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公開番号2020171153
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2019071713
出願日20190404
発明の名称電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することが可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】この電力変換装置100では、平滑コンデンサ20とインバータ部30とからなるスタック40は、インバータ部30の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
交流電圧を整流する整流回路の出力側に接続される平滑コンデンサと、
複数の半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチング素子部を含み、前記半導体スイッチング素子のスイッチングにより、前記平滑コンデンサに平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
を備え、
前記平滑コンデンサと前記インバータ部とからなる回路ユニットは、前記インバータ部の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられている、電力変換装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記複数の回路ユニットは、各々、前記平滑コンデンサと前記半導体スイッチング素子部との間を接続するユニット内接続部を含み、
前記複数の回路ユニットの各々の前記ユニット内接続部は、互いに、前記平滑コンデンサと前記半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるように構成されている、請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記回路ユニットは、互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された第1回路ユニットおよび第2回路ユニットを含み、
前記第1回路ユニット内の構造および前記第2回路ユニット内の構造は、互いに、前記第1方向と直交するとともに前記第1回路ユニットと前記第2回路ユニットとの間の中央の中央面に対して略対称となるように構成されている、請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットの各々の前記平滑コンデンサは、前記平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面を含む略直方体形状を有し、
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットの各々の前記半導体スイッチング素子部は、前記端子配置面に交差する側面に沿うように配置されており、
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットは、前記第1回路ユニットの前記端子配置面と前記第2回路ユニットの前記端子配置面とが対向するように配置されている、請求項3に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記第1回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部と前記第2回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部とを接続するユニット間接続部をさらに備え、
前記第1回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部は、前記側面において、前記第1方向と直交する第2方向に並ぶように複数設けられており、
前記第2回路ユニットの前記半導体スイッチング素子部は、前記第1回路ユニットの前記複数の半導体スイッチング素子部の各々と対応するように、前記側面において、前記第1方向と直交する前記第2方向に並ぶように複数設けられている、請求項4に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記ユニット間接続部は、切り欠きおよび貫通穴の少なくともいずれか一方を含む、請求項5に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記ユニット間接続部は、前記第1方向に沿うとともに前記ユニット間接続部の前記第2方向における中央線に対して、略対称となる形状を有する、請求項5または6に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記ユニット間接続部は、前記第1回路ユニットの前記複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、前記第2方向に沿って延びるように設けられた第1部分と、前記第2回路ユニットの前記複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、前記第2方向に沿って延びるように設けられた第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とを接続するように、前記第1方向に延びるように前記第1部分および前記第2部分とは別体で設けられた第3部分と、を含む、請求項5〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、電力変換装置に関し、特に、平滑コンデンサとインバータ部とを備える電力変換装置に関する。
