JP6330676B2

JP6330676B2 - Inverter device

Info

Publication number: JP6330676B2
Application number: JP2015017439A
Authority: JP
Inventors: 河野　博之; 博之河野
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: JP2016144283A

Description

本発明は、４００Ｖ系電源電圧を超える高圧の電源を用いる場合に生産効率の低下とコストアップとを防止することができるインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inverter device that can prevent a decrease in production efficiency and an increase in cost when a high-voltage power supply exceeding a 400V system power supply voltage is used.

各種交流モータを制御する場合、インバータ装置が用いられる。このインバータ装置は、２００Ｖ系や４００Ｖ系の交流電源電圧を整流回路で整流し、該整流された電圧を平滑回路で平滑化し、該平滑化された直流電圧をインバータ回路で交流モータを制御する可変電圧可変周波数の交流電圧に変換出力するのが一般的である。 When various AC motors are controlled, an inverter device is used. This inverter device rectifies 200V or 400V AC power supply voltage with a rectifier circuit, smoothes the rectified voltage with a smoothing circuit, and controls the AC motor with the inverter circuit using the smoothed DC voltage. In general, the voltage is converted into an AC voltage having a variable frequency.

上述したインバータ装置は、上述した整流回路、平滑回路、及びインバータ回路を搭載した主回路基板と、各種電源電圧を生成する電源基板と、インバータ回路などを制御する制御基板とを別々に設けている。主回路基板は、ＩＧＢＴやダイオードなどの半導体素子やコンデンサなどの発熱素子を冷却する必要があるため、電源基板や制御基板とは別個に設けられる。ここで、特許文献１には、入力電源電圧によって、２００Ｖ系の主回路基板と４００Ｖ系の主回路基板とを入れ替えるものが記載されている。 The above-described inverter device is provided with a main circuit board on which the above-described rectifier circuit, smoothing circuit, and inverter circuit are mounted, a power supply board that generates various power supply voltages, and a control board that controls the inverter circuit and the like. . The main circuit board is provided separately from the power supply board and the control board because it is necessary to cool semiconductor elements such as IGBTs and diodes and heating elements such as capacitors. Here, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 describes a method in which a 200V main circuit board and a 400V main circuit board are switched according to an input power supply voltage.

特開平６−３０３７７９号公報JP-A-6-303779

ところで、特許文献１では、入力電源電圧によって２００Ｖ系の主回路基板と４００Ｖ系の主回路基板とを入れ替える構成としているが、さらに入力電源電圧が例えば５７５Ｖ系のように大きくなると、２００Ｖ系と５７５Ｖ系との主回路基板の入れ替えとともに、電源基板も、それぞれ２００Ｖ系から５７５Ｖ系の電源基板に入れ替える必要がある。 By the way, in Patent Document 1, the 200V system main circuit board and the 400V system main circuit board are replaced with each other according to the input power supply voltage. However, when the input power supply voltage becomes larger, for example, 575V system, the 200V system and the 575V system are used. Along with the replacement of the main circuit board with the system, it is also necessary to replace the power supply board with a power supply board of 200V system to 575V system.

この電源基板の入れ替えは、入力交流電源電圧が５７５Ｖや６９０Ｖになると、絶縁耐圧対策としての沿面距離や空間距離などが２００Ｖ系や４００Ｖ系に対して１．５倍程度に急激に大きくなるからである。そして、例えば５７５Ｖ系までの入力電源に対しても動作可能な１つの共通な電源基板を生成しようとすると、勢いインバータ装置の筐体が大きくなる。５７５Ｖ系を採用する国は、カナダ等の一部の国であり、ほとんどの国が４００Ｖ系以下を採用している。したがって、共通の５７５Ｖ系の電源基板を作製することはインバータ装置を大きくするのみならず、無駄に容量の大きな電源基板を製造する必要があることから生産効率の低下とコストアップを招来することになる。 This replacement of the power supply board is because when the input AC power supply voltage becomes 575 V or 690 V, the creepage distance and the spatial distance as a countermeasure for the insulation withstand voltage rapidly increase to about 1.5 times that of the 200 V system and the 400 V system. is there. For example, if one common power supply substrate that can operate even for an input power supply of up to 575 V system is generated, the casing of the momentary inverter device becomes large. Countries that adopt the 575V system are some countries such as Canada, and most countries adopt a 400V system or less. Therefore, the production of a common 575V power supply board not only increases the size of the inverter device, but also requires a large capacity power supply board to be produced, leading to a decrease in production efficiency and an increase in cost. Become.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、４００Ｖ系電源電圧を超える高圧の電源を用いる場合に生産効率の低下とコストアップとを防止することができるインバータ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an inverter device capable of preventing a decrease in production efficiency and an increase in cost when a high-voltage power supply exceeding the 400V system power supply voltage is used. And

