阅读说明：本技术 缓冲装置及电力转换装置 (Buffer device and power conversion device ) 是由 山田隆二 王启臣 依田和之 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：随着半导体模块的大电流化,期望实现能够有效消除浪涌电压的缓冲装置。本发明提供缓冲装置及电力转换装置。缓冲装置安装于半导体模块的端子,具备：并联的n个充电路径,分别具有依次串联连接于半导体模块的正极侧端子和负极侧端子之间的正极侧电容器、第一二极管和负极侧电容器,并使电流从正极侧端子侧流向负极侧端子侧,n为1以上的整数；以及并联的n+1个放电路径,分别具有连接于负极侧端子或n个充电路径中的第N充电路径的负极侧电容器与n个充电路径中的第N+1充电路径的正极侧电容器或正极侧端子之间的第二二极管,并使电流介由负极侧电容器和正极侧电容器中的至少一方而从负极侧端子侧流向正极侧端子侧,N为0≤N≤n的整数。(With the increase in the current of semiconductor modules, it is desired to realize a snubber device capable of effectively eliminating surge voltage. The invention provides a buffer device and a power conversion device. The buffer device is mounted on a terminal of a semiconductor module, and includes: n charging paths connected in parallel, each having a positive electrode-side capacitor, a first diode, and a negative electrode-side capacitor connected in series in this order between a positive electrode-side terminal and a negative electrode-side terminal of the semiconductor module, and configured to flow a current from the positive electrode-side terminal side to the negative electrode-side terminal side, wherein n is an integer of 1 or more; and N +1 discharge paths connected in parallel, each having a second diode connected between the negative electrode-side terminal or the negative electrode-side capacitor of the Nth charge path among the N charge paths and the positive electrode-side capacitor or the positive electrode-side terminal of the N +1 th charge path among the N charge paths, and causing a current to flow from the negative electrode-side terminal side to the positive electrode-side terminal side via at least one of the negative electrode-side capacitor and the positive electrode-side capacitor, N being an integer of 0. ltoreq. N.ltoreq.n.)

缓冲装置及电力转换装置

技术领域

本发明涉及一种缓冲装置及电力转换装置。

背景技术

以往，提出了各种用于防止因浪涌电压而导致的元件损坏的技术(例如，参照专利文献1～8)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-144340号公报

专利文献2：日本特开平8-33313号公报

专利文献3：日本特开2002-125381号公报

专利文献4：日本特开2012-95473号公报

专利文献5：日本特开2014-36509号公报

专利文献6：日本特开2014-110099号公报

专利文献7：日本特开平9-215343号公报

专利文献8：日本特开2012-95473号公报

发明内容

技术问题

近年来，随着半导体模块的大电流化，期望实现能够有效地消除浪涌电压的缓冲装置。

技术方案

为了解决上述课题，在本发明的第一方式中，提供一种安装于半导体模块的端子的缓冲装置。缓冲装置可以具备并联的n个充电路径，所述n个充电路分别具有依次串联连接于半导体模块的正极侧端子和负极侧端子之间的正极侧电容器、第一二极管、和负极侧电容器，并且使电流从正极侧端子侧流向负极侧端子侧，其中，n为1以上的整数。缓冲装置可以具备并联的n+1个放电路径，所述n+1个放电路径分别具有连接于负极侧端子或n个充电路径中的第N充电路径中的负极侧电容器与n个充电路径中的第N+1充电路径中的正极侧电容器或正极侧端子之间的第二二极管，并使电流介由负极侧电容器和正极侧电容器中的至少一方而从负极侧端子侧流向正极侧端子侧，其中，N为0≤N≤n的整数。

在本发明的第二方式中，提供一种电力转换装置。电力转换装置可以具备第一方式的至少一个缓冲装置。电力转换装置可以具备电连接于至少一个缓冲装置的多个半导体模块。电力转换装置可以具备分别安装于多个半导体模块中的至少一个的多个散热器。

多个半导体模块可以从直流电力生成多相交流电力。电力转换装置可以针对交流电力的每一相具备至少一个散热器。

多个半导体模块可以从直流电力生成至少单相交流电力。电力转换装置可以针对交流电力的每一相具备多个散热器。

多个半导体模块可以从直流电力生成多相交流电力。多个散热器可以安装于生成多相交流电力中的至少两相的多个半导体模块的一部分。

多个散热器可以分别安装于一个半导体模块。

电力转换装置还可以具备连接于正极侧端子和负极侧端子之间的电源电容器。多个半导体模块可以彼此通过不同的布线与电源电容器连接。

在本发明的第三方式中，提供一种电力转换装置。电力转换装置可以具备半导体模块。电力转换装置可以具备第一方式的缓冲装置。电力转换装置可以具备连接于正极侧端子和负极侧端子之间的电源电容器。电力转换装置可以具备容纳半导体模块、缓冲装置和电源电容器的壳体。电源电容器可以配设在比壳体的中心更靠一侧的位置，缓冲装置和半导体模块可以配设在比壳体的中心更靠另一侧的位置。

