JP2002075746A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油タンク内の電気機器を絶縁、冷却すること
ができるとともに、設置スペースの制限に対応でき、油
漏れ防止、低インダクタンス化、素子交換などを容易に
行うことができ、また高電圧に対しての安全確保が可能
で、コンパクトな電力変換装置を提供する。 【解決手段】 電力変換装置の主な構成要素を、電気機
器ユニット１、電源ユニット６、冷却ユニット５の各ユ
ニットに分割して構成し、電気機器ユニット１を収納し
た油タンク２をフレーム４に載置し、電源ユニット６、
及び冷却ユニット５をフレーム４の下部に収納する。こ
れにより、設置スペースの制限に対応でき、また、コン
パクトな構造とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は絶縁油を用いて電気
機器を絶縁及び冷却することが必要な電力変換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁油を用いて、電気機器（油入トラン
ス等）を絶縁、及び冷却する必要がある高周波高電圧電
力変換装置においては、油タンク内の絶縁油を熱交換器
（ラジエータ）で冷却し、自然対流で循環させる構造と
なっている。

【０００３】この高周波高電圧電力変換装置の従来例の
構成について図９にて説明する。

【０００４】図９において、２１は油タンク、２２は熱
交換器（ラジエータ）、２３は配管（入口側）、２４は
配管（出口側）、２５は絶縁油、２６は電気機器であ
る。図９を参照して、従来方式の高周波高電圧電力変換
装置の作用について説明する。

【０００５】油タンク２１内の電気機器２６の熱を奪っ
た絶縁油２５は熱交換器（ラジエータ）２２を介して、
冷却され、再び油タンク２１内に戻るように、自然対流
により循環され、電気機器２６を冷却する。また、本装
置においては、コンサベータ、ブリーザ、放圧弁等の安
全装置（図示せず）が装着される。従来例の高周波高電
圧電力変換装置は以上の様な構造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の高
周波高電圧電力変換装置では、電気機器の全損失によ
り、熱交換器（ラジエータ）の容量を決定し、損失が増
加するのに伴い、熱交換器（ラジエータ）の容量や油タ
ンクの容量を大きくしていたため、損失が大きい高周波
高電圧電力変換装置に対して、限界がある。更に、電気
機器を確実に効率的に冷却することが困難であり、ひい
ては、装置の破損等の致命的な影響を与える問題や、装
置が大型になり、設置スペース等に影響を与えコストの
増加につながるという問題があった。

【０００７】本発明は、この様な問題を解決するために
為されたもので、油タンク内の電気機器を絶縁、冷却す
ることができる電力変換装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】また、本発明は、設置スペースの制限に対
応でき、油漏れ防止、低インダクタンス化、素子交換な
どを容易に行うことができる電力変換装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】更に、本発明は、高電圧に対しての安全確
保が可能で、コンパクトな電力変換装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
請求項１に記載の本発明は、絶縁及び冷却の必要な電気
機器を有する電力変換装置において、主な構成要素を、
少なくとも、油タンクに収納される電気機器ユニット、
この電気機器ユニットに電源を供給する電源ユニット、
及び電気機器ユニットを冷却する冷却ユニットの各ユニ
ットに分割して構成したことを特徴とする。

【００１１】このような構成により、油タンク内の電気
機器ユニットを絶縁、冷却することができるとともに、
それぞれユニット毎に分割して構成したことにより、設
置スペースに応じて各ユニットを配置することができる
ので、設置スペースの制限に対応でき、また、コンパク
トな構造とすることができる。

【００１２】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の電力変換装置において、油タンクの蓋に電気機器ユ
ニットを締結し、電気機器ユニットとの電気的な接続を
油タンクの蓋で行うことを特徴とする。

【００１３】このように、油タンクの蓋に電気機器ユニ
ットを締結し、電気機器ユニットに対する電気的な接続
を、油タンクの蓋で行うことにより、油漏れを防止する
ことができる。

【００１４】請求項３に記載の本発明は、請求項１また
は請求項２に記載の電力変換装置において、電気機器ユ
ニットと電源ユニットとの間、または電気機器ユニット
と負荷との間を、同軸ケーブルで接続することを特徴と
する。

【００１５】このように、同軸ケーブルを用いて接続を
行うことにより、配線によるインダクタンスを低減させ
ることができる。

【００１６】請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、電
気機器ユニットに組み込まれる半導体スタックを着脱自
在とすることを特徴とする。

