JP4550538B2 - Power converter - Google Patents
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本発明は、エレベータの電動機を駆動制御するための電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter for driving and controlling an electric motor of an elevator.
一般に、エレベータの電動機を駆動制御するためのインバータを含む電力変換装置は図4に示すように構成されている。すなわち、電力変換装置は、三相交流電源1と、三相交流電源1の交流電力を所定の直流電力に変換するコンバータ2と、このコンバータ2で変換された直流電力を平滑化する平滑コンデンサ3と、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子で構成され、図示しない制御回路からのスイッチング制御信号に基づいてスイッチング制御を行い、平滑コンデンサ3で平滑化された直流電力を所定の交流電力に変換し、エレベータの巻上機を構成する電動機4を駆動制御するインバータ5とで構成されている。
In general, a power converter including an inverter for driving and controlling an electric motor of an elevator is configured as shown in FIG. That is, the power converter includes a three-phase
インバータ5は、U相,V相,W相の例えば2つのIGBT等のスイッチング素子5u1−5u2、5v1−5v2、5w1−5w2がそれぞれ銅などのブスバーで接続され、また、平滑コンデンサ3の正極側とスイッチング素子5u1,5v1,5w1の各正側端子、平滑コンデンサ3の負極側と及びスイッチング素子5u2,5v2,5w2の各負側端子との間も同様にブスバーで接続されている。
さらに、各相のスイッチング素子5u1−5u2、5v1−5v2、5w1−5w2ごとに図5に示すようなスナバ回路6が接続されている(非特許文献1)。図5は一相である例えばU相に適用したスナバ回路6である。スナバ回路6は、平滑コンデンサ3の正負極側とスイッチング素子5u1,5u2との正負側端子とをそれぞれ結ぶ前述した導電バーのインダクタンスが増加し、それに伴って当該スイッチング素子5u1,5u2のターンオフ時に発生するサージ電圧を消去するために設けられている。従って、スナバ回路6としては、U相の2つのスイッチング素子5u1,5u2から発生するサージ電圧を蓄積するコンデンサ7と、当該コンデンサ7に蓄積したサージ電圧を消費させる抵抗8、サージ電流の流れ方向を規定する方向性素子9によって構成されている。
Further, a
ところで、従来、インバータ5を構成する各種部品は、図6に示すように配置されている。同図において、11は例えばアルミニューム製材料によってくし歯形状に形成された冷却フィン、3,…は前記冷却フィン11の図示右側側部近傍に立設された平滑コンデンサである。平滑コンデンサ3…は、寿命によって交換する必要があるので、冷却フィン11から離れた個所に設置されている。また、冷却フィン11の上部に形成される絶縁層または冷却フィン11上部に絶縁板12などを介してIGBT等のスイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2が配置されている。
By the way, conventionally, various parts constituting the
13aは平滑コンデンサ3,…の正極側と各スイッチング素子5u1,5v1,5w1の正側端子とを結ぶブスバー、13bは平滑コンデンサ3,…の負極側と各スイッチング素子5u2,5v2,5w2の正側端子とを結ぶブスバーである。これらブスバー13a、13bは、それぞれL字形状に形成され、互いに逆向き方向で所定距離隔てて対峙するように配置されている。そして、従来、これらブスバー13a、13bの対峙面の隙間に絶縁部材を介在されていたが、当該絶縁部材が高価なことから、近年、当該絶縁部材を介在せずに2枚のブスバー13a、13bの対峙面の距離を十分に離した状態で使用されている。
13a is a bus bar connecting the positive side of the
さらに、近年、平滑コンデンサ3,…の正負極側と各スイッチング素子5u1,5u2,5v1,5v2,5w1,5w2の正負側端子とを結ぶために、図7に示すように銅やアルミニュームなどの2枚の平板導電バー17a,17bで絶縁部材18を挟み込んだラミネート基板を使用したものがある(非特許文献1)。このラミネート基板を使用する場合、下層に位置する平板導電バー17aの導電部分をスイッチング素子5u1,5v1,5w1の正側端子19aに接続する。また、上層に位置する平板導電バー17bの導電部分をスイッチング素子5u2,5v2,5w2の負側端子19bに接続するために、平板導電バー17aの端子19b相当部分に開口部を形成し、上層に位置する平板導電バー17bの導電部分から中間接触体20を介してスイッチング素子5u2,5v2,5w2の負側端子19bに接続している。
Further, recently, in order to connect the positive and negative electrodes of the
また、他の従来技術としては、次のような構成のものが提案されている(特許文献1)。
この従来技術は、インバータを構成する全スイッチング素子5u1−5u2、5v1−5v2、5w1−5w2をモジュール化するとともに、このモジュールの一側部側に複数の平滑コンデンサを配置する。そして、これら複数の平滑コンデンサの正極側と各相スイッチング素子どうしの正側端子とをバスバーで接続し、同じく複数の平滑コンデンサの負極側と各相スイッチング素子どうしの負側端子とをバスバーで接続されている。そして、2つのバスバーの間に前述したように絶縁板を介在された構成である。
As another conventional technique, one having the following configuration has been proposed (Patent Document 1).
