专利名称：电源转换器的电源电路结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源转换器的电源电路结构，该转换器利用在包括铁路机车在内的通用工业领域内使用的半导体器件将直流电转换为交流电或者将交流电转换为直流电。
虽然用于电源转换器电源电路的半导体器件具有多种结构，但是用于本发明电源电路的半导体器件是半导体模块结构，它具有从同一表面侧引出的集电极端和发射极端，并且用注模剂集成在一起。
在普通的电源转换器电源电路的电引线中，采用如日本专利公报No.1-160373(1989)所示的又长又窄的导电条或电引线。
由于在这种结构中电引线的电感较大，因此当半导体器件开或关时会产生电流和电压跳跃较大的问题。
而且为了保护半导体器件，需要连接较大电容的缓冲器电路，这使得装置的体积难以缩小。
为了减少电感，通过形成平坦结构的总线条和提供互相靠近的往返的总线条使构成电流路径的导体处于所谓的平行平坦状态。
在这种平行平坦平板状态中，往返导体产生的磁通量相互抵消并且磁通量的变化表面上消失了。
在日本专利公开No.7-131981(1995)、No.9-47036(1997)、No.6-327266(1994)、No.7-245951(1995)和No.9-70184(1997)中揭示了利用这种原理的电学连接方法。
在这些参考文献中，平坦平板的总线条靠近放置为在它们之间放入绝缘层使其处于平行平坦平板状态，从而降低电感。
但是为了安装诸如螺栓之类固定半导体器件和总线条的固定工具，需要在平坦的总线条和绝缘层上开设穿通孔。
为了确保该穿通孔内绝缘距离，孔径要求较大。由于电流集中在总线条宽度较窄的部分，所以无法得到满意的预定阻抗目标值。
如果穿通孔的四周用绝缘材料覆盖，则总线条的孔本身可以较小，但是为了使导体部分绝缘，导体和绝缘材料的结构变得复杂起来。
而且另一方面，导体之间的间距变窄，电感减小，但是降低效应会饱和。例如已知导体间距从10cm减少为1cm时，提供了较大的降低效应，但是当间距从1cm减少为1mm时电感不会降低。
因此，可以降低电感而无需使导体间距变窄至极限(例如直到绝缘平板的板厚)。
而且在日本专利公开No.4-133669(1992)和No.6-225545(1994)中，描述未提供孔而利用平板导体的结构，并且如上所述，没有穿通孔内绝缘的问题。但是必须将导体作弯曲处理。
而且在日本专利公开No.6-225545(1994)中，提及在导体之间提供介电陶瓷，但是所用的材料受到了限制。
而且在日本专利公开No.5-292756(1993)、No.6-38507(1994)和No.9-117126(1997)中，揭示了一种降低电源电路半导体器件与滤波器电容之间连接部分电感的方法。
上面两种情况都利用了平行板导电引线，连接端通过导体之间绝缘层的孔与另一导体相连。
但是在上述提供穿通孔的结构中，为了确从具有穿通孔的导体到通过穿通孔与其它导体相连的端子的绝缘距离，孔径要求较大。在这种情况下，电流集中在包含穿通孔的导体宽度较窄的部分，并且难以得到满意的预定阻抗目标值。
如果穿通孔的四周用绝缘材料覆盖，则总线条的孔本身可以较小，但是为了使导体部分绝缘，导体和绝缘材料的结构变得复杂起来。
针对上述问题，本发明的目标是降低电连接的电感并使电源转换器的电源电路结构简单。
而且本发明的其它目标是降低电源电路内连接滤波电容与半导体器件的引线的电感。
利用这些结构，可以缩小或省略电源电路的被认为是必不可少的缓冲器电路。
为了实现上述目标，本发明的特征如下。
电源转换器的电源电路结构包含至少两个对应所述电源电路一相的半导体模块；将其中一个所述半导体模块的集电极端(PC端)与直流电源正端相连的正侧导体(P导体)；将另一所述半导体模块的发射极端(NE端)与所述直流电源负端相连的负侧导体(N导体)；以及将所述其中一个半导体模块的发射极端(PE端)和所述其它半导体模块的集电极端(NC端)与AC侧相连的交流侧导体(U导体)。
