換裝置，其中，前述第3及第4配線板係被設在前述第1、第2、第5及第6配線板的上方。
7. 如申請專利範圍第2項至第6項中任一項之電力轉換裝置，其中，前述第3配線板係被設在前述第4配線板的上方。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項之電力轉換裝置，其中，前述第1箝位元件係以前述大致垂直方向鄰接前述第1及第2切換元件的側面，前述第2箝位元件係以前述大致垂直方向鄰接前述第3及第4切換元件的側面。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項之電力轉換裝置，其中，前述第1箝位元件的前述一端子係以前述大致垂直方向鄰接前述第1切換元件的前述另一端子或前述第2切換元件的前述一端子，前述第2箝位元件的前述另一端子係以前述大致垂直方向鄰接前述第3切換元件的前述另一端子或前述第4切換元件的前述一端子。