功率转换装置以及功率用半导体模块制造方法及图纸

本发明专利技术的功率转换装置(1)具备：存储直流电的主电容器(4)、以及将存储在主电容器(4)中的直流电转换成交流电的逆变器电路(3)，其中，将主电容器(4)与构成逆变器电路(3)的功率用半导体元件(32a)相连，将开关电流分流器件(70)与有开关电流流过的P侧共用布线(63CP)并联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换装置以及功率用半导体模块
本专利技术涉及进行功率转换的功率转换装置以及功率用半导体模块。
技术介绍
铁路车辆搭载逆变器、电动汽车搭载DC-DC转换器等通过功率用半导体元件的开关动作来进行功率转换的功率转换装置得到广泛普及。功率用半导体元件由树脂密封，构成功率用半导体模块。功率用半导体模块用于功率转换装置。随着功率用半导体元件的开关动作，功率转换装置的内部布线中有开关电流流通。此处，功率用半导体元件的开关动作是指，功率用半导体元件在数ns至数十us这样较短的时间内在处于高电阻的截止状态与处于低电阻的导通状态之间进行切换的动作。开关电流是指，功率用半导体元件进行开关动作期间流过该功率用半导体元件的电流，该电流在数ns至数十us这样较短的时间内电流值有数十安培至数万安培的变化。功率转换装置内部的布线中存在寄生电感，在通过开关电流的情况下，根据电磁学法则，布线中产生电压。该电压有时被称为浪涌电压。开关电流的时间变化率越大，以及布线的寄生电感越大，则布线中生成的浪涌电压就越大。布线中生成的浪涌电压被施加于功率转换装置的内部器件。若布线中生成的浪涌电压较大则被施加于功率转换装置的内部器件的浪涌电压变得过大，使得器件可能受损。因此，以往如下这样应对：将吸收电路与功率转换装置内部的器件相连，降低被施加至器件的浪涌电压。作为现有技术，例如在下述专利文献1中公开了如下技术：将由二极管、电容器、电感器构成的吸收电路与功率用半导体元件相连，从而降低被施加至功率用半导体元件的浪涌电压。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4297995号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题功率转换装置的内部存在多种器件。其中之一是在功率转换装置的动作状态下长时间施加有直流电压的器件。若将吸收电路安装于上述器件，则确实地能够降低被施加至器件的浪涌电压。然而，在吸收电路中也长时间施加有直流电压。一般来说，施加直流电压的时间越长，则器件的电绝缘性变得越差。因此，需要以高耐压的器件来构成吸收电路。高耐压的器件较为大型，因此存在难以使得功率转换装置小型化的问题。本专利技术鉴于上述情况而得以完成，其目的在于提供一种功率转换装置，该功率转换装置具备减少施加至功率转换装置内部的器件的浪涌电压并仅由耐压性较低的器件构成的吸收电路。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述问题，达成目的，本专利技术的功率转换装置具备进行开关动作的功率用半导体元件，进行功率转换，其特征在于，将开关电流分流器件与有开关电流流过的布线并联连接。专利技术效果根据本专利技术，由于一部分开关电流被分流流过开关电流分流器件，因此流过布线的开关电流下降，布线中生成的浪涌电压变小。由此，能够降低被施加至功率转换装置内部的器件的浪涌电压。并且，开关电流分流器件不会长时间被施加直流电压，因此能够获得如下效果：能够仅利用耐压性较低的器件来构成开关电流分流器件。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图2是表示实施方式1的功率转换装置中的一部分器件的结构例的立体图。图3是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。图4是表示实施方式2所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图5是表示实施方式2的功率转换装置中流通的开关电流波形的一个示例的图。图6是表示实施方式3所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图7是表示实施方式3的功率转换装置中流通的开关电流波形的一个示例的图。图8是表示实施方式4所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图9是表示实施方式4所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。图10是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图11是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。图12是表示实施方式5所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。图13是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图14是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的结构例的立体图。图15是表示实施方式6所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。图16是表示实施方式7所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图17是表示实施方式7的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图。图18是表示组装图17所示的器件后的状态的立体图。图19是表示实施方式7所涉及的功率用半导体模块内部的结构例的立体图。图20是表示实施方式7所涉及的功率转换装置的其它电路结构例的图。图21是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图22是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的一部分器件的结构例的分解立体图。图23是表示将图22所示的器件安装上后安装实施方式8所涉及的开关电流分流器件后的状态的立体图。图24是表示实施方式8所涉及的功率转换装置的其它结构例的立体图。图25是表示实施方式9所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。图26是表示实施方式9的功率转换装置中的一部分器件的结构例的分解立体图。