專利名稱：電力變流器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種電力變流器，如采用自消弧半導體元件的逆變器，尤其涉及一種將部件連接在用于保護自消弧半導體元件的緩沖電路(snubber circuit)中的布置和方法。
圖29簡要顯示了一例普通的電力變流器，該例在日本特許申請公開平4(1992)-229078號中公開，更準確地說，圖29示出了將部件連接在用于保護自消弧半導體元件的緩沖電路中的布置和方法。該圖中，包括一個作為自消弧半導體元件的可關斷晶閘管(以下縮寫為GTO)1、一個緩沖二極管2和一個緩沖電容器3，其中由緩沖二極管2和緩沖電容器3串聯連接組成的緩沖電路為自消弧半導體元件1構成分流電路。另外還包括電容器罩4、連接件6、連接件7和散熱片9，其中電容器罩4位于緩沖電容器3一端成為其一電極，而緩沖電容器3的另一電極5在其另一端形成；連接件6用于電氣連接緩沖二極管2的陽極和緩沖電容器3的電極4；連接件7用于電氣連接GTO1和緩沖電容器3的另一電極5；而散熱片9為GTO1和緩沖二極管2散熱。上述專利申請文件中所給的描述基于這樣的思想，即通過一種配置來降低存在于緩沖電路中的寄生電感，該配置中，組成連至GTO1的緩沖電路的緩沖電容器3的一端4用作部分包圍電容器3的高電導率的電容器罩，而且該配置還足以使緩沖電路電線回路的長度最短。建議其中所用的GTO1具有大約2千安培的關斷電流和4.5千伏特的額定電壓。具有如此電氣額定值的典型的已知的GTO的硅片直徑大約為4英寸。而且其中描述的緩沖電容器3的靜態電容為2.5微法拉。同時上述已知的例子中所采用的緩沖二極管2是一種具有低額定電流和相對較大寄生電感的特殊的螺栓狀二極管。該緩沖二極管2固定地與散熱片9相連。
由于已有技術中通常的電力變流器是如上所述構造的，因此當施加自消弧半導體元件(如通過使用目前已經研制出且具有6英寸或更大直徑的新型硅片制成的GTO)時，其電氣額定值大于6千伏特和6千安培。因此，所希望的絕緣水平完全不同于任何通常的硅片直徑大約為4英寸的GTO的絕緣水平，而所需的絕緣長度不可避免地要比已知數值長。另外，增大由自消弧半導體元件的關斷而切斷的電流，結果會使分流至緩沖電路中的電流增大，因此需要提供大額定電流和大靜態電容(如，當關斷電流為6千安培時，電容大約為6微法拉)的緩沖電容器，還有緩沖二極管，從而連接端之間的距離會不可避免地變長。結果加長了緩沖電路的電線回路，而且即使直接應用普通的緩沖電路連接方法也難以保持已有技術中關于使電線回路長度最短的基本思想。盡管在上述已知的例子中沒有提及GTO開關頻率，但如果為了提高自消弧半導體元件(如電力變流器)的控制性能而提高GTO開關頻率，則流入緩沖電路的有效電流會增加，最后使緩沖電容器和緩沖二極管的尺寸增大，從而使前述基本思想的保持更為困難。
由于存在于緩沖電路中的寄生電感的增長，自消弧半導體元件電流斷開時引起的關斷損耗也增加。以下將參看圖30對該現象進行解釋。該圖示出了自消弧半導體元件電流切斷時陰陽極間電壓VAK和陰陽極間電流IAK的典型波形。當自消弧半導體元件中的電流自電流切斷時的數值開始屈服時，任何剩余的電流被分流至緩沖電路中。這樣分流的電流ISN給緩沖電容器產生一充電電壓VCS。另外，旁路電流ISN以等同于圖30中所示的屈服電流IAK的電流變化率di/dt絕對值的電流變化率變化，從而在緩沖電路中產生由該電流變化率和寄生電感的乘積所確定的電壓VLS。同時緩沖二極管中所產生的瞬態電壓VDS隨電流變化率di/dt絕對值的增長而增長。因此，施加在自消弧半導體元件上的電壓是緩沖電容器的充電電壓VCS、寄生電感的感應電壓VLS及緩沖二極管中的瞬態電壓VDS之和，從而產生如圖30中時刻T1處所示的尖峰電壓。在自消弧半導體元件完全關斷時的T1時刻之后，不再產生由分流至緩沖電路的電流ISN的變化率di/dt引起的電壓，從而加在自消弧半導體元件上的電壓VAK減小至只有緩沖電容器的充電電壓VCS。同時累積在寄生電感中的能量在緩沖電容器兩端產生過剩的充電電壓，且該電壓成為在T2時刻增大加至自消弧半導體元件上的電壓的最大值VDM的因素之一。由于可以大致由自消弧半導體元件的電流IAK和電壓VAK的乘積計算出自消弧半導體元件在其關斷期間的損耗，因此存在于緩沖電路中的寄生電感使該損耗增大。應注意，該損耗不僅是降低電力變流器效率的一個因素，而且根據損耗的程度，可能破壞與自消弧半導體元件的散熱能力有關的平衡狀態，最后由于總溫度的升高引起元件的損傷。
如果存在于緩沖電路中的寄生電感如此被增大，則緩沖電路無法實現其保護自消弧半導體的基本功能，相反，在使用自消弧半導體元件時可能會降低電力變流器的可靠性或需要減小關斷電流，從而降低元件的使用性能。
在試圖解決上述問題過程中已經完成了本發明。本發明的目的在于提供一種采用電氣額定值大的自消弧半導體元件的改進型電力變流器，其中即使緩沖電路的部件是大尺寸的，也能減小存在于用來保護半導體元件的緩沖電路中的寄生電感。
根據本發明的第一個方面，提供一種電力變流器，其中將自消弧半導體元件的陽極面和陰極面、緩沖二極管的陽極面和陰極面以及緩沖電容器的兩個電極面相互平行放置，而且用相互平行放置的寬導體使這些自消弧半導體元件、緩沖二極管和緩沖電容器相互連接。
根據本發明的第二個方面，提供一種電力變流器，其中將自消弧半導體元件、緩沖二極管和緩沖電容器以這樣的方式安裝和連接，即將自消弧半導體元件陽極面和陰極面的中心、緩沖二極管的陽極面和陰極面的中心以及緩沖電容器二個電極面的中心相互對中放置。
根據本發明的第三個方面，提供一種電力變流器，其中對于自消弧半導體元件的陽極面和陰極面、緩沖二極管的陽極面和陰極面以及緩沖電容器的二個電極面，用以至少連接兩個上述電極面的寬導體的寬度大于該兩個電極面中較小一個的寬度。
根據本發明的第四個方面，提供一種電力變流器，其中關于多個寬導體，這樣配置平面圖中兩個相互疊合的導體，使平面圖中較窄的導體包括在較寬的之內。
根據本發明的第五個方面，提供一種電力變流器，其中關于多個寬導體，將相鄰的且以相反方面通以電流的一對導體相互靠近地放置，并且使它們相互耦合。
