本發明涉及進行功率轉換的功率轉換裝置以及功率用半導體模塊。

背景技術：

鐵路車輛搭載逆變器、電動汽車搭載dc-dc轉換器等通過功率用半導體元件的開關動作來進行功率轉換的功率轉換裝置得到廣泛普及。功率用半導體元件由樹脂密封，構成功率用半導體模塊。功率用半導體模塊用于功率轉換裝置。

隨著功率用半導體元件的開關動作，功率轉換裝置的內部布線中有開關電流流通。此處，功率用半導體元件的開關動作是指，功率用半導體元件在數ns至數十us這樣較短的時間內在處于高電阻的截止狀態與處于低電阻的導通狀態之間進行切換的動作。開關電流是指，功率用半導體元件進行開關動作期間流過該功率用半導體元件的電流，該電流在數ns至數十us這樣較短的時間內電流值有數十安培至數萬安培的變化。

功率轉換裝置內部的布線中存在寄生電感，在通過開關電流的情況下，根據電磁學法則，布線中產生電壓。該電壓有時被稱為浪涌電壓。開關電流的時間變化率越大，以及布線的寄生電感越大，則布線中生成的浪涌電壓就越大。布線中生成的浪涌電壓被施加于功率轉換裝置的內部器件。若布線中生成的浪涌電壓較大則被施加于功率轉換裝置的內部器件的浪涌電壓變得過大，使得器件可能受損。

因此，以往如下這樣應對：將吸收電路與功率轉換裝置內部的器件相連，降低被施加至器件的浪涌電壓。作為現有技術，例如在下述專利文獻1中公開了如下技術：將由二極管、電容器、電感器構成的吸收電路與功率用半導體元件相連，從而降低被施加至功率用半導體元件的浪涌電壓。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4297995號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

功率轉換裝置的內部存在多種器件。其中之一是在功率轉換裝置的動作狀態下長時間施加有直流電壓的器件。若將吸收電路安裝于上述器件，則確實地能夠降低被施加至器件的浪涌電壓。然而，在吸收電路中也長時間施加有直流電壓。一般來說，施加直流電壓的時間越長，則器件的電絕緣性變得越差。因此，需要以高耐壓的器件來構成吸收電路。高耐壓的器件較為大型，因此存在難以使得功率轉換裝置小型化的問題。

本發明鑒于上述情況而得以完成，其目的在于提供一種功率轉換裝置，該功率轉換裝置具備減少施加至功率轉換裝置內部的器件的浪涌電壓并僅由耐壓性較低的器件構成的吸收電路。

解決技術問題所采用的技術方案

為了解決上述問題，達成目的，本發明的功率轉換裝置具備進行開關動作的功率用半導體元件，進行功率轉換，其特征在于，將開關電流分流器件與有開關電流流過的布線并聯連接。

發明效果

根據本發明，由于一部分開關電流被分流流過開關電流分流器件，因此流過布線的開關電流下降，布線中生成的浪涌電壓變小。由此，能夠降低被施加至功率轉換裝置內部的器件的浪涌電壓。并且，開關電流分流器件不會長時間被施加直流電壓，因此能夠獲得如下效果：能夠僅利用耐壓性較低的器件來構成開關電流分流器件。

附圖說明

圖1是表示實施方式1所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖2是表示實施方式1的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的立體圖。

圖3是表示實施方式1所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。

圖4是表示實施方式2所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖5是表示實施方式2的功率轉換裝置中流通的開關電流波形的一個示例的圖。

圖6是表示實施方式3所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖7是表示實施方式3的功率轉換裝置中流通的開關電流波形的一個示例的圖。

圖8是表示實施方式4所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖9是表示實施方式4所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。

圖10是表示實施方式5所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖11是表示實施方式5所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。

圖12是表示實施方式5所涉及的功率轉換裝置的其它電路結構例的圖。

圖13是表示實施方式6所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖14是表示實施方式6所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。

圖15是表示實施方式6所涉及的功率轉換裝置的其它電路結構例的圖。

圖16是表示實施方式7所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖17是表示實施方式7的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的分解立體圖。

圖18是表示組裝圖17所示的器件后的狀態的立體圖。

圖19是表示實施方式7所涉及的功率用半導體模塊內部的結構例的立體圖。

圖20是表示實施方式7所涉及的功率轉換裝置的其它電路結構例的圖。

圖21是表示實施方式8所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖22是表示實施方式8所涉及的功率轉換裝置的一部分器件的結構例的分解立體圖。

圖23是表示將圖22所示的器件安裝上后安裝實施方式8所涉及的開關電流分流器件后的狀態的立體圖。

圖24是表示實施方式8所涉及的功率轉換裝置的其它結構例的立體圖。

圖25是表示實施方式9所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。

圖26是表示實施方式9的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的分解立體圖。

圖27是表示將圖26所示的器件安裝上后安裝實施方式9所涉及的開關電流分流器件后的狀態的立體圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發明的實施方式所涉及的功率轉換裝置進行說明。此外，本發明并不局限于以下示出的實施方式。以下中，“連接”并不僅僅指物理上的連接關系，也包含電氣性連接關系。

實施方式1

圖1是表示實施方式1所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。功率轉換裝置1具備逆變器電路3(也稱作“功率轉換電路”)以及主電容器4。功率轉換裝置1連接有作為負載的電動機2。逆變器電路3構成兩電平三相逆變器電路，將存儲于主電容器4的直流電轉換成交流電(圖1的情況下為三相交流電)，并提供至作為負載的電動機2。

主電容器4包括一個或多個電容器元件41。出于確保絕緣及確保機械強度的目的，電容器元件41用樹脂密封，構成主電容器4。電容器4具備用于與外部電路電連接的端子，具體而言，具備構成主電容器4的正側端子的主電容器p端子41p以及構成主電容器4的負側端子的主電容器n端子41n。主電容器p端子41p以及主電容器n端子41n通過內部布線與電容器元件41電連接。主電容器4存儲有直流電。因此，在功率轉換裝置1的動作狀態下長時間有直流電壓被施加到主電容器4。

實施方式1中，使用igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極型晶體管)作為功率用半導體元件。出于確保絕緣及確保機械強度為目的，功率用半導體元件及與功率用半導體元件反并聯連接的二極管用樹脂密封，構成功率用半導體模塊。圖1中，例如在u相的高電位側(也稱作“正側”)(以下記作“p側u相”)，功率用半導體元件32a(正側開關元件)及二極管32b被密封，構成p側u相功率用半導體模塊31up。為了與外部電路電連接，p側u相功率用半導體模塊31up具備作為第1端子的集電極端子c1、作為第2端子的發射極端子e1、作為第1控制端子的柵極控制端子gc、作為第2控制端子的發射極控制端子ec。集電極端子c1、發射極端子e1、柵極控制端子gc以及發射極控制端子ec通過內部布線與功率用半導體元件32a以及二極管32b電連接。本實施方式中，集電極端子c1構成作為功率轉換電路的逆變器電路3的正側端子，發射極端子e1構成逆變器電路3的交流端子。

p側u相功率用半導體模塊31up以及n側u相功率用半導體模塊31un構成u相橋臂電路，該n側u相功率用半導體模塊31un設置于u相低電位側(也稱作“負側”)(以下記作“n側u相”)，其功率用半導體元件(負側開關元件)及二極管被密封。將p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子e1與n側u相功率用半導體模塊31un的集電極端子c2電連接，其連接點與作為負載的電動機2相連。p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子c1與主電容器4的主電容器p端子41p電連接，n側u相功率用半導體模塊31un的發射極端子e2與主電容器4的主電容器n端子41n電連接。對于v相、w相也采用相同結構，省略重復說明。本實施方式中，發射極端子e2構成作為功率轉換電路的逆變器電路3的負側端子，集電極端子c2構成逆變器電路3的交流端子。

