CN111095758B - 电力转换器单元和电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电力转换器单元包括：变压器；经由所述变压器连接的第一电路和第二电路；第一组件(11)，其中，所述第一电路被安装于第一壳体(101)；和第二组件(12)，其中，所述第二电路被安装于第二壳体(102)；所述第一壳体(101)和所述第二壳体(102)各自在侧面具有凸起部(103a、104a)，所述第一壳体(101)和所述第二壳体(102)被配置于所述凸起部的支承部件(109a、109b)隔着气隙支承。

Description

电力转换器单元和电力转换装置

技术领域

本发明涉及电力转换器单元和使用它的电力转换装置

背景技术

作为对于实现环境和谐社会重要的技术之一，可以举出电能的有效利用，为了电气设备的节能化，功率电子技术是不可欠缺的。特别是广泛用于机械装置和泵、制冷机、换气扇等用途的大容量电动机，因为耗电大所以要求节能化。大容量电动机大多以工频频率一定的方式被驱动，所以难以进行与负载状态相应的速度控制。但是，近年来正在期待采用通过使用电力转换器而与负载状态相应地改变电动机的转速的变速驱动。一般而言，MVA级的大容量电动机中，在高效化的观点上电动机的驱动电压是3.3kV或6.6kV等高电压，所以要求应对高电压的电力转换器。

例如，专利文献1的说明书摘要中，记载了“[课题]提供一种缩短空间绝缘距离、实现小型化的电力转换器。[解决手段]电力转换器的单元具有IGBT等开关元件201、平滑电容器204和控制基板。在开关元件201上设置有冷却用的散热翅片202。为了使开关元件201与平滑电容器204之间电连接而存在称为汇流条203的导电体。形成单元支承壳体的一部分的柜壳体91的柜壳体端部93的几何形状尖锐、电场集中较高，所以在完成组装单元之后在单元一侧安装用涂装绝缘物4进行固体绝缘的金属罩3(被绝缘金属体)，防止发生局部放电。”，公开了电力转换装置的技术。

如该专利文献1所记载，例如对6.6kV的高电压用多重变压器进行绝缘、降压，由此使变换器单元的输入电压成为数百V程度，将变换器单元的输出多个串联连接，由此对电动机提供3.3kV或6.6kV等高电压。通过采用这样的结构，能够降低变换器单元中使用的功率器件的耐压，所以实现了电力转换器的高效率化。

另外，电力、铁路、工业等大型的电力转换器中，在省空间化和直接材料费用削减的观点上，电力转换器的小型化也是重要的课题。对于该课题，作为面向铁路和工业设备等数kV～数十kV的系统并网用变换器的小型化技术，研究了固态变压器(以下称为SST)。该SST由以数kHz～100kHz的高频驱动的高频变压器、驱动高频变压器的变换器、用变换器的输出电压作为电源而变换为与系统的频率相同的数十Hz的交流电压的逆变器构成，代替现有的以工频频率驱动的变压器。根据SST的结构，对变压器追加了变换器和逆变器等电力转换器，但以数kHz～100kHz的高频驱动变压器，由此与使用现有的工频变压器的变换器系统相比能够期待大幅的小型轻量化。

例如，专利文献2的说明书摘要中，记载了“[课题]要求系统并网用的变压器的小型轻量化。通过应用SST作为变压器能够实现小型轻量化，但也要求灵活应对与高压的系统和电动机相符的宽范围的电压和对于应用SSD引起的高频化降低DC/DC变换器和逆变器等电力电路中使用的功率器件的开关损失和冷却结构的小型化。另外，需要升压至系统电压，也需要升压前端的大电流通路的小型轻量化。[解决手段]应用LLC谐振变换器结构，采用以变换器为输入的多重连接结构或以逆变器为输出的多重连接结构。通过输入输出的多重连接数的组合能够应对多种多样的电压范围。采用将使输入输出的2片电路板相对并用绝缘材料连接的风洞结构与在下游侧内置了LLC谐振结构的风洞结构一体化而成的绝缘/冷却结构。”，公开的电源装置的技术。

如该专利文献2所记载，通过采用将SST多个串联连接的多电平变换器，能够将变换器单元中使用的功率器件的耐压抑制在数百V～数kV，同时应对数kV～数十kV的输入输出电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-111794号公报

专利文献2：日本特开2016-220482号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1中记载的技术中，因为在电力转换器的输入侧使用了以工频频率驱动的多重变压器，所以存在电力转换器的小型化困难的课题。

