JP3132797B2 - Power converter having DC filter capacitor - Google Patents

Power converter having DC filter capacitor

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JP3132797B2 JP06157756A JP15775694A JP3132797B2 JP 3132797 B2 JP3132797 B2 JP 3132797B2 JP 06157756 A JP06157756 A JP 06157756A JP 15775694 A JP15775694 A JP 15775694A JP 3132797 B2 JP3132797 B2 JP 3132797B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、直流主回路部を有する
電力変換装置に係り、特に直流主回路部に用いる直流フ
ィルタコンデンサの特性を特定して小形,軽量化と安全
性を向上させた直流フィルタコンデンサを有する電力変
換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter having a DC main circuit, and more particularly, to the characteristics of a DC filter capacitor used in the DC main circuit to improve the size, weight and safety. The present invention relates to a power conversion device having a DC filter capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流主回路部を有する電力変換装置に
は、交流−直流変換装置、インバータ装置、無効電力抑
制装置(SVG、アクティブフィルタ)など種々の電力
変換装置があるが、これらの電力変換装置の直流主回路
部には、直流電圧を平滑化したり、直流電力を一時的に
吸収や放出する目的で直流フィルタコンデンサが設けら
れている。
2. Description of the Related Art There are various types of power converters having a DC main circuit, such as an AC-DC converter, an inverter, and a reactive power suppressor (SVG, active filter). The DC main circuit section of the apparatus is provided with a DC filter capacitor for the purpose of smoothing a DC voltage and temporarily absorbing and discharging DC power.

【0003】この種の最も一般的な、交流−直流変換の
電力変換装置を図6に示して説明する。図6において、
11は整流器、12は直流フィルタコンデンサ、13は保護ヒ
ューズ、ACは交流入力端子、PとNは直流出力端子で
ある。この交流−直流変換装置の動作原理は公知であ
り、交流入力端子ACに入力される交流電力を、サイリ
スタなどの半導体素子で構成された整流器11で直流電力
に変換し、この直流電力を直流フィルタコンデンサ12で
平滑化し、直流出力端子P,Nより直流電力を出力す
る。保護ヒューズ13は直流フィルタコンデンサ12が大容
量となるため、いくつかのブロックに分割して、それぞ
れを保護するようにしている。
The most common type of AC-DC conversion power converter of this type will be described with reference to FIG. In FIG.
11 is a rectifier, 12 is a DC filter capacitor, 13 is a protective fuse, AC is an AC input terminal, and P and N are DC output terminals. The operating principle of this AC-DC converter is known, and AC power input to an AC input terminal AC is converted to DC power by a rectifier 11 composed of a semiconductor device such as a thyristor, and this DC power is converted to a DC filter. Smoothing is performed by the capacitor 12, and DC power is output from the DC output terminals P and N. Since the DC filter capacitor 12 has a large capacity, the protection fuse 13 is divided into several blocks to protect each of them.

【0004】図6の交流−直流変換装置において、直流
電圧(整流器11の出力電圧)の高低によって、直流フィ
ルタコンデンサ12の種類が異なっている。直流電圧がD
C1500V程度までは現在、大容量アルミ電解コンデンサ
(詳細はJIS C5141 電子機器用固定アルミニウム
非固体電解コンデンサなどに規定されるコンデンサ)が
使用されている。この大容量アルミ電解コンデンサは大
きな静電容量を比較的小さい体積で実現できるため、直
流電圧が低い領域では直流フィルタコンデンサ12を小形
化するのに大変有効であるが、定格電圧がDC400 〜 4
50Vと低く、また85℃−5000時間で寿命となるなどの特
性がある。
In the AC-DC converter shown in FIG. 6, the type of the DC filter capacitor 12 differs depending on the level of the DC voltage (output voltage of the rectifier 11). DC voltage is D
At present, large-capacity aluminum electrolytic capacitors (specifically, capacitors specified in JIS C5141 fixed aluminum non-solid electrolytic capacitors for electronic equipment) are used up to about C1500V. Since this large-capacity aluminum electrolytic capacitor can realize a large capacitance in a relatively small volume, it is very effective to reduce the size of the DC filter capacitor 12 in a region where the DC voltage is low.
It has characteristics such as low as 50V, and its life is extended at 85 ° C-5000 hours.

