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WO2016170586A1 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

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Publication number
WO2016170586A1
WO2016170586A1 PCT/JP2015/062019 JP2015062019W WO2016170586A1 WO 2016170586 A1 WO2016170586 A1 WO 2016170586A1 JP 2015062019 W JP2015062019 W JP 2015062019W WO 2016170586 A1 WO2016170586 A1 WO 2016170586A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
converter
module
inverter
power
capacitor
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/062019
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏和 高林
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to CN201580078938.8A priority Critical patent/CN107534391B/zh
Priority to EP15889826.2A priority patent/EP3288164B1/en
Priority to JP2016558830A priority patent/JP6174824B2/ja
Priority to PCT/JP2015/062019 priority patent/WO2016170586A1/ja
Priority to US15/553,641 priority patent/US10148190B2/en
Publication of WO2016170586A1 publication Critical patent/WO2016170586A1/ja

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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
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    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device including a converter and an inverter, and including a capacitor between the converter and the inverter.
  • Patent Document 1 As a terminal connection structure for connecting a capacitor terminal to a power transistor module terminal, a method is known in which a conductor is drawn from a capacitor and directly connected to a power transistor module terminal (for example, Patent Document 1 below).
  • the above prior art is an application example for an inverter that converts DC power into AC power, and after the AC power is changed to DC power once, the power converter that converts the AC power into AC power again, that is, power conversion is performed twice. It is not an application example to a power converter.
  • a power conversion device that performs power conversion twice is configured by connecting a converter that converts AC power into DC power and an inverter that converts DC power converted by the converter into AC power.
  • This configuration is sometimes referred to as a CI configuration by taking the initial “C” in the English notation of the converter and the initial “I” in the English notation of the inverter, and is hereinafter referred to as the “CI configuration”. .
  • the present invention has been made in view of the above, and in a power converter having a CI configuration, includes a capacitor unit having a terminal connection structure that reduces a loss in a DC section and does not require a separate wiring.
  • An object of the present invention is to provide a power converter.
  • the present invention includes a converter module, a converter that converts AC power into DC power, and an inverter module, and the DC power converted by the converter is converted into AC.
  • An inverter that converts power into an inverter is connected in series to form a converter inverter unit, and a capacitor cell that stores DC power converted by the converter is provided between the converter and the inverter.
  • a capacitor unit is provided, and a first conductor electrically connected to one electrode of the capacitor cell and a second conductor electrically connected to the other electrode of the capacitor cell include the capacitor unit.
  • the first conductor is a positive side capacitor of the converter module.
  • the connection terminal and the positive-side capacitor connection terminal of the inverter module are directly connected, and the second conductor is directly connected to the negative-side capacitor connection terminal of the converter module and the negative-side capacitor connection terminal of the inverter module. It is characterized by.
  • a power converter having a CI configuration it is possible to provide a power converter provided with a capacitor unit having a terminal connection structure that reduces loss in a DC section and does not require a separate wiring. There is an effect.
  • FIG. 1 shows the structure division of the power converter device which concerns on Embodiment 1 on the circuit diagram of FIG.
  • the top view which shows the example of arrangement
  • FIG. 2 which shows the example of arrangement
  • FIG. FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the power conversion device according to the first embodiment.
  • the power conversion apparatus according to Embodiment 1 includes a converter 10 that converts AC power supplied from an AC power source 1 into DC power, and a capacitor cell 11 a, and the DC that is supplied from the converter 10.
  • a capacitor unit 11 that stores power and an inverter 12 that converts the DC power stored in the capacitor unit 11 into AC power and supplies the AC power 2 to the AC load 2 are configured.
  • the converter 10 includes an upper arm (U phase: 10a, V phase: 10b) composed of switching elements 10a, 10b and a lower arm (U phase: 10c, V phase: 10d) composed of switching elements 10c, 10d.
  • U phase: 10a, V phase: 10b an upper arm
  • U phase: 10c, V phase: 10d a lower arm
  • converter 10 constitutes a single-phase bridge circuit having two sets of legs composed of a U phase and a V phase.
  • the converter 10 performs a modulation control (Pulse Width Modulation: hereinafter referred to as “PWM control”) to change a pulse width when switching the switching elements 10a, 10b, 10c, and 10d. Convert to DC voltage and output.
  • PWM control Pulse Width Modulation
  • a capacitor unit 11 serving as a DC power source is connected in parallel to the output terminal of the converter 10, and an inverter 12 that receives the DC voltage of the capacitor unit 11 and converts it into an AC voltage having an arbitrary voltage and an arbitrary frequency is connected. Is done.
  • the inverter 12 includes an upper arm (U phase: 12a, V phase: 12b, W phase: 12c) constituted by switching elements 12a, 12b, and 12c, and a lower arm (U) constituted by switching elements 12d, 12e, and 12f.
  • the inverter 12 converts the DC voltage input by PWM control of the switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f into a desired AC voltage and outputs it.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration division of the power conversion device according to the first embodiment on the circuit diagram of FIG.
  • the power conversion device according to the first embodiment includes a converter 10 that converts AC power into DC power and an inverter 12 that converts DC power converted by the converter 10 into AC power.
  • the converter inverter unit (hereinafter abbreviated as “CI unit”) 14 is configured.
  • CI unit 14 is an AC terminal in converter 10, forms an electrical connection terminal with AC power supply 1, and first input / output terminals U ⁇ b> 1 and V ⁇ b> 1 that exchange AC power with AC power supply 1, converter 10.
  • Positive-side capacitor connection terminals PCT1 and PCT2 that are electrically connected to the positive electrode side of the capacitor unit 11 and negative-electrode side capacitor connection terminals NCT1 and NCT2 that are electrically connected to the negative electrode side of the capacitor unit 11 in the converter 10
  • the second input / output terminals U2, V2, and W2 that are AC terminals in the inverter 12, form an electrical connection terminal with the AC load 2, and exchange AC power with the AC load 2.
  • Positive electrode side capacitor connection terminals PIT1, PIT2, P which form an electric connection end with the positive electrode side of the capacitor unit 11 T3 and, NIT1 making electrical connection ends of the negative electrode side of the capacitor unit 11 in the inverter 12, NIT2, comprises a nit3.
  • the positive side capacitor connection terminals PCT1 and PCT2 are terminals on the high potential side, the positive side capacitor connection terminal PCT1 is drawn from the switching element 10a on the upper arm side, and the positive side capacitor connection terminal PCT2 is a switching element on the upper arm side. 10b.
