CN117957759A - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
电力转换装置(100)具备第1相单元组(1U)、第1汇流条(2U)以及第1冷却板(4U)。第1相单元组(1U)包括第1相第1电力转换电路单元(1U1)和第1相第2电力转换电路单元(1U2)。第1相第2电力转换电路单元(1U2)以与第1相第1电力转换电路单元(1U1)相邻的方式配置。第1汇流条(2U)的第1相第1连接部(2U1)和第1相第2连接部(2U2)在相对于第1相单元组(1U)与第1冷却板(4U)相反的一侧配置于同一平面内。
Description
技术领域
本公开涉及电力转换装置。
背景技术
以往,存在具备相互并联地连接的多个半导体元件、以及汇流条的电力转换装置。半导体元件例如是绝缘栅型双极晶体管(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)。汇流条将各半导体元件并联地连接。此外,汇流条将各半导体元件与负载连接。负载例如是曳引机或马达等。假设在从各半导体元件到负载的汇流条的阻抗之差较大的情况下,难以使均匀的电流流过各半导体元件。即,流过各半导体元件的电流可能产生偏差。
例如,日本特许第5557891号公报(专利文献1)所记载的三相电力转换装置(电力转换装置)具备多个半导体元件(第1相第1电力转换电路单元和第1相第2电力转换电路单元)、与多个半导体元件分别连接的冷却翅片(第1冷却板)以及汇流条(第1汇流条)。多个半导体元件配置于关于汇流条对称的位置。由此,从多个半导体元件各自到负载的汇流条的长度之差变小。因此,从多个半导体元件各自到负载的汇流条的电感值之差变小。由此,从多个半导体元件各自到负载的汇流条的阻抗之差变小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第5557891号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述公报所记载的三相电力转换装置中,汇流条具有以夹着冷却翅片的方式配置的立体形状。因此,汇流条较长。
本公开是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供一种电力转换装置,其能够缩短第1汇流条,并且能够减小从第1相第1电力转换电路单元到负载的第1汇流条的阻抗与从第1相第2电力转换电路单元到负载的第1汇流条的阻抗之差。
用于解决课题的手段
本公开的电力转换装置具备第1相单元组、第1汇流条以及第1冷却板。第1相单元组包括第1相第1电力转换电路单元和第1相第2电力转换电路单元。第1相第2电力转换电路单元以与第1相第1电力转换电路单元相邻的方式配置。第1汇流条包括第1相第1连接部和第1相第2连接部。第1相第1连接部与第1相第1电力转换电路单元电连接。第1相第2连接部与第1相第1连接部电连接。第1相第2连接部与第1相第2电力转换电路单元电连接。第1冷却板与第1相单元组连接。第1汇流条的第1相第1连接部和第1相第2连接部在相对于第1相单元组与第1冷却板相反的一侧配置于同一平面内。
发明效果
根据本公开的电力转换装置,第1汇流条的第1相第1连接部和第1相第2连接部在相对于第1相单元组与第1冷却板相反的一侧配置于同一平面内。因此,能够缩短第1汇流条,并且能够减小从第1相第1电力转换电路单元到负载的第1汇流条的阻抗与从第1相第2电力转换电路单元到负载的第1汇流条的阻抗之差。
附图说明
图1是概略地示出实施方式1的电力转换装置的结构的立体图。
图2是概略地示出实施方式1的电力转换装置的第1相第1电力转换电路单元、第1冷却板以及螺栓的结构的立体图。
图3是概略地示出实施方式1的变形例的电力转换装置的结构的立体图。
图4是概略地示出应用了实施方式1的电力转换装置的电梯用控制盘的结构的立体图。
图5是概略地示出应用了实施方式1的电力转换装置的电梯用控制盘的内部结构的立体图。
图6是概略地示出实施方式1的电力转换装置的结构的电路图。
图7是概略地示出第1比较例的电力转换装置的结构的电路图。
图8是概略地示出实施方式2的电力转换装置的结构的立体图。
图9是概略地示出实施方式3的电力转换装置的导体部的结构的主视图。
图10是概略地示出实施方式1的另一变形例的电力转换装置的结构的立体图。
图11是概略地示出控制盘的通常配置的侧视图。
图12是概略地示出应用了实施方式1的电力转换装置的电梯用控制盘的配置的侧视图。
图13是概略地示出实施方式4的电力转换装置的结构的立体图。
图14是概略地示出实施方式4的电力转换装置的相内汇流条的结构的主视图和侧视图。
具体实施方式
以下,根据附图对实施方式进行说明。另外,在以下内容中,对相同或者相当的部分标注相同的标号,不再进行重复的说明。
实施方式1.
使用图1~图4对实施方式1的电力转换装置100的结构进行说明。电力转换装置100构成为三相电力转换装置。如后所述,本实施方式的电力转换装置100能够应用于电梯用控制盘。
如图1所示,电力转换装置100主要具备第1相单元组1U、第1汇流条2U以及第1冷却板4U。在本实施方式中,电力转换装置100还包括第2相单元组1V、第3相单元组1W、第2汇流条2V、第3汇流条2W、第4汇流条3U、第5汇流条3V、第6汇流条3W、第2冷却板4V、第3冷却板4W、导体部5、多个螺栓6、冷却风扇7、进气侧风洞81以及排气侧风洞82。另外,在图1中,为了便于说明,螺栓6由双圈来表示。
第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W构成为分别进行U相、V相以及W相的输入和输出。优选的是,第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W具有彼此相同的形状。优选的是,第1汇流条2U~第6汇流条3W具有彼此相同的形状。优选的是,第1冷却板4U、第2冷却板4V以及第3冷却板4W具有彼此相同的形状。
〈第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W的结构〉
第1相单元组1U包括第1相第1电力转换电路单元1U1和第1相第2电力转换电路单元1U2。也可以是,第1相单元组1U由第1相第1电力转换电路单元1U1和第1相第2电力转换电路单元1U2构成为2并联。也可以是,第1相单元组1U还包括第1相第3电力转换电路单元1U3。在该情况下,第1相单元组1U由第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第1相第3电力转换电路单元1U3构成为3并联。在本实施方式中,第1相单元组1U是3并联。第1相第1电力转换电路单元1U1~第1相第3电力转换电路单元1U3各自分别构成为1相1并联的电力转换电路单元。优选的是,第1相单元组1U的各电力转换电路单元具有彼此相同的形状。
第1相第2电力转换电路单元1U2以与第1相第1电力转换电路单元1U1相邻的方式配置。第1相第3电力转换电路单元1U3以在相对于第1相第2电力转换电路单元1U2与第1相第1电力转换电路单元1U1相反的一侧与第1相第2电力转换电路单元1U2相邻的方式配置。第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第1相第3电力转换电路单元1U3以依次相邻的方式配置。
在本实施方式中,第1相第1电力转换电路单元1U1和第1相第2电力转换电路单元1U2排列的方向是第1方向DR1。后述的第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12排列的方向是第2方向DR2。第1相单元组1U与第1冷却板4U重叠的方向是第3方向DR3。第1方向DR1、第2方向DR2以及第3方向DR3彼此交叉。在本实施方式中,第1方向DR1、第2方向DR2以及第3方向DR3彼此垂直。
