JP5380834B2 - DC-AC converter - Google Patents
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Description
この発明は、電気自動車等に用いられる直流ー交流変換装置に関し、特にその配置構造に関するものである。 The present invention relates to a DC / AC converter used in an electric vehicle or the like, and more particularly to an arrangement structure thereof.
図4(a),(b)は特許文献1に示された従来の直流ー交流変換装置の正面図及び回路図を示し、半導体モジュール1と第1の平滑コンデンサ群2,3とを負側導体4及び正側導体5により接続するとともに、半導体モジュール1と第2の平滑コンデンサ群6,7とを負側導体8及び正側導体5により接続する。負側導体4は平面構造とし、正側導体5は逆T字形状とし、負側導体8はL字形状とする。又、第2の平滑コンデンサ群6,7を第1の平滑コンデンサ郡2,3の上方に配置し、各導体4,5,8間は近接配置するとともに、絶縁材を挟む。また、負側導体4,8の一端は同電位とするために、雄ねじ9により半導体モジュール1の端子に締め付ける。また、半導体モジュール1は、上下アームの半導体スイッチング素子10,11とこれらに逆並列に接続されたダイオード12,13との複数組により構成される。又、L1〜L5は各導体4,5,8のインダクタンスである。
4A and 4B are a front view and a circuit diagram of the conventional DC-AC converter shown in Patent Document 1, in which the semiconductor module 1 and the first
図5(a),(b)は特許文献2に示された従来の直流ー交流変換装置の正面図及び回路図を示し、まず図5(b)に示すように正側直流導体14と負側直流導体15との間には、電源端子17,18を介してU,V,Wの各相の半導体モジュール16U,16V,16Wが並列に接続され、また直流導体14,15間には端子19a,19bを介して各半導体モジュール16U,16V,16Wとそれぞれ並列にコンデンサ19が接続される。又、各半導体モジュール16U,16V,16Wの各制御端子20〜23は制御回路部24に接続される。制御回路部24はそれぞれのスイッチング素子のベース電流をオンオフすることにより、各スイッチング素子をオンオフ制御し、各半導体モジュール16U,16V,16Wの出力端子25から出力導体26U,26V,26Wを介してモータ出力端子へ三相交流電力を出力する。
5A and 5B show a front view and a circuit diagram of the conventional DC-AC converter shown in
この直流ー交流変換装置は図5(a)に示すようにアルミからなる冷却ブロック27の載置面27a上に各半導体モジュール16U,16V,16Wが一列に配列される。各半導体モジュール16U,16V,16Wの上面には電源端子17,18、制御端子20〜23及び出力端子25が設けられ、電源端子17上には正側入力導体14が取り付けられ、電源端子18上には負側入力導体15が取り付けられ、出力端子25上には出力導体26U,26V,26Wが取り付けられる。又、冷却ブロック27の載置面27a上にはアルミブロックからなるホルダ28が立設され、ホルダ28は各半導体モジュール16U,16V,16Wの上方でそれぞれコンデンサ19の底部を支持している。即ち、ホルダ28の上部には水平方向にコンデンサ収容孔28aが設けられ、このコンデンサ収容孔28aにコンデンサ19の底部が挿通され、押さえ金具29及びねじ30により固定される。入力導体14,15には接続導体31,32を介してコンデンサ19の端子19a,19bが接続される。
従来の直流ー交流変換装置においては、図4の特許文献1に示したように、半導体モジュール1の横側に電解コンデンサ2,3,6,7を配置したものが一般的である。しかしながら、このような配置構造では、上方から見た占有面積が大きくなり、直流ー交流変換装置の占有面積が大きくなってしまう。又、半導体モジュール1の横側に電解コンデンサ2,3,6,7を配置した構造であるため、半導体モジュール1の端子から電解コンデンサ2,3,6,7の端子までの接続導体の長さが比較的長くなり、その浮遊インダクタンス成分が大きくなり、半導体モジュール1のスイッチング時のサージ電圧が大きくなった。そこで、直流ー交流変換装置の占有面積を小さくするとともに、半導体モジュールの端子から電解コンデンサの端子までの接続導体の長さを短くするために、図5の特許文献2に示すように半導体モジュール16U、16V,16Wの上方に電解コンデンサ19を設けたものが提案されている。しかしながら、特許文献2に示されたものは、半導体モジュール16U,16V,16Wを出力側に対して各相シングルで使用する場合には有効であるが、半導体モジュール16U,16V,16Wが容量不足のために出力側に対して各相並列に使用する場合、電解コンデンサ19から半導体モジュール16U,16V,16Wまでの導体の長さがアンバランスとなった。なお、半導体モジュールがIGBTにより形成されている場合には、特に容量不足となった。
Conventional DC-AC converters generally have
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、半導体モジュールを出力側に対して各相並列に使用した場合においても、占有面積を小さくして小形とするとともに、半導体モジュールの端子から電解コンデンサの端子までの接続導体の長さを短くすることができる直流ー交流変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a semiconductor module is used in parallel with each phase with respect to the output side, the occupied area is reduced and the semiconductor module is reduced in size. An object of the present invention is to obtain a DC-AC converter capable of shortening the length of a connection conductor from a module terminal to an electrolytic capacitor terminal.