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるインバータ装置は、入力される交流電源電圧を整流回路で整流し、該整流された電圧を平滑回路で平滑化し、該平滑化された平滑直流電圧をインバータ回路で可変電圧可変周波数の交流電圧として変換出力する主回路基板と、前記交流電源電圧または平滑直流電圧をもとに各種電源電圧を生成して装置内の基板に供給する電源基板とを収容したインバータ装置であって、前記交流電源電圧が所定電圧を超える所定範囲内の高交流電源電圧を入力する高交流電源電圧入力端子を有し、該高交流電源電圧入力端子から入力された高交流電源電圧を高圧整流回路で整流し、該整流された電圧をスイッチングレギュレータ回路で前記所定電圧以下の直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を前記平滑直流電圧として降圧出力端子から前記電源基板に入力する着脱可能な降圧基板を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an inverter device according to the present invention rectifies an input AC power supply voltage with a rectifier circuit, smoothes the rectified voltage with a smoothing circuit, and smoothes the smoothing. A main circuit board that converts and outputs the smoothed DC voltage as an AC voltage of variable voltage and variable frequency by an inverter circuit, and generates various power supply voltages based on the AC power supply voltage or the smoothed DC voltage and supplies them to the board in the device And a high AC power supply voltage input terminal for inputting a high AC power supply voltage within a predetermined range in which the AC power supply voltage exceeds a predetermined voltage, and the high AC power supply voltage input terminal. The high AC power supply voltage input from the rectifier is rectified by a high voltage rectifier circuit, and the rectified voltage is converted to a DC voltage equal to or lower than the predetermined voltage by a switching regulator circuit. And wherein the step-down output terminal pressure of the smoothing direct current voltage, further comprising a detachable buck substrate to be input to the power supply board.

また、本発明にかかるインバータ装置は、上記の発明において、前記降圧基板は、前記高交流電源電圧が入力された場合の前記平滑直流電圧を、前記高圧整流回路に入力する直流電源電圧入力端子を備えたことを特徴とする。 In the inverter device according to the present invention, in the above invention, the step-down substrate has a DC power supply voltage input terminal for inputting the smoothed DC voltage when the high AC power supply voltage is input to the high voltage rectifier circuit. It is characterized by having.

また、本発明にかかるインバータ装置は、上記の発明において、前記主回路基板の一面は、該主回路基板を冷却する冷却ユニット側に設けられ、前記降圧基板は、前記主回路基板の他面側に平行配置されることを特徴とする。 In the inverter device according to the present invention, in the above invention, one side of the main circuit board is provided on a cooling unit side for cooling the main circuit board, and the step-down board is provided on the other side of the main circuit board. It is characterized by being arranged in parallel.

また、本発明にかかるインバータ装置は、上記の発明において、前記降圧基板は、降圧基板筐体に覆われ、当該インバータ装置の筐体外から前記主回路基板に対して平行配置されるように着脱可能に接続されることを特徴とする。 In the inverter device according to the present invention, in the above invention, the step-down substrate is detachable so that the step-down substrate is covered with a step-down substrate casing and arranged parallel to the main circuit board from the outside of the inverter device casing. It is connected to.

本発明によれば、入力される交流電源電圧が所定電圧を超える所定範囲内の高交流電源電圧である場合に用いられ、前記高交流電源電圧を入力する高交流電源電圧入力端子を有し、該高交流電源電圧入力端子から入力された高交流電源電圧を高圧整流回路で整流し、該整流された電流をスイッチングレギュレータ回路で前記所定電圧以下の直流電圧に変換し、該変換された直流電圧を電源基板に入力される平滑直流電圧として降圧出力端子から前記電源基板に入力する着脱可能な降圧基板を備える。このため、高交流電源電圧に耐え得る電源基板を新たに製造する必要がなく、所定電圧以下で動作する共通の電源基板に接続される前記降圧基板を準備して着脱するのみでよく、交流電源電圧を用いるインバータ装置の筐体構成も共通の筐体を用いることができる。この結果、高交流電源電圧の使用も可能なインバータ装置を製造する際の生産効率の低下とコストアップとを防止することができる。 According to the present invention, the input AC power supply voltage is a high AC power supply voltage within a predetermined range exceeding a predetermined voltage, and has a high AC power supply voltage input terminal for inputting the high AC power supply voltage, The high AC power supply voltage input from the high AC power supply voltage input terminal is rectified by a high voltage rectifier circuit, the rectified current is converted to a DC voltage lower than the predetermined voltage by a switching regulator circuit, and the converted DC voltage Is attached to the power supply board from the step-down output terminal as a smooth DC voltage input to the power supply board. Therefore, it is not necessary to newly manufacture a power supply substrate that can withstand a high AC power supply voltage, and it is only necessary to prepare and remove the step-down substrate connected to a common power supply substrate that operates at a predetermined voltage or less. A common housing can also be used for the housing structure of the inverter device using voltage. As a result, it is possible to prevent a decrease in production efficiency and an increase in cost when manufacturing an inverter device that can also use a high AC power supply voltage.

