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CN103563230B - 电力变换装置 - Google Patents

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CN103563230B CN201280025264.1A CN201280025264A CN103563230B CN 103563230 B CN103563230 B CN 103563230B CN 201280025264 A CN201280025264 A CN 201280025264A CN 103563230 B CN103563230 B CN 103563230B
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Abstract

公开了将多相交流电力直接变换为交流电力的电力变换装置(3)。变换电路具有连接到多相交流电力的各相(R、S、T)并可切换向双方向的通电的多个第1开关元件(311、313、315)和多个第2开关元件(312、314、316)。具备连接到各开关元件的输入端子的输入线(R、S、T)、以及连接到各开关元件的输出端子的输出线(P、N)。所述多个第1开关元件和所述多个第2开关元件的各个输出端子分别排列为一列,并且相对该排列方向并排配置。所述输出线相比所述输入线在上下方向中配置在下侧。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及将商用频率的交流电力直接变换为任意的交流电力的电力变换装置。
背景技术
作为构成装置的部件数少、可进行装置的小型化、将交流电力直接并且高效率地变换为交流电力的电力变换装置,已知矩阵变换器(专利文献1)。
但是,在上述以往的矩阵变换器中,将多个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;绝缘栅双极晶体管)直列状地配置,并集约连接来自各IGBT的输出线,所以有输出线长的问题。特别地,在输出线中流动高频交流电流的电力变换装置中,若布线长度长,则容易受到L成分的影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2006-333590号公报
发明内容
本发明的目的是提供可以缩短输出线的长度的电力变换装置。
本发明将构成电力变换电路的多个开关元件并排配置,以使输出线位于输入线的上下方向的下侧。
根据本发明,由于将多个开关元件并列从而将输出线配置在输入线的下侧,所以可以将输出线在一方向上引出,其结果,可以缩短输出线。
附图说明
图1是表示适用了本发明的一实施方式的电力变换系统的电路图。
图2A是本发明的一实施方式的电力变换装置的组装中途的平面图。
图2B是本发明的一实施方式的电力变换装置的组装中途的平面图。
图2C是本发明的一实施方式的电力变换装置的组装中途的平面图。
图2D是本发明的一实施方式的电力变换装置的组装中途的侧面图。
图3是表示图2的电力变换装置的IGBT及滤波电容器的布局的平面图及侧面图。
图4A是表示图3的IGBT及滤波电容器的另一个布局的平面图。
图4B是图4A的侧面图。
图5是表示图3的IGBT及滤波电容器的再另一个布局的平面图及侧面图。
图6是表示图3的IGBT及滤波电容器的另一个布局的平面图及侧面图。
图7是表示适用了本发明的另一实施方式的电力变换系统的电路图。
图8是表示图7的电力变换装置的IGBT及滤波电容器的布局的平面图及侧面图。
图9是表示图7的电力变换装置的IGBT及滤波电容器的另一个布局的平面图及侧面图。
具体实施方式
《电力变换系统1的概要》
参照图1首先说明适用了本发明的一实施方式的电力变换系统的概要。本例的电力变换系统1是,将从三相交流电源2供给的三相交流电力通过本发明的一实施方式的电力变换装置3直接变换为单相交流电力,并将该电力通过变压器4升压或降压到合适的电压后,通过整流器5变换为直流电力而将二次电池6充电的系统。再有,7是平滑电路。
在本例的电力变换系统1中,在从三相交流电源2供给三相交流电力的输出线(以R相、S相、T相表示)的各相中,作为噪声对策而设置使高谐波衰减的滤波器电路8。本例的滤波器电路8包括连接到各相R、S、T的3个滤波电抗器81;以及连接到各相R、S、T之间的6个滤波电容器82L、82R。有关滤波电容器82L、82R(在图3~图6中以滤波电容器821~836表示)的布局后面论述。
在本例的电力变换系统1中,三相交流电力经由滤波器电路8而供给到电力变换装置3,变换为单相交流电力。本例的电力变换装置3包括对应于R相、S相、T相矩阵状排列的6个双向开关元件31。以下,在统称一个双向开关元件的情况下,使用标号31进行说明,另一方面,在表示图1所示6个双向开关元件中的特定的元件的情况下,使用标号311~316进行说明。
本例的双向开关元件31分别由将半导体开关元件即IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)与续流二极管组合而反并联地连接的IGBT模块构成。再有,一个双向开关元件31的结构不限于图示的结构,除此以外,例如也可以是将反向阻断型IGBT的2元件反并联地连接的结构。
