JP2019106765A - Power converter unit, and power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換器ユニット、およびそれを用いた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter unit and a power converter using the same.
環境調和社会を実現する上で重要な技術の一つとして電気エネルギーの有効活用が挙げられ、電気機器の省エネルギー化にはパワーエレクトロニクス技術が必要不可欠である。特に、機械装置やポンプ、冷凍機、換気ファンといった用途に広く使われている大容量モータは、消費電力が大きいため省エネルギー化が要求されている。大容量モータの多くは商用周波数一定で駆動されているため負荷状態に応じた速度制御が困難であった。しかし、近年は電力変換器を用いることで負荷状態に応じてモ―タの回転速度を変える可変速駆動の導入が期待されている。一般的にＭＶＡクラスの大容量モータは、高効率化の観点からモータの駆動電圧が３．３ｋＶや６．６ｋＶなどの高電圧となるため、高電圧に対応した電力変換器が要求される。 One of the important technologies to realize an environmentally harmonious society is the effective use of electrical energy, and power electronics technology is indispensable for energy saving of electrical equipment. In particular, large-capacity motors widely used in applications such as mechanical devices, pumps, refrigerators, and ventilation fans are required to save energy because they consume large amounts of power. Since most of the large capacity motors are driven at a constant commercial frequency, it is difficult to control the speed according to the load condition. However, in recent years, the introduction of variable speed drive that changes the rotational speed of the motor according to the load condition by using a power converter is expected. Generally, in a large capacity motor of the MVA class, a drive voltage of the motor is a high voltage such as 3.3 kV or 6.6 kV from the viewpoint of high efficiency, so a power converter compatible with the high voltage is required.
例えば、特許文献１の要約書には、「［課題］空間絶縁距離を短縮して、小形化を図った電力変換器を提供する。［解決手段］電力変換器のユニットセルはＩＧＢＴなどのスイッチング素子２０１と、平滑コンデンサ２０４と制御基板を有している。スイッチング素子２０１には冷却用の放熱フィン２０２が設けられる。スイッチング素子２０１と平滑コンデンサ２０４の間を電気的に接続するためにバスバ２０３と呼ばれる導電体が存在する。ユニット支持筐体の一部をなす盤筐体９１の盤筐体端部９３の幾何形状が鋭く電界集中が高いので、塗装絶縁物４にて固体絶縁した金属カバー３（被絶縁金属体）を、ユニットセルを組立てて完成させた後でユニットセルの側に取り付けて、局所的な放電発生を防止している。」と記載され、電力変換装置の技術が開示されている。
この特許文献１に記載されるように、例えば６．６ｋＶの高電圧を多重トランスにより絶縁、降圧することで、変換器ユニットの入力電圧を数百Ｖ程度とし、変換器ユニットの出力を多直列接続することで、３．３ｋＶや６．６ｋＶなどの高電圧をモータへ供給する。このような構成とすることで、変換器ユニットに用いるパワーデバイスの耐圧を低減できるため、電力変換器の高効率化を図っている。
For example, in the abstract of Patent Document 1, [[Problem] to provide a power converter that achieves miniaturization by shortening the space insulation distance. [Solution] The unit cell of the power converter is switching such as IGBT An element 201, a smoothing capacitor 204, and a control board are provided, and a cooling radiation fin 202 is provided in the switching element 201. A bus bar 203 is provided to electrically connect the switching element 201 and the smoothing capacitor 204. Since the geometric shape of the panel case end 93 of the panel case 91 forming a part of the unit supporting case is sharp and the electric field concentration is high, the metal cover which is solid-insulated with the painted insulator 4 is present. 3 (insulated metal body) is attached to the side of the unit cell after assembly and completion of the unit cell to prevent local discharge occurrence. Art conversion apparatus is disclosed.
As described in this patent document 1, the high voltage of 6.6 kV, for example, is isolated and stepped down by multiple transformers to make the input voltage of the converter unit about several hundred volts, and the output of the converter unit is in multiple series. By connecting, high voltage such as 3.3kV or 6.6kV is supplied to the motor. With such a configuration, the withstand voltage of the power device used for the converter unit can be reduced, so that the power converter can be made more efficient.
また、電力、鉄道、産業など大型の電力変換器においては、省スペース化や直材費削減の観点から電力変換器の小形化が重要な課題となっている。この課題に対して、鉄道や産業機器向けなど数ｋＶ〜数十ｋＶの系統連系用変換器の小型化技術として、ソリッドステートトランス（以下、ＳＳＴという）が検討されている。このＳＳＴは、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波で駆動される高周波トランスと、高周波トランスを駆動するコンバータと、コンバータの出力電圧を電源とし系統の周波数と同じ数十Ｈｚの交流電圧に変換するインバータから構成されており、従来の商用周波数で駆動される変圧器を代替するものである。ＳＳＴの構成によれば、変圧器にコンバータやインバータなどの電力変換器を追加することになるが、変圧器を数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波で駆動することにより、従来の商用変圧器を用いた変換器システムと比較して大幅な小型・軽量化が期待できる。 In addition, in large-sized power converters such as electric power, railways, and industry, miniaturization of power converters has become an important issue from the viewpoint of space saving and cost reduction of direct material. In order to address this issue, solid state transformers (hereinafter referred to as SST) have been studied as a miniaturization technique for grid-connected converters of several kilovolts to several tens of kilovolts for railways and industrial equipment. The SST comprises a high frequency transformer driven at a high frequency of several kHz to 100 kHz, a converter for driving the high frequency transformer, and an inverter for converting the output voltage of the converter to an AC voltage of several tens Hz equal to the system frequency using a power supply. And replace conventional transformers driven by commercial frequencies. According to the configuration of SST, a power converter such as a converter or inverter is added to the transformer, but conversion using a conventional commercial transformer is performed by driving the transformer with a high frequency of several kHz to 100 kHz. Much smaller and lighter can be expected compared to the
例えば、特許文献２の要約書には、「［課題］系統連係用のトランスの小型・軽量化が求められている。トランスにSSTを適用することで小型・軽量化を実現できるが、高圧の系統やモータに合わせた広範囲な電圧への柔軟な対応とSST適用よる高周波化に対してDC/DCコンバータやインバータといった電力回路に使用されるパワーデバイスのスイッチング損失低減や冷却構造による小型化も求められる。また、系統電圧への昇圧が必要であり、昇圧前段における大電流経路の小型・軽量化も必要とされる。［解決手段］LLC共振コンバータ構成を適用し、入力をコンバータとした多重接続構成または出力をインバータとした多重接続構成とする。入出力の多重接続数の組み合わせにより多様な電圧範囲への対応を実現する。入出力の2枚の基板を対向させて絶縁材で接続した風洞構造と風下側にLLC共振構成を内蔵した風洞構造を一体化した絶縁・冷却構造とする。」と記載され、電源装置の技術が開示されている。
この特許文献２に記載されるように、ＳＳＴを多直列接続したマルチレベル変換器とすることで、変換器ユニットに用いるパワーデバイスの耐圧を数百Ｖ〜数ｋＶに抑制しながら、数ｋＶ〜数十ｋＶの入出力電圧に対応することが可能となる。
For example, in the abstract of Patent Document 2, [[Problem] A reduction in size and weight of a transformer for system linkage is required. By applying SST to the transformer, reduction in size and weight can be realized, but Flexible response to a wide range of voltage according to the system and motor and high frequency with SST application Also requires reduction in switching loss and cooling structure of power devices used in power circuits such as DC / DC converter and inverter In addition, boosting to the system voltage is required, and a reduction in size and weight of the large current path in the pre-boosting stage is also required. Multiple connection configuration using inverters as the configuration or output Realization of various voltage ranges is realized by the combination of the number of multiple connections of input and output Two substrates of input and output are opposed Allowed by the insulating and cooling structure with an integrated built-in wind tunnel structure LLC resonant structure in the wind tunnel structure and the downwind side connected with an insulating material is described as. "Technology power device is disclosed.
As described in this patent document 2, by using a multi-level converter in which SSTs are connected in multiple series, the withstand voltage of the power device used for the converter unit is suppressed to several hundreds V to several kV, and several kV to It becomes possible to cope with an input / output voltage of several tens of kV.
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電力変換器の入力側に商用周波数で駆動される多重トランスを用いているため、電力変換器の小型化が難しい課題がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the multiplex transformer driven at the commercial frequency is used on the input side of the power converter, there is a problem that downsizing of the power converter is difficult.
また、特許文献２に記載の技術では、ＳＳＴを用いたマルチレベル変換器において、多直列接続されたすべての変換器ユニット（電力変換器ユニット）に絶縁機能を持つ高周波トランスが実装される。高周波トランスは、一次巻線と二次巻線間で入出力電圧分（例えば数ｋＶ〜数十ｋＶ）の絶縁耐圧を確保する必要がある。同一の筐体内に高周波トランスや、一次側回路および二次側回路基板を実装した場合には、筐体内で数ｋＶ〜数十ｋＶの絶縁耐圧を確保する必要があるため、変換器ユニットが大型になる。変換器ユニットの大型化は、すなわち電力変換器の大型化を意味するため、変換器ユニットの小型化が課題となる。 Further, in the technology described in Patent Document 2, in a multi-level converter using SST, a high frequency transformer having an insulating function is mounted on all converter units (power converter units) connected in multiple series. The high frequency transformer needs to secure an insulation withstand voltage for an input / output voltage (for example, several kV to several tens of kV) between the primary winding and the secondary winding. When a high frequency transformer, primary side circuit and secondary side circuit board are mounted in the same case, it is necessary to secure several kV to several tens of kV in the case, so the converter unit is large. become. Since the increase in size of the converter unit means the increase in size of the power converter, the miniaturization of the converter unit becomes an issue.
本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであって、高い絶縁耐圧の確保と実装密度の向上による小型化を両立する電力変換器ユニットとそれを備えた電力変換装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a power converter unit which achieves both high insulation withstand voltage and miniaturization by improvement of mounting density, and a power converter including the same. As an issue.