  • the negative side capacitor connection terminals NCT1 and NCT2 are terminals on the low potential side, the negative side capacitor connection terminal NCT1 is drawn from the switching element 10c on the lower arm side, and the negative side capacitor connection terminal NCT2 is on the lower arm side. It is pulled out from the switching element 10d.
  • the inverter 12 side is configured similarly. That is, the positive side capacitor connection terminals PIT1, PIT2, and PIT3 are terminals on the high potential side, the positive side capacitor connection terminal PIT1 is drawn from the switching element 12a located on the upper arm side, and the positive side capacitor connection terminal PIT2 is the upper arm side. The positive side capacitor connection terminal PIT3 is drawn from the switching element 12c located on the upper arm side.
  • the negative side capacitor connection terminals NIT1, NIT2, and NIT3 are terminals on the low potential side, the negative side capacitor connection terminal NIT1 is drawn from the switching element 12d located on the lower arm side, and the negative side capacitor connection terminal NIT2 is the lower arm.
  • the negative side capacitor connection terminal NIT3 is drawn from the switching element 12f located on the lower arm side.
  • connection conductors PC1 and PC2 for electrically connecting the positive electrode end of the capacitor cell 11a and the positive electrode side capacitor connection terminals PCT1 and PCT2 of the converter 10 are drawn out.
  • the connection conductor PC1 is a conductor for connecting to the positive electrode side capacitor connection terminal PCT1
  • the connection conductor PC2 is a conductor for connecting to the positive electrode side capacitor connection terminal PCT2.
  • connection conductors NC1 and NC2 for electrically connecting the negative electrode end of the capacitor cell 11a and the negative electrode side capacitor connection terminals NCT1 and NCT2 of the converter 10 are drawn out.
  • the connection conductor NC1 is a conductor for connecting to the negative electrode side capacitor connection terminal NCT1
  • the connection conductor NC2 is a conductor for connecting to the negative electrode side capacitor connection terminal NCT2.
  • connection conductors PI1, PI2, and PI3 for electrically connecting the positive end of the capacitor cell 11a and the positive side capacitor connection terminals PIT1, PIT2, and PIT3 of the inverter 12 are drawn out.
  • the connection conductor PI1 is a conductor for connecting to the positive electrode side capacitor connection terminal PIT1
  • the connection conductor PI2 is a conductor for connecting to the positive electrode side capacitor connection terminal PIT2
  • the connection conductor PI3 is connected to the positive electrode side capacitor connection terminal PIT3. It is a conductor to do.
  • connection conductors NI1, NI2, and NI3 for electrically connecting the negative electrode end of the capacitor cell 11a and the negative electrode side capacitor connection terminals NIT1, NIT2, and NIT3 of the inverter 12 are drawn out. It is.
  • the connection conductor NI1 is a conductor for connecting to the negative electrode side capacitor connection terminal NIT1
  • the connection conductor NI2 is a conductor for connecting to the negative electrode side capacitor connection terminal NIT2
  • connection conductor NI3 is connected to the negative electrode side capacitor connection terminal NIT3. It is a conductor to do.
  • FIG. 3 is a plan view showing an arrangement example of the converter module and the inverter module according to the first embodiment.
  • inverter modules 12U, 12V, and 12W are arranged in the order of 12U, 12V, and 12W on a semiconductor element mounting surface 15c of a cooler base portion 15b described later.
  • the converter modules 10A, 10B, 10C, and 10D are arranged in the order of 10A, 10C, 10D, and 10B.
  • the inverter modules 12U, 12V, and 12W are modules including two elements (hereinafter referred to as “2 in 1 module”) in which two switching elements and two diodes are mounted in one module.
  • the switching element 12a of the U-phase upper arm and the switching element 12d of the U-phase lower arm are sealed in one module in the inverter module 12U.
  • the switching element 12b of the V-phase upper arm and the switching element 12e of the V-phase lower arm are sealed in one module
  • the switching element 12c of the W-phase upper arm in the inverter module 12W, the switching element 12c of the W-phase upper arm.
  • the switching element 12f of the W-phase lower arm are sealed in the module.
  • converter modules 10A, 10B, 10C, and 10D are modules each including one switching element and one diode (hereinafter referred to as “1 in 1 module”) in one module.
  • the converter module 10A is sealed with the switching element 10a of the U-phase upper arm
  • the converter module 10B is sealed with the switching element 10b of the V-phase upper arm.
  • the switching element 10c of the U-phase lower arm is sealed
  • the switching element 10d of the V-phase upper arm is sealed.
  • the converter module 10A is provided with a positive-side capacitor connection terminal PCT1 and a connection terminal U1a which are also shown in the circuit diagram of FIG.
  • the converter module 10B is provided with a positive electrode side capacitor connection terminal PCT2 and a connection terminal V1b
  • the converter module 10C is provided with a negative electrode side capacitor connection terminal NCT1 and a connection terminal U1c
  • the converter module 10D is provided with a negative electrode side capacitor.
  • a connection terminal NCT2 and a connection terminal V1d are provided.
  • the inverter module 12U is provided with a positive side capacitor connection terminal PIT1, a negative side capacitor connection terminal NIT1 and a connection terminal U2a which are also shown in the circuit diagram of FIG.
  • the inverter module 12V is provided with a positive capacitor connection terminal PIT2, a negative capacitor connection terminal NIT2, and a connection terminal V2a.
  • the inverter module 12W is provided with a positive capacitor connection terminal PIT3 and a negative capacitor connection terminal NIT3. And a connection terminal W2a is provided.
  • connection conductors PC1, PC2 drawn from capacitor unit 11 are directly connected to positive side capacitor connection terminals PIT1, PIT2, PIT3, Connection conductors NC1 and NC2 drawn from the capacitor unit 11 are directly connected to the negative side capacitor connection terminals NIT1, NIT2 and NIT3.
  • connection terminals U1a, V1b, U1c, V1d in the converter modules 10A, 10B, 10C, 10D are the first input / output terminals U1, V1 also shown on the circuit diagram of FIG. 2 provided on the semiconductor element mounting surface 15c. Is electrically wired. That is, the connection terminals U1a, V1b, U1c, and V1d are not directly connected to the AC power supply 1, but are connected to the AC power supply 1 through the first input / output terminals U1 and V1.
