JP2017099063A - 電力変換装置 - Google Patents

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【課題】上中下アームに分離された交流3相に対応のコンバータユニットと上下アームに分離された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することで、熱の干渉を少なくすることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電解コンデンサ7,8を、サージ電圧の発生源となる、コンバータユニット及びチョッパユニット内に含まれる各半導体モジュールのバランスを考慮して冷却体の取付け面(同一面)の両端に配置する。U相のコンバータユニット4とV相のコンバータユニット5の間に上アームのチョッパユニット1を配置し、V相のコンバータユニット5とW相のコンバータユニット6の間に下アームのチョッパユニット2を配置する。その為、電解コンデンサ7,8から一番遠い配置となるV相のコンバータユニット5と電解コンデンサ7,8との間のインダクタンス値は、電解コンデンサ7,8が並列に接続されるため、従来配置に比べて1/2になる。【選択図】図3

Description

本発明は、電力変換装置、例えば無停電電源装置(単に“UPS”ともいう)、に使用されるコンバータ/チョッパ一体ユニットにおける冷却の効率化及びサージ電圧の抑制化に関する。
下記特許文献1には、両面取付型の冷却体の金属基板の両面に半導体素子を設置し、前記金属基板の一方の外部面に設置した半導体モジュールの端子と端子方向が同方向となるように並列配置され冷媒の通流を遮るように配置した複数個のコンデンサからなる第1のコンデンサ群と、前記金属基板の他方の外部面に設置した半導体モジュールの端子と端子方向が同方向となるように並列配置され冷媒の通流を遮るように配置した複数個のコンデンサからなる第2のコンデンサ群と、を備え、前記第1のコンデンサ群のコンデンサと前記第2のコンデンサ群のコンデンサのそれぞれ同電位同士を接続する導体は、前記第1のコンデンサ群と前記第2のコンデンサ群との配置内部の冷媒の通流を遮る位置に設置する電力変換装置が開示されている。
図5は、従来の無停電電源装置(UPS)の回路構成を示すブロック図である。図5において、入力フィルタ(不図示)を介して得た交流入力120をUPS130のコンバータ131に入力し、コンバータ131で直流電圧に変換し、チョッパ133を介してバッテリ140を充電すると共にインバータ132に直流電力を供給する。
インバータ132では直流を交流に変換して、さらに不図示の出力フィルタで波形整形して負荷150にインバータ132で変換した交流を出力する。
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。
無停電電源装置(UPS)の通常運転時には、コンバータ131とチョッパ133が同時に稼働するため、両者で発熱が発生する。なお、バッテリ140は充電のみなので、ほとんど発熱しない。一方、停電時には、バッテリ140が稼働するため、バッテリ140で熱が発生する。また停電時には、コンバータ131とチョッパ133の両者が同時に発熱することは無く、チョッパ133のみが発熱する。
なおバイパスモードは、不図示のモード切替装置が作動してUPS130に付随するバッテリ140を切り離して、交流入力120を直接負荷150に連繋するためのモードであり、バッテリ140の故障時などでバッテリ140が使用できない緊急時にこのモードに切替えられる。
図6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のユニット相互間の結線の様子を示す図である。
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。
また、バッテリ140の充放電を行うチョッパ133は、IGBTを2個直列接続した上側の半導体モジュールを直流回路の正極Pと中間極Mとの間に、また下側の半導体モジュールを直流回路の中間極Mと負極Nとの間に接続し、チョッパ133の上側及び下側の半導体モジュールの直列接続点をリアクトルL1(128)及びリアクトルL2(129)を介してバッテリ140に接続して3レベル昇降圧チョッパを構成している。
なお直流回路は正極P、負極N及び中間極Mを備えた3レベル構成で、L1(128)、L2(129)は昇降圧用のリアクトル、Cp(126)、Cn(127)は平滑用コンデンサである。
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。
図7に示された従来の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配置例では、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の左側に接触させるチョッパ用の半導体モジュール161,162をラミネート導体169に、また両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の右側に接触させるコンバータ用の半導体モジュール164〜166をラミネート導体170に、それぞれ取付けている。
なお、ラミネート導体169,170は、絶縁フィルムシートと金属導体とを積層ラミネートすることによって作製されるブスバーとして当業者に広く認識されており、表面に現されていない導体によって同電位導体同士が接続される導体構造を備えている。
さらに図7に示される具体的配置例では、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の両面に半導体モジュール161,162、164〜166を接触させるように取り付けること、またラミネート導体170,169に対して電解コンデンサ167,168の向きを交互に変えて配置して接続させるようにしている。
