JP2018057268A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータ装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter device.
従来より、太陽電池、蓄電池、或いは燃料電池等の直流電力を、端子を介して(外部か
ら)入力し、交流電力に変換するインバータ装置が提供されている。このインバータ装置
は、変換した交流電力を、端子を介して外部の負荷へ供給する。このようなインバータ装
置の電力変換部が動作すると、主に電力変換部のスイッチ素子やリアクトルが発熱原とな
って発熱する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an inverter device that inputs DC power from a solar cell, a storage battery, a fuel cell, or the like via a terminal (from the outside) and converts it into AC power. This inverter device supplies the converted AC power to an external load via a terminal. When such a power conversion unit of the inverter device operates, the switch element and the reactor of the power conversion unit mainly generate heat and generate heat.
インバータ装置を密閉構造とした場合、この発熱による熱を冷却するために、内部のフ
ァンで空気を循環させることにより、熱を筺体を介して外部へと逃して冷却する構造がと
られている(特許文献1)。
When the inverter device has a hermetically sealed structure, in order to cool the heat generated by this heat generation, air is circulated by an internal fan so that the heat is released to the outside through the housing and cooled ( Patent Document 1).
一方、インバータ装置は、大きな電流が流れる電力変換部と、設置時に作業(配線など
)が必要な端子と、を仕切り板により分けて配置し(特許文献2)、作業時に電力変換部
と接触しづらいように安全性の確保を行っている。
On the other hand, in the inverter device, a power conversion unit through which a large current flows and a terminal that requires work (wiring, etc.) at the time of installation are separated by a partition plate (Patent Document 2), and contacts the power conversion unit at the time of work. Safety is secured to make it difficult.
しかしながら、密閉筺体において、電力変換部と端子とを仕切り板等により区画すると
、電力変換部が配置される区画が小さくなり、冷却ファンでこの区画の空気を循環させて
も十分な冷却効果を得ることができないという問題があった。
However, if the power conversion unit and the terminal are partitioned by a partition plate or the like in the sealed casing, the partition in which the power conversion unit is disposed becomes small, and a sufficient cooling effect is obtained even if the air in this partition is circulated by a cooling fan. There was a problem that I could not.
本発明は、このような問題に鑑みてなされた発明であり、電力変換部が配置される区画
が小さくなっても、冷却効果を高めることができるインバータ装置を提供することを目的
とする。
This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the inverter apparatus which can improve a cooling effect, even if the division where a power conversion part is arrange | positioned becomes small.
本発明のインバータ装置は、直流電源の出力する直流電力を入力し、入力した直流電力
を交流電力に変換して出力する電力変換部と、前記電力変換部を収容して密閉される筺体
と、を備えたインバータ装置において、前記筺体には前記電力変換部が配置される第1区
画と、第1区画と壁を挟んで第2区画とが設けられ、前記壁には第1区画から第2区画へ
と通じる第1の風路及び第2の風路が設けられ、前記筐体内には、第1区画及び第2区画
の内一方の区画から他方の区画へと送風する送風機を配置し、前記送風機から送風された
空気は第2の風路を通って他方の区画から一方の区画へ戻ることを特徴とする。
The inverter device of the present invention, the DC power output from the DC power supply is input, the power conversion unit that converts the input DC power into AC power and outputs, the housing that houses and seals the power conversion unit, In the inverter device provided with the first section, the casing is provided with a first section in which the power conversion unit is disposed, and a second section with the first section and the wall interposed therebetween. A first air passage and a second air passage leading to the compartment are provided, and a blower for blowing air from one compartment of the first compartment and the second compartment to the other compartment is disposed in the housing, The air blown from the blower returns to the one section from the other section through the second air passage.
本発明によれば、電力変換部が配置される区画が小さくなっても冷却効果を高めることが
できる。
According to the present invention, the cooling effect can be enhanced even if the section in which the power conversion unit is disposed becomes smaller.
本実施形態は、密閉筺体内に電力変換部と端子とを区画する壁を設け、この壁に複数の
風路を成形し、この風路の一つに送風機を設けて両区画内の空気を循環させることにより
、安全に配置しつつ、インバータ装置の筺体の冷却効果を高めることができる。
In this embodiment, a wall that partitions the power conversion unit and the terminal is provided in the sealed casing, a plurality of air paths are formed on the wall, and a blower is provided in one of the air paths so that the air in both sections is By circulating, the cooling effect of the casing of the inverter device can be enhanced while safely arranging.