在各个双向开关元件31中,为了避免随着该双向开关元件31的导通/截止(ON/OFF)动作产生浪涌电压而保护该双向开关元件31,在双向开关元件31的输入侧及输出侧设有将1个缓冲电容器和3个二极管组合的缓冲电路32。以下,在统称一个缓冲电路的情况下使用标号32,在表示图1所示6个缓冲电路中特定的缓冲电路的情况下使用标号321~326。
本例的电力变换系统1包括用于对电力变换装置3的双向开关元件31的各个开关元件进行导通/截止控制的矩阵变换器控制电路9。矩阵变换器控制电路9通过将从三相交流电源2供给的电压值、当前输出中的直流电流值及目标电流指令值作为输入,基于这些输入来控制双向开关元件31各自的栅极(gate)信号,调整对变压器4输出的单相交流电力,从而得到与目标一致的直流电力。
变压器4将电力变换装置3变换后的单相交流电力的电压升压或降压为规定值。整流器5包括4个整流二极管,将调压后的单相交流电力变换为直流电力。此外,平滑电路7包括线圈和电容器,将整流后的直流电流所包含的脉动电流平滑为更接近为直流的状态。
通过如以上构成的本例的电力变换系统1,从三相交流电源2供给的三相交流电力,通过电力变换装置3直接变换为单相交流电力,在被调压为合适的电压后变换为直流电力。通过该直流电力将二次电池充电。再有,上述的电力变换系统1是适用了本发明的电力变换装置3的一例,本发明不限定为仅适用于该电力变换系统1。即,只要变换源或变换目的地的至少一方的电力是多相交流电力,也可以适用于其他的电力变换系统。
《电力变换装置3的部件配置》
接着,参照图2~图6说明构成图1的电力变换装置3的部件的空间的配置结构。再有,通过对与图1相同的部件附加相同的标号来表示彼此的对应关系。
图2由图2A~图2D组成。图2A是表示在散热器10的上面组装了6个双向开关元件31(将其中的一个也称为IGBT模块)后的组装中途的状态的平面图,图2B是表示在该上面组装了连接各双向开关元件31的端子的母线后的组装中途的状态的平面图,图2C是表示在该上面组装了构成缓冲电路32的3个二极管和滤波器电路8的滤波电容器82中的左侧的3个滤波电容器后的组装中途的状态的平面图,图2D是它的侧面图。构成本例的电力变换装置3的部件平面上看彼此重合,所以在以下的说明中将主要部分表示在另外的图中。
本例的双向开关元件31如图2及图3所示在模块封装的上面设有双向开关元件31的输入侧端子、输出侧端子、形成对的2个IGBT的中间点端子。图3所示的6个双向开关元件311~316中的左侧的3个双向开关元件311、313、315的左端的端子是输入端子,右端的端子是输出端子,中央的端子是中间点端子。此外,图3所示的6个双向开关元件311~316中的右侧的3个双向开关元件312、314、316的右端的端子是输入端子,左端的端子是输出端子,中央的端子是中间点端子。再有,双向开关元件31的栅极端子设置在模块封装的其他部分中,但省略其图示。
如图2及图3所示,6个双向开关元件311~316通过螺栓(blot)等的固定方式被固定在散热器10的上面。这些6个双向开关元件311~316,如该图所示,成对的双向开关元件311和312、双向开关元件313和314、双向开关元件315和316分别并排配置在中心线CL的左右。换句话说,沿一个双向开关元件31的3个端子(输入端子,中间点端子,输出端子)的延伸方向形成对的2个双向开关元件311和312、双向开关元件313和314、双向开关元件315和316分别在中心线CL的左右并排配置。以下将该排列称为‘相对于中心线CL或连结输出端子的输出线P、N并列地配置’。在本发明中,是与后述的图5的排列不同的排列。再有,成对的双向开关元件是指连接到输入线的相同相R、S、T的一对的双向开关元件。
这样,通过成对的双向开关元件311和312、双向开关元件313和314、双向开关元件315和316分别并排配置在中心线CL的左右,成为可以将输出线P、N(母线331、332)向一方向以最短距离引出的布局。由于输出高频交流电力的布线长度长时容易受到L成分的影响,所以根据本例的配置, 可以抑制L成分的影响。该排列与图5的其他例子的排列比较成为有利的效果。即,至变压器4为止成为几乎接近直线状态的输出线P、N。
此外,如上述,靠中心线CL左侧的双向开关元件311、313、315的右端的端子全部是输出端子,左端的端子全部是输入端子。相反地,靠中心线CL右侧的双向开关元件312、314、316的左端的端子全部是输出端子,右端的端子全部是输入端子。
而且,在靠中心线CL左侧的双向开关元件311、313、315的左端的输入端子中,从三相交流电源2的输入线分支的一方的输入线R、S、T向中心线CL连接,另一方面,在靠中心线CL右侧的双向开关元件312、314、316的右端的输入端子中,从三相交流电源2的输入线分支的另一方的输入线R、S、T向中心线CL连接。即,在双向开关元件311、312的输入端子中连接R相,在双向开关元件313、314的输入端子中连接S相,在双向开关元件315、316的输入端子中连接T相。通过将左右的输入线R、S、T的连接方向都朝向中心线CL,与图6所示的其它例子的排列相比,可以使散热器10的左右方向的距离短。
