JP3646043B2

JP3646043B2 - 自励式変換器

Info

Publication number: JP3646043B2
Application number: JP2000101032A
Authority: JP
Inventors: 正幸飛田; 陵一櫛引
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-04-03
Also published as: JP2001286153A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己消弧形素子、および自己消弧形素子と逆並列に接続されたダイオードを内蔵する平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す回路図、図８は同従来のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す構造図であり、図では単相ブリッジ変換器の場合について示している。
【０００３】
図７および図８において、単相ブリッジ変換器は、４個の自己消弧形素子13と、各自己消弧形素子13と逆並列に接続された還流ダイオード14と、各自己消弧形素子13毎に並列に接続されてスナバ回路を構成するスナバダイオード2、スナバコンデンサ3、およびスナバ抵抗4と、各自己消弧形素子13毎に直列に接続されて回路を構成するアノードリアクトル15、アノードリアクトル電流の還流用ダイオード16、およびアノードリアクトル電流の減衰用抵抗17と、これらに対して並列に接続された直流コンデンサ5とから成っている。
【０００４】
ここで、自己消弧形素子13と還流ダイオード14は、別々のパッケージで構成されており、自己消弧形素子13と還流ダイオード14は、押さえ板6、皿バネ 7、球面座8、絶縁座9、絶縁スタッド10、冷却フィン11からなる別々の圧接機構により圧接している。
【０００５】
また、各自己消弧形素子13毎に、スナバダイオード2、スナバコンデンサ3、およびスナバ抵抗4からなるスナバ回路が必要となり、スナバ回路の設置スペースを確保するためには、４個の自己消弧形素子13を一括で圧接するのではなく、各自己消弧形素子13毎に別々の圧接機構により圧接している。
【０００６】
さらに、従来の自励式変換器のスナバ回路は、スナバダイオード2と自己消弧形素子13は、別々の冷却フィン11で冷却されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自励式変換器においては、次のような問題点がある。
【０００８】
すなわち、自己消弧形素子13 と還流ダイオード14が別々のパッケージで構成されているため、別々の圧接機構を必要とし、変換器外形の大型化、価格の増加を招くことになる。
【０００９】
また、従来の自己消弧形素子では、各自己消弧形素子13毎にスナバ回路が必要であり、スナバ回路の配置のスペースを確保するためには、単相ブリッジ変換器を構成する全ての自己消弧形素子13を、一つの圧接機構で圧接することができない。
【００１０】
さらに、従来の自励式変換器では、スナバダイオード2を冷却する冷却フィンを、自己消弧形素子13の冷却フィン11と別に設けており、価格の増加、冷却パスの複雑化、外形の大型化を招いている。
【００１１】
本発明の目的は、外形の小型化、低価格化、および高信頼性化を図ることが可能な自励式変換器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明の自励式変換器は、自己消弧形素子、および当該自己消弧形素子と逆並列に接続されたダイオードを内蔵する平形圧接構造のスイッチング素子を使用して単相ブリッジの変換器を構成し、単相ブリッジの変換器における直流正極負極間に、スナバダイオード、スナバコンデンサ、スナバ抵抗からなるクランプ形の１つのスナバ回路のみを接続し、単相ブリッジの変換器を構成する４つのスイッチング素子を相互間に冷却フィンを介在させて直列積層して、この直列積層された４つのスイッチング素子を１つの圧接機構により圧接して成る。
【００１３】
従って、請求項１に対応する発明の自励式変換器においては、単相ブリッジの変換器を構成するスイッチング素子を、一つの圧接機構で圧接することにより、圧接機構部品の削減による外形の小型化、低価格化、部品点数の削減による高信頼性化を実現することができる。
【００１４】
また、請求項２に対応する発明の自励式変換器は、自己消弧形素子、および当該自己消弧形素子と逆並列に接続されたダイオードを内蔵する平形圧接構造のスイッチング素子を使用して三相ブリッジの変換器を構成し、三相ブリッジの変換器における直流正極負極間に、スナバダイオード、スナバコンデンサ、スナバ抵抗からなるクランプ形の１つのスナバ回路のみを接続し、三相ブリッジの変換器を構成する６つのスイッチング素子を相互間に冷却フィンを介在させて直列積層して、この直列積層された６つのスイッチング素子を１つの圧接機構により圧接して成る。
【００１５】
従って、請求項２に対応する発明の自励式変換器においては、三相ブリッジの変換器を構成するスイッチング素子を、一つの圧接機構で圧接することにより、圧接機構部品の削減による外形の小型化、低価格化、部品点数の削減による高信頼性化を実現することができる。
【００１６】
一方、請求項３に対応する発明の自励式変換器は、上記請求項１または請求項２に対応する発明の自励式変換器において、スナバ回路のスナバダイオードおよびスナバコンデンサを、圧接されたスイッチング素子の近傍に配置している。
【００１７】
従って、請求項３に対応する発明の自励式変換器においては、スナバダイオード、スナバコンデンサを、圧接されたスイッチング素子の近傍に配置することにより、圧接されたスイッチング素子の直流正極端子とスナバダイオードとスナバコンデンサと圧接されたスイッチング素子の直流負極端子とを結ぶ配線のインダクタンスを低減して、スイッチング素子に印加されるターンオフ時の過電圧を抑制することができ、スイッチング素子の使用電圧のディレーティングにより信頼性の向上を図ることができる。
【００１８】
また、請求項４に対応する発明の自励式変換器は、上記請求項１または請求項２に対応する発明の自励式変換器において、スナバ回路のスナバダイオードを、スイッチング素子に対する冷却フィンで冷却する構成としている。
【００１９】
従って、請求項４に対応する発明の自励式変換器においては、スナバダイオードを、スイッチング素子用の冷却フィンと同一の冷却フィンで冷却することにより、スナバダイオードの冷却用に別の冷却フィンを使用する必要がなく、より一層の部品点数の削減による外形の小型化、低価格化、冷却パスの簡素化を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態による平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す回路図、図２は本実施の形態による平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す構造図であり、図では単相ブリッジ変換器の場合について示している。
【００２２】
なお、図１および図２において、図７および図８と同一要素には同一符号を付して示している。
【００２３】
図１および図２において、自己消弧形素子、およびこの自己消弧形素子と逆並列に接続された還流ダイオードを内蔵する平形圧接構造の４個のスイッチング素子1を使用して、単相ブリッジの変換器を構成している。
【００２４】
また、スナバ回路として、直流正極負極（Ｐ，Ｎ）間に、スナバダイオード2、スナバコンデンサ3、スナバ抵抗4からなるクランプ形のスナバ回路を、単相ブリッジの変換器に対して１回路のみ接続し、かつこれらに対して並列に、直流コンデンサ5を接続している。
【００２５】
