JP2006197735A - Inverter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、汎用インバータ、エレベータ用、電気自動車用、ハイブリッド電気自動車用等に用いられるインバータ装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter device used for general-purpose inverters, elevators, electric vehicles, hybrid electric vehicles and the like.
特許文献1においては、IGBTチップ、電解コンデンサチップ、マイクロコンベアチップ、制御電源回路チップを1つの水冷ヒートシンク上にマウントして冷却効率を向上し、また電解コンデンサとIGBTを交互に配置し、インバータの配線インダクタンスを小さくし、スナバー回路を無くしたものが示されている。又、特許文献2においては、直流電力を平滑する電解コンデンサにIGBTからなるインバータ主回路を接続したインバータ装置において、電解コンデンサ及びIGBTの各正側端子を円形状の配線パターンに周方向に等間隔に接続するとともに、電解コンデンサ及びIGBTの各負側端子を他の円形状の配線パターンに周方向に等間隔に接続し、配線パターンを短くしてそのインダクタンスを小さくし、IGBTのスイッチング時のサージ電圧を吸収するスナバコンデンサの容量を小さくすることにより、インバータ装置を小形化するものが示されている。
In
又、特許文献3においては、互いに絶縁された導電板を有する第1の基板と、互いに絶縁された配線を有する第2の基板を設け、一方の導電板と一方の配線を第1の導体により接続するとともに、他方の導電板と他方の配線を第2の導体により接続し、第1の基板には導電板に接続して電解コンデンサを設けるとともに、第2の基板には配線に接続して半導体モジュール及びスナバコンデンサを設け、半導体モジュールとスナバコンデンサとの間のインピーダンスを小さくし、半導体モジュールを構成するIGBTのオフ時のサージ電圧を小さくし、IGBTの短絡保護を行なうようにしたサーボアンプが示されている。 In Patent Document 3, a first substrate having conductive plates insulated from each other and a second substrate having wirings insulated from each other are provided, and one conductive plate and one wiring are connected by a first conductor. The other conductive plate and the other wiring are connected by the second conductor, the first substrate is connected to the conductive plate and an electrolytic capacitor is provided, and the second substrate is connected to the wiring. A servo amplifier provided with a semiconductor module and a snubber capacitor, which reduces the impedance between the semiconductor module and the snubber capacitor, reduces the surge voltage when the IGBT constituting the semiconductor module is turned off, and performs IGBT short-circuit protection It is shown.
ここで、従来のインバータ装置の回路構成の一例を図2により説明する。図において、1はインバータ装置であり、その整流回路2の交流入力端子は交流電源3に接続され、整流回路2の直流出力端子は直流電源母線4,5を介して配線パターン6,7に接続され、配線パターン6,7間には3個の電解コンデンサからなる平滑コンデンサ8〜10が並列に接続される。又、配線パターン6,7間にはスイッチング素子であるIGBT11〜16が三相ブリッジ接続され、インバータ主回路17が構成される。この場合、各IGBT11,13,15のコレクタ端子11c、13c、15cは配線パターン6に接続され、各IGBT12,14,16のエミッタ端子12e,14e,16eは配線パターン7に接続され、U相、V相、W相のアーム18〜20が形成される。
Here, an example of a circuit configuration of a conventional inverter device will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an inverter device, the AC input terminal of the rectifier circuit 2 is connected to the AC power source 3, and the DC output terminal of the rectifier circuit 2 is connected to the wiring patterns 6 and 7 via the DC
又、各IGBT11,13,15のエミッタ端子11e,13e,15eと各IGBT12,14,16の各コレクタ端子12c,14c,16cとは配線パターン21〜23により接続され、モータ24に接続される。又、IGBT11〜16の各ゲート端子11g〜16gは制御回路としてのマイクロコンピュータ25に接続される。また、IGBT11〜16のコレクタ端子11c〜16cとエミッタ端子11e〜16eとの間には、それぞれフライホイルダイオード11a〜16aが接続され、アーム18〜20にはそれぞれスナバ回路を構成するスナバコンデンサ26〜28を並列に接続する。
The
次に、上記構成の動作について説明すると、交流電源3から整流回路2に交流電力が与えられると、その交流電力が整流されて直流電力が生成され、整流回路2から平滑コンデンサ8〜10に直流電力が与えられると、その直流電力が平滑され、平滑された直流電力がインバータ主回路17に与えられる。そして、インバータ主回路17に与えられた直流電力は、マイクロコンピュータ25からIGBT11〜16にゲート信号が与えられることにより、スイッチングされて交流電力に変換され、モータ24に出力され、モータ24は駆動される。スナバ回路を構成するスナバコンデンサ26〜28は、IGBT11〜16のスイッチング動作時にサージ電圧が発生し、IGBT11〜16が破壊されるのを防止するために設けられている。
Next, the operation of the above configuration will be described. When AC power is supplied from the AC power supply 3 to the rectifier circuit 2, the AC power is rectified to generate DC power, and the DC power is generated from the rectifier circuit 2 to the smoothing capacitors 8-10. When power is supplied, the DC power is smoothed, and the smoothed DC power is supplied to the inverter
図3は上記回路を構成する主な構成部品の斜視図を示し、配線パターン6,7は銅バーにより構成し、スナバコンデンサ26〜28はプリント板29に三相分のフィルムコンデンサ30を配設することにより形成され、配線パターン6,7間には各相の平滑コンデンサ8〜10、IGBT11〜16をブリッジ接続したインバータ主回路17、各相のスナバコンデンサ26〜28等がねじ31等により接続される。