再有,在图1中,从三相交流电源2到电力变换装置3的输入线R、S、T构成为在滤波电抗器81和滤波电容器82L、82R之间进行分支,但也可以在滤波电抗器81的上游侧分支,在分支后的输入线R、S、T的各自上设置滤波电抗器81。
此外,在靠中心线CL左侧的双向开关元件311、313、315的右端的输出端子中,连接着构成电力变换装置3的输出线P的1条母线331,另一方面,在靠中心线CL右侧的双向开关元件312、314、316的左端的输出端子中,连接着构成电力变换装置3的输出线N的1条母线332。这些母线331、332的前端侧连接到变压器4。再有,包含这些母线331、332在内,以下的母线由铜等的导电性良好的导体构成。
中心线CL的左右所配置的成对的双向开关元件311和312的输入端子间用母线333连接,双向开关元件313和314的输入端子间用母线334连接,双向开关元件315和316的输入端子间用母线335连接。图1的等效电路中用相同的标号表示相当于母线的布线。再有,在电力变换装置3的功能上,这些母线333~335不是必需的,所以也可以省略。
这些母线333~335与构成输出线P、N的母线331、332平面上看交叉,但如图3的侧面图所示,通过连接输入端子间的母线333~335被设定在比输出线P、N的母线331、332高的位置,构成为两者立体交叉而不干扰。
通过分别连接中心线CL的左右所配置的成对的双向开关元件311和312、双向开关元件313和314、双向开关元件325和316,可以彼此共用各相间设置的滤波电容器82L、82R。即,在图3的左侧的R相和S相之间设置滤波电容器821,在右侧的R相和S相之间设置滤波电容器824,但被输入R相的双向开关元件311、312的输入端子用母线333连接。因此,三相交流电源2的R相的噪声由2个滤波电容器821、824协同而进行滤波,所以可以将一个滤波电容器小容量化,其结果,可以将滤波电容器小型化。对于S相及T相可以说也是同样的。
在本例中,滤波器电路8包括6个滤波电容器821~826,如图3所示在中心线CL的左侧和右侧的输入线上分别各配置3个。左侧的滤波电容器821设置在与双向开关元件311的输入端子对应的R相和S相之间。同样地,左侧的滤波电容器822设置在与双向开关元件313的输入端子对应的S相和T相之间,左侧的滤波电容器823设置在与双向开关元件315的输入端子对应的T相和R相之间。此外,右侧的滤波电容器824设置在与双向开关元件312的输入端子对应的R相和S相之间,右侧的滤波电容器825设置在与双向开关元件314的输入端子对应的S相和T相之间,右侧的滤波电容器826设置在与双向开关元件316的输入端子对应的T相和R相之间。
这样,通过相对于在中心线CL的左右各配置3个的6个双向开关元件311~316进行配置,以使在中心线CL的左右各3个的6个的滤波电容器821~826分别对应,从而可以使滤波电容器821~826和双向开关元件311~316之间的各个连接布线的环绕距离短。
在本例中,左右分别各3个的滤波电容器821~826,相对于中心线CL,配置在设置了6个双向开关元件311~316的区域的外侧。具体地说,如图2D所示被固定在母线的上部。通过将滤波电容器821~826配置在双向开关元件311~316外侧,可以使左右的双向开关元件31L、31R的左右方向的间隔最短,所以可以将散热器10的左右方向的距离设定为最短距离,其结果,与图4A的其他例子的排列相比,可以将散热器10小型化。
接着,基于图2的实机的平面图及侧面图来说明在中心线CL的左右分别各设置3个滤波电容器821~826的组装状态。
在此之前说明有关母线的连接结构时,如图2B所示,母线331是连接双向开关元件311、313、315的输出端子并至变压器4的输出线P,母线332是连接双向开关元件312、314、316的输出端子并至变压器4的输出线N。母线333是连接双向开关元件311和312的输入端子的母线,由两输入端子延伸到左右外侧,在那里连接着用于分别连接滤波电容器823和826的母线336和337(有关与滤波电容器823、826之间的连接状态,参照图2C及图3)。该母线333的两端所连接的母线336、337,相对于连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线、即在图2C中上下方向上延伸的线倾斜设置。
母线334是连接双向开关元件313和314的输入端子的母线,延伸到两输入端子的左右外侧,在那里连接着用于分别连接滤波电容器821、822、824、825的母线338和339(有关与滤波电容器821、822、824、825之间的连接状态,参照图2C及图3)。该母线334的两端所连接的母线338,339沿连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线、即图2的左上图中上下方向上延伸的线延伸。
