JP2017175867A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
一般に、電力変換装置に接続され、電圧が印加される2つの導体間をできる限り近接させて、低インダクタンス化を図ることが知られている。電力変換装置を高周波電源として用いる場合、このように低インダクタンス化を図ることで、高周波の漏洩磁束を防止する。 In general, it is known to reduce the inductance by connecting as close as possible two conductors connected to a power converter and to which a voltage is applied. When the power converter is used as a high-frequency power source, high-frequency leakage magnetic flux is prevented by reducing the inductance in this way.
例えば、直流接続導体はお互いに絶縁を確保しながら互いに極力近接させた形で構成し、銅の薄板で導体を構成し、導体間を絶縁フィルムで絶縁したラミネートブスバーを用いるのが好ましいことが開示されている(特許文献1参照)。 For example, it is disclosed that it is preferable to use a laminated bus bar in which DC connection conductors are formed as close as possible to each other while ensuring insulation from each other, a conductor is formed of a thin copper plate, and the conductors are insulated by an insulating film. (See Patent Document 1).
しかしながら、電圧が印加される複数の平板形状の接続導体をボルトを用いて固定する場合、接続導体の平面に対して垂直方向にボルトを挿入することになり、ボルトの頭部又は首下などの一部が2つの接続導体間に位置することになる。このため、ボルトを考慮して2つの接続導体間の絶縁距離を確保しなければならず、接続導体間が必要以上に広くなり、低インダクタンス化を妨げることになる。 However, when fixing a plurality of flat connection conductors to which a voltage is applied using bolts, the bolts are inserted in a direction perpendicular to the plane of the connection conductor, such as the head or neck of the bolt. A portion will be located between the two connecting conductors. For this reason, it is necessary to secure an insulation distance between the two connection conductors in consideration of the bolts, and the connection conductors are unnecessarily wide, which hinders a reduction in inductance.
そこで、本発明の目的は、絶縁距離を確保して、電圧が印加される2つの導体間の低インダクタンス化を図ることができる電力変換装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power conversion device that can secure an insulation distance and reduce the inductance between two conductors to which a voltage is applied.
本発明の観点に従った電力変換装置は、電力変換回路と、前記電力変換回路と電気的に接続され、平板形状で第1の接続部分が折り曲げられ、前記第1の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に第1の平面が位置する第1の導体と、前記電力変換回路と電気的に接続され、前記第1の導体との間に電圧が印加され、平板形状で第2の接続部分が折り曲げられ、前記第2の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に位置する第2の平面が前記第1の導体の前記第1の平面と対向するように配置される第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間の絶縁が確保される位置で、前記第1の接続部分と前記第2の接続部分をそれぞれ固定する固定手段とを備える。 A power conversion device according to an aspect of the present invention is electrically connected to a power conversion circuit and the power conversion circuit. The first connection portion is bent in a flat plate shape, and the first connection portion is bent. A first conductor in which a first plane is positioned in a direction opposite to the direction and the power conversion circuit, and a voltage is applied between the first conductor and the second connection in a flat plate shape. A second conductor disposed such that a portion is bent and a second plane located in a direction opposite to the direction in which the second connection portion is bent is opposed to the first plane of the first conductor; And a fixing means for fixing the first connection portion and the second connection portion at a position where insulation between the first conductor and the second conductor is ensured.
本発明によれば、絶縁距離を確保して、電圧が印加される2つの導体間の低インダクタンス化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter which can ensure the insulation distance and can aim at low inductance between the two conductors to which a voltage is applied can be provided.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置1の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the power conversion device 1 according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described.