另外，专利文献2中记载的技术中，在使用了SST的多电平变换器中，在多个串联连接的全部变换器单元(电力转换器单元)中都安装了具有绝缘功能的高频变压器。高频变压器需要在一次绕组与二次绕组之间确保相当于输入输出电压(例如数kV～数十kV)的绝缘耐压。在同一壳体内安装了高频变压器、一次侧电路和二次侧电路基板的情况下，在壳体内需要确保数kV～数十kV的绝缘耐压，所以变换器单元变得大型。变换器单元的大型化意味着电力转换器的大型化，所以变换器单元的小型化成为课题。

本发明是鉴于上述课题而得出的，课题在于提供一种兼顾确保较高绝缘耐压和通过提高安装密度实现的小型化的电力转换器单元和具备它的电力转换装置。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明如下所述地构成。

即，本发明的电力转换器单元的特征在于，包括：变压器；经由所述变压器连接的第一电路和第二电路；第一组件，其中，所述第一电路被安装于第一壳体；和第二组件，其中，所述第二电路被安装于第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体各自在侧面具有凸起部，所述第一壳体和所述第二壳体被配置于所述凸起部的支承部件隔着气隙支承。

另外，本发明的电力转换装置特征在于具有所述电力转换器单元。

另外，其他方案在具体实施方式中说明。

发明效果

根据本发明，能够提供一种兼顾确保较高绝缘耐压和通过提高安装密度实现的小型化的电力转换器单元和具备它的电力转换装置。

附图说明

图1是从斜上方俯瞰地表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元的一例的图。

图2是表示对于本发明的第一实施方式的电力转换器单元的图1中的II-II截面、从X轴方向观察的截面例的图。

图3是从Y轴方向表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元的侧面的一例的图。

图4是从斜上方俯瞰地表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元中的一次侧组件的分解结构图的一例的图。

图5是从斜上方俯瞰地表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元中的二次侧组件的分解结构图的一例的图。

图6是表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元的电路结构的图。

图7是表示对于本发明的第一实施方式的变形例1的电力转换器单元的图1中的II-II截面、从X轴方向观察的截面的变形例的图。

图8是从X轴方向表示本发明的第二实施方式的电力转换装置的一例的图。

图9是从Y轴方向表示本发明的第二实施方式的电力转换装置的一例的侧面的图。

图10是表示本发明的第二实施方式的电力转换装置的U相的电路结构和电气接线的一例的图。

图11是表示本发明的第二实施方式的电力转换装置的三相的电路结构和电气接线的一例的图。

图12是从斜上方俯瞰地表示本发明的第三实施方式的电力转换器单元的一例的图。

图13是从Y轴方向表示本发明的第三实施方式的电力转换器单元的侧面的一例的图。

图14是表示对于本发明的第三实施方式的电力转换器单元的变压器组件、在图12中的XIII-XIII截面上、从Y轴方向观察的截面例的图。

图15是从X轴方向表示本发明的第四实施方式的电力转换装置的一例的图。

图16是从Y轴方向表示本发明的第四实施方式的电力转换装置的一例的侧面的图。

具体实施方式

以下对于用于实施本发明的方式(以下记作“实施方式”)适当参考附图进行说明。

《第一实施方式·电力转换器单元100》

对于本发明的第一实施方式的电力转换器单元100，参考图1～图6进行说明。

＜电力转换器单元100的结构＞

图1是从斜上方俯瞰地表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元100的一例的图。

图2是表示对于本发明的第一实施方式的电力转换器单元100的图1中的II-II截面、从X轴方向观察的截面例的图。

图3是从Y轴方向表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元100的侧面的一例的图。

如图1、图2、图3所示，电力转换器单元100具有一次侧组件(第一组件)11和二次侧组件(第二组件)12和间隔物(支承部件)109a、109b、109c、109d。另外，间隔物109d为了便于记载而在图1和图2中未记载。

另外，在一次侧组件11的壳体101(第一壳体)的侧面具有间隔物支承部(凸起部)103a、103b。在二次侧组件12的壳体102(第二壳体)的侧面具有间隔物支承部(凸起部)104a、104b。

在间隔物支承部103a与间隔部支承部104a之间设置间隔物(支承部件)109a和间隔物109b，在间隔物支承部103b与间隔物支承部104b之间设置间隔物109c和间隔物109d(未图示)。

即，例如将支承部件(间隔物109a)的端部的一方配置在第一壳体(壳体101)的凸起部(间隔物支承部103a)上，将支承部件(间隔物109a)的端部的另一方配置在第二壳体(壳体102)的凸起部(间隔物支承部104a)上。

如上所述，间隔物支承部103a和间隔物支承部103b在一次侧组件11的壳体101的侧面以配置成凸缘状，间隔物支承部104a和间隔物支承部104b在二次侧组件12的壳体102的侧面配置成凸缘状。