母线335是连接双向开关元件315和316的输入端子的母线,延伸到两输入端子的左右外侧,在那里连接着用于分别连接滤波电容器823和826的母线340和341(有关与滤波电容器823、826之间的连接状态,参照图2C及图3)。该母线335的两端所连接的母线340,341相对于连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线、即在图2C中上下方向上延伸的线倾斜设置。
如图2D所示,这些母线333、334、335通过数条母线345、346连接到双向开关元件311~316的输入端子,设置在高于构成输出线P、N的母线331、332的位置。由此,母线333~335和母线331、332不干扰地在高度方向上具有规定的间隙而立体交叉。
如图2C中虚线所示,滤波电容器821、822、823相对于中心线CL配置在外侧,并且以滤波电容器821、822、823的中心位于一个顶点向外方向的三角形(等腰三角形或正三角形更理想)的各顶点来配置。通过将3个滤波电容器821、822、823配置在三角形的各顶点,可以将各电容器间的布线长度设定为最短距离,可以实现电力变换装置3的小型化,此外可以获得电容 器间的调谐。此外,通过以一个顶点向外方向配置,与一个顶点向内方向的排列相比,各电容器所连接的布线的平衡提高,并且至各母线333、334、335的距离也短。再有,使连接到滤波电容器823、826的母线336和340、母线337和341倾斜以彼此靠近,而由此能够进一步缩短滤波电容器823、826和母线333、335之间的距离,有助于各电容器间的布线长度均匀。此外,通过将母线338、339在相对于母线334垂直方向延伸设置,无论滤波电容器821、822、824、825的大小如何都可以组装,所以可以提高设计的自由度。
而且,R相和S相之间所连接的滤波电容器821被组装在母线342的上面,S相和T相之间所连接的滤波电容器822被组装在母线343的上面。这些2个母线342、343相对于连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线、即在图2C中上下方向延伸的线倾斜连接。此外,这些2个母线342、343跨越连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线、即在图2C中上下方向延伸的线,连接到母线333、342、335。再有,关于中心线CL的右侧所组装的滤波电容器824、825,也相对于中心线CL对称地设置。
通过将母线342、343相对于连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线倾斜设置,可以尽力与R相和T相之间所连接的滤波电容器823的布线距离相等,所以可以在滤波电容器821、822、823间获得调谐。此外,通过以跨越连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线来设置母线342、343,可以使滤波电容器821、822和母线333、334、335之间的连接距离短,可以实现电力变换装置3的小型化。而且,通过将各滤波电容器821~826配置在母线的上面,换句话说,相对于母线在与双向开关元件311~316的相反侧上配置滤波电容器821~826,滤波电容器821~826的布局的设计自由度大。
再有,R相和T相之间所连接的滤波电容器823被组装在母线336和340之间所连接的母线344的上面,该母线344相对于连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线平行地设置。
接着,说明构成图1所示的一个缓冲电路32的3个二极管和1个缓冲电容器的组装例子。如图1所示,例如双向开关元件311的缓冲电路321,分别是一个端子连接到双向开关元件311的输入端子,另一个端子连接到双向开关元件311的中间点端子,而且再一个端子连接到双向开关元件311的输出端子。因此,如图2C及图2D所示,3个二极管分别固定并连接在由各双 向开关元件31L、31R的中间点端子上所连接的导体构成的托架351~356上。图2D中仅表示托架355。
此外,在本例中,缓冲电容器使用比较大型的电解电容器,对6个缓冲电路321~326采用共同的缓冲电容器327(参照图3)。而且,在构成输出线P、N的母线331、332之间沿相同方向设置用于连接该缓冲电容器327和3个二极管的母线347、348。
如图2D及图3所示,缓冲电容器327上所连接的2个母线347、348,被固定在高于构成输出线P、N的母线331、332的位置且低于母线333、334、335的位置。再有,这些2个母线347、348被散热器10或除此以外的底座(未图示)支承。再有,为了防止与母线333、334、335之间的短路,也可以将母线347、348的表面绝缘覆盖。
关于构成输出线P、N的母线311、312和到缓冲电容器327的母线347、348之间的配置,通过在母线311、312之间配置母线347、348,可以同时缩短输出线P、N及到缓冲电容器327的布线距离。此外,通过将母线347、348设定在高于母线311、312的位置,可以缩短距各缓冲电路321~326的二极管的距离。
根据以上的实施方式,具有以下优点。