第1相第1电力转换电路单元1U1包括第1输入侧半导体模块1U11、第1输出侧半导体模块1U12、第1相第1电容器1U13以及第1相第1基板1U14。第1相第1电力转换电路单元1U1构成为,使电流按照第1输入侧半导体模块1U11、第1相第1电容器1U13以及第1输出侧半导体模块1U12的顺序、或者按照第1输出侧半导体模块1U12、第1相第1电容器1U13以及第1输入侧半导体模块1U11的顺序流过。优选的是,各电力转换电路单元的输入侧半导体模块具有彼此相同的形状。优选的是,各电力转换电路单元的输出侧半导体模块具有彼此相同的形状。优选的是,各电力转换电路单元的电容器具有彼此相同的形状。优选的是,各电力转换电路单元的基板具有彼此相同的形状。
第1输出侧半导体模块1U12经由第1相第1电容器1U13与第1输入侧半导体模块1U11电连接。第1相第1电容器1U13与第1输入侧半导体模块1U11电连接。第1相第1电容器1U13安装于第1相第1基板1U14。因此,第1相第1电容器1U13安装于基板。
第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12由例如两个绝缘栅型双极晶体管(IGBT)内置于一个封装体中的2合1封装体构成。第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12不限于2合1封装体,也可以使用1合1封装体等。在该情况下,各封装体间例如通过汇流条连接。也可以是,第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12由金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor)或晶体管构成。
第1相第1电容器1U13的种类例如是薄膜电容器及电解电容器等。第1相第1电容器1U13的种类也可以根据用途适当决定。也可以是,多个电容器以串联连接或并联连接的状态安装于第1相第1基板1U14。第1相第1电容器1U13例如通过焊料安装于第1相第1基板1U14。
第1相第1基板1U14通过设置于基板的贯通孔和外螺纹固定于第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12。作为上述贯通孔,也可以使用第1相第1基板1U14的通孔(through hole)。也可以通过与第1相第1基板1U14连接的端子固定于第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12。上述端子由例如铜(Cu)、铝(Al)等具有高导电率的金属构成。第1相第1基板1U14例如是印刷电路板。第1相第1基板1U14例如也可以是汇流条和绝缘膜组合而成的层压汇流条。
安装于第1相第1基板1U14的第1相第1电容器1U13有时会与第1冷却板4U的基座部41发生干涉。在该情况下,也可以在第1相第1基板1U14与第1输入侧半导体模块1U11或第1输出侧半导体模块1U12之间配置间隔体。由此,能够增大第1相第1基板1U14与第1冷却板4U的基座部41的间隔,能够抑制第1相第1基板1U14与第1冷却板4U的干涉。
优选的是,第1输入侧半导体模块1U11、第1相第1电容器1U13以及第1输出侧半导体模块1U12沿着第1冷却板4U配置。优选的是,第1输入侧半导体模块1U11、第1相第1电容器1U13以及第1输出侧半导体模块1U12在第1冷却板4U的单面侧配置于一条直线上。优选的是,第1输入侧半导体模块1U11、第1相第1电容器1U13以及第1输出侧半导体模块1U12沿着第2方向DR2连接。优选的是,第1输入侧半导体模块1U11、第1相第1电容器1U13以及第1输出侧半导体模块1U12沿着第2方向DR2配置于一条直线上。
第2相单元组1V以沿着第1方向DR1与第1相单元组1U相邻的方式配置。第2相单元组1V包括第2相第1电力转换电路单元1V1、第2相第2电力转换电路单元1V2以及第2相第3电力转换电路单元1V3。在本实施方式中,第2相单元组1V是3并联。第2相第1电力转换电路单元1V1以与第1相单元组1U相邻的方式配置。第2相第2电力转换电路单元1V2沿着第1方向DR1相对于第2相第1电力转换电路单元1V1配置于第1相单元组1U的相反侧。第2相第3电力转换电路单元1V3沿着第1方向DR1相对于第2相第2电力转换电路单元1V2配置于与第2相第1电力转换电路单元1V1相反的一侧。
第3相单元组1W以沿着第1方向DR1与第2相单元组1V相邻的方式配置。第3相单元组1W包括第3相第1电力转换电路单元1W1、第3相第2电力转换电路单元1W2以及第3相第3电力转换电路单元1W3。在本实施方式中,第3相单元组1W是3并联。第3相第1电力转换电路单元1W1沿着第1方向DR1相对于第2相单元组1V配置于与第1相单元组1U相反的一侧。第3相第2电力转换电路单元1W2沿着第1方向DR1相对于第3相第1电力转换电路单元1W1配置于第2相单元组1V的相反侧。第3相第3电力转换电路单元1W3沿着第1方向DR1相对于第3相第2电力转换电路单元1W2配置于与第3相第1电力转换电路单元1W1相反的一侧。
第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2、第1相第3电力转换电路单元1U3、第2相第1电力转换电路单元1V1、第2相第2电力转换电路单元1V2、第2相第3电力转换电路单元1V3、第3相第1电力转换电路单元1W1、第3相第2电力转换电路单元1W2、第3相第3电力转换电路单元1W3依次沿着第1方向DR1配置。因此,第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2、第2相第1电力转换电路单元1V1以及第2相第2电力转换电路单元1V2依次沿着第1方向DR1配置。
优选的是,第1相第2电力转换电路单元1U2、第1相第3电力转换电路单元1U3、第2相第1电力转换电路单元1V1、第2相第2电力转换电路单元1V2、第2相第3电力转换电路单元1V3、第3相第1电力转换电路单元1W1、第3相第2电力转换电路单元1W2以及第3相第3电力转换电路单元1W3具有与第1输入侧半导体模块1U11相同的输入侧半导体模块以及与第1输出侧半导体模块1U12相同的输出侧半导体模块。在该情况下,各电力转换电路单元的构造能够共用。由此,能够通过各电力转换电路单元的制造作业以及组装作业的标准化来降低电力转换装置100的制造成本。
另外,由于电力转换装置100是三相电力转换装置,因此,电力转换装置100包括至少三个电力转换电路单元。在本实施方式中,电力转换装置100是3相3并联电力转换装置,因此,电力转换装置100包括9个电力转换电路单元。在电力转换装置100是3相2并联电力转换装置的情况下,电力转换装置100包括6个电力转换电路单元。
各相的单元组的各电力转换电路单元包括输入侧半导体模块、输出侧半导体模块以及电容器。输入侧半导体模块和输出侧半导体模块各自分别构成为两个IGBT模块搭载于一个封装体而成的2合1封装体。
〈第1汇流条2U~第6汇流条3W的结构〉
第1汇流条2U~第6汇流条3W是用于电流的输入输出的汇流条。第1汇流条2U~第3汇流条2W是输入侧的汇流条。第4汇流条3U~第6汇流条3W是输出侧的汇流条。如后所述,在电力转换装置100应用于电梯用控制盘200的情况下,第1汇流条2U~第3汇流条2W是主电源侧汇流条,第4汇流条3U~第6汇流条3W是曳引机侧汇流条。在本实施方式中,第1汇流条2U~第6汇流条3W配置于同一平面内。