続きを表示(約 13,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、平滑コンデンサとインバータ部とを備える電力変換装置が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
上記特許文献1には、直流電源部(交流電源およびコンバータ部)と、平滑部(平滑コンデンサ)と、インバータ部と、出力部と、を備えた誘導加熱用電源装置(電力変換装置)が記載されている。上記特許文献1に記載の誘導加熱用電源装置では、直流電源部は、商用の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、平滑部は、直流電源部から出力される直流電力の脈流を平滑する。また、インバータ部は、平滑部による平滑後の直流電力を高周波の交流電力に逆変換する。また、出力部は、インバータ部によって変換された交流電力を加熱コイルに出力する。
【0004】
上記特許文献1に記載の誘導加熱用電源装置では、インバータ部は、2つのパワー半導体素子が直列に接続されたアームを複数有するブリッジ回路を2つ含む。そして、2つのブリッジ回路は、出力部側が加熱コイルに対して並列に接続されている。これにより、加熱コイルへの電力供給が2つのブリッジ回路に分散されている。すなわち、上記特許文献1に記載の誘導加熱用電源装置では、インバータ部は、ブリッジ回路の出力側において、互いに並列に接続されるように複数(2つ)設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2017−118693号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、上記特許文献1に記載のような従来の電力変換装置において、供給可能な電力を大容量化するために、互いに並列に接続されるインバータ部の並列数を増やして、供給する電流を増加させる方法が考えられる。しかしながら、電流を増加させた場合、並列したインバータ部の各々の電流が合流する部分において、電流を増加した分だけ導体を太くする必要があるので、装置が大型化する。また、抵抗(導体)において熱エネルギーとして失われる熱損失は、電流の大きさに依存するので、電流が増加した場合、送電経路におけるエネルギー損失(送電ロス)が大きくなる。このため、上記特許文献1に記載のような従来の電力変換装置において、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化したいという要望がある。
【0007】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、交流電圧を整流する整流回路の出力側に接続される平滑コンデンサと、複数の半導体スイッチング素子を有する半導体スイッチング素子部を含み、半導体スイッチング素子のスイッチングにより、平滑コンデンサに平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、を備え、平滑コンデンサとインバータ部とからなる回路ユニットは、インバータ部の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられている。
【0009】
この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、平滑コンデンサとインバータ部とからなる回路ユニットが、インバータ部の出力側において互いに直列に接続されるように複数設けられている。これにより、接続された複数のインバータ部全体の電圧が、直列に接続された複数のインバータ部の各々の電圧の合計となるので、インバータ部に流れる電流を増加させることなく、電力変換装置から出力される電圧を大きくする(高電圧化する)ことができる。そして、インバータ部に流れる電流を増加させないので、複数のインバータ部が並列に接続された場合のように導体を太くする(装置を大型化する)必要がない。また、抵抗(導体)において熱エネルギーとして失われる熱損失は、電圧の大きさには依存しないので、インバータ部全体の電圧が大きくなった場合でも、エネルギー損失(送電ロス)が大きくならない。これらの結果、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することができる。