【００１７】このように、半導体スタックを着脱自在と
することにより半導体スタックの素子交換を容易に行う
ことができる。

【００１８】請求項５に記載の本発明は、請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の電力変換装置において、油
タンクの側面にコンサベータを設けることを特徴とす
る。

【００１９】このように、油タンクの側面にコンサベー
タを設けることにより油タンク２を補強することができ
る。

【００２０】請求項６に記載の本発明は、請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の電力変換装置において、少
なくとも電気機器ユニットの接地に銅平板を用いること
を特徴とする。

【００２１】このように、銅平板を用いて接地すること
によりノイズを防止することができる。

【００２２】請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の電力変換装置において、電
気機器ユニット、電源ユニット、及び冷却ユニットを、
キュービクル内に収納することを特徴とする。

【００２３】このように、各ユニットをキュービクル内
に収納することにより、高電圧に対しての安全を確保す
ることができる。

【００２４】請求項８に記載の本発明は、請求項７に記
載の電力変換装置において、キュービクルの扉及びカバ
ーを銅板製とすることを特徴とする。

【００２５】このように、キュービクルの扉及びカバー
を銅板製としたことにより、ノイズの影響を受けにくい
ものとすることができる。

【００２６】請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請
求項８のいずれかに記載の電力変換装置において、電気
機器ユニット、電源ユニット、及び冷却ユニットを、設
置条件に応じて、別々に配置することを特徴とする。

【００２７】このように、各ユニットを設置条件に応じ
て別々の位置に配置することにより、設置条件に応じた
配置が可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。なお、以下の図におい
て、同符号は同一部分または対応部分を示す。

【００２９】（第１の実施形態）図１を用いて、本発明
の第１の実施形態としての高周波高電圧電力変換装置に
ついて説明する。

【００３０】この実施形態においては、高周波高電圧電
力変換装置の主な構成要素を、電気機器ユニット、冷却
装置ユニット、及び電源ユニットの各ユニットに分割し
て構成し、絶縁及び冷却を必要とする電気機器ユニット
を油タンク内に収納している。

【００３１】すなわち、図１に示すように、絶縁及び冷
却を必要とする電気機器ユニット１は、油タンク２内に
収納し、油タンクフタ３で密閉し、冷却ユニット５にて
油タンク２内に油を循環させて冷却を行うように構成
し、電気機器ユニット１を収納した油タンク２をフレー
ム４に載置するとともに、電気機器ユニット１を駆動す
るための電源ユニット６、及び冷却ユニット５は、フレ
ーム４の下部に収納する構造としている。

【００３２】このような構成により、油タンク２内の電
気機器ユニット１を絶縁、冷却することができる。ま
た、それぞれユニット毎に分割して構成したことによ
り、設置スペースに応じて各ユニットを配置することが
でき、例えば、電気機器ユニット１を収納した油タンク
２をフレーム４に載置し、電源ユニット６、及び冷却ユ
ニット５をフレーム４の下部に収納することにより、設
置スペースの制限に対応でき、また、コンパクトな構造
とすることができる。

【００３３】（第２の実施形態）次に、図２を用いて、
本発明の第２の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００３４】この実施形態においては、油タンク２内に
収納する電気機器ユニット１を油タンクフタ３に締結
し、電気機器ユニット１に対する電気的な接続を油タン
クフタ３で行う構造としている。

【００３５】このような構成により、第１の実施形態の
場合と同様に、油タンク２内の電気機器ユニット１を絶
縁、冷却することができるとともに、設置スペースの制
限に対応できる。更に、電気機器ユニット１を油タンク
フタ３に締結し、電気機器ユニット１に対する電気的な
接続を、油タンクフタ３で行うことにより、油タンク２
の側面からブッシングを用いて電気的な接続を行う必要
がないので、ブッシング部分からの油漏れを生じること
がない。また、コンパクトな構造とすることができる。

【００３６】（第３の実施形態）次に、図３を用いて、
本発明の第３の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００３７】この実施形態においては、電気機器ユニッ
ト１を油タンクフタ３に締結し、電気的な接続を油タン
クフタ３で行うとともに、同軸ケーブル７にて、油タン
クフタ３と電源ユニット６との間、及び油タンクフタ３
と負荷８との間を接続する構造としている。

【００３８】このような構成により、第２の実施形態の
場合と同様に、油タンク２内の電気機器ユニット１を絶
縁、冷却することができるとともに、設置スペースの制
限に対応でき、油漏れを防止することができる。更に、
同軸ケーブル７を用いて接続を行うことにより、配線に
よるインダクタンスを低減させることができる。また、
コンパクトな構造とすることができる。