この発明の請求項1に係る直流−交流変換装置は、筐体表面に隣り合わせで同じ向きに並べた正極と負極の接続電極を有し、各コンデンサの接続電極の位置を互い違いに、即ち線対称または回転対称に配置して支持された複数のコンデンサを備え、各相の交流導体と各相半導体モジュールの交流端子、およびP側,N側の直流導体と各相半導体モジュールの直流端子の接続をコンデンサ支持具の下面で接続した。 The DC-AC converter according to claim 1 of the present invention has positive and negative connection electrodes arranged side by side in the same direction on the surface of the casing, and the positions of the connection electrodes of the capacitors are staggered, that is, line symmetrical. Alternatively, a plurality of capacitors arranged in a rotationally symmetrical manner are supported, and each phase of the AC conductor and the AC terminal of each phase semiconductor module, and the connection between the P-side and N-side DC conductor and the DC terminal of each phase semiconductor module are connected. The connection was made on the lower surface of the capacitor support.
請求項2は、請求項1に係る直流−交流変換装置において、前記各相交流導体を、雄ねじにより前記コンデンサ支持具の下面に取り付けた。 According to a second aspect of the present invention , in the DC-AC conversion device according to the first aspect, each of the phase AC conductors is attached to the lower surface of the capacitor support with a male screw.
以上のようにこの発明の請求項1によれば、筐体表面に隣り合わせで同じ向きに並べた正極と負極の接続電極を有し、各コンデンサの接続電極の位置を互い違いに、即ち線対称または回転対称に配置して支持された複数のコンデンサを備え、各相の交流導体と各相半導体モジュールの交流端子、およびP側,N側の直流導体と各相半導体モジュールの直流端子の接続をコンデンサ支持具の下面で接続する構成としたので、部品密度を向上させることができ、これによって回路インピーダンスの低減を図ることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the positive electrode and the negative electrode are arranged adjacent to each other in the same direction on the surface of the housing, and the positions of the connection electrodes of the capacitors are staggered, that is, line symmetrical or A plurality of capacitors arranged and supported in a rotationally symmetrical manner are provided, and the connection between the AC conductor of each phase and the AC terminal of each phase semiconductor module, and the connection between the P side and N side DC conductors and the DC terminal of each phase semiconductor module is a capacitor. Since the connection is made on the lower surface of the support, the component density can be improved, and thereby the circuit impedance can be reduced.
