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CN112119581B - 电力转换装置 - Google Patents

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CN112119581B
CN112119581B CN201880093124.5A CN201880093124A CN112119581B CN 112119581 B CN112119581 B CN 112119581B CN 201880093124 A CN201880093124 A CN 201880093124A CN 112119581 B CN112119581 B CN 112119581B
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rising
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Abstract

实施方式的电力转换装置具备第一至第四开关模块、第一及第二钳位二极管、以及第一及第二总线。所述第一总线具有第一主部、以及设于所述第一主部的第一立起部。所述第一主部将所述第一开关模块与所述第二开关模块电连接,并且电连接有所述第一钳位二极管。所述第二总线具有第二主部、以及设于所述第二主部的第二立起部。所述第二主部将所述第三开关模块与所述第四开关模块电连接,并且电连接有所述第二钳位二极管。所述第二立起部与所述第一立起部相对。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明的实施方式涉及电力转换装置。
背景技术
作为电力转换装置的一种,已知有中性点钳位型的电力转换装置。中性点钳位型的电力转换装置例如包括彼此以串联的方式电连接的四个开关元件、分别与这些四个开关元件以反并联的方式连接的四个续流二极管、以及两个钳位二极管。
然而,电力转换装置被期待大容量化。但是,若谋求电力转换装置的大容量化,则由于通电电流的增大、布线电感的增大等,有时开关时的浪涌电压增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-158450号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于,提供一种能够实现浪涌电压的降低的电力转换装置。
用来解决课题的手段
实施方式的电力转换装置为中性点钳位型的电力转换装置,具备第一开关模块至第四开关模块、第一钳位二极管、第二钳位二极管、第一总线、以及第二总线。所述第一开关模块至第四开关模块从正极朝向负极按第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块以及第四开关模块的顺序彼此以串联的方式电连接。所述第一开关模块至第四开关模块分别具有开关元件、收容有所述开关元件的封装、与所述开关元件的集电极电连接并在所述封装的外部露出的第一端子、以及与所述开关元件的发射极电连接且在所述封装的外部露出的第二端子。所述第二开关模块的封装与所述第三开关模块的封装彼此相邻地配置。所述第一钳位二极管的阳极与所述电力转换装置的中性点电连接。所述第二钳位二极管的阴极与所述电力转换装置的中性点电连接。所述第一总线具有第一主部和第一立起部。所述第一主部将所述第一开关模块的所述第二端子与所述第二开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第一钳位二极管的阴极。所述第一立起部设于所述第一主部的端部并相对于所述第一主部立起。所述第二总线具有第二主部和第二立起部。所述第二主部将所述第三开关模块的所述第二端子与所述第四开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第二钳位二极管的阳极。所述第二立起部设于所述第二主部的端部并相对于所述第二主部立起,与所述第一总线的第一立起部相对。
附图说明
图1是表示实施方式的驱动装置的一个例子的图。
图2是表示实施方式的单相单体单元(cell unit)的图。
图3是表示实施方式的电力转换单元的一部分构成的立体图。
图4是表示实施方式的电力转换单元的立体图。
图5是表示从图4所示的电力转换单元卸下了中性点总线的状态的立体图。
图6是表示实施方式的电力转换单元所含的构成要素的电连接关系的图。
图7是表示实施方式的连接总线以及模块的立体图。
图8是沿着图7所示的构成要素的F8-F8线的剖面图。
图9是沿着图8所示的构成要素的F9-F9线的剖面图。
图10是表示实施方式的第三开关元件的关断过程的电流的流动的图。
图11是表示有助于实施方式的开关元件的关断时产生的浪涌电压的布线环路的图。
图12是表示与实施方式的开关元件的关断浪涌电压相关的实验结果的一个例子的图。
图13是表示与实施方式的立起部的立起量和开关元件的关断浪涌电压的关系相关的实验结果的一个例子的图。
图14是表示实施方式的第一变形例的连接总线以及开关模块的剖面图。
图15是表示实施方式的第二变形例的连接总线以及开关模块的剖面图。
图16是表示实施方式的第三变形例的连接总线以及开关模块的剖面图。
图17是表示实施方式的第四变形例的连接总线以及开关模块的剖面图。
图18是表示实施方式的第五变形例的连接总线以及开关模块的剖面图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式的电力转换装置进行说明。另外,在以下的说明中,对具有相同或者类似的功能的构成标注相同的附图标记。而且,有时省略这些构成的重复说明。此外,以下所参照的附图,为了方便说明,有时省略控制用的栅极布线以及栅极端子等的图示。
这里,先定义“正极P”、“负极N”以及“中性点C”。“正极P”是指,在电力转换装置正在动作的情况下成为正电位的部位。“负极N”是指,在电力转换装置正在动作的情况下成为负电位的部位。“中性点C”是指,在电力转换装置正在动作的情况下,在中性点钳位型的电力转换装置中成为正极P与负极N之间的中间的电位(中性点电位)的部位。
以下,参照图1至图13,对实施方式的驱动装置(电动机驱动装置)1进行说明。驱动装置1是“电力转换装置”的一个例子。另外,“电力转换装置”并不限定于驱动装置1那样的包括转换器以及逆变器这两方的装置,例如也可以是仅具有转换器或者逆变器中的某一方的功能的装置。
驱动装置1例如将从三相的交流电源PS供给的交流电力转换为所希望的频率·电压的交流电力并供给至负载L。负载L例如是电动机,但并不限定于此。在本实施方式中,对驱动装置1具备多个单相单体单元6的例子进行说明。另外,驱动装置1也可以代替多个单相单体单元6而具备三相转换器以及三相逆变器。
<1.电构成>
<1.1整体构成>
首先,对驱动装置1的电气的整体构成进行说明。图1是表示驱动装置1的一个例子的图。驱动装置1例如具备输入变压器5、多个单相单体单元6、以及控制装置7。
输入变压器5是初级侧为三相星形接线、次级侧为相互绝缘的三相开口三角形(open-delta)接线的三组构成。从交流电源PS向输入变压器5供给三相的交流电力。输入变压器5将输入的交流电力变压为所希望的电压,并将变压后的交流电力分别供给至多个单相单体单元6。
多个单相单体单元6将从输入变压器5的次级绕组供给的单相的交流电力转换为直流电力,并将转换后的直流电力转换为所希望的频率·电压的交流电力而输出。在本实施方式中,多个单相单体单元6包括三台第一相的单相单体单元6A(U1、U2、U3),三台第二相的单相单体单元6B(V1、V2、V3)以及三台第三相的单相单体单元6C(W1、W2、W3)。
各单相单体单元6是相同的电路构成。
