CN112055938B - 电力转换装置及电力转换单元 - Google Patents

Abstract

电力转换装置具备：箱体，具有底面部、设置在底面部的上方的顶面部、以及将底面部与顶面部连结的正面部、背面部及一对侧面部；容纳在箱体的内部的输入电路部、电力转换单元、电抗器及输出电路部；以及输出端子，设置在顶面部。输入电路部、电力转换单元、电抗器及输出电路部以在正面部的俯视观察中不相互重叠的方式在正面部的面方向上排列。输入电路部设置在底面部的上方，输出电路部设置在顶面部的下方且输入电路部的上方，电力转换单元设置在输入电路部与输出电路部之间的输入电路部的上方。电抗器设置在输入电路部与输出电路部之间的电力转换单元的侧方或上方。经由金属汇流条，输入电路部、电力转换单元、电抗器、输出电路部及输出端子以该排列顺序串联连接。

Description

电力转换装置及电力转换单元

技术领域

本发明涉及电力转换装置及电力转换单元。

背景技术

以往，例如如在国际公开第2014/171023号中记载的那样，已知将逆变器、电路部件及金属汇流条容纳在一个箱体中的电力转换装置。有关上述以往的技术的电力转换装置如根据上述公报的图1等掌握到的那样，金属汇流条以将中央的电路部件(电容器)包围的方式以圆周状延伸。在该金属汇流条的外侧同样以圆周状排列有六个功率半导体设备。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/171023号

发明内容

发明要解决的课题

在箱型的箱体中以在俯视观察中相互不重叠的方式容纳多个构成部件的电力转换装置正在普及。在多个构成部件中，包括电力转换单元、电抗器、断路器及将它们连接的金属汇流条等。这种电力转换装置用于转换某种程度的大小的电力，所以其构成部件也比较容易成为大型部件。在箱体的内部的有限的空间中将这些多个构成部件以规定的部件布局容纳，在箱体内还设有将各构成部件连接的金属汇流条。

根据箱体内的部件布局，有时在构成部件间延伸的金属汇流条的合计长度过大。为了说明该问题，设平行于将箱体的底面部与顶部连结的轴的方向为纵向，假定以电路配线在箱体的纵向两端往返的方式设置构成部件及金属汇流条的部件布局。将这样的电路配线以跨越箱体内的全长而大幅往返的方法连接构成部件的方式，也称作“往返部件连接方式”。在“往返部件连接方式”中，由于跨越箱体的全长使电路配线往返，所以要求的配线长度成为箱体的全长的二倍左右或比其更大。因此，在往返部件连接方式中，电路配线长度容易变大至低效率。结果，金属汇流条的合计长度变大。

金属汇流条的配线长度与构成金属汇流条的金属材料量成比例，具有该金属材料量越多则在成本方面越不利等缺点。有关以往技术的部件布局例如重视部件交换性及绝缘规格等而进行设计，电路配线长度的缩短这一观点没有被重视。实际上，例如对于有关上述国际公开第2014/171023号的装置，由于金属汇流条以跨越圆筒箱体的大致整周的程度引绕得很长，所以在金属汇流条的缩短这一点上改善的余地仍然很大。基于这样的实际情况进行专门研究的结果，本发明的发明者发现了与电力转换装置的配线长度的缩短有关的新的技术。

本发明是为了解决上述那样的问题而提出的，目的是提供一种为了配线长度的缩短而进行了改良的电力转换装置。

此外，由于电力转换单元的尺寸越大，在箱体中电力转换单元占据的空间越大，所以还希望电力转换单元本身的小型化。

本发明的另一目的是提供一种为了小型化而进行了改良的电力转换单元。

用来解决课题的手段

有关本发明的电力转换装置具备：箱体，具有底面部、设置在上述底面部的上方的顶面部、以及将上述底面部与上述顶面部连结的正面部、背面部及一对侧面部；容纳在上述箱体的内部的输入电路部、电力转换单元、电抗器及输出电路部；以及输出端子，设置在上述顶面部；上述输入电路部、上述电力转换单元、上述电抗器及上述输出电路部以在上述正面部的俯视观察中不相互重叠的方式在上述正面部的面方向上排列，上述输入电路部设置在上述底面部的上方，上述输出电路部设置在上述顶面部的下方且上述输入电路部的上方，上述电力转换单元设置在上述输入电路部与上述输出电路部之间，上述电抗器设置在上述输入电路部与上述输出电路部之间的上述电力转换单元的侧方或上方；将从上述底面部朝向上述顶面部的方向的轴设为纵坐标轴，经由分别在纵向上延伸的多个金属汇流条，上述输入电路部、上述电力转换单元、上述电抗器及上述输出电路部以该排列顺序串联连接。

有关本发明的电力转换单元具备：电力转换模组，进行直流和交流的电力转换；以及层压汇流条，具备输入直流电力的直流输入端子、将上述直流电力传递至上述电力转换模组的直流中介端子、从上述电力转换模组接收交流电力的交流中介端子、将由上述交流中介端子接收到的交流电力输出的交流输出端子；上述层压汇流条包括：多个导电层，以相互重叠的方式设置；以及绝缘物，夹在上述多个导电层各自之间；上述多个导电层中的一个导电层包括具有上述直流输入端子及上述直流中介端子的直流导电板；上述多个导电层中的另一导电层包括具有上述交流中介端子及上述交流输出端子的交流导电板；上述层压汇流条构建为，使上述直流导电板的一部分和上述交流导电板的一部分在上述层压汇流条的俯视观察中相互重叠。

