JP2004242468A - Power conversion apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact power conversion apparatus which has a low and same inductance and which can reduce an installing space. <P>SOLUTION: The power conversion apparatus converts an AC power or a DC power into a DC power or an AC power via a plurality of converter circuits or inverter circuits and DC capacitor circuits. The power conversion apparatus uses buses for connecting to the DC sides of the respective circuits, and disposes the plurality of the converter circuits or the inverter circuits in an L shape so that the lengths of the buses connected to the DC capacitor circuits become the same. Accordingly, the power conversion apparatus has the low and same inductance and can reduce the installing space. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力を直流電力に、あるいは直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流を直流、あるいは直流を交流に変換する電力変換装置には、コンバータ回路もしくはインバータ回路と、直流コンデンサ回路を備えており、この電力変換装置の直流側はブスバーやリード線を用いて接続されている。しかし、電力変換装置の直流側の接続をブスバーやリード線で行う従来の構成では、インダクタンスを有効に低減することはできなかった。
【０００３】
通常、インダクタンスを低減するには、電流の経路である導体をできるだけ平板状のものを用い、かつ往路と復路の導体をできるだけ近接して配置するようにすれば良いことが知られている。このような巻線方法は特開平９−４７０３６号公報などに記載されている。
【０００４】
従来の電力変換装置を図８を参照して説明する。
図において、１ａはＵ相のコンバータ回路、１ｂはＶ相のコンバータ回路、１ｃはＷ相のコンバータ回路である。２は直流コンデンサ回路、３は正（Ｐ）側のバス、４は負（Ｎ）側のバスである。
【０００５】
図に示すように、Ｕ相のコンバータ回路１ａ、Ｖ相のコンバータ回路１ｂ、Ｗ相のコンバータ回路１ｃの各々の直流側は、Ｐ側ブス３、Ｎ側ブス４を介して直流コンデンサ回路２に接続されている。交直変換を行う電力変換装置では、Ｐ側ブス３とＮ側ブス４の直流ブスのインダクタンスが増大すると、サージ電圧が発生し、コンバータ回路のスイッチング素子が破損に至る場合がある。また、各相コンバータ回路１ａ，１ｂ，１ｃと直流コンデンサ回路２を結ぶＰ側ブス３とＮ側ブス４の長さに相違があるため、短絡時のエネルギが集中し、コンバータ回路のスイッチング素子が破損に至る場合がある。さらにコンバータ回路のユニットを横並びにしているため、広い設置スペースを必要とする。
【０００６】
なお、上記例ではコンバータ回路について説明したが、コンバータ回路の代わりにインバータ回路を用いた場合もコンバータ回路と同様に各相インバータ回路と直流コンデンサ回路を結ぶＰ側ブスとＮ側ブスの長さに相違があるため、短絡時のエネルギが集中し、インバータ回路のスイッチング素子が破損に至る場合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、コンバータ回路もしくはインバータ回路を用いた従来の電力変換装置では、直流側のインダクタンスによるサージ電圧で、コンバータ回路もしくはインバータ回路のスイッチング素子が破損したり、短絡時の短絡電流が適正に分担されず、短絡電流が集中してスイッチング素子を破損し、電力変換装置に致命的な影響を与えるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記状況に対処するためになされたもので、その課題は、直流コンデンサ回路に接続される直流ブスの長さが同一となるようにコンバータ回路もしくはインバータ回路を配置して、低インダクタンス、同一インダクタンスでしかも設置スペースを削減可能としたコンパクトな電力変換装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、交流電力または直流電力を複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路と直流コンデンサ回路を介して直流電力または交流電力に変換する電力変換装置において、前記各回路の直流側の接続にブスを用いるとともに、前記直流コンデンサ回路に接続する前記ブスの長さが同一になるように、前記複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路をＬ字形に配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路と直流コンデンサ回路を有する電力変換装置の前記各回路の直流側の接続にバスを用いるとともに、前記直流コンデンサ回路に接続する直流ブスの長さが同一になるように、前記複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路をＬ字形に配置した第１電力変換装置と、この第１電力変換装置を１６０度回転させた状態で配置した第２電力変換装置とから構成されたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、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、ブスの代わりに電線を用いたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によると、低インダクタンス、同一インダクタンスでしかも設置スペースを削減可能としたコンパクトな電力変換装置を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態の電力変換装置の正面図、図２はその平面図、図３は左方向からみた側面図、図４は背面からみた鳥観図である。
【００１３】
図に示すように、Ｕ相コンバータ回路１ａ（もしくはインバータ回路）とＶ相コンバータ回路１ｂ（もしくはインバータ回路）とは横方向に配置され、Ｕ相コンバータ回路１ａ（もしくはインバータ回路）とＷ相コンバータ回路１ｃ（もしくはインバータ回路）とは直流コンデンサ回路２を挟んで縦方向に配置されており、各々のコンバータ回路１ａ，１ｂ，１ｃ（もしくはインバータ回路）は、全体としてＬ字形に配置されている。
【００１４】
また、各々のコンバータ回路１ａ，１ｂ，１ｃ（もしくはインバータ回路）の各々の直流側は、Ｐ側ブス３とＮ側ブス４を介して直流コンデンサ回路２に接続されるが、Ｐ側ブス３とＮ側ブス４の長さが同一かつ近接して平行に配置するように構成されている。また、各々のコンバータ回路１ａ，１ｂ，１ｃ（もしくはインバータ回路）の各々の直流側のＰ側ブス３とＮ側ブス４は、それぞれ図３及び図４に示すようにビス５により取付けられている。
【００１５】
さらに、直流コンデンサ回路２のＰ端子とＮ端子もそれぞれ同じ長さ平行に配置するように構成されている。これを図で示すと、図示Ａ〜Ｇの寸法において、Ａ＋Ｃ＋Ｅ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＝Ｇ＋Ｄ＋Ｅとなるように配置している。
【００１６】
ここで、Ａはコンバータ回路１ａのＮからＰ側ブス３までの横方向長さ、Ｂはコンバータ回路１ｂのＮからＰ側ブス３までの横方向長さ、Ｃはコンバータ回路１ａのＰから直流コンデンサ回路２の接続箇所までの縦方向長さ、Ｄはコンバータ回路１ｃのＰから直流コンデンサ回路２の接続箇所までの縦方向長さ、ＥはＰ側ブス３から直流コンデンサ回路２の接続箇所までの横方向長さ、ＦはＮ側ブス４から直流コンデンサ回路２の接続箇所までの横方向長さ、Ｇはコンバータ回路１ｃのＮからＰ側ブス３までの横方向長さである。
【００１７】
本実施形態の電力変換装置は上記のように構成されているので、低インダクタンス、同一インダクタンスでしかも設置スペースを削減できる。
また、本実施形態の電力変換装置では、各相のコンバータ回路もしくはインバータ回路および直流コンデンサ回路の配置とブス接続構成は、図１のような構成のみではなく、要はＰ側ブスとＮ側ブスの長さが同一になるように構成し、さらに直流コンデンサ回路のＰ端子とＮ端子もそれぞれ同じ長さになるように構成すればよく、従って、図１以外の他の配置および接続構成にしても本実施例と同様の効果が得られる。なお、本実施形態は、コンバータ回路もしくはインバータ回路および直流コンデンサ回路をそれぞれユニット化し、同一ユニットで交直変換を行う電力変換装置を構成するようにしてもよい。
【００１８】
図５は本発明の第２実施形態の電力変換装置の正面図、図６は左方向からみた側面図、図７は背面からみた鳥観図である。
図に示すように、本実施形態の電力変換装置は、図１の第１実施形態の第１電力変換装置と、この電力変換装置を１６０度回転させて配置した第２電力変換装置とから構成されている。
【００１９】
そして、第２電力変換装置の各相のコンバータ回路（もしくはインバータ回路）１ａ，１ｂ，１ｃと直流コンデンサ回路２との直流ブスの接続構成は、上記図１の第１実施形態の第１電力変換装置の直流ブスの接続構成と同様である。また、各相のコンバータ回路１ａ，１ｂ，１ｃ（もしくはインバータ回路）の各々の直流側のＰ側ブス３とＮ側ブス４は、それぞれ図６及び図７に示すようにビス５により一体に取付けられている。
本実施形態の電力変換装置は上記のように構成されているので、低インダクタンス、同一インダクタンスでしかも設置スペースを削減できる。
【００２０】
なお、本実施形態の電力変換装置では、各相のコンバータ回路もしくはインバータ回路の配置と直流ブスの接続構成は、図１で述べたと同様にＰ側ブスとＮ側ブスの長さが同一になるように構成し、さらに直流コンデンサ回路のＰ端子とＮ端子もそれぞれ同じ長さになるように構成すればよく、従って、図５以外の他の配置および接続構成にしても本実施例と同様の効果が得られる。
【００２１】
本発明の第３実施形態の電力変換装置について説明すると、本実施形態の電力変換装置は、図１の第１実施形態のブスの代わりに電線を用いて直流側は接続されている。従って、各々のコンバータ回路もしくはインバータ回路は、Ｌ字形に配置し、Ｐ側電線とＮ側電線の長さが同一になるように構成され、直流コンデンサ回路のＰ端子とＮ端子もそれぞれ同じ長さになるように構成されている。
本実施形態の電力変換装置は上記のように構成されているので、低インダクタンス、同一インダクタンスでしかも設置スペースを削減できる。
【００２２】
本発明の第４実施形態の電力変換装置について説明すると、本実施形態の電力変換装置は、図５の第２実施形態のブスの代わりに電線を用いて直流側を接続したものである。すなわち、本電力変換装置は、上記第３実施形態の電力変換装置と、この電力変換装置を１６０度回転させて配置した電力変換装置とから構成され、その直流側は電線を用いて接続されている。従って、各々のコンバータ回路もしくはインバータ回路は、Ｌ字形に配置し、Ｐ側電線とＮ側電線の長さが同一になるように構成され、直流コンデンサ回路のＰ端子とＮ端子もそれぞれ同じ長さになるように構成されている。
本実施形態の電力変換装置は上記のように構成されているので、低インダクタンス、同一インダクタンスでしかも設置スペースを削減できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力変換装置によれば、サージ電圧、短絡エネルギの集中によるスイッチング素子の破損を防止することができ、また、設置スペースの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の電力変換装置の正面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１の左方向からみた側面図。
【図４】図１の背面からみた鳥観図。
【図５】本発明の第２実施形態の電力変換装置の正面図。
【図６】図５の左方向からみた側面図。
【図７】図５の背面からみた鳥観図。
【図８】従来の電力変換装置の正面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ…コンバータ回路、２…直流コンデンサ回路、３…正（Ｐ）側のブス、４…負（Ｎ）側のブス、５…ビス。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device that converts AC power into DC power or DC power into AC power.