In this prior art, all switching elements 5u1-5u2, 5v1-5v2, 5w1-5w2 constituting an inverter are modularized, and a plurality of smoothing capacitors are arranged on one side of the module. The positive terminals of the smoothing capacitors and the positive terminals of the switching elements are connected by a bus bar, and the negative terminals of the smoothing capacitors and the negative terminals of the switching elements are connected by a bus bar. Has been. As described above, the insulating plate is interposed between the two bus bars.
(非特許文献1)
ところで、以上のような従来のインバータ5においては、次のような問題が指摘されている。
(1) 図6に示すインバータ5では、冷却フィン11の一側部近傍に複数の平滑コンデンサ3,…が配置され、この平滑コンデンサ3,…の正極側と各相スイッチング素子5u1,5v1,5w1どうしの正側端子とをブスバー13aで接続し、平滑コンデンサ3,…の負極側と各相スイッチング素子5u2,5v2,5w2どうしの負端子とをブスバー13bで接続しているので、平滑コンデンサ3,…に近いW相のスイッチング素子5w1,5w2が平滑コンデンサ3,…の熱の影響を最も受けやすい。通常、各相のスイッチング素子5u1,5v1,5w1を順次オン・オフ制御するので、少なくともスイッチング素子5u1,5v1,5w1から均等に放熱することが望ましい。しかし、以上のような平滑コンデンサ3,…と各スイッチング素子とのブスバー13a,13bの接続構成では、少なくとも各スイッチング素子5u1,5v1,5w1に間に温度のバラツキが生じ、また平滑コンデンサ3,…からの距離も異なる。その結果、温度のバラツキによって、ある1つのスイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2がある温度以上になったときに破損することがあるので、インバータ5の容量,ひいては高容量の電動機4に適用しにくい問題がある。
Incidentally, the following problems have been pointed out in the
(1) In the
なお、図7のようなラミネート基板を使用した場合でも、冷却フィン11の一側部近傍に複数の平滑コンデンサ3,…を配置している限り、同様な問題が生ずる。
Even when a laminate substrate as shown in FIG. 7 is used, the same problem occurs as long as a plurality of
(2) また、ブスバー13a、13bには、価格の面から比較的細いバーを用いるとともに、各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2と平滑コンデンサ3,…とを結ぶブスバー13a、13bとが長くなり、各ブスバー13a、13bのインダクタンスが増加し、主回路素子を構成する各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2のオン・オフ時に発生するサージ電圧が大きくなる問題がある。
(2) Further, as the
よって、スナバ回路6としては、図5に示すように多数の回路素子7,7、8,8、9,9を用いて、大きなサージ電圧を確実に消去する必要があり、回路構成の複雑さ及びインバータ5の全体構成が大型化する問題がある。
Therefore, as the
(3) さらに、図7に示すように平滑コンデンサ3,…の正負極側と各スイッチング素子5u1,5u2,5v1,5v2,5w1,5w2の正負側端子19a,19bとの接続にラミネート基板を用いたものは、上層に位置する平板導電バー17bの面部に中間接触体20を溶接付けにより固定するので、作業性が悪く、コスト的にも高価なものとなってしまう。
(3) Further, as shown in FIG. 7, a laminate substrate is used for connection between the positive and negative sides of the
(4) さらに、特許文献1の技術としては、三相を構成するスイッチング素子が完全にモジュール化されているが、内部の構成が明確でない。いずれにせよ、図6に示すように各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2が個別配置されている場合、平滑コンデンサ3,…と各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2とを接続するバスバーをどのように接続するか明確でない。また、平滑コンデンサとモジュールとの間は細いバーを用い、かつこれらバーからモジュール内部の各スイッチング素子に接続する接続ラインも細いことから、インダクタンスを大幅に低減化することは難しい。さらに、インダクタンスを大幅に低減化できないことは、大きなスナバ回路が必要になる。よって、図6と同様な問題が発生する。
(4) Furthermore, as a technique of
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、平滑コンデンサと各スイッチング素子とを接続する接続ラインのインダクタンスを低減化する電力変換装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above situations, and it aims at providing the power converter device which reduces the inductance of the connection line which connects a smoothing capacitor and each switching element.
