JP2002186265A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2002186265A
JP2002186265A JP2000383190A JP2000383190A JP2002186265A JP 2002186265 A JP2002186265 A JP 2002186265A JP 2000383190 A JP2000383190 A JP 2000383190A JP 2000383190 A JP2000383190 A JP 2000383190A JP 2002186265 A JP2002186265 A JP 2002186265A
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JP
Japan
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semiconductor
power
power conversion
cooling
conversion unit
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Application number
JP2000383190A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiitsu Kin
世逸 金
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter suitable for supplying a power converter at a low manufacturing cost within a short time limit of delivery over a wide range of demanded capacity. SOLUTION: The power converter comprises two basic capacity semiconductor stack vs unit (semiconductor unit) 6, a rectangular prism frame 5 having two sets of supports 53 and partitioners 55 for mounting the semiconductor unit 6, a wind tunnel 82, and one or a plurality of power conversion units 3 provided with two fan units 8 each comprising three fans 81. The semiconductor unit 6 comprises a plurality of IGBTs, a pair of rectangular prism air cooled cooling bodies, and a current balancer 61. The partitioner 55 introduces high temperature cooling gas 89 discharged from a lower semiconductor unit 6 to an exhaust passage 31 and introduces low temperature cooling gas 89 to an upper semiconductor unit 6 from the side fixed with the current balancer 61.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の半導体素
子を用いた電力変換装置に係わり、幅広い容量範囲の電
力変換装置を低製造原価・短納期で供給するのに好適な
構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter using a plurality of semiconductor elements, and more particularly to a structure suitable for supplying a power converter having a wide capacity range with a low manufacturing cost and a short delivery time.

【0002】[0002]

【従来の技術】IGBTなどの複数の主極端子を持つ制
御極付きの電力用半導体素子の複数個が用いられた装置
として、電力変換装置が知られている。この電力変換装
置では、基本の回路装置として交流を直流に変換する整
流器および直流を交流に変換するインバータとがあり、
両回路装置が単独または組み合わせられて用いられてい
る。例えばUPSは、整流器とインバータとを組み合わ
せ、商用交流電力を入力して安定な交流電力を出力する
ようにした装置である。このような電力変換装置の主回
路部の一般例の概要を図9を用いて説明する。
2. Description of the Related Art A power conversion device is known as a device using a plurality of power semiconductor elements with a control pole having a plurality of main pole terminals such as IGBTs. In this power conversion device, there are a rectifier for converting AC to DC and an inverter for converting DC to AC as basic circuit devices.
Both circuit devices are used alone or in combination. For example, a UPS is a device that combines a rectifier and an inverter to input commercial AC power and output stable AC power. An outline of a general example of the main circuit unit of such a power converter will be described with reference to FIG.

【0003】図9において、9は、単相の交流電源を入
力し,交流電力を整流することで直流電力を得る整流器
部92と、整流器部92で得られた直流電力を平滑化す
るフィルタ(図9ではコンデンサとして表示)94と、
フィルタ94で整流された直流電力を入力して所要の周
波数や波形を持つ単相の交流電力に変換して出力するイ
ンバータ部93とを備えた電力変換装置である。電力変
換装置9では、整流器部92およびインバータ部93は
共に、電力用半導体素子を単相のフルブリッジ接続にし
て構成されている。整流器部92は、単相交流を入力す
る交流端子U1,V1 と、直流電力を出力する直流端子
1 ,N1 とを持ち、インバータ部93は、直流電力を
入力する直流端子P2 ,N2 と、単相交流を出力する交
流端子U 2 ,V2 とを持っている。
In FIG. 9, reference numeral 9 denotes a single-phase AC power supply.
Rectifier that obtains DC power by rectifying AC power
Unit 92 and smoothes the DC power obtained by the rectifier unit 92.
Filter 94 (shown as a capacitor in FIG. 9);
The DC power rectified by the filter 94 is input and the
Output by converting to single-phase AC power with wave number and waveform
This is a power conversion device including an inverter unit 93. Power transformation
In the conversion device 9, the rectifier unit 92 and the inverter unit 93
In both cases, the power semiconductor elements are connected in a single-phase full-bridge connection.
It is configured. The rectifier unit 92 inputs a single-phase alternating current.
AC terminal U1, V1And a DC terminal that outputs DC power
P1, N1And the inverter unit 93 supplies DC power
DC terminal P for inputTwo, NTwoAnd a single-phase AC output
Flow terminal U Two, VTwoAnd have

【0004】そうして比較的に大きな容量の電力変換装
置9の場合には、電力用半導体素子にはモジュール形の
IGBT91が用いられている。また、異なる一般例の
電力変換装置としては、前記一般例の電力変換装置9に
対して、整流器部92とフィルタ94とを備え,商用電
源を入力して直流電力を得る整流器や、インバータ部9
3と,必要に応じてフィルタ94を備え,直流電力を入
力して交流電力を得るインバータなど、各種の変形例も
知られている。なお、整流器部92やインバータ部93
の主回路構成を多相(例えば、3相)のフルブリッジ接
続とした電力変換装置も広く知られている。
In the case of the power conversion device 9 having a relatively large capacity, a modular IGBT 91 is used as a power semiconductor element. Further, as a different general-purpose power converter, a rectifier that includes a rectifier unit 92 and a filter 94 and obtains DC power by inputting a commercial power supply, or an inverter unit 9 is different from the power converter 9 of the above-described general example.
Various types of modified examples are known, such as an inverter that includes a DC power supply 3 and a filter 94 as necessary, and receives DC power to obtain AC power. The rectifier unit 92 and the inverter unit 93
Power converters in which the main circuit configuration of the above is a multi-phase (for example, three-phase) full-bridge connection are widely known.

【0005】また、この種の電力変換装置用のIGBT
を用いた半導体スタックとして、同じ出願人より出願さ
れた電力変換装置の半導体スタックが、特開平10−3
27573号公報により公知となっている。この特開平
10−327573号公報に基づく半導体スタックが採
用された従来例の電力変換装置では、IGBT91を用
いた半導体スタックは、複数のIGBT91と、これ等
IGBT91から空気により除熱を行う図示しない冷却
体と、それぞれのIGBT91が持つ複数の主極端子
(コレクタおよびエミッタ)の間を接続する図示しない
配線体とを有している。整流器部92,インバータ部9
3に用いられている冷却体は、金属などの熱良導体を用
いて作製されて直方体状の外形を持ち、その一つの外側
面を前記IGBT91を装着するための素子装着面とし
ている。
An IGBT for this type of power converter
A semiconductor stack of a power conversion device filed by the same applicant as a semiconductor stack using
It is publicly known from Japanese Patent No. 27573. In a conventional power converter employing a semiconductor stack based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-327573, a semiconductor stack using an IGBT 91 includes a plurality of IGBTs 91 and a cooling device (not shown) for removing heat from the IGBTs 91 by air. And a wiring body (not shown) for connecting between a plurality of main pole terminals (collector and emitter) of each IGBT 91. Rectifier section 92, inverter section 9
The cooling body used in 3 has a rectangular parallelepiped outer shape made of a good conductor such as a metal, and has one outer surface serving as an element mounting surface on which the IGBT 91 is mounted.

【0006】したがって素子装着面はほぼ矩形状をな
し、この素子装着面部分には必要に応じてヒートパイプ
が装填されて素子装着面の温度の均一化が図られてい
る。整流器部92およびインバータ部93に用いられて
いる複数のIGBT91は、正極(P1 またはP2 )側
直流端子と負極(N1 またはN2 )側直流端子とを挟ん
で互いに直列に接続されており、この直列接続点から交
流端子(U1 ,V1 またはU2 ,V2 )が引き出されて
いる。正極側直流端子と負極側直流端子とを挟んで接続
されるIGBT91の直列接続体99につき、整流器部
92の交流(U1 )端子が引き出されているIGBT9
1の直列接続体99を代表に採り、さらに説明を加え
る。IGBT91の直列接続体99では、フルブリッジ
接続回路の上アームまたは下アームに属するそれぞれの
IGBT91は、実際には互いに電気的に並列接続され
た同数のIGBT91で構成されている。
Accordingly, the element mounting surface has a substantially rectangular shape, and a heat pipe is mounted on the element mounting surface as necessary to make the temperature of the element mounting surface uniform. The plurality of IGBTs 91 used in the rectifier unit 92 and the inverter unit 93 are connected in series with each other with a positive (P 1 or P 2 ) side DC terminal and a negative (N 1 or N 2 ) side DC terminal interposed therebetween. An AC terminal (U 1 , V 1 or U 2 , V 2 ) is drawn from this series connection point. The IGBT 9 from which the AC (U 1 ) terminal of the rectifier unit 92 is drawn out is connected to the series connection body 99 of the IGBT 91 connected with the positive DC terminal and the negative DC terminal interposed therebetween.
One series-connected body 99 is taken as a representative, and further description will be given. In the series connection body 99 of the IGBTs 91, each of the IGBTs 91 belonging to the upper arm or the lower arm of the full bridge connection circuit is actually composed of the same number of the IGBTs 91 electrically connected in parallel to each other.

【0007】そうして、同一のアームに属すると共に互
いに並列接続されるIGBT91は、素子装着面の一方
の辺に沿わせてそれぞれ配列されて冷却体に装着され、
また、上アーム用のIGBT91群および下アーム用の
IGBT91群は、素子装着面の他方の辺(前記一方の
辺にほぼ直交する辺)に沿う方向に配列されている。そ
れぞれの直列接続体99用の配線体は、正極側直流端子
に接続される配線体,負極側直流端子に接続される配線
体,およびいずれかの交流端子に接続される配線体によ
り構成され、これ等の配線体は薄板状の導電材で製作さ
れると共に、狭い間隔によって互いにほぼ平行に配設さ
れている。そうして、半導体スタック,冷却体に冷却空
気を供給する送風装置は図示しない筐体に一体に収納さ
れている。
The IGBTs 91 belonging to the same arm and connected in parallel to each other are arranged along one side of the element mounting surface and mounted on the cooling body.
The upper arm IGBTs 91 and the lower arm IGBTs 91 are arranged in a direction along the other side of the element mounting surface (a side substantially orthogonal to the one side). The wiring body for each series connection body 99 is configured by a wiring body connected to the positive DC terminal, a wiring body connected to the negative DC terminal, and a wiring body connected to any of the AC terminals. These wiring bodies are made of a thin plate-shaped conductive material, and are arranged substantially parallel to each other with a narrow space therebetween. The blower for supplying cooling air to the semiconductor stack and the cooling body is housed integrally in a casing (not shown).

【0008】従来例の電力変換装置は前記のように構成
されているので、配線体のインダクタンス分の低減およ
び均等化が図れ、また、ヒートパイプが装填された冷却
体を用いる場合にはIGBT91の温度の均等化を図る
ことができる。これ等により、同一のアームに属して互
いに並列接続されるIGBT91に通流される電流値の
アンバランス量(電流アンバランス量)の抑制が可能に
なる。この結果、電流アンバランス量を許容量内に抑え
ながら、同一のアームに属して互いに並列接続されるI
GBT91の個数の増大が可能になり、半導体スタック
の大容量化を図ることができている。
[0008] Since the conventional power converter is configured as described above, it is possible to reduce and equalize the inductance of the wiring body, and to use the IGBT 91 when using a cooling body loaded with a heat pipe. The temperature can be equalized. Thus, it is possible to suppress the unbalance amount (current unbalance amount) of the current flowing through the IGBTs 91 belonging to the same arm and connected in parallel with each other. As a result, while the amount of current imbalance is kept within the allowable amount, I
The number of GBTs 91 can be increased, and the capacity of the semiconductor stack can be increased.

【0009】なお、同一のアームに属して互いに並列接
続されるIGBT91に通流される電流値のアンバラン
ス量は、よく知られているようにIGBT91の並列個
数の増加に伴って増大する。したがって、IGBT91
の並列接続数を許容電流アンバランス量による限界数ま
で増大しても電力変換装置の容量が必要値に達しないこ
とがあり得る。このような場合には、限界数以内の並列
接続個数のIGBT91を持つ半導体スタックを基本容
量半導体スタックとして用い、上下一対のアーム対のそ
れぞれに対してこの基本容量半導体スタックを複数台ず
つ配設している。そうして、この複数台の基本容量半導
体スタックは、その交流端子において図示しない電流バ
ランサを介して一対毎に互いに並列接続するようにして
いる。これに用いられる電流バランサとしては、特開平
10−327573号公報に開示されているコア結合方
式のものや、3巻線(2個の入力巻線と1個の出力巻
線)変圧器方式のものが知られている。
[0009] The amount of imbalance of the current flowing through the IGBTs 91 belonging to the same arm and connected in parallel to each other increases as the number of parallel IGBTs 91 increases, as is well known. Therefore, IGBT91
Even if the number of parallel connections is increased to the limit due to the allowable current imbalance amount, the capacity of the power converter may not reach the required value. In such a case, a semiconductor stack having the number of IGBTs 91 connected in parallel within the limit number is used as a basic capacitance semiconductor stack, and a plurality of the basic capacitance semiconductor stacks are arranged for each of a pair of upper and lower arms. ing. Then, the plurality of basic capacitance semiconductor stacks are connected in parallel to each other via a current balancer (not shown) at their AC terminals. As a current balancer used for this, a core-coupling type disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-327573 or a three-winding (two input windings and one output winding) transformer type is used. Things are known.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る電力変換装置では、整流器部92やインバータ部93
の上下一対のアーム対のそれぞれに、1台または複数台
の前記基本容量半導体スタックを用いることで、幅広い
容量範囲の電力変換装置の製造を可能にしているが、近
年になり次記することが問題となり、その解決が望まれ
るようになってきている。すなわち、 前記基本容量半導体スタックを上下一対のアーム対の
それぞれに1台または複数台を用いる方法では、電力変
換装置の容量は1倍,2倍,3倍・・・とステップ的な
容量値のものしか製造することができないので、中間
(例えば、1.5倍や2.5倍など)の容量値のものが
要求された場合にはオーバースペックになる。最近の電
力変換装置ではその負荷に見合った最適な容量値のもの
が要求されるようになってきており、要求される容量値
が細分化されると共に、装置価格も容量当たりで換算さ
れる傾向が強くなってきている。このために中間の容量
値の電力変換装置が要求される頻度が増大しており、し
かも、中間の容量値の電力変換装置が要求された場合に
は、コスト的に見合わなくなることが大きな問題点にな
ってきている。また、 前記項の問題点に対処するためには容量(すなわ
ち、IGBTの並列接続数)の異なる多種類の基本容量
半導体スタックまたは半導体スタックを用意する必要が
あるが、このことは基本容量半導体スタックを含む半導
体スタックが多種類になることだけでは無く、例えば、
半導体スタックなどを収容する筐体なども多種類のもの
が必要になることを意味する。この結果、全体装置レベ
ルとして、個別的,専用的,非共通的な部分を持つ構造
となり、電力変換装置の製造原価の増大や、製造期間の
長期間化を招くと言う新たな問題が生じている。さらに
また、 電力変換装置は万が一の故障時には早急な回復が必要
になる(UPSの場合には、特に短時間の回復が強く要
求される)ので、これ等の装置を製造する事業所などに
は交換用の基本容量半導体スタックを含む半導体スタッ
クなどを常に準備しておく必要がある。しかしながら、
前記項で述べた多種類の半導体スタックが必要になる
と言うことは、交換用に準備しておく半導体スタックな
どが多種類になることを意味するので、このことも、電
力変換装置の製造原価を増大させる大きな要因の一つに
なっている。
In the power converter according to the prior art described above, the rectifier 92 and the inverter 93
The use of one or a plurality of the basic capacitance semiconductor stacks in each of the upper and lower pair of arms makes it possible to manufacture power converters in a wide capacity range. It has become a problem and a solution to it has been desired. That is, in the method of using one or more basic capacitance semiconductor stacks for each of a pair of upper and lower arms, the capacity of the power converter is 1, 2, 3,... Since only a product having a capacitance value of an intermediate value (for example, 1.5 times or 2.5 times) is required, the product is over-specified. In recent power converters, it is required to have an optimum capacity value corresponding to the load, and the required capacity value is subdivided, and the device price tends to be converted per capacity. Is getting stronger. For this reason, the frequency of requesting a power converter having an intermediate capacity value is increasing, and when a power converter having an intermediate capacity value is requested, it is a great problem that the cost cannot be justified. Has become a point. In order to deal with the above-mentioned problem, it is necessary to prepare various types of basic capacitance semiconductor stacks or semiconductor stacks having different capacities (that is, the number of IGBTs connected in parallel). Not only that there are many types of semiconductor stacks including
This means that various kinds of housings and the like for accommodating the semiconductor stack and the like are required. As a result, a structure having individual, dedicated, and non-common parts as a whole device level arises, and a new problem arises in that the manufacturing cost of the power conversion device increases and the manufacturing period becomes longer. I have. Furthermore, power converters require immediate recovery in the unlikely event of a failure (in the case of UPS, a particularly short-term recovery is strongly required). It is necessary to always prepare a semiconductor stack including a replacement basic capacitance semiconductor stack. However,
The fact that various types of semiconductor stacks are required as described in the above section means that there are many types of semiconductor stacks etc. prepared for replacement, which also reduces the manufacturing cost of the power converter. It is one of the big factors that increase.

【0011】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされ、その目的は、幅広い範囲の要求容量の装置を
低製造原価・短納期で供給するのに好適な電力変換装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a power converter suitable for supplying a device having a wide range of required capacity at a low production cost and a short delivery time. It is in.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 1)複数の主極端子を持つ制御極付きの電力用半導体素
子の複数と、これ等の電力用半導体素子をブリッジ接続
回路として相互接続するために前記主極端子の間の電気
接続を行う配線体と、前記電力用半導体素子を冷却する
冷却体と、前記の電力用半導体素子,配線体,冷却体を
収容する筐体とを備えた電力変換装置において、前記複
数の電力用半導体素子の全部または一部と、これ等の電
力用半導体素子の相互接続を行うための前記配線体およ
びこれ等の電力用半導体素子の冷却を行うための前記冷
却体と、直方体状の外形を持つユニット用フレーム体と
を有する電力変換ユニット装置を1台以上備え、ユニッ
ト用フレーム体は前記の全部または一部の電力用半導体
素子および配線体・冷却体を収容するものであり、この
ユニット用フレーム体に収容されて前記ブリッジ接続回
路の同一のア−ムに属する前記電力用半導体素子の個数
は,それぞれに通流される電流値のアンバランス量を許
容量内に納め得る最大並列素子数を限度とする個数であ
り、複数台の前記電力変換ユニット装置を備える場合に
はこれ等の電力変換ユニット装置を互いに隣接させて配
設するようにしたこと、または、 2)前記1項に記載の手段において、前記電力変換ユニ
ット装置が持つ複数の電力用半導体素子はブリッジ接続
されてなり、電力変換ユニット装置が持つそれぞれの前
記冷却体は直方体状の外形を持つと共にその一つの外側
面が電力用半導体素子を装着するためのほぼ矩形状の半
導体素子装着面であり、この冷却体の1個が冷却する前
記電力用半導体素子の個数は前記最大並列素子数を限度
とする個数の2群であり、前記2群のそれぞれの電力用
半導体素子はブリッジ接続回路の互いに直列接続される
上アームと下アームとに属し、これ等の電力用半導体素
子のそれぞれの群に属する電力用半導体素子は半導体素
子装着面の一方の辺に沿わせ,上アーム用の群と下アー
ム用の群とは半導体素子装着面の他方の辺に沿わせて冷
却体に装着されると共に主極端子の間を前記配線体によ
り接続されて半導体スタックとなし、この半導体スタッ
クの1対が冷却体の電力用半導体素子が装着されていな
い外側面を向かい合わせて組み合わされて半導体スタッ
ク対をなし、この半導体スタック対がその冷却体のそれ
ぞれの外側面を前記ユニット用フレーム体のそれぞれの
外面とほぼ平行させるようにしてユニット用フレーム体
内に収容されること、または、 3)前記2項に記載の手段において、前記半導体スタッ
クに配設される電力用半導体素子の個数が前記最大並列
素子数よりも少ない場合には、半導体素子装着面の前記
一方の辺に対応する冷却体の奥行き方向寸法が電力用半
導体素子の前記個数に応じて設定され、配線体の前記一
方の辺に対応する寸法が冷却体の前記奥行き方向寸法に
対応して設定されること、または、 4)前記2項または3項に記載の手段において、複数の
前記半導体スタック対を備える前記電力変換ユニット装
置は、それぞれの半導体スタック対を上下方向に配設し
て前記ユニット用フレーム体内に収納すること、また
は、 5)前記1項から4項までのいずれかに記載の手段にお
いて、前記冷却体は空気冷却式であり、前記半導体素子
装着面にほぼ平行させると共に,半導体素子装着面の前
記他方の辺にほぼ平行させて冷却用空気の通流路が貫通
して形成されること、または、 6)前記5項に記載の手段において、前記ユニット用フ
レーム体に収容される複数の半導体スタック対は、下側
の半導体スタック対の前記冷却体から排出される冷却用
空気と上側の半導体スタック対の前記冷却体に供給する
冷却用空気との混合を防止する仕切体をそれぞれの半導
体スタック対の下側に備えて、上下方向に配設されるこ
と、または、 7)前記2項から6項までのいずれかに記載の手段にお
いて、前記上アームと下アームのそれぞれに対して2台
以上の前記半導体スタックが必要になる場合には前記半
導体スタック対の1台以上が用いられ、それぞれの半導
体スタック対にはこの半導体スタック対をなす2台の半
導体スタックのそれぞれに通流する電流値を均等化させ
る電流バランサが備えられ、この電流バランサは、その
横方向の外形の最大位置が半導体スタック対の2台の半
導体スタックがそれぞれに持つ半導体素子の主極端子に
接続される前記配線体の配設位置の間隔をほぼ限度と
し、その高さ方向の外形の最大位置が半導体スタック対
の上下方向の相互間隔を限度とし、半導体スタック対の
配線体が配設されていない横側の外側面の内の一方の外
側面またはこの外側面に対向する部位の前記ユニット用
フレーム体内に配設されること、または、 8)前記5項から7項までのいずれかに記載の手段にお
いて、前記電力変換ユニット装置は前記冷却体の電流バ
ランサが装着される側とは反対側の外側面の外側に冷却
体から排出された冷却用空気を通流させる排気路を有
し、前記仕切体は下側の半導体スタック対の冷却体から
排出された冷却用空気を前記排気路に排出すると共に、
上側の半導体スタック対の冷却体に供給する冷却用空気
を電流バランサの装着側から流入させるように形成され
ること、または、 9)前記8項に記載の手段において、互いに前後方向に
配設される前記電力変換ユニット装置は、前記排気路側
を互いに隣接するようにして配設されること、さらにま
たは、 10)前記2項から9項までのいずれかに記載の手段に
おいて、前記電力変換ユニット装置の半導体スタック対
の冷却体は一体の直方体状に形成され、互いに相対する
2つ外側面を電力用半導体素子を装着するためのほぼ矩
形状の半導体素子装着面とすることにより達成される。
According to the present invention, there are provided the following objects: 1) a plurality of power semiconductor elements with control poles having a plurality of main pole terminals, and these power semiconductor elements as a bridge connection circuit; A wiring body for making electrical connection between the main pole terminals for interconnection, a cooling body for cooling the power semiconductor element, and a housing for accommodating the power semiconductor element, the wiring body, and the cooling body. In the power converter provided with the above, all or a part of the plurality of power semiconductor elements, the wiring body for interconnecting these power semiconductor elements, and cooling of these power semiconductor elements. And a power conversion unit device having at least one cooling unit for performing the cooling operation and a unit frame body having a rectangular parallelepiped outer shape. The unit frame body includes all or a part of the power semiconductor elements and wirings. And the number of the power semiconductor elements housed in the unit frame body and belonging to the same arm of the bridge connection circuit is determined by the value of the current flowing through each of the power semiconductor elements. The number is limited to the maximum number of parallel elements that can accommodate the unbalance amount within the allowable amount. When a plurality of the power conversion unit devices are provided, these power conversion unit devices are arranged adjacent to each other. Or 2) In the means described in the above item 1, the plurality of power semiconductor elements of the power conversion unit device are bridge-connected, and each of the cooling bodies of the power conversion unit device is It has a rectangular parallelepiped outer shape, and one outer surface thereof is a substantially rectangular semiconductor element mounting surface for mounting a power semiconductor element, and one of the cooling bodies cools down. The number of the power semiconductor elements is two groups of which the maximum number of parallel elements is limited.Each of the two power semiconductor elements has an upper arm and a lower arm connected in series with each other in a bridge connection circuit. And the power semiconductor elements belonging to the respective groups of the power semiconductor elements are arranged along one side of the semiconductor element mounting surface, and the upper arm group and the lower arm group are defined as the semiconductor element mounting surface. Is mounted on the cooling body along the other side of the semiconductor chip, and the main pole terminals are connected by the wiring body to form a semiconductor stack. One pair of the semiconductor stacks is mounted with the power semiconductor element of the cooling body. The pair of semiconductor stacks are combined with the outer surfaces not facing each other to form a pair of semiconductor stacks, and the pair of semiconductor stacks has the respective outer surfaces of the cooling body substantially parallel to the respective outer surfaces of the unit frame body. Or 3) in the means described in the above item 2, wherein the number of power semiconductor elements provided in the semiconductor stack is smaller than the maximum number of parallel elements. In this case, the dimension in the depth direction of the cooling body corresponding to the one side of the semiconductor element mounting surface is set according to the number of the power semiconductor elements, and the dimension corresponding to the one side of the wiring body is the cooling body. 4) In the means according to the above item 2 or 3, the power conversion unit device including a plurality of the semiconductor stack pairs may be configured to correspond to the respective semiconductor stack pairs. Or 5) arranged vertically and housed in the unit frame, or 5) The means according to any one of the above items 1 to 4, 6. an air cooling type, wherein a cooling air passage is formed substantially in parallel with the semiconductor element mounting surface and substantially in parallel with the other side of the semiconductor element mounting surface, or 6. The means according to claim 5, wherein the plurality of semiconductor stack pairs housed in the unit frame body are formed by cooling air discharged from the cooling body of the lower semiconductor stack pair and cooling air discharged from the upper semiconductor stack pair. A partition member for preventing mixing with cooling air supplied to the cooling member is provided below each of the semiconductor stack pairs, and the partition members are arranged vertically, or 7) the above items 2 to 6; In the means according to any one of the above, when two or more semiconductor stacks are required for each of the upper arm and the lower arm, one or more of the semiconductor stack pairs is used, and Is provided with a current balancer for equalizing the current flowing through each of the two semiconductor stacks forming the semiconductor stack pair. The current balancer has a maximum position of the outer shape in the lateral direction. The interval between the arrangement positions of the wiring bodies connected to the main pole terminals of the semiconductor elements of the two semiconductor stacks of the stack pair is substantially limited, and the maximum position of the outer shape in the height direction of the semiconductor stack pair is Provided in the unit frame body at one of the lateral outer surfaces on which the wiring body of the semiconductor stack pair is not disposed, or at a portion opposed to the outer surface, with a limit of the vertical interval. 8) The means according to any one of the above items 5 to 7, wherein the power conversion unit device is provided on a side of the cooling body on which a current balancer is mounted. An exhaust path for allowing cooling air discharged from the cooling body to flow outside the outer surface on the opposite side, wherein the partitioning body exhausts the cooling air discharged from the cooling body of the lower semiconductor stack pair. While discharging into the road,
The cooling air to be supplied to the cooling body of the upper semiconductor stack pair is formed to flow from the mounting side of the current balancer, or 9) In the means described in the above item 8, the cooling air is arranged in the front-back direction with respect to each other. The power conversion unit device may be disposed so that the exhaust path sides are adjacent to each other. Or 10) The power conversion unit device according to any one of Items 2 to 9, The cooling body of the semiconductor stack pair is formed in an integral rectangular parallelepiped shape, and is achieved by making two outer surfaces facing each other a substantially rectangular semiconductor element mounting surface for mounting a power semiconductor element.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において
は、図9に示した一般例の電力変換装置と同一部分には
同じ符号を付しその説明を省略する。図1はこの発明の
実施の形態の一例による電力変換装置の構成の概要を一
部展開して示す斜視図あり、図2は図1による電力変換
ユニット装置の概要を示す側面断面図であり、図3は図
2による電力変換ユニット装置が持つユニット用フレー
ム体の概要を一部展開して示す斜視図である。図4は図
2による電力変換ユニット装置が備える2台の基本容量
半導体スタック対の概要を一部展開して示す斜視図あ
り、図5は図4による基本容量半導体スタック対ユニッ
トの結線図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the same portions as those of the power conversion device of the general example shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a configuration of a power conversion device according to an example of an embodiment of the present invention in a partially developed manner. FIG. 2 is a side sectional view showing an outline of a power conversion unit device according to FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a part of an outline of a unit frame body included in the power conversion unit device shown in FIG. FIG. 4 is a partially developed perspective view showing the outline of two basic capacitance semiconductor stack pairs provided in the power conversion unit device shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a connection diagram of the basic capacitance semiconductor stack pair unit shown in FIG. .

【0014】図1〜図5において、1は、電力変換ユニ
ット装置3,3と、両電力変換ユニット装置3を取り付
けて保持する1台のベース体4と、側面カーバー41,
41と、背面カーバー42,42と、上面カーバー4
3,43とを備えた、この発明による電力変換装置であ
る(図1を参照)。電力変換装置1では、電力変換ユニ
ット装置3はユニット用フレーム体5と、基本容量半導
体スタック対ユニット6,6と、送風装置8,8とを備
える(図2を参照)。基本容量半導体スタック対ユニッ
ト(以降、半導体ユニットと略称することがある)6は
基本容量半導体スタック7,7と、1台の電流バランサ
61と、1個の取付板62とを備える(図4を参照)。
1 to 5, reference numeral 1 denotes power conversion unit devices 3 and 3, one base body 4 for attaching and holding both power conversion unit devices 3, and side carbers 41 and 3.
41, rear carver 42, 42 and upper carver 4
3 and 43 (see FIG. 1). In the power conversion device 1, the power conversion unit device 3 includes a unit frame 5, a basic capacitance semiconductor stack pair unit 6, 6, and a blower 8, 8 (see FIG. 2). The basic capacitance semiconductor stack pair unit (hereinafter, may be simply referred to as a semiconductor unit) 6 includes basic capacitance semiconductor stacks 7, 7, one current balancer 61, and one mounting plate 62 (see FIG. 4). reference).

【0015】半導体ユニット6は冷却用気体(電力変換
ユニット装置3では空気)89で冷却されており、ユニ
ット用フレーム体5の電力変換ユニット装置3の背面カ
ーバー42が装着される側の外面に隣接する部位には、
半導体ユニット6を冷却して高温となった冷却用気体8
9を通流させるための排気路31に用いられる空間が確
保されている。それぞれの基本容量半導体スタック7
は、複数のIGBT91と、1個の直方体状の外形形状
を持つ冷却体71と、正極側直流端子に接続される配線
体72と、負極側直流端子に接続される配線体73と、
交流端子に接続される配線体74とを備え、前述従来例
の電力変換装置の基本容量半導体スタックと同様の構造
を持つ。
The semiconductor unit 6 is cooled by a cooling gas 89 (air in the power conversion unit device 3) 89, and is adjacent to the outer surface of the unit frame body 5 on the side where the rear cover 42 of the power conversion unit device 3 is mounted. The parts that do
Cooling gas 8 that has become high temperature after cooling the semiconductor unit 6
A space used for the exhaust passage 31 for allowing the gas 9 to flow is secured. Each basic capacitance semiconductor stack 7
A plurality of IGBTs 91, one cooling body 71 having a rectangular parallelepiped outer shape, a wiring body 72 connected to the positive DC terminal, a wiring body 73 connected to the negative DC terminal,
And a wiring body 74 connected to the AC terminal, and has a structure similar to that of the basic capacitance semiconductor stack of the above-described conventional power converter.

【0016】すなわち、IGBT91は、フルブリッジ
接続回路の上下それぞれのアーム用として、許容電流ア
ンバランス量による限界数である最大並列素子数のIG
BT91が互いに並列接続されている。そうしてこれ等
のIGBT91は、冷却体71の前記素子装着面に従来
例の場合と同様に、同一のアームに属すると共に互いに
並列接続されるIGBT91は、素子装着面の一方の辺
(奥行き方向の辺であり、図2,図4に示したL寸法を
持つ辺)に沿わせて配列されて装着され、また、上アー
ム用のIGBT91群と下アーム用のIGBT91群
は、素子装着面の他方の辺(前記一方の辺に直交する
辺)に沿う方向に配列されて装着されている。なお、冷
却体71や配線体72〜74の形状・構造・機能なども
従来例の場合と同様であるので、重複を避けてその説明
を省略する。
That is, the IGBT 91 is used for the upper and lower arms of the full-bridge connection circuit, and has the maximum number of parallel elements, which is the limit number based on the allowable current imbalance amount.
BT91 are mutually connected in parallel. These IGBTs 91 belong to the same arm and are connected in parallel to each other on the element mounting surface of the cooling body 71 in the same manner as in the conventional example. Are arranged along the upper arm IGBT91 and the lower arm IGBT91 are arranged on the element mounting surface. They are arranged and mounted in a direction along the other side (side orthogonal to the one side). Note that the shapes, structures, functions, and the like of the cooling body 71 and the wiring bodies 72 to 74 are the same as those in the conventional example, and thus the description will be omitted to avoid duplication.

【0017】それぞれの基本容量半導体スタック7は、
冷却体71の反素子装着面側の外側面を互いに向かい合
わせて組み合わされて基本容量半導体スタック対(以
降、スタック対と略称することがある)を形成してい
る。電力変換ユニット装置3では、電流バランサ61は
前述コア結合方式の電流バランサである。この電流バラ
ンサ61は取付板62に取り付けられ、この取付板62
は冷却体71の排気路31に面する外側面に対して反対
側となる外側面(スタック対の配線体72〜74が配設
されていない横側面の内の一方の横側面)71aに対向
させてねじなどの適宜の図示しない締結体を用いてスタ
ック対に取り付けられ、半導体ユニット6が形成され
る。
Each basic capacitance semiconductor stack 7 has:
Outer surfaces on the side opposite to the element mounting surface of the cooling body 71 face each other and are combined to form a basic capacitance semiconductor stack pair (hereinafter, may be abbreviated as a stack pair). In the power conversion unit 3, the current balancer 61 is the above-described core-coupled type current balancer. The current balancer 61 is mounted on a mounting plate 62, and the mounting plate 62
Opposes the outer surface (one of the side surfaces on which the wiring bodies 72 to 74 of the stack pair are not disposed) 71a opposite to the outer surface facing the exhaust passage 31 of the cooling body 71. Then, the semiconductor unit 6 is formed by attaching to a stack pair using an appropriate fastener (not shown) such as a screw.

【0018】その際、電流バランサ61の基本容量半導
体スタック7と接続される交流端子は、それぞれの基本
容量半導体スタック7の配線体74が持つ端子(例え
ば、U A1)と接続される。この発明の特長として、電流
バランサ61の横方向の外形の最大位置は、スタック対
の基本容量半導体スタック7がそれぞれに持つ配線体7
4の配設位置の間隔にほぼ合致するように設定されてい
る。また、電流バランサ61の高さ方向の外形の最大位
置は、後記仕切体55の中央部と冷却体71との間隔寸
法H2 と、冷却体71の冷却用空気通流方向寸法H1
の和(スタック対の上下方向の相互間隔にほぼ合致)を
ほぼ限度とするように設定されている。なお、電流バラ
ンサ61の反スタック対側には2個の交流端子(例え
ば、U2 )が備えられているが、この両交流端子は、図
示しない外部導体の接続の際などに相互接続される。
At this time, the basic capacitance of the current balancer 61 is
The AC terminals connected to the body stack 7 are
Terminals of the wiring body 74 of the capacitive semiconductor stack 7 (for example,
U A1). One of the features of this invention is that
The maximum horizontal position of the balancer 61 is
Of the basic capacitance semiconductor stack 7 of each
4 is set to substantially match the spacing between the
You. Also, the maximum position of the outer shape of the current balancer 61 in the height direction.
The distance is the distance between the center of the partition 55 and the cooling body 71.
Law HTwoAnd the dimension H of the cooling air flow direction of the cooling body 711When
(Approximately matches the vertical spacing between stack pairs)
It is set to almost limit. Note that the current
Two AC terminals (eg,
UTwo), But these two AC terminals are
They are interconnected when connecting an external conductor (not shown).

【0019】それぞれの送風装置8は、複数(電力変換
ユニット装置3の場合には3台)の送風機81と、これ
等の送風機81と冷却体71,71との間を接続する1
台の風胴82とを備え、それぞれの半導体ユニット6が
持つ冷却体71の冷却用気体89の排出側に装着される
(図2を参照)。ユニット用フレーム体(以降、フレー
ム体と略称することがある)5は、フレーム本体51
と、前面カバー58とを備える。フレーム本体51は、
図3に示したようにフレーム本体51の骨格をなして直
方体状の外形形状を持つ枠体52と、それぞれの半導体
ユニット6を載置する支持体53,53と、支持体53
の半導体ユニット6が載置される面とは反対側の面に取
り付けられた仕切体55,55とを備える。
Each of the blowers 8 includes a plurality of (three in the case of the power conversion unit 3) blowers 81 and a connection 1 between the blowers 81 and the cooling bodies 71, 71.
Each of the semiconductor units 6 has a wind tunnel 82, and is mounted on the side of the cooling body 71 of each semiconductor unit 6 from which the cooling gas 89 is discharged (see FIG. 2). The unit frame body (hereinafter, may be abbreviated as a frame body) 5 includes a frame body 51.
And a front cover 58. The frame body 51 is
As shown in FIG. 3, a frame 52 having a rectangular parallelepiped outer shape forming a skeleton of a frame main body 51, supports 53, 53 on which the respective semiconductor units 6 are mounted, and a support 53
Partition members 55, 55 attached to the surface opposite to the surface on which the semiconductor unit 6 is mounted.

【0020】支持体53の半導体ユニット6が載置され
る部位は平板状をなし、冷却体71,71の冷却用気体
89の通流路に対応する開口54,54が形成されてお
り、それぞれの半導体ユニット6のフレーム体5への配
設位置に対応させて枠体52に取り付けられている。仕
切体55は、下側の半導体ユニット6の冷却体71,7
1から排出された冷却用気体89を排気路31に導く排
出路部分56と、上側の半導体ユニット6の冷却体7
1,71に供給する低温の冷却用気体89を電流バラン
サ61が装着されている側から流入させる流入路部分5
7とを仕切るように形成されている(図2を参照)。ま
た、前面カバー58にはそれぞれの流入路部分57と対
向する部位に、冷却用気体89を電力変換ユニット装置
3に取り込むための吸気口59が形成されている。
The portion of the support 53 on which the semiconductor unit 6 is mounted has a flat plate shape, and openings 54, 54 corresponding to the flow paths of the cooling gas 89 of the cooling bodies 71, 71 are formed. The semiconductor unit 6 is attached to the frame 52 so as to correspond to the arrangement position of the semiconductor unit 6 on the frame 5. The partition 55 is provided with the cooling bodies 71 and 7 of the lower semiconductor unit 6.
The discharge path portion 56 for guiding the cooling gas 89 discharged from the exhaust gas 1 to the exhaust path 31 and the cooling body 7 of the upper semiconductor unit 6
The inflow path portion 5 through which the low-temperature cooling gas 89 supplied to the first and the first 71 flows from the side where the current balancer 61 is mounted.
7 (see FIG. 2). Further, the front cover 58 is formed with a suction port 59 for taking in the cooling gas 89 into the power conversion unit device 3 at a position facing each of the inflow path portions 57.

【0021】そうして、前面カバー58が未装着状態の
フレーム本体51に、前面カバー58が取り付けられる
側から半導体ユニット6(送風装置8を取り付け済)を
支持体53の上面に挿入し、取付板62を仕切体55の
端面や枠体52,支持体53に当接させて取り付ける。
半導体ユニット6をフレーム体5のフレーム本体51に
このような位置関係で装着する構成とすることで、半導
体ユニット6の冷却体71の素子装着面,外側面71a
などの外側面は、直方体状のフレーム本体51の外面に
対して平行となる。このことにより、半導体ユニット6
を収納するフレーム体5のスペースファクターが向上さ
れ、電力変換ユニット装置3の小形化に貢献している。
また、上下2台の半導体ユニット6の中間などに仕切体
55を設けたことにより、高温の冷却用気体89の排出
路部分56と,低温の冷却用気体89の流入路部分57
とを確実に分離できる。
Then, the semiconductor unit 6 (with the blower 8 attached) is inserted into the upper surface of the support body 53 from the side where the front cover 58 is attached to the frame body 51 where the front cover 58 is not attached. The plate 62 is attached to the end face of the partition 55, the frame 52, and the support 53 in contact with each other.
By mounting the semiconductor unit 6 on the frame body 51 of the frame body 5 in such a positional relationship, the element mounting surface and the outer surface 71a of the cooling body 71 of the semiconductor unit 6 are provided.
The outside surface is parallel to the outside surface of the rectangular parallelepiped frame body 51. This allows the semiconductor unit 6
The space factor of the frame body 5 for housing the power conversion unit is improved, which contributes to downsizing of the power conversion unit device 3.
Further, by providing the partition 55 in the middle of the upper and lower two semiconductor units 6 and the like, the discharge path 56 for the high-temperature cooling gas 89 and the inflow path 57 for the low-temperature cooling gas 89 are provided.
Can be surely separated.

【0022】このことにより、空気冷却式の半導体ユニ
ット6を上下方向に多段に設置しながらも、それぞれの
半導体ユニット6を上下方向の設置位置にかかわらずほ
ぼ均等に冷却できる。これにより、複数の半導体ユニッ
ト6を少ない所要スペースで設置することができて、電
力変換ユニット装置3の据付面積の縮小化に貢献してい
る。さらに、取付板62を仕切体55の端面や枠体5
2,支持体53に当接させることで、高温の冷却用気体
89の流入路部分57への還流を簡単な構成により防止
することができている。電力変換ユニット装置3はその
後、前面カバー58をフレーム本体51に取り付けて、
その組み立てが完了する。2台の電力変換ユニット装置
3は、左右方向に隣接して並設してベース体4上に保持
し、枠体52の排気路31側の外面に背面カーバー42
を、両側の外面のそれぞれに側面カーバー41を、ま
た、上側の外面に上面カーバー43を装着し、電力変換
装置1の組み立てが完了する(図1を参照)。
Thus, even though the air-cooled semiconductor units 6 are installed in multiple stages in the vertical direction, each semiconductor unit 6 can be cooled substantially uniformly regardless of the installation position in the vertical direction. Thereby, the plurality of semiconductor units 6 can be installed in a small required space, which contributes to a reduction in the installation area of the power conversion unit device 3. Further, the mounting plate 62 is connected to the end surface of the partition 55 or the frame 5.
2. By contacting the support 53, it is possible to prevent the high-temperature cooling gas 89 from flowing back to the inflow path portion 57 with a simple configuration. After that, the power conversion unit device 3 attaches the front cover 58 to the frame body 51,
The assembly is completed. The two power conversion unit devices 3 are arranged side by side in the left-right direction and held on the base body 4, and the rear carver 42 is provided on the outer surface of the frame body 52 on the exhaust path 31 side.
Is attached to each of the outer surfaces on both sides, and the upper surface carber 43 is attached to the upper outer surface, and the assembly of the power conversion device 1 is completed (see FIG. 1).

【0023】上面カーバー43は排気路31と対向する
部位に高温の冷却用気体89を電力変換ユニット装置3
から排出するための排気口44が形成されている。そう
して、電力変換ユニット装置3の外形形状・寸法が同一
のため、互いに隣接して並設する際にその位置決めが容
易であり、このような電力変換ユニット装置3を隣接し
て並設することによって、電力変換装置1の設置面積を
縮小化できている。この電力変換装置1は、2台の電力
変換ユニット装置3がそれぞれ整流器部92とインバー
タ部93とを分担することでUPSの電力変換部を構成
しており、その筐体は、ユニット用フレーム体5と、側
面カーバー41,背面カーバー42,上面カーバー43
で構成されている。
The upper surface carver 43 is provided with a high-temperature cooling gas 89 at a position facing the exhaust passage 31.
An exhaust port 44 for exhausting air from is formed. Since the external shape and dimensions of the power conversion unit devices 3 are the same, their positioning is easy when they are arranged adjacent to each other, and such power conversion unit devices 3 are arranged adjacently. Thereby, the installation area of the power conversion device 1 can be reduced. In the power conversion device 1, the two power conversion unit devices 3 share a rectifier unit 92 and an inverter unit 93, respectively, to constitute a power conversion unit of a UPS. 5, side carver 41, back carver 42, top carver 43
It is composed of

【0024】次に、電力変換装置1とは異なるこの発明
の実施の形態例による電力変換装置を説明する。なお、
以下の説明においては、図1〜図5に示したこの発明に
よる電力変換装置と同一部分には同じ符号を付しその説
明を省略する。また以後の説明に用いる図中には、図1
〜図5で付した符号については極力代表的な符号のみを
記すようにする。まず、図6を用いてこの発明の実施の
形態の異なる例による電力変換装置を説明する。ここで
図6はこの発明の実施の形態の異なる例による電力変換
装置の構成の概要を一部展開して示す斜視図ある。図6
において、2は、4台の電力変換ユニット装置3と、こ
れ等の電力変換ユニット装置3を取り付けて保持する1
台のベース体4Aと、4枚の側面カーバー41と、4枚
の上面カーバー43とを備えた、この発明による電力変
換装置である。
Next, a power converter according to an embodiment of the present invention which is different from the power converter 1 will be described. In addition,
In the following description, the same parts as those of the power converter according to the present invention shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Also, in the drawings used in the following description, FIG.
As for the reference numerals given in FIG. 5, only representative reference numerals are described as much as possible. First, a power converter according to another example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a perspective view showing a partly developed outline of the configuration of a power converter according to a different example of the embodiment of the present invention. FIG.
In the figure, reference numeral 2 denotes four power conversion unit devices 3 and 1 for holding these power conversion unit devices 3 attached thereto.
The power converter according to the present invention includes a base body 4A, four side carvers 41, and four upper surface carvers 43.

【0025】そうして、4台の電力変換ユニット装置3
を2台ずつ左右方向に並設すると共に、この2台が左右
方向に並設されたセットの2組を、枠体52の排気路3
1側の外面を互いに向かい合わせ、背中合わせで配設し
てベース体4A上に保持し、両側の外面のそれぞれに側
面カーバー41を、また、上側の外面に上面カーバー4
3を装着し、電力変換装置2の組み立てを完了する。電
力変換装置2が持つ半導体ユニット6の電気接続につい
て図5を引用して説明する。電力変換装置2の場合には
4台の電力変換ユニット装置3が用いられることで交流
出力(U2 ,V 2 )は2組存在するが、これ等の交流出
力(U2 ,V2 )は端子(U2 )同志および端子
(V2 )同志を互いに結線して電気的に並列接続され
る。なおこのことは、交流入力側も同様である。
Then, the four power conversion unit devices 3
Are arranged side by side in the left-right direction, and the two
The two sets of the sets arranged side by side in the direction
The outer surfaces on one side face each other and are arranged back to back
And hold it on the base body 4A.
A surface carver 41 is also provided on the upper outer surface.
3 and the assembly of the power conversion device 2 is completed. Electric
About the electrical connection of the semiconductor unit 6 of the force transducer 2
This will be described with reference to FIG. In the case of the power converter 2
AC by using four power conversion unit devices 3
Output (UTwo, V Two) Exists in two sets.
Force (UTwo, VTwo) Is the terminal (UTwo) Comrades and terminals
(VTwo) Connect each other and connect them electrically in parallel.
You. This also applies to the AC input side.

【0026】この電力変換装置2を前述電力変換装置1
と対比すると、用いられる電力変換ユニット装置3の台
数が電力変換装置1の場合の2倍とされていて、その容
量も電力変換装置1の場合の2倍に増大される。そうし
て容量を増大するために用いられる部材類は、この発明
の特長により、比較的単純な構造を持つベース体4Aを
除いては全て電力変換装置1と共通である。また、ユニ
ット用フレーム体5の背面カーバー42が装着される側
の外面に隣接して排気路31を設けていることで、電力
変換ユニット装置3を互いに背中合わせで配設すること
ができて据付面積が縮小でき、しかも背面カーバー42
を不要にすることができている。
The power converter 2 is connected to the power converter 1
In comparison with the above, the number of power conversion unit devices 3 used is twice as large as in the case of the power conversion device 1, and the capacity thereof is also doubled in the case of the power conversion device 1. The members used for increasing the capacity are common to the power conversion device 1 except for the base body 4A having a relatively simple structure due to the features of the present invention. In addition, since the exhaust passage 31 is provided adjacent to the outer surface of the unit frame body 5 on the side where the rear carver 42 is mounted, the power conversion unit devices 3 can be arranged back to back, and the installation area is reduced. Can be reduced, and the rear carver 42
Can be eliminated.

【0027】続いて、図7,図8を用いてこの発明の実
施の形態の第2の異なる例による電力変換装置を説明す
る。ここで、図7は、この発明の実施の形態の第2の異
なる例による電力変換装置の電力変換ユニット装置が持
つ基本容量半導体スタック対の概要を一部展開して示す
斜視図あり、図8は、図7による基本容量半導体スタッ
ク対を持つ電力変換装置のインバータ側の基本容量半導
体スタック対の結線図である。図7,図8において、6
Aは、図4に示したこの発明による電力変換装置1の半
導体ユニット6に替えて電流バランサ61を除くと共
に、接続バー63,63を備えるようにした基本容量半
導体スタック対ユニット(半導体ユニット)である。そ
うして、2台が備えられた半導体ユニット6Aは、それ
ぞれ整流器部92とインバータ部93とを分担してい
る。
Next, a power conversion device according to a second different example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 7 is a partially expanded perspective view showing an outline of a basic capacitance semiconductor stack pair included in a power conversion unit device of a power conversion device according to a second different example of the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a connection diagram of a pair of basic capacitance semiconductor stacks on the inverter side of the power converter having the basic capacitance semiconductor stack pairs according to FIG. 7. 7 and FIG.
A is a basic capacitance semiconductor stack pair unit (semiconductor unit) in which the current balancer 61 is removed in place of the semiconductor unit 6 of the power converter 1 according to the present invention shown in FIG. is there. The two semiconductor units 6A share the rectifier unit 92 and the inverter unit 93, respectively.

【0028】インバータ部93側を分担する半導体ユニ
ット6Aに代表させてその結線状態を示したのが図8で
ある。図8から明らかなように、半導体ユニット6Aで
は基本容量半導体スタック7は単独で用いられていて他
の基本容量半導体スタック7との並列接続が行われない
ために、電流バランサ61の設置が不要になっている。
接続バー63は基本容量半導体スタック7の配線体74
が持つ端子(例えば、U2 )と接続され、端子(U2
を取付板62の外側に引き出すための導電材製の部材で
ある。半導体ユニット6Aの取付板62は、半導体ユニ
ット6の取付板62と同様にスタック対に締結されて半
導体ユニット6Aが形成されるが、接続バー63はその
際に配線体74の端子と接続される。
FIG. 8 shows the connection state of the semiconductor unit 6A as a representative of the inverter unit 93 side. As is clear from FIG. 8, in the semiconductor unit 6A, the basic capacitance semiconductor stack 7 is used alone and is not connected in parallel with the other basic capacitance semiconductor stacks 7, so that the current balancer 61 is not required. Has become.
The connection bar 63 is a wiring body 74 of the basic capacitance semiconductor stack 7.
Is connected to the terminal (for example, U 2 ) of the terminal, and the terminal (U 2 )
Is a member made of a conductive material for drawing out the outside of the mounting plate 62. The mounting plate 62 of the semiconductor unit 6A is fastened to the stack pair similarly to the mounting plate 62 of the semiconductor unit 6 to form the semiconductor unit 6A, but the connection bar 63 is connected to the terminal of the wiring body 74 at that time. .

【0029】前述電力変換ユニット装置3のような半導
体ユニット6を2台備えた電力変換ユニット装置を前提
とした場合、図7,図8による半導体ユニット6Aを用
いた図示しない電力変換ユニット装置は、整流器部92
とインバータ部93とを備えることから、UPSの電力
変換部を構成する電力変換装置として機能する。すなわ
ち、この図示しない電力変換装置を前述電力変換装置1
と対比すると、用いられる電力変換ユニット装置の台数
が電力変換装置1の場合の1/2とされていて、その容
量も電力変換装置1の場合の1/2に減少される。そう
して容量を減少するために電力変換ユニット装置に用い
られる部材類は、この発明の特長により、比較的単純な
構造を持つ接続バー63を除いては全て電力変換ユニッ
ト装置3と共通である。
Assuming that a power conversion unit device having two semiconductor units 6 like the power conversion unit device 3 described above is used, a power conversion unit device (not shown) using the semiconductor unit 6A shown in FIGS. Rectifier section 92
And an inverter unit 93, so that it functions as a power conversion device constituting a power conversion unit of the UPS. That is, the power conversion device (not shown) is
In comparison with the above, the number of power conversion unit devices to be used is set to の in the case of the power conversion device 1, and the capacity thereof is also reduced to の in the case of the power conversion device 1. Due to the features of the present invention, all members used in the power conversion unit device to reduce the capacity are common to the power conversion unit device 3 except for the connection bar 63 having a relatively simple structure. .

【0030】最後に、この発明の実施の形態のさらに異
なる例による電力変換装置を説明する。前述の説明で
は、この発明の電力変換装置の電力変換ユニット装置
(電力変換ユニット装置3など)が備える半導体スタッ
ク7は、フルブリッジ接続回路のそれぞれのアーム用の
電力用半導体素子(IGBT91)として、許容電流ア
ンバランス量による限界数(最大並列素子数)の電力用
半導体素子が用いられ、互いに電気的に並列接続されて
いるとしてきた。しかしながら、前記アーム用の電力用
半導体素子の並列素子数は電力変換装置の容量値に従っ
た過不足の無い個数であることが望ましいので、この観
点からは、前記最大並列素子数では多過ぎる場合があ
る。
Lastly, a power converter according to still another embodiment of the present invention will be described. In the above description, the semiconductor stack 7 included in the power conversion unit device (such as the power conversion unit device 3) of the power conversion device of the present invention is a power semiconductor element (IGBT 91) for each arm of the full-bridge connection circuit. It has been described that a limited number (maximum number of parallel elements) of power semiconductor elements according to the allowable current imbalance amount are used and are electrically connected in parallel to each other. However, since it is desirable that the number of parallel elements of the power semiconductor element for the arm is a number that does not have an excess or deficiency according to the capacitance value of the power converter, from this viewpoint, when the maximum number of parallel elements is too large, There is.

【0031】この発明の場合の半導体スタックに前記最
大並列素子数よりも少ない個数の電力用半導体素子を配
設する場合には、同一のアームに属すると共に互いに並
列接続される電力用半導体素子は、素子装着面の前記一
方の辺(前記L寸法を持つ)に沿わせて配列して装着す
る。なお、上アーム用の電力用半導体素子群および下ア
ーム用の電力用半導体素子群は、半導体スタック7の場
合と同様に素子装着面の前記他方の辺に沿う方向に配列
して装着する。そうして、この最大並列素子数よりも減
少された並列半導体素子数(IGBT91の並列数)に
応じて、冷却体(冷却体71に対応)および配線体(配
線体72〜74に対応)には、冷却体71,配線体72
〜74と対比して、前記一方の辺側のみが短縮されたも
のを用いる。
In the case where a smaller number of power semiconductor elements than the maximum number of parallel elements are provided in the semiconductor stack according to the present invention, the power semiconductor elements belonging to the same arm and connected in parallel with each other include: The device is arranged and mounted along the one side (having the L dimension) of the element mounting surface. The power semiconductor element group for the upper arm and the power semiconductor element group for the lower arm are mounted in the same direction as the semiconductor stack 7 in the direction along the other side of the element mounting surface. Then, in accordance with the number of parallel semiconductor elements (the number of parallel IGBTs 91) smaller than the maximum number of parallel elements, cooling bodies (corresponding to cooling bodies 71) and wiring bodies (corresponding to wiring bodies 72 to 74) are provided. Are the cooling body 71 and the wiring body 72
Compared with No.-74, only the one side is shortened.

【0032】また冷却体の前記一方の辺の短縮に対応
し、フレーム本体(フレーム本体51に対応)の開口
(開口54に対応)と送風装置(送風装置8に対応)の
風胴(風胴82に対応)も前記一方の辺側のみが短縮さ
れ、送風装置の送風機81の設置台数が見直される。こ
の発明の場合には、半導体スタックの並列半導体素子数
の低減への対処を前記のように行うことにより、並列半
導体素子数が最大並列素子数よりも低減された半導体ス
タックを採用する場合にも、フレーム本体の外形の形状
・寸法をフレーム本体51と全く同一にできる。このこ
とによって、半導体スタック7が用いられる場合と対比
すると、フレーム本体は開口部分を除いてはフレーム本
体51と同一であり、側面カーバー41,背面カーバー
42,上面カーバー43,前面カバー58,ベース体
(ベース体4,4Aなど)および送風機81を共通に使
用できる。
Further, corresponding to the shortening of the one side of the cooling body, an opening (corresponding to the opening 54) of the frame main body (corresponding to the frame main body 51) and a wind tunnel of the blower (corresponding to the blower 8) are provided. 82), only the one side is shortened, and the number of blowers 81 of the blower is reviewed. In the case of the present invention, by coping with the reduction in the number of parallel semiconductor elements of the semiconductor stack as described above, even in the case of employing a semiconductor stack in which the number of parallel semiconductor elements is smaller than the maximum number of parallel elements, The shape and dimensions of the outer shape of the frame main body can be made exactly the same as those of the frame main body 51. Thus, when compared with the case where the semiconductor stack 7 is used, the frame main body is the same as the frame main body 51 except for the opening portion, and the side carver 41, the rear carver 42, the upper carver 43, the front cover 58, the base body (Base body 4, 4A etc.) and blower 81 can be commonly used.

【0033】また、この発明の特長により電流バランサ
61の横方向および高さ方向の最大外形位置を前述のと
おりに設定しているので、並列半導体素子数が低減され
た半導体スタックを採用する場合にもそのまま使用で
き、したがって取付板62もそのまま使用できる。なお
また、この場合の冷却体の外側面71aの形状・寸法は
冷却体71と同一であるので、冷却体用部材を冷却体7
1を含む全ての冷却体に共用化できる。また、配線体用
部材の外側面71aに平行した面での断面形状は、配線
体72〜74の外側面71aに平行した面での断面形状
と同一であるので、配線体用部材は配線体72〜74を
含む全ての配線体に共用化できる。
Further, since the maximum external position of the current balancer 61 in the lateral direction and the height direction is set as described above according to the features of the present invention, it is possible to employ a semiconductor stack with a reduced number of parallel semiconductor elements. Can be used as it is, and therefore the mounting plate 62 can be used as it is. In this case, since the shape and dimensions of the outer surface 71a of the cooling body are the same as those of the cooling body 71, the cooling body member is replaced with the cooling body 7
It can be shared by all cooling bodies including 1. Further, the cross-sectional shape of the wiring member parallel to the outer surface 71a is the same as the cross-sectional shape of the wiring members 72 to 74 parallel to the outer surface 71a. It can be shared by all wiring bodies including 72-74.

【0034】この発明の電力変換装置は前述のような発
明の実施の形態例による構成としたので、下記する幾多
の特長を有している。すなわち、電力変換ユニット装置
(電力変換ユニット装置3など)は容量(換言すれば、
同一のアームに属する電力半導体素子の並列接続数や電
流バランサ61の有無)が異なってもその外形形状・寸
法を同一にできるので、この電力変換ユニット装置の1
台または複数台を適宜組み合わせることで、前述の中間
の容量値などの場合を含めた広い容量範囲に対して容易
に対応できる。また、複数台の電力変換ユニット装置を
用いる際には、電力変換ユニット装置を互いに隣接させ
て、左右方向および/または前後方向に配設すること
で、電力変換装置の組み立て時の位置決めが容易であ
り、電力変換装置の設置面積の最小化に有利となる。
Since the power converter of the present invention has the configuration according to the above-described embodiment of the present invention, it has the following features. That is, the power conversion unit device (such as the power conversion unit device 3) has a capacity (in other words,
Even if the number of parallel connected power semiconductor elements belonging to the same arm and the presence / absence of the current balancer 61) are different, their external shapes and dimensions can be the same, so that the power conversion unit device 1
By appropriately combining a plurality of units or a plurality of units, it is possible to easily cope with a wide capacity range including the case of the above-described intermediate capacity value. Further, when a plurality of power conversion unit devices are used, the power conversion unit devices are arranged adjacent to each other and arranged in the left-right direction and / or the front-back direction, so that the positioning of the power conversion device during assembly is easy. This is advantageous for minimizing the installation area of the power converter.

【0035】またこのことは、万が一の故障時に、故障
した電力変換ユニット装置を同一外形寸法の交換用の電
力変換ユニット装置と容易に置き換えることができるの
で、電力変換装置の復旧を短時間に行うことができる。
しかも、容量が異なる電力変換ユニット装置を多くの共
通的な部材を用いて製造できるので、電力変換装置の製
造原価の低減,製造期間の短縮が図れる。さらにまた、
電力変換ユニット装置が異なる容量であっても外形形状
・寸法を同一にできるということは、非常用の交換用品
として基本容量半導体スタック7を備えた電力変換ユニ
ット装置3だけを準備しておけばよいことになり、非常
用の交換用品の種類を大幅に絞ることができて、非常用
の交換用品による電力変換装置の製造原価の増大の問題
も解消できる。
In addition, in the event of a failure, the failed power conversion unit can be easily replaced with a replacement power conversion unit having the same external dimensions, so that the power conversion can be restored in a short time. be able to.
Moreover, since power conversion unit devices having different capacities can be manufactured using many common members, the manufacturing cost and the manufacturing period of the power conversion device can be reduced. Furthermore,
The fact that the external shape and dimensions can be the same even if the power conversion unit devices have different capacities means that only the power conversion unit device 3 having the basic capacity semiconductor stack 7 needs to be prepared as an emergency replacement. As a result, the types of emergency replacement products can be greatly reduced, and the problem of an increase in the manufacturing cost of the power conversion device due to the emergency replacement products can be solved.

【0036】なお、基本容量半導体スタック7を備えた
電力変換ユニット装置3により応急処置をした場合に
は、電力変換装置の容量が一時的に過大になるが、電力
変換装置に用いている電力用半導体素子が制御極付きの
電力用半導体素子(IGBT)であるので、電力用半導
体素子を制御することで負荷が必要とするパワーを支障
なく供給できる。
When the emergency treatment is performed by the power conversion unit device 3 having the basic capacity semiconductor stack 7, the capacity of the power conversion device temporarily becomes excessively large. Since the semiconductor element is a power semiconductor element (IGBT) with a control electrode, the power required by the load can be supplied without any trouble by controlling the power semiconductor element.

【0037】前述の説明では、半導体スタック対(基本
容量半導体スタック対を含む)を構成する1対の半導体
スタック(基本容量半導体スタック7を含む)はそれぞ
れ専用の冷却体(冷却体71を含む)を持つとしてきた
が、これに限定されることはなく、例えば、半導体スタ
ック対を構成するそれぞれの半導体スタックは直方体状
の外形を持つ1個の冷却体を共用することでもよい、こ
の場合には、この共用の冷却体の互いに相対する2つ外
側面が電力用半導体素子を装着するための半導体素子装
着面とされる。また前述の説明では、この発明の電力変
換装置の整流器部92およびインバータ部93の主回路
構成は単相のフルブリッジ接続であるとしてきたが、こ
れに限定されることはなく、例えば、3相のフルブリッ
ジ接続であっても何ら差し支えは無い。
In the above description, a pair of semiconductor stacks (including the basic capacitance semiconductor stack 7) constituting the semiconductor stack pair (including the basic capacitance semiconductor stack pair) are each provided with a dedicated cooling body (including the cooling body 71). However, the present invention is not limited to this. For example, each semiconductor stack constituting a semiconductor stack pair may share one cooling body having a rectangular parallelepiped outer shape. In this case, The two outer surfaces of the common cooling body facing each other serve as semiconductor element mounting surfaces for mounting power semiconductor elements. In the above description, the main circuit configuration of the rectifier unit 92 and the inverter unit 93 of the power converter of the present invention is a single-phase full-bridge connection. However, the present invention is not limited to this. There is no problem even if it is a full bridge connection.

【0038】また前述の説明では、この発明の電力変換
装置はUPSであるとしてきたが、これに限定されるこ
とはなく、例えば、整流器やインバータであってもよ
い。また前述の説明では、この発明の電力変換装置の電
力変換ユニット装置は半導体スタック対(半導体ユニッ
ト6,6Aを含む)を上下方向に2段に設置するとして
きたが、半導体スタック対の上下方向の設置段数は2段
のみに限定されるものではなく、3段以上であってもよ
い。例えば、3段設置のものは3相用電力変換装置に適
し、4段以上のものは2段設置の場合よりも電力変換装
置の据付面積の縮小化に有効である。
In the above description, the power converter of the present invention is a UPS. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a rectifier or an inverter. In the above description, the power conversion unit device of the power conversion device according to the present invention is configured such that the semiconductor stack pairs (including the semiconductor units 6 and 6A) are vertically arranged in two stages. The number of installation stages is not limited to only two, and may be three or more. For example, a three-stage installation is suitable for a three-phase power converter, and a four-stage or higher installation is more effective in reducing the installation area of the power converter than a two-stage installation.

【0039】さらにまた、前述の説明では、この発明の
電力変換装置は電力変換ユニット装置を左右方向および
/または前後方向に二次元的に設置するとしてきたが、
これに限定されることはなく、電力変換ユニット装置は
上下方向に多段に設置してもよい。電力変換ユニット装
置の上下方向の多段設置は、電力変換装置の据付面積の
縮小化に有効である。そうして、電力変換ユニット装置
では最も下側の半導体スタック対(半導体ユニット6,
6Aを含む)が載置される支持体53の下面にも仕切体
55が備えられている。これにより、電力変換ユニット
装置を上下方向に多段設置する際に、下側の電力変換ユ
ニット装置の最上段の半導体スタック対から排出される
高温の冷却用気体89は、上側の電力変換ユニット装置
の最下段の半導体スタック対の下側の仕切体55により
排気路31に確実に導かれる。すなわち、それぞれの電
力変換ユニット装置の最下段の半導体スタック対の下側
に仕切体55が備えられていることによって、空気冷却
式冷却体を備えた電力変換ユニット装置の上下方向の多
段設置を支障無く行える。
Furthermore, in the above description, the power conversion device of the present invention has two-dimensionally installed the power conversion unit device in the left-right direction and / or the front-rear direction.
The present invention is not limited to this, and the power conversion unit devices may be installed in multiple stages in the vertical direction. The multi-stage installation of the power conversion unit device in the vertical direction is effective for reducing the installation area of the power conversion device. Then, in the power conversion unit device, the lowermost semiconductor stack pair (semiconductor units 6,
6A) is also provided with a partition 55 on the lower surface of the support 53 on which the support 55 is placed. Accordingly, when the power conversion unit devices are installed in multiple stages in the vertical direction, the high-temperature cooling gas 89 discharged from the uppermost semiconductor stack pair of the lower power conversion unit device is discharged from the upper power conversion unit device. The lower partition 55 on the lowermost semiconductor stack pair surely guides the exhaust path 31. That is, since the partition 55 is provided below the lowermost semiconductor stack pair of each power conversion unit device, the multi-stage installation of the power conversion unit device having the air-cooled cooling body in the vertical direction is hindered. It can be done without.

【0040】[0040]

【発明の効果】この発明による電力変換装置では、前記
課題を解決するための手段の項で述べた構成とすること
で、次記する効果を得られる。 前記課題を解決するための手段の項の第(1)項〜第
(3)項による構成とすることで、電力変換ユニット装
置は容量が異なってもその外形形状・寸法を同一にでき
る。したがって電力変換装置は、この電力変換ユニット
装置の1台または複数台を適宜組み合わせることで、中
間の容量値などの場合を含めた広い容量範囲への対応が
可能になる。しかも、容量が異なる電力変換ユニット装
置を多くの共通的な部材を用いて製造できるので、電力
変換装置の製造原価の低減,製造期間の短縮が可能にな
る。また、万が一の故障時に、故障した電力変換ユニッ
ト装置を同一外形寸法の交換用の電力変換ユニット装置
と置き換えることで対処できるので、電力変換装置の復
旧を短時間に行うことが可能になる。さらにまた、電力
変換ユニット装置が異なる容量であっても外形形状・寸
法を同一にできるということは、非常用の交換用品とし
ては、許容電流アンバランス量による限界数の電力用半
導体素子が並列接続された基本容量半導体スタックを備
えた電力変換ユニット装置だけを準備しておけばよいこ
とになり、非常用の交換用品の種類を大幅に絞ることが
できて、非常用の交換用品による電力変換装置の製造原
価の増大の問題の解消が可能になる。また、 前記課題を解決するための手段の項の第(4)項によ
る構成とすることで、前記項による効果を保持しなが
ら、より大容量の電力変換ユニット装置を得ることがで
き、電力変換装置の据付面積の縮小化と製造原価のさら
なる低減が可能になる。また、 前記課題を解決するための手段の項の第(5)項,第
(6)項による構成とすることで、電力変換ユニット装
置の電力用半導体素子の冷却体を空気冷却式としながら
も、上下方向に多段に設置される半導体スタック対を上
下方向の設置位置にかかわらずほぼ均等に冷却できるな
ど、前記項,項による効果を保持することが可能に
なる。また、 前記課題を解決するための手段の項の第(7)項によ
る構成とすることで、電流バランサを備えた半導体スタ
ック対を用いる電力変換ユニット装置であっても、前記
項,項による効果を保持することが可能になる。ま
た、 前記課題を解決するための手段の項の第(8)項,第
(9)項による構成とすることで、前記空気冷却式冷却
体を備えた電力変換ユニット装置を用いる電力変換装置
であっても、前記項,項による効果を保持しなが
ら、電力変換ユニット装置を前後方向に設置する際に、
背中合わせによる設置が可能になり、電力変換装置の設
置面積のさらなる縮小が可能になる。さらにまた、 前記課題を解決するための手段の項の第(10)項に
よる構成とすることで、半導体スタック対を構成するそ
れぞれの半導体スタックは1個の冷却体を共用すること
が可能になり、前記項〜項による効果を保持しなが
ら、電力変換装置の製造原価のさらなる低減が可能にな
る。
According to the power converter of the present invention, the following effects can be obtained by adopting the structure described in the section of the means for solving the above-mentioned problems. By adopting the configuration according to the first to third aspects of the present invention, the power conversion unit device can have the same external shape and size even if the capacity is different. Therefore, the power conversion device can respond to a wide capacity range including an intermediate capacity value by appropriately combining one or a plurality of the power conversion unit devices. Moreover, since power conversion unit devices having different capacities can be manufactured using many common members, it is possible to reduce the manufacturing cost and the manufacturing period of the power conversion device. In the event of a failure, the failure can be dealt with by replacing the failed power conversion unit device with a replacement power conversion unit device having the same external dimensions, so that the power conversion device can be restored in a short time. Furthermore, the fact that the external shape and dimensions can be the same even if the power conversion unit devices have different capacities means that as an emergency replacement, a limited number of power semiconductor elements based on the allowable current imbalance amount are connected in parallel. It is only necessary to prepare a power conversion unit device provided with the specified basic capacity semiconductor stack, and it is possible to greatly narrow down the types of emergency replacement items. Can solve the problem of the increase in the manufacturing cost. In addition, by adopting the configuration according to item (4) of the means for solving the above problems, it is possible to obtain a power conversion unit device having a larger capacity while maintaining the effects of the above item. It is possible to reduce the installation area of the device and further reduce the manufacturing cost. In addition, by adopting a configuration according to the above-mentioned means (5) and (6) for solving the above-mentioned problems, the cooling body of the power semiconductor element of the power conversion unit device can be air-cooled. In addition, the effects of the above items can be maintained, for example, the semiconductor stack pairs installed in multiple stages in the vertical direction can be cooled substantially uniformly regardless of the installation position in the vertical direction. In addition, by adopting the configuration according to item (7) of the means for solving the above problems, even in a power conversion unit device using a semiconductor stack pair provided with a current balancer, the effects of the items and items can be obtained. Can be held. Further, by adopting a configuration according to the above-mentioned means (8) and (9) for solving the problem, a power conversion device using a power conversion unit device having the air-cooled cooling body can be provided. Even when the power conversion unit device is installed in the front-rear direction while maintaining the effects of the above items,
Installation can be performed by back-to-back, and the installation area of the power converter can be further reduced. Furthermore, by adopting the configuration according to the mode (10) of the means for solving the above problems, each semiconductor stack constituting the semiconductor stack pair can share one cooling body. Accordingly, it is possible to further reduce the manufacturing cost of the power conversion device while maintaining the effects of the above items.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態の一例による電力変換装
置の構成の概要を一部展開して示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a part of an outline of a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention in a partially developed manner.

【図2】図1による電力変換ユニット装置の概要を示す
側面断面図
FIG. 2 is a side sectional view showing an outline of the power conversion unit device according to FIG. 1;

【図3】図2による電力変換ユニット装置が持つユニッ
ト用フレーム体の概要を一部展開して示す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing, in a partially unfolded manner, an outline of a unit frame body included in the power conversion unit device shown in FIG. 2;

【図4】図2による電力変換ユニット装置が備える2台
の基本容量半導体スタック対の概要を一部展開して示す
斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a partially developed outline of two basic capacitance semiconductor stack pairs provided in the power conversion unit device shown in FIG. 2;

【図5】図4による基本容量半導体スタック対ユニット
の結線図
FIG. 5 is a wiring diagram of a basic capacitance semiconductor stack-to-unit according to FIG. 4;

【図6】この発明の実施の形態の異なる例による電力変
換装置の構成の概要を一部展開して示す斜視図
FIG. 6 is a perspective view showing a partially developed outline of the configuration of a power conversion device according to a different example of the embodiment of the present invention.

【図7】この発明の実施の形態の第2の異なる例による
電力変換装置の電力変換ユニット装置が持つ基本容量半
導体スタック対の概要を一部展開して示す斜視図
FIG. 7 is a partially expanded perspective view showing an outline of a basic capacitance semiconductor stack pair included in a power conversion unit device of a power conversion device according to a second different example of the embodiment of the present invention.

【図8】図7による基本容量半導体スタック対を持つ電
力変換装置のインバータ側の基本容量半導体スタック対
の結線図
8 is a wiring diagram of a pair of basic capacitance semiconductor stacks on the inverter side of the power converter having the basic capacitance semiconductor stack pairs shown in FIG. 7;

【図9】一般例の電力変換装置の主回路部の結線図FIG. 9 is a connection diagram of a main circuit unit of a power conversion device of a general example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 電力変換ユニット装置 31 排気路 5 ユニット用フレーム体 53 支持体 55 仕切体 6 基本容量半導体スタック対ユニット(半導体ユニ
ット) 61 電流バランサ 8 送風装置 81 送風機 82 風胴 89 冷却用気体
Reference Signs List 3 power conversion unit device 31 exhaust path 5 unit frame body 53 support body 55 partition body 6 basic capacity semiconductor stack pair unit (semiconductor unit) 61 current balancer 8 blower 81 blower 82 wind tunnel 89 cooling gas

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 7/20 H05K 7/20 G ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05K 7/20 H05K 7/20 G

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の主極端子を持つ制御極付きの電力用
半導体素子の複数と、これ等の電力用半導体素子をブリ
ッジ接続回路として相互接続するために前記主極端子の
間の電気接続を行う配線体と、前記電力用半導体素子を
冷却する冷却体と、前記の電力用半導体素子,配線体,
冷却体を収容する筐体とを備えた電力変換装置におい
て、 前記複数の電力用半導体素子の全部または一部と、これ
等の電力用半導体素子の相互接続を行うための前記配線
体およびこれ等の電力用半導体素子の冷却を行うための
前記冷却体と、直方体状の外形を持つユニット用フレー
ム体とを有する電力変換ユニット装置を1台以上備え、
ユニット用フレーム体は前記の全部または一部の電力用
半導体素子および配線体・冷却体を収容するものであ
り、このユニット用フレーム体に収容されて前記ブリッ
ジ接続回路の同一のア−ムに属する前記電力用半導体素
子の個数は,それぞれに通流される電流値のアンバラン
ス量を許容量内に納め得る最大並列素子数を限度とする
個数であり、複数台の前記電力変換ユニット装置を備え
る場合にはこれ等の電力変換ユニット装置を互いに隣接
させて配設するようにしたことを特徴とする電力変換装
置。
An electrical connection between a plurality of power semiconductor elements with control poles having a plurality of main pole terminals and said main pole terminals for interconnecting these power semiconductor elements as a bridge connection circuit. , A cooling body for cooling the power semiconductor element, and the power semiconductor element, the wiring body,
A power conversion device comprising a housing for housing a cooling body, wherein the wiring body for interconnecting all or a part of the plurality of power semiconductor elements and the power semiconductor elements and the like The cooling body for cooling the power semiconductor element, and at least one power conversion unit device having a unit frame body having a rectangular parallelepiped outer shape,
The unit frame houses all or a part of the power semiconductor element and the wiring / cooling body, and is housed in the unit frame and belongs to the same arm of the bridge connection circuit. The number of the power semiconductor elements is a number limited to the maximum number of parallel elements that can keep the imbalance amount of the current value flowing in each of them within an allowable amount, and includes a plurality of the power conversion unit devices. , Wherein these power conversion unit devices are arranged adjacent to each other.
【請求項2】請求項1に記載の電力変換装置において、
前記電力変換ユニット装置が持つ複数の電力用半導体素
子はブリッジ接続されてなり、電力変換ユニット装置が
持つそれぞれの前記冷却体は直方体状の外形を持つと共
にその一つの外側面が電力用半導体素子を装着するため
のほぼ矩形状の半導体素子装着面であり、この冷却体の
1個が冷却する前記電力用半導体素子の個数は前記最大
並列素子数を限度とする個数の2群であり、前記2群の
それぞれの電力用半導体素子はブリッジ接続回路の互い
に直列接続される上アームと下アームとに属し、これ等
の電力用半導体素子のそれぞれの群に属する電力用半導
体素子は半導体素子装着面の一方の辺に沿わせ,上アー
ム用の群と下アーム用の群とは半導体素子装着面の他方
の辺に沿わせて冷却体に装着されると共に主極端子の間
を前記配線体により接続されて半導体スタックとなし、
この半導体スタックの1対が冷却体の電力用半導体素子
が装着されていない外側面を向かい合わせて組み合わさ
れて半導体スタック対をなし、この半導体スタック対が
その冷却体のそれぞれの外側面を前記ユニット用フレー
ム体のそれぞれの外面とほぼ平行させるようにしてユニ
ット用フレーム体内に収容されることを特徴とする電力
変換装置。
2. The power converter according to claim 1,
The plurality of power semiconductor elements of the power conversion unit device are connected in a bridge, and each of the cooling bodies of the power conversion unit device has a rectangular parallelepiped outer shape, and one of the outer surfaces thereof is a power semiconductor element. A substantially rectangular semiconductor element mounting surface for mounting, wherein the number of the power semiconductor elements to be cooled by one of the cooling bodies is two groups of a number limited to the maximum number of parallel elements; Each power semiconductor element of the group belongs to an upper arm and a lower arm of the bridge connection circuit which are connected in series to each other, and the power semiconductor elements belonging to each group of these power semiconductor elements belong to the semiconductor element mounting surface. The group for the upper arm and the group for the lower arm are mounted on the cooling body along one side along the other side of the semiconductor element mounting surface, and the wiring between the main pole terminals is provided by the wiring body. Connected to a semiconductor stack and without,
One pair of the semiconductor stacks is combined with the outer surface of the cooling body facing the power semiconductor element not mounted thereon to form a pair of semiconductor stacks, and the pair of semiconductor stacks connects the respective outer surfaces of the cooling body to the unit. A power conversion device characterized by being housed in a unit frame body so as to be substantially parallel to respective outer surfaces of the unit frame body.
【請求項3】請求項2に記載の電力変換装置において、
前記半導体スタックに配設される電力用半導体素子の個
数が前記最大並列素子数よりも少ない場合には、半導体
素子装着面の前記一方の辺に対応する冷却体の奥行き方
向寸法が電力用半導体素子の前記個数に応じて設定さ
れ、配線体の前記一方の辺に対応する寸法が冷却体の前
記奥行き方向寸法に対応して設定されることを特徴とす
る電力変換装置。
3. The power converter according to claim 2, wherein
When the number of power semiconductor elements provided in the semiconductor stack is smaller than the maximum number of parallel elements, the depth dimension of the cooling body corresponding to the one side of the semiconductor element mounting surface is equal to the power semiconductor element. The power conversion device is set in accordance with the number, and a size corresponding to the one side of the wiring body is set corresponding to the dimension in the depth direction of the cooling body.
【請求項4】請求項2または3に記載の電力変換装置に
おいて、複数の前記半導体スタック対を備える前記電力
変換ユニット装置は、それぞれの半導体スタック対を上
下方向に配設して前記ユニット用フレーム体内に収納す
ることを特徴とする電力変換装置。
4. The power conversion device according to claim 2, wherein the power conversion unit device including a plurality of the semiconductor stack pairs is arranged such that each of the semiconductor stack pairs is arranged in a vertical direction. A power converter characterized by being housed in a body.
【請求項5】請求項1から4までのいずれかに記載の電
力変換装置において、前記冷却体は空気冷却式であり、
前記半導体素子装着面にほぼ平行させると共に,半導体
素子装着面の前記他方の辺にほぼ平行させて冷却用空気
の通流路が貫通して形成されることを特徴とする電力変
換装置。
5. The power converter according to claim 1, wherein the cooling body is of an air-cooled type.
A power conversion device, wherein a cooling air passage is formed substantially in parallel with the semiconductor element mounting surface and in parallel with the other side of the semiconductor element mounting surface.
【請求項6】請求項5に記載の電力変換装置において、
前記ユニット用フレーム体に収容される複数の半導体ス
タック対は、下側の半導体スタック対の前記冷却体から
排出される冷却用空気と上側の半導体スタック対の前記
冷却体に供給する冷却用空気との混合を防止する仕切体
をそれぞれの半導体スタック対の下側に備えて、上下方
向に配設されることを特徴とする電力変換装置。
6. The power converter according to claim 5,
The plurality of semiconductor stack pairs housed in the unit frame body includes cooling air discharged from the cooling body of the lower semiconductor stack pair and cooling air supplied to the cooling body of the upper semiconductor stack pair. A power converter, wherein a partition body for preventing mixing of the semiconductor stacks is provided below each of the semiconductor stack pairs, and arranged vertically.
【請求項7】請求項2から6までのいずれかに記載の電
力変換装置において、前記上アームと下アームのそれぞ
れに対して2台以上の前記半導体スタックが必要になる
場合には前記半導体スタック対の1台以上が用いられ、
それぞれの半導体スタック対にはこの半導体スタック対
をなす2台の半導体スタックのそれぞれに通流する電流
値を均等化させる電流バランサが備えられ、この電流バ
ランサは、その横方向の外形の最大位置が半導体スタッ
ク対の2台の半導体スタックがそれぞれに持つ半導体素
子の主極端子に接続される前記配線体の配設位置の間隔
をほぼ限度とし、その高さ方向の外形の最大位置が半導
体スタック対の上下方向の相互間隔を限度とし、半導体
スタック対の配線体が配設されていない横側の外側面の
内の一方の外側面またはこの外側面に対向する部位の前
記ユニット用フレーム体内に配設されることを特徴とす
る電力変換装置。
7. The power conversion device according to claim 2, wherein two or more semiconductor stacks are required for each of the upper arm and the lower arm. More than one pair is used,
Each semiconductor stack pair is provided with a current balancer for equalizing the current flowing through each of the two semiconductor stacks forming the semiconductor stack pair, and the current balancer has a maximum position of its lateral outer shape. The interval between the wiring positions connected to the main pole terminals of the semiconductor elements of the two semiconductor stacks of the semiconductor stack pair is substantially limited, and the maximum position of the outer shape in the height direction is determined by the semiconductor stack pair. Of the semiconductor stack pair, the wiring is not disposed on one of the lateral outer surfaces or the outer surface facing the outer surface. A power converter characterized by being installed.
【請求項8】請求項5から7までのいずれかに記載の電
力変換装置において、前記電力変換ユニット装置は前記
冷却体の電流バランサが装着される側とは反対側の外側
面の外側に冷却体から排出された冷却用空気を通流させ
る排気路を有し、前記仕切体は下側の半導体スタック対
の冷却体から排出された冷却用空気を前記排気路に排出
すると共に、上側の半導体スタック対の冷却体に供給す
る冷却用空気を電流バランサの装着側から流入させるよ
うに形成されることを特徴とする電力変換装置。
8. The power conversion device according to claim 5, wherein the power conversion unit device cools the cooling body to an outside of an outer surface opposite to a side on which the current balancer is mounted. An exhaust passage for allowing cooling air discharged from the body to flow therethrough, wherein the partition discharges cooling air discharged from the cooling body of the lower semiconductor stack pair to the exhaust passage and an upper semiconductor. A power conversion device formed so that cooling air to be supplied to a cooling body of a stack pair flows in from a mounting side of a current balancer.
【請求項9】請求項8に記載の電力変換装置において、
互いに前後方向に配設される前記電力変換ユニット装置
は、前記排気路側を互いに隣接するようにして配設され
ることを特徴とする電力変換装置。
9. The power converter according to claim 8,
The power conversion device, wherein the power conversion unit devices arranged in the front-rear direction are arranged such that the exhaust path sides are adjacent to each other.
【請求項10】請求項2から9までのいずれかに記載の
電力変換装置において、前記電力変換ユニット装置の半
導体スタック対の冷却体は一体の直方体状に形成され、
互いに相対する2つ外側面を電力用半導体素子を装着す
るためのほぼ矩形状の半導体素子装着面とすることを特
徴とする電力変換装置。
10. The power converter according to claim 2, wherein a cooling body of the semiconductor stack pair of the power conversion unit is formed in an integrated rectangular parallelepiped,
A power converter wherein two outer surfaces facing each other are substantially rectangular semiconductor element mounting surfaces for mounting a power semiconductor element.
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