CN116491234A - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
实施方式的电力转换装置具有直流侧端子和散热部件。散热部件是导电性的。散热部件设置于直流侧端子。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及电力转换装置。
背景技术
以往，存在收纳电子设备的框体具有散热片的电力控制装置。电力转换装置例如通过在安装有作为发热源的多个开关元件的散热基板具有散热器，从而对多个开关元件进行冷却。
然而，在电力转换装置，在与多个开关元件连接的金属导体或电线等电力通电用的路径也会产生与热传递或通电量相应的发热，因此有可能产生由温度上升引起的异常状况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-167808号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题在于提供一种能够提高散热能力的电力转换装置。
用于解决课题的手段
实施方式的电力转换装置具有直流侧端子和散热部件。散热部件是导电性的。散热部件设置于直流侧端子。
附图说明
图1是表示实施方式的电力转换装置的结构的分解立体图。
图2是表示实施方式的电力转换装置的结构的图。
图3是表示实施方式的变形例中的电力转换装置的结构的分解立体图。
图4是表示实施方式的变形例中的电力转换装置的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的电力转换装置进行说明。
图1是表示实施方式的电力转换装置10的结构的分解立体图。图2是表示实施方式的电力转换装置10的结构的图。
下面，在3维空间中相互正交的X轴、Y轴及Z轴的各轴方向是与各轴平行的方向。例如，如图1所示，Z轴方向与电力转换装置10的厚度方向平行。Y轴方向与电力转换装置10的短边方向平行。X轴方向与电力转换装置10的长边方向平行。
电力转换装置10例如是电气设备等所具有的盘。盘是构成电源装置及电动机驱动装置等的配电盘、分电盘及控制盘等。
电力转换装置10例如具有构成逆变器等电力转换器的半导体元件、导体、熔断器、电容器、变压器、开闭器、断路器以及测量设备等各种电路构成要素。
如图1所示，电力转换装置10例如具有多相的半导体叠层11、多个电容器(电容)13、正极母线15P及负极母线15N、正极侧连接部件17P及负极侧连接部件17N、绝缘部件19、多相的各相的正极散热部件(21P、23P、25P)及多相的各相的负极散热部件(21N、23N、25N)。
多相的半导体叠层11例如是3相的R相、S相以及T相的半导体叠层11。3相的半导体叠层11例如配置于电力转换装置10的厚度方向的两端部中的第一端部。第一端部例如是Z轴方向的正方向侧的端部。3相的半导体叠层11例如配置为沿着X轴方向排列成一列。
如图2所示，各半导体叠层11例如具有由桥接的多个开关元件以及整流元件形成的桥接电路。开关元件是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等晶体管。整流元件是与各晶体管并联连接的二极管。
桥接电路具有多对高侧臂及低侧臂晶体管H、L。桥接电路具有在各晶体管H、L的集电极-发射极之间从发射极朝向集电极正向连接的续流二极管D。
各相的高侧臂晶体管H的集电极与各相的正极端子PR、PS、PT连接。各相的低侧臂晶体管L的发射极与各相的负极端子NR、NS、NT连接。各相的高侧臂晶体管H的发射极和低侧臂晶体管L的集电极与各相的交流侧端子R、S、T连接。
如图1所示，多个电容器13例如配置于电力转换装置10的厚度方向的两端部中的第二端部。第二端部例如是Z轴方向的负方向侧的端部。多个电容器13例如沿着X轴方向以及Y轴方向分别排列配置有多列。
如图2所示，多个电容器13与3相的各相的半导体叠层11并联连接。各电容器13例如是使伴随着半导体叠层11的各开关元件的接通及断开的切换动作而产生的电压变动平滑化的电容器。各相的电容器13连接在各相的正极侧端子CP和负极侧端子CN之间。
正极母线15P是与多相的各相的正极端子PR、PS、PT共同连接的导体。负极母线15N是与多相的各相的负极端子NR、NS、NT共同连接的导体。
如图1所示，正极母线15P和负极母线15N的外形例如为矩形板状。正极母线15P及负极母线15N例如在电力转换装置10的Y轴方向上的一个端部配置于X轴方向的中央部。正极母线15P和负极母线15N以在X轴方向上相邻的方式排列，并且配置为彼此在Z轴方向上平行。
正极侧连接部件17P和负极侧连接部件17N例如是板状的导体。正极侧连接部件17P以及负极侧连接部件17N例如配置为在多相的半导体叠层11与多个电容器13之间彼此在Z轴方向上层叠。
如图2所示，正极侧连接部件17P将多相的正极端子PR、PS、PT与多相的电容器13的正极侧端子CP连接。
负极侧连接部件17N将多相的负极端子NR、NS、NT与多相的电容器13的负极侧端子CN连接。
正极侧连接部件17P和负极侧连接部件17N将多相的电容器13并联连接。
如图1所示，绝缘部件19的外形例如为片状。绝缘部件19例如配置在沿Z轴方向层叠的正极侧连接部件17P与负极侧连接部件17N之间。绝缘部件19将正极侧连接部件17P与负极侧连接部件17N电绝缘。
多相的正极散热部件以及多相的负极散热部件各自的外形例如为板状。各正极散热部件及各负极散热部件例如配置为从正极侧连接部件17P及负极侧连接部件17N向Z轴方向突出。各正极散热部件及各负极散热部件例如由金属等具有导电性及导热性的材料形成。
多相的各相的正极散热部件例如是R相的正极散热部件21P、S相的正极散热部件21P、T相的正极散热部件21P。
多相的各相的负极散热部件例如是R相的负极散热部件21N、S相的负极散热部件23N、T相的负极散热部件25N。
