JPH077958A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPH077958A JPH077958A JP5143286A JP14328693A JPH077958A JP H077958 A JPH077958 A JP H077958A JP 5143286 A JP5143286 A JP 5143286A JP 14328693 A JP14328693 A JP 14328693A JP H077958 A JPH077958 A JP H077958A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】インバータの出力回路を構成する半導体素子の
多数並列接続回路にて、配線インダクタンスの差により
素子の分担電流がアンバランスになるが、配線インダク
タンスの均等化をはかることにより素子の分担電流の均
等化を図ること。 【構成】直流電源１と電解コンデンサ２を入力とし導体
により多数並列接続した電力変換用スイッチング半導体
素子３〜１２により構成されたインバータ装置であり、
並列接続導体１７〜１９を、用いることにより配線イン
ダクタンスが均等化され半導体素子３〜１２の分担電流
が均等化される。 【効果】電力変換用スイッチング半導体素子の電流負担
の格差をなくし、多数にわたる並列接続が可能となり、
半導体素子を使用したインバータ出力回路の容量アップ
が容易に構成できる。
多数並列接続回路にて、配線インダクタンスの差により
素子の分担電流がアンバランスになるが、配線インダク
タンスの均等化をはかることにより素子の分担電流の均
等化を図ること。 【構成】直流電源１と電解コンデンサ２を入力とし導体
により多数並列接続した電力変換用スイッチング半導体
素子３〜１２により構成されたインバータ装置であり、
並列接続導体１７〜１９を、用いることにより配線イン
ダクタンスが均等化され半導体素子３〜１２の分担電流
が均等化される。 【効果】電力変換用スイッチング半導体素子の電流負担
の格差をなくし、多数にわたる並列接続が可能となり、
半導体素子を使用したインバータ出力回路の容量アップ
が容易に構成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力変換装置に係り、
電力変換用スイッチング半導体素子を任意の導体により
多数並列接続して構成した半導体素子群に任意の直流電
源を接続し、ＰＷＭ制御により交流電力または直流電力
を出力する電力変換装置に関する。
電力変換用スイッチング半導体素子を任意の導体により
多数並列接続して構成した半導体素子群に任意の直流電
源を接続し、ＰＷＭ制御により交流電力または直流電力
を出力する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電力変換用スイッチング半導体
素子を任意の導体により多数並列接続して構成した半導
体素子群に任意の直流電源を接続し、ＰＷＭ制御により
交流電力または直流電力を出力する電力変換装置におい
ては、各半導体素子の配線インダクタンスや配線抵抗の
ばらつきについて配慮がされておらず、電流経路に対し
最小の配線インピーダンスを有する素子に電流が集中し
半導体素子間で電流不平衡が発生していた。
素子を任意の導体により多数並列接続して構成した半導
体素子群に任意の直流電源を接続し、ＰＷＭ制御により
交流電力または直流電力を出力する電力変換装置におい
ては、各半導体素子の配線インダクタンスや配線抵抗の
ばらつきについて配慮がされておらず、電流経路に対し
最小の配線インピーダンスを有する素子に電流が集中し
半導体素子間で電流不平衡が発生していた。
【０００３】特開平1−85570号公報には、電力変換用ス
イッチング半導体素子と直列に可飽和リアクトルを接続
し、スイッチ動作時の電流不平衡を防止する方法が提案
されている。
イッチング半導体素子と直列に可飽和リアクトルを接続
し、スイッチ動作時の電流不平衡を防止する方法が提案
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、電力
変換用スイッチング半導体素子と直列に可飽和リアクト
ルを接続して電流不平衡を防止しているが、最近広まり
つつあるＰＷＭインバータのように、半導体素子の高周
波スイッチ動作を要する場合、電力損失が大きくなり安
定な良質の電力を与えられない課題があり、また装置が
大型化してしまう問題があった。
変換用スイッチング半導体素子と直列に可飽和リアクト
ルを接続して電流不平衡を防止しているが、最近広まり
つつあるＰＷＭインバータのように、半導体素子の高周
波スイッチ動作を要する場合、電力損失が大きくなり安