所述正侧导体、所述负侧导体和所述交流侧导体形成为平面总线条；并且所述平面总线条借助对应各所述半导体模块端侧的分层结构支承，从而保持它们之间的绝缘，其中当半导体模块的所述集电极端(PC端)、所述发射极端(PE端)、所述集电极端(PE端)和所述发射极端(NE端)按照该顺序排列成一线时，所述正侧导体(P导体)、所述交流侧导体(U导体)和所述负侧导体(N导体)从所述半导体模块开始按照该顺序或者相反的顺序排列。
因此当导体借助螺栓与半导体模块相连时，其它导体无需排列穿通孔。
而且电源转换器的电源电路结构包含多个半导体模块，电源电路包含构成直流输入侧的正侧端和负侧端和构成交流输出侧的交流端；以及通过每个所述正侧导体和所述负侧导体在所述正侧端与所述负侧端相连的滤波器电容，其中所述正侧导体和所述负侧导体分别形成平板状，其在相对角度位置上包含一组连接部分，所述正侧导体和所述负侧导体平行排列从而使得束缚所述正侧导体上一组连接部分的一条线与束缚所述负侧导体连接部分的另一条线相交，所述正侧导体和所述负侧导体的各连接部分与滤波器电容相连，并且所述正侧导体和所述负侧导体的各其它连接部分分别与所述正侧端和所述负侧端相连。
图1为本发明第一实施例的侧视图。
图2为图1所示实施例的电源转换器一相电学连接的电路图。
图3A、3B、3C表示图1中的正侧导体、交流侧导体和负侧导体。
图4A、4B为本发明第二实施例的侧视图。
图5A、5B为本发明第三实施例的侧视图和顶视图。
图6A为本发明第四实施例的顶视图，图6B为侧视图，而图6C为图6A的其它侧视图。
图7为对应电源转换器三层中一相的电学连接的电路图。
图8A为本发明第五实施例的顶视图，它对应三层电源转换器的一相，而图8B、8C为侧视图。
图9分别表示负侧导体、第二中间电势导体、正侧导体、第一中间电势导体和中间电势侧导体。
图10A、10B为本发明第六实施例的前视图和侧视图。
图11A、11B示出了图10A、10B所示正侧导体72和负侧导体73的电流分配。
图12示出了本发明第七实施例的正侧导体25和负侧导体35的结构。
图13A、13B示出了图12所示正侧导体25和负侧导体35的电流分配。
以下借助附图描述本发明实施例。
在实施例中，IGBT(绝缘栅型双极晶体管)被用作半导体模块。
但是诸如金属氧化物半导体晶体管、双极晶体管之类的其它模块也可以包含在本发明的半导体模块中。
图1为本发明第一实施例，并且示出了电源转换器一相的侧视图结构。
标号1为正侧IGBT模块，2为IGBT模块的负侧，3为导体的正侧(以下称为P导体)，4为交流侧导体(以下称为U导体)，5为负侧导体(以下称为N导体)，而6-9为螺栓，10-13为端垫片。
IGBT模块1的集电极端称为PC而发射极端称为PE。同样，IGBT模块2的集电极端和发射极端分别称为NC和NE。
在实施例中，当各自的IGBT模块的集电极端和发射极端排列成直线时，一相的正侧和负侧的IGBT模块连接以导体从而如图2所示。
图2示出了电源转换器的一相，它完成直流到交流或者交流到直流的转换。
按照图2所示的连接关系，正侧导体3与直流电源的正端(等价于图2中的滤波器电容71)和IGBT模块1的端PC相连，交流侧导体4与未画出的交流输出端、IGBT模块1的端PE和IGBT模块2的端NC相连，并且负侧导体5与直流电源的负端(对应图2中的滤波器电容71)和IGBT模块2的端NE相连。
在图1中，IGBT模块1和2的导体称为底层而上面的称为上层。
在图1中，正侧导体3排列在下层，它通过螺栓6和垫片10与IGBT模块1的端PC相连。
在该实施例中，螺栓6和垫片10与导体相连并且将端PC与正侧导体3相连，并机械支承正侧导体3。
在正侧导体3之上直接排列交流侧导体4。
在这种情况下，正侧导体3与交流侧导体4之间的间隔大于螺栓6头部的高度。
因此无需在交流侧导体4上开孔以使螺栓6通过。
交流侧导体4通过螺栓7和垫片11与IGBT模块1的端PE相连并且通过螺栓8和垫片12与IGBT模块2的端NC相连。
负侧导体5排列在上层，交流侧导体4大于螺栓7和8头部的高度，并且以同样方式通过螺栓9和垫片13与IGBT模块2的端NE相连。
因此无需在负侧导体5上开孔以使螺栓7和8头部通过。
在图1所示实施例中，除了以上之外，正侧导体3、交流侧导体4和负侧导体5从下层开始按照顺序排列。
