JP5558401B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動装置や無停電電源装置等に用いられる、電力変換回路をディスクリート形電力用半導体素子で構成した電力変換装置に関し、特に、放熱性に優れた高信頼性の電力変換装置に関するものである。

従来、電力変換装置は、三相交流電力をＵ，Ｖ，Ｗ端子から入力し直流電力に変換するコンバータと、コンバータからの直流出力を平滑化する平滑コンデンサと、この平滑化された直流電力を再度三相交流電力に変換し、Ｒ，Ｔ，Ｓ端子より負荷へ出力するインバータと、Ｕ，Ｖ，Ｗ端子からの三相交流電力の入力が停止した場合にインバータに直流電力を供給する蓄電池と、蓄電池とインバータとの間に介在するチョッパとを備えている。

電力変換装置を構成する、コンバータ、インバータおよびチョッパには、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やダイオード等の電力用半導体素子が用いられている。
これらの電力用半導体素子は、電力変換装置の動作に伴い、電流が流れることに起因する導通損と、スイッチングに起因するスイッチング損とにより発熱し、素子温度が上昇する。この素子温度が定格温度を超えると、素子の劣化や破壊が発生する。
そのため、電力用半導体素子をヒートシンクの一方の面に配設して、ヒートシンクの他方の面に冷却フィンを設け、この冷却フィンに冷却ファンからの送風をあて、電力用半導体素子の熱を放熱することが行われている。

例えば、ヒートシンクの上段側にコンバータを配置し、下段側にインバータを配置して、冷却ファンで、ヒートシンクの下段側から上段側へ、冷却空気を送風し、ヒートシンクの裏面側に設けられた冷却フィンを強制冷却することにより、インバータとコンバータとで発生した熱を放熱する電力変換ユニットがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平０８−０６６０５２号公報（第３頁、第１図）

電力変換装置を形成する、インバータとコンバータとは、複数のＩＧＢＴと複数のダイオードで形成されており、インバータあるいはコンバータを形成するＩＧＢＴ間およびダイオード間で、電力損失のレベルが異なるので、インバータあるいはコンバータを形成するＩＧＢＴ間およびダイオード間で、発熱レベルが異なる。

しかし、引用文献１に記載の電力変換ユニットには、インバータにおける発熱レベルが異なる、複数のＩＧＢＴおよび複数のダイオードの配置は示されておらず、コンバータにおける発熱レベルが異なる、複数のＩＧＢＴおよび複数のダイオードの配置も示されていない。すなわち、引用文献１に記載の電力変換ユニットでは、インバータ内、あるいは、コンバータ内で、電力損失が大きく発熱レベルが大きい電力用半導体素子が、放熱性の面において、ヒートシンクの適正な部分に配置されているとは限らず、発熱レベルが大きい電力用半導体素子の放熱が不十分になる。そのため、ヒートシンクの放熱能力を十分に活用できなく、ヒートシンクや冷却フィンを大きくして、放熱性を向上する必要があり、電力変換ユニットの小型化が図れないとの問題があった。
特に、電力用半導体素子にディスクリート形電力用半導体素子を用いた電力変換装置の場合に、この問題が顕著となる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力損失が大きく発熱レベルが大きい電力用半導体素子の配置を適正化することにより、ヒートシンクや冷却フィンを大きくすることなしに、発熱レベルが大きい電力用半導体素子の放熱性を向上させた、コンバータまたはインバータを備えた、小型化が図れる電力変換装置を得ることである。

本発明に係わる第１の電力変換装置は、交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、少なくとも、インバータないしコンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、素子対はインバータないしコンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、発熱量の少ないディスクリート素子の間に介在して配置することを特徴とするものである。

また、本発明に係わる第２の電力変換装置は、交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、少なくとも、インバータないしコンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、素子対はインバータないしコンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、対流の上流側に配置することを特徴とするものである。

また、本発明に係わる第３の電力変換装置は、交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、少なくとも、インバータないしコンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、素子対はインバータないしコンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、発熱量の少ないディスクリート素子の左右前後に介在して配置することを特徴とするものである。

本発明に係わる第１の電力変換装置は、交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、少なくとも、インバータないしコンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、素子対はインバータないしコンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、発熱量の少ないディスクリート素子の間に介在して配置することを特徴とするものであるので、発熱が大きいディスクリート半導体素子の放熱性を向上でき、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。

また、本発明に係わる第２の電力変換装置は、交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、少なくとも、インバータないしコンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、素子対はインバータないしコンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、対流の上流側に配置することを特徴とするものであるので、発熱が大きいディスクリート半導体素子の放熱性を向上でき、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。

また、本発明に係わる第３の電力変換装置は、交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、少なくとも、インバータないしコンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、素子対はインバータないしコンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、発熱量の少ないディスクリート素子の左右前後に介在して配置することを特徴とするものであるので、発熱がディスクリート半導体素子の放熱性を向上でき、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。

本発明の電力変換装置における、ヒートシンクにコンバータとインバータとを搭載した一例を示す側面模式図である。 本発明の電力変換装置における、ヒートシンクに搭載されたコンバータとインバータとの配置の、第１の別例を示す側面模式図（ａ）と第２の別例を示す上面模式図（ｂ）とである。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。 本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態５に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態６に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態７に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態９に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。 本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１１に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１２に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１３に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１４に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１５に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。 本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１７に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１８に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態１９に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２０に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２１に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるインバータの回路図である。 本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのインバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２３に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２４に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるインバータの回路図である。 本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのインバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２６に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２７に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２８に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態２９に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３０に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるインバータの回路図である。 本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのインバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３２に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３３に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３４に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３５に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。 本発明の実施の形態３６に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。

本発明の電力変換装置は、三相交流電力をＵ，Ｖ，Ｗ端子から入力し直流電力に変換するコンバータと、コンバータからの直流出力を平滑化する平滑コンデンサと、この平滑化された直流電力を再度三相交流電力に変換し、Ｒ，Ｔ，Ｓ端子より負荷へ出力するインバータと、Ｕ，Ｖ，Ｗ端子からの三相交流電力の入力が停止した場合にインバータに直流電力を供給する蓄電池と、蓄電池とインバータとの間に介在するチョッパとを備えている。
そして、本発明の電力変換装置は、少なくとも、コンバータまたはインバータのいずれかが、ヒートシンクに搭載されている。
図１は、本発明の電力変換装置における、ヒートシンクにコンバータとインバータとを搭載した一例を示す側面模式図である。

図１に示すように、本発明の電力変換装置５は、ヒートシンク４が冷却フィン（図示せず）を備えており、矢印Ａで示される、ヒートシンク面と平行な方向に送風される冷却空気により、冷却フィンが冷却される。
また、図１の例では、ヒートシンク４の冷却フィンが設置された面の反対側の面に、コンバータ１とインバータ２とチョッパ３とが搭載されている。そして、矢印Ａで示される冷却空気の流動方向における上流側にインバータ２が配置され、冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１が配置され、さらに、冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の下流側にチョッパ３が配置されている。

しかし、ヒートシンク４に搭載される、コンバータ１とインバータ２との配置は、冷却空気の流動方向における上流側がインバータ２であり、冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側がコンバータ１である配置に限定されるものではない。
図２は、本発明の電力変換装置における、ヒートシンクに搭載されたコンバータとインバータとの配置の、第１の別例を示す側面模式図（ａ）と第２の別例を示す上面模式図（ｂ）とである。
図２（ａ）に示す例では、ヒートシンク４における冷却空気の流動方向の上流側から、インバータ２とチョッパ３とコンバータ１とを、この順に並べで配置している。
また、図２（ｂ）に示す例では、ヒートシンク４における冷却空気の流動方向に対する垂直方向にインバータ２とチョッパ３とコンバータ１とを、並べで配置している。

実施の形態１．
図３は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。
図３に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置１０のコンバータ１０ａは、入力される交流の、Ｕ相につながる電力用半導体素子群（Ｕ相の半導体素子群と記す）とＶ相につながる電力用半導体素子群（Ｖ相の半導体素子群と記す）とＷ相につながる電力用半導体素子群（Ｗ相の半導体素子群と記す）とから形成されている。

そして、本実施の形態のコンバータ１０ａは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群が、ＩＧＢＴとこのＩＧＢＴに逆並列に接続されたダイオード（ＩＧＢＴとダイオードと記す）とでなる、第１の電力用半導体素子対（第１の半導体素子対と記す）と第２の電力用半導体素子対（第２の半導体素子対と記す）とで形成されている、２レベルコンバータである。
そして、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対とは、ダイオードのアノードとダイオードのカソードとがつながる直列（正直列と記す）接続がされている。

