JP2019037098A

JP2019037098A - Three-level inverter unit and three-phase inverter device using the same

Info

Publication number: JP2019037098A
Application number: JP2017158758A
Authority: JP
Inventors: 小林　猛; Takeshi Kobayashi; 猛小林; 成彰小林; Shigeaki Kobayashi
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2019-03-07

Abstract

To provide a three-level inverter unit having a bus bar with high heat dissipation and a three-phase inverter device capable of reducing heat generation and unbalanced currents among units using the same.SOLUTION: The three-level inverter unit includes: a C bus bar to which one end of first and second smoothing capacitors is connected; a P bus bar to which the other end of the first smoothing capacitor is connected; and an N bus bar connected to the other end of the second smoothing capacitor. The C bus bar is formed to have a substantially L-shaped cross section, including a first flat plate portion 112 and a second flat plate portion 114. The P bus bar is formed to have a substantially L-shaped cross section, including a third flat plate portion 132 and a fourth flat plate portion 134. The N bus bar is formed to have a substantially L-shaped cross section, including a fifth flat plate portion 152 and a sixth flat plate portion 154. The C bus bar is laminated on an outside of a laminate of the P bus bar and the N bus bar. Thereby, heat dissipation of C bus bar can be made high and temperature rise of peripheral parts can be controlled.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、放熱性の高い３レベルインバータユニット、及び、それを用いた放熱性の高い３相インバータ装置に関する。 The present invention relates to a three-level inverter unit with high heat dissipation and a three-phase inverter device with high heat dissipation using the same.

３つの異なるレベルの電圧を出力できる３レベルインバータが知られている（特許文献１及び２参照）。３レベルインバータは、例えば図１のような回路で構成される。 A three-level inverter that can output three different levels of voltage is known (see Patent Documents 1 and 2). The three-level inverter is configured by a circuit as shown in FIG.

図１を参照して、３レベルインバータ９００は、Ｐノード９０２、Ｎノード９０４、Ｃノード９０６、第１平滑コンデンサ９０８、第２平滑コンデンサ９１０、及び、４つのスイッチ素子９１２を備えている。ここで、ノードとは、電気回路上の同電位の部分を表す。Ｐノード９０２には、直流電源（図示せず）から正電圧が印加され、Ｎノード９０４には直流電源から負電圧が印加される。Ｃノード９０６は、直列接続された第１平滑コンデンサ９０８及び第２平滑コンデンサ９１０により、Ｐノード９０２の電圧とＮノード９０４の電圧とが分圧された中間の電圧となる。各スイッチ素子９１２は、ＩＧＢＴとダイオード（還流ダイオード）とから構成されている。ダイオードの両端はそれぞれ、通電の順方向がＩＧＢＴの通電の順方向と逆になるように、ＩＧＢＴのソース及びエミッタに接続されている。４つのスイッチ素子９１２の各ゲート（図示せず）に制御信号（例えばＰＷＭ制御信号）を印加してオン／オフ制御することにより、Ｐノード９０２及びＮノード９０４に印加される直流電圧を、交流電圧に変換して、ＡＣ端子から出力することができる。３レベルインバータは、一般的な２レベルインバータよりも、より正弦波に近い波形を出力することができ、小型化及び高効率化が可能である。 Referring to FIG. 1, a three-level inverter 900 includes a P node 902, an N node 904, a C node 906, a first smoothing capacitor 908, a second smoothing capacitor 910, and four switch elements 912. Here, a node represents a portion having the same potential on an electric circuit. A positive voltage is applied to P node 902 from a DC power supply (not shown), and a negative voltage is applied to N node 904 from the DC power supply. The C node 906 becomes an intermediate voltage obtained by dividing the voltage of the P node 902 and the voltage of the N node 904 by the first smoothing capacitor 908 and the second smoothing capacitor 910 connected in series. Each switch element 912 includes an IGBT and a diode (reflux diode). Both ends of the diode are connected to the source and the emitter of the IGBT so that the forward direction of energization is opposite to the forward direction of energization of the IGBT. By applying a control signal (for example, PWM control signal) to each gate (not shown) of the four switch elements 912 and performing on / off control, the DC voltage applied to the P node 902 and the N node 904 is changed to AC. The voltage can be converted and output from the AC terminal. The three-level inverter can output a waveform closer to a sine wave than a general two-level inverter, and can be downsized and highly efficient.

３レベルインバータ９００が電力設備等で使用される場合には、大電流を流すために、Ｐノード９０２、Ｎノード９０４及びＣノード９０６は、断面積が大きい板状又は棒状に形成され、ブスバー（ＢｕｓＢａｒ）又はバスバーと呼ばれる。以下において、Ｐノード、Ｎノード及びＣノードをそれぞれ、Ｐブスバー、Ｎブスバー及びＣブスバーともいう。 When the three-level inverter 900 is used in a power facility or the like, the P node 902, the N node 904, and the C node 906 are formed in a plate shape or a bar shape having a large cross-sectional area so that a large current flows. Bus bar) or busbar. Hereinafter, the P node, the N node, and the C node are also referred to as a P bus bar, an N bus bar, and a C bus bar, respectively.

図２を参照して、Ｐノード９０２、Ｎノード９０４及びＣノード９０６に対応する各ブスバーは、間に絶縁部材（図示せず）を挟んで積層され、ブスバー積層体９１６を構成する。即ち、図１におけるＰ端子、Ｎ端子及びＣ端子の位置関係と同様に、Ｃブスバー（Ｃノード９０６）は、Ｐブスバー（Ｐノード９０２）及びＮブスバー（Ｎノード９０４）の間に挟まれて配置されている。 Referring to FIG. 2, the bus bars corresponding to P node 902, N node 904, and C node 906 are stacked with an insulating member (not shown) interposed therebetween to form a bus bar stacked body 916. That is, the C bus bar (C node 906) is sandwiched between the P bus bar (P node 902) and the N bus bar (N node 904) as in the positional relationship of the P terminal, N terminal, and C terminal in FIG. Has been placed.

単相の３レベルインバータを複数組合せて３相のインバータ装置を構成することが知られている。図３に、図１に示した構成の３レベルインバータを３つ使用して構成した３相インバータを示す。 It is known to configure a three-phase inverter device by combining a plurality of single-phase three-level inverters. FIG. 3 shows a three-phase inverter configured by using three three-level inverters having the configuration shown in FIG.

図３を参照して、３相インバータは、３レベルインバータ９００（図１参照）と、３レベルインバータ９００と同様の回路構成の３レベルインバータ９２０及び９２２とから構成される。３レベルインバータ９００、９２０及び９２２のそれぞれのＰノードは、Ｐノード相互接続ライン９２６により相互に接続されている。同様に、３レベルインバータ９００、９２０及び９２２のそれぞれのＮノードはＮノード相互接続ライン９２８により相互に接続され、ＣノードはＣノード相互接続ライン９３０により相互に接続されている。Ｐノード相互接続ライン９２６及びＮノード相互接続ライン９２８に直流電源９３２から直流電圧が印加され、各スイッチ素子（ＩＧＢＴ）を所定の制御信号によりオン／オフ制御することにより、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子から３相の交流電圧を出力することができる。 Referring to FIG. 3, the three-phase inverter includes a three-level inverter 900 (see FIG. 1) and three-level inverters 920 and 922 having the same circuit configuration as that of the three-level inverter 900. The P nodes of the three level inverters 900, 920 and 922 are connected to each other by a P node interconnection line 926. Similarly, the N nodes of each of the three level inverters 900, 920 and 922 are connected to each other by an N node interconnection line 928 and the C nodes are connected to each other by a C node interconnection line 930. A DC voltage is applied from the DC power source 932 to the P node interconnection line 926 and the N node interconnection line 928, and each switch element (IGBT) is controlled to be turned on / off by a predetermined control signal, whereby a U terminal, a V terminal, A three-phase AC voltage can be output from the W terminal.