相反，负侧导体5、交流侧导体4和正侧导体3可以从下层开始按照顺序排列从而以同样方式降低电感。
但是由于在最高层放置了最高电势的导体3，所以当外来异物来临时容易短路。
因此最好是将负侧导体5放置在最高层上。
在图1中，导体3、4、5分别具有平板结构，并且各输出端排列在IGBT模块1、2的上侧。
在图1所示横向放置多种结构并且多相电源转换器由此构成的情况下，可以横向排列而无需公差并且总尺寸可以非常小。
图3A、3B、3C示出了从IGBT模块顶部观察的导体3、4、5的结构(如图1所示)。各导体具有平板结构，并且放置了借助螺栓6将导体与IGBT模块的端相连的各孔32、42、43、52。
而且在上部，分别提供了用来连接未画出的外部电路的输出端30、40、50，并且形成连接螺栓的孔。
利用本实施例的这种结构，构成平板的导体3、4、5平行放置，与普通导电引线又长又窄的情形相比，电源电路的电感得到较大程度的抑制。
而且由于无需在各导体4、5中提供使螺栓6、7、8头部通过的孔，所以无需使这些孔绝缘。
而且由于通过切割平板导体和开孔，导体3、4、5分别具有简单的结构，所以组装导体3、4、5非常容易。
而且注意到从导体引出的输出端的次序，从图3顶部角度看，P导体的输出端和U导体的输出端从左开始按照顺序排列。
即，由于N和P导体的输出端互相靠近(比较好的是P端与N端相反)，所以会给降低电感和稳定电流平衡带来好的效果。
除此之外，在图1所示的第一实施例中，通过调整垫片10、12的高度确定构成各导体的各平板之间的间隔以提供基本的电绝缘，绝缘材料可以存在于平板之间的间隔内。
图4示出了本发明第二实施例，并且图4A示出了侧视图而图4B示出了交流侧导体4的结构。
第二实施例与第一实施例的差别在于从导体4引出的输出端的方向与从正侧导体3和负侧导体5引出的输出端方向不同，并且横向放置。
按照这种布局，导体3和导体4排列在同一层，并且导体5放置在层上。
因此与第一实施例相比，导体3和5可以靠近放置，并且电感可以进一步降低。
而且装置高度具有更低的优点。
如图4B所示，导体4的端不得不引出至装置的右边(或者图4B的左边)。
即使其它导体3和5引出至上部，也只有导体4应该横向引出，当如图4A所示多相电源转换器通过排列多个结构构成时，由于IGBT模块无法放置在端部分，所以装置横向尺寸较大。
因此如果实施例在安装空间具有足够的空间，并且需要减少上部尺寸和更多的电感，则这种结构是有效的。
图5A为本发明第三实施例的侧视图而图5B为顶视图。
在上述第一和第二实施例中，IGBT模块1、2沿总向放置，即集电极端和发射极端排列为一条直线。
但是在该实施例中，IGBT模块1的集电极沿着附图的右方向排列而IGBT模块的发射极1沿着附图的左方向排列，IGBT模块2放置在下部从而使得IGBT模块2的集电极沿左边方向排列而发射极沿右边方向排列，并且同样集电极和发射极的位置可以左右颠倒和上下颠倒。
按照IGBT模块的这种排列，从各导体引出的输出端可以沿同一方向排列并且导体3和4可以放置在同一层，并且导体5可以放置为提供两层结构，从而使装置非常薄。
即使按照这种方式构造，也可以降低电感。
与图1的实施例相比，横向尺寸较大，但是有纵向较小的优点。
图6A、6B、6C示出了本发明第四实施例的顶视图和两种侧视图。
三相U、V、W的IGBT模块如图6A、6B、6C所示放置在散热块101内，并且示出了包括滤波电容71在内的转换器的电源电路总结构。
各相以包含图2所示并联的三个IGBT电路的模块构造形成。
为了示出导体的连接情况，在顶视图的U相部分，通过去除负侧导体5和交流侧导体4示出了正侧导体3的连接情况，在顶视图的V相部分，通过去除负侧导体5示出了交流侧导体4的连接情况，在顶视图的W相部分，示出了负侧导体5的连接情况。
但是在图6C中，滤波器电容71放置在负侧导体5一侧，并且电容的正端和负端借助导体72、73与负侧导体5和正侧导体3相连。
而且绝缘平板104排列在导体72与73之间。在这些实施例中，第一、第二和第三实施例的不同点如下(1)在各平板导体3、4、5端部提供预定深度的狭缝(3S-5S)，并且通过弯曲平板导体3、4、5形成具有预定长度的基部(3f-5f)。