电源电容器可以配设在比壳体的中心更靠下侧的位置，缓冲装置和半导体模块可以配设在比壳体的中心更靠上侧的位置。

电力转换装置还可以具备使冷却流体在壳体的内部流通的冷却部。电源电容器可以配设在冷却流体的流路中的上游侧。缓冲装置和半导体模块可以配设在冷却流体的流路中的下游侧。

电源电容器可以配设在供冷却流体流入壳体的内部的流入部。

电力转换装置还可以具备设置在缓冲装置和半导体模块与电源电容器之间的隔热板。

电力转换装置还可以具备安装于半导体模块的散热器。

各充电路径的布线电感可以比各放电路径的布线电感小。

在第一方式的缓冲装置中，各充电路径的布线长度可以比各放电路径的布线长度短。

N可以为2以上的整数。n个充电路径中的正极侧电容器与负极侧电容器之间的各布线部分的布线长度可以比n+1个放电路径中的将第N充电路径的负极侧电容器与第N+1充电路径的正极侧电容器连结的各布线部分的布线长度短。

n+1个放电路径的布线部分可以以迂回的方式形成。

正极侧电容器、负极侧电容器、第一二极管和第二二极管可以配设于印制布线基板。

n+1个放电路径的每一个放电路径中的将第N充电路径的负极侧电容器与第N+1充电路径的正极侧电容器连结的各布线可以包括相互重叠的两个区域。

各充电路径可以以直线状配设在正极侧端子和负极侧端子之间。

在本发明的第四方式中，提供一种电力转换装置。电力转换装置可以具备半导体模块。电力转换装置可以具备第一方式的缓冲装置。

应予说明，上述的发明内容未列举本发明的所有必要特征。另外，这些特征组的子组合也能够另外成为发明。

附图说明

图1示出本实施方式的电力转换装置1的电路图。

图2示出开关元件11被关断的情况下的电流的流动。

图3示出开关元件11被导通的情况下的电流的流动。

图4是本实施方式的电力转换装置1的纵剖面图。

图5示出半导体模块5和缓冲装置7的外观结构。

图6示出布线部分L2的形状。

图7示出布线部分L2的另一形状。

图8示出布线部分L2的另一形状。

图9示出布线部分L2的另一形状。

图10示出布线部分L2的另一形状。

图11示出变形例的电力转换装置1A。

符号说明

1：电力转换装置，2：缓冲电路，3：壳体，4：冷却部，5：半导体模块，6：散热器，7：缓冲装置，10：电源电容器，11：开关元件，12：开关元件，13：续流二极管，14：续流二极管，19：电源输出端子，21：充电路径，22：放电路径，31：流入部，32：流出部，33：隔热板，41：风扇，50：半导体堆栈，51：正极侧端子，52：负极侧端子，70：印制布线基板，71：正极侧布线，72：负极侧布线，100：母线，101：正极侧电源线，102：负极侧电源线，211：正极侧电容器，212：第一二极管，213：负极侧电容器，221：第二二极管，310：进气口，320：排气口，700：端子，701：绝缘导线，702：导电棒，1011：布线电感

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式并不限定权利要求书所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征的所有组合并不一定是发明的解决方案所必须的。

[1.电力转换装置的电路结构]

图1是本实施方式的电力转换装置1的电路图。电力转换装置1是将直流电力转换为多相交流电力的电路的一相。电力转换装置1将通过切换电源电容器10的各电极与电源输出端子19之间的连接而转换得到的电压从电源输出端子19输出。应予说明，所输出的交流电流的返回路径可以是其他相的电源输出端子19。在电源输出端子19可以连接感应负载(未图示)。电力转换装置1具备电源电容器10、开关元件11、12、续流二极管13、14以及缓冲电路2。应予说明，电力转换装置1也可以将直流电力转换为单相交流电力，在此情况下，电力转换装置1可以具备串联连接的两个电源电容器10，可以将从电源输出端子19输出的交流电流的返回路径设为电源电容器10的中点。

电源电容器10作为直流电源而发挥功能。在电源电容器10的正极连接有正极侧电源线101，在电源电容器10的负极连接有负极侧电源线102。在正极侧电源线101和负极侧电源线102可以与其布线长度对应地存在布线电感1011。应予说明，在图1中图示了一个电源电容器10，但电力转换装置1可以具备串联或并联地连接的多个电源电容器10。

开关元件11、12依次串联连接在负极侧电源线102和正极侧电源线101之间。开关元件11、12可以构成电力转换装置1中的上桥臂和下桥臂。

就开关元件11、12而言，分别将漏极端子连接于正极侧电源线101一侧，将源极端子连接于负极侧电源线102一侧。在开关元件11、12的栅极端子连接有未图示的栅极驱动电路，控制开关元件11、12的导通/关断。例如，开关元件11、12可以被控制为隔着双方成为关断的死区时间而择一地变为连接状态。开关元件11、12可以以PWM方式来控制。在开关元件11和开关元件12的中点连接有电源输出端子19。