具体的には、Ｕ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１１１ａと第１のダイオード１１１ｂとからなる第１の半導体素子対１１１と、第２のＩＧＢＴ１１２ａと第２のダイオード１１２ｂとからなる第２の半導体素子対１１２とで形成されており、Ｖ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１２１ａと第１のダイオード１２１ｂとからなる第１の半導体素子対１２１と、第２のＩＧＢＴ１２２ａと第２のダイオード１２２ｂとからなる第２の半導体素子対１２２とで形成されており、Ｗ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１３１ａと第１のダイオード１３１ｂとからなる第１の半導体素子対１３１と、第２のＩＧＢＴ１３２ａと第２のダイオード１３２ｂとからなる第２の半導体素子対１３２とで形成されている。
本実施の形態では、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
本実施の形態の電力変換装置１０では、少なくともコンバータとインバータとがヒートシンクに搭載されている。
図４では、本実施の形態の電力変換装置１０のヒートシンク４における、インバータ２とコンバータ１０ａが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１０ａが配置されている。
本実施の形態の電力変換装置１０は、図４に示すように、コンバータ１０ａを形成する複数の半導体素子対は、ヒートシンク４の矢印Ａで示された冷却空気の流動方向（ヒートシンクの縦方向と記す）に対する直角方向（ヒートシンクの横方向と記す）に並んで配置されている。
本実施の形態の各半導体素子対は、ＩＧＢＴとダイオードとが一緒に封止されていない半導体素子対（オープン形半導体素子対と記す）である。

本実施の形態のコンバータ１０ａは、例えば、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｕ相の第１の半導体素子対１１１、Ｕ相の第２の半導体素子対１１２、Ｖ相の第１の半導体素子対１２１、Ｖ相の第２の半導体素子対１２２、Ｗ相の第１の半導体素子対１３１、Ｗ相の第２の半導体素子対１３２の順に並んで配置されている。
つまり、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群の順に、一列に並んで配置されている。また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群とも、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側に第１の半導体素子対を配置し、他方の端部側に第２の半導体素子対を配置している。

また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置しており、ＩＧＢＴとダイオードとの配置の左右方向が同じである。
本実施の形態では、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。

表１に、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるコンバータの各半導体素子対の電力損失比較の一例を示す。
表１は、Ｕ相の、第１の半導体素子対１１１と第２の半導体素子対１１２との電力損失例を示しているが、Ｖ相の、第１の半導体素子対１２１と第２の半導体素子対１２２との場合も、Ｗ相の、第１の半導体素子対１３１と第２の半導体素子対１３２との場合も同様である。

表１に示すように、各半導体素子対において、ＩＧＢＴの電力損失がダイオードの電力損失より大きく、ＩＧＢＴの発熱がダイオードの発熱より大きくなっている。
すなわち、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴは、図４において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１０は、図４に示すように、コンバータが、発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴの間に、発熱が小さい方の半導体素子であるダイオードを介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きいＩＧＢＴの放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置１０では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１０ａが配置されているが、ヒートシンク４に搭載されるコンバータ１０ａの配置は、インバータ２の下流側に限定されない。
図５は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図５（ａ）は、インバータ２とコンバータ１０ａとを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図５（ｂ）は、インバータ２とコンバータ１０ａとチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図５（ｃ）は、インバータ２とチョッパ３とコンバータ１０ａを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置では、コンバータ１０ａがヒートシンク４に、図５に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、インバータ２およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図６では、本実施の形態の電力変換装置２０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２０は、図６に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２が、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、且つ、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ２０ａである以外、実施の形態１の電力変換装置１０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２０のコンバータ２０ａは、各半導体素子の電力損失が、実施の形態１の電力変換装置１０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴは、図６において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２０は、図６に示すように、コンバータが、発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴを発熱が小さい方の半導体素子であるダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子であるＩＧＢＴの放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１の図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１０ａの配置と同様に、図６に示したコンバータ２０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図７では、本実施の形態の電力変換装置３０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３０は、図７に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２が、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１が、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２が、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ３０ａである以外、実施の形態１の電力変換装置１０と同様である。

すなわち、コンバータ３０ａが、ヒートシンク４において、冷却空気の流動方向における上流側にＩＧＢＴを配置した半導体素子対と、冷却空気の流動方向における上流側にダイオードを配置した半導体素子対とを、交互に配置した以外、実施の形態１の電力変換装置１０と同様である。
本実施の形態の電力変換装置３０のコンバータ３０ａは、各半導体素子の電力損失が、実施の形態１の電力変換装置１０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴは、図７において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３０は、図７に示すように、コンバータ３０ａが、冷却空気の流動方向における上流側に発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴを配置した半導体素子対と、冷却空気の流動方向における上流側に発熱が小さい方の半導体素子であるダイオードを配置した半導体素子対とを、交互に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きいＩＧＢＴの放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１の図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１０ａの配置と同様に、図７に示したコンバータ３０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電力変換装置も、ヒートシンクに少なくともコンバータとインバータとを搭載したものである。
図８は、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。
図８に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置４０のコンバータ４０ａも、入力される交流の、Ｕ相の半導体素子群とＶ相の半導体素子群とＷ相の半導体素子群とから形成されている。

そして、本実施の形態のコンバータ４０ａは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の各半導体素子群が、ＩＧＢＴとこのＩＧＢＴに逆並列に接続されたダイオード（ＩＧＢＴとダイオードと記す）とでなる、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の電力用半導体素子対（第３の半導体素子対と記す）と第４の電力用半導体素子対（第４の半導体素子対と記す）、および、第１の中性点クランプダイオードと第２の中性点クランプダイオード、で形成されている、３レベルコンバータである。

そして、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対とは正直列に接続されている。
また、第１の中性点クランプダイオードのアノードと第２の中性点クランプダイオードのカソードとが接続され、第１の中性点クランプダイオードのカソードが、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対との接合部に接続され、第２の中性点クランプダイオードのアノードが、第３の半導体素子対と第４の半導体素子対との接合部に接続されている。

具体的には、Ｕ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１１１ａと第１のダイオード１１１ｂとでなる第１の半導体素子対１１１と、第２のＩＧＢＴ１１２ａと第２のダイオード１１２ｂとでなる第２の半導体素子対１１２と、第３のＩＧＢＴ１１３ａと第３のダイオード１１３ｂとでなる第３の半導体素子対１１３と、第４のＩＧＢＴ１１４ａと第４のダイオード１１４ｂとでなる第４の半導体素子対１１４と、第１の中性点クランプダイオード１１５と、第２の中性点クランプダイオード１１６とで形成されている。

また、Ｖ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１２１ａと第１のダイオード１２１ｂとでなる第１の半導体素子対１２１と、第２のＩＧＢＴ１２２ａと第２のダイオード１２２ｂとでなる第２の半導体素子対１２２と、第３のＩＧＢＴ１２３ａと第３のダイオード１２３ｂとでなる第３の半導体素子対１２３と、第４のＩＧＢＴ１２４ａと第４のダイオード１２４ｂとでなる第４の半導体素子対１２４と、第１の中性点クランプダイオード１２５と、第２の中性点クランプダイオード１２６とで形成されている。

また、Ｗ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１３１ａと第１のダイオード１３１ｂとでなる第１の半導体素子対１３１と、第２のＩＧＢＴ１３２ａと第２のダイオード１３２ｂとでなる第２の半導体素子対１３２と、第３のＩＧＢＴ１３３ａと第３のダイオード１３３ｂとでなる第３の半導体素子対１３３と、第４のＩＧＢＴ１３４ａと第４のダイオード１３４ｂとでなる第４の半導体素子対１３４と、第１の中性点クランプダイオード１３５と、第２の中性点クランプダイオード１３６とで形成されている。
そして、本実施の形態でも、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図９は、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図９では、本実施の形態の電力変換装置４０のヒートシンク４における、インバータ２とコンバータ４０ａとが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ４０ａが配置されている。

図９に示すように、本実施の形態の電力変換装置４０におけるコンバータ４０ａも、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群が、この順にヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、一列に並んでいる。
また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群は、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対、第１の中性点クランプダイオード、第２の半導体素子対、第４の半導体素子対、第２の中性点クランプダイオード、第３の半導体素子対が、この順に配置されている。

例えば、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｕ相の第１の半導体素子対１１１、Ｕ相の第１の中性点クランプダイオード１１５、Ｕ相の第２の半導体素子対１１２、Ｕ相の第４の半導体素子対１１４、Ｕ相の第２の中性点クランプダイオード１１６、Ｕ相の第３の半導体素子対１１３、Ｖ相の第１の半導体素子対１２１、Ｖ相の第１の中性点クランプダイオード１２５、Ｖ相の第２の半導体素子対１２２、Ｖ相の第４の半導体素子対１２４、Ｖ相の第２の中性点クランプダイオード１２６、Ｕ相の第３の半導体素子対１２３、Ｗ相の第１の半導体素子対１３１、Ｗ相の第１の中性点クランプダイオード１３５、Ｗ相の第２の半導体素子対１３２、Ｗ相の第４の半導体素子対１３４、Ｗ相の第２の中性点クランプダイオード１３６、Ｗ相の第３の半導体素子対１３３、の順に並んで配置されている。

また、コンバータ４０ａを形成するＵ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとを一緒に封止した半導体素子対（パッケージ形半導体素子対と記す）であるとともに、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置している。
本実施の形態では、コンバータ４０ａにおいて、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。

表２に、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるコンバータの各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失比較の一例を示す。
表２は、Ｕ相の、第１の半導体素子対１１１と第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４と第１の中性点クランプダイオード１１５と第２の中性点クランプダイオード１１６との電力損失の例を示しているが、Ｖ相の場合も、Ｗ相の場合も同様である。