除此之外，IGBT模块端和连接螺栓的端部分提供于基部的端部。
(2)导体3、4、5的间隔由弯曲的基部调整，并且导体3排列在最低层，导体4位于中间层，导体5位于最高层。
(3)导体3的输出端位于中间，导体4的输出端位于右边，导体5的输出端位于左边。
(4)在导体3与4和4与5之间提供绝缘平板14、15。
按照上述(1)、(2)，与图1所示实施例相比，导体需要弯曲，但是无需端垫片并且可以减少元件数。
而且在导体3-5的IGBT端之间分别提供狭缝3s、4s、5s，并且为了保持IGBT端电流的平衡，它们是有用的。当如图6A、6B、6C所示IGBT模块并联并且IGBT模块包含多个端时，端的电流平衡是非常重要的。
每个端电感的不平衡导致端电流的不平衡。当以导体3为例时，交叉电流流入IGBT模块1内引线和导体3形成的环路内。
例如交叉电流的流动路径为3f-＞3-3f-＞IGBT模块1的内部引线。
通过提供狭缝35，可以增加较长电流的环路的总体长度、环路电感增加，因此交叉电流减少并且可以平衡并联元件之间的电流。
按照同样方式完成交流侧导体4和负侧导体5。
按照(2)和(3)的情况，由于导体3放置在最低层，所以总体长度变为最短。放置在最高层的导体5相反变得最长。
在放置在最低层的导体3内，由于输出端与IGBT模块端之间的距离较近，所以对于各电流路径容易给出差异，所以难以平衡电流。
因此流入并联元件的电流平衡可以通过在中间放置输出端改进。
导体3的输出端和负侧导体5的输出端互相靠近，并且可以使IGBT模块1或2切换时的互感最小。
而且显而易见的是，中间层导体和最高层导体输出端的布局可以在右边和左边之间替换，同样可以达到上述效果。
即使当负侧导体位于最低层而正侧导体位于最高层时代替导体序列，将最低层的导体输出端放置在中间的优点也可以达到。
按照上述(4)，如第一和第二实施例所示，无需使各导体之间的距离大于用来连接端的螺栓(6a-9c)的高度，通过使导体之间距离变窄可以降低电感。
以下描述将本发明用于三级变换器的实例。
三级变换器是一种电源转换器，它将直流电转换为包含三种电势交流电(根据与未画出的直流电源并联的分隔电势电容的正、负和中间电势)或者相反，它等价于图7所示的一相的电路。
图8示出了图7所示三级变换器的电源电路的结构。
以下利用图7描述三级的电源电路连接。
正侧滤波器电容210与负侧滤波器电容211串联。
从滤波器电容210正侧的P点看，IGBT模块201、202、203、204按照顺序串联。
在IGBT模块201、202、203和204中，与图6一样，每个模块包含三组集电极端和发射极端。
而且正侧箝位二极管205从滤波器电容210-211之间的中性点连接至IGBT模块201和202的连接点，而负侧箝位二极管206连接IGBT模块203与204之间的点。
正侧导体3将P点连接至IGBT模块201的集电极端PC1，交流侧导体4将IGBT模块202的发射极端PE2和IGBT模块203的集电极端NC3连接至未画出的负载，并且负侧导体5将IGBT模块204的发射极端NE4连接至N点。
导体207将IGBT模块201的发射极端PE1和IGBT模块202的集电极端PC2与正侧箝位二极管205的阴极端PDK相连，导体208将IGBT模块203的发射极端NE3和IGBT模块204的集电极端NC4与负侧箝位二极管206的阳极端NDA相连，并且导体209将C点与箝位二极管205的阳极端PDA和箝位二极管206的阴极端NDK相连。
在图8中，位于最高层内的交流侧导体4易于理解，但是底层导体的结构难以理解。
因此图9A、9B示出了最底层的导体3、207、208和5的初步形状和布局，而图9C示出了中间层内导体209的初步形状。
在每个导体内，IGBT模块201-204与相连的IGBT端之间提供了狭缝，从而按照图6所示方式提高了IGBT端电流的平衡。
而且在导体4内，在连接IGBT模块202的IGBT端与连接IGBT模块203的IGBT端之间提供了较大的狭缝49e。