根據本發明的第六個方面，提供一種電力變流器，其中關于多個寬導體，將部分放置得平行于和接近于一對相鄰且通有反向電流的導電體，并且使這些部分相互耦合。
根據本發明的第七個方面，提供一種電力變流器，其中這樣形成由自消弧半導體元件、緩沖二極管、緩沖電容器和寬導體所組成的電路，使其在側視圖中的面積小于其整個截面積。
由于上述結構，本發明的電力變流器能夠降低緩沖電路中的電感，從而減少自消弧半導體元件關斷時的損耗。
根據本發明的第八個方面，提供一種電力變流器，其中使連接至緩沖電容器的兩電極的寬導體平行且相互靠近以形成對子，并且將電介質插入該成對的寬導體之間。
由于上述結構，本發明的電力變流器能夠等效地提高緩沖電容器的電容，從而減少自消弧半導體元件關斷時的損耗。
根據本發明的第九個方面，提供一種電力變流器的組合，該組合包含多個具有上述結構的電力變流器，其中各個自消弧半導體元件相互串聯連接或者串并聯連接。在這種情況下，可以降低在高電壓或大電容電力變流器中的每個緩沖電路的電感，從而減少每個自消弧半導體元件關斷時的損耗。
根據本發明的第十個方面，采用具有上述結構的電力變流器的組合，提供一個三電平逆變器。在這種情況下，能夠降低每個緩沖電路中的電感，從而減少每個自消弧半導體元件關斷時的損耗。
以及，根據本發明的第十一個方面，提供一種制造電力變流器的方法。該方法包含如下步驟將所有自消弧半導體元件、緩沖二極管和緩沖電容器相互平行放置；并且用平行的寬導體把自消弧半導體元件、緩沖二極管和緩沖電容器相互連接。由于不需要已知的U型彎曲處理或類似的過程，所以可以簡化裝配工作，從而節約生產成本。
圖1是本發明第一實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖2是本發明第一實施例中緩沖電路結構的平面圖；圖3是說明緩沖電容器電極中心的說明圖；圖4顯示了緩沖電路的結構模型；圖5用曲線示出了圖4模型中緩沖電路的電感特性；圖6是本發明第二實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖7是本發明第二實施例中緩沖電路結構的平面圖；圖8是本發明第三實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖9是本發明第四實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖10是本發明第五實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖11是本發明第六實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖12是本發明第七實施例中緩沖電路結構的平面圖；圖13是本發明第八實施例中緩沖電路結構的平面圖；圖14是本發明第九實施例中緩沖電路結構的側視圖15A-15D示出了自消弧半導體元件串聯情況下緩沖電路的連接舉例；圖16是本發明第十實施例中緩沖電路結構的平面圖；圖17是本發明第十實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖18是本發明第十一實施例中三電平逆變器的電路圖；圖19A和19B是說明適用于本發明第十一實施例中的三電平逆變器的緩沖電路工作情況的說明圖；圖20是本發明第十一實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖21是本發明第十一實施例中緩沖電路結構的另一側視圖；圖22是本發明第十二實施例中的三電平逆變器的電路圖；圖23A和23B是說明適用于本發明第十二實施例中的三電平逆變器的緩沖電路工作情況的說明圖；圖24是本發明第十二實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖25是本發明第十二實施例中緩沖電路結構的另一側視圖；圖26是本發明第十三實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖27是本發明第十三實施例中緩沖電路結構的另一側視圖；圖28是本發明第十四實施例中緩沖電路結構的側視圖；圖29是通常的緩沖電路結構；以及圖30是說明適用于自消弧半導體元件的緩沖電路工作情況的說明圖。
下面，結合附圖敘述本發明的實施例。實施例1以下將參看附圖描述本發明的第一個實施例。圖1是顯示用于自消弧半導體元件的緩沖電路結構的側視圖。盡管這里用可關斷晶閘管(以下簡稱為GTO)作為自消弧半導體元件1的一個例子，但如果其他任何類型元件的電極面是扁平的，則也可使用，它們包括反向導通的可關斷晶閘管、IGBT、硅晶閘管(SI thyristor)、半導體集成電路(SIC)等等。圖1中，省略了緩沖能量再生電路中所用的穩流二極管、緩沖電阻器和附加部件。但，所述部件在該圖所示的基本結構中自然是有用的。另外應看到，這里還省略了任何絕緣體和壓力焊接結構。圖1包括GTO1、非螺栓型扁平式緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接在GTO1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接在GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13，把散熱片10(GTO1陽極的延伸)電氣連接到緩沖二極管2的陽極的帶狀寬導體14、把緩沖二極管2的陰極電氣連接到緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15以及把緩沖電容器3的另一電極13電氣連接到散熱片11(GTO1陰極的延伸)的寬導體16。可以通過為散熱片10裝配寬導體14或者附加配備諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2的功能。