図1に示すように、インバータ装置1は、電力変換部CNV、制御回路7、開閉器S1
〜S5、端子台16から構成されている。電力変換部CNVは、複数の昇圧回路4a〜4
e(ここでは5つ)、インバータ回路5、及びフィルタ回路6から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
To S5 and the
e (here, five), an inverter circuit 5, and a
複数の昇圧回路4a〜4eは、夫々開閉器S1〜S5を介して太陽電池2a〜2eに接
続される。昇圧回路4a〜4eは、夫々太陽電池2a〜2eから入力された直流電力の電
圧を昇圧し、この昇圧した直流電力をインバータ回路5に供給する。
The plurality of booster circuits 4a to 4e are connected to the solar cells 2a to 2e via the switches S1 to S5, respectively. The booster circuits 4 a to 4 e boost the voltage of the DC power input from the solar cells 2 a to 2 e and supply the boosted DC power to the inverter circuit 5.
昇圧回路4a〜4eは、太陽電池の出力する直流電力の流れる直流リアクトルDCL、
スイッチ素子、ダイオード、コンデンサからなる非絶縁型のチョッパ回路により構成され
ている。
The step-up circuits 4a to 4e have a DC reactor DCL through which DC power output from the solar cell flows,
It is constituted by a non-insulated chopper circuit composed of a switch element, a diode, and a capacitor.
インバータ回路5は、昇圧回路4a〜4eから供給された直流電力を交流電力に変換す
る。インバータ回路5は、複数のスイッチ素子をフルブリッジ接続した回路からなる。イ
ンバータ回路5の出力側には、この交流電力の高周波成分を減衰するフィルタ回路6が接
続される。尚、インバータ回路5の構成はブリッジ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る。
The inverter circuit 5 converts the DC power supplied from the booster circuits 4a to 4e into AC power. The inverter circuit 5 is composed of a circuit in which a plurality of switch elements are connected by a full bridge. A
フィルタ回路6はインバータ回路5の出力する交流電力が流れる交流リアクトルACL
が備えられている。フィルタ回路6を通った交流電力は、例えば連系用のリレー及び端子
台16を介して商用電力系統3に重畳される。尚、上述の昇圧回路4a〜4e、インバー
タ回路5の動作の制御は、制御回路7により行われる。
The
Is provided. The AC power that has passed through the
この様にしてインバータ装置1は太陽電池の出力する直流電力を交流電力に変換して商
用電力系統にこの変換した交流電力を重畳する。これによりインバータ装置1は、商用電
力系統に接続されている負荷に交流電力を供給することができる。インバータ装置1が動
作する際には、昇圧回路4a〜4e、インバータ回路5、及びフィルタ回路6を構成する
電子部品(上述のスイッチ素子、ダイオード、直流リアクトルDCL、交流リアクトルA
CL、コンデンサなど)が発熱しインバータ装置1の温度上昇につながる。
In this way, the
CL, capacitor, etc.) generate heat, leading to a temperature rise of the
図2に示すように、これらのインバータ装置1を構成する電子部品は筺体10に収容さ
れる。筺体10は、略直方体形状を有しており、外形を構成する上側面パネル11、下側
面パネル12、左側面パネル13、右側面パネル14、及び底部15がアルミ合金等をダ
イキャスト加工により一体成形されている。インバータ装置1は、筺体10の正面の開口
を正面パネルにより密閉し、筺体10の下側面パネル12が地面側(下側)になるように
底部15の外側を建屋の壁等に取り付けて利用する。
As shown in FIG. 2, the electronic components constituting these
また、筺体10の内部は、電力変換部CNVが配置される第1区画Aと、電力変換部C
NVへの入力、或いは電力変換部CNVからの出力を中継する端子と出力端子が配置され
る第2区画Bとに分けられており、第1区画Aと第2区画Bとの間にはこれらの区画を仕
切る壁20が成形されている。
Moreover, the inside of the
It is divided into a terminal for relaying an input to the NV or an output from the power conversion unit CNV and a second section B in which the output terminal is arranged, and these are divided between the first section A and the second section
第1区画Aには、電力変換部CNVを構成する電子部品が配置される。昇圧回路4a〜
4eを構成するスイッチ素子やダイオードは、モジュールSWMとしてまとめられて筺体
10に直接取り付けられる。尚、ここでは、5つの昇圧回路4a〜4eのスイッチ素子と
ダイオードを3つのモジュールSWMにまとめている。
In the first section A, electronic components constituting the power conversion unit CNV are arranged. Booster circuit 4a ~
The switch elements and diodes constituting 4e are collected as a module SWM and directly attached to the
また、インバータ回路5を構成する複数のスイッチ素子は、スイッチモジュールIPM
としてまとめられて筺体10に直接取り付けられる。直流リアクトルDCLや、交流リア
クトルACLは、夫々第1区画Aに設けられている窪み41に配置され、その窪み41に
熱導電性の高い樹脂部材を封入することで筺体10と熱交換が促進されるように固定され
ている。
The plurality of switch elements constituting the inverter circuit 5 are the switch module IPM.
