專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力變換裝置，該電力變換裝置包括由多個(gè)電容器并 聯(lián)連接而成的電路。
背景技術(shù)：
采用絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等高速半導(dǎo)體開關(guān)元件的電力變換 裝置廣泛用于各種領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)開發(fā)出了 大容量的半導(dǎo)體模塊，并且進(jìn)一步將多個(gè)半導(dǎo)體模塊并聯(lián)連接以實(shí)現(xiàn)更大 的容量。在電力變換裝置中，在將半導(dǎo)體模塊并聯(lián)連接以實(shí)現(xiàn)大容量化時(shí)，構(gòu) 成逆變器直流電源部分的平滑電容器中的充放電電流會(huì)增大，所以，經(jīng)常 要并聯(lián)連接多個(gè)電容器，并且因電壓的不同也進(jìn)行串聯(lián)連接。在將電容器 并聯(lián)連接時(shí)，如果各個(gè)電容器之間的電流分擔(dān)不均勻，則其使用條件或者 壽命將由負(fù)擔(dān)較重的電容器決定，所以有必要使電流平均地流過(guò)各個(gè)電容 器。影響并聯(lián)連接時(shí)的電流均勻化的主要因素是電容器特性的差異以及 布線電感的差異。其中，對(duì)于電容器特性的差異，通常采取的方法是對(duì)電 容器元件進(jìn)行選擇，使得并列元件之間的特性相一致，而對(duì)于布線電感的 差異， 一般在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行尋求解決方案。在專利文獻(xiàn)l (日本國(guó)發(fā)明專利特開2001-245480號(hào)公報(bào))的圖1以 及圖3中，公開了一種通過(guò)板狀導(dǎo)體使電容器4并聯(lián)/2串聯(lián)連接的情況 下的結(jié)構(gòu)。并且如該專利文獻(xiàn)的圖10所示，在位于電容器上方的半導(dǎo)體 模塊部分的尺寸和電容器部分的尺寸大致相同時(shí)，裝置全體的大小不會(huì)變 得恨大。但是，隨著半導(dǎo)體模塊進(jìn)一步朝大容量化的方向發(fā)展，在以同等 的尺寸實(shí)現(xiàn)電容器的大容量化時(shí)，由于電容器并列方向的尺寸會(huì)變得非常大，從而導(dǎo)致裝置全體的尺寸出現(xiàn)變形。為此，到半導(dǎo)體開關(guān)元件的布線 的長(zhǎng)度增長(zhǎng)，使得電容器之間產(chǎn)生不均勻的電流。由于需要考慮上述電流 不均勻的情況等而增加電容器的額定電流或者額定電壓，所以會(huì)導(dǎo)致電容 器以及裝置大型化。專利文獻(xiàn)1特開2001-245480號(hào)公報(bào) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的課題是，抑制電力變換裝置中的電容器并聯(lián)連接時(shí) 產(chǎn)生的電流不均勻的現(xiàn)象，在不增加裝置尺寸的情況下實(shí)現(xiàn)電力變換裝置 的大容量化。為了解決上述課題，本發(fā)明的電力變換裝置具有第1導(dǎo)體電極(712、722、 714、 724、 731、 741)，其具有板狀部分和垂直部分，該板狀部分 上連接有電容器的正極端子或者負(fù)極端子，并且與設(shè)置各個(gè)端子的平面大 致平行地設(shè)置，以覆蓋電容器組；以及第2導(dǎo)體電極(713、 723、 715、 725、 732、 742)，其具有同樣的板狀部分、與第1導(dǎo)體電極的垂直部分 連接并且與所述平面垂直的部分、以及連接在第2電力變換電路的直流側(cè) 并且與所述平面垂直的部分。 發(fā)明效果根據(jù)上述解決方案，由于第1以及第2電力變換電路均使用具有板狀 部分的導(dǎo)體與電容器連接，所以能夠降低布線電感。并且，連接端子的設(shè) 置位置的自由度大，所以能夠很容易地縮短第1以及第2電力變換電路和 平滑電容器之間的布線長(zhǎng)度。由此，能夠緩和流過(guò)各個(gè)電容器的電流的不 均勻程度，所以能夠在不增大電力變換裝置的情況下實(shí)現(xiàn)大容量化。


圖1表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的布線結(jié)構(gòu)。圖2表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的布線結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖3表示應(yīng)用了本發(fā)明的電力變換裝置的電路結(jié)構(gòu)。圖4表示應(yīng)用了本發(fā)明第1實(shí)施方式的電路的結(jié)構(gòu)。圖5表示應(yīng)用了本發(fā)明第1實(shí)施方式的電力變換裝置的安裝結(jié)構(gòu)例。圖6表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的連接端子的大致結(jié)構(gòu)。圖7是本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的電流路徑的說(shuō)明圖。 