因此流经导体202和203的电流路径长度稍许变长并且电感增加些许，但是IGBT模块202和203的端电流平衡。
在导体207、208内开有孔2070、2080。
这使得导体207、208与二极管端2091、2092不接触从而将导体209与箝位二极管205、206连接。
可以用狭缝代替上述孔。如同图6所示从IGBT模块201和204的端看过去，位于最底层并且电流路径较短的导体3的输出端30和导体5的输出端50位于中间，并且IGBT元件中流经的电流得到平衡。
为了减少三级变换器电源电路的互感，将正侧导体3的输出端30和中性导体209的输出端2090或者负侧导体的输出端和中性点导体209的输出端2090相互靠近是有利的。
因此将输出端30和50放置在各导体中间，中性点导体209的输出端2090位于输出端30和50之间。
因此如上所述实现了各电路的平衡，且实现了电感的减小。
在其它交流侧导体4中，输出端被划分为两个端40a和40b从而排列在导体3、5的右边和左边。因此流经导体的电路得到了很好的平衡。
如上所述，在三级变换器的电源电路构造中，借助相对简单的构造实现了电源电路构造的低电感和电流平衡。
而且如果交流侧导体4的输出端位于导体3和5之间，并且导体209的端划分为两部分，从而两部分位于右端和左端，则可以达到同样的效果。
在图6A、6B6C和8A、8B、8C中，包含三组集电极和发射极端的IGBT模块与实例相同，但是IGBT并联数并不局限于这些实例。
当分别只具有一个端的IGBT模块并联时，构造是相似的。
在上述实施例中，由于导体的结构为平板状，所以可以用于诸如电动车之类的运输工具中。
在这种情况下，车身的震动可能产生不需要的声音，并且部件可能会碰撞而损坏。
如果导体较厚，则不可能震动，但是重量增加。
在这种情况下，每个导体形成槽，并且导体借助绝缘支承件支承，导体边缘是弯曲的，从而在导体不厚的情况下防止震动，并且可以防止不需要的声音和部件的损坏。
以下描述用图2所示方式连接的半导体模块和滤波器电容的电源电路的实施例。
图10A示出了图1所示半导体模块电源电路一相结构和相连的滤波器电容，并且图10B为从其它方向看的图10A的侧视图。
在图10A、10B中，标号72为阳极侧导体，它将正侧导体3与滤波器电容71的正端相连，标号73为负侧导体，它将负侧导体5与滤波器电容71的负端相连，标号74为连接部分，它将正侧导体72与滤波器电容71的正端相连，标号75为连接部分，它将负侧导体73与滤波器电容71的负端相连，标号76为连接部分，它将正侧导体72与正侧导体3相连，标号77为连接部分，它将负侧导体73与负侧导体5相连。
正侧导体73为矩形导体平板，包含相对角度部分的凸起部分，其中一个凸起部分的连接部分75与滤波器电容71的负端相连，并且其它凸起部分的连接部分77与负侧导体5相连。
而且正侧导体72为一导体平板，包含的结构为，负侧导体73翻转并且提供于负侧导体73的背面。
正侧导体72连接连接部分74的滤波器电容71的阳极端并且按照与负侧导体73同样的方式连接连接部分76内的正侧导体3。
而且正侧导体72和负侧导体73的中央矩形部分互相平行交叠，并且连接部分75与连接部分77，连接部分74与连接部分76互相交叉。
即，流入正侧导体72和负侧导体73的电流互相正交。
而且正侧导体72与负侧导体73交叠部分的侧面宽度W大于滤波器电容71的正端与负端之间的距离L，并且正侧导体72和负侧导体73的间距确定为不发生放电。如果在导体72、73之间放置绝缘材料，则可以使导体间隔变窄。
图11A、11B分别示出了正侧导体72和负侧导体73的电流分布。在这些附图11A、11B中，各曲线示出了电力线，并且曲线的间隔越窄，则电流密度越强。
在图11A中，借助滤波器电容71的正端从连接部分74流出的电流借助正侧导体3流至连接部分76。
在图11B中，借助负侧导体5从连接部分77流出的电流借助滤波器电容71的负端流至连接部分75。
这样，正侧导体72和负侧导体73的电力线散布在每个导体内。
这是因为一个导体内流入的电流取自其它导体电流密度大的部分，即滤波器电容71的连接部分和导体的连接部分靠近IGBT模块1、2。