前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の電力変換器ユニットは、トランスと、前記トランスを介して接続される第一の回路及び第二の回路と、前記第一の回路が第一の筐体に実装される第一のモジュールと、前記第二の回路が第二の筐体に実装される第二のモジュールと、を備え、前記第一の筐体と前記第二の筐体は、それぞれ側面に突起部を有し、前記突起部に配置された支持部材によって、前記第一の筐体と前記第二の筐体がエアギャップを介して保持される、ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned subject, the present invention was constituted as follows.
That is, a power converter unit according to the present invention includes a transformer, a first circuit and a second circuit connected via the transformer, and a first circuit in which the first circuit is mounted in a first case. And the second module in which the second circuit is mounted in the second housing, and the first housing and the second housing each have a protrusion on the side surface. The first housing and the second housing may be held via an air gap by a support member disposed in the protrusion.
また、本発明の電力変換装置は、前記電力変換器ユニットを備える、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
Moreover, the power converter device of this invention is characterized by including the said power converter unit.
In addition, other means will be described in the form for carrying out the invention.
本発明によれば、高い絶縁耐圧の確保と実装密度の向上による小型化を両立する電力変換器ユニットとそれを備えた電力変換装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter unit which makes compatible by ensuring of a high insulation withstand voltage, and the miniaturization by the improvement of mounting density can be provided, and a power converter provided with the same can be provided.
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings as appropriate.
≪第１実施形態・電力変換器ユニット１００≫
本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００について、図１〜図６を参照して説明する。
First Embodiment Power Converter Unit 100
A power converter unit 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
＜電力変換器ユニット１００の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面例を示す図である。
図３は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００の側面の一例をＹ軸方向から示す図である。
<Configuration of Power Converter Unit 100>
FIG. 1 is a diagram showing an example of a power converter unit 100 according to a first embodiment of the present invention, viewed obliquely from above.
FIG. 2 is a view showing an example of a cross section of the power converter unit 100 according to the first embodiment of the present invention as viewed from the X-axis direction, taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a view showing an example of the side surface of the power converter unit 100 according to the first embodiment of the present invention from the Y-axis direction.
図１、図２、図３に示すように、電力変換器ユニット１００は、一次側モジュール（第一のモジュール）１１と二次側モジュール（第二のモジュール）１２とスペーサー（支持部材）１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄとを備えて構成されている。なお、スペーサー１０９ｄは、表記上の都合により図１および図２には表記されていない。
また、一次側モジュール１１の筐体１０１（第一の筐体）の側面にスペーサー支持部（突起部）１０３ａ，１０３ｂが備えられている。二次側モジュール１２の筐体１０２（第二の筐体）の側面にスペーサー支持部（突起部）１０４ａ，１０４ｂが備えられている。
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the power converter unit 100 includes a primary module (first module) 11, a secondary module (second module) 12 and a spacer (support member) 109 a, And 109b, 109c, and 109d. The spacer 109d is not shown in FIGS. 1 and 2 for convenience of notation.
In addition, spacer supporting portions (projections) 103 a and 103 b are provided on the side surface of the housing 101 (first housing) of the primary side module 11. Spacer supporting portions (projections) 104 a and 104 b are provided on the side surface of the housing 102 (second housing) of the secondary module 12.
スペーサー支持部１０３ａとスペーサー支持部１０４ａとの間にスペーサー（支持部材）１０９ａとスペーサー１０９ｂを設け、スペーサー支持部１０３ｂとスペーサー支持部１０４ｂとの間にスペーサー１０９ｃとスペーサー１０９ｄ（不図示）を設ける。
すなわち、例えば、支持部材（スペーサー１０９ａ）の端部の一方を第一の筐体（筐体１０１）の突起部（スペーサー支持部１０３ａ）に配置し、支持部材（スペーサー１０９ａ）の端部の他方を第二の筐体（筐体１０２）の突起部（スペーサー支持部１０４ａ）に配置する。
前記したように、スペーサー支持部１０３ａとスペーサー支持部１０３ｂは、一次側モジュール１１の筐体１０１の側面にフランジ状に配置され、スペーサー支持部１０４ａとスペーサー支持部１０４ｂは、二次側モジュール１２の筐体１０２の側面にフランジ状に配置されている。
A spacer (support member) 109a and a spacer 109b are provided between the spacer support portion 103a and the spacer support portion 104a, and a spacer 109c and a spacer 109d (not shown) are provided between the spacer support portion 103b and the spacer support portion 104b.
That is, for example, one of the end portions of the support member (spacer 109a) is disposed on the projection (spacer support portion 103a) of the first housing (housing 101), and the other end of the support member (spacer 109a) Are disposed on the projection (spacer support portion 104a) of the second housing (housing 102).
As described above, the spacer support portion 103 a and the spacer support portion 103 b are disposed in a flange shape on the side surface of the housing 101 of the primary module 11, and the spacer support portion 104 a and the spacer support portion 104 b are of the secondary module 12. It is arranged in a flange shape on the side surface of the housing 102.
スペーサー１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄの長さが、一次側モジュール１１の筐体１０１あるいは二次側モジュール１２の筐体１０２のＺ方向における長さより大きく、スペーサー支持部１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂの取付け位置が適切であれば、図２に示すように、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２との間にエアギャップを形成できる。
以上の構成により、電力変換器ユニット１００は、一次側モジュール１１の上側にエアギャップＧを介して二次側モジュール１２を配置した構造となっている。
なお、スペーサー１０９ａ〜１０９ｄは、絶縁物で構成されている。
The length of the spacers 109a, 109b, 109c, and 109d is greater than the length in the Z direction of the housing 101 of the primary module 11 or the housing 102 of the secondary module 12, and the spacer supports 103a, 103b, 104a, and 104b. If the mounting position is appropriate, an air gap can be formed between the primary side module 11 and the secondary side module 12 as shown in FIG.
With the above configuration, the power converter unit 100 has a structure in which the secondary module 12 is disposed above the primary module 11 via the air gap G.
The spacers 109a to 109d are made of an insulator.
《一次側モジュール１１の分解構成図》
図４は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００における一次側モジュール１１の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図４において、一次側モジュール１１は、金属製の筐体１０１と、前面カバー１０７と、背面カバー１１８と、上面カバー１０５と、スペーサー支持部１０３ａ，１０３ｂとを備えて構成されている。
筐体１０１には、パワーデバイスＱ１１，Ｑ１２と、パワーデバイスＱ２１，Ｑ２２と、ヒートシンク１１３と、ヒートシンク１１４と、平滑コンデンサＣ１１と、回路基板１１１と、高周波トランス（トランス）１２０と、が実装されている。
<< Disassembled block diagram of primary side module 11 >>
FIG. 4 is a perspective view showing an example of the exploded configuration of the primary side module 11 in the power converter unit 100 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the primary module 11 includes a metal housing 101, a front cover 107, a back cover 118, an upper cover 105, and spacer supporting portions 103a and 103b.
The power devices Q11 and Q12, the power devices Q21 and Q22, the heat sink 113, the heat sink 114, the smoothing capacitor C11, the circuit board 111, and the high frequency transformer (transformer) 120 are mounted on the housing 101. There is.
なお、ヒートシンク１１３には、パワーデバイスＱ１１，Ｑ１２が実装されている。
また、ヒートシンク１１４には、パワーデバイスＱ２１，Ｑ２２が実装されている。
また、回路基板１１１には、平滑コンデンサＣ１１が実装されている。また、回路基板１１１において、パワーデバイスＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２と高周波トランス１２０とが接続される。
また、一次側モジュール１１の底面と側面は、筐体１０１の金属に覆われ、前面と背面と上面は、それぞれ前面カバー１０７と背面カバー１１８と上面カバー１０５の絶縁物に覆われている。
Power devices Q11 and Q12 are mounted on the heat sink 113.
Further, power devices Q21 and Q22 are mounted on the heat sink 114.
Further, on the circuit board 111, a smoothing capacitor C11 is mounted. Also, in the circuit board 111, the power devices Q11, Q12, Q21, Q22 and the high frequency transformer 120 are connected.
Further, the bottom and side surfaces of the primary side module 11 are covered with the metal of the housing 101, and the front, back and top surfaces are covered with insulators of the front cover 107, the back cover 118 and the top cover 105, respectively.
《二次側モジュール１２の分解構成図》
図５は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００における二次側モジュール１２の分解構成図の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図５において、二次側モジュール１２は、金属製の筐体１０２と、前面カバー１０８と、背面カバー１１９と、上面カバー１０６と、スペーサー支持部１０４ａ，１０４ｂとを備えて構成されている。
なお、前記したように、スペーサー支持部１０４ａ，１０４ｂは、筐体１０２の側面にフランジ状に配置されている。
<< Disassembled block diagram of secondary side module 12 >>
FIG. 5 is a perspective view showing an example of the exploded configuration of the secondary side module 12 in the power converter unit 100 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the secondary module 12 includes a metal housing 102, a front cover 108, a back cover 119, a top cover 106, and spacer support portions 104a and 104b.
As described above, the spacer support portions 104 a and 104 b are disposed in a flange shape on the side surface of the housing 102.
筐体１０２には、パワーデバイスＱ４１，Ｑ４２と、パワーデバイスＱ３１，Ｑ３２と、ヒートシンク１１５と、ヒートシンク１１６と、平滑コンデンサＣ２１と、回路基板１１２が実装されている
なお、ヒートシンク１１５には、パワーデバイスＱ４１，Ｑ４２が実装されている。
また、ヒートシンク１１６には、パワーデバイスＱ３１，Ｑ３２が実装されている。
また、回路基板１１２には、平滑コンデンサＣ２１が実装されているとともに、パワーデバイスＱ３１，Ｑ３２，Ｑ４１，Ｑ４２が配置され、後記する図６に示すように接続される。
また、二次側モジュール１２の底面と側面は筐体１０２の金属に覆われ、前面と背面と上面は、それぞれ前面カバー１０８と背面カバー１１９と上面カバー１０６の絶縁物に覆われている。
The power devices Q41 and Q42, the power devices Q31 and Q32, the heat sink 115, the heat sink 116, the smoothing capacitor C21, and the circuit board 112 are mounted on the housing 102. The heat device 115 is a power device. Q41 and Q42 are implemented.