【0010】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、複数の回路ユニットは、各々、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間を接続するユニット内接続部を含み、複数の回路ユニットの各々のユニット内接続部は、互いに、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるように構成されている。ここで、半導体スイッチング素子のスイッチングが行われるインバータ部では、スイッチング素子のON/OFFの際に、サージ電圧(瞬間的に定常状態を超えて発生する大波電圧)が発生する場合がある。また、直列に接続されたインバータ部の各々において、互いに大きさが異なるサージ電圧が発生した場合、直列に接続されたインバータ部同士の間で、意図しない循環電流が流れる場合がある。すなわち、直列に接続されたインバータ部の各々において、サージ電圧が互いに等しい場合と比較して、サージ電圧に起因する装置の破損や誤動作等の装置の不具合が発生する。なお、サージ電圧は、回路に流れる電流、および、回路におけるインダクタンスに依存している。そこで、上記のように構成することによって、複数の回路ユニットの間で、互いに、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるので、複数の回路ユニットの間で、サージ電圧の差異が大きくなるのを抑制することができる。その結果、直列に接続されたインバータ部の各々において、サージ電圧に起因する装置の不具合が発生するのを抑制することができる。
【0011】
この場合、好ましくは、回路ユニットは、互いに直列に接続されるとともに第1方向に並ぶように配置された第1回路ユニットおよび第2回路ユニットを含み、第1回路ユニット内の構造および第2回路ユニット内の構造は、互いに、第1方向と直交するとともに第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間の中央の中央面に対して略対称となるように構成されている。このように構成すれば、第1回路ユニットのユニット内接続部と、第2回路ユニットのユニット内接続部とが、互いに、略同一の形状となるので、第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間で、互いに、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスが略等しくなるような構成を容易に実現することができる。また、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々において、ユニット内接続部以外の部材も、略同一の形状となるので、直列に接続された第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間で、互いに流れる電流が、電気的にアンバランスになるのを抑制することができる。
【0012】
上記第1回路ユニットおよび第2回路ユニットが互いに第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間の中央の中央面に対して略対称となる構成において、好ましくは、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々の平滑コンデンサは、平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面を含む略直方体形状を有し、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々の半導体スイッチング素子部は、端子配置面に交差する側面に沿うように配置されており、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットは、第1回路ユニットの端子配置面と第2回路ユニットの端子配置面とが対向するように配置されている。このように構成すれば、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットが、第1回路ユニットの端子配置面と第2回路ユニットの端子配置面とが対向するように配置されるので、第1回路ユニットの端子配置面に配置される平滑コンデンサの端子に接続されるユニット内接続部と、第2回路ユニットの端子配置面に配置される平滑コンデンサの端子に接続されるユニット内接続部とを、比較的近くに配置することができる。したがって、たとえば、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスを低減するために、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々において、ユニット内接続部における平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間の距離を小さくした場合、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部と、第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部とを比較的近くに配置することができる。その場合、第1回路ユニットと第2回路ユニットとの間を接続する際の接続距離が大きくなるのを抑制することができるので、平滑コンデンサと半導体スイッチング素子部との間のインダクタンスを低減するとともに、ユニット間を接続する部材におけるインダクタンスも低減することができる。また、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットの各々において、半導体スイッチング素子部を、平滑コンデンサの端子が配置される端子配置面に交差する側面(端子配置面とは異なる面)に沿うように配置することによって、半導体スイッチング素子部が、平滑コンデンサの端子が配置される面(端子配置面)に沿って配置される場合と比較して、略直方体形状を有する平滑コンデンサの周囲の空間を、部材を配置するために効果的に用いることができる。