圖8是本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的電流路徑的說(shuō)明圖。 圖9表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的布線結(jié)構(gòu)。 圖10表示應(yīng)用了本發(fā)明第2實(shí)施方式的電路的結(jié)構(gòu)。 圖11表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的電流路徑的說(shuō)明圖。 圖12表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的電流路徑的說(shuō)明圖。 圖13表示應(yīng)用了本發(fā)明第3實(shí)施方式的電路的結(jié)構(gòu)。 圖14表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的布線結(jié)構(gòu)。 圖15表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的布線結(jié)構(gòu)。 圖16表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的正極側(cè)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。 圖17表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。 圖18表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的電流路徑的說(shuō)明圖。 圖19表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的電流路徑的說(shuō)明圖。 圖中l(wèi)一平滑電容器，4—電動(dòng)機(jī)，5 —電源，31 —散熱器，32 —風(fēng) 扇，61 63 —電抗器，101 106、 111 116、 121 126—電容器，RP、 SP、 TP、 UP、 VP、 WP、 RN、 SN、 TN、 UN、 VN、 WN—自消弧開關(guān)元件(包 括回流二極管)具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。首先圖3表示應(yīng)用了本發(fā)明的電力變換裝置的主電路結(jié)構(gòu)。如圖3所 示，來(lái)自3相交流電源5的任意的交流電流通過(guò)由升壓電抗器61 63、自 消弧開關(guān)元件即IGBT' RP TN構(gòu)成的將交流電變換為直流電的正向變 換電路(變換器(converter)電路)以及由平滑電容器1和IGBT' UP WN構(gòu)成的將直流電變換為交流電的反向變換電路(逆變器(inverter)電 路)供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)4。并且，圖3中的各個(gè)開關(guān)元件以及平滑電容器，分 別根據(jù)電力變換裝置的功率容量由多個(gè)并聯(lián)或者串并聯(lián)連接而成。圖4表示由正向變換電路的1個(gè)相、反向變換電路的l個(gè)相、以及與 這些電路的直流側(cè)連接的平滑電容器的一部分構(gòu)成的1個(gè)相的結(jié)構(gòu)。平滑電容器l，由總計(jì)包括12個(gè)電容器的電容器組構(gòu)成，這12個(gè)電 容器由6個(gè)并聯(lián)連接的正側(cè)電容器111 116、以及同樣6個(gè)并聯(lián)連接的負(fù) 側(cè)電容器121 126以6并聯(lián)/ 2串聯(lián)的方式構(gòu)成。在該平滑電容器1上連 接有構(gòu)成正向變換電路1個(gè)相的正極側(cè)開關(guān)元件RP1、 RP2以及負(fù)極側(cè)開 關(guān)元件RN1、 RN2。同樣，連接有構(gòu)成反向變換電路l個(gè)相的正極側(cè)開關(guān) 元件UP1、 UP2以及負(fù)極側(cè)開關(guān)元件UN1、 UN2。在此，雖然作為開關(guān)元件，以正極側(cè)以及負(fù)極側(cè)分別為2并聯(lián)為例作 了說(shuō)明，但并聯(lián)的數(shù)量可以根據(jù)變換器的容量決定。此外，也可以使用正 極側(cè)和負(fù)極側(cè)一體化而成的模塊。圖5表示開關(guān)元件RP1 RN2、UP1 UN2以及電容器111 126的設(shè) 置例。圖5 (a)為側(cè)視圖，(b)為正視圖，(c)為A—A'箭頭所示方向 的視圖。開關(guān)元件中，UP1 UN2設(shè)置在散熱器31的正面，RP1 RN2 設(shè)置在散熱器31的背面。在此，作為散熱器31，使用熱管方式用風(fēng)扇32 進(jìn)行強(qiáng)制空冷。電容器被排列為橫向3排，進(jìn)深方向4列。此外，各個(gè)電 容器具有正極端子以及負(fù)極端子，這些端子被設(shè)置在大致相同的平面上。 并且，散熱器31被設(shè)置成其正面以及背面即半導(dǎo)體開關(guān)元件的設(shè)置面與 設(shè)置電容器的各個(gè)端子的平面大致垂直。