Further, power devices Q31 and Q32 are mounted on the heat sink 116.
In addition, a smoothing capacitor C21 is mounted on the circuit board 112, and power devices Q31, Q32, Q41, and Q42 are disposed and connected as shown in FIG. 6 described later.
Further, the bottom and side surfaces of the secondary module 12 are covered with the metal of the housing 102, and the front, back and top surfaces are covered with insulators of the front cover 108, the back cover 119 and the top cover 106, respectively.
＜電力変換器ユニット１００の回路構成＞
図６は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００の回路構成を示す図である。
図６において、電力変換器ユニット１００は、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２を備えて構成されている。一次側モジュール１１と二次側モジュール１２の回路構成を次に説明する。
<Circuit Configuration of Power Converter Unit 100>
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the power converter unit 100 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 6, the power converter unit 100 is configured to include the primary side module 11 and the secondary side module 12. The circuit configuration of the primary side module 11 and the secondary side module 12 will be described next.
《一次側モジュール１１の回路構成》
図６において、一次側モジュール１１は、整流回路の機能を有する一次側コンバータ１１Ｃと、直流電力（電圧）を交流電力（電圧）に変換する一次側インバータ１１Ｉと、高周波トランス１２０とを備えて構成されている。
一次側コンバータ１１Ｃは、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を有して、同期整流回路を構成している。また、一次側コンバータ１１Ｃの直流出力端子には平滑コンデンサＣ１１が接続されている。
なお、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４には、それぞれ逆並列ダイオード（ダイオード）Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４が並列に接続されている。
一次側コンバータ１１Ｃは、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢとの間に入力した交流電圧（電力）を直流電圧（電力）に変換する。
<< Circuit configuration of primary side module 11 >>
In FIG. 6, the primary side module 11 includes a primary side converter 11C having a function of a rectifier circuit, a primary side inverter 11I that converts direct current power (voltage) into alternating current power (voltage), and a high frequency transformer 120. It is done.
The primary side converter 11C has switching elements S11, S12, S13, and S14, and constitutes a synchronous rectification circuit. The smoothing capacitor C11 is connected to the DC output terminal of the primary side converter 11C.
Here, anti-parallel diodes (diodes) D11, D12, D13, D14 are connected in parallel to the switching elements S11, S12, S13, S14, respectively.
The primary side converter 11C converts an AC voltage (power) input between the input terminals T IA and T IB into a DC voltage (power).
一次側インバータ１１Ｉは、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を有して、インバータ回路を構成している。
なお、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４には、それぞれ逆並列ダイオードＤＨ１，ＤＨ２，ＤＨ３，ＤＨ４が並列に接続されている。
一次側インバータ１１Ｉは、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を統括的に制御することによって、一次側コンバータ１１Ｃが平滑コンデンサＣ１１の両端に出力する直流電圧（電力）を交流電圧（電力）に変換する。
なお、一次側インバータ１１Ｉの出力する交流電圧の周波数は、一次側モジュール１１の入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢとの間に入力する交流電圧の周波数より高い周波数となるように、一次側インバータ１１Ｉは制御される。
一次側インバータ１１Ｉの出力する交流電圧は、高周波トランス１２０の一次側（一次巻線Ｎ１）に入力する。
高周波トランス１２０は、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２の巻線比であるＮ２／Ｎ１倍に昇圧して、二次側（二次巻線Ｎ２）に交流電圧を出力する。
The primary side inverter 11I has switching elements H1, H2, H3 and H4 to constitute an inverter circuit.
The antiparallel diodes DH1, DH2, DH3 and DH4 are connected in parallel to the switching elements H1, H2, H3 and H4, respectively.
The primary side inverter 11I converts the DC voltage (power) output from the primary side converter 11C to both ends of the smoothing capacitor C11 into an AC voltage (power) by controlling the switching elements H1, H2, H3 and H4 in an integrated manner. Do.
In addition, the primary side inverter 11I is configured such that the frequency of the AC voltage output from the primary side inverter 11I is higher than the frequency of the AC voltage input to the input terminals T IA and T IB of the primary side module 11 It is controlled.
The AC voltage output from the primary side inverter 11I is input to the primary side (primary winding N1) of the high frequency transformer 120.
The high frequency transformer 120 is boosted to N2 / N1 times the winding ratio of the primary winding N1 and the secondary winding N2, and outputs an AC voltage to the secondary side (secondary winding N2).
一次側モジュール１１の一次側コンバータ１１Ｃにおいて、パワーデバイスＱ１１は、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２と逆並列ダイオードＤ１１，Ｄ１２とによって構成される。また、パワーデバイスＱ１２は、スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１４と逆並列ダイオードＤ１３，Ｄ１４とによって構成される。
一次側モジュール１１の一次側インバータ１１Ｉにおいて、パワーデバイスＱ２１は、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２と逆並列ダイオードＤＨ１，ＤＨ２とによって構成される。また、パワーデバイスＱ２２は、スイッチング素子Ｈ３，Ｈ４と逆並列ダイオードＤＨ３，ＤＨ４とによって構成される。
なお、図６におけるパワーデバイスＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２は、図４におけるパワーデバイスＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２にそれぞれ対応している。
また、図６における平滑コンデンサＣ１１と高周波トランス１２０は、図４における平滑コンデンサＣ１１と高周波トランス１２０とにそれぞれ対応している。
In the primary side converter 11C of the primary side module 11, the power device Q11 is formed of switching elements S11 and S12 and antiparallel diodes D11 and D12. The power device Q12 is formed of switching elements S13 and S14 and antiparallel diodes D13 and D14.
In the primary side inverter 11I of the primary side module 11, the power device Q21 is configured of switching elements H1 and H2 and antiparallel diodes DH1 and DH2. The power device Q22 is formed of switching elements H3 and H4 and antiparallel diodes DH3 and DH4.
Power devices Q11, Q12, Q21 and Q22 in FIG. 6 correspond to the power devices Q11, Q12, Q21 and Q22 in FIG. 4, respectively.
The smoothing capacitor C11 and the high frequency transformer 120 in FIG. 6 correspond to the smoothing capacitor C11 and the high frequency transformer 120 in FIG. 4, respectively.
《二次側モジュール１２の回路構成》
図６において、二次側モジュール１２は、整流回路の機能を有する二次側コンバータ１２Ｃと、直流電力（電圧）を交流電力（電圧）に変換する二次側インバータ１２Ｉとを備えて構成されている。
二次側コンバータ１２Ｃは、整流ダイオード（ダイオード）Ｄｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ３，Ｄｒ４を有して、ダイオードブリッジによる整流回路を構成している。また、二次側コンバータ１２Ｃの直流出力端子には平滑コンデンサＣ２１が接続されている。
二次側コンバータ１２Ｃは、一次側モジュール１１の高周波トランス１２０が出力した交流電圧（電力）を直流電圧（電力）に変換する。
<< Circuit configuration of secondary side module 12 >>
In FIG. 6, the secondary side module 12 is configured to include a secondary side converter 12C having a function of a rectification circuit, and a secondary side inverter 12I that converts DC power (voltage) into AC power (voltage). There is.
The secondary side converter 12C has rectifying diodes (diodes) Dr1, Dr2, Dr3, Dr4, and configures a rectifying circuit by a diode bridge. A smoothing capacitor C21 is connected to the DC output terminal of the secondary side converter 12C.
The secondary side converter 12C converts the alternating current voltage (power) output from the high frequency transformer 120 of the primary side module 11 into a direct current voltage (power).
二次側インバータ１２Ｉは、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を有して、インバータ回路を構成している。
なお、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４には、それぞれ逆並列ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４が並列に接続されている。
二次側インバータ１２Ｉは、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を統括的に制御することによって、二次側コンバータ１２Ｃが出力する直流電圧（電力）を交流電圧（電力）に変換して、二次側インバータ１２Ｉの出力端子、すなわち二次側モジュール１２の出力端子ＴＯＣ，ＴＯＤに交流電圧（電力）を出力する。
The secondary side inverter 12I has switching elements S21, S22, S23, S24, and constitutes an inverter circuit.
The antiparallel diodes D21, D22, D23 and D24 are connected in parallel to the switching elements S21, S22, S23 and S24, respectively.
The secondary side inverter 12I converts the DC voltage (power) output from the secondary side converter 12C into an AC voltage (power) by controlling the switching elements S21, S22, S23, S24 in a centralized manner. An AC voltage (power) is output to the output terminal of the secondary side inverter 12I, that is, the output terminals T OC and T OD of the secondary side module 12.
二次側モジュール１２の二次側コンバータ１２Ｃにおいて、パワーデバイスＱ３１は、整流ダイオードＤｒ１，Ｄｒ２によって構成される。また、パワーデバイスＱ３２は、整流ダイオードＤｒ３，Ｄｒ４によって構成される。
二次側モジュール１２の二次側インバータ１２Ｉにおいて、パワーデバイスＱ４１は、スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２と逆並列ダイオードＤ２１，Ｄ２２とによって構成される。また、パワーデバイスＱ４２は、スイッチング素子Ｓ２３，Ｓ２４と逆並列ダイオードＤ２３，Ｄ２４とによって構成される。
なお、図６におけるパワーデバイスＱ３１，Ｑ３２，Ｑ４１，Ｑ４２は、図５におけるパワーデバイスＱ３１，Ｑ３２，Ｑ４１，Ｑ４２にそれぞれ対応している。
また、図６における平滑コンデンサＣ２１は、図５における平滑コンデンサＣ２１に対応している。
In the secondary side converter 12C of the secondary side module 12, the power device Q31 is configured by the rectifying diodes Dr1 and Dr2. Also, the power device Q32 is configured by rectifying diodes Dr3 and Dr4.
In the secondary side inverter 12I of the secondary side module 12, the power device Q41 is configured of switching elements S21 and S22 and antiparallel diodes D21 and D22. Power device Q42 is formed of switching elements S23 and S24 and antiparallel diodes D23 and D24.
Power devices Q31, Q32, Q41 and Q42 in FIG. 6 correspond to the power devices Q31, Q32, Q41 and Q42 in FIG. 5, respectively.
The smoothing capacitor C21 in FIG. 6 corresponds to the smoothing capacitor C21 in FIG.