  • connection terminals U2a, V2a, and W2a in the inverter modules 12U, 12V, and 12W are also shown on the circuit diagram of FIG. 2 provided on the semiconductor element mounting surface 15c. Are connected to the AC load 2 via the second input / output terminals U2, V2 and W2.
  • the inverter modules 12U, 12V, and 12W are configured as 2 in 1 modules, and the converter modules 10A, 10B, 10C, and 10D are configured as 1 in 1 modules.
  • the configuration is not limited to these configurations. Absent.
  • each of the switching elements 10a and 10c and the switching elements 10b and 10d may be sealed in one module and configured as a 2-in-1 module.
  • the switching elements 12a, 12b, Each of 12c, 12d, 12e, and 12f may be configured as a 1 in 1 module.
  • all of the switching elements 10a, 10b, 10c, and 10d may be sealed in one module and configured as a 4-in-1 module, or the switching elements 12a, 12b, and 12c. , 12d, 12e, and 12f may be sealed in one module to constitute a 6-in-1 module.
  • the converter modules 10A, 10B, 10C, and 10D and the inverter modules 12U, 12V, and 12W are mounted on the semiconductor element mounting surface 15c of the cooler base portion 15b that is the same substrate.
  • the first conductor 16a drawn from the unit 11 is connected to the positive-side capacitor connection terminal of the converter module and the inverter module, and the second conductor 16b drawn from the capacitor unit is the negative-side capacitor of the converter module and the inverter module.
  • substrate As long as it is the structure connected to a connection terminal, you may mount on a different board
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the capacitor unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional shape including the converter module 10A and the inverter module 12U in the arrangement example of the converter module and the inverter module shown in FIG.
  • FIG. 4 also shows a configuration of a cooler 15 for mounting the converter module 10A and the inverter module 12U for connecting the capacitor unit 11 and cooling the converter module 10A and the inverter module 12U.
  • capacitor unit 11 In the capacitor unit 11 according to the first structural example, five capacitor cells 11a are arranged in alignment as shown in the figure, and the positive terminals 11b forming one electrode of the capacitor cell 11a are located inside the capacitor unit 11.
  • the negative electrodes 11c that are electrically connected by the first conductor 16a that is a plate-like conductor and that form the other electrode of the capacitor cell 11a are also the plate-like conductors inside the capacitor unit 11.
  • the two conductors 16b are electrically connected.
  • the cooler 15 includes a cooler base portion 15b and a cooler heat radiation portion 15a provided on the cooler base portion 15b.
  • the switching elements 10a and 12a included in the CI unit 14 are attached to the semiconductor element attachment surface 15c of the cooler base portion 15b.
  • the switching elements 10a and 12a attached to the semiconductor element attachment surface 15c are cooled by cooling air passing through the cooler heat radiating portion 15a.
  • the first conductor 16a is drawn out of the capacitor unit 11 on the converter module 10A side to constitute the connection conductor PC1 described above, and is drawn out of the capacitor unit 11 on the inverter module 12U side and described above.
  • a connection conductor PI1 is configured.
  • the second conductor 16b is drawn to the outside of the capacitor unit 11 on the converter module 10A side to constitute the connection conductor NC1 described above, and is drawn to the outside of the capacitor unit 11 on the inverter module 12U side.
  • the connection conductor NI1 described above is configured.
  • the first conductor 16a and the second conductor 16b are arranged so as to have a laminated structure, but in such a configuration, the first conductor 16a and the second conductor 16b It goes without saying that an insulating sheet is inserted between the two to provide electrical insulation.
  • connection conductor PC1 is directly connected to the positive electrode side capacitor connection terminal PCT1 of the converter module 10A, and the connection conductor PI1 is directly connected to the positive electrode side capacitor connection terminal PIT1 of the inverter module 12U. Further, the connection conductor NI1 is electrically connected to the negative-side capacitor connection terminal NIT1 of the inverter module 12U with a known terminal connection structure. As described above, the connection conductor NC1 is not electrically connected to the terminal of the converter module 10A but is electrically connected to the negative-side capacitor connection terminal NCT1 of the converter module 10C.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structural example different from FIG. 4 of the capacitor unit according to the first embodiment.
  • the negative electrode terminal 11c is arranged on the upper part of the capacitor cell 11a, and the positive electrode terminal 11b is arranged on the lower part, but the second structural example shown in FIG.
  • the negative electrode terminal 11c and the second conductor 16b are electrically connected by the conductor 11d penetrating the inside of the capacitor cell 11a.
  • the first conductor 16 a and the second conductor 16 b are arranged in parallel both inside and outside the capacitor unit 11.
  • the capacitor unit 11 according to the second structure example has a smaller wiring inductance than the capacitor unit 11 according to the first structure example.
  • the capacitor unit 11 is supported by the first conductor 16a and the second conductor 16b.
  • the capacitor unit 11 is heavy, or the first conductor When reducing the thickness by reducing the thickness of the 16a and the second conductor 16b or the like, and the capacitor unit 11 cannot be supported only by the first conductor 16a and the second conductor 16b, the capacitor unit 11 It is only necessary to adopt a configuration in which the structure is fixed by a structure that houses the structure and fixed by a support frame provided on the side of the capacitor unit 11.
  • the first conductor 16a drawn from the capacitor unit 11 is directly connected to the converter module, and is connected to the capacitor unit. Since the drawn second conductor 16b is directly connected to the inverter module, the wiring distance can be shortened compared to the conventional case, and wiring with low inductance can be performed.
  • the CI power converter can be configured with a single capacitor unit with one capacitor unit, and it is not necessary to provide a capacitor unit or a capacitor for each of the converter and the inverter. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a resonance phenomenon between the first capacitor provided on the converter side and the second capacitor provided on the inverter side.
  • the current that can travel between the first capacitor and the second capacitor, that is, in the DC section of the power converter can be reduced, loss in the DC section can be reduced.
  • the number of capacitors can be reduced as compared with the conventional case, and the wiring between the first capacitor and the second capacitor is not necessary, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • SiC element silicon carbide
  • SiC silicon carbide
  • SiC element has excellent characteristics such as a large heat transfer coefficient, operation at a high temperature, and high-speed switching as compared with a semiconductor element made of silicon (Si).
  • SiC element is capable of high-speed switching, the time change rate of the switching current flowing through the wiring inside the power conversion device is large, so the surge voltage generated in the wiring is large, and the components inside the power conversion device The surge voltage applied to becomes larger.