【0005】このように大容量アルミ電解コンデンサは
低い直流電圧で使用され、また、使用電圧やリップル電
流を定格値よりディレイティングして交換寿命を6〜8
年に延ばして、定期的に交換しながら使用している。従
ってDC1500V級の大容量の直流フィルタコンデンサ12
として使用する場合には、5〜6個の大容量アルミ電解
コンデンサを直列接続し、この直列回路を多数並列接続
して構成する必要がある。また大容量アルミ電解コンデ
ンサは過電圧破壊すると、場合によってはそのケースが
破れて発火しコンデンサエレメントが燃え続ける危険性
がある。これらの点から大容量アルミ電解コンデンサの
直列回路をいくつか並列にして1つのブロックにまと
め、このブロック単位に保護ヒューズ13を挿入して保護
している。大容量アルミ電解コンデンサを使用した直流
フィルタコンデンサ12は比較的小形,軽量化はできる
が、直流電圧が高い場合には多くのコンデンサを直列接
続して使用する必要があり、またコンデンサの電圧破壊
時の安全性の面からも適用上の問題がある。
As described above, the large-capacity aluminum electrolytic capacitor is used at a low DC voltage, and the working voltage and the ripple current are delayed from the rated values to extend the replacement life by 6 to 8 hours.
It has been used for a long time, with regular replacement. Therefore, a large DC filter capacitor of DC 1500 V class
, It is necessary to connect 5 to 6 large-capacity aluminum electrolytic capacitors in series and connect a large number of this series circuit in parallel. In addition, if a large-capacity aluminum electrolytic capacitor is destroyed by an overvoltage, the case may be broken and fire may occur in some cases, and there is a risk that the capacitor element will continue to burn. From these points, several series circuits of large-capacity aluminum electrolytic capacitors are combined in one block in parallel, and a protection fuse 13 is inserted in each block for protection. The DC filter capacitor 12 using a large-capacity aluminum electrolytic capacitor can be made relatively small and lightweight, but when the DC voltage is high, many capacitors must be connected in series, and when the capacitor voltage is destroyed. There is a problem in application from the viewpoint of safety.

【0006】直流電圧がDC1000Vを越える場合は、大
容量の油入フィルムコンデンサ(JEM 1419 電力用
半導体変換装置用コンデンサなどに規定されるコンデン
サ)が直流フィルタコンデンサ12として多く使用されて
いる。油入フィルムコンデンサにも種々の方式の物があ
るが、コンデンサ1個の定格電圧を直流電圧に合せて設
計できるため、前記するような大容量アルミ電解コンデ
ンサの直列接続回路の如く個々のコンデンサの電圧バラ
ンスのためのバランス抵抗の接続などの必要がなく、回
路構成が簡単になる。
When the DC voltage exceeds 1000 V DC, large-capacity oil-filled film capacitors (capacitors specified in JEM 1419 capacitors for power semiconductor converters, etc.) are often used as DC filter capacitors 12. There are various types of oil-filled film capacitors, but since the rated voltage of one capacitor can be designed in accordance with the DC voltage, individual capacitors can be designed as in the series connection circuit of large-capacity aluminum electrolytic capacitors as described above. There is no need to connect a balance resistor for voltage balancing, and the circuit configuration is simplified.

【0007】しかし大容量の油入フィルムコンデンサ
は、大容量アルミ電解コンデンサに比較して単位体積当
りの静電容量が小さく外形が大形化し、コンデンサケー
ス内部には数百度の温度で発火する鉱物油や植物油が入
っているため安全上の点からも保護ヒューズ13などで保
護を行う必要がある。このように油入フィルムコンデン
サが大形化,重量化する要因の1つは耐電圧の設計余裕
のとり方にある。すなわち、フィルム(例えばポリプロ
ピレンフィルム)に亜鉛やアルミニウムの金属を片面に
蒸着した蒸着フィルムの場合に、フィルム耐圧は 400〜
460V/μm程度あるが、長期的に信頼性を向上させコ
ンデンサ寿命を20年以上確保するため実際の回路電圧で
の電位傾度を80〜 110V/μm程度(フィルム耐圧の1
/4程度)で使用するように余裕を取って設計されてい
る。
However, a large-capacity oil-filled film capacitor has a smaller capacitance per unit volume than a large-capacity aluminum electrolytic capacitor, and has a large outer shape. Since oil or vegetable oil is contained, it is necessary to provide protection with a protective fuse 13 or the like from a safety point of view. One of the factors that increase the size and weight of an oil-filled film capacitor is how to provide a design margin for withstand voltage. In other words, in the case of a vapor-deposited film in which zinc or aluminum metal is vapor-deposited on one side of a film (for example, a polypropylene film), the film pressure resistance is 400 to
Although it is about 460 V / μm, the potential gradient at the actual circuit voltage is about 80 to 110 V / μm (for film withstand voltage of 1 to improve reliability over the long term and secure the life of the capacitor for 20 years or more).
/ 4).