表２に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４、第１の中性点クランプダイオード１１５と第２の中性点クランプダイオード１１６、の順になっている。
すなわち、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図９において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置４０は、図９に示すように、コンバータ４０ａが、発熱の大きい方の半導体素子対間に、発熱の小さい方の半導体素子対と中性点クランプダイオードとを介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置４０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置４０では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ４０ａが配置されているが、ヒートシンク４に搭載されるコンバータ４０ａの配置は、インバータ２の下流側に限定されない。
図１０は、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図１０（ａ）は、インバータ２とコンバータ４０ａとを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図１０（ｂ）は、インバータ２とコンバータ４０ａとチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図１０（ｃ）は、インバータ２とチョッパ３とコンバータ４０ａを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置は、コンバータ４０ａがヒートシンク４に、図１０に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、インバータ２およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１１では、本実施の形態の電力変換装置５０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置５０は、図１１に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、第１の中性点クランプダイオード１１５，１２５，１３５と第２の中性点クランプダイオード１１６，１２６，１３６とが、ヒートシンク４の縦方向において、第２の半導体素子対および第３の半導体素子対の配置部と、第１の半導体素子対および第４の半導体素子対の配置部との間に設置されている、コンバータ５０ａである以外、実施の形態４の電力変換装置４０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置５０のコンバータ５０ａは、各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失は、実施の形態４の電力変換装置４０のコンバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図１１において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置５０は、図１１に示すように、コンバータ５０ａが、発熱の大きい方の半導体素子対を、発熱が小さい方の半導体素子対や中性点クランプダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置５０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態４の図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ４０ａの配置と同様に、図１１に示したコンバータ５０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１２では、本実施の形態の電力変換装置６０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置６０は、図１２に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第１の中性点クランプダイオード１１５，１２５，１３５と第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に配列しており、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４と第２の中性点クランプダイオード１１６，１２６，１３６と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に配列しており、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、第１の中性点クランプダイオード１１５，１２５，１３５と第２の中性点クランプダイオード１１６，１２６，１３６とが、第２の半導体素子対および第４の半導体素子対の配置部と、第１の半導体素子対および第３の半導体素子対の配置部との間に設置されており、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群において、第２の半導体素子対と第４の半導体素子対との左右位置が同じである、コンバータ６０ａである以外、実施の形態４の電力変換装置４０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置６０のコンバータ６０ａは、各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失は、実施の形態４の電力変換装置４０のコンバータの電力損失と同様であり、最も電力損失が大きく最も発熱が大きい半導体素子対は、図１２において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置６０は、図１２に示すように、コンバータ６０ａが、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の大きい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の小さい方の半導体素子対である配置と、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の小さい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の大きい方の半導体素子対である配置とが、交互になっており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置６０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態４の図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ４０ａの配置と同様に、図１２に示したコンバータ６０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態７．
図１３は、本発明の実施の形態７に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１３では、本実施の形態の電力変換装置７０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置７０は、図１３に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、全ての半導体素子対がオープン形半導体素子対であるとともに、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群が、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、第１の中性点クランプダイオード１１５，１２５，１３５、第２の中性点クランプダイオード１１６，１２６，１３６の順に配置されており、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ダイオードをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置しており、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ＩＧＢＴをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置している、コンバータ７０ａである以外、実施の形態４の電力変換装置４０と同様である。

表３に、本発明の実施の形態７に係る電力変換装置におけるコンバータの各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失比較の一例を示す。
表３は、Ｕ相の、第１の半導体素子対１１１と第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４と第１の中性点クランプダイオード１１５と第２の中性点クランプダイオード１１６との電力損失の例を示しているが、Ｖ相の場合も、Ｗ相の場合も同様である。

表３に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３とのＩＧＢＴ、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４とのダイオード、第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３とのダイオード、第１の中性点クランプダイオード１１５と第２の中性点クランプダイオード１１６、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４とのＩＧＢＴの順になっており、特に、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４とのＩＧＢＴの電力損失は、ほとんど無い。
すなわち、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図１３において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置７０は、図１３に示すように、コンバータ７０ａが、発熱が大きい半導体素子間に、より発熱が小さい半導体素子を介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置７０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態４の図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ４０ａの配置と同様に、図１３に示したコンバータ７０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態８．
図１４は、本発明の実施の形態８に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１４では、本実施の形態の電力変換装置８０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置８０は、図１４に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置し、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しているコンバータ８０ａである以外、実施の形態７の電力変換装置７０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置８０のコンバータ８０ａは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態７の電力変換装置７０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図１４において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置８０は、図１４に示すように、コンバータが、各半導体素子対内における、発熱が大きい方の半導体素子を発熱が小さい方の半導体素子より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置８０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態４の図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ４０ａの配置と同様に、図１４に示したコンバータ８０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態９．
図１５は、本発明の実施の形態９に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１５では、本実施の形態の電力変換装置９０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置９０は、図１５に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、すなわち全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２とが、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置し、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ９０ａである以外、実施の形態７の電力変換装置７０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置９０のコンバータ９０ａは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態７の電力変換装置７０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図１５において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置９０は、図１５に示すように、コンバータが、半導体素子対内の発熱が大きい方の半導体素子を、冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対と、半導体素子対内の発熱が小さい方の半導体素子を冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対とを、交互に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置９０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態４の図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ４０ａの配置と同様に、図１５に示したコンバータ９０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１０．
本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置も、ヒートシンクに少なくともコンバータとインバータとを搭載したものである。
図１６は、本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。
図１６に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置１００のコンバータ１００ａも、入力される交流の、Ｕ相の半導体素子群とＶ相の半導体素子群とＷ相の半導体素子群とから形成されており、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群が、ＩＧＢＴとダイオードとでなる、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対とで形成されている、３レベルコンバータである。

そして、第１の半導体素子対と第４の半導体素子対とは正直列に接続され、第２の半導体素子対と第３の半導体素子対とは、ダイオードのカソード同士がつながる直列（逆直列と記す）接続がされている。
また、第１の半導体素子対と第４の半導体素子対との接続部に、逆直列に接続された第２の半導体素子対と第３の半導体素子対とにおける第２の半導体素子対が接続されている。

具体的には、Ｕ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１１１ａと第１のダイオード１１１ｂとでなる第１の半導体素子対１１１と、第２のＩＧＢＴ１１２ａと第２のダイオード１１２ｂとでなる第２の半導体素子対１１２と、第３のＩＧＢＴ１１３ａと第３のダイオード１１３ｂとでなる第３の半導体素子対１１３と、第４のＩＧＢＴ１１４ａと第４のダイオード１１４ｂとでなる第４の半導体素子対１１４とで形成されている。

また、Ｖ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１２１ａと第１のダイオード１２１ｂとでなる第１の半導体素子対１２１と、第２のＩＧＢＴ１２２ａと第２のダイオード１２２ｂとでなる第２の半導体素子対１２２と、第３のＩＧＢＴ１２３ａと第３のダイオード１２３ｂとでなる第３の半導体素子対１２３と、第４のＩＧＢＴ１２４ａと第４のダイオード１２４ｂとでなる第４の半導体素子対１２４とで形成されている。

また、Ｗ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ１３１ａと第１のダイオード１３１ｂとでなる第１の半導体素子対１３１と、第２のＩＧＢＴ１３２ａと第２のダイオード１３２ｂとでなる第２の半導体素子対１３２と、第３のＩＧＢＴ１３３ａと第３のダイオード１３３ｂとでなる第３の半導体素子対１３３と、第４のＩＧＢＴ１３４ａと第４のダイオード１３４ｂとでなる第４の半導体素子対１３４とで形成されている。
そして、本実施の形態でも、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図１７は、本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１７では、本実施の形態の電力変換装置１００のヒートシンク４における、インバータ２とコンバータ１００ａとが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１００ａが配置されている。
図１７に示すように、本実施の形態の電力変換装置１００におけるコンバータ１００ａも、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群が、この順に、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、一列に並んでいる。

また、コンバータ１００ａを形成するＵ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群は、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３が、この順に配置されている。
また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、パッケージ形半導体素子対であるとともに、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置している。

本実施の形態では、コンバータ１００ａにおいて、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。
表４に、本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるコンバータの各半導体素子対の電力損失比較の一例を示す。

表４は、Ｕ相の、第１の半導体素子対１１１と第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４との電力損失の例を示しているが、Ｖ相の場合も、Ｗ相の場合も同様である。

表４に示すように、電力損失は、第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３とが、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４より大きくなっている。
すなわち、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図１７において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１００は、図１７に示すように、コンバータが、発熱が大きい方の半導体素子対間に、発熱が小さい方の半導体素子対を介在させており、ヒートシンク４の面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１００は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置１００では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１００ａが配置されているが、ヒートシンク４に搭載されるコンバータ１００ａの配置は、インバータ２の下流側に限定されない。
図１８は、本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図１８（ａ）は、インバータ２とコンバータ１００ａとを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図１８（ｂ）は、インバータ２とコンバータ１００ａとチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図１８（ｃ）は、インバータ２とチョッパ３とコンバータ１００ａを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置は、コンバータ１００ａがヒートシンク４に、図１８に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、インバータ２およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態１１．
図１９は、本発明の実施の形態１１に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図１９では、本実施の形態の電力変換装置１１０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１１０は、図１９に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されている、コンバータ１１０ａである以外、実施の形態１０の電力変換装置１００と同様である。

