电力转换装置

文档序号:954879 发布日期:2020-10-30 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 电力转换装置 (Power conversion device ) 是由 松永和久 岩丸阳介 于 2020-03-02 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种电力转换装置,其能够抑制装置的大型化和输电损耗的增大并且使能够供给的电力大容量化,在该电力转换装置中,包含平滑电容器和逆变器部的电路单元在逆变器部的输出侧以相互串联连接的方式设有多个。(The invention provides a power conversion device, which can restrain the enlargement of the device and the increase of the transmission loss and can increase the capacity of the supplied power.)

电力转换装置

技术领域

本发明涉及一种电力转换装置,特别是涉及一种具备平滑电容器和逆变器部的电力转换装置。

背景技术

以往,公开了具备平滑电容器和逆变器部的电力转换装置。这样的电力转换装置例如公开在日本特开2017-118693号公报中。

在日本特开2017-118693号公报中,记载有一种具备直流电源部(交流电源和转换器部)、平滑部(平滑电容器)、逆变器部以及输出部的感应加热用电源装置(电力转换装置)。在日本特开2017-118693号公报所记载的感应加热用电源装置中,直流电源部将由商用的交流电源供给的交流电力转换为直流电力。另外,平滑部使自直流电源部输出的直流电力的脉动电流平滑。另外,逆变器部将由平滑部平滑后的直流电力逆转换为高频的交流电力。另外,输出部将通过逆变器部转换后的交流电力向加热线圈输出。

在日本特开2017-118693号公报所记载的感应加热用电源装置中,逆变器部包含两个桥电路,该桥电路具有多个由两个功率半导体元件串联连接而成的桥臂。并且,两个桥电路的输出部侧相对于加热线圈并联连接。由此,向加热线圈进行的电力供给分散至两个桥电路。即,在日本特开2017-118693号公报所记载的感应加热用电源装置中,逆变器部在桥电路的输出侧以相互并联连接的方式设有多个(两个)。

在此,在日本特开2017-118693号公报所记载的那样的以往的电力转换装置中,为了使能够供给的电力大容量化,考虑增加相互并联连接的逆变器部的并联数量而使供给的电流增加的方法。然而,在增加了电流的情况下,在并联后的逆变器部各自的电流汇合的部分,需要与增加的电流相对应地增粗导体,因此使装置大型化。另外,在电阻(导体)处作为热能失去的热损失取决于电流的大小,因此,在电流增加了的情况下,输电路径中的能量损失(输电损耗)变大。因此,在日本特开2017-118693号公报所记载的那样的以往的电力转换装置中,存在想要抑制装置的大型化和输电损耗的增大并且使能够供给的电力大容量化这样的期望。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述那样的课题而做出的,本发明的1个目的在于,提供一种能够抑制装置的大型化和输电损耗的增大并且使能够供给的电力大容量化的电力转换装置。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的,本发明的一技术方案提供一种电力转换装置,其中,该电力转换装置具备:平滑电容器,其与对交流电压进行整流的整流电路的输出侧相连接;以及逆变器部,其包含具有多个半导体开关元件的半导体开关元件部,通过半导体开关元件的开关来将被平滑电容器平滑后的直流电压转换为交流电压,包含平滑电容器和逆变器部的电路单元在逆变器电路的输出侧以相互串联连接的方式设有多个。

在本发明的一技术方案的电力转换装置中,如上述那样,包含平滑电容器和逆变器部的电路单元在逆变器部的输出侧以相互串联连接的方式设有多个。由此,连接起来的多个逆变器部整体的电压成为串联连接起来的多个逆变器部中的各逆变器部的电压的合计值,因此能够在不使在逆变器部流动的电流增加的情况下增大自电力转换装置输出的电压(高电压化)。并且,由于不使在逆变器部流动的电流增加,因此,不必如多个逆变器部并联地连接的情况那样增粗导体(使装置大型化)。另外,由于在电阻(导体)中作为热能失去的热损失不取决于电压的大小,因此,即使在逆变器部整体的电压变大的情况下,能量损失(输电损耗)也不会变大。其结果,能够抑制装置的大型化和输电损耗的增大并且使能够供给的电力大容量化。

在上述一技术方案的电力转换装置中,优选的是,多个电路单元中的各电路单元包含将平滑电容器与半导体开关元件部之间连接起来的单元内连接部,多个电路单元各自的单元内连接部以平滑电容器与半导体开关元件部之间的电感彼此相等的方式构成。在此,在进行半导体开关元件的开关的逆变器部,存在在开关元件的ON/OFF时产生浪涌电压(瞬间超过稳定状态而产生的大波电压)的情况。另外,在串联连接起来的各逆变器部,在产生了大小互不相同的浪涌电压的情况下,有时在串联连接起来的逆变器部彼此之间流动有预期以外的循环电流。即,在串联连接起来的各逆变器部,与浪涌电压彼此相等的情况相比,存在浪涌电压引起的装置的破损、误动作等的装置的不良。此外,浪涌电压取决于在电路流动的电流和电路中的电感。因此,通过如上述那样构成,从而在多个电路单元之间,平滑电容器与半导体开关元件部之间的电感彼此相等,因此,能够在多个电路单元之间抑制浪涌电压的差异变大。其结果,在串联连接起来的各逆变器部,能够抑制浪涌电压引起的装置的不良。