开关元件11、12可以是以硅为基材的硅半导体元件，也可以是宽带隙半导体元件。宽带隙半导体元件是带隙比硅半导体元件大的半导体元件，例如是包括SiC、GaN、金刚石、氮化镓系材料、氧化镓系材料、AlN、AlGaN、或ZnO等的半导体元件。应予说明，开关元件11、12可以是MOSFET，也可以是IGBT、双极型晶体管等其他结构的半导体元件。

续流二极管13、14以阴极在正极侧电源线101一侧的方式反向并联连接于开关元件11、12。续流二极管13、14可以是肖特基势垒二极管。续流二极管13、14可以是硅半导体元件，也可以是宽带隙半导体元件。

开关元件11、12和续流二极管13、14的至少两个可以被模块化为半导体模块5。作为一例，在本实施方式中，将开关元件11、12和续流二极管13、14模块化为半导体模块5。在此情况下，正极侧的开关元件11的漏极端子可以是半导体模块5的正极侧端子51，负极侧的开关元件12的源极端子可以是半导体模块5的负极侧端子52。

[1.1.缓冲电路2]

缓冲电路2吸收在开关元件11、12切断电流的情况下产生的浪涌电压而保护电力转换装置1的各元件。缓冲电路2具有并联的n个充电路径21和并联的n+1个放电路径22。应予说明，个数n为1以上的整数，作为一例，在本实施方式中为3。此外，作为一例，在本实施方式中，将三个充电路径21从图的左侧起依次作为第一充电路径21(1)、第二充电路径21(2)、第三充电路径21(3)进行说明。此外，将四个放电路径22从图的左侧起依次作为第一放电路径22(1)、第二放电路径22(2)、第三放电路径22(3)、第四放电路径22(4)进行说明。

各充电路径21具有在正极侧端子51和负极侧端子52之间依次串联连接的正极侧电容器211、第一二极管212和负极侧电容器213。正极侧电容器211和负极侧电容器213分别作为缓冲电容器而发挥功能，可以吸收在开关元件11、12的驱动时产生的瞬时浪涌电压(作为一例为在比10ns大且小于10μs的期间施加到元件的浪涌电压)。例如，正极侧电容器211和负极侧电容器213可以抑制大于100kHz且小于100MHz的振动。作为一例，正极侧电容器211和负极侧电容器213可以为薄膜电容器或叠层陶瓷电容器。

第一二极管212以使阳极朝向正极侧端子51一侧，使阴极朝向负极侧端子52一侧的方式配设。由此，各充电路径21使电流从正极侧端子51侧流向负极侧端子52侧。

各放电路径22具有第二二极管221。第二二极管221连接在负极侧端子52或n个充电路径21中的第N充电路径21(其中，N为0≤N≤n的整数)中的负极侧电容器213与n个充电路径21中的第N+1充电路径21中的正极侧电容器211或正极侧端子51之间。例如，第一放电路径22(1)的第二二极管221连接在负极侧端子52与第一充电路径21(1)的正极侧电容器211之间。第二放电路径22(2)的第二二极管221连接在第一充电路径21(1)的负极侧电容器213与第二充电路径21(2)的正极侧电容器211之间。第三放电路径22(3)的第二二极管211连接在第二充电路径21(2)的负极侧电容器213与第三充电路径21(3)的正极侧电容器211之间。第四放电路径22(4)的第二二极管221连接在第三充电路径21(3)的负极侧电容器213与正极侧端子51之间。第二二极管221以使阳极朝向第N充电路径21(N)或负极侧端子52一侧，使阴极朝向第N+1充电路径21(N+1)或正极侧端子51一侧的方式配设。由此，各放电路径22介由负极侧电容器213和正极侧电容器211中的至少一方使电流从负极侧端子52侧流向正极侧端子51侧。

[1.1.1.缓冲电路2的动作]

首先，对从开关元件11为导通、开关元件12为关断的状态，将开关元件11关断的情况下的动作进行说明。在开关元件11为导通、开关元件12为关断的状态下，输出电流在电源电容器10、正极侧电源线101、开关元件11和电源输出端子19的路径流通。此时，在布线电感1011流通输出电流而储存能量。

图2示出从该状态将开关元件11关断的情况下的电流的流动。应予说明，图中的虚线箭头表示电流的流动，实线箭头表示电源电容器10、正极侧电容器211和负极侧电容器213的电压。