由此，能夠縮小電力變換裝置的 整體尺寸。圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的電力變換裝置中的對(duì)電容器進(jìn)行串并聯(lián)連接的導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。在圖1中，7個(gè)板狀導(dǎo)體疊層為4層。在此，夾在導(dǎo)體板層間的絕緣 板沒有圖示。此外，電容器只圖示了最靠跟前的4個(gè)(U3、 116、 123、 126)(參照?qǐng)D5 (c))。圖2表示從導(dǎo)體斷面方向觀察時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1和圖2都是對(duì)發(fā) 明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的圖，其尺寸與實(shí)際尺寸不同。正側(cè)電容器113、 116的正極端子1131、 1161連接在第1正極導(dǎo)體711 的正極端子7113、 7116上(在圖1中用虛擬線連接)。在此，為了確保 與比第1正極導(dǎo)體711更靠近電容器側(cè)層疊的電容器中間導(dǎo)體70之間的 絕緣，在電容器中間導(dǎo)體70上設(shè)置了圓形通孔。正側(cè)電容器113、 116的 正極端子1131、 1161分別通過(guò)這些通孔與正極導(dǎo)體711的正極端子7113、7116連接。再有，設(shè)置在外側(cè)的正側(cè)電容器1U、 112、 H3的正極端子1U1 、121 、 1131，在第2正極導(dǎo)體712的板狀部分上也由正極端子7121、 7122、 7123連接。此外，導(dǎo)體的端子(7113、 7123等)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)未圖示，其可以采用 夾持管狀物體的結(jié)構(gòu)，或者貫通導(dǎo)體的一部分并彎折的結(jié)構(gòu)。此外，各個(gè) 導(dǎo)體中的電容器連接用的端子設(shè)置在各個(gè)導(dǎo)體的板狀部分上。這些板狀部 分被設(shè)置成，與設(shè)置各個(gè)電容器的正極端子以及負(fù)極端子的平面大致平 行，以覆蓋電容器組。通過(guò)具有上述板狀部分，可以降低導(dǎo)體的電感。此 外，設(shè)置在導(dǎo)體板狀部分的電容器連接用端子的位置，位于電容器端子的 大致正上方，兩者之間以大致最短的距離連接。由此，可以縮短兩端子間 的布線長(zhǎng)度，降低電感。正側(cè)電容器的負(fù)極端子1132、 1162連接在電容器中間導(dǎo)體70的端子 7013、 7016上，負(fù)側(cè)電容器123、 126的正極端子1231 、 1261連接在電容 器中間導(dǎo)體70的端子7023、 7026上。負(fù)側(cè)電容器123、 126的負(fù)極端子1232、 1262連接在第1負(fù)極導(dǎo)體721 的負(fù)極端子7213、 7216上(在圖1中用虛擬線連接)。在此，為了確保 與比第1負(fù)極導(dǎo)體721更靠近電容器側(cè)層疊的電容器中間導(dǎo)體70之間的 絕緣，在電容器中間導(dǎo)體70上設(shè)置了圓形通孔。負(fù)側(cè)電容器123、 126的 負(fù)極端子1232、 1262分別通過(guò)這些通孔與負(fù)極導(dǎo)體721的負(fù)極端子7213、 7216連接。并且，設(shè)置在外側(cè)的負(fù)側(cè)電容器124、 125、 126的負(fù)極端子1242、 1252、 1262還分別與第2負(fù)極導(dǎo)體722板狀部分上的負(fù)極端子7224、 7225、 7226連接。在第2正極導(dǎo)體712中，設(shè)置了用于與這里沒有圖示的連接在逆變器 的正極上的導(dǎo)體(逆變器正極導(dǎo)體)進(jìn)行連接的連接端子712a、712b、712c。 這些連接端子由從第2正極導(dǎo)體的板狀部分彎折出的大致垂直的部分構(gòu) 成。也就是說(shuō)，這些連接端子，是在第2正極導(dǎo)體中，與用來(lái)設(shè)置各個(gè)電 容器的正極以及負(fù)極端子的平面大致垂直的部分。通過(guò)上述連接端子，能 夠縮短圖5中的半導(dǎo)體開關(guān)元件與平滑電容器之間的布線長(zhǎng)度。此外，同樣這里沒有圖示的連接在變換器正極上的導(dǎo)體(變換器正極導(dǎo)體)，連接在第3正極導(dǎo)體713連接端子713d、 713e、 713f上。第3 正極導(dǎo)體713的連接端子713a、 713b、 713c，分別連接在第2正極導(dǎo)體的 連接端子712a、 712b、 712c上。第3正極導(dǎo)體713中的連接端子713a c 與連接端子713d f之間由板狀部分連接。這些連接端子與第2的正極導(dǎo) 體712相同，由從板狀部分彎折出的大致垂直的部分構(gòu)成。在此，與逆變 器正極導(dǎo)體連接的連接端子部分的結(jié)構(gòu)如圖6 (a)所示，形成彎折的連接 端子712c和713c正面相對(duì)，并且逆變器正極導(dǎo)體的連接端子PC還與連 接端子712c接觸后用螺釘固定。