特開２０１５−９１１７８号公報JP2015-91178A 特開２００７−６５８４号公報JP 2007-6684 A 特開２００７−２８２４９７号公報JP 2007-282497 A 特開２００８−１６７６４１号公報JP 2008-167461 A

電力機器及び電力システム等で使用されるインバータにおいては、一般に放熱が問題となる（特許文献３参照）。特に、３レベルインバータでは、スイッチ素子９１２のオン／オフにより、直流側のＰ−Ｃ間、及びＣ−Ｎ間に、交互に電流が流れる。したがって、Ｃブスバーの発熱は、他のブスバー（Ｐブスバー、Ｎブスバー）よりも大きくなる。従来の３レベルインバータユニットにおいては、図２に示したように、Ｃブスバー（Ｃノード９０６）はＰブスバー（Ｐノード９０２）及びＮブスバー（Ｎノード９０４）に挟まれて積層されており、そのためＣブスバーの発熱を逃がすことができず、周辺部品が高温になり、部品及びユニットの寿命が低下する問題がある。３レベルインバータユニットを用いた装置（２台用いた２相インバータ装置、３台用いた３相インバータ装置）においても、製品寿命が低下する原因となる。 Generally, heat dissipation is a problem in inverters used in electric power devices and electric power systems (see Patent Document 3). In particular, in the three-level inverter, the current flows alternately between the DC side P-C and the C-N by turning on / off the switch element 912. Therefore, the heat generation of the C bus bar is larger than other bus bars (P bus bar, N bus bar). In the conventional three-level inverter unit, as shown in FIG. 2, the C bus bar (C node 906) is sandwiched and stacked between the P bus bar (P node 902) and the N bus bar (N node 904). There is a problem that the heat generation of the C bus bar cannot be escaped, the peripheral parts become high temperature, and the life of the parts and the unit is reduced. Even in a device using a three-level inverter unit (a two-phase inverter device using two units, a three-phase inverter device using three units), the product life is reduced.

製造及びメンテナンスを容易にするために、図３のように３レベルインバータユニット３台を接続して３相インバータ装置を構成することが考えられる。その場合、上記したように、各ユニットの対応する直流端子（Ｐ、Ｎ及びＣ端子）を相互に電気的に接続する。具体的な構成の一例を、図４に示す。それぞれ３つの第１平滑コンデンサ９０８及び第２平滑コンデンサ９１０は、ブスバー積層体９１６の上側に配置され、スイッチモジュール９１４はブスバー積層体９１６の下側に配置されている。スイッチモジュール９１４の下には、ダクト９４０が配置され、スイッチモジュール９１４を構成するＩＧＢＴによる発熱を放散させるための放熱フィン等のヒートシンク（図示せず）を収容しており、ファン９４２によりヒートシンクに送風することにより、熱を外部に効率よく逃がすことができる。 In order to facilitate manufacture and maintenance, it is conceivable to connect three three-level inverter units as shown in FIG. 3 to form a three-phase inverter device. In that case, as described above, the corresponding DC terminals (P, N, and C terminals) of each unit are electrically connected to each other. An example of a specific configuration is shown in FIG. Each of the three first smoothing capacitors 908 and the second smoothing capacitors 910 is arranged on the upper side of the bus bar laminated body 916, and the switch module 914 is arranged on the lower side of the bus bar laminated body 916. A duct 940 is disposed under the switch module 914 and accommodates a heat sink (not shown) such as heat radiating fins for radiating heat generated by the IGBT constituting the switch module 914, and blows air to the heat sink by the fan 942. By doing so, heat can be efficiently released to the outside.

各ユニットのＣ端子（Ｃブスバー）には交流電流（還流電流）が流れるので、複数の３レベルインバータユニット間で、対応するブスバーを単に接続しただけでは、Ｃブスバーの発熱により平滑コンデンサが高温になり、寿命低下及び破損等の問題が生じる。ＰＷＭ制御等の高周波制御によりスイッチ素子（ＩＧＢＴ）をオン／オフさせるため、高周波（例えば、６ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、又は１８ｋＨｚ）による表皮効果のために電気導体の表面付近にしか電流が流れず、発熱量が大きくなる問題もある。 Since an alternating current (return current) flows through the C terminal (C bus bar) of each unit, the smoothing capacitor becomes hot due to the heat generated by the C bus bar if the corresponding bus bar is simply connected between a plurality of three-level inverter units. As a result, problems such as a reduction in life and breakage occur. Since the switch element (IGBT) is turned on / off by high frequency control such as PWM control, current flows only near the surface of the electric conductor due to the skin effect due to high frequency (for example, 6 kHz, 12 kHz, or 18 kHz), and the amount of heat generation There is also a problem that becomes large.

さらに、スイッチングによるリップル電流も問題となる（特許文献４参照）。３レベルインバータユニット３台を接続して３相インバータ装置を構成する場合、リップル電流成分が大きくなり、ユニット間でリップル電流のアンバランスが発生する問題もある。 Furthermore, ripple current due to switching is also a problem (see Patent Document 4). When a three-phase inverter device is configured by connecting three three-level inverter units, there is a problem that ripple current components increase and ripple current imbalance occurs between the units.

したがって、本発明は第１に、放熱性が高いブスバーを有する３レベルインバータユニットを提供することを目的とする。また、本発明は第２に、３レベルインバータユニットを複数用いる場合に、発熱及びユニット間のアンバランス電流を低減することができる３相インバータ装置を提供することを目的とする。 Accordingly, a first object of the present invention is to provide a three-level inverter unit having a bus bar with high heat dissipation. A second object of the present invention is to provide a three-phase inverter device capable of reducing heat generation and unbalance current between units when a plurality of three-level inverter units are used.

本発明の第１局面に係る３レベルインバータユニットは、第１平滑コンデンサと第２平滑コンデンサと複数のスイッチとを含む３レベルインバータユニットである。この３レベルインバータユニットは、第１平滑コンデンサの一端及び第２平滑コンデンサの一端が接続された導電性のＣブスバーと、第１平滑コンデンサの他端が接続された導電性のＰブスバーと、第２平滑コンデンサの他端が接続された導電性のＮブスバーとをさらに含み、Ｐブスバー及びＮブスバーの間には、直流電圧が印加される。Ｃブスバーは、第１平板部と第１平板部に略直交する第２平板部とを含んで断面略Ｌ字型に形成され、Ｐブスバーは、第３平板部と第３平板部に略直交する第４平板部とを含んで断面略Ｌ字型に形成され、Ｎブスバーは、第５平板部と第５平板部に略直交する第６平板部とを含んで断面略Ｌ字型に形成されている。Ｐブスバー及びＮブスバーは、第３平板部及び第５平板部が絶縁部材を間に挟み、第４平板部及び第６平板部が絶縁部材を間に挟んで、積層体を形成している。Ｃブスバーは、第１平板部及び第３平板部が絶縁部材を間に挟み、第２平板部及び第４平板部が絶縁部材を間に挟むように、積層体に積層されている、又は、第１平板部及び第５平板部が絶縁部材を間に挟み、第２平板部及び第６平板部が絶縁部材を間に挟むように、積層体に積層されている。 The three-level inverter unit according to the first aspect of the present invention is a three-level inverter unit including a first smoothing capacitor, a second smoothing capacitor, and a plurality of switches. The three-level inverter unit includes a conductive C bus bar to which one end of the first smoothing capacitor and one end of the second smoothing capacitor are connected, a conductive P bus bar to which the other end of the first smoothing capacitor is connected, 2 further includes a conductive N bus bar to which the other end of the smoothing capacitor is connected, and a DC voltage is applied between the P bus bar and the N bus bar. The C bus bar includes a first flat plate portion and a second flat plate portion substantially orthogonal to the first flat plate portion, and is formed in a substantially L-shaped cross section. The P bus bar is substantially orthogonal to the third flat plate portion and the third flat plate portion. The N bus bar has a substantially L-shaped cross section including a fifth flat plate portion and a sixth flat plate portion substantially orthogonal to the fifth flat plate portion. Has been. In the P bus bar and the N bus bar, the third flat plate portion and the fifth flat plate portion sandwich the insulating member therebetween, and the fourth flat plate portion and the sixth flat plate portion sandwich the insulating member therebetween to form a laminated body. The C bus bar is laminated on the laminate so that the first flat plate portion and the third flat plate portion sandwich the insulating member therebetween, and the second flat plate portion and the fourth flat plate portion sandwich the insulating member therebetween, or The first flat plate portion and the fifth flat plate portion are laminated on the laminate so that the insulating member is interposed therebetween, and the second flat plate portion and the sixth flat plate portion are interposed between the insulating members.