首先描述“電極面間的平行位置關系”。如圖1中緩沖電路結構的側視圖所示，整個6個電極的放置關系是相互不形成角度，即，緩沖二極管2的陽極面和陰極面以及緩沖電容器3的兩電極12和13的面，它們各自的擴展平面在空間上不與GTO1的陽極面或陰極面相交。這里我們把這種位置關系稱為“電極面的平行位置關系”。由于這種配置，使裝配技術與已有技術的通常情況相比可明顯簡化，從而減少裝配工作的復雜程度。
在制造本發明的電力變流器時，過程包含如下步驟首先以這樣的方式安排GTO1、緩沖二極管2和緩沖電容器3，使各自的電極面相互平行；然后用相互平行的寬導體14、15和16連接GTO1、緩沖二極管2和緩沖電容器3的電極面。
由于無需特地為寬導體14、15和16進行U型彎曲或類似的常規工作，因此可以節約關于這些導體的生產成本。而且該結構方便地實現了下述寬導體的平行位置關系，從而降低了線路的電感。
下面將描述“電極面間的線性位置關系”。圖2顯示了緩沖電路結構的平面圖。為了便于說明，圖2單獨地示出了GTO1與緩沖二極管2的連接、緩沖二極管2與緩沖電容器3的連接以及緩沖電容器3與GTO1的連接。但，實際上這些部件裝置時是相互疊合的。如圖2所示，先決條件是這樣的位置關系，以致于在頂視圖中，穿過GTO1中心A和緩沖二極管2中心B的中心直線AB、穿過緩沖二極管2中心B和緩沖電容器3一電極12的中心C的中心直線BC以及穿過緩沖電容器3另一電極13的中心D和GTO1中心A的中心直線DA相互排成一條直線。這里把這種位置關系稱為“電極面間的線性位置關系”。每個緩沖電容器3的電極12和13一般由一組端子組成(如，本發明中為三個)，見圖3的平面圖。如圖3所示，緩沖電容器3的電極12或13的中心表示該組端子的中心。該結構保證寬導體在平面圖中相互疊合，從而降低下述的線路電感。
接下來將要描述“寬導體間的平行位置關系”。在顯示緩沖電路結構側視圖的圖1中，這樣安排寬導體14、15和16，使它們相互不形成夾角，即在此位置關系中，寬導體14、15和16的擴展平面在空間上不與GTO1的陽極面或陰極面相交。這里把該位置關系稱為“寬導體間的平行位置關系”。該結構可有效地降低下述的線路電感。
下面來規定寬導體的寬度。特別地，將說明關于至少連接兩個電極端子的導體要寬于被連的兩個電極端子中的較窄端子的條件。所有GTO1的陽極(陰極)、緩沖二極管2的陽極(陰極)以及緩沖電容器3的電極12和13的寬度正好相同的情況是極少的。所以，如顯示緩沖電路結構的頂視圖的圖2所示，在描述上述條件時，我們假設GTO1、緩沖電容器3和緩沖二極管2各自電極的寬度按該順序依次增大。用于連接GTO1散熱片10和緩沖二極管2陽極的寬導體14的寬度至少大于緩沖二極管2的電極；而用于連接緩沖二極管2陰極和緩沖電容器3的電極12的寬導體15的寬度至少大于緩沖二極管2的電極；而用于連接緩沖電容器3的電極13和GTO1散熱片11的寬導體的電極16的寬度至少大于緩沖電容器3的電極13。圖2所示的寬導體14、15和16是滿足上述關于寬導體寬度規定的特例，并且這里把關于導體寬度的最低條件稱為“寬導體寬度的規定”。該結構實現了高頻電流的均勻分布，從而降低下述的線路電感。
現在將進一步說明關于寬導體相互耦合的規定。更準確地說，將描述受到寬導體15和寬導體16之間互感影響的耦合，其中寬導體15用于連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的電極12，而寬導體16用于連接緩沖電容器3的電極13和GTO1的陰極。先參考“電氣工程手冊(電氣工程師協會)，可以根據方程(1)獲得兩個靠近的電路間的互感M，方程(1)即諾伊曼公式。 因此，如果兩個電流值相互相等，則互感M反比于線路與線路之間的間隔r，且正比于電流矢量所形成的夾角θ的余弦。可以根據方程(2)來獲得線路電感L，它與每一線路的自感LS有關。
L＝Ls+M……(2)因為該值非負值，所以為了使其最小，必須將互感M設置成帶負號、絕對值盡可能大的數值來使互感M接近于自感Ls的值。換句話說，需使兩線路中的電流相互反向，即，夾角為180°(cosθ＝-1)，并且線路與線路之間的間隔要盡可能小。這里把滿足上述條件的導體的位置關系稱為“寬導體間互耦合的規定”。該結構可以降低線路電感。
下面將著重對圖1和2中所示的實施例進行說明。圖1中，寬導體14和16呈上述兩線路間的關系，而寬導體15和16也呈相同的關系。首先看寬導體14、15和16中的電流，當GTO1關斷而切斷電流時，被切斷的電流分流至由緩沖二極管2和緩沖電容器3組成的串聯電路中。所以根據基爾霍夫定律，顯然在整個寬導體中，電流的絕對值是一樣的。寬導體14、15的電流矢量與寬導體16的電流矢量所形成的夾角θ為180°，見圖2。由于GTO1電流切斷時寬導體14、15和16中流過的電流是高頻電流，所以會不可免避地伴隨有趨膚效應，從而使電流在寬導體中不均勻地流動。結果，寬導體14產生的磁通量和寬導體16產生的磁通量相互抵消，從而引起互感M的絕對值的增大和線路電感L的進一步減小。為了證明這種減小線路電感L的效應，圖5用曲線顯示了線路電感和通過采用在圖4示出的簡單模型中作為參數的中間凹槽寬度X而獲得的有效電阻的三維分析結果。由曲線可見，隨著寬度X的增大，電感減小。這表示當與長度130毫米相比用大約5毫米將寬導體放置得更靠近時)會引起相互耦合，而且在極限尺寸(210毫米)內盡可能使寬度X最大可以降低線路電感。
概括起來，GTO1、緩沖二極管2和緩沖電容器3的“電極面間的平行位置關系”需要滿足的條件為能夠使用需要最小限度彎曲以作為電極面連接裝置的寬導體；和能夠降低連接裝置的自感，從而降低緩沖電路中的總電感。同時，GTO1、緩沖二極管2和緩沖電容器3的“電極面間的線性位置關系”需要滿足的條件為使寬導體中電流方向幾乎為0°和180°；和能增大寬導體之間的互感，從而降低緩沖電路中的總電感。至于“寬導體間的平行位置關系”和特別涉及使用寬導體的寬度要大于被連接的兩電極中較窄一個寬度的“寬導體寬度規定”，必須滿足的條件為能使高頻電流在寬導體表面內均勻流過；和能降低緩沖電路中的總電感。再者，關于用來把兩個寬導體安裝得最靠近的“寬導體間相互耦合的規定”(兩導體中通有反向電流以便增大相互耦合密度從而增大互感的絕對值)，其條件是降低緩沖電路的總電感。在將滿足這些基本條件所實現的緩沖電路與為自消弧半導體元件分流的電路相連的結構中，可以減小如圖30所示的生成的尖峰電壓VDSP，從而減小關斷損耗。