在该情况下,优选的是,电路单元包含相互串联连接且以沿第1方向排列的方式配置的第1电路单元和第2电路单元,第1电路单元内的构造和第2电路单元内的构造构成为彼此相对于与第1方向正交的、第1电路单元与第2电路单元之间的中央的中央面对称。若如此构成,则由于第1电路单元的单元内连接部和第2电路单元的单元内连接部成为彼此相同的形状,因此,在第1电路单元与第2电路单元之间,能够容易地实现使平滑电容器与半导体开关元件部之间的电感彼此相等那样的结构。另外,在各第1电路单元和各第2电路单元中,单元内连接部以外的构件也成为相同的形状,因此能够抑制在串联连接起来的第1电路单元与第2电路单元之间相互流动的电流在电气上变得不平衡。

在上述第1电路单元和第2电路单元彼此相对于第1电路单元与第2电路单元之间的中央的中央面对称的结构中,优选的是,第1电路单元和第2电路单元各自的平滑电容器具有包含供平滑电容器的端子配置的端子配置面的长方体形状,第1电路单元和第2电路单元各自的半导体开关元件部沿着与端子配置面交叉的侧面配置,第1电路单元和第2电路单元以第1电路单元的端子配置面和第2电路单元的端子配置面相对的方式配置。若如此构成,则由于第1电路单元和第2电路单元以第1电路单元的端子配置面和第2电路单元的端子配置面相对的方式配置,因此能够将与在第1电路单元的端子配置面配置的平滑电容器的端子相连接的单元内连接部和与在第2电路单元的端子配置面配置的平滑电容器的端子相连接的单元内连接部配置得比较近。因而,例如,在为了降低平滑电容器与半导体开关元件部之间的电感而在各第1电路单元和各第2电路单元中减小了单元内连接部上的平滑电容器与半导体开关元件部之间的距离的情况下,能够将第1电路单元的半导体开关元件部和第2电路单元的半导体开关元件部配置得比较近。在该情况下,能够抑制将第1电路单元与第2电路单元之间连接起来时的连接距离变大,因此能够降低平滑电容器与半导体开关元件部之间的电感,且也能够降低将单元间连接起来的构件中的电感。另外,在各第1电路单元和各第2电路单元,能够将半导体开关元件部沿着与供平滑电容器的端子配置的端子配置面交叉的侧面(与端子配置面不同的面)配置,由此,与半导体开关元件部沿着供平滑电容器的端子配置的面(端子配置面)配置的情况相比,能够为了配置构件而有效地使用具有长方体形状的平滑电容器的周围的空间。

在该情况下,优选的是,该电力转换装置还具备使第1电路单元的半导体开关元件部和第2电路单元的半导体开关元件部相连接的单元间连接部,第1电路单元的半导体开关元件部在上述侧面以沿与第1方向正交的第2方向排列的方式设有多个,第2电路单元的半导体开关元件部以与第1电路单元的多个半导体开关元件部中的各半导体开关元件部相对应的方式在上述侧面沿与第1方向正交的第2方向排列地设有多个。若如此构成,则由于设于第1电路单元的多个半导体开关元件部和设于第2电路单元的多个半导体开关元件部以相互对应的方式均沿第2方向排列地配置,因此能够简化将第1电路单元的半导体开关元件部和第2电路单元的半导体开关元件部连接起来的单元间连接部的形状。

在具备上述单元间连接部的结构中,优选的是,单元间连接部包含缺口和通孔中的至少任意一者。若如此构成,则能够利用缺口和通孔中的至少任意一者进行调整,使得自电路单元的多个半导体开关元件部中的各半导体开关元件部的电流路径的长度的差异较小。其结果,能够抑制自电路单元的多个半导体开关元件部中的各半导体开关元件部流动的电流的电气不平衡变大。

在具备上述单元间连接部的结构中,优选的是,单元间连接部具有相对于沿着第1方向的、单元间连接部的第2方向上的中央线对称的形状。若如此构成,则由于能够使自电路单元的多个半导体开关元件部中的各半导体开关元件部的电流路径的长度以中央线为中心在第2方向上的一侧和另一侧相等,因此能够抑制自电路单元的多个半导体开关元件部中的各半导体开关元件部流动的电流的电气不平衡变大。