另外，在圖6 (a)的連接部分中，以從圖的左側(cè)起依次連接713c、 712c、 Pc為例作了說(shuō)明，但也可以采用其它順序。不過(guò)，在采用將電容器 以及電容器部分的重疊導(dǎo)體組裝好以后再與逆變器導(dǎo)體連接的順序時(shí)，優(yōu) 選將逆變器導(dǎo)體的連接端子Pc設(shè)置在圖的右側(cè)(裝置的外側(cè))，這樣， 在連接時(shí)，只需將逆變器導(dǎo)體從外側(cè)推入便可，所以能更為方便地進(jìn)行連 接工作。在第2負(fù)極導(dǎo)體722中，設(shè)置了用于與這里沒有圖示的連接在變換器 的負(fù)極上的導(dǎo)體(變換器負(fù)極導(dǎo)體)進(jìn)行連接的連接端子722d、 722e、 722f。這些連接端子由從第2負(fù)極導(dǎo)體的板狀部分彎折出的大致垂直的部 分構(gòu)成。也就是說(shuō)，這些連接端子，是第2負(fù)極導(dǎo)體中，與用來(lái)設(shè)置各電 容器的正極以及負(fù)極端子的平面大致垂直的部分。通過(guò)上述連接端子，能 夠縮短圖5中的半導(dǎo)體開關(guān)元件與平滑電容器之間的布線長(zhǎng)度。此外，連接在沒有圖示的逆變器的負(fù)極上的導(dǎo)體(逆變器負(fù)極導(dǎo)體)， 連接在第3負(fù)極導(dǎo)體723的連接端子723a、 723b、 723c上。第3負(fù)極導(dǎo) 體723的連接端子723d、 723e、 723f，分別連接在第2負(fù)極導(dǎo)體的連接端 子722d、 722e、 722f上。第3負(fù)極導(dǎo)體723中的連接端子723a c與連接 端子723d f之間由板狀部分連接。這些連接端子與第2負(fù)極導(dǎo)體722相 同，由從板狀部分彎折出的大致垂直的部分構(gòu)成。在此，在該連接端子部 分的結(jié)構(gòu)中，如圖6 (b)所示，將變換器負(fù)極導(dǎo)體的連接端子Nf，從左 側(cè)起在連接端子722f和723f正面相對(duì)之處連接。在進(jìn)行逆變器負(fù)極導(dǎo)體與第3負(fù)極導(dǎo)體723之間的連接時(shí)，如圖2所示，使逆變器負(fù)極導(dǎo)體的連接端子Nc與第3負(fù)極導(dǎo)體723的連接端子723c 的右側(cè)接觸。
在進(jìn)行變換器正極導(dǎo)體與第3正極導(dǎo)體713之間的連接時(shí)，如圖2所 示，使變換器正極導(dǎo)體的連接端子Pf與第3正極導(dǎo)體713的連接端子713f 的左側(cè)接觸。
如上所述，通過(guò)具有連接逆變器正極導(dǎo)體以及電容器的正極端子的第 2正極導(dǎo)體、和與該第2正極導(dǎo)體連接并且還與變換器正極導(dǎo)體連接的第 3正極導(dǎo)體，并且通過(guò)具有連接變換器負(fù)極導(dǎo)體以及電容器的負(fù)極端子的 第2負(fù)極導(dǎo)體、和與該第2負(fù)極導(dǎo)體連接并且還與逆變器負(fù)極導(dǎo)體連接的 第3負(fù)極導(dǎo)體，逆變器以及變換器均能夠通過(guò)具有比較寬闊的板狀部分的 導(dǎo)體與平滑電容器連接，并且能夠降低布線電感。并且，連接端子的設(shè)置
位置的自由度變大，所以能夠縮短逆變器、變換器以及平滑電容器之間的 布線的長(zhǎng)度。由此，能夠緩和在各個(gè)電容器中流通的電流的不平衡狀態(tài)。
此外，在本實(shí)施方式中，作為電容器使用了電解電容器(參照?qǐng)D4)， 但也可以采用薄膜型電容器等。
此外，串聯(lián)連接有2電容器，為了抑制因各個(gè)電容器之間的差異而產(chǎn) 生的電壓負(fù)擔(dān)不均勻的現(xiàn)象，也可以連接分壓電阻。如果能夠確保絕緣， 則可以從電容器端子直接連接，如果不能確保絕緣，則可以連接在使導(dǎo)體 板的一部分延長(zhǎng)并進(jìn)行彎折后形成的端子上。
圖1所示的電容器導(dǎo)體是1個(gè)相的部分，通過(guò)將三個(gè)相的電容器導(dǎo)體 排列組合構(gòu)成整個(gè)電力變換裝置。此時(shí)，分別對(duì)三個(gè)相的正極以及負(fù)極進(jìn) 行電連接。
使第2正極導(dǎo)體的相間連接端子712d與鄰相的712e進(jìn)行連接，使第 3正極導(dǎo)體的相間連接端子713g與鄰相的7Bh進(jìn)行連接，使713i與鄰相 的713j進(jìn)行連接。
在負(fù)極側(cè)也一樣，使第2負(fù)極導(dǎo)體的相間連接端子722g與鄰相的722h 進(jìn)行連接，使第3負(fù)極導(dǎo)體的相間連接端子723g與鄰相的723h進(jìn)行連接， 使723i與鄰相的723j進(jìn)行連接。
這些相間連接端子互相之間的連接(未圖示)通過(guò)板狀導(dǎo)體來(lái)進(jìn)行， 但在間隔很寬時(shí)，通過(guò)將正極側(cè)和負(fù)極側(cè)在確保絕緣的前提下進(jìn)行層疊，能夠降低電感。
以下參照?qǐng)D7以及圖8對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖7以及圖8 是在圖2的導(dǎo)體剖面圖中表示出電流的大致流向。