此處，對主電容器4與各功率用半導體模塊之間的連接進行詳細說明。主電容器p端子41p與p側布線中繼點61lp之間通過p側共用布線63cp相連。p側布線中繼點61lp與p側u相功率用半導體模塊31up的集電極端子c1通過p側u相布線62up相連。p側布線中繼點61lp與p側v相功率用半導體模塊31vp的集電極端子c1通過p側v相布線62vp相連。p側布線中繼點61lp與p側w相功率用半導體模塊31wp的集電極端子c1通過p側w相布線62wp相連。同樣，主電容器n端子41n與n側布線中繼點61ln之間通過n側共用布線63cn相連。n側布線中繼點61ln與n側u相功率用半導體模塊31un的發射極端子e2通過n側u相布線62un相連。n側布線中繼點61ln與n側v相功率用半導體模塊31vn的發射極端子e2通過n側v相布線62vn相連。n側布線中繼點61ln與n側w相功率用半導體模塊31wn的發射極端子e2通過n側w相布線62wn相連。此外，本說明書中，將p側共用布線63cp、p側u相布線62up、p側v相布線62vp及p側w相布線62wp一并稱為將逆變器電路3的正側端子與主電容器4的正側端子(p端子41p)相連的正側連接布線構件。同樣，將n側共用布線63cn、n側u相布線62un、n側v相布線62vn及n側w相布線62wn一并稱為將逆變器電路3的負側端子與主電容器4的負側端子(n端子41n)相連的負側連接布線構件。

實施方式1的特征在于，開關電流分流器件70與p側共用布線63cp并聯連接。開關電流分流器件70是兩端子器件。因此，p側共用布線63cp上存在兩處開關電流分流器件70的連接部。p側共用布線63cp中存在寄生電感，但能夠視為被與開關電流分流器件70的連接部分為三個寄生電感。如圖1所示，從主電容器p端子41p向p側布線中繼點61lp，將該三個寄生電感記為布線寄生電感63cp1、布線寄生電感63cp2以及布線寄生電感63cp3。因此，在采用圖1的連接結構的情況下，開關電流分流器件70能夠視為與布線寄生電感63cp2并聯連接。

隨著p側功率用半導體元件的開關動作，p側共用布線63cp中有開關電流流通。開關電流流過布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3。根據電磁學法則，布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3中產生浪涌電壓。根據實施方式1的結構，一部分開關電流被分流流通到開關電流分流器件70，因此流過布線寄生電感63cp2的開關電流減小。由此，布線寄生電感63cp2中產生的浪涌電壓下降。其結果是，施加至功率用半導體元件的浪涌電壓下降。由此，開關電流分流器件70起到降低被施加至功率轉換裝置1內部的器件的浪涌電壓的吸收電路的作用。

然而，在功率轉換裝置1的動作狀態下長時間有直流電流流過功率轉換裝置1的內部布線。一般而言，功率轉換裝置1的內部布線由金屬構成，直流電阻值微小。由此，即使有直流電流流過，功率轉換裝置1的內部布線中產生的直流電壓仍微小，可忽略。因此，雖然功率轉換裝置1的功率用半導體元件在開關動作的期間產生所謂的浪涌電壓，但在其它期間，即使功率轉換裝置1內的布線有電流流過，p側共用布線63cp中產生的壓降微小，可忽略。由此，被施加至與p側共用布線63cp并聯連接的開關電流分流器件70的電壓并不是被施加至功率用半導體元件那樣的大直流電壓，因此能夠以耐壓性較低的器件來構成開關電流分流器件70。也就是說，本實施方式中，將開關電流分流器件70并聯連接于p側共用布線63cp的實質上同電位的兩點之間，因此能以耐壓性較低的器件來構成開關電流分流器件70。即使是這樣的兩點之間，在進行開關時，產生由兩點間的布線電感及隨著開關而產生的電流變化量決定的電動勢，從而使得兩點之間的電位不同，但是本說明書中，實質上電位相同的兩點之間是指在開關元件不進行開關動作的通常狀態下電位實質相同的兩點之間。另外，本實施方式中，將開關電流分流器件70設為與正側連接布線構件中的p側共用布線63cp并聯連接，但也可以將開關電流分流器件70與p側u相布線62up、p側v相布線62vp以及p側w相布線62wp并聯連接。其中，通過與p側共用布線63cp并聯連接，從而能夠獲得對利用單一的器件來進行所有相的開關動作時產生的浪涌電壓進行抑制的效果。

此處，根據現有技術，將吸收電路器件安裝于功率用半導體元件，以降低被施加至功率用半導體元件的浪涌電壓。因此，在功率轉換裝置1的功率用半導體元件處于截止狀態的期間，功率用半導體元件長時間被施加相當于主電容器的充電電壓的高電壓，所以現有技術中的吸收電路也被施加有同等的直流電壓。由此，需要以高耐壓的器件來構成現有技術的吸收電路。

另外，無論是現有技術還是實施方式1中的技術，在功率轉換裝置中，在動作狀態下，施加于功率用半導體元件的直流電壓變化較大。功率用半導體元件在導通狀態下，施加于功率半導體元件的直流電壓較小，通常小于10伏特。另一方面，功率用半導體元件在截止狀態下，相當于主電容器的充電電壓的較高的直流電壓被施加于功率用半導體元件。

由此，根據現有技術的吸收電路，由于施加于吸收電路的直流電壓也有較大變化，因此存在充放電電流流過吸收電路器件，從而產生損耗的問題。另一方面，根據以實施方式1為首的本發明的吸收電路，即使施加至功率用半導體元件的直流電壓變化較大，施加至吸收電路的直流電壓也不會有較大變化。也就是說，根據本發明所涉及的吸收電路，不會有較大的充放電電流流過吸收電路器件，從而具有能較大程度地抑制損耗產生的效果。

接下來，對實施方式1所涉及的功率轉換裝置1的結構進行說明。圖2是表示實施方式1的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的立體圖。此外，將構成高電位側的橋臂部的p側u相功率用半導體模塊31up、p側v相功率用半導體模塊31vp以及p側w相功率用半導體模塊31wp總稱記為“p側功率用半導體模塊”、“p側橋臂部”等，將構成低電位側的橋臂部的n側u相功率用半導體模塊31un、n側v相功率用半導體模塊31vn以及n側w相功率用半導體模塊31wn總稱記為“n側功率用半導體模塊”、“n側橋臂部”等。另外，在未特別區分p側或n側時，僅記作“功率用半導體模塊”。另外，在未特別區分說明p側功率用半導體模塊中的集電極端子c1及發射極端子e1與n側功率用半導體模塊中的集電極端子c2及發射極端子e2時，僅記作“集電極端子c”及“發射極端子e”。

圖2中，p側u相功率用半導體模塊31up、p側v相功率用半導體模塊31vp及p側w相功率用半導體模塊31wp、以及n側u相功率用半導體模塊31un、n側v相功率用半導體模塊31vn及n側w相功率用半導體模塊31wn被設置于冷卻器80上。功率用半導體模塊31的上表面設有集電極端子c以及發射極端子e。功率轉換裝置1的動作狀態下，功率用半導體模塊31發熱。功率用半導體模塊31所發出的熱從功率用半導體模塊31的底面向冷卻器80移動。由此對功率用半導體模塊31的溫度上升進行抑制。主電容器4呈長方體形狀。在長方體的一個面上設有主電容器p端子41p、主電容器n端子41n。

主電容器4的各端子(主電容器p端子41p、主電容器n端子41n)與功率用半導體模塊31的各端子(集電極端子c1、c2、發射極端子e1、e2)通過母線64進行電連接。也就是說，將主電容器4與逆變器電路相連接的正側連接布線構件與負側連接布線構件由母線64構成。母線64例如是層疊多層金屬板與絕緣膜而成的部件。母線64有大電流長時間流過。為了抑制電阻，將母線64的寬度形成得較寬，另外，為了將母線64的發熱散熱至外部氣體，一般將母線64的厚度形成得較薄。此外，由于母線64上有開關電流流過，因此希望寄生電感較小。然而，減小母線64的寄生電感是較為困難的。以下，以一般結構為前提，來說明難以減小母線64的寄生電感的理由。

設置有功率用半導體模塊的冷卻器的形狀及主電容器的形狀一般不同。另外，功率用半導體模塊的各端子的間隔及主電容器的各端子的間隔一般也不同。此外，主電容器及冷卻器是重物，需要用金屬外殼包圍并牢牢地固定。因此，難以利用母線以較短距離將主電容器的各端子與功率用半導體模塊的各端子電連接。其結果是，需要利用母線以較長距離將主電容器的各端子與功率用半導體模塊的各端子電連接，母線的寄生電感不得不變大，母線中產生的浪涌電壓變大。