间隔物109a、109b、109c、109d的长度，大于一次侧组件11的壳体101或二次侧组件12的壳体102的Z方向上的长度，如果间隔物支承部103a、103b、104a、104b的安装位置适当，则如图2所示，能够在一次侧组件11与二次侧组件12之间形成气隙。

通过以上结构，电力转换器单元100成为在一次侧组件11的上侧隔着气隙G配置了二次侧组件12的结构。

另外，间隔物109a～109d由绝缘物构成。

《一次侧组件11的分解结构图》

图4是从斜上方俯瞰地表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元100中的一次侧组件11的分解结构图的一例的图。

图4中，一次侧组件11具有金属制的壳体101、前面罩107、背面罩118、顶面罩105和间隔物支承部103a、103b。

在壳体101中，安装了功率器件Q11、Q12、功率器件Q21、Q22、散热器113、散热器114、平滑电容器C11、电路基板111和高频变压器(变压器)120。

另外，在散热器113上安装了功率器件Q11、Q12。

并且，在散热器114上安装了功率器件Q21、Q22。

另外，在电路基板111上安装了平滑电容器C11。另外，在电路基板111上，功率器件Q11、Q12、Q21、Q22与高频变压器120连接。

另外，一次侧组件11的底面和侧面被壳体101的金属覆盖，前表面和背面和顶面分别被前面罩107和背面罩118和顶面罩105的绝缘物覆盖。

《二次侧组件12的分解结构图》

图5是从斜上方俯瞰地表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元100中的二次侧组件12的分解结构图的一例的图。

图5中，二次侧组件12具有金属制的壳体102、前面罩108、背面罩119、顶面罩106和间隔物支承部104a、104b。

另外，如上所述，间隔物支承部104a、104b在壳体102的侧面配置成凸缘状。

在壳体102中，安装了功率器件Q41、Q42、功率器件Q31、Q32、散热器115、散热器116、平滑电容器C21和电路基板112。

另外，在散热器115上安装了功率器件Q41、Q42。

并且，在散热器116上安装了功率器件Q31、Q32。

另外，在电路基板112上安装了平滑电容器C21，并且配置功率器件Q31、Q32、Q41、Q42，并如后述图6所示地连接。

另外，二次侧组件12的底面和侧面被壳体102的金属覆盖，前表面和背面和顶面分别被前面罩108和背面罩119和顶面罩106的绝缘物覆盖。

＜电力转换器单元100的电路结构＞

图6是表示本发明的第一实施方式的电力转换器单元100的电路结构的图。

图6中，电力转换器单元100具有一次侧组件11和二次侧组件12。以下说明一次侧组件11和二次侧组件12的电路结构。

《一次侧组件11的电路结构》

图6中，一次侧组件11包括具有整流电路的功能的一次侧变换器11C、将直流电力(电压)转换为交流电力(电压)的一次侧逆变器11I、以及高频变压器120。

一次侧变换器11C具有开关元件S11、S12、S13、S14，构成同步整流电路。另外，在一次侧变换器11C的直流输出端子上连接平滑电容器C11。

另外，对于开关元件S11、S12、S13、S14，分别并联地连接了逆并联二极管(二极管)D11、D12、D13、D14。

一次侧变换器11C将输入到输入端子T_IA、T_IB之间的交流电压(电力)转换为直流电压(电力)。

一次侧逆变器11I具有开关元件H1、H2、H3、H4，构成逆变器电路。

另外，对于开关元件H1、H2、H3、H4，分别并联地连接了逆并联二极管DH1、DH2、DH3、DH4。

一次侧逆变器11I通过对开关元件H1、H2、H3、H4统一地进行控制，而将一次侧变换器11C对平滑电容器C11的两端输出的直流电压(电力)转换为交流电压(电力)。

另外，控制一次侧逆变器11I，使得一次侧逆变器11I输出的交流电压的频率成为与对一次侧组件11的输入端子T_IA、T_IB之间输入的交流电压的频率相比更高的频率。

一次侧逆变器11I输出的交流电压对高频变压器120的一次侧(一次绕组N1)输入。

高频变压器120升压至一次绕组N1与二次绕组N2的匝数比即N2/N1倍，并对二次侧(二次绕组N2)输出交流电压。

一次侧组件11的一次侧变换器11C中，功率器件Q11由开关元件S11、S12和逆并联二极管D11、D12构成。另外，功率器件Q12由开关元件S13、S14和逆并联二极管D13、D14构成。

一次侧组件11的一次侧逆变器11I中，功率器件Q21由开关元件H1、H2和逆并联二极管DH1、DH2构成。另外，功率器件Q22由开关元件H3、H4和逆并联二极管DH3、DH4构成。