圖7表示變換器(圖2的RP， RN)側(cè)的開關(guān)動(dòng)作時(shí)的PN—圈電路， 即，表示從正側(cè)電容器的正極放電后，電流流向變換器正極導(dǎo)體連接端子 (只圖示了 Pf)，并且從變換器負(fù)極導(dǎo)體連接端子(只圖示了 Nf)返回 負(fù)側(cè)電容器的負(fù)極的大致的電流路徑。
作為從正側(cè)電容器111 116(只圖示了 113、 116)的正極端子1111 1161 (只圖示了 1131、 1161)流至變換器正極導(dǎo)體連接端子Pd Pf (只 圖示了Pf)的電流路徑，對(duì)于位于外側(cè)的電容器1U 113(只圖示了 113)， 電流從正極端子1111 1131 (只圖示了 1131)通過(guò)第1正極導(dǎo)體的正極 端子7111 7U3 (只圖示了7113)以及第2正極導(dǎo)體的正極端子7121 7123 (只圖示了7123)流入第2正極導(dǎo)體712。
此外，電流從位于內(nèi)側(cè)的電容器114 116 (只圖示了 116)的正極端 子U41 1161(只圖示了 U61)通過(guò)第1正極導(dǎo)體的正極端子7114 7116 (只圖示了7116)流向第1正極導(dǎo)體711，此后通過(guò)第2正極導(dǎo)體的正極 端子7121 7123 (只圖示了7123)流向第2正極導(dǎo)體712。
此時(shí)，雖然與從外側(cè)電容器111 113起的電流路徑相比，從內(nèi)側(cè)電 容器114 116起的電流路徑較長(zhǎng)，但由于逆向電流在圖7中的用橢圓圈 住的部分相對(duì)向，所以布線電感會(huì)減少。為此，外側(cè)與內(nèi)側(cè)的電流路徑的 電感不均勻的現(xiàn)象得到緩和，外側(cè)電容器以及內(nèi)側(cè)電容器的電流分配不均
勻的現(xiàn)象得到緩解。
電流從第2正極導(dǎo)體712流向第3正極導(dǎo)體713時(shí)，從連接端子712a 流向713a，從712b流向713b，以及從712c流向713c(其中只圖示了 712c、 713c)，并且電流從第3正極導(dǎo)體通過(guò)連接端子713d、 713e、 713f (只圖 示了713f)流入變換器正極導(dǎo)體的連接端子Pd、 Pe、 Pf (只圖示了Pf)。
來(lái)自變換器負(fù)極導(dǎo)體的連接端子Nd、 Ne、 Nf(只圖示了Nf)的電流， 通過(guò)第2負(fù)極導(dǎo)體722的連接端子722d、 722e、 722f (只圖示了 722f)流 向第2負(fù)極導(dǎo)體722，并且通過(guò)負(fù)極端子7224 7226 (只圖示了 7226)流 向第1負(fù)極導(dǎo)體721。再有，該電流的一部分從第1負(fù)極導(dǎo)體721通過(guò)負(fù)極端子7211 7213 (只圖示了 7213)流向負(fù)側(cè)電容器121 123 (只圖示了 123)的負(fù)極端子 1212、 1222、 1232 (只圖示了 1232)。其余的電流通過(guò)第2負(fù)極導(dǎo)體的負(fù) 極端子7214 7216(只圖示了 7216)流向位于外側(cè)的負(fù)側(cè)電容器124 126 的負(fù)極端子1242、 1252、 1262 (只圖示了 1262)。此時(shí)，也是由于圖中 的由橢圓圈住的部分構(gòu)成逆向電流相對(duì)部分，所以能夠緩和電路分配不均 勻的現(xiàn)象。
負(fù)側(cè)電容器121 126的各個(gè)正極端子和正側(cè)電容器111 116的各個(gè) 負(fù)極端子，通過(guò)中間導(dǎo)體70進(jìn)行連接。
圖8是逆變器(圖2的UP， UN)側(cè)的開關(guān)動(dòng)作時(shí)的PN—圈電路， 即，表示從正側(cè)電容器的正極放電后，電流流向逆變器正極導(dǎo)體連接端子 (只圖示了 Pc)，并從逆變器負(fù)極導(dǎo)體連接端子(只圖示了 Nc)返回到 負(fù)側(cè)電容器的負(fù)極的電路中的大致的電流路徑。圖中的箭頭表示電流的路 徑，由于其與圖7的情況相同，在此省略其說(shuō)明。
以下參照?qǐng)D9至圖12對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
如圖10所示，電容器以6并聯(lián)/ 2串聯(lián)的方式構(gòu)成3相電力變換器的 平滑電容器部分。
圖9表示電容器導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。另外，這里夾在導(dǎo)體板之間的絕緣板在 圖中未示出。此外，各導(dǎo)體中的板狀部分、垂直部分以及貫通孔等結(jié)構(gòu)， 與圖1的實(shí)施方式相同。
如圖9所示，電容器被設(shè)置成橫向4排，進(jìn)深方向3列，正側(cè)電容器 111 116在右側(cè)排列成2列，負(fù)側(cè)電容器121 126在左側(cè)排列成2列。 在圖9中，只圖示了最跟前的負(fù)側(cè)電容器126、負(fù)側(cè)電容器123、正側(cè)電 容器116以及正側(cè)電容器U3。
圖9中最右側(cè)一列的正側(cè)電容器111 113的正極端子(只圖示了 1131)連接在第1正極導(dǎo)體714的正極端子7141 7143上，其余的正側(cè) 電容器114 116的正極端子(只圖示了 1161)連接在第2正極導(dǎo)體715 的正極端子(7151 7153)上。