【0008】従って大容量の油入フィルムコンデンサを
直流フィルタコンデンサ12として採用すると、多数のコ
ンデンサを並列接続する必要があり、しかもコンデンサ
のケース内には可燃性の油が入っているために、保護ヒ
ューズ13でブロック単位に保護する必要がある。
Therefore, if a large-capacity oil-filled film capacitor is used as the DC filter capacitor 12, it is necessary to connect a large number of capacitors in parallel, and since the case of the capacitor contains flammable oil, protection is required. It is necessary to protect each block by the fuse 13.

【0009】保護ヒューズ13は直流フィルタコンデンサ
12の安全上の保護の点から直流電圧が比較的高い電圧の
場合に必要とされるが、保護する直流フィルタコンデン
サ12の各ブロックの事故時に保護できるように少ない定
格電流で選定すると通常の過負荷電流や短絡電流でも溶
断して誤保護する場合があり、保護ヒューズ12の定格選
定が大変難かしかった。
The protection fuse 13 is a DC filter capacitor
Although the DC voltage is required when the DC voltage is relatively high from the point of safety protection of 12, it is necessary to select a small rated current so that each block of the protected DC filter capacitor 12 can be protected in the event of an accident. In some cases, load current or short-circuit current is blown to cause erroneous protection, and it is very difficult to select the rating of the protective fuse 12.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】電力変換装置の直流フ
ィルタコンデンサ12は、直流電圧がDC1000Vを越える
場合、直流フィルタコンデンサ12の小形,軽量化や火災
に対する安全性などが要求されるが、従来の電力変換装
置ではその要求を満たすことができなかった。
When the DC voltage exceeds 1000 V DC, the DC filter capacitor 12 of the power converter is required to have a small size, light weight, safety against fire, and the like. The power converter could not meet the demand.

【0011】すなわち従来の電力変換装置では、直流フ
ィルタコンデンサ12に大容量アルミ電解コンデンサを使
用すると、多数のコンデンサを直列接続したものを並列
接続して構成する必要があり、また、6〜8年で寿命と
なり、交換が必要な上に直列接続のバランス抵抗や保護
ヒューズ13が必要となっていた。
That is, in the conventional power converter, when a large-capacity aluminum electrolytic capacitor is used for the DC filter capacitor 12, it is necessary to connect a large number of capacitors connected in series and connect them in parallel. In this case, the service life has expired, replacement is required, and a series-connected balance resistor and protective fuse 13 are required.

【0012】一方、大容量の油入フィルムコンデンサを
直流フィルタコンデンサ12として使用するとコンデンサ
部分が一層大きくなり、整流器11の部分より直流フィル
タコンデンサ12の部分が装置体積で 1.5〜2倍程度とな
り、装置全体が大形化するという問題があった。大容量
アルミ電解コンデンサ、油入フィルムコンデンサのどち
らを使用しても保護ヒューズ13が必要であるが、前述す
るように保護ヒューズ13の定格電流の選定は非常に難か
しく、保護ヒューズ13を設けても電力変換装置の要求す
る電流耐量とコンデンサ保護電流の協調が難かしく、コ
ンデンサの安全性の面からは満足でなかった。
On the other hand, when a large-capacity oil-filled film capacitor is used as the DC filter capacitor 12, the capacitor portion becomes larger, and the DC filter capacitor 12 becomes about 1.5 to 2 times as large as the rectifier 11 in terms of device volume. There was a problem that the whole was enlarged. A protective fuse 13 is required regardless of whether a large-capacity aluminum electrolytic capacitor or an oil-filled film capacitor is used.However, it is very difficult to select the rated current of the protective fuse 13 as described above. However, it was difficult to cooperate with the current tolerance required by the power converter and the capacitor protection current, and was not satisfied from the viewpoint of capacitor safety.