输入变压器5的次级侧第一组的第一相与单相单体单元U1的输入连接。输入变压器5的次级侧第一组的第二相与单相单体单元V1的输入连接。输入变压器5的次级侧第一组的第三相与单相单体单元W1的输入连接。
输入变压器5的次级侧第二组的第一相与单相单体单元U2的输入连接。输入变压器5的次级侧第二组的第二相与单相单体单元V2的输入连接。输入变压器5的次级侧第二组的第三相与单相单体单元W2的输入连接。
输入变压器5的次级侧第三组的第一相与单相单体单元U3的输入连接。输入变压器5的次级侧第三组的第二相与单相单体单元V3的输入连接。输入变压器5的次级侧第三组的第三相与单相单体单元W3的输入连接。
三台第一相的单相单体单元U1、U2、U3的输出按该顺序以串联的方式连接。三台第二相的单相单体单元V1、V2、V3以及三台第三相的单相单体单元W1、W2、W3也同样地以串联的方式连接。
未与单相单体单元U2连接的一侧的单相单体单元U1的输出、未与单相单体单元V2连接的一侧的单相单体单元V1的输出、以及未与单相单体单元W2连接的一侧的单相单体单元W1的输出相互连接而构成了负载电路的三相交流的中性点。
未与单相单体单元U2连接的一侧的单相单体单元U3的输出与负载L的第一相连接。未与单相单体单元V2连接的一侧的单相单体单元V3的输出与负载L的第二相连接。未与单相单体单元W2连接的一侧的单相单体单元W3的输出与负载L的第三相连接。
控制装置7控制多个单相单体单元6。例如,控制装置7基于表示由未图示的电压检测器检测出的交流电力的相电压的信息,发送用于控制各单相单体单元6所含的开关元件的信号,从而控制各单相单体单元6。
通过这样的构成,驱动装置1能够将从三相的交流电源PS供给的交流电力转换为所希望的频率且所希望的电压的三相的交流电力并供给至负载L。
<1.2单相单体单元>
<1.2.1单相单体单元的整体构成>
接下来,对单相单体单元6进行说明。这里,单相单体单元6A、单相单体单元6B、以及单相单体单元6C除了交流电力的相不同之外,彼此大致相同。因此,以下,代表这些对第一相的单相单体单元6A进行说明。
图2是表示单相单体单元6A的图。单相单体单元6A例如包括两个电力转换单元PUA、PUB、以及电容器单元CU。
<1.2.2电力转换单元>
单相单体单元6A通过电力转换单元PUA与电力转换单元PUB,构成具有能够进行三电平以上的电压输出的支路(leg)的全桥的单相逆变器与转换器。电力转换单元PUA与电力转换单元PUB除了交流的相不同之外彼此大致相同。因此,以下,代表这些,对电力转换单元PUA代表性地进行说明。电力转换单元PUA例如包括初级侧端子11、转换器12、逆变器13、以及次级侧端子14。以下,先对初级侧端子11以及次级侧端子14进行说明,接着对转换器12以及逆变器13进行说明。
初级侧端子11经由输入变压器5而与交流电源PS电连接。
次级侧端子14与负载L或者其他单相单体单元6连接,输出转换后的电力。
转换器12例如是中性点钳位型(NPC:Neutral Point Clamped)型的三电平转换器。转换器12具有支路La而将交流电力转换为直流电力。支路La包括第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a、第一至第四续流二极管DF1a、DF2a、DF3a、DF4a、以及第一及第二钳位二极管DC1a、DC2a。
第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a的各个例如是具有自消弧能力的晶体管型的开关元件。第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a的各个例如是双极晶体管型的开关元件。在本实施方式中,第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a的各个是绝缘栅双极晶体管(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)。但是,第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a的各个并不限定于上述例子。
第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a从正极P朝向负极N按该顺序彼此以串联的方式电连接。在本实施方式中,第一开关元件SW1a的集电极与正极P电连接。第二开关元件SW2a的集电极与第一开关元件SW1a的发射极电连接。第三开关元件SW3a的集电极与第二开关元件SW2a的发射极电连接。第四开关元件SW4a的集电极与第三开关元件SW3a的发射极电连接。第四开关元件SW4a的发射极与负极N电连接。
在本实施方式中,初级侧端子11与将第二开关元件SW2a的发射极和第三开关元件SW3a的集电极电连接的连接部电连接。
第一续流二极管DF1a与第一开关元件SW1a以反并联的方式电连接。第二续流二极管DF2a与第二开关元件SW2a以反并联的方式电连接。第三续流二极管DF3a与第三开关元件SW3a以反并联的方式电连接。第四续流二极管DF4a与第四开关元件SW4a以反并联的方式电连接。“以反并联的方式连接”是指,将开关元件与续流二极管以并联的方式电连接,并且在开关元件中电流沿正向流动的方向与在续流二极管中电流沿正向流动的方向为相反方向。
第一钳位二极管DC1a的阳极与中性点C电连接。第一钳位二极管DC1a的阴极与将第一开关元件SW1a的发射极和第二开关元件SW2a的集电极电连接的连接部电连接。第二钳位二极管DC2a的阴极与中性点C电连接。第二钳位二极管DC2a的阳极与将第三开关元件SW3a的发射极和第四开关元件SW4a的集电极电连接的连接部电连接。
这里,先对驱动装置1的物理构成之中与转换器12的支路La相关的部分进行说明。转换器12作为支路La的构成,包括第一开关模块Q1a、第二开关模块Q2a、第三开关模块Q3a、第四开关模块Q4a、以及钳位二极管模块DCMa。
第一开关模块Q1a是内置有第一开关元件SW1a和第一续流二极管DF1a的半导体模块(模块型半导体)。第二开关模块Q2a是内置有第二开关元件SW2a和第二续流二极管DF2a的半导体模块。第三开关模块Q3a是内置有第三开关元件SW3a和第三续流二极管DF3a的半导体模块。第四开关模块Q4a是内置有第四开关元件SW4a和第四续流二极管DF4a的半导体模块。钳位二极管模块DCMa是内置有第一及第二钳位二极管DC1a、DC2a的半导体模块。
接下来,对逆变器13进行说明。逆变器13例如是NPC型的三电平逆变器。逆变器13具有支路Lb,将由转换器12转换的直流电力转换为交流电力。支路Lb包括第一至第四开关元件SW1b、SW2b、SW3b、SW4b、第一至第四续流二极管DF1b、DF2b、DF3b、DF4b、以及第一及第二钳位二极管DC1b、DC2b。另外,逆变器13作为物理构成,例如包括第一开关模块Q1b、第二开关模块Q2b、第三开关模块Q3b、第四开关模块Q4b、以及钳位二极管模块DCMb。这里,逆变器13的支路Lb的构成以及功能与转换器12的支路La的构成以及功能大致相同。因此,与支路Lb相关的说明,只要在与支路La相关的上述说明中,将各部件的附图标记的后缀“a”替换为后缀“b”即可。
<1.2.3电容器单元>
电容器单元CU包括多个第一电容器C1(在图2中,仅示出一个)和多个第二电容器C2(在图2中,仅示出一个)。第一电容器C1在转换器12与逆变器13之间电连接于正极P和中性点C之间。第二电容器C2在转换器12与逆变器13之间电连接于负极N和中性点C之间。电容器C1、C2例如使通过转换器12从交流电力转换的直流电力的电压平滑。
<2.物理构成>
