JP2012065374A - 電力変換装置およびエレベータ - Google Patents

電力変換装置およびエレベータ Download PDF

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Abstract

【課題】電力変換装置において、半導体モジュールの過渡的な温度上昇を、装置寸法をあまり大きくすることなく低減することである。
【解決手段】コンバータの少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、インバータの少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとを、相変化を伴う熱輸送手段を用いた放熱器の受熱部に取り付け、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方を大きくする。このとき、前記第二の半導体モジュール側において、前記第一の半導体モジュール側よりも、前記半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の厚みを大きくすることで単位面積あたりの熱容量を大きくすることが望ましい。
【選択図】 図1

Description

本発明は、順変換回路(コンバータ)と逆変換回路(インバータ)を含む電力変換装置及び電力変換装置により駆動するエレベータに関するものである。
近年、エレベータ等の可変速駆動には交流の商用電源からコンバータにより直流に変換し、さらに平滑された直流電力からインバータを介して可変周波数の交流に変換し、可変速でモータ駆動をする方式が一般的となっている。
ここで、コンバータおよびインバータの放熱構造として、コンバータがダイオードだけで構成される場合においては、特許文献1では、損失の小さいコンバータ側は放熱フィンとし、損失の大きいインバータ側のみヒートパイプによる熱輸送を利用した放熱器の構成としている。
一方、高層ビル用エレベータなどでは、位置エネルギー回生のためにコンバータも回路構成はインバータと同じであることが多く、いずれも半導体スイッチング素子で構成された半導体モジュールを用いているため、その放熱が必要である。そこで、特許文献2では、放熱器の片面にコンバータを構成する半導体モジュールを、反対面にインバータを構成する半導体モジュールを取り付けて部品数を低減している。
また、放熱器の受熱部の両面に半導体モジュールを取り付けた他の例として、特許文献3のように、片面にインバータを構成する半導体モジュールを、反対面に損失の小さなスナバ回路用の半導体モジュールを付けた例があり、スナバ回路用の半導体モジュールを別の放熱器にするのに比べて部品数を低減している。
一方、半導体モジュールの損失を低減する方法として、三相のうち二相のみスイッチングをして残りの1相はオンあるいはオフしたままにすることでスイッチング損失を低減する方法(二相変調)がある。二相変調では出力電圧が低い場合には極端に狭い幅のパルスとなるため実際に半導体スイッチング素子が動作しなく電流歪が発生することが懸念されるため、特許文献4のように出力によって三相変調と二相変調とを切り替える方法がある。
特開2007−197094号公報 特開2002−84766号公報 特開2001−24123号公報 特開2007−110780号公報
しかしながら、ヒートパイプを用いた冷却の場合、エレベータ駆動においては、停止状態から加速する際にはトルクと角周波数の積で決まるモータ出力は小さいためコンバータの電流は小さく損失が低いのに対して、インバータ側は大きなトルクを発生させるために大きな電流が必要となるため、半導体モジュールの損失は大きくなる。このとき状況によっては熱輸送手段であるヒートパイプ内部の水が沸騰に至らない場合もあり、過渡的に半導体モジュールのベース温度が上昇する。その後、加速期間が終わると電流が小さくなり損失が減るため温度上昇が抑制される。この過渡的な温度上昇の繰り返しにより半導体モジュールベース板とモジュール内部の絶縁基板との間のハンダにクラックが入り、半導体モジュールの寿命を低下させることが懸念される。したがって、この過渡的な温度上昇を吸収するために、半導体モジュールが取り付けられた受熱部の取付部からヒートパイプに至るまでの受熱部の熱容量を大きくする必要がある。しかし、その場合には、放熱器の装置寸法が大きくなってしまうという問題がある。
ここで、特許文献1の構成では、コンバータに半導体スイッチング素子を用いるものに対しては放熱性能が不十分であるため適用することができない。
また、特許文献2では、放熱器の構造について十分な検討がなされていない。
また、特許文献3の構造では、前述したような過渡的な温度上昇の繰り返しによるクラックの問題が生じる。