因此，實施方式1所涉及的功率轉換裝置1中，如上所述，設有開關電流分流器件70。圖3是表示實施方式1所涉及的功率轉換裝置1的結構例的立體圖。

實施方式1的特征在于，如圖1所示，將開關電流分流器件70與p側共用布線63cp的部分相連接。開關電流分流器件70為兩端子器件，p側共用布線63cp與開關電流分流器件70的連接部存在有兩處。因此，如圖3所示，將兩端子器件的開關電流分流器件70與母線64的對應p側共用布線63cp的一部分電連接。通過采用上述結構，一部分開關電流被分流流通到開關電流分流器件70，因此流過母線64的開關電流減小。此外，圖3的示例中，母線64形成為曲柄形狀，開關電流分流器件70與形成為曲柄形狀的母線64上的彎曲部位64a的部分相連，但并不局限于該結構。例如，開關電流分流器件70的一端也可以與正交于彎曲部位64a的平板部位64b或平板部位64c相連。另外，也可以為開關電流分流器件70的一端與平板部位64b相連，開關電流分流器件70的另一端與平板部位64c相連。其中，優選為開關電流分流器件70與寄生電感較大的部位并聯連接，因此開關電流分流器件70優選為跨過彎曲部位64a來連接。通過采用上述結構，與僅將開關電流分流器件70與某個平面部位并聯連接的情況相比，能夠擴大開關電流分流器件70所連接的兩點之間的寄生電感，因此能夠更有效地抑制浪涌電壓。

由此，根據實施方式1所涉及的功率轉換裝置，構成為將開關電流分流器件與有開關電流流過的布線并聯連接，從而構成的吸收電路能夠減小施加至內部器件的浪涌電壓，并能夠僅用耐壓性較低的器件來構成吸收電路。

實施方式2

圖4是表示實施方式2所涉及的功率轉換裝置的電路結構的圖。實施方式2中，將二極管71用作為開關電流分流器件70。其它結構與實施方式1相同或同等，因此省略重復說明。

圖4中，二極管71被安裝成與布線寄生電感63cp2并聯連接。更詳細而言，安裝為二極管71的陰極朝向主電容器p端子41p，二極管71的陽極朝向p側布線中繼點61lp。

此處，在從主電容器4向p側u相功率用半導體模塊31up提供直流電流的狀態下，考慮p側u相功率用半導體模塊31up的功率用半導體元件32a進行截止的開關動作。圖5是表示實施方式2的功率轉換裝置中流通的開關電流波形的一個示例的圖，橫軸表示時間，縱軸表示電流值。

在功率用半導體元件32a截止時，p側共用布線63cp中有如圖5所示那樣的開關電流流過。此時的開關電流是指從主電容器p端子41p向p側布線中繼點61lp流至p側共用布線63cp的電流，在數ns至數十us這樣較短的時間內電流值減小數十安培至數萬安培。

根據電磁學法則，布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3中產生浪涌電壓。此處，浪涌電壓的朝向是p側布線中繼點61lp側的電位比主電容器p端子41p側的電位要高的方向。由此，有浪涌電壓被施加至功率用半導體元件32a。

根據圖5的結構，一部分流過布線寄生電感63cp2的開關電流被分流而流至二極管71中。其結果是，有循環電流循環流過布線寄生電感63cp2、二極管71的陽極、二極管71的陰極以及布線寄生電感63cp2。由于該循環電流使得流過布線寄生電感63cp2的開關電流減小，布線寄生電感63cp2中產生的浪涌電壓下降。其結果是，施加至功率用半導體元件32a的浪涌電壓下降。

此外，正如在實施方式1中說明的那樣，不會在功率轉換裝置1的內部布線長時間地產生直流電壓。由于不會在p側共用布線63cp中長時間地產生直流電壓，因此不會長時間地對二極管71施加直流電壓。因此，根據實施方式2所涉及的功率轉換裝置1，能夠以耐壓性較低的器件來構成二極管71。

由此，根據實施方式2所涉及的功率轉換裝置，所構成的吸收電路能夠減小施加至內部器件的浪涌電壓，并能夠僅用耐壓性較低的器件來構成吸收電路。

此外，在p側共用布線63cp中長時間有直流電流流過。一般而言，作為二極管器件的工作特征，直流電流不會朝向從陰極向陽極的方向流過。也就是說，若流過p側共用布線63cp的直流電流的方向為從主電容器p端子41p向p側布線中繼點61lp的方向，則一部分直流電流不會流過二極管71，二極管71中不會產生導通損耗。

另一方面，若流過p側共用布線63cp的直流電流的方向為從p側布線中繼點61lp向主電容器p端子41p流動的方向，則一部分直流電流流過二極管71。由此，二極管71優選為pn結二極管等上升電壓較大的二極管，而不優選肖特基勢壘二極管等上升電壓較小的二極管。若使用pn結二極管，則流過二極管71的直流電流減小，能夠降低所產生的導通損耗，因此能夠抑制溫度上升，使二極管71小型化。

實施方式3

圖6是表示實施方式3所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。實施方式3中，將串聯連接的電感72a與電容72b用作為開關電流分流器件70。另外，功率用半導體元件32a使用mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor：金氧半場效晶體管)。出于確保絕緣及確保機械強度的目的，功率用半導體元件32a及二極管32b用樹脂密封，構成功率用半導體模塊31。為了與外部電路電連接，功率用半導體模塊31具備作為第1端子的漏極端子d1、作為第2端子的源極端子s1、作為第1控制端子的柵極控制端子gc以及作為第2控制端子的源極控制端子sc。漏極端子d1、源極端子s1、柵極控制端子gc以及源極控制端子sc通過內部配線與功率用半導體元件32a以及二極管32b電連接。其它結構與實施方式1相同或等同，對相同或等同的結構部標注相同標號，并省略重復說明。

圖7是表示實施方式3的功率轉換裝置中流通的開關電流波形的一個示例的圖，橫軸表示時間，縱軸表示電流值。在作為mosfet的功率用半導體元件32a進行開關動作時，存在流過功率用半導體元件32a的開關電流如圖7所示那樣振動的情況。此外，有時將這樣振動的開關電流特別稱作振鈴電流。振鈴電流的振動部分在數ns至數十us這樣較短的時間內有數十安培至數萬安培的變化。這是由于，布線的寄生電感與功率用半導體元件的寄生電容引起lc諧振。在有振鈴電流流過的情況下，布線中產生浪涌電壓。浪涌電壓與振鈴電流同樣地振動，因此有時特別將其稱為振鈴電壓。此外，振鈴電流與振鈴電壓的振動頻率相同。

一般而言，在mosfet的晶體管部中存在寄生電容，另外，在mosfet的寄生二極管部中也存在寄生電容。在與mosfet并聯外裝有二極管的情況下(圖6示例中的二極管32b)，該外裝二極管也存在寄生電容。上述多個寄生電容中至少一個表示為功率用半導體元件的寄生電容。無論如何，功率用半導體元件的寄生電容取某個決定值。另外，布線的寄生電感也取某個決定值。由此，振鈴電流與振鈴電壓的振動頻率取某個決定值。

實施方式3所涉及的功率轉換裝置1將串聯連接的電感72a與電容72b用作為開關電流分流器件70，將該電感72a與電容72b與布線寄生電感63cp2并聯安裝。

此處，考慮p側共用布線63cp中有上述振鈴電流流過的情況。振鈴電流是振動的電流，在數ns至數十us這樣較短的時間內電流值有數十安培至數萬安培的變化。根據電磁學法則，布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3中產生振鈴電壓。由此，有振鈴電壓被施加至功率用半導體元件32a。若振鈴電壓過大，則功率用半導體元件32a可能損壞。

另一方面，根據圖6的結構，一部分流過布線寄生電感63cp2的振鈴電流被分流而流至電感72a及電容72b的串聯電路中。因此，流過布線寄生電感63cp2的振鈴電流減小，布線寄生電感63cp2中產生的振鈴電壓下降。其結果是，施加至功率用半導體元件32a的振鈴電壓下降。

此外，正如在實施方式1、2中說明的那樣，不會在功率轉換裝置1的內部布線長時間地產生直流電壓。由于不會在p側共用布線63cp中長時間地產生直流電壓，因此不會長時間地對電感72a及電容72b的串聯電路施加直流電壓。因此，能夠以耐壓性較低的器件來構成電感72a及電容72b。