在具备上述单元间连接部的结构中,优选的是,单元间连接部包含:第1部分,其以沿着第2方向延伸的方式设于与第1电路单元的多个半导体开关元件部相对应的位置;第2部分,其以沿着第2方向延伸的方式设于与第2电路单元的多个半导体开关元件部相对应的位置;以及第3部分,其以沿第1方向延伸的方式相对于第1部分和第2部分独立地设置,并设为将第1部分和第2部分连接。若如此构成,则由于第3部分相对于设于第1电路单元的第1部分和设于第2电路单元的第2部分独立地设置,因此,通过将第1部分和第2部分分别作为与第1电路单元和第2电路单元相连接的各单元且将第3部分作为将单元彼此连接起来的连接部分进行处理,能够提高装置的组装、维护时的作业性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的电力转换装置的电路图。

图2是表示本发明的一个实施方式的电力转换装置的概略构造的立体图。

图3是本发明的一个实施方式的电力转换装置的堆叠部(日文:スタック)的立体图。

图4是本发明的一个实施方式的电力转换装置的堆叠部的分解立体图(1)。

图5是本发明的一个实施方式的电力转换装置的剖视图(侧视图)。

图6是本发明的一个实施方式的电力转换装置的分解立体图(2)。

图7是用于说明本发明的一个实施方式的电力转换装置的堆叠部之间的配置的主视图。

图8是用于说明本发明的一个实施方式的电力转换装置的堆叠部之间的配置的侧视图。

具体实施方式

以下,基于附图来说明使本发明具体化的实施方式。

参照图1~图8说明本发明的一个实施方式的电力转换装置100的结构。电力转换装置100是用于通过感应加热进行金属的熔化的熔化炉的感应加热装置200用的电力转换装置100。电力转换装置100构成为使用半导体开关元件31自交流电源300生成交流。

(电力转换装置的电路结构)

首先,参照图1说明电力转换装置100的电路结构。

如图1所示,电力转换装置100具备多个整流电路10(整流电路10a~10d)、多个平滑电容器20(平滑电容器20a~20d)、以及多个逆变器部30(逆变器部30a~30d)。

整流电路10将自交流电源300输入的交流电压转换为直流电压。整流电路10相对于1个交流电源300设有多个(两个)。即,相对于交流电源301(变压器301),设有整流电路10a和整流电路10b。另外,相对于交流电源302(变压器302)设有整流电路10c和整流电路10d。并且,整流电路10a的阳极侧和阴极侧分别与整流电路10c的阳极侧和阴极侧电连接。另外,整流电路10b的阳极侧和阴极侧分别与整流电路10d的阳极侧和阴极侧电连接。

平滑电容器20与对交流电压进行整流的整流电路10的输出侧相连接。平滑电容器20相对于每个整流电路10设有一个。即,在整流电路10a、10b、10c、10d的输出侧分别连接有平滑电容器20a、20b、20c、20d。并且,平滑电容器20a的正极侧和负极侧分别与平滑电容器20c的正极侧和负极侧电连接。另外,平滑电容器20b的正极侧和负极侧分别与平滑电容器20d的正极侧和负极侧电连接。

逆变器部30通过半导体开关元件31的开关来将被整流电路10平滑后的直流电压转换为交流电压。然后,转换后的交流电压自逆变器部30向感应加热装置200的感应加热线圈210输出。另外,逆变器部30相对于每个整流电路10设有一个。即,相对于整流电路10a、10b、10c、10d,分别设有逆变器部30a、30b、30c、30d。

逆变器部30包含具有多个半导体开关元件31的半导体组件32(半导体组件32a和半导体组件32b)。在半导体组件32a容纳有半导体开关元件31a和半导体开关元件31b。在半导体组件32b容纳有半导体开关元件31c和半导体开关元件31d。此外,半导体组件32是权利要求书的“半导体开关元件部”的一个例子。

并且,在图1中虽未图示,但对于半导体组件32a和半导体组件32b而言,多个半导体组件分别并联连接,例如,分别以6并联的方式设置。另外,由半导体开关元件31a~31d构成全桥电路。另外,逆变器部30a(逆变器部30c)的半导体开关元件31a与半导体开关元件31b连接的连接点同感应加热线圈210的一端侧电连接。另外,逆变器部30b(逆变器部30d)的半导体开关元件31c与半导体开关元件31d连接的连接点同感应加热线圈210的另一端侧电连接。

此外,在电力转换装置100中,由平滑电容器20和逆变器部30构成堆叠部(电路单元)40。并且,堆叠部40设有多个(堆叠部40a~40d)。此外,堆叠部40a和堆叠部40c是权利要求书的“第1电路单元”的一个例子。另外,堆叠部40b和堆叠部40d是权利要求书的“第2电路单元”的一个例子。

具体而言,由平滑电容器20a和逆变器部30a构成堆叠部40a。另外,由平滑电容器20b和逆变器部30b构成堆叠部40b。另外,由平滑电容器20c和逆变器部30c构成堆叠部40c。另外,由平滑电容器20d和逆变器部30d构成堆叠部40d。

