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公開番号2024127542
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036757
出願日2023-03-09
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社TMEIC
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240912BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のスイッチングモジュール間における電流アンバランスの発生を抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】直列に接続された第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とを有する複数の第1スイッチングモジュールと、直列に接続された第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とを有する複数の第2スイッチングモジュールと、交流回路の一対の入出力端子の一方と電気的に接続される板状の第1導体と、所定の間隔を空けて第1導体の上に重ねて設けられ、一方の入出力端子と電気的に接続される板状の第2導体と、所定の間隔を空けて第2導体の上に重ねて設けられ、他方の入出力端子と電気的に接続される板状の第3導体と、所定の間隔を空けて第3導体の上に重ねて設けられ、他方の入出力端子と電気的に接続される板状の第4導体と、を備えた電力変換装置が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流回路及び交流回路に接続され、直流電力から交流電力への変換及び交流電力から直流電力への変換の少なくとも一方を行う電力変換装置であって、
直列に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを有する複数の第１スイッチングモジュールと、
直列に接続された第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とを有する複数の第２スイッチングモジュールと、
前記交流回路の一対の入出力端子の一方と電気的に接続される板状の第１導体と、
所定の間隔を空けて前記第１導体の上に重ねて設けられ、前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続される板状の第２導体と、
所定の間隔を空けて前記第２導体の上に重ねて設けられ、前記交流回路の前記一対の入出力端子の他方と電気的に接続される板状の第３導体と、
所定の間隔を空けて前記第３導体の上に重ねて設けられ、前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続される板状の第４導体と、
を備え、
前記複数の第１スイッチングモジュールは、前記第１導体、前記第２導体、前記第３導体、及び前記第４導体の積層体の側方に一列に並べて設けられ、
前記複数の第２スイッチングモジュールは、前記複数の第１スイッチングモジュールとは別に前記積層体の側方に一列に並べて設けられ、
前記複数の第１スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両端を介して前記直流回路と電気的に接続されるとともに、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の接続点を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続されることにより、互いに並列に接続され、
前記複数の第２スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の両端を介して前記直流回路と電気的に接続されるとともに、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の接続点を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続されることにより、互いに並列に接続され、
前記複数の第１スイッチングモジュール及び前記複数の第２スイッチングモジュールは、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び前記第４スイッチング素子によってフルブリッジ回路を構成し、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び前記第４スイッチング素子のスイッチングによって直流電力から交流電力への変換及び交流電力から直流電力への変換の少なくとも一方を行い、
前記複数の第１スイッチングモジュールのうちの列の両端に位置する２つの第１スイッチングモジュールは、前記第１導体と接続され、前記第１導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続され、
前記複数の第１スイッチングモジュールのうちの前記２つの第１スイッチングモジュールの間に位置する少なくとも１つの第１スイッチングモジュールは、前記第２導体と接続され、前記第２導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続され、
前記複数の第２スイッチングモジュールのうちの列の両端に位置する２つの第２スイッチングモジュールは、前記第４導体と接続され、前記第４導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続され、
前記複数の第２スイッチングモジュールのうちの前記２つの第２スイッチングモジュールの間に位置する少なくとも１つの第２スイッチングモジュールは、前記第３導体と接続され、前記第３導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続される電力変換装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記複数の第２スイッチングモジュールは、前記積層体の前記複数の第１スイッチングモジュールとは反対側の側方に配置される請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記複数の第１スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を収容する第１筐体と、前記直流回路の高電位側の端子と電気的に接続される第１直流端子と、前記直流回路の低電位側の端子と電気的に接続される第２直流端子と、前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続される第１交流端子と、を有し、
前記第１交流端子は、前記第１筐体の一端側に設けられ、
前記第１直流端子及び前記第２直流端子は、前記第１筐体の他端側に設けられ、
前記複数の第１スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第１交流端子の設けられた前記第１筐体の前記一端側を前記積層体側に向けて配置され、
前記複数の第２スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子を収容する第２筐体と、前記直流回路の高電位側の端子と電気的に接続される第３直流端子と、前記直流回路の低電位側の端子と電気的に接続される第４直流端子と、前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続される第２交流端子と、を有し、
前記第２交流端子は、前記第２筐体の一端側に設けられ、
前記第３直流端子及び前記第４直流端子は、前記第２筐体の他端側に設けられ、
