电力变换装置及其装配方法制造方法及图纸

提供一种电力变换装置，其降低主电路电感，抑制浪涌电压，并且构成为元件被恰当地冷却，同时使装置整体小型、轻量化，进而使制造时、维修时的操作性好。由ＩＧＢＴ模块（１）、（２）以及耦合二极管模块（５）、安装这些模块的冷却板（９）、连接到各模块上的层叠母线（１１）构成正侧臂单元（１００），由ＩＧＢＴ模块（３）、（４）以及耦合二极管模块（６）、安装这些模块的冷却板（１０）、连接到各模块上的层叠母线（１２）构成负侧臂单元（１０１），利用层叠母线（１３）将两层叠母线（１１）、（１２）和电容器（７）、（８）进行连接。两冷却板（９）、（１０）配置成平行地、使安装面方向相同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用电力用半导体元件的电力变换装置的安装 技术，特别是涉及降低主电路电感且使装置小型、轻量化的技术。
技术介绍
作为现有电力变换装置的结构，例如表示在专利文献l中。该文献涉及所谓3电平电力变换装置，如其图1所示，在冷却板的一面安装有构成正侧臂的第1开关元件、第2开关元件和第1耦合二极管(coupling diode )，在相反面安装有构成负侧臂的第3开关元件、第4开关元件和第2耦合二极管。各开关元件、耦合二极管、作为直流电源的电容器的电连接使用了将母线夹着绝缘物重叠的层叠母线，作为概要整体构成为"3"字状。作为其它现有电力变换装置的结构，表示在专利文献2的图3中。图中表示有所谓2电平电力变换装置，单臂是串联连接了3个开关元件的结构。正侧臂和负侧臂的开关元件配置成连接面相互相反，在各开关元件上装有冷却板。开关元件和向直流电源侧的电连接使用了将母线夹着绝缘物重叠的层叠母线，与专利文献l相同，作为概要 整体构成为字状。并且，作为其它现有电力变换装置的结构，表示在专利文献3 的图4中。图中表示有由变换器(converter)、逆变器(inverter) 构成的2电平电力变换装置。在1个冷却板上安装l相的、即正侧臂 的开关元件和负侧臂的开关元件并单元化，将各单元(各相)重叠配 置使得冷却板平行。专利文献1:日本特开平10-201249号7>才艮专利文献2: USP5835362号公报专利文献3:日本特开2004-96832号公报
技术实现思路
在通过如上所述的开关元件的导通、关断进行直流-交流等电力 变换的电力变换装置中，断开开关元件时通过断开时的电流变化和主 电路电感，向断开的元件施加浪涌电压。当浪涌电压高时还存在导致 元件破坏的可能性，需要抑制该浪涌电压。由于浪涌电压根据主电路 的电感而变高，因此抑制电感对降低浪涌电压是有效的。此外，作为 浪涌电压的抑制方法，已知有利用由电容等构成的緩冲电路来吸收浪 涌电压的方法，但是緩冲电路的提要存在导致装置大型化、可靠性下 降的问题。另外，称作开关元件、耦合二极管的电力半导体元件在通电时、 切换时产生电力损耗。产生的损耗使用冷却板等进行吸收，但是在元 件损耗大的情况、或者冷却板的冷却能力低的情况下，元件温度变得 过高从而还存在导致元件破坏的可能性，因此需要恰当地构成冷却板 使得元件温度不会变得过高。在专利文献1所示的电力变换装置中，电连接使用了将母线夹着 绝缘物重叠的层叠母线，认为电感变低，但是用一个冷却板冷却正侧、 负侧臂的开关元件和耦合二极管。因此，利用元件的损耗、冷却板的 冷却性能，难以冷却全部元件。另外，在一个冷却板上安装有正侧、 负侧臂的开关元件和耦合二极管，因此操作单位变大，制造时、维修 时的操作性变差。另外，在专利文献2的图3所示的电力变换装置中，每个元件都 具备冷却板，但是如图中所示，设置了正侧臂和负侧臂电极的一侧例 如需要与收纳箱之间确保必要的电绝缘距离，另一方面，安装正侧臂的冷却板和安装负侧臂的冷却板之间不需要电绝缘，但是由于冷却器 的结构(例如风扇、热交换器、固定到装置等)而不能紧贴，因此其 间的空间变成闭死空间(dead space)，装置整体变大。另外，在专利文献3所示的电力变换装置中，通过每相都单元化、构，能够提高装置的安装密度，使装置整体小型、 轻量化，并且存在制造时、维修时的操作性变好的可能性。但是，例如在3电平的情况等，没有示出其它结构。另外，虽有低电感的记述， 但是没有示出元件附近的具体电连接方法。本专利技术是为了解决如上所述的问题所作出的，其目的在于提供一 种电力变换装置，其降低主电路电感，抑制浪涌电压，并且构成为元 件被恰当地冷却，同时使装置整体小型、轻量化，进而使在制造时、 维修时的操作性好。