図１は、本発明の実施の形態であるインバータ装置の回路構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of an inverter device according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示したインバータ装置の外観を斜め右下から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the appearance of the inverter device shown in FIG. 1 as viewed obliquely from the lower right. 図３は、図１に示したインバータ装置の変形例の外観を斜め右下から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the appearance of a modification of the inverter device shown in FIG. 1 as viewed obliquely from the lower right.

（回路構成）
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態であるインバータ装置の回路構成を示すブロック図である。また、図２は、図１に示したインバータ装置の外観を斜め右下から見た斜視図である。図１に示すように、インバータ装置は、主回路基板１０、降圧基板２０、電源基板３０、及び制御基板４０などの回路基板群１を有する。 (Circuit configuration)
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of an inverter device according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view of the appearance of the inverter device shown in FIG. 1 as viewed obliquely from the lower right. As shown in FIG. 1, the inverter device includes a circuit board group 1 such as a main circuit board 10, a step-down board 20, a power supply board 30, and a control board 40.

（主回路基板）
主回路基板１０には、ケーブルＣＢ０から端子Ｔ１１，Ｔ１２を介して４００Ｖ系の電圧を超える、例えば５７５Ｖ系の交流電源電圧が入力される。主回路基板１０は、入力された交流電源電圧を整流回路１１で整流し、該整流された電圧を平滑回路１２で平滑化し、該平滑化された直流電圧をインバータ回路１３で可変電圧可変周波数の３相交流電圧として端子Ｔ２２，Ｔ２１を介してモータＭに変換出力する。主回路基板１０は、入力された３相の交流電源電圧のうちの任意の２相の交流電源電圧を取り出す端子Ｔ３２と、平滑回路１２で平滑化された平滑直流電圧を取り出す端子Ｔ４２とを有する。なお、主回路基板１０は、入力される交流電源電圧に応じて入れ替える。例えば、入力される交流電源電圧が４００Ｖ系から５７５Ｖ系となる場合には、４００Ｖ系の主回路基板を５７５Ｖ系の主回路基板１０に入れ替える。 (Main circuit board)
For example, a 575 V AC power supply voltage exceeding 400 V system voltage is input to the main circuit board 10 from the cable CB0 via the terminals T11 and T12. The main circuit board 10 rectifies the input AC power supply voltage by the rectifier circuit 11, smoothes the rectified voltage by the smoothing circuit 12, and converts the smoothed DC voltage to the variable voltage variable frequency by the inverter circuit 13. A three-phase AC voltage is converted and output to the motor M via terminals T22 and T21. The main circuit board 10 has a terminal T32 for extracting an arbitrary two-phase AC power supply voltage among the input three-phase AC power supply voltages, and a terminal T42 for extracting a smoothed DC voltage smoothed by the smoothing circuit 12. . The main circuit board 10 is replaced according to the input AC power supply voltage. For example, when the input AC power supply voltage changes from 400V system to 575V system, the 400V system main circuit board is replaced with the 575V system main circuit board 10.