在此,在本实施方式中,包含平滑电容器20和逆变器部30的堆叠部40在逆变器部30的输出侧相互串联连接。详细而言,堆叠部40a的逆变器部30a的输出侧和堆叠部40b的逆变器部30b的输出侧串联地电连接。另外,堆叠部40c的逆变器部30c的输出侧和堆叠部40d的逆变器部30d的输出侧串联地电连接。

具体而言,逆变器部30a的半导体开关元件31c和半导体开关元件31d的连接点同逆变器部30b的半导体开关元件31a和半导体开关元件31b的连接点电连接。另外,逆变器部30c的半导体开关元件31c和半导体开关元件31d的连接点同逆变器部30d的半导体开关元件31a和半导体开关元件31b的连接点电连接。

(电力转换装置的概略构造)

接下来,参照图2说明电力转换装置100的概略构造。

如图2所示,在电力转换装置100中,两个堆叠部40(堆叠部40a和堆叠部40b)在1个壳体50中以沿上下方向(Z方向)排列的方式配置。并且,堆叠部40a和堆叠部40b在壳体50中分别配置于下侧(Z2侧)和上侧(Z1侧)。此外,堆叠部40c和堆叠部40d的配置结构与堆叠部40a和堆叠部40b的配置结构大致相同,在图2中对此未图示。

在以下的说明中,将壳体50的上下方向、左右方向以及前后方向分别称为Z方向、X方向以及Y方向。另外,将上方向(上侧)、下方向(下侧)、左侧、右侧、前侧和后侧分别称为Z1方向(Z1侧)、Z2方向(Z2侧)、X1侧、X2侧、Y1侧以及Y2侧。此外,Z方向和Y方向分别是权利要求书的“第1方向”和“第2方向”的一个例子。

(堆叠部的构造)

接下来,参照图3~图6说明堆叠部40的构造。此外,在图3~图6中,作为堆叠部40,使用图2所示的堆叠部40a的配置(方向)进行说明。

如图3和图4所示,平滑电容器20由具有大致长方体形状的薄膜电容器构成。并且,如图4所示,平滑电容器20包含供平滑电容器20的端子21呈直线状配置的端子配置面22。端子配置面22是平滑电容器20的Z1侧的面。另外,端子21包含正侧端子21p和负侧端子21n。正侧端子21p和负侧端子21n在端子配置面22上沿着Y方向交替地配置。

半导体组件32包含正侧端子32p、负侧端子32n、以及输出端子32o。正侧端子32p、负侧端子32n、以及输出端子32o按照正侧端子32p、负侧端子32n、以及输出端子32o的顺序自Z1侧朝向Z2侧配置。

半导体组件32沿着平滑电容器20的与端子配置面22交叉的侧面23配置,该侧面23相对于呈直线状配置的端子21成为线对称。另外,半导体组件32在侧面23上沿Y方向排列地设有多个。具体而言,多个半导体组件32中的例如6并联(6个)半导体组件32a在平滑电容器20的X2侧的侧面23a上沿着Y方向配置。另外,如图5所示,6并联(6个)半导体组件32b在平滑电容器20的X1侧的侧面23b上沿着Y方向配置。另外,半导体组件32以半导体组件32的表面(设有正侧端子32p、负侧端子32n以及输出端子32o的面)沿着侧面23的方式配置。

另外,如图4所示,半导体组件32在Z方向上配置于端子配置面22的附近。具体而言,半导体组件32配置于比侧面23的Z方向上的中央C靠Z1侧的位置。由此,能够使半导体组件32的正侧端子32p与平滑电容器20的正侧端子21p之间的距离比较小。另外,能够使半导体组件32的负侧端子32n与平滑电容器20的负侧端子21n之间的距离比较小。其结果,能够谋求将半导体组件32的正侧端子32p与平滑电容器20的正侧端子21p之间连接起来的汇流条60(后述)的低电感化和将半导体组件32的负侧端子32n与平滑电容器20的负侧端子21n之间连接起来的汇流条60(后述)的低电感化。

另外,如图5所示,配置于相对于平滑电容器20的端子21靠X2侧的侧面23a的半导体组件32a的相对于平滑电容器20而言的高度位置h1和配置于相对于平滑电容器20的端子21靠X1侧的侧面23b的半导体组件32b的相对于平滑电容器20而言的高度位置h2大致相等。具体而言,半导体组件32a的Z1侧的端部的高度位置h1和半导体组件32b的Z1侧的端部的高度位置h2大致相等。另外,6个半导体组件32a的高度位置h1彼此相等。另外,6个半导体组件32b的高度位置h2彼此相等。

