JP2016027777A - Power conversion device - Google Patents

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孝夫 新井
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啓一 大坪
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拓 宮内
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智哉 合田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device that can secure heat radiation of a reactor while securing heat radiation of other heat radiating elements.SOLUTION: A power conversion device has a container having a bottom which is opened at the front surface side thereof. The bottom wall of the container is provided with a first heat radiation part contributing to heat radiation of a reactor which forms a booster circuit directing to the outside of the container, a second heat radiation part contributing to heat radiation of a semiconductor element forming an inverter circuit, and a third heat radiation part contributing to heat radiation of a reactor forming a filter when AC power is obtained. An air channel extending vertically is provided substantially at the center of the outside of the bottom wall, and the first heat radiation and the third heat radiation are configured above the right and left sides of the second heat radiation part at the outside of the bottom wall.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、太陽電池から出力された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関す
るものである。
The present invention relates to a power conversion device that converts DC power output from a solar cell into AC power.

従来の電力変換装置では、インバータ回路を複数の半導体素子(パワーモジュール)を
単相または多相のブリッジ状に接続して構成、これらの半導体素子をPWM制御に基づい
て周期的にON/OFF動作させて交流電力を生成していた。この際に、半導体素子(パ
ワーモジュール)や大きな電流が流れるリアクトル(例えば、昇圧回路の直流リアクトル
や、フィルタ回路の交流リアクトル)が発熱するため、電力変換装置には放熱構造が必要
となっていた。
In a conventional power converter, an inverter circuit is configured by connecting a plurality of semiconductor elements (power modules) in a single-phase or multi-phase bridge shape, and these semiconductor elements are periodically turned on / off based on PWM control. To generate AC power. At this time, a semiconductor element (power module) or a reactor through which a large current flows (for example, a DC reactor of a booster circuit or an AC reactor of a filter circuit) generates heat, and thus the power conversion device requires a heat dissipation structure. .

この様な放熱構造として、「取付用壁面に設置可能であり、所定の発電装置と商用電力
系統との間で電力変換を行うための電力変換部を収納した容器を備え、前記容器は、垂直
中心線を挟み、互いに左右に離隔して配置された第1のヒートシンクと第2のヒートシン
クとを有し、前記第1のヒートシンクは、相対的に発熱量の大きな第1の電気部品に対応
する一方、前記第2のヒートシンクは、相対的に発熱量の小さな第2の電気部品に対応す
る」ようにしたものがあった。(特許文献1)。
As such a heat dissipation structure, “a container that can be installed on a wall surface for mounting and contains a power conversion unit for performing power conversion between a predetermined power generation apparatus and a commercial power system, A first heat sink and a second heat sink that are spaced apart from each other on both sides of the center line are provided, and the first heat sink corresponds to a first electrical component that generates a relatively large amount of heat. On the other hand, the second heat sink corresponds to the second electric component having a relatively small calorific value. (Patent Document 1).

特開2013−243826号公報JP2013-243826A

しかしながら、特許文献1に記載のように、左右に離隔した第1のヒートシンク及び第
2のヒートシンクを用いたものでは、発熱量が相対的に大きい順に2つの電気部品の配置
を行うものであり、発熱量の大きい電気部品が増えた場合は充分に対応できないものであ
った。また、第1のヒートシンクと第2のシートシンクとの離隔を保つためには、この間
に発熱する電気部品を配置できないものであり、相対的に発熱量の大きい電気部品の使用
数が制限されるものであった。
However, as described in Patent Document 1, in the case of using the first heat sink and the second heat sink separated from each other in the left and right directions, the two electrical components are arranged in descending order of the heat generation amount. When the number of electrical components with large calorific value increased, it was not possible to cope with it sufficiently. In addition, in order to keep the first heat sink and the second sheet sink separated from each other, it is impossible to dispose electric components that generate heat between them, and the number of electric components that generate a relatively large amount of heat generation is limited. It was a thing.

従って、特許文献1に記載のものは比較的に出力が小さい電力変換装置、又は発熱量の
大きい電気部品を多く含まない電力変換装置に適したものであり、例えば、数KW以上の
出力を有する電力変換装置の昇圧回路、インバータ回路、高周波成分対応のフィルタなど
発熱性の電気部品を多用する場合は従来の離間の構造では対応が難しいものであった。
Therefore, the device described in Patent Document 1 is suitable for a power conversion device with a relatively small output or a power conversion device that does not include many electrical components with a large amount of heat generation, and has an output of several KW or more, for example. When a large amount of heat-generating electrical components such as a booster circuit, an inverter circuit, and a high frequency component filter are used in a power converter, it is difficult to cope with the conventional separated structure.

本発明はこの様な課題に鑑みて成された発明であり、多数の発熱性の電気部品を単一の
容器内に収納する際に、電気部品どうしの熱干渉を抑制できる電力変換装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and provides a power conversion device that can suppress thermal interference between electrical components when a large number of heat-generating electrical components are housed in a single container. The purpose is to do.