由此，根據實施方式3所涉及的功率轉換裝置，所構成的吸收電路能夠減小施加至功率轉換裝置1內部器件的振鈴電壓，并能夠僅用耐壓性較低的器件來構成吸收電路。

另外，在p側共用布線63cp中有直流電流長時間流過。另一方面，直流電流不會流過串聯連接的電感72a及電容72b。由此，電感72a及電容72b的串聯電路中不會因直流電流流過而產生導通損耗。因此，根據實施方式3所涉及的功率轉換裝置，能夠抑制電感72a及電容72b的溫度上升，因此作為開關電流分流器件來使用的電感72a及電容72b能夠進一步小型化。

接著，對選定電感72a及電容72b時的考慮事項進行說明。在選定電感72a及電容72b時，希望調整各個器件常數，以使得電感72a及電容72b所產生的lc諧振頻率與振鈴電流(開關電流)的振動頻率一致，優選為至少振鈴電流的振動頻率分量包含在lc諧振頻率的半寬值內。此處，lc諧振頻率的半寬值是指，在用頻率與lc濾波器的衰減率的函數來表示時，以lc諧振頻率為中心，將lc濾波器的衰減率為該lc諧振頻率下的衰減率的半值的頻率包含在內的頻帶。此外，振鈴的振動頻率能夠通過在未設置開關電流分流器件的狀態下進行開關實驗來預先測定等，從而算出。根據上述結構，在振鈴電流的振動頻率下，串聯連接的電感72a及電容72b的合成阻抗極小，被分流至電感72a及電容72b的串聯電路的振鈴電流增加，其結果是，流過布線寄生電感63cp2的振鈴電流減小。通過該作用，布線寄生電感63cp2中產生的振鈴電壓的降低效果增大。

此外，在開關電流有多個振動分量的情況下，選擇開關電流的時間變化率最大的振動即可。若使得電感72a及電容72b的lc諧振頻率與該較大振動的頻率相一致，則浪涌電壓的降低效果能夠進一步增大。

另外，也可以增加串聯連接的電感及電容，來形成其它的開關電流分流器件70。該情況下，若使得增加的電感及電容的lc諧振頻率選定為與開關電流的時間變化率與第二大的振動的頻率相一致，則浪涌電壓的降低效果能夠進一步增大。

此外，優選為將電容72b安裝至布線寄生電感63cp2時的布線的寄生電感用作為與電容72b串聯連接的電感72a。通過采用上述結構，作為與電容72b串聯連接的電感72a，無需另外準備電感器件。該情況下，通過調整電容72b的器件常數，從而能使得電容72b的電容值與電感值所形成的lc諧振頻率與振鈴電流的振動頻率相一致。

實施方式4

圖8是表示實施方式4所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖，圖9是表示實施方式4所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。在實施方式4中，開關電流分流器件與有開關電流流過的布線并聯連接。實施方式4的特征在于，有開關電流流過的布線與開關電流分流器件的兩個連接點中的至少一個設于主電容器附近(最近處)。此外，其它結構與實施方式1相同或等同，對相同或等同的結構部標注相同標號，并省略重復說明。

對實施方式4的結構進行更加詳細的說明。首先，開關電流分流器件70與p側共用布線63cp并聯連接。p側共用布線63cp與實施方式1相同，視作由布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3構成。另外，與實施方式1相同，開關電流分流器件70的兩個連接點中的一個連接點位于布線寄生電感63cp2與布線寄生電感63cp3之間。

與此相對，實施方式4與實施方式1的不同點在于，開關電流分流器件70的兩個連接點中的另一個連接點并不位于布線寄生電感63cp2與布線寄生電感63cp1之間，而連接至主電容器4的主電容器p端子41p附近。

此外，上述說明中，“主電容器p端子41p附近(最近處)”是指包含主電容器p端子41p，且例如從主電容器p端子41p起的距離等于或小于主電容器41中主電容器p端子41p和與主電容器p端子41p成對的端子即主電容器n端子41n之間的距離的位置。也就是說，相當于如下位置：開關電流分流器件70的兩個連接點中的一個連接點與主電容器p端子41p之間的距離等于或小于主電容器p端子41p與主電容器n端子41n之間的距離的位置。滿足上述條件的連接點能夠視作為主電容器p端子41p。

在將p側共用布線63cp螺釘止動于主電容器p端子41p的情況下，將開關電流分流器件70的布線也用相同的螺釘螺釘止動于主電容器p端子41p即可。通過采用上述結構，能夠將有開關電流流過的布線與開關電流分流器件70的兩個連接點中的另一個連接點設于主電容器4附近。此外，在將開關電流分流器件70與n側共用布線63cn并聯連接的情況下，也能采用相同連接結構。

隨著p側功率用半導體元件的開關動作，p側共用布線63cp中有開關電流流通。開關電流流過布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3。根據電磁學法則，布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3中產生浪涌電壓。根據實施方式4的結構，一部分開關電流分流而流通到開關電流分流器件70，因此流過布線寄生電感63cp1、63cp2的開關電流減小。由此，能夠減小布線寄生電感63cp1、63cp2中產生的浪涌電壓。因此，實施方式4的功率轉換裝置相比實施方式1的功率轉換裝置能夠進一步增大浪涌電壓的降低效果。

實施方式5

圖10是表示實施方式5所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖，圖11是表示實施方式5所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。在實施方式5中，開關電流分流器件70與有開關電流流過的布線并聯連接。實施方式5的特征在于，有開關電流流過的布線與開關電流分流器件70的兩個連接點中的至少一個設于功率用半導體元件附近(最近處)。此外，其它結構與實施方式1相同或等同，對相同或等同的結構部標注相同標號，并省略重復說明。

對實施方式5的結構進行更加詳細的說明。首先，p側共用布線63cp與實施方式1相同，視作由布線寄生電感63cp1、63cp2、63cp3構成。另外，與實施方式1相同，開關電流分流器件70的兩個連接點中的一個位于布線寄生電感63cp1與布線寄生電感63cp2之間。

與此相對，實施方式5與實施方式1的不同點在于，開關電流分流器件70的兩個連接點中的另一個并不位于布線寄生電感63cp2與布線寄生電感63cp3之間，而連接至p側u相布線62up，該p側u相布線62up位于p側u相功率用半導體模塊31up的集電極端子c1附近。

此外，上述說明中，“集電極端子c1附近(最近處)”是指包含集電極端子c1，且例如從集電極端子c1起的距離等于或小于功率用半導體模塊31up的集電極端子c1和與集電極端子c1成對的端子即發射極端子e1之間的距離的位置。也就是說，相當于如下位置：開關電流分流器件70的兩個連接點中的一個連接點與集電極端子c1之間的距離等于或小于p側u相功率用半導體模塊31up的集電極端子c1與發射極端子e1之間的距離的位置。滿足上述條件的連接點能夠視作為集電極端子c1。

在將p側u相布線62up螺釘止動于p側u相功率用半導體模塊31up的集電極端子c1的情況下，將開關電流分流器件70的布線也用相同的螺釘螺釘止動于該集電極端子c1即可。通過采用上述結構，能夠將有開關電流流過的布線與開關電流分流器件70的兩個連接點中的另一個連接點設于集電極端子c1附近。此外，在將開關電流分流器件70與n側共用布線63cn及n側u相布線62un并聯連接的情況下，也能采用相同連接結構。

隨著p側功率用半導體元件的開關動作，p側共用布線63cp及p側u相布線62up中有開關電流流通。根據電磁學法則，p側共用布線63cp及p側u相布線62up中產生浪涌電壓。根據實施方式5的結構，一部分開關電流被分流而流通到開關電流分流器件70，因此能夠減小p側共用布線63cp及p側u相布線62up中產生的浪涌電壓。因此，實施方式5的功率轉換裝置相比實施方式1的功率轉換裝置能夠進一步增大浪涌電壓的降低效果。

圖12是表示實施方式5所涉及的功率轉換裝置的其它電路結構例的圖。功率用半導體模塊中獨立于集電極端子之外，還可能具備集電極輔助端子。該種功率用半導體模塊中，設想將集電極端子與功率用半導體元件相連的布線中有大電流長時間流過來進行設計。因此，將集電極端子與功率用半導體元件相連的布線使用粗布線構件，布線電阻變小。另一方面，集電極輔助端子是用于檢測功率用半導體元件的集電極電位的端子，與集電極端子不同。更詳細而言，設想將集電極輔助端子與功率用半導體元件相連的布線中有檢測功率用半導體元件中的集電極電位所需的小電流流過，來設計功率用半導體模塊。因此，通常，將集電極輔助端子與功率用半導體元件相連的布線使用比將集電極端子與功率用半導體元件相連的布線要細的布線構件。