【0013】
この場合、好ましくは、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部と第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部とを接続するユニット間接続部をさらに備え、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部は、上記側面において、第1方向と直交する第2方向に並ぶように複数設けられており、第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部は、第1回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々と対応するように、上記側面において、第1方向と直交する第2方向に並ぶように複数設けられている。このように構成すれば、第1回路ユニットに設けられる複数の半導体スイッチング素子部と、第2回路ユニットに設けられる複数の半導体スイッチング素子部とが、互いに対応するように、ともに第2方向に並ぶように配置されるので、第1回路ユニットの半導体スイッチング素子部と第2回路ユニットの半導体スイッチング素子部とを接続するユニット間接続部の形状を簡素化することができる。
【0014】
上記ユニット間接続部を備える構成において、好ましくは、ユニット間接続部は、切り欠きおよび貫通穴の少なくともいずれか一方を含む。このように構成すれば、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々からの電流経路の長さの差異を小さくするように、切り欠きおよび貫通穴の少なくともいずれか一方によって、調整することができる。その結果、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々から流れる電流の電気的なアンバランスが大きくなるのを抑制することができる。
【0015】
上記ユニット間接続部を備える構成において、好ましくは、ユニット間接続部は、第1方向に沿うとともにユニット間接続部の第2方向における中央線に対して、略対称となる形状を有する。このように構成すれば、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々からの電流経路の長さが、中央線を中心として第2方向における一方側と他方側とで略等しくなるので、回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部の各々から流れる電流の電気的なアンバランスが大きくなるのを抑制することができる。
【0016】
上記ユニット間接続部を備える構成において、好ましくは、ユニット間接続部は、第1回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、第2方向に沿って延びるように設けられた第1部分と、第2回路ユニットの複数の半導体スイッチング素子部に対応する位置に、第2方向に沿って延びるように設けられた第2部分と、第1部分と第2部分とを接続するように、第1方向に延びるように第1部分および第2部分とは別体で設けられた第3部分と、を含む。このように構成すれば、第3部分が、第1回路ユニットに設けられる第1部分および第2回路ユニットに第2部分とは別体で設けられるので、第1部分および第2部分を、各々、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットに接続した各々のユニットとするとともに、第3部分を、ユニット同士を接続する接続部分として扱うことによって、装置の組み立てやメンテナンスの際の作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、上記のように、装置の大型化および送電ロスの増大を抑制しながら、供給可能な電力を大容量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
本発明の一実施形態による電力変換装置の回路図である。
本発明の一実施形態による電力変換装置の構造の概略を示した斜視図である。
本発明の一実施形態による電力変換装置のスタックの斜視図である。
本発明の一実施形態による電力変換装置のスタックの分解斜視図(1)である。
本発明の一実施形態による電力変換装置の断面図(側面図)である。
本発明の一実施形態による電力変換装置の分解斜視図(2)である。
本発明の一実施形態による電力変換装置のスタック間の配置を説明するための正面図である。
本発明の一実施形態による電力変換装置のスタック間の配置を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1〜図8を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。電力変換装置100は、誘導加熱により金属の溶解を行う溶解炉に用いられる誘導加熱装置200用の電力変換装置100である。電力変換装置100は、半導体スイッチング素子31を用いて、交流電源300から交流を生成するように構成されている。
