JP2006197735A

JP2006197735A - インバータ装置

Info

Publication number: JP2006197735A
Application number: JP2005006969A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nakano; 義則中野; Yasuaki Sugiyama; 容章杉山
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】スナバ回路を構成するスナバコンデンサを不要とし、部品数削減により信頼性を向上するとともに、コストダウンを可能とし、かつ小形なインバータ装置を得る。
【解決手段】平滑コンデンサ８〜１０を複数の小型電解コンデンサ３３をプリント板３２に実装して形成するとともに、各小形電解コンデンサ３３とインバータ主回路１７との電気的接続部分をプリント板３２に実装する。
【選択図】図１

Description

この発明は、汎用インバータ、エレベータ用、電気自動車用、ハイブリッド電気自動車用等に用いられるインバータ装置に関するものである。

特許文献１においては、ＩＧＢＴチップ、電解コンデンサチップ、マイクロコンベアチップ、制御電源回路チップを１つの水冷ヒートシンク上にマウントして冷却効率を向上し、また電解コンデンサとＩＧＢＴを交互に配置し、インバータの配線インダクタンスを小さくし、スナバー回路を無くしたものが示されている。又、特許文献２においては、直流電力を平滑する電解コンデンサにＩＧＢＴからなるインバータ主回路を接続したインバータ装置において、電解コンデンサ及びＩＧＢＴの各正側端子を円形状の配線パターンに周方向に等間隔に接続するとともに、電解コンデンサ及びＩＧＢＴの各負側端子を他の円形状の配線パターンに周方向に等間隔に接続し、配線パターンを短くしてそのインダクタンスを小さくし、ＩＧＢＴのスイッチング時のサージ電圧を吸収するスナバコンデンサの容量を小さくすることにより、インバータ装置を小形化するものが示されている。

又、特許文献３においては、互いに絶縁された導電板を有する第１の基板と、互いに絶縁された配線を有する第２の基板を設け、一方の導電板と一方の配線を第１の導体により接続するとともに、他方の導電板と他方の配線を第２の導体により接続し、第１の基板には導電板に接続して電解コンデンサを設けるとともに、第２の基板には配線に接続して半導体モジュール及びスナバコンデンサを設け、半導体モジュールとスナバコンデンサとの間のインピーダンスを小さくし、半導体モジュールを構成するＩＧＢＴのオフ時のサージ電圧を小さくし、ＩＧＢＴの短絡保護を行なうようにしたサーボアンプが示されている。

ここで、従来のインバータ装置の回路構成の一例を図２により説明する。図において、１はインバータ装置であり、その整流回路２の交流入力端子は交流電源３に接続され、整流回路２の直流出力端子は直流電源母線４，５を介して配線パターン６，７に接続され、配線パターン６，７間には３個の電解コンデンサからなる平滑コンデンサ８〜１０が並列に接続される。又、配線パターン６，７間にはスイッチング素子であるＩＧＢＴ１１〜１６が三相ブリッジ接続され、インバータ主回路１７が構成される。この場合、各ＩＧＢＴ１１，１３，１５のコレクタ端子１１ｃ、１３ｃ、１５ｃは配線パターン６に接続され、各ＩＧＢＴ１２，１４，１６のエミッタ端子１２ｅ，１４ｅ，１６ｅは配線パターン７に接続され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のアーム１８〜２０が形成される。

又、各ＩＧＢＴ１１，１３，１５のエミッタ端子１１ｅ，１３ｅ，１５ｅと各ＩＧＢＴ１２，１４，１６の各コレクタ端子１２ｃ，１４ｃ，１６ｃとは配線パターン２１〜２３により接続され、モータ２４に接続される。又、ＩＧＢＴ１１〜１６の各ゲート端子１１ｇ〜１６ｇは制御回路としてのマイクロコンピュータ２５に接続される。また、ＩＧＢＴ１１〜１６のコレクタ端子１１ｃ〜１６ｃとエミッタ端子１１ｅ〜１６ｅとの間には、それぞれフライホイルダイオード１１ａ〜１６ａが接続され、アーム１８〜２０にはそれぞれスナバ回路を構成するスナバコンデンサ２６〜２８を並列に接続する。

次に、上記構成の動作について説明すると、交流電源３から整流回路２に交流電力が与えられると、その交流電力が整流されて直流電力が生成され、整流回路２から平滑コンデンサ８〜１０に直流電力が与えられると、その直流電力が平滑され、平滑された直流電力がインバータ主回路１７に与えられる。そして、インバータ主回路１７に与えられた直流電力は、マイクロコンピュータ２５からＩＧＢＴ１１〜１６にゲート信号が与えられることにより、スイッチングされて交流電力に変換され、モータ２４に出力され、モータ２４は駆動される。スナバ回路を構成するスナバコンデンサ２６〜２８は、ＩＧＢＴ１１〜１６のスイッチング動作時にサージ電圧が発生し、ＩＧＢＴ１１〜１６が破壊されるのを防止するために設けられている。

