JPH0583957A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電力変換装置の構成部品の取付けおよび配線作
業の効率化と、配線インダクタンスの低減を図る。 【構成】半導体素子１，２とスナバ回路３，４およびフ
ィルタコンデンサ５の一相分を同一箱７内に収納し、各
端子６１〜６８を箱外に引き出して実装し箱内外の配線
作業を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電流形電力変換装置の実
装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来装置は特開平2−237474 号公報に記
載のように半導体ブリッジ回路の近傍に交流電源側フィ
ルタコンデンサを設置することにより配線のインダクタ
ンスを低減して半導体のスイッチング時に発生する過電
圧を抑制した大容量の電力変換装置を提案されている。

【０００３】また、他の従来装置は特開昭62−97359 号
公報に記載のようにスイッチング用半導体素子を保護す
るためにダイオードブリッジ回路とコンデンサからなる
過電圧保護回路が採用された信頼性の高い電力変換装置
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では半導
体素子やフィルタコンデンサの取付け又は交換時の作業
法についてあまり考慮されていなかった。

【０００５】すなわち、フィルタコンデンサを半導体素
子の近傍に設置するため、部品設置及び配線の作業性が
悪く、また、半導体素子の交換作業を行う場合にフィル
タコンデンサを取り外さなければ作業が複雑で、かつ多
くの時間を費やしていた。

【０００６】また、上記従来技術では電力変換装置の容
量が大きくなると過電圧保護回路のダイオードやコンデ
ンサは外型寸法が大きくなり、かなりの設置スペースが
必要となり半導体素子の近傍に設置できずに離れた場所
に設置しなければならない。このため配線が長くなるの
で配線インダクタンスが大きくなり、この部分に誘導電
圧が発生し、適正な保護を行うのが困難となる。

【０００７】本発明の目的は半導体素子やコンデンサ等
の部品の取付，配線作業を容易にし、作業時間を短縮し
て経済性に優れた電力変換装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は過電圧保護回路の保護
能力を向上させ、かつ実装の効率化を図って経済性に優
れた電力変換装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に電力変換装置の半導体素子とスナバ回路と交流電源側
フィルタコンデンサのそれぞれ一相分を同一箱内に収納
する構成とした（第一の手段）。

【００１０】また、上記目的を達成するために、電力変
換装置の半導体素子とスナバ回路と交流電源側フィルタ
コンデンサのそれぞれの一相分、および過電圧保護回路
のダイオードの一相分と、電圧抑制コンデンサの１／３
分割分を同一箱内に収納する構成とした（第二の手
段）。

【００１１】

【作用】上記第一の手段は、電力変換装置の半導体素子
と交流電源側フィルタコンデンサを密着して設置できる
から配線のインダクタンスが低減できスナバコンデンサ
や抵抗の容量を小さくして機器の小形化を図ることがで
き、かつ、電力変換器構成部品が一相分ごとに同一箱内
に収納されるから実装作業の簡略化が図れ、また交換作
業も容易となる。

【００１２】上記第二の手段は、電力変換装置を構成す
る一相分と過電圧保護回路の一相分が同一箱内に収納さ
れるから保護回路までの配線インダクタンスが低減で
き、この部分の発生電圧が抑制できるので保護回路によ
る過電圧保護の適正化が図れる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２，図３
を用いて説明する。

【００１４】図１は本発明の実施例を示す変換装置１相
分の回路図である。

【００１５】図１において、１，２は半導体素子、１
１，２１はトランジスタ、３，４はスナバ回路、３１，
４１はスナバダイオード、３２，４２はスナバコンデン
サ、３３，４３はスナバ抵抗、５はフィルタコンデン
サ、６１は交流端子、６２は正極端子、６３は負極端
子、６４はフィルタコンデンサ端子、６５，６７はベー
ス端子、６６，６８はエミッタ端子、７は金属性の箱で
ある。

【００１６】半導体素子とスナバ回路とから構成したも
のを一アーム要素と呼び、これを二個直列に接続したも
のを一相分とする。半導体素子１とスナバ回路３で構成
した側を正側アーム、半導体素子２とスナバ回路４で構
成した側を負側アームと呼び、この一相分を箱７の中に
収納する。なおダイオード１２，１３，２２，２３はト
ランジスタ１１，１２に逆方向電圧の印加を防止する。
また、交流電源側フィルタコンデンサは三相コンデンサ
を１相分に分割した接続する。