由于电力线散布在导体内，所以滤波器电容71和半导体电路之间的引线电感降低。
而且由于正侧导体2和负侧导体3的电流相反流动，所以磁通量互相抵消并且降低了引线电感。
图12为本发明其它实施例的示意图，并且示出了正侧导体25和负侧导体35的结构，它们将滤波器电容与半导体模块的电源电路相连，该模块包含将滤波器电容与图2所示半导体模块一相相连的三相单元。
正侧导体25包含凸起连接部分74u、74v、74w，它们与提供于各相单元的滤波器电容71u-71w的正端相连并且包括与各相半导体电源电路的正端相连的凸起连接部分76u、76v和76w。
同样，负侧导体35包含凸起连接部分75u、75v、75w，它们与提供于各相单元的滤波器电容71u-71w的负端相连并且包括与半导体电源电路的负端相连的凸起连接部分77u、77v和77w。
与图10的实施例相比，在图10的实施例中，正侧导体72和负侧导体73分别位于各相滤波器电容与各相半导体电源电路之间，相反在本实施例中，在各相的滤波器电容与各相的半导体电源电路之间共用一组正侧导体25和负侧导体35。
图13A和13B示出了图12所示正侧导体25和负侧导体35的电流分布，并且图13A示出了从各相滤波器电容正端的连接部分74u、74v、74w向V相的各半导体电源电路的正侧导体的连接部分76v流动的电流分布，而图13B示出了从U、V、W相的各半导体电源电路的负侧导体的连接部分77u、77v、77w向各滤波器电容负端的连接部分77v流动的电流分布。
按照该实施例，由于共用一组正侧导体24和负侧导体34从而将U相、V相、W相的各半导体电源电路与各滤波器电容相连，所以可以避免部件增加。
而且电流与图11A、11B一样散布，引线电感得到了抑制。
而且改进了U相、V相和W相的电源功率转换器的电流平衡。
如上所述，按照本发明，电源转换器的各导体无需提供螺栓头的孔，并且无需使孔内导体部分绝缘。
因此绝缘方便并且装置的可靠性提高。
而且在通过将半导体模块并联形成电源转换器的情况下，流入各半导体器件的电流相等，每个半导体器件的效率充分利用，因此电源转换器有效地实现了微型化。
而且在各半导体模块和模块与滤波电容的连接中，电感得到极大的减小，半导体器件电压的跳跃得到抑制，并且元件的能力得到充分发挥。因此目前使用的缓冲器电路可以省略或者微型化。
权利要求
1．一种将直流转换为交流或者将交流转换为直流的电源转换器的电源电路结构，其特征在于包含至少两个对应所述电源电路一相的半导体模块，所述半导体模块的结构为从同一表面侧提取半导体器件的集电极端(C端)和发射极端(E端)并且用注模剂注模为一体；将其中一个所述半导体模块的集电极端(PC端)与直流电源阳极相连的正侧导体(P导体)；将另一所述半导体模块的发射极端(NE端)与所述直流电源阴极相连的负侧导体(N导体)；以及将所述其中一个半导体模块的发射极端(PE端)和所述其它半导体模块的集电极端(NC端)与AC侧相连的交流侧导体(U导体)，所述正侧导体、所述负侧导体和所述交流侧导体形成为平面总线条；并且所述平面总线条借助对应各所述半导体模块端侧的分层结构支承，从而保持它们之间的绝缘，其中当半导体模块的所述集电极端(PC端)、所述发射极端(PE端)、所述集电极端(PE端)和所述发射极端(NE端)按照该端子顺序排列成一线时，所述正侧导体(P导体)、所述交流侧导体(U导体)和所述负侧导体(N导体)从所述半导体模块开始按照该导体顺序与所述半导体模块靠得更近，或者所述负侧导体(N导体)、所述交流侧导体(U导体)和所述正侧导体(P导体)按反向顺序与所述半导体模块靠得更近。
2．如权利要求1所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于当所述P导体、所述N导体和所述U导体的输出端形成为从所述同一表面提取时，从所述半导体模块端侧面角度看所述P和N导体的所述端排列为互相靠近。