正側(cè)電容器111 116的負(fù)極端子(只圖示了 1132、 1162)連接在電 容器中間導(dǎo)體70的端子7011 7016上，負(fù)側(cè)電容器121 126的正極端子(只圖示了 1231、 1261)連接在電容器中間導(dǎo)體70的端子7021 7026上。
圖9中最左側(cè)一列的負(fù)側(cè)電容器124 126的負(fù)極端子(只圖示了 1262)連接在第1負(fù)極導(dǎo)體724的負(fù)極端子7241 7243上，其余的負(fù)側(cè) 電容器121 123的負(fù)極端子(只圖示了 1232)連接在第2負(fù)極導(dǎo)體725 的負(fù)極端子(7251 7253)上。
通過(guò)第1正極導(dǎo)體714的通往逆變器的正極(未圖示的Pu Pw)的 連接端子714u 714w、以及第2正極導(dǎo)體715的通往逆變器的正極(未 圖示的Pu Pw)的連接端子715u 715w，連接到逆變器的正極。
第2正極導(dǎo)體715中，通過(guò)通往變換器的正極(未圖示的Pr Pt)的 連接端子715r 715t連接到變換器的正極。
通過(guò)第1負(fù)極導(dǎo)體724的通往變換器的負(fù)極(未圖示的Nr Nt)的連 接端子724r 724t、以及第2負(fù)極導(dǎo)體725的通往變換器的負(fù)極(未圖示 的Nr Nt)的連接端子725r 725t，與變換器的負(fù)極連接。
第2負(fù)極導(dǎo)體725中，通過(guò)通往逆變器的負(fù)極(未圖示的Nu Nw) 的連接端子725r 725t連接到逆變器的負(fù)極。
連接端子的結(jié)構(gòu)由于與圖6相同，所以在此省略其說(shuō)明。
圖ll是變換器(圖2RP， RN)側(cè)的開關(guān)動(dòng)作時(shí)的PN—圈電路，艮P， 表示從正側(cè)電容器的正極端子放電后，電流流向變換器正極導(dǎo)體的連接端 子(只圖示了Pt)，并從變換器負(fù)極導(dǎo)體連接端子(只圖示了Nt)返回負(fù) 側(cè)電容器的負(fù)極的電路中的大致的電流路徑。
作為從正側(cè)電容器111 116(只圖示了 113、 116)的正極端子1111 1161 (只圖示了 1131、 1161)流向變換器正極導(dǎo)體的連接端子Pr Pt (只 圖示了Pt)的電流路徑，對(duì)于位于外側(cè)的電容器111 113(只圖示了 113)， 電流從正極端子1111 1131 (只圖示了 1131)起，通過(guò)第1正極導(dǎo)體714 的正極端子7141 7143 (只圖示了 7143)以及第1正極導(dǎo)體714和第2 正極導(dǎo)體715的連接端子714u 714w和715u 715w，流入第2正極導(dǎo)體 715。
此外，電流從位于內(nèi)側(cè)的電容器114 116 (只圖示了 116)的正極端 子1141 116K只圖示了 1161)，通過(guò)第2正極導(dǎo)體715的正極端子7151 7153 (只圖示了7153)流向第2正極導(dǎo)體715。
此時(shí)，雖然從外側(cè)電容器111 113起的電流路徑，比從內(nèi)側(cè)電容器 114 116起的電流路徑長(zhǎng)，但由于采用了使流過(guò)連接正側(cè)電容器和負(fù)側(cè)電 容器的中間導(dǎo)體70的電流與逆向電流相對(duì)向的結(jié)構(gòu)，所以能夠緩和電流 路徑的電感不均勻現(xiàn)象，以及能夠緩解電流分配不均勻的現(xiàn)象。
電流從第2正極導(dǎo)體715，通過(guò)連接端子715r、 715s、 715t (只圖示 715t)，流向變換器正極導(dǎo)體的連接端子Pr、 Ps、 Pt (只圖示了Pt)。
來(lái)自變換器負(fù)極導(dǎo)體的連接端子Nr、 Ns、 Nt (只圖示了 Nt)的電流 的一部分，通過(guò)第1負(fù)極導(dǎo)體724的連接端子724r、 724s、 724t (只圖示 了 724t)流向第1負(fù)極導(dǎo)體724，并且通過(guò)負(fù)極端子7241 7243 (只圖示 了 7243)流向位于外側(cè)的負(fù)側(cè)電容器124 126的負(fù)極端子1242、 1252、 1262 (只圖示了 1262)。
其余的電流通過(guò)第2負(fù)極導(dǎo)體725的連接端子725r、 725s、 725t (只 圖示了 725t)流向第2負(fù)極導(dǎo)體725，并且通過(guò)負(fù)極端子7251 7253 (只 圖示了 7253)流向位于內(nèi)側(cè)的負(fù)側(cè)電容器121 123的負(fù)極端子1212、 1222、 1232 (只圖示了 1232)。
此時(shí)，變換器負(fù)極導(dǎo)體的連接端子(圖中為Nt)與第1負(fù)極導(dǎo)體724 以及第2負(fù)極導(dǎo)體725雙方都連接，電流流到內(nèi)側(cè)電容器(圖中為123) 的電流路徑的長(zhǎng)度與流到外側(cè)電容器(圖中為126)的電流路徑的長(zhǎng)度大 致相等，因此能夠降低電容器電流分配不均勻的現(xiàn)象。