【００１７】本発明によれば交流電源側フィルタコンデ
ンサを半導体素子と同一箱内に収納するから配線が短か
くでき、この部分の配線インダクタンスが小さくできる
ので、配線インダクタンスによって発生する誘導電圧が
抑制できる。そのため、これらの電圧を吸収するスナバ
回路の構成部品を小型化でき、かつ、半導体にかかる過
電圧が低減できる。

【００１８】図２は図１で示した本発明の一実施例の一
相分の実装概略図である。金属性の箱７の中に放熱フィ
ン８を取付け、この放熱フィンの上部に半導体素子１，
２を取付け、半導体素子の近傍にスナバ回路部品とフィ
ルタコンデンサ５の一相分を取付けて配線インダクタン
スが小さくなるように実装する。このとき部品の取付け
や配線作業が容易にできるようにあらかじめ専用の配線
用金具を製作しておいて用いてもよい。また、端子６１
〜６８は箱７の外に引き出し、外部配線作業が容易にな
るように構成する。

【００１９】なお、図２において、各部品の取付け位置
はこれにかぎるものでなく半導体素子の近傍にあればよ
く、発熱体であるスナバ抵抗器は箱外に出して設置して
もよい。また、箱７に冷却用ファンを取付けて放熱フィ
ンに風を送るようにしてもよい。

【００２０】図３は本発明の一実施例を示す全体構成図
である。一相分構成部品を同一箱内に実装したユニット
を三個用いて三相交流電圧を直流電力に変換する電力変
換装置の構成図であり、Ｓは交流電源、Ｌは負荷を示
す。

【００２１】ユニットＵ，Ｖ，Ｗの三個を垂直又は水平
方向に設置し、それぞれの端子61Ｕと６４Ｗ，６１Ｖと
６４Ｕ，６１Ｗと６４Ｖを接続し、さらに電源Ｓのｕ，
ｖ，ｗを端子６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗに接続する。一
方、正極端子６２Ｕ，６２Ｖ，６２Ｗ間、負極端子６３
Ｕ，６３Ｖ，６３Ｗ間を接続して負荷Ｌに接続する簡単
な配線作業を行うのみで交流電源側にフィルタコンデン
サを持つ電流形の電力変換装置が構成できる。

【００２２】また、外部配線６１Ｕと６４Ｗ間，６１Ｖ
と６４Ｕ間、６１Ｗと６４Ｖ間，６２Ｕと６２Ｖ間，６
２Ｖと６２Ｗ間，６３Ｕと６３Ｖ間および６３Ｖと６３
Ｗ間の接続線をできるだけ短かいもので配線すれば外部
配線インダクタンスが低減できるため小さなスナバ回路
容量でトランジスタにかかる高電圧を効果的に抑制でき
る。

【００２３】このように本実施例によれば半導体素子や
コンデンサ等の部品の取付け、配線作業の時間短縮がで
きるので経済性に優れた電力変換装置を提供できる。

【００２４】本発明の他の実施例を図４に示す。

【００２５】本実施例の特徴は、電力変換装置を構成す
る半導体素子、スナバ回路およびフィルタコンデンサか
らなる一相分アームと過電圧保護回路のダイオード及び
コンデンサの一相分を同一箱内に収納したことにある。

【００２６】図４において、９は過電圧保護回路、９１
〜９４はダイオード、９５は過電圧吸収用コンデンサ、
９６，９７はコンデンサ端子である。過電圧保護回路の
動作は、トランジスタ１１のベース駆動回路等の故障に
よりトランジスタ１１が導通しないとき、交流側エネル
ギがトランジスタ１１にかかる電圧を端子ａ−端子ｂ−
ダイオード９３−コンデンサ９５−ダイオード９１を通
して直流側に環流させ交流側エネルギをコンデンサ９５
に吸収してトランジスタ１１の保護を行うものである。