【0013】大容量の油入フィルムコンデンサを採用す
ると、15年とか20年とか期待される寿命のコンデンサを
設計することができ、大容量アルミ電解コンデンサの如
く6〜8年での変換を必要としないが、このためには電
力変換装置の直流回路で使用される時のコンデンサの電
位傾度をフィルム耐圧の1/4以下程度に低減する必要
があり、コンデンサ寿命を長くするためには一層油入フ
ィルムコンデンサを外形的に大きくする必要があり、コ
ンデンサの大形化や可燃性の油の増加などの問題があっ
た。
When a large-capacity oil-filled film capacitor is employed, a capacitor having a life expectancy of 15 years or 20 years can be designed, and a conversion in 6 to 8 years is required like a large-capacity aluminum electrolytic capacitor. However, for this purpose, it is necessary to reduce the potential gradient of the capacitor when used in the DC circuit of the power conversion device to about 1/4 or less of the film withstand voltage. It is necessary to increase the size of the film capacitor, and there are problems such as an increase in the size of the capacitor and an increase in flammable oil.

【0014】このように直流フィルタコンデンサ12を有
する電力変換装置では、直流フィルタコンデンサ12が装
置外形や重量の大部分を占めるようになり、電力変換装
置の小形,軽量化のためには直流フィルタコンデンサ12
の小形,軽量化が重要な課題となっていた。また電力変
換装置の火災などに対する安全性向上のためにも直流フ
ィルタコンデンサ12自身の安全性を向上させる必要があ
った。
As described above, in the power converter having the DC filter capacitor 12, the DC filter capacitor 12 occupies most of the outer shape and weight of the device. 12
The downsizing and weight reduction of the helmet were important issues. In addition, it is necessary to improve the safety of the DC filter capacitor 12 in order to improve the safety of the power converter against fire.

【0015】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、直流フィルタコンデンサに新しい
セグメントヒューズ機構付コンデンサを採用して、小
形,軽量化し安全性の向上した電力変換装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to use a new capacitor with a segment fuse mechanism as a DC filter capacitor, thereby reducing the size, weight, and safety of a power converter. Is to provide.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】請求項の発明は、直流
主回路部に直流フィルタコンデンサを有する電力変換器
を備え、前記直流フィルタコンデンサを、セグメントヒ
ューズ機構付の金属蒸着フィルムを用いた複数のコンデ
ンサを並列接続してケース内に収納すると共に、並列接
続されたコンデンサの端子を機械的な力によって切断さ
れる導電性のプロテクタを介して導出する構成とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power converter having a DC filter capacitor in a DC main circuit section, wherein the DC filter capacitor is formed by using a metal-deposited film having a segment fuse mechanism. Are connected in parallel and housed in a case, and the terminals of the capacitors connected in parallel are led out through a conductive protector cut by mechanical force.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【作用】請求項の発明は、コンデンサの接続線などの
短絡事故なども想定されるため、コンデンサケースの変
形等で生じる機械的な力により切断される導電性のプロ
テクタを設けることによってコンデンサの切り離しを行
い、直流フィルタコンデンサ自身の安全性を一層高める
ことができ、より安全性を向上させた電力変換装置を提
供することができる。
According to the first aspect of the present invention, since a short-circuit accident such as a connection line of a capacitor can be assumed, a conductive protector which is cut by a mechanical force caused by deformation of a capacitor case or the like is provided. By separating the DC filter capacitor, the safety of the DC filter capacitor itself can be further improved, and a power converter with further improved safety can be provided.

【0025】[0025]

【実施例】本発明の要部構成を示す実施例を図1と図2
に示す。図1と図2は、本発明の電力変換装置で用いる
直流フィルタコンデンサの要部構成図である。
1 and 2 show an embodiment showing a main part of the present invention.
Shown in FIG. 1 and FIG. 2 are main part configuration diagrams of a DC filter capacitor used in the power converter of the present invention.