本実施の形態の電力変換装置１１０のコンバータ１１０ａは、各半導体素子対の電力損失が、実施の形態１０の電力変換装置１００のコンバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の形半導体素子対は、図１９において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１１０は、図１９に示すように、コンバータが、発熱の大きい方の半導体素子対を、発熱の小さい方の半導体素子対より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１１０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１０の図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１００ａの配置と同様に、図１９に示したコンバータ１１０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１２．
図２０は、本発明の実施の形態１２に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２０では、本実施の形態の電力変換装置１２０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１２０は、図２０に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に並んでおり、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に並んでおり、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群において、第２の半導体素子対と第４の半導体素子対との左右位置が同じである、コンバータ１２０ａである以外、実施の形態１０の電力変換装置１００と同様である。

本実施の形態の電力変換装置１２０のコンバータ１２０ａは、各半導体素子対の電力損失が、実施の形態１０の電力変換装置１００のコンバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図２０において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１２０は、図２０に示すように、コンバータが、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の大きい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の小さい方の半導体素子対である配置と、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の小さい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の大きい方の半導体素子対である配置とが交互になっており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１２０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１０の図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１００ａの配置と同様に、図２０に示したコンバータ１２０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１３．
図２１は、本発明の実施の形態１３に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２１では、本実施の形態の電力変換装置１３０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１３０は、図２１に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、全ての半導体素子対がオープン形半導体素子対であるとともに、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群が、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、の順に配置されており、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ダイオードをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置しており、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ＩＧＢＴをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置している、コンバータ１３０ａである以外、実施の形態１０の電力変換装置１００と同様である。

表５に、本発明の実施の形態１３に係る電力変換装置におけるコンバータの各半導体素子対の電力損失比較の一例を示す。
表５は、Ｕ相の、第１の半導体素子対１１１と第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４との電力損失の例を示しているが、Ｖ相の場合も、Ｗ相の場合も同様である。

表５に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３とのＩＧＢＴ、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４とのダイオード、第２の半導体素子対１１２と第３の半導体素子対１１３とのダイオード、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４とのＩＧＢＴの順になっており、特に、第１の半導体素子対１１１と第４の半導体素子対１１４とのＩＧＢＴの電力損失は、ほとんど無い。
すなわち、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図２１において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１３０は、図２１に示すように、コンバータが、発熱が大きい方の半導体素子間に、発熱が小さい方の半導体素子を介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１３０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１０の図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１００ａの配置と同様に、図２１に示したコンバータ１３０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１４．
図２２は、本発明の実施の形態１４に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２２では、本実施の形態の電力変換装置１４０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１４０は、図２２に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置し、第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３とが、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ１４０ａである以外、実施の形態１３の電力変換装置１３０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置１４０のコンバータ１４０ａは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態１３の電力変換装置１３０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図２２において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１４０は、図２２に示すように、コンバータが、各半導体素子対内における、発熱が大きい方の半導体素子を発熱が小さい方の半導体素子より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１４０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１０の図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１００ａの配置と同様に、図２２に示したコンバータ１４０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１５．
図２３は、本発明の実施の形態１５に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２３では、本実施の形態の電力変換装置１５０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１５０は、図２３に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２と第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対１１１，１２１，１３１と第２の半導体素子対１１２，１２２，１３２とが、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置し、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ１５０ａである以外、実施の形態１３の電力変換装置１３０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置１５０のコンバータ１５０ａは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失は、実施の形態１３の電力変換装置１３０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図２３において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１５０は、図２３に示すように、コンバータが、半導体素子対内における発熱が大きい方の半導体素子を冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対と、半導体素子対内における発熱が小さい方の半導体素子を冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対とを、交互に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１５０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１０の図１８（ａ）、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１００ａの配置と同様に、図２３に示したコンバータ１５０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１６．
本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置も、ヒートシンクに少なくともコンバータとインバータとを搭載したものである。
図２４は、本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるコンバータの回路図である。
図２４に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置１６０のコンバータ１６０ａも、入力される交流の、Ｕ相の半導体素子群とＶ相の半導体素子群とＷ相の半導体素子群とから形成されており、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群が、第１のダイオードと第２のダイオード、および、ＩＧＢＴとダイオードとでなる、第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、で形成されている３レベルコンバータである。

そして、第１のダイオードと第２のダイオードとは正直列に接続され、第３の半導体素子対と第４の半導体素子対とは逆直列に接続されている。
また、第１のダイオードと第２のダイオードとの接続部に、逆直列に接続された第３の半導体素子対と第４の半導体素子対とにおける第３の半導体素子対が接続されている。

具体的には、Ｕ相の半導体素子群は、第１のダイオード１１１ｂと、第２のダイオード１１２ｂと、第３のＩＧＢＴ１１３ａと第３のダイオード１１３ｂとでなる第３の半導体素子対１１３と、第４のＩＧＢＴ１１４ａと第４のダイオード１１４ｂとでなる第４の半導体素子対１１４とで形成されている。
また、Ｖ相の半導体素子群は、第１のダイオード１２１ｂと、第２のダイオード１２２ｂと、第３のＩＧＢＴ１２３ａと第３のダイオード１２３ｂとでなる第３の半導体素子対１２３と、第４のＩＧＢＴ１２４ａと第４のダイオード１２４ｂとでなる第４の半導体素子対１２４とで形成されている。

また、Ｗ相の半導体素子群は、第１のダイオード１３１ｂと、第２のダイオード１３２ｂと、第３のＩＧＢＴ１３３ａと第３のダイオード１３３ｂとでなる第３の半導体素子対１３３と、第４のＩＧＢＴ１３４ａと第４のダイオード１３４ｂとでなる第４の半導体素子対１３４とで形成されている。
そして、本実施の形態でも、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図２５は、本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２５では、本実施の形態の電力変換装置１６０のヒートシンク４における、インバータ２とコンバータ１６０ａとが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１６０ａが配置されている。
図２５に示すように、本実施の形態の電力変換装置１６０におけるコンバータ１６０ａも、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群が、この順に、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、一列に並んでいる。

また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群は、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂ、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３、第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂ、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４が、この順に配置されている。

また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、パッケージ形半導体素子対であるとともに、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置している。
本実施の形態では、コンバータ１６０ａにおいて、ヒートシンク４の横方向における一方の端部から、他方の端部へ向かって、Ｕ相の半導体素子群、Ｖ相の半導体素子群、Ｗ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。

表６に、本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるコンバータの半導体素子対とダイオードとの電力損失比較の一例を示す。
表６は、Ｕ相の、第１のダイオード１１１ｂと第２のダイオード１１２ｂと第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４との電力損失の例を示しているが、Ｖ相の場合も、Ｗ相の場合も同様である。

表６に示すように、電力損失は、第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４とが、第１のダイオード１１１ｂと第２のダイオード１１２ｂより大きくなっている。
すなわち、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図２５において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１６０は、図２５に示すように、コンバータが、発熱が大きい方の半導体素子対間に、発熱が小さい方のダイオードを介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１６０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置１６０では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるインバータ２の下流側にコンバータ１６０ａが配置されているが、ヒートシンク４に搭載されるコンバータ１６０ａの配置は、インバータ２の下流側に限定されない。
図２６は、本発明の実施の形態１６に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのコンバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図２６（ａ）は、インバータ２とコンバータ１６０ａとを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図２６（ｂ）は、インバータ２とコンバータ１６０ａとチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図２６（ｃ）は、インバータ２とチョッパ３とコンバータ１６０ａを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置は、コンバータ１６０ａがヒートシンク４に、図２６に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、インバータ２およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態１７．
図２７は、本発明の実施の形態１７に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２７では、本実施の形態の電力変換装置１７０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１７０は、図２７に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂと第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂとが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されている、コンバータ１７０ａである以外、実施の形態１６の電力変換装置１６０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置１７０のコンバータ１７０ａは、各半導体素子対と各ダイオードとの電力損失が、実施の形態１６の電力変換装置１６０のコンバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図２７において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１７０は、図２７に示すように、コンバータが、発熱が大きい方の半導体素子対を、発熱が小さい方のダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１７０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１６の図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２６（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１６０ａの配置と同様に、図２７に示したコンバータ１７０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１８．
図２８は、本発明の実施の形態１８に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２８では、本実施の形態の電力変換装置１８０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１８０は、図２８に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂとが、ヒートシンク４の縦方向に一列に並んでおり、第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂと第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に並んでおり、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂとが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂと第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群において、第３の半導体素子対と第２のダイオードとの左右位置が同じである、コンバータ１８０ａである以外、実施の形態１６の電力変換装置１６０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置１８０のコンバータ１８０ａは、各半導体素子対と各ダイオードとの電力損失が、実施の形態１６の電力変換装置１６０のコンバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図２８において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１８０は、図２８に示すように、コンバータが、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の大きい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の小さい方のダイオードである配置と、上流側が発熱の小さい方のダイオードであり、下流側が発熱の大きい方の半導体素子対である配置が交互になっており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１８０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１６の図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２６（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１６０ａの配置と同様に、図２８に示したコンバータ１８０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態１９．
図２９は、本発明の実施の形態１９に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図２９では、本実施の形態の電力変換装置１９０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置１９０は、図２９に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における半導体素子対がオープン形半導体素子対であるとともに、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群が、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から他方の端部側へ向かって、第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂ、第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂ、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３、第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４、の順に配置されており、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ダイオードをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置している、コンバータ１９０ａである以外、実施の形態１６の電力変換装置１６０と同様である。