図３は上記回路を構成する主な構成部品の斜視図を示し、配線パターン６，７は銅バーにより構成し、スナバコンデンサ２６〜２８はプリント板２９に三相分のフィルムコンデンサ３０を配設することにより形成され、配線パターン６，７間には各相の平滑コンデンサ８〜１０、ＩＧＢＴ１１〜１６をブリッジ接続したインバータ主回路１７、各相のスナバコンデンサ２６〜２８等がねじ３１等により接続される。
特開平１１−１８４２９号公報特開平１１−２７９５９号公報特開２００３−２１９６６１号公報

ところで、図２及び図３に示した従来のインバータ装置においては、ＩＧＢＴ１１〜１６のスイッチング時に発生するサージ電圧の大きさは平滑コンデンサ８〜１０とＩＧＢＴ１１〜１６との間の配線パターン６，７のインダクタンスによって決まるので、この間の配線パターン６，７の長さが短いほどサージ電圧を小さくすることができる。しかしながら、従来の平滑コンデンサ８〜１０はねじ端子型のものが用いられているので、直径が大きく、据え置き型となるために、平滑コンデンサ８〜１０とＩＧＢＴ１１〜１６との間の配線パターン６，７の長さが長くなり、ＩＧＢＴ１１〜１６のスイッチング時のサージ電圧が大きくなった。このため、このサージ電圧を抑制するために大容量のスナバコンデンサ２６〜２８が必要となり、部品数増加により信頼性が低下するとともに、コストアップになった。

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、平滑コンデンサとインバータ主回路との間のインダクタンスを小さくしてインバータ主回路のスイッチング時のサージ電圧を小さくし、スナバ回路を構成するスナバコンデンサを不要として、部品数削減により信頼性を向上するとともに、コストダウンを可能とし、かつ小形なインバータ装置を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係るインバータ装置は、直流電力を平滑する平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子をブリッジ接続して構成されるとともに、平滑コンデンサと接続されたインバータ主回路とを備えたインバータ装置において、平滑コンデンサを複数の小型電解コンデンサをプリント板に実装して形成するとともに、各小型電解コンデンサとインバータ主回路との電気的接続部分をプリント板に実装したものである。

以上のようにこの発明によれば、各相の平滑コンデンサをプリント板に実装した複数の小型電解コンデンサにより形成するとともに、各小型電解コンデンサとインバータ主回路との電気的接続部分をプリント板に実装しており、この電気的接続部分を短くすることができ、インバータ主回路を構成するスイッチング素子のスイッチング動作時のサージ電圧を小さくすることができ、サージ電圧を抑制するためのスナバコンデンサからなるスナバ回路を不要とすることができ、部品数削減により信頼性を向上することができるとともに、コストダウンが可能となり、インバータ装置を小形化することができる。

以下、この発明を実施するため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インバータ装置の主要構成を示す斜視図を示し、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の平滑コンデンサ８〜１０をそれぞれプリント板３２に実装された各相４個ずつの小型電解コンデンサ３３により形成し、スイッチング素子１１〜１６をブリッジ接続して構成されたインバータ主回路１７をねじ３４によりプリント板３２に取り付け、平滑コンデンサ８〜１０とインバータ主回路１７との電気的な接続部分はプリント板３２に実装する。その他の構成は、スナバコンデンサ２６〜２８の部分を除いて、図２の回路図と同様である。

上記した実施最良形態においては、各相の平滑コンデンサ８〜１０をプリント板３２に実装した複数の小型電解コンデンサ３３により形成するとともに、各小型電解コンデンサ３３とインバータ主回路１７との電気的接続部分をプリント板３２に実装しており、各小型電解コンデンサ３３とインバータ主回路１７との電気的接続部分を短くすることができ、各ＩＧＢＴ１１〜１６のスイッチング動作時に発生するサージ電圧を小さくすることができ、このサージ電圧を抑制するためのスナバコンデンサからなるスナバ回路を不要とすることができる。このため、部品数削減により信頼性を向上することができるとともに、コストダウンが可能になり、かつインバータ装置を小形化することができる。

この発明の実施最良形態によるインバータ装置の主要構成を示す斜視図である。従来のインバータ装置の回路構成図である。従来のインバータ装置の主要構成部品の斜視図である。

符号の説明

１…インバータ装置
２…整流回路
６，７，２１〜２３…配線パターン
８〜１０…平滑コンデンサ
１１〜１６…ＩＧＢＴ
１７…インバータ主回路
２５…マイクロコンピュータ
３２…プリント板
３３…小型電解コンデンサ

Claims

直流電力を平滑する平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子をブリッジ接続して構成されるとともに、平滑コンデンサと接続されたインバータ主回路とを備えたインバータ装置において、平滑コンデンサを複数の小型電解コンデンサをプリント板に実装して形成するとともに、各小型電解コンデンサとインバータ主回路との電気的接続部分をプリント板に実装したことを特徴とするインバータ装置。