これにより、Ｃブスバーは、Ｐブスバー及びＮブスバーの外側に配置されて積層されるので、Ｃブスバーの発熱を効率よく放散させることができ、放熱性を高くすることができ、周辺部品の温度上昇を抑制することができる。 As a result, the C bus bar is disposed and laminated outside the P bus bar and the N bus bar, so that the heat generated by the C bus bar can be efficiently dissipated, the heat dissipation can be increased, and the temperature of peripheral components is increased. Can be suppressed.

好ましくは、第１平滑コンデンサの一端及び第２平滑コンデンサの一端は、第１平板部に接続され、第１平滑コンデンサの他端は、第３平板部に接続され、第２平滑コンデンサの他端は、第５平板部に接続される。複数のスイッチのうち、Ｃブスバーに接続される第１スイッチの一端は、第２平板部に接続され、Ｐブスバーに接続される第２スイッチの一端は、第４平板部に接続され、Ｎブスバーに接続される第３スイッチの一端は、第６平板部に接続される。 Preferably, one end of the first smoothing capacitor and one end of the second smoothing capacitor are connected to the first flat plate portion, the other end of the first smoothing capacitor is connected to the third flat plate portion, and the other end of the second smoothing capacitor. Is connected to the fifth flat plate portion. Among the plurality of switches, one end of the first switch connected to the C bus bar is connected to the second flat plate portion, and one end of the second switch connected to the P bus bar is connected to the fourth flat plate portion. One end of the third switch connected to is connected to the sixth flat plate portion.

これにより、Ｃブスバーの放熱性をより高くすることができ、Ｃブスバーの発熱による平滑コンデンサ及びスイッチの温度上昇を抑制することができる。 Thereby, the heat dissipation of C bus bar can be made higher, and the temperature rise of the smoothing capacitor and the switch due to heat generation of C bus bar can be suppressed.

本発明の第２の局面に係る３相インバータ装置は、上記の３レベルインバータユニット３台を含む３相インバータ装置である。この３相インバータ装置は、３台の３レベルインバータユニットのＣブスバーを相互に接続する導電性の平板状の第１短絡バーと、３台の３レベルインバータユニットのＰブスバーを相互に接続する導電性の平板状の第２短絡バーと、３台の３レベルインバータユニットのＮブスバーを相互に接続する導電性の平板状の第３短絡バーとをさらに含む。 A three-phase inverter device according to a second aspect of the present invention is a three-phase inverter device including the three three-level inverter units. This three-phase inverter device is a conductive flat plate-like first short-circuit bar that connects the C bus bars of three three-level inverter units to each other, and a conductive that connects the P bus bars of three three-level inverter units to each other. And a conductive plate-like second short-circuit bar and a conductive plate-like third short-circuit bar for interconnecting the N bus bars of the three three-level inverter units.

これにより、放熱性の高い３レベルインバータユニットにより、３相インバータ装置を構成することができる。 Thereby, a three-phase inverter apparatus can be comprised by the 3 level inverter unit with high heat dissipation.

好ましくは、第１短絡バーの幅は、第２短絡バーの幅及び第３短絡バーの幅の何れよりも広い。 Preferably, the width of the first shorting bar is wider than both the width of the second shorting bar and the width of the third shorting bar.

これにより、３相インバータ装置を高周波制御するときに生じる表皮効果による第１短絡バーの発熱を抑制することができ、３相インバータ装置の寿命をより長くすることができ、ユニット間のアンバランス電流を低減することができる。 As a result, the heat generation of the first short-circuit bar due to the skin effect that occurs when high-frequency control is performed on the three-phase inverter device can be suppressed, the life of the three-phase inverter device can be extended, and the unbalance current between the units Can be reduced.

より好ましくは、第１短絡バー、第２短絡バー及び第３短絡バーのうち、少なくとも第１短絡バーは、電気抵抗率を絶対透磁率で除した値が、銅よりも大きい導電性部材で形成されている。 More preferably, at least the first shorting bar among the first shorting bar, the second shorting bar, and the third shorting bar is formed of a conductive member having a value obtained by dividing the electrical resistivity by the absolute magnetic permeability larger than copper. Has been.

これにより、表皮効果による発熱をより抑制することができる。 Thereby, the heat_generation | fever by a skin effect can be suppressed more.

また、好ましくは、第１短絡バーの幅は、第２短絡バーの幅の２倍以上であり、且つ、第３短絡バーの幅の２倍以上である。これにより、表皮効果による発熱をより抑制することができる。 Preferably, the width of the first short-circuit bar is at least twice the width of the second short-circuit bar and at least twice the width of the third short-circuit bar. Thereby, the heat_generation | fever by a skin effect can be suppressed more.

本発明によれば、３レベルインバータユニットにおいて、Ｃブスバーの放熱性を高くすることができ、周辺部品の温度上昇を抑制することができる。
また、複数の３レベルインバータユニットを用いた３相インバータ装置において、発熱及びユニット間のアンバランス電流を低減することができる。 According to the present invention, in the three-level inverter unit, the heat dissipation of the C bus bar can be increased, and the temperature rise of peripheral components can be suppressed.
Further, in a three-phase inverter device using a plurality of three-level inverter units, heat generation and unbalance current between units can be reduced.

従来の３レベルインバータユニットを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional 3 level inverter unit. 従来の３レベルインバータユニットにおけるブスバーの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the bus bar in the conventional 3 level inverter unit. 従来の３レベルインバータユニットを用いた３相インバータ装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the three-phase inverter apparatus using the conventional 3 level inverter unit. 従来の３レベルインバータユニットを用いた３相インバータ装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the three-phase inverter apparatus using the conventional 3 level inverter unit. 本発明の実施の形態に係る３相インバータ装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the three-phase inverter apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図５の３相インバータ装置の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the three-phase inverter apparatus of FIG. 図５の３相インバータ装置を構成する３レベルインバータユニットのＣブスバーを示す三面図である。FIG. 6 is a three-sided view showing a C bus bar of a three-level inverter unit constituting the three-phase inverter device of FIG. 5. 図５の３相インバータ装置を構成する３レベルインバータユニットのＰブスバーを示す三面図である。FIG. 6 is a three-side view showing a P bus bar of a three-level inverter unit constituting the three-phase inverter device of FIG. 5. 図５の３相インバータ装置を構成する３レベルインバータユニットのＮブスバーを示す三面図である。FIG. 6 is a three-sided view showing an N bus bar of a three-level inverter unit constituting the three-phase inverter device of FIG. 5. 図７のＰブスバー、図８のＣブスバー、図９のＮブスバー、及び短絡バーの配置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows arrangement | positioning of P bus bar of FIG. 7, C bus bar of FIG. 8, N bus bar of FIG. 9, and a short circuit bar. 図７のＰブスバー、図８のＣブスバー及び図９のＮブスバーの積層構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the laminated structure of P bus bar of FIG. 7, C bus bar of FIG. 8, and N bus bar of FIG.