圖12表示逆變器(圖2的UP、 UN)側(cè)的開關(guān)動(dòng)作時(shí)的PN —圈電路， 即，表示從正側(cè)電容器的正極放電后，電流流向逆變器正極導(dǎo)體的連接端 子(只圖示了Pw)，并從逆變器負(fù)極導(dǎo)體的連接端子(只圖示了Nw)返 回到負(fù)側(cè)電容器的負(fù)極的大致的電流路徑。
由于此時(shí)也與圖11的情況相同，所以省略關(guān)于電流路徑的說(shuō)明。由 于與第1正極導(dǎo)體714的連接端子(圖中為714w)以及第2正極導(dǎo)體715 的連接端子(圖中為715w)雙方都連接，所以電流從外側(cè)的電容器(圖 中為113)和內(nèi)側(cè)的電容器(圖中為116)流出的電流路徑的長(zhǎng)度大致相 等，因此，能夠降低電容器電流分配不均勻的現(xiàn)象。
另外，在本實(shí)施方式中，由于電容器的端子與各個(gè)導(dǎo)體均連接，所以
14除了能夠降低布線的電感外，由于各個(gè)導(dǎo)體得到與電容器端子連接時(shí)的連 接部分的支撐，所以導(dǎo)體部分的組裝作業(yè)變得更加容易。
以下參照?qǐng)D13至圖19對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
如圖13所示的實(shí)施例中，電容器不進(jìn)行串聯(lián)連接而是由6個(gè)并聯(lián)連
接而成，正極側(cè)在Pa Pf這6處連接，負(fù)極側(cè)在Na Nd這4處連接。 圖14表示導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。絕緣板未在圖中示出。此外，圖15表示導(dǎo)體
的斷面結(jié)構(gòu)。
第1正極側(cè)導(dǎo)體731在圖的右端形成折返結(jié)構(gòu)，構(gòu)成逆向相對(duì)電流的 部分。此外，第1負(fù)極側(cè)導(dǎo)體741在圖的左端形成折返結(jié)構(gòu)，其同樣構(gòu)成 逆向相對(duì)電流的部分。
此外，與所述的實(shí)施方式相同，第2正極側(cè)導(dǎo)體732以及第2負(fù)極側(cè) 導(dǎo)體742也分別與電容器的正極端子以及負(fù)極端子連接。
圖16表示從上面觀察到的圖14以及圖15中的第1正極側(cè)導(dǎo)體731 以及第2正極側(cè)導(dǎo)體732。此外，圖16還示出了圖15的A—A'處的剖面 圖。
第1正極側(cè)導(dǎo)體731 ，通過(guò)電容器連接端子7311 7316與電容器101 106的正極端子1011 1061連接。此外，第2正極側(cè)導(dǎo)體732通過(guò)電容器 連接端子7322、 7325與第1正極側(cè)導(dǎo)體731連接。
第1正極側(cè)導(dǎo)體731，通過(guò)連接端子731a 731f與變換器以及逆變器 的正極Pa Pf連接。并且，第2正極側(cè)導(dǎo)體732也通過(guò)連接端子732a 732f與變換器以及逆變器的正極Pa Pf連接。
圖17表示從上面觀察到的圖14以及圖15中的第1負(fù)極側(cè)導(dǎo)體741 以及第2負(fù)極側(cè)導(dǎo)體742。此外，圖17還示出了圖15的B—B'處的剖面 圖。
第1負(fù)極側(cè)導(dǎo)體741，通過(guò)電容器連接端子7411 7416與電容器101 106的負(fù)極端子1012 1062連接。此外，第2負(fù)極側(cè)導(dǎo)體742通過(guò)電容器 連接端子7422、 7425與第1負(fù)極側(cè)導(dǎo)體741連接。
第1負(fù)極側(cè)導(dǎo)體741通過(guò)連接端子741a 741d與變換器以及逆變器 的負(fù)極Na Nd連接。并且，第2負(fù)極側(cè)導(dǎo)體742也通過(guò)連接端子742a 742d與變換器以及逆變器的負(fù)極Na Nd連接。圖18以及圖19表示變換器以及逆變器的PN —圈電路中的電流路徑。 圖18表示電流從電容器向逆變器的正極Pa Pc放電后，從逆變器的負(fù)極 Na、 Nb返回時(shí)的電流路徑。圖中由橢圓圈出的部分表示逆向電流相對(duì)的 部分。圖19表示電流從電容器向變換器的正極Pd Pf放電后，從變換器的 負(fù)極Nc、 Nd返回時(shí)的電流路徑。同樣，圖中由橢圓圈出的部分表示逆向 電流相對(duì)的部分。通過(guò)構(gòu)成上述布線導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，能夠抑制并聯(lián)連接的電容器之間的電流 不均勻的現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。