また、本発明は、スナバ回路構成の簡略化を図り、インバータ全体の小型化に貢献する電力変換装置を提供することにある。 Moreover, this invention aims at simplification of a snubber circuit structure and providing the power converter device which contributes to size reduction of the whole inverter.
(1) 上記課題を解決するために、本発明は、平滑コンデンサの正極側と負極側との間に各相ごとに複数のスイッチング素子を直列接続したインバータを接続した電力変換装置であって、冷却フィン上に所定の順序で一端側から他端側に前記各相の複数のスイッチング素子を配列したスイッチング素子配列手段と、前記各相の複数のスイッチング素子の配列方向と直交する方向である前記冷却フィン端部近傍に前記各相の複数のスイッチング素子とほぼ等距離位置に配置された平滑コンデンサ配列手段と、絶縁板を挟み込む2枚の平板導電バーからなり、前記平滑コンデンサの負極側と各相のスイッチング素子の負側端子とを前記一方の平板導電バーで接続し、当該平滑コンデンサの正極側と前記各相のスイッチング素子の正側端子とを他方の平板導電バーで接続する平行平板導電バー接続手段とを設けた電力変換装置である。 (1) In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a power conversion device in which an inverter in which a plurality of switching elements are connected in series for each phase is connected between a positive electrode side and a negative electrode side of a smoothing capacitor, A switching element arrangement means in which a plurality of switching elements of each phase are arranged from one end side to the other end side in a predetermined order on the cooling fin, and the direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of switching elements of each phase A smoothing capacitor array means arranged at substantially equal distances from the plurality of switching elements of each phase in the vicinity of the cooling fin end portion, and two flat conductive bars sandwiching an insulating plate. The negative side terminal of the switching element of the phase is connected by the one flat plate conductive bar, and the positive side of the smoothing capacitor and the positive side terminal of the switching element of each phase are connected to each other A power conversion device provided with a parallel-plate conductive bar connection means for connecting with the flat conductive bar.
この発明は、各相ごとの複数のスイッチング素子からほぼ等距離を維持する冷却フィンの一側部に平滑コンデンサを配置するとともに、平滑コンデンサの正・負極側と各相ごとの複数のスイッチング素子の正・負側端子とを平板導電バー(接続ライン)で接続するので、各スイッチング素子の放熱温度を均等化でき、かつインダクタンスを大幅に低減化することが可能である。
なお、前記平行平板導電バーとしては、下層に位置する平板導電バーの所定個所に開口部を形成し、上層に位置する平板導電バーの前記開口部相当個所に前記下層の平板導電バーの開口部から突き出す突出部を形成し、これら形成された突出部を前記平滑コンデンサの正・負何れかの極側と当該平滑コンデンサと同じ極側となる前記各相のスイッチング素子の端子とに接続することにより、平板導電バーの面部に特別な中間接触体を溶接付けする必要がなく、作業性を高めるとともに、コストの低減化にも大きく貢献する。
According to the present invention, a smoothing capacitor is disposed on one side of a cooling fin that maintains a substantially equal distance from a plurality of switching elements for each phase, and a plurality of switching elements for each phase and the positive and negative sides of the smoothing capacitor are arranged. Since the positive and negative terminals are connected by a flat conductive bar (connection line), the heat radiation temperature of each switching element can be equalized and the inductance can be greatly reduced.