【0021】
(電力変換装置の回路構成)
まず、図1を参照して、電力変換装置100の回路構成について説明する。
【0022】
図1に示すように、電力変換装置100は、複数の整流回路10(整流回路10a〜10d)と、複数の平滑コンデンサ20(平滑コンデンサ20a〜20d)と、複数のインバータ部30(インバータ部30a〜30d)と、を備えている。
【0023】
整流回路10は、交流電源300から入力される交流電圧を、直流電圧に変換する。整流回路10は、1つの交流電源300に対して複数(2つ)設けられている。すなわち、交流電源301(変圧器301)に対して、整流回路10aおよび整流回路10bが設けられている。また、交流電源302(変圧器302)に対して、整流回路10cおよび整流回路10dが設けられている。そして、整流回路10aのアノード側とカソード側とが、それぞれ、整流回路10cのアノード側とカソード側とに電気的に接続されている。また、整流回路10bのアノード側とカソード側とが、それぞれ、整流回路10dのアノード側とカソード側とに電気的に接続されている。
【0024】
平滑コンデンサ20は、交流電圧を整流する整流回路10の出力側に接続されている。平滑コンデンサ20は、整流回路10毎に設けられている。すなわち、整流回路10a、10b、10cおよび10dの出力側に、各々、平滑コンデンサ20a、20b、20cおよび20dが接続されている。そして、平滑コンデンサ20aの正極側と負極側とが、それぞれ、平滑コンデンサ20cの正極側と負極側とに電気的に接続されている。また、平滑コンデンサ20bの正極側と負極側とが、それぞれ、平滑コンデンサ20dの正極側と負極側とに電気的に接続されている。
【0025】
インバータ部30は、半導体スイッチング素子31のスイッチングにより、整流回路10に平滑された直流電圧を、交流電圧に変換する。そして、変換された交流電圧が、インバータ部30から、誘導加熱装置200の誘導加熱コイル210に出力される。また、インバータ部30は、整流回路10毎に設けられている。すなわち、整流回路10a、10b、10cおよび10dに対して、各々、インバータ部30a、30b、30cおよび30dが設けられている。
【0026】
インバータ部30は、複数の半導体スイッチング素子31を有する半導体モジュール32(半導体モジュール32aおよび半導体モジュール32b)を含む。半導体モジュール32aには、半導体スイッチング素子31aおよび半導体スイッチング素子31bが収容されている。半導体モジュール32bには、半導体スイッチング素子31cおよび半導体スイッチング素子31dが収容されている。なお、半導体モジュール32は、特許請求の範囲の「半導体スイッチング素子部」の一例である。
【0027】
そして、図1には図示しないが、半導体モジュール32aおよび半導体モジュール32bは、各々、複数の半導体モジュールが並列接続されており、たとえば、6並列分設けられている。また、半導体スイッチング素子31a〜31dにより、フルブリッジ回路が構成されている。また、インバータ部30a(インバータ部30c)の半導体スイッチング素子31aと半導体スイッチング素子31bとの接続点と、誘導加熱コイル210の一方端側とが電気的に接続されている。また、インバータ部30b(インバータ部30d)の半導体スイッチング素子31cと半導体スイッチング素子31dとの接続点と、誘導加熱コイル210の他方端側とが電気的に接続されている。
【0028】
なお、電力変換装置100では、平滑コンデンサ20とインバータ部30とによって、スタック(回路ユニット)40が構成されている。そして、スタック40は、複数(スタック40a〜40d)設けられている。なお、スタック40aおよびスタック40cは、特許請求の範囲の「第1回路ユニット」の一例である。また、スタック40bおよびスタック40dは、特許請求の範囲の「第2回路ユニット」の一例である。
【0029】
具体的には、平滑コンデンサ20aとインバータ部30aとによって、スタック40aが構成されている。また、平滑コンデンサ20bとインバータ部30bとによって、スタック40bが構成されている。また、平滑コンデンサ20cとインバータ部30cとによって、スタック40cが構成されている。また、平滑コンデンサ20dとインバータ部30dとによって、スタック40dが構成されている。
【0030】
ここで、本実施形態では、平滑コンデンサ20とインバータ部30とからなるスタック40は、インバータ部30の出力側において互いに直列に接続されている。詳細には、スタック40aのインバータ部30aの出力側と、スタック40bのインバータ部30bの出力側とが直列に電気的に接続されている。また、スタック40cのインバータ部30cの出力側と、スタック40dのインバータ部30dの出力側とが直列に電気的に接続されている。
【0031】
具体的には、インバータ部30aの半導体スイッチング素子31cおよび半導体スイッチング素子31dの接続点と、インバータ部30bの半導体スイッチング素子31aおよび半導体スイッチング素子31bの接続点とが電気的に接続されている。また、インバータ部30cの半導体スイッチング素子31cおよび半導体スイッチング素子31dの接続点と、インバータ部30dの半導体スイッチング素子31aおよび半導体スイッチング素子31bの接続点とが電気的に接続されている。
【0032】
(電力変換装置の構造の概略)