【0026】図1において、14はコンデンサのフィル
ム、15はフィルム14の一方の面に蒸着された亜鉛やアル
ミニウムの金属である。このように金属15を蒸着した金
属蒸着フィルム14を2枚重ねて油入フィルムコンデンサ
のエレメントを構成する。また、フィルム14に蒸着した
金属15は、図2に示すように多数のスリット17で囲まれ
た多数のセグメント16を構成すると共に、隣接するセグ
メント16相互間にスリット17で狭められたヒューズ機構
18を構成する。スリット17は金属15を蒸着しない部分で
構成される。
In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a capacitor film, and reference numeral 15 denotes a metal of zinc or aluminum deposited on one surface of the film 14. In this manner, two metal-deposited films 14 on which the metal 15 is deposited are stacked to constitute an element of an oil-filled film capacitor. The metal 15 deposited on the film 14 constitutes a number of segments 16 surrounded by a number of slits 17 as shown in FIG. 2, and a fuse mechanism narrowed by the slits 17 between adjacent segments 16.
Make up 18. The slit 17 is formed of a portion where the metal 15 is not deposited.

【0027】このようなセグメントヒューズ機構付金属
蒸着フィルムを製造する技術については、例えば特開平
4−225508などで公知であり、これらの技術によりセグ
メントヒューズ機構付の金属蒸着フィルムを用いた油入
フィルムコンデンサを製造することができる。
A technique for producing such a metal-deposited film with a segment fuse mechanism is known, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-225508. Capacitors can be manufactured.

【0028】スリット17はコンデンサ作用を行うセグメ
ント16の周囲をそれぞれ分離し、各セグメント16はヒュ
ーズ機構18によって隣接するセグメント16と接続され
る。特定のセグメント16に電圧的な欠陥があると、その
セグメント16に流れる短絡電流によってヒューズ機構18
が溶断し切り離され、欠陥セグメントが自動的に除去さ
れ、残った健全なセグメント16でコンデンサ作用を継続
する。従って従来より電位傾度を高くして使用しても電
気的な信頼性を低下させることがない。
The slits 17 separate the peripheries of the segments 16 that perform the capacitor action, and each segment 16 is connected to the adjacent segment 16 by a fuse mechanism 18. If a specific segment 16 has a voltage defect, the fuse mechanism 18
Is blown and cut off, the defective segment is automatically removed, and the remaining healthy segment 16 continues to function as a capacitor. Therefore, even if the device is used with a higher potential gradient than before, the electrical reliability does not decrease.

【0029】コンデンサの定格電圧におけるフィルムの
電位傾度を従来の 110〜80V/μmの 1.4倍程度以上で
ある 150V/μm以上にすれば油入フィルムコンデンサ
の体積は電位傾度の2乗で概略決るため、従来の半分程
度となり、直流フィルタコンデンサを小形,軽量化した
電力変換装置を提供することができる。
If the potential gradient of the film at the rated voltage of the capacitor is set to 150 V / μm or more, which is about 1.4 times or more of the conventional 110 to 80 V / μm, the volume of the oil-filled film capacitor is roughly determined by the square of the potential gradient. Thus, a power conversion device that is about half of the conventional one and has a small and light DC filter capacitor can be provided.

【0030】電圧欠陥のある特定のセグメント16を早く
切離すためには、ヒューズ機構18部分の幅Wはできるだ
け狭くして溶断し易くすることが望ましい。しかし、電
力変換装置の直流フィルタコンデンサ12として使用する
場合には、電力変換装置特有の過負荷電流や短絡電流の
繰り返しによってヒューズ機構18の部分の蒸着金属15が
疲労,摩耗して不要な溶断をしないようにする必要があ
る。本発明者等は、電力変換装置の直流フィルタコンデ
ンサに流れる電流の実験結果よりヒューズ機構18部分の
幅Wは、 0.5mm〜 1.4mmの範囲にして、前記電流による
疲労,摩耗の防止と電圧欠陥部分のすばやい切離しの両
方を実現できることを確認した。
In order to quickly separate a specific segment 16 having a voltage defect, it is desirable to make the width W of the fuse mechanism 18 as small as possible to facilitate fusing. However, when used as a DC filter capacitor 12 of a power converter, the overburden current and the short-circuit current peculiar to the power converter repeatedly cause the deposited metal 15 in the fuse mechanism 18 to be fatigued and worn to prevent unnecessary fusing. You need to avoid it. The present inventors have determined from the experimental results of the current flowing through the DC filter capacitor of the power converter that the width W of the fuse mechanism 18 is in the range of 0.5 mm to 1.4 mm to prevent fatigue and wear due to the current and prevent voltage defects. It has been confirmed that both quick separation of parts can be realized.

