JPH11235053A

JPH11235053A - 電力変換装置用スタック

Info

Publication number: JPH11235053A
Application number: JP10043019A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshii; 誠吉井; Yasuhiro Nakano; 靖弘中野; Yasunori Kobayashi; 保則小林
Original assignee: Takaoka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】各コンデンサ群の回路へのインダクタンスを
等しくさせ、リップル電流を均等化する電力変換装置用
スタックを提供すること【解決手段】絶縁板１０の両面にＰ層側，Ｎ層側導体
板１５，１６を接合して形成される接合基板２７の一端
に、正側直流端子１１，交流端子１３，負側直流端子１
２を位置させる。正側，負側直流端子に接続される正
側，負側電源ライン間に、複数のコンデンサ群２１ａ…
２４ｃを並列接続させ、正側，負側ＩＧＢＴ１８，１９
を直列接続する。ＩＧＢＴは中央にまとめて配置し、コ
ンデンサ群は各ＩＧＢＴの外側に、均等に配置する。両
導体板を所定パターンにして、各端子とＩＧＢＴ及びコ
ンデンサを接続し、正側，負側直流端子の設置位置と反
対側にてＩＧＢＴとの接続を行うとともに、前記正側・
負側電源ラインを構成するパターン部分では、両導体板
で重合するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置用ス
タックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来のハーフブリッジ回路の一
例を示している。同図に示すように、正側直流端子１と
負側直流端子２の間に直流コンデンサ３と、スイッチン
グ素子を配置する。そして図示の例では、直流コンデン
サ３は、実際には３個直列にしたコンデンサ群３ａ〜３
ｄを４組並列接続することにより、所望の容量を得るよ
うにしている。また、スイッチング素子は、両直流端子
１，２間に正側スイッチング素子４と負側スイッチング
素子５を直列に配置したものを２組並列的に接続してい
る。そして、直列接続した２つのスイッチング素子４，
５の接続点が交流端子６となる。

【０００３】さらに、各スイッチング素子５には、スナ
バー回路７が連結され、スイッチング時のサージ電圧の
解消等を行っている。さらに、正側直流端子１，負側直
流端子２に接続された電源ラインＬには、直流ヒューズ
９が配置され、また、その電源ラインＬから各直流コン
デンサ３に向けて分岐された部分には直流コンデンサ直
列ヒューズ８が設けられている。そして、各スイッチン
グ素子４，５がオンするタイミングを適宜に調整・設定
するようになっている。なお、具体的な動作原理は、周
知であるので、詳細な説明を省略する。

【０００４】そして、係る回路図を実現するための装置
を製造するには、各構成部品を用意し、それをリード線
やリードプレートなどにより連結している。そして、各
構成部品（素子）の配置レイアウトも、まさに図１に示
すとおりであり、正側・負側直流端子１，２と交流端子
６は、反対側に設置するとともに、正側・負側直流端子
１，２側に電解コンデンサからなる直流コンデンサを直
・並列配置し、交流端子６側にスイッチング素子４，５
を配置するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構造では、以下に示す問題があった。すなわ
ち、図１を簡略化して記載した図２に示すように、回路
上の各位置にインダクタンスが発生している。発生場所
に分けて説明すると、コンデンサ群３ａとスイッチング
素子４，５で囲まれる領域に発生するＬ１と、隣接する
コンデンサ群（３ａと３ｂ．３ｂと３ｃ，３ｃと３ｄ）
の間の領域に発生するＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３がある。
そして、各Ｌ分は、実際に回路を組んだ際の面積（配線
により囲まれた部分の面積）に対応しているため、比較
的大きな値となる。

【０００６】そして、スイッチング周波数の高周波数化
や流す電流の大電流化などを考慮すると、上記Ｌ分（Ｌ
１＋Ｌ２１＋Ｌ２２＋Ｌ２３）が無視できず、スイッチ
ング時のサージ電圧の発生を招く。そこで、従来の部品
配置構成のまま単に各素子・部品を近づければ面積が縮
小してＬ分は小さくなるものの、実際には、部品間での
絶縁耐圧などを考慮すると、あまり近づけることができ
ず、従来の配置構造での小型化すなわちインダクタンス
を減少させることは困難であった。