表７に、本発明の実施の形態１９に係る電力変換装置におけるコンバータの各半導体素子対および各ダイオードの電力損失比較の一例を示す。
表７は、Ｕ相の、第１のダイオード１１１ｂと第２のダイオード１１２ｂと第３の半導体素子対１１３と第４の半導体素子対１１４との電力損失の例を示しているが、Ｖ相の場合も、Ｗ相の場合も同様である。

表７に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第３の半導体素子対１１３のＩＧＢＴ１１３ａと第４の半導体素子対１１４のＩＧＢＴ１１４ａ、第１のダイオード１１１ｂと第２のダイオード１１２ｂ、第３の半導体素子対１１３のダイオード１１３ｂと第４の半導体素子対１１４のダイオード１１４ｂ、の順になっている。
すなわち、各半導体素子対内における電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子と、電力損失が大きく発熱が大きいダイオードとは、図２９において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置１９０は、図２９に示すように、コンバータが、発熱が大きい半導体素子間に、発熱が小さい半導体素子を介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置１９０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１６の図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２６（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１６０ａの配置と同様に、図２９に示したコンバータ１９０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２０．
図３０は、本発明の実施の形態２０に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図３０では、本実施の形態の電力変換装置２００のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
図３０に示すように、本実施の形態の電力変換装置２００は、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂと第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂ、および、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３のＩＧＢＴと第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４のＩＧＢＴとを、ヒートシンクの冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ２００ａである以外、実施の形態１９の電力変換装置１９０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２００のコンバータ２００ａは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態１９の電力変換装置１９０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子と、電力損失が大きく発熱が大きいダイオードとは、図３０において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２００は、図３０に示すように、コンバータが、第１，第２のダイオードを冷却空気の流動方向における上流側に配置するとともに、半導体素子対内における発熱が大きい方の半導体素子を発熱が小さい方の半導体素子より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２００は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１６の図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２６（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１６０ａの配置と同様に、図３０に示したコンバータ２００ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２１．
図３１は、本発明の実施の形態２１に係る電力変換装置におけるコンバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図３１では、本実施の形態の電力変換装置２１０のヒートシンク４におけるコンバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２１０は、図３１に示すように、コンバータが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の半導体素子群における、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３と第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４とが、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１のダイオード１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂと第２のダイオード１１２ｂ，１２２ｂ，１３２ｂ、および、第３の半導体素子対１１３，１２３，１３３のダイオードと第４の半導体素子対１１４，１２４，１３４のＩＧＢＴとを、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置している、コンバータ２１０ａである以外、実施の形態１９の電力変換装置１９０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２１０のコンバータ２１０ａは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態１９の電力変換装置１９０のコンバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子と、電力損失が大きく発熱が大きいダイオードとは、図３１において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２１０は、図３１に示すように、コンバータが、第１，第２のダイオードを冷却空気の流動方向における上流側に配置するとともに、半導体素子対内における発熱が大きい方の半導体素子を、冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対と、半導体素子対内における発熱が小さい方の半導体素子を、冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対とが隣り合っており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２１０は、コンバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態１６の図２６（ａ）、図２６（ｂ）、図２６（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのコンバータ１６０ａの配置と同様に、図３１に示したコンバータ２１０ａをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２２．
本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置も、ヒートシンクに少なくともコンバータとインバータとを搭載したものである。
図３２は、本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるインバータの回路図である。
図３２に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置２２０のインバータ２２０ｂは、出力する交流における、Ｒ相につながる電力用半導体素子群（Ｒ相の半導体素子群と記す）とＳ相につながる電力用半導体素子群（Ｓ相の半導体素子群と記す）とＴ相につながる電力用半導体素子群（Ｔ相の半導体素子群と記す）とから形成されている。
そして、本実施の形態のインバータ２２０ｂは、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群が、正直列に接続された、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対とで形成されている、２レベルインバータである。

具体的には、Ｒ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２１１ａと第１のダイオード２１１ｂとからなる第１の半導体素子対２１１と、第２のＩＧＢＴ２１２ａと第２のダイオード２１２ｂとからなる第２の半導体素子対２１２とで形成されており、Ｓ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２２１ａと第１のダイオード２２１ｂとからなる第１の半導体素子対２２１と、第２のＩＧＢＴ２２２ａと第２のダイオード２２２ｂとからなる第２の半導体素子対２２２とで形成されており、Ｔ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２３１ａと第１のダイオード２３１ｂとからなる第１の半導体素子対２３１と、第２のＩＧＢＴ２３２ａと第２のダイオード２３２ｂとからなる第２の半導体素子対２３２とで形成されている。
本実施の形態でも、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図３３は、本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図３３では、本実施の形態の電力変換装置２２０のヒートシンク４における、インバータ２２０ｂとコンバータ１とが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の上流側にインバータ２２０ｂが配置されている。
図３３に示すように、本実施の形態の電力変換装置２２０では、インバータ２２０ｂを形成する複数の半導体素子対が、ヒートシンクの横方向に並んで配置されている。
また、本実施の形態の各半導体素子対は、オープン形半導体素子対である。

本実施の形態のインバータ２２０ｂは、例えば、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｒ相の第１の半導体素子対２１１、Ｒ相の第２の半導体素子対２１２、Ｓ相の第１の半導体素子対２２１、Ｓ相の第２の半導体素子対２２２、Ｔ相の第１の半導体素子対２３１、Ｔ相の第２の半導体素子対２３２の順に並んで配置されている。
つまり、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｒ相の半導体素子群、Ｓ相の半導体素子群、Ｔ相の半導体素子群の順に、一列に並んでいる。また、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群とも、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側に第１の半導体素子対を配置し、他方の端部側に第２の半導体素子対を配置している。

また、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置しており、ＩＧＢＴとダイオードとの配置の左右方向が同じである。
本実施の形態では、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｒ相の半導体素子群、Ｓ相の半導体素子群、Ｔ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。

表８に、本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるインバータの各半導体素子対の電力損失比較の一例を示す。
表８は、Ｒ相の、第１の半導体素子対２１１と第２の半導体素子対２１２との電力損失例を示しているが、Ｓ相の場合も、Ｔ相の場合も同様である。

表８に示すように、各半導体素子対において、ＩＧＢＴの電力損失がダイオードの電力損失より大きく、ＩＧＢＴの発熱がダイオードの発熱より大きくなっている。
すなわち、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴは、図３３において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２２０は、図３３に示すように、インバータが、発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴ間に、発熱が小さい方の半導体素子であるダイオードを介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きいＩＧＢＴの放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２２０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置２２０では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の上流側にインバータ２２０ｂが配置されているが、本実施の形態の電力変換装置２２０では、ヒートシンク４に搭載されるインバータ２２０ｂの配置は、コンバータ１の上流側に限定されない。
図３４は、本発明の実施の形態２２に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのインバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図３４（ａ）は、インバータ２２０ｂとコンバータ１とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図３４（ｂ）は、インバータ２２０ｂとコンバータ１とチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図３４（ｃ）は、インバータ２２０ｂとチョッパ３とコンバータ１を、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置では、インバータ２２０ｂがヒートシンク４に、図３４に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、コンバータ１およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態２３．
図３５は、本発明の実施の形態２３に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図３５では、本実施の形態の電力変換装置２３０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２３０は、図３５に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２が、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、且つ、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより冷却空気の流動方向における上流側に配置している、インバータ２３０ｂである以外、実施の形態２２の電力変換装置２２０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２３０のインバータ２３０ｂは、各半導体素子の電力損失が、実施の形態２２の電力変換装置２２０のインバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴは、図３５において、斜線が設けられたものである。
本実施の形態の電力変換装置２３０は、図３５に示すように、インバータが、発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴを発熱が小さい方の半導体素子であるダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子であるＩＧＢＴの放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２３０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２２の図３４（ａ）、図３４（ｂ）、図３４（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２２０ｂの配置と同様に、図３５に示したインバータ２３０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２４．
図３６は、本発明の実施の形態２４に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図３６では、本実施の形態の電力変換装置２４０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２４０は、図３６に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２が、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１が、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２が、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、インバータ２４０ｂである以外、実施の形態２２の電力変換装置２２０と同様である。