As the parallel plate conductive bar, an opening is formed in a predetermined portion of the flat plate conductive bar located in the lower layer, and the opening of the lower plate conductive bar is formed in a portion corresponding to the opening of the flat plate conductive bar located in the upper layer. And projecting the projecting portions from the positive and negative pole sides of the smoothing capacitor and connecting the terminals of the switching elements of the respective phases on the same pole side as the smoothing capacitor. Therefore, it is not necessary to weld a special intermediate contact body to the surface portion of the flat conductive bar, thereby improving workability and greatly contributing to cost reduction .
なお、前記平行平板導電バー接続手段としては、下層に位置する平板導電バーを広幅に形成し、前記平滑コンデンサと当該平滑コンデンサから遠距離側に配置される各相のスイッチング素子の正又は負側端子とに接続し、上層に位置する平板導電バーを狭幅に形成し、前記平滑コンデンサと当該平滑コンデンサから近距離側に配置される各相のスイッチング素子の負又は正側端子とを接続するので、従来のブスバーよりも広い面積の平板導電バーで接続することにより、前述と同様の作用効果を奏する。 As the parallel plate conductive bar connecting means, the flat plate conductive bar located in the lower layer is formed wide and the smoothing capacitor and the positive or negative side of the switching element of each phase arranged on the far side from the smoothing capacitor The flat plate conductive bar located in the upper layer is formed with a narrow width, and the smoothing capacitor is connected to the negative or positive terminal of the switching element of each phase arranged on the short distance side from the smoothing capacitor. Therefore, by connecting with a flat conductive bar having a larger area than that of the conventional bus bar, the same effects as described above can be obtained.
(2) また、本発明は、以上のような電力変換装置の構成に新たに、前記冷却フィンを挟んで前記平滑コンデンサとは反対側に放熱空気を吸気する吸気用ファンを配置すれば、平滑コンデンサから発生する発熱温度及び各相ごとの複数のスイッチング素子の放熱温度を均等に吸い込んで排気でき、各相ごとの複数のスイッチング素子における放熱温度の均等化を図ることが可能となる。 (2) Further, according to the present invention, if an intake fan for sucking radiated air is arranged on the side opposite to the smoothing capacitor with the cooling fin interposed therebetween in the configuration of the power converter as described above, The heat generation temperature generated from the capacitor and the heat radiation temperature of the plurality of switching elements for each phase can be uniformly sucked and exhausted, and the heat radiation temperature of the plurality of switching elements for each phase can be equalized.
(3) さらに、本発明は、前記(1)に記載する電力変換装置の構成とすることにより、インダクタンスを大幅に低減化できる結果、インバータを構成する各相ごとの複数のスイッチング素子に跨るようにコンデンサを接続するだけでスナバ回路の機能を果たすことが可能となり、スナバ回路の簡略化を図ることができる。 (3) Further, according to the present invention, by adopting the configuration of the power conversion device described in the above (1), the inductance can be greatly reduced, and as a result, it spans a plurality of switching elements for each phase constituting the inverter. The function of the snubber circuit can be achieved only by connecting a capacitor to the capacitor, and the snubber circuit can be simplified.
本発明によれば、平滑コンデンサと各スイッチング素子とを接続する接続ラインのインダクタンスを大幅に低減化でき、スイッチング素子のオン・オフ時に発生するサージ電圧を大幅に抑制できる電力変換装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inductance of the connection line which connects a smoothing capacitor and each switching element can be reduced significantly, and the power converter device which can suppress significantly the surge voltage generated at the time of ON / OFF of a switching element can be provided.
