CN112042091B - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

目的是提供一种能够使得在盘内发生的电弧闪光不向对盘进行操作的操作面流出、并且将盘内压力从设置在顶棚处的挡板部向外部排散的对应于电弧闪光的电力转换装置。一种由电力转换器和容纳它的盘构成的对应于电弧闪光的电力转换装置，构成上述电力转换器的BUS在不想发生电弧闪光的场所施加使电弧闪光难以飞出的第1前端加工；此外，上述盘具备：防爆闸门部，配置在操作员能够开闭的门处，在电弧闪光发生时防止由于盘内压力而电弧闪光向外部释放；以及挡板部，使盘内压力从盘单元的顶棚部分向外部释放。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及电力转换装置。

背景技术

转换大容量的电力的电力转换装置例如有时处理交流3800Vrms左右的高电压及大电流。在此情况下采用盘构造的情况较多。进而，在电力转换装置内，为了抑制浪涌电压而需要减小电感，需要将输入侧的交流汇流条及输出汇流条、直流汇流条分别绝缘覆层而采取密接构造。在此情况下电力转换装置内成为复杂的汇流条构造。

在这样的电力转换装置中，通常使用强制风冷。强制风冷的电力转换装置通常是室内设置，在确定的周围环境下使用。在此情况下不能否定可能因未预想到的周围环境的恶化而在盘内发生电弧闪光。这里，将由经由空气的电弧放电造成的短路现象称作电弧闪光。

作为对电弧闪光采取了措施的防爆用设备，将防爆用设备的主要的构成要素根据防爆规格而分类为第1场景和第2场景，公开了进行与其相应的防爆措施的防爆对应设备(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－103650号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，近年来，在构成上述电力转换装置的逆变器中，也要求即使在电力转换装置内发生难以预想到的电弧闪光时，也不使伴随着它的高温气体及压力波释放到操作面等的构造。对于这一点，专利文献1记载的设备没有公开在发生了防爆事故的情况下将装置内压力适当地释放的方法，在防爆规格中没有的设想外的防爆事故或由设备的劣化等带来的防爆事故时，由于不能进行装置内压力的适当的释放，所以还留有安全上的课题。

此外，电力转换装置的用户要求使设置面积缩小，对应小型高密度安装。在此情况下，但如果发生了产生电弧闪光的事故，则由于小型化，由电弧闪光带来的能量密度变高，因此存在有可能给装置内的零件等带来损伤的问题。

用来解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明的技术方案1记载的电力转换装置，对电动机等进行驱动，其特征在于，上述电力转换装置至少具备第1导体部、第2导体部、可开闭的盘门、配置在上述盘门的通气口、和配置在顶棚部的挡板部；对于配置在不希望电弧闪光的发生的场所处的上述第1导体部，施以与上述第2导体部相比缓和导体的表面电场的第1加工；上述通气口具备闸门部；上述闸门部由多个叶板构成，上述多个叶板由作为支点的固定部和可动部构成，上述多个叶板由多个金属板构成；上述多个叶板配置构成为，在一个叶板的可动部向上述电力转换装置的外侧方向转动了的情况下，与其他叶板的固定部相互重叠，构成为在上述多个叶板的可动部向上述电力转换装置的内侧方向转动了的情况下，在上述多个叶板部分，确保从上述电力转换装置的外侧向内侧的通气性；上述挡板部具备：窗部，处于上述电力转换装置的内侧与外侧之间；框体，配置在上述窗部的周围；以及两片门，在上述框体的两端，以在窗部的中央部分能够朝向上述转换装置的外侧以对开状开闭的方式固定。

发明效果

根据本发明，在电力转换装置内，即使在发生电弧闪光那样的条件下也能够抑制不想发生的部分的电弧闪光的发生。此外，通过将装置内压力通过配置在顶棚的挡板部向外部释放等，提高了安全性，能够提供能够降低装置内的损伤的电力转换装置。