接下来,对驱动装置1的物理构成进行说明。图3是表示电力转换单元PUA的一部分构成的立体图。另外,关于电力转换单元PUB,由于是与电力转换单元PUA大致对称的结构或者大致相同的结构,因此省略记载。这里,定义+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向、+Z方向以及-Z方向。+X方向、-X方向、+Y方向以及-Y方向是沿着后述的散热器80A的第一面81a的方向。+X方向是从散热器80A的第一端部80a朝向第二端部80b方向。-X方向是与+X方向相反的方向。在不区分+X方向与-X方向的情况下,仅称作“X方向”。+Y方向以及-Y方向是与X方向不同的(例如,大致正交的)方向。+Y方向是相对于逆变器13转换器12所在的方向。-Y方向是与+Y方向相反的方向。在不区分+Y方向与-Y方向的情况下,仅称作“Y方向”。+Z方向以及-Z方向是与X方向以及Y方向不同的(例如,大致正交的)方向。+Z方向是从散热器80A朝向转换器12以及逆变器13的方向。―Z方向是与+Z方向相反的方向。在不区分+Z方向与-Z方向的情况下,仅称作“Z方向”。在本实施方式中,Y方向是“第一方向”的一个例子。Z方向是“第二方向”的一个例子。X方向是“第三方向”的一个例子。
如图3所示,电力转换单元PUA例如包括转换器12以及逆变器13、多个总线71、72、73、74、75、76、77、78、79、80(参照图4、图5)、以及散热器80A。这里,为了方便说明,先对散热器80A进行说明。
散热器80A具有基座81和多个翅片82。基座81形成为沿着X方向以及Y方向的板状。基座81具有朝向+Z方向的第一面81a、以及位于与第一面81a相反的一侧的第二面81b。在第一面81a上,安装有第一开关模块Q1a、Q1b、第二开关模块Q2a、Q2b、第三开关模块Q3a、Q3b、第四开关模块Q4a、Q4b、以及钳位二极管模块DCMa、DCMb。这些模块组产生的热量的至少一部分(例如,大部分)传递到散热器80A。多个翅片82从基座81向-Z方向突出。
接下来,对转换器12的各构成进行详细说明。另外,省略各模块的栅极端子的说明。第一开关模块Q1a具有收容有第一开关元件SW1a与第一续流二极管DF1a的封装(外廓部件)61。在封装61的表面设有在封装61的外部露出的第一端子61a以及第二端子61b。第一开关元件SW1a的集电极以及第一续流二极管DF1a的阴极在封装61的内部与第一端子61a电连接。第一开关元件SW1a的发射极以及第一续流二极管DF1a的阳极在封装61的内部与第二端子61b电连接。两个端子61a、61b以端子61b、端子61a的顺序沿+X方向排列。
第二开关模块Q2a具有收容有第二开关元件SW2a与第二续流二极管DF2a的封装62。在封装62的表面设有在封装62的外部露出的第一端子62a以及第二端子62b。第二开关元件SW2a的集电极以及第二续流二极管DF2a的阴极在封装62的内部与第一端子62a电连接。第二开关元件SW2a的发射极以及第二续流二极管DF2a的阳极在封装62的内部与第二端子62b电连接。两个端子62a、62b以端子62b、端子62a的顺序沿+X方向排列。第二开关模块Q2a相对于第一开关模块Q1a位于-X方向侧。
第三开关模块Q3a具有收容有第三开关元件SW3a与第三续流二极管DF3a的封装63。在封装63的表面设有在封装63的外部露出的第一端子63a与第二端子63b。第三开关元件SW3a的集电极以及第三续流二极管DF3a的阴极在封装63的内部与第一端子63a电连接。第三开关元件SW3a的发射极以及第三续流二极管DF3a的阳极在封装63的内部与第二端子63b电连接。两个端子63a、63b以端子63a、端子63b的顺序沿+X方向排列。在本实施方式中,第三开关模块Q3a相对于第二开关模块Q2a位于+Y方向侧。第二开关模块Q2a的封装62与第三开关模块Q3a的封装63在Y方向上彼此相邻地配置。第三开关模块Q3a相对于第四开关模块Q4a位于-X方向侧。
第四开关模块Q4a具有收容有第四开关元件SW4a与第四续流二极管DF4a的封装64。在封装64的表面设有在封装64的外部露出的第一端子64a与第二端子64b。第四开关元件SW4a的集电极以及第四续流二极管DF4a的阴极在封装64的内部与第一端子64a电连接。第四开关元件SW4a的发射极以及第四续流二极管DF4a的阳极在封装64的内部与第二端子64b电连接。两个端子64a、64b以端子64a、端子64b的顺序沿+X方向排列。
钳位二极管模块DCMa具有收容有第一及第二钳位二极管DC1a、DC2a的封装65。在封装65的表面设有在封装65的外部露出的第一端子65a、第二端子65b、以及第三端子65c。第一钳位二极管DC1a的阴极在封装65的内部与第一端子65a电连接。第二钳位二极管DC2a的阳极在封装65的内部与第二端子65b电连接。第一钳位二极管DC1a的阳极和第二钳位二极管DC2a的阴极在封装65的内部与第三端子65c电连接。三个端子65a、65b、65c以端子65a、端子65c、端子65b的顺序沿+Y方向排列。
钳位二极管模块DCMa在X方向上,配置于第二开关模块Q2a以及第三开关模块Q3a的对与第一开关模块Q1a以及第四开关模块Q4a的对之间。
接下来,对逆变器13进行说明。逆变器13以与转换器12大致相同的配置布局来配置。与逆变器13相关的说明,只要在与转换器12相关的本说明书的说明中,将各部件的附图标记的后缀“a”替换为后缀“b”即可。
接下来,对电力转换单元PUA所含的总线71、72、73、74、75、76、77、78、79、80进行说明。图4是表示电力转换单元PUA的立体图。图5是表示从由图4所示的电力转换单元PUA卸下了中性点总线77的状态的立体图。在图4以及图5中,相对于图3所示的构成安装有支承底座32。另外,关于图5中的箭头A1、A2之后进行叙述。
电力转换单元PUA包括中继总线71、第一端子总线72、第一连接总线73、第二连接总线74、正极总线75、负极总线76、中性点总线77、第三连接总线78、第四连接总线79、以及第二端子总线80。
中继总线71与输入变压器5电连接。
第一端子总线72与中继总线71连接。第一端子总线72与第二开关模块Q2a的第二端子62b、以及第三开关模块Q3a的第一端子63a连接。
第一连接总线73与第一开关模块Q1a的第二端子61b、第二开关模块Q2a的第一端子62a、以及钳位二极管模块DCMa的第一端子65a连接,并将这些端子61b、62a、65a电连接。另外,关于安装于第一连接总线73以及第一连接总线73的第一绝缘部件84之后进行详细叙述。
第二连接总线74与第三开关模块Q3a的第二端子63b、第四开关模块Q4a的第一端子64a、以及钳位二极管模块DCMa的第二端子65b连接,并将这些端子63b、64a、65b电连接。另外,关于安装于第二连接总线74以及第二连接总线74的第二绝缘部件85,之后进行详细叙述。
正极总线75具有正极主体部75a和正极连结部75b。正极主体部75a形成为沿着X方向以及Y方向的板状(参照图5)。正极主体部75a与转换器12的第一开关模块Q1a的第一端子61a、以及逆变器13的第一开关模块Q1b的第一端子61a连接,并将这些端子61a、61a电连接。正极连结部75b与电连接有第一电容器C1(参照图2)的正极P电连接。
负极总线76具有负极主体部76a和负极连结部76b。负极主体部76a形成为沿着X方向以及Y方向的板状(参照图5)。负极主体部76a与转换器12的第四开关模块Q4a的第二端子64b、以及逆变器13的第四开关模块Q4b的第二端子64b连接,并将这些端子64b、64b电连接。负极连结部76b与电连接有第二电容器C2(参照图2)的负极N电连接。