そして、特許文献4のようにインバータ側において二相変調を行った場合でも、極低速の領域では電流のひずみが大きくなるため二相変調を行うことができない。したがって、二相変調を行うことができない期間があるため、損失の低減を図ることができない期間が存在し、過渡的な温度上昇の繰り返しによるクラックの問題を防ぐことができない。
本発明が解決しようとする課題は、電力変換装置において、半導体モジュールの過渡的な温度上昇を、装置寸法をあまり大きくすることなく低減することである。
尚、上記した課題以外のその他の課題は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
上記の課題を解決するために、本発明では、コンバータの少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、インバータの少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとを、相変化を伴う熱輸送手段を用いた放熱器の受熱部に取り付け、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方を大きくしている。このとき、前記第二の半導体モジュール側において、前記第一の半導体モジュール側よりも、前記半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の厚みを大きくすることで単位面積あたりの熱容量を大きくすることが望ましい。
尚、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
上記のような構成とすることで、装置をあまり大きくすることなく電力変換装置の半導体モジュールの過渡的な温度上昇を抑制でき、半導体モジュールの長寿命化が図れる。本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
本発明の実施例1における電力変換装置の概略構造を示す。 本発明の実施例1における定格速度に対する速度比v/Voと損失比Q2/Q1説明を示す。 本発明の電力変換装置の回路構成とそれによって駆動されるエレベータの概略構成を示す。 本発明のエレベータの動作について示す。 本発明の実施例2における電力変換装置の概略構造を示す。 本発明の実施例3における電力変換装置の概略構造を示す。 本発明の実施例4における電力変換装置の概略構造を示す。 本発明の実施例4における放熱器の受熱部の詳細構造を示す。 本発明の実施例5における電力変換装置の概略構造を示す。
本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。尚、各図および各実施例において、同一又は類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
まず図3に、本発明の電力変換装置の回路構成とそれによって駆動されるエレベータの概略構成を示す。図3に示す電力変換装置は、一定周波数の交流の商用電源である電源8からリアクトル81を介して入力された交流を、半導体スイッチング素子(ここでは、その代表であるIGBTを例として説明する)111〜132(111,112,121,122,131,132)で構成されるPWM順変換回路(第一の変換回路)(コンバータ)で直流に変換し、平滑コンデンサ3で平滑化された直流を、半導体スイッチング素子(IGBT)211〜232(211,212,221,222,231,232)で構成される逆変換回路(第2の変換回路)(インバータ)で可変周波数の交流に変換してモータ90に任意の電力を供給する構成となっている。そして、モータ90で綱車91を回転させ、ロープ94で吊るされている乗りかご92及び釣合いおもり93を昇降させる。
また、図4に、本発明のエレベータの動作について示す。ここで、図4(a)ではエレベータの力行運転時の速度、図4(b)ではコンバータの電流振幅値、図4(c)ではインバータの電流振幅値について、それぞれの時間変化を示している。停止状態である時刻Toから加速して時刻T3にて定格速度Voになる。加速の初期(時刻T1まで)は加加速度(加速度の時間微分)を一定、時刻T1からT2までは加速度一定、時刻T2からT3までは加加速度(負の値)を一定として乗り心地を良くしている。その後、時刻T4まで一定速度で走行してから減速して時刻T5で目的となる階に到着する。時刻については図示していないが減速の際にも最初と最後は加速度を変化させて乗り心地を良くしている。