另外,如图3所示,在堆叠部40设有将平滑电容器20与半导体组件32之间连接起来的汇流条60(正侧汇流条61和负侧汇流条62)。正侧汇流条61电连接于半导体组件32的正侧端子32p和平滑电容器20的正侧端子21p。负侧汇流条62电连接于半导体组件32的负侧端子32n和平滑电容器20的负侧端子21n。此外,汇流条60是权利要求书的“单元内连接部”的一个例子。

在此,在电力转换装置100中,多个半导体组件32以多个半导体组件32中的各半导体组件32与平滑电容器20之间的阻抗(各阻抗)大致相等的方式配置于相对于端子配置面22靠X2侧的侧面23a和相对于端子配置面22靠X1侧的侧面23b这两者。

具体而言,如图5所示,配置于平滑电容器20的一侧(侧面23a)的半导体组件32a的正侧端子32p与平滑电容器20的端子21之间的在正侧汇流条61上的距离L1(由图5的单点划线表示的距离)同配置于平滑电容器20的另一侧(侧面23b)的半导体组件32b的正侧端子32p与平滑电容器20的端子21之间的在正侧汇流条61上的距离L2大致相等。另外,半导体组件32a的负侧端子32n与平滑电容器20的端子21之间的在负侧汇流条62上的距离L11同半导体组件32b的负侧端子32n与平滑电容器20的端子21之间的在负侧汇流条62上的距离L12大致相等。由此,能够使多个半导体组件32中的各半导体组件32与平滑电容器20之间的阻抗(各阻抗)大致相等,因此能够谋求在半导体组件32与平滑电容器20之间流动的电流的稳定化。

另外,在电力转换装置100中,如图4所示,正侧汇流条61和负侧汇流条62分别设置为相对于多个半导体组件32共用。并且,如图5所示,正侧汇流条61和负侧汇流条62分别具有覆盖端子配置面22以及平滑电容器20的两侧的侧面23a和侧面23b的区域的大致U字形状。具体而言,相对于平滑电容器20,正侧汇流条61和负侧汇流条62按照正侧汇流条61和负侧汇流条62的顺序层叠。即,在大致U字形状的负侧汇流条62的内侧配置有大致U字形状的正侧汇流条61。另外,正侧汇流条61和负侧汇流条62是分别通过将1个金属板弯折而形成的。由此,与汇流条60由多个金属板连接而成的情况相比,能够谋求汇流条60的低电感化。

另外,如图6所示,在正侧汇流条61与负侧汇流条62之间配置有绝缘纸70。绝缘纸70以多张重叠的方式设置。即,汇流条60是导电层和绝缘层相叠合而成的、层压构造的汇流条。

另外,如图5所示,正侧汇流条61包含沿着X方向延伸的第1部分61a和自第1部分61a的X方向的两端部朝向Z2侧延伸的第2部分61b。另外,负侧汇流条62包含沿着X方向延伸的第1部分62a和自第1部分62a的X方向的两端部朝向Z2侧延伸的第2部分62b。并且,正侧汇流条61的第1部分61a的在X方向上的长度L21小于负侧汇流条62的第1部分62a的在X方向上的长度L22。另外,正侧汇流条61的第2部分61b的在Z方向上的长度L31小于负侧汇流条62的第2部分62b的在Z方向上的长度L32。

正侧汇流条61具有与半导体组件32a的正侧端子32p和半导体组件32b的正侧端子32p相连接的腿部61c。另外,负侧汇流条62具有与半导体组件32a的负侧端子32n和半导体组件32b的负侧端子32n相连接的腿部62c。正侧汇流条61的腿部61c通过螺纹件71连接于半导体组件32的正侧端子32p。另外,负侧汇流条62的腿部62c通过螺纹件71连接于半导体组件32的负侧端子32n。另外,腿部61c和腿部62c沿着X方向设置。另外,正侧汇流条61的腿部61c的在X方向上的长度L41小于负侧汇流条62的腿部62c的在X方向上的长度L42。

正侧汇流条61的第1部分61a与负侧汇流条62的第1部分62a之间的在Z方向上的间隔D1比较小。另外,正侧汇流条61的第2部分61b与负侧汇流条62的第2部分62b之间的在X方向上的间隔D2比较小。另一方面,正侧汇流条61的腿部61c与负侧汇流条62的腿部62c之间的在Z方向上的间隔D3比较大。然而,正侧汇流条61的全部区域中的、与负侧汇流条62之间的间隔比较大的部分仅是腿部61c(仅是比较小的区域)。由此,腿部61c(腿部62c)对于通过正侧汇流条61和负侧汇流条62夹着绝缘纸70层叠而实现的、汇流条60(正侧汇流条61和负侧汇流条62)的低电感化的效果造成的影响较小。