发明效果

上述的“上方”是指从底面部观察顶面部所处一侧的方向、即纵向的上方向。上述的“侧方”是指从一对侧面部的一个朝向另一个的方向、即横向。在有关本发明的电力转换装置中使用“单程部件连接方式”。单程部件连接方式是在从底面部朝向顶面部将箱体内的多个构成部件以单程排列，并且用沿纵向延伸的金属汇流条将各构成部件连接的方式。通过该单程部件连接方式，与上述的往返部件连接方式相比能够使金属汇流条变短。

根据本发明的电力转换单元，通过将直流导电板和交流导电板局部地重叠，能够使层压汇流条的平面方向尺寸变小。由此，能够使电力转换单元整体小型化。

附图说明

图1是表示有关实施方式的电力转换装置的外观的正面侧斜视图。

图2是表示有关实施方式的电力转换装置的内部构造的背面侧斜视图。

图3是表示有关实施方式的电力转换装置的内部构造的背视图。

图4是表示有关比较例的电力转换装置的内部构造的斜视图。

图5是表示有关比较例的电力转换装置的内部构造的背视图。

图6是表示有关实施方式的第一电力转换单元的外观的斜视图。

图7是表示有关实施方式的第一电力转换单元的外观的俯视图。

图8是表示有关实施方式的第一电力转换单元的外观的侧视图。

图9是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一上侧层压汇流条的斜视图。

图10是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一上侧层压汇流条的俯视图。

图11是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一上侧层压汇流条的侧视图。

图12是表示有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一上侧层压汇流条的层叠构造的放大图。

图13是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一上侧层压汇流条的背视图。

图14是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一上侧层压汇流条的分解图。

图15是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一下侧层压汇流条的俯视图。

图16是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一下侧层压汇流条的分解图。

图17是有关实施方式的第一电力转换单元具有的第一下侧层压汇流条的示意性的背视图。

图18是表示有关实施方式的第二电力转换单元的外观的斜视图。

图19是有关实施方式的第二电力转换单元具有的第二上侧层压汇流条的斜视图。

图20是有关实施方式的第二电力转换单元具有的第二上侧层压汇流条的俯视图。

图21是有关实施方式的第二电力转换单元具有的第二上侧层压汇流条的分解图。

图22是表示有关实施方式的电力转换装置的内部构造的正视图。

图23是表示有关实施方式的电力转换装置的内部构造的背视图。

图24是有关实施方式的电力转换装置的图23的A－A截面向视图。

图25是有关实施方式的电力转换装置的图23的B－B截面向视图。

图26是有关实施方式的电力转换装置的图23的C－C截面向视图。

图27是有关实施方式的电力转换装置的图23的D－D截面向视图。

图28是有关实施方式的电力转换装置的图23的右侧(R方向观察)的侧视图。

图29是有关实施方式的电力转换装置的图23的左侧(L方向观察)的侧视图。

图30是表示有关实施方式的变形例的电力转换装置的内部构造的背视图。

具体实施方式

有关实施方式的电力转换装置.

图1是表示有关实施方式的电力转换装置1的外观的正面侧斜视图。电力转换装置1具备箱体2。箱体2是矩形箱型的箱体。具体而言，箱体2具有底面部2a、设置在底面部2a的上方的顶面部2b、作为正面罩的正面部2c、作为背面罩的背面部2e及一对侧面部2d。正面部2c、背面部2e及一对侧面部2d分别将底面部2a的各边与顶面部2b的各边连结。

在图中，为了说明的方便而记载了xyz正交坐标。在实施方式中，“上方”是指正z方向，是指从底面部2a观察时顶面部2b所处的一侧的方向。“侧方”是指与x坐标轴平行的方向，是指从一对侧面部2d的一个朝向另一个的方向。为了简化，在简称作“侧方”的情况下，有时不区别正x方向与负x方向而记载方向。“前方”是指正y方向，是在电力转换装置1中从背面朝向正面的方向。

也将与z坐标轴平行的方向不进行正z方向和负z方向的区别而称作“纵向”。也将与x坐标轴平行的方向不进行正x方向和负x方向的区别而称作“横向”。也将与y轴平行的方向不进行正y方向和负y方向的区别而称作“前后方向”。

“正视”是指与y坐标轴平行地朝向负y方向观察电力转换装置1的正面时的视点。“背视”是指与y坐标轴平行地朝向正y方向观察电力转换装置1的正面时的视点。“正视”和“背视”在是“将正面部2c以俯视观察的视点”这一点上相同。“上方即正z方向”和“侧方即与x坐标轴平行的方向”在正视中正交。

图2是表示有关实施方式的电力转换装置1的内部构造的背面侧斜视图。图3是表示有关实施方式的电力转换装置1的内部构造的背视图。图22是表示有关实施方式的电力转换装置1的内部构造的正视图。图23是表示有关实施方式的电力转换装置1的内部构造的背视图。以下，使用这些图说明电力转换装置1的内部构造。

电力转换装置1在箱体2的内部容纳有用来构成三相交流逆变器等电力转换电路的构成部件。即，电力转换装置1具备第一输入电路部10a、第二输入电路部10b、多个第一电力转换单元100a、多个第二电力转换单元100b、多个第一电抗器20a、多个第二电抗器20b、输出电路部40和将顶面部2b贯通而设置的输出端子50。电力转换装置1还具备将上述构成部件连接的多个金属汇流条。在图23中图示了金属汇流条403、428、431、434、437、440、441，而其他金属汇流条使用图24～图29在后面说明。在实施方式中，假设将金属汇流条全部用铜(Cu)形成。