本発明の電力変換装置は、前面側を開口した有底状の容器を有し、当該容器の底壁にこ
の容器の外側に向かって昇圧回路を成すリアクトルの放熱に寄与する第1の放熱部、イン
バータ回路を成す半導体素子の放熱に寄与する第2の放熱部、及び交流電力を得る際のフ
ィルタを成すリアクトルの放熱に寄与する第3の放熱部を夫々設け、第2の放熱部を底壁
の外側のほぼ中央に上下にわたる風路を有して構成すると共に、底壁の外側の第2の放熱
部の左右の上側に第1の放熱部及び第3の放熱部を構成するものである。
The power conversion device of the present invention has a bottomed container having an open front side, and a first heat radiating portion contributing to heat radiation of a reactor that forms a booster circuit on the bottom wall of the container toward the outside of the container. A second heat radiating portion that contributes to heat radiation of the semiconductor element that forms the inverter circuit, and a third heat radiating portion that contributes to heat radiation of the reactor that forms the filter when obtaining AC power, respectively, It is configured to have an air path extending vertically in the center of the outside of the wall, and the first heat radiating part and the third heat radiating part are configured on the left and right upper sides of the second heat radiating part outside the bottom wall. is there.

本発明の電力変換装置は、複数の発熱部品を用いる際に熱干渉を抑制し放熱性能を確保
する事ができるものである。
The power conversion device of the present invention is capable of suppressing heat interference and ensuring heat dissipation performance when using a plurality of heat generating components.

実施例1を示す電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device which shows Example 1. FIG. 実施例1を示す電力変換装置の正面図である。It is a front view of the power converter device which shows Example 1. FIG. 実施例1を示す電力変換装置の底壁外側から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the bottom wall outer side of the power converter device which shows Example 1. FIG. 実施例2を示す電力変換装置の前面側から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the front side of the power converter device which shows Example 2. FIG.

本実施形態は、インバータ回路を成す半導体素子の放熱とリアクトルの放熱とを分ける
ことにより、リアクトルの熱が半導体素子へ伝わりづらくなり、半導体素子の放熱とリア
クトルの放熱とを確保することができる。
In the present embodiment, by separating the heat radiation of the semiconductor element forming the inverter circuit and the heat radiation of the reactor, it is difficult for the heat of the reactor to be transmitted to the semiconductor element, and the heat radiation of the semiconductor element and the heat radiation of the reactor can be ensured.

図1に示すように電力変換装置1は、開閉器3a〜3d、昇圧回路4、インバータ回路
5、フィルタ6、系統連系用のリレー7、及び制御回路9を備えている。複数の太陽電池
(パネルもしくはストリング)2a〜2dの出力する直流電力は開閉器3a〜3dを介し
て入力された後、商用電力の系統8に実質的に同期する周波数の交流電力に変換して出力
される。この交流電力は系統8へ重畳もしくは交流負荷(図示せず)へ直接供給すること
ができる。
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes switches 3 a to 3 d, a booster circuit 4, an inverter circuit 5, a filter 6, a grid interconnection relay 7, and a control circuit 9. The DC power output from the plurality of solar cells (panels or strings) 2a to 2d is input via the switches 3a to 3d, and then converted into AC power having a frequency substantially synchronized with the commercial power system 8. Is output. This AC power can be superimposed on the grid 8 or directly supplied to an AC load (not shown).

太陽電池2a〜2dが出力する直流電力は、夫々開閉器3a〜3d及び逆流防止のダイ
オード(符号を付せず)を介した後まとめられて昇圧回路4へ入力される。開閉器3a〜
3dは、メンテナンスなどを行う場合に解放操作されて接点を開き、太陽電池2a〜2d
から供給される直流電力を遮断する。
The DC power output from the solar cells 2a to 2d is collected and input to the booster circuit 4 via the switches 3a to 3d and the backflow prevention diode (not labeled), respectively. Switch 3a ~
3d is a release operation when performing maintenance or the like to open the contact, and solar cells 2a to 2d
The DC power supplied from is cut off.

昇圧回路4は、少なくとも直流リアクトルDCL、スイッチ素子(MOSFETやIG
BTのような半導体素子)4a、ダイオード(半導体素子)4b、コンデンサ4cから非
絶縁型のチョッパ回路を構成している。昇圧回路4は、スイッチ素子4aを所定の周波数
でオンデューティを制御することにより入力された直流電力の電圧を所望の電圧に昇圧し
てインバータ回路5へ出力する。このオンデューティは太陽電池2a〜2dの出力する直
流電力が最大もしくは最大に至るように制御されるMPPT(Maximum Powe
r Point Tracking)動作を行うように制御される。
The booster circuit 4 includes at least a DC reactor DCL, a switch element (MOSFET or IG
A non-insulated chopper circuit is composed of a semiconductor element (BT) 4a, a diode (semiconductor element) 4b, and a capacitor 4c. The booster circuit 4 boosts the input DC power voltage to a desired voltage by controlling the on-duty of the switch element 4a at a predetermined frequency, and outputs the boosted voltage to the inverter circuit 5. This on-duty is controlled so that the DC power output from the solar cells 2a to 2d reaches the maximum or the maximum. MPPT (Maximum Power)
r Point Tracking) operation is controlled.