附图说明

图1是构成有关实施例1的电力转换装置的由多个盘单元构成的盘的外形图。

图2是表示在图1所示的盘单元内发生了电弧闪光的情况的状况的图。

图3是在图1或图2所示的盘单元的正面门使用的防爆闸门部的外观图及说明电弧闪光发生时的动作的图。

图4是在图1所示的盘单元的顶棚使用的挡板部的外观图及说明电弧闪光发生时的动作的图。

图5是在图2所示的盘单元的顶棚使用的风扇罩部的外观图及说明电弧闪光发生时的动作的图。

图6是在图1所示的盘单元内的导体与正面门之间配置有绝缘板的情况的图。

图7是在基于本发明的结构的电力转换装置的实施例中，进行了电力转换装置内的电弧闪光产生的情况下的盘内压力的变化的试验结果的一例。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是将构成有关实施例1的电力转换装置的多个盘单元设为列盘的电力转换装置100的外形图。图1的(1)是电力转换装置100的俯视图，图1的(2)是电力转换装置100的正视图。以下，主要说明有关本实施例的与电弧闪光的应对有关联的构成要素。

图示的电力转换装置100是由4个盘单元10、20、30、40(以下，在不对盘单元进行区别的情况下，记作盘单元10～40)构成的情况的一例。各盘单元10～40具有长方体的形状，在各盘单元10～40的正面侧，为了操作员对各盘单元10～40的内部进行访问而配置有可开闭的正面门。此外，在正面门的下部，配置有形成通气口的防爆闸门(shutter)部12、22、32、42。

此外，在盘单元20、30、40的顶棚部分，分别配置有挡板(flapper)部21、31、41。

此外，在盘单元30、40的顶棚部分，还配置有风扇罩部33、43。

图2是表示在图1所示的盘内发生了电弧闪光37的情况的状况的图。这里，主要说明在盘单元30的内部发生了电弧闪光的情况。

在盘单元30的前表面存在正面门36。在作为操作面的正面门36与盘内的正面侧的导体34a之间配置有绝缘板35。在挡板部31的附近配置有上部导体34b。在风扇罩部33的下部配置有上部导体34c。进而，在盘内容纳有半导体单元38等。

图2的(1)是在盘单元30的内部刚发生电弧闪光37后的状态。

图2的(2)表示以下状态，在盘单元30的内部发生电弧闪光37，由于盘内压力，构成防爆闸门部32的叶板(louver)32a、32b关闭(参照图3的(4))。叶板32a、32b关闭，由此防止电弧闪光37从防爆闸门部32朝向正面门36释放。

图2的(3)表示以下状态，由于在图2的(2)中防爆闸门部32关闭，挡板部31及风扇罩部33因盘内压力上升而打开。

图3是图1或图2所示的盘的门所使用的防爆闸门部32的外观图及说明电弧闪光发生时的动作的图。

图3的(1)是从盘单元的外侧观察防爆闸门部32时的外观图。

图3的(2)是从盘单元的内侧观察防爆闸门部32时的外观图。

图3的(3)是用来说明防爆闸门部32的构造的简略侧视图，是表示发生电弧闪光前的状态的图。

防爆闸门部32由框体32c、多个可动叶板32a及多个可动叶板32b构成，其中框体32c由金属构成。在本实施例中，可动叶板32a及可动叶板32b由各5片金属制的可动叶板构成。

可动叶板32a将大致长方形的薄板状的金属与长边平行地弯折，构成固定部32a1和可动部32a2，弯折为使可动部32a2比固定部32a1大。这里，上述的薄板状的金属，例如是厚度约1mm的金属板。

可动叶板32a以可动部32a2比固定部32a1靠上部的方式，将固定部32a1固定安装至框体32c。对于可动叶板32a，可动部32a2向盘单元侧弯折安装，在弯折的部分，能够向与固定部32a1成为同一平面的方向、即盘外方向运动。