（降圧基板）
降圧基板２０は、４００Ｖ系の電圧を超える、例えば５７５Ｖ系の電圧が交流電源電圧として主回路基板１０に入力された場合に用いられる補助基板であり、電源基板３０とは別体の基板である。降圧基板２０は、例えば５７５Ｖ系の直流電圧が入力される直流電源電圧入力端子としての端子Ｔ６２、例えば５７５Ｖ系の高交流電圧が入力される高交流電源電圧入力端子としての端子Ｔ５２、降圧基板２０によって降圧された直流電圧、例えば４００Ｖ系の直流電圧を出力する降圧出力端子としての端子Ｔ７２、高圧整流回路２１、スイッチングレギュレータ回路２２を有する。 (Step-down board)
The step-down board 20 is an auxiliary board that is used when a voltage of 400 V system voltage, for example, a 575 V system voltage is input to the main circuit board 10 as an AC power supply voltage, and is a separate board from the power supply board 30. . The step-down substrate 20 is, for example, a terminal T62 as a DC power supply voltage input terminal to which a 575V system DC voltage is input, a terminal T52 as a high AC power supply voltage input terminal to which a 575V system high AC voltage is input, and the step-down substrate 20 Terminal T72 as a step-down output terminal for outputting a DC voltage stepped down by the voltage, for example, a 400V DC voltage, a high voltage rectifier circuit 21, and a switching regulator circuit 22.

端子Ｔ３２，Ｔ５２間は、ケーブルＣＢ１及び端子Ｔ３１，Ｔ５１を介して接続される。また、端子Ｔ４２，Ｔ６２間は、ケーブルＣＢ２及び端子Ｔ４１，Ｔ６１を介して接続される。ケーブルＣＢ１を用いて接続する場合は、５７５Ｖ系の交流電源電圧が降圧基板２０に入力され、高圧整流回路２１を介して整流された後にスイッチングレギュレータ回路２２に入力される。一方、ケーブルＣＢ２を用いて接続する場合は、５７５Ｖ系の平滑直流電圧がスイッチングレギュレータ回路２２にそのまま入力される。このケーブルＣＢ１，ＣＢ２の接続は、いずれか一方のみでもよいし、両方とも接続してもよい。 The terminals T32 and T52 are connected via a cable CB1 and terminals T31 and T51. The terminals T42 and T62 are connected via the cable CB2 and the terminals T41 and T61. When connecting using the cable CB 1, a 575 V AC power supply voltage is input to the step-down substrate 20, rectified via the high-voltage rectifier circuit 21, and then input to the switching regulator circuit 22. On the other hand, when the connection is made using the cable CB 2, a 575 V smooth DC voltage is input to the switching regulator circuit 22 as it is. The cables CB1 and CB2 may be connected to either one or both.

端子Ｔ５２から入力された５７５Ｖ系の２相交流電力は、サージアブソーバとしてのバリスタＳＡ、＋側に設けられた抵抗Ｒ１、−側に設けられた抵抗Ｒ２を介して高圧整流回路２１に入力される。高圧整流回路２１は、ダイオードＤ３〜Ｄ６、コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗Ｒ３〜Ｒ５を用いて、入力された２相交流電圧を整流するとともに平滑化し、整流及び平滑化された直流電圧をスイッチングレギュレータ回路２２に出力する。 The 575V system two-phase AC power input from the terminal T52 is input to the high-voltage rectifier circuit 21 via the varistor SA as a surge absorber, the resistor R1 provided on the + side, and the resistor R2 provided on the − side. . The high voltage rectifier circuit 21 uses the diodes D3 to D6, the capacitors C1 to C3, and the resistors R3 to R5 to rectify and smooth the input two-phase AC voltage, and to switch the rectified and smoothed DC voltage to a switching regulator circuit. 22 to output.

スイッチングレギュレータ回路２２は、入力された直流電圧をスイッチングして所望電圧、例えば４００Ｖ系の直流電圧に降圧変換し、端子Ｔ７２から出力する。スイッチングレギュレータ回路２２では、まず、制御ＩＣ２８がＦＥＴ２４をスイッチングする。このスイッチング信号は、トランスＴＲ１を介して２分岐される。２分岐されたスイッチング信号は、２つのＦＥＴ２５，２６のゲートに入力される。各ＦＥＴ２５，２６は、入力されたスイッチング信号によってスイッチングされ、ＦＥＴ２５，２６の同時オンによってトランスＴＲ２に電流が流れる。トランスＴＲ２に流れた電流は、４００Ｖ系の低圧の脈動電流に変換される。トランスＴＲ２を介して出力された電圧は、ダイオードＤ１０、コンデンサＣ５，Ｃ６、抵抗Ｒ８，Ｒ９を介して平滑化され、端子Ｔ７２から出力される。なお、トランスＴＲ２の入力側には、制御ＩＣ２８の電源供給用のコイルが設けられる。このコイルで拾った電圧は、ダイオードＤ９を介してトランスＴＲ１の入力側及び制御ＩＣ２８に入力される。また、フィードバック回路２７は、トランスＴＲ２の出力側で平滑された電圧を、フォトカプラＰＣを介して制御ＩＣ２８に入力する。制御ＩＣ２８は、入力された電圧と基準電圧とを比較して、ＦＥＴ２４をスイッチングする。 The switching regulator circuit 22 switches the input DC voltage to step down the voltage to a desired voltage, for example, a 400V DC voltage, and outputs the voltage from the terminal T72. In the switching regulator circuit 22, first, the control IC 28 switches the FET 24. This switching signal is branched into two via the transformer TR1. The bifurcated switching signal is input to the gates of the two FETs 25 and 26. The FETs 25 and 26 are switched by the input switching signal, and current flows through the transformer TR2 when the FETs 25 and 26 are simultaneously turned on. The current flowing through the transformer TR2 is converted into a 400V low-voltage pulsating current. The voltage output via the transformer TR2 is smoothed via the diode D10, the capacitors C5 and C6, and the resistors R8 and R9, and is output from the terminal T72. A coil for supplying power to the control IC 28 is provided on the input side of the transformer TR2. The voltage picked up by this coil is input to the input side of the transformer TR1 and the control IC 28 via the diode D9. Further, the feedback circuit 27 inputs the voltage smoothed on the output side of the transformer TR2 to the control IC 28 via the photocoupler PC. The control IC 28 compares the input voltage with the reference voltage and switches the FET 24.