中性点总线77具有中性点主体部77a和中性点连结部77b。中性点主体部77a形成为沿着X方向以及Y方向的板状。中性点主体部77a相对于正极主体部75a、负极主体部76a、以及连接总线73、74、78、79配置于+Z方向侧,在与正极主体部75a、负极主体部76a、以及连接总线73、74、78、79之间隔开用于确保绝缘距离的间隙,与正极主体部75a、负极主体部76a、以及连接总线73、74、78、79在Z方向上重叠。但是,正极主体部75a、负极主体部76a以及连接总线73、74、78、79与中性点主体部77a之间并不局限于空间绝缘,也可以是势垒绝缘。中性点主体部77a与转换器12的钳位二极管模块DCMa的第三端子65c、以及逆变器13的钳位二极管模块DCMb的第三端子65c电连接,并将这些端子65c、65c电连接。中性点主体部77a例如经由导电性隔件161而与端子65c、65c电连接。另外,中性点主体部77a与端子65c、65c的连接结构并不限定于使用导电性隔件161的结构,也可以通过冲压加工将相当于导电性隔件161的弯曲部设于中性点主体部77a。中性点连结部77b与电连接有第一以及第二电容器C1、C2(参照图2)的中性点C电连接。
第三连接总线78与第一开关模块Q1b的第二端子61b、第二开关模块Q2b的第一端子62a、以及钳位二极管模块DCMb的第一端子65a连接,并将这些端子61b、62a、65a电连接。第三连接总线78具有与第一连接总线73大致相同的形状以及功能。因此,省略重复的说明。
第四连接总线79与第三开关模块Q3b的第二端子63b、第四开关模块Q4b的第一端子64a、以及钳位二极管模块DCMb的第二端子65b连接,并将这些端子63b、64a、65b电连接。第四连接总线79具有与第二连接总线74大致相同的形状以及功能。因此,省略重复的说明。
第二端子总线80与第二开关模块Q2b的第二端子62b、以及第三开关模块Q3b的第一端子63a连接。第二端子总线80与负载L电连接。
图6是表示电力转换单元PUA所含的构成要素的电连接关系的图。另外,关于图6所示的电连接关系,在与总线71、72、73、74、75、76、77、78、79、80相关的说明中如上所述,因此省略此处重复的说明。另外,在以下的说明中,为了方便说明,有时将开关模块Q1a、Q2a、Q3a、Q4a以及钳位二极管模块DCMa分别称作开关模块Q1、Q2、Q3、Q4以及钳位二极管模块DCM。另外,有时将钳位二极管DC1a、DC2a分别称作钳位二极管DC1、DC2。
接下来,对本实施方式的第一连接总线73以及第二连接总线74进行详细说明。图7是表示连接总线73、74以及模块Q1、Q2、Q3、Q4、DCM的立体图。另外,在图7中,省略了安装于连接总线73、74的绝缘部件84、85的图示。
首先,对第一连接总线73进行说明。第一连接总线73是“第一总线”的一个例子。第一连接总线73例如具有第一主部73a和第一立起部73b。
第一主部73a形成为沿着X方向以及Y方向的板状。第一主部73a在X方向上,从第二开关模块Q2通过与钳位二极管模块DCM重叠的区域而延伸至第一开关模块Q1。详细来说,第一主部73a具有第一部分73aa、第二部分73ab、以及第三部分73ac。第一部分73aa位于第一主部73a的X方向的一端部,与第二开关模块Q2的封装62在Z方向上重叠。第二部分73ab位于第一主部73a的X方向的另一端部,与第一开关模块Q1的封装61在Z方向上重叠。第三部分73ac在X方向上位于第一部分73aa与第二部分73ab之间,与钳位二极管模块DCM的封装65在Z方向上重叠。
第一主部73a与第一开关模块Q1的第二端子61b、第二开关模块Q2的第一端子62a、以及钳位二极管模块DCM的第一端子65a连接,并将这些端子61b、62a、65a电连接。在本实施方式中,第一主部73a在Y方向上具有相对较大的宽度。由此,例如可提高第一连接总线73的连续的最大允许电流容量,并且可实现低电感化。
这里,第二开关模块Q2的封装62具有面向第三开关模块Q3的缘部e1。缘部e1是“第一缘部”的一个例子。缘部e1是在第二开关模块Q2之中位于最靠+Y方向侧的部分。而且,第一主部73a的第一部分73aa具有延伸至比第二开关模块Q2的缘部e1靠第三开关模块Q3的附近的延长部(伸出部)73e。另外,“第一部分73aa具有延伸至比第二开关模块Q2的缘部e1靠第三开关模块Q3的附近的延长部73e”是指,第一部分73aa的一部分超过第二开关模块Q2的缘部e1而向+Y方向侧突出。
第一立起部73b设于第一主部73a的+Y方向侧的端部,相对于第一主部73a立起。在本说明书中,“立起”并不限定于朝向上方立起的情况,广义上是指在与第一主部73a(或者第二主部74a)扩展的方向不同的方向上立起(例如,弯折或者隆起)。此外,“立起”并不限定于大致垂直地立起的情况,也包含以比大致垂直小或者大的角度立起的情况。在本实施方式中,第一立起部73b是通过将形成第一连接总线73的板部件的一部分在第一主部73a的端部弯折而形成的弯折部(第一弯折部)。第一立起部73b相对于第一主部73a沿+Z方向立起。例如,第一立起部73b相对于第一主部73a大致垂直地立起。
在本实施方式中,第一立起部73b在第一主部73a之中,未设于第二部分73ab以及第三部分73ac而仅设于第一部分73aa。在本实施方式中,第一立起部73b设于第一部分73aa的延长部73e的+Y方向侧的端部,在比第二开关模块Q2的缘部e1靠第三开关模块Q3的附近的位置(即,从第二开关模块Q3的缘部e1突出的位置),相对于第一主部73a立起。
第一立起部73b沿着第一主部73a的+Y方向侧的端部,在X方向上延伸。例如,第一立起部73b将Z方向上的立起量(弯折量)保持为一定地在X方向上延伸。
接下来,对第二连接总线74进行说明。第二连接总线74是“第二总线”的一个例子。第二连接总线74例如具有第二主部74a和第二立起部74b。
第二主部74a形成为沿着X方向以及Y方向的板状。第二主部74a在X方向上,从第三开关模块Q3通过与钳位二极管模块DCM重叠的区域而延伸至第四开关模块Q4。详细来说,第二主部74a具有第一部分74aa、第二部分74ab、以及第三部分74ac。第一部分74aa位于第二主部74a的X方向的一端部,与第三开关模块Q3的封装63在Z方向上重叠。第二部分74ab位于第二主部74a的X方向的另一端部,与第四开关模块Q4的封装64在Z方向上重叠。第三部分74ac在X方向上位于第一部分74aa与第二部分74ab之间,与钳位二极管模块DCM的封装65在Z方向上重叠。
第二主部74a与第三开关模块Q3的第二端子63b、第四开关模块Q4的第一端子64a、以及钳位二极管模块DCM的第二端子65b连接,并将这些端子63b、64a、65b电连接。在本实施方式中,第二主部74a在Y方向上具有相对较大的宽度。由此,例如可提高第二连接总线74的连续的最大允许电流容量,并且可实现低电感化。
这里,第三开关模块Q3的封装63具有面向第二开关模块Q2的缘部e2。缘部e2是“第二缘部”的一个例子。缘部e2在第三开关模块Q3之中位于最靠-Y方向侧部分。而且,第二主部74a的第一部分74aa具有延伸至比第三开关模块Q3的缘部e2靠第二开关模块Q2的附近的延长部(伸出部)74e。另外,“第一部分74aa具有延伸至比第三开关模块Q3的缘部e2靠第二开关模块Q2的附近的延长部74e”是指,第一部分74aa的一部分超过第三开关模块Q3的缘部e2而向-Y方向侧突出。
第二立起部74b设于第二主部74a的-Y方向侧的端部,相对于第二主部74a立起。在本实施方式中,第二立起部74b是通过将形成第二连接总线74的板部件的一部分在第二主部74a的端部弯折而形成的弯折部(第二弯折部)。第二立起部74b相对于第二主部74a沿+Z方向立起。例如第二立起部74b相对于第二主部74a大致垂直地立起。
在本实施方式中,第二立起部74b在第二主部74a之中,未设于第二部分74ab以及第三部分74ac而设于第一部分74aa的端部。例如,第二立起部74b设于第一部分74aa的延长部74e的-Y方向的端部,在比第三开关模块Q3的缘部e2靠第二开关模块Q2的附近的位置(即,从第三开关模块Q3的缘部e2突出的位置),相对于第二主部74a立起。