  • the terminal connection structure according to the first embodiment can realize low inductance, and the surge voltage applied to the components inside the power converter can be reduced. Therefore, it is particularly useful for a power conversion device to which a SiC element is applied.
  • the cooler 15 can be made small. Here, if the size of the cooler 15 can be reduced, the distance between the converter module mounted on the semiconductor element mounting surface 15c of the cooler 15 and the inverter module is reduced. Act on.
  • SiC is an example of a semiconductor referred to as a wide bandgap semiconductor by capturing the characteristic that the bandgap is larger than that of Si (in contrast, Si is referred to as a narrow bandgap semiconductor).
  • a semiconductor formed using a gallium nitride-based material or diamond belongs to a wide band gap semiconductor, and their characteristics are also similar to silicon carbide. Accordingly, a configuration using a wide band gap semiconductor element other than SiC also forms the gist of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing an arrangement example of the converter module and the inverter module according to the second embodiment.
  • the converter modules 10A, 10B, 10C, 10D and the inverter module 12U are arranged so that the connection terminals U1a, U1c, V1b, V1d in the converter module and the connection terminals U2a, V2a, W2a in the inverter module face each other on the mounting surface.
  • 12V and 12W are arranged in FIG.
  • connection terminals U1a, U1c, V1b, and V1d in the converter module and the connection terminals U2a, V2a, and W2a in the inverter module face the outside of the board.
  • T3 and the negative capacitor connection NIT1, NIT2, NIT3, the converter module 10A so as to face in the mounting surface, 10B, are arranged 10C, 10D and inverter modules 12U, 12V, and 12W.
  • the distance between the first input / output terminals U1, V1 and the connection terminals U1a, V1b, U1c, V1d in the converter modules 10A, 10B, 10C, 10D is shorter than that of FIG. As a result, the length of the wiring member can be shortened.
  • the inverter modules 12U, 12V, and 12W are identical to the inverter modules 12U, 12V, and 12W, because the distance between the second input / output terminals U2, V2, and W2 and the inverter modules 12U, 12V, and 12W is shorter than that in FIG.
  • the length of the wiring member can be shortened.
  • the converter modules 10A, 10B, 10C, and 10D and the inverter are arranged such that the connection terminals U1a, U1c, V1b, and V1d in the converter module and the connection terminals U2a, V2a, and W2a in the inverter module face each other on the mounting surface.
  • Modules 12U, 12V, and 12W are disposed, and in FIG.
  • converter modules 10A, 10B, and 10C are arranged such that positive-side capacitor connection terminals PCT1 and PCT2 and negative-side capacitor connection terminals NCT1 and NCT2 in the converter module and connection terminals U2a, V2a, and W2a in the inverter module face each other on the mounting surface.
  • connection terminals U1a, U1c, V1b, V1d in the converter module and the positive side capacitor connection terminal PIT1 in the inverter module , PIT2 and PIT3 and the negative side capacitor connection terminals NIT1, NIT2 and NIT3 face each other on the mounting surface in the converter modules 10A, 10B, 10C and 10D.
  • Fine inverter module 12U, 12V may be arranged 12W.

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Abstract

交流電力を直流電力に変換するコンバータ１０と、コンバータ１０が変換した直流電力を交流電力に変換するインバータ１２とがシリーズに接続されてコンバータインバータユニット１４を構成する電力変換装置であって、コンバータ１０とインバータ１２との間には、コンバータ１０が変換した直流電力を蓄積するコンデンサセル１１ａを具備するコンデンサユニット１１が設けられ、コンデンサセル１１ａの一方の電極に電気的に接続された第１の導体とコンデンサセル１１ａの他方の電極に電気的に接続された第２の導体とがコンデンサユニット１１から引き出され、第１の導体はコンバータ１０の正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２およびインバータ１２の正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３に直に接続され、第２の導体はコンバータ１０の負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２およびインバータ１２の負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３に直に接続される。

Description

電力変換装置
　本発明は、コンバータおよびインバータを具備し、コンバータとインバータとの間にコンデンサを備える電力変換装置に関する。
　コンデンサ端子をパワートランジスタモジュール端子に接続する端子接続構造として、コンデンサから導体を引き出し、パワートランジスタモジュール端子に直接接続する手法が知られている（例えば、下記特許文献１）。
特許第５３３５８６８号公報
　しかしながら、上記従来技術は、直流電力を交流電力に変換するインバータに対する適用例であり、交流電力を一旦直流電力に変化した後に、再度交流電力に変換する電力変換装置、すなわち電力変換を２回行う電力変換装置への適用例ではない。
　電力変換を２回行う電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータが変換した直流電力を交流電力に変換するインバータとがシリーズに接続されて構成される。この構成は、コンバータの英語表記における頭文字の“Ｃ”と、インバータの英語表記における頭文字の“Ｉ”とをとって、ＣＩ構成と称されることがあり、以下「ＣＩ構成」と称する。