上述結構具有進一步的優點，由自消弧半導體元件、緩沖二極管、緩沖電容器和寬導體所組成的電路的側視面積與總截面積相比，可以被縮小。如果其他條件相同，則電路中的電感大約與圍繞電路的面積成比例，從而用上述結構減小電感。實施例2下面將參看附圖描述本發明的第二個實施例。圖6顯示了由根據第一個實施例設計思想的另一種組合為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片11(GTO1陰極的延伸)和緩沖二極管2的陰極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陽極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片10(GTO1陽極的延伸)的寬導體16。可以通過把散熱片11和寬導體14聯合成一體，或借助附加配置諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2的功能。
圖6中，與圖1不同的地方在于與GTO1并聯連接的緩沖二極管2和緩沖電容器3的連接次序。更準確地說，圖1中與GTO1的并聯連接是以緩沖二極管2和緩沖電容器3的次序從其陽極一側開始連接的，而在圖6中與GTO1的并聯連接是以緩沖電容器3和緩沖二極管的次序從其陽極一側開始連接的。圖6是緩沖電路結構的側視圖，其中以平行位置關系安裝所有電極面，而且所有寬導體成平行位置關系。進一步如圖7的平面圖所示，以線性位置關系安裝所有電極面。還有，兩個關于寬導體寬度和寬導體間相互耦合關系的規定與圖1中的相同。所以，顯然關于圖1緩沖電路中降低電感的效果，圖6的緩沖電路結構與上述圖1中的結構等效。實施例3
下面將參看附圖描述本發明的第三個實施例。圖8顯示了由根據第一個實施例設計思想為自消弧半導體元件所形成的另一種組合的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片10和緩沖二極管2的陽極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片11的寬導體16。
圖8中，與圖1不同的地方在于，緩沖二極管2和緩沖電容器3與GTO1的距離關系。更準確地說，圖1中緩沖二極管2比緩沖電容器3安裝得更靠近GTO1，而在圖8中緩沖電容器3比緩沖二極管2安裝得更靠近GTO1。盡管這里省略了圖8所示的緩沖電路結構的頂視圖，但顯然，圖8的緩沖電路結構采用了圖1關于降低緩沖電路中電感的技術，從而可以適當地減小緩沖電路中的電感。實施例4接下來參看附圖描述本發明第四個實施例。圖9顯示了由根據第一個實施例設計思想的另一組合為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片11和緩沖二極管2的陰極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陽極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片10的寬導體16。
圖9中，與圖6不同的地方在于緩沖二極管2和緩沖電容器3至GTO1的距離關系。更準確地說，圖6中緩沖二極管2比緩沖電容器3安裝得更靠近GTO1，而在圖9中緩沖電容器3比緩沖二極管2安裝得更靠近GTO1。盡管這里省略了圖9中所示的緩沖電路結構的頂視圖，但顯然圖9的緩沖電路結構采用了圖6關于降低緩沖電路中的電感的技術，從而適當地減小緩沖電路中的電感。實施例5接下來參看附圖描述本發明的第五個實施例。圖10顯示了通過部分改進第一個實施例的設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片10和緩沖二極管2的陽極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片11的寬導體16。
圖10中，與圖1不同的地方在于，緩沖電容器3的電極12和13的極面不與GTO1和緩沖二極管2的各個電極面成平行位置關系安裝。更準確地說，圖1中將緩沖電容器3的電極12和13設置成具有相互不同的高度且按平行位置關系安裝所有電極，而在圖10中，緩沖電容器3的電極12和13具有相同高度并采用L型寬導體15和16。因為這種結構，圖10的第五個實施例比前述圖1的實施例更有好處，好處在于降低了寬導體15的自感，從而減小了緩沖電路中的總電感。該優點可從這樣的設計中導出，即圖1的寬導體16中存在的寬導體15和16的不平行部分比圖10的寬導體16中的多。盡管這里省略了圖10中所示的緩沖電路結構的頂視圖，但顯然在圖10的緩沖電路結構中所獲得的、用以降低緩沖電路中總電感的效果要比在圖1的結構中所獲得的效果好。實施例6
下面參看附圖描述本發明的第六個實施例。圖11顯示了通過部分改進第一個實施例的設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10，用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片11和緩沖二極管2的陰極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陽極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片10的寬導體16。
