电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，在不增加装置尺寸的情况下实现电力变换装置的大容量化。所提供的电力变换装置具有：第１导体电极，其具有板状部分和垂直部分，该板状部分上连接有电容器的正极端子或者负极端子，并且与设置各个端子的平面大致平行地设置，以覆盖电容器组，该垂直部分连接在所述第１电力变换电路的直流侧，并且与所述平面垂直；以及第２导体电极，其具有同样的板状部分、与第１导体电极的垂直部分连接并且与所述平面垂直的部分、以及连接在第２电力变换电路的直流侧并且与所述平面垂直的部分。通过这样，能够缓和流过各个电容器的电流的不均匀程度，所以能够在不增大电力变换装置的情况下实现大容量化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力变换装置，该电力变换装置包括由多个电容器并 联连接而成的电路。
技术介绍
采用绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等高速半导体开关元件的电力变换 装置广泛用于各种领域。近年来，随着半导体技术的进步，已经开发出了 大容量的半导体模块，并且进一步将多个半导体模块并联连接以实现更大 的容量。在电力变换装置中，在将半导体模块并联连接以实现大容量化时，构 成逆变器直流电源部分的平滑电容器中的充放电电流会增大，所以，经常 要并联连接多个电容器，并且因电压的不同也进行串联连接。在将电容器 并联连接时，如果各个电容器之间的电流分担不均匀，则其使用条件或者 寿命将由负担较重的电容器决定，所以有必要使电流平均地流过各个电容 器。影响并联连接时的电流均匀化的主要因素是电容器特性的差异以及 布线电感的差异。其中，对于电容器特性的差异，通常采取的方法是对电 容器元件进行选择，使得并列元件之间的特性相一致，而对于布线电感的 差异， 一般在结构设计阶段进行寻求解决方案。在专利文献l (日本国专利技术专利特开2001-245480号公报)的图1以 及图3中，公开了一种通过板状导体使电容器4并联/2串联连接的情况 下的结构。并且如该专利文献的图10所示，在位于电容器上方的半导体 模块部分的尺寸和电容器部分的尺寸大致相同时，装置全体的大小不会变 得恨大。但是，随着半导体模块进一步朝大容量化的方向发展，在以同等 的尺寸实现电容器的大容量化时，由于电容器并列方向的尺寸会变得非常大，从而导致装置全体的尺寸出现变形。为此，到半导体开关元件的布线 的长度增长，使得电容器之间产生不均匀的电流。由于需要考虑上述电流 不均匀的情况等而增加电容器的额定电流或者额定电压，所以会导致电容 器以及装置大型化。专利文献1特开2001-245480号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题是，抑制电力变换装置中的电容器并联连接时 产生的电流不均匀的现象，在不增加装置尺寸的情况下实现电力变换装置 的大容量化。为了解决上述课题，本专利技术的电力变换装置具有第1导体电极(712、722、 714、 724、 731、 741)，其具有板状部分和垂直部分，该板状部分 上连接有电容器的正极端子或者负极端子，并且与设置各个端子的平面大 致平行地设置，以覆盖电容器组；以及第2导体电极(713、 723、 715、 725、 732、 742)，其具有同样的板状部分、与第1导体电极的垂直部分 连接并且与所述平面垂直的部分、以及连接在第2电力变换电路的直流侧 并且与所述平面垂直的部分。 专利技术效果根据上述解决方案，由于第1以及第2电力变换电路均使用具有板状 部分的导体与电容器连接，所以能够降低布线电感。并且，连接端子的设 置位置的自由度大，所以能够很容易地縮短第1以及第2电力变换电路和 平滑电容器之间的布线长度。由此，能够缓和流过各个电容器的电流的不 均匀程度，所以能够在不增大电力变换装置的情况下实现大容量化。附图说明图1表示本专利技术的第1实施方式中的布线结构。图2表示本专利技术的第1实施方式中的布线结构的剖面示意图。图3表示应用了本专利技术的电力变换装置的电路结构。图4表示应用了本专利技术第1实施方式的电路的结构。图5表示应用了本专利技术第1实施方式的电力变换装置的安装结构例。图6表示本专利技术的第1实施方式中的连接端子的大致结构。图7是本专利技术的第1实施方式中的电流路径的说明图。 图8是本专利技术的第1实施方式中的电流路径的说明图。 图9表示本专利技术的第2实施方式中的布线结构。 图10表示应用了本专利技术第2实施方式的电路的结构。 图11表示本专利技术的第2实施方式中的电流路径的说明图。 图12表示本专利技术的第2实施方式中的电流路径的说明图。 