【０００７】さらに、各コンデンサ群３ａ〜３ｄのそれ
ぞれからスイッチング素子４，５側を見た場合のインダ
クタンスは、コンデンサ群３ａは、Ｌ１のみである。そ
して、コンデンサ群３ｂはＬ１＋Ｌ２１、コンデンサ群
３ｃはＬ１＋Ｌ２１＋Ｌ２２、コンデンサ群３ｄはＬ１
＋Ｌ２１＋Ｌ２２＋Ｌ２３となり、各コンデンサ群３ａ
〜３ｄから見たインダクタンスは不均等となる。その結
果、スイッチング素子４，５に近くインダクタンスの小
さいコンデンサ群ほどリップル電流が大きくなり、早く
放電・劣化する（この例では、コンデンサ群３ａが最も
リップル電流が大きい）。すると、各コンデンサ群にお
ける放電状態・劣化状態が異なるおそれがあり、そのよ
うに異なると、放電状態の大きいコンデンサ群に対して
他のコンデンサ群から供給されることになり、回路全体
の性能が低下する。

【０００８】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、インダクタンスを低減させ、スイッチング時のサー
ジ電圧の発生を可及的に抑制し、各コンデンサ（コンデ
ンサ群）の回路へのインダクタンスを等しくさせ、リッ
プル電流を均等化することにより、高周波数・大電流で
あっても回路の安定駆動を確保することのできる電力変
換装置用スタックを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る電力変換装置用スタックでは、要件
（１）〜（５）を備えるように構成した（請求項１）。（１）絶縁板の両面にそれぞれ第１，第２導体板を取り
付けて接合基板を形成する。（２）正側直流端子と負側直流端子の間に端子（実施の
形態の「交流端子」に相当）が位置するように、それら
各端子を前記接合基板に取り付ける。（３）前記正側直流端子に接続される正側電源ライン
と、前記負側直流端子に接続される負側電源ラインの間
に、複数のコンデンサ部を並列接続するとともに、正側
スイッチング素子，負側スイッチング素子を直列接続
し、それら両スイッチング素子の接続部分を前記端子に
接続する。それら両スイッチング素子及び前記コンデン
サ部を構成するコンデンサは、前記接合基板の所定位置
に取り付けられ、前記第１導体板と、前記第２導体板に
より、前記正側電源ライン・負側電源ラインを構成し、
前記接合基板に取り付けられる前記スイッチング素子及
び前記コンデンサの結線を行う。（４）前記スイッチング素子は中央にまとめて配置し、
前記コンデンサ部は前記各スイッチング素子の外側に、
均等に配置する。（５）前記所定のパターン形状は、正側及び負側直流端
子の設置位置と反対側で前記スイッチング素子との接続
を行うようにするとともに、前記正側・負側電源ライン
を構成するパターン部分では、第１，第２導体板で重合
するようにする。

【００１０】また、前記正側電源ライン，負側電源ライ
ンと、前記正側，負側スイッチング素子と端子を接続す
るラインを構成する前記第１，第２導体板のパターン部
分の少なくとも一部を重合させるように構成すると、な
およい（請求項２）。

【００１１】このようにすると、実施の形態でも詳細に
説明したように、両導体板のパターン部分が重なってい
るため、正側電源ラインと負側電源ラインで囲まれる領
域は絶縁板の厚さとなるので、その部分で発生するイン
ダクタンスは小さくなる。また、コンデンサ部を各スイ
ッチング素子の外側に均等に配置したため、そのコンデ
ンサ部で発生するインダクタンスはほぼ等しくなり、上
記電源ラインで発生するインダクタンスよりは十分大き
い。従って、各コンデンサ部から見たインダクタンス
は、電源ラインで発生するインダクタンスを無視できる
ので、結局各コンデンサ部から見たインダクタンスはほ
ぼ等しくなる。よって、リップル電流を均等化すること
により、高周波数・大電流であっても回路の安定駆動が
図れる。

【００１２】また、回路全体のインダクタンスは、上記
のように電源ライン部分さらにはスイッチング素子部分
でも小さくなるので、同一の等価回路を持つ従来のもの
に比べて非常に小さくできる。よって、スイッチング時
に発生するサージ電圧を抑制できる。

【００１３】また、上記回路構成を前提とし、正負の電
源ライン間に挿入される前記複数のコンデンサ部のう
ち、隣接するコンデンサ部は、相手側に近いほうが互い
に同極になるようにするとよい（請求項３）。このよう
にすると、コンデンサ部同士の物理的距離を短くして
も、十分な絶縁耐圧を確保できるので、小型化が図れ
る。