圖11中，與圖6不同的地方在于，緩沖電容器3的電極12和13的極面不與GTO1和緩沖二極管2的各個電極面按平行位置關系來安裝。更準確地說，圖6中將緩沖電容器3的電極12和13設置成具有相互不同的高度且按平行位置關系安裝所有電極，而在圖11中，緩沖電容器3的電極12和13具有相同的高度并采用L型寬導體15和16。因為這種結構，圖11的第六個實施例比前述圖6的實施例更有好處，好處在于降低了寬導體16的自感，從而減小了緩沖電路中的總電感。該優點可從這樣的設計中導出，即圖6的寬導體16中存在的寬導體15和16的不平行部分比圖11的寬導體16中的多。盡管這里省略了圖11中所示的緩沖電路結構的頂視圖，但顯然圖11的緩沖電路結構中所獲得的、用以降低緩沖電路中總電感的效果要比在圖6的結構中所獲得的效果好。實施例7接下來將參看附圖描述本發明的第七個實施例。圖12顯示了通過部分改進第一個實施例的設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10，用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片10和緩沖二極管2的陽極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片11的寬導體16。
圖12中，與圖2不同的地方在于，GTO1的電極面不與緩沖二極管2和緩沖電容器3的各個電極面按線性位置關系來安裝。更準確地說，圖2中直線AB、BC和DA被放置在一直線上，而圖12中直線AB和AD不與直線BC在一直線上。然而，如果圖12中所示的緩沖電路結構的側視圖與圖1的相同，則所有電極面成平行位置關系，且所有寬導體也成平行位置關系。而且如圖12所示，滿足關于寬導體寬度的規定。顯然，除了所有電極面相互之間不成一直線外，圖12的緩沖電路結構中所獲得的、用以降低緩沖電路中總電感的效果大體上與圖2的結構中所獲得的效果相同。實施例8接下來參看附圖描述本發明的第八實施例。圖13顯示了通過部分改進第一個實施例設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2，用壓力焊接至GTO1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3(未示出)的電極12和13、用來電氣連接散熱片10和緩沖二極管2的陽極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片11的寬導體16。
圖13中，與圖2所不同的地方在于，GTO1的電極面不與緩沖二極管2和緩沖電容器3按線性位置關系來安裝。更準確地說，圖2中直線AB、BC和DA被放置在一直線上，而圖13中直線AB和AD不與直線BC在一直線上。然而，如果圖13中所示的緩沖電路結構的側視圖與圖1的相同，則所有電極面成平行位置關系，且所有寬導體也成平行位置關系。而且如圖13所示，滿足關于寬導體寬度的規定。關于寬導體的寬度，與圖12相比本實施例更具長處，原因是，由GTO1的電極至緩沖二極管2的電極的切線P1和P2位于寬導體14內；由緩沖二極管2的電極至緩沖電容器3的一個電極12的切線Q1和Q2位于寬導體16內，而且由緩沖電容器3的另一電極13至GTO1的電極的切線R1和R2也在寬導體16內，從而可以防止電場集中，不然的話，GTO1關斷時分流至緩沖電路中的高頻電流會引起電場集中。圖12中，電場集中尤其會發生在散熱片10和寬導體14的連接處。當發生這種電場集中時，會產生一些包括局部熱損耗和GTO1中結的溫度升高等問題，從而使元件損壞。因此，除了所有電極不在一直線上之外，顯然在圖13的緩沖電路結構中可以充分獲得大體與圖2的結構相似的、能降低緩沖電路中總電感的效果，并且能夠適當使寬導體中產生的溫度的升高均勻化。實際上，用來避免電場集中的、關于寬導體寬度的設計思想也適用于任何其他的實施例。盡管圖13中所用的寬導體14、15和16在其頂視圖中是矩形的，但就寬導體14而言，它可以具有不同的形狀，例如沿切線P1切成的形狀，從而可以節約寬導體的生產成本。
另外，關于減小電感，電極的各個中心不需要相互正好在同一直線上，而兩個在其頂視圖中相互疊合的寬導體中的較窄的一個被包括在頂視圖中較寬的一個中的條件必須滿足。實施例9下面將參看附圖描述本發明的第九個實施例。圖14顯示了通過應用第一個實施例的設計思想為多個串聯連接的自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1A和1B、緩沖二極管2A和2B以及緩沖電容器3A和3B。注意GTO1A，圖中顯示了用壓力焊接至GTO1A陽極的散熱片(或導體)10A、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11A、緩沖電容器3A的電極12A和13A、用來電氣連接散熱片10A和緩沖二極管2A的陽極的寬導體14A、用來電氣連接緩沖二極管2A的陰極和緩沖電容器3A的一個電極12A的寬導體15A，以及用來電氣連接緩沖電容器3A的另一電極13A和散熱片11A的寬導體16A。可以通過為散熱片10A裝配寬導體14A或者附加配備諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2A的功能。由于GTO1B的結構與GTO1A的相同，故這里不再重復描述。
圖14是采用圖1結構的典型例子，多個串聯起的GTO1A和1B的陽極和陰極未加任何修改。因此，很顯然，降低緩沖電路中總電感的效果等效于圖1中獲得的效果。可以用圖15A至15D所示的四種方法連接并聯連接于二個以上串聯GTO上的緩沖電路。除了具體示出圖15A結構的圖14外，顯然可以設計其他一些結構的側視圖，例如，可用圖1與圖6的組合或圖10與圖11的組合設計有關圖15B的側視圖。另外，也可通過適當組合前述實施例來實現圖15C和15D。