如果将开关元件11关断，则输出电流换流而从电源电容器10和正极侧电源线101流向各充电路径21的正极侧电容器211、第一二极管212和负极侧电容器213，并介由续流二极管14而从电源输出端子19输出。由此，布线电感1011的电流能量通过充电路径21的正极侧电容器211和负极侧电容器213的充电而被吸收。然后，输出电流最终全部换流到电源电容器10、负极侧电源线102、续流二极管14和电源输出端子19的路径。由此，完成伴随着开关元件11的关断动作的换流。

图3示出从完成了开关元件11的关断动作的状态重新将开关元件11导通的情况下的电流的流动。

如果重新将开关元件11导通，则在电源电容器10、负极侧电源线102、续流二极管14和电源输出端子19的路径流通的输出电流向电源电容器10、负极侧电源线102、各放电路径22的第二二极管221、开关元件11和电源输出端子19的路径换流，此时，在第二二极管221的阳极侧/阴极侧的正极侧电容器211和/或负极侧电容器213储存的关断动作时的能量被释放。然后，输出电流最终全部换流到电源电容器10、正极侧电源线101、开关元件11和电源输出端子19的路径。由此，完成伴随着开关元件11的导通动作的换流。

这里，对开关元件11的关断和导通的动作时的正极侧电容器211和负极侧电容器213的电压进行说明。关断动作时的各充电路径21的正极侧电容器211和负极侧电容器213的电压的关系以下面的式(1)来表示。其中，式中，E为电源电容器10的电压，V_dc-off为关断动作时的正极侧端子51与负极侧端子52之间的端子间电压。此外，V_p(1)～V_p(3)为第一充电路径21(1)～第三充电路径21(3)中的正极侧电容器211的电压。此外，V_n(1)～V_n(3)为第一充电路径21(1)～第三充电路径21(3)中的负极侧电容器213的电压。

E≤(V_p(1)+V_n(1))

＝(V_p(2)+V_n(2))

＝(V_p(3)+V_n(3))

＝V_dc-off (1)

此外，导通动作时的各充电路径21的正极侧电容器211和负极侧电容器213的电压的关系以下面的式(2)来表示。其中，式中，V_dc-on为导通动作时的正极侧端子51与负极侧端子52之间的端子间电压。

E≥V_p(1)

＝(V_n(1)+V_p(2))

＝(V_n(2)+V_p(3))

＝V_n(3)

＝V_dc-on (2)

根据式(1)和式(2)，各正极侧电容器211和各负极侧电容器213的电压的关系以下面的式(3)来表示(还参照图2、图3中图示的电压)。其中，式中，V_dc为稳态时的正极侧端子51与负极侧端子52之间的端子间电压。

E＝V_dc≈V_p(1)

＝V_n(3)

＝1.5×V_p(2)

＝1.5×V_n(2)

＝3×V_n(1)

＝3×V_p(3) (3)

根据式(3)，可知电容器电流被切断的情况下的各充电路径21中的充电电压(作为一例，在图3中为4E/3)比各放电路径22中的放电电压(作为一例，在图3中为E)高。应予说明，在输出电流反向的情况下的开关元件12的导通和关断动作中，也由于电路的对称性而能得到同样的效果，因此省略详细说明。

根据以上的电力转换装置1中的缓冲电路2，具备具有正极侧电容器211和负极侧电容器213的n个并联的充电路径21。因此，如果电流因半导体模块5而被切断，则储存在布线电感1011的能量通过各充电路径21而将正极侧电容器211和负极侧电容器213充电为比正极侧端子51与负极侧端子52之间的电压高的电压。由此，防止因浪涌电压而导致元件损坏。

此外，在缓冲电路2具备介由负极侧电容器213和正极侧电容器211中的至少一方使电流从负极侧端子52侧流向正极侧端子51侧的n+1个放电路径22。因此，如果电流因半导体模块5而流通，则储存在正极侧电容器211和/或负极侧电容器213的能量被放电，各放电路径22的放电电压下降到正极侧端子51与负极侧端子52之间的电压为止。

这里，由于电流被切断的情况下的n个充电路径21的每个充电路径中的充电电压比放电路径22的每一个放电路径中的放电电压高，因此电流被切断而对充电路径21充电的能量即使被放电路径22放电也无法进一步对充电路径21进行充电。因此，在电流被切断的情况下对正极侧电容器211和负极侧电容器213充电的能量，不会因为布线电感1011与正极侧电容器211和/或负极侧电容器213的谐振动作而进行充放电从而作为电路损耗被消耗，而是储存在正极侧电容器211和负极侧电容器213中进行再生。由此，降低因谐振动作而导致的电路损耗。

并且，由于能够如此防止因电流切断时的浪涌电压而导致元件损坏，并且降低电路损耗，所以能够增大连接于正极侧端子51和负极侧端子52的布线的电感的允许量。即，能够提高正极侧电源线101和负极侧电源线102的布线长度的灵活性。

[2.电力转换装置的物理结构]

