功率变换装置制造方法及图纸

提供一种功率变换装置，在安装完该功率变换装置的状态下能容易实测电流分担。串联连接第一正极侧开关元件和第一负极侧开关元件而成的第一半导体电路、和串联连接第二正极侧开关元件和第二负极侧开关元件而成的第二半导体电路被并联连接，由此负责交流的一相功率变换，第一和第二半导体电路分别被模块化，被模块化的第一半导体电路具有作为第一正极侧开关元件和第一负极侧开关元件的连接点的第一交流端子，被模块化的第二半导体电路具有作为第二正极侧开关元件和第二负极侧开关元件的连接点的第二交流端子，连接第一交流端子和负载的第一交流导体与连接第二交流端子和负载的第二交流导体在与第一和第二交流端子不同的第三端子处被连接。

【技术实现步骤摘要】
功率变换装置
本专利技术涉及一种使用由半导体开关元件串联连接而成的模块的功率变换装置，尤其是涉及一种安装并联连接多个模块而构成的功率变换装置的结构。
技术介绍
采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等高速半导体开关元件的功率变换装置在各个领域得到了广泛应用。尤其是近年来，随着半导体技术的进步，已经实现了大容量半导体模块。在模块化方面，除了由各个半导体开关模块化而成的模块得到了广泛应用外，将构成逆变器的臂部的上下半导体开关组合成一个模块而构成的臂部的半导体模块也得到了广泛的应用。此外，为了实现大容量化，有时需要并联连接多个臂部的半导体模块加以使用。如上所述，为了实现大容量化，无法避免臂部的半导体模块的并联连接，在将半导体模块并联连接时，需要使各个半导体元件模块的电流分担均等化，否则，半导体元件模块的使用条件或者寿命将受到负荷大的一方的半导体元件模块的影响。因此，需要使各个半导体元件模块的电流分担实现平衡。在对臂部的半导体模块进行并联连接时，作为影响电流均等化的主要原因，可以列举半导体元件的特性差异、栅极驱动电路的差异以及主电路布线电感的差异等。因此，若针对上述各个原因分别采取对策，能够实现电流均等化。作为具体的对策，例如在元件特性的差异方面，大多采取通过甄选使并列连接的元件之间具有相同特性等措施。在栅极驱动电路方面，采取相对于并列连接的元件设置共同的驱动电源电路以及将栅极布线的长度设定为相同长度等对策。此外，在主电路布线电感的均等化方面，可以列举出专利文献1和专利文献2所公开的方法。在专利文献1中，采用了降低作为直流电源的平滑电容器和上下IGBT循环电路的电感并使其均等化的结构，如专利文献1的图23所示，将正极导体和负极导体设置成层叠导体。在专利文献2中，为了抑制从并联连接的IGBT模块的交流端子朝向负载的电感的不均匀度，采取了在导体上设置切口等的对策。专利文献1：JP特开2007-151286号公报专利文献2：JP特开2012-95472号公报如上所述，已经从上述各个视点出发实施了各种对策。以下对其中的半导体元件特性的差异进行详细说明。在甄别半导体开关IGBT的特性方面，由于针对支配导通损失的饱和电压Vce(sat)已经划分了等级等，所以容易进行选择。但是，通常不选择栅极阈值电压Vge(th)和输入容量Cies。在这种情况下，如果半导体元件特性的差异过大，则会产生电流不均匀等情况。因此，在功率变换装置中，在并联连接臂部的半导体模块而最终安装在壳体(或者收纳盘)内的状态下，由于IGBT模块周围的布线导体的安装密度高，所以在安装完功率变换装置的状态下，难以对多个臂部的半导体模块之间的电流分担进行实测。
技术实现思路
鉴于上述原因，本专利技术所要解决的课题是提供一种在安装完功率变换装置的状态下也能够容易实测电流分担的结构。为了解决上述课题，本专利技术提供一种功率变换装置，其在交流和直流之间进行功率变换，所述功率变换装置的特征在于，串联连接第一正极侧开关元件和第一负极侧开关元件而成的第一半导体电路、和串联连接第二正极侧开关元件和第二负极侧开关元件而成的第二半导体电路被并联连接，由此负责交流的一相功率变换，第一半导体电路和第二半导体电路分别被模块化，被模块化的第一半导体电路具有作为第一正极侧开关元件和第一负极侧开关元件的连接点的第一交流端子，被模块化的第二半导体电路具有作为第二正极侧开关元件和第二负极侧开关元件的连接点的第二交流端子，连接第一交流端子和负载的第一交流导体与连接第二交流端子和负载的第二交流导体在与第一交流端子和第二交流端子不同的第三端子处被连接。(专利技术效果)通过采用上述结构，能够在安装完功率变换装置的状态下容易观测电流不均等情况。附图说明图1表示并联连接了多个半导体模块的结构。图2表示由两组交直流变换电路构成的功率变换装置的示例。图3(a)表示并联连接了半导体模块的结构的正面。图3(b)表示在两个面上安装有半导体模块时的侧视图。图4表示在壳体内安装了由两组交直流变换电路构成的功率变换装置的示例。图5表示作为共同连接用端子TB的U相共同连接用端子TBU3的结构。图6表示测量到的电流的示例。符号说明：1A、1B：交直流变换电路S、SBU、SBV、SBW、SAR、SAS、SAT：半导体开关元件C：平滑电容器R、S、T：三相交流的相U、V、W：三相交流的相M、MBU、MBV、MBW、MAR、MAS、MAT：臂部的半导体元件模块DC：直流电路DC+：正极侧DC-：负极侧MBUa、MBUb：并联连接的臂部的半导体元件模块TBUa1、TBUa2、TBUb1、TBUb2：直流端子TBUa3、TBUb3：交流端子13：冷却块12：冷却器TBU3：共同连接用端子LBUa、LBUb：布线具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。在以下的实施例中，说明开关模块分别内置了2个作为半导体开关元件的IGBT和与IGBT反向并联连接的环流二极管的情况，但也可以采用IGBT以外的其他的开关元件。实施例1图2表示由两组交直流变换电路构成的功率变换装置的示例。在图2中，两组交直流变换电路1A、1B是采用了半导体开关元件S(例如IGBT)的三相变换电路，由交直流变换电路1A、1B中的一方(例如1A)将交流变换为直流，并且经由直流电路，由交直流变换电路1A、1B中的另一方(例如1B)将直流变换为交流。具体来说，在进行逆变器运行的交直流变换电路1B中，将平滑电容器C作为直流电源，根据来自未图示的控制装置的触发信号，使各个开关元件SBU、SBV、SBW断开(OFF)/导通(ON)，由此向负载侧(U、V、W相侧)供应期望的电力。在进行变换器运行的交直流变换电路1A中，根据来自未图示的控制装置的触发信号，使各个开关元件SAR、SAS、SAT断开/导通，由此将交流电源(R、S、T相侧)变换为直流以对平滑电容器C进行充电。在未图示的控制装置中，检测流入和流出功率变换装置的电流、直流电路部分的电压以及电动机的速度等，对功率变换装置进行控制。此外，图中省略了用于驱动开关元件的门电路的图示，并且省略了根据需要连接的用于耐压保护的缓冲电路的图示。本专利技术不仅能够应用于具有两组交直流变换电路1A、1B的功率变换装置1中，而且还能够应用于由在交流和直流之间进行变换的一组交直流变换电路(1A或者1B)构成的功率变换装置中。在图2中，交直流变换电路1A与以R、S、T相表示的交流电路连接，交直流变换电路1B与以U、V、W相表示的交流电路连接。此外，交直流变换电路1A、1B中的半导体开关元件S采用三相格里茨接线(Graetzconnection)方式，半导体开关元件S上的符号A、B表示其是位于交直流变换电路1A和1B侧的元件。符号R、S、T和U、V、W表示三相交流的各个相。此外，通过半导体开关元件S上的符号1、2来区分臂结构中的正侧的元件(1)和负侧的元件(2)。另外，符号M表示臂部的半导体元件模块，附加给M的符号A、B以及符号R、S、T、U、V、W如上所述，用于区分交直流变换电路1A和1B以及表示三相交流的各个相。从上述符号的含义可以知道，例如MAR表示与交直流变换电路1A的R相连接的臂部的半导体元件模块，MBU表示与交直流变换电路1B的U相连接的臂部的半导体元件模块。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换装置，其在交流和直流之间进行功率变换，该功率变换装置的特征在于，并联连接第一半导体电路和第二半导体电路，其中，该第一半导体电路串联连接第一正极侧开关元件和第一负极侧开关元件而成，该第二半导体电路串联连接第二正极侧开关元件和第二负极侧开关元件而成，由此负责所述交流的一相功率变换，所述第一半导体电路和所述第二半导体电路分别被模块化，被模块化的所述第一半导体电路具有作为所述第一正极侧开关元件和所述第一负极侧开关元件的连接点的第一交流端子，被模块化的所述第二半导体电路具有作为所述第二正极侧开关元件和所述第二负极侧开关元件的连接点的第二交流端子，连接所述第一交流端子和负载的第一交流导体与连接所述第二交流端子和负载的第二交流导体在共同连接用端子处被连接，该共同连接用端子不同于所述第一交流端子和所述第二交流端子。