And are attached directly to the
その他の電力変換部CNVを構成する電子部品は、複数枚の基板17に実装されて第1
区画Aに配置される。これらの電子部品は筺体10の底部にネジ止め等により固定される
。
The other electronic components constituting the power conversion unit CNV are mounted on the plurality of
Arranged in section A. These electronic components are fixed to the bottom of the
筺体10底部15の外側にはフィンFが設けられ、筺体10の底部15に固定された電
子部品の発する熱を外部へと放熱しやすい構成になっている。
Fins F are provided on the outer side of the
また、筺体10の下側面パネル12の右側面パネル14側には開口が設けられ、子の開
口を蓋51が密閉して覆うようになっている。この蓋51には孔が設けられ筺体10内部
への配線が引き回されるようになっている。尚、この孔は配線を引き回した状態で密閉さ
れる。
Moreover, an opening is provided on the
壁20は、第1壁部21、第2壁部22、及び第3壁部23から成る。第1壁部21及
び第2壁部22は、筺体10の右下側を囲うように右側面パネル14から下側面パネル1
2まで一体成形される。具体的には、第1壁部21が右側面パネル14から下側面パネル
12に水平にのび、第2壁部22が下側面パネル12から右側面パネル14に水平にのび
るように成形され、第1壁部21、第2壁部22はのびた先で合わさって一体化している
。また、第3壁部23が、第2壁部22から水平方向に左側面パネル13までのびるよう
に成形されている。
The
It is integrally formed up to 2. Specifically, the
これにより、主な発熱部品が配置される第1区画Aが上側面パネル11側に設けられ、
発熱部品の少ない第2区画が下側面パネル12側に設けられる。
Thereby, the first section A where the main heat generating components are arranged is provided on the
A second section with few heat generating components is provided on the
第1壁部21は、底部15から右側面パネル14や下側面パネル12と同じ高さまでの
びている。また、第1壁部21には、風路18aが成形される。図3(a)は、風路を正
面パネル側から示した図である。また、図3(b)は風路をX−X断面から示した図であ
る。
The
図3(b)に示すように、第1壁部21には風路18aを中央部分を正面パネル側から
階段状に切り欠いたように成形している。そして、この風路18aの正面パネル側に位置
する上段に端子台16が配置され、下段に送風機31を配置し、この送風機31で第2区
画から第1区画へと送風する。
As shown in FIG. 3B, the
図3(a)に示すように、端子台16の電力変換部CNVと接続される端子T1は第1
区画A側に、端子台の外部(商用電力系統3)と接続される端子T2は第2区画側に配置
される。
As shown in FIG. 3A, the terminal T1 connected to the power converter CNV of the
A terminal T2 connected to the outside of the terminal block (commercial power system 3) is arranged on the second compartment side on the compartment A side.
第3壁部23は、底部15からの高さが複数段(ここでは5段階)になるように成形さ
れており、第2壁部22から左側面パネル13側になるにつれて段が高くなっている。ま
た、第3壁部23は左側面パネル13よりも低くなるように成形されている。これにより
、図3(b)に示すように、第3壁部23の上方(正面パネル側)には、風路18cが形
成される。
The
また、図3(a)に示すように、第3壁部23の夫々の段には開閉器S1〜S5が配置
される。この際に、開閉器S1〜S5の電力変換部CNVに接続される端子T3は第1区
画A側に、開閉器S1〜S5の外部(太陽電池2a〜2e)に接続される端子T4は第2
区画B側に配置される。
Moreover, as shown to Fig.3 (a), switch S1-S5 is arrange | positioned at each step | level of the
It is arranged on the section B side.