　ＣＩ構成の電力変換装置の場合、コンバータおよびインバータのそれぞれに対し、上記特許文献１の端子接続構成を適用すると、必然的にコンバータを構成するスイッチング素子の端子に直接接続される第１のコンデンサと、インバータを構成するスイッチング素子の端子に直接接続される第２のコンデンサとが、配線によって電気的に接続される構成とならざるを得ない。この構成の場合、当該配線の配線インダクタンスと第１のコンデンサおよび第２のコンデンサの各容量にて共振現象が発生し、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間、すなわち直流電流が通流する直流区間で電流が行き来する現象が発生する可能性があり、直流区間での損失が増加するという問題があった。また、直流区間に別途の配線を設ける場合、配線インダクタンス成分Ｌと、直流電流Ｉの時間変化成分ｄＩ／ｄｔにより、スイッチング素子にＬ（ｄＩ／ｄｔ）による過電圧が発生し、配線インダクタンス成分Ｌが大きい場合には素子破壊に至る場合があるといった問題点もあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＣＩ構成の電力変換装置において、直流区間での損失を低減し、別途の配線を設ける必要のない端子接続構造を具備するコンデンサユニットを備えた電力変換装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コンバータモジュールを具備し、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、インバータモジュールを具備し、前記コンバータが変換した直流電力を交流電力に変換するインバータとがシリーズに接続されてコンバータインバータユニットを構成する電力変換装置であって、前記コンバータと前記インバータとの間には、前記コンバータが変換した直流電力を蓄積するコンデンサセルを具備するコンデンサユニットが設けられ、前記コンデンサセルの一方の電極に電気的に接続された第１の導体と前記コンデンサセルの他方の電極に電気的に接続された第２の導体とが、前記コンデンサユニットから引き出され、前記第１の導体は前記コンバータモジュールの正極側コンデンサ接続端子および前記インバータモジュールの正極側コンデンサ接続端子に直に接続され、前記第２の導体は前記コンバータモジュールの負極側コンデンサ接続端子および前記インバータモジュールの負極側コンデンサ接続端子に直に接続されることを特徴とする。
　本発明によれば、ＣＩ構成の電力変換装置において、直流区間での損失を低減し、別途の配線を設ける必要のない端子接続構造を具備するコンデンサユニットを備えた電力変換装置を提供できる、という効果を奏する。
実施の形態１に係る電力変換装置を説明するための回路図 実施の形態１に係る電力変換装置の構成区分を図１の回路図上に示した図 実施の形態１に係るコンバータモジュールおよびインバータモジュールの配置例を示す平面図 実施の形態１に係るコンデンサユニットの構造例を示す断面図 実施の形態１に係るコンデンサユニットの図４とは異なる他の構造例を示す断面図 実施の形態２に係るコンバータモジュールおよびインバータモジュールの配置例を示す平面図
　以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電力変換装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電力変換装置を説明するための回路図である。実施の形態１に係る電力変換装置は、図１に示すように、交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ１０、コンデンサセル１１ａを具備し、コンバータ１０から供給される直流電力を蓄積するコンデンサユニット１１および、コンデンサユニット１１が蓄積した直流電力を交流電力に変換して交流負荷２に供給するインバータ１２を有して構成される。
　コンバータ１０は、スイッチング素子１０ａ，１０ｂで構成される上アーム（Ｕ相：１０ａ、Ｖ相：１０ｂ）と、スイッチング素子１０ｃ，１０ｄで構成される下アーム（Ｕ相：１０ｃ、Ｖ相：１０ｄ）とがそれぞれ直列に接続された回路部（以下「レグ」という）を有している。すなわち、コンバータ１０は、Ｕ相およびＶ相からなる２組のレグを有する単相ブリッジ回路を構成している。
　コンバータ１０は、スイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄをスイッチング制御する際にパルス幅を可変する変調制御（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ：以下「ＰＷＭ制御」という）を行うことで入力された交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する。
　コンバータ１０の出力端には、直流電源となるコンデンサユニット１１が並列に接続されるとともに、コンデンサユニット１１の直流電圧を入力とし、任意電圧および任意周波数の交流電圧に変換し出力するインバータ１２が接続される。
　インバータ１２は、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃで構成される上アーム（Ｕ相：１２ａ、Ｖ相：１２ｂ，Ｗ相：１２ｃ）と、スイッチング素子１２ｄ，１２ｅ，１２ｆで構成される下アーム（Ｕ相：１２ｄ、Ｖ相：１２ｅ，Ｗ相：１２ｆ）がそれぞれ直列に接続されたレグを有している。すなわち、インバータ１２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる３組のレグを有する３相ブリッジ回路を構成している。
　インバータ１２は、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆをＰＷＭ制御することで入力された直流電圧を所望の交流電圧に変換して出力する。
　つぎに、実施の形態１に係る電力変換装置の要部の構成について、図２から図４の各図面を参照して説明する。
　図２は、実施の形態１に係る電力変換装置の構成区分を図１の回路図上に示した図である。実施の形態１に係る電力変換装置は、図２に示すように、交流電力を直流電力に変換するコンバータ１０と、コンバータ１０が変換した直流電力を交流電力に変換するインバータ１２とがシリーズに接続されたコンバータインバータユニット（以下「ＣＩユニット」と略記する）１４を構成する。ＣＩユニット１４は、コンバータ１０における交流端であり、交流電源１との電気的接続端を成し、交流電源１との間で交流電力を授受する第１の入出力端子Ｕ１，Ｖ１、コンバータ１０におけるコンデンサユニット１１の正極側との電気的接続端を成す正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２および、コンバータ１０におけるコンデンサユニット１１の負極側との電気的接続端を成す負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２、ならびに、インバータ１２における交流端であり、交流負荷２との電気的接続端を成し、交流負荷２との間で交流電力を授受する第２の入出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２、インバータ１２におけるコンデンサユニット１１の正極側との電気的接続端を成す正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３および、インバータ１２におけるコンデンサユニット１１の負極側との電気的接続端を成すＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３を具備する。
　正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２は高電位側の端子であり、正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１は上アーム側にあるスイッチング素子１０ａから引き出され、正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ２は上アーム側にあるスイッチング素子１０ｂから引き出されている。また、負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２は低電位側の端子であり、負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１は下アーム側にあるスイッチング素子１０ｃから引き出され、負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ２は下アーム側にあるスイッチング素子１０ｄから引き出されている。
　インバータ１２側においても同様に構成される。すなわち、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３は高電位側の端子であり、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１は上アーム側に位置するスイッチング素子１２ａから引き出され、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ２は上アーム側に位置するスイッチング素子１２ｂから引き出され、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ３は上アーム側に位置するスイッチング素子１２ｃから引き出されている。また、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３は低電位側の端子であり、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１は下アーム側に位置するスイッチング素子１２ｄから引き出され、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ２は下アーム側に位置するスイッチング素子１２ｅから引き出され、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ３は下アーム側に位置するスイッチング素子１２ｆから引き出されている。