インバータ回路5は、複数のスイッチ素子(MOSFETやIGBTのような半導体素
子)5a〜5dを単相のブリッジ状に接続した回路からなり、これらのスイッチ素子5a
〜5dを系統8と実質的に同期する変調波と所定の周波数の搬送波とを用いたPWM(P
ulse Width Modulation)制御によりオンデューティを変動させな
がら周期的にオン/オフ動作させることにより直流電力を変調波と同じ周波数の交流電力
に変換する。変換された交流電力は、インバータ回路5と系統8との間を接続する出力線
Lへ供給される。尚、インバータ回路5の構成は単相のブリッジ状の接続に限らず中性点
クランプ方式などを用いることも可能であり、また多相のブリッジ回路とすることも可能
である。
The inverter circuit 5 includes a circuit in which a plurality of switch elements (semiconductor elements such as MOSFETs and IGBTs) 5a to 5d are connected in a single-phase bridge shape, and these switch elements 5a
˜5d using a modulated wave that substantially synchronizes with system 8 and a carrier wave of a predetermined frequency (P
The DC power is converted into AC power having the same frequency as that of the modulated wave by periodically performing on / off operation while varying the on-duty by ulse width modulation) control. The converted AC power is supplied to an output line L that connects between the inverter circuit 5 and the system 8. Note that the configuration of the inverter circuit 5 is not limited to a single-phase bridge connection, and a neutral point clamp method or the like can be used, and a multi-phase bridge circuit can also be used.

フィルタ6は、出力線Lに介在する交流リアクトルACL及びコンデンサ6aからL型
のフィルタを構成し、インバータ回路5の出力から高周波成分を減衰させるものである。
高周波成分が減衰もしくは実質的に除去された交流電力は系統連系用のリレー7を介して
系統8へ重畳もしくは交流負荷(図示せず)へ出力される。
The filter 6 constitutes an L-type filter from the AC reactor ACL and the capacitor 6 a interposed in the output line L, and attenuates high frequency components from the output of the inverter circuit 5.
The AC power from which high-frequency components have been attenuated or substantially removed is superimposed on the system 8 or output to an AC load (not shown) via the grid interconnection relay 7.

制御回路9は、マイコンなどからなり、昇圧回路4やインバータ回路5のスイッチ素子
のオン/オフ動作の制御を行う。
The control circuit 9 is composed of a microcomputer or the like, and controls on / off operations of the switch elements of the booster circuit 4 and the inverter circuit 5.

リアクトルDCLにはスイッチ素子4aのオン/オフに応じて電流が流れその電流量に
応じてリアクトルDCLを成すコイル(銅線)及びコア(電気鉄板や電磁鋼板など)が発
熱する。例えば、太陽電池2a〜2dから供給される直流電力が5.5Kw程度の場合で
は、放熱対策を行い発熱温度を約110度程度に抑制する放熱部を用いている。リアクト
ルACLにはインバータ回路5からの出力が連続して流れて同様に発熱し、同様に発熱温
度を約110度程度に抑制する放熱部を用いている。これらリアクトルDCL、リアクト
ルACLからの発熱は電力変換装置の変換容量(入力容量、出力容量)によって変化し、
一般に容量が増えれば発熱量が増加するので放熱対策は発熱量に合わせて個別に設計され
る。また、これらリアクトルDCL、リアクトルACLの耐熱温度は特別な部材や構造を
施していなければ通常約150度程度である。
A current flows in the reactor DCL according to the on / off state of the switch element 4a, and a coil (copper wire) and a core (such as an electric iron plate or an electromagnetic steel plate) forming the reactor DCL generate heat according to the amount of the current. For example, in the case where the DC power supplied from the solar cells 2a to 2d is about 5.5 Kw, a heat dissipating unit that uses heat dissipation measures to suppress the heat generation temperature to about 110 degrees is used. The reactor ACL uses a heat dissipating part that continuously generates an output from the inverter circuit 5 and similarly generates heat, and similarly suppresses the heat generation temperature to about 110 degrees. The heat generated from the reactor DCL and the reactor ACL varies depending on the conversion capacity (input capacity and output capacity) of the power converter,
Generally, heat generation increases as the capacity increases, so heat dissipation measures are individually designed according to the heat generation. Further, the heat resistance temperature of the reactor DCL and the reactor ACL is normally about 150 degrees unless a special member or structure is applied.