在本实施方式中,第1汇流条2U相对于第1相单元组1U仅配置于与第1冷却板4U相反的一侧。第1汇流条2U在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。优选的是,第1汇流条2U构成为平板,在该情况下,与第1汇流条2U立体地构成的情况相比,第1汇流条2U的安装更容易。优选的是,第1汇流条2U具有关于第2方向DR2线对称的形状。
第1汇流条2U将第1相第1电力转换电路单元1U1与第1相第2电力转换电路单元1U2电连接。第1汇流条2U将第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第3相单元组1W相互电连接。
第1汇流条2U包括第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3。第1相第1连接部2U1与第1相第1电力转换电路单元1U1电连接。第1相第2连接部2U2与第1相第1连接部2U1电连接。第1相第2连接部2U2与第1相第2电力转换电路单元1U2电连接。第1相第3连接部2U3与第1相第2连接部2U2电连接。第1相第3连接部2U3与第1相第3电力转换电路单元1U3电连接。
第1汇流条2U的第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。上述平面是指第1方向DR1和第2方向DR2所成的假想的平面。第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3仅配置于第1冷却板4U的单侧。第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3相对于第1相单元组1U仅配置于与第1冷却板4U相反的一侧。
在第1汇流条2U设置有第1输入侧端子2U0。第1输入侧端子2U0连接有与输入电抗器等部件相连的电线或汇流条。从第1输入侧端子2U0经由第1相第1连接部2U1到第1输入侧半导体模块1U11的最短距离以及从第1输入侧端子2U0经由第1相第3连接部2U3到第1相第3输入侧半导体模块1U31的最短距离比从第1输入侧端子2U0经由第1相第2连接部2U2到第1相第2输入侧半导体模块1U21的最短距离长。第1相第1连接部2U1以及第1相第3连接部2U3具有在第1方向DR1上比第1相第2连接部2U2大的尺寸。由此,从第1输入侧端子2U0到第1输入侧半导体模块1U11的电阻值、从第1输入侧端子2U0到第1相第2输入侧半导体模块1U21的电阻值以及从第1输入侧端子2U0到第1相第3输入侧半导体模块1U31的电阻值能够彼此相等。
第2汇流条2V将第2相第1电力转换电路单元1V1与第2相第2电力转换电路单元1V2电连接。第2汇流条2V将第2相第1电力转换电路单元1V1、第2相第2电力转换电路单元1V2以及第2相第3电力转换电路单元1V3相互电连接。
第2汇流条2V包括第2相第1连接部2V1、第2相第2连接部2V2以及第2相第3连接部2V3。第2相第1连接部2V1与第2相第1电力转换电路单元1V1电连接。第2相第2连接部2V2与第2相第1连接部2V1电连接。第2相第2连接部2V2与第2相第2电力转换电路单元1V2电连接。第2相第3连接部2V3与第2相第2连接部2V2电连接。第2相第3连接部2V3与第2相第3电力转换电路单元1V3电连接。
第2汇流条2V的第2相第1连接部2V1和第2相第2连接部2V2在相对于第2相单元组1V与第2冷却板4V相反的一侧配置于同一平面内。第2相第1连接部2V1、第2相第2连接部2V2以及第2相第3连接部2V3在相对于第2相单元组1V与第2冷却板4V相反的一侧配置于同一平面内。第2相第1连接部2V1、第2相第2连接部2V2以及第2相第3连接部2V3仅配置于第2冷却板4V的单侧。第2相第1连接部2V1、第2相第2连接部2V2以及第2相第3连接部2V3相对于第2相单元组1V仅配置于与第2冷却板4V相反的一侧。
第3汇流条2W将第3相第1电力转换电路单元1W1与第3相第2电力转换电路单元1W2电连接。第3汇流条2W将第3相第1电力转换电路单元1W1、第3相第2电力转换电路单元1W2以及第3相第3电力转换电路单元1W3相互电连接。
第3汇流条2W包括第3相第1连接部2W1、第3相第2连接部2W2以及第3相第3连接部2W3。第3相第1连接部2W1与第3相第1电力转换电路单元1W1电连接。第3相第2连接部2W2与第3相第1连接部2W1电连接。第3相第2连接部2W2与第3相第2电力转换电路单元1W2电连接。第3相第3连接部2W3与第3相第2连接部2W2电连接。第3相第3连接部2W3与第3相第3电力转换电路单元1W3电连接。
第3汇流条2W的第3相第1连接部2W1和第3相第2连接部2W2在相对于第3相单元组1W与第3冷却板4W相反的一侧配置于同一平面内。第3相第1连接部2W1、第3相第2连接部2W2以及第3相第3连接部2W3在相对于第3相单元组1W与第3冷却板4W相反的一侧配置于同一平面内。第3相第1连接部2W1、第3相第2连接部2W2以及第3相第3连接部2W3仅配置于第3冷却板4W的单侧。第3相第1连接部2W1、第3相第2连接部2W2以及第3相第3连接部2W3相对于第3相单元组1W仅配置于与第3冷却板4W相反的一侧。
第1汇流条2U在输入侧将第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第3相单元组1W相互电连接。第2汇流条2V在输入侧将第2相第1电力转换电路单元1V1、第2相第2电力转换电路单元1V2以及第2相第3电力转换电路单元1V3相互电连接。第3汇流条2W在输入侧将第3相第1电力转换电路单元1W1、第3相第2电力转换电路单元1W2以及第3相第3电力转换电路单元1W3相互电连接。第4汇流条3U在输出侧将第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第3相单元组1W相互电连接。第5汇流条3V在输出侧将第2相第1电力转换电路单元1V1、第2相第2电力转换电路单元1V2以及第2相第3电力转换电路单元1V3相互电连接。第6汇流条3W在输出侧将第3相第1电力转换电路单元1W1、第3相第2电力转换电路单元1W2以及第3相第3电力转换电路单元1W3相互电连接。
〈导体部5的结构〉
导体部5包括相内汇流条51、相间汇流条52、第1连接部件53以及第2连接部件54。相内汇流条51将第1相第1电力转换电路单元1U1与第1相第2电力转换电路单元1U2电连接。相内汇流条51将第1相第3电力转换电路单元1U3与第1相第2电力转换电路单元1U2电连接。
具体而言,相内汇流条51包括第1输入侧相内汇流条511、第1相第2输入侧相内汇流条512、第1输出侧相内汇流条513以及第1相第2输出侧相内汇流条514。第1输入侧相内汇流条511将第1输入侧半导体模块1U11与第1相第2输入侧半导体模块1U21电连接。第1相第2输入侧相内汇流条512将第1相第3输入侧半导体模块1U31与第1相第2输入侧半导体模块1U21电连接。第1输出侧相内汇流条513将第1输出侧半导体模块1U12与第1相第2输出侧半导体模块1U22电连接。第1相第2输出侧相内汇流条514将第1相第3输出侧半导体模块1U32与第1相第2输出侧半导体模块1U22电连接。优选的是,第1输入侧相内汇流条511具有与第1相第2输入侧相内汇流条512相同的形状。优选的是,第1输出侧相内汇流条513具有与第1相第2输出侧相内汇流条514相同的形状。优选的是,第1输入侧相内汇流条511、第1相第2输入侧相内汇流条512、第1输出侧相内汇流条513以及第1相第2输出侧相内汇流条514具有彼此相同的形状。