图4是本实施方式的电力转换装置1的纵剖面图。作为一例，在本实施方式中，电力转换装置1将直流电力转换为单相、多相的交流电力，但是也可以对直流电压进行升压或降压等其他形式的转换。电力转换装置1可以是不间断电源装置(UPS：UninterruptiblePower Supply)、功率调节器(Power Conditioning System)。电力转换装置1具备：壳体3、冷却部4、至少一个电源电容器10、至少一个半导体模块5、散热器6、以及至少一个缓冲装置7。电力转换装置1还可以具备其他元件和/或设备8。

[2.1.壳体3]

壳体3容纳各半导体模块5、各缓冲装置7和各电源电容器10。壳体3具有流入部31、流出部32和隔热板33。

流入部31是通过冷却部4使空气从壳体3的外部流入的区域，设置在壳体3的下端部。流入部31在壳体3的一个侧壁部具有进气口310。

流出部32是通过冷却部4使空气向壳体3的外部流出的区域，设置在壳体3的上端部。流出部32在壳体3的顶部具有排气口320。

隔热板33设置在流入部31的上部。隔热板33可以以防止上下方向的辐射、对流的方式沿横向(作为一例为水平方向)设置。隔热板33可以从设置有进气口310的壳体3的侧壁部向其相反侧的侧壁部延伸。隔热板33可以利用例如陶瓷等形成。

[2.2.冷却部4]

冷却部4使空气在壳体3的内部流通。例如冷却部4具有至少一个风扇41。各风扇41将壳体3的外部的空气从进气口310吸入到内部并从排气口320排除。例如，各风扇41可以设置在壳体3的排气口320。在壳体3内，空气可以如图中的空心箭头所示地流动。应予说明，作为一例，在本实施方式中，由冷却部4形成的空气的流路为一个，但也可以是多个。此外，冷却部4可以使与空气不同的其他流体在壳体3的内部流动。例如，冷却部4可以具有通过壳体3内的冷却管(未图示)，并使水在该冷却管内流动。

[2.3.电源电容器10]

各电源电容器10可以是电解电容器，也可以是薄膜电容器。应予说明，对于电源电容器10，可以设定85℃、105℃等使用上限温度。电源电容器10可以是遵从所谓的阿伦尼乌斯定律(也称为10℃两倍定律)的电容器，如果使用温度上升10℃，则寿命会减半。

应予说明，在电力转换装置1具备多个电源电容器10的情况下，这些多个电源电容器10的各电极可以利用母线(未图示)来连接。此外，在具备多个电源电容器10的情况下，为了容易进行电源电容器10的搬运、设置、拆卸，可以将多个电源电容器10作为一个单元。

[2.4.半导体模块5]

各半导体模块5是将多个半导体元件模块化而成。例如，各半导体模块5是功率半导体模块，将从电源电容器10供给的直流电力至少转换为单相的交流电力。作为一例，在本实施方式中，各半导体模块5具有作为上下桥臂而发挥功能的一组开关元件11、12，但可以仅具有它们中的一个，也可以具有多组开关元件11、12。各半导体模块5可以具有分别连接于电源电容器10的电极的正极侧端子51和负极侧端子52。

[2.5.散热器6]

散热器6至少吸收在各半导体模块5产生的热量。散热器6可以在与半导体模块相反侧的面具有散热风扇(未图示)。散热器6可以安装于各半导体模块5而构成半导体堆栈50(也称为复合体)。

[2.6.缓冲装置7]

各缓冲装置7具有缓冲电路2。各缓冲装置7被安装于半导体模块5的端子。作为一例，在本实施方式中，缓冲装置7的个数与半导体模块5的个数相同，各缓冲装置7被安装于对应的一个半导体模块5。

[2.7.设备8]

作为一例，在本实施方式中，设备8为变压器，对从半导体模块5的电源输出端子19输出的交流电力进行变压并输出。应予说明，设备8也可以是用于抑制电流变化的电抗器等其他设备、元件。

[2.8.各部分的配置]

电源电容器10和半导体堆栈50可以配设为彼此不紧密接触。例如，电源电容器10和半导体堆栈50可以以比它们的上下方向的尺寸远的方式配设。此外，电源电容器10和半导体堆栈50可以以通过冷却部4使空气在电源电容器10和半导体堆栈50之间流动，从而彼此不受热影响的程度分离地配设。作为一例，电源电容器10和半导体堆栈50可以配设为彼此分离200mm以上。

此外，各电源电容器10可以配设在比壳体3的中心更靠一侧的位置，各缓冲装置7和半导体堆栈50可以配设在比壳体3的中心更靠另一侧的位置。例如，各电源电容器10可以配设在比壳体3的中心更靠下侧的位置，各缓冲装置7和半导体堆栈50可以配设在比壳体3的中心更靠上侧的位置。作为一例，各缓冲装置7和半导体堆栈50可以配设在相对于隔热板33为电源电容器10的相反侧的位置。即，在缓冲装置7和半导体堆栈50与电源电容器10之间隔着隔热板33。