此處，在圖12所示的結構下，開關電流分流器件70的兩個連接點中的一個連接點連接至集電極輔助端子ca1。開關電流分流器件70的兩個連接點中的另一個連接點與圖10相同。根據圖12的結構，可以視作開關電流分流器件70與p側共用布線63cp、p側u相布線62up以及將集電極端子c1與功率用半導體元件32a相連的布線(以下簡稱為“集電極內部布線”)并聯連接。p側共用布線63cp、p側u相布線62up以及集電極內部布線中有開關電流流通，但一部分開關電流被分流至開關電流分流器件70。其結果是，能夠降低p側共用布線63cp、p側u相布線62up以及集電極內部布線中產生的浪涌電壓。此外，圖12所示結構所產生的浪涌電壓的降低效果比圖10所示的結構所產生的浪涌電壓的降低效果要大。

實施方式6

圖13是表示實施方式6所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖，圖14是表示實施方式6所涉及的功率轉換裝置的結構例的立體圖。在實施方式6中，開關電流分流器件70(70a、70b、70c)與有開關電流流過的布線并聯連接。也就是說，實施方式6的第1特征在于，存在多個并聯連接有開關電流分流器件70的布線，另外，實施方式6的第2特征在于，實施方式1至5中將開關電流分流器件70僅并聯連接至直流側連接布線構件(正側連接布線構件及負側連接布線構件)，與此相對，實施方式6中，對于交流側連接布線構件也并聯連接有開關電流分流器件70。此外，其它結構與實施方式1相同或等同，對相同或等同的結構部標注相同標號，并省略重復說明。

對實施方式6的結構進行更加詳細的說明。如上所述，在本實施方式6中，具有三個開關電流分流器件70a、70b、70c。作為第1開關電流分流器件的開關電流分流器件70a與將主電容器p端子41p和p側u相功率用半導體模塊31up的集電極端子c1相連的布線、即p側共用布線63cp及p側u相布線62up并聯連接。作為第2開關電流分流器件的開關電流分流器件70b與將主電容器n端子41n和n側u相功率用半導體模塊31un的發射極端子e2相連的布線、即n側共用布線63cn及n側u相布線62un并聯連接。開關電流分流器件70a、70b是與直流側連接布線構件并聯連接的開關電流分流器件。另外，作為第3開關電流分流器件的開關電流分流器件70c與將p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子e1與n側u相功率用半導體模塊31un的集電極端子c2相連的布線并聯連接。開關電流分流器件70c是與交流側連接布線構件并聯連接的開關電流分流器件。此外，交流側連接布線構件是指包含功率用半導體模塊內的布線以及將功率用半導體模塊之間相連接的布線，但本實施方式中，將開關電流分流器件70c設成與交流側連接布線構件中將功率用半導體模塊彼此相連接的交流側連接布線構件并聯連接。

隨著功率用半導體元件32a的開關動作，這些布線中有開關電流流通。根據電磁學法則，上述布線中產生浪涌電壓。根據實施方式6的結構，一部分開關電流被分流而流通到開關電流分流器件70a、70b、70c中的至少一個，因此能夠減小各布線中產生的浪涌電壓。由此，存在多個浪涌電壓減小的布線，因此實施方式6的功率轉換裝置相比實施方式1的功率轉換裝置能夠進一步增大浪涌電壓的降低效果。

圖15是表示實施方式6所涉及的功率轉換裝置的其它電路結構例的圖。圖13所示的結構下，從p側共用布線63cp到p側u相布線62up安裝有一個開關電流分流器件70a。通過采用該結構，能夠降低p側共用布線63cp以及p側u相布線62up中產生的浪涌電壓。然而，功率轉換裝置1的器件可能裝入地較為復雜，有時難以從p側共用布線63cp到p側u相布線62up安裝一個開關電流分流器件70a。該情況下，如圖15所示，將一個開關電流分流器件70a1安裝于p側共用布線63cp，將另一個開關電流分流器件70a2安裝于p側u相布線62up。通過采用該結構，仍能降低p側共用布線63cp以及p側u相布線62up中產生的浪涌電壓。

另外，圖13所示的結構下，一個開關電流分流器件70c與將p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子e1與n側u相功率用半導體模塊31un的集電極端子c2相連的布線并聯連接。圖15所示的結構下，兩個開關電流分流器件70c1、70c2與將p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子e1與n側u相功率用半導體模塊31un的集電極端子c2相連的布線并聯連接，開關電流分流器件的個數比圖13所示的結構要多。開關電流流過將p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子e1以及n側u相功率用半導體模塊31un的集電極端子c2連接的布線。在圖15所示的結構下，更多的開關電流被分流至開關電流分流器件70c(70c1、70c2)。由此，能夠使得將p側u相功率用半導體模塊31up的發射極端子e1與n側u相功率用半導體模塊31un的發射極端子c2相連的布線中產生的浪涌電壓的降低效果比圖13所示的結構要大。

另外，兩個開關電流分流器件70c1、70c2也可以均由二極管構成。若使用二極管，則不振動的開關電流被分流。兩個開關電流分流器件70c1、70c2也可以均由串聯連接的電感及電容構成。若使用串聯連接的電感及電容，則能夠使振動的開關電流、即振鈴電流分流。

另外，兩個開關電流分流器件70c1、70c2中的一個可以由二極管構成，而另一個由串聯連接的電感及電容構成。通過采用這種結構，既能夠使不振動的開關電流分流，也使振動的開關電流分流。如上所述，也可以用具有相同電氣性質的器件來構成多個開關電流分流器件，也可以用具有不同電氣性質的器件來構成。

此外，在圖15所示的結構下，將一個開關電流分流器件70b1安裝于n側共用布線63cn，將一個開關電流分流器件70b2安裝于n側u相布線62un，從n側共用布線63cn到n側u相布線62un安裝一個開關電流分流器件70b3。由此，也可以將多個開關電流分流器件串聯、并聯組合。n側共用布線63cn、n側u相布線62un中有開關電流流過，但能夠使更多的開關電流分流至開關電流分流器件70b(70b1、70b2、70b3)，能夠比圖13所示的功率轉換裝置1進一步增大浪涌電壓的降低效果。

此外，也可以將開關電流分流器件70安裝于v相的布線。通過采用上述結構，v相的布線中產生的浪涌電壓減小，施加至v相的器件的浪涌電壓降低。另外，也可以將開關電流分流器件70安裝于w相的布線。通過采用上述結構，w相的布線中產生的浪涌電壓減小，施加至w相的器件的浪涌電壓降低。

尤其是，在將開關電流分流器件70安裝至u相、v相、w相的共用布線的情況下，對于u相、v相、w相的器件能夠降低浪涌電壓。通過采用上述結構，相比在u相、v相、w相的布線分別安裝開關電流分流器件70的情況下，能夠減少開關電流分流器件70的個數。

實施方式7

圖16是表示實施方式7所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。實施方式7中，將mosfet用作為功率用半導體元件32a。功率用半導體元件32a構成兩電平三相逆變器電路。出于確保絕緣及確保機械強度的目的，功率用半導體元件32a及二極管32b用樹脂密封，構成三相功率用半導體模塊34。三相功率用半導體模塊34具備：模塊u端子34ua、模塊v端子34va、模塊w端子34wa、模塊p端子34pd以及模塊n端子34nd。模塊u端子34ua、模塊v端子34va以及模塊w端子34wa通過布線與作為負載的電動機2相連。模塊p端子34pd以及模塊n端子34nd連接有主電容器4。

以下對p側u相進行說明，在三相功率用半導體模塊34的內部，將模塊p端子34pd與功率用半導體元件32a相連的內部布線(63cp、62up)中有開關電流流過，而開關電流分流器件70a與這些布線并聯安裝。對于n側u相也同樣，安裝有開關電流分流器件70b。另外，功率用半導體元件32a之間也安裝有開關電流分流器件70c。v相及w相也采用相同結構。由此，實施方式7的特征在于，開關電流分流器件70(70a、70b、70c)以及構成兩電平三相逆變器電路的功率用半導體元件32a和二極管32b被收納于相同的殼體，形成為一體的模塊。另外，本實施方式中，三相功率用半導體模塊34的內部，在功率用半導體元件未進行開關動作的狀態下，在實質上相同電位的兩點間設有開關電流分流器件70。

