CN203775049U - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于，提供一种具有开关元件的冷却构造的电力转换装置。该电力转换装置的特征在于，成形为如下结构，即，在箱体（10）内侧面安装有开关元件（IPM），并且成形有对交流电抗器（ACL）进行收纳的第一凹部（11），并具有与开关元件对应的箱体的外侧面的第一散热片（F1）、与第一凹部对应的箱体的外侧面的第二散热片（F2）、从第一散热片与第二散热片之间延伸设置的第一壁（13）、以及设于该第一壁的第一散热片侧并向第一散热片输送空气的风扇（FAN），该电力转换装置设有第一风路（A）以及第二风路（B），该第一风路利用设于第一壁的第一散热片侧的风扇向第一散热片引导空气的送风，第二风路使空气向第一壁的第二散热片侧自然对流。

Description

电力转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力转换装置。

背景技术

一直以来，提供一种将来自太阳能电池、风力发电等的可再生能量、蓄电池或者燃料电池等的直流电转换为交流电而向负载或者系统供给的电力转换装置。电力转换装置具备具有直流电抗器的升压电路，利用具有开关元件的倒相电路将升压后的直流电转换为交流电。该交流电包括高频成分，该高频成分利用具有交流电抗器的滤波电路衰减。

由于这些直流电抗器、交流电抗器、开关元件发热，因此需要利用冷却散热片、送风风扇等来进行冷却。在专利文献1、专利文献2中记载有该冷却结构。

在专利文献1中，在沿上下方向具有供空气流动的散热片的外壳上配置有多个开关元件，在该外壳的多个开关元件的右邻设有电容器配置用的孔。电容器以贯通该孔的方式配置，因此与散热片并排地配置在空气的气流内。另外，设有朝向散热片及电容器输送空气的通用的送风风扇。由此，输送来的空气沿着散热片从散热片的下方向上方流动而使散热片冷却，将多个开关元件冷却，并且向电容器直接输送空气而将电容器冷却。如此，尤其是对于发热高的多个开关元件进行基于冷却散热片和送风风扇的冷却，接着通过送风风扇对发热高的发热部件（电容器）进行冷却。

在专利文献2中，在箱体的背面设有散热片，进而将该散热片分为三个风路，从而分别对设于箱体的内侧的对应的发热部件进行冷却。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10－295087号公报

专利文献1：美国专利第7715195号说明书

但是，在专利文献1所述的结构中，输送来的空气与电容器碰撞而引发湍流，从而存在妨碍向散热片流动的空气的气流而阻碍开关元件的冷却的问题。

另外，在专利文献2所述的结构中，基于各个风路的冷却能力取决于风路的截面积，从而存在难以与各个发热部件的发热量最佳对应的问题。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这样的问题而作出的，其目的在于，提供一种能够确保开关元件的冷却作用的电力转换装置。

用于解决课题的方式

为了实现上述目的，本实用新型的电力转换装置具备：倒相电路，其使用开关元件将直流电转换为交流电；滤波电路，其通过第一电抗器而使所述交流电的高频成分衰减；以及单一的箱体，其对所述倒相电路及所述滤波电路进行收容，其特征在于，在所述箱体内表面安装有所述开关元件，并且成形有对第一电抗器进行收纳的第一凹部，该电力转换装置具有与所述开关元件的安装位置对应的所述箱体的外侧面的第一散热片、与第一凹部对应的所述箱体的外侧面的第二散热片、从第一散热片与第二散热片之间延伸设置的第一壁、以及设于该第一壁的第一散热片侧且向第一散热片输送空气的风扇，该电力转换装置设有对从所述风扇向第一散热片的送风进行引导的第一风路以及使空气向第一壁的第二散热片侧自然对流的第二风路。

在该电力转换装置中，该电力转换装置具有同第一风路与第二风路连结的开口。

在该电力转换装置中，第一壁向第一凹部侧弯曲。

另外，本实用新型的电力转换装置的特征在于，在所述箱体内表面成形有第二凹部，该第二凹部对形成所述直流电的升压电路的第二电抗器进行收纳，并且在第一凹部与第二凹部之间的所述箱体内表面安装有所述开关元件，该电力转换装置具有与第二凹部对应的所述箱体的外侧的第三散热片以及从第一散热片与第三散热片之间延伸设置的第二壁，第二壁对从所述风扇输送的空气向所述第一散热片进行引导。