3．一种将直流转换为交流或者将交流转换为直流的电源转换器的电源电路结构，其特征在于包含至少两个对应所述电源电路一相的半导体模块，所述半导体模块的结构为从同一表面侧提取半导体器件的集电极端(C端)和发射极端(E端)并且用注模剂注模为一体；将其中一个所述半导体模块的集电极端(PC端)与直流电源阳极相连的正侧导体(P导体)；将另一所述半导体模块的发射极端(NE端)与所述直流电源阴极相连的负侧导体(N导体)；以及将所述其中一个半导体模块的发射极端(PE端)和所述其它半导体模块的集电极端(NC端)与AC侧相连的交流侧导体(U导体)，所述正侧导体、所述负侧导体和所述交流侧导体形成为平面总线条；并且所述平面总线条借助对应各所述半导体模块端侧的分层结构支承，从而保持它们之间的绝缘，其中当半导体模块的所述集电极端(PC端)、所述发射极端(PE端)、所述集电极端(PE端)和所述发射极端(NE端)按照该端子顺序排列成一线时，所述正侧导体(P导体)和所述交流侧导体(U导体)排列得更加靠近所述半导体模块，而所述负侧导体(N导体)排列其上，或者所述负侧导体(N导体)、所述交流侧导体(U导体)与所述半导体模块靠得更近而所述正侧导体(P导体)排列其上。
4．一种将直流转换为交流或者将交流转换为直流的电源转换器的电源电路结构，其特征在于包含至少两个对应所述电源电路一相的半导体模块，所述半导体模块的结构为从同一表面侧提取半导体器件的集电极端(C端)和发射极端(E端)并且用注模剂注模为一体；将其中一个所述半导体模块的集电极端(PC端)与直流电源阳极相连的正侧导体(P导体)；将另一所述半导体模块的发射极端(NE端)与所述直流电源阴极相连的负侧导体(N导体)；以及将所述其中一个半导体模块的发射极端(PE端)和所述其它半导体模块的集电极端(NC端)与AC侧相连的交流侧导体(U导体)，所述正侧导体、所述负侧导体和所述交流侧导体形成为平面总线条；并且所述平面总线条借助对应各所述半导体模块端侧的分层结构支承，从而保持它们之间的绝缘，其中当半导体模块的所述集电极端(PC端)与所述发射极端(PE端)、所述集电极端(NC端)与所述发射极端(NE端)分别沿两条直线排列时，或者半导体模块的所述集电极端(PC端)与所述发射极端(PE端)、所述发射极端(NE端)与所述集电极端(NC端)分别沿两条直线排列时，所述正侧导体(P导体)和所述交流侧导体(U导体)更加靠近所述半导体模块，而所述负侧导体(N导体)排列其上，或者所述负侧导体(N导体)和所述交流侧导体(U导体)更加靠近所述半导体模块，而且所述正侧导体(P导体)排列其上。
5．如权利要求1或4所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于所述P导体、所述N导体和所述U导体借助各自的固定工具固定在所述半导体模块的端上，并且所述P导体、所述N导体和所述U导体的分层间隔由至少大于所述固定工具高度的垫片调整。
6．如权利要求1或4所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于所述P导体、所述N导体和所述U导体的一部分被弯曲从而形成具有所述弯曲基部预定长度(3f-5f)部分的各个基部，弯曲基部借助所述固定工具固定在所述半导体模块的所述端；以及所述P导体、所述N导体和所述U导体的分层间隔由所述弯曲基部的所述高度调整。
7．如权利要求6所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于当所述电源转换器的一相的结构为至少两个半导体模块平行时，平行连接的所述半导体模块的所述发射极端(PE端)和所述集电极端(NC端)分别与所述正侧导体(P导体)、所述负侧导体(N导体)和所述交流侧导体(U导体)相连；并且在平行连接所述半导体模块同一端的所述弯曲基部之间提供了狭缝(3s-5s)。
8．如权利要求1或3所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于当所述电源转换器的一相的结构为至少两个半导体模块平行时，位于最底层的所述正侧导体(P导体)或者所述负侧导体(N导体)的输出端形成于所述导体端部中央。