另外，图6中的功率器件Q11、Q12、Q21、Q22分别对应于图4中的功率器件Q11、Q12、Q21、Q22。

另外，图6中的平滑电容器C11和高频变压器120分别对应于图4中的平滑电容器C11和高频变压器120。

《二次侧组件12的电路结构》

图6中，二次侧组件12包括具有整流电路的功能的二次侧变换器12C和将直流电力(电压)变换为交流电力(电压)的二次侧逆变器12I。

二次侧变换器12C具有整流二极管(二极管)Dr1、Dr2、Dr3、Dr4，构成基于二极管电桥的整流电路。另外，在二次侧变换器12C的直流输出端子上连接了平滑电容器C21。

二次侧变换器12C将一次侧组件11的高频变压器120输出的交流电压(电力)转换为直流电压(电力)。

二次侧逆变器12I具有开关元件S21、S22、S23、S24，构成逆变器电路。

另外，对于开关元件S21、S22、S23、S24，分别并联连接了逆并联二极管D21、D22、D23、D24。

二次侧逆变器12I通过对开关元件S21、S22、S23、S24统一地进行控制，而将二次侧变换器12C输出的直流电压(电力)转换为交流电压(电力)，对二次侧逆变器12I的输出端子、即二次侧组件12的输出端子T_OC、T_OD输出交流电压(电力)。

二次侧组件12的二次侧变换器12C中，功率器件Q31由整流二极管Dr1、Dr2构成。另外，功率器件Q32由整流二极管Dr3、Dr4构成。

二次侧组件12的二次侧逆变器12I中、功率器件Q41由开关元件S21、S22和逆并联二极管D21、D22构成。另外，功率器件Q42由开关元件S23、S24和逆并联二极管D23、D24构成。

另外，图6中的功率器件Q31、Q32、Q41、Q42分别对应于图5中的功率器件Q31、Q32、Q41、Q42。

另外，图6中的平滑电容器C21对应于图5中的平滑电容器C21。

＜电力转换器单元100的绝缘耐性＞

接着，对于电力转换器单元100的绝缘耐性进行说明。

图1、图4、图5中，用绝缘物形成一次侧组件11和二次侧组件12的前面罩107、108、背面罩118、119、顶面罩105、106。通过用绝缘物形成它们，能够确保配线和上下配置的一次侧组件和二次侧组件的金属壳体(壳体101、壳体102)的绝缘耐压，提高安装密度。

如图1和图3所示，一次侧组件11的电路基板111与二次侧组件12的电路基板112之间用配线110连接。

如图1、图3、图4、图6所示，一次侧组件11与二次侧组件12经由高频变压器120连接，所以一次侧组件的壳体101与二次侧组件的壳体102是不同的电位。

为了在电力转换器单元100内确保绝缘耐压，需要在一次侧组件11与二次侧组件12之间确保与电位差相应的空间距离和沿面距离。

其中，沿面距离指的是在两个导电性部分之间、沿着绝缘物的表面的最短距离。

一般而言，在电力转换器的安装设计时，与确保绝缘耐压的场所和元件之间的空间距离相比，需要将由结构物形成的沿面距离设计为数倍程度大。

因此，构成为在一次侧组件的顶面直接配置间隔物、并保持二次侧组件的情况下，一次侧组件的顶面与二次侧组件的底面之间的空间距离(气隙G的尺寸)由采用该结构所必要的沿面距离决定。

结果，沿面距离成为制约，空间距离需要保持必要以上的距离。因此，在空间距离上成为过剩的设计，存在难以提高电力转换装置的安装密度的课题。

与此相对，如上所述本发明的第一实施方式的电力转换器单元100中，将电力转换器单元100分割为一次侧组件11和二次侧组件12。然后，在一次侧组件11和二次侧组件12各自的壳体(101、102)的侧面上设置间隔物支承部(103a、103b、104a、104b)，通过在间隔物支承部(103a、103b、104a、104b)之间配置的间隔物(109a、109b、109c、109d(未图示))，将一次侧组件11与二次侧组件12用气隙G隔离，确保沿面距离。

通过该结构，在第一实施方式的电力转换器单元100中，能够确保为了确保绝缘耐压而要求的沿面距离，同时对空间距离(气隙G的尺寸)并不使其长至必要以上地进行优化，所以能够提高电力转换器单元100和使用它的电力转换装置的安装密度。

＜第一实施方式的效果＞

第一实施方式的电力转换单元100中，能够确保一次侧组件11与二次侧组件12之间的沿面距离，同时对空间距离进行优化。因此，能够提高电力转换器单元100和使用它的电力转换装置的安装密度。