以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

（３相インバータ装置の全体構成）
図５及び図６を参照して、本発明の実施の形態に係る３相インバータ装置は、第１の３レベルインバータユニット１００、第２の３レベルインバータユニット１０２、及び第３の３レベルインバータユニット１０４から構成されている。第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４は、以下に示す第１の３レベルインバータユニット１００と同様に構成されている。 (Overall configuration of three-phase inverter device)
Referring to FIGS. 5 and 6, the three-phase inverter device according to the embodiment of the present invention includes a first three-level inverter unit 100, a second three-level inverter unit 102, and a third three-level inverter unit. 104. The 2nd 3 level inverter unit 102 and the 3rd 3 level inverter unit 104 are comprised similarly to the 1st 3 level inverter unit 100 shown below.

図６を参照して、第１の３レベルインバータユニット１００は、図１と同様に、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０、Ｎブスバー１５０、第１平滑コンデンサ２００、第２平滑コンデンサ２０２、及び、スイッチモジュール２０４を備えている。スイッチモジュール２０４は、複数のスイッチ素子から構成され、各スイッチ素子は、ＩＧＢＴと還流ダイオードとが、それぞれの順方向電流が逆になるように接続されて構成されている。Ｐブスバー１３０には、直流電源２０６から正電圧が印加され、Ｎブスバー１５０には直流電源２０６から負電圧が印加される。Ｃブスバー１１０は、直列接続された第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２により、Ｐブスバー１３０の電圧とＮブスバー１５０の電圧とが分圧された中間の電圧となる。 Referring to FIG. 6, the first three-level inverter unit 100 includes a C bus bar 110, a P bus bar 130, an N bus bar 150, a first smoothing capacitor 200, a second smoothing capacitor 202, and a switch, as in FIG. A module 204 is provided. The switch module 204 is composed of a plurality of switch elements, and each switch element is configured by connecting an IGBT and a free wheel diode so that their forward currents are reversed. A positive voltage is applied to the P bus bar 130 from the DC power source 206, and a negative voltage is applied to the N bus bar 150 from the DC power source 206. The C bus bar 110 becomes an intermediate voltage obtained by dividing the voltage of the P bus bar 130 and the voltage of the N bus bar 150 by the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202 connected in series.

それぞれ３つの第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２は、図４とは異なり、横向きに配置され、後述するブスバー積層体１７０の鉛直部に接続されている。スイッチモジュール２０４は、ブスバー積層体１７０の水平部の下側に配置されている。スイッチモジュール２０４の下には、ダクト２１０が配置され、ダクト２１０を構成するＩＧＢＴによる発熱を放散させるための放熱フィン等のヒートシンク（図示せず）を収容しており、ファン２１２によりヒートシンクに送風することにより、熱を外部に効率よく逃がすことができる。 Unlike the case of FIG. 4, the three first smoothing capacitors 200 and the second smoothing capacitors 202 are arranged sideways and connected to a vertical portion of a bus bar laminated body 170 described later. The switch module 204 is disposed below the horizontal portion of the bus bar laminate 170. A duct 210 is disposed under the switch module 204, and a heat sink (not shown) such as a heat radiating fin for radiating heat generated by the IGBT constituting the duct 210 is accommodated, and is blown to the heat sink by the fan 212. Thus, heat can be efficiently released to the outside.

第１の３レベルインバータユニット１００、第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４のそれぞれのＣノードは、Ｃブスバー用短絡バー１１８により相互に接続されている。同様に、第１の３レベルインバータユニット１００、第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４のそれぞれのＰノードは、Ｐブスバー用短絡バー１３８により相互に接続され、Ｎノードは、Ｎブスバー用短絡バー１５８により相互に接続されている。Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８に直流電源２０６から直流電圧が印加され、各スイッチ素子（ＩＧＢＴ）を所定の制御信号（例えばＰＷＭ制御信号）によりオン／オフ制御することにより、Ｕ端子、Ｖ端子及びＷ端子から３相の交流電圧を出力することができる。 The C nodes of the first three-level inverter unit 100, the second three-level inverter unit 102, and the third three-level inverter unit 104 are connected to each other by a C bus bar shorting bar 118. Similarly, the P nodes of the first three-level inverter unit 100, the second three-level inverter unit 102, and the third three-level inverter unit 104 are connected to each other by a P bus bar shorting bar 138, and N nodes Are connected to each other by an N bus bar short-circuit bar 158. A DC voltage is applied from the DC power source 206 to the P bus bar shorting bar 138 and the N bus bar shorting bar 158, and each switch element (IGBT) is controlled to be turned on / off by a predetermined control signal (for example, PWM control signal). A three-phase AC voltage can be output from the U terminal, the V terminal, and the W terminal.

（各ブスバーの構成）
各３レベルインバータユニットにおけるＣブスバー、Ｐブスバー及びＮブスバーの形状の一例を示す。図７を参照して、Ｃブスバー１１０は、平板状の導電性部材で形成された第１平板部１１２、第２平板部１１４及び第１固定部１１６を備えている。第２平板部１１４及び第１固定部１１６はそれぞれ、第１平板部１１２に対して略９０度の角度を成している。Ｃブスバー１１０は、例えばアルミニウムで形成されている。Ｃブスバー１１０は、例えば、平板を切削及び折り曲げ加工することにより形成される。 (Configuration of each bus bar)
An example of the shape of C bus bar, P bus bar, and N bus bar in each three-level inverter unit is shown. Referring to FIG. 7, the C bus bar 110 includes a first flat plate portion 112, a second flat plate portion 114, and a first fixing portion 116 formed of a flat plate-like conductive member. Each of the second flat plate portion 114 and the first fixing portion 116 forms an angle of approximately 90 degrees with respect to the first flat plate portion 112. The C bus bar 110 is made of, for example, aluminum. The C bus bar 110 is formed, for example, by cutting and bending a flat plate.

貫通孔１２０及び貫通孔１２２は、第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２のそれぞれの一端を、ボルト等を介してＣブスバー１１０に電気的に接続するためのものである。貫通孔１２４及び貫通孔１２６は、第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２のそれぞれの他端が、Ｃブスバー１１０に接触して電気的に導通することを回避するためのものである。３組の第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２に対応させて、それぞれ複数の貫通孔１２０、貫通孔１２２、貫通孔１２４及び貫通孔１２６が形成されている。複数の貫通孔１２８は、第１固定部１１６を、ボルト等を介してＣブスバー用短絡バー１１８に電気的に接続させるためのものである。 The through hole 120 and the through hole 122 are for electrically connecting one end of each of the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202 to the C bus bar 110 through a bolt or the like. The through hole 124 and the through hole 126 are for avoiding that the other ends of the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202 come into contact with the C bus bar 110 and are electrically connected. A plurality of through holes 120, through holes 122, through holes 124, and through holes 126 are formed corresponding to the three sets of the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202, respectively. The plurality of through holes 128 are for electrically connecting the first fixing part 116 to the C bus bar shorting bar 118 via bolts or the like.

第２平板部１１４は一部破断して示している。スイッチモジュール２０４を構成するスイッチ素子の一端（図６ではＩＧＢＴのコレクタ）に接続するための機構を備えている。第２平板部１１４は、例えば、公知の大電力スイッチング用のＩＧＢＴモジュールのＣ端子を、ボルト等を介して第２平板部１１４に接続するための貫通孔（図示せず）を備えている。 The second flat plate portion 114 is shown partially broken. A mechanism for connecting to one end of the switch element constituting the switch module 204 (in FIG. 6, the collector of the IGBT) is provided. The 2nd flat plate part 114 is provided with the through-hole (not shown) for connecting the C terminal of the IGBT module for well-known high power switching to the 2nd flat plate part 114 via a volt | bolt etc., for example.