その結果、サージ電圧を消去するスナバ回路の構成を簡略化でき、インバータ全体の小型化に貢献できる。 As a result, the configuration of the snubber circuit that eliminates the surge voltage can be simplified, and the overall inverter can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態について図1を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は本発明に係る電力変換装置の要部の一実施形態を示す構成図である。なお、同図において、従来技術と同一構成部品については同一の符号を付して説明する。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a power conversion device according to the present invention. In the figure, the same components as those in the prior art will be described with the same reference numerals.
先ず、インバータ5は、図4の構成のものに限らず、エレベータの電動機を駆動制御するために使用される従来周知の種々の構成を有するインバータを含むものである。
First, the
また、図1において、冷却フィン11は、例えばアルミニューム製材料でくし歯形状もしくは蛇行状化した凹凸形状のものが使用される。冷却フィン11は、上層部だけ絶縁材でコーティングすることにより絶縁層を保持するか、或いは冷却フィン11上部に絶縁板12などを設置する。
In FIG. 1, the cooling
そして、冷却フィン11上または冷却フィン11上部に絶縁板12などを介してIGBT等の各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2自体もしくはモジュール化された各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2を配置する。各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2を配置するに際し、冷却フィン11上の後方側の図示左端部側から右端部側に各相のスイッチング素子5u1,5v1,5w1の順序で配列される。また、冷却フィン11上の前方側の図示左端部側から右端部側に前述したスイッチング素子5u1,5v1,5w1と同相のスイッチング素子5u2,5v2,5w2の順序で配列される。
Then, the switching elements 5u1, 5v1, 5w1, 5u2, 5v2, 5w2 such as IGBTs themselves or modularized switching elements 5u1, 5v1, 5w1 are provided on the cooling
さらに、各相ごとのスイッチング素子5u1−5u2、5v1−5v2、5w1−5w2の配列方向と直交する方向となる冷却フィン11の一側面近傍にアルミ電解コンデンサ等の平滑コンデンサ3,…が配置されている。各相のスイッチング素子の配列方向と直交する方向に平滑コンデンサ3,…を配置した理由は、例えば正側端子をもつ各相のスイッチング素子5u1,5v1,5w1どうし、また負側端子をもつ各相のスイッチング素子5u2,5v,5w2どうしの間でほぼ等しい距離関係を保持し、平滑コンデンサ3,…から発生する発熱温度や風向21等を均等に受ける構成とするためである。
Furthermore, smoothing
さらに、平滑コンデンサ3,…の例えば正極側と冷却フィン11上部後方側に配列される各相のスイッチング素子5u1,5v1,5w1の正側端子とを接続するために、下層に位置して広幅面部をもった銅やアルミニューム等の平板導電バー22aが配置されている。また、平滑コンデンサ3,…の例えば負極側と冷却フィン11上部の前方側に配列される各相のスイッチング素子5u2,5v2,5w2の負側端子とを接続するために、平板導電バー22aの上側に当該平板導電バー22aよりも狭幅面部を有する銅やアルミニューム等の平板導電バー22bが接続されている。さらに、平板導電バー22aと平板導電バー22bとの間には絶縁板23が介在されている。すなわち、平滑コンデンサ3,…の正負極側と各相ごとのスイッチング素子5u1,5v1,5w1の正側端子、5u2,5v2,5w2の負側端子とを接続するために、平板導電バー22aと平板導電バー22bとで絶縁板23を挟み込んだ平行平板導電バーが用いられている。
Further, in order to connect, for example, the positive electrode side of the smoothing