図4(b)に示すようにコンバータ電流は加速とともに増加して時刻T2で最大となり、時刻T3からT4の定速では電流が低減し、減速においても更に電流が低下する。図4(c)に示すようにインバータ電流は時刻ToからT1までで増加して時刻T2まで大きい状態が続く。時刻T2から低下していき時刻T3にて定格速度Voでの走行に必要な電流となる。この時の電流でモータの定格容量が決められることが一般的であり、このときの定格電流に対して加速中の電流は2〜3倍の大きさになることが多い。
図1に、本発明の実施例1における電力変換装置の概略構造を示す。図1(a)は側面図であり、図1(b)はA−A′矢視図である。ここでは図3における電力変換装置を1つの筐体4に入れた構造としており、コンバータを構成する半導体スイッチング素子111〜132が1つの半導体モジュール10で、インバータを構成する半導体スイッチング素子211〜232が1つの半導体モジュール20で構成されている例である。両方の半導体モジュール10及び20は、図1(a)に示すように1つの放熱器5の受熱部52の両面に取り付けられている。放熱器5は、半導体モジュール10及び20からの熱をヒートパイプ51にて図の上方に熱輸送して、ファン6により吸気口61から取り込まれた風によって放熱フィンにより放熱する。放熱フィンを出た空気は導風ダクト62により筐体4の背面と放熱器5との隙間を通って筐体上面の排気口63から外へ出ていく。尚、ヒートパイプ51は相変化を伴う熱輸送手段の一種であり、ヒートパイプ51内部には例えば水が入っている。そして、放熱器5は、相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部52を備えた構造となっている。
両半導体モジュール10,20の近傍には駆動回路などの周辺回路71及び72が接続され、また放熱器5の下部には平滑コンデンサ3が配置されている。ここでは図の簡略化のため半導体モジュール10,20と平滑コンデンサ3との間の配線導体については図示を省略している。
受熱部52は、ヒートパイプ51からそれぞれの表面までの厚みが、コンバータ側の半導体モジュール10を取り付ける側がD1、インバータ側の半導体モジュールを取り付ける側がD2としたときにD1<D2としている。こうすることで、コンバータ側の半導体モジュール10からヒートパイプ51までの受熱部52の単位面積あたりの熱容量に対して、インバータ側の半導体モジュール20からヒートパイプ51までの受熱部52の単位面積あたりの熱容量を大きくすることができる。コンバータ側では、一定周波数の交流を直流に変換するため、あまり過渡的な温度上昇の繰り返しは発生しないが、インバータ側では直流を可変周波数の交流に変換するため、過渡的な温度上昇の繰り返しが発生しやすい。しかし、短期的な過渡的な温度上昇などによりヒートパイプ51で熱輸送が十分にできない場合でも、受熱部52の単位面積あたりの熱容量が大きいため過渡的な温度上昇を吸収することができ、半導体モジュールの温度上昇を低減することができるために、ハンダにクラックが発生するという問題を回避できるとともに、問題の発生しやすいインバータ側の受熱部52の厚さをコンバータ側に比べて厚くしたので、装置寸法があまり大きくなることもないという利点がある。
図1(c)は図1(a)の変形例であり、図1(c)は図1(a)との違いとして、受熱部52の厚いインバータ側が吸気側(図中の左)にして、受熱部52の薄いコンバータ側を反対(図中の右)に配置した。この場合にはインバータ側の周辺回路72がファン6よりも図中の左にはみ出ることになり、その分、放熱器は背面側にずらすことになる。この結果として排気口までの風路の幅DB2が図1(a)の場合の幅DB1よりも小さくなり、圧力損失が増大して風速は低下する。そのため、前面吸気で上面排気の場合には、図1(a)に示すようにインバータ側の半導体モジュール20を背面側にして、その受熱部厚みを厚くする方が好ましい。但し、図1(c)の場合にも利点はあり、ファン6を取り付ける側の受熱部52を厚くすることで、ファン6の奥行き方向のはみ出し量が小さくなり、図1(c)では前面側(図の左側)に空間的な余裕が生まれるため、図1(c)では図示していないが、電力変換装置の筐体4の奥行き方向の寸法を図1(a)に比べてその分だけ小さくすることが可能となる。
図4の加速期間におけるコンバータ側及びインバータ側の半導体モジュールが発生する損失(熱負荷)は、それぞれの電流値とほぼ線形の関係であり、コンバータは時刻ToからT2間で増大するのに対して、インバータは時刻ToからT1間で急速に増大する。そこで、受熱部52の厚みを厚くして熱容量を増大させることで温度上昇を抑制している。一方、受熱部52を厚くすることで放熱器5の重量は増大することが懸念される。そのため、電流振幅の増加率がインバータに比べて大きくないコンバータ側では受熱部の熱容量を大きくする必要はないので、インバータ側のみを大きくすることで、放熱器5の重量の増大を最小限に抑えている。