特開2014−011819号公報(図4、図5)
上記した従来の電力変換装置では、図7に示されるように、チョッパ用の半導体モジュール161,162とコンバータ用の半導体モジュール164〜166とが両面取付型の冷却体(冷却フィン)163によって完全に分離された構造になっているため、装置の配置スペースが大きくなってしまうという問題があった。
また図7に示されるように、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の両側にチョッパ用の半導体モジュール161,162とコンバータ用の半導体モジュール164〜166を接触させるように取り付けているため、電解コンデンサ167,168と半導体モジュール161,162、164〜166間のインダクタンスに起因するサージ電圧が大きくなってしまうという問題もあった。
さらに図7に示されるように、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の両面に半導体モジュール161,162、164〜166を接触させるように取り付ける構造、および、ラミネート導体170,169に対して電解コンデンサ167,168の向きを交互に変えて配置し接触させる構造を採っているため電力変換装置の組立て作業の効率が悪いという問題もあった。
そこで本発明の第1の目的は、上中下アームに分離された交流3相に対応のコンバータユニットと上下アームに分離された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することで、熱の干渉を少なくすることが可能な電力変換装置を提供することにある。
また本発明の第2の目的は、冷却体の片面のみに半導体モジュールを接触させて取り付けると共に電解コンデンサの向きを一方向に揃えて導体に接続することで、電力変換装置の組立て作業の効率向上が可能な電力変換装置を提供することにある。
また本発明の第3の目的は、半導体ユニットと電解コンデンサとの設置距離を縮めることでサージ電圧の抑制が可能な電力変換装置を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の一態様は、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。
また上記課題を解決するために本発明の別の態様は、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。
さらに上記課題を解決するために本発明の更に別の態様は、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。
本発明の電力変換装置に係る無停電電源装置(UPS)は、通常運転時はコンバータとチョッパが同時に稼動するので両者が共に発熱するが、停電時にはコンバータは動作せずにチョッパのみ動作することになるので両者が同時に発熱することはない。すなわち本発明は、停電時に発熱するチョッパユニットを、発熱しないコンバータユニット間又は電解コンデンサ間に同一面となる冷却体の取付け面に交互に挟むことで、同時に発熱するユニット内の半導体モジュール間の熱の干渉を抑えることが可能となる。
また、冷却体(冷却フィン)の片側のみにコンバータ及びチョッパの半導体モジュールを配置すると共に電解コンデンサの向きを一方向に揃えて導体に接続することで、電力変換装置の組立て時の作業効率を向上させることができる。
加えて、ユニット内の半導体モジュールと電解コンデンサの距離を従来よりも近づけて同一面となる冷却体の取付け面に配置することとなるので、両者間に発生するサージ電圧を抑えることが可能となる。
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。 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相互間の結線の様子を示す図である。 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)への具体的配置例を示す図である。 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)への別の具体的配置例を示す図である。 従来の一般的な無停電電源装置(UPS)の回路構成を示すブロック図である。 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のユニット相互間の結線の様子を示す図である。 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。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
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。
図1の配置イメージの一例においては、U相のコンバータユニット31UとV相のコンバータユニット31Vの間にチョッパユニット33U(半導体(例.IGBT)モジュール(上部)を包含)を配置し、V相のコンバータユニット31VとW相のコンバータユニット31Wの間にチョッパユニット33D(半導体(例.IGBT)モジュール(下部)を包含)を配置することで、停電時に同時に稼動して発熱するチョッパユニット33U,33Dの間に停電時に稼動しないコンバータユニット31U,31V、31V,31Wを交互に挟むことで、停電時に同時稼動するモジュール間の熱の干渉を抑えるようにする。
各コンバータユニット31U,31V,31Wは、図6において説明したように、上下アームに分けられて半導体素子(例えば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半導体モジュールで構成されている。
また、チョッパユニット33U,33Dは、2個直列接続した半導体素子(例えばIGBT)を内蔵した半導体モジュールで構成されている。