隨著功率用半導體元件32a的開關動作，這些布線中有開關電流流通。根據電磁學法則，上述布線中產生浪涌電壓。根據實施方式7的結構，一部分開關電流被分流而流通到開關電流分流器件70a、70b、70c中的至少一個，因此能夠減小各布線中產生的浪涌電壓。

并且，在實施方式7的功率轉換裝置中，開關電流分流器件70預先被設置于三相功率用半導體模塊34的內部，因此在功率轉換裝置的制造過程中，無需安裝開關電流分流器件70的作業。因此，能夠以短時間制造功率轉換裝置。

圖17是表示實施方式7的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的分解立體圖，圖18是表示組裝圖17所示的器件后的狀態的立體圖。如圖17及圖18所示，冷卻器80上設有三相功率用半導體模塊34。主電容器4被設置成，其主電容器p端子41p與三相功率用半導體模塊34的模塊p端子34pd接觸從而電連接，另外，主電容器n端子41n與三相功率用半導體模塊34的模塊n端子34nd接觸從而電連接。三相功率用半導體模塊34的模塊u端子34ua、模塊v端子34va以及模塊w端子34wa通過布線與作為負載的電動機2相連。

圖19是表示本發明的實施方式7所涉及的三相功率用半導體模塊的內部結構例的立體圖。此外，在圖19中，未顯示樹脂等非電氣構件。圖19中，p側u相功率用半導體元件32up通過連接構件90及布線92與模塊p端子34pd電連接，n側u相功率用半導體元件32un通過連接構件90及布線92與模塊n端子34nd電連接。另外，p側u相功率用半導體元件32up與n側u相功率用半導體元件32un通過連接構件90及布線92電連接。另外，連接器件90的一部分成為模塊u端子34ua。此外，對于v相、w相也采用相同結構，省略重復說明。

此處，著眼于有開關電流流通的布線。露出至主電容器4及三相功率用半導體模塊34外部的布線與三相功率用半導體模塊34內的布線相比，前者較后者布線距離較短。在該情況下，相比于在露出至主電容器4及三相功率用半導體模塊34外部的布線安裝開關電流分流器件的情況，在三相功率用半導體模塊34的內部布線安裝開關電流分流器件能夠獲得更大的浪涌電壓降低效果。

三相功率用半導體模塊34中，內部布線未必在水平方向、垂直方向上以最短距離進行布線，從而模塊內部布線的寄生電感并不小。因此，三相功率用半導體模塊34的內部布線中產生的振鈴電壓變大。

因此，在圖19所示的結構下，具有將模塊p端子34pd與p側u相功率用半導體元件32up相連的布線92、將p側u相功率用半導體元件32up與n側u相功率用半導體元件32un相連的布線92、將n側u相功率用半導體元件32un與模塊n端子34nd相連的布線92，開關電流分流器件70與這些布線并聯安裝。三相功率用半導體模塊34的內部布線中有開關電流流過，而一部分開關電流被分流至開關電流分流器件70。因此，能夠減小三相功率用半導體模塊34的內部布線中產生的浪涌電壓。

并且，如圖19所示，將開關電流分流器件70配置在傾斜方向。在配置于傾斜方向的情況下，能夠使得布線距離比三相功率用半導體模塊34的內部布線要短，因此能夠使得與長度成正比的電阻值減小，從而能夠使得更多的開關電流被分流至開關電流器件70，其結果是，能夠提高三相功率用半導體模塊的內部布線中產生的浪涌電壓的降低效果。

圖20是表示實施方式7所涉及的功率轉換裝置的其它電路結構例的圖。圖16所示的結構下，構成兩電平三相逆變器電路的6對功率用半導體元件32a及二極管32b形成為一體，從而構成三相功率用半導體模塊34，但在圖20的結構下，由構成各相橋臂電路的2對功率用半導體元件32a(32a1或32a2)及二極管32b形成為一體而成的u相功率用半導體模塊35u、v相功率用半導體模塊35v及w相功率用半導體模塊35w來構成兩電平三相逆變器電路。

以下參照圖20對u相的結構進行說明。首先，使用mosfet作為構成u相功率用半導體模塊35u的功率用半導體元件32a。為了與外部電路電連接，u相功率用半導體模塊35u具備p端子35pd、ac端子35ua、n端子35nd、p側柵極控制端子35gp、p側源極控制端子35sp、n側柵極控制端子35gn以及n側源極控制端子35sn。u相功率用半導體模塊35u的上述各端子通過內部布線，與p側u相功率用半導體元件32a1及n側u相功率用半導體模塊32a2電連接。

此處，圖20的結構下，內部布線連接有三個開關電流分流器件70。具體說明，開關電流分流器件70ua與將p端子35pd與p側u相功率用半導體元件32a1相連的布線并聯連接，開關電流分流器件70uc與將p側u相功率用半導體元件32a1與n側u相功率用半導體元件32a2相連的布線并聯連接，開關電流分流器件70ub將n端子35nd與n側u相功率用半導體元件32a2相連的布線并聯連接。由此，開關電流分流器件70ua、ub、uc與u相功率用半導體模塊35u被收納于相同殼體，形成為一體的模塊。

隨著p側u相功率用半導體元件32a1及n側u相功率用半導體元件32a2的開關動作，這些布線中有開關電流流通。根據電磁學法則，上述布線中產生浪涌電壓。根據圖20的結構，一部分開關電流被分流而流通到開關電流分流器件70ua、70ub、70uc中的至少一個，因此能夠減小各布線中產生的浪涌電壓。

并且，在圖20的結構的功率轉換裝置中，開關電流分流器件70ua、70ub、70uc預先被設置于u相功率用半導體模塊35u的內部，因此在功率轉換裝置的制造過程中，無需安裝開關電流分流器件70ua、70ub、70uc的作業。因此，能夠以短時間制造功率轉換裝置。

實施方式8

圖21是表示實施方式8所涉及的功率轉換裝置的電路結構例的圖。實施方式8中，由構成各相橋臂電路的2對功率用半導體元件32a(32a1或32a2)及二極管32b形成為一體而成的u相功率用半導體模塊35u、v相功率用半導體模塊35v以及w相功率用半導體模塊35w來構成兩電平三相逆變器電路。出于確保絕緣及確保機械強度的目的，上述u相功率用半導體模塊35u、v相功率用半導體模塊35v以及w相功率用半導體模塊35w用樹脂來密封。

以下，對u相進行說明，為了與外部電路電連接，u相功率用半導體模塊35u具備p端子35pd、ac端子35ua、n端子35nd、p側柵極控制端子35gp、p側源極控制端子35sp、n側柵極控制端子35gn以及n側源極控制端子35sn。u相功率用半導體模塊35u的上述各端子通過內部布線，與p側u相功率用半導體元件32a1及n側u相功率用半導體元件32a2電連接。此外，v相及w相也采用相同結構。另外，u相功率用半導體模塊35u、v相功率用半導體模塊35v以及w相功率用半導體模塊35w各自與主電容器4之間的連接與實施方式1相同或等同，對相同或等同的結構部標注相同標號，并省略重復說明。

通過p側共用布線63cp而流入主電容器4的開關電流通過主電容器4。通過主電容器4的開關電流經n側共用布線63cn而從主電容器4流出。也就是說，流過p側共用布線63cp的開關電流與流過n側共用布線63cn的開關電流大小相同且流通方向相反。

通過p側u相布線62up而流入u相功率用半導體模塊35u的開關電流通過u相功率用半導體模塊35u。由于開關電流沒有流過電動機2，因此u相功率用半導體模塊35u的ac端子35ua中沒有開關電流流過。由此，通過了u相功率用半導體模塊35u的開關電流經n側u相布線62un而從u相功率用半導體模塊流出。也就是說，流過p側u相布線62up的開關電流與流過n側u相布線62un的開關電流大小相同且流通方向相反。

如圖21所示，開關電流分流器件70u1與將主電容器p端子41p與u相功率用半導體模塊35u的p端子35pd相連的布線并聯連接。流過將主電容器p端子41p與u相功率用半導體模塊的p端子35pd相連的布線的開關電流的流通方向與被分流而流過開關電流分流器件70u1的開關電流的流通方向相同。