图13表示应用了本专利技术第3实施方式的电路的结构。 图14表示本专利技术的第3实施方式中的布线结构。 图15表示本专利技术的第3实施方式中的布线结构。 图16表示本专利技术的第3实施方式中的正极侧导体的结构。 图17表示本专利技术的第3实施方式中的负极侧导体的结构。 图18表示本专利技术的第3实施方式中的电流路径的说明图。 图19表示本专利技术的第3实施方式中的电流路径的说明图。 图中l一平滑电容器，4—电动机，5 —电源，31 —散热器，32 —风 扇，61 63 —电抗器，101 106、 111 116、 121 126—电容器，RP、 SP、 TP、 UP、 VP、 WP、 RN、 SN、 TN、 UN、 VN、 WN—自消弧开关元件(包 括回流二极管)具体实施方式以下参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。首先图3表示应用了本专利技术的电力变换装置的主电路结构。如图3所 示，来自3相交流电源5的任意的交流电流通过由升压电抗器61 63、自 消弧开关元件即IGBT' RP TN构成的将交流电变换为直流电的正向变 换电路(变换器(converter)电路)以及由平滑电容器1和IGBT' UP WN构成的将直流电变换为交流电的反向变换电路(逆变器(inverter)电 路)供应给电动机4。并且，图3中的各个开关元件以及平滑电容器，分 别根据电力变换装置的功率容量由多个并联或者串并联连接而成。图4表示由正向变换电路的1个相、反向变换电路的l个相、以及与 这些电路的直流侧连接的平滑电容器的一部分构成的1个相的结构。平滑电容器l，由总计包括12个电容器的电容器组构成，这12个电 容器由6个并联连接的正侧电容器111 116、以及同样6个并联连接的负 侧电容器121 126以6并联/ 2串联的方式构成。在该平滑电容器1上连 接有构成正向变换电路1个相的正极侧开关元件RP1、 RP2以及负极侧开 关元件RN1、 RN2。同样，连接有构成反向变换电路l个相的正极侧开关 元件UP1、 UP2以及负极侧开关元件UN1、 UN2。在此，虽然作为开关元件，以正极侧以及负极侧分别为2并联为例作 了说明，但并联的数量可以根据变换器的容量决定。此外，也可以使用正 极侧和负极侧一体化而成的模块。图5表示开关元件RP1 RN2、UP1 UN2以及电容器111 126的设 置例。图5 (a)为侧视图，(b)为正视图，(c)为A—A'箭头所示方向 的视图。开关元件中，UP1 UN2设置在散热器31的正面，RP1 RN2 设置在散热器31的背面。在此，作为散热器31，使用热管方式用风扇32 进行强制空冷。电容器被排列为横向3排，进深方向4列。此外，各个电 容器具有正极端子以及负极端子，这些端子被设置在大致相同的平面上。 并且，散热器31被设置成其正面以及背面即半导体开关元件的设置面与 设置电容器的各个端子的平面大致垂直。由此，能够縮小电力变换装置的 整体尺寸。图1表示本专利技术第1实施方式的电力变换装置中的对电容器进行串并联连接的导体的结构。在图1中，7个板状导体叠层为4层。在此，夹在导体板层间的绝缘 板没有图示。此外，电容器只图示了最靠跟前的4个(U3、 116、 123、 126)(参照图5 (c))。图2表示从导体断面方向观察时的结构示意图。图1和图2都是对发 明的实施方式进行说明的图，其尺寸与实际尺寸不同。正侧电容器113、 116的正极端子1131、 1161连接在第1正极导体711 的正极端子7113、 7116上(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，具有：第１以及第２电力变换电路；电容器组，其连接在所述第１以及第２电力变换电路的直流侧，并由多个具有正极端子以及负极端子的电容器并联或者串并联连接而成，所述正极端子以及所述负极端子设置在大致相同的平面上，该电力变换装置的特征在于，进一步具有：第１导体电极，其具有：连接有多个所述正极端子以及负极端子中的一方的端子，并且与所述平面大致平行地设置，以覆盖在所述电容器组上的板状部分；和，连接在所述第１电力变换电路的直流侧，并且与所述平面垂直的部分，以及，第２导体电极，其具有：与所述平面大致平行地设置，以覆盖在所述电容器组上的板状部分；与所述第１导体电极的所述垂直的部分连接，并且与所述平面垂直的部分；和，连接在所述第２电力变换电路的直流侧，并且与所述平面垂直的部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森和久，伊君高志，岸川孝生，迫田友治，大沼直人，蛭田清玄，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]