＜電力変換器ユニット１００の絶縁耐性＞
次に、電力変換器ユニット１００の絶縁耐性に関して説明する。
図１、図４、図５において、一次側モジュール１１および二次側モジュール１２の前面カバー１０７、１０８、背面カバー１１８、１１９、上面カバー１０５、１０６を絶縁物で形成する。これらを絶縁物で形成することにより、配線および上下に配置される一次側モジュールおよび二次側モジュールの金属筐体（筐体１０１、筐体１０２）との絶縁耐圧を確保し、実装密度を向上することができる。
<Insulation tolerance of power converter unit 100>
Next, the insulation tolerance of power converter unit 100 will be described.
In FIGS. 1, 4 and 5, the front covers 107 and 108, the back covers 118 and 119, and the top covers 105 and 106 of the primary side module 11 and the secondary side module 12 are formed of an insulator. By forming these with an insulator, the dielectric strength between the wiring and the metal cases (case 101 and case 102) of the primary side module and the secondary side module arranged above and below is secured, and the mounting density is improved. can do.
図１と図３とに示すように、一次側モジュール１１の回路基板１１１と二次側モジュール１２の回路基板１１２との間は、配線１１０で接続される。
図１、図３、図４、図６に示すように、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２は高周波トランス１２０を介して接続されるため、一次側モジュールの筐体１０１と、二次側モジュールの筐体１０２とは異なる電位となる。
電力変換器ユニット１００内で絶縁耐圧を確保するためには、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２との間に電位差に応じた空間距離と沿面距離の確保が必要となる。
なお、沿面距離とは、二つの導電性部分間において、絶縁物の表面に沿った最短距離を意味するものとする。
As shown in FIGS. 1 and 3, the circuit board 111 of the primary module 11 and the circuit board 112 of the secondary module 12 are connected by the wiring 110.
As shown in FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 6, since the primary module 11 and the secondary module 12 are connected via the high frequency transformer 120, the casing 101 of the primary module and the secondary side The potential is different from that of the module housing 102.
In order to secure the insulation withstand voltage in the power converter unit 100, it is necessary to secure the spatial distance and the creeping distance between the primary module 11 and the secondary module 12 according to the potential difference.
The creepage distance means the shortest distance along the surface of the insulator between the two conductive parts.
一般的に、電力変換器の実装設計をする際には、絶縁耐圧を確保する箇所や素子の間の空間距離と比較して、構造物によって形成される沿面距離を数倍程度大きく設計する必要がある。
そのため、一次側モジュールの上面に直接スペーサーを配置し、二次側モジュールを保持するように構成した場合では、この構成をとることで必要となる沿面距離によって、一次側モジュールの上面と二次側モジュールの底面間の空間距離（エアギャップＧの寸法）が決定される。
この結果、沿面距離が制約となり空間距離は、必要以上の距離を保持する必要となる。そのため、空間距離に関しては過剰な設計となり、電力変換装置の実装密度の向上が難しいという課題がある。
Generally, when designing the mounting of a power converter, it is necessary to design the creeping distance formed by the structure several times larger than the space distance between the element and the place for securing the withstand voltage and the elements. There is.
Therefore, when the spacer is directly disposed on the upper surface of the primary side module and the secondary side module is configured to be held, the upper surface and the secondary side of the primary side module are required depending on the creepage distance required by taking this configuration. The spatial distance between the bottoms of the modules (the dimension of the air gap G) is determined.
As a result, the creepage distance is restricted, and the spatial distance needs to be kept longer than necessary. Therefore, there is a problem that the space distance is excessively designed, and it is difficult to improve the mounting density of the power conversion device.
これに対して、前記したように本発明の第１実施形態に係る電力変換器ユニット１００では、電力変換器ユニット１００を一次側モジュール１１と二次側モジュール１２に分割する。そして、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２のそれぞれの筐体（１０１，１０２）の側面にスペーサー支持部（１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ）を設けて、スペーサー支持部（１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ）の間に配置されたスペーサー（１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ（不図示））によって、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２とをエアギャップＧにより隔離して、沿面距離を確保する。
この構成により、第１実施形態の電力変換器ユニット１００では、絶縁耐圧を確保するために要求される沿面距離を確保しながら、空間距離（エアギャップＧの寸法）を必要以上に長くとることなく、最適化することができるため、電力変換器ユニット１００および、それを用いた電力変換装置の実装密度を向上することが可能となる。
On the other hand, as described above, in the power converter unit 100 according to the first embodiment of the present invention, the power converter unit 100 is divided into the primary side module 11 and the secondary side module 12. Then, spacer supporting portions (103a, 103b, 104a, 104b) are provided on the side surfaces of the casing (101, 102) of the primary side module 11 and the secondary side module 12, respectively, and the spacer supporting portions (103a, 103b, 104a) , 104 b) to separate the primary module 11 and the secondary module 12 by the air gap G by spacers (109 a, 109 b, 109 c, 109 d (not shown)) to secure a creeping distance .
With this configuration, in the power converter unit 100 of the first embodiment, the clearance distance (the size of the air gap G) is not made longer than necessary while securing the creeping distance required to secure the insulation withstand voltage. Since the optimization can be performed, the mounting density of the power converter unit 100 and the power converter using the same can be improved.
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態の電力変換器ユニット１００では、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２間の沿面距離を確保しながら、空間距離を最適化することができる。そのため、電力変換器ユニット１００およびそれを用いた電力変換装置の実装密度を向上することができる。
<Effect of First Embodiment>
In the power converter unit 100 of the first embodiment, the spatial distance can be optimized while securing the creeping distance between the primary side module 11 and the secondary side module 12. Therefore, the mounting density of the power converter unit 100 and the power converter using the same can be improved.
≪第１実施形態の変形例１≫
図７は、本発明の第１実施形態の変形例１に係る電力変換器ユニット１００Ｂの図１におけるＩＩ−ＩＩ断面について、Ｘ軸方向から見た断面の変形例を示す図である。
図７に示す第１実施形態の変形例１の電力変換器ユニット１００Ｂが図１、図２に示す第１実施形態の電力変換器ユニット１００と異なるのは、スペーサー１２２ａとスペーサー１２２ｃの形状である。
第１実施形態を示す図２においては、スペーサー１０９ａおよびスペーサー１０９ｃの形状を直方体としている。
これに対して、第１実施形態の変形例１を示す図７において、スペーサー１２２ａおよびスペーサー１２２ｃは、多数のひだを有する形状である。
«Modified example 1 of the first embodiment»
FIG. 7 is a view showing a modification of the cross section of the power converter unit 100B according to the first modification of the first embodiment of the present invention as viewed from the X-axis direction, taken along the line II-II in FIG.
The power converter unit 100B of the modification 1 of the first embodiment shown in FIG. 7 differs from the power converter unit 100 of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in the shapes of the spacer 122a and the spacer 122c. .
In FIG. 2 showing the first embodiment, the shapes of the spacer 109a and the spacer 109c are rectangular.
On the other hand, in FIG. 7 which shows the modification 1 of 1st Embodiment, the spacer 122a and the spacer 122c are shapes which have many crimps.
図７で示した多数のひだを設けたスペーサー１２２ａ，１２２ｃの形状とすることにより、図２で示した直方体の形状のスペーサー１０９ａ，１０９ｃと比較して、ひだの分だけ、沿面距離を拡大している。沿面距離が拡大した分だけ、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２との間の絶縁耐圧が向上する。
なお、図７においては、スペーサー１２２ａ，１２２ｃについてのみ記載し、スペーサー１２２ｂ，１２２ｄについては記載を省略しているが、１２２ｂ，１２２ｄについても多数のひだを設けた形状とする。また、スペーサー１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ以外のその他の構成は、同じであるので、重複する説明は省略する。
By making the shape of the spacers 122a and 122c provided with a large number of folds shown in FIG. 7, the creepage distance is enlarged by the amount of folds as compared with the spacers 109a and 109c in the shape of rectangular parallelepiped shown in FIG. ing. The insulation withstand voltage between the primary side module 11 and the secondary side module 12 is improved by an amount corresponding to the increase of the creeping distance.
In FIG. 7, only the spacers 122a and 122c are described, and the spacers 122b and 122d are omitted. However, the plurality of pleats 122b and 122d are also provided. In addition, since the configuration other than the spacers 122a, 122b, 122c, and 122d is the same, duplicate descriptions will be omitted.
なお、絶縁物の表面での微小放電が繰り返されることによって絶縁物表面に導電性の経路が生成され、絶縁破壊に至る現象がある。この現象はトラッキングと呼称されて一般的に知られている。
そのため、絶縁耐圧を確保するために必要となる沿面距離は、スペーサーに用いる絶縁物の耐トラッキング性能に応じて異なる。耐トラッキング性能の高い材質を用いることで、沿面距離を短くすることが可能であるが、コストアップとなる。
しかしながら、図７に示すように、ひだを設けた形状とすることにより、耐トラッキング性能が低い材質を用いることが可能となり、低コスト化を図ることができる。
Note that there is a phenomenon that a conductive path is generated on the surface of the insulator by repeated microdischarges on the surface of the insulator, which leads to dielectric breakdown. This phenomenon is generally known as tracking.
Therefore, the creepage distance required to secure the withstand voltage varies depending on the tracking resistance performance of the insulator used for the spacer. The creeping distance can be shortened by using a material having high tracking resistance, but the cost increases.
However, as shown in FIG. 7, it is possible to use a material with low tracking resistance performance by adopting a shape provided with folds, and cost reduction can be achieved.
＜第１実施形態の変形例１の効果＞
第１実施形態の変形例１では、多数のひだを設けたスペーサー１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを設けることにより、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２間の沿面距離を拡大できる。そのため、電力変換器ユニット１００およびそれを用いた電力変換装置の実装密度を向上するとともに、低コスト化を図ることができる。
<Effect of Modification 1 of First Embodiment>
In the first modification of the first embodiment, the creeping distance between the primary module 11 and the secondary module 12 can be increased by providing the spacers 122a, 122b, 122c, 122d provided with a large number of folds. Therefore, while improving the mounting density of the power converter unit 100 and the power converter using the same, cost reduction can be achieved.