另外,如图6所示,在正侧汇流条61设有多个孔部61d。另外,在负侧汇流条62设有多个孔部62d。另外,在绝缘纸70设有多个孔部70a。并且,螺纹件71自Z1侧经由负侧汇流条62的孔部62d、绝缘纸70的孔部70a以及正侧汇流条61螺纹接合于平滑电容器20的正侧端子21p。由此,正侧汇流条61与平滑电容器20的正侧端子21p相连接。另外,螺纹件71自Z1侧经由负侧汇流条62、绝缘纸70的孔部70a以及正侧汇流条61的孔部61d螺纹接合于平滑电容器20的负侧端子21n。由此,负侧汇流条62与平滑电容器20的负侧端子21n相连接。

(多个堆叠部之间的结构)

接下来,参照图7和图8说明电力转换装置100的多个堆叠部40之间的结构。

如图7所示,在本实施方式中,多个堆叠部40分别包含将平滑电容器20与半导体组件32之间连接起来的汇流条60。并且,汇流条60分别以平滑电容器20与半导体组件32之间的电感成为彼此大致相等的方式构成。

详细而言,如图7和图8所示,堆叠部40a的汇流条60和堆叠部40b的汇流条60构成为彼此相对于与Z方向正交的、堆叠部40a与堆叠部40b之间的中央的中央面90大致对称。即,在电力转换装置100中,多个堆叠部40(堆叠部40a~40d)内的构造(堆叠部40内的构件的形状和堆叠部40内的构件之间的相对的配置)构成为彼此大致相等。

具体而言,如图7所示,在电力转换装置100中,堆叠部40a和堆叠部40b以堆叠部40a的端子配置面22和堆叠部40b的端子配置面22相对的方式配置。即,堆叠部40a以端子配置面22成为上侧(Z1侧)的方式配置于壳体50的下侧(Z2侧)。另外,堆叠部40b以端子配置面22成为下侧的方式配置于壳体50的上侧。

与此相伴,堆叠部40a的正侧汇流条61(负侧汇流条62)的第1部分61a(第1部分62a)配置于堆叠部40a的上侧(Z1侧)。另外,堆叠部40b的正侧汇流条61(负侧汇流条62)的第1部分61a(第1部分62a)配置于堆叠部40b的下侧(Z2侧)。

另外,堆叠部40a的半导体组件32成为在侧面23上以沿与Z方向正交的Y方向排列的方式设有多个的状态。另外,堆叠部40b的半导体组件32成为以与堆叠部40a的多个半导体组件32中的各半导体组件32相对应的方式在侧面23上沿与Z方向正交的Y方向排列地设有多个的状态。

在此,在本实施方式中,如图8所示,电力转换装置100具备将堆叠部40a的半导体组件32和堆叠部40b的半导体组件32连接起来的汇流条80。此外,汇流条80是权利要求书的“单元间连接部”的一个例子。

详细而言,汇流条80具有相对于沿着Z方向的、汇流条80的Y方向上的中央线91大致对称的形状。另外,汇流条80包含设于堆叠部40a侧的第1部分81、设于堆叠部40b侧的第2部分82以及以将第1部分81和第2部分82连接起来的方式设置的第3部分83。

具体而言,第1部分81以沿着Y方向延伸的方式设于与堆叠部40a的多个半导体组件32相对应的位置。另外,第2部分82以沿着Y方向延伸的方式设于与堆叠部40b的多个半导体组件32相对应的位置。另外,第3部分83以将第1部分81和第2部分82连接起来的方式沿Z方向延伸地设置。

第1部分81、第2部分82以及第3部分83相互独立地设置,在第1部分81与第3部分83之间和第2部分82与第3部分83之间,通过螺栓和螺母进行紧固。另外,第3部分83在Y方向上配置于第1部分81和第2部分82的大致中央。

另外,在本实施方式中,汇流条80包含通孔80a。具体而言,在第1部分81的大致中央部和第2部分82的大致中央部,分别设有以沿Y方向延伸的方式呈狭缝状形成的通孔80a。此外,通孔80a的在Y方向上的长度大于第3部分83的在Y方向上的长度。

(实施方式的效果)