对于可动叶板32a，可动部32a2向盘单元侧弯折安装。在弯折的部分，可动部32a2能够向与固定部32a1成为同一平面的方向、即盘外方向运动。防爆闸门部32配置构成为，一个叶板32a的固定部32a1的下端的一部分在配置于该叶板32a的下方的另一个叶板32a的可动部32a2向盘外方向运动了的情况下，与该可动部32a2的上端的一部分相互重叠。

可动叶板32b将大致长方形的板状的金属与长边平行地弯折，构成固定部32b1和可动部32b2，弯折为使可动部32b2比固定部32b1大。

可动叶板32b以可动部32b2比固定部32b1靠下部的方式，将固定部32b1固定安装至框体32c。对于可动叶板32b，可动部32b2向盘单元侧弯折安装，在弯折的部分，能够向与固定部32b1成为同一平面的方向、即盘外方向运动。

防爆闸门部32配置构成为，一个叶板32b的固定部32b1的下端的一部分在配置于该叶板32b的下方的另一个叶板32b的可动部32b2向盘外方向运动了的情况下，与该可动部32b2的上端的一部分相互重叠。

在本实施例中，可动叶板32a和可动叶板32b构成为2重构造，可动叶板32a配置在盘的外侧方向，可动叶板32b配置在盘的内侧方向。

在发生电弧闪光之前，通过未图示的盘单元顶棚部的排气风扇的动作，将盘内的空气从顶棚侧排出，所以可动叶板32a的可动部32a2及可动叶板32b的可动部32b2保持为向盘内侧弯折的状态。由此，在相互重叠的可动叶板32a彼此及32b彼此间形成间隙。结果，确保了防爆闸门部32的内部与防爆闸门部32的外部之间的通气性。在图示的例子中，表示风从防爆闸门部的外部朝向内部在由箭头表示的方向上流动的状况。

图3的(4)是用来说明防爆闸门部32的构造的简略侧视图，是表示发生电弧闪光，叶板32a、32b因盘内压力关闭的状态的图。如果发生电弧闪光而盘内压力变得比外部的压力高，则可动叶板32a的可动部32a2及可动叶板32b的可动部32b2以固定部32a1及32b1为中心向盘外侧弯折。结果，对于防爆闸门部32，一个叶板32a的固定部32a1下端的一部分与配置在该叶板32a的下方的另一个叶板32a的可动部32a2的上端的一部分相互重叠。同样，对于防爆闸门部32，一个叶板32b的可动部32b2下端的一部分与配置在该叶板32b的下方的另一个叶板32b的固定部32b1的上端的一部分相互重叠。

结果，如图示那样，两片叶板32a、32b配置为平行状态，防止由在盘内发生的电弧闪光带来的电弧及压力从叶板32a、32b的内侧向外部释放。配置在其他盘单元10、20、40的防爆闸门部12、22、42的叶板的动作也是同样的。

通过这样的构造，由在电力转换装置内发生的电弧闪光带来的电弧、高温气体、压力波等变得难以从电力转换装置的正面喷出。

另外，在图3所示的实施例中，防爆闸门部32由叶板32a和叶板32b的2重闸门构成，但也可以仅具有叶板32a或叶板32b的一个。此外，在实施例中将1片金属板弯曲而构成叶板32a及32b，但也可以将固定部32a1、32b1用圆棒状的轴构成，为其安装板状的可动部32a2、32b2，构成为以轴为中心进行转动。

图4是设置在图1所示的盘单元的顶棚的挡板部31的外观图及说明电弧闪光发生时的动作的图。这里主要说明配置在盘单元30的顶棚的挡板部31，但配置在其他盘单元的顶棚的挡板部即使有形状、配置位置等不同的情况，基本的功能及动作也是同样的。