≪第２実施形態・電力変換装置１０００≫
次に、第１実施形態の電力変換器ユニット１００を用いた電力変換装置１０００を第２実施形態として、図８〜図１１を参照して説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０００の一例をＸ軸方向から示す図である。ただし、電力変換装置１０００の内部の構成が見えるように盤筐体２５０の表示を一部、省略している。
図９は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０００の一例の側面をＹ軸方向から示す図である。ただし、Ｕ相の電力変換器ユニット１００ｕ１〜１００ｕ３の構造が示されるように表記している。
図１０および図１１については、後記する。
Second Embodiment Power Converter 1000
Next, a power conversion device 1000 using the power converter unit 100 of the first embodiment will be described as a second embodiment with reference to FIGS.
FIG. 8 is a view showing an example of a power conversion device 1000 according to a second embodiment of the present invention from the X-axis direction. However, a part of the display of the panel case 250 is omitted so that the internal configuration of the power conversion device 1000 can be seen.
FIG. 9 is a view showing the side surface of an example of the power conversion device 1000 according to the second embodiment of the present invention from the Y-axis direction. However, the structure of the U-phase power converter units 100u1 to 100u3 is shown as shown.
10 and 11 will be described later.
図８および図９において、電力変換装置１０００は、Ｕ相の電力変換器ユニット１００ｕ１〜１００ｕ３と、Ｖ相の電力変換器ユニット１００ｖ１〜１００ｖ３と、Ｗ相の電力変換器ユニット１００ｗ１〜１００ｗ３とを備えて構成されている。
また、電力変換器盤２８０が電力変換装置１０００の構造部を構成している。そして電力変換器盤２８０の外郭部として、盤筐体２５０が備えられている。また、盤筐体２５０の内部に、柱２１１ａ〜２１４ａ、柱２１１ｂ〜２１４ｂとユニット支持部２２１〜２２３が備えられている。
なお、図８および図９においては、表記上の都合により、柱２１１ｂ，２１２ｂ，２１４ｂは表記されていない。
また、柱２１１ａ〜２１４ａ、柱２１１ｂ〜２１４ｂとユニット支持部２２１〜２２３は、絶縁物で形成されている。
8 and 9, power converter 1000 includes U-phase power converter units 100u1 to 100u3, V-phase power converter units 100v1 to 100v3, and W-phase power converter units 100w1 to 100w3. Is configured.
Further, the power converter board 280 constitutes a structural portion of the power converter 1000. A panel housing 250 is provided as an outer part of the power converter panel 280. In addition, inside the panel case 250, columns 211a to 214a, columns 211b to 214b, and unit support portions 221 to 223 are provided.
In FIG. 8 and FIG. 9, the pillars 211b, 212b, and 214b are not shown for convenience of notation.
The columns 211a to 214a, the columns 211b to 214b, and the unit support portions 221 to 223 are formed of an insulator.
柱２１４ａと柱２１３ａとの間にＵ相の電力変換器ユニット１００ｕ１〜１００ｕ３が上段、中段、下段にそれぞれユニット支持部２２１〜２２３の上に収納（載置）され、所定の位置に支持（保持）されている。
また、柱２１３ａと柱２１２ａとの間にＶ相の電力変換器ユニット１００ｖ１〜１００ｖ３が上段、中段、下段にそれぞれユニット支持部２２１〜２２３の上に収納され、所定の位置に支持（保持）されている。
また、柱２１２ａと柱２１１ａとの間にＷ相の電力変換器ユニット１００ｗ１〜１００ｗ３が上段、中段、下段にそれぞれユニット支持部２２１〜２２３の上に収納され、所定の位置に支持（保持）されている。
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の電力変換器ユニットの入力端子および出力端子を複数の配線２３１を用いて、それぞれ接続することで、三相交流電源を入力し、そして任意の電圧レベルの三相交流を出力することができる。なお、配線２３１は、図８および図９において、表記上の都合により一部のみ、符号を表記している。
U-phase power converter units 100u1 to 100u3 are stored (mounted) on upper, middle, and lower portions of unit supports 221 to 223 between column 214a and column 213a, and are supported (held) at predetermined positions. ).
In addition, V-phase power converter units 100v1 to 100v3 are accommodated between the pillars 213a and the pillars 212a in the upper, middle, and lower stages respectively on the unit support portions 221 to 223 and supported (held) at predetermined positions. ing.
In addition, W-phase power converter units 100w1 to 100w3 are accommodated on the upper, middle, and lower stages respectively on the unit support portions 221 to 223 between the column 212a and the column 211a, and are supported (held) at predetermined positions. ing.
Three-phase AC power is input by connecting the input terminals and output terminals of the U-phase, V-phase, and W-phase power converter units using a plurality of wires 231, and an arbitrary voltage level is input. The three-phase alternating current can be output. Note that, in FIG. 8 and FIG. 9, the wiring 231 is only partially indicated by a symbol for convenience of notation.
前記のように、ユニット支持部２２１〜２２３の上面に、各相の電力変換器ユニット１０１ｕ１〜１０１ｕ３，１０１ｖ１〜１０１ｖ３，１０１ｗ１〜１０１ｗ３を配置することで、相間および各相の上下に配置された電力変換器ユニット間の絶縁距離を保持し、絶縁耐圧を確保している。
また、前記のような実装構造とすることで、盤筐体２５０を接地電位とした場合に、各相の電力変換器ユニットと盤筐体２５０間の絶縁耐圧を確保している。
なお、絶縁物の材質は、エポキシ樹脂、ベークライト、ＦＲＰ（Fiber-Reinforced Plastics）などがあるが、絶縁物一般であれば特に限定するものではない。
As described above, by arranging the power converter units 101u1 to 101u3 and 101v1 to 101v3 and 101w1 to 101w3 of the respective phases on the upper surfaces of the unit support portions 221 to 223, electric power disposed between the phases and above and below each phase The insulation distance between the converter units is maintained to secure the insulation withstand voltage.
Further, by adopting the mounting structure as described above, when the panel case 250 is set to the ground potential, insulation withstand voltage between the power converter unit of each phase and the panel case 250 is secured.
Although the material of the insulator includes epoxy resin, Bakelite, FRP (Fiber-Reinforced Plastics), etc., it is not particularly limited as long as it is a general insulator.
＜電力変換装置１０００のＵ相の回路構成＞
図１０は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０００のＵ相の回路構成と電気的な結線の一例を示す図である。
図１０において、電力変換器ユニット１００ｕ１と、電力変換器ユニット１００ｕ２と、電力変換器ユニット１００ｕ３のそれぞれの入力端子（一次側モジュールの入力端子）とが、直列に接続され、電源２０のＵ相の電源端子とアース（グランド）との間に接続されている。
また、電力変換器ユニット１００ｕ１と、電力変換器ユニット１００ｕ２と、電力変換器ユニット１００ｕ３のそれぞれの出力端子（二次側モジュールの出力端子）とが、直列に接続され、負荷（Ｍ）４０のＵ相の端子と中性端子（ニュートラルポイント）との間に接続されている。
以上の電力変換器ユニット１００ｕ１〜１００ｕ３の構成で、電力変換装置１０００のＵ相分が構成されている。
<Circuit Configuration of U-phase of Power Converter 1000>
FIG. 10 is a diagram showing an example of a U-phase circuit configuration and an electrical connection of the power conversion device 1000 according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 10, power converter unit 100 u 1, power converter unit 100 u 2, and respective input terminals (input terminal of primary side module) of power converter unit 100 u 3 are connected in series, and U phase of power supply 20 is It is connected between the power supply terminal and the ground (ground).
Further, the power converter unit 100 u 1, the power converter unit 100 u 2, and the output terminals of the power converter unit 100 u 3 (the output terminals of the secondary side module) are connected in series. It is connected between the phase terminal and the neutral terminal (neutral point).
The U-phase component of the power conversion device 1000 is configured by the above-described configuration of the power conversion units 100u1 to 100u3.
なお、電力変換器ユニット１００ｕ１〜１００ｕ３は、それぞれ一次側モジュール１１と二次側モジュール１２とを備えて構成されている。
また、電力変換装置１０００のＶ相分、電力変換装置１０００のＷ相分も、それぞれ電源２０と負荷（Ｍ）４０のＶ相とＷ相とに接続（結線）される相違があるのみで、回路構成と電気的な結線は、電力変換装置１０００のＵ相分を示す図１０に準ずる。事実上、重複する説明は省略する。
Each of the power converter units 100u1 to 100u3 is configured to include the primary side module 11 and the secondary side module 12.
Further, the V-phase component of the power conversion apparatus 1000 and the W-phase component of the power conversion apparatus 1000 are also connected (connected) to the V-phase and the W-phase of the power supply 20 and the load (M) 40, respectively. The circuit configuration and the electrical connection conform to FIG. 10 showing the U-phase component of the power conversion device 1000. In fact, duplicate explanations are omitted.
＜電力変換装置１０００の回路構成＞
図１１は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０００の三相の回路構成と電気的な結線の一例を示す図である。
図１１において、電力変換装置１０００は、Ｕ相の電力変換装置１０００ｕとＶ相の電力変換装置１０００ｖとＷ相の電力変換装置１０００ｗとを備えて構成される。
電力変換装置１０００ｕ、電力変換装置１０００ｖ、電力変換装置１０００ｗのそれぞれの第１入力端子は、電源（三相電源）２０の出力のｕ端子、ｖ端子、ｗ端子にそれぞれ接続されている。また、電力変換装置１０００ｖ、電力変換装置１０００ｗのそれぞれの第２入力端子は、共にアース（グランド）に接続されている。
<Circuit Configuration of Power Converter 1000>
FIG. 11 is a view showing an example of a three-phase circuit configuration and an electrical connection of the power conversion device 1000 according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 11, power converter 1000 includes U-phase power converter 1000u, V-phase power converter 1000v, and W-phase power converter 1000w.
First input terminals of the power conversion device 1000u, the power conversion device 1000v, and the power conversion device 1000w are respectively connected to the u terminal, the v terminal, and the w terminal of the output of the power supply (three-phase power supply) 20. The second input terminals of the power conversion device 1000v and the power conversion device 1000w are both connected to the ground (ground).