第二立起部74b沿着第二主部74a-Y方向侧的端部在X方向上延伸。例如,第二立起部74b将Z方向上的立起量(弯折量)保持为一定地在X方向上延伸。
在本实施方式中,第一连接总线73的第一立起部73b与第二连接总线74的第二立起部74b具有彼此大致相同的形状,在Y方向上彼此相对。在第一立起部73b与第二立起部74b之间形成有间隙g。第一立起部73b以及第二立起部74b在X方向上的一定的距离内相互大致平行地配置。
图8是沿着图7所示的构成要素的F8―F8的剖面图。另外,在图8中,省略了安装于连接总线73、74的绝缘部件84、85的图示。
如图8所示,钳位二极管模块DCM的第三端子65c具有在第三端子65c的缘部之中最靠近第二开关模块Q2以及第三开关模块Q3的缘部e3。缘部e3是“第三缘部”的一个例子。
在从第二开关模块Q2的第一端子62a(或者第二端子62b)观察时,第一连接总线73的第一主部73a在X方向上,具有位于比钳位二极管模块DCM的第三端子65c的缘部e3远的位置的第一区域R1、以及位于比钳位二极管模块DCM的第三端子65c的缘部e3近的位置的第二区域R2。而且,第一立起部73b不设于第一区域R1,而设于第二区域R2的至少一部分。
同样,在从第三开关模块Q3的第二端子63b(或者第一端子63a)观察时,第二连接总线74的第二主部74a在X方向上,具有位于比钳位二极管模块DCM的第三端子65c的缘部e3远的位置的第一区域R3、以及位于比钳位二极管模块DCM的第三端子65c的第三缘部e3近的位置的第二区域R4。而且,第二立起部74b未设于第一区域R3,而设于第二区域R4的至少一部分。由此,不设置特别的绝缘结构就能够可靠地确保第一以及第二立起部73b、74b与钳位二极管模块DCM的第三端子65c之间的绝缘性。
此外,从另一观点来看,第一连接总线73的第一主部73a具有在Z方向上被中性点总线77覆盖的区域r1、以及在Z方向上未被中性点总线77覆盖的区域r2。而且,第一立起部73b未设于第一主部73a之中被中性点总线77覆盖的区域r1,而设于第一主部73a之中未被中性点总线77覆盖的区域r2的至少一部分。同样,第二连接总线74的第一主部74a具有在Z方向上被中性点总线77覆盖的区域r3、以及在Z方向上未被中性点总线77覆盖的区域r4。而且,第二立起部74b未设于第二主部74a之中被中性点总线77覆盖的区域r3,而设于第二主部74a之中未被中性点总线77覆盖的区域r4的至少一部分。由此,能够避免第一以及第二立起部73b、74b与中性点总线77的干涉,能够实现装置的小型化。
另外,在图8中,尺寸W1为Y方向上的第一主部73a的第一部分73aa的宽度。尺寸W2为Y方向上的第一主部73a的第二部分73ab的宽度,并且是Y方向上的第一主部73a的第三部分73ac的宽度。尺寸L1是X方向上的第一立起部73b的长度。尺寸L2是X方向上的第一连接总线73的长度(全长)。关于尺寸W1、W2、L1、L2的一个例子之后进行叙述。第二连接总线74的形状除了彼此线对称之外,与第一连接总线73的形状大致相同。因此,第二连接总线74的各尺寸使用与第一连接总线73的各尺寸相同的附图标记来表示。
图9是沿着图7所示的构成要素的F9―F9的剖面图。这里,对第一立起部73b的立起量H进行说明。在本实施方式中,Z方向上的第一立起部73b的立起量H比Y方向上的第一主部73a的宽度(例如,第一部分73aa的宽度W1)小。从另一观点来看,Z方向上的第一立起部73b的立起量H比Y方向上的第一主部73a的最小宽度(例如,第二部分73ab或者第三部分73ac的宽度W2)小。第一立起部73b的立起量H例如被设定为10mm以下。在本实施方式中,第一立起部73b的立起量H为10mm。
同样,Z方向上的第二立起部74b的立起量H比Y方向上的第二主部74a的宽度(例如,第一部分74aa的宽度W1)小。从另一观点来看,Z方向上的第二立起部74b的立起量H比Y方向上的第一主部74a的最小宽度(例如,第二部分74ab或者第三部分74ac的宽度W2)小。第一立起部74b的立起量H例如被设定为10mm以下。在本实施方式中,第一立起部74b的立起量H为10mm。
接下来,对配置于第一连接总线73与第二连接总线74之间的绝缘部件84、85进行说明。在本实施方式中,转换器12具有第一以及第二绝缘部件84、85。第一以及第二绝缘部件84、85各自的至少一部分配置于第一立起部73b与第二立起部74b之间。由此,提高了第一立起部73b与第二立起部74b之间的绝缘性。
详细来说,第一立起部73b具有面向第二立起部74b的对置面S1。第一绝缘部件84通过未图示的固定部件而固定于第一立起部73b的对置面S1。同样,第二立起部74b具有面向第一立起部73b的对置面S2。第二绝缘部件85通过未图示的固定部件而固定于第二立起部74b的对置面S2。第一以及第二绝缘部件84、85在X方向上,遍及第一立起部73b以及第二立起部74b的大致全长地设置(参照图4)。第一以及第二绝缘部件84、85的各个例如是绝缘纸,但也可以是合成树脂制的绝缘片等。另外,转换器12也可以代替具有第一以及第二绝缘部件84、85,而具有夹设在第一立起部73b与第二立起部74b之间的一个绝缘部件。
接下来,对本实施方式的电力转换单元PUA的作用进行说明。假设在电流从电力转换单元PUA的输入变压器5侧流入转换器12的情况下,第一开关元件SW1a以及第四开关元件SW4a为断开状态、第三开关元件SW3a为接通状态。在该情况下,如图10的实线所示,电流从第一端子总线72通过第三开关元件SW3a,经由第二连接总线74流过第二钳位二极管DC2a,并经由中性点总线77流向中性点C。设想从该状态使第三开关元件SW3a转移至断开状态。在第三开关元件SW3a向断开状态的转移过程(称作关断过程)中,若第三开关元件SW3a的电流较少,则该电流的减少量从第一端子总线72通过第二续流二极管DF2a,经由第一连接总线73流过第一续流二极管DF1a,并经由正极总线75流向正极P(参照图10中的虚线的箭头)。即,开始换流(日文:転流)。
在该情况下,如图5所示,在第三开关元件SW3a的关断过程中,电流从第三开关模块Q3a通过第二连接总线74,流向钳位二极管模块DCMa(图5中的箭头A2)。此时,流经第二连接总线74的电流的一部分在第二立起部74b中向+X方向流动。另外,电流从第二开关模块Q2a通过第一连接总线73,流向第一开关模块Q1a(图5中的箭头A1)。此时,流经第一连接总线73的电流的一部分在第一立起部73b中向+X方向流动。
在上述的情况下,流经第一连接总线73的第一立起部73b的电流的朝向与流经第二连接总线74的第二立起部74b的电流的朝向彼此大致相同。其结果,在第三开关元件SW3a的关断过程中,在第一及第二连接总线73、74的附近的磁通的变化变得相对较小。即,通过由第一连接总线73的第一立起部73b与第二连接总线74的第二立起部74b接近并相对而产生的磁耦合,使得在第一及第二连接总线73、74的附近的磁通的变化变得相对较小。由此,能够实现第三开关元件SW3a的关断过程中所产生的浪涌电压的降低。另外,最终,流经第三开关元件SW3a的电流将消失,从第一端子总线72流出的电流将流过第二续流二极管DF2a。
以上,以转换器12的第三开关元件SW3a的关断为例对第一立起部73b以及第二立起部74b的作用进行了说明,但对于转换器12的第二开关元件SW2a、逆变器13的第二以及第三开关元件SW2b、SW3b也大致相同。
根据以上那样的构成,能够实现浪涌电压的降低。以下,对该内容进行说明。图11是表示关于电力转换单元PUA的转换器12(或者逆变器13),有助于第一至第四开关元件SW1a、SW2a、SW3a、SW4a的关断时所产生的浪涌电压(以下,称作“关断浪涌电压”)的布线环路P1、P2、P3、P4的图。