如根据图3、图22及图23的各种俯视图掌握到的那样，第一输入电路部10a、第二输入电路部10b、多个第一电力转换单元100a、多个第二电力转换单元100b、多个第一电抗器20a、多个第二电抗器20b及输出电路部40以在正面部2c的俯视观察中不相互重叠的方式在正面部2c的面方向上排列。如果参照使用上述xyz正交坐标定义的方向，则第一输入电路部10a、第二输入电路部10b设置在底面部2a的上方。此外，输出电路部40设置在顶面部2b的下方且第一输入电路部10a、第二输入电路部10b的上方。另外，如图22的正视图所示，在正面部2c侧的中央配置有控制电路基板52。

第一电力转换单元100a及第一电抗器20a以被第一输入电路部10a和输出电路部40夹着的方式，在正面部2c的俯视观察中的横向上相邻排列。同样，第二电力转换单元100b及第二电抗器20b以被第二输入电路部10b和输出电路部40夹着的方式，在正面部2c的俯视观察中的横向上邻接排列。第一电力转换单元100a、第二电力转换单元100b设置在第一输入电路部10a、第二输入电路部10b与输出电路部40之间的第一输入电路部10a、第二输入电路部10b的上方。第一电抗器20a、第二电抗器20b设在第一输入电路部10a、第二输入电路部10b与输出电路部40之间的第一电力转换单元100a、第二电力转换单元100b的侧方。

经由图23所示的金属汇流条403、428、431、434、437、440、441及其他的金属汇流条(参照图24～图29)，多个构成部件在箱体2的内部构成了两个串联电路。这些多个金属汇流条分别在图23的俯视观察中与纵向即z坐标轴平行且笔直地延伸。

为了说明的方便，也将通过将第一输入电路部10a、第一电力转换单元100a及第一电抗器20a以该顺序串联连接而构成的串联电路称作“左侧串联电路”。同样，为了说明的方便，也将通过将第二输入电路部10b、第二电力转换单元100b及第二电抗器20b以该顺序连接而构成的串联电路称作“右侧串联电路”。左侧串联电路及右侧串联电路在输出电路部40汇合，进而输出电路部40与输出端子50连接。

根据有关实施方式的电力转换装置1，能够将在箱体2内平面地排列的第一输入电路部10a、第二输入电路部10b、第一电力转换单元100a、第二电力转换单元100b、第一电抗器20a、第二电抗器20b及输出电路部40从底面部2a朝向顶面部2b作为整体而“单程”连接。这里所述的“单程”是指从底面部2a侧出发的电路配线不向底面部2a返回而向顶面部2b侧行进，最终到达最靠顶面部2b侧的构成部件。

在实施方式中，为了方便，将这样的“单程”排列及连接零件的方式也称作“单程部件连接方式”。对于有关实施方式的“单程部件连接方式”，与后述的图4等有关比较例的“往返部件连接方式”相比，具有能够使从第一输入电路部10a及第二输入电路部10b分别到输出端子50为止的串联电路的合计配线长度变短的优点。由于合计配线长度较短，所以还能够节约金属汇流条的合计长度。

进而，根据实施方式，在顶面部2b设置有输出端子50。如图3所示，配设在电力转换装置1的旁边的变压器200由于在上方端具有变压输入端子202，所以将电力转换装置1的输出端子50与变压器200的变压输入端子202连接时的方便性改善。

如图3所示，在正面部2c的俯视观察中，以穿过底面部2a和顶面部2b的方式设置预先设定的基准轴CL。在实施方式中，设穿过底面部2a的中央和顶面部2b的中央的直线为基准轴CL。通过基准轴CL将箱体2的内部空间分割为两个，为两个内部空间中的一个和另一个构建出相互对称的电路构造。

即，在实施方式中，设置有第一输入电路部10a和以基准轴CL为基准设置在与第一输入电路部10a线对称的位置的第二输入电路部10b。此外，设置有第一电力转换单元100a和以基准轴CL为基准设置在与第一电力转换单元100a线对称的位置的第二电力转换单元100b。此外，设置有第一电抗器20a和以基准轴CL为基准设置在与第一电抗器20a线对称的位置的第二电抗器20b。

上述的“左侧串联电路”及“右侧串联电路”分别以上述的“单程部件连接方式”设置。根据实施方式，在将这些左侧串联电路及右侧串联电路并联化时，使各构成部件线对称配置。由此，能够将箱体2内的空间没有浪费地有效率地使用。因而，能够尽量以小型的尺寸构建具有较短的配线长度的大容量的电力转换装置1。

如图3所示，输出电路部40具备中继汇流条32、输出侧断路器42和输出汇流条30。中继汇流条32设置在第一电抗器20a及第二电抗器20b的上方。输出侧断路器42设置在中继汇流条32的侧方。输出汇流条30设置在中继汇流条32的上方且输出侧断路器42的侧方。中继汇流条32、输出侧断路器42、输出汇流条30及输出端子50相互连接而构成串联电路。

根据实施方式，由于能够在第一电抗器20a和第二电抗器20b的后级共用输出电路部40，所以能够减少部件件数。

第一输入电路部10a和第二输入电路部10b排列配置在底面部2a的上方。第一电力转换单元100a设置在第一输入电路部10a的上方。第二电力转换单元100b设置在第二输入电路部10b的上方。第一电抗器20a及第二电抗器20b夹在第一电力转换单元100a与第二电力转换单元100b之间。如图3所示，第一电力转换单元100a、第一电抗器20a、第二电抗器20b及第二电力转换单元100b朝向x方向按该顺序排列成一列。