9．一种将分割电容的正、负和中间电势(P,N,C)转换为具有三级电势的交流电或者相反转换的电源转换器的电源电路结构，其特征在于包含至少在半导体模块的正侧(P)提供两个(201,202)并在负侧(N)提供两个(203,204)作为所述电源转换器的一相，所述半导体模块的结构为从从同一表面侧提取半导体器件的集电极端(C端)和发射极端(E端)并且用注模剂注模为一体；与所述半导体模块相连的两个箝位二极管(205,206)；将第一半导体模块的集电极端(PC端)与所述分割电容阳极相连的正侧导体(P导体)；将所述第一半导体模块的发射极端(PE1)、第二半导体模块的集电极端(PC2)与所述第一箝位二极管(205)的阴极端(PDK)相连的第一中间电势导体(CP导体(207))；将上述(相位编码2)第二半导体模块的发射极端和第三半导体模块(203)的集电极端(NC3)与交流侧相连的交流侧导体(U导体(4))；将第三半导体模块(NE3)的发射极端和第四半导体的集电极端(NC4)与第二箝位二极管(206)的阳极端(NDA)相连的第二中间电势导体(CN导体(208))；将第四半导体模块的发射极端(NE4)与所述分割电容负极相连的负侧导体(N导体(5))；将所述第一箝位二极管的所述阳极端(PDA)和第二箝位二极管的所述阴极端(NDK)与分割电容的分割压力点(C)相连的中间电势导体(C导体)，所述导体形成为平面总线条，并且所述平面总线条借助对应各所述半导体模块端侧的分层结构支承，从而保持它们之间的绝缘，其中所述第一-第四半导体模块位于同一表面从而使得来自所述正侧导体(P导体)、所述交流侧导体(U导体(4))和所述交流侧导体(U导体(4))的输出端位于同侧表面。
10．如权利要求9所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于所述P导体、所述N导体、所述CP导体和所述CN导体排列在最靠近所述半导体模块的同一最低层；以及所述C导体和所述U导体按照该顺序排列其上。
11．如权利要求9所述的电源转换器的电源电路结构，其特征在于当所述输出端为所述P导体时，所述N导体、所述C导体和所述U导体排列在同侧；分割所述U导体的输出端从而形成分割点(U1,U2)，并且从所述半导体模块端侧面角度看输出端按照导体U1、P、C、N、U2的顺序排列。
12．一种电源转换器的电源电路结构，其特征在于包含多个组合的半导体器件、包含构成直流输入侧的正侧端和构成负侧端的交流端以及交流端输出端的变换器；以及分别通过每个所述正侧导体和所述负侧导体与所述正侧端与所述负侧端相连的滤波器电容，其中所述正侧导体和所述负侧导体分别形成平板状，一组连接部分形成于各平板相对角位置上；并且所述正侧导体和所述负侧导体互相平行排列于同侧从而相交以束缚所述一组连接部分；所述各导体的连接部分与滤波器电容相连，并且所述各其它连接部分分别与所述正侧端和所述负侧端相连。
13．一种电源转换器的电源电路结构，其特征在于包含多个组合的半导体器件、包含构成直流输入侧的正侧端和构成负侧端的交流端以及交流端输出端的多相变换器；以及分别通过每个所述正侧导体和所述负侧导体与所述正侧端与所述负侧端相连的滤波器电容，其中所述正侧导体和所述负侧导体分别形成平板状，其中一个所述多个连接部分偏离所述各导体一侧；并且其它所述多个连接部分偏离与所述导体相对的其它侧面，所述各导体平行排列于同方向从而相互连接所述各导体的所述一个和其它多个连接部分；所述各导体的其中一个连接部分与滤波器电容相连，并且所述各导体的所述其它连接部分与所述多相变换器的正侧端和负侧端相连。
全文摘要
一种将直流转换为交流或者将交流转换为直流的电源转换器的电源电路结构,其特征在于包含:至少两个对应所述电源电路一相的半导体模块,所述半导体模块的结构为从同一表面侧提取半导体器件的集电极端(C端)和发射极端(E端)并且用注模剂注模为一体;将其中一个所述半导体模块的集电极端(PC端)与直流电源阳极相连的正侧导体(P导体)。
文档编号H02M7/217GK1233880SQ9910538
公开日1999年11月3日 申请日期1999年4月28日 优先权日1998年4月28日
发明者伊东知, 仲田清, 小柳阿佐子, 三岛彰, 丰田瑛一, 佐藤常雄, 绫野秀树 申请人:株式会社日立制作所