在该电力转换装置中，所述箱体通过压铸成形。

另外，本实用新型的电力转换装置的特征在于，在压铸成形出的箱体的背面，至少使用第一壁及第二壁来设成第一风路至第三风路，该第一风路至第三风路是将空气从下朝向上地自然对流且具有散热片的风路，第一风路从风扇输送空气，并且在与该风路对应的所述箱体的内表面安装有第一发热部件，在与第二风路对应的所述箱体的内表面安装有发热量比第一发热部件少的第二发热部件，在与第三风路对应的所述箱体的内表面安装有发热量比第二发热部件少的第三发热部件。

在该电力转换装置中，至少第一发热部件或者第三发热部件中的任一方设于所述箱体的内表面的凹部中。

在该电力转换装置中，第一风路的散热片距离所述箱体的外侧面的高度比第二风路的散热片距离所述箱体的外侧面的高度以及第三风路的散热片距离所述箱体的外侧面的高度高。

在该电力转换装置中，第一发热部件是形成将直流电转换为交流电的倒相电路的开关元件，第二发热部件是形成使高频成分衰减的滤波电路的第一电抗器，第三发热部件是形成使直流电升压的电路的第二电抗器。

在该电力转换装置中，使所述直流电升压的电路由与多个直流电的输入对应的多个升压电路构成，各个升压电路具有第二电抗器。

在该电力转换装置中，第二电抗器具有三个以上，从所述箱体的下侧朝向上侧而下侧呈末端扩展状地安装在所述凹部之中。

在该电力转换装置中，第二发热部件及第三发热部件在各个凹部之中由具有导热性且具有电绝缘性的构件模制而成。

在该电力转换装置中，所述升压电路所输入的直流电为太阳能电池的发电电力。

实用新型效果

根据本实用新型，其目的在于，提供一种能够确保开关元件的冷却的电力转换装置。

附图说明

图1是本实施方式的电力转换装置的主视图。

图2是本实施方式的电力转换装置的背面的立体图。

图3是本实施方式的电力转换装置的电路图。

附图标记说明

1  电力转换装置

10 箱体

11 第一凹部

12 第二凹部

13 第一壁

14 第二壁

15 配线孔

16 端子台

17 吸入口

18 开口

19  壁

A   第一风路

B   第二风路

ACL   交流电抗器（第一电抗器）

DCLa至e  直流电抗器（第二电抗器）

IPM  多个开关元件

S1～S5  开闭器

L1～L5  配线

FAN  风扇

F1    第一散热片

F2    第二散热片

F3    第三散热片

具体实施方式

如图3所示，电力转换装置具备例如采用直流电抗器DCL（第二电抗器）使太阳能电池、燃料电池等的直流输出（也可以为将基于风力发电等的可再生能量的输出转换为直流电的直流输出）升压的升压电路31、使用多个开关元件IPM将升压电路31所输出的直流电转换为交流电并输出的倒相电路32、使用交流电抗器ACL（第一电抗器）和电容器从倒相电路32所输出的交流电中除去高频成分的滤波电路33、以及对这些升压电路31、倒相电路32及滤波电路33进行收容的箱体10。

如图3所示，太阳能电池（串）34a至34e设有多个（在此最大能够与5串对应，但连接的串数能够变更），并设有分别使该5个太阳能电池34的输出升压的升压电路31a至31e。因此，直流电抗器DCL（或者升压电路）也需要为太阳能电池（串）的数量DCLa至DCLe（未图示）。关于升压电路31、倒相电路32及滤波电路33的电路结构，可以采用已有的DC/DC的开关型的升压电路、基于DC/AC的PWM的转换电路、以50Hz/60Hz作为分界的低通滤波器的结构，因此省略详细说明。如图1所示，从太阳能电池34a至34e输出的直流电分别借助配线L1～L5，经由箱体10的配线盖15的配线孔（未图示）而向内部引入，并分别与开闭器S1～S5连接。开闭器S1～S5通过手动操作，在进行维修等时由作业者打开，在将太阳能电池的输出向电力转换装置2取入时由作业者关闭。

箱体10具有在对铝合金进行压铸加工而获得的前表面部分上具有开口的大致立方体形状。在箱体10的内侧（箱体10的内表面）沿左右方向一体成形有分别配置交流电抗器ACL（第二发热部件）和直流电抗器DCLa至DCLe（第三发热部件）的第一凹部11及第二凹部12。第一凹部11和第二凹部12在电抗器的配置后流入有导热性高且具有电绝缘性的树脂，从而将这些电抗器固定在凹部11、12中。凹部11以直流电抗器DCLa为前头而从箱体10的下侧朝向上侧呈末端扩展状地依次配置有直流电抗器DCLb、直流电抗器DCLc，接着配置有直流电抗器DCLd、直流电抗器DCLe。在太阳能电池（串）的连接数量减少时，按照相反的顺序从直流电抗器DCLe向直流电抗器DCLd侧削减，最后剩余直流电抗器DCLa。