同樣，開關電流分流器件70u2與將主電容器n端子41n與u相功率用半導體模塊35u的n端子35nd相連的布線并聯連接。流過將主電容器n端子41n與u相功率用半導體模塊35u的n端子35nd相連的布線的開關電流的流通方向與被分流而流過開關電流分流器件70u2的開關電流的流通方向相同。

另一方面，如上所說明的那樣，流過將主電容器p端子41p與u相功率用半導體模塊35u的p端子35pd相連的布線的開關電流與流過將主電容器n端子41n與u相功率用半導體模塊35u的n端子35nd相連的布線的開關電流大小相同且方向相反。由此，流過開關電流分流器件70u1的開關電流與流過開關電流分流器件70u2的開關電流大小相同且方向相反。

根據圖21所示的結構，開關電流分流器件70u1的安裝布線的寄生電感與開關電流分流器件70u2的安裝布線的寄生電感相抵消，從而整體的寄生電感減小。由于寄生電感減小，因此更多的開關電流被分流至開關電流分流器件70u1、70u2。其結果是，布線中產生的浪涌電壓的降低效果增大。

圖22是表示實施方式8所涉及的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的分解立體圖，圖23是表示安裝上圖22所示的器件并安裝了實施方式8所涉及的開關電流分流器件后的狀態的立體圖。如圖22及圖23所示，冷卻器80上設置有u相功率用半導體模塊35u、v相功率用半導體模塊35v以及w相功率用半導體模塊35w。母線64被設置成使得u相功率用半導體模塊35u、v相功率用半導體模塊35v以及w相功率用半導體模塊35w的各端子與主電容器4的主電容器p端子41p以及主電容器n端子41n之間能電連接。開關電流分流器件70u1、70u2的各一個連接點在設有母線64的狀態下與u相功率用半導體模塊35u的p端子35pd及n端子35nd直接連接，或者連接至這些端子附近的母線64上。開關電流分流器件70u1、70u2的各另一個連接點與主電容器p端子41p及主電容器n端子41n直接連接，或者連接至這些端子附近的母線64上。對于v相及w相用的開關電流分流器件的連接省略了圖示，但毫無疑問地，其同樣地與開關電流分流器件70u1、70u2相連。

此外，作為安裝開關電流分流器件70u1、70u2的布線，選擇流過布線的開關電流的大小相同且方向相反的兩個布線。然而，作為安裝開關電流分流器件70u1、70u2的布線，也可以選擇流過布線的開關電流的大小不同且方向相反的兩個布線。該情況下，流過開關電流分流器件70u1的開關電流與流過開關電流分流器件70u2的開關電流為大小不同且方向相反。開關電流分流器件70u1的安裝布線的寄生電感的一部分與開關電流分流器件70u2的安裝布線的寄生電感的一部分相抵消，從而整體的寄生電感的一部分有所減小。由于寄生電感的一部分減小，因此更多的開關電流被分流至開關電流分流器件70u1、70u2。雖然圖21所示的結構的效果有所降低，但布線上產生的浪涌電壓的降低效果能夠增大。

此外，如圖24所示，優選為，將開關電流分流器件70u1、70u2靠近配置。此處，“靠近配置”是指，開關電流分流器件70u1與開關電流分流器件70u2之間的距離等于或小于以下的距離的情況：開關電流分流器件70u1與有開關電流流過的布線(本實施方式中為將主電容器p端子41p與u相功率用半導體模塊35u的p端子35pd連接的布線)之間的兩個連接點彼此的距離、開關電流分流器件70u2與有開關電流流過的布線(本實施方式中為將主電容器n端子41n與u相功率用半導體模塊35u的n端子35nd連接的布線)之間的兩個連接點彼此的距離中較短的一方。滿足上述條件的開關電流分流器件70u1、70u2的配置屬于在此處所稱的“靠近配置”。

根據圖24所示的結構，安裝開關電流分流器件70u1的布線的寄生電感與安裝開關電流分流器件70u2的布線的寄生電感較強地相抵消，從而更多的開關電流分流至開關電流分流器件70u1、70u2。通過該作用，能夠進一步增大布線中產生的浪涌電壓的降低效果。

實施方式9

實施方式1至8中，對將本發明適用于功率轉換電路即兩電平三相逆變器電路的情況進行了說明，但本發明既能夠適用于將直流轉換成交流的逆變器電路，也可以適用于將交流轉換成直流的轉換電路，并且，也可以適用于單相的逆變器電路以及單相的轉換電路、即能夠適用于兩電平的功率轉換電路。另外，并不局限于兩電平的功率轉換電路，例如也可以適用于三電平逆變器電路、三電平轉換電路等多電平的功率轉換電路。因此，本實施方式中，對將本發明適用于單相的三電平轉換電路的情況進行說明。

圖25示出了實施方式9所涉及的功率轉換裝置的電路圖。圖25是三電平的ac-dc轉換電路，三電平轉換電路104的輸入經由絕緣變壓器102與交流功率系統100相連。三電平轉換電路104輸出三種直流電壓，因此三電平轉換電路104具有正側端子、中間端子及負側端子這三種端子，主電容器4具有正側端子41p、中間端子41m以及負側端子41n這三種端子。轉換電路104的正側端子與主電容器4的正側端子41p相連，轉換電路104的負側端子與主電容器4的負側端子41n相連，轉換電路104的中間端子與主電容器4的中間端子41m相連。

本實施方式中，上側模塊105up、105vp、中間模塊105um、105vm以及下側模塊105un、105vn構成三電平的轉換電路的各相。另外，上側模塊105up、105vp以及下側模塊105un、105vn的各端子構成轉換電路104的正側端子、中間端子、負側端子。

以下，對u相的結構進行說明。首先，上述模塊105up在第1端子105up1與第2端子105up2之間設有開關元件105a1及與其反并聯連接的續流二極管元件105b1，在第2端子105up2與第3端子105up3之間設有二極管元件105c1。此處，將上側模塊105up稱為斬波模塊。本實施方式中，使用mosfet作為開關元件105a1，在該情況下，續流二極管元件105b1也可以使用內置于mosfet中的寄生二極管，也可以在mosfet之外另外使用肖特基勢壘二極管或pn結二極管。這在中間模塊105um及下側模塊105un中也相同。

中間模塊105um在第1端子105um1與第2端子105um2之間設有開關元件105a2及與其反并聯連接的續流二極管元件105b2，在第2端子105um2與第3端子105um3之間也設有開關元件105a3及與其反并聯連接的續流二極管元件105b3。此處，將中間模塊105um稱為2合1模塊。

下側模塊105un與上側模塊105up相同，由斬波模塊構成，在第1端子105un1與第2端子105un2之間設有二極管元件105c2，在第2端子105un2與第3端子105un3之間設有開關元件105a4以及與其反并聯連接的續流二極管元件105b4。

此外，上側模塊105up及下側模塊105un可以與中間模塊105um同樣地由2合1模塊構成，全部使用相同結構的模塊，也可以采用構成三電平轉換電路104的一相的四個開關元件及兩個續流二極管元件全部搭載單一元件，并由搭載有這些元件的模塊(所謂的1合1模塊)構成的結構，模塊的結構并不局限于圖25的結構。

圖25所示的三電平轉換電路104的特征與其它實施方式相同，開關電流分流器件110u1～110u4與將上側模塊105up、中間模塊105um以及下側模塊105un與主電容器4相連的布線并聯連接。

如圖25所示，分別將開關電流分流器件110u1、110u2、110u3、110u4設置成與如下布線并聯連接：將上側模塊105up的第1端子105up1(三電平轉換電路104的正側端子)與主電容器4的正側端子41p相連的布線、將下側模塊105un的第3端子105un3(三電平轉換電路104的負側端子)與主電容器4的負側端子41n相連的布線、將上側模塊105up的第3端子105up3(三電平轉換電路104的中間端子)與主電容器4的中間端子41m相連的布線、以及將下側模塊105un的第1端子105un1(三電平轉換電路104的中間端子)與主電容器4的中間端子41m相連的布線。由此，實施方式9的特征還在于，開關電流分流器件110u3、110u4被設置成與將上側模塊105up的第3端子105up3和主電容器4的中間端子41m相連的布線即中間點連接布線構件、以及將下側模塊105un的第3端子105un3和主電容器4的中間端子41m相連的布線即中間點連接布線構件并聯連接。此外，中間點連接布線構件包含將上側模塊105up、105vp與下側模塊105un、105vn相連的布線、以及將上側模塊105up、105vp與下側模塊105un、105vn之間的連接點和主電容器4的中間端子相連的布線，在本實施方式的結構以外，還可以對將上側模塊105up、105vp與下側模塊105un、105vn相連的中間點連接布線構件設置開關電流分流器件70。