定な良質の電力を与えられない課題があり、また装置が
大型化してしまう問題があった。
【０００５】本発明の目的は、電力変換用スイッチング
半導体素子を任意の導体により多数並列接続して構成し
た半導体素子群に、任意の直流電源を接続し、ＰＷＭ制
御により交流電力または直流電力を出力する電力変換装
置において、電流不平衡の抑制、すなわちスイッチング
動作時の各電力変換用スイッチング半導体素子毎の電流
不平衡を抑制することにある。
半導体素子を任意の導体により多数並列接続して構成し
た半導体素子群に、任意の直流電源を接続し、ＰＷＭ制
御により交流電力または直流電力を出力する電力変換装
置において、電流不平衡の抑制、すなわちスイッチング
動作時の各電力変換用スイッチング半導体素子毎の電流
不平衡を抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、多数並列接続された各電力変換用スイッチング半
導体素子の電流経路長と単位長当りの配線インピーダン
スをもとめ、各素子の電流経路の配線インピーダンス
が、均等になるように分岐接続点を移動させること、及
び任意の直流電源と電力変換用スイッチング半導体素子
の電流経路のインピーダンスが、均等になるように同一
配線長で接続することにより達成される。
めに、多数並列接続された各電力変換用スイッチング半
導体素子の電流経路長と単位長当りの配線インピーダン
スをもとめ、各素子の電流経路の配線インピーダンス
が、均等になるように分岐接続点を移動させること、及
び任意の直流電源と電力変換用スイッチング半導体素子
の電流経路のインピーダンスが、均等になるように同一
配線長で接続することにより達成される。
【０００７】
【作用】上記の半導体素子の並列接続方法により、各電
流経路毎の配線インピーダンスが同一となり均等化され
る。これにより、各半導体素子の電流が均等化され電流
不平衡は抑制できる。
流経路毎の配線インピーダンスが同一となり均等化され
る。これにより、各半導体素子の電流が均等化され電流
不平衡は抑制できる。
【０００８】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の一実施例を図１
〜図７により説明する。本発明の回路接続図を図１にし
めし、構成図を図２にしめす。本発明の等価回路を図３
及び図４（ａ）（ｂ）（ｃ）にしめす。従来の並列接続
のシミュレーション結果を図５にしめし本発明の並列接
続シミュレーション結果を図６にしめす。電力変換装置
の全体シーケンスを図７にしめす。図７に於いて直流電
源１，電解コンデンサ２，インバータモジュール１３，
交流フィルタ１４、により構成される電力変換装置であ
り、直流電源から交流電力、若しくは直流電力に変換し
負荷１５にエネルギーを供給する。
〜図７により説明する。本発明の回路接続図を図１にし
めし、構成図を図２にしめす。本発明の等価回路を図３
及び図４（ａ）（ｂ）（ｃ）にしめす。従来の並列接続
のシミュレーション結果を図５にしめし本発明の並列接
続シミュレーション結果を図６にしめす。電力変換装置
の全体シーケンスを図７にしめす。図７に於いて直流電
源１，電解コンデンサ２，インバータモジュール１３，
交流フィルタ１４、により構成される電力変換装置であ
り、直流電源から交流電力、若しくは直流電力に変換し
負荷１５にエネルギーを供給する。
【０００９】図２に於いて電力変換用スイッチング半導
体素子３〜７のコレクタを並列接続導体１７により接続
し、電力変換用スイッチング半導体素子３〜７のエミッ
タと半導体素子８〜１２のコレクタを並列接続導体１８
により接続し、電力変換用スイッチング半導体素子８〜
１２のエミッタを並列接続導体１９により接続する。本
発明はこの並列接続導体１７，１９の構成方法に関する
ものである。
体素子３〜７のコレクタを並列接続導体１７により接続
し、電力変換用スイッチング半導体素子３〜７のエミッ
タと半導体素子８〜１２のコレクタを並列接続導体１８
により接続し、電力変換用スイッチング半導体素子８〜
１２のエミッタを並列接続導体１９により接続する。本
発明はこの並列接続導体１７，１９の構成方法に関する
ものである。
【００１０】次に本発明の動作を説明、最適な並列導体
接続１７，１９の構成を見いだす。図１，図２において
電力変換用スイッチング半導体素子３〜７が点弧した
時、電力変換用スイッチング半導体素子３〜７と出力端
子に、電流が流れるが、その時反対側の電力変換用スイ
ッチング半導体素子８〜１２のダイオードリカバリ電流
が電流端子Ｐ−Ｎ間を短絡するような大きさでながれ
る。
接続１７，１９の構成を見いだす。図１，図２において
電力変換用スイッチング半導体素子３〜７が点弧した
時、電力変換用スイッチング半導体素子３〜７と出力端