次に、図2を参照して、電力変換装置100の構造の概略について説明する。
【0033】
図2に示すように、電力変換装置100では、2つのスタック40(スタック40aおよびスタック40b)が、1つの筐体50において、上下方向(Z方向)に並ぶように配置されている。そして、スタック40aおよびスタック40bは、筐体50において、それぞれ、下側(Z2側)および上側(Z1側)に配置されている。なお、図2では図示しないが、スタック40cおよびスタック40dの配置構成は、スタック40aおよびスタック40bの配置構成と略同様である。
【0034】
以下の説明では、筐体50の上下方向、左右方向および前後方向を、それぞれ、Z方向、X方向およびY方向とする。また、上方向(上側)、下方向(下側)、左側、右側、前側および後側を、それぞれ、Z1方向(Z1側)、Z2方向(Z2側)、X1側、X2側、Y1側およびY2側とする。なお、Z方向およびY方向は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1方向」および「第2方向」の一例である。
【0035】
(スタックの構造)
次に、図3〜図6を参照して、スタック40の構造について説明する。なお、図3〜図6では、スタック40として、図2で示したスタック40aの配置(方向)を用いて説明する。
【0036】
図3および図4に示すように、平滑コンデンサ20は、略直方体形状を有するフィルムコンデンサからなる。そして、図4に示すように、平滑コンデンサ20は、平滑コンデンサ20の端子21が直線状に配置される端子配置面22を含む。端子配置面22は、平滑コンデンサ20のZ1側の面である。また、端子21は、正側端子21pと、負側端子21nと、を含む。正側端子21pと負側端子21nとは、端子配置面22上において、Y方向に沿って、交互に配置されている。
【0037】
半導体モジュール32は、正側端子32pと、負側端子32nと、出力端子32oと、を含む。正側端子32pと、負側端子32nと、出力端子32oとは、この順で、Z1側からZ2側に向かって配置されている。
【0038】
半導体モジュール32は、直線状に配置された端子21に対して線対称となる端子配置面22に交差する平滑コンデンサ20の側面23に沿うように配置されている。また、半導体モジュール32は、側面23において、Y方向に並ぶように複数設けられている。具体的には、複数の半導体モジュール32のうち、たとえば、6並列(6つ)の半導体モジュール32aが、平滑コンデンサ20のX2側の側面23aにY方向に沿って配置されている。また、図5に示すように、6並列(6つ)の半導体モジュール32bが、平滑コンデンサ20のX1側の側面23bにY方向に沿って配置されている。また、半導体モジュール32は、半導体モジュール32の表面(正側端子32pと負側端子32nと出力端子32oとが設けられる面)が、側面23に沿うように配置されている。
【0039】
また、図4に示すように、半導体モジュール32は、Z方向において、端子配置面22の近傍に配置されている。具体的には、半導体モジュール32は、Z方向におる半導体モジュール32の中央Cよりも、Z1側に配置されている。これにより、半導体モジュール32の正側端子32pと、平滑コンデンサ20の正側端子21pとの距離を比較的小さくすることができる。また、半導体モジュール32の負側端子32nと、平滑コンデンサ20の負側端子21nとの距離を比較的小さくすることができる。その結果、半導体モジュール32の正側端子32pと平滑コンデンサ20の正側端子21pとの間、および、半導体モジュール32の負側端子32nと平滑コンデンサ20の負側端子21nとの間を接続するバスバー60(後述する)の低インダクタンス化を図ることができる。
【0040】
また、図5に示すように、平滑コンデンサ20の端子21に対して、X2側の側面23aに配置される半導体モジュール32aの平滑コンデンサ20に対する高さ位置h1と、X1側の側面23bに配置される半導体モジュール32bの平滑コンデンサ20に対する高さ位置h2とが、略等しい。具体的には、半導体モジュール32aのZ1側の端部の高さ位置h1と、半導体モジュール32bのZ1側の端部の高さ位置h2とが、略等しい。また、6つの半導体モジュール32aの高さ位置h1が、互いに等しい。また、6つの半導体モジュール32bの高さ位置h2が、互いに等しい。
【0041】
また、図3に示すように、スタック40には、平滑コンデンサ20と半導体モジュール32との間を接続するバスバー60(正側バスバー61および負側バスバー62)が設けられている。正側バスバー61は、半導体モジュール32の正側端子32pと平滑コンデンサ20の正側端子21pとに電気的に接続されている。負側バスバー62は、半導体モジュール32の負側端子32nと平滑コンデンサ20の負側端子21nとに電気的に接続されている。なお、バスバー60は、特許請求の範囲の「ユニット内接続部」の一例である。
【0042】
ここで、電力変換装置100では、複数の半導体モジュール32は、複数の半導体モジュール32の各々と、平滑コンデンサ20との間のインピーダンス(各インピーダンス)が、略等しくなるように、端子配置面22に対してX2側の側面23aとX1側の側面23bとの両方に配置されている。
【0043】