盡管本實施例具有將多個自消弧半導體元件相互串聯連接的典型結構，但本發明同樣適用于另一種元件串并聯連接的結構。更準確地說，可以這樣形成串并聯結構，即將圖14的軸對稱加至圖14中GTO1A和1B的右端，然后將GTO1A和1B的端子分別與如此添加的GTO端子連接起來。實施例10接下來參看附圖描述本發明的第十個實施例。圖16和17顯示了通過部分改進第一個實施例的設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。圖16是平面圖，而圖17是側視圖，其中為了便于說明省略了緩沖電容器及其連接方式。與圖14不同的地方在于，從平面圖中看，緩沖二極管2A和2B的中心B1和B2不在相同的位置。然而，如圖16所示，所有電極面成平行位置關系，而且寬導體也成平行位置關系，另外緩沖二極管2A和緩沖電容器3A(未示出)位于有關GTO 1A的中心線SS上，同時緩沖二極管2B和緩沖電容器3B(未示出)位于有關GTO1B、與中心線SS成一定角度的中心線TT上。在這種情況下，從方向1和2看到的緩沖電路結構的側視圖最后是與圖1一樣的。因此很顯然，類似于圖1，可以獲得降低每個緩沖電路中總電感的功能。雖然圖16顯示了由兩中心線SS和TT所形成的內角為直角的典型情況，但內角不必一定為直角，且不存在特別的限制。實施例11接下來參看附圖描述本發明的第十一個實施例。圖18顯示了一電力變流器，它包含串聯連接在具有中間電位點C的直流電源17的正負總線P和N之間的自消弧半導體元件1A、1B、1C、和1D(例如GTO)、分別反向并聯連接于半導體元件上的穩流二極管18A、18B、18C和18D、連接在GTO 1A和1B的接點和中間電位點C之間的箝位二極管19A、連接在GTO 1C和1D的接點和中間電位點C之間的箝位二極管19B，以及裝在GTO 1B和1C的接點上的輸出端。該電力變流器用作可以通過GTO 1A至1D的開關作用把三種電壓電平輸出至輸出端O的三電平逆流器，即，直流電源17的正負總線P和N上的電壓以及中間電位點C上的電壓。由于其他任何諸如陽極電抗器、緩沖電阻器和緩沖能量再生電路等附加元件并不直接與本發明有關，所以圖中將其省略。
以下將描述緩沖電路的連接，它們用來抑制任何在組成該三電平逆變器的每個GTO切斷電流時所產生的陡峭的電壓上升率。該三電平逆變器所采用的緩沖電路結構包含由與GTO 1A并聯的緩沖電容器3A和緩沖二極管2A組成的緩沖電路、由與箝位二極管19A的陽極和穩流二極管18C的陽極相連的緩沖二極管2B和緩沖電容器3B組成的緩沖電路、由與穩流二極管18B的陰極和箝位二極管19B的陰極相連的緩沖電容器3C和緩沖二極管2C組成的緩沖電路，以及由與GTO 1D并聯的緩沖電容器3D和緩沖二極管2D組成的緩沖電路。例如，關于GTO 1A，如圖19A所示，當GTO 1A切斷電流(a)時，則電流分流成電流(b)，從而緩沖電路中緩沖電容器3A的充電作用能夠抑制有關GTO 1A的電壓上升率。對于GTO1D，也能獲得相同的效果。同時，關于GTO 1B，如圖19B所示，當GTO 1B切斷電流(a)時，電流分流成電流(b)，從而緩沖電路中緩沖電容器3B的充電作用能夠抑制有關GTO1B的電壓上升率。對于GTO 1C也能獲得相同的效果。
無需修改，通過應用上述任何實施例中的緩沖電路結構，就能形成圖18所示的關于GTO 1A和1D的緩沖電路。但是，關于GTO1B和1C的緩沖電路，由于圖19A和19B中所示的電流切斷的作用不同，所以顯然上述實施例并不直接適用。
現在，參看附圖特別說明有關GTO 1B和1C的能夠降低電感的緩沖電路的結構。首先，圖20是顯示關于GTO 1B的緩沖電路結構的側視圖。該圖包括GTO 1B、緩沖二極管2B、緩沖電容器3B、用壓力焊接至GTO 1B陽極的散熱片(或導體)10B、用壓力焊接至GTO 1B陰極并與輸出端O相連的散熱片(或導體)11B、為箝位二極管19A配備的并與中間電位點C相連的散熱片(或導體)20B、為穩流二極管18C配備的散熱片(或導體)21B、緩沖電容器3B的電極12B和13B，用來電氣連接散熱片20B和緩沖二極管2B的陽極的寬導體14B、用來電氣連接緩沖二極管2B的陰極和緩沖電容器3B的一個電極12B的寬導體15B，以及用來電氣連接緩沖電容器3B的另一電極13B和散熱片21B的寬導體16B。可以通過為散熱片20B裝配寬導體14B或者附加配備諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2B的功能。
圖20中，所有的電極面成平行位置關系和線性位置關系。而且還滿足有關寬導體寬度的規定。至于加至圖1結構中的箝位二極管19A和穩流二極管18C，在流入箝位二極管19A和緩沖二極管2B中的電流，或者流入穩流二極管18C和寬導體15B的陰影部分的電流相互之間極性相反的情況下，認為這些二極管是相互耦合的。另外，雖然寬導體15B和16B有部分不滿足平行位置關系，但大部分仍保持平行位置關系。因此，仍可將第一個實施例的設計思想應用于本實施例，從而類似于第一個實施例，能夠獲得降低緩沖電路中總電感的效果。
圖21是顯示關于GTO 1C的緩沖電路結構的側視圖。該圖包括GTO 1C、緩沖二極管2C、緩沖電容器3C、用壓力焊接至GTO 1C陽極的散熱片(或導體)10C、用壓力焊接至GTO 1C陰極并與輸出端O相連的散熱片11C、為箝位二極管19B配備的且與中間電位點C相連的散熱片(或導體)20C、為穩流二極管18B配備的散熱片(或導體)21C、緩沖電容器3C的電極12C和13C、用來電氣連接散熱片20C和緩沖二極管2C的陰極的寬導體14C、用來電氣連接緩沖二極管2C的陽極和緩沖電容器3C的一個電極12C的寬導體15C，以及用來電氣連接緩沖電容器3C的另一電極13C和散熱片21C的寬導體16C。可以通過為散熱片20C裝配寬導體14C，或者附加配備諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2C的功能。
類似于圖20，圖21中所有電極面成平行位置關系和線性位置關系。而且還滿足有關寬導體寬度的規定。至于加至圖1結構中的箝位二極管19B和穩流二極管18B，在流入箝位二極管19B和緩沖二極管2C的電流，或者流入穩流二極管18B和寬導體15C的陰影部分的電流相互之間極性相反的情況下，認為這些二極管相互耦合。另外，雖然寬導體15C和16C有部分不滿足平行位置關系，但大部分仍保持平行位置關系。因此，第一個實施例的設計思想仍能應用于本實施例，從而類似于第一個實施例，能夠獲得降低緩沖電路中總電感的效果。
