JP5262120B2

JP5262120B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP5262120B2
Application number: JP2008004235A
Authority: JP
Inventors: 稔之野田; 司高屋敷
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: JP2009171671A

Description

本発明は電力変換装置に関し、特に、電力変換装置の冷却構造に適用して好適なものである。

電力変換装置には、主回路を構成する半導体ユニット、主回路変圧器などの発熱機器、電子機器で構成された制御ユニットが設けられている。そして、半導体ユニットや主回路変圧器などで発生した熱が電子機器に伝わるのを抑制するため、半導体ユニット、主回路変圧器および制御ユニットを隔壁で断熱分離することが行われている。

図２（ｂ）は、従来の電力変換装置の概略構成を示す正面図、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＰ−Ｐ線で切断した断面図である。
図２において、電力変換装置には、スイッチング動作によって所望の周波数の交流を出力する主回路を構成する半導体ユニット１２、交流電圧を変圧して主回路に出力する主回路変圧器１１およびプリント基板などを含む電子機器で構成された制御ユニット１４が設けられている。
そして、主回路変圧器１１は筐体Ａ２、半導体ユニット１２は筐体Ｂ２、制御ユニット１４は筐体Ｃ２にそれぞれ収容され、筐体Ａ２にて入力変圧器盤が構成され、筐体Ｂ２にて変換器盤が構成され、筐体Ｃ２にて制御盤が構成されている。

ここで、筐体Ａ２〜Ｃ２間は遮断板１５にて断熱分離され、筐体Ａ２、Ｂ２の天井部には内部を強制冷却する冷却ファン１３が設けられている。
そして、筐体Ａ２〜Ｃ２間を遮断板１５にて断熱分離することで、電力変換装置の停止時に冷却ファン１３が停止した場合においても、主回路変圧器１１などの発熱機器の余熱が制御ユニット１４に伝わるのを防止することができ、熱に弱い電子機器に熱的な悪影響が及ぶのを防止することができる。

また、例えば、特許文献１には、入力変圧器を収納する変圧器盤と、所望の周波数の単相交流電圧を出力する３相インバータを収納する変換器盤と、制御出力盤とを列盤させた電力変換装置が開示されている。
特開２００４−３５７４３６号公報

しかしながら、従来の電力変換装置では、半導体ユニット１２や主回路変圧器１１などで発生した熱が熱に弱い電子機器に伝わるのを抑制するため、半導体ユニット１２、主回路変圧器１１および制御ユニット１４を別個の筐体Ａ２〜Ｃ２に収容し、筐体Ａ２〜Ｃ２間が遮断板１５にて断熱分離される。このため、電力変換装置が大型化し、大きな設置スペースが必要となることから、電力変換装置が設置される電気室が大きくなるととともに、コストアップを招くという問題があった。
そこで、本発明の目的は、熱に弱い電子機器に対する熱的な影響を抑制しつつ、小型化および低価格化を図ることが可能な電力変換装置を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の電力変換装置によれば、スイッチング動作によって所望の周波数の交流を出力する主回路を構成する半導体ユニットと、交流電圧を変圧して前記主回路に出力する主回路変圧器と、電子機器で構成された制御ユニットと、前記主回路変圧器および制御ユニットを収容する第１の筐体と、前記半導体ユニットを収容する第２の筐体と、前記制御ユニットと前記主回路変圧器とを前記第１の筐体内で断熱分離する遮蔽体と、前記制御ユニットの収容部分を自然換気する吸排気口とを備えることを特徴とする。
また、請求項２記載の電力変換装置によれば、前記遮蔽体は、電磁遮蔽材を含んで構成されることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、主回路変圧器および制御ユニットを同一の筐体に収容し、主回路変圧器と制御ユニットとを遮蔽体にて断熱分離することにより、主回路変圧器を収容する筐体とは別に制御ユニット専用の筐体を設ける必要がなくなり、熱に弱い電子機器に対する熱的な影響を抑制しつつ、電力変換装置の小型化および低価格化を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る電力変換装置について図面を参照しながら説明する。
図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す正面図、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＰ−Ｐ線で切断した断面図である。
図１において、電力変換装置には、スイッチング動作によって所望の周波数の交流を出力する主回路を構成する半導体ユニット２、交流電圧を変圧して主回路に出力する主回路変圧器１およびプリント基板などを含む電子機器で構成された制御ユニット４が設けられている。なお、半導体ユニット２において、スイッチング動作を行うスイッチング素子としては、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ：ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができる。

そして、主回路変圧器１および制御ユニット４は筐体Ａ１、半導体ユニット２は筐体Ｂ１に収容され、筐体Ａ１にて入力変圧器盤が構成され、筐体Ｂ２にて変換器盤が構成されている。ここで、筐体Ａ１、Ｂ１の天井部には、内部を強制冷却する冷却ファン３が設けられている。
また、筐体Ａ１内において、制御ユニット４は遮断箱５にて主回路変圧器１と断熱分離され、制御ユニット４の収容部分を自然換気する吸気口６ａおよび排気口６ｂが筐体Ａ１に形成されている。なお、電子機器へのノイズ対策として、遮断箱５は電磁遮蔽材を含んで構成してもよく、例えば、鉄板などで構成することができる。

そして、電力変換装置が動作すると、冷却ファン３にて筐体Ａ２、Ｂ２内が強制冷却されながら、主回路変圧器１にて交流電圧が変圧され、半導体ユニット２に供給される。そして、半導体ユニット２のスイッチング動作によって所望の周波数の交流が生成され、負荷に供給される。
また、電力変換装置が停止すると、冷却ファン３も停止し、吸気口６ａおよび排気口６ｂを介して制御ユニット４の収容部分が自然換気される。

これにより、主回路変圧器１を収容する筐体Ａ１とは別に制御ユニット４専用の筐体を設ける必要がなくなり、熱に弱い電子機器に対する熱的な影響を抑制しつつ、電力変換装置の小型化および低価格化を図ることが可能となる。
また、吸気口６ａおよび排気口６ｂを筐体Ａ１に設けることにより、主回路変圧器１１などの発熱機器の余熱を放熱することができ、電力変換装置の停止時に冷却ファン３が停止した場合においても、制御ユニット１４の温度上昇を抑制することが可能となることから、熱に弱い電子機器に対する熱的な影響を抑制することができる。

図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す正面図、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＰ−Ｐ線で切断した断面図である。図２（ｂ）は、従来の電力変換装置の概略構成を示す正面図、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＰ−Ｐ線で切断した断面図である。

符号の説明

Ａ１、Ｂ１筐体
１主回路変圧器
２半導体ユニット
３冷却ファン
４制御ユニット
５遮断箱
６ａ吸気口
６ｂ排気口

Claims

スイッチング動作によって所望の周波数の交流を出力する主回路を構成する半導体ユニットと、
交流電圧を変圧して前記主回路に出力する主回路変圧器と、
電子機器で構成された制御ユニットと、
前記主回路変圧器および制御ユニットを収容する第１の筐体と、
前記半導体ユニットを収容する第２の筐体と、
前記制御ユニットと前記主回路変圧器とを前記第１の筐体内で断熱分離する遮蔽体と、
前記制御ユニットの収容部分を自然換気する吸排気口と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
前記遮蔽体は、電磁遮蔽材を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。