在上述结构中,各相内汇流条51连接于每个半导体模块的一个端子。即,各相内汇流条51与各半导体模块的一个端子连接。如图10所示,各相内汇流条51也可以是通过延长外侧部分而也能够连接于各半导体模块的另一个端子的形状。例如,在第1输入侧半导体模块1U11中,第1输入侧半导体模块1U11包括两个端子。各相内汇流条51与各个端子连接。作为其效果,从各半导体模块向各相间汇流条52的导通电阻降低,并且还使得在各半导体模块内产生的热均匀化。另外,在该形状的情况下,无法再使所有的相内汇流条51为相同的形状。
相间汇流条52将第1相第1电力转换电路单元1U1和第1相第2电力转换电路单元1U2与第2相单元组1V电连接。相间汇流条52将第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W相互电连接。
相间汇流条52包括第1连接点520。第1连接点520与各电容器电连接。第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第1相第3电力转换电路单元1U3经由相内汇流条51和第1连接部件53连接于第1连接点520。优选的是,从第1相第1电力转换电路单元1U1到第1连接点520的最短距离等于从第1相第2电力转换电路单元1U2到第1连接点520的最短距离。优选的是,从第1相第1电力转换电路单元1U1到第1连接点520的最短距离等于从第1相第3电力转换电路单元1U3到第1连接点520的最短距离。
相间汇流条52包括输入侧相间汇流条521和输出侧相间汇流条522。输入侧相间汇流条521在输入侧将第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W相互电连接。由此,在输入侧,第1相单元组1U、第2相单元组1V和第3相单元组1W的电位相等。输出侧相间汇流条522在输出侧将第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W相互电连接。由此,在输出侧,第1相单元组1U、第2相单元组1V和第3相单元组1W的电位相等。优选的是,输入侧相间汇流条521具有与输出侧相间汇流条522相同的形状。
第1连接部件53将第1输入侧相内汇流条511和第1相第2输入侧相内汇流条512与输入侧相间汇流条521连接。第2连接部件54将第1输出侧相内汇流条513和第1相第2输出侧相内汇流条514与输出侧相间汇流条522连接。第1连接部件53和第2连接部件54具有分支为三个的形状。从第1相第1电力转换电路单元1U1经由第1连接部件53到第1连接点520的最短距离等于从第1相第2电力转换电路单元1U2经由第1连接部件53到第1连接点520的最短距离。优选的是,从第1相第1电力转换电路单元1U1经由第1连接部件53到第1连接点520的最短距离等于从第1相第3电力转换电路单元1U3经由第1连接部件53到第1连接点520的最短距离。相内汇流条51和相间汇流条52例如也可以通过共同紧固而连接于第1连接部件53或第2连接部件54的端子部分。
在本实施方式中,导体部5的材料例如是铜(Cu)、铝(Al)、黄铜或它们的合金等。导体部5的第1方向DR1的尺寸(长度)例如为100mm以上且1000mm以下。导体部5的第2方向DR2的尺寸(宽度)例如为10mm以上且150mm以下。导体部5的第3方向DR3的尺寸(厚度)例如为0.5mm以上且20mm以下。在电力转换装置100的并联数较多的情况下,导体部5的尺寸可能会进一步变大。相内汇流条51和相间汇流条52的形状不限于直线状。考虑到在控制盘200内的安装容易度,相内汇流条51和相间汇流条52可以整体弯折,也可以局部弯折。另外,如后所述,导体部5也可以由印刷电路板构成。
在本实施方式中,电力转换装置100还包括多个螺栓6和未图示的螺母。多个螺栓6各自相对于导体部5配置于与第1冷却板4U相反的一侧。多个螺母例如通过铆接加工被固定。通过铆接加工,组装的容易度(组装性)以及维护的容易度(维护性)提高。导体部5被多个螺栓6和多个螺母固定于第1相单元组1U。相内汇流条51通过多个螺栓6和多个螺母与相间汇流条52连接。另外,也可以设置能够供螺栓6紧固的槽来替代螺母。
相内汇流条51和相间汇流条52与第1连接部件53或第2连接部件54在连接部分处连接起来。当在连接部分存在氧化覆膜及污垢的情况下、或者在连接部分的平坦度较低的情况下,连接部分的接触电阻上升,由此可能会产生温度上升的偏差。因此,优选的是,对导体部5的连接部分实施镀敷。在不对连接部分实施镀敷的情况下,优选的是,利用金属刷等摩擦连接部分而进行打磨之后再进行连接。在该情况下,通过在连接部分涂敷复合物等,使得可靠性进一步提高。
多个螺栓6各自相对于第1汇流条2U配置于与第1冷却板4U相反的一侧。设置于第1汇流条2U的端部的孔和第1相单元组1U的端子被多个螺栓6和多个螺母固定,由此,第1汇流条2U固定于第1相单元组1U。
〈第1冷却板4U、第2冷却板4V以及第3冷却板4W的结构〉
第1冷却板4U、第2冷却板4V以及第3冷却板4W沿着第1方向DR1排列。第1冷却板4U、第2冷却板4V以及第3冷却板4W的材料例如是铝(Al)、铜(Cu)或者铁(Fe)等。
第1冷却板4U与第1相单元组1U连接。第1冷却板4U沿着第3方向DR3与第1相单元组1U连接。
优选的是,第1冷却板4U构成为散热器。如图2所示,第1冷却板4U包括基座部41和多个翅片部42。第1相单元组1U与基座部41连接。第1相单元组1U例如通过螺钉固定于基座部41。基座部41例如经由散热油脂或散热片与第1相单元组1U连接。由此,在第1相单元组1U中产生的热通过基座部41扩散。也可以是,在基座部41埋入有未图示的热管。
第1相第1基板1U14包括安装有第1相第1电容器1U13的安装面14a、以及与安装面14a对置的对置面14b。安装面14a与基座部41彼此面对。优选的是,在对置面14b未安装第1相第1电容器1U13等电子部件。在该情况下,对置面14b平坦地构成。由此,能够抑制电子部件向第1相单元组1U的近前侧突出。因此,能够抑制安装电子部件的安装区域扩大。
多个翅片部42从基座部41朝向相对于基座部41与第1相单元组1U相反的一侧突出。也可以是,基座部41和多个翅片部42一体成型。也可以是,多个翅片部42通过铆接加工而与基座部41连接。通过冷却风扇7(参照图1)向多个翅片部42输送冷却风。
第1冷却板4U包括第1输入侧冷却部4U11和第1输出侧冷却部4U12。第1输入侧冷却部4U11与第1输入侧半导体模块1U11连接。第1输出侧冷却部4U12与第1输出侧半导体模块1U12连接。优选的是,第1输入侧冷却部4U11与第1输出侧冷却部4U12分体地构成。第1输入侧冷却部4U11和第1输出侧冷却部4U12沿着第2方向DR2隔开间隔地配置。
优选的是,第1输入侧冷却部4U11具有与第1输出侧冷却部4U12不同的尺寸。第1相第1冷却部的第2方向DR2的尺寸与第1相第2冷却部的尺寸不同。第1相第1冷却部和第1相第2冷却部的尺寸是根据由第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12产生的热来确定的。在本实施方式中,由第1输入侧半导体模块1U11产生的热比由第1输出侧半导体模块1U12产生的热小,因此,第1相第1冷却部的第2方向DR2的尺寸比第1相第2冷却部的第2方向DR2的尺寸小。第1相第1冷却部和第1相第2冷却部可以在第3方向DR3的尺寸上不同,也可以在冷却器的种类上不同。另外,优选的是,在由第1输入侧半导体模块1U11产生的热与由第1输出侧半导体模块1U12产生的热相同的情况下,第1输入侧冷却部4U11具有与第1输出侧冷却部4U12相同的尺寸。