【0031】このようにヒューズ機構18部分の幅Wを
0.5mm〜 1.4mmの特定の幅にしたセグメントヒューズ機
構付の金属蒸着フィルムを用いた油入フィルムコンデン
サを電力変換装置の直流フィルタコンデンサとして使用
すると、コンデンサエレメントの短絡などの事故に対し
てはヒューズ機構18が作用し、短絡したコンデンサエレ
メントが自動的に切り離され可燃性の油を使用した油入
フィルムコンデンサでも安全性が大幅に向上する。前記
するように電位傾度も高くできることからコンデンサ自
身も小形,軽量化でき、電力変換装置の小形,軽量化と
安全性の向上を図ることができる。
As described above, the width W of the fuse mechanism 18 is reduced.
If an oil-filled film capacitor using a metal-deposited film with a segment fuse mechanism with a specific width of 0.5 mm to 1.4 mm is used as a DC filter capacitor of a power conversion device, if an accident such as a short circuit of the capacitor element occurs, the The mechanism 18 operates, and the short-circuited capacitor element is automatically cut off, thereby greatly improving the safety of an oil-filled film capacitor using flammable oil. Since the potential gradient can be increased as described above, the capacitor itself can be reduced in size and weight, and the power converter can be reduced in size and weight and improved in safety.

【0032】図3は、セグメントヒューズ機構付コンデ
ンサの静電容量Cとコンデンサの運転時間Tの関係を電
位傾度をパラメータとして示した特性図である。この図
から明らかなように静電容量は電位傾度に依存して変化
し、電位傾度を大きくすると静電容量が早く減少し、電
位傾度が所定値を越えると静電容量Cは急速に減少す
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the capacitance C of the capacitor with the segment fuse mechanism and the operating time T of the capacitor using the potential gradient as a parameter. As is clear from this figure, the capacitance changes depending on the potential gradient. When the potential gradient is increased, the capacitance rapidly decreases, and when the potential gradient exceeds a predetermined value, the capacitance C rapidly decreases. .

【0033】これらの特性は実験によって求められる
が、図3は電位傾度が所定値より低い範囲の電位傾度V
1 をパラメータとして示した図である。図3に示すよう
に、静電容量がC1 に減少する時間Tは電位傾度V1
ときの10n に対し、10%高い 1.1V1 のときは10n-1
下となり、10%低い 0.9V1 のときは10n+1 以上の時間
となる。このように、電位傾度によってコンデンサの寿
命が大きく左右される。
Although these characteristics are obtained by experiments, FIG. 3 shows the potential gradient V in a range where the potential gradient is lower than a predetermined value.
FIG. 3 is a diagram showing 1 as a parameter. As shown in FIG. 3, the time T in which the electrostatic capacity decreases to C 1 to 10 n when the potential gradient V 1, when a 10% higher 1.1V 1 becomes 10 n-1 or less, 10% less At 0.9 V 1, the time is 10 n + 1 or more. Thus, the life of the capacitor is greatly affected by the potential gradient.

【0034】本発明者等は、このセグメントヒューズ機
構付のコンデンサを電力変換装置の直流フィルタコンデ
ンサとして用いた実験結果より 195〜 150V/μmの電
位傾度で使用可能であることを確認した。これにより、
電力変換装置が要求する20年以上の長寿命を保証した小
形,軽量な直流フィルタコンデンサを採用し、部品寿命
も安全性も向上した電力変換装置を提供することができ
る。
The inventors of the present invention have confirmed that the capacitor having the segment fuse mechanism can be used with a potential gradient of 195 to 150 V / μm from the results of an experiment using a DC filter capacitor of a power converter. This allows
By using a small and lightweight DC filter capacitor that guarantees a long service life of 20 years or more required by the power converter, it is possible to provide a power converter with improved component life and safety.