開閉器S1〜S5及び太陽電池2a〜2eを接続する配線は、風路18bを通して蓋5
1の孔(外部)へ引き回される。
The wiring connecting the switches S1 to S5 and the solar cells 2a to 2e is the lid 5 through the
1 hole (outside).
送風機31には、遠心型送風機(例えばシロッコファンなど)が用いられ、送風機31
と筺体10の底部15との間に設けられた空間から第2区画Bの空気を吸入し第1区画A
へ吐出する(送風する)。送風された空気は第1区画Aへと送られると、図2の矢印Pに
示すように、風路18c、風路18bを順に通って第1区画Aから第2区画Bへ戻る。即
ち、この送風機31の送風により空気が複数の風路18a〜18cを介して第2区画Bと
第1区画Aとを循環する。
The
The air in the second section B is sucked from the space provided between the
Discharge to (air blow). When the blown air is sent to the first section A, as shown by an arrow P in FIG. 2, the air passes through the
これにより、第1区画Aで発生した熱は、第1区画Aの筺体10を介して外部へ放熱さ
れるだけでなく、空気の循環により第2区画へ送られて、第2区画Bを形成する筺体10
(例えば、第2区画Bの下側面パネル12、左側面パネル13、右側面パネル14、及び
底部15)を介して外部へ放熱される。
As a result, the heat generated in the first section A is not only radiated to the outside via the
(For example, the heat is radiated to the outside via the
また、第1区間から第2区間へ送られた空気はこの放熱により冷却され、冷却された空
気が再び送風機31によって第1区画に送られる。そしてこの冷却空気により、第1区画
が冷却されることにもなる。尚、第2区画Bは放熱部品の配置が少ないため、第1区間に
て発生した熱をより多く外部へ放熱することができる。
Further, the air sent from the first section to the second section is cooled by this heat dissipation, and the cooled air is sent again to the first section by the
このように、実施例1のインバータ装置は、第1区画だけでなく第2区画も利用して筺
体10全体からから放熱するため、密閉された筺体10において、電力変換部CNVが配
置される区画が小さくとも冷却効果を高めることができる。
Thus, since the inverter apparatus of Example 1 dissipates heat from the
また、電力変換部CNVと端子とを壁を隔てて別の区画に配置しているため、設置時な
どの作業時に安全に作業を行うことができる。
In addition, since the power conversion unit CNV and the terminal are arranged in separate sections with a wall therebetween, the work can be safely performed during work such as installation.
また、電力変換部CNVが有する昇圧回路4a〜4e、インバータ回路5、及びフィル
タ回路6等の大きな電流の流れる部品を第1区画へと全て配置したため、より安全性が高
くなっている。
Moreover, since all the components through which a large current flows, such as the booster circuits 4a to 4e, the inverter circuit 5, and the
また、第2区画Bから第1区画Aへと送風機31を用いて送風するため、第2区画Bに
より熱交換されて冷やされた空気が直接、第1区画Aの電力変換部CNVへとあたる。こ
のため、放熱効果を高めることができる。
Further, since air is blown from the second section B to the first section A using the
また、遠心送風機を用いて送風機31と筺体10の底部15との間に設けられた空間か
ら空気を吸入して第1区画Aへ送風しているため、送風機31と筺体10の底部15との
間の筺体10付近の空気の流速が上がり熱交換が促進されて放熱効果を高めることができ
る。
Further, since air is sucked from the space provided between the
また、電力変換部CNVは、複数の太陽電池2a〜2eの直流電源を入力し、入力した
直流電力をまとめて交流電力に変換しており、送風機31はこの交流電力が出力される側
(端子台16)から直流電力が入力される側(開閉器S1〜S6)に向かって前記空気を
送風している。これにより、電力がまとめられて発熱の集中する交流電力側を集中的に冷
やすことができる。これにより、放熱効果を高めることができる。
Moreover, the power converter CNV inputs the DC power supply of the plurality of solar cells 2a to 2e, and collectively converts the input DC power into AC power, and the
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.
