[发明专利]功率转换设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括具有半导体元件的多个半导体模块的功率转换设备。更具体而言，本发明涉及一种用于可以装配在车辆中的连续电流电动机的逆变器。

背景技术

在电动汽车、混合动力汽车等中装配有将来自功率源的直流功率转换成交流功率以对驱动电动机进行驱动的功率转换设备。功率转换设备通过适当控制在半导体模块内包括的半导体元件（切换元件）的关断和闭合来执行功率转换。然而，由于存在归结于内部电路中的布线等的电感，所以伴随切换元件的关断和闭合生成浪涌电压。这样的浪涌电压可能引起切换元件的故障。因此需要减少上述电感。

例如在JP-A-2010-287737中公开了一种功率转换设备，在该功率转换设备中，在电感导体上串联连接并且相互邻近设置两个半导体模块，从而电流流动的方向彼此相反。在该功率转换设备中，在电流流向半导体模块时，感应的电流在与流向半导体模块的电流的方向相反的方向上流向电感导体。在该功率转换设备中，认为可以减少归结于布线等的电感。

然而，在JP-A-2010-287737中公开的功率转换设备中，需要用于发送感应的电流的电感导体以减少电感。因此，由于部件数目增加、尺寸增加等而出现问题。此外，在使用感应的电流时，需要有助于在电感导体中对感应的电流进行感应的结构。需要复杂结构以减少电感。

因此一种能够用简单结构充分减少电感的功率转换设备是合乎期望的。

发明内容

根据本申请提供的一个方面的一种功率转换设备包括：各自具有板形主体段20的多个半导体模块2，板形主体段20在其中包括切换元件211。

多个半导体模块2由正模块2p和负模块2n组成。正模块2p连接到电源81的正侧，并且负模块2n连接到电源81的负侧。

在正模块2p中，形成正端子23和第一中间端子241从主体段20突出。正端子23连接到电源81。第一中间端子241连接到负模块2n。

在负模块2n中，形成负端子25和第二中间端子242从主体段20突出。负端子25连接到电源（81）。第二中间端子242连接到正模块2p。

第一中间端子241和第二中间端子242通过中间母线4c连接。

在由彼此相邻并且由中间母线4c相互串联和电连接的一个正模块2p和一个负模块2n组成的模块单元11中，设置正模块2p和负模块2n使得相应主体段20的主表面201和202彼此相对。

分别属于正模块2p的正端子23和第一中间端子241以及分别属于负模块2n的负端子25和第二中间端子242，在与正模块2p和负模块2n彼此相对的X方向垂直的Z方向上突出。

将第一矢量V₁和第二矢量V₂配置成使得在与X方向和Z方向二者垂直的Y方向上的相应矢量分量V₁₂和V₂₂的方向彼此相反。第一矢量V₁是从正模块2p的正端子23朝着第一中间端子241。第二矢量V₂是从负模块2n的第二中间端子242朝着负端子25（根据本发明的第一方面的功率转换设备）。

如上文描述的那样，在根据本发明的一个方面的功率转换设备中，布置模块单元的正模块和负模块使得相应主体段的主表面彼此相对。此外，在从Z方向查看模块单元时，配置从正模块的正端子朝着第一中间端子的第一矢量和从负模块的第二中间端子朝着负端子的第二矢量，使得在Y方向上的相应矢量分量的方向彼此相反。

因此，在执行切换元件的切换操作时，在其中电流流过形成为包括正模块、中间母线和负模块的闭合电路的实例中，流向正模块的电流和流向负模块的电流的方向在垂直方向上彼此相反。设置正模块和负模块以彼此相对。换而言之，从正模块的正端子经过主体段流向第一中间端子的电流和从负模块的第二中间端子经过主体段流向负端子的电流的方向在Y方向上彼此相反。

因而，可以充分减少在正模块与负模块之间出现的互感（称为“互感效果”）。因而，例如，不同于常规功率转换设备，不再需要用于发送感应的电流的电感导体。可以用简单结构充分实现电感的减少。具体而言，正模块和负模块被设置于其中具有更大面积的相应主体段的主表面彼此相对的状态中，或者换而言之使得正模块和负模块的相对面积大。因此，可以增强上述互感效果，并且可以实现电感的进一步减少。

在功率转换设备中，半导体模块的主体段的主表面是与板形主体段的厚度方向垂直的表面并且具有最大面积。