インバータ回路5はスイッチ素子(MOSFETやIGBTのような半導体素子)5a
〜5dで構成されており、これらのスイッチ素子はPWM制御でオン/オフ制御されるが
オンの時に電流が流れ発熱する。尚、スイッチ素子5a〜5dは回生電流制御用のダイオ
ードと共にIPM(Intelligent Power Module)化され単一の
パッケージ製品で構成されているのでインバータ回路5は実質的にインテリジェントモジ
ュールIPMを示すものである。回生制御用のダイオードも回生電流が流れているときは
同様に発熱し、スイッチ素子5a〜5dの温度は実質的にインバータ回路5の温度又はイ
ンテリジェントモジュールIPMの温度を示す。
The inverter circuit 5 includes a switch element (semiconductor element such as MOSFET or IGBT) 5a.
These switch elements are ON / OFF controlled by PWM control, but when they are ON, current flows and heat is generated. The switch elements 5a to 5d are IPM (Intelligent Power Module) together with a diode for controlling the regenerative current and are configured as a single package product, so that the inverter circuit 5 substantially represents the intelligent module IPM. The regenerative control diode similarly generates heat when a regenerative current flows, and the temperature of the switch elements 5a to 5d substantially indicates the temperature of the inverter circuit 5 or the temperature of the intelligent module IPM.

従って、スイッチ素子5a〜5d(インテリジェントモジュールIPM)の温度は半導
体の保護から約100度を超えないように放熱部を構成している。少なくともスイッチ素
子5a〜5d、リアクトルDCL、リアクトルACLを単一の容器内に収納した時、リア
クトルDCL、リアクトルACLの放熱部からインバータ回路5の放熱部へ熱が伝達しイ
ンバータ回路5の温度が設定温度を超える可能性があるので、リアクトルDCL、リアク
トルACLの放熱部の温度を約110度程度に抑制して、高温の熱がインテリジェントモ
ジュールIPMへ伝達されないように設定している。
Therefore, the temperature of the switch elements 5a to 5d (intelligent module IPM) constitutes the heat radiating part so as not to exceed about 100 degrees from the protection of the semiconductor. When at least the switch elements 5a to 5d, the reactor DCL, and the reactor ACL are housed in a single container, heat is transferred from the heat radiation portion of the reactor DCL and the reactor ACL to the heat radiation portion of the inverter circuit 5, and the temperature of the inverter circuit 5 is set. Since there is a possibility of exceeding the temperature, the temperature of the heat radiating portion of the reactor DCL and the reactor ACL is suppressed to about 110 degrees so that high-temperature heat is not transmitted to the intelligent module IPM.

図2は容器(筐体)10の正面図(前面側の開口から見た図)であり、図3(a)は容
器10を底壁外側(建屋等又は架台等へ取り付ける側)から見た斜視図である。図3(b
)はケース40(後述)を容器10から分離した際の同底壁外側から見た斜視図である。
FIG. 2 is a front view of the container (housing) 10 (viewed from the opening on the front side), and FIG. 3A is a view of the container 10 viewed from the outside of the bottom wall (side attached to a building or the like). It is a perspective view. FIG.
) Is a perspective view seen from the outside of the bottom wall when the case 40 (described later) is separated from the container 10.

インバータ回路5の複数のスイッチ素子5a〜5d等を包含するインテリジェントモジ
ュールIPMは、底壁15の外側に構成される第2の放熱部に直接取り付けられ、そのほ
かの電子部品は、複数の基板16に分けて実装され容器10に収納されている。また、直
流リアクトルDCLや交流リアクトルACLは、容器10の外側へ突出させたケース(放
熱部に相当)40a、40bに配置される(詳細は後述)。
The intelligent module IPM including a plurality of switch elements 5a to 5d and the like of the inverter circuit 5 is directly attached to the second heat radiating portion configured outside the bottom wall 15, and other electronic components are attached to the plurality of substrates 16. Separately mounted and stored in the container 10. Further, the direct current reactor DCL and the alternating current reactor ACL are arranged in cases (corresponding to a heat radiating portion) 40a and 40b that protrude outward from the container 10 (details will be described later).

容器10は、略直方体形状を有しており、上壁11、下壁12、左壁13、右壁14、
底壁15が板金の絞り加工により形成され、上壁11を上にして建屋の壁面や架台に取り
付けられる。容器10の上壁11、下壁12、左壁13、右壁14に構成される正面側(
前面側)の端部に、ゴム製のパッキン19が取り付けられた正面蓋のこのパッキン19を
押し付けて閉じることにより容器10と正面蓋との間の密閉性が確保されている。また、
上壁11、下壁12、左壁13、右壁14の外周には通気が可能なスリット状の複数の孔
を有するガードGが取り付けられている。尚、図3は、分かりやすくするためにガードG
を取り外した図を示している。
The container 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes an upper wall 11, a lower wall 12, a left wall 13, a right wall 14,
The bottom wall 15 is formed by drawing a sheet metal, and is attached to the wall surface or gantry of the building with the top wall 11 facing up. Front side configured on the upper wall 11, the lower wall 12, the left wall 13, and the right wall 14 of the container 10 (
The sealing between the container 10 and the front lid is ensured by pressing and closing the packing 19 of the front lid to which the rubber packing 19 is attached at the end on the front side. Also,
A guard G having a plurality of slit-like holes that allow ventilation is attached to the outer periphery of the upper wall 11, the lower wall 12, the left wall 13, and the right wall 14. FIG. 3 shows the guard G for the sake of clarity.
The figure which removed is shown.