1)在本例中,相对于在中心线CL的左右各配置3个的6个双向开关元件311~316,将在中心线CL的左右各3个的6个滤波电容器821~826分别对应配置,所以可以缩短滤波电容器821~826和双向开关元件311~316之间的各个连接布线的环绕距离。
2)在本例中,形成对的双向开关元件311和312、双向开关元件313和314、双向开关元件315和316分别并排配置在中心线CL的左右,而且成为输出线P、N的母线331、332在上下方向(高度方向)中配置在输入线R、S、T及母线333、334、335的下侧,所以成为可以将输出线P、N(母线331、332)向一方向缩短引出而无干扰的布局。因此,在输出高频交流电力的布线长度长时容易受到L成分的影响,但根据本例的配置,可以抑制L成分的影响。
3)在本例中,左右分别各3个的滤波电容器821~826相比设置了6个双向开关元件311~316的区域,相对于中心线CL配置在外侧,所以可以使 左右的双向开关元件31L、31R的左右方向的间隔最短。因此,可以将散热器10的左右方向的距离设定为最短距离,其结果,可以将散热器10小型化。
4)在本例中,在中心线CL的左右配置的成对的双向开关元件311和312、双向开关元件313和314、双向开关元件325和316的输入端子分别用母线333、334、335连接,所以可以彼此共用各相间设置的滤波电容器82L、82R。因此,可以将一个滤波电容器进行小容量化,其结果可以将滤波电容器小型化。
5)在本例中,相对于双向开关元件31L、31R的输入端子,将左右的输入线R、S、T的连接方向都朝向中心线CL的方向,所以可以缩短散热器10的左右方向的距离。
6)在本例中,将各滤波电容器821~826配置在母线的上面,换句话说在相对于母线与双向开关元件311~316相反侧上配置了滤波电容器821~826,所以滤波电容器821~826的布局的设计自由度大。
7)在本例中,关于构成输出线P、N的母线311、312和到缓冲电容器327的母线347、348之间的配置,在母线311、312之间配置了母线347、348,所以可以同时缩短输出线P、N及到缓冲电容器327的布线距离。
8)在本例中,将母线347、348设定在高于母线311、312的位置,所以可以缩短距各缓冲电路321~326的二极管的距离。
9)在本例中,将3个滤波电容器821、822、823配置在三角形的各顶点,所以可以将各电容器间的布线长度设定为最短距离,可以实现电力变换装置3的小型化,还可以取得电容器间的调谐。
10)在本例中,配置成三角形的3个滤波电容器的一个顶点向外方向配置,所以与一个顶点向内方向的排列相比,各电容器所连接的布线的平衡提高,同时到各母线333、334、335的距离也短。
11)在本例中,将母线342、343相对于连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线倾斜设置,可以尽力等于在R相和T相之间连接的滤波电容器823的布线距离。因此,可以在滤波电容器821、822、823间取得调谐。
12)在本例中,设置了母线342、343,以使其跨越连结双向开关元件311、313、315的输入端子的线,所以可以缩短滤波电容器821、822和母线333、334、335之间的连接距离,可以实现电力变换装置3的小型化。
《其他实施方式》
本发明可以在上述实施方式以外适宜地改变。以下说明本发明的变形例,但没有本发明仅限于上述实施方式及以下的实施方式的意思。再有,对与上述实施方式共同的构件附加相同的标号,适当省略其说明。
在上述实施方式中,如图3所示将左右分别各3个的滤波电容器82L、82R相对于中心线CL配置在双向开关元件311、313、315及312、314、316的外侧,但也可以如图4A、4B所示,相对于中心线CL配置在左右排列的双向开关元件311、313、315及312、314、316之间。
此外,在上述实施方式中,如图3所示,将6个双向开关元件311~316相对于中心线CL在左侧配置双向开关元件311、313、315,在右侧配置双向开关元件312、314、316,但也可以如图5所示沿中心线CL,配置双向开关元件311、313、315和双向开关元件312、314、316。
此外,在上述实施方式中,如图3所示,将6个双向开关元件311~316相对于中心线CL在左侧配置双向开关元件311、313、315,在右侧配置双向开关元件312、314、316,将各双向开关元件的输入端子及输出端子相对于中心线CL线对称地设置,但如图6所示,也可以相对于中心线CL在左侧配置双向开关元件311、313、315,在右侧配置双向开关元件312、314、316,将各双向开关元件的输入端子及输出端子相同配置。在该情况下,将两系统的输入线R、S、T分别朝向相同的方向(在图示的例子中为从左向右)来连接到各双向开关元件的输入端子。
此外,在上述实施方式中,如图3所示,将滤波电容器821~826设置在各相间,以分别相对于6个双向开关元件311~316各对应一个,如图7所示,也可以将滤波电容器821~826设置在各相间,以分别相对于6个双向开关元件311~316各对应多个(图示的例子中为两个)。
