專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用半導體自滅弧元件的電力變換裝置，尤其涉及備有阻尼器的改進的電力變換裝置。
在采用晶體管、IGBT等自滅弧元件的電力變換裝置中，為了抑制自滅弧元件斷電時電路電感引起的過沖電壓，在自滅弧元件兩端間接有阻尼電路，目的在于將電感中積蓄的能量旁路掉。
作為電流容量大開關(guān)頻率比較高的自滅弧元件中的阻尼電路，已知有如實開平6-77259號公報中圖3所揭示的將電容器與二極管串聯(lián)通過電阻對電容器充電能量進行放電的方式。
按照特開平3-107328號公報圖4所揭示的，為了抑制上述阻尼二極管復(fù)原引起的過沖電壓，而與阻尼二極管并聯(lián)接有電容器與電阻的串聯(lián)電路。
在上述已有技術(shù)中，阻尼二極管復(fù)原引起的過沖電壓的抑制或振蕩抑制效果不理想，產(chǎn)生噪聲，尤其是會產(chǎn)生從數(shù)MHz至幾十MHz的噪聲電平，故存在的問題是不得不作成如噪聲濾波器等大的噪聲抑制裝置。
本發(fā)明的目的在于提供一種對阻尼二極管復(fù)原產(chǎn)生的過沖電壓具有良好抑制效果的改進的電力變換裝置。
本發(fā)明的一個方面是，提供一種電力變換裝置，備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的第一電容器與二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器與電阻的第二串聯(lián)連接體，其特征在于，所述第一、第二串聯(lián)連接體作成模塊形成一體。
按照上述結(jié)構(gòu)，可將第二阻尼器靠近阻尼二極管配置，從而將該阻尼器電路的電感抑制到很小，故能大大抑制阻尼二極管復(fù)原引起的過沖電壓。
本發(fā)明的另一方面是，提供一種電力變換裝置，備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的第一電容器與二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器與電阻的第二串聯(lián)連接體，其特征在于，第一串聯(lián)連接體與第二電容器作成模塊形成一體。
按照該結(jié)構(gòu)，可將第二電容器靠近阻尼二極管配置，從而將電路的電感抑制到很小，故能大大抑制阻尼二極管復(fù)原引起的過沖電壓，此外，還能防止所述第二電阻發(fā)熱對第一及第二電容器的熱影響。
本發(fā)明再一方面是，其特征在于，所述阻尼二極管與第二電容器基本位于同一平面上且緊靠所述第一電容器進行配置，所述第一串聯(lián)連接體與第二電容器作成模塊形成一體。
按照這種結(jié)構(gòu)，由于將體積較小的所述阻尼二極管和構(gòu)成該阻尼器的第二電容器緊靠體積較大的第一電容器加以配置并模塊化，故阻尼器配線極短，進一步抑制了布線電感，能將阻尼二極管復(fù)原引起的過沖電壓及振蕩抑制到極小。
本發(fā)明的又一方面是，其特征在于，將所述阻尼二極管與第二電容器配置在阻尼器引出端的導體板上，所述導體板夾于所述半導體元件與所述第一阻尼電容器間，并且所述第一串聯(lián)體與第二電容器作成模塊形成一體。
按照該結(jié)構(gòu)，能將所述第二阻尼器緊貼于與半導體元件連接的阻尼器端子的導體板進行布線，使所述第二阻尼器的布線相對于連接在所述第一電容器與所述阻尼器端子導體板間的阻尼二極管極短，故能進一步減小布線電感，能將阻尼二極管復(fù)原產(chǎn)生的過沖電壓抑制到極小。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例。


圖1為本發(fā)明一實施例電力變換裝置的電路圖；圖2為表示上述本發(fā)明一實施例電力變換裝置中1相分路結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3為表示本發(fā)明一實施例效果的半導體元件的電壓電流特性圖；圖4為本發(fā)明另一實施例電力變換裝置的電路圖；圖5為表示圖4本發(fā)明另一實施例電力變換裝置中1相分路結(jié)構(gòu)的立體圖；圖6為圖5中箭頭VI方向視圖。
圖1為本發(fā)明一實施例電力變換裝置的電路圖。其中，1和2為IGBT等自滅弧元件，串聯(lián)連接在直流端子3、4間。5表示電路的布線電感。阻尼器模塊6、7連接在自滅弧元件IGBT1及2兩端間。這些阻尼器模塊6、7備有各自的阻尼電容器8、9與阻尼二極管10、11的第一串聯(lián)連接體(簡稱為CD阻尼器)。它們的各串聯(lián)連接點12、13由引出線(端子)14、15引到模塊外，與各直流端子4、3間接有放電電阻16、17。所述各阻尼二極管10、11兩端間分別接有由第二阻尼電容器18或19與電阻20或21的第二串聯(lián)連接體構(gòu)成的CR阻尼器22或23。
以上構(gòu)成電力變換裝置中1相部分24，再用另2相部分25和26構(gòu)成3相電力變換裝置。27、28、29為該裝置的3相交流端子。
CD阻尼器8、10或9、11的工作使得各IGBT1或2截止時存儲在布線電感5中的能量從IGBT旁路吸收，從而抑制產(chǎn)生過電壓。也即，即使IGBT1或2截止，電流也會經(jīng)由二極管10或11繼續(xù)流動使對阻尼電容器8或9充電，從而抑制產(chǎn)生過電壓。該充電繼續(xù)到布線電感5的儲能與阻尼電容器8或9中充電能量相等就立即停止。一旦向電容器充電結(jié)束，電容器8或9中儲能就經(jīng)直流電源(未圖示)開始向放電電阻16或17放電。在阻尼電容器8或9從充電轉(zhuǎn)為放電階段，阻尼二極管10或11僅流過反向電流(復(fù)原電流)，突然停止。由此，在阻尼二極管10或11兩端產(chǎn)生刺狀電壓振蕩。該二極管復(fù)原引起的振蕩會產(chǎn)生電磁噪聲，引起設(shè)備誤動作，給音響設(shè)備帶來噪聲等害處。為此，需插入噪聲濾波器等外部對策。若復(fù)原電壓大，則所需濾波器尺寸也大。為了將二極管復(fù)原產(chǎn)生的振蕩抑制在內(nèi)部，所以如前所述將CR阻尼器22或23連接在阻尼二極管10或11的兩端。
在該實施例中，將這些CR阻尼器22或23裝入阻尼器模塊6或7的內(nèi)部，形成一體。其結(jié)構(gòu)說明如下。
圖2為本發(fā)明電力變換裝置中一相分路的立體圖。阻尼器模塊6的引出端子31、32用螺釘固定在安放有IGBT1的IGBT模塊30的端子上。如圖1電路所說明那樣，阻尼模塊6內(nèi)設(shè)有由阻尼(第一)電容器8和阻尼二極管10串聯(lián)連接體構(gòu)成的連接在引出端子31和32間的CD阻尼器，和并聯(lián)接于該二極管10的由第二電容器18和電阻20串聯(lián)連接體構(gòu)成的CR阻尼器22。
一引出端子31結(jié)構(gòu)上有導體條，該導體條與經(jīng)垂直向上的頸部33再直角彎折的導體板34及與從該導體板34再垂直向上的上升部35相連。該上升部35的前端連接模塊內(nèi)最大元件的阻尼(第一)電容器8的一端。另一引出端子32結(jié)構(gòu)上也有導體條，該導體條與經(jīng)垂直向上的頸部36再彎成直角的導體板37相連。該導體板37上連接載置阻尼二極管10的一端101，該二極管10的另一端102用引線39連接于導體板38，導體板38連接得與阻尼電容器8的另一端緊貼。進而，連接配置CR阻尼器22的阻尼(第二)電容器18和電阻20，與阻尼二極管10位于同一平面上。也即，阻尼二極管10的陽極端子101連接導體板37，電容器18的一端181連接該導體板37。電容器18的另一端182連接電阻20的一端，電阻20的另一端連接所述二極管10的另一端103。二極管10的另一端102和103在內(nèi)部連接。用樹脂將它們模塊化作成一體，構(gòu)成阻尼模塊6。
大致位于同一平面上的二極管10、第二電容器18及電阻20配置得緊靠阻尼(第一)電容器8，并配置得夾在阻尼(第一)電容器8與導體板37之間，進而配置得夾在阻尼(第一)電容器8與IGBT1之間。
這樣一來，將CD阻尼器和CR阻尼器作成一個模塊，放在同一包封內(nèi)，故增加了CR阻尼器配置的自由度，如圖2所示，可在極小空間內(nèi)布線，CD阻尼器的電流環(huán)可放在極小空間內(nèi)，能將布線電感抑制到很小。再有，流過CR阻尼電容器和電阻的電流與流過導體板37內(nèi)的電流，方向取反向，故布線磁通抵消，能將布線電感抑制得更小。因此，能極有效地抑制二極管復(fù)原產(chǎn)生的過沖電壓及振蕩。
結(jié)果，縮短了連接IGBT1的構(gòu)成CD阻尼器的電容器8與二極管10的布線長度，與已往CD阻尼模塊引出外部的2個引出端子14與31間連接CR阻尼器22相比，能明顯縮短連接二極管10的CR阻尼器的布線長度，能將布線電感作得極小，能充分抑制上述的二極管復(fù)原產(chǎn)生的振蕩電壓。
圖3為說明本發(fā)明一實施例效果用的IGBT電流電壓特性圖。圖3(a)為外加已往CR阻尼器22和23時的特性。如圓圈包圍部分41所示，IGBT的集電極發(fā)射極間電壓VCD有振蕩。圖3(b)為本發(fā)明一實施例將CR阻尼器22和23一起模塊化到阻尼模塊6和7內(nèi)時的特性。如圓圈包圍部分42所示，將IGBT的集電極發(fā)射極間電壓VCD的振蕩抑制到很小。
下面，參看圖4至圖6說明本發(fā)明第二實施例。
圖4為本發(fā)明另一實施例電力變換裝置與圖1對應(yīng)的電路圖，相同元件賦以相同標號并省略其說明。在該實施例中，將CD阻尼器8、10或11、13，CR阻尼器22或23中第二電容器18或19，一起裝入阻尼模塊61或71內(nèi)部。CR阻尼器22或23中的電阻20或21配置在模塊外。
圖5是本發(fā)明另一實施例電力變換裝置對應(yīng)于圖2的一相分路的立體圖，圖6為圖5中箭頭VI方向看的視圖。
在阻尼模塊61內(nèi)連接配置CR阻尼器22的阻尼(第二)電容器18，與阻尼二極管10位于同一平面上。而電阻20利用引出模塊61的引線41、42引到模塊外，配置在模塊61的側(cè)旁。
大致位于同一平面的二極管10、第二電容器18配置得緊靠阻尼器引出輸子的導體板，該導體板位于阻尼(第一)電容器8與IGBT模塊30之間，這些二極管10，第二電容器18和外加電阻20配置得介于阻尼(第一)電容器8與IGBT模塊30之間。
結(jié)果，與前述實施例一樣，能充分抑制二極管復(fù)原產(chǎn)生的振蕩電壓，此外，由于電阻20的熱能難以傳給阻尼模塊61，故還能抑制阻尼模塊61的溫度隨電阻20溫度而上升。
在以上實施例中，采用舉例的方式說明了逆變器裝置正側(cè)自滅弧元件1的阻尼器，但對于負側(cè)的自滅弧元件2的阻尼器也一樣，只是換一下極性配置。
按照本發(fā)明，由于利用CD阻尼器模塊包的模塊能固定CR阻尼器，故增加了CR模塊配置的自由度，能夠靠近CD阻尼器的二極管進行配置，從而能將CR阻尼電路的分布電感作得極小，能有效地抑制阻尼二極管復(fù)原產(chǎn)生的過沖電壓和振蕩。因此，能抑制產(chǎn)生噪聲，具有抑制外部設(shè)備誤動作或降低噪聲濾波器制造成本的效果。另外，將CR阻尼電阻設(shè)在模塊的側(cè)旁時，能抑制模塊溫度上升。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的第一電容器與二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器與電阻的第二串聯(lián)連接體，其特征在于，所述第一、第二串聯(lián)連接體作成模塊形成一體。
2.一種自滅弧元件用阻尼模塊，其特征在于，備有第一電容器和二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器和電阻的第二串聯(lián)連接體；將這些第一、第二串聯(lián)連接體做成一體并用樹脂模塊化而成的包封。
3.一種電力變換裝置，備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的第一電容器與二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器與電阻的第二串聯(lián)連接體，其特征在于，第一串聯(lián)連接體與第二電容器作成模塊形成一體。
4.一種自滅弧元件用阻尼模塊，其特征在于，備有第一電容器和二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器和電阻的第二串聯(lián)連接體；將這些第一串聯(lián)連接體與所述第二電容器做成一體并用樹脂模塊化而成的包封。
5.一種電力變換裝置，備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的第一電容器與二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器與電阻的第二串聯(lián)連接體，其特征在于，所述第一串聯(lián)連接體與所述第二電容器成為一體，且將所述二極管與所述第二電容器配置在基本同一平面，緊靠所述第一電容器，作成模塊。
6.一種自滅弧元件用阻尼模塊，其特征在于，備有第一電容器和二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器和電阻的第二串聯(lián)連接體；所述第一串聯(lián)連接體與所述第二電容器作成一體且所述二極管與所述第二電容器配置在基本同一平面緊靠所述第一電容器作成模塊的包封。
7.一種電力變換裝置，備有第一阻尼器和第二阻尼器，所述第一阻尼器備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的阻尼電容器和阻尼二極管，所述第二阻尼器備有與所述阻尼二極管并聯(lián)連接的第二阻尼電容器和阻尼電阻，其特征在于，對所述阻尼二極管和所述第二阻尼電容器進行配置使得緊靠介于所述半導體元件與所述第一阻尼電容器之間的阻尼器引出端子的導體板，并將所述第一阻尼器和所述第二阻尼電容器一起作成模塊。
8.一種電力變換裝置，備有與作為電力變換裝置構(gòu)成元件的半導體元件并聯(lián)連接的第一電容器與二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器與電阻的第二串聯(lián)連接體，其特征在于，將所述第一串聯(lián)連接體與所述第二電容器作成一體，同時使所述二極管和所述第二電容器位于所述半導體元件與所述第一電容器之間，作成模塊。
9.一種電力變換裝置，其特征在于，備有串聯(lián)連接于直流端子間的2個自滅弧元件；從該串聯(lián)連接的點引出的交流端子；并聯(lián)連接于各個所述自滅弧元件的第一電容器和二極管的第一串聯(lián)連接體；與該二極管并聯(lián)連接的第二電容器和電阻的第二串聯(lián)連接體；將這些第一串聯(lián)連接體與第二電容器作成一體用樹脂模塊化而成的包封；從所述第一電容器與二極管的各串聯(lián)連接點引到所述包封外的2個端子；分別連接在這些引出端子與所述直流端子各端子間的電阻。
10.一種自滅弧元件的阻尼模塊，將阻尼電容與阻尼二極管串聯(lián)連接后并聯(lián)連接于自滅弧元件，其特征在于，將第二電容器和電阻的串聯(lián)連接體連接在所述阻尼二極管的兩端，并利用所述阻尼模塊的模型將第二電容器固定于同一包封中。
全文摘要
一種電力變換裝置,其特征在于,將構(gòu)成CD阻尼器的電容器和二極管,及連接于該二極管兩端的電容器組成一體作成模塊。優(yōu)點是在連接自滅弧元件兩端的阻尼器中,能抑制阻尼二極管復(fù)原產(chǎn)生的過沖電壓和振蕩,抑制產(chǎn)生噪聲,防止外部裝置的誤動作,或降低外接的噪聲濾波器的制造成本。
文檔編號H02H7/12GK1242637SQ9911066
公開日2000年1月26日 申請日期1999年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月21日
發(fā)明者三根俊介, 岸川孝生, 福田哲 申請人:株式會社日立制作所, 日立建筑系統(tǒng)株式會社