　コンデンサユニット１１では、コンデンサセル１１ａの正極端とコンバータ１０の正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２とを電気的に接続するための接続導体ＰＣ１，ＰＣ２が引き出されている。接続導体ＰＣ１は正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１に接続するための導体であり、接続導体ＰＣ２は正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ２に接続するための導体である。コンデンサセル１１ａの負極側においても同様であり、コンデンサセル１１ａの負極端とコンバータ１０の負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２とを電気的に接続するための接続導体ＮＣ１，ＮＣ２が引き出されている。接続導体ＮＣ１は負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１に接続するための導体であり、接続導体ＮＣ２は負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ２に接続するための導体である。
　また、コンデンサユニット１１では、コンデンサセル１１ａの正極端とインバータ１２の正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３とを電気的に接続するための接続導体ＰＩ１，ＰＩ２，ＰＩ３が引き出されている。接続導体ＰＩ１は正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１に接続するための導体であり、接続導体ＰＩ２は正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ２に接続するための導体であり、接続導体ＰＩ３は正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ３に接続するための導体である。コンデンサセル１１ａの負極側においても同様であり、コンデンサセル１１ａの負極端とインバータ１２の負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３とを電気的に接続するための接続導体ＮＩ１，ＮＩ２，ＮＩ３が引き出されている。接続導体ＮＩ１は負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１に接続するための導体であり、接続導体ＮＩ２は負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ２に接続するための導体であり、接続導体ＮＩ３は負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ３に接続するための導体である。
　図３は、実施の形態１に係るコンバータモジュールおよびインバータモジュールの配置例を示す平面図である。実施の形態１では、図３に示すように、後述する冷却器ベース部１５ｂの半導体素子取付面１５ｃ上に、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが、１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの順序で整列して配置され、また、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが、１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｂの順序で整列して配置されている。
　ここで、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗは、１モジュール内に２つのスイッチング素子と２つのダイオードを搭載した２素子入りのモジュール（以下「２ｉｎ１モジュール」という）である。図２の構成に照らして具体的に説明すると、インバータモジュール１２Ｕでは、Ｕ相上アームのスイッチング素子１２ａとＵ相下アームのスイッチング素子１２ｄとが１つのモジュール内に封止されている。以下同様に、インバータモジュール１２Ｖでは、Ｖ相上アームのスイッチング素子１２ｂとＶ相下アームのスイッチング素子１２ｅとが１つのモジュール内に封止され、インバータモジュール１２Ｗでは、Ｗ相上アームのスイッチング素子１２ｃとＷ相下アームのスイッチング素子１２ｆとがモジュール内に封止されている。
　一方、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、１モジュール内に１つのスイッチング素子と１つのダイオードを搭載した１素子入りのモジュール（以下「１ｉｎ１モジュール」という）である。図２の構成に照らして説明すると、コンバータモジュール１０Ａには、Ｕ相上アームのスイッチング素子１０ａが封止され、コンバータモジュール１０Ｂには、Ｖ相上アームのスイッチング素子１０ｂが封止され、コンバータモジュール１０Ｃには、Ｕ相下アームのスイッチング素子１０ｃが封止され、コンバータモジュール１０Ｄでは、Ｖ相上アームのスイッチング素子１０ｄが封止されている。
　コンバータモジュール１０Ａには、図２の回路図にも示している正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１および接続端子Ｕ１ａが設けられている。以下同様に、コンバータモジュール１０Ｂには正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ２および接続端子Ｖ１ｂが設けられ、コンバータモジュール１０Ｃには負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１および接続端子Ｕ１ｃが設けられ、コンバータモジュール１０Ｄには負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ２および接続端子Ｖ１ｄが設けられている。
　また、インバータモジュール１２Ｕには、図２の回路図にも示している正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１および接続端子Ｕ２ａが設けられている。以下同様に、インバータモジュール１２Ｖには、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ２、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ２および接続端子Ｖ２ａが設けられ、インバータモジュール１２Ｗには、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ３、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ３および接続端子Ｗ２ａが設けられている。
　コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗにおいて、正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３には、コンデンサユニット１１から引き出された接続導体ＰＣ１，ＰＣ２が直に接続され、負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３には、コンデンサユニット１１から引き出された接続導体ＮＣ１，ＮＣ２が直に接続される。
　一方、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおける接続端子Ｕ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｄは、半導体素子取付面１５ｃ上に設けた図２の回路図上にも示す第１の入出力端子Ｕ１，Ｖ１に電気配線される。すなわち、接続端子Ｕ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｄは、交流電源１に直に接続される端子ではなく、交流電源１との接続は、第１の入出力端子Ｕ１，Ｖ１を介して行われる。
　インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗにおいても同様であり、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗにおける接続端子Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａは、半導体素子取付面１５ｃ上に設けた図２の回路図上にも示す第２の入出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に電気配線され、交流負荷２との接続は、第２の入出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を介して行われる。
　なお、図３の構成では、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを２ｉｎ１モジュールとして構成し、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを１ｉｎ１モジュールとして構成しているが、これらの構成に限定されるものではない。例えば、コンバータ１０において、スイッチング素子１０ａ，１０ｃ同士およびスイッチング素子１０ｂ，１０ｄ同士のそれぞれを１つのモジュール内に封止して２ｉｎ１モジュールとして構成してもよいし、逆に、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆのそれぞれを１ｉｎ１モジュールとして構成してもよい。また、小容量の電力変換装置であれば、スイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの全てを１つのモジュール内に封止して４ｉｎ１モジュールとして構成してもよいし、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆの全てを１つのモジュール内に封止して６ｉｎ１モジュールとして構成してもよい。