该情况中,滤波电容器的配置可以如图8所示在电力变换装置3的中央,也可以如图9所示在电力变换装置3的外侧。如图8所示,配置在电力变换装置3的中央时可以利用空闲的空间,所以可以尽可能抑制电力变换装置3的大小。
上述双方向开关元件311、313、315相当于本发明的权利要求中的第1开关元件,上述双方向开关元件312、314、316相当于本发明的权利要求中 的第2开关元件,上述电力变换装置3相当于本发明的权利要求中的变换电路,上述滤波电容器821~826、831~836相当于本发明的权利要求中的电容器,上述母线331、332相当于本发明的权利要求中的输出线。

Claims (7)

1.一种电力变换装置,将多相交流电力直接变换为交流电力,包括:
变换电路,具有:连接到所述多相交流电力的各相并可切换向双方向的通电的多个第1开关元件;以及连接到所述多相交流电力的各相并可切换向双方向的通电的多个第2开关元件;
多个输入线,连接到所述多个第1开关元件和所述多个第2开关元件的各个输入端子;以及
第1输出线和第2输出线,所述第1输出线连接到所述多个第1开关元件的各个输出端子,所述第2输出线连接到所述多个第2开关元件的各个输出端子,
作为空间的配置,
所述多个第1开关元件的各个输出端子排列为一列,并且所述多个第2开关元件的各个输出端子排列为一列,
相对于该列方向,所述多个第1开关元件和所述多个第2开关元件并排配置,
所述第1输出线和所述第2输出线立体交叉所述输入线地配置,
所述多个第1开关元件位于第1输出线、第2输出线的一方侧,所述多个第2开关元件位于第1输出线、第2输出线的相反侧。
2.如权利要求1所述的电力变换装置,还包括:
连接到所述输入线的至少一个电容器,
作为空间的配置,在隔着所述输入线下所述第1开关元件或所述第2开关元件位于一侧,所述电容器位于在另一侧。
3.如权利要求2所述的电力变换装置,
在与所述第1开关元件及所述第2开关元件分别对应的所述多相交流电力的各相之间,分别设置至少一个所述电容器。
4.如权利要求3所述的电力变换装置,
在所述相的两相之间,靠近所述第1开关元件的所述输入端设置第1电容器,靠近所述第2开关元件的所述输入端设置第2电容器。
5.如权利要求1所述的电力变换装置,
所述第1输出线和所述第2输出线由在所述第1开关元件和所述第2开关元件之间彼此平行地延长的一对母线构成。
6.如权利要求1所述的电力变换装置,
所述输入线包括连接第1开关元件的输入端子和第2开关元件的输入端子的母线,
所述第1输出线和所述输入线的母线上下立体交叉。
7.如权利要求2所述的电力变换装置,
构成所述输入线的母线配置在所述开关元件的上方,所述开关元件的输入端子与所述母线的下面连接,并且在所述母线的上面配置所述电容器。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5377575B2 (ja) * 2011-05-31 2013-12-25 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP5437312B2 (ja) 2011-05-31 2014-03-12 日産自動車株式会社 電力変換装置
CN103858329B (zh) * 2011-10-07 2017-03-29 日产自动车株式会社 电力变换装置
US9369056B2 (en) * 2011-10-07 2016-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Power converter
JP6061101B2 (ja) * 2014-06-23 2017-01-18 株式会社安川電機 コンデンサモジュール及びマトリクスコンバータ
DE112016003507T5 (de) * 2015-08-28 2018-04-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Gleichspannungswandler
FR3044184B1 (fr) * 2015-11-23 2018-03-23 IFP Energies Nouvelles Systeme modulaire de conversion d'une puissance electrique continue en puissance electrique triphasee
JP2017183957A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 三菱電機株式会社 双方向スイッチモジュールおよびマトリクスコンバータ
JP6488421B1 (ja) * 2018-09-12 2019-03-20 高周波熱錬株式会社 スナバ回路及びパワー半導体モジュール並びに誘導加熱用電源装置
JP7354629B2 (ja) * 2019-07-11 2023-10-03 富士電機株式会社 フライングキャパシタ回路、回路モジュールおよび電力変換装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1823466A (zh) * 2003-08-12 2006-08-23 株式会社日立制作所 使用矩阵式变频器的功率变换装置