在本实施方式中,能够获得以下那样的效果。

在本实施方式中,如上述那样,将包含平滑电容器20和逆变器部30的堆叠部40在逆变器部30的输出侧以相互串联连接的方式设有多个。由此,连接起来的多个逆变器部30整体的电压成为串联连接起来的多个逆变器部30中的各逆变器部30的电压的合计值,因此能够在不使在逆变器部30流动的电流增加的情况下增大自电力转换装置100输出的电压(高电压化)。并且,由于不使在逆变器部30流动的电流增加,因此,不必如多个逆变器部30并联地连接的情况那样增粗导体(使电力转换装置100大型化)。另外,由于在电阻(导体)中作为热能失去的热损失不取决于电压的大小,因此,即使在逆变器部30整体的电压变大的情况下,能量损失(输电损耗)也不会变大。其结果,能够抑制电力转换装置100的大型化和输电损耗的增大并且使能够供给的电力大容量化。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使多个堆叠部40中的各堆叠部40构成为包含将平滑电容器20与半导体组件32之间连接起来的汇流条60。并且,使多个堆叠部40各自的汇流条60以平滑电容器20与半导体组件32之间的电感彼此大致相等的方式构成。由此,在多个堆叠部40之间,平滑电容器20与半导体组件32之间的电感彼此大致相等,因此,能够在多个堆叠部40之间抑制浪涌电压的差异变大。其结果,在串联连接起来的各逆变器部30,能够抑制浪涌电压引起的电力转换装置100的不良。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使堆叠部40构成为包含相互串联连接且以沿Z方向排列的方式配置的堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)。并且,使堆叠部40a(堆叠部40c)内的构造和堆叠部40b(堆叠部40d)内的构造构成为彼此相对于与Z方向正交的、堆叠部40a(堆叠部40c)与堆叠部40b(堆叠部40d)之间的中央的中央面90大致对称。由此,堆叠部40a(堆叠部40c)的汇流条60和堆叠部40b(堆叠部40d)的汇流条60成为彼此大致相同的形状,因此,在堆叠部40a(堆叠部40c)与堆叠部40b(堆叠部40d)之间,能够容易地实现使平滑电容器20与半导体组件32之间的电感彼此大致相等那样的结构。另外,在各堆叠部40a(堆叠部40c)和各堆叠部40b(堆叠部40d)中,汇流条60以外的构件也成为大致相同的形状,因此能够抑制在串联连接起来的堆叠部40a(堆叠部40c)与堆叠部40b(堆叠部40d)之间相互流动的电流在电气上变得不平衡。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)各自的平滑电容器20构成为具有包含供平滑电容器20的端子21配置的端子配置面22的大致长方体形状。另外,将堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)各自的半导体组件32沿着与端子配置面22交叉的侧面23配置。并且,将堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)以堆叠部40a(堆叠部40c)的端子配置面22和堆叠部40b(堆叠部40d)的端子配置面22相对的方式配置。由此,由于堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)以堆叠部40a(堆叠部40c)的端子配置面22和堆叠部40b(堆叠部40d)的端子配置面22相对的方式配置,因此能够将与在堆叠部40a(堆叠部40c)的端子配置面22配置的平滑电容器20的端子21相连接的汇流条60和与在堆叠部40b(堆叠部40d)的端子配置面22配置的平滑电容器20的端子21相连接的汇流条60配置得比较近。因而,在为了降低平滑电容器20与半导体组件32之间的电感而在各堆叠部40a(堆叠部40c)和各堆叠部40b(堆叠部40d)中减小了汇流条60上的平滑电容器20与半导体组件32之间的距离的情况下,能够将堆叠部40a(堆叠部40c)的半导体组件32和堆叠部40b(堆叠部40d)的半导体组件32配置得比较近。其结果,能够抑制将堆叠部40a(堆叠部40c)与堆叠部40b(堆叠部40d)之间连接起来时的连接距离变大,因此能够降低平滑电容器20与半导体组件32之间的电感,且也能够降低将堆叠部40间连接起来的构件(汇流条80)中的电感。另外,在各堆叠部40a(堆叠部40c)和各堆叠部40b(堆叠部40d),能够将半导体组件32沿着与供平滑电容器20的端子21配置的端子配置面22交叉的侧面23(与端子配置面22不同的面)配置,由此,与半导体组件32沿着供平滑电容器20的端子21配置的面(端子配置面22)配置的情况相比,能够为了配置构件而有效地使用具有大致长方体形状的平滑电容器20的周围的空间。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使电力转换装置100构成为具备将堆叠部40a(堆叠部40c)的半导体组件32和堆叠部40b(堆叠部40d)的半导体组件32连接起来的汇流条80。并且,将堆叠部40a(堆叠部40c)的半导体组件32在与端子配置面22交叉的侧面23上以沿与Z方向正交的Y方向排列的方式设有多个。另外,将堆叠部40b(堆叠部40d)的半导体组件32以与堆叠部40a(堆叠部40c)的多个半导体组件32中的各半导体组件32相对应的方式在与端子配置面22交叉的侧面23上沿与Z方向正交的Y方向排列地设有多个。由此,设于堆叠部40a(堆叠部40c)的多个半导体组件32和设于堆叠部40b(堆叠部40d)的多个半导体组件32以相互对应的方式均沿Y方向排列地配置,因此能够简化将堆叠部40a(堆叠部40c)的半导体组件32和堆叠部40b(堆叠部40d)的半导体组件32连接起来的汇流条80的形状。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使汇流条80构成为包含通孔80a。由此,能够利用通孔80a进行调整,使得自堆叠部40的(以沿Y方向排列的方式配置的)多个半导体组件32中的各半导体组件32的电流路径的长度的差异较小。其结果,能够抑制自堆叠部40的多个半导体组件32中的各半导体组件32流动的电流的电气不平衡变大。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使汇流条80构成为具有相对于沿着Z方向的、汇流条80的Y方向上的中央线91大致对称形状。由此,能够使自堆叠部40的多个半导体开关元件部中的各半导体开关元件部的电流路径的长度以中央线91为中心在Y方向上的一侧(Y1侧)和另一侧(Y2侧)大致相等,因此能够抑制自堆叠部40的多个半导体组件32中的各半导体组件32流动的电流的电气不平衡变大。