由第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12产生的热通过基座部41和多个翅片部42扩散。如图1和图2所示,在第1冷却板4U的一侧配置有冷却风扇7。多个翅片部42被冷却风扇7冷却。热由冷却风扇7从第1冷却板4U的一侧输送至另一侧。冷却风扇7构成为沿着第2方向DR2对第1冷却板4U进行冷却。也可以是,在第1冷却板4U的一侧和另一侧中的每一侧分别配置有进气侧风洞81和排气侧风洞82。由第1风扇产生的热能够通过进气侧风洞81和排气侧风洞82集中于多个翅片部42。虽未图示,但也可以是,冷却风扇7包括第1风扇部和第2风扇部。也可以是,第1风扇部配置于一侧,第2风扇部配置于另一侧。
如图1所示,第2冷却板4V与第2相单元组1V连接。第3冷却板4W与第3相单元组1W连接。也可以是,电力转换装置100包括第1冷却风扇、第2冷却风扇以及第3冷却风扇。在该情况下,第1冷却风扇、第2冷却风扇以及第3冷却风扇构成为分别对第1冷却板4U、第2冷却板4V以及第3冷却板4W进行冷却。
〈变形例的结构〉
如图3所示,也可以是,输入侧相间汇流条521和输出侧相间汇流条522各自分别相对于第1输入侧相内汇流条511和第1输出侧相内汇流条513配置于一侧。
〈应用了电力转换装置100的电梯用控制盘200的结构〉
如图4和图5所示,本实施方式的电力转换装置100应用于例如电梯用控制盘200。虽然未图示,但电梯包括轿厢、电梯用控制盘200以及曳引机(马达)。电梯用控制盘200包括电力转换装置100、壳体201以及门202。电力转换装置100收纳于壳体201的内部。门202构成为相对于壳体201开闭。轿厢构成为在井道内移动。在井道的上方配置有机房。电梯用控制盘200配置于井道中或机房中。
电梯用控制盘200构成为从主电源(商用电源)等接收三相交流电,该主电源(商用电源)被供给至设置有电梯的建筑物。电梯用控制盘200构成为利用电力转换装置100对接收到的三相交流电进行转换。由此,形成用于驱动电梯的曳引机(马达)的电力波形。电梯用控制盘200构成为使在曳引机中产生的再生电力返回商用电源。
图6是示出用于电梯用控制盘的电力转换装置100的主电路部分的电路结构的电路图。在图6中,第1相第1电力转换电路单元1U1的结构要素由虚线包围。第1相第2电力转换电路单元1U2的结构要素由单点划线包围。第1相第3电力转换电路单元1U3的结构要素由双点划线包围。
电力转换装置100的并联数可以根据电力转换装置100的规格和负载来选择适合的并联数。在图6中,第1相单元组1U包括具有一对逆变器电路和转换器电路的主电路。
主电源PW构成为将三相交流电供给至电梯用控制盘的曳引机M。三相交流电经由输入电抗器R1被供给至电力转换装置100。电力转换装置100构成为在内部通过第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W对三相交流电的波形进行转换。
在曳引机M通过主电源PW的三相交流电进行动作的情况下,第1相第1电力转换电路单元1U1和第1相第2电力转换电路单元1U2分别作为转换器电路和逆变器电路发挥功能。即,在曳引机M通过主电源PW的三相交流电进行动作的情况下,输入侧的电力转换电路单元和输出侧的电力转换电路单元作为转换器电路和逆变器电路发挥功能。电力转换装置100使在各电力转换电路单元中转换后的三相交流电经由输出电抗器R2供给至曳引机。
在使从曳引机M产生的再生电力返回主电源PW的情况下,电力转换装置100进行与上述相反的动作。即,在使从曳引机M产生的再生电力返回主电源PW的情况下,第1相第1电力转换电路单元1U1和第1相第2电力转换电路单元1U2分别作为逆变器电路和转换器电路发挥功能。即,在使从曳引机产生的再生电力返回主电源的情况下,输入侧的电力转换电路单元和输出侧的电力转换电路单元作为逆变器电路和转换器电路发挥功能。电力转换装置100使从曳引机M产生的再生电力经由输入电抗器R1返回主电源PW。
第1相第1电容器1U13、第1相第2电容器1U23以及第1相第3电容器1U33构成为平滑电容器。即,第1相第1电容器1U13、第1相第2电容器1U23以及第1相第3电容器1U33构成为使经由转换器电路的三相交流电平滑。
另外,第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W各自的电容器的输入侧电极相互电连接。第1相单元组1U、第2相单元组1V以及第3相单元组1W各自的电容器的输出侧电极相互电连接。由此,各电容器被保持为相同的电位。
在本实施方式中,主要说明了3并联的电力转换装置100,但电力转换装置100的并联数也可以适当决定。通过适当组合单元组和导体部5来实现2并联或4并联以上的电力转换装置100。由此,电力转换装置100的容量能够适当确定。此外,能够与并联数无关地抑制后述的电流的偏差的产生。
在本实施方式中,电力转换装置100应用于电梯用控制盘,但电力转换装置100还能够应用于通用逆变器或空调机的逆变器等其他用途。
接着,对本实施方式的作用效果进行说明。
根据本实施方式的电力转换装置100,如图1所示,第1汇流条2U的第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。因此,与第1汇流条2U以夹着第1冷却板4U的方式配置的情况相比,能够缩短第1汇流条2U。
由于能够缩短第1汇流条2U,因此能够减小从第1相第1电力转换电路单元1U1到负载(曳引机)的第1汇流条2U的距离与从第1相第2电力转换电路单元1U2到负载的第1汇流条2U的距离之差。即,能够减小从第1输入侧端子2U0到第1相第1连接部2U1的距离、从第1输入侧端子2U0到第1相第2连接部2U2的距离以及到第1相第3连接部2U3的长度之差。因此,能够减小从第1相第1电力转换电路单元1U1到负载的第1汇流条2U的电阻值和电感值与从第1相第2电力转换电路单元1U2到负载的第1汇流条2U的电阻值和电感值之差。由此,能够减小从第1相第1电力转换电路单元1U1到负载的第1汇流条2U的阻抗和从第1相第2电力转换电路单元1U2到负载的第1汇流条2U的阻抗。由此,能够抑制电流的偏差的产生,因此能够减小对电流的偏差的影响。另外,本实施方式的第1汇流条2U的电阻值和电感值是第1相单元组1U的构成部件的电阻值和电感值的例如几分之一大小。由此,第1汇流条2U的电阻值和电感值对分流性能产生的影响较小,因此,在实际使用上能够得到均匀的分流性能。
由于能够抑制电流的偏差的产生,因此,能够抑制由电流的偏差引起的电力转换装置100的温度上升。此外,能够减小由电流的偏差引起的电力转换装置100的温度的变动幅度。由此,能够抑制电力转换装置100的产品寿命由于电力转换装置100的温度变化而缩短。此外,能够使各半导体模块的半导体元件的发热均匀。
如图1所示,第1汇流条2U的第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。因此,与第1汇流条2U向第1冷却板4U的两侧延伸的情况相比,能够使第1汇流条2U的形状简单,能够减小第1汇流条2U的尺寸以及重量。由此,能够提高第1汇流条2U的制造性。由此,能够降低第1汇流条2U的制造成本。因此,能够降低电力转换装置100的制造成本。
如图1所示,第1汇流条2U的第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。因此,与第1汇流条2U向第1冷却板4U的两侧延伸的情况相比,能够减小第1汇流条2U的进深方向(第3方向DR3)的尺寸。由此,能够容易地将电力转换装置100应用于电梯用控制盘。
如图1所示,第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2、第2相第1电力转换电路单元1V1以及第2相第2电力转换电路单元1V2依次沿着第1方向DR1配置。因此,第1汇流条2U不需要跨越第2相第1电力转换电路单元1V1。由此,能够缩短第1汇流条2U。