能够从设置在两外侧的第一电力转换单元100a和第二电力转换单元100b向设置在内侧的第一电抗器20a和第二电抗器20b使电路汇总，同时进一步在上方的中继汇流条32使上述的“左侧串联电路”和“右侧串联电路”汇合。具有能够使将第一电抗器20a、第二电抗器20b及输出端子50之间连结的电路配线长度进一步缩短的优点。

如图2及图3所示，第一输入电路部10a及第二输入电路部10b分别包括多个小型输入侧断路器9。多个小型输入侧断路器9分别具备电力输入端子。将第一输入电路部10a内的多个小型输入侧断路器9划分为至少两个组，在各组内多个小型输入侧断路器9相互并联连接。第二输入电路部10b内的多个小型输入侧断路器9也是同样的。

例如在将电力转换装置1用于太阳能发电系统的情况下，将多个太阳能电池阵列各自的电力输入配线捆束而向电力转换装置1连接。在将多捆线在多个小型输入侧断路器9的输出侧汇合后，分别将汇合后的配线连接至第一电力转换单元100a及第二电力转换单元100b。根据实施方式，能够使电力转换装置1具有这样的将多个电力输入配线汇总的功能。其结果，可以不在第一输入电路部10a及第二输入电路部10b的前级的设备设置将多个电力配线汇总的功能，所以能够使该前级的设备低成本化。

如图2及图3所示，构成第一输入电路部10a及第二输入电路部10b的多个小型输入侧断路器9在底面部2a之上从一对侧面部2d的一个朝向另一个排列。在多个小型输入侧断路器9的列之上，第一电力转换单元100a、第一电抗器20a、第二电抗器20b及第二电力转换单元100b向横向排列为一列。由于能够在沿横向排列的多个小型输入侧断路器9的上方以一列配置构成部件，所以能够不浪费地利用箱体2内的空间而将各构成部件紧凑地容纳。

使用图24～图29，说明在电力转换装置1的内部将构成部件连接的金属汇流条群的构造。图24是有关实施方式的电力转换装置1的图23中的A－A截面向视图。在图24中图示了将第一电抗器20a与中继汇流条32连接的多个金属汇流条403、441、442、443。图25是有关实施方式的电力转换装置1的图23中的B－B截面向视图。在图25中图示了将第二电抗器20b与中继汇流条32连接的多个金属汇流条438、439、440。

图26是有关实施方式的电力转换装置1的图23中的C－C截面向视图。在图26中，图示了将第二电力转换单元100b与第二电抗器20b连接的多个金属汇流条432、433、434、435、436、437。图27是有关实施方式的电力转换装置1的图23中的D－D截面向视图。在图27中，图示了将第一电力转换单元100a与第一电抗器20a连接的多个金属汇流条426、427、428、429、430、431。

如根据图26及图27掌握到的那样，多个金属汇流条426～437在与zy平面平行的面内相对于z坐标轴斜着且沿直线延伸。通过这样的斜直线状的金属汇流条引绕，能够进行最短距离下的引绕，所以能够飞跃性地节省金属汇流条的材料。

图28表示有关实施方式的电力转换装置1的图23中的右侧(R方向观察)的侧视图。图28表示将侧面罩拆下的状态。在图28中，图示了将第二输入电路部10b与第二电力转换单元100b连接的多个金属汇流条418、419、420、421。第二输入电路部10b具备向y方向排列为一列的四个端子。从第二输入电路部10b的两个端子延伸的多个金属汇流条418、419与下侧的第二电力转换单元100b连接。从第二输入电路部10b的另两个端子延伸的多个金属汇流条420、421与上侧的第二电力转换单元100b连接。

图29是有关实施方式的电力转换装置1的图23中的左侧(L方向观察)的侧视图。图29表示将侧面罩拆下的状态。在图29中，图示了将第一输入电路部10a与第一电力转换单元100a连接的多个金属汇流条422、423、424、425。第一输入电路部10a具备向y方向排列为一列的四个端子。从第一输入电路部10a的两个端子延伸的多个金属汇流条422、423与下侧的第一电力转换单元100a连接。从第一输入电路部10a的另两个端子延伸的多个金属汇流条424、425与上侧的第一电力转换单元100a连接。

如根据图28及图29掌握到的那样，向上侧的第一电力转换单元100a及上侧的第二电力转换单元100b连接的多个金属汇流条420、421、424、425在与zy平面平行的面内相对于z坐标轴斜着且沿直线延伸。通过这样的斜直线状的金属汇流条引绕，能够进行最短距离下的电气连接，所以能够飞跃性地节约金属材料。

另外，在实施方式中，能够将各金属汇流条如下述这样分类为“第一金属汇流条”、“第二金属汇流条”及“第三金属汇流条”。

将图24及图25所示的金属汇流条403、438～443分类为“第一金属汇流条”。多个第一金属汇流条分别具有与第一输入电路部10a或第二输入电路部10b连接的第一端部、与第一电力转换单元100a或第二电力转换单元100b连接的第二端部、和在背视中在纵向上在第一端部与第二端部之间笔直地延伸的第一中央部。

将图26及图27所示的金属汇流条426～437分类为“第二金属汇流条”。多个第二金属汇流条分别具有与第一电力转换单元100a或第二电力转换单元100b连接的第三端部、与第一电抗器20a或第二电抗器20b连接的第四端部、和在背视中在纵向上在第三端部与第四端部之间笔直地延伸的第二中央部。