さらに、単相ブリッジの変換器を構成する４個のスイッチング素子1を、押さえ板6、皿バネ7、球面座8、絶縁座9、絶縁スタッド10、冷却フィン11からなる一つの圧接機構により圧接している。
【００２６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による自励式変換器においては、単相ブリッジの変換器を構成する４個のスイッチング素子1を、一つの圧接機構で圧接していることにより、スイッチング素子1毎に別々に圧接した場合のように圧接機構部品が個々に必要とならないため、圧接機構部品を削減することができ、外形の小型化、低価格化、部品点数の削減による高信頼性化を実現することができる。
【００２７】
上述したように、本実施の形態による自励式変換器では、単相ブリッジの変換器を構成する４個のスイッチング素子1を一つの圧接機構で圧接するようにしているので、圧接機構部品の削減による外形の小型化、低価格化、部品点数の削減による高信頼性化を実現することが可能となる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図３は本実施の形態による平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す回路図、図４は本実施の形態による平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す構造図であり、図では三相ブリッジ変換器の場合について示している。
【００２９】
なお、図３および図４において、図１および図２、図７および図８と同一要素には同一符号を付して示している。
【００３０】
図３および図４において、自己消弧形素子、およびこの自己消弧形素子と逆並列に接続された還流ダイオードを内蔵する平形圧接構造の６個のスイッチング素子1を使用して、三相ブリッジの変換器を構成している。
【００３１】
また、スナバ回路として、直流正極負極（Ｐ，Ｎ）間に、スナバダイオード2、スナバコンデンサ3、スナバ抵抗4からなるクランプ形のスナバ回路を、三相ブリッジの変換器に対して１回路のみ接続し、かつこれらに対して並列に、直流コンデンサ5を接続している。
【００３２】
さらに、三相ブリッジの変換器を構成する６個のスイッチング素子1を、押さえ板6、皿バネ7、球面座8、絶縁座9、絶縁スタッド10、冷却フィン11からなる一つの圧接機構により圧接している。
【００３３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による自励式変換器においては、三相ブリッジの変換器を構成する６個のスイッチング素子1を、一つの圧接機構で圧接していることにより、スイッチング素子1毎に別々に圧接した場合のように圧接機構部品が個々に必要とならないため、圧接機構部品を削減することができ、外形の小型化、低価格化、部品点数の削減による高信頼性化を実現することができる。
【００３４】
上述したように、本実施の形態による自励式変換器では、三相ブリッジの変換器を構成する６個のスイッチング素子1を一つの圧接機構で圧接するようにしているので、圧接機構部品の削減による外形の小型化、低価格化、部品点数の削減による高信頼性化を実現することが可能となる。
【００３５】
（第３の実施の形態）
図５は、本実施の形態による平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す構造図であり、図１乃至図４と同一要素には同一符号を付して示している。
【００３６】
本実施の形態による自励式変換器は、図５に示すように、前記第１または第２の実施の形態の自励式変換器において、スナバ回路のスナバダイオード2およびスナバコンデンサ3を、スイッチング素子1を圧接したスタック12の近傍に配置する構成としている。
【００３７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による自励式変換器においては、スナバダイオード2、スナバコンデンサ3を、スイッチング素子1を圧接したスタック12の近傍に配置していることにより、圧接されたスイッチング素子1の直流正極端子とスナバダイオード2とスナバコンデンサ3と圧接されたスイッチング素子1の直流負極端子とを結ぶ配線のインダクタンスを低減して、スイッチング素子1に印加されるターンオフ時の過電圧を抑制することができ、スイッチング素子1の使用電圧のディレーティングにより信頼性の向上を図ることができる。
【００３８】
上述したように、本実施の形態による自励式変換器では、スナバダイオード2、スナバコンデンサ3を、スイッチング素子1を圧接したスタック12の近傍に配置するようにしているので、圧接されたスイッチング素子1の直流正極端子とスナバダイオード2とスナバコンデンサ3と圧接されたスイッチング素子1の直流負極端子とを結ぶ配線のインダクタンスを低減して、スイッチング素子1に印加されるターンオフ時の過電圧を抑制することができ、スイッチング素子1の使用電圧のディレーティングにより信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
図６は、本実施の形態による平形圧接構造のスイッチング素子を使用した自励式変換器の一例を示す構造図であり、図１乃至図４と同一要素には同一符号を付して示している。
【００４０】
本実施の形態による自励式変換器は、図６に示すように、前記第１または第２の実施の形態の自励式変換器において、スナバ回路のスナバダイオード2を、圧接機構の一部を構成するスイッチング素子1用の冷却フィン11と同一の冷却フィンで冷却する構成としている。
【００４１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による自励式変換器においては、スナバダイオード2を、スイッチング素子1用の冷却フィン11と同一の冷却フィンで冷却していることにより、スナバダイオード2の冷却用に別の冷却フィンを使用する必要がなく、より一層の部品点数の削減による外形の小型化、低価格化、冷却パスの簡素化を実現することができる。
【００４２】
上述したように、本実施の形態による自励式変換器では、スナバダイオード2を、スイッチング素子1用の冷却フィン11と同一の冷却フィンで冷却するようにしているので、スナバダイオード2の冷却用に別の冷却フィンを使用する必要がなく、より一層の部品点数の削減による外形の小型化、低価格化、冷却パスの簡素化を実現することが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自励式変換器によれば、外形の小型化、低価格化、および高信頼性化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自励式変換器（単相ブリッジ変換器）の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明による自励式変換器（単相ブリッジ変換器）の第１の実施の形態を示す構造図。
【図３】本発明による自励式変換器（三相ブリッジ変換器）の第２の実施の形態を示す回路図。
【図４】本発明による自励式変換器（三相ブリッジ変換器）の第２の実施の形態を示す構造図。
【図５】本発明による自励式変換器の第３の実施の形態を示す構造図。
【図６】本発明による自励式変換器の第４の実施の形態を示す構造図。
【図７】自励式変換器（単相ブリッジ変換器）の一例を示す回路図。
【図８】自励式変換器（単相ブリッジ変換器）の一例を示す構造図。
【符号の説明】
1…スイッチング素子
2…スナバダイオード
3…スナバコンデンサ
4 …スナバ抵抗
5…直流コンデンサ
6…押さえ板
7…皿バネ
8…球面座
9…絶縁座
10…絶縁スタッド
11…冷却フィン
12…スイッチング素子を圧接したスタック
13…自己消弧形素子
14…還流ダイオード
15…アノードリアクトル
16…アノードリアクトル電流の還流用ダイオード
17…アノードリアクトル電流の減衰用抵抗。