すなわち、インバータ２４０ｂが、ヒートシンク４において、冷却空気の流動方向における上流側にＩＧＢＴを配置した半導体素子対と、冷却空気の流動方向における上流側にダイオードを配置した半導体素子対とを、交互に配置した以外、実施の形態２２の電力変換装置２２０と同様である。
本実施の形態の電力変換装置２４０のインバータ２４０ｂは、各半導体素子の電力損失が、実施の形態２２の電力変換装置２２０のインバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴは、図３６において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２４０は、図３６に示すように、インバータが、冷却空気の流動方向における上流側に発熱が大きい方の半導体素子であるＩＧＢＴを配置した半導体素子対と、冷却空気の流動方向における上流側に発熱が小さい方の半導体素子であるダイオードを配置した半導体素子対とを、交互に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きいＩＧＢＴの放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２４０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２２の図３４（ａ）、図３４（ｂ）、図３４（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２２０ｂの配置と同様に、図３６に示したインバータ２４０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２５．
本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置も、ヒートシンクに少なくともコンバータとインバータとを搭載したものである。
図３７は、本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるインバータの回路図である。
図３７に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置２５０のインバータ２５０ｂも、出力する交流における、Ｒ相の半導体素子群とＳ相の半導体素子群とＴ相の半導体素子群とから形成されている。
そして、本実施の形態のインバータ２５０ｂは、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群が、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対と第１の中性点クランプダイオードと第２の中性点クランプダイオードとで形成されている、３レベルインバータである。

そして、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対とは正直列に接続されている。
また、第１の中性点クランプダイオードのアノードと第２の中性点クランプダイオードのカソードとが接続され、第１の中性点クランプダイオードのカソードが、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対との接合部に接続され、第２の中性点クランプダイオードのアノードが、第３の半導体素子対と第４の半導体素子対との接合部に接続されている。

具体的には、Ｒ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２１１ａと第１のダイオード２１１ｂとでなる第１の半導体素子対２１１と、第２のＩＧＢＴ２１２ａと第２のダイオード２１２ｂとでなる第２の半導体素子対２１２と、第３のＩＧＢＴ２１３ａと第３のダイオード２１３ｂとでなる第３の半導体素子対２１３と、第４のＩＧＢＴ２１４ａと第４のダイオード２１４ｂとでなる第４の半導体素子対２１４と、第１の中性点クランプダイオード２１５と、第２の中性点クランプダイオード２１６とで形成されている。

また、Ｓ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２２１ａと第１のダイオード２２１ｂとでなる第１の半導体素子対２２１と、第２のＩＧＢＴ２２２ａと第２のダイオード２２２ｂとでなる第２の半導体素子対２２２と、第３のＩＧＢＴ２２３ａと第３のダイオード２２３ｂとでなる第３の半導体素子対２２３と、第４のＩＧＢＴ２２４ａと第４のダイオード２２４ｂとでなる第４の半導体素子対２２４と、第１の中性点クランプダイオード２２５と、第２の中性点クランプダイオード２２６とで形成されている。

また、Ｔ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２３１ａと第１のダイオード２３１ｂとでなる第１の半導体素子対２３１と、第２のＩＧＢＴ２３２ａと第２のダイオード２３２ｂとでなる第２の半導体素子対２３２と、第３のＩＧＢＴ２３３ａと第３のダイオード２３３ｂとでなる第３の半導体素子対２３３と、第４のＩＧＢＴ２３４ａと第４のダイオード２３４ｂとでなる第４の半導体素子対２３４と、第１の中性点クランプダイオード２３５と、第２の中性点クランプダイオード２３６とで形成されている。
そして、本実施の形態でも、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図３８は、本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図３８では、本実施の形態の電力変換装置２５０のヒートシンク４における、インバータ２５０ｂとコンバータ１とが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の上流側にインバータ２５０ｂが配置されている。

図３８に示すように、本実施の形態の電力変換装置２５０におけるインバータ２５０ｂも、Ｒ相の半導体素子群、Ｓ相の半導体素子群、Ｔ相の半導体素子群が、この順にヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、一列に並んでいる。
また、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群は、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対、第１の中性点クランプダイオード、第２の半導体素子対、第４の半導体素子対、第２の中性点クランプダイオード、第３の半導体素子対が、この順に配置されている。

例えば、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｒ相の第１の半導体素子対２１１、Ｒ相の第１の中性点クランプダイオード２１５、Ｒ相の第２の半導体素子対２１２、Ｒ相の第４の半導体素子対２１４、Ｒ相の第２の中性点クランプダイオード２１６、Ｒ相の第３の半導体素子対２１３、Ｓ相の第１の半導体素子対２２１、Ｓ相の第１の中性点クランプダイオード２２５、Ｓ相の第２の半導体素子対２２２、Ｓ相の第４の半導体素子対２２４、Ｓ相の第２の中性点クランプダイオード２２６、Ｓ相の第３の半導体素子対２２３、Ｔ相の第１の半導体素子対２３１、Ｔ相の第１の中性点クランプダイオード２３５、Ｔ相の第２の半導体素子対２３２、Ｔ相の第４の半導体素子対２３４、Ｔ相の第２の中性点クランプダイオード２３６、Ｔ相の第３の半導体素子対２３３、の順に並んで配置されている。

また、インバータ２５０ｂを形成するＲ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、パッケージ形半導体素子対であるとともに、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置している。
本実施の形態では、インバータ２５０ｂにおいて、ヒートシンク４の横方向における一方の端部から、他方の端部へ向かって、Ｒ相の半導体素子群、Ｓ相の半導体素子群、Ｔ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。

表９に、本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるインバータの各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失比較の一例を示す。
表９は、Ｒ相の、第１の半導体素子対２１１と第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３と第４の半導体素子対２１４と第１の中性点クランプダイオード２１５と第２の中性点クランプダイオード２１６との電力損失の例を示しているが、Ｓ相の場合も、Ｔ相の場合も同様である。

表９に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４、第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３、第１の中性点クランプダイオード２１５と第２の中性点クランプダイオード２１６、の順になっている。
すなわち、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図３８において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２５０は、図３８に示すように、インバータが、発熱の大きい方の半導体素子対間に、発熱の小さい方の半導体素子対と中性点クランプダイオードとを介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２５０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置２５０では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の上流側にインバータ２５０ｂが配置されているが、本実施の形態の電力変換装置２５０でも、ヒートシンク４に搭載されるインバータ２５０ｂの配置は、コンバータ１の上流側に限定されない。
図３９は、本発明の実施の形態２５に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのインバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図３９（ａ）は、インバータ２５０ｂとコンバータ１とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図３９（ｂ）は、インバータ２５０ｂとコンバータ１とチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図３９（ｃ）は、インバータ２５０ｂとチョッパ３とコンバータ１を、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置では、インバータ２２０ｂがヒートシンク４に、図３４に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、コンバータ１およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態２６．
図４０は、本発明の実施の形態２６に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４０では、本実施の形態の電力変換装置２６０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２６０は、図４０に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、第１の中性点クランプダイオード２１５，２２５，２３５と第２の中性点クランプダイオード２１６，２２６，２３６とが、ヒートシンク４の縦方向において、第１の半導体素子対および第４の半導体素子対の配置部と、第２の半導体素子対および第３の半導体素子対の配置部との間に設置されている、インバータ２６０ｂである以外、実施の形態２５の電力変換装置２５０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２６０のインバータ２６０ｂは、各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失は、実施の形態２５の電力変換装置２５０のインバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図４０において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２６０は、図４０に示すように、インバータが、発熱の大きい方の半導体素子対を、発熱が小さい方の半導体素子対や中性点クランプダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２６０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２５の図３９（ａ）、図３９（ｂ）、図３９（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２５０ｂの配置と同様に、図４０に示したインバータ２６０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２７．
図４１は、本発明の実施の形態２７に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４１では、本実施の形態の電力変換装置２７０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２７０は、図４１に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第１の中性点クランプダイオード２１５，２２５，２３５と第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に配列しており、第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３と第２の中性点クランプダイオード２１６，２２６，２３６と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に配列しており、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、第１の中性点クランプダイオード２１５，２２５，２３５と第２の中性点クランプダイオード２１６，２２６，２３６とが、第１の半導体素子対および第３の半導体素子対の配置部と、第２の半導体素子対および第４の半導体素子対の配置部との間に設置されており、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群において、第１の半導体素子対と第３の半導体素子対との左右位置が同じである、インバータ２７０ｂである以外、実施の形態２５の電力変換装置２５０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２７０のインバータ２７０ｂは、各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失は、実施の形態２５の電力変換装置２５０のインバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図４１において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２７０は、図４１に示すように、インバータが、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の大きい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の小さい方の半導体素子対である配置と、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の小さい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の大きい方の半導体素子対である配置とが、交互になっており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２７０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２５の図３９（ａ）、図３９（ｂ）、図３９（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２５０ｂの配置と同様に、図４１に示したインバータ２７０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２８．
図４２は、本発明の実施の形態２８に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４２では、本実施の形態の電力変換装置２８０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置２８０は、図４２に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における半導体素子対がオープン形半導体素子対であるとともに、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群が、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２、第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３、第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、第１の中性点クランプダイオード２１５，２２５，２３５、第２の中性点クランプダイオード２１６，２２６，２３６の順に配置されており、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置し、ダイオードをヒートシンク４の横方向における他方の端部側に配置している、インバータ２８０ｂである以外、実施の形態２５の電力変換装置２５０と同様である。