将图28及图29所示的金属汇流条418～425分类为“第三金属汇流条”。多个第三金属汇流条分别具有与第一电抗器20a或第二电抗器20b连接的第五端部、与输出电路部40连接的第六端部、和在背视中在纵向上在第五端部与第六端部之间笔直地延伸的第三中央部。

图4是表示有关比较例的电力转换装置301的内部构造的斜视图。图5是表示有关比较例的电力转换装置301的内部构造的背视图。对于比较例的电力转换装置301，电力输入端子IN、多个输入断路器310、电力转换单元315、电抗器320、输出侧断路器340、多个金属汇流条325及电力输出端子OUT在图5所示的背视俯视观察中以相互不重叠的方式配置在箱体302内。电力输入端子IN、多个输入断路器310、电力转换单元315、电抗器320及输出侧断路器340按该顺序经由多个金属汇流条325串联地连接。

在比较例的部件布局中，如在图5中用粗实线箭头表示的那样，电路配线必须从底面部302a在与顶面部302b之间往返两次。即，进行如电路配线沿着纵向即z坐标轴方向往返那样的部件布局。如果进行这样的“往返部件连接方式”，则必须以在纵向上往返箱体302的方式引绕电路配线。实际上需要将电路配线在横向上延伸的量也纳入考虑，结果在往返部件连接方式中，电路配线长度容易变大至低效率。结果，具有金属汇流条325的合计长度变大那样的问题。

对于这一点，根据实施方式，如上述那样采用“单程部件连接方式”。“单程部件连接方式”由于不需要使电路配线在底面部2a与顶面部2b之间大幅往返，所以具有能够使从第一输入电路部10a、第二输入电路部10b到输出端子50的串联电路的合计配线长度变短的优点。进而，由于在顶面部2b设置有输出端子50，由于配设在电力转换装置1的旁边的变压器200在上方具有变压输入端子202的关系，因此将电力转换装置1的输出端子50与变压器200的变压输入端子202连接时的方便性提高。

另外，作为实施方式的变形例，也可以如图30所示的电力转换装置1a那样，将第一电抗器20a及第二电抗器20b设置在第一电力转换单元100a及第二电力转换单元100b的上方。在图30中连结各部件的粗线示意地表示金属汇流条。在图30中，也与实施方式一样，多个金属汇流条分别在图30的俯视观察中与纵向即与z坐标轴平行且笔直地延伸。在该变形例中也与实施方式同样地实现了“单程部件连接方式”。

此外，作为实施方式的变形例，也可以施加使“左侧串联电路”和“右侧串联电路”不相对于基准轴CL线对称那样的变形。例如，可以将左侧串联电路的部件布局保留为在图2、图3及图23等中说明的上述实施方式的原状，另一方面，将右侧串联电路的部件布局如图30所示的变形例那样进行变形。即使进行这样的非对称配置，通过对“左侧串联电路”和“右侧串联电路”分别应用“单程部件连接方式”，也能够得到与实施方式同样的电路配线长度的缩短等各种效果。

另外，作为实施方式的变形例，在电力转换装置1中也可以将第一电抗器20a的位置和第一电力转换单元100a的位置互换，也可以将第二电抗器20b的位置和第二电力转换单元100b的位置互换。在此情况下，第一电抗器20a和第二电抗器20b配置在箱体2的横向两端，在它们之间夹着第一电力转换单元100a及第二电力转换单元100b。

此外，作为实施方式的变形例，也可以将上述“左侧串联电路”和“右侧串联电路”中的一个省略。即使施加这样的省略，也能够得到由“单程部件连接方式”带来的电路配线长度的缩短等各种效果。由此，提供将实施方式的电力转换装置1的容量设为一半的小型的电力转换装置。

有关实施方式的电力转换单元.

图6是表示有关实施方式的第一电力转换单元100a的外观的斜视图。图7是表示有关实施方式的第一电力转换单元100a的外观的俯视图。图8是表示有关实施方式的第一电力转换单元100a的外观的侧视图。如图6～图8所示，第一电力转换单元100a具备进行直流和交流的电力转换的电力转换模组101、第一上侧层压汇流条110a、多个配线102和第一下侧层压汇流条130a。电力转换模组101在内部包含IGBT或者MOSFET等功率半导体设备。在实施方式中，第一电力转换单元100a具备将直流电力向三相交流电力转换的三相逆变器电路。

图9是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一上侧层压汇流条110a的斜视图。图10是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一上侧层压汇流条110a的俯视图。图11是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一上侧层压汇流条110a的侧视图。第一上侧层压汇流条110a具备正极直流输入端子112p1、负极直流输入端子116n1、正极直流中介端子112p2、负极直流中介端子116n2、第一相交流中介端子120u1、第二相交流中介端子116v1、第三相交流中介端子112w1、第一相交流输出端子120u2、第二相交流输出端子116v2和第三相交流输出端子112w2。假设第一相是U相，第二相是V相，第三相是W相。

在正极直流输入端子112p1输入直流电力。负极直流输入端子116n1与基准电位连接。正极直流中介端子112p2及负极直流中介端子116n2是用来将直流电力经由第一下侧层压汇流条130a传递至电力转换模组101的端子。第一相交流中介端子120u1、第二相交流中介端子116v1及第三相交流中介端子112w1从电力转换模组101接收三相交流电力。第一相交流中介端子120u1～第三相交流中介端子112w1接收到的三相交流电力(UVW)从第一相交流输出端子120u2、第二相交流输出端子116v2及第三相交流输出端子112w2输出。