在第一凹部11与第二凹部12之间的箱体10的内表面配置有多个开关元件IPM（第一发热部件）。在第一发热部件至第三发热部件的通常动作时的发热量存在第一发热部件＞第二发热部件＞第三发热部件的关系。另外，在多个开关元件IPM、直流电抗器DCLa至DCLe及交流电抗器ACL的开口侧配置有形成升压电路31、倒相电路32及滤波电路33的电装基板17（参照图1的虚线）。另外，在交流电抗器ACL的下方设有端子台16，从端子台16延伸的配线经由配线盖15的配线孔而向外部进行配线并供给交流电。电力转换装置1通过未图示的盖来关闭前表面部分的开口，从而安装在房屋的壁面等进行利用。

如图2所示，在箱体10的外侧（箱体10的背面），在压铸加工时一体成形有与多个开关元件IPM的配置位置对应设置的多个第一散热片F1、与第一凹部11对应设置的多个第二散热片F2及与第二凹部12对应设置的多个第三散热片F3。第一～第三散热片F1～F3在上下方向上成形。另外，在箱体10的背面的两侧方设有壁19A、19B，该壁19A、19B以使使用者等不会容易触碰到第一散热片F1～第三散热片F3的方式进行限制。

在箱体10的外侧配置有向第一散热片F1输送空气的风扇FAN，且具有从第一散热片F1与第二散热片F2之间延伸至风扇FAN地设置的第一壁13。风扇FAN配置在箱体10的交流电抗器ACL侧的第一凹部11之下（配线盖15上）的位置且靠箱体10的侧方侧。因此，第一壁13向第一凹部侧弯折。壁19A设置到风扇FAN的稍微上方而在箱体10的侧方构成吸入口，风扇FAN能够从该吸入口17取入空气。从吸入口17取入并由风扇FAN送风的空气通过由第一壁构成的第一壁13的第一散热片F1侧的第一风路A而向第一散热片F1引导。另外，在第一壁13的第二散热片F2侧，由第一壁构成将因第一凹部11的热量而自然对流的空气向第二散热片引导的第二风路B。隔着风扇FAN的第一壁13而在第二风路侧构成有将从吸入口17流入的空气的一部分向第二风路B内引导的开口18。也可以在吸入口17设置避免使用者与散热片F1～F3触碰的网眼构件等。

在第一散热片F1与第三散热片F3之间，与这些散热片F1、F3平行设置的第二壁14设于箱体10，该第二壁14延伸至比风扇FAN的配置部位靠下方的位置。第一散热片F1从第一凹部11与第二凹部12之间的箱体10的背面突出，第二散热片从与第一凹部对应的箱体10的背面突出，第三散热片从与第二凹部对应的箱体10的背面突出，且构成为各个散热片的前端与实质上相同的假想平面（在将电力转换装置安装在壁面时与该壁面具有恒定的距离的平面）相接。因而，散热片距离箱体10的背面的高度因凹部的深度而不同，各散热片的高度构成为第一散热片＞第二散热片＞第三散热片。

如上所述，根据本实施方式的电力转换装置1，利用第一壁13，在第一壁13的第一散热片F1侧构成将从风扇FAN输送出的空气向第一散热片F1引导的第一风路A，以及在第一壁13的第二散热片F2侧构成有将自然对流的空气向第二散热片F2引导的第二风路B。因此，利用第一壁13对第一风路A和第二风路B进行区分，因此不会使送风与第二散热片F2、第三散热片F3发生干涉而妨碍从风扇FAN向第一散热片F1的送风，从而能够确保多个开关元件IPM的冷却。

另外，交流电抗器ACL的发热量比多个开关元件IPM少，因此，也能够借助由设于第一凹部11的第二散热片F2实现的冷却（即便没有来自风扇FAN的送风）来充分地冷却。

另外，根据本实施方式的电力转换装置1，第一壁13向第一凹部11侧弯曲，因此从开口18流入的空气能够以较短的距离到达至第一凹部11。由此，能够将更冷的空气送风至第一凹部11，因此冷却效果提高。在第二风路B中流动的空气的流速比在第一风路A中通过的空气慢，因此，与使第一壁13向第一散热片F1侧弯曲相比，使第一壁13向第一凹部11侧（第二散热片侧）弯曲更能够期待冷却效果的提高。

