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公開番号2025039882
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2025007009,2024045313
出願日2025-01-17,2020-07-02
発明の名称電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人ITOH
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250313BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】上下のアームに相当する半導体スイッチで構成されるスイッチレグを複数並列接続する電力変換装置において、各半導体スイッチに流れる電流のアンバランスを抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る電力変換装置1は、平滑回路20と、インバータ回路40と、出力端子40Tとを備え、インバータ回路40は、交流出力端子410O同士を接続するU相並列接続用ブスバー41O1を含み、U相並列接続用ブスバー41O1は、複数のスイッチモジュール410に含まれる全てのアームのそれぞれを通過する、平滑回路20と複数のスイッチモジュール410のそれぞれからの全ての経路が合流する合流部との間の個別の経路は、それぞれの長さが略等しく、且つ、個別の経路ごとの経路全体に亘る電流密度が略等しくなるように構成される。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
平滑回路と、
複数の半導体スイッチを含む上下のアームが直列接続されるスイッチレグが、複数並列接続されると共に、複数の前記スイッチレグのそれぞれの前記上下のアームの接続点同士が接続される出力回路が複数相分並列接続されることにより構成されるブリッジ回路を含み、前記平滑回路から入力される直流電力に基づき、所定の交流電力を出力するインバータ回路と、
前記所定の交流電力を外部に出力する出力端子と、を備え、
前記インバータ回路は、複数の前記スイッチレグの正極側端子同士を接続する正極側直流ブスバーと、複数の前記スイッチレグの負極側端子同士を接続する負極側直流ブスバーと、複数の前記スイッチレグのそれぞれの前記上下のアームの接続点同士を接続する並列接続用ブスバーと、を含み、
前記正極側直流ブスバー及び前記負極側直流ブスバーは、絶縁層を介して積層されるラミネート構造を有し、
前記並列接続用ブスバーは、複数の前記スイッチレグに含まれる全ての前記アームのそれぞれを通過する、前記平滑回路と複数の前記スイッチレグのそれぞれからの全ての経路が合流する合流部との間の個別の経路は、それぞれの長さが略等しく、且つ、前記個別の経路ごとの経路全体に亘る電流密度が略等しくなるように構成される、
電力変換装置。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記並列接続用ブスバーは、前記個別の経路ごとの長さが共通する部分の電流密度が略等しくなるように構成されると共に、それ以外の部分の電流密度が、前記個別の経路ごとに、前記正極側直流ブスバー及び前記負極側直流ブスバーの電流密度と略等しくなるように構成される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記平滑回路及び前記インバータ回路は、一の軸方向に並べて配置され、
複数の前記スイッチレグは、前記一の軸方向に並べて配置され、
前記並列接続用ブスバーは、複数の前記スイッチレグのそれぞれの前記上下のアームの接続点から上下方向に延びるように設けられ、互いに略同じ長さ及び略同じ断面積を有する複数の脚部と、前記複数の脚部同士を前記一の軸方向に延びるように連結する連結部とを含み、
前記連結部は、前記一の軸方向で前記平滑回路より離れた端部で前記出力端子までの配線と接続されると共に、前記個別の経路ごとに、その電流密度が前記正極側直流ブスバー及び前記負極側直流ブスバーの電流密度と略等しくなるように構成される、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
複数の前記スイッチレグは、前記一の軸方向に並べられた２つのグループが、前記一の軸方向と垂直な他の軸方向に二列に並べて配置され、
前記連結部は、前記複数の脚部同士を前記一の軸方向及び前記他の軸方向に延びるように連結する、
請求項３に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、上下のアームに相当する半導体スイッチで構成されるスイッチレグを複数並列接続する電力変換装置において、各半導体スイッチに流れる電流を均一化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、各スイッチレグが幅方向に並べられると共に、各スイッチレグの上下のアームの間の接続点同士を並列接続する並列接続用ブスバーと、並列接続用ブスバーに接続される出力用ブスバーが設けられる。並列接続用ブスバーは、各スイッチレグが配置される幅方向の範囲を占め、且つ、各スイッチレグから長さ方向に延びるように設けられる。そして、出力用ブスバーは、並列接続用ブスバーの長さ方向の各スイッチレグと反対側の他端部において、並列接続用ブスバーと絶縁層を介して積層され且つ幅方向に延びるように設けられ、幅方向の一端部で並列接続用ブスバーと接続される。
【０００４】
これにより、特許文献１では、並列接続用ブスバーに流れる電流（即ち、各スイッチレグからの合流する電流或いは各スイッチレグに分岐する電流）と出力用ブスバーに流れる電流とが互いに逆向きとなり、それぞれにより発生する磁界が相殺されうる。そのため、各スイッチレグの電流が合流或いは分岐する際の並列接続用ブスバーの幅方向の電力経路のインダクタンスが低減され、各スイッチレグに流れる電流のアンバランスを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－０５５４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、出力用ブスバーの電流は、全てのスイッチレグの電流の合計に相当するのに対して、並列接続用ブスバーの他端部で幅方向に流れる電流は、一つのスイッチレグを通過した電流や一部のスイッチレグの電流の合計にしか過ぎない。そのため、出力用ブスバーにより発生する磁界が並列接続用ブスバーにより発生する磁界によって相殺されずに残ってしまう可能性がある。よって、この磁界が，並列接続用ブスバーを幅方向に流れる電流と鎖交することで、並列接続用ブスバーの幅方向の電流経路には、インダクタンスが生じ、各スイッチレグに流れる電流にアンバランスが生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑み、上下のアームに相当する半導体スイッチで構成されるスイッチレグを複数並列接続する電力変換装置において、各半導体スイッチに流れる電流のアンバランスを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
平滑回路と、
複数の半導体スイッチを含む上下のアームが直列接続されるスイッチレグが、複数並列接続されると共に、複数の前記スイッチレグのそれぞれの前記上下のアームの接続点同士が接続される出力回路が複数相分並列接続されることにより構成されるブリッジ回路を含み、前記平滑回路から入力される直流電力に基づき、所定の交流電力を出力するインバータ回路と、
前記所定の交流電力を外部に出力する出力端子と、を備え、
前記インバータ回路は、複数の前記スイッチレグの正極側端子同士を接続する正極側直流ブスバーと、複数の前記スイッチレグの負極側端子同士を接続する負極側直流ブスバーと、複数の前記スイッチレグのそれぞれの前記上下のアームの接続点同士を接続する並列接続用ブスバーと、を含み、
前記正極側直流ブスバー及び前記負極側直流ブスバーは、絶縁層を介して積層されるラミネート構造を有し、
前記並列接続用ブスバーは、複数の前記スイッチレグに含まれる全ての前記アームのそれぞれを通過する、前記平滑回路と複数の前記スイッチレグのそれぞれからの全ての経路が合流する合流部との間の個別の経路は、それぞれの長さが略等しく、且つ、前記個別の経路ごとの経路全体に亘る電流密度が略等しくなるように構成される、
電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上述の実施形態によれば、上下のアームに相当する半導体スイッチで構成されるスイッチレグを複数並列接続する電力変換装置において、各半導体スイッチに流れる電流のアンバランスを抑制することが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
第１実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
第１実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
ブスバーの配置構造の一例を説明する図である。
ブスバーの配置構造の一例を説明する図である。
ブスバーの配置構造の一例を説明する図である。
第２実施形態～第４実施形態に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
第２実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
第２実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
各スイッチモジュールに流れる電流の経路を説明する図である。
第３実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
第３実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
第４実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
第４実施形態に係る電力変換装置の一例を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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