図８を参照して、Ｐブスバー１３０は、第３平板部１３２、第４平板部１３４及び第２固定部１３６を備えている。第４平板部１３４及び第２固定部１３６はそれぞれ、第３平板部１３２に対して略９０度の角度を成している。Ｐブスバー１３０は、例えばアルミニウムで形成されている。Ｐブスバー１３０は、例えば、平板を切削及び折り曲げ加工することにより形成される。 With reference to FIG. 8, the P bus bar 130 includes a third flat plate portion 132, a fourth flat plate portion 134, and a second fixing portion 136. Each of the fourth flat plate portion 134 and the second fixing portion 136 forms an angle of approximately 90 degrees with respect to the third flat plate portion 132. The P bus bar 130 is made of aluminum, for example. The P bus bar 130 is formed, for example, by cutting and bending a flat plate.

貫通孔１４０は、第１平滑コンデンサ２００の、Ｃブスバー１１０に接続されていない他端を、ボルト等を介してＰブスバー１３０に電気的に接続するためのものである。貫通孔１４２は、第１平滑コンデンサ２００の、Ｃブスバー１１０に接続された一端が、Ｐブスバー１３０に接触して電気的に導通することを回避するためのものである。貫通孔１４４は、第２平滑コンデンサ２０２の両端（一端及び他端）がＰブスバー１３０に接触して電気的に導通することを回避するためのものである。３組の第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２に対応させて、それぞれ複数の貫通孔１４０、貫通孔１４２及び貫通孔１４４が形成されている。複数の貫通孔１４６は、第２固定部１３６を、ボルト等を介してＰブスバー用短絡バー１３８に電気的に接続させるためのものである。 The through hole 140 is for electrically connecting the other end of the first smoothing capacitor 200 not connected to the C bus bar 110 to the P bus bar 130 via a bolt or the like. The through hole 142 is for avoiding that one end of the first smoothing capacitor 200 connected to the C bus bar 110 comes into contact with the P bus bar 130 and is electrically connected. The through hole 144 is for avoiding that both ends (one end and the other end) of the second smoothing capacitor 202 are in contact with the P bus bar 130 and are electrically connected. A plurality of through-holes 140, through-holes 142, and through-holes 144 are formed corresponding to the three sets of the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202, respectively. The plurality of through holes 146 are for electrically connecting the second fixing portion 136 to the P bus bar shorting bar 138 through bolts or the like.

第４平板部１３４は一部破断して示している。スイッチモジュール２０４を構成するスイッチ素子の一端（図６ではＩＧＢＴのコレクタ）に接続するための機構を備えている。第４平板部１３４は、例えば、公知の大電力スイッチング用のＩＧＢＴモジュールのＰ端子を、ボルト等を介して第４平板部１３４に接続するための貫通孔（図示せず）を備えている。 The fourth flat plate portion 134 is shown partially broken. A mechanism for connecting to one end of the switch element constituting the switch module 204 (in FIG. 6, the collector of the IGBT) is provided. The 4th flat plate part 134 is provided with the through-hole (not shown) for connecting the P terminal of the IGBT module for well-known high power switching to the 4th flat plate part 134 via a volt | bolt etc., for example.

図９を参照して、Ｎブスバー１５０は、第５平板部１５２、第６平板部１５４及び第３固定部１５６を備えている。第６平板部１５４及び第３固定部１５６はそれぞれ、第５平板部１５２に対して略９０度の角度を成している。Ｎブスバー１５０は、例えばアルミニウムで形成されている。Ｎブスバー１５０は、例えば、平板を切削及び折り曲げ加工することにより形成される。 Referring to FIG. 9, the N bus bar 150 includes a fifth flat plate portion 152, a sixth flat plate portion 154, and a third fixing portion 156. Each of the sixth flat plate portion 154 and the third fixing portion 156 forms an angle of approximately 90 degrees with respect to the fifth flat plate portion 152. The N bus bar 150 is made of aluminum, for example. The N bus bar 150 is formed, for example, by cutting and bending a flat plate.

貫通孔１６０は、第２平滑コンデンサ２０２の、Ｐブスバー１３０に接続されていない他端を、ボルト等を介してＮブスバー１５０に電気的に接続するためのものである。貫通孔１６２は、第２平滑コンデンサ２０２の、Ｐブスバー１３０に接続された一端がＮブスバー１５０に接触して電気的に導通することを回避するためのものである。貫通孔１６４は、第１平滑コンデンサ２００の両端（一端及び他端）がＮブスバー１５０に接触して電気的に導通することを回避するためのものである。３組の第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２に対応させて、それぞれ複数の貫通孔１６０、貫通孔１６２及び貫通孔１６４が形成されている。複数の貫通孔１６６は、第３固定部１５６を、ボルト等を介してＮブスバー用短絡バー１５８に電気的に接続させるためのものである。 The through hole 160 is for electrically connecting the other end of the second smoothing capacitor 202 not connected to the P bus bar 130 to the N bus bar 150 via a bolt or the like. The through-hole 162 is for avoiding that one end of the second smoothing capacitor 202 connected to the P bus bar 130 comes into contact with the N bus bar 150 and is electrically connected. The through hole 164 is for avoiding that both ends (one end and the other end) of the first smoothing capacitor 200 are in contact with the N bus bar 150 and are electrically connected. A plurality of through-holes 160, through-holes 162, and through-holes 164 are respectively formed corresponding to the three sets of the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202. The plurality of through holes 166 are for electrically connecting the third fixing portion 156 to the N bus bar shorting bar 158 via a bolt or the like.

第６平板部１５４は一部破断して示している。スイッチモジュール２０４を構成するスイッチ素子の一端（図６ではＩＧＢＴのエミッタ）に接続するための機構を備えている。第６平板部１５４は、例えば、公知の大電力スイッチング用のＩＧＢＴモジュールのＮ端子を、ボルト等を介して第６平板部１５４に接続するための貫通孔を備えている。 The sixth flat plate portion 154 is shown partially broken. A mechanism for connecting to one end of the switch element constituting the switch module 204 (in FIG. 6, the emitter of the IGBT) is provided. The sixth flat plate portion 154 includes, for example, a through hole for connecting the N terminal of a known high power switching IGBT module to the sixth flat plate portion 154 via a bolt or the like.

（ブスバーの積層構造）
３レベルインバータユニットにおける３つのブスバーの積層構造を、図１０に示す。図１０には、主として第１の３レベルインバータユニット１００を構成する３つのブスバーの配置を示している。図１０には、図５に示した一部の構成要素は図示していないが、ＸＹＺ直交軸により、第１の３レベルインバータユニット１００における３つのブスバーの配置は明らかである。第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４も、第１の３レベルインバータユニット１００と同様に構成されている。 (Bus bar laminated structure)
A laminated structure of three bus bars in the three-level inverter unit is shown in FIG. FIG. 10 mainly shows the arrangement of the three bus bars that constitute the first three-level inverter unit 100. Although some of the components shown in FIG. 5 are not shown in FIG. 10, the arrangement of the three bus bars in the first three-level inverter unit 100 is clear by the XYZ orthogonal axes. The second three-level inverter unit 102 and the third three-level inverter unit 104 are also configured similarly to the first three-level inverter unit 100.