此外，各电源电容器10可以配设在壳体3内的空气流路的上游侧，各缓冲装置7和半导体堆栈50可以配设在流路的下游侧。作为一例，在本实施方式中，各电源电容器10配设在空气的流入部31。此外，各缓冲装置7和半导体堆栈50配设在排气口320的下部。

应予说明，将半导体模块5与电源电容器10连接的正极侧电源线101和负极侧电源线102可以不使用母线、层叠母线，而通过绝缘导线来形成。由此，降低电力转换装置1的制造成本。半导体模块5与电源电容器10之间的布线电感相对于半导体模块5与缓冲装置7之间的布线电感可以比5倍还大。

设备8可以配设在缓冲装置7和半导体堆栈50与电源电容器10之间。作为一例，在本实施方式中，设备8配设在缓冲装置7和半导体堆栈50与隔热板33之间。

根据以上的电力转换装置1，另外，由于电源电容器10配设在壳体3的一侧，缓冲装置7和半导体堆栈50配设在壳体3的另一侧，所以能够减少从缓冲装置7和半导体模块5向电源电容器10传递的热量。因此，能够防止电源电容器10变高温而延长电源电容器10的寿命。此外，由于具备具有缓冲电路2的缓冲装置7，所以即使通过将缓冲装置7和半导体模块5与电源电容器10在壳体3内配设在相反的一侧而使连接于正极侧端子51和负极侧端子52的布线的长度变长，也能够防止因电流切断时的浪涌电压而导致的元件损坏，并且降低电路损耗。

此外，由于电源电容器10配设在空气流路中的上游侧，缓冲装置7和半导体堆栈50配设在流路中的下游侧，所以能够防止在缓冲装置7和半导体模块5产生的热量介由空气而传递到电源电容器10。此外，由于电源电容器10配设在空气的流入部31，所以能够有效地将电源电容器10冷却而维持在低温。

此外，由于电源电容器10配设在壳体3的下侧，缓冲装置7和半导体堆栈50配设在壳体3的上侧，所以能够在缓冲装置7和半导体模块5所产生的热量因对流而使壳体3内升温的情况下，防止向电源电容器10传递热量。

此外，由于在缓冲装置7和半导体堆栈50与电源电容器10之间设置隔热板33，所以能够防止在缓冲装置7和半导体模块5产生的热量向电源电容器10传递。

[3.半导体模块5和缓冲装置7的外观结构]

图5示出半导体模块5和缓冲装置7的外观结构。应予说明，图中的上部和下部示出从不同方向观看半导体模块5和缓冲装置7而得到的外观结构。

半导体模块5被形成为长方体状，在上表面具有负极侧端子52、正极侧端子51和电源输出端子19。负极侧端子52、正极侧端子51和电源输出端子19可以以负极侧端子52、正极侧端子51、电源输出端子19这一顺序排列并配设成直线状。应予说明，半导体模块5还可以具有与开关元件11、12的栅极端子连接的控制端子。

缓冲装置7具有设置在印制布线基板70上的缓冲电路2。例如，缓冲电路2的正极侧电容器211、负极侧电容器213、第一二极管212和第二二极管221配设于印制布线基板70。

应予说明，在图中，对缓冲装置7中的充电路径21(2)、21(3)的正极侧电容器211、第一二极管212、负极侧电容器213省略了符号。此外，在图中仅对正极侧电容器211和负极侧电容器213之间的布线部分L1、L2用阴影箭头符号来示意性地图示，并省略其他元件之间的布线的图示。

这里，布线部分L1是各充电路径21中的正极侧电容器211和负极侧电容器213之间的布线部分。布线部分L2是n+1个放电路径22的每一个放电路径中的、将第N充电路径21的负极侧电容器213与第N+1充电路径21的正极侧电容器211连结的布线部分。作为一例，在本实施方式中，四个放电路径22中的第二放电路径22(2)具有将第一充电路径21(1)的负极侧电容器213与第二充电路径21(2)的正极侧电容器211连结的布线部分L2。此外，第三放电路径22(3)具有将第二充电路径21(2)中的负极侧电容器213与第三充电路径21(3)中的正极侧电容器211连结的布线部分L2。

在本实施方式的缓冲装置7中，n个(作为一例，在本实施方式中为3个)各充电路径21的布线电感可以比各放电路径22的布线电感小。此外，各充电路径21的布线长度可以比各放电路径22的布线长度短。例如，连结正极侧端子51和负极侧端子52的各充电路径21的布线长度可以比连结正极侧端子51和负极侧端子52的各放电路径22的布线长度短。此外，三个充电路径21中的各布线部分L1的布线长度可以比n+1个放电路径22中的各布线部分L2的布线长度短。作为一例，在本实施方式中，各充电路径21以直线状配设在正极侧端子51与负极侧端子52之间，充电路径21中的布线部分L1呈直线状。应予说明，在布线部分L2可以不设置作为电路元件的电感器。

印制布线基板70在内部具有介由端子700而与半导体模块5的正极侧端子51和负极侧端子52连接的正极侧布线71和负极侧布线72。正极侧布线71和负极侧布线72分别被形成为面状，并隔着绝缘层而相互层叠。由此，由于正极侧布线71和负极侧布线72差动地作用而互相抵消磁场，所以正极侧布线71和负极侧布线72的电感变小。此外，在多个充电路径21之间，对正极侧电容器211和负极侧电容器213充电的电流均匀地流通。

应予说明，可以在缓冲装置7与半导体模块5之间设置层叠母线710。层叠母线710具有将绝缘层711夹在其间进行层叠的面状的布线层712、713。由此，由于布线层712、713差动地作用而互相抵消磁场，所以布线层712、713的电感变小。布线层712可以介由未图示的连接端子而连接于正极侧端子51和负极侧端子52的一方，布线层713可以介由未图示的连接端子而连接于正极侧端子51和负极侧端子52的另一方。

根据以上的缓冲装置7，由于正极侧电容器211、负极侧电容器213、第一二极管212和第二二极管221配设在印制布线基板70，所以能够容易地调整充电路径21和放电路径22的布线长度。

此外，各充电路径21的布线长度比各放电路径22的布线长度短，充电路径21的布线电感比放电路径22的布线电感小。因此，能够降低在电流因半导体模块5而被切断的情况下产生的浪涌电压，并且在电流因半导体模块5而流通的情况下抑制放电电流的峰值。

此外，充电路径21中的正极侧电容器211和负极侧电容器213之间的各布线部分L1的布线长度比放电路径22中的将第N充电路径21的负极侧电容器213与第N+1充电路径21的正极侧电容器211连结的各布线部分L2的布线长度短。因此，能够将各充电路径21的布线长度可靠地缩短为比各放电路径22的布线长度短。

此外，由于各充电路径21以直线状配设在正极侧端子51和负极侧端子52之间，所以能够将充电路径21的布线长度设为最短。

应予说明，作为一例，在图5中，多个充电路径21与多个放电路径22交替地配设在印制布线基板70，但是也可以将多个充电路径21集中配设在印制布线基板70的中央部，并将多个放电路径22配设在充电路径21的两侧。

[4.布线部分L2的形状]

图6示出布线部分L2的形状。应予说明，在图中仅对正极侧电容器211和负极侧电容器213之间的布线部分L2用粗线来示意性地图示，并省略其他元件之间的布线的图示。

如该图所示，放电路径22的布线部分L2可以以迂回的方式形成。例如，布线部分L2是通过使印制布线基板70的面内的布线图案在正极侧电容器211和第二二极管221之间与负极侧电容器213和第二二极管221之间中的至少一方迂回而形成的。

根据以上的布线部分L2，能够将各充电路径21的布线长度可靠地缩短为比各放电路径22的布线长度短。

图7示出布线部分L2的另一形状。应予说明，在图中仅对印制布线基板70内的布线中的、正极侧电容器211和负极侧电容器213之间的布线部分L2用虚线来示意性地图示，并省略其他元件之间的布线的图示。此外，对充电路径21(1)、21(2)的正极侧电容器211、第一二极管212、负极侧电容器213省略了符号。

如该图所示，布线部分L2可以被引出到印制布线基板70外。例如，布线部分L2可以具有印制布线基板70的两个焊环705和连接在两个焊环705之间的环状的绝缘导线701。此外，在不同的放电路径22的布线部分L2设置的绝缘导线701彼此可以以相互接近的方式配设。由此，一个绝缘导线701中的接近部分彼此和/或多个绝缘导线701中的接近部分彼此可以分别以求和的方式作用而互相增强磁场，绝缘导线701的电感可以变大。在此情况下，能够更可靠地抑制在电流因半导体模块5而流通的情况下的放电电流的峰值。

此外，布线部分L2可以包括相互重叠的两个区域。作为一例，在本图中，布线部分L2具有在图中的上侧沿左右方向延伸的区域和在下侧沿左右方向延伸的区域，这两个区域相互重叠。由此，互相重叠的区域彼此可以分别以求和的方式作用而互相增强磁场，布线部分L2的电感可以变大。在此情况下，能够更可靠地抑制在电流因半导体模块5而流通的情况下的放电电流的峰值。

应予说明，在图7中为了简化图示，而将绝缘导线701与印制布线基板70分离地进行图示。此外，在图7中，两个焊环705和绝缘导线701设置在布线部分L2中的第二二极管221和正极侧电容器211之间，但取而代之/除此之外，也可以设置在第二二极管221和负极侧电容器213之间。