一般的なエレベータにおいて定格速度(定速時の速度)Voに対する時刻tにおける速度vの比率v/Voと、時刻tにおけるコンバータ側の損失Q1に対するインバータ側の損失Q2の比との関係を図2に示す。放熱器5の熱容量及び熱抵抗によって過渡的な温度上昇の度合いは異なるが、速度vが定格速度Voの半分程度まで加速される時点以降(v/Voが0.5以上)はヒートパイプ51による熱輸送も定常的になり、これ以降は受熱部52の熱容量を大きくすることによる温度上昇抑制効果は低減される。そのため、受熱部の厚みの比D2/D1≧1.2とすれば受熱部の熱容量増大による効果があるといえる。
図5に、本発明の実施例2における電力変換装置の概略構造を示す。ここでは図1の例に比べて電流が大きい場合などのように図3における1相分の上下一対の半導体スイッチング素子を1つの半導体モジュールで構成した場合であり、図3における半導体スイッチング素子111と112とで半導体モジュール11が、半導体スイッチング素子121と122とで半導体モジュール12が、半導体スイッチング素子131と132とで半導体モジュール13が、それぞれ構成されている。またインバータ側も同様に半導体スイッチング素子211と212とで半導体モジュール21が、半導体スイッチング素子221と222とで半導体モジュール22が、半導体スイッチング素子231と232とで半導体モジュール23が、それぞれ構成されている。
図5(a)に示すようにコンバータ側及びインバータ側の各々1相分が同じ放熱器5の受熱部52の両面に取り付けられており、図5(c)に示すA−A′矢視図のように横に3個の放熱器5の受熱部52を並べて電力変換装置を構成している。また平滑コンデンサ31〜33も各相に分割した構造となっており、これらを配線導体(図示は省略)で接続している。
図5(a)に示すように、実施例1の場合と同様にコンバータ側の半導体モジュール13の取り付けられる受熱部厚みD1に対して、インバータ側の半導体モジュール23を取り付ける受熱部厚みD2を大きくしてエレベータの加速始め期間の温度上昇を抑制している。
ここではファン6により吸気口61から入った空気は放熱器の放熱フィンを通り、そのまま背面側にある排気口63に抜ける構造(前面吸気で背面排気の構造)となっている。図5(a)では吸気口側(図の左側)の受熱部を厚くしてインバータ側の半導体モジュール23(21,22も同様)を取り付けて、排気口側(図の右側)の受熱部は薄くしてコンバータ側の半導体モジュール13(11,12も同様)を取り付けた。
一方、コンバータ側を吸気口側(図の左側)に、インバータ側を排気口側(図の右側)に取り付けた場合を図5(b)に示す。図5(b)では背面側の受熱部厚みが大きいため、インバータ側の周辺回路723が放熱器5の奥行からはみ出している。そのため、図5(a)の配置の場合の筐体奥行DC1に比べて図5(b)の場合の筐体奥行DC2はDC1に比べて大きくなり小形化に適さない。そのため、図5(a)に示すように吸気口側(図の左側)の受熱部52を厚くしてインバータ側の半導体モジュールを取り付ける方が好ましい。別の見方をすれば、ファン6を取り付ける側の受熱部52を厚くすることが好ましい。
図6に、本発明の実施例3における電力変換装置の概略構造を示す。図1と同じ箇所については同じ符号を付けて説明は省略し、違う部分のみ説明する。ここでは放熱器5にはヒートパイプ511〜515が二列配置されている。図6(a)のB−B′矢視図である図6(c)に示すように、コンバータ側の半導体モジュール10に近い側には512と514の2本のヒートパイプがあり、ヒートパイプ断面の中心を結ぶ直線がL1である。一方、インバータ側の半導体モジュール20に近い側には511,513及び515の3本のヒートパイプがあり、それらの断面の中心を結ぶ直線がL2である。
図中に示すように各ヒートパイプから受熱部52の表面までの垂線の長さをD11〜D52としたときに、コンバータ側の半導体モジュール10の接触面までの長さの平均値D1は、式1で表わされる。一方、インバータ側の半導体モジュール20の接触面までの長さの平均値D2は式2となる。
(式1)
D1=(D11+D21+D31+D41+D51)/5
(式2)
D2=(D12+D22+D32+D42+D52)/5
ここではD1<D2とすることでインバータ側の半導体モジュール20からの過渡的な発熱に対する熱容量を増加させて温度上昇を抑制している。
図7に、本発明の実施例4における電力変換装置の概略構造を示す。図1と同じ箇所については同じ符号を付けて説明は省略し、違う部分のみ説明する。この場合はヒートパイプ511〜513が鉛直ではなく傾斜を付けた構成になっている。そして、ファン6の吸気および排気の方向も水平ではなく排気方向が斜め上方向になるように傾斜している。これにより、前面吸気で上面排気の場合の放熱器5の放熱フィンからの排気が装置の筐体4の上面に設けた排気口63に至るまでの圧力損失を低減できる。