另外,在本实施方式中,如上述那样,使汇流条80构成为包含第1部分81、第2部分82以及第3部分83。并且,将第1部分81以沿着Y方向延伸的方式设于与堆叠部40a的多个半导体组件32相对应的位置。另外,将第2部分82以沿着Y方向延伸的方式设于与堆叠部40b的多个半导体组件32相对应的位置。另外,将第3部分83以沿Z方向延伸的方式相对于第1部分81和第2部分82独立地设置,并将第3部分83设为将第1部分81和第2部分82连接。由此,第3部分83相对于设于堆叠部40a(堆叠部40c)的第1部分81和设于堆叠部40b(堆叠部40d)的第2部分82独立地设置,因此,通过将第1部分81和第2部分82分别作为与堆叠部40a和堆叠部40b相连接的各单元且将第3部分83作为将单元彼此连接起来的连接部分进行处理,能够提高电力转换装置100的组装、维护时的作业性。

[变形例]

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示性的而不是限制性的。本发明的范围是由权利要求书表示,而不是由上述的实施方式的说明表示,本发明的范围还包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更(变形例)。

例如,在上述实施方式中,示出了使汇流条80构成为包含在与堆叠部40a(堆叠部40c)的多个半导体组件32相对应的位置设置的第1部分81、在与堆叠部40b(堆叠部40d)的多个半导体组件32相对应的位置设置的第2部分82、以及相对于第1部分81和第2部分82独立设置并设为将第1部分和第2部分连接的第3部分83的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以构成为,将“单元间连接部”设为由第1部分、第2部分以及第3部分一体地设置而成的1个构件。

另外,在上述实施方式中,示出了使汇流条80构成为包含通孔80a的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以使“单元间连接部”构成为包含缺口来替代通孔。另外,也可以使“单元间连接部”构成为包含通孔和缺口这两者。

另外,在上述实施方式中,示出了将堆叠部40a(堆叠部40c)的半导体组件32以沿Y方向排列的方式设有多个且将堆叠部40b(堆叠部40d)的半导体组件32以与堆叠部40a(堆叠部40c)的多个半导体组件32中的各半导体组件32相对应的方式沿Y方向排列地设有多个的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以使“第1电路单元”的“半导体开关元件部”和“第2电路单元”的“半导体开关元件部”构成为沿互不相同的方向排列地设有多个。

另外,在上述实施方式中,示出了使堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)各自的平滑电容器20构成为具有包含供平滑电容器20的端子21配置的端子配置面22的大致长方体形状、且将堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)以堆叠部40a(堆叠部40c)的端子配置面22和堆叠部40b(堆叠部40d)的端子配置面22相对的方式配置的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以将“第1电路单元”和“第2电路单元”以“第1电路单元”的端子配置面和“第2电路单元”的端子配置面不相对的方式配置。

另外,在上述实施方式中,示出了使堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)各自的平滑电容器20构成为具有包含供平滑电容器20的端子21配置的端子配置面22的大致长方体形状、且将堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)各自的半导体组件32沿着与端子配置面22交叉的侧面23配置的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以将“第1电路单元”和“第2电路单元”各自的“半导体开关元件部”沿着与供平滑电容器的端子配置的端子配置面等端子配置面交叉的侧面以外的面配置。

另外,在上述实施方式中,示出了使堆叠部40构成为包含相互串联连接且以沿Z方向排列的方式配置的两个堆叠部40(堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d))的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以使“电路单元”构成为包含相互串联连接且以相互沿Z方向排列的方式配置的3个以上的“电路单元”。

例如,在上述实施方式中,示出了使堆叠部40a(堆叠部40c)和堆叠部40b(堆叠部40d)构成为彼此相对于与Z方向正交的、堆叠部40a(堆叠部40c)与堆叠部40b(堆叠部40d)之间的中央的中央面90大致对称的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以使“第1电路单元”和“第2电路单元”构成为彼此相对于“第1电路单元”与“第2电路单元”之间的中央面以外的面大致对称。另外,也可以使“第1电路单元”和“第2电路单元”以彼此非对称的方式构成。在该情况下,期望使“第1电路单元”和“第2电路单元”构成为平滑电容器与“半导体开关元件部”之间的电感彼此大致相等。

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