【技术特征摘要】
2012.11.21 JP 2012-2550041.一种功率变换装置，其在交流和直流之间进行功率变换，该功率变换装置的特征在于，并联连接第一半导体电路和第二半导体电路，其中，该第一半导体电路串联连接第一正极侧开关元件和第一负极侧开关元件而成，该第二半导体电路串联连接第二正极侧开关元件和第二负极侧开关元件而成，由此负责所述交流的一相功率变换，所述第一半导体电路和所述第二半导体电路分别被模块化，被模块化的所述第一半导体电路具有作为所述第一正极侧开关元件和所述第一负极侧开关元件的连接点的第一交流端子，被模块化的所述第二半导体电路具有作为所述第二正极侧开关元件和所述第二负极侧开关元件的连接点的第二交流端子，连接所述第一交流端子和负载的第一交流导体与连接所述第二交流端子和负载的第二交流导体在共同连接用端子处被连接，该共同连接用端子不同于所述第一交流端子和所述第二交流端子。2.如权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，被模块化的所述第一半导体电路和所述第二半导体电路配置在冷却块的正面上，构成所述交流的其它相的被模块化的所述第一半导体电路和所述第二半导体电路配置在冷却块的背面上。3.如权利要求2所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变...

【专利技术属性】
技术研发人员：保立尚史，森和久，大沼直人，迫田友治，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP