[发明专利]功率转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及铁路车辆等车用功率转换装置，特别涉及将构成功率转换装置的各相桥臂的半导体元件配置在冷却器的同一平面上、以提高半导体元件的冷却效率并降低布线电感的功率转换装置。

背景技术

作为以往的车用功率转换装置，有例如日本专利特开2001-238468号公报(称作专利文献1)所示，在一个散热块上，通过安装螺丝沿电车的行驶方向安装对各相进行单元化的多个半导体单元，力图提高冷却效率，降低电路电感。

另外，作为降低功率转换器的主电路布线的电感、提高绝缘的可靠性、提高操作性的方案，在日本专利特开2001-86731号公报(称为专利文献2)中有所揭示。

在这样的专利文献1、2所揭示的车用功率转换装置中，将构成功率转换装置的正侧桥臂及负侧桥臂的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块配置在冷却器上，使IGBT模块的短边与车辆行驶方向垂直，通过车辆行驶、移动，所产生的风流向冷却器的散热部，该风作为冷却风，遇到散热部时使冷却器冷却。

专利文献1：日本专利特开2001-238468号公报(图1)

专利文献2：日本专利特开2001-86731号公报(图1)

发明内容

然而在这样以往的功率转换装置中，由于构成正侧及负侧桥臂的IGBT模块的短边配置成与冷却风的流向(即车辆的行驶方向)垂直的位置关系，所以对冷却风来讲从风上游到风下游的长度较长，风上游的IGBT模块和风下游的IGBT模块的温差较大。另外，由于各IGBT模块遇到冷却风的面积也较小，所以冷却效率较差。因此，由于车辆的行驶所产生的风不能被有效作为冷却风使用，为充分冷却风下游的IGBT模块，必须设定更强的冷却性能，这就需要散热部较大或者效率较高的冷却器，会存在带来装置的大型化、且带来装置的高成本化这样的问题。

本发明是为了解决这样的以往装置的问题而完成的，其目的是提供一种功率转换装置，该功率转换装置可以确保构成正侧桥臂及负侧桥臂的半导体元件模块的接受冷却风的面积较大，并且可以减小风上游侧和风下游侧的半导体元件模块的温差，可以减小冷却器的散热部，装置可以小型化和低成本化。

另外，其目的是提供一种功率转换装置，该功率转换装置利用适于半导体元件模块的配置状态的布线结构，来降低电路的电感，可以使装置小型化和低成本化。

本发明涉及的功率转换装置，是在直流电压源的正电位侧和负电位侧之间连接由开关半导体元件形成的正侧半导体开关桥臂与负侧半导体开关桥臂的串联电路，从上述两组半导体开关桥臂的串联连接点引出输出端子，正侧半导体开关桥臂的阳极与直流电压源的正电位侧连接，负侧半导体开关桥臂的阴极与直流电压源的负电位侧连接，将上述两组半导体开关桥臂的串联电路作为功率转换装置的一相，构成半导体开关桥臂的所有开关半导体元件配置在冷却器的同一平面上，冷却器的冷却部由多个翅片构成，利用在翅片之间流动的冷却剂使开关半导体元件冷却，在该车用功率转换装置中，将上述开关半导体元件设置在冷却器的同一平面上，使冷却剂的流动方向与半导体开关桥臂的长边方向垂直。

另外，在如上所述构成的功率转换装置中，连接构成一侧(正侧)半导体开关桥臂的开关半导体元件的阳极与直流电压源的正电位侧的布线，对于构成功率转换装置的所有相使用共同的一条第一平板导体；连接构成另一侧(负侧)半导体开关桥臂的开关半导体元件的阴极与直流电压源的负电位侧的布线，对于构成功率转换装置的所有相使用共同的一条第二平板导体；连接形成串联电路的一侧(正侧)开关半导体元件的阴极与另一侧(负侧)开关半导体元件的阳极的布线，对于各相的每相使用第三平板导体；第一～第三平板导体是层叠的平行平板，第三平板导体被配置为与输出端子连接，使其阴极侧跨过与输出端子连接的一侧(正侧)开关半导体元件的阳极，另外使其阳极侧跨过与输出端子连接的另一侧(负侧)开关半导体元件的阴极。

若采用本发明的功率转换装置，可以使冷却器的散热部小型化，可以将冷却器的价格控制得较低。

另外，因为可以减小电路的电感，所以不需要缓冲电路，可以减少元器件，提高装置的可靠性，并能使装置小型化，且由于元器件较少，而可以将装置的价格控制得较低。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的功率转换装置的简要电路结构图。

图2是表示本发明的实施方式1的冷却器上开关半导体元件的配置结构的说明图。

图3是本发明的实施方式2的功率转换装置的简要电路结构图。