另外，根据本实施方式的电力转换装置1，在第一散热片F1与第三散热片F3之间设有与这些散热片F1、F3平行设置的第二壁14，且该第二壁14延伸至比风扇FAN的配置部位靠下方的位置。因此，从风扇FAN输送来的空气与第二壁14碰触而向第一散热片引导，因此冷却效果提高。

以上，对于本实用新型的一实施方式进行了说明，但以上的说明是用于使本实用新型的理解变得容易，并不对本实用新型加以限定。本实用新型能够进行不超出其主旨地变更、改良，并且本实用新型包括其等效物也是不言而喻的。

例如，使第一壁13向第一凹部13侧（第二散热片侧）弯曲，并在第一凹部13之下设置风扇FAN，但也可以使第二壁14向第二凹部12侧（第三散热片侧）弯曲并在第二凹部14之下设置风扇FAN。在这种情况下，利用第二壁14在第二壁14的第一散热片F1侧构成将从风扇FAN输送出的空气向第一散热片F1引导的第一风路A以及在第二壁14的第三散热片F3侧将对流的空气向第三散热片F3（第二凹部14）引导的第三风路。

Claims (13)

1.一种电力转换装置，具备：倒相电路，其使用开关元件将直流电转换为交流电；滤波电路，其通过第一电抗器而使所述交流电的高频成分衰减；以及单一的箱体，其对所述倒相电路及所述滤波电路进行收容，其特征在于，

在所述箱体内表面安装有所述开关元件，并且成形有对第一电抗器进行收纳的第一凹部，

该电力转换装置具有与所述开关元件的安装位置对应的所述箱体的外侧面的第一散热片、与第一凹部对应的所述箱体的外侧面的第二散热片、从第一散热片与第二散热片之间延伸设置的第一壁、以及设于该第一壁的第一散热片侧且向第一散热片输送空气的风扇，

该电力转换装置设有对从所述风扇向第一散热片的送风进行引导的第一风路以及使空气向第一壁的第二散热片侧自然对流的第二风路。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

该电力转换装置具有同第一风路与第二风路连结的开口。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，

第一壁向第一凹部侧弯曲。

4.一种电力转换装置，其特征在于，

在所述箱体内表面成形有第二凹部，该第二凹部对形成所述直流电的升压电路的第二电抗器进行收纳，并且在第一凹部与第二凹部之间的所述箱体内表面安装有所述开关元件，

该电力转换装置具有与第二凹部对应的所述箱体的外侧的第三散热片以及从第一散热片与第三散热片之间延伸设置的第二壁，

第二壁对从所述风扇输送的空气向所述第一散热片进行引导。

5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，

所述箱体通过压铸成形。

6.一种电力转换装置，其特征在于，

在压铸成形出的箱体的背面，至少使用第一壁及第二壁来设成第一风路至第三风路，该第一风路至第三风路是将空气从下朝向上地自然对流且具有散热片的风路，

第一风路从风扇输送空气，并且在与该风路对应的所述箱体的内表面安装有第一发热部件，在与第二风路对应的所述箱体的内表面安装有发热量比第一发热部件少的第二发热部件，在与第三风路对应的所述箱体的内表面安装有发热量比第二发热部件少的第三发热部件。

7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于，

至少第一发热部件或者第三发热部件中的任一方设于所述箱体的内表面的凹部中。

8.根据权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于，

第一风路的散热片距离所述箱体的外侧面的高度比第二风路的散热片距离所述箱体的外侧面的高度以及第三风路的散热片距离所述箱体的外侧面的高度高。

9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其特征在于，

第一发热部件是形成将直流电转换为交流电的倒相电路的开关元件，第二发热部件是形成使高频成分衰减的滤波电路的第一电抗器，第三发热部件是形成使直流电升压的电路的第二电抗器。

10.根据权利要求9所述的电力转换装置，其特征在于，

使所述直流电升压的电路由与多个直流电的输入对应的多个升压电路构成，各个升压电路具有第二电抗器。

11.根据权利要求10所述的电力转换装置，其特征在于，

第二电抗器具有三个以上，从所述箱体的下侧朝向上侧而下侧呈末端扩展状地安装在所述凹部之中。

12.根据权利要求11所述的电力转换装置，其特征在于，

第二发热部件及第三发热部件在各个凹部之中由具有导热性且具有电绝缘性的构件模制而成。

13.根据权利要求12所述的电力转换装置，其特征在于，

所述升压电路所输入的直流电为太阳能电池的发电电力。