また、コンバータ側の半導体モジュール10とインバータ側の半導体モジュール20とが放熱器5の受熱部52の同じ面に取り付けられている。また、平滑コンデンサ3は半導体モジュール10,20の近傍にプリント基板70で接続されている。コンバータ側の半導体モジュール10及びインバータ側の半導体モジュール20のほぼ中心における放熱器5の受熱部52の断面をそれぞれ図7(b)及び(c)に示す。図7(b)は、図7(a)のA−A′断面図であり、図7(c)は、図7(a)のB−B′断面図である。コンバータ側の半導体モジュール10からヒートパイプ511〜513までの距離に対して、インバータ側の半導体モジュール20からヒートパイプ511〜513までの距離が長くなっている。
放熱器5の受熱部52の詳細構造を図8に示す。図8(b)は、図8(a)のA−A′断面図であり、図8(c)は、図8(a)のB−B′断面図である。図8においてハッチングした領域1がコンバータ側の半導体モジュール10からの熱に対する熱容量に寄与する部分であり、図中に領域2と表わした部分がインバータ側の半導体モジュール20からの熱に対する熱容量に寄与する部分である。領域1は、コンバータ側の半導体モジュール10と受熱部52との接触面をヒートパイプ511〜513の断面の中心を通りヒートパイプ511〜513の長手方向LPに平行な面に投影したときに囲まれる領域である。領域2は、インバータ側の半導体モジュール20と受熱部52との接触面をヒートパイプ511〜513の断面の中心を通りヒートパイプ511〜513の長手方向LPに平行な面に投影したときに囲まれる領域である。領域1の体積に比べて領域2の体積を増加させてインバータ側の半導体モジュール20の過渡的な温度上昇を抑制している。
図9に、本発明の実施例5における電力変換装置の概略構造を示す。図9(b)は図9(a)のA−A′矢視図である。ここでも図1と同じ部分は同じ符号をつけて説明を省略する。この例では放熱器5の受熱部521及び522が異なる材質で構成されており、これらを締結部品53(ネジ等)で締結してヒートパイプ511〜513を挟み込む構造となっている。また、コンバータ側の半導体モジュール10を取り付ける側の受熱部521に比べてインバータ側の半導体モジュール20を取り付ける側の受熱部522を、比熱が大きい材質としている。このためにインバータ側の半導体モジュール20からの熱に対する熱容量を大きくすることが可能であり、インバータ側の半導体モジュール20の温度上昇を抑制している。
なお、放熱器5の受熱部全体をインバータ側の半導体モジュール20を取り付ける側の受熱部522のように比熱の大きな材質とすることで、インバータ側の半導体モジュール20の過渡的な温度上昇を抑制することはできるが、比熱が大きいものは概ね密度も高くなるため、放熱器5全体の質量が増大する。そこで図9に示すように、インバータ側のみを比熱および比重の大きな材質(例えば、銅)にしてコンバータ側は比熱および比重の小さな材質(例:アルミ)にすることで、放熱器5全体の重量増大を抑制している。
以上、相変化を伴う熱輸送手段を持つ放熱器としてヒートパイプ式のものを例にし、ヒートパイプを概ね鉛直向きになるような例で説明したが、ヒートパイプを水平に近い状態で置いた場合などでも、本発明の構成であればインバータ側負荷に対する過渡的な温度上昇を抑制する効果は得られる。
また、実施例1〜5において、損失による熱を低減するために、コンバータ側の半導体モジュール10のスイッチング回数が、インバータ側の半導体モジュール20のスイッチング回数に比べて少ない期間があるようにすることが望ましい。例えば、コンバータ側の半導体モジュール10は二相変調制御で、インバータ側の半導体モジュール20は少なくとも三相変調制御の期間があるようにする。具体的には、コンバータは常に二相変調制御で、インバータは低周波領域では三相変調制御で、高周波領域では二相変調制御で制御することが望ましい。
以上、本発明を実施例を用いて説明してきたが、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、それぞれの実施例で説明した構成は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて用いても良い。
3 平滑コンデンサ
4 筐体
5 放熱器
6 ファン
8 電源
10,11,12,13,20,21,22,23 半導体モジュール
51,511,512,513,514,515 ヒートパイプ
61 吸気口
62 導風ダクト