特别是，在实施方式中，如图9及图10所示，施加了将中介端子按交流和直流交替地排列的精心设计。如根据图10的俯视观察可以明确地掌握到的那样，在第一上侧层压汇流条110a具有的矩形的周缘的一边，第三相交流中介端子112w1、正极直流中介端子112p2、第二相交流中介端子116v1、负极直流中介端子116n2及第一相交流中介端子120u1按该顺序排列成一列。

其中，如根据图9的斜视图可以掌握到的那样，正极直流中介端子112p2及负极直流中介端子116n2相对于第一相交流中介端子120u1等在第一上侧层压汇流条110a的厚度方向上错开。正极直流中介端子112p2及负极直流中介端子116n2成为一端向第一上侧层压汇流条110a的背面侧延伸并弯折的L型弯曲端子。该L型弯曲端子具体而言，包括向第一上侧层压汇流条110a的背面侧延伸的延长部和通过从该延长部直角地弯曲而构成与第一相交流中介端子120u1等平行的面的前端面部。

图12是表示有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一上侧层压汇流条110a的层叠构造的放大图。图12是将图11的虚线框S的部位放大的图。图13是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一上侧层压汇流条110a的背视图。图12的带有“底层”的箭头指向第一电力转换单元100a的底面侧。图12的带有“顶层”的箭头指向第一电力转换单元100a的上方。

如图12所示，第一上侧层压汇流条110a按顺序层叠有绝缘片111、第一导电层112、绝缘片113、绝缘板114、绝缘片115、第二导电层116、绝缘片117、绝缘板118、绝缘片119、第三导电层120和绝缘片121。第一导电层112～第三导电层120分别由一片或多片金属板构成。在实施方式中，假设构成第一导电层112～第三导电层120的金属板全部由铜(Cu)形成。

图14是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一上侧层压汇流条110a的分解图。第一导电层112包括处理正极直流的第一直流导电板112p和处理第三相交流即W相交流的第一交流导电板112w。第一直流导电板112p具有设置在第一周缘部的凸部即正极直流输入端子112p1。第一直流导电板112p具有设置在与第一周缘部不同的第二周缘部的凸部即正极直流中介端子112p2。

第一交流导电板112w在平面方向上隔开间隙而设置在第一直流导电板112p的旁边。第一交流导电板112w具有设置在朝向与第一周缘部相反侧的第三周缘部的凸部即第三相交流输出端子112w2。第一交流导电板112w具有设置在朝向与第二周缘部相同侧的第四周缘部的凸部即第三相交流中介端子112w1。

“第二导电层116”包括处理负极直流的第二直流导电板116n和处理第二相交流即V相交流的第二交流导电板116v。第二直流导电板116n夹着绝缘板114等重叠在第一直流导电板112p之上。第二直流导电板116n的平面方向的外形比第一直流导电板112p小。第二直流导电板116n具有设置在朝向与第一周缘部相同侧的第五周缘部的凸部即负极直流输入端子116n1。第二直流导电板116n具有设置在朝向与第二周缘部相同侧的第六周缘部的凸部即负极直流中介端子116n2。

第二交流导电板116v夹着绝缘板114与第一交流导电板112w重叠。第二交流导电板116v在平面方向上隔开间隙而设置在第二直流导电板116n的旁边。第二交流导电板116v的第二直流导电板116n侧的部分经由绝缘板114与第一直流导电板112p的一部分重叠。第二交流导电板116v具有设置在朝向与第三周缘部相同侧的第七周缘部的凸部即第二相交流输出端子116v2。第二交流导电板116v具有设置在朝向与第二周缘部相同侧的第八周缘部的凸部即第二相交流中介端子116v1。

“第三导电层120”包括处理第一相交流即U相交流的第三交流导电板120u。第三交流导电板120u夹着绝缘板118等重叠在第二直流导电板116n及第二交流导电板116v的两者之上。第三交流导电板120u具有设置在朝向与第二周缘部相同侧的第十周缘部的凸部即第一相交流中介端子120u1。第三交流导电板120u具有设置在朝向与第三周缘部相同侧的第九周缘部的凸部即第一相交流输出端子120u2。

根据实施方式，如在图14中示出的那样，能够在第一直流导电板112p与第二交流导电板116v之间形成“重叠K”。通过设置“重叠K”，与将直流侧和交流侧在平面方向上完全分离那样的层压汇流条构造相比，能够使第一上侧层压汇流条110a的平面方向尺寸变小。由此，能够使第一电力转换单元100a整体上小型化。此外，第一上侧层压汇流条110a具有使多个板状平面体层叠的层叠构造。通过设为这样的层叠构造，即使将加强部件省略，也能够使第一上侧层压汇流条110a具有充分的刚性。

图15是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一下侧层压汇流条130a的俯视图。下侧中介端子143w、138p、142v、132n及141u以与在图10中描述的第三相交流中介端子112w1、正极直流中介端子112p2、第二相交流中介端子116v1、负极直流中介端子116n2及第一相交流中介端子120u1的列在俯视观察中直流极性及交流三相一致的方式，按该顺序排列成一列。

图16是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一下侧层压汇流条130a的分解图。第一下侧层压汇流条130a按顺序层叠有绝缘片131、负极直流下侧导电板132、绝缘片133、处理C相的导电板134、绝缘片135、136、137、正极直流下侧导电板138、绝缘片139、在平面方向上排列的交流下侧导电板141、142、143和绝缘片144。通过设为这样的层叠构造，即使将加强部件省略，也能够使第一下侧层压汇流条130a具有充分的刚性。图17是有关实施方式的第一电力转换单元100a具有的第一下侧层压汇流条130a的示意性的背视图。为了说明的方便，将绝缘片131～144省略而进行图示。