【００１４】前記接合基板の上にシールド板を配置する
とともに、そのシールド板に、前記スイッチング素子の
オン／オフを制御するドライブ回路を実装してもよい
（請求項４）。ドライブ回路とスイッチング素子が同一
装置に組み込まれるので、取り扱いが容易となるばかり
でなく、両者の距離が近づくことにより、小型化で高性
能な装置を構成できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の好適な一実施の
形態の概略構成図を示しており、図４，図５，図６は、
それぞれ本発明の構成要素の１つであるＰ層側導体板，
絶縁板，Ｎ層側導体板の平面図をそれぞれ示している。
また、図７は、図３におけるＸ−Ｙ線矢視断面図であ
る。さらに、図８は、具体的な装置構成を示しており、
図８は各導体板１５，１６及び絶縁板１０を取り外した
状態の平面図であり、主としてスイッチング素子である
ＩＧＢＴと逆方向ダイオードを同一パッケージに封止し
たＩＧＢＴモジュール（以下単に「ＩＧＢＴ」と称す
る）と、直流コンデンサ（電解コンデンサ）の配置レイ
アウトを示している。図９は、装置全体の平面図を示し
ており、図１０はその側面図を示している。

【００１６】図３に示すように、絶縁板１０の一側縁近
傍に、正側直流端子１１，負側直流端子１２及び交流端
子１３をほぼ同一直線上に配置している。なお、本発明
では、必ずしも同一直線上に配置する必要はないが、同
じ側に設ける必要はある。

【００１７】また、この絶縁板１０の上下面には、それ
ぞれＰ層側導体板１５とＮ層側導体板１６とを接合し、
接合基板（大電流基板）２７を形成している。これらＰ
層側導体板１５およびＮ層側導体板１６は、ともに所定
のパターン形状からなる所定厚さの銅板から構成してい
る。そして、Ｐ層側導体板１５は、主として正側の直流
ラインを構成し、Ｎ層側導体板１６は主として負側の直
流ラインを構成している。

【００１８】また、図３において絶縁板１０の上面にＰ
層側導体板１５を配置し、絶縁板１０の下面にＮ層側導
体板１６を配置している。従って、図３中Ｐ層側導体板
１５による配線パターンは実線で示し、Ｎ層側導体板１
６による配線パターンは破線で示している。そして、各
導体板１５，１６の具体的なパターン形状は、図４と図
６に示すようになっており、その導体板１５，１６の間
に図５に示すような外形状及び孔部を有する絶縁板１０
を介在させる。なお、各図はいずれも平面図である。

【００１９】図４に示すように、Ｐ層側導体板１５は、
正側の電源ラインを構成する平面略Ｅ字状の主パターン
１５ａと、コンデンサやヒューズの端子相互を連結する
ための各帯状パターン（１５ｃ，１５ｄ等）と、負側直
流電極１２に接続される島状電極１５ｄを備えている。

【００２０】また、同様に、Ｎ層側導体板１６は、負側
の電源ラインを構成する平面略Ｅ字状の主パターン１６
ｃと、コンデンサやヒューズの端子相互を連結するため
の各帯状パターン（１６ｂ等）と、正側直流電極１１に
接続される島状電極１６ａ並びに、交流電極１２に接続
される引出配線パターン１６ｄを備えている。そして、
この引出配線パターン１６ｄは、主パターン１６ｃの中
央の脚部分３７のほぼ延長線上に形成されている。

【００２１】そして、図４と図６を比較するとわかるよ
うに、主パターン１５ａ，１６ｃ同士のそれぞれ対応す
る脚部分（３０と３１，３４と３５及び３６と３７）
や、各脚部分の連結部分３２，３３は、その大部分にお
いて上下方向に重なる（絶縁板１０を介して対向する）
ように形成している。一例を示すと、図７のような関係
となる（連結部分３２，３３を示している）。さらに、
引出配線パターン１６ｄと主パターン１５の中央の脚部
分３６とも、一部重合するようにしている。

【００２２】このように、正側の電源ラインと負側の電
源ラインとをそれぞれ導体板を用いて構成するととも
に、できるだけライン（パターン）部分が重なるように
構成している。係る点が本発明の特徴の１つである。