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。
また半導体モジュールを内蔵する、コンバータユニット31U〜31W及びチョッパユニット33U,33Dを図示していない冷却体(冷却フィン)の片側のみに配置・接触させるので、電力変換装置の組立て時の作業効率を向上させることが可能となる。これについては後述する。
図2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相互間の結線の様子を示す図である。
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。
そしてU相,V相,W相のコンバータユニット31U,31V,31W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、各コンバータユニット31U,31V,31Wの直列回路各々の直列接続点に入力フィルタ25を介してU相,V相,W相の交流入力を接続したうえで、各アームにおける半導体素子(例えばIGBT)をスイッチング制御して交流−直流変換回路を実現している。なお、信号をゲートに印加してスイッチング制御する制御回路自体は当業者に周知なので図示を割愛する。
また、バッテリ40の充放電を行うチョッパ33は、半導体素子(例えばIGBT)を2個直列接続した上アームのチョッパユニット33Uを直流回路の正極Pと中間極Mとの間に、また半導体素子(例えばIGBT)を2個直列接続した下アームのチョッパユニット33Dを直流回路の中間極Mと負極Nとの間に接続する。
そして上アームのチョッパユニット33Uの直列接続点を第1のリアクトルL1(28)を介してバッテリ40の正極に、また下アームのチョッパユニット33Dの直列接続点を第2のリアクトルL2(29)を介してバッテリ40の負極に、それぞれ接続して3レベルの昇降圧チョッパを実現している。
なお直流回路は、正極P、負極N及び中間極Mを備えた3レベル構成で、第1および第2のL1(28)、L2(29)は昇降圧用のリアクトル、Cp(26)、Cn(27)は平滑用コンデンサ(電解コンデンサ)である。
図3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)への具体的配置例を示す図である。
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。
すなわち図3に示す具体的配置例においては、電解コンデンサ7,8を、サージ電圧の発生源となる、コンバータユニット及びチョッパユニット内に含まれる各半導体モジュールのバランスを考慮して冷却体3の取付け面(同一面)の両端に配置している。
そして電解コンデンサ7,8は、図2に示されるように、直流回路の正極Pと負極Nの間にそれぞれ電気的に直列接続されるコンデンサ(図2のCp(26),Cn(27))を並置したコンデンサユニットであり、ラミネート導体9によって電気的に並列に接続される。
なお、ラミネート導体9は、上述したように、絶縁フィルムシートと金属導体とを積層ラミネートすることによって作製されるブスバーとして当業者に広く認識されており、表面に現されていない導体によって同電位導体同士が接続される導体構造を備えている。
さらに図3に示すように、電解コンデンサ7,8の正極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCp(26))は、図2に示す直流回路のP極,M極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33U)(C1)1とラミネート導体9とに接続される。
一方、電解コンデンサ7,8の負極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCn(27))は、図2に示す直流回路のM極,N極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33D)(C2)2とラミネート導体9とに接続される。
また、電解コンデンサ7,8の正極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCp(26))は、図2に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)4,5,6の上アームとラミネート導体9とに接続される。
一方、電解コンデンサ7,8の負極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCn(27))は、図2に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)4,5,6の下アームとラミネート導体9とに接続される。
また、電解コンデンサ7,8と表現される図2に示す平滑用コンデンサCp(26),Cn(27)の接続点は、U,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)4,5,6の中間アーム(双方向スイッチ)の端子とラミネート導体9とに接続される。
そしてU相のコンバータユニット4とV相のコンバータユニット5の間に上アームのチョッパユニット1を配置し、V相のコンバータユニット5とW相のコンバータユニット6の間に下アームのチョッパユニット2を配置する。
電解コンデンサ7,8から一番遠い(冷却体3の取付け面(同一面)に並置されているコンバータユニット(31U,31V,31W)の中央に位置する)V相のコンバータユニット(31V)5と電解コンデンサ7,8との間のインダクタンス値は、図3では電解コンデンサ7,8が並列に接続されるため、図7の従来の具体的配置例に示される冷却体163の一方側のみに電解コンデンサ167,168を接触・配置させる場合の電解コンデンサ168から最も遠いU相コンバータユニットのインダクタンス値に比べて、1/2になる。