并且，雖然在此，以通過(guò)多個(gè)電容器來(lái)并聯(lián)連接電力變換器的平滑電 容器部分為例作了說(shuō)明，但也可以在具有正極和負(fù)極的電氣部件，例如半 導(dǎo)體模塊或者電池等中應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，具有第1以及第2電力變換電路；電容器組，其連接在所述第1以及第2電力變換電路的直流側(cè)，并由多個(gè)具有正極端子以及負(fù)極端子的電容器并聯(lián)或者串并聯(lián)連接而成，所述正極端子以及所述負(fù)極端子設(shè)置在大致相同的平面上，該電力變換裝置的特征在于，進(jìn)一步具有第1導(dǎo)體電極，其具有連接有多個(gè)所述正極端子以及負(fù)極端子中的一方的端子，并且與所述平面大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述電容器組上的板狀部分；和，連接在所述第1電力變換電路的直流側(cè)，并且與所述平面垂直的部分，以及，第2導(dǎo)體電極，其具有與所述平面大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述電容器組上的板狀部分；與所述第1導(dǎo)體電極的所述垂直的部分連接，并且與所述平面垂直的部分；和，連接在所述第2電力變換電路的直流側(cè)，并且與所述平面垂直的部分。
2. 如權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 具有第3導(dǎo)體電極，其具有連接多個(gè)所述一方的端子，與所述平面大致平行地設(shè)置以覆蓋在所述電容器組上的板狀部分，該板狀部分與所述第 1導(dǎo)體電極的所述板狀部分相對(duì)向，使得能夠流通往返電流。
3. 如權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述第2導(dǎo)體電極上連接多個(gè)所述一方的端子。
4. 如權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于，所述第1導(dǎo)體電極，具有與所述第1電極的所述板狀部分連續(xù)的彎曲 部、以及與所述彎曲部連續(xù)的其它板狀部分，所述其它板狀部分與所述平 面大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述電容器組上，所述第1電極的所述板狀 部分與所述其它板狀部分相對(duì)向，使得能夠流通往返電流。
5. —種電力變換裝置，具有第1以及第2電力變換電路；電容器 組，其連接在所述第l以及第2電力變換電路的直流側(cè)，并由多個(gè)具有正 極端子以及負(fù)極端子的電容器并聯(lián)或者串并聯(lián)連接而成，所述正極端子以 及所述負(fù)極端子設(shè)置在大致相同的平面上，該電力變換裝置的特征在于，進(jìn)一步具有第1導(dǎo)體電極，其具有連接多個(gè)所述正極端子，并且 與所述平面大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述電容器組上的板狀部分；和， 連接在所述第1電力變換電路的直流側(cè)的正極上，并且與所述平面垂直的 部分，第2導(dǎo)體電極，其具有與所述平面大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述 電容器組上的板狀部分；與所述第1導(dǎo)體電極的所述垂直的部分連接，并 且與所述平面垂直的部分；和，連接在所述第2電力變換電路的直流側(cè)的 正極上，并且與所述平面垂直的部分，第3導(dǎo)體電極，其具有連接有多個(gè)所述負(fù)極端子，并且與所述平面 大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述電容器組上的板狀部分；和，連接在所述 第2電力變換電路的直流側(cè)的負(fù)極上，并且與所述平面垂直的部分，第4導(dǎo)體電極，其具有與所述平面大致平行地設(shè)置，以覆蓋在所述 電容器組上的板狀部分；與所述第3導(dǎo)體電極的所述垂直的部分連接，并 且與所述平面垂直的部分；和，連接在所述第1電力變換電路的直流側(cè)的 負(fù)極上，并且與所述平面垂直的部分。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于，所述第1電力變換電路、所述第2電力變換電路以及所述電容器組， 分別是逆變器、變換器以及平滑電容器。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，在不增加裝置尺寸的情況下實(shí)現(xiàn)電力變換裝置的大容量化。所提供的電力變換裝置具有第1導(dǎo)體電極，其具有板狀部分和垂直部分，該板狀部分上連接有電容器的正極端子或者負(fù)極端子，并且與設(shè)置各個(gè)端子的平面大致平行地設(shè)置，以覆蓋電容器組，該垂直部分連接在所述第1電力變換電路的直流側(cè)，并且與所述平面垂直；以及第2導(dǎo)體電極，其具有同樣的板狀部分、與第1導(dǎo)體電極的垂直部分連接并且與所述平面垂直的部分、以及連接在第2電力變換電路的直流側(cè)并且與所述平面垂直的部分。通過(guò)這樣，能夠緩和流過(guò)各個(gè)電容器的電流的不均勻程度，所以能夠在不增大電力變換裝置的情況下實(shí)現(xiàn)大容量化。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101316077SQ200810008919
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者伊君高志, 大沼直人, 岸川孝生, 森和久, 蛭田清玄, 迫田友治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所