ここで、降圧基板２０は、トランスＴＲ２で高圧部２０ａと低圧部２０ｂとに分かれるが、高圧部２０ａと低圧部２０ｂとの絶縁性を確保するために、高圧部２０ａと低圧部２０ｂとの間に絶縁部２３が形成される。この絶縁部２３は、基板上の絶縁とともに、トランスＴＲ２も絶縁テープなどの絶縁体を介して絶縁される。また、フォトカプラＰＣも、高圧部２０ａと低圧部２０ｂとの絶縁のために設けられたものである。フォトカプラＰＣは、絶縁の確保のために、空気よりも絶縁性の高い絶縁材料で発光ダイオードとフォトダイオードとの間を満たすことが好ましい。 Here, the step-down substrate 20 is divided into a high-voltage part 20a and a low-voltage part 20b by the transformer TR2. In order to ensure insulation between the high-voltage part 20a and the low-voltage part 20b, the step-down substrate 20 is provided between the high-voltage part 20a and the low-voltage part 20b. Insulating part 23 is formed in this. In addition to the insulation on the substrate, the insulation portion 23 is also insulated from the transformer TR2 via an insulator such as an insulating tape. Further, the photocoupler PC is also provided for insulation between the high voltage part 20a and the low voltage part 20b. The photocoupler PC is preferably filled with an insulating material having a higher insulating property than air in order to ensure insulation.

（電源基板）
電源基板３０は、４００Ｖ系以下の直流電圧をもとにインバータ装置内の各種基板、例えば制御基板４０などが用いる直流１２Ｖや５Ｖなどの各種電源電圧を生成して供給する基板である。電源基板３０は、４００Ｖ系以下の直流電圧が入力される端子Ｔ８２を有する。また、電源基板３０は、４００Ｖ系以下の交流電源電圧が入力される端子Ｔ９２を有する。ケーブルＣＢ３及び端子Ｔ７１，Ｔ８１は、降圧基板２０と電源基板３０との間を接続し、降圧基板２０が出力する４００Ｖ系の直流電圧を電源基板３０に入力する。なお、電源基板３０は、主回路基板１０に入力される交流電源電圧が４００Ｖ系以下であっても、４００Ｖ系を超える場合であっても、共通に配置される基板である。そして、４００Ｖ系以下の交流電源電圧が主回路基板１０に入力される場合には、主回路基板１０の端子Ｔ４２と電源基板３０の端子Ｔ８２との間を、ケーブルＣＢ２，端子Ｔ４１，Ｔ６１を用いて、降圧基板２０を介さずに直接接続される。また、主回路基板１０の端子Ｔ３２と電源基板３０の端子Ｔ９２との間を、ケーブルＣＢ１，端子Ｔ３１，Ｔ５１を用いて、降圧基板２０を介さずに直接接続することができる。一方、４００Ｖ系を超える交流電源電圧が主回路基板１０に入力される場合には、この交流電源電圧あるいは平滑直流電圧を４００Ｖ系以下の直流電圧を降圧する降圧基板２０を介して電源基板３０に接続される。なお、降圧基板２０は、４００Ｖ系を超える交流電源電圧が主回路基板１０に入力される場合にインバータ装置内に装着される。 (Power supply board)
The power supply board 30 is a board that generates and supplies various power supply voltages such as DC 12V and 5V used by various boards in the inverter device, for example, the control board 40, based on a DC voltage of 400V or lower. The power supply board 30 has a terminal T82 to which a DC voltage of 400V or lower is input. The power supply board 30 has a terminal T92 to which an AC power supply voltage of 400V or lower is input. The cable CB3 and the terminals T71 and T81 connect the step-down substrate 20 and the power supply substrate 30 and input a 400V DC voltage output from the step-down substrate 20 to the power supply substrate 30. Note that the power supply board 30 is a board that is commonly arranged regardless of whether the AC power supply voltage input to the main circuit board 10 is 400 V system or less or exceeds 400 V system. When an AC power supply voltage of 400 V or less is input to the main circuit board 10, the cable CB2, terminals T41, T61 are used between the terminal T42 of the main circuit board 10 and the terminal T82 of the power supply board 30. Thus, they are directly connected without going through the step-down substrate 20. Further, the terminal T32 of the main circuit board 10 and the terminal T92 of the power supply board 30 can be directly connected without using the step-down board 20 by using the cable CB1 and the terminals T31 and T51. On the other hand, when an AC power supply voltage exceeding 400V system is input to the main circuit board 10, the AC power supply voltage or the smoothed DC voltage is applied to the power supply board 30 via the step-down board 20 that steps down the DC voltage of 400V system or less. Connected. The step-down board 20 is mounted in the inverter device when an AC power supply voltage exceeding 400V system is input to the main circuit board 10.