图11中的(a)表示有助于第一开关元件SW1a的关断浪涌电压的布线环路P1。在该情况下,布线环路P1成为通过第一开关元件SW1a、第一电容器C1、第一钳位二极管DC1a的相对较短的路径。
图11中的(b)表示有助于第二开关元件SW2a的关断浪涌电压的布线环路P2。在该情况下,布线环路P2成为通过第二开关元件SW2a、第三开关元件SW3a、第四开关元件SW4a、第二电容器C2、第一钳位二极管DC1a的相对较长的路径。
图11中的(c)表示有助于第三开关元件SW3a的关断浪涌电压的布线环路P3。在该情况下,布线环路P3成为通过第一开关元件SW1a、第二开关元件SW2a、第三开关元件SW3a、第一电容器C1、第二钳位二极管DC2a的相对较长的路径。
图11中的(d)表示有助于第四开关元件SW4a的关断浪涌电压的布线环路P4。在该情况下,布线环路P4成为通过第四开关元件SW4a、第二电容器C2、第二钳位二极管DC2a的相对较短的路径。
这里,上述布线环路越长,布线电感的值越大、关断浪涌电压越大。因此,开关模块元件SW2a、SW3a的关断浪涌电压容易变得比开关模块SW1a、SW4a的关断浪涌电压大。
因此,本实施方式的驱动装置1具有以下的构成。即,驱动装置1具有第一至第四开关模块Q1、Q2、Q3、Q4、第一及第二钳位二极管DC1、DC2、以及第一及第二连接总线73、74。第一至第四开关模块Q1、Q2、Q3、Q4分别具有开关元件、收容有所述开关元件的封装、与所述开关元件的集电极电连接并在所述封装的外部露出的第一端子、以及与所述开关元件的发射极电连接并在所述封装的外部露出的第二端子。第一连接总线73具有第一主部73a和第一立起部73b。第一主部73a与第一开关模块Q1的所述第二端子和第二开关模块Q2的所述第一端子电连接,并且电连接有第一钳位二极管DC1的阴极。第一立起部73b相对于第一主部73a立起。第二连接总线74具有第二主部74a和第二立起部74b。第二主部74a将第三开关模块Q3的所述第二端子和第四开关模块Q4的所述第一端子电连接,并且电连接有第二钳位二极管DC2的阳极。第二立起部74b相对于第二主部74a立起,并与第一立起部73b相对。
根据这样的构成,例如在第二开关元件SW2a或者第三开关元件SW3a的关断过程中,在第一连接总线73的第一立起部73b与第二连接总线74的第二立起部74b中流过大致相同方向的电流,与不存在立起部73b、74b的情况相比,关断过程中磁通的变化变小。由此,能够实现关断浪涌电压的降低。另外,由于能够通过第一立起部73b以及第二立起部74b的存在而将总线的宽度向X方向以外延长,因此也能够期待由杂散电感(Stray inductance)的降低带来的浪涌电压降低的效果。
图12是表示与第三开关元件SW3a的关断浪涌电压ΔVce相关的实验结果的一个例子的图。ΔVce是指,在SW3a已关断时,从施加于SW3a的集电极与发射极间的浪涌电压减去正极P与负极N间的直流电压的值而得的值。在图12中,横轴表示集电极电流Ic的电流值,纵轴表示第三开关元件SW3a的关断浪涌电压ΔVce的值。在将第一立起部73b与第二立起部74b之间的Y方向的间隙的宽度设为g、将第一立起部73b以及第二立起部74b各自的立起量设为H的情况下,实验的条件1至条件4如下所述。
条件1:g=20mm,H=0mm(不存在立起部)
条件2:g=20mm,H=10mm
条件3:g=20mm,H=20mm
条件4:g=2mm,H=10mm
如图12所示,能够确认,通过设置第一立起部73b以及第二立起部74b,关断浪涌电压降低。此外,根据图12可知,若减小第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g,则能够更有效地降低关断浪涌电压。
在本实施方式中,第一连接总线73的第一立起部73b在比第二开关模块Q2的缘部e1靠第三开关模块Q3的附近的位置相对于第一主部73a立起。第二连接总线74的第二立起部74b在比第三开关模块Q3的缘部e2靠第二开关模块Q2的附近的位置相对于第二主部74a立起。根据这样的构成,能够进一步减小第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g,能够实现关断浪涌电压的进一步的降低。
在本实施方式中,第一主部73a以及第二主部74a形成为沿着X方向以及Y方向的板状。第一主部73a以及第二主部74a在Z方向上分别与第二开关模块Q2的封装62以及第三开关模块Q3的封装63重叠。第一立起部73b以及第二立起部74b分别从第一主部73a的端部以及第二主部74a的端部向Z方向立起。根据这样的构成,能够容易地进行第一主部73a以及第二主部74a相对于第二开关模块Q2以及第三开关模块Q3的安装,并且能够通过第一立起部73b以及第二立起部74b实现关断浪涌电压的降低。
在本实施方式中,Z方向上的第一立起部73b的立起量比Y方向上的第一主部73a的宽度小。根据这样的构成,能够抑制第一立起部73b从第二开关模块Q2大幅突出。由此,能够实现装置的小型化。
在本实施方式中,Z方向上的第一立起部73b的立起量为10mm以下。根据这样的构成,能够实现电力转换单元PUA的小型化,并且能够有效地进行关断浪涌电压的降低。以下,对该内容进行说明。
图13是表示与第一以及第二立起部73b、74b的立起量H和第三开关元件SW3a的关断浪涌电压的关系相关的实验结果的一个例子的图。本实验的条件为,第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g为20mm,基于直流成分的电压VDC为1550V,图9中所示的各部的尺寸W1为90mm、W2为70mm、L1为75mm、L2为200mm。此外,图中的“I=350A”是指关断时的集电极电流为350A的情况,“I=680A”是指集电极电流为680A的情况,“I=850A”是指关断时的集电极电流为850A的情况,“I=1100A”是指关断时的集电极电流为1100A的情况。
如图13所示,可知在各种集电极电流中,在立起部73b、74b的立起量H为10mm以下的情况下,立起量H越增加,关断浪涌电压越降低。另一方面,可知在立起部73b、74b的立起量H超过10mm的情况下,即使立起量H增加,关断浪涌电压也不降低。认为这是因为,流过第一连接总线73以及第二连接总线74的电流的大部分能够流过第一主部73a以及第二主部74a,因此电流难以从第一主部73a以及第二主部74a进入第一立起部73b以及第二立起部74b之中立起量H超过了10mm的前端部。因此,通过使立起部73b、74b的立起量H为10mm以下,能够实现关断浪涌电压的有效降低与装置的小型化的兼顾。
在本实施方式中,第二开关模块Q2与钳位二极管模块DCM的至少一部分在X方向上排列。而且,第一立起部73b以及第二立起部74b分别沿X方向延伸。根据这样的构成,在第二开关模块Q2与第一钳位二极管DC1之间流动的电流的一部分容易进入第一立起部73b。同样,在第三开关模块Q3与第二钳位二极管DC2之间流动的电流的一部分容易进入第二立起部74b。因此,能够实现关断浪涌电压的进一步的降低。
接下来,对几个变形例进行说明。另外,在各变形例中,除以下说明以外的构成与上述实施方式的构成相同。
(第一变形例)
图14是表示第一变形例的连接总线73、74以及开关模块Q2、Q3的剖面图。在第一变形例中,第一立起部73b从第一主部73a的端部向-Z方向弯折。第二立起部74b从第二主部74a的端部向-Z方向弯折。第一立起部73b的至少一部分以及第二立起部74b的至少一部分位于第二开关模块Q2的封装62与第三开关模块Q3的封装63之间。