参照图7,第1比较例的电力转换装置101包括第4单元组1A、第5单元组1B以及第6单元组1C。在第1比较例的电力转换装置101中,在第4单元组1A的第1相第1电力转换电路单元与第1相第2电力转换电路单元之间至少配置有第2相第1电力转换电路单元。由此,在第1比较例的电力转换装置101中,第1汇流条为了连接第1相第1电力转换电路单元和第1相第2电力转换电路单元而需要跨越第2相第1电力转换电路单元。由此,在第1比较例的电力转换装置101中,第1汇流条较长。因此,在第1比较例的电力转换装置101中,作为第1汇流条的阻抗的电阻以及电感成分较大。
与此相对,如图1所示,在本实施方式的电力转换装置100中,第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2、第2相第1电力转换电路单元1V1以及第2相第2电力转换电路单元1V2依次沿着第1方向DR1配置,因此,第1汇流条2U不需要跨越第2相第1电力转换电路单元1V1。因此,能够缩短第1汇流条2U。
由于能够缩短第1汇流条2U,因此能够减小从第1输入侧端子2U0到第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3的电感值。因此,即使在由于从第1输入侧端子2U0到第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3的距离不同而阻抗不同的情况下,也能够相对地减小阻抗之差。由此,例如,在被用作电梯用控制盘200的第1相第1电力转换电路单元1U1、第1相第2电力转换电路单元1U2以及第1相第3电力转换电路单元1U3之间的电流偏差(电流之差)的基准值被设定为15%的情况下,能够抑制电流的偏差超过基准值。例如,通过将第1汇流条2U的最高电阻值设定为其他部件的电阻值的十分之一以下,并且将第1汇流条2U的最高电感值设定为其他部件的电感值的三分之一以下,能够将电流的偏差抑制在15%以下。
另外,在第1相单元组1U的并联数为偶数(例如2)的情况下,通过使第1汇流条2U成为线对称的形状,能够容易地使从第1输入侧端子2U0到第1输入侧半导体模块1U11的距离与从第1输入侧端子2U0到第1相第2输入侧半导体模块1U21的距离相等。在该情况下,能够使从第1输入侧端子2U0到第1输入侧半导体模块1U11的阻抗与从第1输入侧端子2U0到第1相第2输入侧半导体模块1U21的阻抗相等。由此,能够抑制电流的偏差。
另外,在第1相单元组1U的并联数为奇数(例如3)的情况下,仅通过使第1汇流条2U成为对称的形状,难以使从第1输入侧端子2U0到第1输入侧半导体模块1U11的距离、从第1输入侧端子2U0到第1相第2输入侧半导体模块1U21的距离以及从第1输入侧端子2U0到第1相第3输入侧半导体模块1U31的距离彼此相等。具体而言,从第1输入侧端子2U0到第1相第2输入侧半导体模块1U21的距离比从第1输入侧端子2U0到第1输入侧半导体模块1U11的距离以及从第1输入侧端子2U0到第1相第3输入侧半导体模块1U31的距离长。然而,通过使第1相第2连接部2U2的宽度比第1相第1连接部2U1的宽度和第1相第2连接部2U2的宽度大,能够弥补上述的长度之差,能够减小各电阻值之差。另外,电感值与电流流动的路径长度相关。因此,虽然第1相第1连接部2U1和第1相第3连接部2U3的电感值比第1相第2连接部2U2的电感值大,但通过如上所述那样弥补长度之差,能够相对地减小电感值之差。
在第2比较例的电力转换装置中,第1汇流条具有立体且对称的形状。由此,能够减小从端子到各半导体模块的第1汇流条的长度之差。然而,在电力转换装置的并联数为奇数的情况下,仅第1汇流条的一部分截面积可能变小。例如,第1汇流条的中央的截面积可能会比第1汇流条的两端的截面积小。由此,第1汇流条的温度可能会不均匀地上升。此外,第1汇流条为立体的形状,由此,第1汇流条可能会向冷却风扇的风路突出。由此,第1汇流条的冷却效率可能会降低。
与此相对,如图1所示,在本实施方式的电力转换装置100中,第1汇流条2U的第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2在相对于第1相单元组1U与第1冷却板4U相反的一侧配置于同一平面内。因此,能够使第1汇流条2U的形状为平面。由此,即使在电力转换装置100的并联数为奇数的情况下,也能够抑制第1汇流条2U的一部分截面积变小。此外,能够抑制第1汇流条2U向冷却风扇7的风路突出。由此,能够高效地对第1汇流条2U进行冷却。由此,能够使第1冷却板4U和冷却风扇7小型化。
如图1所示,第1输入侧半导体模块1U11、第1相第1电容器1U13以及第1输出侧半导体模块1U12沿着第1冷却板4U配置于一条直线上。因此,能够减小第1相第1电力转换电路单元1U1的进深方向(第1相单元组1U与第1冷却板4U连接的第3方向DR3)的尺寸。
如图1所示,第1相第1电容器1U13安装于基板(第1相第1基板1U14)。因此,与第1相第1电容器1U13未安装于基板的情况相比,能够使第1相第1电力转换电路单元1U1小型化。
如图1所示,从第1相第1电力转换电路单元1U1到第1连接点520的最短距离等于从第1相第2电力转换电路单元1U2到第1连接点520的最短距离。因此,能够使从第1相第1电力转换电路单元1U1到第1连接点520的电感等于从第1相第2电力转换电路单元1U2到第1连接点520的电感。此外,能够使从第1相第1电力转换电路单元1U1到第1连接点520的电阻值等于从第1相第2电力转换电路单元1U2到第1连接点520的电阻值。由此,能够使流过第1相第1电力转换电路单元1U1的输入输出电流等于流过第1相第2电力转换电路单元1U2的电流。因此,能够使输入输出电流均匀。
如图1所示,多个螺栓6各自相对于导体部5配置于与第1冷却板4U相反的一侧。因此,能够从一个方向(相对于导体部5与第1冷却板4U相反的一侧)将螺栓6分别紧固于多个螺母。由此,与从第1冷却板4U的两侧将螺栓6分别紧固于多个螺母的情况相比,能够容易地将螺栓6紧固于螺母。此外,如图5所示,在电力转换装置100应用于电梯用控制盘200的情况下,能够从打开了门202的正面侧来进行螺栓6的紧固或拆卸,因此能够容易地实施电力转换装置100的组装作业以及维护作业。
如图1所示,第1输入侧冷却部4U11具有与第1输出侧冷却部4U12不同的尺寸。因此,能够使第1输入侧冷却部4U11和第1输出侧冷却部4U12各自的尺寸成为适合第1输入侧半导体模块1U11和第1相第2连接部2U2各自的发热量的尺寸。由此,能够抑制第1输入侧冷却部4U11和第1输出侧冷却部大型化。由此,能够降低第1输入侧冷却部4U11和第1输出侧冷却部的制造成本。此外,能够抑制第1输入侧冷却部4U11和第1输出侧冷却部大型化,因此,能够抑制第1冷却板4U的大型化。因此,能够抑制电力转换装置100的大型化。另外,在电力转换装置100不会大型化的情况下,第1冷却板4U也可以一体化。
如图1所示,冷却风扇7构成为沿着第2方向DR2对第1冷却板4U进行冷却。因此,通过利用冷却风扇7使风沿着第2方向DR2流动,能够对与第1冷却板4U连接的第1输入侧半导体模块1U11和第1输出侧半导体模块1U12一并进行冷却。因此,能够提高电力转换装置100的冷却效率。
在图4所示的控制盘200中,下部开口是进气口,上部开口是排气口。如图1所示,在本实施方式的电力转换装置100中,冷却风通过冷却风扇7从下方流向上方。由于在控制盘200的背面没有进气排气口,因此能够使控制盘200的背面接近壁WA。此时,若如图11所示的通常配置那样,在控制盘200的底面的四角配置用于将控制盘200固定于地板FL的地脚螺栓AB,则为了使用工具,在地脚螺栓AB的周围需要几十cm的空间TS。因此,无法使控制盘200接近壁WL。因此,如图12所示,在本实施方式中,通过将壁WA侧的地脚螺栓AB靠近控制盘200的前表面FS配置,能够实现使控制盘200接近壁WA的配置。
实施方式2.