63 排気口
71,72 周辺回路
81 リアクトル
90 モータ
91 綱車
92 乗りかご
93 釣合いおもり
94 ロープ

Claims (14)

  1. 交流を直流に変換する第一の変換回路と、前記第一の変換回路で変換された直流を可変周波数の交流に変換する第二の変換回路とを有する電力変換装置において、
    相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部を備えた放熱器を有し、
    前記受熱部には、前記第一の変換回路の少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、前記第二の変換回路の少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとが取り付けられ、
    前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方が大きいことを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項1において、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みに対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みの方が大きいことを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項2において、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みに対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みが1.2倍以上であることを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項1において、前記熱輸送手段として少なくとも1本以上のヒートパイプを用い、各ヒートパイプの断面の中心から前記第一の半導体モジュールと前記受熱部との接触面へ引いた垂線の平均長さに対して、前記各ヒートパイプの断面の中心から前記第二の半導体モジュールと前記受熱部との接触面へ引いた垂線の平均長さの方が大きいことを特徴とする電力変換装置。
  5. 請求項1において、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の比熱に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の方が、比熱が大きい材質であることを特徴とする電力変換装置。
  6. 請求項1から5の何れかにおいて、前記放熱器の前記第一の半導体モジュールを取り付ける面と前記第二の半導体モジュールを取り付ける面とが前記熱輸送手段を挟んで反対側にあることを特徴とする電力変換装置。
  7. 請求項6において、前記放熱器は強制空冷により冷却する構成となっており、前記電力変換装置の前面より吸気し前記放熱器の放熱フィンを通った冷却風が背面側へ抜けた後に前記電力変換装置の上面より排気する構造であるとともに、前記第二の半導体モジュールが取り付いている面を背面側になるように配置したことを特徴とする電力変換装置。
  8. 請求項6において、前記放熱器はファンを用いた強制空冷により冷却する構成となっており、前記放熱器の前記ファンが設置してある側の受熱部に前記第二の半導体モジュールを、前記ファンが設置してない側の受熱部に前記第一の半導体モジュールを取り付けたことを特徴とする電力変換装置。
  9. 請求項8において、前記電力変換装置の前面より吸気し前記放熱器の放熱フィンを通った冷却風が背面より排気する構造であるとともに、前記第二の半導体モジュールが取り付けられている面が前面側になるように配置したことを特徴とする電力変換装置。
  10. 請求項1において、前記熱輸送手段として少なくとも1本以上のヒートパイプを用い、前記第一の半導体モジュールと前記受熱部との第一の接触面を前記ヒートパイプの断面の中心を通り前記ヒートパイプの長手方向に平行な面に投影したときに囲まれる第一の領域に対して、前記第二の半導体モジュールと前記受熱部との第二の接触面を前記ヒートパイプの断面の中心を通り前記ヒートパイプの長手方向に平行な面に投影したときに囲まれる第二の領域の方が、体積が大きいことを特徴とする電力変換装置。
  11. 請求項10において、前記ヒートパイプの長手方向は、鉛直方向に対して斜めに傾斜していることを特徴とする電力変換装置。
  12. 請求項1から11の何れかにおいて、前記第一の変換回路を構成する前記第一の半導体モジュールのスイッチング回数が前記第二の変換回路を構成する前記第二の半導体モジュールのスイッチング回数に比べて少ない期間があることを特徴とする電力変換装置。