【００２３】次に回路構成を説明する。正側直流端子１
１には、直流ヒューズ１７を介して２つの正側スイッチ
ング素子（ＩＧＢＴ）１８のコレクタに接続されてい
る。この正側ＩＧＢＴ１８のエミッタが交流端子１３に
接続されるとともに、負側スイッチング素子（ＩＧＢ
Ｔ）１９のコレクタに接続されている。そして、負側Ｉ
ＧＢＴ１９のエミッタが直流ヒューズ２５を介して負側
直流端子１２に接続される。つまり、正側直流端子１２
と負側直流端子１２の間に、直列に正側ＩＧＢＴ１８と
負側ＩＧＢＴ１９を挿入したものを２組並列接続する回
路構成となっている。係る回路構成自体は、従来からあ
るものと基本的に同様である。

【００２４】また、正側直流端子１１と負側直流端子１
２との間に介在させる直流コンデンサも、従来と同様
に、３つの直流コンデンサ（２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜
２２ｃ，２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ）を直列接続
して構成されるコンデンサ群を４組並列接続させてい
る。さらに、コンデンサ群と直列に直流コンデンサ直列
ヒューズ（以下、単に「直列ヒューズ」と称する）２０
ａ〜２０ｄを接続している。係る構成も基本的に従来と
同様（直列ヒューズを設ける位置は異なる）である。

【００２５】従って、図３等に示す回路もその等価回路
で示すと、直列ヒューズ２０ｃ．２０ｄが負側電源ライ
ンに接続されることを除いて図１に示す従来のものとほ
ぼ同様となる。従って、具体的な説明を省略するが、本
装置の動作原理は従来と同様である。但し、後述するよ
うに、各部品の配置レイアウトを変更したことにより、
各コンデンサ群にとっての回路に対するインダクタンス
が均等になるとともに、装置全体のインダクタンスも小
さくできるようにする。

【００２６】具体的には、まず、正側ＩＧＢＴ１８，１
８と負側ＩＧＢＴ１９，１９を、仮想四角形の各頂点に
それぞれ配置する。そして、４つのコンデンサ群をそれ
ぞれ各ＩＧＢＴ１８，１９の外側に近接して配置してい
る。つまり、正側直流端子１１側に設けた正側ＩＧＢＴ
１８と負側ＩＧＢＴ１９には、それぞれ第１コンデンサ
群２１ａ〜２１ｃと第２コンデンサ群２２ａ〜２２ｃを
配置し、負側直流端子１２側に設けた正側ＩＧＢＴ１８
と負側ＩＧＢＴ１９には、それぞれ第４コンデンサ群２
４ａ〜２４ｃと第３コンデンサ群２３ａ〜２３ｃを配置
する。

【００２７】そして、スイッチング素子であるＩＧＢＴ
とコンデンサ群の具体的な配置レイアウトは、図８から
わかるように、接合基板２７の下側に配置している。ま
た、各コンデンサ群に接続される直列ヒューズ２０ａ〜
２０ｄは、コンデンサ群の外側で、しかも、接合基板２
７の上側に配置している。さらに、ＩＧＢＴ１８，１９
の下側には、ヒートシンク４０を取り付け、放熱対策を
とっている。

【００２８】次に、各コンデンサ群やスイッチング素子
等の構成部品（素子）相互並びに各端子１１，１２，１
３との接続構造を説明する。正側直流端子１１は、Ｎ層
側導体板１６の島状電極１６ａに接続されており、その
島状電極１６ａのターミナルａと、Ｐ層側導体板１５の
主プレート１５ａのターミナルｂとを導通するように直
流ヒューズ１７を接合基板２７の上面に配置する。つま
り、正側直流端子１１に接続される正側電源ラインは、
一旦接合基板２７の下面側のＮ層側導体板１６を介して
接合基板２７の上面側である本来の正側ラインを構成す
るＰ層側導体板１５に流れ込むようにしている。係る構
成は、負側電源ラインでも行っている。このように、Ｎ
層側導体板１６とＰ層側導体板１５が絶縁板１０を介し
て対向するように形成することにより、Ｎ層側導体板１
６をＰ層側導体板１５で支持して、正側直流端子１１の
機械的強度が高くなるという効果が期待される。