【0035】図4は金属蒸着フィルムの別の実施例の構
成図である。図4に示すように、スリット17を十字形に
して隣接するスリット間にヒューズ機構18を構成し、ヒ
ューズ機構18の位置をセグメント16のコーナ部分より離
すことによって、コンデンサの静電容量Cの減少率を低
減することができる。
FIG. 4 is a structural view of another embodiment of the metal deposition film. As shown in FIG. 4, the slit 17 is formed in a cross shape to form a fuse mechanism 18 between adjacent slits, and the position of the fuse mechanism 18 is separated from the corner portion of the segment 16 to reduce the capacitance C of the capacitor. Rate can be reduced.

【0036】この実施例によれば、1個のセグメント16
は、4個のヒューズ機構18を介して4個のセグメント16
と接続される。特定のセグメント16に電圧欠陥があり短
絡電流が流れてヒューズ機構18が切離し動作を行う時、
この短絡電流の大きさによっては隣接するセグメント16
にも損傷を与えることがある。このような場合には隣接
するセグメント16が少ない本実施例の方が図2の如く4
個のヒューズ機構18を介して8個のセグメント16に接続
されたものよりコンデンサの静電容量Cの減少率が少な
くなる。
According to this embodiment, one segment 16
Is divided into four segments 16 via four fuse mechanisms 18.
Connected to When there is a voltage defect in a specific segment 16 and a short circuit current flows, and the fuse mechanism 18 performs the disconnection operation,
Depending on the magnitude of this short-circuit current, adjacent segments 16
May also damage. In such a case, the number of adjacent segments 16 is smaller in this embodiment as shown in FIG.
The rate of decrease in the capacitance C of the capacitor is smaller than that connected to the eight segments 16 via the two fuse mechanisms 18.

【0037】従って、図4に示すセグメントヒューズ機
構付の金属蒸着フィルムを用いたコンデンサは電位傾度
が同じであっても静電容量Cの減少率が低減し、このコ
ンデンサを電力変換装置の直流フィルタコンデンサ12と
して採用することにより信頼性の向上した電力変換装置
を提供することができる。
Accordingly, in the capacitor using the metal-deposited film with the segment fuse mechanism shown in FIG. 4, the rate of decrease in the capacitance C is reduced even if the potential gradient is the same, and this capacitor is used as a DC filter for a power converter. By adopting as the capacitor 12, a power converter with improved reliability can be provided.

【0038】図5は、本発明の電力変換装置で用いる直
流フィルタコンデンサの実施例である。この図はコンデ
ンサの組立断面図を示しており、コンデンサケース19内
には、図2または図4で述べたセグメントヒューズ機構
付金属蒸着フィルムを用いたコンデンサエレメント20を
必要個数配線21で並列接続され、一方をコンデンサ端子
23の一方に接続し、他方をプロテクタ24の一端に接続
し、プロテクタ24の他端は配線22でコンデンサ端子23の
他方に接続する。
FIG. 5 shows an embodiment of a DC filter capacitor used in the power converter of the present invention. This figure shows an assembled sectional view of a capacitor. In a capacitor case 19, a required number of capacitor elements 20 using a metal deposited film with a segment fuse mechanism described in FIG. , One capacitor terminal
23, the other end is connected to one end of the protector 24, and the other end of the protector 24 is connected to the other end of the capacitor terminal 23 via the wiring 22.

【0039】プロテクタ24は導電体で構成されコンデン
サケース19に絶縁物を介して機械的に固定されており、
コンデンサケース19内の絶縁油がガス化して圧力が高く
なりコンデンサケース19が変形すると、この変形の機械
的な力によってプロテクタ24の導電部が切断され、配線
21と22間を開放するように構成されている。
The protector 24 is made of a conductor and is mechanically fixed to the capacitor case 19 via an insulator.
When the insulating oil in the capacitor case 19 is gasified and the pressure increases and the capacitor case 19 is deformed, the conductive part of the protector 24 is cut by the mechanical force of this deformation, and the wiring is removed.
It is configured to open between 21 and 22.