電力変換装置1は、コンバータ2、インバータ3、1組の接続導体4p,4n、4つのボルト5、及び4つのナット6を備える。電力変換装置1は、コンバータ2とインバータ3の直流端子同士を接続導体4p,4nで接続したBTB(back-to-back)変換器である。
The power conversion device 1 includes a
コンバータ2は、交流側に印加される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を備える。コンバータ2は、変換した直流電力をインバータ3に出力する。なお、直流電力を出力するものであれば、コンバータ2に限らず、他のものでもよい。例えば、発電機又は電池などでもよい。
コンバータ2の端子2p,2nは、導体であり、直流電力が出力される端子である。正極端子2pには、直流電圧の正極が印加される。負極端子2nには、直流電圧の負極が印加される。端子2p,2nは、平板形状であり、それぞれの幅広の面が対向するようにコンバータ2に設けられる。2つの端子2p,2nの互いに対抗する面の幅Wsは、絶縁距離が確保できる範囲内で、低インダクタンス化を図るために、できる限り近接させた距離である。接続導体4p,4nと接続される端子2p,2nのそれぞれの接続部分は、互いに対向する側と反対側の外側に直角に折り曲げられる。端子2p,2nの接続部分には、それぞれボルト5を通す穴が設けられる。
インバータ3は、コンバータ2により変換された直流電力を負荷に供給するための交流電力に変換する電力変換回路(インバータ回路)を備える。インバータ3が出力する交流電力は、単相交流でもよいし、三相交流でもよい。インバータ3の端子3p,3nは、導体であり、コンバータ2から出力される直流電力が入力される端子である。正極端子3pには、直流電圧の正極が印加される。負極端子3nには、直流電圧の負極が印加される。なお、インバータ3の端子3p,3nは、コンバータ2の端子2p,2nと同様に設けられているため、説明を省略する。
The
接続導体(直流導体)4p,4nには、コンバータ2から出力され、インバータ3に入力される直流電圧が印加される。正極接続導体4pには、直流電圧の正極が印加される。負極接続導体4nには、直流電圧の負極が印加される。接続導体4p,4nは、細長く薄い平板形状で、両端をそれぞれ同方向に直角に折り曲げたような形状である。接続導体4p,4nの両端は、それぞれコンバータ2又はインバータ3に接続された状態で、外側に向くように折り曲げられている。この折り曲げられた部分は、コンバータ2の端子2p,2n又はインバータ3の端子3p,3nと接続される接続部分である。これにより、接続導体4p,4nの接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に接続導体4p,4nの本体部分(接続部分以外の部分)の平面が位置する。接続導体4p,4nのそれぞれの接続部分には、それぞれコンバータ2の端子2p,2n又はインバータ3の端子3p,3nと接続するためのボルト5を通す穴が設けられる。接続導体4p,4nは、銅などの導電性の優れた材質であり、表面を絶縁シートで覆うラミネート加工などの電気的な絶縁処理は施されていない。
A DC voltage output from the
4組のボルト5及びナット6は、それぞれ接続導体4p,4nとコンバータ2の端子2p,2n又はインバータ3の端子3p,3nとを電気的に接続して固定する。なお、ボルト5は、ナットが不要のタイプのものを用いてもよい。
The four pairs of
図2は、本実施形態に係る正極接続導体4pとコンバータ2の正極端子2pが接続される状態の構成を示す構成図である。なお、接続導体4p,4nとコンバータ2の端子2p,2n又はインバータ3の端子3p,3nとの接続方法はいずれも同様であるため、ここでは、正極接続導体4pとコンバータ2の正極端子2pとの接続方法について説明し、その他の接続方法については省略する。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration in a state where the positive electrode connection conductor 4p and the
正極接続導体4pの外側に折り曲げられた接続部分とコンバータ2の正極端子2pの外側に折り曲げられた接続部分を、それぞれに設けられたボルト5を通すための穴が重なるように密着させる。次に、正極接続導体4pの接続部分の穴とコンバータ2の正極端子2pの接続部分の穴にボルト5を通し、ナット6で締め付ける。これにより、正極接続導体4pとコンバータ2の正極端子2pが電気的に接続される。
The connection part bent to the outside of the positive electrode connection conductor 4p and the connection part bent to the outside of the
接続導体4p,4nが電力変換装置1に取り付けられた状態では、接続導体4p,4nのそれぞれの両端が外側に向き、印加される直流電圧が絶縁できる絶縁距離を保つ範囲内で、互いの本体部分の平面ができる限り近接して対向するように配置される。対向する2つの面の間隔Wsは、近ければ近いほど低インダクタンス化が図られる。
In the state where the
本実施形態によれば、コンバータ2又はインバータ3に取り付けられた状態で、2つの平板形状の接続導体4p,4nの両端にある接続部分が外側に折り曲げられた形状にすることで、2つの接続導体4p,4nの間の外側でボルト5により固定することができる。
According to the present embodiment, the two connection portions are formed by bending the connection portions at both ends of the two
これにより、ボルト5が2つの接続導体4p,4nの間に位置しないため、2つの接続導体4p,4nの間の幅Wsを、絶縁距離を保つ範囲内で極力近接させることができる。よって、2つの接続導体4p,4nの間のインダクタンスを低減することができる。
Accordingly, since the
また、2つの接続導体4p,4nの間の絶縁距離が保たれるため、接続導体4p,4nにラミネート加工などの絶縁処理を施す必要がない。従って、接続導体4p,4n及び電力変換装置1の製造コストを抑えることができる。
Further, since the insulation distance between the two
例えば、接続導体4p,4nの接続部分と他の導体の接続部分とをそれぞれ接続導体4p,4nの対向する面側(内側)からボルト5を挿入して固定する場合、少なくとも接続導体4p,4nの間の距離をボルト5の頭部の高さの2つ分(2倍)以上離す必要がある。ここで、ボルト5の頭部の高さは、引張強さなどの強度等を考慮して規格等で決められていることが多いことから任意の高さに変更することはできない。これに対して、本実施形態であれば、接続導体4p,4nの間にボルト5が位置しないため、接続導体4p,4nの間の距離をボルト5の頭部の高さの2倍未満にして、低インダクタンス化を図ることができる。
For example, when the connection portions of the
また、電力変換装置1を高周波電源として用いる場合、接続導体4p,4nは、周辺への漏洩磁束を小さくするために、電流の行きと帰りの往復経路となる2つの接続導体4p,4nをできる限り密着させることが有効である。このような場合、ボルト5を考慮せずに、2つの接続導体4p,4nを近接させることで、漏洩磁束の少ない高周波電源を実現することができる。