（制御基板）
制御基板４０は、電源基板３０から供給される電源をもとに、例えば主回路基板１０のインバータ回路１３が変換する可変電圧可変周波数の３相交流電力の生成を少なくとも制御する。主回路基板１０、電源基板３０、及び制御基板４０は、常にインバータ装置内に標準装備され、降圧基板２０は、必要に応じてインバータ装置内に付加される。すなわち、インバータ装置内には、降圧基板２０を装着するための空きスロットが設けられている。 (Control board)
Based on the power supplied from the power supply board 30, the control board 40 controls at least the generation of variable voltage and variable frequency three-phase AC power converted by the inverter circuit 13 of the main circuit board 10, for example. The main circuit board 10, the power supply board 30, and the control board 40 are always provided as standard in the inverter device, and the step-down board 20 is added to the inverter device as necessary. That is, an empty slot for mounting the step-down board 20 is provided in the inverter device.

（配置構成）
図２に示すように、主回路基板１０、降圧基板２０、電源基板３０、及び制御基板４０などの回路基板群１は、主回路基板１０が収まるように、上下方向に延びる長方体形状をなす筐体本体６０内に配置される。また、主回路基板１０は、ＩＧＢＴやダイオードなどの半導体素子やキャパシタなどに大電流が流れる発熱基板であり、筐体本体６０の後方の側面側に配置され、ヒートシンクを介した冷却ユニット５０によって冷却される。筐体本体６０の前方の側面側には制御基板４０が配置される。そして、降圧基板２０及び電源基板３０は、主回路基板１０に平行で、主回路基板１０から前方向に向かって電源基板３０、降圧基板２０、制御基板４０が順次配置される。なお、降圧基板２０及び制御基板４０は、他の主回路基板１０や電源基板３０に比して小さく、降圧基板２０は、下方側に配置され、制御基板４０は、上方向側に配置される。また、降圧基板２０は、着脱自在である。なお、図１に示した端子Ｔ１１は、圧着端子であり、端子Ｔ１２に対しては圧着端子を介して接続される。そして、端子Ｔ１１を先端に有したケーブルＣＢ０は、主回路基板１０の筐体本体６０の下方側面に設けられたグロメット６０ａを介して防水構造を有する筐体本体６０内に引き込まれる。 (Arrangement configuration)
As shown in FIG. 2, the circuit board group 1 such as the main circuit board 10, the step-down board 20, the power supply board 30, and the control board 40 has a rectangular shape extending in the vertical direction so that the main circuit board 10 can be accommodated. It arrange | positions in the housing | casing main body 60 formed. The main circuit board 10 is a heat generating board through which a large current flows through a semiconductor element such as an IGBT or a diode, a capacitor, etc., and is disposed on the side surface behind the housing body 60 and is cooled by the cooling unit 50 via a heat sink. Is done. A control board 40 is disposed on the front side surface of the housing body 60. The step-down board 20 and the power supply board 30 are parallel to the main circuit board 10, and the power supply board 30, the step-down board 20, and the control board 40 are sequentially arranged from the main circuit board 10 toward the front. Note that the step-down board 20 and the control board 40 are smaller than the other main circuit board 10 and the power supply board 30, the step-down board 20 is arranged on the lower side, and the control board 40 is arranged on the upper side. . Further, the step-down substrate 20 is detachable. The terminal T11 shown in FIG. 1 is a crimp terminal, and is connected to the terminal T12 via the crimp terminal. The cable CB0 having the terminal T11 at the tip is drawn into the housing body 60 having a waterproof structure via a grommet 60a provided on the lower side surface of the housing body 60 of the main circuit board 10.