《第一实施方式的变形例1》

图7是表示对于本发明的第一实施方式的变形例1的电力转换器单元100B的图1中的II-II截面、从X轴方向观察的截面的变形例的图。

图7所示的第一实施方式的变形例1的电力转换器单元100B与图1、图2所示的第一实施方式的电力转换器单元100的不同点，是间隔物122a和间隔物122c的形状。

表示第一实施方式的图2中，使间隔物109a和间隔物109c的形状成为长方体。

与此相对，表示第一实施方式的变形例1的图7中，间隔物122a和间隔物122c是具有多个褶皱的形状。

通过采用图7所示的设置了多个褶皱的间隔物122a、122c的形状，与图2所示的长方体形状的间隔物109a、109c相比，使沿面距离与褶皱相应地增大。与沿面距离增大相应地，一次侧组件11与二次侧组件12之间的绝缘耐压提高。

另外，图7中，仅记载了间隔物122a、122c，对于间隔物122b、122d省略了记载，但122b、122d也采用设置了多个褶皱的形状。另外，间隔物122a、122b、122c、122d以外的其他结构是相同的，所以省略重复的说明。

另外，存在因为绝缘物的表面上的微小放电反复发生而在绝缘物表面上生成导电性的路径、导致绝缘破坏的现象。该现象被称为电痕，众所周知。

因此，确保绝缘耐压所需的沿面距离，与间隔物中使用的绝缘物的耐电痕性能相应地不同。通过使用耐电痕性能高的材质，能够缩短沿面距离，但成本升高。

但是，如图7所示，通过采用设置了褶皱的形状，能够使用耐电痕性能低的材质，能够实现低成本化。

＜第一实施方式的变形例1的效果＞

第一实施方式的变形例1中，通过设置设有多个褶皱的间隔物122a、122b、122c、122d，能够增大一次侧组件11与二次侧组件12之间的沿面距离。因此，能够提高电力转换单元100和使用它的电力转换装置的安装密度，并且实现低成本化。

《第二实施方式·电力转换装置1000》

接着，将使用第一实施方式的电力转换装置单元100的电力转换装置1000作为第二实施方式，参考图8～图11进行说明。

图8是从X轴方向表示本发明的第二实施方式的电力转换装置1000的一例的图。其中，为了使电力转换装置1000的内部的结构可见而省略了一部分柜壳体250的记载。

图9是从Y轴方向表示本发明的第二实施方式的电力转换装置1000的一例的侧面的图。但是，以示出U相的电力转换器单元100u1～100u3的结构的方式进行了记载。

关于图10和图11，在后文中记载。

图8和图9中，电力转换装置1000具有U相的电力转换器单元100u1～100u3、V相的电力转换器单元100v1～100v3和W相的电力转换器单元100w1～100w3。

另外，电力转换器柜280构成电力转换装置1000的结构部。而且，作为电力转换器柜280的外部轮廓部具有柜壳体250。另外，在柜壳体250的内部具有柱211a～214a、柱211b～214b和单元支承部221～223。

另外，图8和图9中，为了便于记载，柱211b、212b、214b未记载。

另外，柱211a～214a、柱211b～214b和单元支承部221～223由绝缘物形成。

在柱214a与柱213a之间，U相的电力转换器单元100u1～100u3在上层、中层、下层分别被收纳(载置)于单元支承部221～223，被支承(保持)在规定位置。

另外，在柱213a与柱212a之间，V相的电力转换器单元100v1～100v3在上层、中层、下层分别被收纳于单元支承部221～223，被支承(保持)在规定位置。

另外，在柱212a与柱211a之间，W相的电力转换器单元100w1～100w3在上层、中层、下层分别被收纳于单元支承部221～223，被支承(保持)在规定位置。

对于U相、V相、W相各相的电力转换器单元的输入端子和输出端子，用多个配线231将其分别连接，由此输入三相交流电源，而且能够输出任意电压水平的三相交流。另外，配线231在图8和图9中，为了便于记载而仅记载了一部分附图标记。

如上所述，在单元支承部221～223的顶面配置各相的电力转换器单元101u1～101u3、101v1～101v3、101w1～101w3，由此保持相之间和在各相的上下配置的电力转换器单元之间的绝缘距离，确保绝缘耐压。

另外，通过采用如上所述的安装结构，而在将柜壳体250作为接地电位的情况下，确保各相的电力转换器单元与柜壳体250之间的绝缘耐压。

另外，绝缘物的材质有环氧树脂、酚醛树脂、FRP(Fiber-Reinforced Plastics)等，但只要是一般绝缘物就不特别限定。

＜电力转换装置1000的U相的电路结构＞

图10是表示本发明的第二实施方式的电力转换装置1000的U相的电路结构和电气接线的一例的图。

图10中，电力转换器单元100u1、电力转换器单元100u2和电力转换器单元100u3各自的输入端子(一次侧组件的输入端子)串联连接，连接在电源20的U相的电源端子与地(接地)之间。