[0002]
[Prior art]
A power converter that converts AC to DC or DC to AC has a converter circuit or inverter circuit, and a DC capacitor circuit. The DC side of the power converter is connected using a bus bar or lead wire. Yes. However, in the conventional configuration in which the DC side connection of the power conversion device is performed by a bus bar or a lead wire, the inductance cannot be effectively reduced.
[0003]
In general, it is known that in order to reduce the inductance, it is sufficient to use a conductor that is a current path as flat as possible and to arrange the conductors of the forward path and the return path as close as possible. Such a winding method is described in JP-A-9-47036.
[0004]
A conventional power converter will be described with reference to FIG.
In the figure, 1a is a U-phase converter circuit, 1b is a V-phase converter circuit, and 1c is a W-phase converter circuit. 2 is a DC capacitor circuit, 3 is a positive (P) side bus, and 4 is a negative (N) side bus.
[0005]
As shown in the figure, the DC side of each of the U-phase converter circuit 1a, the V-phase converter circuit 1b, and the W-phase converter circuit 1c is connected to the DC capacitor circuit 2 via the P-side bus 3 and the N-side bus 4. It is connected. In the power conversion device that performs AC / DC conversion, when the inductance of the DC buses of the P-side bus 3 and the N-side bus 4 increases, a surge voltage may be generated and the switching element of the converter circuit may be damaged. Further, since the lengths of the P-side bus 3 and the N-side bus 4 that connect the phase converter circuits 1a, 1b, 1c and the DC capacitor circuit 2 are different, energy at the time of short circuit is concentrated, and the switching element of the converter circuit is It may lead to damage. Furthermore, since the converter circuit units are arranged side by side, a large installation space is required.
[0006]
In the above example, the converter circuit has been described. However, when an inverter circuit is used instead of the converter circuit, the lengths of the P-side bus and the N-side bus connecting each phase inverter circuit and the DC capacitor circuit are the same as in the converter circuit. Due to the difference, the energy at the time of short circuit is concentrated, and the switching element of the inverter circuit may be damaged.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional power conversion device using a converter circuit or an inverter circuit, a switching voltage of the converter circuit or the inverter circuit is damaged by a surge voltage due to the inductance on the DC side, or the short-circuit current at the time of a short circuit is appropriately There is a problem that the short-circuit current is concentrated and the switching element is damaged, and the power converter is fatally affected.