理所當然，通過將上述其他的實施例應用至有關GTO 1B和1C的緩沖電路中，可以降低緩沖電路中的電感。例如，圖10所示的緩沖電容器自然適用于圖20中的緩沖電容器3B。實施例12接下來參看附圖描述本發明的第十二個實施例。圖22顯示了一電力變流器，它包含串聯連接在具有中間電位點C的直流電源17的正負總線P和N之間的自消弧半導體元件1A、1B、1C和1D(例如，GTO)、分別反向并聯連接于半導體元件上的穩流二極管18A、18B、18C和18D、連接在GTO 1A和1B的接點和中間電位點C之間的箝位二極管19A、連接在GTO 1C和1D的接點和中間電位點C之間的箝位二極管19B，以及提供在GTO 1B和1C的接點上的輸出端O。該電力變流器用作可以通過GTO 1A至1D的開關作用把三種電壓電平輸出至輸出端O的三電平逆變器，即直流電源17的正負總線P和N上的電壓和中間電位點C上的電壓。由于其他任何諸如陽極電抗器、緩沖電阻器和緩沖能量再生電路等附加元件并不直接與本發明相關，所以圖中將其省略。
下面描述緩沖電路的連接，它們用來抑制任何在組成該三電平逆變器的每個GTO切斷電流時所產生的陡峭的電壓上升率。該三電平逆變器所采用的緩沖電路結構包含由與GTO 1A并聯的緩沖電容器3A和緩沖二極管2A組成的緩沖電路、由與箝位二極管19A的陽極和GTO 1B的陰極相連的緩沖電容器3B和緩沖二極管2B組成的緩沖電路、由與GTO 1C的陽極和箝位二極管19B的陰極相連的緩沖二極管2C和緩沖電容器3C組成的緩沖電路，以及與GTO 1D并聯的緩沖二極管2D和緩沖電容器3D組成的緩沖電路。例如，關于GTO 1A，如圖23A所示，當GTO 1A切斷電流(a)時，電流分流成電流(b)，從而緩沖電路中緩沖電容器3A的充電作用能夠抑制有關GTO 1A的電壓上升率。對于GTO 1D，也能獲得相同的效果。同時，關于GTO 1B，如圖23B所示，當GTO 1B切斷電流(a)時，電流分流成電流(b)，從而緩沖電路中緩沖電容器3B的充電作用能夠抑制有關GTO 1B的電壓上升率。對于GTO 1C，也能獲得相同的效果。
無需修改，通過應用上述任何實施例中的緩沖電路結構，就能形成圖22中所示的關于GTO 1A和1D的緩沖電路。但是，關于GTO1B和1C的緩沖電路，由于圖23A和23B中所示的電流切斷的作用不同，所以顯然上述實施例并不直接適用。
現在，參看附圖特別說明有關GTO 1B和1C的能夠降低電感的緩沖電路的結構。首先，圖24是顯示關于GTO 1B的緩沖電路結構的側視圖。該圖包括GTO 1B、緩沖二極管2B、緩沖電容器3B、用壓力焊接至GTO 1B陽極的散熱片(或導體)10B、用壓力焊接至GTO 1B的陰極且與輸出端O相連的散熱片(或導體)11B、為箝位二極管19A配備的且與中間電位點C相連的散熱片(或導體)20B、緩沖電容器3B的電極12B和13B。用來電氣連接散熱片11B和緩沖二極管2B的陰極的寬導體14B、用來電氣連接緩沖二極管2B的陽極和緩沖電容器3B的一個電極12B的寬導體15B，以及用來電氣連接緩沖電容器3B的另一電極13B和散熱片20B的寬導體16B。可以通過為散熱片11B裝配寬導體14B，或者附加配備諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2B的功能。
圖24中，所有電極面成平行位置關系和線性位置關系。而且還滿足有關寬導體寬度的規定。至于加至圖1結構中的箝位二極管19A，在流入箝位二極管19A和寬導體15B的陰影部分中的電流相互之間極性相反的情況下，認為保持相互耦合關系。另外，雖然寬導體15B和16B有部分不滿足平行位置關系，但大部分仍保持平行位置關系。因此，仍可將第一個實施例的設計思想應用于本實施例，從而類似于第一個實施例，能夠獲得降低緩沖電路中總電感的效果。
圖25是顯示關于GTO 1C的緩沖電路結構的側視圖。該圖包括GTO 1C、緩沖二極管2C、緩沖電容器3C、用壓力焊接至GTO 1C的陽極且與輸出端O相連的散熱片(或導體)10C、用壓力焊接至GTO 1C陰極的散熱片(或導體)11C，為箝位二極管19B配備的且與中間電位點C相連的散熱片(或導體)20C、緩沖電容器3C的電極12C和13C、用來電氣連接散熱片10C和緩沖二極管2C的陽極的寬導體14C，用來電氣連接緩沖二極管2C的陰極和緩沖電容器3C的一個電極12C的寬導體15C，以及用來電氣連接緩沖電容器3C的另一電極13C和散熱片20C的寬導體16C。可以通過為散熱片10C裝配寬導體14C，或者附加配備諸如單獨散熱片等適當的散熱裝置來獲得冷卻緩沖二極管2C的功能。
類似于圖24，圖25中所有電極面成平行位置關系和線性位置關系。而且還滿足有關寬導體寬度的規定。至于加至圖1結構中的箝位二極管19B，在流入箝位二極管19B和寬導體15C的陰影部分的電流相互之間極性相反的情況下，認為保持相互耦合關系。另外，雖然寬導體15C和16C有部分不滿足平行位置關系，但大部分仍保持平行位置關系。因此，仍可將第一個實施例的設計思想應用于本實施例，從而類似于第一個實施例，能夠獲得降低緩沖電路中總電感的效果。
理所當然，通過將上述其他實施例應用至有關GTO 1B和1C的緩沖電路中，可以降低緩沖電路中的電感。例如，圖10所示的緩沖電容器自然適用于圖25中的緩沖電容器3C。實施例13接下來參看附圖描述本發明的第十三個實施例。圖26和27顯示了通過部分改進第一個實施例的設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO1、緩沖二極管2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO 1陽極的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接散熱片11和緩沖二極管2的陽極的寬導體14、用來電氣連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片11的寬導體16。
與圖1不同的地方在于，GTO1的極隙空間要比緩沖二極管2的極隙空間和緩沖電容器3的電極12與13之間的空間之和大得多。在這種情況下，為了降低緩沖電路的電感，可通過形成圖26和27的結構來獲得益處。在此結構中，將所有電極面安裝得具有線性位置關系，而且滿足有關寬導體寬度的規定，另外使寬導體對15和16及寬導體對14和16相互靠近以保持相互耦合關系。實施例14下面參看附圖描述本發明的第十四個實施例。圖28顯示了通過部分改進第一個實施例的設計思想為自消弧半導體元件所形成的緩沖電路的結構。該圖包括GTO 1、緩沖電容器2、緩沖電容器3、用壓力焊接至GTO 1和緩沖二極管2的散熱片(或導體)10、用壓力焊接至GTO 1陰極的散熱片(或導體)11、緩沖電容器3的電極12和13、用來電氣連接緩沖二極管2的陰極和緩沖電容器3的一個電極12的寬導體15，以及用來電氣連接緩沖電容器3的另一電極13和散熱片11的寬導體16。