图18是表示有关实施方式的第二电力转换单元100b的外观的斜视图。第二电力转换单元100b具备与第一电力转换单元100a类似的构造。但是，作为特征性的差异点之一，第二电力转换单元100b具有的第二上侧层压汇流条110b具备与上述的第一上侧层压汇流条110a在俯视观察中实质上对称的构造。由此，能够从与第一电力转换单元100a相反的方向输入直流，并且能够向与第一电力转换单元100a相反方向输出交流。通过使用第一电力转换单元100a和第二电力转换单元100b，从箱体2的两端向中央引导电路配线变得很容易。还具有能够容易地实现在实施方式中说明的“线对称部件配置”的优点。

图19是有关实施方式的第二电力转换单元100b具有的第二上侧层压汇流条110b的斜视图。图20是有关实施方式的第二电力转换单元100b具有的第二上侧层压汇流条110b的俯视图。第二上侧层压汇流条110b具备正极直流输入端子216p1、负极直流输入端子220n1、正极直流中介端子216p2、负极直流中介端子220n2、第一相交流中介端子220u2、第二相交流中介端子216v2、第三相交流中介端子212w2、第一相交流输出端子220u1、第二相交流输出端子216v1和第三相交流输出端子212w1。

在第二上侧层压汇流条110b的俯视观察中，在第二上侧层压汇流条110b的边缘处排列有上述的各端子这一点与第一上侧层压汇流条110a相同。但是，第二上侧层压汇流条110b和第一上侧层压汇流条110a的差异，在于设置直流输入端子的周缘部和设置交流输出端子的周缘部为相反的位置关系。另外，直流中介端子和交流中介端子的排列顺序在第二上侧层压汇流条110b和第一上侧层压汇流条110a中相同。

图21是有关实施方式的第二电力转换单元100b具有的第二上侧层压汇流条110b的分解图。第二上侧层压汇流条110b按顺序层叠有绝缘片211、第四导电层212、绝缘片213、绝缘板214、绝缘片215、第五导电层216、绝缘片217、绝缘板218、绝缘片219、第六导电层220和绝缘片221。

第四导电层212包括处理第三相交流即W相交流的第四交流导电板212w。第五导电层216包括处理第二相交流即V相交流的第五交流导电板216v和处理正极直流的第三直流导电板216p。第六导电层220包括处理第一相交流即U相交流的第六交流导电板220u和处理负极直流的第四直流导电板220n。

另外，第二上侧层压汇流条110b的各导电板具有的端子构造等的详细的说明因为下述的理由而省略。第一理由是因为，已经在第一上侧层压汇流条110a中进行了详细的构造说明，第二上侧层压汇流条110b的构造与其类似的点很多。第二理由是因为，根据图21的分解图及处理的电气特性类别，各导电板与端子构造的对应关系是明白的。

将图14所示的第一上侧层压汇流条110a的分解图与图21所示的第二上侧层压汇流条110b的分解图进行比较。于是可明确地掌握，至少绝缘板114和绝缘板214的组、绝缘板118和绝缘板218的组、绝缘片115和绝缘片215的组、绝缘片117和绝缘片217的组分别具有在使图的纸面左右反转时实质上成为相同形状的线对称关系。通过至少将这些部件共同化，能够飞跃性地节约制造成本。

进而，在图14和图21中相互比较上述以外的导电板及绝缘片的构造。于是，第一导电层112和第六导电层220的组、第二导电层116和第五导电层216的组在由各层分割的两个导电板的平面方向尺寸及形状上有一定的类似性。更具体地说该一定的类似性是在使图的纸面左右反转时实质上成为相同形状的线对称关系的程度的类似性。通过具有这样的尺寸及形状的类似性，能够飞跃性地节约制造成本。

标号说明

1、1a、301电力转换装置；2；302箱体；2a、302a底面部；2b、302b顶面部；2c正面部；2d侧面部；2e背面部；9小型输入侧断路器；10a第一输入电路部；10b第二输入电路部；20a第一电抗器；20b第二电抗器；30输出汇流条；32中继汇流条；40输出电路部；42、340输出侧断路器；50输出端子；52控制电路基板；100a第一电力转换单元；100b第二电力转换单元；101电力转换模组；102配线；110a第一上侧层压汇流条；110b第二上侧层压汇流条；111、113、115、117、118、119、121、131、133、135、139、144、211、213、215、217、219、221绝缘片；112第一导电层；112p第一直流导电板；112p1、216p1正极直流输入端子；112p2、216p2正极直流中介端子；112w第一交流导电板；112w1、212w2第三相交流中介端子；112w2、212w1第三相交流输出端子；114、118、214、218绝缘板；116第二导电层；116n第二直流导电板；116n1、220n1负极直流输入端子；116p2、220n2负极直流中介端子；116v第二交流导电板；116v1、216v2第二相交流中介端子；116v2、216v1第二相交流输出端子；120第三导电层；120u第三交流导电板；120u1、220u2第一相交流中介端子；120u2、220u1第一相交流输出端子；130a第一下侧层压汇流条；132负极直流下侧导电板；134导电板；138正极直流下侧导电板；141交流下侧导电板；143w、138p下侧中介端子；200变压器；202变压输入端子；212第四导电层；212w第四交流导电板；216第五导电层；216p第三直流导电板；216v第五交流导电板；220第六导电层；220n第四直流导电板；220u第六交流导电板；310输入断路器；315电力转换单元；320电抗器；325、403、418～440金属汇流条；CL基准轴；IN电力输入端子；OUT电力输出端子。