容器10の内側の底壁15の中央にはこの底壁15の孔を介してインテリジェントモジ
ュールIPM(基板16に隠れているため図2に点線で示す)が第2の放熱部に取り付け
られ、この第2の放熱部は放熱用の複数のフィンF1を有しインテリジェントモジュール
IPM(半導体素子などの放熱部品)の放熱(冷却)に寄与する。このフィンF1(第2
の放熱部に相当)は上壁11を上として底壁15の外側のほぼ中心に上下に複数の風路を
構成しており、この風路を空気が下から上へ流れてインテリジェントモジュールIPMの
放熱(冷却)を行うものである。これら風路の内左右両端の風路は以下に説明するケース
40a、40bからの放熱(輻射熱)に対する断熱効果とインテリジェントモジュールI
PMの放熱との両方に寄与している。
An intelligent module IPM (shown by a dotted line in FIG. 2 because it is hidden by the substrate 16) is attached to the center of the bottom wall 15 inside the container 10 through the hole of the bottom wall 15, and this The second heat dissipating part has a plurality of heat dissipating fins F1 and contributes to heat dissipating (cooling) of the intelligent module IPM (heat dissipating part such as a semiconductor element). This fin F1 (second
The heat radiation portion of the intelligent module IPM is formed by forming a plurality of air paths up and down approximately at the center of the outside of the bottom wall 15 with the top wall 11 as the top. It performs heat dissipation (cooling). The air paths at the left and right ends of these air paths are the heat insulation effect against the heat radiation (radiant heat) from the cases 40a and 40b described below and the intelligent module I.
It contributes to both heat dissipation of PM.

底壁15の外側にフィンF1(第2の放熱部に相当)を挟んで左右の上側に底壁15を
貫通する孔17a(図示せず)、17bが2つ設けられている。左壁13側の孔17a(
図示せず)を覆うようにケース40a(第1の放熱部)を設け、右壁14側の孔17bを
覆うようにケース40b(第3の放熱部)が設けられている。ケース40aには昇圧回路
4を成す直流用のリアクトルDCLが収納され、ケース40bにはフィルタ6を成す交流
用のリアクトルACLが収納されている。ケース40a、40bを底壁15の上側に構成
することによって、ケース40a、40bからの放熱がフィンF1(第2の放熱部)に伝達
される熱量を抑制している。
Two holes 17a (not shown) and 17b penetrating the bottom wall 15 are provided on the upper left and right sides of the fin F1 (corresponding to the second heat radiating portion) on the outside of the bottom wall 15. Hole 17a on the left wall 13 side (
A case 40a (first heat radiating portion) is provided so as to cover (not shown), and a case 40b (third heat radiating portion) is provided so as to cover the hole 17b on the right wall 14 side. The case 40a houses a direct current reactor DCL that forms the booster circuit 4, and the case 40b houses an alternating current reactor ACL that forms the filter 6. By configuring the cases 40a, 40b on the upper side of the bottom wall 15, the amount of heat transmitted from the cases 40a, 40b to the fins F1 (second heat radiating portion) is suppressed.

容器10の底壁15左壁13側のリアクトルDCLの下側には、開閉器3a〜3dが配
置され、底壁15右壁14側のリアクトルACLの下側には交流電力を出力用の端子21
が配置されている。
Switches 3a to 3d are arranged below the reactor DCL on the left wall 13 side of the bottom wall 15 of the container 10, and a terminal for outputting AC power to the lower side of the reactor ACL on the right wall 14 side of the bottom wall 15 21
Is arranged.

次に、交流用のリアクトルACLの具体的な配置について述べる。尚、直流リアクトル
DCLは交流リアクトルACLと同様に配置するため説明を省略する。
Next, a specific arrangement of the AC reactor ACL will be described. The direct current reactor DCL is disposed in the same manner as the alternating current reactor ACL, and thus the description thereof is omitted.

交流リアクトルACLは、ケース40bの中にネジ止めなどにより取り付けられる。ケ
ース40bは開口を有する略直方体状の形状をしており、この開口Hから交流リアクトル
ACLを収容し、ケース40bへ交流リアクトルACLを螺子止めした後、ケース40b
内に熱導電性の良い樹脂が充填されている。また、ケース40bの外側には複数のフィン
F2を設けても良く、リアクトルの発する熱が樹脂、ケース40b、及びこのフィンF2
を介して放熱される。
The AC reactor ACL is attached to the case 40b by screwing or the like. The case 40b has a substantially rectangular parallelepiped shape having an opening. After the AC reactor ACL is received from the opening H and the AC reactor ACL is screwed to the case 40b, the case 40b
The inside is filled with a resin having good thermal conductivity. A plurality of fins F2 may be provided outside the case 40b, and the heat generated by the reactor is resin, the case 40b, and the fins F2.
The heat is dissipated through

このケース40bと容器10との間には板状の取付部材30が配置される。取付部材3
0はケース40bの開口を覆うと共に、ケース40bと一緒に容器10にネジ止めにより
取り付けられる。ケース40bと取付部材30との間には、厚さ1mm程度の熱伝導性の
低く断熱性を有するシリコンゴムなどのゴム製の第1パッキン33を挟み込んでいる。
A plate-shaped attachment member 30 is disposed between the case 40 b and the container 10. Mounting member 3
0 covers the opening of the case 40b and is attached to the container 10 together with the case 40b by screws. Between the case 40b and the mounting member 30, a first packing 33 made of rubber such as silicon rubber having a low thermal conductivity and a heat insulation property of about 1 mm in thickness is sandwiched.