　また、図３では、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗと、を同一基板である冷却器ベース部１５ｂの半導体素子取付面１５ｃに搭載しているが、コンデンサユニット１１から引き出した第１の導体１６ａが、コンバータモジュールおよびインバータモジュールの正極側コンデンサ接続端子に接続され、且つ、コンデンサユニットから引き出した第２の導体１６ｂが、コンバータモジュールおよびインバータモジュールの負極側コンデンサ接続端子に接続される構成である限りにおいて、異なる基板に搭載されていてもよい。
　図４は、実施の形態１に係るコンデンサユニットの構造例を示す断面図である。なお、図４では、図３に示すコンバータモジュールおよびインバータモジュールの配置例において、コンバータモジュール１０Ａおよびインバータモジュール１２Ｕを含む断面形状を示している。また、図４では、コンデンサユニット１１を接続するコンバータモジュール１０Ａおよびインバータモジュール１２Ｕを搭載し、コンバータモジュール１０Ａおよびインバータモジュール１２Ｕを冷却するための冷却器１５の構成を併せて示している。
　第１の構造例に係るコンデンサユニット１１では、図示のように５つのコンデンサセル１１ａが整列して配置され、コンデンサセル１１ａの一方の電極を成す正極端子１１ｂ同士が、コンデンサユニット１１の内部にて、板状導体である第１の導体１６ａによって電気的に接続されると共に、コンデンサセル１１ａの他方の電極を成す負極端子１１ｃ同士が、同じくコンデンサユニット１１の内部にて、板状導体である第２の導体１６ｂによって電気的に接続されている。
　冷却器１５は、冷却器ベース部１５ｂおよび冷却器ベース部１５ｂに設けられる冷却器放熱部１５ａを備える。ＣＩユニット１４に具備されるスイッチング素子１０ａ，１２ａは、冷却器ベース部１５ｂの半導体素子取付面１５ｃに取り付けられている。半導体素子取付面１５ｃに取り付けられたスイッチング素子１０ａ，１２ａは、冷却器放熱部１５ａを通過する冷却風によって冷却される。
　第１の導体１６ａは、コンバータモジュール１０Ａ側において、コンデンサユニット１１の外部に引き出されて上述した接続導体ＰＣ１を構成し、また、インバータモジュール１２Ｕ側において、コンデンサユニット１１の外部に引き出されて上述した接続導体ＰＩ１を構成する。
　同様に、第２の導体１６ｂは、コンバータモジュール１０Ａ側において、コンデンサユニット１１の外部に引き出されて上述した接続導体ＮＣ１を構成し、また、インバータモジュール１２Ｕ側において、コンデンサユニット１１の外部に引き出されて上述した接続導体ＮＩ１を構成する。なお、図４では、第１の導体１６ａと第２の導体１６ｂとが積層構造となるように配置しているが、このような構成の場合、第１の導体１６ａと第２の導体１６ｂとの間に絶縁シートが挿入されて電気的な絶縁が施されることは言うまでもない。
　上述したように、接続導体ＰＣ１は、コンバータモジュール１０Ａの正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１に直に接続され、接続導体ＰＩ１は、インバータモジュール１２Ｕの正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１に直に接続される。また、接続導体ＮＩ１は、インバータモジュール１２Ｕの負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１に、公知の端子接続構造にて電気的に接続される。なお、接続導体ＮＣ１は、コンバータモジュール１０Ａの端子には電気的に接続されず、コンバータモジュール１０Ｃの負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１に電気的に接続されることは上述の通りである。
　図５は、実施の形態１に係るコンデンサユニットの図４とは異なる構造例を示す断面図である。図４に示す第１の構造例に係るコンデンサユニット１１では、コンデンサセル１１ａの上部に負極端子１１ｃを配し、下部に正極端子１１ｂを配していたが、図５に示す第２の構造例に係るコンデンサユニット１１では、コンデンサセル１１ａの内部を貫通する導体１１ｄによって負極端子１１ｃと第２の導体１６ｂとを電気的に接続している。この構成により、第１の導体１６ａと第２の導体１６ｂとがコンデンサユニット１１の内部および外部の双方において並行して配設される。ここで、スイッチング素子がスイッチング動作するときに第１の導体１６ａに流れる電流と、第２の導体１６ｂに流れる電流とは大きさが同じで通流方向が逆となるため、並行して配設される部分が長くなる程、インダクタンス低減の効果が大きくなる。このため、第２の構造例に係るコンデンサユニット１１は、第１の構造例に係るコンデンサユニット１１よりも配線インダクタンスが小さくなる。
　なお、図４および図５の構成では、第１の導体１６ａと第２の導体１６ｂとによって、コンデンサユニット１１を支える構成であるが、コンデンサユニット１１の重量がある場合、または、第１の導体１６ａおよび第２の導体１６ｂの厚みを薄くするなどして軽量化を図る場合において、第１の導体１６ａおよび第２の導体１６ｂのみでは、コンデンサユニット１１を支えられない場合には、コンデンサユニット１１を収納する構造物によって固定し、また、コンデンサユニット１１の側部に設けた支えフレームによって、固定する構成を採用すればよい。
　つぎに、実施の形態１に係る電力変換装置が固有に有する効果について説明する。
　まず、実施の形態１に係る電力変換装置における端子接続構造では、ＣＩ構成の電力変換装置において、コンデンサユニット１１から引き出した第１の導体１６ａをコンバータモジュールに直に接続し、且つ、コンデンサユニットから引き出した第２の導体１６ｂをインバータモジュールに直に接続する構成としているので、従来よりも配線距離を短くでき、低インダクタンスの配線を行うことが可能となる。
　また、実施の形態１に係る端子接続構造では、１つのコンデンサユニットで、ＣＩ構成の電力変換装置を単一のコンデンサユニットで構成でき、コンバータおよびインバータのそれぞれでコンデンサユニットもしくはコンデンサを設ける必要がなくなるので、コンバータ側に設けた第１のコンデンサと、インバータ側に設けた第２のコンデンサとの間の共振現象の発生を抑止することが可能となる。また、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間、すなわち電力変換装置の直流区間で行き来する可能性のある電流を小さくできるので、直流区間での損失を低減することが可能となる。また、従来よりも、コンデンサの数量を減らすことができ、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間の配線も不要になるので、製造コストの低減が可能となる。
　また、最近の電力変換装置では、用途に応じて、炭化珪素（ＳｉＣ）を素材とする半導体素子（ＳｉＣ素子）の使用が検討されている。ＳｉＣ素子は、珪素（Ｓｉ）を素材とする半導体素子と比較して、熱伝達率が大きい、高温での動作が可能、高速スイッチングが可能といった優れた特性を有している。その一方で、ＳｉＣ素子は、高速スイッチングが可能ゆえに電力変換装置の内部の配線に通流するスイッチング電流の時間変化率が大きいため、配線に発生するサージ電圧が大きく、電力変換装置の内部の部品に加わるサージ電圧が大きくなる。よって、ＳｉＣ素子を用いる場合には、低インダクタンスが求められるが、実施の形態１に係る端子接続構造は低インダクタンスを実現でき、電力変換装置の内部の部品に加わるサージ電圧を小さくすることができるので、ＳｉＣ素子を適用した電力変換装置に特に有用である。
　また、ＳｉＣ素子は、高温での動作が可能であるため、冷却器１５を小さくすることができる。ここで、冷却器１５のサイズを小さくできれば、冷却器１５の半導体素子取付面１５ｃに搭載されるコンバータモジュールとインバータモジュールとの間の距離が小さくなるので、接続配線の低インダクタンス化には好ましい方向に作用する。
　なお、ＳｉＣは、Ｓｉよりもバンドギャップが大きいという特性を捉えて、ワイドバンドギャップ半導体と称される半導体の一例である（これに対し、Ｓｉは、ナローバンドギャップ半導体と称される）。このＳｉＣ以外にも、例えば窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いて形成される半導体もワイドバンドギャップ半導体に属しており、それらの特性も炭化珪素に類似した点が多い。したがって、ＳｉＣ以外の他のワイドバンドギャップ半導体素子を用いる構成も、本発明の要旨を成すものである。
実施の形態２．
　実施の形態２では、コンバータモジュールおよびインバータモジュールに係る配置のバリエーションについて説明する。図６は、実施の形態２に係るコンバータモジュールおよびインバータモジュールの配置例を示す平面図である。図３では、コンバータモジュールにおける接続端子Ｕ１ａ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｄと、インバータモジュールにおける接続端子Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａと、が搭載面において向かい合うようにコンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを配置していたが、図６では、コンバータモジュールにおける接続端子Ｕ１ａ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｄと、インバータモジュールにおける接続端子Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａと、が基板の外方を向くように、別言すれば、コンバータモジュールにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２および負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２と、インバータモジュールにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３および負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３と、が搭載面において向かい合うようにコンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを配置している。