[0008]
The present invention has been made to cope with the above situation, and the problem is that a converter circuit or an inverter circuit is arranged so that the length of the DC bus connected to the DC capacitor circuit is the same, and a low inductance, An object of the present invention is to provide a compact power converter that has the same inductance and can reduce the installation space.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a power converter that converts AC power or DC power into DC power or AC power through a plurality of converter circuits or inverter circuits and a DC capacitor circuit. The buses are used for connection on the DC side of each circuit, and the converter circuits or inverter circuits are arranged in an L shape so that the lengths of the buses connected to the DC capacitor circuit are the same. To do.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, a bus is used for connection on the DC side of each circuit of a power converter having a plurality of converter circuits or inverter circuits and a DC capacitor circuit, and a DC bus connected to the DC capacitor circuit is used. A first power conversion device in which the plurality of converter circuits or inverter circuits are arranged in an L shape so as to have the same length, and a second power conversion in which the first power conversion device is rotated 160 degrees It is characterized by comprising an apparatus.
According to a third aspect of the present invention, in the power conversion device according to the first or second aspect, an electric wire is used instead of the bus.
[0011]
According to the first to third aspects of the invention, it is possible to provide a compact power conversion device that has a low inductance, the same inductance, and can reduce the installation space.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of the power conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a side view seen from the left direction, and FIG.
[0013]
As shown in the figure, the U-phase converter circuit 1a (or inverter circuit) and the V-phase converter circuit 1b (or inverter circuit) are arranged in the horizontal direction, and the U-phase converter circuit 1a (or inverter circuit) and the W-phase converter circuit are arranged. 1c (or inverter circuit) is arranged in the vertical direction with the DC capacitor circuit 2 in between, and each converter circuit 1a, 1b, 1c (or inverter circuit) is arranged in an L shape as a whole.
[0014]
The DC side of each converter circuit 1a, 1b, 1c (or inverter circuit) is connected to the DC capacitor circuit 2 via the P-side bus 3 and the N-side bus 4, but the P-side bus 3 The lengths of the N-side buses 4 are the same, close to each other, and arranged in parallel. Also, the DC side P-side bus 3 and the N-side bus 4 of each converter circuit 1a, 1b, 1c (or inverter circuit) are attached by screws 5 as shown in FIGS. .
[0015]
Further, the P terminal and the N terminal of the DC capacitor circuit 2 are also arranged in parallel with each other in the same length. When this is shown in the drawing, the dimensions A to G are arranged such that A + C + E = B + C + F = G + D + E.
[0016]
Here, A is the lateral length from N to P-side bus 3 of converter circuit 1a, B is the lateral length from N to P-side bus 3 of converter circuit 1b, and C is DC from P of converter circuit 1a. Longitudinal length from the connection point of the capacitor circuit 2, D is the vertical length from P of the converter circuit 1 c to the connection point of the DC capacitor circuit 2, E is from the P-side bus 3 to the connection point of the DC capacitor circuit 2 , F is the lateral length from the N side bus 4 to the connection location of the DC capacitor circuit 2, and G is the lateral length from N to the P side bus 3 of the converter circuit 1c.
[0017]
Since the power converter of this embodiment is configured as described above, the installation space can be reduced with low inductance and the same inductance.
Further, in the power conversion device of the present embodiment, the arrangement and bus connection configuration of the converter circuit or inverter circuit and DC capacitor circuit of each phase are not limited to the configuration as shown in FIG. And the P terminal and N terminal of the DC capacitor circuit may be configured to have the same length. Therefore, other arrangements and connection configurations than those shown in FIG. The same effect as this embodiment can be obtained. In the present embodiment, a converter circuit or an inverter circuit and a DC capacitor circuit may be unitized, and a power conversion device that performs AC / DC conversion in the same unit may be configured.
[0018]
FIG. 5 is a front view of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a side view seen from the left direction, and FIG. 7 is a bird's-eye view seen from the back.
As shown in the figure, the power conversion device of the present embodiment includes the first power conversion device of the first embodiment of FIG. 1 and a second power conversion device in which the power conversion device is rotated by 160 degrees. Has been.