【００２９】また、直流ヒューズ１７を介して正側直流
電極１５と導通された主プレート１５ａに設けられたタ
ーミナルｃに、第１コンデンサ群用の直列ヒューズ２０
ａの一端が接続され、その直列ヒューズ２０ａの他端
は、Ｎ層側導体板１６の帯状パターン１６ｂに設けられ
たターミナルｄに接続されている。さらに、その帯状パ
ターン１６ｂに設けられたターミナルｅと、Ｐ層側導体
板１５の第１帯状プレート１５ｂのターミナルｆの間に
直流コンデンサ２１ａが接続され、その第１帯状プレー
ト１５ｂのターミナルｇと第２帯状プレート１５ｃのタ
ーミナルｈとの間に直流コンデンサ２１ｂが接続され、
さらに、その第２帯状プレート１５ｃのターミナルｉと
Ｎ層側導体板１６の主プレート１６ｃの一端に設けられ
たターミナルｊとの間に直流コンデンサ２１ｃが接続さ
れている。

【００３０】そして、Ｎ層側導体板１６の主プレート１
６ｃは、４つのＩＧＢＴ１８，１９の周囲を迂回する
（脚部分３１，３５及び連結部分３３）とともに、２組
のＩＧＢＴ１８，１９の間に挿入する（中央の脚部分３
７）ように平面略Ｅ字状のパターンに形成されており、
他端にて負側直流電極１６に接続される。具体的には、
負側直流電極１６が、Ｐ層側導体板１５の島状電極１５
ｄに接続されているため、その島状電極１５ｄに設けた
ターミナルｒと、上記Ｎ層側導体板１６の主プレート１
６ｃの脚部分３５側の端部に設けたターミナルｓとの間
を直列ヒューズ２５で電気的に接続することにより導通
されている。これにより、３つの直流コンデンサ２１ａ
〜２１ｃは、直列接続されるとともに、正側直流端子１
１と負側直流端子１２との間に介在し、しかも、正側直
流端子１１（正側電源ライン）側に直列ヒューズ２０ａ
が挿入されるようになる。

【００３１】また、具体的な接続構造の説明は省略する
が、他の３つのコンデンサ群も、上記した第１コンデン
サ群２１ａ〜２１ｃと同様に、Ｐ層，Ｎ層側導体板１
５，１６の各プレート部分を適宜に使用して所望の回路
構成を得るようにしている。そして、Ｐ層側導体板１５
の主プレート１５ａも、Ｎ層側導体板１６の主プレート
１６ｃと同様に、４つのＩＧＢＴ１８，１９の周囲を迂
回するように平面略Ｅ字状のパターンに形成されてい
る。換言すると、３本の脚部分３０，３６，３４の間に
形成される空間部分にＩＧＢＴ１８，１９を配置する。

【００３２】そして、各正側ＩＧＢＴ１８のコレクタ
は、Ｐ層側導体板１５の主プレート１５ａの中央の脚部
分３６の先端側に設けたターミナルｋ，ｌに接続され、
正側ＩＧＢＴ１８のエミッタは、引出配線パターン１６
ｄに設けたターミナルｏ，ｐに接続される。そして、引
出配線パターン１６ｄの先端１６ｄ′にて交流端子１２
が接続される。また、各負側ＩＧＢＴ１９のコレクタ
は、引出配線パターン１６ｄに設けたターミナルｖ，ｗ
に接続されることにより、正側ＩＧＢＴとの接続がとら
れ、さらに、負側ＩＧＢＴ１９のエミッタはＮ層側導体
板１６の主プレート１６ｃの中央の脚部分３７の先端側
に設けたターミナルｘ，ｙに接続され、負側直流端子１
１に導通される。

【００３３】さらに本形態では、隣接するコンデンサ
群、つまり、第１コンデンサ群２１ａ〜２１ｃと、第２
コンデンサ群２２ａ〜２２ｃとを配置する際に、近接す
る側を同極性にしている。つまり、隣接する２つの直流
コンデンサ２１ａ，２２ａは、ともに正極側を相手側に
位置させている。同様に、第３コンデンサ群の直流コン
デンサ２３ｃと第４コンデンサ群の直流コンデンサ２４
ｃは、ともに負極側を相手側に位置させている。このよ
うに同極側を対向させることにより、たとえ物理的距離
を近づけても、十分な絶縁耐圧をとることができ、小型
化が図れる。