図１０を参照して、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０は、積層されて配置され（図１０では便宜上、少し離隔させて図示している）、ブスバー積層体１７０を形成している。即ち、図１１を参照して、Ｃブスバー１１０の第１平板部１１２とＰブスバー１３０の第３平板部１３２とは、間に絶縁部材（図示せず）を挟んで積層され、Ｐブスバー１３０の第３平板部１３２とＮブスバー１５０の第５平板部１５２とは、間に絶縁部材（図示せず）を挟んで積層され、これらによりブスバー積層体１７０の鉛直部が構成されている。同様に、Ｃブスバー１１０の第２平板部１１４とＰブスバー１３０の第４平板部１３４とは、間に絶縁部材（図示せず）を挟んで積層され、Ｐブスバー１３０の第４平板部１３４とＮブスバー１５０の第６平板部１５４とは、間に絶縁部材（図示せず）を挟んで積層され、これらによりブスバー積層体１７０の水平部が構成されている。絶縁部材は、隣接するブスバー間が接触して直接電気的に導通しないようにするためのものである。 Referring to FIG. 10, C bus bar 110, P bus bar 130, and N bus bar 150 are stacked and arranged (in FIG. 10, they are separated from each other for convenience) to form bus bar laminated body 170. . That is, referring to FIG. 11, the first flat plate portion 112 of the C bus bar 110 and the third flat plate portion 132 of the P bus bar 130 are stacked with an insulating member (not shown) interposed therebetween. The third flat plate portion 132 and the fifth flat plate portion 152 of the N bus bar 150 are stacked with an insulating member (not shown) interposed therebetween, and thereby the vertical portion of the bus bar stacked body 170 is configured. Similarly, the second flat plate portion 114 of the C bus bar 110 and the fourth flat plate portion 134 of the P bus bar 130 are stacked with an insulating member (not shown) interposed therebetween, and the fourth flat plate portion 134 of the P bus bar 130 and The N bus bar 150 and the sixth flat plate part 154 are stacked with an insulating member (not shown) interposed therebetween, thereby forming a horizontal part of the bus bar stacked body 170. The insulating member is for preventing contact between adjacent bus bars and preventing direct electrical conduction.

Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８は、それぞれ第１固定部１１６、第２固定部１３６及び第３固定部１５６に接続されている。即ち、Ｃブスバー用短絡バー１１８により、第１の３レベルインバータユニット１００、第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４のそれぞれのＣブスバー１１０が相互に接続され、Ｐブスバー用短絡バー１３８により、第１の３レベルインバータユニット１００、第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４のそれぞれのＰブスバー１３０が相互に接続され、Ｎブスバー用短絡バー１５８により、第１の３レベルインバータユニット１００、第２の３レベルインバータユニット１０２及び第３の３レベルインバータユニット１０４のそれぞれのＮブスバー１５０が相互に接続されている。 The C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138, and the N bus bar shorting bar 158 are connected to the first fixing part 116, the second fixing part 136, and the third fixing part 156, respectively. That is, the C bus bars 110 of the first three-level inverter unit 100, the second three-level inverter unit 102, and the third three-level inverter unit 104 are connected to each other by the C bus bar short-circuit bar 118, and the P bus bar The short bus bar 138 connects the P bus bars 130 of the first three-level inverter unit 100, the second three-level inverter unit 102, and the third three-level inverter unit 104 to each other, and the N bus bar short-circuit bar 158. Thus, the N bus bars 150 of the first three-level inverter unit 100, the second three-level inverter unit 102, and the third three-level inverter unit 104 are connected to each other.

例えば、Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８は、アルミニウムで形成されている。例えば、Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８のそれぞれの長さ（３台の３レベルインバータユニットの並び方向の長さ）は等しく、それぞれの厚さも等しく、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８の幅は等しい。Ｃブスバー用短絡バー１１８の幅は、Ｐブスバー用短絡バー１３８（Ｎブスバー用短絡バー１５８）の幅の２倍以上の大きさに形成されており、Ｃブスバー用短絡バー１１８の表面積は、Ｐブスバー用短絡バー１３８（Ｎブスバー用短絡バー１５８）の２倍以上である。 For example, the C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138, and the N bus bar shorting bar 158 are made of aluminum. For example, the lengths of the C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138, and the N bus bar shorting bar 158 (the length in the arrangement direction of the three three-level inverter units) are equal, and the thicknesses thereof are also equal. The widths of the P bus bar shorting bar 138 and the N bus bar shorting bar 158 are equal. The width of the C bus bar shorting bar 118 is formed to be at least twice the width of the P bus bar shorting bar 138 (N bus bar shorting bar 158). The surface area of the C bus bar shorting bar 118 is P It is more than twice the shorting bar for busbar 138 (shorting bar for N busbar 158).

以上により、３台の３レベルインバータユニットを用いて図５のように構成された３相インバータ装置は、Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８がアルミニウムで形成され、Ｃブスバー用短絡バー１１８がＰブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８の何れよりも幅広く形成されることにより、発熱を抑制することができ、ブスバーの周辺部品（平滑コンデンサ等）の温度上昇を抑制することができる。したがって、部品の寿命が長くなり、３相インバータ装置としての寿命も長くなる。また、複数の３レベルインバータユニット間のアンバランス電流を低減することができる。 As described above, in the three-phase inverter device configured as shown in FIG. 5 using three three-level inverter units, the C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138, and the N bus bar shorting bar 158 are made of aluminum. The C bus bar shorting bar 118 is formed to be wider than both the P bus bar shorting bar 138 and the N bus bar shorting bar 158, so that heat generation can be suppressed and peripheral parts of the bus bar (such as a smoothing capacitor) ) Can be suppressed. Therefore, the service life of the parts is increased, and the service life as a three-phase inverter device is also increased. Moreover, the unbalance current between a plurality of three-level inverter units can be reduced.

Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０、Ｎブスバー１５０、Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８の材質として、一般に使用される導電性部材である銅に代えて、アルミニウムを使用することにより、ＰＷＭ制御等の高周波制御による高周波電流により生じる表皮効果による発熱を抑制することができる。 As a material of the C bus bar 110, the P bus bar 130, the N bus bar 150, the C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138 and the N bus bar shorting bar 158, instead of copper which is a commonly used conductive member, By using aluminum, it is possible to suppress heat generation due to the skin effect caused by high-frequency current by high-frequency control such as PWM control.

表１に、銅とアルミニウムの表皮深さ（スキンデプス（Ｓｋｉｎｄｅｐｔｈ）ともいう）の周波数依存性の一例を示す（ｍｍ単位）。アルミニウムの方が銅よりも、より深く電流が流れることから、同じ電流量であれば、発熱量はより少ない。 Table 1 shows an example of the frequency dependence of the skin depth (also referred to as skin depth) of copper and aluminum (in mm). Since the current flows deeper in aluminum than in copper, the amount of heat generated is smaller for the same amount of current.

３レベルインバータユニット単体においては、３つのブスバーの積層構造を、Ｐブスバー及びＮブスバーの積層体の外側にＣブスバーを積層させる構造としたことにより、発熱量の大きいＣブスバーによる発熱を効率的に放散させることができる。また、３つのブスバーをアルミニウムで形成することより、表皮効果による発熱を低減することができる。したがって、ブスバーの周辺部品（平滑コンデンサ等）の温度上昇を抑制することができ、周辺部品の寿命が長くなり、３レベルインバータユニットとしての寿命も長くなる。 In a single three-level inverter unit, the structure of the three bus bars is a structure in which the C bus bars are stacked outside the P bus bar and N bus bar stacks, so that the heat generated by the C bus bars with a large amount of heat can be efficiently generated. Can be dissipated. In addition, since the three bus bars are made of aluminum, heat generation due to the skin effect can be reduced. Therefore, the temperature rise of peripheral parts (smoothing capacitors, etc.) of the bus bar can be suppressed, the life of the peripheral parts is lengthened, and the life as a three-level inverter unit is also lengthened.

ブスバー積層体１７０を、断面が略Ｌ字型になるように形成し、その鉛直部（図１１の第１平板部１１２、第３平板部１３２及び第５平板部１５２により構成される積層部）及び水平部（図１１の第２平板部１１４、第４平板部１３４及び第６平板部１５４により構成される積層部）に隣接する空間に、平滑コンデンサを配置する構造により、高い放熱性を維持したまま、３レベルインバータユニットをより小型化することができる。 The bus bar laminated body 170 is formed so that the cross section is substantially L-shaped, and the vertical portion thereof (the laminated portion constituted by the first flat plate portion 112, the third flat plate portion 132, and the fifth flat plate portion 152 in FIG. 11). High heat dissipation is maintained by a structure in which a smoothing capacitor is disposed in a space adjacent to the horizontal portion (a laminated portion composed of the second flat plate portion 114, the fourth flat plate portion 134, and the sixth flat plate portion 154 in FIG. 11). Thus, the three-level inverter unit can be further downsized.

