[发明专利]具有排列成多个连续层的多个半导体模块的电力转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有排列成多个连续层的多个半导体模块的电力转换器，其中每个半导体模块具有内部半导体元件和两个电力端子。

背景技术

已经知道用于基于堆叠层单元在DC电力与AC电力之间进行转换的多种类型的电力转换器，其中堆叠层单元具有：多个连续层的半导体模块，其中每个半导体模块包含内部半导体元件和两个电力端子；以及被布置成与半导体模块所构成的多个层对应的多个层的多个冷却管，用于冷却半导体模块。这种电力转换器的例子记载于下面被称为参考文献D1的日本专利公布号2011-135737中。

图9是示出了参考文献D1的电力转换器的平面图，而图8是去除了正极母线93a和负极母线93b的对应平面图。如图9中所示，电力转换器9包含堆叠层单元910，堆叠层单元910具有交替层的冷却管911和半导体模块92并且被保持在矩形框架96内，其中半导体模块92每个都具有由标号921统一表示的一对电力端子。每个半导体模块92的电力端子由AC端子921c（用于向负载供应AC电力）以及正极电力端子921a或负极电力端子921b（用于分别连接到DC电源的正极侧或负极侧）组成。半导体模块92被布置成每个都包含两个半导体模块的多个连续层，从而形成每个都沿着x方向（即，堆叠方向）延伸的两列半导体模块。在每层中，一个半导体模块92的正极电力端子921a连接到正极母线93a，另一个半导体模块92的负极电力端子921b连接到负极母线93b，并且该层的两个AC电力端子921c共同连接到一组三个AC母线94中对应的一个。

AC母线的相应端部940构成外部连接端子940，外部连接端子940安装在端子条95上，用于连接到诸如3相AC电动机的外部设备（未在附图中示出）。平滑电容器（未在附图中示出）的两个端子950也安装在端子条95上，其中外部连接端子940和电容器端子950沿着如所示出的x方向排列成单个列。

端子条95相邻于框架96的一侧（关于y方向即宽度方向的一侧）而定位、沿着x方向定向。归因于安装在端子条95上的端子列以及这些端子之间的必要间隔，端子条95沿着x方向的长度必须制作得相对大。然而，由于半导体模块92被布置成两列，所以堆叠层单元910在沿着x方向测量时相对短，使得框架96的长度L1相对小。因此，端子条95的长度L2与框架96的长度L1之间存在失配。这导致图9中所示的死空间（未被占用的空间）S，其妨碍了最小化电力转换器9的总体尺寸。

另外，对于这种构造，AC母线必须形成有各自不同的形状。这妨碍了通过最小化不同组成部分的数目来降低电力转换器9的制造成本。另外，由于每个AC母线必须触及对应层半导体模块92中的两个AC电力端子921c，所以AC母线是相当细长的。此外，如果电力转换器9的总体（y方向）宽度被尽可能地最小化，则AC母线变得靠拢。因此，每个AC母线的至少一部分必须制作得相当窄，以防止相邻母线之间的接触。AC母线的这种细长的窄形状从电阻被增大以及难以形成AC母线（例如，由金属片形成AC母线）这些方面来看是不利的。

发明内容

因此，希望通过提供一种电力转换器来克服上述问题，该电力转换器能够制作得更紧凑，并且能够以比利用诸如上述构造的现有技术构造所可能花费的成本更低的成本来制造。

在以下描述和所附权利要求书中，除非另作说明，“连接的”应被理解为表示“电连接的”。术语“管”被用来指代一种结构，该结构形成用于冷却剂的流通道并且不限于任何特定的内部或外部形状。

本发明提供了一种基于堆叠层单元的电力转换器，堆叠层单元由沿着堆叠方向排列为多个层的多个半导体模块以及以冷却剂管形成的多个冷却剂流通道组成，被设置成使得半导体模块由通过冷却剂流通道的冷却剂的流来冷却。每个半导体模块包含内部半导体器件以及沿着与堆叠方向（列方向）成直角的突出方向向外突出的一对电力端子，每对电力端子关于宽度方向（即，与堆叠方向成直角并且与突出方向成直角的方向）相互相邻。该转换器还包括承载DC电流的正极母线和负极母线以及用于承载AC电流的多个AC母线，其中所述母线连接到电力端子中的预定电力端子。端子条相邻于堆叠层单元的关于宽度方向的一侧而设置，其上安装有AC母线的相应外部连接端子，沿着堆叠方向排列成单个列。