【００３４】上記した構成によれば、回路装置全体での
インダクタンスは、図３中ハッチングで区切られた領域
の面積に対応するものとなる。つまり、各コンデンサ群
側からＩＧＢＴに至る回路のうち共通の部分で発生する
インダクタンスＬ１と、コンデンサ群とそれに接続され
る直列ヒューズで囲まれる領域で発生するインダクタン
スＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２４，Ｌ２５と、第１コンデンサ
群２１ａ〜２１ｃから上記Ｌ１が発生する共通の部分に
至るライン、つまり、主パターン１５ａの脚部分３０と
主パターン１６ｃの脚部分３１で囲まれる領域で発生す
るインダクタンスＬ２３と、第４コンデンサ群２４ａ〜
２４ｃから上記Ｌ１が発生する共通の部分に至るライ
ン、つまり、主パターン１５ａの脚部分３４と主パター
ン１６ｃの脚部分３５で囲まれる領域で発生するインダ
クタンスＬ２６とが存在する。

【００３５】そして、各コンデンサ群からＬ１が発生す
るＩＧＢＴ及びその周囲の共通部分までのインダクタン
スは、第１コンデンサ群２１ａ〜２１ｃは「Ｌ２１＋Ｌ
２３」となり、第２コンデンサ群２２ａ〜２２ｃはＬ２
２となり、第３コンデンサ群２３ａ〜２３ｃはＬ２４と
なり、第４コンデンサ群２４ａ〜２４は「Ｌ２５＋Ｌ２
６」となる。

【００３６】ここで、各コンデンサ群とそれに接続する
ヒューズの相対位置関係は、すべて等しくしているの
で、そのコンデンサ群の部分で発生する各インダクタン
スＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２４，Ｌ２５は、すべて等しくな
る。また、配置レイアウトを対称形にすることにより、
Ｌ２３とＬ２６もほぼ等しくなる。さらに、Ｌ２３，Ｌ
２６及びＬ１は、実際の回路においては、絶縁板１０を
介して対向配置しているため、非常に小さい。従って、Ｌ２１＋Ｌ２３＝Ｌ２５＋Ｌ２６Ｌ２２＝Ｌ２４Ｌ２１＋Ｌ２３〓Ｌ２２が成り立つ。

【００３７】よって、各コンデンサ群が負担するインダ
クタンスはすべて等しくなる。さらに、Ｌ２３，Ｌ２６
及びＬ１が非常に小さいことから、従来の装置に比べて
装置全体のインダクタンス分が可及的に小さくなる。よ
って、各コンデンサのリップル電流を可及的に抑制で
き、スイッチング時に発生するサージ電圧も可能な限り
小さくすることができる。その結果、高周波数のものに
も対応できる。

【００３８】さらに本形態では、各ＩＧＢＴ１８，１９
に接続するスナバー回路（図示省略）は、接合基板２７
の上面に設置している。つまり、接合基板２７を挟んで
上下にＩＧＢＴとスナバー回路を配置し、その基板を介
して接続している（Ｐ層側導体板１５の主パターン１５
に設けたターミナルｑなどを介して導通する）。

【００３９】さらにまた、接合基板２７の上方には図８
に示すように、支柱３５を介して取付プレート３６を支
持し、その取付プレート３６の上にＩＧＢＴドライブ回
路３８を設置している。この時、取付プレート３６の下
面のほぼ全面に導体板を配置するとともに、それをアー
スに落とすことにより、ＩＧＢＴドライブ回路３８に対
するシールド効果が発揮される。

【００４０】また、このように立体配置することによ
り、ＩＧＢＴドライブ回路３８とＩＧＢＴ１８，１９と
を結ぶ線を短くすることができ、係る点でも良好な特性
・効果が得られる。

【００４１】なお、上記した実施の形態では、スイッチ
ング素子としてＩＧＢＴを用いた例を説明したが、本発
明はこれに限ることはなく、各種のスイッチング素子を
用いることができる。

【００４２】そして、上記構成の電力変換装置用スタッ
クは、例えばＮＡＳ電池用の大容量の交直変換装置を実
用化するために適した装置となる。もちろん、それ以外
の通常の用途にも適用できるのは言うまでもない。