接下来,使用图8对实施方式2的电力转换装置100的结构进行说明。只要没有特别说明,实施方式2具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此,对与上述实施方式1相同的结构标注相同的标号,不重复说明。
如图8所示,本实施方式的电力转换装置100的第1汇流条2U包括第1弯折部2U9。第1弯折部2U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却板4U相反的一侧弯折。第1弯折部2U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却部相反的一侧例如弯折成直角。第1弯折部2U9弯折的角度也可以适当决定。在本实施方式中,第1输入端子设置于第1弯折部2U9。也可以在第1输入端子设置铆接螺母。
本实施方式的电力转换装置100的第4汇流条3U包括第4弯折部3U9。第4弯折部3U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却板4U相反的一侧弯折。第4弯折部3U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却部相反的一侧例如弯折成直角。第4弯折部3U9弯折的角度也可以适当决定。在本实施方式中,输出端子设置于第4弯折部3U9。
接着,对本实施方式的作用效果进行说明。
如图8所示,根据本实施方式的电力转换装置100,第1弯折部2U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却板4U相反的一侧弯折。因此,与第1汇流条2U未弯折的情况相比,能够减小第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸。由此,能够减小电力转换装置100的第2方向DR2的尺寸。
更详细而言,第1汇流条2U的形状根据第1相单元组1U的并联数而不同。假设在第1汇流条2U未弯折的情况下,第1相单元组1U的并联数越增加,则第1汇流条2U的尺寸越大。例如,与3并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U包括第1相第1连接部2U1、第1相第2连接部2U2以及第1相第3连接部2U3。此外,与2并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U不包括第1相第3连接部2U3。因此,与3并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U具有比与2并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U复杂的形状。由此,与3并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸有时比与2并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸大。例如,与3并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸是与2并联的第1相单元组1U连接的第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸的两倍。此外,在第1相单元组1U的第2方向DR2的尺寸根据并联数而变化的情况下,需要根据并联数而独立地设计应用了电力转换装置100的电梯用控制盘200(参照图5)的壳体201(参照图5)以及安装构造等。因此,电力转换装置100的制造成本增加。
与此相对,如图8所示,根据本实施方式的电力转换装置100,第1弯折部2U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却板4U相反的一侧弯折。因此,即使在第1相单元组1U是3并联的情况下,也能够使第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸与2并联的第1相单元组1U相同。由此,能够抑制第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸的增加。此外,即使在第1相单元组1U是3并联的情况下,也能够使第1汇流条2U的第2方向DR2的尺寸与2并联的第1相单元组1U的第2方向DR2的尺寸相同。因此,不需要根据并联数来独立地设计应用了电力转换装置100的电梯用控制盘200(参照图5)的壳体201(参照图5)以及安装构造等。由此,能够使应用了电力转换装置100的电梯用控制盘200(参照图5)的壳体201(参照图5)以及安装构造等在各并联数中共用。由此,能够使电梯用控制盘200(参照图5)的壳体201(参照图5)以及安装构造等标准化。因此,能够降低电梯用控制盘200(参照图5)的制造成本以及开发期间。此外,能够使用于电梯用控制盘200(参照图5)的安装的固定部件在各并联数中共用。因此,能够使固定部件标准化。
如图8所示,第1弯折部2U9相对于第1相第1连接部2U1和第1相第2连接部2U2朝向与第1冷却板4U相反的一侧弯折。因此,能够容易地使第1汇流条2U的位置与作业人员的视线的高度相同。由此,能够提高电力转换装置100的组装时以及维护时的作业人员的作业效率。
实施方式3.
接下来,使用图9对实施方式3的电力转换装置100的结构进行说明。只要没有特别说明,实施方式3具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此,对与上述实施方式1相同的结构标注相同的标号,不重复说明。
如图9所示,本实施方式的电力转换装置100的导体部5由印刷电路板5P构成。印刷电路板5P包括导体图案58和绝缘图案59。导体图案58例如是铜箔图案。绝缘图案59例如是玻璃布基材环氧树脂等绝缘体。导体图案58间通过绝缘体而绝缘。导体图案58间的距离是根据所使用的电路的使用电压来设定的。
在印刷电路板5P设置有多个贯通孔。多个贯通孔包括内螺纹部和通孔或过孔(viahole)。内螺纹部是用于紧固螺栓的孔。通孔或过孔将印刷电路板5P的各层连接起来。
在图1中,导体部5除通过螺栓6和螺母连接起来的部分外,彼此不接触,由此使得导体部5绝缘。与此相对,在图9中,导体图案58通过绝缘图案59而绝缘,由此使得导体部5绝缘。
在图9中,仅图示了印刷电路板5P的表层。印刷电路板5P也可以是多层基板。在该情况下,通过使导体图案58增加,能够抑制通电时的印刷电路板5P的温度上升。
另外,在图9中,印刷电路板5P由一块基板构成,但印刷电路板5P也可以由多块基板构成。例如,在由于电力转换装置100的第1方向DR1的尺寸较大而难以仅由一块基板来构成印刷电路板5P的情况下,印刷电路板5P可以由多块基板构成。多块基板与各相的单元组连接。多块基板彼此通过汇流条连接。此外,例如也可以通过使用两块两层的印刷电路板5P,使得导体部5由多块印刷电路板5P构成。
接着,对本实施方式的作用效果进行说明。
根据本实施方式的电力转换装置100,如图9所示,导体部5由印刷电路板5P构成。假设在如图1所示那样导体部5包括多个部件(例如,相间汇流条52和相内汇流条51)的情况下,需要将各部件逐个通过螺栓紧固而与各相的单元组连接从而组装成电力转换装置100。与此相对,根据本实施方式,仅通过将印刷电路板5P与各相的单元组连接就能够组装成电力转换装置100。因此,能够减少组装电力转换装置100时的工时。
如图9所示,导体部5由印刷电路板5P构成。因此,导体部5的进深方向(第3方向DR3)的尺寸为印刷电路板5P的厚度。因此,与如图1所示那样导体部5由多个部件(例如,相间汇流条52和相内汇流条51)构成的情况相比,能够减小导体部5的进深方向(第3方向DR3)的尺寸。
实施方式4.
