JP2017099063A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
無停電電源装置(UPS)の通常運転時には、バッテリ140をチョッパ133で充電し、停電時(電源異常時を含む)にはすぐにバッテリ140からチョッパ133で放電し、インバータ132で交流出力に接続される負荷150に無停電化された電力を供給する。
コンバータ131は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)2個の直列回路とこの直列接続点に接続される逆阻止形IGBTを逆並列接続した双方向スイッチとを内蔵したU相,V相,W相の3つの半導体モジュールを直流回路の正極P、負極N及び中間極Mとの間に接続し、各半導体モジュールの直列回路各々の直列接続点に交流入力フィルタ125を介して各相の交流入力を接続して3レベルの交流−直流変換回路を構成している。
図7は、図5に示した従来の無停電電源装置(UPS)におけるコンバータユニット及びチョッパユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例を示す図である。
前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し、
前記第1および第2の電解コンデンサの間に前記3つのコンバータユニットと前記2つのチョッパユニットとを同一面となる冷却体の取付け面に交互に配置した、ことを特徴とする。
前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し、
前記3つのコンバータユニット内の1つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニット及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記冷却体の取付け面の両端に配置された前記第1および第2の電解コンデンサとの間に前記2つのチョッパユニットが同一面となるように配置した、ことを特徴とする。
あらかじめ前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットとなるよう構成し、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成し、
冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し取付ける過程、
前記3つのコンバータユニット内の1つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニットと前記第1の電解コンデンサとの間及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記第2の電解コンデンサとの間にそれぞれ前記2つのチョッパユニットが同一面となるように配置し取付ける過程、および、
前記3つのコンバータユニットおよび前記2つのチョッパユニットを片面構成の冷却体に接触させる過程、を含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への配置イメージの一例を示す図である。
なお停電時には、U相,V相,W相のコンバータユニット31U〜31Wは稼動しないため、コンバータユニット31U〜31Wによる発熱は無い。
図2において、U相,V相,W相の3相交流の各相交流における不要な成分をフィルタ25により除去し、交流のU相,V相,W相の成分ごとコンバータユニット31U,31V,31Wに各相交流を印加する。
図3は、図1に示した本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への配置イメージの一例を具現したものである。
図4は、図3に示した本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例の変形を示すものである。
2 チョッパユニット(下アーム半導体モジュール)
3 冷却体(冷却フィン)
4 コンバータユニット(U相半導体モジュール)
5 コンバータユニット(V相半導体モジュール)
6 コンバータユニット(W相半導体モジュール)
7,8 電解コンデンサ
9 ラミネート導体
25 入力フィルタ
26 平滑用コンデンサCp
27 平滑用コンデンサCn
28 第1のリアクトルL1
29 第2のリアクトルL2
31 コンバータ
31U U相コンバータユニット(半導体モジュール)
31V V相コンバータユニット(半導体モジュール)
31W W相コンバータユニット(半導体モジュール)
33 チョッパ
33U チョッパユニット(上アーム半導体モジュール)
33D チョッパユニット(下アーム半導体モジュール)
40 バッテリ
Claims (9)
- 交流入力をコンバータで直流電圧に変換すると共に前記コンバータに後続するインバータで直流を交流に変換し出力する電力変換装置において、
前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成され、
前記冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し、
前記第1および第2の電解コンデンサの間に前記3つのコンバータユニットと前記2つのチョッパユニットとを同一面となる冷却体の取付け面に交互に配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記3つのコンバータユニットと前記2つのチョッパユニットとでコンバータ/チョッパ一体ユニットを構成した、ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記3つのコンバータユニットは、U相,V相,W相の各コンバータユニットから成り、
前記2つのチョッパユニットは、半導体モジュールが上部に配置された上アームのチョッパユニットと半導体モジュールが下部に配置された下アームのチョッパユニットから成り、
前記U相のコンバータユニットと前記V相のコンバータユニットの間に前記上アームのチョッパユニットを配置し、前記V相のコンバータユニットと前記W相のコンバータユニットの間に前記下アームのチョッパユニットを配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 交流入力をコンバータで直流電圧に変換すると共に前記コンバータに後続するインバータで直流を交流に変換し出力する電力変換装置において、
前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し、
前記3つのコンバータユニット内の1つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニット及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記冷却体の取付け面の両端に配置された前記第1および第2の電解コンデンサとの間に前記2つのチョッパユニットが同一面となるように配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4に記載の電力変換装置において、
前記3つのコンバータユニットと前記2つのチョッパユニットとでコンバータ/チョッパ一体ユニットを構成した、ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項4に記載の電力変換装置において、
前記3つのコンバータユニットは、U相,V相,W相の各コンバータユニットから成り、
前記2つのチョッパユニットは、半導体モジュールが上部に配置された上アームのチョッパユニットと半導体モジュールが下部に配置された下アームのチョッパユニットから成り、
前記U相のコンバータユニットと前記第1の電解コンデンサの間に前記上アームのチョッパユニットを配置し、前記W相のコンバータユニットと前記第2の電解コンデンサの間に前記下アームのチョッパユニットを配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1および請求項4に記載の電力変換装置において、
前記3つのコンバータユニット及び前記2つのチョッパユニットは、それぞれ内部に半導体モジュールを含み、該半導体モジュールをラミネート導体に接続させ、
前記コンバータユニット及び前記チョッパユニットの前記半導体モジュールから放出される熱を冷却する冷却体の片側のみに接触させると共に前記第1および第2の電解コンデンサの向きを一方向に揃えて前記ラミネート導体に接続させるよう構成した、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 交流入力電圧を入力フィルタを介してコンバータに入力し、該コンバータで直流電圧に変換し、バッテリを充電すると共にインバータに直流電力を供給し、該インバータで直流を交流に変換して出力する電力変換装置であって、交流入力電源の通常時には前記バッテリをチョッパで充電し、前記交流入力電源の異常時には前記バッテリから前記チョッパで放電し、さらに前記インバータで交流出力に接続される負荷に電力を供給する電力変換装置におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの配置方法において、
あらかじめ前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットとなるよう構成し、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成し、
冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し取付ける過程、
前記3つのコンバータユニット内の1つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニットと前記第1の電解コンデンサとの間及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記第2の電解コンデンサとの間にそれぞれ前記2つのチョッパユニットが同一面となるように配置し取付ける過程、および、
前記3つのコンバータユニットおよび前記2つのチョッパユニットを片面構成の冷却体に接触させる過程、
を含むことを特徴とする電力変換装置におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの配置方法。 - 交流入力電圧を入力フィルタを介してコンバータに入力し、該コンバータで直流電圧に変換し、バッテリを充電すると共にインバータに直流電力を供給し、該インバータで直流を交流に変換して出力する電力変換装置であって、交流入力電源の通常時には前記バッテリをチョッパで充電し、前記交流入力電源の異常時には前記バッテリから前記チョッパで放電し、さらに前記インバータで交流出力に接続される負荷に電力を供給する電力変換装置におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの配置方法において、
あらかじめ前記コンバータが上中下アームに分離される交流3相に対応した3つのコンバータユニットとなるよう構成し、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される2つのチョッパユニットとなるよう構成し、
冷却体の取付け面の両端に第1および第2の電解コンデンサを配置し取付ける過程、
前記3つのコンバータユニット内の1つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニットと前記第1の電解コンデンサとの間及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記第2の電解コンデンサとの間にそれぞれ前記2つのチョッパユニットが同一面となるように配置し取付ける過程、および、
前記3つのコンバータユニットおよび前記2つのチョッパユニットを片面構成の冷却体に接触させる過程、
を含むことを特徴とする電力変換装置におけるコンバータ/チョッパ一体ユニットの配置方法。
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