根据这样的构成,利用第二开关模块Q2与第三开关模块Q3之间的空间来收容第一立起部73b以及第二立起部74b。因此,可抑制第一立起部73b以及第二立起部74b相对于第二开关模块Q2以及第三开关模块Q3向+Z方向大幅突出。由此,能够实现装置的小型化。
(第二变形例)
图15是表示第二变形例的连接总线73、74以及开关模块Q2、Q3的剖面图。在第二变形例中,第一立起部73b形成为从第一主部73a的端部分别向+Z方向以及-Z方向立起的T形。第二立起部74b形成为从第二主部74a的端部分别向+Z方向以及-Z方向立起的T形。在本实施方式中,第一立起部73b的至少一部分以及第二立起部74b的至少一部分位于第二开关模块Q2的封装62与第三开关模块Q3的封装63之间。
根据这样的构成,利用第二开关模块Q2与第三开关模块Q3之间的空间来收容第一立起部73b以及第二立起部74b各自的一部分。由此,能够实现装置的小型化。此外,根据本变形例的构成,能够增大第一立起部73b与第二立起部74b的对置面积。由此,存在能够更有效地减小关断过程中的第一连接总线73a以及第二连接总线74b周边的磁通的变化,实现关断浪涌电压的进一步的降低的情况。
(第三变形例)
图16是表示第三变形例的连接总线73、74以及开关模块Q2、Q3的剖面图。在第三变形例中,第一立起部73b具有第一部分73ba和第二部分73bb。第一部分73ba从第一主部73a的+Y方向的端部向+Z方向弯折。第二部分73bb以与第一主部73a大致平行的方式从第一部分73ba的+Z方向的端部向-Y方向进一步弯折。
第一绝缘部件84具有面向第一立起部73b的第一部分73ba的第一部分84a、以及面向第一立起部73b的第二部分73bb的第二部分84b。第二部分84b沿着X方向以及Y方向。而且,第一绝缘部件84通过该第一绝缘部件84的第二部分84b安装于第一立起部73b的第二部分73bb而被固定于第一立起部73b。第一绝缘部件84的第二部分84b例如通过固定部件86而固定于第一立起部73b的第二部分73bb。固定部件86例如是沿Z方向延伸的螺钉,通过沿Z方向安装于第一绝缘部件84而将第一绝缘部件84固定于第一立起部73b。
同样,第二立起部74b具有第一部分74ba和第二部分74bb。第一部分74ba从第二主部74a的-Y方向的端部向+Z方向弯折。第二部分74bb以与第二主部74a大致平行的方式从第一部分74ba的+Z方向的端部向+Y方向进一步弯折。
第二绝缘部件85具有面向第二立起部74b的第一部分74ba的第一部分85a、以及面向第二立起部74b的第二部分74bb的第二部分85b。第二部分85b沿着X方向以及Y方向。而且,第二绝缘部件85通过该第二绝缘部件85的第二部分85b安装于第二立起部74b的第二部分74bb而被固定于第二立起部74b。第二绝缘部件85的第二部分85b例如通过固定部件86而固定于第二立起部74b的第二部分74bb。固定部件86例如是沿Z方向延伸的螺钉,通过沿Z方向安装于第二绝缘部件85而将第二绝缘部件85固定于第二立起部74b。
根据这样的构成,能够沿着Z方向安装固定部件86,固定部件86的头部等不存在于第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g。因此,与固定部件86的一部分存在于第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g的情况相比,能够减小第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g。由此,能够实现关断浪涌电压的进一步的降低。此外,根据本变形例的构成,能够从空间上相对较富裕的Z方向安装固定部件86,也能够实现装置的组装性的提高。
(第四变形例)
图17是表示第四变形例的连接总线73、74以及开关模块Q2、Q3的剖面图。在第四变形例中,第一主部73a由板部件91形成。而且,第一立起部73b由安装于板部件91的端部的导电部件92形成。导电部件92例如是长方体状的块部件。同样,第二主部74a由另一板部件91形成。而且,第二立起部74b由安装于板部件91的端部的另一导电部件92形成。
通过这样的构成,也能够减小关断的前后的磁通的变化,实现关断浪涌电压的降低。另外,导电部件92并不限定于块部件,也可以是具有L字形的截面的板部件等。
(第五变形例)
图18是表示第五变形例的连接总线73、74以及开关模块Q2、Q3的剖面图。在第五变形例中,第一立起部73b与上述的实施方式相同,通过将形成第一连接总线73的板部件的一部分弯折而形成。另一方面,第二立起部74b与第四变形例相同,通过将导电部件92安装于板部件91而形成。
在第五变形例中,在第二立起部74b安装绝缘部件85,并且省略了安装于第一立起部73b的绝缘部件84。绝缘部件85具有第一部分85a、第二部分85b、以及第三部分85c。第一部分85a与导电部件92的对置面S2重叠。第二部分85b从+Z方向侧与导电部件92重叠。第三部分85c从-Z方向侧与板部件91重叠。
在本变形例中,固定部件86是将导电部件92固定于板部件91的固定部件。固定部件86例如在Z方向上贯通绝缘部件85的第二部分85b、导电部件92、板部件91、以及绝缘部件85的第三部分85c,将绝缘部件85、导电部件92、以及板部件91一体地固定。另外,在本变形例中,第一立起部73b也可以具有与第二立起部74b相同的构成。
根据这样的构成,通过将导电部件92固定于板部件91的固定部件86,来将绝缘部件85固定于导电部件92。由此,相比于与将导电部件92固定于板部件91的固定部件不同地设置将绝缘部件85固定于导电部件92的固定部件的情况,能够降低装置的制造工时,能够实现制造成本的降低。另外,根据本变形例的构成,与第三变形例相同,固定部件86的一部分不存在于第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g。因此,与固定部件86的一部分存在于第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g的情况相比,能够减小第一立起部73b与第二立起部74b之间的间隙g。由此,能够实现关断浪涌电压的进一步的降低。此外,根据本变形例的构成,能够从空间上相对较富裕的Z方向安装固定部件86,也能够实现装置的组装性的提高。
根据以上说明的至少一个实施方式,电力转换装置具备第一至第四开关模块、第一及第二钳位二极管、以及第一及第二总线。所述第一总线具有第一主部、以及设于所述第一主部的第一立起部。所述第一主部将所述第一开关模块与所述第二开关模块电连接,并且电连接有所述第一钳位二极管。所述第一立起部设于所述第一主部的端部。所述第二总线具有第二主部、以及设于所述第二主部的第二立起部。所述第二主部将所述第三开关模块与所述第四开关模块电连接,并且电连接有所述第二钳位二极管。所述第二立起部设于所述第二主部的端部,并与所述第一总线的第一立起部相对。根据这样的构成,能够实现浪涌电压的降低。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提出的,并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨中,同样地包括在权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。
附图标记说明
1…驱动装置(电力转换装置),6…单相单体单元,12…转换器,13…逆变器,61、62、63、64、65…封装,61a、62a、63a、64a…第一端子,61b、62b、63b、64b…第二端子,73…第一连接总线(第一总线),73a…第一主部,73b…第一立起部,74…第二连接总线(第二总线),74a…第二主部,74b…第二立起部,84、85…绝缘部件,86…固定部件,Q1a、Q1b…第一开关模块,Q2a、Q2b…第二开关模块,Q3a、Q3b…第三开关模块,Q4a、Q4b…第四开关模块,DC1a、DC1b…第一钳位二极管,DC2a、DC2b…第二钳位二极管。