Further, when the power conversion device 1 is used as a high-frequency power source, the
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置1Aの構成を示す構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a
電力変換装置1Aは、図1に示す第1の実施形態に係る電力変換装置1において、接続導体4p,4nの間に絶縁物7を設けたものである。2つの接続導体4p,4nの間の幅Wsaは、第1の実施形態に係る幅Wsよりも狭い。また、コンバータ2の端子2p,2nの間の幅及びインバータ3の端子3p,3nの間の幅は、接続導体4p,4nの間の幅Wsaと同様に第1の実施形態よりも狭い。その他の点については、電力変換装置1Aは、第1の実施形態に係る電力変換装置1と同様である。
1 A of power converters are the power converters 1 which concern on 1st Embodiment shown in FIG. 1, and provided the insulator 7 between the
絶縁物7は、直流電圧が印加される2つの接続導体4p,4nを絶縁するための絶縁体である。絶縁物7は、2つの接続導体4p,4nの間に位置すれば、どのように取り付けられていてもよい。例えば、絶縁物7は、2つの接続導体4p,4nのどちらか一方に取り付けられていてもよいし、両方に取り付けられていてもよいし、支持部材などで接続導体4p,4nの間に位置するように支えられているだけでもよい。
The insulator 7 is an insulator for insulating the two
本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。 According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects can be obtained.
2つの接続導体4p,4nの間に絶縁物7を設けることで、2つの接続導体4p,4nを確実に絶縁できる。また、絶縁物7を設けることにより、2つの接続導体4p,4nの間の幅Wsaを、絶縁物7などを何も設けずに絶縁を確保するために最低限必要な距離である空間絶縁距離よりも狭くすることができる。これにより、インダクタンスをさらに低減することができる。
By providing the insulator 7 between the two
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置1Bの構成を示す構成図である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a power conversion device 1B according to the third embodiment of the present invention.
電力変換装置1Bは、インバータ3、1組の接続導体4u,4v、4つのボルト5、及び4つのナット6を備える。電力変換装置1Bは、交流負荷8に単相交流電力を供給する。
The power conversion device 1B includes an
インバータ3は、入力される直流電力を交流負荷8に供給するための単相交流電力に変換する電力変換回路(インバータ回路)を備える。インバータ3の端子3u,3vは、導体であり、単相交流電力が出力される端子である。U相端子3uには、交流電圧のU相が印加される。V相端子3vには、交流電圧のV相が印加される。その他の点については、インバータ3の端子3u,3vは、第1の実施形態に係るコンバータ2の端子2p,2nと同様である。
The
交流負荷8の端子8u,8vは、導体であり、インバータ3から出力される交流電力が入力される端子である。U相端子8uには、交流電圧のU相が印加される。V相端子8vには、交流電圧のV相が印加される。なお、交流負荷8の端子8u,8vは、インバータ3の端子3u,3vと同様に設けられているため、説明を省略する。
Terminals 8u and 8v of the
接続導体(交流導体)4u,4vは、第1の実施形態に係る接続導体(直流導体)4p,4nと同様に構成されているため、主に異なる点について説明する。U相接続導体4uには、交流電圧のU相が印加される。V相接続導体4vには、交流電圧のV相が印加される。接続導体4u,4vが電力変換装置1Bに取り付けられた状態では、第1の実施形態に係る接続導体4p,4nと同様に、印加される交流電圧が絶縁できる絶縁距離を保つ範囲内で、2つの接続導体4u,4vの対向する平面ができる限り近接するように配置される。対向する2つの面の間隔Wsbは、近ければ近いほど低インダクタンス化が図られる。
Since the connection conductors (AC conductors) 4u and 4v are configured in the same manner as the connection conductors (DC conductors) 4p and 4n according to the first embodiment, differences will be mainly described. The U phase of AC voltage is applied to the U
インバータ3の端子3u,3v又は交流負荷8の端子8u,8vと接続導体4u,4vとのボルト5及びナット6による接続方法は、図2に示す第1の実施形態で説明した接続方法と同様である。
The connection method of the
本実施形態によれば、接続導体4u,4vを交流導体として用いることで、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
According to the present embodiment, by using the
(第4の実施形態)
図5は、本発明の第4の実施形態に係る電力変換装置1Cの構成を示す構成図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a
電力変換装置1Cは、図4に示す第3の実施形態に係る電力変換装置1Bにおいて、接続導体4u,4vの間に、第2の実施形態に係る絶縁物7を設けたものである。2つの接続導体4u,4vの間の幅Wscは、第3の実施形態に係る幅Wsbよりも狭い。また、インバータ3の端子3u,3vの間の幅及び交流負荷8の端子8u,8vの間の幅は、接続導体4u,4vの間の幅Wscと同様に第3の実施形態よりも狭い。その他の点については、電力変換装置1Cは、第3の実施形態に係る電力変換装置1Bと同様である。
1 C of power converters are the power converters 1B which concern on 3rd Embodiment shown in FIG. 4, and provide the insulator 7 which concerns on 2nd Embodiment between the
本実施形態によれば、第3の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。 According to the present embodiment, in addition to the functions and effects of the third embodiment, the following functions and effects can be obtained.