與圖1不同的地方在于，GTO1和緩沖二極管2被安裝在相同的壓力焊接結構中。在任何表示前述實施例的圖中，構造在下述前提下進行，即GTO1電極面的直徑大于緩沖二極管2的直徑，從而如果將GTO 1和緩沖二極管2兩者都安裝在相同的壓力焊接結構中，則各個電極面相互之間不可能平均接觸。更準確地說，前提條件是必須把GTO 1和緩沖二極管2安裝在不同的壓力焊接結構中。但是，如圖28所示，當GTO 1和緩沖二極管2的各個電極面具有允許被安裝在相同的壓力焊接結構中的適當的直徑時，則圖28結構的形成可有利于降低緩沖電路中的電感，其中將所有電極面安裝得具有線性位置關系，而且滿足有關寬導體寬度的規定，另外使寬導體對15和16相互靠近以保持相互耦合關系。實施例15實際上，在任何用來描述前述實施例的圖中，必須提供用壓力附加使自消弧半導體元件、二極管和散熱片相互焊接的壓力焊接裝置，從而保證熱傳導令人滿意并獲得均勻的溫度分布。雖然由于絕緣體依賴于加至自消弧半導體元件的電壓，所以省略了一些為保證所需絕緣間隙或邊緣間距離而插入的絕緣體，但在實際使用中，還是需要附加配備這些絕緣體的。例如，圖1中，如果特地將介電常數高的電介質作為絕緣體插在寬導體15和16之間，則等價于升高緩沖電容器的靜態電容，結果減小自消弧半導體元件電流切斷時的電壓上升率，從而減少該半導體元件的損耗。
權利要求
1.一種電力變流器，它具有一自消弧半導體元件；一連接在所述自消弧半導體元件的電極之間并由相互串聯的一緩沖二極管和一緩沖電容器組成的緩沖電路；以及多個用來把所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管和所述緩沖電容器相互連接的帶狀寬導體；其特征在于，以平行位置關系安裝所有所述自消弧半導體元件的陽極面和陰極面、所述緩沖二極管的陽極面和陰極面以及所述緩沖電容器的兩個電極面，并且以平行位置關系安裝所有所述寬導體。
2.根據權利要求1所述的電力變流器，其特征在于，如此安裝所述自消弧半導體元件的陰陽極面、所述緩沖二極管的陰陽極面和所述緩沖電容器兩電極面的各自的中心，使它們在所述電力變流器的平面圖中位于一條直線上。
3.根據權利要求1或2所述的電力變流器，其特征在于，所述寬導體的寬度大于通過所述導體相互連接的所述電極面中最窄一個的寬度。
4.根據權利要求1至3中任何一個所述的電力變流器，其特征在于，如此安裝所述電力變流器的平面圖中所示的兩個相互疊合的所述寬導體，以便當從所述平面圖中看時較窄的導體被包括在較寬的導體中。
5.根據權利要求1至4中任何一個所述的電力變流器，其特征在于，將通有相反方向電流的兩個相鄰的所述寬導體安裝得相互靠近，以便使其電感耦合。
6.一種電力變流器，它具有一自消弧半導體元件；一連接在所述自消弧半導體元件電極之間并由相互串聯的一緩沖二極管和一緩沖電容器組成的緩沖電路；以及多個用來使所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管和所述緩沖電容器相互連接的帶狀寬導體。其特征在于，通有相反方向電流的兩個相鄰所述寬導體具有所述寬導體相互靠近的平行部分，從而使其電感耦合。
7.一種電力變流器，它具有一自消弧半導體元件；一連接在所述自消弧半導體元件電極之間且由相互串聯的一緩沖二極管和一緩沖電容器組成的緩沖電路；以及多個用來使所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管和所述緩沖電容器相互連接的寬導體；其特征在于，如此來形成由所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管、所述緩沖電容器和所述寬導體組成的電路，使側視圖中電路所包圍的面積小于總的截面積。
8.根據權利要求1至7中任何一個所述的電力變流器，其特征在于，平行安裝與所述緩沖電容器的兩個電極相連的寬導體并使其相互靠近以形成一對，而且在所述寬導體對之間插入電介質。
9.一種包含多個如權利要求1至8所述的電力變流器的電力變流裝置，其特征在于，各個自消弧半導體元件相互串聯連接。
10.一種包含多個如權利要求1至8所述的電力變流器的電力變流裝置，其特征在于，各個自消弧半導體元件相互串并聯連接。
11.一種三電平逆變器，其特征在于，它包含一種如權利要求1至10所述的電力變流器的組合。
12.一種制造電力變流器的方法，所述電力變流器包含一自消弧半導體元件、一連接在所述自消弧半導體元件電極之間且由相互串聯的一緩沖二極管和一緩沖電容器組成的緩沖電路和多個用來使所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管和所述緩沖電容器相互連接的帶狀寬導體；所述方法的特征在于，其包含下述步驟以這樣的方式安裝所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管和所述緩沖電容器，使其所有電極面相互平行放置；并且用多個相互平行的寬導體使所述自消弧半導體元件、所述緩沖二極管和所述緩沖電容器的電極相互連接。
全文摘要
一種電力變流器，它包含自消弧半導體元件、由相互串聯的緩沖二極管和緩沖電容器組成的緩沖電路，以及用來使自消弧半導體元件、緩沖二極管和緩沖電容器相互連接的帶狀寬導體。如此安裝自消弧半導體元件、緩沖二極管和緩沖電容器，使所有各自的電極面相互平行地放置，并且將所有用來使電極相互連接的寬導體安裝得相互平行。另外，從平面圖中看，要將電極安裝成一直線，并且將通以反向電流的兩個寬導體相互靠近放置。
文檔編號H03K17/08GK1122068SQ9510486
公開日1996年5月8日 申請日期1995年5月15日 優先權日1994年10月26日
發明者岡山秀夫, 福盛久 申請人:三菱電機株式會社