この平行平板導電バーは、具体的には、図2(a)に示すように形成されている。つまり、平行平板導電バーを構成する下層に位置する広幅の平板導電バー22aは予め製造段階で必要な複数個所を打ち抜いて開口部22aaが形成され、当該平板導電バー22aの上部に積層される絶縁板23においても、当該開口部22aaと合致する相当部分に開口部を形成する。さらに、上層に位置する狭幅の平板導電バー22bと下層に位置する幅広の平板導電バー22aとで絶縁板23を挟み込んで一体化する際、絞り治具などを用いて、上層に位置する平板導電バー22bのうち、平板導電バー22aの開口部22aaに相当する部分に押圧力を与えることにより、平滑コンデンサ3,…の負極側端子と各相のスイッチング素子5u2,5v2,5w2の負側端子とに相当する個所に突出部22u1,22v1,22w1,22u2、22v2,22w2を形成する(図2(b)参照)。これら突出部22u1,22v1,22w1は各相スイッチング素子5u1,5v1,5w1の正側端子に接続し、また突出部22u2、22v2,22w2は平滑コンデンサ3,…の正極側に接続する。なお、平滑コンデンサ3,…の数に応じて突出部の数は増減する。
Specifically, the parallel plate conductive bar is formed as shown in FIG. That is, the wide flat
なお、各相スイッチング素子5u1と5u2、5v1と5v2、5w1と5w2との接続は、上層に位置する平板導電バー22b上部にさらに絶縁板を介して平板導電バーを積層する三相構成とするか、もしくは平板導電バー22aの上部であって、かつ平板導電バー22bに隣接して絶縁板を介して平板導電バーを積層する構成であってもよい。
Whether each phase switching element 5u1 and 5u2, 5v1 and 5v2, 5w1 and 5w2 is connected in a three-phase configuration in which a flat conductive bar is stacked on an upper plate
さらに、冷却フィン11の平滑コンデンサ3,…とは反対側,つまり冷却フィン11の背面部(風向下流側)側に左右に分けて2台の吸気用ファン24a(図示せず),24bが配置されている。2台の吸気用ファン24a,24bは、平滑コンデンサ3,…側から空気を吸い込んで排気する図示矢印の風向21を生成し、平滑コンデンサ3,…及び各相のスイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2の放冷の役割を果たす。
Further, two intake fans 24a (not shown) and 24b are arranged on the opposite side of the cooling
従って、以上のような実施の形態によれば、2枚の平板導電バー22a,22bのうち、下層に位置する平板導電バー22aの所定個所の開口部22aaを形成し、絶縁板23をサンドイッチ状にして一体化する際に上層に位置する平板導電バー22bの前記平板導電バー22aの開口部22aaに相当する個所に突出部22u1,22v1,22w1,22u2、22v2,22w2を形成し、平滑コンデンサ3,…正負極側とIGBT等のスイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2の正負側端子とを接続する構成としたので、従来の図7に示す上層に位置する導電バー17bの各該当個所に中間接触体20を溶接付けする必要がなくなり、2枚の平板導電バー22a,22bで絶縁板23を挟み込んで一体化した平行平板導電バーを作業性よく製造でき、コスト的に安価に実現できる。
Therefore, according to the embodiment as described above, the opening 22aa at a predetermined position of the flat plate
なお、下層に位置する平板導電バー22aの開口部22aa側面部と上層に位置する平板導電バー22bの突出部例えば22u1側面部とは絶縁距離相当分だけ離す必要がある。実際には1000V程度の電圧差が生じるので、2500Vないし4000V耐圧に耐えうる距離を形成する必要がある。そこで、実際的には図2(c)に示すように絶縁板23の開口部23aの終縁部をL字状23bに折り曲げ、かつ開口部22aa側面部と突出部例えば22u1側面部との距離を十分に離す一方、この開口部22aa側面部と突出部例えば22u1側面部との空隙部分のほぼ中間個所に絶縁板23の開口部23a端部であるL字状23b端部が位置するように配置する。
It should be noted that the side surface of the opening 22aa of the flat plate