JP4296960B2 (ja) * 2004-02-20 2009-07-15 株式会社日立製作所 電力変換装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363065A (en) 1979-02-08 1982-12-07 Uohiko Hasegawa Interphase unbalance detector for AC load circuit
US4468725A (en) 1982-06-18 1984-08-28 Texas Instruments Incorporated Direct AC converter for converting a balanced AC polyphase input to an output voltage
US4833584A (en) 1987-10-16 1989-05-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Quasi-resonant current mode static power conversion method and apparatus
JP2704519B2 (ja) * 1988-03-09 1998-01-26 オリジン電気株式会社 直流電源装置
JPH0628292B2 (ja) * 1988-11-11 1994-04-13 富士電機株式会社 逆阻止形トランジスタモジュール
US5010471A (en) 1989-06-26 1991-04-23 Robert F. Frijouf Three-phase AC-to-AC series resonant power converter with reduced number of switches
JP2719012B2 (ja) 1989-10-31 1998-02-25 三菱電機株式会社 インバータ装置
GB2242580B (en) 1990-03-30 1994-06-15 Mitsubishi Electric Corp Inverter unit with improved bus-plate configuration
US5287260A (en) 1991-10-21 1994-02-15 Kabushiki Kaisha Toshiba GTO rectifier and inverter
JP2896454B2 (ja) 1992-11-25 1999-05-31 株式会社日立製作所 インバータ装置
JP3195105B2 (ja) 1993-02-26 2001-08-06 株式会社東芝 多相入力用直流電源回路
JPH06261556A (ja) 1993-03-04 1994-09-16 Toshiba Corp 半導体スイッチ装置
US5517063A (en) 1994-06-10 1996-05-14 Westinghouse Electric Corp. Three phase power bridge assembly
SE9500761D0 (sv) 1995-03-02 1995-03-02 Abb Research Ltd Skyddskrets för seriekopplade krafthalvledare
US6266258B1 (en) 1995-09-29 2001-07-24 Rockwell Technologies, Llc Power substrate element topology
FI110370B (fi) 1998-07-31 2002-12-31 Lexel Finland Ab Oy Järjestely elektronisen tehonsäätimen radiohäiriöiden eliminoimiseksi
JP2001045772A (ja) * 1999-08-03 2001-02-16 Yaskawa Electric Corp 3レベルインバータまたはpwmサイクロコンバータ
JP2001263702A (ja) * 2000-03-24 2001-09-26 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和装置及び熱交換器の製造方法
DE10014641C2 (de) 2000-03-24 2002-03-07 Siemens Ag Schaltungsanordnung mit einem bidirektionalen Leistungsschalter in Common Kollektor Mode und mit einer aktiven Überspannungsschutzvorrichtung
DE10037970A1 (de) 2000-08-03 2002-03-07 Siemens Ag Niederinduktive Verschienung für einen Matrixumrichter