取付部材30には交流リアクトルACLの配線(出力線L)を通すための円形の孔32
が設けられ、孔32の周囲は、ケース40bから容器10側へ約5mmほど突出する凸部
36(スペーサ)が形成されている。また、凸部36の内側縁部には凸部36より高いリ
ブ37が形成されている。
The mounting member 30 has a circular hole 32 for passing the wiring of the AC reactor ACL (output line L).
A protrusion 36 (spacer) is formed around the hole 32 so as to protrude about 5 mm from the case 40b to the container 10 side. A rib 37 higher than the convex portion 36 is formed on the inner edge of the convex portion 36.

取付部材30を容器10に配置する際には、リブ37が孔17bへ嵌め込まれ取付部材
30の位置決めがなされる。また、この凸部36と容器10との間には、厚さ1mm程度
の熱伝導性の低いシリコンゴムなどのゴム製の第2パッキン34が挟み込まれて配置され
る。尚、凸部36(スペーサ)は容器10側に設けられていても良いし、別部材で設けら
れても良い。
When the mounting member 30 is disposed in the container 10, the rib 37 is fitted into the hole 17b, and the mounting member 30 is positioned. In addition, a second packing 34 made of rubber such as silicon rubber having a low thermal conductivity and having a thickness of about 1 mm is interposed between the convex portion 36 and the container 10. In addition, the convex part 36 (spacer) may be provided in the container 10 side, and may be provided by another member.

この様に、本実施形態では、凸部36及び第2パッキン34により容器10と取付部材
30(ケース40b)との間に約5mm〜6mm程度の隙間S(空気の断熱層)ができる
(図5参照)ため、容器10とケース40bとの間に空気による断熱効果が得られる。従
って、交流リアクトルACLの熱が他の放熱要素(例えば、インバータ回路を構成するス
イッチ素子など)へ伝わりづらくなり、他の放熱要素の放熱を確保することができる。ま
た、交流リアクトルACLの放熱はケース40bのフィンF2から確保される。
Thus, in this embodiment, the clearance S (air insulation layer) of about 5 mm to 6 mm is formed between the container 10 and the mounting member 30 (case 40b) by the convex portion 36 and the second packing 34 (FIG. Therefore, the heat insulation effect by air is obtained between the container 10 and the case 40b. Therefore, the heat of the AC reactor ACL becomes difficult to be transmitted to other heat radiating elements (for example, a switch element constituting the inverter circuit), and heat radiation of the other heat radiating elements can be ensured. Moreover, the heat radiation of AC reactor ACL is ensured from fin F2 of case 40b.

ケース40bと容器10との間に取付部材30を配置し、ケース40bと取付部材30
との間、及び取付部材30と容器との間に夫々第1パッキン33、第2パッキン34を配
置したため、ケース40bと容器との間を密閉し防水性を高めることができる。
The attachment member 30 is disposed between the case 40b and the container 10, and the case 40b and the attachment member 30 are disposed.
Since the first packing 33 and the second packing 34 are disposed between the mounting member 30 and the container, respectively, the case 40b and the container can be sealed to improve waterproofness.

また、本実施形態では、ケース40bに交流リアクトルACLが取り付けられるため、
交流リアクトルACLの熱が隙間Sの断熱効果により容器10へ伝わりづらくなり、イン
テリジェントモジュールIPMの取り付けられる容器10の部分が交流リアクトルACL
の発熱の影響を受けにくくなってインテリジェントモジュールIPMの放熱が確保される
Moreover, in this embodiment, since AC reactor ACL is attached to case 40b,
The heat of the AC reactor ACL becomes difficult to be transferred to the container 10 due to the heat insulation effect of the gap S, and the portion of the container 10 to which the intelligent module IPM is attached becomes the AC reactor ACL.
As a result, the heat of the intelligent module IPM is secured.