2つの接続導体4u,4vの間に絶縁物7を設けることで、2つの接続導体4u,4vを確実に絶縁できる。また、絶縁物7を設けることにより、2つの接続導体4u,4vの間の幅Wscを、第2の実施形態と同様に、空間絶縁距離よりも狭くすることができる。これにより、インダクタンスをさらに低減することができる。
By providing the insulator 7 between the two
なお、第1の実施形態と第3の実施形態を別々に説明したが、組み合わせてよい。具体的には、インバータ3の直流端子3p,3nに第1の実施形態に係る接続導体(直流導体)4p,4nを接続し、インバータ3の交流端子3u,3vに第3の実施形態に係る接続導体(交流導体)4u,4vを接続することで実現できる。同様に、第2の実施形態と第4の実施形態を組み合わせてもよいし、第1の実施形態と第4の実施形態、又は第2の実施形態と第3の実施形態を組み合わせてもよい。
In addition, although 1st Embodiment and 3rd Embodiment were demonstrated separately, you may combine. Specifically, the connection conductors (DC conductors) 4p and 4n according to the first embodiment are connected to the
各実施形態では、接続導体4p,4n,4u,4vを印加される極性又は相毎にそれぞれ1つずつとしたが、それぞれが2つ以上であってもよい。例えば、複数の正極接続導体4pの接続部分同士をボルト5及びナット6により直列に接続して、正極接続導体4pを延長してもよい。他の接続導体4n,4u,4vについても同様である。
In each embodiment, one
各実施形態では、接続導体4p,4n,4u,4vの両端にある接続部分が外側に折り曲げられた形状としたが、どちらか一端の接続部分だけが外側に折れ曲がっていてもよい。少なくとも外側に折れ曲がっている方の接続部分では、電圧が印加される接続導体4p,4n,4u,4vの間に、ボルト5が位置しないため、各実施形態と同様の作用効果が得られる。
In each embodiment, the connection portions at both ends of the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…電力変換装置、2…コンバータ、3…インバータ、4p,4n…接続導体、5…ボルト、6…ナット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter device, 2 ... Converter, 3 ... Inverter, 4p, 4n ... Connection conductor, 5 ... Bolt, 6 ... Nut.
Claims (5)
前記電力変換回路と電気的に接続され、平板形状で第1の接続部分が折り曲げられ、前記第1の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に第1の平面が位置する第1の導体と、
前記電力変換回路と電気的に接続され、前記第1の導体との間に電圧が印加され、平板形状で第2の接続部分が折り曲げられ、前記第2の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に位置する第2の平面が前記第1の導体の前記第1の平面と対向するように配置される第2の導体と、
前記第1の導体と前記第2の導体との間の絶縁が確保される位置で、前記第1の接続部分と前記第2の接続部分をそれぞれ固定する固定手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion circuit;
A first conductor that is electrically connected to the power conversion circuit, has a flat plate shape, the first connection portion is bent, and a first plane is located in a direction opposite to the direction in which the first connection portion is bent; ,
Electrically connected to the power conversion circuit, a voltage is applied between the first conductor, the second connection portion is bent in a flat plate shape, and is opposite to the direction in which the second connection portion is bent. A second conductor disposed such that a second plane located in a direction faces the first plane of the first conductor;
A fixing means for fixing the first connection portion and the second connection portion, respectively, at a position where insulation between the first conductor and the second conductor is ensured. Power conversion device.
前記第1の導体と前記第2の導体との間は、前記ボルトの頭部の高さの2倍未満であること
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The fixing means is a bolt;
2. The power conversion device according to claim 1, wherein a distance between the first conductor and the second conductor is less than twice a height of a head portion of the bolt.
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein a DC voltage is applied between the first conductor and the second conductor.
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein an alternating voltage is applied between the first conductor and the second conductor.
を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 4, further comprising an insulator provided between the first conductor and the second conductor.
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