[0019]
The DC bus connection configuration between the converter circuits (or inverter circuits) 1a, 1b, and 1c of each phase of the second power conversion device and the DC capacitor circuit 2 is the first power conversion of the first embodiment shown in FIG. This is the same as the DC bus connection configuration of the apparatus. Further, the P-side buses 3 and the N-side buses 4 of each phase of the converter circuits 1a, 1b, 1c (or inverter circuits) of each phase are integrally attached by screws 5 as shown in FIGS. It has been.
Since the power converter of this embodiment is configured as described above, the installation space can be reduced with low inductance and the same inductance.
[0020]
In the power converter of the present embodiment, the arrangement of the converter circuit or inverter circuit of each phase and the connection configuration of the DC bus are the same in the lengths of the P-side bus and the N-side bus as described in FIG. Further, the P terminal and the N terminal of the DC capacitor circuit may be configured to have the same length. Therefore, the arrangement and connection configuration other than those in FIG. An effect is obtained.
[0021]
The power conversion device according to the third embodiment of the present invention will be described. The power conversion device according to the present embodiment is connected on the DC side using electric wires instead of the buses of the first embodiment in FIG. Therefore, each converter circuit or inverter circuit is arranged in an L shape, and the lengths of the P-side wire and the N-side wire are the same, and the P terminal and the N terminal of the DC capacitor circuit are also the same length. It is configured to be.
Since the power converter of this embodiment is configured as described above, the installation space can be reduced with low inductance and the same inductance.
[0022]
The power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The power conversion device according to the present embodiment is obtained by connecting the DC side using electric wires instead of the buses of the second embodiment in FIG. That is, this power conversion device is composed of the power conversion device of the third embodiment and a power conversion device arranged by rotating this power conversion device by 160 degrees, and its DC side is connected using an electric wire. Yes. Therefore, each converter circuit or inverter circuit is arranged in an L shape, and the lengths of the P-side wire and the N-side wire are the same, and the P terminal and the N terminal of the DC capacitor circuit are also the same length. It is configured to be.
Since the power converter of this embodiment is configured as described above, the installation space can be reduced with low inductance and the same inductance.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the power conversion device of the present invention, the switching element can be prevented from being damaged due to the concentration of surge voltage and short-circuit energy, and the installation space can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a power conversion apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of FIG.
3 is a side view seen from the left in FIG.
FIG. 4 is a bird's-eye view seen from the back of FIG.
FIG. 5 is a front view of a power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a side view seen from the left in FIG.
7 is a bird's-eye view seen from the back of FIG.
FIG. 8 is a front view of a conventional power converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1c ... Converter circuit, 2 ... DC capacitor circuit, 3 ... Bus on positive (P) side, 4 ... Bus on negative (N) side, 5 ... Screw.

Claims (3)

交流電力または直流電力を複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路と直流コンデンサ回路を介して直流電力または交流電力に変換する電力変換装置において、前記各回路の直流側の接続にブスを用いるとともに、前記直流コンデンサ回路に接続する前記ブスの長さが同一になるように、前記複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路をＬ字形に配置したことを特徴とする電力変換装置。In a power converter for converting AC power or DC power into DC power or AC power through a plurality of converter circuits or inverter circuits and a DC capacitor circuit, a bus is used for connection on the DC side of each circuit, and the DC capacitor The power converter device, wherein the plurality of converter circuits or inverter circuits are arranged in an L shape so that the lengths of the buses connected to the circuit are the same. 複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路と直流コンデンサ回路を有する電力変換装置の前記各回路の直流側の接続にブスを用いるとともに、前記直流コンデンサ回路に接続する直流バスの長さが同一になるように、前記複数のコンバータ回路もしくはインバータ回路をＬ字形に配置した第１電力変換装置と、この第１電力変換装置を１６０度回転させた状態で配置した第２電力変換装置とから構成されたことを特徴とする電力変換装置。A bus is used for connection on the DC side of each circuit of the power converter having a plurality of converter circuits or inverter circuits and a DC capacitor circuit, and the length of the DC bus connected to the DC capacitor circuit is the same. The first power conversion device in which the plurality of converter circuits or inverter circuits are arranged in an L shape, and the second power conversion device in which the first power conversion device is rotated by 160 degrees. A power converter. 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、ブスの代わりに電線を用いたことを特徴とする電力変換装置。The power converter according to claim 1 or 2, wherein an electric wire is used instead of the bus.
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