電力変換装置１０００ｕ、電力変換装置１０００ｖ、電力変換装置１０００ｗのそれぞれの第１出力端子は、負荷（Ｍ、三相負荷）４０のｕ端子、ｖ端子、ｗ端子にそれぞれ接続されている。また、電力変換装置１０００ｕ、電力変換装置１０００ｖ、電力変換装置１０００ｗのそれぞれの第２出力端子は、共に中性端子（ニュートラルポイント）との間に接続されている。
以上の構成によって、電源（三相電源）２０から三相交流電力（電圧）を電力変換装置１０００にＵ相、Ｖ相、Ｗ相を入力し、それぞれ昇圧して三相交流電力（電圧）を負荷（Ｍ、三相負荷）４０に供給している。なお、三相負荷とは例えば三相交流電動機である。
First output terminals of the power conversion device 1000u, the power conversion device 1000v, and the power conversion device 1000w are connected to the u terminal, the v terminal, and the w terminal of the load (M, three-phase load) 40, respectively. Further, the second output terminals of each of the power conversion device 1000u, the power conversion device 1000v, and the power conversion device 1000w are both connected to the neutral terminal (neutral point).
With the above configuration, U-phase, V-phase, and W-phase are input from power supply (three-phase power supply) 20 to power conversion device 1000, and three-phase AC power (voltage) is boosted. The load (M, three-phase load) 40 is supplied. The three-phase load is, for example, a three-phase alternating current motor.
＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態の電力変換装置１０００は、第１実施形態の電力変換器ユニット１００を用いることによって、電力変換装置１０００の実装密度を向上するとともに、低コスト化を図ることができる。以上より、廉価かつ小型の電力変換装置を提供できる。
<Effect of Second Embodiment>
The power conversion device 1000 of the second embodiment can improve the mounting density of the power conversion device 1000 and achieve cost reduction by using the power converter unit 100 of the first embodiment. As described above, an inexpensive and compact power converter can be provided.
≪第３実施形態・電力変換器ユニット３００≫
本発明の第３実施形態に係る電力変換器ユニット１００について、図１２〜図１４を参照して説明する。
«Third Embodiment Power Converter Unit 300»
A power converter unit 100 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
＜第３実施形態の電力変換器ユニット３００の構成＞
図１２は、本発明の第３実施形態に係る電力変換器ユニット３００の一例を斜め上から鳥瞰して示す図である。
図１３は、本発明の第３実施形態に係る電力変換器ユニット３００の側面の一例をＹ軸方向から示す図である。
図１４は、本発明の第３実施形態に係る電力変換器ユニット３００のトランスモジュール３３を、図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面について、Ｙ軸方向から見た断面例を示す図である。
以下の第３実施形態の電力変換器ユニット３００の説明においては、第１実施形態の電力変換器ユニット１００と異なる点を中心に説明する。
<Configuration of Power Converter Unit 300 of Third Embodiment>
FIG. 12 is a diagram showing an example of a power converter unit 300 according to a third embodiment of the present invention, viewed obliquely from above.
FIG. 13 is a view showing an example of the side surface of the power converter unit 300 according to the third embodiment of the present invention from the Y-axis direction.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a cross section of the transformer module 33 of the power converter unit 300 according to the third embodiment of the present invention as viewed in the Y-axis direction with respect to the XIII-XIII cross section in FIG.
In the following description of the power converter unit 300 of the third embodiment, differences from the power converter unit 100 of the first embodiment will be mainly described.
図１２および図１３に示すように、電力変換器ユニット３００は、一次側モジュール（第一のモジュール）３１と、二次側モジュール（第二のモジュール）３２と、トランスモジュール（第三のモジュール）３３に分割して構成している。
一次側モジュール３１は、筐体３０１（第一の筐体）と、前面カバー３０７と、背面カバー３１８と、上面カバー３０５と、レール支持部（突起部）３０３ａ，３０３ｂと、コネクタ３２１とを備えて構成される。
なお、筐体３０１は金属製である。また、レール支持部３０３ａ，３０３ｂは、筐体３０１の側面に配置されている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the power converter unit 300 includes a primary side module (first module) 31, a secondary side module (second module) 32, and a transformer module (third module). It is divided into 33 parts.
The primary module 31 includes a housing 301 (first housing), a front cover 307, a back cover 318, an upper surface cover 305, rail support portions (projections) 303a and 303b, and a connector 321. Is configured.
The housing 301 is made of metal. Further, the rail support portions 303 a and 303 b are disposed on the side surface of the housing 301.
二次側モジュール３２は、筐体３０２（第二の筐体）と、前面カバー３０８と、背面カバー３１９と、上面カバー３０６と、レール支持部３０４ａ，３０４ｂと、コネクタ３２３とを備えて構成される。
なお、筐体３０２は金属製である。また、レール支持部３０４ａ，３０４ｂは、筐体３０２の側面に配置されている。
なお、レール支持部３０３ｂ，３０４ｂは、図１２および図１３において、表記上の都合により表記されていない。
The secondary module 32 includes a housing 302 (second housing), a front cover 308, a back cover 319, a top cover 306, rail support portions 304a and 304b, and a connector 323. Ru.
The housing 302 is made of metal. Also, the rail support portions 304 a and 304 b are disposed on the side surface of the housing 302.
The rail support portions 303b and 304b are not shown in FIGS. 12 and 13 for convenience of description.
トランスモジュール３３は、図１４に示すように、筐体３３１（第三の筐体）にトランス３３０と一次側の配線３４２と二次側の配線３４４とコネクタ３２２，３２４が実装されている。また、筐体３３１の内部は樹脂や絶縁油などで充填されている。 As shown in FIG. 14, in the transformer module 33, the transformer 330, the wire 342 on the primary side, the wire 344 on the secondary side, and the connectors 322 and 324 are mounted in a housing 331 (third housing). Further, the inside of the housing 331 is filled with a resin, an insulating oil or the like.
一次側モジュール３１及び二次側モジュール３２と、トランスモジュール３３は、一次側モジュール３１のコネクタ３２１と、二次側モジュール３２のコネクタ３２３、およびトランスモジュール３３のコネクタ３２２，３２４で接続される。
なお、一次側モジュール３１のレール支持部３０３ａ，３０３ｂ、および二次側モジュール３２のレール支持部３０４ａ，３０４ｂは、後記する図１５の電力変換装置３０００において、レール（例えば４１１ａ〜４１１ｄ）の上に、一次側モジュール３１、二次側モジュール３２を乗せたときに、一次側モジュール３１、二次側モジュール３２を電力変換器盤３８０（図１５）に支持するためのものである。
The primary module 31 and the secondary module 32, and the transformer module 33 are connected by the connector 321 of the primary module 31, the connector 323 of the secondary module 32, and the connectors 322 and 324 of the transformer module 33.
The rail support portions 303a and 303b of the primary side module 31 and the rail support portions 304a and 304b of the secondary side module 32 are disposed on rails (for example, 411a to 411d) in the power conversion device 3000 of FIG. The primary side module 31 and the secondary side module 32 are supported on the power converter board 380 (FIG. 15) when the primary side module 31 and the secondary side module 32 are placed.
以上、述べたように、本発明の第３実施形態の電力変換器ユニット３００は、一次側モジュール３１と、二次側モジュール３２と、トランスモジュール３３に分割して構成することにより、第１実施形態の電力変換器ユニット１００と比較して、モジュール一つあたりの重量を低減することができる。 As described above, the power converter unit 300 according to the third embodiment of the present invention is divided into the primary side module 31, the secondary side module 32, and the transformer module 33 to configure the first embodiment. Compared to the power converter unit 100 of the embodiment, the weight per module can be reduced.
＜第３実施形態の効果＞
前記のように、本発明の第３実施形態の電力変換器ユニット３００は、モジュール一つあたりの重量を低減することができるので、電力変換器ユニットの交換や据付作業の効率化を図ることができる。
また、第３実施形態において、コネクタ３２１〜３２４を、挿し抜き可能な挿抜コネクタとすることで、組み立の際における配線作業の簡略化を図ることができる。
<Effect of Third Embodiment>
As described above, since the power converter unit 300 according to the third embodiment of the present invention can reduce the weight per module, the efficiency of replacement and installation work of the power converter unit can be improved. it can.
Further, in the third embodiment, by making the connectors 321 to 324 pluggable / retractable connectors, the wiring work can be simplified at the time of assembly.
≪第４実施形態・電力変換装置３０００≫
次に、本実施形態の電力変換器ユニット３００を用いた電力変換装置３０００の構成を、図１５および図１６を参照して説明する。
図１５は、本発明の第４実施形態に係る電力変換装置３０００の一例をＸ軸方向から示す図である。ただし、電力変換装置３０００の内部の構成が見えるように盤筐体３５０の表示を一部、省略している。
図１６は、本発明の第４実施形態に係る電力変換装置３０００の一例の側面をＹ軸方向から示す図である。ただし、Ｗ相の電力変換器ユニット３００ｗ１〜３００ｗ３の構造が示されるように表記している。
図１５および図１６において、電力変換装置３０００は、Ｕ相の電力変換器ユニット３００ｕ１〜３００ｕ３と、Ｖ相の電力変換器ユニット３００ｖ１〜３００ｖ３と、Ｗ相の電力変換器ユニット３００ｗ１〜３００ｗ３とを備えて構成されている。
«Fourth Embodiment Power Converter 3000»
Next, the configuration of a power converter 3000 using the power converter unit 300 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
FIG. 15 is a view showing an example of a power conversion device 3000 according to a fourth embodiment of the present invention from the X-axis direction. However, a part of the display of the panel case 350 is omitted so that the internal configuration of the power conversion device 3000 can be seen.
FIG. 16 is a view showing the side surface of an example of the power conversion device 3000 according to the fourth embodiment of the present invention from the Y-axis direction. However, the structure of the W-phase power converter units 300 w 1 to 300 w 3 is shown as shown.
15 and 16, power converter 3000 includes U-phase power converter units 300u1 to 300u3, V-phase power converter units 300v1 to 300v3, and W-phase power converter units 300w1 to 300w3. Is configured.