  13. 請求項12において、前記第一の変換回路を構成する前記第一の半導体モジュールは二相変調制御で、前記第二の変換回路を構成する前記第二の半導体モジュールは少なくとも三相変調制御の期間があることを特徴とする電力変換装置。
  14. 請求項1から13の何れかの電力変換装置を用い、前記第一の変換回路が電源に接続され、前記第二の変換回路からモータへ電力供給して駆動されることを特徴とするエレベータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019479A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 株式会社日立製作所 交流電動機の駆動システム並びにそれを用いたエレベータ装置
JP2016216194A (ja) * 2015-05-20 2016-12-22 三菱電機株式会社 エレベータの制御装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111769092A (zh) * 2020-07-03 2020-10-13 泰兴市龙腾电子有限公司 一种带有电路装置用于半导体部件的引线框架
CN111908296B (zh) * 2020-08-11 2022-03-22 浙江蒂尔森电梯有限公司 一种电梯对重架

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02741U (ja) * 1988-06-13 1990-01-05
JP2005064039A (ja) * 2003-08-12 2005-03-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 冷却モジュール
JP2007254095A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Hitachi Ltd エレベータ装置
JP2008301643A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Hitachi Ltd 電力変換装置
JP2010017058A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置の電圧制御装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4727166B2 (ja) * 2004-05-13 2011-07-20 三菱電機株式会社 エレベータの制御装置
FI118406B (fi) * 2006-09-11 2007-10-31 Kone Corp Menetelmä ja laitteisto moottorin jarruttamiseksi
JP4457124B2 (ja) * 2007-04-06 2010-04-28 日立アプライアンス株式会社 コンバータ・インバータ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02741U (ja) * 1988-06-13 1990-01-05
JP2005064039A (ja) * 2003-08-12 2005-03-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 冷却モジュール
JP2007254095A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Hitachi Ltd エレベータ装置
JP2008301643A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Hitachi Ltd 電力変換装置
JP2010017058A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置の電圧制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019479A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 株式会社日立製作所 交流電動機の駆動システム並びにそれを用いたエレベータ装置
JP2016216194A (ja) * 2015-05-20 2016-12-22 三菱電機株式会社 エレベータの制御装置

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