【0040】コンデンサエレメント20自身の不具合に対
しては前述する如くヒューズ機構18によって充分保護で
きるが、コンデンサエレメント20間の接続の不具合など
コンデンサの全体に対してはヒューズ機構18のみでは保
護できないため、このようなプロテクタ24を設ける。
Although the failure of the capacitor element 20 itself can be sufficiently protected by the fuse mechanism 18 as described above, the entire capacitor such as the failure of connection between the capacitor elements 20 cannot be protected by the fuse mechanism 18 alone. Such a protector 24 is provided.

【0041】本実施例のコンデンサによれば、コンデン
サの安全性を一層向上させることができ、このコンデン
サを電力変換装置の直流フィルタコンデンサとして用い
ることにより安全性が一層向上した電力変換装置を提供
することができる。
According to the capacitor of the present embodiment, the safety of the capacitor can be further improved, and by using this capacitor as the DC filter capacitor of the power converter, a power converter with further improved safety is provided. be able to.

【0042】[0042]

【0043】[0043]

【0044】[0044]

【0045】[0045]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、機械的な力で
切断されるプロテクタを設けることによって、コンデン
サエレメント以外の不具合に対しても保護するため、直
流フィルタコンデンサの安全性も一層向上し、より安全
性の向上した直流フィルタコンデンサを有する電力変換
装置を実現することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the protector which is cut off by a mechanical force is provided to protect against a defect other than the capacitor element, the safety of the DC filter capacitor is further improved. In addition, it is possible to realize a power converter having a DC filter capacitor with improved safety.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の直流フィルタコンデンサを有する電力
変換装置に用いるコンデンサの要部断面を示す実施例。
FIG. 1 is an embodiment showing a cross section of a main part of a capacitor used in a power converter having a DC filter capacitor of the present invention.

【図2】図1のコンデンサの金属蒸着フィルムの具体的
な構成図。
FIG. 2 is a specific configuration diagram of a metal-deposited film of the capacitor of FIG.

【図3】本発明の直流フィルタコンデンサを有する電力
変換装置に用いるコンデンサの特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram of a capacitor used in a power converter having a DC filter capacitor according to the present invention.

【図4】図1のコンデンサの金属蒸着フィルムの別の具
体的な構成図。
FIG. 4 is another specific configuration diagram of the metal-deposited film of the capacitor of FIG. 1;

【図5】本発明の直流フィルタコンデンサを有する電力
変換装置に用いるコンデンサの組立断面図。
FIG. 5 is an assembled sectional view of a capacitor used in a power converter having a DC filter capacitor of the present invention.

【図6】従来の直流フィルタコンデンサを有する電力変
換装置の主回路構成図。
FIG. 6 is a main circuit configuration diagram of a power conversion device having a conventional DC filter capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…整流器、12…直流フィルタコンデンサ、13…保護ヒ
ューズ、14…フィルム、15…蒸着金属、16…セグメン
ト、17…スリット、18…ヒューズ機構、19…コンデンサ
ケース、20…コンデンサエレメント、21,22…配線、23
…コンデンサ端子、24…プロテクタ、AC…交流入力端
子、P,N…直流出力端子。
11 rectifier, 12 DC filter capacitor, 13 protective fuse, 14 film, 15 deposited metal, 16 segment, 17 slit, 18 fuse mechanism, 19 capacitor case, 20 capacitor element, 21 and 22 ... wiring, 23
... capacitor terminals, 24 ... protectors, AC ... AC input terminals, P, N ... DC output terminals.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/40 H01G 13/00 - 13/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01G 4/00-4/40 H01G 13/00-13/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流主回路部に直流フィルタコンデンサ
を有する電力変換器を備え、前記直流フィルタコンデン
サを、セグメントヒューズ機構付の金属蒸着フィルムを
用いた複数のコンデンサを並列接続してケース内に収納
すると共に、並列接続されたコンデンサの端子を機械的
な力によって切断される導電性のプロテクタを介して導
出する構成とすることを特徴とする直流フィルタコンデ
ンサを有する電力変換装置。
1. A DC filter capacitor in a DC main circuit section.
Comprising a power converter having:
A metal-deposited film with a segment fuse mechanism.
Multiple capacitors used are connected in parallel and stored in the case
And connect the terminals of the capacitors connected in parallel
Guided through a conductive protector that is cut by
DC filter capacitor characterized in that
A power conversion device having a sensor.
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