隨著功率用半導體元件的開關動作，將各模塊與主電容器4相連的布線中有開關電流流通，產生浪涌電壓。根據圖25的結構，一部分開關電流被分流而流通到開關電流分流器件110u1、110u2、110u3、110u4，因此能夠減小浪涌電壓。

另外，本實施方式中，由于在各布線上電位實質相同的兩點并聯連接有開關電流分流器件110u1、110u2、110u3、110u4，因此能夠以耐壓性較低的器件來構成開關電流分流器件110u1、110u2、110u3、110u4，并能抑制功率轉換裝置大型化。

圖26是表示實施方式9的功率轉換裝置中的一部分器件的結構例的分解立體圖。上側模塊105up、中間模塊105um以及下側模塊105un的底面被固定于冷卻器80。上側模塊105up的第1端子105up1、第2端子105up2及第3端子105up3、中間模塊105um的第1端子105um1、第2端子105um2及第3端子105um3、以及下側模塊105un的第1端子105un1、第2端子105un2及第3端子105un3為了對內部的開關元件及二極管元件與主電容器4以及未圖示的外部電路進行電連接而構成為螺釘端子，主電容器4的正側端子41p、中間端子104m以及負側端子41n也為了與上側模塊105up、中間模塊105um、下側模塊105un以及未圖示的外部電路電連接而分別構成為螺釘端子。

本實施方式中，將上側模塊105up的第1端子105up1與主電容器4的正側端子41p相連的布線、將下側模塊105un的第2端子105un2與主電容器4的負側端子41n相連的布線、將上側模塊105up的第3端子105up3與主電容器4的中間端子41m相連的布線、將下側模塊105un的第3端子105un3與主電容器4的中間端子41m相連的布線由單一的母線64構成，上側模塊105up、中間模塊105um以及下側模塊105un與主電容器4通過母線64來電連接。

圖27是表示將圖26所示的器件裝上后安裝實施方式9所涉及的開關電流分流器件后的狀態的立體圖。本實施方式中，上側模塊105up、中間模塊105um以及下側模塊105un與主電容器4之間利用母線64連接有開關電流分流器件110u1～110u4。此外，開關電流分流器件110u1～110u4也可以與螺釘端子緊固在一起來進行連接。在任何情況下，開關電流分流器件110u1～110u4與將各模塊與主電容器4相連的布線并聯連接，因此一部分開關電流被分流流通至開關電流分流器件110u1～110u4。

上述說明中，對u相的情況進行了說明，當然，對于v相也能夠同樣地構成，并進行布線。在三電平轉換電路104為三相電路的情況下，對w相也能夠采用與u相及v相相同的結構，并進行布線。

最后對形成用于上述功率轉換裝置的功率用半導體元件的材料進行說明。功率用半導體元件的材料一般使用硅(si)。上述實施方式1至8中說明的技術能夠利用該一般的硅元件來構成。

另一方面，上述實施方式1至9的技術并不局限于硅元件。也可以利用以近年備受注目的碳化硅(sic)為材料的功率用半導體元件來構成，以取代上述硅(si)。

sic元件與si元件相比具有如下優異特性：熱傳導率較大，且能在高溫下進行動作，能進行高速開關。功率轉換裝置1的晶體管元件與二極管元件中的一個使用sic元件，或者晶體管元件與二極管元件均使用sic元件，從而能受益于sic元件的優勢。也就是說，由于熱傳導率較大，且能在高溫下進行動作，因此能使冷卻機構小型化，從而能夠使得模塊進一步小型化。另外，由于能進行高速開關，因此能抑制開關損耗，能夠使得冷卻機構小型化，從而能夠使得模塊進一步小型化。

此外，sic具有帶隙比硅si要大的特性，基于該點，示出了被稱作為寬帶隙半導體的半導體的一個示例(與此相對，si被稱為窄帶隙半導體)。除上述sic以外，例如使用氮化鎵類材料、或者鉆石而得以形成的半導體也屬于寬帶隙半導體，其特性與碳化硅有較多的相似點。因此，使用sic以外的其它寬帶隙半導體的結構也屬于本發明的技術思想內。

由此，sic元件是非常有潛力的元件，但由于能高速開關因而流過功率轉換裝置內部的布線的開關電流的時間變化率較大。由此，布線中生成的浪涌電壓較大，且被施加于功率轉換裝置的內部的器件的浪涌電壓較大。另一方面，若適用上述實施方式1至8所涉及的任意技術，則一部分開關電流均被分流而流過開關電流分流器件70。因此，能夠減小布線中流過的開關電流，并能降低布線中產生的浪涌電壓，由此能夠減小被施加于功率轉換裝置的內部的器件的浪涌電壓。并且，開關電流分流器件70不會長時間被施加直流電壓，因此能夠獲得如下效果：能夠僅利用耐壓性較低的器件來構成開關電流分流器件70。由此，實施方式1至9所涉及的技術尤其適用于使用了sic元件的功率轉換裝置。

此外，上述實施方式1～9所示的結構是本發明的結構的一個示例，也可以與其它公知技術相結合，毫無疑問地，可以在不脫離本發明的技術思想的范圍內省略一部分等進行變更來構成。

標號說明

1功率轉換裝置、2電動機、3逆變器電路(功率轉換電路)、4主電容器、31功率用半導體模塊、31upp側u相功率用半導體模塊、31vpp側v相功率用半導體模塊、31wpp側w相功率用半導體模塊、31unn側u相功率用半導體模塊、31vnn側v相功率用半導體模塊、31wnn側w相功率用半導體模塊、32a功率用半導體元件、32b二極管、32upp側u相功率用半導體元件、32unn側u相功率用半導體元件、32a1p側u相功率用半導體元件、32a2n側u相功率用半導體元件、34三相功率用半導體模塊、34ua模塊u端子、34va模塊v端子、34wa模塊w端子、34pd模塊p端子、34nd模塊n端子、35uu相功率用半導體模塊、35vv相功率用半導體模塊、35ww相功率用半導體模塊、35gpp側柵極控制端子、35gnn側柵極控制端子、35spp側源極控制端子、35snn側源極控制端子、35pdp端子、35uaac端子、35ndn端子、41電容器元件、41p主電容器p端子(正側端子)、41m中間端子、41n主電容器n端子(負側端子)、61lpp側布線中繼點、61lnn側布線中繼點、62upp側u相布線、62vpp側v相布線、62wpp側w相布線、62unn側u相布線、62vnn側v相布線、62wnn側w相布線、63cpp側共用布線、63cnn側共用布線、63cp1,63cp2,63cp3布線寄生電感、64母線、64a彎曲部位、64b,64c平板部位、70,70a,70b,70c,70a1,70a2,70b,70b1,70b2,70b3,70c,70c1,70c2,70ua,70ub,70uc、70u1,70u2開關電流分流器件、71二極管、72a電感、72b電容、80冷卻器、90連接器件、92布線、c,c1,c2集電極端子、ca1集電極輔助端子、d1漏極端子、e,e1,e2發射極端子、ec發射極控制端子、gc柵極控制端子、sc源極控制端子、100交流功率系統、102絕緣變壓器、104三電平轉換電路、105a1開關元件、105a2開關元件、105a3開關元件、105a4開關元件、105c1二極管元件、105c2二極管元件、105b1續流二極管元件、105b2續流二極管元件、105b3續流二極管元件、105b4續流二極管元件、105un,105vn下側模塊、105up,105vp上側模塊、105up1上側模塊105up的第1端子、105up2上側模塊105up的第2端子、105up3上側模塊105up的第3端子、105um1中間模塊105um的第1端子、105um2中間模塊105um的第2端子、105um3中間模塊105um的第3端子、105un1下側模塊105un的第1端子、105un2下側模塊105un的第2端子、105un3下側模塊105un的第3端子、110u1,110u2,110u3,110u4開關電流分流器件。