图8～图10示出布线部分L2的另一形状。布线部分L2可以在两个焊环705之间具有连接成环状的多个导电棒702。在不同的放电路径22的布线部分L2设置的导电棒702彼此可以以相互接近的方式配设。导电棒702可以由导电性的金属形成，作为一例，可以是铜制的。

[5.变形例]

图11示出变形例的电力转换装置1A。应予说明，图中的上部和下部示出从不同方向观看电力转换装置1A而得到的外观结构。此外，在图11中，省略了壳体3、冷却部4、设备8等的图示。但是，电力转换装置1A也可以不具备壳体3、冷却部4和设备8中的至少一个。此外，电力转换装置1A中的电源电容器10和半导体堆栈50也可以不一定分离地配设在壳体3的一侧和另一侧。

本变形例的电力转换装置1A具备一个或多个电源电容器10、至少一个缓冲装置7、电连接于至少一个缓冲装置7的多个半导体模块5、以及分别安装于多个半导体模块5中的至少一个的多个散热器6。这里，在图11中图示有两个电源电容器10，但电源电容器的个数不限于此。此外，在多个半导体模块5生成多相交流电力的情况下，电力转换装置1A可以针对交流电力的每一相具备至少一个散热器6。此外，在多个半导体模块5生成单相或多个相(也称为多相)的交流电力的情况下，电力转换装置1A可以针对交流电力的每一相具备多个散热器6。作为一例，在本实施方式中，多个半导体模块5将直流电力转换为三相交流电力，电力转换装置1A针对三相交流电力的U相、V相、W相的每一相具备一个缓冲装置7、一个半导体模块5和一个散热器6，总计三个缓冲装置7、三个半导体模块5和三个散热器6。应予说明，在多个半导体模块5生成多相交流电力的情况下，多个散热器6可以安装于生成多相交流电力中的至少两相的多个半导体模块5的一部分，换言之，可以安装于电力转换装置1A的全部半导体模块5中的生成至少两相的半导体模块5。

各半导体模块5可以彼此通过不同的布线与一个或多个电源电容器10连接。作为一例，在本变形例中，在多个电源电容器10的电极连接有共同的母线100，各半导体模块5的端子连接于母线100。

各散热器6与被安装的半导体模块5构成半导体堆栈50。作为一例，在本实施方式中，三个散热器6分别安装于一个半导体模块5而构成总计三个半导体堆栈50。各半导体堆栈50的重量可以为20kg以下。

根据以上的电力转换装置1A，由于具备多个散热器6并分别被安装于多个半导体模块5中的至少一个，因此，与具备单独的散热器6并被安装于多个半导体模块5的情况不同，能够使半导体模块5与散热器6的半导体堆栈50分别轻量化而使维护变得容易。此外，由于具备具有缓冲电路2的缓冲装置7，所以即使通过将散热器6设为多个而使连接于正极侧端子51和负极侧端子52的布线的长度变长，也能够防止因电流切断时的浪涌电压而导致的元件损坏，并且降低电路损耗。

此外，由于多个半导体模块5和多个散热器6针对三相交流电力的每一相构成一个或多个半导体堆栈50，所以能够将半导体堆栈50细分而进行轻量化。此外，由于多个半导体堆栈50分别具有一个半导体模块5，所以与具有多个半导体模块5的情况相比，能够进一步使半导体堆栈5轻量化。

此外，由于多个半导体模块5彼此通过不同的布线与电源电容器10连接，所以能够提高壳体3内的半导体堆栈50和/或电源电容器10的配置的灵活性。

此外，由于将散热器6安装于半导体模块5，所以能够防止在半导体模块5产生的热量向电源电容器10传递。

[6.其他变形例]

应予说明，在上述的实施方式和变形例中，对缓冲装置7和半导体模块5的个数设为相同数量的情况进行了说明，但也可以设为不同的数量。例如，缓冲装置7可以比半导体模块5少。在此情况下，可以针对生成一个或多个相的交流电力的多个半导体模块5安装一个缓冲装置7。此外，缓冲装置7可以比半导体模块5多。在此情况下，可以针对一个半导体模块5安装多个缓冲装置7。

此外，对在缓冲装置7和半导体堆栈50与电源电容器10之间设置隔热板33的情况进行了说明，但也可以在壳体3内设置多个室，将电源电容器10与缓冲装置7和半导体堆栈50配设在不同的室。在此情况下，室之间的分隔可以使用隔热板。

以上，利用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。对本领域技术人员来说，可以对上述实施方式进行各种变更或改进是显而易见的。根据权利要求书的记载可知进行了那样的变更或改进的方式也可包括在本发明的技术范围内。

应注意，权利要求书、说明书及附图中示出的装置、系统、程序及方法中的动作、过程、步骤和阶段等各处理的执行顺序只要未特别明示“早于”、“预先”等，此外，不是在后处理使用之前的处理的结果，则可以以任意顺序来实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即使为方便起见使用“首先”、“接下来”等进行了说明，也并不意味着必须以这一顺序来实施。