接下来,使用图13对实施方式4的电力转换装置100的结构进行说明。只要没有特别说明,实施方式4具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此,对与上述实施方式1相同的结构标注相同的标号,不重复说明。
在实施方式1中,每个电力转换电路单元各配置有一块基板,但如图13所示,在本实施方式中,每1相配置有一块基板。图1所示的实施方式1的电力转换装置100由3相3并联的电力转换电路单元构成,电力转换电路单元的数量为9个。在图1中,搭载有电容器的基板为9块,但在本实施方式中每1相为一块,因此共计使用了三块基板。电容器的数量没有变更,因此基板的尺寸变大。
例如,在第1相单元组1U中,第1相第1电容器1U13和第1相第2电容器1U23安装于同一基板。
通过针对每1相来集成搭载有电容器的基板,从而能够通过基板内的导体图案来承担连接基板间的相内汇流条51的作用,能够削减使用的部件。
基板内的导体图案以电容器的正侧电位与负侧电位的图案对置的状态配置。在针对每1相来集成基板时,基板内部的这些处于同电位的图案在基板内部连接起来。基板的导体图案由薄铜箔构成,但通过使搭载有同一相的电容器的基板为一块,从而能够在以往分离的基板间的大范围内将导体图案连接起来,能够确保与由铜或铝构成的相内汇流条同等的导电性能。此外,能够削减相内汇流条51,因此实现了电力转换装置100的轻量化。
为了与相间汇流条52连接,使用了从实施方式1变更形状后的相内汇流条51。在本实施方式中,相内汇流条51包括输入侧相内汇流条51a和输出侧相内汇流条51b。为了使流过电容器的电流均匀化,相内汇流条51原则上要与设置于电力转换电路单元之间的端子连接。在图13所示的3相3并联的电力转换装置100的情况下,在基板上设置有两处端子。在3相2并联的电力转换装置100的情况下,端子为一处,不需要相内汇流条51,能够与相间汇流条52直接连接。
该端子如果是设置有螺纹牙以便能够利用螺栓来固定相内汇流条51的端子,则作业性提高,但只要不与其他部件发生干涉,也可以使用设置于基板的孔来通过螺母等进行紧固。此外,也可以将使用了导电性高的材料的间隔体配置于基板与相内汇流条51之间。端子的材料使用导电性高的铜或铝的合金等。记载了使用端子的例子,但也可以是与基板的图案直接接触而通电的方法。
本次公开的实施方式应认为在全部方面都是示例,而并非限制。本公开的范围不是由上述的说明表示,而是由权利要求书表示,意在包括与权利要求书等同的意义及范围内的所有变更。
标号说明
1U:第1相单元组;1U1:第1相第1电力转换电路单元;1U2:第1相第2电力转换电路单元;1U11:第1输入侧半导体模块;1U12:第1输出侧半导体模块;1U13:第1相第1电容器;1V:第2相单元组;1V1:第2相第1电力转换电路单元;1V2:第2相第2电力转换电路单元;2U:第1汇流条;2U1:第1相第1连接部;2U2:第1相第2连接部;2U9:第1弯折部;2V:第2汇流条;2V1:第2相第1连接部;2V2:第2相第2连接部;4U:第1冷却板;4U11:第1输入侧冷却部;4U12:第1输入侧冷却部;5:导体部;5P:印刷电路板;51:相内汇流条;52:相间汇流条;6:螺栓;7:冷却风扇;100:电力转换装置。
Claims (12)
1.一种电力转换装置,其中,所述电力转换装置具备:
第1相单元组,其包括第1相第1电力转换电路单元、以及以与所述第1相第1电力转换电路单元相邻的方式配置的第1相第2电力转换电路单元;
第1汇流条,其包括与所述第1相第1电力转换电路单元电连接的第1相第1连接部、以及与所述第1相第1连接部电连接且与所述第1相第2电力转换电路单元电连接的第1相第2连接部;以及
第1冷却板,其与所述第1相单元组连接,
所述第1汇流条的所述第1相第1连接部和所述第1相第2连接部在相对于所述第1相单元组与所述第1冷却板相反的一侧配置于同一平面内。
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备:
第2相单元组,其包括以沿着第1方向与所述第1相单元组相邻的方式配置的第2相第1电力转换电路单元、以及沿着所述第1方向相对于所述第2相第1电力转换电路单元配置于所述第1相单元组的相反侧的第2相第2电力转换电路单元,其中,所述第1方向是所述第1相第1电力转换电路单元和所述第1相第2电力转换电路单元排列的方向;
第2汇流条,其包括与所述第2相第1电力转换电路单元电连接的第2相第1连接部、以及与所述第2相第1连接部电连接且与所述第2相第2电力转换电路单元电连接的第2相第2连接部;以及
第2冷却板,其与所述第2相单元组连接,
所述第2汇流条的所述第2相第1连接部和所述第2相第2连接部在相对于所述第2相单元组与所述第2冷却板相反的一侧配置于同一平面内,
所述第1相第1电力转换电路单元、所述第1相第2电力转换电路单元、所述第2相第1电力转换电路单元以及所述第2相第2电力转换电路单元依次沿着所述第1方向配置。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置,其中,
所述第1相第1电力转换电路单元包括第1输入侧半导体模块、与所述第1输入侧半导体模块电连接的第1相第1电容器、以及经由所述第1相第1电容器与所述第1输入侧半导体模块电连接的第1输出侧半导体模块,
所述第1输入侧半导体模块、所述第1相第1电容器以及所述第1输出侧半导体模块沿着所述第1冷却板配置于一条直线上。
4.根据权利要求3所述的电力转换装置,其中,
所述第1相第1电容器安装于基板。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置,其中,
所述第1相第2电力转换电路单元包括第1相第2电容器,
所述第1相第1电容器和所述第1相第2电容器安装于同一所述基板。
6.根据权利要求3或4所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置还具备导体部,
所述导体部包括相内汇流条和相间汇流条,
所述相内汇流条将所述第1相第1电力转换电路单元与所述第1相第2电力转换电路单元电连接,
所述相间汇流条包括第1连接点,并且将所述第1相第1电力转换电路单元和所述第1相第2电力转换电路单元与所述第2相单元组电连接,其中,所述第1相第1电力转换电路单元和所述第1相第2电力转换电路单元经由所述相内汇流条连接于所述第1连接点,
从所述第1相第1电力转换电路单元到所述第1连接点的最短距离等于从所述第1相第2电力转换电路单元到所述第1连接点的最短距离。
7.根据权利要求6所述的电力转换装置,其中,
所述第1输入侧半导体模块包括两个端子,
所述相内汇流条与各个所述端子连接。
8.根据权利要求6所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置还具备多个螺栓,
所述多个螺栓相对于所述导体部配置于与所述第1冷却板相反的一侧。
9.根据权利要求6所述的电力转换装置,其中,
所述导体部由印刷电路板构成。
10.根据权利要求3至9中的任一项所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置还具备冷却风扇,
所述第1冷却板构成为散热器,
所述第1输入侧半导体模块、所述第1相第1电容器以及所述第1输出侧半导体模块沿着第2方向连接,
所述冷却风扇构成为沿着所述第2方向对所述第1冷却板进行冷却。
11.根据权利要求3至10中的任一项所述的电力转换装置,其中,
所述第1冷却板包括与所述第1输入侧半导体模块连接的第1输入侧冷却部、以及与所述第1输出侧半导体模块连接的第1输出侧冷却部,
所述第1输入侧冷却部与所述第1输出侧冷却部分体地构成,并且具有与所述第1输出侧冷却部不同的尺寸。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的电力转换装置,其中,
所述第1汇流条包括第1弯折部,
所述第1弯折部相对于所述第1相第1连接部和所述第1相第2连接部朝向与所述第1冷却板相反的一侧弯折。
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