图4的(1)是配置在盘单元30的顶棚的挡板部31关闭时的外观图。通常的状态是图4的(1)所示的状态。图4的(2)是配置在盘单元30的顶棚的挡板部31打开时的外观图。

挡板部31构成为，具有窗部31c，具有配置在该窗部31c的周围的框体31d和在该框体31d的两端可开闭地通过各铰链31e、31f固定的两片门31a、31b。

门31a、31b开闭窗部31c，所以需要窗部31c的开闭所需的大小的门，在本实施例中，门31a、31b以在窗部31c的中央部分能够以对开状开闭的方式通过各铰链31e、31f固定在框体31d。

此外，本实施例的门31a、31b的材质由1.6mm厚度的金属板构成，配置为，在将两片门31a、31b关闭的状态下，该两片门的前端部分在窗部的中央部分处重叠。此外，该门的两侧部分向内侧弯折为L字状，构成为与包围窗部31c的框体31d抵接，构成为在将门31a、31b关闭的状态下确保规定的气密性。规定的气密性是在未图示的盘单元的排气风扇动作时，不妨碍来自防爆闸门部12、22、32、42的必要的空气的吸气量的水平的气密性。图4的(3)是从图4的(1)的A1－A2观察时的挡板部31的门的侧视图。本实施例的门31a的前端部分以重叠于门31b的前端部分之上的方式配置。

挡板部31在电弧闪光发生时，由于盘内的压力上升，如图4的(2)所示那样门31a、31b开放，能够将盘单元内的膨胀的空气释放。

图5是配置在图2所示的盘单元的顶棚的风扇罩部33的外观图及说明电弧闪光发生时的动作的图。这里，主要对配置在盘单元30的顶棚的风扇罩部33进行说明。

风扇罩部33具有框体33a及门33b而构成。

有关本实施例的框体33a构成为箱状，在该框体33a的内部容纳着未图示的排气风扇。在框体33a与门33b之间具有空间。

门33b通过铰链33c可转动地固定在框体33a的一端。门33b在通常时是图5所示的状态，从框体33a与门33b之间的空间将排气风扇的排气向盘单元之外排出。

门33b在电弧闪光发生时，能够通过盘内的压力上升，向图示箭头B方向转动。门33b转动，从而排气风扇部的开口部的面积增大，能够抑制盘内的压力上升。

图6是将绝缘板35配置在图2所示的盘正面附近的导体34a与盘单元30的金属制的正面门36之间的情况的详细的说明图。电弧闪光流过大电流。因此，为了使得在如人在电力转换装置的工作中有可能接近的部位那样不想使电弧闪光发生的场所、例如盘内的正面门附近不易发生绝缘破坏，将导体端部的尖锐的部分去除而实施圆化，进行使电场与其他部位相比相对地变弱的加工(第1端部加工)。

另一方面，为了防止电弧闪光在不希望的地方发生，设定即使发生电弧闪光也比较安全的场所，例如，使导体的电场与其他部位相比相对变强以使得在过电压发生时在盘上部的放压用的开口部附近容易绝缘破坏。为此将盘上部的一部分的形状加工为尖锐的状态(第2端部加工)。

在本实施例中，为了防止从盘正面部的导体34a对正面门36发生绝缘破坏或为了防止导体间的绝缘破坏，实施施加将导体34a的端部的尖锐的部分去除的圆化的第1端部加工，并且为了确保更好的绝缘性，在该导体34a与正面门36之间配置了绝缘板35。此外，对于处于盘上部的挡板31的附近的导体34b及处于风扇罩部33的附近的导体34c，实施局部加工为尖锐的状态的第2端部加工。

通过施加这样的加工，在导体34a、34b、34c为同电位的情况下，导体34a的表面电场相对于导体34b及导体34c变弱。因而，导体34a的部位处的绝缘破坏的概率相比导体34b及34c的部位处的概率下降，所以也能够降低导体34a的部位处的电弧闪光的发生概率。