従って、ケース40bの放熱(冷却)能力を抑制してリアクトルの温度が耐熱の150
度近くに至るように構成(リアクトルACLのための放熱量を少なく構成)してもリアク
トルACLの発熱が容器10の底壁15を介して直接フィンF1(インテリジェントモジ
ュールIPM)へ伝わることを抑制し、フィンF1のインテリジェントモジュールIPM
に対する放熱量を確保してインテリジェントモジュールIPMのリアクトルの放熱による
温度上昇を抑制している。
すなわち、リアクトルとインテリジェントモジュールIPM(半導体素子等)との放熱
温度による熱干渉を抑制し、夫々の温度設定の自由度が増し、限られたスペース内でイン
テリジェントモジュールIPMの冷却を主体とした構成が可能となる。
Therefore, the heat dissipation (cooling) capability of the case 40b is suppressed, and the reactor temperature is 150.
Even if it is configured so as to be close to the temperature (the amount of heat radiation for the reactor ACL is reduced), the heat generated by the reactor ACL is prevented from being directly transmitted to the fin F1 (intelligent module IPM) through the bottom wall 15 of the container 10. , FinM intelligent module IPM
The temperature rise due to the heat radiation of the reactor of the intelligent module IPM is suppressed by securing the heat radiation amount.
In other words, the thermal interference between the reactor and the intelligent module IPM (semiconductor element, etc.) due to the heat radiation temperature is suppressed, the degree of freedom in setting each temperature is increased, and the configuration mainly consists of cooling the intelligent module IPM in a limited space. It becomes possible.

また、本実施形態では、ケース40bに設けられる凸部36が容器10と接するが、こ
の接触面積が小さく容器10へ伝達する交流リアクトルACLの熱の影響は実質的にない
。尚、断熱性のパッキンを設けても良い。
Moreover, in this embodiment, although the convex part 36 provided in case 40b touches the container 10, this contact area is small, and there is substantially no influence of the heat | fever of AC reactor ACL transmitted to the container 10. FIG. A heat insulating packing may be provided.

また、本実施形態では、ケース40bと容器10とが相対向する間に空気の断熱層を設
けて断熱したが、この空気の断熱層に断熱部材を配置するようにしても良いし、取付部材
30を、断熱性を有する部材としても良い。
Further, in the present embodiment, the heat insulation layer is provided while the case 40b and the container 10 face each other to provide heat insulation. However, a heat insulation member may be disposed on the air heat insulation layer, or the attachment member. 30 may be a member having a heat insulating property.

実施例1では、ケース40a及びケース40bを底壁15の外側に取付部材30と第1
パッキン33、第2パッキン34を介して取り付けたが、図4に示すように、底壁15の
内側(容器10の内側)に取付けられるようなケース50を用いても良い。説明では簡単
のため直流リアクトルDCL側のケースについて説明するが、交流リアクトルACL側の
ケースも同様の構成を採用することができる。
In the first embodiment, the case 40 a and the case 40 b are placed outside the bottom wall 15 with the attachment member 30 and the first.
Although it attached via the packing 33 and the 2nd packing 34, as shown in FIG. 4, you may use the case 50 attached to the inner side of the bottom wall 15 (inner side of the container 10). In the description, the case on the DC reactor DCL side will be described for the sake of simplicity, but the same configuration can be adopted for the case on the AC reactor ACL side.

ケース50は、開口にフランジ51が形成され、ケース50の外側には実施例1のケー
ス40a、40bとは異なりフィンF2が形成されていない。ケース50は金属性の部材
からなり、ケース内に直流リアクトルDCLが螺子止め配置され、ケース50内に熱導電
性の良い樹脂が充填されている。これによりリアクトルDCLの熱が樹脂を解してケース
50に伝わり、ケース50から放熱される。即ち、ケース50は、フィンF2は有してい
ないもののケース40a、及びケース40bと同様に放熱材として機能する。
The case 50 has a flange 51 formed in the opening, and unlike the cases 40a and 40b of the first embodiment, the fin F2 is not formed on the outside of the case 50. The case 50 is made of a metallic member, a DC reactor DCL is screwed in the case, and the case 50 is filled with a resin having good thermal conductivity. Thereby, the heat of reactor DCL is transferred to case 50 through the resin and is radiated from case 50. That is, the case 50 does not have the fins F2, but functions as a heat radiating material in the same manner as the case 40a and the case 40b.

ケース50は、厚さ1mm程度の熱伝導性の低く断熱性を有するシリコンゴムなどのゴ
ム製のパッキン53をフランジ51と底壁15の内側とに挟み込んで取付けられる。ケー
ス50のフランジ51、及び第3パッキンには、ネジを通す孔が形成され、ケース50は
、このネジ孔にネジを通して底壁15にネジ孔止めされる。また、ケース50の開口側は
蓋52が取り付けられている。
The case 50 is attached by sandwiching a rubber packing 53 such as silicon rubber having a low thermal conductivity and a heat insulation property having a thickness of about 1 mm between the flange 51 and the inside of the bottom wall 15. A hole through which a screw is passed is formed in the flange 51 and the third packing of the case 50, and the case 50 is screwed through the screw hole and fixed to the bottom wall 15. A lid 52 is attached to the opening side of the case 50.