另外，电力转换器单元100u1、电力转换器单元100u2、电力转换器100u3各自的输出端子(二次侧组件的输出端子)串联连接，连接在负载(M)40的U相的端子与中性端子(中性点)之间。

用以上电力转换器单元100u1～100u3的结构构成电力转换装置1000的U相部分。

另外，电力转换器单元100u1～100u3分别具有一次侧组件11和二次侧组件12。

另外，电力转换装置1000的V相部分、电力转换装置1000的W相部分也分别仅有与电源20和负载(M)40的V相和W相连接(接线)的差异，电路结构和电气接线符合表示电力转换装置1000的U相部分的图10，省略事实上重复的说明。

＜电力转换装置1000的电路结构＞

图11是表示本发明的第二实施方式的电力转换装置1000的三相的电路结构和电气接线的一例的图。

图11中，电力转换装置1000具有U相的电力转换装置1000u和V相的电力转换装置1000v和W相的电力转换装置1000w。

电力转换装置1000u、电力转换装置1000v、电力转换装置1000w各自的第一输入端子与电源(三相电源)20的输出的u端子、v端子、w端子分别连接。另外，电力转换装置1000v、电力转换装置1000w各自的第二输入端子都与地(接地)连接。

电力转换装置1000u、电力转换装置1000v、电力转换装置1000w各自的第一输出端子与负载(M，三相负载)40的u端子、v端子、w端子分别连接。另外，电力转换装置1000u、电力转换装置1000v、电力转换装置1000w各自的第二输出端子都与中性端子(中性点)之间连接。

通过以上结构，从电源(三相电源)20对电力转换装置1000输入三相交流电力(电压)的U相、V相、W相，分别进行升压而对负载(M，三相负载)40供给三相交流电力(电压)。另外，三相负载例如是三相交流电动机。

＜第二实施方式的效果＞

第二实施方式的电力转换装置1000通过使用第一实施方式的电力转换器单元100，能够提高电力转换装置1000的安装密度，并且实现低成本化。通过以上所述，能够提供一种廉价且小型的电力转换装置。

《第三实施方式·电力转换器单元300》

对于本发明的第三实施方式的电力转换器单元100，参考图12～图14进行说明。

＜第三实施方式的电力转换器单元300的结构＞

图12是从斜上方俯瞰地表示本发明的第三实施方式的电力转换器单元300的一例的图。

图13是从Y轴方向表示本发明的第三实施方式的电力转换器单元300的侧面的一例的图。

图14是表示对于本发明的第三实施方式的电力转换器单元300的变压器组件33、在图12中的XIII-XIII截面上、从Y轴方向观察的截面例的图。

以下的第三实施方式的电力转换器单元300的说明中，以与第一实施方式的电力转换器单元100的不同点为中心进行说明。

如图12和图13所示，电力转换器单元300分割为一次侧组件(第一组件)31、二次侧组件(第二组件)32和变压器组件(第三组件)33。

一次侧组件31具有壳体301(第一壳体)、前面罩307、背面罩318、顶面罩305、轨道支承部(凸起部)303a、303b和连接器321。

另外，壳体301是金属制的。轨道支承部303a、303b配置在壳体301的侧面。

二次侧组件32具有壳体302(第二壳体)、前面罩308、背面罩319、顶面罩306、轨道支承部304a、304b和连接器323。

另外，壳体302是金属制的。轨道支承部304a、304b配置在壳体302的侧面。

另外，轨道支承部303b、304b在图12和图13中，为了便于记载而未记载。

变压器组件33如图14所示，在壳体331(第三壳体)中安装了变压器330和一次侧的配线342和二次侧的配线344和连接器322、324。另外，壳体331的内部被树脂或绝缘油等填充。

一次侧组件31和二次侧组件32、与变压器组件33用一次侧组件31的连接器321、二次侧组件32的连接器323、以及变压器组件33的连接器322、324连接。

另外，一次侧组件31的轨道支承部303a、303b和二次侧组件32的轨道支承部304a、304b是在后述的图15的电力转换装置3000中，在轨道(例如411a～411d)上搭载了一次侧组件31、二次侧组件32时，用于将一次侧组件31、二次侧组件32支承在电力转换器柜380(图15)上的部件。

如上所述，本发明的第三实施方式的电力转换器单元300分割为一次侧组件31、二次侧组件32和变压器组件33，由此与第一实施方式的电力转换器单元100相比，能够减小每一个组件的重量。