また、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０、Ｎブスバー１５０、Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８の材質として、アルミニウムを使用することにより、３レベルインバータユニット単体の重量、及び、３相インバータ装置の重量を軽減することができる。 Further, by using aluminum as the material of the C bus bar 110, the P bus bar 130, the N bus bar 150, the C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138 and the N bus bar shorting bar 158, the three-level inverter unit alone And the weight of the three-phase inverter device can be reduced.

上記では、Ｃブスバー用短絡バー１１８の幅が、Ｐブスバー用短絡バー１３８（Ｎブスバー用短絡バー１５８）の幅の２倍以上の大きさに形成される場合を説明したが、これに限定されない。Ｃブスバー用短絡バー１１８の幅は、Ｐブスバー用短絡バー１３８の幅及びＮブスバー用短絡バー１５８の幅の何れよりも広く形成されていれば、放熱性を高くすることができる。 In the above description, the case where the width of the C bus bar shorting bar 118 is formed to be twice or more the width of the P bus bar shorting bar 138 (N bus bar shorting bar 158) is described, but the present invention is not limited thereto. . If the width of the C bus bar short-circuit bar 118 is wider than both the width of the P bus bar short-circuit bar 138 and the width of the N bus bar short-circuit bar 158, heat dissipation can be improved.

また、上記では、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０、Ｎブスバー１５０、Ｃブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８が全てアルミニウムで形成される場合を説明したが、これに限定されない。Ｃブスバー１１０及びＣブスバー用短絡バー１１８がアルミニウムで形成されていれば、主たる発熱源となるＣブスバー１１０及びＣブスバー用短絡バー１１８における表皮効果による発熱を抑制することができるので、Ｐブスバー１３０、Ｎブスバー１５０、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８は、銅で形成されてもよい。 In the above description, the C bus bar 110, the P bus bar 130, the N bus bar 150, the C bus bar short bar 118, the P bus bar short bar 138, and the N bus bar short bar 158 are all formed of aluminum. It is not limited to this. If the C bus bar 110 and the C bus bar shorting bar 118 are made of aluminum, heat generation due to the skin effect in the C bus bar 110 and the C bus bar shorting bar 118 serving as the main heat source can be suppressed. The N bus bar 150, the P bus bar shorting bar 138, and the N bus bar shorting bar 158 may be made of copper.

図７〜９では、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０が、平板を切削及び折り曲げ加工することにより形成される場合を説明したが、これに限定されない。Ｃブスバー１１０は、全体として電気的に接続されていればよく、複数の部材をボルト又は溶接等により接続して形成されてもよい。Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０に関しても同様である。 Although FIGS. 7-9 demonstrated the case where C bus bar 110, P bus bar 130, and N bus bar 150 were formed by cutting and bending a flat plate, it is not limited to this. The C bus bar 110 only needs to be electrically connected as a whole, and may be formed by connecting a plurality of members by bolts or welding. The same applies to the P bus bar 130 and the N bus bar 150.

上記では、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０の順に積層し、Ｃブスバー１１０の側に平滑コンデンサを配置する場合を説明したがこれに限定されない。Ｃブスバー１１０、Ｎブスバー１５０及びＰブスバー１３０の順に積層されても、Ｐブスバー１３０、Ｎブスバー１５０及びＣブスバー１１０の順に積層されても、Ｎブスバー１５０、Ｐブスバー１３０及びＣブスバー１１０の順に積層されてもよい。Ｃブスバー１１０が、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０の積層体の外側に配置されていれば、主たる熱源であるＣブスバー１１０の放熱性を高くすることができる。平滑コンデンサは、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０によるブスバー積層体の何れの側に配置されてもよい。 Although the case where the C bus bar 110, the P bus bar 130, and the N bus bar 150 are stacked in this order and the smoothing capacitor is disposed on the C bus bar 110 side has been described above, the present invention is not limited thereto. The C bus bar 110, the N bus bar 150, and the P bus bar 130 are stacked in this order, or the P bus bar 130, the N bus bar 150, and the C bus bar 110 are stacked in this order, and the N bus bar 150, the P bus bar 130, and the C bus bar 110 are stacked in this order. May be. If the C bus bar 110 is disposed outside the stacked body of the P bus bar 130 and the N bus bar 150, the heat dissipation of the C bus bar 110, which is the main heat source, can be increased. The smoothing capacitor may be disposed on either side of the bus bar laminate including the C bus bar 110, the P bus bar 130, and the N bus bar 150.

Ｃブスバー１１０における第１固定部１１６の形状及び位置、Ｐブスバー１３０における第２固定部１３６の形状及び位置、並びに、Ｎブスバー１５０における第３固定部１５６の形状及び位置は、図７〜１０に示したものに限定されない。３台の３レベルインバータユニットの各ブスバーを相互に接続するＣブスバー用短絡バー１１８、Ｐブスバー用短絡バー１３８及びＮブスバー用短絡バー１５８が、相互に干渉しないように、第１固定部１１６、第２固定部１３６及び第３固定部１５６が形成されていればよい。 The shape and position of the first fixing portion 116 in the C bus bar 110, the shape and position of the second fixing portion 136 in the P bus bar 130, and the shape and position of the third fixing portion 156 in the N bus bar 150 are shown in FIGS. It is not limited to what is shown. The first fixing portion 116, the C bus bar shorting bar 118, the P bus bar shorting bar 138, and the N bus bar shorting bar 158 that connect the bus bars of the three three-level inverter units to each other do not interfere with each other. The 2nd fixing | fixed part 136 and the 3rd fixing | fixed part 156 should just be formed.

例えば、図１０では、Ｐブスバー用短絡バー１３８がＣブスバー用短絡バー１１８の右側に配置されているが、Ｐブスバー用短絡バー１３８がＣブスバー用短絡バー１１８と同じ高さで、Ｃブスバー用短絡バー１１８の左側に配置されるように、Ｐブスバー１３０において第２固定部１３６を形成してもよい。また、Ｎブスバー用短絡バー１５８がＣブスバー用短絡バー１１８と同じ高さで、Ｃブスバー用短絡バー１１８の左側に配置されるように、Ｎブスバー１５０において第３固定部１５６を形成してもよい。また、図１０では、Ｐブスバー用短絡バー１３８は、Ｃブスバー用短絡バー１１８と平行に配置されているが、Ｐブスバー用短絡バー１３８がＮブスバー用短絡バー１５８と平行に配置されるように、Ｐブスバー１３０において第２固定部１３６を形成してもよい。 For example, in FIG. 10, the P bus bar shorting bar 138 is disposed on the right side of the C bus bar shorting bar 118, but the P bus bar shorting bar 138 is the same height as the C bus bar shorting bar 118 and is used for the C bus bar. The second fixing portion 136 may be formed in the P bus bar 130 so as to be disposed on the left side of the short-circuit bar 118. Further, even if the third fixing portion 156 is formed in the N bus bar 150 so that the N bus bar shorting bar 158 is disposed at the left side of the C bus bar shorting bar 118 at the same height as the C bus bar shorting bar 118. Good. In FIG. 10, the P bus bar shorting bar 138 is arranged in parallel with the C bus bar shorting bar 118, but the P bus bar shorting bar 138 is arranged in parallel with the N bus bar shorting bar 158. The second fixing portion 136 may be formed in the P bus bar 130.