与第l专利技术有关的电力变换装置，具备连接到交流端子和直流电 源的正极端子之间来构成正侧臂的半导体元件、和连接到交流端子和 直流电源的负极端子之间来构成负侧臂的半导体元件，通过半导体元 件的导通关断动作，在直流电源和交流端子之间进行电力变换，该电 力变换装置的特征在于，具备第l冷却板，其安装了构成正侧臂的半导体元件；安装了构成负 侧臂的半导体元件的第2冷却板，其配置成与该第1冷却板平行地、 安装面方向相同；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母 线，其将构成正侧臂的半导体元件和直流电源之间、构成负侧臂的半 导体元件和直流电源之间、以及构成正侧臂的半导体元件和构成负侧 臂的半导体元件之间进行连接。与第2专利技术有关的电力变换装置，作为构成正侧臂的半导体元件 具备连接到直流电源的正极端子和U相交流端子之间的U相正侧 开关元件、连接到直流电源的正极端子和V相交流端子之间的V相 正侧开关元件、和连接到直流电源的正极端子和W相交流端子之间 的W相正侧开关元件，作为构成负侧臂的半导体元件具备连接到直流电源的负极端子 和U相交流端子之间的U相负侧开关元件、连接到直流电源的负极 端子和V相交流端子之间的V相负侧开关元件、和连接到直流电源 的负极端子和W相交流端子之间的W相负侧开关元件，通过开关元件的导通关断动作，向3相的U相、V相、W相交流端子输出直流电源的正极端子以及负极端子的2电平的电位， 该电力变换装置的特征在于，具备第1冷却板，其安装了 U、 V、 W3相中的任意1相的正侧及负 侧开关元件以及其它2相中的任意l相的正侧或者负侧开关元件；第 2冷却板，其配置成与该第1冷却板平行地、安装面方向相同，且安 装了上述其它2相中的任意l相的没有安装在第1冷却板上的负侧或 者正侧开关元件以及上述其它2相中的另一相的正侧及负侧开关元 件；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母线，其将构成 正侧臂的开关元件和直流电源之间、构成负侧臂的开关元件和直流电 源之间、以及构成正侧臂的半导体元件和构成负侧臂的半导体元件之 间进行连接。与第3专利技术有关的电力变换装置的装配方法，具备第1步骤， 将安装在第1冷却板上的半导体元件和第1层叠母线进行连接；第2 步骤，将安装在第2冷却板上的半导体元件和第2层叠母线进行连接； 以及第3步骤，在第1以及第2步骤后，将第1以及第2层叠母线的 连接部和第3层叠母线进行连接。。根据第1专利技术，正侧臂的半导体元件和负侧臂的半导体元件由各 自的冷却板冷却，因此与用一个冷却板冷却正侧、负侧臂的半导体元 件的情况相比，在半导体元件的损耗大的情况、冷却器能力不足的情 况下也能够恰当地冷却。另外，冷却板之间为了元件配置、绝缘距离而预先相隔着，能够 构成为没有闭死空间，另 一冷却板的外部例如能够紧贴在收纳箱上， 因此作为整体能够使装置小型、轻量化。另外，由于是将正侧臂和负侧臂安装在不同冷却板上的结构，因 此不需要必须使正侧臂元件和负侧臂元件邻接，与对每相进行安装的 情况相比，可采用结构的自由度得到提高。并且，用层叠母线将构成正侧臂的开关元件和直流电源之间、构 成负侧臂的开关元件和直流电源之间、以及构成正侧臂的半导体元件 和构成负侧臂的半导体元件之间进行连接，因此能够确实地降低这些连接部分中的电感。根据第2专利技术，在除了 l相之外的其它2相中，能够使正侧开关 元件和负侧开关元件相邻地进行配置，因此作为整体降低了电感。根据第3专利技术，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，具备连接到交流端子和直流电源的正极端子之间来构成正侧臂的半导体元件、和连接到上述交流端子和上述直流电源的负极端子之间来构成负侧臂的半导体元件，通过上述半导体元件的导通关断动作，在上述直流电源和交流端子之间进行电力变换，该电力变换装置的特征在于，具备：　第１冷却板，其安装了构成上述正侧臂的半导体元件；安装了构成上述负侧臂的半导体元件的第２冷却板，其配置成与该第１冷却板平行地、安装面方向相同；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母线，其将构成上述正侧 臂的半导体元件和上述直流电源之间、构成上述负侧臂的半导体元件和上述直流电源之间、以及构成上述正侧臂的半导体元件和构成上述负侧臂的半导体元件之间进行连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山靖，大井健史，东矢和义，村端章浩，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]