このように構成しても、ケース50と容器10との間の断熱効果により容器10へリア
クトルの熱が伝わりづらくなり、インテリジェントモジュールIPMの取り付けられる容
器10の部分が交流リアクトルACLの発熱の影響を受けにくくなってインテリジェント
モジュールIPMの放熱が確保される。
Even if comprised in this way, it becomes difficult for the heat | fever of a reactor to be transmitted to the container 10 by the heat insulation effect between the case 50 and the container 10, and the part of the container 10 in which intelligent module IPM is attached influences the heat_generation | fever of AC reactor ACL. It becomes difficult to receive and heat dissipation of the intelligent module IPM is secured.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the above description is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.

本実施形態の電力変換装置1は、太陽電池2a〜2d等の直流電源を含む電力変換シス
テム等としても利用することができる。
The power conversion device 1 of the present embodiment can also be used as a power conversion system including a DC power source such as solar cells 2a to 2d.

1 電力変換装置
2a〜2d 太陽電池
3a〜3d 開閉器
4 昇圧回路
5 インバータ回路
6 フィルタ
7 リレー
8 系統
9 制御回路
10 容器
11 上壁
12 下壁
13 左壁
14 右壁
15 底壁
16 基板
17a 孔
17b 孔
19 パッキン
21 端子
30 取付部材
32 孔
33 第1パッキン
34 第2パッキン
36 凸部
37 リブ
40a ケース
40b ケース
50 ケース
51 フランジ
52 蓋
53 パッキン
IPM インテリジェントモジュール
F1、F2 フィン
L 出力線
G ガード
H 開口
S 隙間

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2a-2d Solar cell 3a-3d Switch 4 Booster circuit 5 Inverter circuit 6 Filter 7 Relay 8 System 9 Control circuit 10 Container 11 Upper wall 12 Lower wall 13 Left wall 14 Right wall 15 Bottom wall 16 Substrate 17a Hole 17b hole 19 packing 21 terminal 30 mounting member 32 hole 33 first packing 34 second packing 36 convex portion 37 rib 40a case 40b case 50 case 51 flange 52 lid 53 packing IPM intelligent module F1, F2 fin L output line G guard H opening S clearance

Claims (5)

太陽電池から出力される直流電力を昇圧回路で昇圧した後インバータ回路で系統と同等
の周波数を有する交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前面側を開口した
有底状の容器を有し、当該容器の底壁にこの容器の外側に向かって前記昇圧回路を成すリ
アクトルの放熱に寄与する第1の放熱部、前記インバータ回路を成す半導体素子の放熱に
寄与する第2の放熱部、及び前記交流電力を得る際のフィルタを成すリアクトルの放熱に
寄与する第3の放熱部を夫々設け、第2の放熱部を前記底壁の外側のほぼ中央に上下にわ
たる風路を有して構成すると共に、前記底壁の外側の第2の放熱部の左右の上側に第1の
放熱部及び第3の放熱部を構成することを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device that boosts DC power output from a solar cell with a booster circuit and then converts it into AC power having the same frequency as the system using an inverter circuit, it has a bottomed container with an opening on the front side. A first heat dissipating part that contributes to heat radiation of the reactor that forms the step-up circuit toward the outside of the container on the bottom wall of the container, a second heat dissipating part that contributes to heat radiation of the semiconductor element that forms the inverter circuit, And a third heat dissipating part that contributes to heat dissipating the reactor that forms the filter for obtaining the AC power, and the second heat dissipating part is configured to have an air passage extending vertically at the substantially center outside the bottom wall. And a first heat radiating portion and a third heat radiating portion are formed on the left and right upper sides of the second heat radiating portion outside the bottom wall.
少なくとも第1の放熱部又は第3の放熱部のいずれか一方は前記容器とは別体に構成さ
れ前記容器に構成された孔を介して夫々のリアクトルを収納することを特徴とする請求項
1に記載の電力変換装置。
2. At least one of the first heat radiating part and the third heat radiating part is configured separately from the container, and each reactor is accommodated through a hole formed in the container. The power converter device described in 1.
少なくとも第1の放熱部又は第3の放熱部のいずれか一方は前記容器との間で断熱に寄
与する部材を介して前記容器に取り付けられていることを特徴とする請求項2に記載の電
力変換装置。
3. The electric power according to claim 2, wherein at least one of the first heat radiating portion and the third heat radiating portion is attached to the container via a member that contributes to heat insulation with the container. Conversion device.
少なくとも第1の放熱部又は第3の放熱部のいずれか一方は、前記底壁と取付部材を介
して前記底壁の外側に取付けられ、前記取付け部材と前記底壁との間には空気層が設けら
れることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
At least one of the first heat radiating portion and the third heat radiating portion is attached to the outside of the bottom wall via the bottom wall and the attachment member, and an air layer is provided between the attachment member and the bottom wall. The power converter according to claim 2, wherein the power converter is provided.
少なくとも第1の放熱部又は第3の放熱部のいずれか一方は、ケースの開口にフランジ
が設けられ、前記フランジと前記底壁との間に前記断熱に寄与する部材を介して取付けら
れていることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。


At least one of the first heat radiating portion and the third heat radiating portion is provided with a flange at the opening of the case, and is attached between the flange and the bottom wall via a member that contributes to the heat insulation. The power conversion device according to claim 3.


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