また、各相ごとのスイッチング素子5u1−5u2、5v1−5v2、5w1−5w2の配列方向と直交する方向となる冷却フィン11の一側面近傍に平滑コンデンサ3,…を配置したので、これら平滑コンデンサ3,…と各相ごとのスイッチング素子5u1,5v1、5w1、各相ごとのスイッチング素子5u2、5v2,5w2との距離がほぼ等しい状態になるので、従来のように平滑コンデンサ3,…に近いW相のスイッチング素子5w1,5w2が平滑コンデンサ3,…の熱の影響を最も受け易いという問題を解決できる。その結果、各相のスイッチング素子5u1,5v1、5w1、各相ごとのスイッチング素子5u2、5v2,5w2を順次オン・オフ制御した場合でも、各相のスイッチング素子5u1,5v1,5w1及び各相ごとのスイッチング素子5u2、5v2,5w2から均等に放熱させることができる。従って、各スイッチング素子の温度のバラツキがなくなり、温度管理を徹底でき、さらにスイッチング素子全体の温度を低くすることが可能となる。ひいては、インバータ5の容量を下げつつ、容量の大きなエレベータの電動機4を駆動制御することが可能となる。
Further, since the smoothing
さらに、平滑コンデンサ3,…の正負極側と各相スイッチング素子5u1,5v1,5w1の正側端子及び各相スイッチング素子5u2,5v2,5w2の負側端子とを平行平板導電バー22a,22bで接続するので、従来のブスバー13a,13bに比べて大きな面積を有する接続ラインとなり、各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2のターンオフ時に発生するサージ電圧が大幅に低減できる。その結果、例えばU相のスイッチング素子5u1,5u2だけに着目すると、図3に示すようにU相のスイッチング素子5u1−5u2に跨がるようにサージ電圧消去用コンデンサ25を接続する構成により、各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2のターンオフ時に発生するサージ電圧を消去することが可能となる。サージ電圧消去用コンデンサ25は、例えばU相のスイッチング素子5u1,5u2のオン時に発生するサージ電圧を充電する。そしてサージ電圧消去用コンデンサ25は、何れかのスイッチング素子5u1又は5u2がオフしたとき、当該スイッチング素子5u1又は5u2が平滑コンデンサ3の正負ラインから切り離される結果、サージ電圧消去用コンデンサ25の充電電圧が平滑コンデンサ3の正負ライン間電圧より高くなるので、当該正負ライン間電圧によって規制される電圧に降下し、スイッチング素子5u1又は5u2の動作に従って充電及び放電を繰り返すことにより、サージ電圧を消去するものである。従って、スナバ回路は、各相ごとにコンデンサ25だけで構成できるので、大幅に簡略化でき、ひいてはインバータ5全体の小型化に大きく貢献できる。
Further, the positive and negative sides of the smoothing
さらに、冷却フィン11の平滑コンデンサ3,…とは反対側に吸気用ファン24a,24bを配置したので、平滑コンデンサ3,…から発生する発熱温度及び各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2の放熱温度を均等に取り込んで排気するので、インバータ5を効率よく放熱でき、特に各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2の温度上昇を効率的に抑制できる。
Further, since the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば各スイッチング素子5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2はそれぞれ独立した状態で説明したが、各相のスイッチング素子(5u1,5u2)、(5v1、5v2)、(5w1,5w2)ごとにモジュール化された構成のものであっても同様に適用できることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, various deformation | transformation can be implemented. For example, the switching elements 5u1, 5v1, 5w1, 5u2, 5v2, and 5w2 have been described as being independent of each other. However, the switching elements (5u1, 5u2), (5v1, 5v2), and (5w1, 5w2) of each phase are modules. Needless to say, the present invention can be similarly applied even if it has a structured configuration.
また、各実施の形態は組み合わせて実施することが可能であり、その場合には組み合わせによる効果が得られる。 Moreover, each embodiment can be implemented in combination, and in that case, the effect of the combination can be obtained.