【００３９】（第４の実施形態）次に、図４を用いて、
本発明の第４の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００４０】この実施形態においては、第３の実施形態
と同様に、電気機器ユニット１を油タンクフタ３に締結
し、電気的な接続を油タンクフタ３で行うとともに、同
軸ケーブル７にて、油タンクフタ３と電源ユニット６と
の間を接続する構造としているが、更に、電気機器ユニ
ット１に組み込まれる半導体スタックユニット９とスタ
ックユニットフタ１０とを締結し、これを油タンクフタ
３と着脱自在に締結する構造としている。

【００４１】このような構成により、第３の実施形態の
場合と同様に、油タンク２内の電気機器ユニット１を絶
縁、冷却することができる。また、設置スペースの制限
に対応でき、油漏れを防止し、低インダクタンスとする
ことができる。更に、半導体スタックユニット９とスタ
ックユニットフタ１０とを締結し、これを油タンクフタ
３と着脱自在に締結する構造としたことにより、半導体
スタックユニット９の素子交換を容易に行うことができ
る。また、コンパクトな構造とすることができる。

【００４２】（第５の実施形態）次に、図５を用いて、
本発明の第５の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００４３】この実施形態においては、第４の実施形態
と同様に、電気機器ユニット１を油タンクフタ３に締結
し、電気的な接続を油タンクフタ３で行い、同軸ケーブ
ル７にて、油タンクフタ３と電源ユニット６を接続し、
半導体スタックユニット９とスタックユニットフタ１０
とを締結し、これを油タンクフタ３と締結する構造とし
ているが、更に、油タンク２の側面の周囲に、補強を兼
ねたコンサベータ１１を取付けた構造としている。

【００４４】このような構成により、第４の実施形態の
場合と同様に、油タンク２内の電気機器１を絶縁、冷却
することができる。また、設置スペースの制限に対応で
き、油漏れを防止し、低インダクタンスで、素子交換を
容易に行うことができる。更に、油タンク２の側面にコ
ンサベータ１１を取付けることにより油タンク２を補強
することができる。また、コンパクトな構造とすること
ができる。

【００４５】（第６の実施形態）次に、図６を用いて、
本発明の第６の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００４６】この実施形態においては、第５の実施形態
と同様に、電気機器ユニット１を油タンクフタ３に締結
し、電気的な接続を油タンクフタ３で行い、同軸ケーブ
ル７にて、油タンクフタ３と電源ユニット６を接続し、
半導体スタックユニット９とスタックユニットフタ１０
を締結し、油タンクフタ３と締結する構造としている
が、更に、接地端子１２を設け、銅平板１３により接地
する構造としている。

【００４７】このような構成により、第５の実施形態の
場合と同様に、油タンク内の電気機器を絶縁、冷却する
ことができる。また、設置スペースの制限に対応でき、
油漏れを防止し、低インダクタンスで、素子交換を容易
に容易に行うことができる。更に、接地端子１２を設
け、銅平板１３により接地することによりノイズを防止
することができる。また、コンパクトな構造とすること
ができる。

【００４８】（第７の実施形態）次に、図７を用いて、
本発明の第７の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００４９】この実施形態においては、第４の実施形態
と同様に、電気機器ユニット１を油タンクフタ３に締結
し、電気的な接続を油タンクフタ３で行い、同軸ケーブ
ル７にて、油タンクフタ３と電源ユニット６を接続し、
半導体スタックユニット９とスタックユニットフタ１０
を締結し、油タンクフタ３と締結する構造としている
が、更に、扉１４及びカバー１５を有するキュービクル
１６で、装置自身を覆う構造としている。

【００５０】このような構成により、第４の実施形態の
場合と同様に、油タンク内の電気機器を絶縁、冷却する
ことができる。また、設置スペースの制限に対応でき、
油漏れを防止し、低インダクタンスで、素子交換を容易
に行うことができる。更に、キュービクル１６により装
置自身を覆うことにより高電圧に対しての安全確保が可
能である。また、コンパクトな構造とすることができ
る。

【００５１】（第８の実施形態）次に、本発明の第８の
実施形態について説明する。

【００５２】この第８の実施形態は、図７に示すように
キュービクル１６で装置自身を覆う構造とした第７の実
施形態において、キュービクル１６の扉１４を銅板扉と
し、カバー１５を銅板カバーとした構造のものである。

【００５３】このような構成により、第７の実施形態の
場合と同様に、油タンク内の電気機器を絶縁、冷却する
ことができる。また、設置スペースの制限に対応でき、
油漏れを防止し、低インダクタンスで、素子交換を容易
に行うことができる。更に、キュービクル１６により装
置自身を覆うことにより高電圧に対しての安全確保が可
能である。更に、キュービクル１６の扉１４、カバー１
５を銅板製としたことによりノイズの影響を受けにく
い。また、コンパクトな構造とすることができる。

【００５４】（第９の実施形態）次に、図８を用いて、
本発明の第９の実施形態としての高周波高電圧電力変換
装置について説明する。

【００５５】この実施形態においては、電気機器ユニッ
ト１を油タンクフタ３に締結し、電気的な接続を油タン
クフタ３で行うとともに、同軸ケーブル７にて、油タン
クフタ３と電源ユニット６を接続する構造としている
が、電気機器ユニット１、電源ユニット６、及び冷却ユ
ニット５は、各ユニットを、例えば横に並べて、別々の
位置に配置する構造としている。

【００５６】このような構成により、油タンク内の電気
機器を絶縁、冷却することができる。また、各ユニット
を、別々の位置に配置することにより設置スペースの制
限に対応でき、特に横に並べて配置することにより、高
さ方向の制限に対応することができる。また、各ユニッ
トを別々の位置に配置する構造とすることにより、設置
条件に応じて、例えば、スペースの関係上、あるいは冷
却水の供給の関係上、冷却ユニットのみを建家の外に置
くこともできる。更に、油漏れを防止し、低インダクタ
ンスで、素子交換を容易に行うことができる。また、コ
ンパクトな構造とすることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、油タンク内の電気機器
を絶縁、冷却することができる。また、設置スペースの
制限に対応でき、油漏れ防止、低インダクタンス化、素
子交換などを容易に行うことができる。更に、高電圧に
対しての安全確保が可能で、コンパクトな電力変換装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図２】 本発明の第２の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図３】 本発明の第３の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図４】 本発明の第４の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図５】 本発明の第５の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図６】 本発明の第６の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図７】 本発明の第７の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図８】 本発明の第９の実施形態の主要部の構成を示
す図。

【図９】 従来例の構成を示す図。

【符号の説明】

１…電気機器ユニット ２…油タンク ３…油タンクフタ ４…フレーム ５…冷却ユニット ６…電源ユニット ７…同軸ケーブル ８…負荷 ９…半導体スタックユニット １０…スタックユニットフタ １１…コンサベータ １２…接地端子 １３…銅平板 １４…扉 １５…カバー １６…キュービクル ２１…油タンク ２２…熱交換器（ラジエータ） ２３…配管（入口側） ２４…配管（出口側） ２５…絶縁油 ２６…電気機器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁及び冷却の必要な電気機器を有する電
   力変換装置において、主な構成要素を、少なくとも、油
   タンクに収納される電気機器ユニット、この電気機器ユ
   ニットに電源を供給する電源ユニット、及び前記電気機
   器ユニットを冷却する冷却ユニットの各ユニットに分割
   して構成したことを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】前記油タンクの蓋に前記電気機器ユニット
   を締結し、前記電気機器ユニットとの電気的な接続を前
   記油タンクの蓋で行うことを特徴とする請求項１に記載
   の電力変換装置。
3. 【請求項３】前記電気機器ユニットと前記電源ユニット
   との間、または前記電気機器ユニットと負荷との間を、
   同軸ケーブルで接続することを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の電力変換装置。
4. 【請求項４】前記電気機器ユニットに組み込まれる半導
   体スタックを着脱自在とすることを特徴とする請求項１
   乃至請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 【請求項５】前記油タンクの側面にコンサベータを設け
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
   記載の電力変換装置。
6. 【請求項６】少なくとも前記電気機器ユニットの接地に
   銅平板を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４
   のいずれかに記載の電力変換装置。
7. 【請求項７】前記電気機器ユニット、前記電源ユニッ
   ト、及び前記冷却ユニットを、キュービクル内に収納す
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
   記載の電力変換装置。
8. 【請求項８】前記キュービクルの扉及びカバーを銅板製
   とすることを特徴とする請求項７に記載の電力変換装
   置。
9. 【請求項９】前記電気機器ユニット、前記電源ユニッ
   ト、及び前記冷却ユニットを、設置条件に応じて、別々
   に配置することを特徴とする請求項１乃至請求項８のい
   ずれかに記載の電力変換装置。