表１０に、本発明の実施の形態２８に係る電力変換装置におけるインバータの各半導体素子対および各中性点クランプダイオードの電力損失比較の一例を示す。
表１０は、Ｒ相の、第１の半導体素子対２１１と第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３と第４の半導体素子対２１４と第１の中性点クランプダイオード２１５と第２の中性点クランプダイオード２１６との電力損失の例を示しているが、Ｓ相の場合も、Ｔ相の場合も同様である。

表１０に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４とのＩＧＢＴ、第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３とのＩＧＢＴ、第１の中性点クランプダイオード２１５と第２の中性点クランプダイオード２１６、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４とのダイオード、第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３とのダイオードの順になっており、特に、第１，第２，第３，第４の半導体素子対のダイオードの電力損失は非常に小さくなっている。
すなわち、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図４２において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２８０は、図４２に示すように、インバータが、発熱が大きい半導体素子間に、発熱が非常に小さい半導体素子を介在させており、ヒートシンク４の面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２８０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２５の図３９（ａ）、図３９（ｂ）、図３９（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２５０ｂの配置と同様に、図４２に示したインバータ２８０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態２９．
図４３は、本発明の実施の形態２９に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４３では、本実施の形態の電力変換装置２９０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
図４３に示すように、本実施の形態の電力変換装置２９０は、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンク４の縦方向に一列に配列しているとともに、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、インバータ２９０ｂである以外、実施の形態２８の電力変換装置２８０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置２９０のインバータ２９０ｂは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態２８の電力変換装置２８０のインバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図４３において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置２９０は、図４３に示すように、インバータが、各半導体素子対内における、発熱が大きい方の半導体素子を発熱が小さい方の半導体素子より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置２９０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２５の図３９（ａ）、図３９（ｂ）、図３９（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２５０ｂの配置と同様に、図４３に示したインバータ２９０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３０．
図４４は、本発明の実施の形態３０に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４４では、本実施の形態の電力変換装置３００のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３００は、図４４に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３とが、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置し、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、インバータ３００ｂである以外、実施の形態２８の電力変換装置２８０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置３００のインバータ３００ｂは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態２８の電力変換装置２８０のインバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図４４において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３００は、図４４に示すように、インバータが、半導体素子対内の発熱が大きい方の半導体素子を、冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対と、半導体素子対内の発熱が小さい方の半導体素子を冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対とを、交互に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３００は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態２５の図３９（ａ）、図３９（ｂ）、図３９（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ２５０ｂの配置と同様に、図４４に示したインバータ３００ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３１．
本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置も、ヒートシンクに少なくともコンバータとインバータとを搭載したものである。
図４５は、本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるインバータの回路図である。
図４５に示す回路図にあるように、本実施の形態の電力変換装置３１０のインバータ３１０ｂも、出力する交流における、Ｒ相の半導体素子群とＳ相の半導体素子群とＴ相の半導体素子群とから形成されており、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群が、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対とで形成されている、３レベルインバータである。

そして、第１の半導体素子対と第４の半導体素子対とが、正直列に接続され、第２の半導体素子対と第３の半導体素子対とが、逆直列に接続されている。
また、第１の半導体素子対と第４の半導体素子対との接続部に、逆直列に接続された第２の半導体素子対と第３の半導体素子対とにおける第３の半導体素子対が接続されている。

具体的には、Ｒ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２１１ａと第１のダイオード２１１ｂとでなる第１の半導体素子対２１１と、第２のＩＧＢＴ２１２ａと第２のダイオード２１２ｂとでなる第２の半導体素子対２１２と、第３のＩＧＢＴ２１３ａと第３のダイオード２１３ｂとでなる第３の半導体素子対２１３と、第４のＩＧＢＴ２１４ａと第４のダイオード２１４ｂとでなる第４の半導体素子対２１４とで形成されている。

また、Ｓ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２２１ａと第１のダイオード２２１ｂとでなる第１の半導体素子対２２１と、第２のＩＧＢＴ２２２ａと第２のダイオード２２２ｂとでなる第２の半導体素子対２２２と、第３のＩＧＢＴ２２３ａと第３のダイオード２２３ｂとでなる第３の半導体素子対２２３と、第４のＩＧＢＴ２２４ａと第４のダイオード２２４ｂとでなる第４の半導体素子対２２４とで形成されている。

また、Ｔ相の半導体素子群は、第１のＩＧＢＴ２３１ａと第１のダイオード２３１ｂとでなる第１の半導体素子対２３１と、第２のＩＧＢＴ２３２ａと第２のダイオード２３２ｂとでなる第２の半導体素子対２３２と、第３のＩＧＢＴ２３３ａと第３のダイオード２３３ｂとでなる第３の半導体素子対２３３と、第４のＩＧＢＴ２３４ａと第４のダイオード２３４ｂとでなる第４の半導体素子対２３４とで形成されている。
そして、本実施の形態でも、ＩＧＢＴとダイオードとは、ディスクリートタイプの電力用半導体素子である。

図４６は、本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４６では、本実施の形態の電力変換装置３１０のヒートシンク４における、インバータ３１０ｂとコンバータ１とが搭載された部分を示しており、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の上流側にインバータ３１０ｂが配置されている。
図４６に示すように、本実施の形態の電力変換装置３１０におけるインバータ３１０ｂも、Ｒ相の半導体素子群、Ｓ相の半導体素子群、Ｔ相の半導体素子群が、この順に、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、一列に並んでいる。

また、インバータ３１０ｂを形成する、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群は、ヒートシンク４の横方向における、一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１、第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３、第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４が、この順に配置されている。
また、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対と第２の半導体素子対と第３の半導体素子対と第４の半導体素子対、すなわち、全ての半導体素子対が、パッケージ形半導体素子対であるとともに、ＩＧＢＴとダイオードとを、ヒートシンクの横方向で、隣り合って配置している。

本実施の形態では、インバータ３１０ｂにおいて、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から、他方の端部側へ向かって、Ｒ相の半導体素子群、Ｓ相の半導体素子群、Ｔ相の半導体素子群の順に並んでいるが、この順に限定されるものではない。
表１１に、本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるインバータの各半導体素子対の電力損失比較の一例を示す。
表１１は、Ｒ相の、第１の半導体素子対２１１と第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３と第４の半導体素子対２１４との電力損失の例を示しているが、Ｓ相の場合も、Ｔ相の場合も同様である。

表１１に示すように、電力損失は、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４とが、第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３より大きくなっている。
すなわち、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図４６において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３１０は、図４６に示すように、インバータが、発熱が大きい方の半導体素子対間に、発熱が小さい方の半導体素子対を介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３１０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。

本実施の形態の電力変換装置３１０では、矢印Ａで示す冷却空気の流動方向におけるコンバータ１の上流側にインバータ３１０ｂが配置されているが、本実施の形態の電力変換装置３１０でも、ヒートシンク４に搭載されるインバータ３１０ｂの配置は、コンバータ１の上流側に限定されない。
図４７は、本発明の実施の形態３１に係る電力変換装置におけるヒートシンク面でのインバータ配置の別の実施例を示す上面模式図である。

図４７（ａ）は、インバータ３１０ｂとコンバータ１とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図４７（ｂ）は、インバータ３１０ｂとコンバータ１とチョッパ３とを、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。図４７（ｃ）は、インバータ３１０ｂとチョッパ３とコンバータ１を、この順にヒートシンクの横方向に並べで配置した例である。
本実施の形態の電力変換装置では、インバータ３１０ｂがヒートシンク４に、図４６に示すような状態で配置されていても、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態の電力変換装置において、コンバータ１およびチョッパ３に用いられる半導体素子は、ディスクリートタイプの半導体素子であっても良い。