【００２７】従来方法では、電力変換装置容量が大きい
と保護回路のダイオード９１〜９４、コンデンサ９５の
型状寸法が大きくなり電力変換装置の半導体素子の近傍
に設置できずに離れた場所に設置しなければならない。
このとき、端子ａ−ｂ間及びダイオード９１から正極側
までの配線が長くなるとこの部分のインダクタンスが大
きくなり高電圧が発生してトランジスタ１１に印加され
るので適正な保護を行なうことができない。そこで保護
回路の一相分ダイオード９１〜９４と交流電源の相数で
分割した容量のコンデンサ９５を電力変換装置の半導体
素子、スナバ回路およびフィルタコンデンサ等と同一の
箱７内に収納するように構成する。このようにすると配
線のインダクタンスが低減されるので適正な過電圧保護
が可能となる効果がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、電力変換装置を構成す
る半導体素子、スナバ回路およびフィルタコンデンサの
一相分ごとに同一の箱内に収納するから、各部品の取付
けおよびユニット内外の配線作業が容易となり作業時間
の短縮が図れる。また、各部品を同一箱内に収納するか
ら配線のインダクタンスが低減できトランジスタにかか
る過電圧の発生が抑制される。このため信頼性が高く経
済性に優れた電力変換装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一相分の回路構成図。

【図２】本発明の一実施例を示す一相分の正面図および
断面図。

【図３】本発明の一実施例を示す全体回路図。

【図４】本発明の他の実施例を示す一相分の回路図。

【符号の説明】

１，２…半導体素子、３，４…スナバ回路、５…フィル
タコンデンサ、７…箱、８…放熱フィン、９…過電圧保
護回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 軒田 昭浩 東京都千代田区神田錦町一丁目６番地 株 式会社日立ビルシステムサービス内 (72)発明者 稲葉 博美 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 秀明 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランジスタと順方向に直列接続したダイ
   オードと、前記トランジスタと前記ダイオードの回路に
   並列に付加したスナバダイオードとスナバ抵抗器との並
   列回路とスナバコンデンサとの直列回路からなるスナバ
   回路とを一アーム要素とし、前記一アーム要素を二個直
   列に接続し、電流の流れ出す方を正側アーム、電流の流
   れ込む方を負側アームとし、前記正側，負側アームを合
   わせた一相分と、前記正側，負側アームの接続部に一端
   を接続した交流電源側フィルタコンデンサ一相分とを同
   一箱内に収納し、前記正側アームより正極端子、負側ア
   ームより負極端子、トランジスタのベース，エミッタよ
   りべース端子，エミッタ端子、前記正側アームと負側ア
   ームの接続部より交流端子、前記交流電源側フィルタコ
   ンデンサの他の一方からフィルタコンデンサ端子をユニ
   ットごとに設け、前記ユニットを複数個組合わせて構成
   したことを特徴とした電力変換装置。
2. 【請求項２】トランジスタと順方向に直列接続したダイ
   オードと、前記トランジスタと前記ダイオードの回路に
   並列に付加したスナバダイオードとスナバ抵抗器との並
   列回路とスナバコンデンザとの直列回路からなるスナバ
   回路とを一アーム要素とし、前記一アーム要素を二個直
   列に接続し、電流の流れ出す方を正側アーム、電流の流
   れ込む方を負側アームとし、前記正側，負側アームを合
   わせた一相分と、前記正側，負側アームの接続部に一端
   を接続した交流電源側フィルタコンデンサ一相分と、正
   側アームにいずれもカソードを接続した二個のダイオー
   ド、前記ダイオードのアノード同志と一端を接続した過
   電圧抑制コンデンサ、負側アームにいずれもアノードを
   接続した二個のダイオード、前記ダイオードのカソード
   同志に前記過電圧抑制コンデンサの他の一端を接続した
   過電圧抑制回路とを同一箱内に収納し、前記正側アーム
   より正極端子、負側アームより負極端子、トランジスタ
   のベース，エミッタよりベース端子，エミッタ端子，前
   記正側アームと負側アームの接続部より交流端子、前記
   交流電源側フィルタコンデンサの他の一方からフィルタ
   コンデンサ端子および前記過電圧抑制コンデンサ両端か
   らの過電圧抑制コンデンサ端子をユニットごとに設け、
   前記ユニットを複数個組合わせて構成したことを特徴と
   する電力変換装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記スナバダ
   イオードに並列に接続するスナバ抵抗器を前記箱外に設
   置した電力変換装置。