子に、電流が流れるが、その時反対側の電力変換用スイ
ッチング半導体素子８〜１２のダイオードリカバリ電流
が電流端子Ｐ−Ｎ間を短絡するような大きさでながれ
る。
【００１１】また、並列素子から電流への引き出し線の
影響は、電流分担には影響がないとすると、点弧時の等
価回路は図３の様になる。電力変換用スイッチング半導
体素子の並列接続群であるインバータモジュール１３に
おける配線インダクタンスと比較し配線抵抗は無視でき
る値であり電流分担には影響小のため無視し、半導体素
子３〜７しか点弧していないので等価回路は図４（ａ）
の様になる。ここで定数ｋは接続点の長さ比である。さ
らに、この回路は左右対称であるから中央の半導体素子
５，１０には左右から等しい電流が流れ込むものとする
と、等価回路は図４（ｂ）の様になる。すなわち、対称
性から５並列の半分の分担電流を検討すればよい。
影響は、電流分担には影響がないとすると、点弧時の等
価回路は図３の様になる。電力変換用スイッチング半導
体素子の並列接続群であるインバータモジュール１３に
おける配線インダクタンスと比較し配線抵抗は無視でき
る値であり電流分担には影響小のため無視し、半導体素
子３〜７しか点弧していないので等価回路は図４（ａ）
の様になる。ここで定数ｋは接続点の長さ比である。さ
らに、この回路は左右対称であるから中央の半導体素子
５，１０には左右から等しい電流が流れ込むものとする
と、等価回路は図４（ｂ）の様になる。すなわち、対称
性から５並列の半分の分担電流を検討すればよい。
【００１２】いま
【００１３】
【数１】 Ｌ０＝ａ×Ｌ１ …（数１） とすると、半分の部分の等価回路は図４（ｃ）の様にな
り、これによって分担電流を検討することにする。
り、これによって分担電流を検討することにする。
【００１４】図４（ｃ）より各素子電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ
３の時間変化率をＩ１′，Ｉ２′，Ｉ３′で表すと
３の時間変化率をＩ１′，Ｉ２′，Ｉ３′で表すと
【００１５】
【数２】 Ｉ１′＝(ｋ×Ｌ１＋ａ×Ｌ１） ＝(Ｉ２′＋０.５×Ｉ３′)×(１−ｋ)×Ｌ１＋Ｉ２′×ａ×Ｌ１ …（数２）
【００１６】
【数３】 Ｉ２′×ａ×Ｌ１＝０.５×Ｉ３′（Ｌ１＋２×ａ×Ｌ１） …（数３） 数３より
【００１７】
【数４】
【００１８】数３，数４より
【００１９】
【数５】
【００２０】いま、Ｉ１′＝Ｉ２′になるようなａに対
するｋをｋ０とすると
するｋをｋ０とすると
【００２１】
【数６】
【００２２】となる。ａに対するＩ３は、数４より求め
られる。
られる。
【００２３】以上の検討よりｋ０を適当な値をとること
により分担電流を均等化する事ができる。
により分担電流を均等化する事ができる。
【００２４】この実施例ではｋ０＝０.６ となり図２の
並列接続導体１７，１９のように構成した。
並列接続導体１７，１９のように構成した。
【００２５】図５と図６は従来の並列接続方法と本発明
の並列接続方法の電流分担におけるシミュレーション結
果である。これからもわかるように本実施例で電力変換
用スイッチング半導体素子３〜７の分担電流が均一にな
る効果があることがわかる。またインバータ回路のスイ
ッチング動作のターンオン時に於けるｄｉ／ｄｔが均一
になるので、各電力変換用スイッチング半導体素子の電
流アンバランスが解消できる。これにより、電力変換用
スイッチング半導体素子の電流の格差をなくし、多数に
わたる並列接続が可能となる。
の並列接続方法の電流分担におけるシミュレーション結
果である。これからもわかるように本実施例で電力変換
用スイッチング半導体素子３〜７の分担電流が均一にな
る効果があることがわかる。またインバータ回路のスイ
ッチング動作のターンオン時に於けるｄｉ／ｄｔが均一
になるので、各電力変換用スイッチング半導体素子の電
流アンバランスが解消できる。これにより、電力変換用
スイッチング半導体素子の電流の格差をなくし、多数に
わたる並列接続が可能となる。
【００２６】（実施例２）以下、本発明の別の実施例を
図８により説明する。
図８により説明する。
【００２７】図８は、本発明を拡張展開した接続図の一
例であり、直流電源１，電解コンデンサ２，電力変換用
スイッチング半導体素子の並列接続群であるインバータ
モジュール１３をさらに並列にした接続群１６により構
成される。
例であり、直流電源１，電解コンデンサ２，電力変換用
スイッチング半導体素子の並列接続群であるインバータ
モジュール１３をさらに並列にした接続群１６により構
成される。
【００２８】上記のインバータモジュール１３を１つの
素子として考え、上記実施例１のように接続する。これ
により、電力変換用スイッチング半導体素子毎の、電流
の格差がなく多数にわたる電力変換用スイッチング半導