また、電力変換器盤３８０が電力変換装置３０００の構造部を構成している。そして電力変換器盤３８０の外郭部として、盤筐体３５０が備えられている。また、盤筐体３５０の内部に、柱３１１a〜３１４a，３１１ｂ〜３１４ｂ，３１１ｃ〜３１４ｃと、レール（ユニット支持部）４１１a〜４３３ｄと支持板（ユニット支持部）４４１ａ〜４４１ｃが備えられている。
なお、図１５、図１６においては、表記上の都合により、柱３１２ｂ，３１３ｂ，３１４ｂ，３１２ｃ，３１３ｃ，３１４ｃは表記されていない。
また、柱３１１ａ〜３１４ａ、柱３１１ｂ〜３１４ｂ、柱３１１ｃ〜３１４ｃと支持板４４１ａ〜４４１ｃは、絶縁物で形成されている。
Further, the power converter board 380 constitutes a structural portion of the power converter 3000. A panel case 350 is provided as an outer part of the power converter board 380. Further, inside the panel case 350, columns 311a to 314a, 311b to 314b, 311c to 314c, rails (unit support portions) 411a to 433d, and support plates (unit support portions) 441a to 441c are provided.
In FIG. 15 and FIG. 16, the pillars 312b, 313b, 314b, 312c, 313c, and 314c are not shown for convenience of notation.
The columns 311a to 314a, the columns 311b to 314b, the columns 311c to 314c, and the support plates 441a to 441c are formed of an insulator.
Ｗ相の例を示すと、図１５、図１６および図１２、図１３に示すように、レール４１３ａ，４１３ｂの上側に一次側モジュール３１に設けられたレール支持部３０３ａ，３０３ｂを配置することによって、一次側モジュール３１が支持（保持）される。
また、レール４１３ｃ，４１３ｄの上側に二次側モジュール３２に設けられたレール支持部３０４ａ，３０４ｂを配置することによって、二次側モジュール３２が支持（保持）される。
また、支持板４４１ｃによりトランスモジュール３３が支持（保持）される。
なお、以上の説明において、レール支持部３０３ｂ，３０４ｂは、前記したように、表記上の都合により表記されていない。
As an example of W phase, as shown in FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 12, FIG. 13, by disposing rail support portions 303a and 303b provided on the primary side module 31 above the rails 413a and 413b. , The primary side module 31 is supported (held).
In addition, the secondary side module 32 is supported (held) by arranging the rail support portions 304a and 304b provided on the secondary side module 32 above the rails 413c and 413d.
Further, the transformer module 33 is supported (held) by the support plate 441c.
In the above description, as described above, the rail support portions 303b and 304b are not shown for convenience of description.
以上のように、変換器盤に配置されたレールに、筐体の側面に設けられた支持部を配置することによって、一次側モジュールと二次側モジュールの間で空間距離と沿面距離を保持することができる。そのため、一次側モジュールと二次側モジュールの間の絶縁耐圧を確保することが可能となる。
また、第４実施形態の電力変換装置３０００では、一次側モジュールもしくは二次側モジュールのどちらか一方のみが故障した場合、故障したモジュールのみを交換することができる。そのため、第２実施形態の電力変換装置１０００と比較して、故障時の交換作業が容易となり、装置のダウンタイムの短縮が期待できる。
As described above, by arranging the support portion provided on the side surface of the housing on the rail disposed on the converter board, the space distance and the creepage distance are maintained between the primary module and the secondary module. be able to. Therefore, it is possible to secure the insulation withstand voltage between the primary side module and the secondary side module.
Moreover, in the power conversion device 3000 of the fourth embodiment, when only one of the primary side module and the secondary side module fails, only the failed module can be replaced. Therefore, compared with the power conversion device 1000 of the second embodiment, replacement work at the time of failure becomes easy, and shortening of the downtime of the device can be expected.
＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態の電力変換装置３０００では、第３実施形態の電力変換器ユニット３００を用いているので、電力変換器ユニットの交換や据付作業の効率化を図ることができる。
また、第４実施形態に用いる電力変換器ユニット３００において、コネクタ３２１〜３２４を挿抜コネクタとすることで、第４実施形態の電力変換装置の組み立の際における配線作業の簡略化を図ることができる。
また、第４実施形態の電力変換装置３０００では、一次側モジュールもしくは二次側モジュールのどちらか一方のみが故障した場合、故障したモジュールのみを交換することができる。そのため、故障時の交換作業が容易となり、装置のダウンタイムの短縮が期待できる。
<Effect of Fourth Embodiment>
In the power converter 3000 of the fourth embodiment, since the power converter unit 300 of the third embodiment is used, the efficiency of replacement of the power converter unit and installation work can be achieved.
In addition, in the power converter unit 300 used in the fourth embodiment, by using the connectors 321 to 324 as the insertion and removal connectors, the wiring work can be simplified when assembling the power conversion device of the fourth embodiment. .
Moreover, in the power conversion device 3000 of the fourth embodiment, when only one of the primary side module and the secondary side module fails, only the failed module can be replaced. Therefore, replacement work at the time of failure becomes easy, and shortening of the downtime of the apparatus can be expected.
≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
«Other Embodiments»
The present invention is not limited to the embodiments described above, and further includes various modifications. For example, the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. In addition, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with part of the configuration of another embodiment, and further add part or all of the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment It is also possible to delete and replace.
Other embodiments and modifications will be further described below.
《一次側、二次側モジュールの構成》
第１実施形態においては、高周波トランス１２０を一次側モジュール１１に実装した構成としたが、二次側モジュール１２に実装した構成としてもよい。また、一次側モジュール１１の上側に二次側モジュール１２を配置した構成としたが、二次側モジュール１２の上側に一次側モジュール１１を配置した構成としてもよい。
<< Configuration of Primary and Secondary Modules >>
In the first embodiment, the high frequency transformer 120 is mounted on the primary side module 11, but may be mounted on the secondary side module 12. Also, although the secondary module 12 is disposed above the primary module 11, the primary module 11 may be disposed above the secondary module 12.
《スペーサーの個数》
図１で示した第１実施形態においては、スペーサー支持部１０３ａとスペーサー支持部１０４ａとの間のスペーサー１０９ａ，１０９ｂは、２個の場合を示したが、２個に限定されない。３個以上でもよい。
<< Number of spacers >>
In the first embodiment shown in FIG. 1, the two spacers 109a and 109b between the spacer support portion 103a and the spacer support portion 104a are shown, but the number is not limited to two. Three or more may be sufficient.
《スペーサーのひだ形状》
第１実施形態の変形例１では、多数のひだを設けたスペーサー１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを設けることにより、一次側モジュール１１と二次側モジュール１２間の沿面距離を拡大する構成を示したが、スペーサーの形状は、第１実施形態や、第１実施形態の変形例１に示した形状に限定されない。
例えば、図７におけるスペーサー１２２ａ，１２２ｃにおける突起の個数を増加させてもよい。また、突起部分の形状を半球（円形）ではなく多面体（多角形）で形成してもよい。また、スペーサーの端部と中央部で突起部分の大きさや間隔を変えてもよい。あるいは、スペーサーに貫通孔を設けてもよい。
<< The fold shape of the spacer >>
In the first modification of the first embodiment, the creepage distance between the primary module 11 and the secondary module 12 is expanded by providing the spacers 122a, 122b, 122c, 122d provided with a large number of folds. However, the shape of the spacer is not limited to the shape shown in the first embodiment or the first modification of the first embodiment.
For example, the number of protrusions in the spacers 122a and 122c in FIG. 7 may be increased. In addition, the shape of the protruding portion may be formed not by a hemisphere (circle) but by a polyhedron (polygon). Also, the size and spacing of the protruding portions may be changed between the end portion and the central portion of the spacer. Alternatively, the spacer may be provided with a through hole.
《電力変換器ユニットの結線》
第２実施形態の電力変換装置１０００では、図８に示すように、盤筐体２５０に配置された電力変換器ユニットをＺ軸方向に結線した構成としているが、Ｙ軸方向に結線してもよい。
このようにＹ軸方向に結線することで、電力変換器ユニットを４段以上接続して電力変換装置を構成した場合に、変換器盤をＹ軸方向に長くすることでＺ軸方向の高さを低減した低背型の電力変換装置とすることができる。
また、第２実施形態の電力変換装置１０００では、変換器盤の前面側に電力変換器ユニットの配線をした構成としているが、一次側モジュール、または二次側モジュールのどちらか一方を変換器盤の背面側で配線してもよい。この配線方法により、一次側モジュールと二次側モジュールの配線を前面もしくは背面のどちらか一方とした場合と比較して、配線作業の簡略化が期待できる。
<< Connection of power converter unit >>
In the power conversion device 1000 of the second embodiment, as shown in FIG. 8, the power converter units arranged in the panel case 250 are wired in the Z-axis direction, but even if they are wired in the Y-axis direction Good.
By connecting in the Y-axis direction in this way, when the power converter is configured by connecting four or more stages of power converter units, the height of the converter board in the Y-axis direction makes the height in the Z-axis direction Thus, a low-profile power converter can be obtained.
Further, in the power conversion device 1000 of the second embodiment, although the power converter unit is wired on the front side of the converter board, either the primary side module or the secondary side module is used as a converter board. It may be wired on the back side of This wiring method can be expected to simplify the wiring work as compared with the case where the wiring of the primary side module and the secondary side module is either the front or back side.
《電力変換器ユニットの個数》
図８に示した第２実施形態の電力変換装置１０００や、図１５に示した第４実施形態の電力変換装置３０００においては、電力変換器ユニット１００や電力変換器ユニット３００の直列の段数を３段の場合を示したが、３段には限定されない。２段以下でも４段以上で、構成してもよい。
<< Number of Power Converter Units >>
In the power conversion device 1000 of the second embodiment shown in FIG. 8 and the power conversion device 3000 of the fourth embodiment shown in FIG. 15, the number of series of power converter units 100 and 300 is three. Although the case of the stage is shown, it is not limited to 3 stages. The number of stages may be two or less, or four or more.