1…三相交流電源、2…コンバータ、3…平滑コンデンサ、4…電動機、5…インバータ、5u1,5v1,5w1,5u2,5v2,5w2…スイッチング素子(モジュール化されたスイッチング素子を含む)、11…冷却フィン、22a,22b…平板導電バー、22aa…開口部、22u1,22v1,22w1,22u2,22v2,22w2…突出部、23…絶縁板、23a…開口部、23b…L字状、24b…吸気用ファン、25…サージ電圧消去用コンデンサ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
冷却フィン上に所定の順序で一端側から他端側に前記各相の複数のスイッチング素子を配列したスイッチング素子配列手段と、
前記各相の複数のスイッチング素子の配列方向と直交する方向である前記冷却フィン端部近傍に前記各相の複数のスイッチング素子とほぼ等距離位置に配置された平滑コンデンサ配列手段と、
絶縁板を挟み込む2枚の平板導電バーからなり、下層に位置する平板導電バーの所定個所に開口部を形成し、上層に位置する平板導電バーの前記開口部相当個所に前記下層の平板導電バーの開口部から突き出す突出部を形成し、前記平滑コンデンサの負極側と各相のスイッチング素子の負側端子とを前記上層の平板導電バーの突出部または前記下層の平板導電バーである一方の平板導電バーで接続し、当該平滑コンデンサの正極側と前記各相のスイッチング素子の正側端子とを前記下層の平板導電バーまたは前記上層の平板導電バーの突出部である他方の平板導電バーで接続する平行平板導電バー接続手段と
を備えたことを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device in which an inverter in which a plurality of switching elements are connected in series for each phase is connected between the positive electrode side and the negative electrode side of the smoothing capacitor,
Switching element arraying means in which a plurality of switching elements of each phase are arrayed from one end side to the other end side in a predetermined order on the cooling fin;
Smoothing capacitor arraying means disposed in the vicinity of the cooling fin end portion, which is in a direction perpendicular to the array direction of the plurality of switching elements of each phase, at a substantially equidistant position with the plurality of switching elements of each phase;
The flat plate conductive bar is composed of two flat plate conductive bars sandwiching an insulating plate, and an opening is formed at a predetermined position of the flat plate conductive bar located in the lower layer, and the lower plate conductive bar is formed at a position corresponding to the opening of the flat plate conductive bar located in the upper layer. And a negative electrode side of the smoothing capacitor and a negative side terminal of the switching element of each phase are one flat plate which is the protruding portion of the upper flat plate conductive bar or the lower flat plate conductive bar. Connect with a conductive bar, and connect the positive side of the smoothing capacitor and the positive terminal of the switching element of each phase with the lower flat plate conductive bar or the other flat plate conductive bar that is a protrusion of the upper flat plate conductive bar. And a parallel plate conductive bar connecting means.
前記平行平板導電バー接続手段としては、下層に位置する平板導電バーを広幅に形成し、前記平滑コンデンサと当該平滑コンデンサから遠距離側に配置される各相のスイッチング素子の正又は負側端子とに接続し、上層に位置する平板導電バーを狭幅に形成し、前記平滑コンデンサと当該平滑コンデンサから近距離側に配置される各相のスイッチング素子の負又は正側端子に接続することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
As the parallel plate conductive bar connecting means, a flat plate conductive bar positioned in a lower layer is formed wide, and the smoothing capacitor and the positive or negative terminal of the switching element of each phase arranged on the far side from the smoothing capacitor; A flat conductive bar positioned in an upper layer is formed with a narrow width, and is connected to the negative or positive side terminal of the smoothing capacitor and the switching element of each phase arranged on the short distance side from the smoothing capacitor. A power converter.
前記冷却フィンを挟んで前記平滑コンデンサとは反対側に放熱空気を吸気する吸気用ファンを配置したことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2 ,
An electric power conversion device , wherein an intake fan that intakes radiated air is disposed on the opposite side of the smoothing capacitor across the cooling fin .
前記インバータを構成する各相ごとの複数のスイッチング素子に跨るように具備されたサージ電圧消去用コンデンサよりなるスナバ回路を設けたことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2 ,
A power converter comprising a snubber circuit including a surge voltage erasing capacitor provided so as to straddle a plurality of switching elements for each phase constituting the inverter .
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