各相的正极散热部件21P、23P、25P以及各相的负极散热部件21N、23N、25N例如在电力转换装置10的Y轴方向的中央部与各相的正极端子PR、PS、PT以及各相的负极端子NR、NS、NT连接。各相的正极散热部件21P、23P、25P以及各相的负极散热部件21N、23N、25N例如从电力转换装置10的Y轴方向的中央部朝向一个端部延伸，并与正极母线15P以及负极母线15N连接。
例如，R相的正极散热部件21P具有第一正极散热部件21Pa和第二正极散热部件21Pb。R相的负极散热部件21N具有第一负极散热部件(省略图示)和第二负极散热部件(省略图示)。R相的第一正极散热部件21Pa及第一负极散热部件分别从电力转换装置10的Y轴方向的中央部向一个端部延伸。R相的第二正极散热部件21Pb和第二负极散热部件分别沿着框体31的内壁面从X轴方向的两端部中的第一端部朝向中央部延伸。
例如，T相的正极散热部件25P具有第一正极散热部件25Pa和第二正极散热部件25Pb。T相的负极散热部件25N具有第一负极散热部件(省略图示)和第二负极散热部件(省略图示)。T相的第一正极散热部件25Pa及第一负极散热部件分别从电力转换装置10的Y轴方向的中央部向一个端部延伸。T相的第二正极散热部件25Pb和第二负极散热部件分别沿着框体31的内壁面从X轴方向的两端部中的第二端部朝向中央部延伸。
根据以上说明的实施方式，通过具有设置于3相的各相的直流侧端子即各正极端子PR、PS、PT以及各负极端子NR、NS、NT的各正极散热部件21P、23P、25P以及各负极散热部件21N、23N、25N，能够提高散热能力。各散热部件21P、23P、25P、21N、23N、25N经由各端子PR、PS、PT、NR、NS、NT与作为发热源的各半导体叠层11连接，由此能够促进发热源的散热，并且抑制电力通电用的路径的温度上升。
各正极散热部件21P、23P、25P以及各负极散热部件21N、23N、25N通过与正极母线15P以及负极母线15N连接，能够促进从各相的半导体叠层11向正极母线15P以及负极母线15N各自的热传递。各相的半导体叠层11不经由其他相直接与正极母线15P和负极母线15N连接，由此能够提高各相的半导体叠层11的散热，并且能够抑制电力通电用的路径的局部的温度上升。
通过具有将多相的电容器13并联连接的正极侧连接部件17P以及负极侧连接部件17N，能够容易地确保多相的电容器间的电压的均衡性。
通过具有沿着框体31的内壁面配置的R相的第二正极散热部件21Pb以及第二负极散热部件以及T相的第二正极散热部件25Pb以及第二负极散热部件，能够提高R相以及T相的半导体叠层11的散热。
另外，在将电力转换装置10用于无功功率补偿装置的情况下，正极母线15P和负极母线15N作为不流过电流的散热部件发挥功能，能够使装置容量增大。
以下，对变形例进行说明。
在上述的实施方式中，电力转换装置10具有与正极母线15P以及负极母线15N连接的各相的正极散热部件21P、23P、25P以及各相的负极散热部件21N、23N、25N，但并不限定于此。例如，也可以是3相的正极散热部件21P、23P、25P中的至少任1个以及3相的负极散热部件21N、23N、25N中的至少任1个与正极母线15P以及负极母线15N连接。
图3是表示实施方式的变形例中的电力转换装置10A的结构的分解立体图。图4是表示实施方式的变形例中的电力转换装置10A的结构的图。
如图3及图4所示，在变形例的电力转换装置10A，仅3相的正极散热部件21P、23P、25P中的S相的正极散热部件23P直接与正极母线15P连接。仅3相的负极散热部件21N、23N、25N中的S相的负极散热部件23N直接与负极母线15N连接。
在变形例的电力转换装置10A，R相以及T相的正极端子PR、PT经由正极侧连接部件17P以及S相的正极散热部件23P而间接地与正极母线15P连接。R相以及T相的负极端子NR、NT经由负极侧连接部件17N以及S相的负极散热部件23N而间接地与负极母线15N连接。
另外，在上述的实施方式中，正极母线15P以及负极母线15N在电力转换装置10的Y轴方向上的一个端部配置于X轴方向的中央部，但并不限定于此。正极母线15P和负极母线15N也可以配置在电力转换装置10的适当的位置。
根据以上说明的至少一个实施方式，通过具有设置于3相的各相的直流侧端子即各正极端子PR、PS、PT以及各负极端子NR、NS、NT的各正极散热部件21P、23P、25P以及各负极散热部件21N、23N、25N，能够提高散热能力。各散热部件21P、23P、25P、21N、23N、25N经由各端子PR、PS、PT、NR、NS、NT与作为发热源的各半导体叠层11连接，由此能够促进发热源的散热，并且抑制电力通电用的路径的温度上升。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
标号说明
10、10A…电力转换装置，11…半导体叠层，13…电容器(电容)，15N…负极母线，15P…正极母线，17N…负极侧连接部件，17P…正极侧连接部件，19…绝缘部件，21N、23N、25N…负极散热部件，21P、23P、25P…正极散热部件，31…框体，CP…正极侧端子，CN…负极侧端子，NR、NS、NT…负极端子，PR、PS、PT…正极端子。
Claims (4)
1.一种电力转换装置，其具有：
直流侧端子；以及
导电性的散热部件，设置在所述直流侧端子。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置还具有相对于多相的所述直流侧端子共用的导体，所述多相的所述散热部件与所述导体电连接。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其具有：
电容器，设置于所述多相的每一个；以及
连接部件，将所述多相的所述电容器并联连接。
4.根据权利要求2或3所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置具有框体，
所述散热部件沿所述框体的壁面设置。
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