この実施の形態では、主回路基板１０に対応させて筐体本体６０の大きさ及び形状を決定している。そして、４００Ｖ系を超える交流電源電圧を用いる場合には、従来、４００Ｖ系を超える交流電源電圧に対応した新たな電源基板を作製する必要があった。この新たな電源基板の作製の際に、沿面距離などの耐圧を考慮した絶縁設計を行う必要がある。例えば５７５Ｖ系の交流電源電圧を用いる場合には、４００Ｖ系の電源を用いる場合に比して沿面距離を約１．５倍にしなければならず、筐体本体６０の形状を上下方向、左右方向、またはその両方向に大きくする設計変更をしなければならない。これに対し、この実施の形態では、４００Ｖ系を超える電源を用いる場合であっても、４００Ｖ系以下の電圧に共通な電源基板３０の配置をそのままにして、降圧基板２０を、筐体本体６０内で主回路基板１０に対して前方向に平行配置するようにしている。特に、制御基板４０の下方向には空きスペースがあり、降圧基板２０の上下方向の長さも短いことから、降圧基板２０を設けない装置仕様であっても、降圧基板２０を下方向に配置することは十分可能である。この結果、インバータ装置の左右前後方向の大きさ、形状をそのままにして、単に降圧基板２０を主回路基板１０に対して電源基板３０と同様に前後方向に積み重ね配置するのみで、コンパクトなインバータ装置を実現することができる。この場合、降圧基板２０を準備するのみで、４００Ｖ系の電源の使用が可能なインバータ装置と５７５系の電源の使用が可能なインバータ装置を別個に作製する必要がないため、生産効率の低下とコストアップとを防止することができる。 In this embodiment, the size and shape of the housing body 60 are determined in correspondence with the main circuit board 10. In the case where an AC power supply voltage exceeding 400 V system is used, it has been conventionally necessary to produce a new power supply substrate corresponding to the AC power supply voltage exceeding 400 V system. When manufacturing this new power supply substrate, it is necessary to perform an insulation design in consideration of withstand voltage such as creepage distance. For example, when a 575V AC power supply voltage is used, the creepage distance must be about 1.5 times that when a 400V power supply is used. Or a design change that increases in both directions. On the other hand, in this embodiment, even when a power supply exceeding 400V system is used, the step-down board 20 is mounted on the casing body 60 with the arrangement of the power supply board 30 common to voltages of 400V or lower being maintained. The main circuit board 10 is arranged in parallel in the forward direction. In particular, since there is an empty space below the control board 40 and the length of the step-down board 20 in the vertical direction is short, the step-down board 20 is arranged downward even if the device specification does not include the step-down board 20. It is possible enough. As a result, the size and shape of the inverter device in the left / right and front / rear directions are maintained, and the step-down board 20 is simply stacked in the front / rear direction on the main circuit board 10 in the same manner as the power supply board 30. Can be realized. In this case, it is not necessary to separately prepare an inverter device capable of using a 400V power supply and an inverter device capable of using a 575 power supply by merely preparing the step-down substrate 20, which reduces the production efficiency. An increase in cost can be prevented.

（変形例）
なお、上述した実施の形態では、筐体本体６０内に降圧基板２０を着脱するようにしていたが、図３に示した変形例では、降圧基板２０を筐体内に配置した降圧基板ユニット６２を、インバータ装置の外部からケーブルＣＢ１〜ＣＢ３を介して外部接続するようにしている。この場合、筐体本体６１の大きさを、前後方向に対してさらに小さくすることが可能となる。 (Modification)
In the above-described embodiment, the step-down substrate 20 is attached to and detached from the housing body 60. However, in the modification shown in FIG. 3, the step-down substrate unit 62 in which the step-down substrate 20 is disposed in the housing is provided. The external connection is made from outside the inverter device via cables CB1 to CB3. In this case, the size of the housing body 61 can be further reduced with respect to the front-rear direction.