例えば、送風機として遠心送風機を用いたが、軸流送風機等様々な送風機を利用するこ
とができる。
For example, although a centrifugal blower is used as the blower, various blowers such as an axial blower can be used.
例えば、第2区画Bを構成する筺体10の内壁にフィンを設けるようにしても良い。こ
のようにすることにより第2区画による熱交換が促進されより放熱効果を高めることがで
きる。
For example, you may make it provide a fin in the inner wall of the
例えば、第2区画Bから第1区画Aへと送風機31を用いて送風していたが、第1区画
Aから第2区画Bへと送風機を用いて送風しても良い。
For example, although the air was blown from the second section B to the first section A using the
本実施形態のインバータ装置1は、太陽電池2a〜2e等の直流電源を含む直流電源シ
ステム等としても利用することができる。
The
1 インバータ装置
2a〜2e 太陽電池
3 商用電力系統
4a〜4e 昇圧回路
5 インバータ回路
6 フィルタ回路
7 制御回路
10 筺体
11 上側面パネル
12 下側面パネル
13 左側面パネル
14 右側面パネル
15 底部
16 端子台
17 基板
18a〜18c 風路
S1〜S5 開閉器
20 壁
21 第1壁部
22 第2壁部
23 第3壁部
31 送風機
41 窪み
51 蓋
ACL 交流リアクトル
CNV 電力変換部
DCL 直流リアクトル
F フィン
IPM スイッチモジュール
SWM モジュール
T1〜T4 端子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
る電力変換部と、
前記電力変換部を収容して密閉される筺体と、を備えたインバータ装置において、
前記筺体には前記電力変換部が配置される第1区画と、外部と接続される配線が接続さ
れる接続部を含む第2区画が第1区画と壁を挟んで設けられ、
前記壁には第1区画から第2区画へと通じる第1の風路及び第2の風路が設けられ、
前記筐体内には、第1区画及び第2区画の内一方の区画から他方の区画へと送風する送
風機を配置し、
前記送風機から送風された空気は第2の風路を通って他方の区画から一方の区画へ戻る
ことを特徴とするインバータ装置。 A power conversion unit that inputs DC power output from a DC power source, converts the input DC power into AC power, and outputs, and
In an inverter device comprising a housing that houses and seals the power conversion unit,
The housing is provided with a first section in which the power conversion unit is disposed and a second section including a connection section to which a wiring connected to the outside is connected, with the first section and the wall interposed therebetween,
The wall is provided with a first air passage and a second air passage leading from the first compartment to the second compartment,
In the housing, a blower that blows air from one of the first compartment and the second compartment to the other compartment is disposed,
The air blown from the blower returns to the one section from the other section through the second air path, and the inverter device.
た直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力する交流
電力から高周波成分を減衰するフィルタ回路と、を有し、
前記昇圧回路、前記インバータ回路、及び前記フィルタ回路は第1区画に配置されるこ
とを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 The power converter unit boosts the voltage of the DC power, an inverter circuit that converts the DC power boosted by the boost circuit into AC power, and attenuates a high frequency component from the AC power output from the inverter circuit A filter circuit,
The inverter device according to claim 1, wherein the booster circuit, the inverter circuit, and the filter circuit are arranged in a first section.
めて交流電力に変換し、
前記送風機の送風は前記交流電力が出力される側から前記直流電力が入力される側に向
かって前記空気を送風することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインバータ装
置。 The power conversion unit inputs DC power of the plurality of DC power supplies, collectively converts the input DC power into AC power,
The inverter apparatus according to claim 1, wherein the blower blows the air from a side where the AC power is output toward a side where the DC power is input.
る請求項1乃至請求項3の何れかに記載のインバータ装置。 4. The inverter device according to claim 1, wherein the one section is a second section, and the other section is a first section. 5.
る請求項1乃至請求項3の何れかに記載のインバータ装置。 4. The inverter device according to claim 1, wherein the one section is a first section, and the other section is a second section. 5.
乃至請求項5の何れかに記載のインバータ装置。 The fin is provided in the inner wall of the said housing | casing which comprises a 2nd division.
The inverter apparatus in any one of Claim 5 thru | or 5.
Priority Applications (1)
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