[发明专利]3级变电装置

说明书

技术领域

本发明涉及包含多个半导体元件和冷却器等的3级变电装置。

背景技术

已有的3级变电装置的构成各相的主电路的开关元件和二极管等半导体元件构成一个单元，该主电路构成在直流正端子与直流负端子之间串联第1～第4的4个半导体元件，同时还将第1二极管与第2二极管串联，在第2半导体元件与第3半导体元件的连接点连接交流端子，而且在第1二极管与第2二极管的连接点连接中性点端子，将第1二极管连接到第1半导体元件与第2半导体元件的连接点，将第2二极管连接到第3半导体元件与第4半导体元件的连接点。将构成一个单元的半导体元件群配置在冷却器的受热部，使各半导体元件的短边侧朝向面对冷却风气流的方向，并将发热损耗小的第1二极管和第2二极管配置在冷却器的受热部的中央，将发热损耗大的第2半导体元件和第3半导体元件配置在其两侧，将发热损耗小于第2半导体元件和第3半导体元件的第1半导体元件和第4半导体元件配置在受热部的两端(例如参考专利文献1)。

专利文献1：特开2003-79162号公报

已有的3级变电装置中，将多个单元的半导体元件群相邻配置在冷却风上游和下游，因而多个单元内也将发热损耗大的半导体元件相邻配置在冷却风的上游和下游。下风侧单元的半导体元件除本身的发热外，还受来自上风侧单元的半导体元件的排热的影响。因此，多个单元的发热损耗大的元件往冷却风流动方向排列的区域中，存在下风侧单元的半导体元件不形成充分冷却，难以抑制在允许温度升高的范围内的问题。

本发明是为解决上述课题而完成的，通过配置在冷却器的下风侧的半导体元件减小受配置在上风侧的半导体元件排热的影响，获得能谋求各半导体元件的温度升高均衡并提高冷却器的冷却效率的3级变电装置。

发明内容

本发明的第一方面的3级变电装置，构成变电部的各相由一个单元组成，所述各单元在直流侧的正极端子与负极端子之间依次串联第1开关元件至第4开关元件这4个开关元件，在所述第1开关元件和所述第2开关元件的连接点与直流侧的中间端子之间连接第1二极管，在所述第3开关元件和所述第4开关元件的连接点与所述中间端子之间连接第2二极管，所述第2开关元件与所述第3开关元件之间具有交流端子，并将构成所述各单元的多个开关元件和多个二极管配置在与冷却器相同的平面上的受热部，利用往一方向流通的冷却媒体对所述冷却器进行冷却。而且，在所述受热部的中央部将所述多个二极管相邻配置，使所述各开关元件的长边垂直朝向所述冷却媒体的流动方向，并将所述第1开关元件和所述第2开关元件配置在所述多个二极管的一侧，将所述第3开关元件和所述第4开关元件配置在多个二极管的另一侧，使该多个开关元件将所述多个二极管夹在中间且沿所述冷却媒体流动方向排列。

本发明的第二方面的3级变电装置，构成变电部的各相由一个单元组成，所述各单元在直流侧的正极端子与负极端子之间依次串联第1开关元件至第4开关元件这4个开关元件，在所述第1开关元件和所述第2开关元件的连接点与直流侧的中间端子之间连接第1二极管，在所述第3开关元件和所述第4开关元件的连接点与所述中间端子之间连接第2二极管，所述第2开关元件与所述第3开关元件之间具有交流端子，并将构成所述各单元的多个开关元件和多个二极管配置在与冷却器相同的平面上的受热部，利用往一方向流通的冷却媒体对所述冷却器进行冷却。而且，使所述各开关元件的长边垂直朝向所述冷却媒体的流动方向，并将所述第1开关元件和所述第4开关元件配置在所述受热部的中央部，将所述第2开关元件和所述第1二极管配置在所述中央部的一侧，将所述第3开关元件和所述第2二极管配置在所述中央部的另一侧，使该多个开关元件和多个二极管沿所述冷却媒体的流动方向排列。

本发明的第一、第二方面的3级变电装置，将发热损耗大的半导体元件分散配置，而非相邻配置在冷却媒体的上游和下游，所以能谋求各开关元件温度升高均衡，提高冷却器的冷却效率。

附图说明

图1是本发明实施方式1的变电装置的电路图。

图2是示出本发明实施方式1的变电装置作为变换器进行工作时的电流路径的说明图。

图3是示出本发明实施方式1的变电装置作为变换器进行工作时的电流路径的说明图。

图4是示出本发明实施方式1的变电装置作为变换器进行工作时的电流路径的说明图。

图5是示出本发明实施方式1的变电装置的各半导体元件在冷却器上的配置的俯视图。

图6是示出本发明实施方式1的变电装置的冷却器上的温度升高模拟结果的说明图。

图7是示出专利文献1的图1的冷却器上的温度升高模拟结果的说明图。