Claims (5)

1.一种电力转换装置,是中性点钳位型的电力转换装置,其中,具备:
第一开关模块至第四开关模块,从正极朝向负极按第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块以及第四开关模块的顺序彼此以串联的方式电连接,分别具有:开关元件;封装,收容有所述开关元件;第一端子,与所述开关元件的集电极电连接并在所述封装的外部露出;以及第二端子,与所述开关元件的发射极电连接并在所述封装的外部露出,所述第二开关模块的封装与所述第三开关模块的封装彼此相邻地配置;
第一钳位二极管,阳极与所述电力转换装置的中性点电连接;
第二钳位二极管,阴极与所述电力转换装置的中性点电连接;
第一总线,具有第一主部和第一立起部,该第一主部将所述第一开关模块的所述第二端子与所述第二开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第一钳位二极管的阴极,该第一立起部设于所述第一主部的端部并相对于所述第一主部立起;以及
第二总线,具有第二主部和第二立起部,该第二主部将所述第三开关模块的所述第二端子与所述第四开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第二钳位二极管的阳极,该第二立起部设于所述第二主部的端部并相对于所述第二主部立起,与所述第一总线的第一立起部相对,
所述第二开关模块的封装具有面向所述第三开关模块的第一缘部,
所述第一总线的第一主部延伸至比所述第二开关模块的第一缘部靠所述第三开关模块的附近,
所述第一总线的第一立起部在比所述第二开关模块的第一缘部靠所述第三开关模块的附近的位置相对于所述第一主部立起,
所述第三开关模块的封装具有面向所述第二开关模块的第二缘部,
所述第二总线的第二主部延伸至比所述第三开关模块的第二缘部靠所述第二开关模块的附近,
所述第二总线的第二立起部在比所述第三开关模块的第二缘部靠所述第二开关模块的附近的位置相对于所述第二主部立起。
2.一种电力转换装置,是中性点钳位型的电力转换装置,其中,具备:
第一开关模块至第四开关模块,从正极朝向负极按第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块以及第四开关模块的顺序彼此以串联的方式电连接,分别具有:开关元件;封装,收容有所述开关元件;第一端子,与所述开关元件的集电极电连接并在所述封装的外部露出;以及第二端子,与所述开关元件的发射极电连接并在所述封装的外部露出,所述第二开关模块的封装与所述第三开关模块的封装彼此相邻地配置;
第一钳位二极管,阳极与所述电力转换装置的中性点电连接;
第二钳位二极管,阴极与所述电力转换装置的中性点电连接;
钳位二极管模块,具有所述第一钳位二极管和收容有所述第一钳位二极管的封装;
第一总线,具有第一主部和第一立起部,该第一主部将所述第一开关模块的所述第二端子与所述第二开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第一钳位二极管的阴极,该第一立起部设于所述第一主部的端部并相对于所述第一主部立起;以及
第二总线,具有第二主部和第二立起部,该第二主部将所述第三开关模块的所述第二端子与所述第四开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第二钳位二极管的阳极,该第二立起部设于所述第二主部的端部并相对于所述第二主部立起,与所述第一总线的第一立起部相对,
所述第二开关模块与所述第三开关模块在第一方向上相邻,
所述第一主部以及所述第二主部形成为沿着所述第一方向的板状,并且在与所述第一方向不同的第二方向上分别与所述第二开关模块的封装以及所述第三开关模块的封装重叠,
所述第二开关模块和所述钳位二极管模块的至少一部分在与所述第一方向以及所述第二方向不同的第三方向上排列,
所述第一立起部以及所述第二立起部分别从所述第一主部的端部以及所述第二主部的端部与所述第二方向大致平行地立起,并且沿所述第三方向延伸,
所述钳位二极管模块具有与所述第一钳位二极管的阳极电连接并在所述封装的外部露出的第三端子,所述第三端子具有在所述第三端子的缘部之中最靠近所述第二开关模块的第三缘部,
在从所述第二开关模块的第一端子观察时,所述第一总线的第一主部在所述第三方向上具有第一区域和第二区域,该第一区域位于比所述钳位二极管模块的所述第三端子的第三缘部远的位置,该第二区域位于比所述钳位二极管模块的所述第三端子的第三缘部近的位置,
所述第一总线的第一立起部未设于所述第一区域,而设于所述第二区域的至少一部分。
3.一种电力转换装置,是中性点钳位型的电力转换装置,其中,具备:
第一开关模块至第四开关模块,从正极朝向负极按第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块以及第四开关模块的顺序彼此以串联的方式电连接,分别具有:开关元件;封装,收容有所述开关元件;第一端子,与所述开关元件的集电极电连接并在所述封装的外部露出;以及第二端子,与所述开关元件的发射极电连接并在所述封装的外部露出,所述第二开关模块的封装与所述第三开关模块的封装彼此相邻地配置;
第一钳位二极管,阳极与所述电力转换装置的中性点电连接;
第二钳位二极管,阴极与所述电力转换装置的中性点电连接;
第一总线,具有第一主部和第一立起部,该第一主部将所述第一开关模块的所述第二端子与所述第二开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第一钳位二极管的阴极,该第一立起部设于所述第一主部的端部并相对于所述第一主部立起;
第二总线,具有第二主部和第二立起部,该第二主部将所述第三开关模块的所述第二端子与所述第四开关模块的所述第一端子电连接,并且电连接有所述第二钳位二极管的阳极,该第二立起部设于所述第二主部的端部并相对于所述第二主部立起,与所述第一总线的第一立起部相对;以及
中性点总线,至少电连接有所述第一钳位二极管的阳极,
所述第一主部具有被所述中性点总线覆盖的区域和未被所述中性点总线覆盖的区域,
所述第一立起部未设于所述第一主部之中被所述中性点总线覆盖的区域,而设于所述第一主部之中未被所述中性点总线覆盖的区域的至少一部分。
4.如权利要求1所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置还具备绝缘部件,
所述第一立起部是从所述第一主部的端部弯折而成的第一弯折部,
所述第二立起部是从所述第二主部的端部弯折而成的第二弯折部,
所述第一弯折部具有第一部分和第二部分,该第一部分从所述第一主部的端部弯折,该第二部分以与所述第一主部大致平行的方式从所述第一部分的端部进一步弯折,
所述绝缘部件的至少一部分配置于所述第一弯折部与所述第二弯折部之间,并固定于所述第一弯折部的第二部分。
5.如权利要求1所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置还具备固定部件和绝缘部件,
所述第一主部以及所述第二主部的至少一方由板部件形成,
所述第一立起部以及所述第二立起部的至少一方由安装于所述板部件的端部的导电部件形成,
所述固定部件将所述导电部件固定于所述板部件,
所述绝缘部件的至少一部分配置于所述第一立起部与所述第二立起部之间,并通过所述固定部件固定于所述导电部件。
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