JP3793407B2 (ja) 2000-09-19 2006-07-05 株式会社日立製作所 電力変換装置
DE10054489A1 (de) * 2000-11-03 2002-05-29 Zf Sachs Ag Leistungs-Umrichtermodul
JP4501145B2 (ja) 2001-02-23 2010-07-14 Tdkラムダ株式会社 三相ノイズフィルタ
JP2003125588A (ja) * 2001-10-12 2003-04-25 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP4337443B2 (ja) * 2003-08-12 2009-09-30 株式会社日立製作所 マトリクスコンバータシステム
JP4293000B2 (ja) * 2004-01-29 2009-07-08 株式会社日立製作所 電力変換装置
CN100490292C (zh) 2004-09-29 2009-05-20 株式会社安川电机 并联多路矩阵转换器装置
JP4581777B2 (ja) * 2005-03-24 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 パワーモジュール
JP4765017B2 (ja) * 2005-05-25 2011-09-07 富士電機株式会社 Ac−ac電力変換装置
CA2622057C (en) 2005-09-09 2017-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for electrical power transmission
US7869193B2 (en) 2006-02-17 2011-01-11 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Power conversion apparatus
CN104300771B (zh) 2006-06-06 2018-10-30 威廉·亚历山大 通用功率变换器
US8008805B2 (en) 2006-12-07 2011-08-30 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion apparatus and motor drive system
US7573732B2 (en) 2007-05-25 2009-08-11 General Electric Company Protective circuit and method for multi-level converter
EP2099119B1 (en) * 2008-03-04 2014-11-19 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power converter apparatus
JP4640423B2 (ja) 2008-03-04 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 電力変換装置
JP5586872B2 (ja) 2009-05-07 2014-09-10 電気興業株式会社 三相単相直接電力変換器回路
EP2296156A1 (en) 2009-08-13 2011-03-16 ABB Research Ltd Composite capacitance and use thereof
DE102010002627B4 (de) * 2010-03-05 2023-10-05 Infineon Technologies Ag Niederinduktive Leistungshalbleiterbaugruppen
US8411474B2 (en) 2010-04-30 2013-04-02 General Electric Company System and method for protection of a multilevel converter
JP5590448B2 (ja) 2010-07-20 2014-09-17 株式会社安川電機 マトリクスコンバータ
EP2795789A4 (en) 2011-12-19 2016-07-13 Zbb Energy Corp SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING A MULTI-PHASE ALTERNATING MACHINE AT LOW SPEED

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1823466A (zh) * 2003-08-12 2006-08-23 株式会社日立制作所 使用矩阵式变频器的功率变换装置
JP4296960B2 (ja) * 2004-02-20 2009-07-15 株式会社日立製作所 電力変換装置

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