なお図3に示す具体的配置例においては、冷却体3の冷却フィンは、紙面の表面から裏面の方向(または逆の方向)に風が流れるように描かれているが、電解コンデンサ7から電解コンデンサ8の方向(紙面の上から下の方向または逆の方向)に冷却風が流れる構成であっても良い。
このように半導体モジュールを内蔵する、コンバータユニット及びチョッパユニットを冷却体の片側のみに配置・接触させることができるので、電力変換装置の組立て時の作業効率を向上させることが可能となる。
図4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)への別の具体的配置例を示す図である。
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。
図4に示す具体的配置例では、電解コンデンサ7,8を、サージ電圧の発生源となる、コンバータユニット及びチョッパユニット内に含まれる各半導体モジュールのバランスを考慮して冷却体3の取付け面(同一面)の両端に配置するとともに、U相のコンバータユニット(31U)4と電解コンデンサ7との間にチョッパユニット33U(C1)1を、またW相のコンバータユニット(31W)6と電解コンデンサ8との間にチョッパユニット(33D)2を、それぞれ挟むように配置する。
このように、電解コンデンサ7,8とU,W相のコンバータユニット(31U,31W)4,6との間にチョッパユニット(33U,33D)1,2を挟むように取付けることで、チョッパユニット(33U,33D)内の半導体モジュール間の熱の干渉を抑えることが出来る。
さらに、チョッパユニット(33U)1に内蔵される半導体モジュールC1と電解コンデンサ7、および、チョッパユニット(33D)2に内蔵される半導体モジュールC2と電解コンデンサ8が、冷却体3の取付け面(同一面)にそれぞれ隣接配置されることになるので、両者間のインダクタンス値を小さくすることができ、チョッパユニット(33U,33D)1,2に内蔵される半導体モジュールC1,C2と電解コンデンサ7,8との間に発生するサージ電圧を抑制することができる。
なお図4においても、図3におけるのと同様に、電解コンデンサ7,8は、図2に示されるように、直流回路の正極Pと負極Nの間にそれぞれ電気的に直列接続されるコンデンサ(図2のCp(26),Cn(27))を並置したコンデンサユニットであり、ラミネート導体9によって電気的に並列に接続される。
さらに図4に示すように、電解コンデンサ7,8の正極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCp(26))は、図2に示す直流回路のP極,M極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33U)(C1)1とラミネート導体9とに接続される。
一方、電解コンデンサ7,8の負極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCn(27))は、図2に示す直流回路のM極,N極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33D)(C2)2とラミネート導体9とに接続される。
また、電解コンデンサ7,8の正極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCp(26))は、図2に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)4,5,6の上アームとラミネート導体9とに接続される。
一方、電解コンデンサ7,8の負極側コンデンサ(図2に示す平滑用コンデンサCn(27))は、図2に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)4,5,6の下アームとラミネート導体9とに接続される。
また、電解コンデンサ7,8と表現される図2に示す平滑用コンデンサCp(26),Cn(27)の接続点は、U,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)4,5,6の中間アーム(双方向スイッチ)の端子とラミネート導体9とに接続される。
そしてU相のコンバータユニット4と電解コンデンサ7との間に上アームのチョッパユニット1を挟むように配置し、W相のコンバータユニット6と電解コンデンサ8との間に下アームのチョッパユニット2を挟むように配置する。
電解コンデンサ7,8から一番遠い(冷却体3の取付け面(同一面)に並置されているコンバータユニット(31U,31V,31W)の中央に位置する)V相のコンバータユニット(31V)と電解コンデンサ7,8との間のインダクタンス値は、図4では電解コンデンサ7,8が並列に接続されるため、図7の従来の具体的配置例に示される冷却体163の一方側のみに電解コンデンサ167,168を接触・配置させる場合の電解コンデンサ168から最も遠いU相コンバータユニットのインダクタンス値に比べて、1/2になる。
なお、図4に示す具体的配置例においては、冷却体3の冷却フィンは、紙面の表面から裏面の方向(または逆の方向)に風が流れるように描かれているが、電解コンデンサ7から電解コンデンサ8の方向(紙面の上から下の方向または逆の方向)に冷却風が流れる構成であっても良い。
以上に説明した、図3、図4に示す電力変換装置を構成するコンバータ/チョッパ一体ユニットは、縦置きで描いているので、電力変換装置と動作させる際には、ユニットの下部から上部に向かって冷却風を流すことが望ましい。なお、電力変換装置内にコンバータ/チョッパ一体ユニットを取付けるときは、縦置きを横置きに代えて取付けるようにしても良い。
1 チョッパユニット(上アーム半導体モジュール)
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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