請求項2によれば、各相交流導体に雌ねじ部を設け、該雌ねじ部に雄ねじを螺合することにより、簡単、容易に各相交流導体をコンデンサ支持具の下面に着脱可能に取り付けることができる。
According to
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図1はこの発明の実施最良形態による電解コンデンサを図示省略した直流ー交流変換装置の分解斜視図、図2は直流ー交流変換装置の斜視図、図3は直流ー交流変換装置の回路図である。まず、図3の回路図において、33,34は直流電源に接続されたP側,N側の直流導体であり、この直流導体33,34間には4個の電解コンデンサ35〜38が並列に接続されるとともに、各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2が並列に接続される。各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2は上下アームのIGBT39,40とこれらに逆並列に接続されたダイオード41,42とから構成され、これらの各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2をブリッジ接続して直流ー交流変換回路を構成する。各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の上下アームの接続点、即ち交流出力端子は各相ごとに各相の交流導体U3,V3,W3に並列に接続され、この交流導体U3,V3,W3を介してモータ43に接続される。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an exploded perspective view of a DC-AC converter without an electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the DC-AC converter, and FIG. 3 is a circuit diagram of the DC-AC converter. is there. In the circuit diagram of FIG. 3,
次に、前記した直流ー交流変換装置の配置構造について説明する。プリント板44上には各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2を実装し、各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の上面にはP側直流導体33及びN側直流導体34を各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2が各直流導体33,34間に並列に接続されるように取り付ける。又、各直流導体33,34間は絶縁板45により絶縁する。また、各直流導体33,34にはそれぞれ4つの直立した接続部33a,34aが電解コンデンサ35〜38の接続電極の位置に合わせて両端部に交互に一体に設けられる。各電解コンデンサ35〜38の筐体表面には、隣り合わせで同じ向きに並べた正極と負極の接続電極が設けられる。そして、各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の上方には樹脂製の電解コンデンサ支持具47が雄ねじ48をプリント板44の雌ねじ部44aに螺着することにより取り付けられ、電解コンデンサ支持具47の4つの凹部47aに一端に+,−の各接続電極を有する各電解コンデンサ35〜38が互い違いに、即ち各接続電極の位置を線対称または回転対称に配置され、各接続電極は接続部33a,34aに接続される。また、各電解コンデンサ35〜38は二つずつ電解コンデンサ支持具47に取り付けられた支持帯49により拘束される。
Next, the arrangement structure of the DC-AC converter described above will be described. The semiconductor modules U1, U2, V1, V2, W1, and W2 are mounted on the printed
また、各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2上の絶縁板45にはP相、V相、W相の各交流導体U3,V3,W3が取り付けられ、各交流導体U3,V3,W3は各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の上下アームの接続点、即ち出力点に接続される。そして、V相及びW相の交流導体V3,W3はそれぞれ2箇所ずつの雌ねじ部V3a,W3aに電解コンデンサ支持具47を挿通した雄ねじ50を螺着することにより、電解コンデンサ支持具47により交流導体V3,W3を支持する。
Further, P-phase, V-phase, and W-phase AC conductors U3, V3, and W3 are attached to the
前記した実施最良形態においては、各相交流導体U3,V3,W3に対してIGBT39,40を含む各相の半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2を並列に接続した場合に、各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の上方に各電解コンデンサ35〜38を配置しており、直流ー交流変換装置の占有面積を小さくすることができ、直流ー交流変換装置を小形にすることができる。又、一方の端部に接続電極を有する各電解コンデンサ35〜38を接続電極の位置が互い違いになるように配置しており、各電解コンデンサ35〜38の接続電極が各電解コンデンサ35〜38の両端部に交互に位置するので、直流導体33,34の接続部33a,34aも交互に位置し、各直流導体33,34は各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2上に取り付けられて各相半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2を並列に接続するとともに、接続電極の位置を互い違いにした各コンデンサ35〜38を並列に接続しており、各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の直流端子から電解コンデンサ35〜38の接続電極までの接続導体の長さ、即ち直流導体33,34の長さを均等に短くすることができ、その浮遊インダクタンス成分を小さくして、各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2のスイッチングサージ電圧も小さくすることができる。又、各半導体モジュールU1,U2,V1,V2,W1,W2の上方に各電解コンデンサ35〜38を配置するために電解コンデンサ支持具47を設け、この電解コンデンサ支持具47によりV相、W相の交流導体V3,W3も支持するようにしており、電解コンデンサ支持具47は電解コンデンサ35〜38の支持と交流導体V3,W3の支持を兼用しており、部品密度の向上により回路インピーダンスの低減を図ることができ、より一層のサージ電圧の低減を図ることができる。
In the above-described best mode, when the semiconductor modules U1, U2, V1, V2, W1, and W2 including the
33…P側直流導体
33a,34a…接続部
34…N側直流導体
35〜38…電解コンデンサ
43…モータ
44…プリント板
44a,V3a、W3a…雌ねじ部
45…絶縁板
47…コンデンサ支持具
U1,U2,V1,V2,W1,W2…半導体モジュール
U3,V3,W3…交流導体
33 ... P-
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