前記複数の第２スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第２交流端子の設けられた前記第２筐体の前記一端側を前記積層体側に向けて配置される請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２導体は、前記複数の第１スイッチングモジュールの並ぶ方向の前記複数の第１スイッチングモジュールの列よりも外側の位置において前記第１導体と電気的に接続され、
前記第４導体は、前記複数の第２スイッチングモジュールの並ぶ方向の前記複数の第２スイッチングモジュールの列よりも外側の位置において前記第３導体と電気的に接続される請求項１記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
第１スイッチングモジュールと、第２スイッチングモジュールと、を備えた電力変換装置がある。第１スイッチングモジュールは、直列に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを有する。第２スイッチングモジュールは、直列に接続された第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とを有する。換言すれば、第１スイッチングモジュール及び第２スイッチングモジュールは、ハーフブリッジ回路を有する。電力変換装置は、第１スイッチングモジュール及び第２スイッチングモジュールにより、フルブリッジ回路を構成し、各スイッチング素子のスイッチングにより、直流電力から交流電力への変換及び交流電力から直流電力への変換の少なくとも一方を行う。
【０００３】
こうした電力変換装置において、複数の第１スイッチングモジュールと複数の第２スイッチングモジュールとを設け、複数の第１スイッチングモジュールを並列に接続するとともに、複数の第２スイッチングモジュールを並列に接続することが行われている。これにより、各スイッチング素子に必要となる電流や電圧の許容値の増加を抑制しつつ、大きな電力に対応することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、上記のように、並列に接続された複数の第１スイッチングモジュール及び並列に接続された複数の第２スイッチングモジュールを設け、各スイッチングモジュールを並べて配置する際に、各スイッチングモジュールの並べ方によっては、各スイッチングモジュールに流れる電流の大きさにアンバランスが生じてしまう場合がある。
【０００５】
例えば、電流のアンバランスが発生し、所定のスイッチングモジュールに電流が集中してしまうと、電流の集中したスイッチングモジュールの温度責務が増加してしまう。このため、スイッチングモジュールの冷却能力を高めたり、各スイッチングモジュールの並列接続数を増やしたりといった対策が必要となり、装置の大型化やコスト増などの要因となってしまう恐れがある。
【０００６】
このため、複数のスイッチングモジュールを並列に接続する電力変換装置においては、複数のスイッチングモジュール間における電流アンバランスの発生を抑制できるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１９－１３４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実施形態は、複数のスイッチングモジュール間における電流アンバランスの発生を抑制できる電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態によれば、直流回路及び交流回路に接続され、直流電力から交流電力への変換及び交流電力から直流電力への変換の少なくとも一方を行う電力変換装置であって、直列に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを有する複数の第１スイッチングモジュールと、直列に接続された第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とを有する複数の第２スイッチングモジュールと、前記交流回路の一対の入出力端子の一方と電気的に接続される板状の第１導体と、所定の間隔を空けて前記第１導体の上に重ねて設けられ、前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続される板状の第２導体と、所定の間隔を空けて前記第２導体の上に重ねて設けられ、前記交流回路の前記一対の入出力端子の他方と電気的に接続される板状の第３導体と、所定の間隔を空けて前記第３導体の上に重ねて設けられ、前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続される板状の第４導体と、を備え、前記複数の第１スイッチングモジュールは、前記第１導体、前記第２導体、前記第３導体、及び前記第４導体の積層体の側方に一列に並べて設けられ、前記複数の第２スイッチングモジュールは、前記複数の第１スイッチングモジュールとは別に前記積層体の側方に一列に並べて設けられ、前記複数の第１スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両端を介して前記直流回路と電気的に接続されるとともに、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の接続点を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続されることにより、互いに並列に接続され、前記複数の第２スイッチングモジュールのそれぞれは、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の両端を介して前記直流回路と電気的に接続されるとともに、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の接続点を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続されることにより、互いに並列に接続され、前記複数の第１スイッチングモジュール及び前記複数の第２スイッチングモジュールは、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び前記第４スイッチング素子によってフルブリッジ回路を構成し、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び前記第４スイッチング素子のスイッチングによって直流電力から交流電力への変換及び交流電力から直流電力への変換の少なくとも一方を行い、前記複数の第１スイッチングモジュールのうちの列の両端に位置する２つの第１スイッチングモジュールは、前記第１導体と接続され、前記第１導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続され、前記複数の第１スイッチングモジュールのうちの前記２つの第１スイッチングモジュールの間に位置する少なくとも１つの第１スイッチングモジュールは、前記第２導体と接続され、前記第２導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記一方と電気的に接続され、前記複数の第２スイッチングモジュールのうちの列の両端に位置する２つの第２スイッチングモジュールは、前記第４導体と接続され、前記第４導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続され、前記複数の第２スイッチングモジュールのうちの前記２つの第２スイッチングモジュールの間に位置する少なくとも１つの第２スイッチングモジュールは、前記第３導体と接続され、前記第３導体を介して前記交流回路の前記一対の入出力端子の前記他方と電気的に接続される電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本実施形態では、複数のスイッチングモジュール間における電流アンバランスの発生を抑制できる電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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