体素子の並列接続が可能となり、容量アップが容易にな
る。
素子として考え、上記実施例１のように接続する。これ
により、電力変換用スイッチング半導体素子毎の、電流
の格差がなく多数にわたる電力変換用スイッチング半導
体素子の並列接続が可能となり、容量アップが容易にな
る。
【００２９】（実施例３）以下、本発明の別の実施例を
図９により説明する。
図９により説明する。
【００３０】図９は、本発明を拡張展開した接続図の他
の一例であり、直流電源１，電解コンデンサ２，電力変
換用スイッチング半導体素子３〜１２，並列接続導体２
０〜２９より構成される。
の一例であり、直流電源１，電解コンデンサ２，電力変
換用スイッチング半導体素子３〜１２，並列接続導体２
０〜２９より構成される。
【００３１】図３においては、直流電源１と、電力変換
用スイッチング半導体素子３〜１２を、電解コンデンサ
２を通して、並列接続導体２０〜２９により並列接続し
ている。ここで、並列接続導体２０〜２９を同一の長さ
で各個別の電力変換用スイッチング半導体素子に接続す
る。それにより、直流電源１と電力変換用スイッチング
半導体素子３〜１２が、個別に同一配線長で接続される
ため、直流電源１と電力変換用スイッチング半導体素子
３〜１２の電流経路のインピーダンスが、均等になり、
電流不平衡を抑制できる効果がある。
用スイッチング半導体素子３〜１２を、電解コンデンサ
２を通して、並列接続導体２０〜２９により並列接続し
ている。ここで、並列接続導体２０〜２９を同一の長さ
で各個別の電力変換用スイッチング半導体素子に接続す
る。それにより、直流電源１と電力変換用スイッチング
半導体素子３〜１２が、個別に同一配線長で接続される
ため、直流電源１と電力変換用スイッチング半導体素子
３〜１２の電流経路のインピーダンスが、均等になり、
電流不平衡を抑制できる効果がある。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、電力変換用スイッチン
グ半導体素子の電流が均等化され各素子の電流アンバン
ランスが解消できる。これによって電力変換用スイッチ
ング半導体素子の電流負担の格差をなくし、多数にわた
る並列接続が可能となり電力変換用スイッチング半導体
素子を使用した電力変換装置の容量アップが容易に構成
できる。
グ半導体素子の電流が均等化され各素子の電流アンバン
ランスが解消できる。これによって電力変換用スイッチ
ング半導体素子の電流負担の格差をなくし、多数にわた
る並列接続が可能となり電力変換用スイッチング半導体
素子を使用した電力変換装置の容量アップが容易に構成
できる。
【図１】本発明の電力変換用スイッチング半導体素子の
５並列接続時の接続図である。
５並列接続時の接続図である。
【図２】本発明の電力変換用スイッチング半導体素子の
５並列接続時の構成図である。
５並列接続時の構成図である。
【図３】本発明の電力変換用スイッチング半導体素子の
５並列接続時の等価回路図である。
５並列接続時の等価回路図である。
【図４】本発明の電力変換用スイッチング半導体素子の
５並列接続時の簡略等価回路図である。
５並列接続時の簡略等価回路図である。
【図５】従来の電力変換装置に於ける電力変換用スイッ
チング半導体素子の５並列接続時のシミュレーション結
果を示す図である。
チング半導体素子の５並列接続時のシミュレーション結
果を示す図である。
【図６】本発明の電力変換装置における電力変換用スイ
ッチング半導体素子の５並列接続時のシミュレーション
結果を示す図である。
ッチング半導体素子の５並列接続時のシミュレーション
結果を示す図である。
【図７】電力変換装置の全体シーケンスの一例を示す図
である。
である。
【図８】本発明の拡張展開した接続図である。
【図９】本発明の拡張展開した他の接続図である。
１…直流電源、２…電解コンデンサ、３〜１２…電力変
換用スイッチング半導体素子、１３…インバータモジュ
ール、１４…交流フィルタ、１５…負荷、１６…電力変
換用スイッチング半導体素子の並列接続群であるインバ
ータモジュール１３をさらに並列にした接続群、１７〜
２９…並列接続導体。
換用スイッチング半導体素子、１３…インバータモジュ
ール、１４…交流フィルタ、１５…負荷、１６…電力変
換用スイッチング半導体素子の並列接続群であるインバ
ータモジュール１３をさらに並列にした接続群、１７〜
２９…並列接続導体。
Claims (3)
- 【請求項１】電力変換用スイッチング半導体素子を、任
意の導体により多数並列接続して構成した半導体素子群
に、任意の直流電源を接続し、ＰＷＭ制御により交流電
力または直流電力を出力する電力変換装置において、前
記直流電源と前記半導体素子群とを接続する任意の導体
の配線長を最小とし、各電力変換用スイッチング半導体