上記では、Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０を、絶縁部材を介して積層する場合を説明したがこれに限定されない。Ｃブスバー１１０、Ｐブスバー１３０及びＮブスバー１５０のそれぞれの表面（少なくとも積層した場合に相互に接触する部分）に絶縁膜の被覆を形成してもよい。 Although the case where the C bus bar 110, the P bus bar 130, and the N bus bar 150 are stacked via an insulating member has been described above, the present invention is not limited thereto. A coating of an insulating film may be formed on each surface of C bus bar 110, P bus bar 130, and N bus bar 150 (at least a portion that contacts each other when stacked).

上記では、スイッチ素子としてＩＧＢＴを用いる場合を説明したが、これに限定されない。ＰＷＭ制御等の制御により動作するスイッチ素子であればよく、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯ、バイポーラトランジスタ、ＳｉＣ半導体デバイス、ＧａＮ半導体デバイス等であってもよい。 Although the case where IGBT is used as the switch element has been described above, the present invention is not limited to this. Any switching element that operates by control such as PWM control may be used. For example, the switching element may be a MOSFET, GTO, bipolar transistor, SiC semiconductor device, GaN semiconductor device, or the like.

上記では、３レベルインバータユニットにおいて、第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２をそれぞれ３個のコンデンサで構成する場合を説明したが、これに限定されない。第１平滑コンデンサ２００及び第２平滑コンデンサ２０２を、それぞれ３個未満、又は、４個以上のコンデンサにより構成してもよい。 Although the case where the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202 are each constituted by three capacitors in the three-level inverter unit has been described above, the present invention is not limited to this. Each of the first smoothing capacitor 200 and the second smoothing capacitor 202 may be constituted by less than three or four or more capacitors.

上記では、表皮効果による発熱を低減するために、アルミニウムを使用する場合を説明したが、これに限定されない。銅よりもスキンデプスが大きい導電性部材であればよく、銅を使用する場合よりも表皮効果による発熱を低減することができる。導電性部材の電気抵抗率ρ、電流の角周波数ω及び絶対透磁率μを用いて、スキンデプスｄは次式で表される。したがって、電気抵抗率ρを絶対透磁率μで除した値ρ／μが、銅よりも大きい導電性部材を使用すればよい。 In the above description, the case where aluminum is used to reduce heat generation due to the skin effect has been described. However, the present invention is not limited to this. Any conductive member having a skin depth larger than that of copper may be used, and heat generation due to the skin effect can be reduced as compared with the case of using copper. Skin depth d is expressed by the following equation using the electrical resistivity ρ, the current angular frequency ω, and the absolute permeability μ of the conductive member. Therefore, a conductive member having a value ρ / μ obtained by dividing the electrical resistivity ρ by the absolute permeability μ may be larger than that of copper.

以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by describing embodiment, above-described embodiment is an illustration, Comprising: This invention is not necessarily restricted only to above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by each claim of the claims after taking into account the description of the detailed description of the invention, and all modifications within the meaning and scope equivalent to the wording described therein are included. Including.

１００第１の３レベルインバータユニット
１０２第２の３レベルインバータユニット
１０４第３の３レベルインバータユニット
１１０Ｃブスバー
１１２第１平板部
１１４第２平板部
１１６第１固定部
１１８Ｃブスバー用短絡バー
１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１４０、１４２、１４４、１４６、１６０、１６２、１６４、１６６貫通孔
１３０Ｐブスバー
１３２第３平板部
１３４第４平板部
１３６第２固定部
１３８Ｐブスバー用短絡バー
１５０Ｎブスバー
１５２第５平板部
１５４第６平板部
１５６第３固定部
１５８Ｎブスバー用短絡バー
１７０、９１６ブスバー積層体
２００、９０８第１平滑コンデンサ
２０２、９１０第２平滑コンデンサ
２０４、９１４スイッチモジュール
２０６、９３２直流電源
２１０、９４０ダクト
２１２、９４２ファン
９００、９２０、９２２３レベルインバータ
９０２Ｐノード
９０４Ｎノード
９０６Ｃノード
９１２スイッチ素子
９２６Ｐノード相互接続ライン
９２８Ｎノード相互接続ライン
９３０Ｃノード相互接続ライン 100 1st 3 level inverter unit 102 2nd 3 level inverter unit 104 3rd 3 level inverter unit 110 C bus bar 112 1st flat plate part 114 2nd flat plate part 116 1st fixed part 118 C short bar 120 for C bus bar, 122, 124, 126, 128, 140, 142, 144, 146, 160, 162, 164, 166 Through hole 130 P bus bar 132 Third flat plate portion 134 Fourth flat plate portion 136 Second fixing portion 138 Short bus bar 150 for P bus bar N bus bar 152 5th flat plate portion 154 6th flat plate portion 156 3rd fixing portion 158 N bus bar shorting bar 170, 916 bus bar laminated body 200, 908 first smoothing capacitor 202, 910 second smoothing capacitor 204, 914 switch module 206, 932 DC power supply 210, 94 Duct 212,942 fan 900,920,922 three-level inverter 902 P node 904 N node 906 C node 912 switching element 926 P node interconnect line 928 N node interconnect lines 930 C node interconnect lines

Claims

A three-level inverter unit including a first smoothing capacitor, a second smoothing capacitor, and a plurality of switches,
A conductive C bus bar to which one end of the first smoothing capacitor and one end of the second smoothing capacitor are connected;
A conductive P bus bar to which the other end of the first smoothing capacitor is connected;
A conductive N bus bar to which the other end of the second smoothing capacitor is connected;
A DC voltage is applied between the P bus bar and the N bus bar,
The C bus bar is formed in a substantially L-shaped cross section including a first flat plate portion and a second flat plate portion substantially orthogonal to the first flat plate portion,
The P bus bar is formed in a substantially L-shaped cross section including a third flat plate portion and a fourth flat plate portion substantially orthogonal to the third flat plate portion,
The N bus bar is formed in a substantially L-shaped cross section including a fifth flat plate portion and a sixth flat plate portion substantially orthogonal to the fifth flat plate portion,
The P bus bar and the N bus bar are laminated bodies in which the third flat plate portion and the fifth flat plate portion sandwich an insulating member therebetween, and the fourth flat plate portion and the sixth flat plate portion sandwich an insulating member therebetween. Form the
The C busbar is
The first flat plate portion and the third flat plate portion are laminated on the laminate so that the insulating member is sandwiched therebetween, and the second flat plate portion and the fourth flat plate portion are sandwiched between insulating members, or ,
The first flat plate portion and the fifth flat plate portion are stacked on the laminate so that the insulating member is sandwiched therebetween, and the second flat plate portion and the sixth flat plate portion are sandwiched between insulating members. A characteristic three-level inverter unit.

The one end of the first smoothing capacitor and the one end of the second smoothing capacitor are connected to the first flat plate portion,
The other end of the first smoothing capacitor is connected to the third flat plate portion;
The other end of the second smoothing capacitor is connected to the fifth flat plate portion,
Among the plurality of switches,
One end of the first switch connected to the C bus bar is connected to the second flat plate portion,
One end of the second switch connected to the P bus bar is connected to the fourth flat plate portion,
2. The three-level inverter unit according to claim 1, wherein one end of a third switch connected to the N bus bar is connected to the sixth flat plate portion.

A three-phase inverter device including three three-level inverter units according to claim 1 or 2,
A conductive flat plate-like first short-circuit bar connecting the C bus bars of the three three-level inverter units to each other;
A conductive flat plate-like second short-circuit bar connecting the P bus bars of the three three-level inverter units to each other;
A three-phase inverter device, further comprising a conductive flat plate-like third short-circuit bar that interconnects the N bus bars of the three three-level inverter units.

4. The three-phase inverter device according to claim 3, wherein the width of the first shorting bar is wider than any of the width of the second shorting bar and the width of the third shorting bar. 5.

Of the first shorting bar, the second shorting bar, and the third shorting bar, at least the first shorting bar is formed of a conductive member having a value obtained by dividing the electrical resistivity by the absolute permeability larger than copper. The three-phase inverter device according to claim 3 or 4, wherein the three-phase inverter device is provided.