【００４３】上記した実施の形態では、符号１３を交流
端子とするハーフブリッジ回路として、スタック回路を
説明した。このハーフブリッジ回路のスタックを複数台
組み合わせることで、直流から交流を発生する逆変換
と、交流から直流を発生する順変換の双方の動作が可能
な、交直変換装置を構成できる。

【００４４】さらに符号１３の端子を、正側直流端子１
１と負側直流端子１２の間の直流電位とし、正側直流端
子１１と負側直流端子１２の一方と端子１３の間を低圧
側直流回路とし、正側直流端子１１と負側直流端子１２
の間を高圧側直流回路とすると、低圧側直流回路と高圧
側直流回路の間で、双方向に電力を流すことができ、昇
降圧チョッパ回路を構成できる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る電力変換装置
用スタックでは、２枚の導体板を絶縁板を介して対向配
置することにより、回路全体のインダクタンスを低減さ
せ、スイッチング時のサージ電圧の発生を可及的に抑制
することができる。また、各コンデンサ部（コンデンサ
群）を均等に配置することにより、各コンデンサ部で発
生するインダクタンスを等しくすることができ、しか
も、上記のように対向配置させたことにより電源ライン
で発生するインダクタンスは無視できるので、各コンデ
ンサ部から見た回路へのインダクタンスをほぼ等しくす
ることができる。これにより、リップル電流を均等化す
ることができ、高周波数・大電流であっても回路の安定
駆動を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す図である。

【図２】従来の問題点を説明する図である。

【図３】本発明に係る電力変換装置用スタックの好適な
一実施の形態を示す回路図である。

【図４】Ｐ層側導体板を示す平面図である。

【図５】絶縁板を示す平面図である。

【図６】Ｎ層側導体板を示す平面図である。

【図７】Ｘ−Ｙ線矢視断面図である。

【図８】具体的な構造を示す正面図である。

【符号の説明】

１０絶縁板１１正側直流端子１２負側直流端子１３交流端子１５Ｐ層側導体板１６Ｎ層側導体板１８正側スイッチング素子１９負側スイッチング素子２１ａ〜２１ｃ第１コンデンサ群２２ａ〜２２ｃ第２コンデンサ群２３ａ〜２３ｃ第３コンデンサ群２４ａ〜２４ｃ第４コンデンサ群２７接合基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の要件（１）〜（５）を備えたこと
を特徴とする電力変換装置用スタック。（１）絶縁板の両面にそれぞれ第１，第２導体板を取り
付けて接合基板を形成する。（２）正側直流端子と負側直流端子の間に端子が位置す
るように、それら各端子を前記接合基板に取り付ける。（３）前記正側直流端子に接続される正側電源ライン
と、前記負側直流端子に接続される負側電源ラインの間
に、複数のコンデンサ部を並列接続するとともに、正側
スイッチング素子，負側スイッチング素子を直列接続
し、それら両スイッチング素子の接続部分を前記端子に
接続する。それら両スイッチング素子及び前記コンデン
サ部を構成するコンデンサは、前記接合基板の所定位置
に取り付けられ、前記第１導体板と、前記第２導体板に
より、前記正側電源ライン・負側電源ラインを構成し、
前記接合基板に取り付けられる前記スイッチング素子及
び前記コンデンサの結線を行う。（４）前記スイッチング素子は中央にまとめて配置し、
前記コンデンサ部は前記各スイッチング素子の外側に、
均等に配置する。（５）前記所定のパターン形状は、正側及び負側直流端
子の設置位置と反対側で前記スイッチング素子との接続
を行うようにするとともに、前記正側・負側電源ライン
を構成するパターン部分では、第１，第２導体板で重合
するようにする。
【請求項２】前記正側電源ライン，負側電源ライン
と、前記正側，負側スイッチング素子を接続するライン
を構成する前記第１，第２導体板のパターン部分の少な
くとも一部を重合させるようにしたことを特徴とする請
求項１に記載の電力変換装置用スタック。
【請求項３】正負の電源ライン間に挿入される前記複
数のコンデンサ部のうち、隣接するコンデンサ部は、相
手側に近いほうが互いに同極になるようにしたことを特
徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置用スタ
ック。
【請求項４】前記接合基板の上にシールド板を配置す
るとともに、そのシールド板に、前記スイッチング素子
のオン／オフを制御するドライブ回路を実装したことを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変
換装置用スタック。