具体的には、図5に示すように、平滑コンデンサ20の一方側(側面23a)に配置される半導体モジュール32aの正側端子32pと、平滑コンデンサ20の端子21との間の正側バスバー61上における距離L1(図5の一点鎖線により示される距離)は、平滑コンデンサ20の他方側(側面23b)に配置される半導体モジュール32bの正側端子32pと、平滑コンデンサ20の端子21との間の正側バスバー61上における距離L2と略等しい。また、半導体モジュール32aの負側端子32nと、平滑コンデンサ20の端子21との間の負側バスバー62上における距離L11は、半導体モジュール32bの負側端子32nと、平滑コンデンサ20の端子21との間の負側バスバー62上における距離L12と略等しい。これにより、複数の半導体モジュール32の各々と、平滑コンデンサ20との間のインピーダンス(各インピーダンス)を略等しくすることができるので、半導体モジュール32と平滑コンデンサ20との間に流れる電流の安定化を図ることができる。
【0044】
また、電力変換装置100では、図4に示すように、正側バスバー61および負側バスバー62は、各々、複数の半導体モジュール32に対して共通に設けられている。そして、図5に示すように、正側バスバー61および負側バスバー62は、各々、端子配置面22と、平滑コンデンサ20の両方の側面23aおよび側面23bの領域とを覆う略U字形状を有する。具体的には、平滑コンデンサ20に対して、正側バスバー61と、負側バスバー62とが、この順で積層されている。すなわち、略U字形状の負側バスバー62の内側に、略U字形状の正側バスバー61が配置されている。また、正側バスバー61と負側バスバー62とは、各々、1つの金属板が折り曲げられることにより形成されている。これにより、バスバー60が複数の金属板が接続されている場合と比較して、バスバー60の低インダクタンス化を図ることができる。
【0045】
また、図6に示すように、正側バスバー61と負側バスバー62との間には、絶縁紙70が配置されている。絶縁紙70は、複数が重ねられて設けられている。すなわち、バスバー60は、導電層と絶縁層とが重ね合わされた、ラミネート構造のバスバーである。
【0046】
また、図5に示すように、正側バスバー61は、X方向に沿って延びる第1部分61aと、第1部分61aのX方向の両端部から、Z2側に向かって延びる第2部分61bと、を含む。また、負側バスバー62は、X方向に沿って延びる第1部分62aと、第1部分62aのX方向の両端部から、Z2側に向かって延びる第2部分62bと、を含む。そして、正側バスバー61の第1部分61aのX方向に沿った長さL21は、負側バスバー62の第1部分62aのX方向に沿った長さL22よりも小さい。また、正側バスバー61の第2部分61bのZ方向に沿った長さL31は、負側バスバー62の第2部分62bのZ方向に沿った長さL32よりも小さい。
【0047】
正側バスバー61は、半導体モジュール32aの正側端子32pと半導体モジュール32bの正側端子32pとに接続される脚部61cを有する。また、負側バスバー62は、半導体モジュール32aの負側端子32nと半導体モジュール32bの負側端子32nとに接続される脚部62cを有する。正側バスバー61の脚部61cは、半導体モジュール32の正側端子32pにネジ71により接続されている。また、負側バスバー62の脚部62cは、半導体モジュール32の負側端子32nにネジ71により接続されている。また、脚部61cおよび脚部62cは、X方向に沿うように設けられている。また、正側バスバー61の脚部61cのX方向に沿った長さL41は、負側バスバー62の脚部62cのX方向に沿った長さL42よりも小さい。
【0048】
正側バスバー61の第1部分61aと、負側バスバー62の第1部分62aとの間のZ方向に沿った間隔D1は、比較的小さい。また、正側バスバー61の第2部分61bと、負側バスバー62の第2部分62bとの間のX方向に沿った間隔D2は、比較的小さい。一方、正側バスバー61の脚部61cと、負側バスバー62の脚部62cとの間のZ方向に沿った間隔D3は、比較的大きい。しかしながら、正側バスバー61の全領域のうち、負側バスバー62との間の間隔が比較的大きくなる部分が、脚部61cのみ(比較的小さい領域のみ)である。これにより、正側バスバー61と負側バスバー62とが、絶縁紙70を挟んで積層されることによる、バスバー60(正側バスバー61および負側バスバー62)の低インダクタンス化の効果に対する脚部61c(脚部62c)の影響は小さい。
【0049】
また、図6に示すように、正側バスバー61には、複数の孔部61dが設けられている。また、負側バスバー62には、複数の孔部62dが設けられている。また、絶縁紙70には、複数の孔部70aが設けられている。そして、Z1側から、負側バスバー62の孔部62dと絶縁紙70の孔部70aと正側バスバー61とを介して、ネジ71が平滑コンデンサ20の正側端子21pに螺合される。これにより、正側バスバー61が平滑コンデンサ20の正側端子21pに接続される。また、Z1側から、負側バスバー62と絶縁紙70の孔部70aと正側バスバー61の孔部61dとを介して、ネジ71が平滑コンデンサ20の負側端子21nに螺合される。これにより、負側バスバー62が平滑コンデンサ20の負側端子21nに接続される。
【0050】
(複数のスタック間の構成)
次に、図7および図8を参照して、電力変換装置100の複数のスタック40間の構成について説明する。
(【0051】以降は省略されています)

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