なお、例えば、筐体本体６１の前面側に降圧基板ユニット６２を外部で取り付けることができる取付部あるいは取付係合部を設けておくことが好ましい。 For example, it is preferable to provide an attachment portion or an attachment engagement portion to which the step-down substrate unit 62 can be attached externally on the front surface side of the housing body 61.

ところで、上述した降圧基板２０は、５７５Ｖ系の電源を用いる場合に、５７５Ｖ系の電圧を４００Ｖ系の電圧に降圧するようにしていた。ここで、さらに高圧の６９０Ｖ系の電源を用いる場合には、６９０Ｖ系の電源に対応した別個の降圧基板２０を準備しておくことが好ましい。５７５Ｖ系を超える電源を用いた降圧基板では、電圧の上昇とともに、沿面距離などの対絶縁対策が異なるからである。なお、降圧基板２０が耐圧上、主回路基板１０の大きさで収まらない場合には、降圧基板２０を２つの基板に分割して、それぞれ主回路基板１０に平行に積み重ね配置すればよい。 By the way, the step-down substrate 20 described above is configured to step down the voltage of the 575V system to the voltage of the 400V system when the 575V system power supply is used. Here, when a higher voltage 690V power supply is used, it is preferable to prepare a separate step-down substrate 20 corresponding to the 690V power supply. This is because a step-down substrate using a power supply exceeding the 575 V system has different countermeasures against insulation such as creepage distance as the voltage increases. If the step-down board 20 does not fit in the size of the main circuit board 10 due to the withstand voltage, the step-down board 20 may be divided into two boards and stacked in parallel with the main circuit board 10, respectively.

１回路基板群
１０主回路基板
１１整流回路
１２平滑回路
１３インバータ回路
２０降圧基板
２０ａ高圧部
２０ｂ低圧部
２１高圧整流回路
２２スイッチングレギュレータ回路
２３絶縁部
２４〜２６ＦＥＴ
２７フィードバック回路
２８制御ＩＣ
３０電源基板
４０制御基板
５０冷却ユニット
６０，６１筐体本体
６１ａグロメット
６２降圧基板ユニット
ＣＢ０〜ＣＢ３ケーブル
Ｍモータ
ＰＣフォトカプラ
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ５１，Ｔ５２，Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ７１，Ｔ７２，Ｔ８１，Ｔ８２，Ｔ９２端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Circuit board group 10 Main circuit board 11 Rectifier circuit 12 Smoothing circuit 13 Inverter circuit 20 Buck board | substrate 20a High voltage part 20b Low voltage part 21 High voltage rectifier circuit 22 Switching regulator circuit 23 Insulation part 24-26 FET
27 Feedback Circuit 28 Control IC
30 Power supply board 40 Control board 50 Cooling unit 60, 61 Housing body 61a Grommet 62 Step-down board unit CB0 to CB3 Cable M Motor PC Photocoupler T11, T12, T21, T22, T31, T32, T41, T42, T51, T52, T61, T62, T71, T72, T81, T82, T92 terminals

Claims

A main circuit for rectifying an input AC power supply voltage by a rectifier circuit, smoothing the rectified voltage by a smoothing circuit, and converting and outputting the smoothed smoothed DC voltage as an AC voltage of variable voltage and variable frequency by an inverter circuit An inverter device containing a substrate and a power supply substrate that generates various power supply voltages based on the AC power supply voltage or the smoothed DC voltage and supplies them to the substrate in the device,
A high AC power supply voltage input terminal for inputting a high AC power supply voltage within a predetermined range where the AC power supply voltage exceeds a predetermined voltage, and the high AC power supply voltage input from the high AC power supply voltage input terminal is A detachable step-down converter that rectifies and converts the rectified voltage into a DC voltage equal to or lower than the predetermined voltage by a switching regulator circuit, and inputs the converted DC voltage as the smoothed DC voltage from the step-down output terminal to the power supply board. An inverter device comprising a substrate.

2. The inverter device according to claim 1, wherein the step-down substrate includes a DC power supply voltage input terminal that inputs the smoothed DC voltage when the high AC power supply voltage is input to the switching regulator circuit. .

One surface of the main circuit board is provided on a cooling unit side for cooling the main circuit board,
The inverter device according to claim 1, wherein the step-down substrate is arranged in parallel on the other surface side of the main circuit substrate.

3. The step-down board is covered with a step-down board casing, and is detachably connected so as to be arranged parallel to the main circuit board from the outside of the casing of the inverter device. The described inverter device.