＜第三实施方式的效果＞

如上所述，本发明的第三实施方式的电力转换器单元300能够减小每一个组件的重量，所以能够实现电力转换器单元的更换和安装作业的高效率化。

另外，第三实施方式中，通过使连接器321～324成为可插拔的插拔连接器，能够实现组装时的配线作业的简化。

《第四实施方式·电力转换装置3000》

接着，对于使用本实施方式的电力转换器单元300的电力转换装置3000的结构，参考图15和图16进行说明。

图15是从X轴方向表示本发明的第四实施方式的电力转换装置3000的一例的图。其中，为了使电力转换装置3000的内部的结构可见而省略了一部分柜壳体350的记载。

图16是从Y轴方向表示本发明的第四实施方式的电力转换装置3000的一例的侧面的图。其中，以示出W相的电力转换器单元300w1～300w3的结构的方式进行了记载。

图15和图16中，电力转换装置3000具有U相的电力转换器单元300u1～300u3、V相的电力转换器单元300v1～300v3和W相的电力转换器单元300w1～300w3。

另外，电力转换器柜380构成电力转换装置3000的结构部。而且，作为电力转换器柜380的外部轮廓部具有柜壳体350。另外，在柜壳体350的内部具有柱311a～314a、311b～314b、311c～314c、轨道(单元支承部)411a～433d和支承板(单元支承部)441a～441c。

另外，图15、图16中，为了便于记载，柱312b、313b、314b、312c、313c、314c未记载。

并且，柱311a～314a、柱311b～314b、柱311c～314c和支承板441a～441c由绝缘物形成。

示出W相的例子时，如图15、图16和图12、图13所示，通过在轨道413a、413b的上侧配置一次侧组件31上设置的轨道支承部303a、303b，来支承(保持)一次侧组件31。

另外，通过在轨道413c、413d的上侧配置二次侧组件32上设置的轨道支承部304a、304b，来支承(保持)二次侧组件32。

另外，用支承板441c支承(保持)变压器组件33。

另外，以上说明中，轨道支承部303b、304b如上所述为了便于记载而未记载。

如上所述，通过在变换器柜中配置的轨道上，配置在壳体的侧面设置的支承部，能够在一次侧组件与二次侧组件之间保持空间距离和沿面距离。因此，能够确保一次侧组件与二次侧组件之间的绝缘耐压。

另外，第四实施方式的电力转换装置3000中，一次侧组件或二次侧组件的仅某一方发生了故障的情况下，能够仅更换故障了的组件。因此，与第二实施方式的电力转换装置1000相比，故障时的更换作业变得容易，能够期待装置的停机时间缩短。

＜第四实施方式的效果＞

第四实施方式的电力转换装置3000中，因为使用了第三实施方式的电力转换器单元300，所以能够实现电力转换器单元的更换和安装作业的高效率化。

另外，第四实施方式中使用的电力转换器单元300中，通过使连接器321～324成为插拔连接器，能够实现第四实施方式的电力转换装置的组装时的配线作业的简化。

另外，第四实施方式的电力转换装置3000中，一次侧组件或二次侧组件的仅某一方发生了故障的情况下，能够仅更换故障了的组件。因此，故障时的更换作业变得容易，能够期待装置的停机时间缩短。

《其他实施方式》

另外，本发明不限定于以上说明的实施方式，进而包括各种变形例。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构的一部分，进而也能够对于某个实施方式的结构追加、删除、置换其他实施方式的结构的一部分或全部。

以下进一步说明其他实施方式和变形例。

《一次侧、二次侧组件的结构》

第一实施方式中，采用了将高频变压器120安装在一次侧组件11中的结构，但也可以采用安装在二次侧组件12中的结构。另外，采用了在一次侧组件11的上侧配置二次侧组件12的结构，但也可以采用在二次侧组件12的上侧配置一次侧组件11的结构。

《间隔物的个数》

图1所示的第一实施方式中，示出了间隔物支承部103a与间隔物支承部104a之间的间隔物109a、109b是2个的情况，但不限定于2个，也可以是3个以上。

《间隔物的褶皱形状》

第一实施方式的变形例1中，示出了通过设置设置了多个褶皱的间隔物122a、122b、122c、122d而增大一次侧组件11与二次侧组件12之间的沿面距离的结构，但间隔物的形状不限定于第一实施方式和第一实施方式的变形例1所示的形状。

例如，也可以增加图7中的间隔物122a、122c中的凸起的个数。另外，也可以使凸起部分的形状形成为不是半球(圆形)而是多面体(多边形)。另外，也可以在间隔物的端部和中央部改变凸起部分的大小和间隔。或者也可以在间隔物中设置贯通孔。

《电力转换器单元的接线》

第二实施方式的电力转换装置1000中，如图8所示，采用了对柜壳体250中配置的电力转换器单元在Z轴方向上接线的结构，但也可以在Y轴方向上接线。

通过这样在Y轴方向上接线，连接4层以上电力转换器单元来构成电力转换装置的情况下，能够通过使变换器柜在Y轴方向上延长而成为使Z轴方向的高度减小的矮型的电力转换装置。