ところで、図2及び図3に示した従来のインバータ装置においては、IGBT11〜16のスイッチング時に発生するサージ電圧の大きさは平滑コンデンサ8〜10とIGBT11〜16との間の配線パターン6,7のインダクタンスによって決まるので、この間の配線パターン6,7の長さが短いほどサージ電圧を小さくすることができる。しかしながら、従来の平滑コンデンサ8〜10はねじ端子型のものが用いられているので、直径が大きく、据え置き型となるために、平滑コンデンサ8〜10とIGBT11〜16との間の配線パターン6,7の長さが長くなり、IGBT11〜16のスイッチング時のサージ電圧が大きくなった。このため、このサージ電圧を抑制するために大容量のスナバコンデンサ26〜28が必要となり、部品数増加により信頼性が低下するとともに、コストアップになった。
By the way, in the conventional inverter device shown in FIGS. 2 and 3, the magnitude of the surge voltage generated when the IGBTs 11 to 16 are switched is that of the wiring patterns 6 and 7 between the
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、平滑コンデンサとインバータ主回路との間のインダクタンスを小さくしてインバータ主回路のスイッチング時のサージ電圧を小さくし、スナバ回路を構成するスナバコンデンサを不要として、部品数削減により信頼性を向上するとともに、コストダウンを可能とし、かつ小形なインバータ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the surge voltage at the time of switching of the inverter main circuit by reducing the inductance between the smoothing capacitor and the inverter main circuit. The object is to eliminate the snubber capacitor that constitutes the above, improve the reliability by reducing the number of parts, reduce the cost, and obtain a small inverter device.
この発明の請求項1に係るインバータ装置は、直流電力を平滑する平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子をブリッジ接続して構成されるとともに、平滑コンデンサと接続されたインバータ主回路とを備えたインバータ装置において、平滑コンデンサを複数の小型電解コンデンサをプリント板に実装して形成するとともに、各小型電解コンデンサとインバータ主回路との電気的接続部分をプリント板に実装したものである。
An inverter device according to
以上のようにこの発明によれば、各相の平滑コンデンサをプリント板に実装した複数の小型電解コンデンサにより形成するとともに、各小型電解コンデンサとインバータ主回路との電気的接続部分をプリント板に実装しており、この電気的接続部分を短くすることができ、インバータ主回路を構成するスイッチング素子のスイッチング動作時のサージ電圧を小さくすることができ、サージ電圧を抑制するためのスナバコンデンサからなるスナバ回路を不要とすることができ、部品数削減により信頼性を向上することができるとともに、コストダウンが可能となり、インバータ装置を小形化することができる。 As described above, according to the present invention, a smoothing capacitor for each phase is formed by a plurality of small electrolytic capacitors mounted on a printed board, and an electrical connection portion between each small electrolytic capacitor and the inverter main circuit is mounted on the printed board. The electrical connection portion can be shortened, the surge voltage at the switching operation of the switching elements constituting the inverter main circuit can be reduced, and a snubber comprising a snubber capacitor for suppressing the surge voltage is provided. Circuits can be eliminated, reliability can be improved by reducing the number of components, costs can be reduced, and the inverter device can be miniaturized.
以下、この発明を実施するための形態を図面とともに説明する。図1はこの発明の実施最良形態によるインバータ装置の主要構成を示す斜視図を示し、U,V,Wの各相の平滑コンデンサ8〜10をそれぞれプリント板32に実装された各相4個ずつの小型電解コンデンサ33により形成し、スイッチング素子11〜16をブリッジ接続して構成されたインバータ主回路17をねじ34によりプリント板32に取り付け、平滑コンデンサ8〜10とインバータ主回路17との電気的な接続部分はプリント板32に実装する。その他の構成は、スナバコンデンサ26〜28の部分を除いて、図2の回路図と同様である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the main configuration of an inverter device according to the best mode of the present invention. Four
上記した実施最良形態においては、各相の平滑コンデンサ8〜10をプリント板32に実装した複数の小型電解コンデンサ33により形成するとともに、各小型電解コンデンサ33とインバータ主回路17との電気的接続部分をプリント板32に実装しており、各小型電解コンデンサ33とインバータ主回路17との電気的接続部分を短くすることができ、各IGBT11〜16のスイッチング動作時に発生するサージ電圧を小さくすることができ、このサージ電圧を抑制するためのスナバコンデンサからなるスナバ回路を不要とすることができる。このため、部品数削減により信頼性を向上することができるとともに、コストダウンが可能になり、かつインバータ装置を小形化することができる。
In the above-described best embodiment, the
1…インバータ装置
2…整流回路
6,7,21〜23…配線パターン
8〜10…平滑コンデンサ
11〜16…IGBT
17…インバータ主回路
25…マイクロコンピュータ
32…プリント板
33…小型電解コンデンサ
DESCRIPTION OF
17 ... Inverter
Claims (1)
In an inverter device comprising a smoothing capacitor that smooths DC power and a plurality of switching elements connected in a bridge, and an inverter main circuit connected to the smoothing capacitor, a plurality of small electrolytic capacitors are printed on the smoothing capacitor. An inverter device characterized in that it is mounted on a board and an electrical connection portion between each small electrolytic capacitor and the inverter main circuit is mounted on a printed board.
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