　図６の構成の場合、第１の入出力端子Ｕ１，Ｖ１と、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおける接続端子Ｕ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｄとの間の距離が図３に比して短くなるので、配線部材の長さの短縮化が可能となる。
　また、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗにおいても同様であり、第２の入出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗとの間の距離が図３に比して短くなるので、配線部材の長さの短縮化が可能となる。
　また、図６の構成の場合、コンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２および負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２と、インバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３および負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３との間の距離が短くなるので、コンデンサセル１１ａの容量が小さく、コンデンサユニット１１のサイズが小さい場合には、コンデンサユニット１１から引き出す第１の導体１６ａおよび第２の導体１６ｂの長さを短くできるので、配線の低インダクタンス化には有効に作用する。逆に、コンデンサセル１１ａの容量が大きく、コンデンサユニット１１のサイズが大きい場合には、図３の構成の方が有利になる場合がある。
　なお、図３では、コンバータモジュールにおける接続端子Ｕ１ａ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｄと、インバータモジュールにおける接続端子Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａと、が搭載面において向かい合うようにコンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを配置し、図６では、コンバータモジュールにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２および負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２と、インバータモジュールにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ３，ＰＩＴ３および負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３と、が搭載面において向かい合うようにコンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを配置しているが、図３および図６の何れの配置においても何れか一方を反転させて配置してもよい。
　すなわち、コンバータモジュールにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＣＴ１，ＰＣＴ２および負極側コンデンサ接続端子ＮＣＴ１，ＮＣＴ２と、インバータモジュールにおける接続端子Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａと、が搭載面において向かい合うようにコンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを配置してもよいし、また、この配置とは逆に、コンバータモジュールにおける接続端子Ｕ１ａ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｄと、インバータモジュールにおける正極側コンデンサ接続端子ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３および負極側コンデンサ接続端子ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３と、が搭載面において向かい合うようにコンバータモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよびインバータモジュール１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを配置してもよい。
　以上、実施の形態１，２に係る電力変換装置および、その端子接続構造について説明してきたが、上述した内容は一例を示すものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
　１　交流電源、２　交流負荷、１０　コンバータ、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ　コンバータモジュール、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ　スイッチング素子、１１　コンデンサユニット、１１ａ　コンデンサセル、１１ｂ　正極端子、１１ｃ　負極端子、１１ｄ　導体、１２　インバータ、１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ　インバータモジュール、１４　ＣＩユニット、１５　冷却器、１５ａ　冷却器放熱部、１５ｂ　冷却器ベース部、１５ｃ　半導体素子取付面、１６ａ　第１の導体、１６ｂ　第２の導体、ＰＣ１，ＰＣ２，ＮＣ１，ＮＣ２，ＰＩ１，ＰＩ２，ＰＩ３，ＮＩ１，ＮＩ２，ＮＩ３　接続導体、ＰＣＴ１，ＰＣＴ２，ＰＩＴ１，ＰＩＴ２，ＰＩＴ３　正極側コンデンサ接続端子、ＮＣＴ１，ＮＣＴ２，ＮＩＴ１，ＮＩＴ２，ＮＩＴ３　負極側コンデンサ接続端子、Ｕ１，Ｖ１　第１の入出力端子、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２　第２の入出力端子、Ｕ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｕ１ｃ，Ｖ１ｄ，Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａ　接続端子。

Claims (8)

  1. 　コンバータモジュールを具備し、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、インバータモジュールを具備し、前記コンバータが変換した直流電力を交流電力に変換するインバータとがシリーズに接続されてコンバータインバータユニットを構成する電力変換装置であって、
    　前記コンバータと前記インバータとの間には、前記コンバータが変換した直流電力を蓄積するコンデンサセルを具備するコンデンサユニットが設けられ、
    　前記コンデンサセルの一方の電極に電気的に接続された第１の導体と前記コンデンサセルの他方の電極に電気的に接続された第２の導体とが、前記コンデンサユニットから引き出され、
    　前記第１の導体は前記コンバータモジュールの正極側コンデンサ接続端子および前記インバータモジュールの正極側コンデンサ接続端子に直に接続され、前記第２の導体は前記コンバータモジュールの負極側コンデンサ接続端子および前記インバータモジュールの負極側コンデンサ接続端子に直に接続される
    　ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 　前記コンバータモジュールと前記インバータモジュールとが同一の基板上に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記コンバータインバータユニットでは、前記コンバータモジュールにおける前記第１の入出力端子に電気的に接続される接続端子と前記コンバータモジュールにおける前記第１の入出力端子に電気的に接続される接続端子とが、搭載面において向かい合うように前記コンバータモジュールおよび前記インバータモジュールが配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記コンバータインバータユニットでは、前記コンバータモジュールにおける前記正極側コンデンサ接続端子および前記負極側コンデンサ接続端子と前記インバータモジュールにおける前記正極側コンデンサ接続端子および前記負極側コンデンサ接続端子とが、搭載面において向かい合うように前記コンバータモジュールおよび前記インバータモジュールが配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  5. 　前記コンバータと前記インバータとで同一の冷却器を共有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電力変換装置。
  6. 　前記コンバータインバータユニットは、交流電源との間で交流電力を授受する第１の入出力端子と、交流負荷との間で交流電力を授受する第２の入出力端子と、を備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電力変換装置。
  7. 　前記コンバータモジュールおよび前記インバータモジュールに封止されるスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体素子であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の電力変換装置。
  8. 　前記ワイドバンドギャップ半導体素子は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いた半導体素子であることを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
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