Claims (6)

1.一种电力转换装置，其具备：

箱体，具有底面部、设置在上述底面部的上方的顶面部、以及将上述底面部与上述顶面部连结的正面部、背面部及一对侧面部；

容纳在上述箱体的内部的输入电路部、电力转换单元、电抗器及输出电路部；以及

输出端子，设置在上述顶面部；

上述输入电路部、上述电力转换单元、上述电抗器及上述输出电路部以在上述正面部的俯视观察中不相互重叠的方式在上述正面部的面方向上排列，上述输入电路部设置在上述底面部的上方，上述输出电路部设置在上述顶面部的下方且上述输入电路部的上方，上述电力转换单元设置在上述输入电路部与上述输出电路部之间，上述电抗器设置在上述输入电路部与上述输出电路部之间的上述电力转换单元的侧方或上方；

将从上述底面部朝向上述顶面部的方向的轴设为纵坐标轴，经由分别在纵向上延伸的多个金属汇流条，上述输入电路部、上述电力转换单元、上述电抗器及上述输出电路部以该排列顺序串联连接；

上述多个金属汇流条包括：

第一金属汇流条，具有与上述输入电路部连接的第一端部、与上述电力转换单元连接的第二端部、在上述正面部的俯视观察中在纵向上在上述第一端部与上述第二端部之间笔直地延伸的第一中央部；

第二金属汇流条，具有与上述电力转换单元连接的第三端部、与上述电抗器连接的第四端部、在上述正面部的俯视观察中在纵向上在上述第三端部与上述第四端部之间笔直地延伸的第二中央部；以及

第三金属汇流条，具有与上述电抗器连接的第五端部、与上述输出电路部连接的第六端部、在上述正面部的俯视观察中在纵向上在上述第五端部与上述第六端部之间笔直地延伸的第三中央部；

将从上述正面部朝向上述背面部的方向的轴设为前后坐标轴，上述第二金属汇流条及上述第三金属汇流条在与上述纵坐标轴及上述前后坐标轴平行的面内相对于上述纵坐标轴斜着且沿直线延伸。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

在上述正面部的俯视观察中以经过上述底面部和上述顶面部的方式设置了预先设定的基准轴的情况下，

上述输入电路部包括第一输入电路部和设置在以上述基准轴为基准而与上述第一输入电路部线对称的位置的第二输入电路部；

上述电力转换单元包括第一电力转换单元和设置在以上述基准轴为基准而与上述第一电力转换单元线对称的位置的第二电力转换单元；

上述电抗器包括第一电抗器和设置在以上述基准轴为基准而与上述第一电抗器线对称的位置的第二电抗器。

3.如权利要求2所述的电力转换装置，其中，

上述输出电路部包括：

中继汇流条，设置在上述第一电抗器及上述第二电抗器的上方；

断路器，设置在上述中继汇流条的侧方；以及

输出汇流条，设置在上述中继汇流条的上方且上述断路器的侧方。

4.如权利要求3所述的电力转换装置，其中，

上述第一电力转换单元、上述第一电抗器、上述第二电抗器及上述第二电力转换单元以该顺序排列。

5.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

上述输入电路部包括相互并联连接的多个输入侧断路器，上述多个输入侧断路器分别具备电力输入端子。

6.一种电力转换单元，其具备：

电力转换模组，进行直流和交流的电力转换；以及

层压汇流条，具备输入直流电力的直流输入端子、将上述直流电力传递至上述电力转换模组的直流中介端子、从上述电力转换模组接收交流电力的交流中介端子、将由上述交流中介端子接收到的交流电力输出的交流输出端子；

上述层压汇流条包括：

多个导电层，以相互重叠的方式设置；以及

绝缘物，夹在上述多个导电层各自之间；

上述多个导电层中的一个导电层包括具有上述直流输入端子及上述直流中介端子的直流导电板；

上述多个导电层中的另一导电层包括具有上述交流中介端子及上述交流输出端子的交流导电板；

上述层压汇流条构建为，使上述直流导电板的一部分和上述交流导电板的一部分在上述层压汇流条的俯视观察中相互重叠；

上述多个导电层包括第一导电层及第二导电层；

上述第一导电层包括：

第一直流导电板，在第一周缘部具有上述直流输入端子，在与上述第一周缘部不同且不在上述第一周缘部的相反侧的第二周缘部具有上述直流中介端子；以及

第一交流导电板，在与上述第一周缘部相反侧设置在上述第一直流导电板的旁边，在与上述第一直流导电板之间具有间隙，在朝向与上述第一周缘部相反侧的第三周缘部具有上述交流输出端子，在朝向与上述第二周缘部相同侧的第四周缘部具有上述交流中介端子；

上述第二导电层包括：

第二直流导电板，夹着上述绝缘物与上述第一直流导电板重叠，外形比上述第一直流导电板小，在朝向与上述第一周缘部相同侧的第五周缘部具有上述直流输入端子，在朝向与上述第二周缘部相同侧的第六周缘部具有上述直流中介端子；以及

第二交流导电板，夹着上述绝缘物与上述第一交流导电板重叠，在与上述第五周缘部相反侧设置在上述第二直流导电板的旁边，在与上述第二直流导电板之间具有间隙，上述第二直流导电板侧的部位经由上述绝缘物与上述第一直流导电板的一部分重叠，在朝向与上述第三周缘部相同侧的第七周缘部具有上述交流输出端子，在朝向与上述第二周缘部相同侧的第八周缘部具有上述交流中介端子。