另外，第二实施方式的电力转换装置1000中，采用了在变换器柜的前表面一侧进行电力转换器单元的配线的结构，但也可以对一次侧组件、或二次侧组件的任一方在变换器柜的背面一侧进行配线。通过该配线方法，与使一次侧组件和二次侧组件的配线位于在前表面或背面的任一方的情况相比，能够期待配线作业简化。

《电力转换器单元的个数》

图8所示的第二实施方式的电力转换装置1000和图15所示的第四实施方式的电力转换装置3000中，示出了电力转换器单元100和电力转换器单元300的串联的级数是3级的情况，但不限定于3级。也可以构成为2级以下或4级以上。

《电力转换装置的相数》

图8所示的第二实施方式的电力转换装置1000和图15所示的第四实施方式的电力转换装置3000中，说明了三相(U相、V相、W相)的情况，但不限定于三相。例如，也可以使电力转换装置构成为单相或四相以上。

《电力转换装置的接线》

图10中，示出了将电力转换器单元100串联地连接的接线，但不限定于将电力转换器单元100串联地连接。也可以并联地连接，也可以将串联和并联的连接组合。

附图标记说明

11、31 一次侧组件(第一组件)

11C 一次侧变换器(第一电路)

11I 一次侧逆变器(第一电路)

12、32 二次侧组件(第二组件)

12C 二次侧变换器(第二电路)

12I 二次侧逆变器(第二电路)

20 电源、三相电源

33 变压器组件(第三组件)

40 负载、三相负载

100、100u1～100u3、100v1～100v3、100w1～100w3、300、300u1～300u3、300v1～300v3、300w1～300w3 电力转换器单元

101、301 壳体(第一壳体)

102、302 壳体(第二壳体)

103a、103b、104a、104b 间隔物支承部(凸起部)

105、106、305、306 顶面罩

107、108、307、308 前面罩

109a、109b、109c、122a、122c 间隔物(支承部件)

110、231、342、344 配线

111、112 电路基板

113、114、115、116 散热器

118、119、318、319 背面罩

120、330 高频变压器、变压器

250、350 柜壳体

211a～214a、213b、311a～314a、311b、311c 柱

221、222、223 单元支承部

280、380 电力转换器柜

303a、304a 轨道支承部(凸起部)

321、322、323、324 连接器

331 壳体(第三壳体)

411b～411d、412b、412d、413a～413d、421c、421d、422b、423a、423b、431a、431c、432a、432c、433a～433c 轨道、单元支承部

441a～441c 支承板、单元支承部

1000、1000u、1000v、1000w 电力转换装置

C11、C21 平滑电容器

D11～D14、D21～D24、DH1～DH4 逆并联二极管、二极管

Dr1～Dr4 整流二极管、二极管

G 气隙

H1～H4、S11～S14、S21～S24 开关元件

Q11、Q12、Q21、Q22、Q31、Q32、Q41、Q42 功率器件。

Claims (8)

1.一种电力转换器单元，其特征在于，包括：

变压器；

经由所述变压器连接的第一电路和第二电路；

第一组件，其中，所述第一电路被安装于第一壳体；和

第二组件，其中，所述第二电路被安装于第二壳体，

所述第一壳体和所述第二壳体各自在侧面具有凸起部，所述第一壳体和所述第二壳体被配置于所述凸起部的支承部件隔着气隙支承，

所述第一壳体和所述第二壳体，底面和侧面由金属构成，前表面、背面和顶面由绝缘物构成。

2.如权利要求1所述的电力转换器单元，其特征在于：

所述支承部件由绝缘物形成，

所述支承部件的一个端部配置于所述第一壳体的凸起部，所述支承部件的另一个端部配置于所述第二壳体的凸起部。

3.如权利要求2所述的电力转换器单元，其特征在于：

所述支承部件有多个。

4.如权利要求2所述的电力转换器单元，其特征在于：

所述支承部件构成为长方体。

5.如权利要求2所述的电力转换器单元，其特征在于：

所述支承部件构成为具有多个褶皱的形状。

6.如权利要求1所述的电力转换器单元，其特征在于：

所述变压器安装于所述第一组件和所述第二组件中的任一者。

7.一种电力转换装置，其特征在于，包括：

多个权利要求1所述的电力转换器单元；

配置多个所述电力转换器单元的柜壳体；和

固定于所述柜壳体的多个单元支承部，

多个所述电力转换器单元分别被多个所述单元支承部支承。

8.一种电力转换装置，其特征在于：

具有多个权利要求1～6中任一项所述的电力转换器单元，

在多个所述电力转换器单元之间，所述第一电路或所述第二电路的输入端子或输出端子串联连接。

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