実施の形態３２．
図４８は、本発明の実施の形態３２に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４８では、本実施の形態の電力変換装置３２０のヒートシンク４におけるインバータが搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３２０は、図４８に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されている、インバータ３２０ｂである以外、実施の形態３１の電力変換装置３１０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置３２０のインバータ３２０ｂは、各半導体素子対の電力損失が、実施の形態３１の電力変換装置３１０のインバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図４８において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３２０は、図４８に示すように、インバータが、発熱の大きい方の半導体素子対を、発熱の小さい方の半導体素子対より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３２０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態３１の図４７（ａ）、図４７（ｂ）、図４７（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ３１０ｂの配置と同様に、図４８に示したインバータ３２０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３３．
図４９は、本発明の実施の形態３３に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図４９では、本実施の形態の電力変換装置３３０のヒートシンク４におけるインバータ搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３３０は、図４９に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に配列しており、第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４の縦方向に一列に配列しており、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における上流側に配置されており、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４の冷却空気の流動方向における下流側に配置されており、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群において、第１の半導体素子対と第３の半導体素子対との左右位置が同じである、インバータ３３０ｂである以外、実施の形態３１の電力変換装置３１０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置３３０のインバータ３３０ｂは、各半導体素子対の電力損失が、実施の形態３１の電力変換装置３１０のインバータの電力損失と同様であり、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子対は、図４９において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３３０は、図４９に示すように、インバータが、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の大きい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の小さい方の半導体素子対である配置と、冷却空気の流動方向の、上流側が発熱の小さい方の半導体素子対であり、下流側が発熱の大きい方の半導体素子対である配置とが交互になっており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子対の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３３０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態３１の図４７（ａ）、図４７（ｂ）、図４７（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ３１０ｂの配置と同様に、図４９に示したインバータ３３０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３４．
図５０は、本発明の実施の形態３４に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図５０では、本実施の形態の電力変換装置３４０のヒートシンク４におけるインバータ搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３４０は、図５０に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における半導体素子対が、オープン形半導体素子対であるとともに、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群が、ヒートシンク４の横方向における一方の端部側から他方の端部側へ向かって、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２、第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３、第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、の順に配置されており、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２、第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３、第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴをヒートシンク４の横方向における一方の端部側に配置し、ダイオードをヒートシンク４の横方向における他方の端部側に配置している、インバータ３４０ｂである以外、実施の形態３１の電力変換装置３１０と同様である。

表１２に、本発明の実施の形態３４に係る電力変換装置におけるインバータの各半導体素子対の電力損失比較の一例を示す。
表１２は、Ｒ相の、第１の半導体素子対２１１と第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３と第４の半導体素子対２１４との電力損失の例を示しているが、Ｓ相の場合も、Ｔ相の場合も同様である。

表１２に示すように、電力損失の大きさは、大きい方から、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４とのＩＧＢＴ、第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３とのＩＧＢＴ、第２の半導体素子対２１２と第３の半導体素子対２１３とのダイオード、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４とのダイオードの順になっており、特に、第１の半導体素子対２１１と第４の半導体素子対２１４とのダイオードの電力損失が、非常に小さくなっている。
すなわち、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図５０において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３４０は、図５０に示すように、インバータが、発熱が大きい方の半導体素子間に、発熱が小さい方の半導体素子を介在させており、ヒートシンクの面方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３４０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態３１の図４７（ａ）、図４７（ｂ）、図４７（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ３１０ｂの配置と同様に、図５０に示したインバータ３４０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３５．
図５１は、本発明の実施の形態３５に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図５１では、本実施の形態の電力変換装置３５０のヒートシンク４におけるインバータ搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３５０は、図５１に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しているとともに、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、インバータ３５０ｂである以外、実施の形態３４の電力変換装置３４０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置３５０のインバータ３５０ｂは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態３４の電力変換装置３４０のインバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対内における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図５１において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３５０は、図５１に示すように、インバータが、各半導体素子対内における、発熱が大きい方の半導体素子を発熱が小さい方の半導体素子より、冷却空気の流動方向における上流側に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３５０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態３１の図４７（ａ）、図４７（ｂ）、図４７（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ３１０ｂの配置と同様に、図５１に示したインバータ３５０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

実施の形態３６．
図５２は、本発明の実施の形態３６に係る電力変換装置におけるインバータの電力用半導体素子の配置を示す上面模式図である。
図５２では、本実施の形態の電力変換装置３６０のヒートシンク４におけるインバータ搭載された部分を示している。
本実施の形態の電力変換装置３６０は、図５２に示すように、インバータが、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の半導体素子群における、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４、すなわち、全ての半導体素子対が、ＩＧＢＴとダイオードとをヒートシンクの縦方向に一列に配列しており、そして、第１の半導体素子対２１１，２２１，２３１と第３の半導体素子対２１３，２２３，２３３とが、ヒートシンク４において、ＩＧＢＴをダイオードより、冷却空気の流動方向における上流側に配置し、第２の半導体素子対２１２，２２２，２３２と第４の半導体素子対２１４，２２４，２３４とが、ヒートシンク４において、ダイオードをＩＧＢＴより、冷却空気の流動方向における上流側に配置している、インバータ３６０ｂである以外、実施の形態３４の電力変換装置３４０と同様である。

本実施の形態の電力変換装置３６０のインバータ３６０ｂは、各ＩＧＢＴおよび各ダイオードの電力損失が、実施の形態３４の電力変換装置３４０のインバータの電力損失と同様であり、各半導体素子対における、電力損失が大きく発熱が大きい方の半導体素子は、図５２において、斜線が設けられたものである。

本実施の形態の電力変換装置３６０は、図５２に示すように、インバータが、半導体素子対内の発熱が大きい方の半導体素子を、冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対と、半導体素子対内の発熱が小さい方の半導体素子を、冷却空気の流動方向における上流側に配置した半導体素子対とを、交互に配置しており、ヒートシンクの冷却空気の流動方向の冷却能力を有効に活用するとともに、ヒートシンクの面方向の冷却能力も有効に活用でき、発熱が大きい半導体素子の放熱性を向上できるので、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンの小型化が図れる。
すなわち、本実施の形態の電力変換装置３６０は、インバータを搭載するヒートシンクや、冷却フィンがコンパクトになるので、小型軽量化が図れる。
なお、実施の形態３１の図４７（ａ）、図４７（ｂ）、図４７（ｃ）のそれぞれに示したヒートシンク面でのインバータ３１０ｂの配置と同様に、図５２に示したインバータ３６０ｂをヒートシンク面に配置してもよい。

本発明に係る電力変換装置は、コンバータとインバータ搭載するヒートシンクやヒートシンクに設けられる冷却フィンを小さくできるので、小型・高容量が要求される電力機器に有効に利用できる。

１ コンバータ、２ インバータ、３ チョッパ、４ ヒートシンク、
１１１，１２１，１３１ 第１の半導体素子対、
１１２，１２２，１３２ 第２の半導体素子対、
１１３，１２３，１３３ 第３の半導体素子対、
１１４，１２４，１３４ 第４の半導体素子対、
１１５，１２５，１３５ 第１の中性点クランプダイオード、
１１６，１２６，１３６ 第２の中性点クランプダイオード、
２１１，２２１，２３１ 第１の半導体素子対、
２１２，２２２，２３２ 第２の半導体素子対、
２１３，２２３，２３３ 第３の半導体素子対、
２１４，２２４，２３４ 第４の半導体素子対、
２１５，２２５，２３５ 第１の中性点クランプダイオード、
２１６，２２６，２３６ 第２の中性点クランプダイオード、
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ，６０ａ，７０ａ，８０ａ コンバータ、
９０ａ，１００ａ，１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ コンバータ、
１６０ａ，１７０ａ，１８０ａ，１９０ａ，２００ａ，２１０ａ コンバータ、
２２０ｂ，２３０ｂ，２４０ｂ，２５０ｂ，２６０ｂ，２７０ｂ インバータ、
２８０ｂ，２９０ｂ，３００ｂ，３１０ｂ，３２０ｂ，３３０ｂ インバータ、
３４０ｂ，３５０ｂ，３６０ｂ インバータ、
５，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０ 電力変換装置、
１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０ 電力変換装置、
１７０，１８０，１９０，２００，２１０，２２０，２３０ 電力変換装置、
２４０，２５０，２６０，２７０，２８０，２９０，３００ 電力変換装置、
３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０ 電力変換装置。

Claims (4)

1. 交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、上記コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と上記平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、
   少なくとも、上記インバータないし上記コンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、
   上記ディスクリートのスイッチング素子と上記ディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、上記素子対は上記インバータないし上記コンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、発熱量の少ないディスクリート素子の間に介在して配置することを特徴とする電力変換装置。
2. 交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、上記コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と上記平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、
   少なくとも、上記インバータないし上記コンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、
   上記ディスクリートのスイッチング素子と上記ディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、上記素子対は上記インバータないし上記コンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、上記対流の上流側に配置することを特徴とする電力変換装置。
3. 交流電源から受電して直流電圧を得るコンバータと、上記コンバータの出力側に接続された平滑コンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に再度変換するインバータと、外部に設置された蓄電池と上記平滑コンデンサの間に設置されたチョッパとを備えた電力変換装置であって、
   少なくとも、上記インバータないし上記コンバータのいずれかが、ディスクリートのスイッチング素子とディスクリートのダイオード素子で形成され、且つヒートシンクに搭載されており、
   上記ディスクリートのスイッチング素子と上記ディスクリートのダイオード素子は逆並列接続される素子対を形成し、上記素子対は上記インバータないし上記コンバータの各相順にヒートシンクの対流に垂直な方向に配置し、かつ発熱量の多いディスクリート素子が、発熱量の少ないディスクリート素子の左右前後に介在して配置することを特徴とする電力変換装置。
4. 上記インバータと上記コンバータとが上記ディスクリートのスイッチング素子と上記ディスクリートのダイオード素子で形成され、上記チョッパがディスクリートの半導体素子で形成され、上記チョッパを形成する上記ディスクリートの半導体素子を、上記コンバータを形成する上記ディスクリートのスイッチング素子と上記ディスクリートのダイオード素子と上記インバータを形成する上記ディスクリートのスイッチング素子と上記ディスクリートのダイオード素子の間に配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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