Claims

自己消弧形素子、および当該自己消弧形素子と逆並列に接続されたダイオードを内蔵する平形圧接構造のスイッチング素子を使用して単相ブリッジの変換器を構成し、
前記単相ブリッジの変換器における直流正極負極間に、スナバダイオード、スナバコンデンサ、スナバ抵抗からなるクランプ形の１つのスナバ回路のみを接続し、
前記単相ブリッジの変換器を構成する４つのスイッチング素子を相互間に冷却フィンを介在させて直列積層して、この直列積層された４つのスイッチング素子を１つの圧接機構により圧接して成ることを特徴とする自励式変換器。
自己消弧形素子、および当該自己消弧形素子と逆並列に接続されたダイオードを内蔵する平形圧接構造のスイッチング素子を使用して三相ブリッジの変換器を構成し、
前記三相ブリッジの変換器における直流正極負極間に、スナバダイオード、スナバコンデンサ、スナバ抵抗からなるクランプ形の１つのスナバ回路のみを接続し、
前記三相ブリッジの変換器を構成する６つのスイッチング素子を相互間に冷却フィンを介在させて直列積層して、この直列積層された６つのスイッチング素子を１つの圧接機構により圧接して成ることを特徴とする自励式変換器。
前記請求項１または請求項２に記載の自励式変換器において、
前記スナバ回路のスナバダイオードおよびスナバコンデンサを、前記圧接されたスイッチング素子の近傍に配置したことを特徴とする自励式変換器。
前記請求項１または請求項２に記載の自励式変換器において、
前記スナバ回路のスナバダイオードを、前記スイッチング素子に対する冷却フィンで冷却する構成としたことを特徴とする自励式変換器。