素子毎の配線インピーダンス、及び素子内部のインピー
ダンスを考慮し、各電力変換用スイッチング半導体素子
の電流経路のインピーダンスが均等となるように任意の
導体を２点分岐接続したことを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項２】請求項１の電力変換装置において、前記半
導体素子群をさらに任意の導体により多数並列接続して
構成した並列半導体素子群においても、前記直流電源と
前記並列半導体素子群とを接続する任意の導体の配線長
を最小とし、各半導体素子群の配線インピーダンス及び
半導体素子群内部のインピーダンスを考慮し、各半導体
素子群の電流経路のインピーダンスが均等となるように
任意の導体を２点分岐接続したことを特徴とする電力変
換装置。 - 【請求項３】請求項１の電力変換装置において、多数並
列接続する各電力変換用スイッチング半導体素子を任意
の導体で接続し、かつ、前記直流電源と各電力変換用ス
イッチング半導体素子の電流経路のインピーダンスが、
均等になるように同一配線長で最短の導体で個別に接続
したことを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143286A JPH077958A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143286A JPH077958A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077958A true JPH077958A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15335202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143286A Pending JPH077958A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077958A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003088142A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Toshiba Corp | 周波数変換装置 |
| JP2005176576A (ja) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
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| JP2009284604A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Toyota Industries Corp | 電力変換装置 |
| JP2010514397A (ja) * | 2006-12-21 | 2010-04-30 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 短絡電流制限部を有するコンバータ |
| WO2015111215A1 (ja) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | 株式会社日立製作所 | スイッチング素子駆動装置 |
| US10014793B2 (en) | 2014-03-10 | 2018-07-03 | Hitachi, Ltd. | Power conversion unit, power converter, and power conversion method |
| CN111357106A (zh) * | 2017-11-21 | 2020-06-30 | 三菱电机株式会社 | 半导体模块、电力转换装置及移动体 |
| CN112953260A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-11 | 阳光电源股份有限公司 | 一种逆变模组结构和逆变器 |
| WO2023140077A1 (ja) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 日立Astemo株式会社 | 半導体装置および半導体装置を備えたインバータ |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5143286A patent/JPH077958A/ja active Pending
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