图27是表示将图26所示的器件安装上后安装实施方式9所涉及的开关电流分流器件后的状态的立体图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式所涉及的功率转换装置进行说明。此外，本专利技术并不局限于以下示出的实施方式。以下中，“连接”并不仅仅指物理上的连接关系，也包含电气性连接关系。实施方式1图1是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的电路结构例的图。功率转换装置1具备逆变器电路3(也称作“功率转换电路”)以及主电容器4。功率转换装置1连接有作为负载的电动机2。逆变器电路3构成两电平三相逆变器电路，将存储于主电容器4的直流电转换成交流电(图1的情况下为三相交流电)，并提供至作为负载的电动机2。主电容器4包括一个或多个电容器元件41。出于确保绝缘及确保机械强度的目的，电容器元件41用树脂密封，构成主电容器4。电容器4具备用于与外部电路电连接的端子，具体而言，具备构成主电容器4的正侧端子的主电容器P端子41P以及构成主电容器4的负侧端子的主电容器N端子41N。主电容器P端子41P以及主电容器N端子41N通过内部布线与电容器元件41电连接。主电容器4存储有直流电。因此，在功率转换装置1的动作状态下长时间有直流电压被施加到主电容器4。实施方式1中，使用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)作为功率用半导体元件。出于确保绝缘及确保机械强度为目的，功率用半导体元件及与功率用半导体元件反并联连接的二极管用树脂密封，构成功率用半导体模块。图1中，例如在U相的高电位侧(也称作“正侧”)(以下记作“P侧U相”)，功率用半导体元件32a(正侧开关元件)及二极管32b被密封，构成P侧U相功率用半导体模块31UP。为了与外部电路电连接，P侧U相功率用半导体模块31UP具备作为第1端子的集电极端子C1、作为第2端子的发射极端子E1、作为第1控制端子的栅极控制端子GC、作为第2控制端子的发射极控制端子EC。集电极端子C1、发射极端子E1、栅极控制端子GC以及发射极控制端子EC通过内部布线与功率用半导体元件32a以及二极管32b电连接。本实施方式中，集电极端子C1构成作为功率转换电路的逆变器电路3的正侧端子，发射极端子E1构成逆变器电路3的交流端子。P侧U相功率用半导体模块31UP以及N侧U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，其特征在于，包括：功率转换电路，该功率转换电路由半导体模块构成，并具有正侧端子及负侧端子，所述半导体模块具有进行开关动作的功率用半导体元件；电容器，该电容器具有正侧端子及负侧端子；布线构件，该布线构件包含正侧连接布线构件及负侧连接布线构件，该正侧连接布线构件将所述功率转换电路的所述正侧端子与所述电容器的所述正侧端子相连接，该负侧连接布线构件将所述功率转换电路的所述负侧端子与所述电容器的所述负侧端子相连接；以及开关电流分流器件，该开关电流分流器件与所述布线构件中所述正侧连接布线构件与所述负侧连接布线构件中的至少一个并联连接，从而使一部分开关电流进行分流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 JP PCT/JP2014/0839291.一种功率转换装置，其特征在于，包括：功率转换电路，该功率转换电路由半导体模块构成，并具有正侧端子及负侧端子，所述半导体模块具有进行开关动作的功率用半导体元件；电容器，该电容器具有正侧端子及负侧端子；布线构件，该布线构件包含正侧连接布线构件及负侧连接布线构件，该正侧连接布线构件将所述功率转换电路的所述正侧端子与所述电容器的所述正侧端子相连接，该负侧连接布线构件将所述功率转换电路的所述负侧端子与所述电容器的所述负侧端子相连接；以及开关电流分流器件，该开关电流分流器件与所述布线构件中所述正侧连接布线构件与所述负侧连接布线构件中的至少一个并联连接，从而使一部分开关电流进行分流。2.一种功率转换装置，其特征在于，包括：功率转换电路，该功率转换电路由半导体模块构成，所述半导体模块具有进行开关动作的功率用半导体元件；布线构件，所述功率用半导体元件进行开关时产生的开关电流流过该布线构件；以及开关电流分流器件，该开关电流分流器件与所述布线构件并联连接，从而使一部分所述开关电流进行分流，所述开关电流分流器件与所述布线器件相连的两个连接点在所述功率用半导体元件未进行开关动作的状态下为实质相同的电位。3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，所述布线构件由母线构成，所述母线与所述功率转换电路的正侧端子及负侧端子以及所述电容器的正侧端子及负侧端子相连，所述开关电流分流器件与所述母线相连。4.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，所述开关电流分流器件的一端连接至所述母线与所述功率转换电路的连接点的最近处。5.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，所述开关电流分流器件的另一端连接至所述母线与所述电容器的连接点的最近处。6.如权利要求3至5中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述母线具有平坦部及弯曲部，所述开关电流分流器件以跨过所述母线的弯曲部的方式与所述母线相连。7.如权利要求1至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述功率转换电路的正侧端子是所述半导体模块的端子，所述布线构件与所述半导体模块的端子相连。8.如权利要求1至7中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述功率转换电路的负侧端子是所述半导体模块的端子，所述布线构件与所述半导体模块的端子相连。9.如权利要求1至8中任一项所述的功率转换装置，将直流电转换成交流电，或将交流电转换成直流电，其特征在于，所述功率用半导体元件包含正侧开关元件、以及与所述正侧开关元件串联连接的负侧开关元件，还具备将所述正侧开关元件与所述负侧开关元件相连的交流侧连接布线构件，所述开关电流分流器件与所述交流侧连接布线构件也并联连接。10.如权利要求1至9中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述功率转换电路是具备正侧端子、负侧端子及中间端子的三电平功率转换电路，所述电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：中嶋幸夫，三木隆义，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP