JP2004159398A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大電流の流れる直流側配線の本数を削減することで装置をコンパクト化し、ノイズ流出量を削減する。
【解決手段】直流電源１からの直流側配線で共通電位となる配線Ｎは、インバータユニット４１の外部では単一とし、当該インバータユニット内では複数のインバータ回路４ａ，４ｂそれぞれに接続し、直流側配線で不等電位となる配線Ｐ１，Ｐ２は、記直流電源から複数のインバータ回路４ａ，４ｂそれぞれに個別に接続することによってインバータユニット４１の外部取り合いを単一の配線構成にし、インバータユニットの直流側の外部配線本数を削減し、またインバータユニットの外部の配線本数の削減によって各配線の対フレーム間のストレーキャパシタンスを減少させ、ノイズ流出量も削減する。
【選択図】 図１
【解決手段】直流電源１からの直流側配線で共通電位となる配線Ｎは、インバータユニット４１の外部では単一とし、当該インバータユニット内では複数のインバータ回路４ａ，４ｂそれぞれに接続し、直流側配線で不等電位となる配線Ｐ１，Ｐ２は、記直流電源から複数のインバータ回路４ａ，４ｂそれぞれに個別に接続することによってインバータユニット４１の外部取り合いを単一の配線構成にし、インバータユニットの直流側の外部配線本数を削減し、またインバータユニットの外部の配線本数の削減によって各配線の対フレーム間のストレーキャパシタンスを減少させ、ノイズ流出量も削減する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体スイッチング素子を使用した電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体スイッチング素子を使用した電力変換装置として、半導体スイッチング素子を直列接続して、接続点から交流出力を取り出すインバータ回路が広く知られている。このインバータ回路を複数並設して一つの筐体内に収めたインバータユニットを備えた電力変換装置の従来例を図４に示す。
【０００３】
図４の従来の電力変換装置において、１は直流電源、２ａ，２ｂは直流リアクトル、３ａ，３ｂはフィルターコンデンサである。４はインバータユニットを示し、内部にインバータ回路４ａ，４ｂが収容してある。各インバータ回路４ａ，４ｂは、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６；Ｑ２１〜Ｑ２６、及びダイオードＤ１１〜Ｄ１６；Ｄ２１〜Ｄ２６で構成され、各インバータ回路４ａ，４ｂで直交変換した交流出力を交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１；Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２から取り出すようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電力変換装置は鉄道車両用の変換装置などで使用されるものであるが、鉄道車両用などの変換装置では、インバータユニット４から直流リアクトル２ａ、２ｂまでの長さが長くなる場合があると共に通電電流が大きいという特徴がある。
【０００５】
そのため、従来の電力変換装置では、直流回路側配線としてＰ１，Ｎ１；Ｐ２，Ｎ２の計４本の大電流配線が必要であり、装置をコンパクトに構成する上での障害になっていた。
【０００６】
また、各配線には対地（フレーム）に対してのストレーキャパシタンスＣが存在し、キャパシタンスＣを介してフレームにノイズ電流が流れるが、大電流の配線数が多いとキャパシタンスＣの容量も大きくなり、フレームへのノイズ電流流出量が多くなって、誘導障害などの問題を引き起こすこともあり得る。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、大電流の流れる直流側配線の本数を削減することで装置をコンパクトにでき、ノイズ流出量を削減できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数のインバータ回路で構成されるインバータユニット、フィルタコンデンサ及び直流リアクトルで構成され、直流電源に配線によって並列接続され、当該直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置であって、直流側配線で共通電位となる配線は、前記インバータユニットの外部では単一とし、当該インバータユニット内で前記複数のインバータ回路それぞれに接続し、前記直流側配線で不等電位となる配線は、前記直流電源から前記複数のインバータ回路それぞれに個別に接続したものである。
【０００９】
請求項１の発明の電力変換装置では、複数のインバータ回路の共通電位となる単一の配線に対してインバータユニット内で各インバータ回路を個別に接続し、外部取り合いには単一の配線構成にすることによってインバータユニットの直流側の外部配線本数を削減する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の電力変換装置において、前記インバータユニット内の各インバータ回路の直流側マイナス端を共通母線により前記直流電源に接続することにより、インバータユニットを小型化し、ひいては装置全体をコンパクト化し、加えてインバータユニットの外部の配線本数の削減によって各配線と対フレーム間のストレーキャパシタンスを減少させ、ノイズ流出量を削減する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の電力変換装置において、前記インバータユニットの外部において直流側前記配線に接続するフィルタコンデンサは単一のケース内に収容してユニット化し、そのユニットの端子数を前記直流側配線の本数と同数にすることにより、インバータユニットの小型化と共に装置全体としていっそうコンパクト化し、またノイズ流出量をいっそう削減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
［実施の形態１］図１は、本発明の第１の実施の形態の構成を示している。本実施の形態の電力変換装置は、２つのインバータ回路を単一のインバータユニットのケース内に構成している。なお、図１において、図４と同じ要素には同じ符号を付して示し、ここではその説明を省略する。
【００１４】
図１に示す実施の形態の電力変換装置において、４１は２つのインバータ回路４ａ、４ｂを収納するインバータユニットであり、各独立した交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１及びＴａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２を持つ。
【００１５】
直流電源１とインバータユニット４１の直流側入力との間は配線Ｐ１，Ｎ，Ｐ２により接続し、インバータユニット４１内において、共通電位の配線Ｎに対して配線Ｎ１，Ｎ２により各インバータ回路４ａ，４ｂと接続している。これにより、インバータユニット４１の直流側における外部との取り合い配線はＰ１，Ｎ，Ｐ２の３本の配線で構成されている。
【００１６】
インバータユニット４１の直流側は、外部においてフィルタコンデンサ３ａ，３ｂ、直流リアクトル２ａ，２ｂを介して直流電源１に接続している。
【００１７】
このように構成することで、インバータユニット４１と直流電源１との間の配線数を従来よりも削減し、構成要素を少なくすることができ、インバータユニット４１を従来よりも小型化し、ひいては装置全体をコンパクト化することができる。加えてインバータユニット４１の外部の配線本数の削減によって各配線の対フレーム間のストレーキャパシタンスを減少させ、ノイズ流出量を削減することもできる。
【００１８】
［実施の形態２］図２は、本発明の第２の実施の形態の電力変換装置の構成を示している。本実施の形態において、図４と同じ要素には同じ符号を付して示してある。
【００１９】
第２の実施の形態の電力変換装置でも、インバータユニット４２が２つのインバータ回路４ａ、４ｂを収納している。しかし、本実施の形態の場合、インバータ回路４ａ，４ｂ各々は独立した交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１及びＴａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２を持つが、直流電源１のＮ側配線に接続する共通母線Ｎをインバータユニット４２内でも共通化している。これにより、直流側入力は配線Ｐ１，Ｎ及びＰ２の３本の配線がそのまま外部と取り合っている。
【００２０】
このように構成することで、第２の実施の形態の電力変換装置では、インバータユニット４２と直流電源１との間の配線数を削減し、構成要素を少なくすることができると共にインバータユニット内での配線数も削減することができ、インバータユニット４２の小型化によって装置全体のいっそうのコンパクト化が可能となる。
【００２１】
［実施の形態３］図３は、本発明の第３の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態でも、図４に示した従来例と共通する要素には同じ符号を付して示している。
【００２２】
本実施の形態の電力変換装置でも、第２の実施の形態と同様にインバータユニット４２が２つのインバータ回路４ａ、４ｂを収納していて、インバータ回路４ａ，４ｂ各々は独立した交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１及びＴａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２を持ち、また直流電源１のＮ側配線に接続する母線をインバータユニット４２内で共通化している。
【００２３】
本実施の形態ではさらに、インバータユニット４２の直流側入力はＰ１，Ｎ及びＰ２の３本の配線をそのまま外部と取り合う構成にすると共に、フィルタコンデンサ３を一体化して単一のケース内に収容し、そのケースに３端子を設け、各外部配線Ｐ１，Ｎ，Ｐ２に接続している。
【００２４】
このように構成することで、第３の実施の形態の電力変換装置では、インバータユニット４２と直流電源１との間の配線数を削減し、構成要素を少なくすることができる上に、フィルタコンデンサ３自身の質量削減及び外形の小型化が可能となり、全体装置のいっそうのコンパクト化が図れる。
【００２５】
なお、上記の各実施の形態ではインバータユニット内に２個のインバータ回路を収容した構成を示したが、インバータユニット内には３個以上のインバータ回路を収容し、それらの共通電位の配線を外部において、又は内外部において共に共通化する構成にすれば同様の作用、効果を奏する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数のインバータ回路で構成された電力変換装置に直流電源側と接続される配線本数を削減することにより、装置全体の小型化が図れると共に、配線削減が各配線の対フレーム間のストレーキャパシタンスの削減にもつながり、インバータ回路からフレームに流出するノイズ量の削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図。
【図４】従来例の回路図。
【符号の説明】
１・・・直流電源
２ａ，２ｂ・・・・リアクトル
３，３ａ，３ｂ・・・・フィルタコンデンサ
４１，４２・・・・インバータユニット
４ａ，４ｂ・・・・インバータ回路
Ｐ１，Ｐ２・・・・プラス側配線
Ｎ１，Ｎ２・・・・マイナス側配線
Ｎ・・・・共通配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体スイッチング素子を使用した電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体スイッチング素子を使用した電力変換装置として、半導体スイッチング素子を直列接続して、接続点から交流出力を取り出すインバータ回路が広く知られている。このインバータ回路を複数並設して一つの筐体内に収めたインバータユニットを備えた電力変換装置の従来例を図４に示す。
【０００３】
図４の従来の電力変換装置において、１は直流電源、２ａ，２ｂは直流リアクトル、３ａ，３ｂはフィルターコンデンサである。４はインバータユニットを示し、内部にインバータ回路４ａ，４ｂが収容してある。各インバータ回路４ａ，４ｂは、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６；Ｑ２１〜Ｑ２６、及びダイオードＤ１１〜Ｄ１６；Ｄ２１〜Ｄ２６で構成され、各インバータ回路４ａ，４ｂで直交変換した交流出力を交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１；Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２から取り出すようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電力変換装置は鉄道車両用の変換装置などで使用されるものであるが、鉄道車両用などの変換装置では、インバータユニット４から直流リアクトル２ａ、２ｂまでの長さが長くなる場合があると共に通電電流が大きいという特徴がある。
【０００５】
そのため、従来の電力変換装置では、直流回路側配線としてＰ１，Ｎ１；Ｐ２，Ｎ２の計４本の大電流配線が必要であり、装置をコンパクトに構成する上での障害になっていた。
【０００６】
また、各配線には対地（フレーム）に対してのストレーキャパシタンスＣが存在し、キャパシタンスＣを介してフレームにノイズ電流が流れるが、大電流の配線数が多いとキャパシタンスＣの容量も大きくなり、フレームへのノイズ電流流出量が多くなって、誘導障害などの問題を引き起こすこともあり得る。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、大電流の流れる直流側配線の本数を削減することで装置をコンパクトにでき、ノイズ流出量を削減できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数のインバータ回路で構成されるインバータユニット、フィルタコンデンサ及び直流リアクトルで構成され、直流電源に配線によって並列接続され、当該直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置であって、直流側配線で共通電位となる配線は、前記インバータユニットの外部では単一とし、当該インバータユニット内で前記複数のインバータ回路それぞれに接続し、前記直流側配線で不等電位となる配線は、前記直流電源から前記複数のインバータ回路それぞれに個別に接続したものである。
【０００９】
請求項１の発明の電力変換装置では、複数のインバータ回路の共通電位となる単一の配線に対してインバータユニット内で各インバータ回路を個別に接続し、外部取り合いには単一の配線構成にすることによってインバータユニットの直流側の外部配線本数を削減する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の電力変換装置において、前記インバータユニット内の各インバータ回路の直流側マイナス端を共通母線により前記直流電源に接続することにより、インバータユニットを小型化し、ひいては装置全体をコンパクト化し、加えてインバータユニットの外部の配線本数の削減によって各配線と対フレーム間のストレーキャパシタンスを減少させ、ノイズ流出量を削減する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の電力変換装置において、前記インバータユニットの外部において直流側前記配線に接続するフィルタコンデンサは単一のケース内に収容してユニット化し、そのユニットの端子数を前記直流側配線の本数と同数にすることにより、インバータユニットの小型化と共に装置全体としていっそうコンパクト化し、またノイズ流出量をいっそう削減する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
［実施の形態１］図１は、本発明の第１の実施の形態の構成を示している。本実施の形態の電力変換装置は、２つのインバータ回路を単一のインバータユニットのケース内に構成している。なお、図１において、図４と同じ要素には同じ符号を付して示し、ここではその説明を省略する。
【００１４】
図１に示す実施の形態の電力変換装置において、４１は２つのインバータ回路４ａ、４ｂを収納するインバータユニットであり、各独立した交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１及びＴａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２を持つ。
【００１５】
直流電源１とインバータユニット４１の直流側入力との間は配線Ｐ１，Ｎ，Ｐ２により接続し、インバータユニット４１内において、共通電位の配線Ｎに対して配線Ｎ１，Ｎ２により各インバータ回路４ａ，４ｂと接続している。これにより、インバータユニット４１の直流側における外部との取り合い配線はＰ１，Ｎ，Ｐ２の３本の配線で構成されている。
【００１６】
インバータユニット４１の直流側は、外部においてフィルタコンデンサ３ａ，３ｂ、直流リアクトル２ａ，２ｂを介して直流電源１に接続している。
【００１７】
このように構成することで、インバータユニット４１と直流電源１との間の配線数を従来よりも削減し、構成要素を少なくすることができ、インバータユニット４１を従来よりも小型化し、ひいては装置全体をコンパクト化することができる。加えてインバータユニット４１の外部の配線本数の削減によって各配線の対フレーム間のストレーキャパシタンスを減少させ、ノイズ流出量を削減することもできる。
【００１８】
［実施の形態２］図２は、本発明の第２の実施の形態の電力変換装置の構成を示している。本実施の形態において、図４と同じ要素には同じ符号を付して示してある。
【００１９】
第２の実施の形態の電力変換装置でも、インバータユニット４２が２つのインバータ回路４ａ、４ｂを収納している。しかし、本実施の形態の場合、インバータ回路４ａ，４ｂ各々は独立した交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１及びＴａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２を持つが、直流電源１のＮ側配線に接続する共通母線Ｎをインバータユニット４２内でも共通化している。これにより、直流側入力は配線Ｐ１，Ｎ及びＰ２の３本の配線がそのまま外部と取り合っている。
【００２０】
このように構成することで、第２の実施の形態の電力変換装置では、インバータユニット４２と直流電源１との間の配線数を削減し、構成要素を少なくすることができると共にインバータユニット内での配線数も削減することができ、インバータユニット４２の小型化によって装置全体のいっそうのコンパクト化が可能となる。
【００２１】
［実施の形態３］図３は、本発明の第３の実施の形態の電力変換装置を示している。本実施の形態でも、図４に示した従来例と共通する要素には同じ符号を付して示している。
【００２２】
本実施の形態の電力変換装置でも、第２の実施の形態と同様にインバータユニット４２が２つのインバータ回路４ａ、４ｂを収納していて、インバータ回路４ａ，４ｂ各々は独立した交流出力端子Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１及びＴａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２を持ち、また直流電源１のＮ側配線に接続する母線をインバータユニット４２内で共通化している。
【００２３】
本実施の形態ではさらに、インバータユニット４２の直流側入力はＰ１，Ｎ及びＰ２の３本の配線をそのまま外部と取り合う構成にすると共に、フィルタコンデンサ３を一体化して単一のケース内に収容し、そのケースに３端子を設け、各外部配線Ｐ１，Ｎ，Ｐ２に接続している。
【００２４】
このように構成することで、第３の実施の形態の電力変換装置では、インバータユニット４２と直流電源１との間の配線数を削減し、構成要素を少なくすることができる上に、フィルタコンデンサ３自身の質量削減及び外形の小型化が可能となり、全体装置のいっそうのコンパクト化が図れる。
【００２５】
なお、上記の各実施の形態ではインバータユニット内に２個のインバータ回路を収容した構成を示したが、インバータユニット内には３個以上のインバータ回路を収容し、それらの共通電位の配線を外部において、又は内外部において共に共通化する構成にすれば同様の作用、効果を奏する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数のインバータ回路で構成された電力変換装置に直流電源側と接続される配線本数を削減することにより、装置全体の小型化が図れると共に、配線削減が各配線の対フレーム間のストレーキャパシタンスの削減にもつながり、インバータ回路からフレームに流出するノイズ量の削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図。
【図４】従来例の回路図。
【符号の説明】
１・・・直流電源
２ａ，２ｂ・・・・リアクトル
３，３ａ，３ｂ・・・・フィルタコンデンサ
４１，４２・・・・インバータユニット
４ａ，４ｂ・・・・インバータ回路
Ｐ１，Ｐ２・・・・プラス側配線
Ｎ１，Ｎ２・・・・マイナス側配線
Ｎ・・・・共通配線
Claims (3)
- 複数のインバータ回路で構成されるインバータユニット、フィルタコンデンサ及び直流リアクトルで構成され、直流電源に配線によって並列接続され、当該直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置であって、
直流側配線で共通電位となる配線は、前記インバータユニットの外部では単一とし、当該インバータユニット内で前記複数のインバータ回路それぞれに接続し、前記直流側配線で不等電位となる配線は、前記直流電源から前記複数のインバータ回路それぞれに個別に接続して成る電力変換装置。 - 前記インバータユニット内の各インバータ回路の直流側マイナス端を共通母線により前記直流電源に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記インバータユニットの外部において直流側前記配線に接続するフィルタコンデンサは単一のケース内に収容してユニット化し、そのユニットの端子数を前記直流側配線の本数と同数にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002321022A JP2004159398A (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002321022A JP2004159398A (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004159398A true JP2004159398A (ja) | 2004-06-03 |
Family
ID=32801699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002321022A Pending JP2004159398A (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004159398A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8957613B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-02-17 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
| US8957616B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-02-17 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
| US8981688B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-03-17 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
| US9154064B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-10-06 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
-
2002
- 2002-11-05 JP JP2002321022A patent/JP2004159398A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8957613B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-02-17 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
| US8957616B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-02-17 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
| US8981688B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-03-17 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
| US9154064B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-10-06 | Denso Corporation | Control device for AC motor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080527 |