另外，配置在导体34a与正面门36之间的绝缘板35配置在接近导体34a侧的位置(参照图2)。

通过设为这样的结构，在电力转换装置100内因某种原因产生了过电压的情况下，电弧闪光在导体34a处发生的概率相比在导体34b或导体34c处发生的概率降低。进而，由于在导体34b及导体34c的附近存在挡板部31及风扇罩部33，所以在发生了电弧闪光的情况下，门31a、31b及风扇罩部33开放，从而产生的压力波从盘单元30的上部向外部排出，所以能够降低对于盘单元30的正面门36附近的人的影响。

图7是在基于本发明的结构的电力转换装置的实施例中，使电力转换装置内的电弧闪光产生的情况下的盘内压力的变化的试验结果的一例。纵轴是盘外与盘内的压力差，横轴是时间轴。

如图7所示，示出了通过盘上部的可排压的挡板部及风扇罩部的效果，抑制了盘内的压力的上升。

如以上说明，根据本发明，能够提供一种电力转换装置，使得由在盘内发生的电弧闪光带来的高温气体及压力波不释放到操作面，并且能够降低装置内的零件的损伤。

标号说明

100 盘

10、20、30、40 盘单元

12、22、32、42 防爆闸门部

31、41 挡板部

31a、31b 门

31c 窗部

31d 框体

32a、32b 可动叶板

33、43 风扇罩部

33a 框体

33b 门

33c 铰链

34 导体

35 绝缘板

36 正面门

37 电弧闪光

Claims (7)

1.一种电力转换装置，对电动机进行驱动，其特征在于，

上述电力转换装置至少具备第1导体部、第2导体部、可开闭的盘门、配置在上述盘门的通气口、和配置在顶棚部的挡板部；

对于配置在不希望电弧闪光的发生的场所处的上述第1导体部，施以与上述第2导体部相比缓和导体的表面电场的第1加工；

上述通气口具备闸门部；

上述闸门部由多个叶板构成，上述多个叶板由作为支点的固定部和可动部构成，上述多个叶板由多个金属板构成；

上述多个叶板配置构成为，在一个叶板的可动部向上述电力转换装置的外侧方向转动了的情况下，与其他叶板的固定部相互重叠，构成为在上述多个叶板的可动部向上述电力转换装置的内侧方向转动了的情况下，在上述多个叶板部分，确保从上述电力转换装置的外侧向内侧的通气性；

上述挡板部具备：

窗部，处于上述电力转换装置的内侧与外侧之间；

框体，配置在上述窗部的周围；以及

两片门，在上述框体的两端，以在窗部的中央部分能够朝向上述转换装置的外侧以对开状开闭的方式固定。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

可开闭地固定在上述挡板部的框体的两端的两片门以在关闭的状态下该门的前端部分在窗部的中央部分重叠的方式配置；

该门的两侧部分向内侧弯折为L字状，通过与上述框体抵接，确保规定的气密性。

3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

对于上述电力转换装置，在上述电力转换装置的顶棚部具备风扇罩，上述风扇罩构成为，向上述电力转换装置的外侧开放。

4.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

上述第1加工是将上述第1导体部端部的形状尖锐的部分去除而施以圆化的加工。

5.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

不希望上述电弧闪光发生的场所，是指上述盘门和配置在其附近的上述第1导体部间；

在上述盘门与上述第1导体部间安装绝缘板；

上述第2导体部配置在上述挡板部附近。

6.如权利要求5所述的电力转换装置，其特征在于，

上述第2导体部施加了与其他部分相比使导体的表面电场变强的第2加工。

7.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

如果发生电弧闪光而上述电力转换装置的内部压力增加超过外部压力，则上述闸门部的上述多个叶板的可动部向上述电力转换装置的外侧转动，将上述闸门部关闭；

上述挡板部构成为，向上述电力转换装置的外侧开放。