《電力変換装置の相数》
図８に示した第２実施形態の電力変換装置１０００や、図１５に示した第４実施形態の電力変換装置３０００においては、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の場合について説明したが、三相には限定されない。例えば、単相でも四相以上で電力変換装置を構成してもよい。
<< Number of Power Converter Phases >>
In the power conversion device 1000 of the second embodiment shown in FIG. 8 and the power conversion device 3000 of the fourth embodiment shown in FIG. 15, the case of three phases (U phase, V phase, W phase) has been described. However, it is not limited to three phases. For example, the power converter may be configured with a single phase or four or more phases.
《電力変換装置の結線》
図１０においては、電力変換器ユニット１００を直列に接続した結線について示したが、電力変換器ユニット１００が直列に接続されることに限定されない。並列に接続してもよいし、直列と並列の接続を組み合わせてもよい。
<< Connection of power converter >>
Although FIG. 10 shows the connection in which the power converter units 100 are connected in series, the present invention is not limited to the power converter units 100 being connected in series. It may be connected in parallel, or a combination of serial and parallel connections may be used.
１１，３１ 一次側モジュール（第一のモジュール）
１１Ｃ 一次側コンバータ（第一の回路）
１１Ｉ 一次側インバータ（第一の回路）
１２，３２ 二次側モジュール（第二のモジュール）
１２Ｃ 二次側コンバータ（第二の回路）
１２Ｉ 二次側インバータ（第二の回路）
２０ 電源、三相電源
３３ トランスモジュール（第三のモジュール）
４０ 負荷、三相負荷
１００，１００ｕ１〜１００ｕ３，１００ｖ１〜１００ｖ３，１００ｗ１〜１００ｗ３，３００，３００ｕ１〜３００ｕ３，３００ｖ１〜３００ｖ３，３００ｗ１〜３００ｗ３ 電力変換器ユニット
１０１，３０１ 筐体（第一の筐体）
１０２，３０２ 筐体（第二の筐体）
１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ スペーサー支持部（突起部）
１０５，１０６，３０５，３０６ 上面カバー
１０７，１０８，３０７，３０８ 前面カバー
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１２２ａ，１２２ｃ スペーサー（支持部材）
１１０，２３１，３４２，３４４ 配線
１１１，１１２ 回路基板
１１３，１１４，１１５，１１６ ヒートシンク
１１８，１１９，３１８，３１９ 背面カバー
１２０，３３０ 高周波トランス、トランス
２５０，３５０ 盤筐体
２１１ａ〜２１４ａ，２１３ｂ，３１１ａ〜３１４ａ，３１１ｂ，３１１ｃ 柱
２２１，２２２，２２３ ユニット支持部
２８０，３８０ 電力変換器盤
３０３ａ，３０４ａ レール支持部（突起部）
３２１，３２２，３２３，３２４ コネクタ
３３１ 筐体（第三の筐体）
４１１ｂ〜４１１ｄ，４１２ｂ，４１２ｄ，４１３ａ〜４１３ｄ，４２１ｃ，４２１ｄ，４２２ｂ，４２３ａ，４２３ｂ，４３１ａ，４３１ｃ，４３２ａ，４３２ｃ，４３３ａ〜４３３ｃ レール、ユニット支持部
４４１ａ〜４４１ｃ 支持板、ユニット支持部
１０００，１０００ｕ，１０００ｖ，１０００ｗ 電力変換装置
Ｃ１１，Ｃ２１ 平滑コンデンサ
Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，ＤＨ１〜ＤＨ４ 逆並列ダイオード、ダイオード
Ｄｒ１〜Ｄｒ４ 整流ダイオード、ダイオード
Ｇ エアギャップ
Ｈ１〜Ｈ４，Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４ スイッチング素子
Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ４１，Ｑ４２ パワーデバイス
11, 31 Primary module (first module)
11C Primary side converter (first circuit)
11I Primary side inverter (first circuit)
12, 32 Secondary module (second module)
12C Secondary side converter (second circuit)
12I Secondary inverter (second circuit)
20 power supply, 3 phase power supply 33 transformer module (third module)
40 loads, three-phase loads 100, 100u1 to 100u3, 100v1 to 100v3, 100w1 to 100w3, 300, 300u1 to 300u3, 300v1 to 300v3, 300w1 to 300w3 Power converter unit 101, 301 Case (first case)
102, 302 Case (second case)
103a, 103b, 104a, 104b Spacer support (protrusion)
105, 106, 305, 306 Top cover 107, 108, 307, 308 Front cover 109a, 109b, 109c, 122a, 122c Spacer (supporting member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110, 231, 342, 344 Wiring 111, 112 Circuit board 113, 114, 115, 116 Heat sink 118, 119, 318, 319 Back cover 120, 330 High frequency transformer, transformer 250, 350 Board housing 211a-214a, 213b, 311a 314 314a, 311 b, 311 c Pillar 221, 222, 223 Unit support part 280, 380 Power converter board 303 a, 304 a Rail support part (protrusion part)
321, 322, 323, 324 connector 331 case (third case)
411b to 411d, 412b, 412d, 413a to 413d, 421c, 421d, 422b, 423a, 423b, 431a, 431c, 432a, 433a to 433c Rails, unit support portions 441a to 441c support plates, unit support portions 1000, 1000u , 1000v, 1000w Power converter C11, C21 smoothing capacitor D11 to D14, D21 to D24, DH1 to DH4 reverse parallel diode, diode Dr1 to Dr4 rectifying diode, diode G air gap H1 to H4, S11 to S14, S21 to S24 switching Element Q11, Q12, Q21, Q22, Q31, Q32, Q41, Q42 Power device
Claims (12)
前記トランスを介して接続される第一の回路及び第二の回路と、
前記第一の回路が第一の筐体に実装される第一のモジュールと、
前記第二の回路が第二の筐体に実装される第二のモジュールと、
を備え、
前記第一の筐体と前記第二の筐体は、それぞれ側面に突起部を有し、前記突起部に配置された支持部材によって、前記第一の筐体と前記第二の筐体がエアギャップを介して支持される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 With a transformer,
A first circuit and a second circuit connected via the transformer;
A first module in which the first circuit is mounted in a first housing;
A second module in which the second circuit is mounted in a second housing;
Equipped with
The first housing and the second housing each have a protrusion on the side surface, and the support member disposed on the protrusion allows the first housing and the second housing to be air-conditioned. Supported through the gap,
Power converter unit characterized in that.
前記第一の筐体及び前記第二の筐体は、底面と側面は金属で構成され、前面と背面と上面は、絶縁物で構成される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 1,
The first case and the second case are configured such that the bottom surface and the side surface are made of metal, and the front surface, the back surface and the top surface are made of insulator.
Power converter unit characterized in that.
前記支持部材は絶縁物で形成され、
前記支持部材の端部の一方を前記第一の筐体の突起部に配置し、前記支持部材の端部の他方を前記第二の筐体の突起部に配置する、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 1,
The support member is formed of an insulator,
One of the end portions of the support member is disposed on a protrusion of the first housing, and the other of the end portions of the support member is disposed on a protrusion of the second housing.
Power converter unit characterized in that.
前記支持部材は、複数で構成される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 3,
The support member is composed of a plurality of members.
Power converter unit characterized in that.
前記支持部材は、直方体で構成される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 3,
The support member is constituted by a rectangular solid.
Power converter unit characterized in that.
前記支持部材は、多数のひだを有する形状で構成される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 3,
The support member is configured in a shape having a number of crimps,
Power converter unit characterized in that.
前記トランスは、前記第一のモジュールまたは前記第二のモジュールのいずれか一方に実装される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 1,
The transformer is mounted on either the first module or the second module.
Power converter unit characterized in that.
前記トランスを介して接続される第一の回路及び第二の回路と、
前記第一の回路が第一の筐体に実装される第一のモジュールと、
前記第二の回路が第二の筐体に実装される第二のモジュールと、
前記トランスが第三の筐体に実装される第三のモジュールと、
を備え、
前記第一の筐体と前記第二の筐体は、それぞれ側面に突起部を有し、それぞれの前記突起部に、それぞれ配置されるユニット支持部によって、前記第一の筐体と前記第二の筐体がエアギャップを介して支持される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 With a transformer,
A first circuit and a second circuit connected via the transformer;
A first module in which the first circuit is mounted in a first housing;
A second module in which the second circuit is mounted in a second housing;
A third module in which the transformer is mounted in a third housing;
Equipped with
The first housing and the second housing each have a protrusion on a side surface, and a unit support portion disposed on each of the protrusions allows the first housing and the second housing to be provided. The housing of the is supported through the air gap,
Power converter unit characterized in that.
前記第三のモジュールは、前記第一のモジュールおよび前記第二のモジュールと、挿抜可能なコネクタで接続される、
ことを特徴とする電力変換器ユニット。 In claim 8,
The third module is connected to the first module and the second module by a pluggable connector.
Power converter unit characterized in that.
前記電力変換器ユニットが複数配置された盤筐体と、
前記盤筐体に固定された複数のユニット支持部と、
を備え、
複数の前記電力変換器ユニットは、それぞれ複数の前記ユニット支持部に支持される、
ことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of power converter units according to claim 1;
A panel housing in which a plurality of the power converter units are arranged;
A plurality of unit support parts fixed to the panel case;
Equipped with
The plurality of power converter units are supported by the plurality of unit supports, respectively.
Power converter characterized in that.
前記電力変換器ユニットが複数配置された盤筐体と、
前記盤筐体に固定された複数のユニット支持部と、
を備え、
前記第一のモジュールと、前記第二のモジュールと、前記第三のモジュールは、それぞれ複数の前記ユニット支持部に支持される、
ことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of power converter units according to claim 8;
A panel housing in which a plurality of the power converter units are arranged;
A plurality of unit support parts fixed to the panel case;
Equipped with
The first module, the second module, and the third module are supported by a plurality of unit supports, respectively.
Power converter characterized in that.
複数の前記電力変換器ユニットの間で、前記第一の回路または前記第二の回路の入力端子、あるいは出力端子を直列接続して構成される、
ことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of power converter units according to any one of claims 1 to 9,
An input terminal or an output terminal of the first circuit or the second circuit is connected in series among the plurality of power converter units.
Power converter characterized in that.
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