JPH1155938A - コンデンサの接続方法及び電力変換装置 - Google Patents
コンデンサの接続方法及び電力変換装置Info
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- JPH1155938A JPH1155938A JP9208888A JP20888897A JPH1155938A JP H1155938 A JPH1155938 A JP H1155938A JP 9208888 A JP9208888 A JP 9208888A JP 20888897 A JP20888897 A JP 20888897A JP H1155938 A JPH1155938 A JP H1155938A
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Abstract
ンデンンサに流れる電流の不均衡を低減するコンデンサ
の接続方法及び電力変換装置を提供すること。 【解決手段】複数個のコンデンサ3a〜3dと3a′〜
3d′はコンデンサ端子の同一極性が相対するようにU
字型に並列配置する。ブスバ20と20′、40と4
0′の両端を解放した状態で、コンデンサの正極端子・
負極端子をU字型にそれぞれ接続し、正負極それぞれの
ブスバの相対的に位置するブスバ40と20′に直流電
源を接続している。
Description
された直流電圧を交流電圧に変換するインバータを備え
た電力変換装置につき、特にコンデンサを直並列接続す
るブスバの配線インダクタンスを低減し、各コンデンサ
に流れる電流の不平衡を低減するコンデンサの接続方法
及び電力変換装置に関する。
流電圧を得、その直流電圧をコンデンサで平滑した後、
交流電圧に変換するインバータを備えたものが一般的に
使用されている。
ジスタインバータを備えた電力変換装置の主回路を示し
た図である。交流電源12の電圧を整流器ブリッジ1で
直流電圧に変換し、リアクトル2とコンデンサ3で平滑
された直流電圧とされ、さらに複数のトランジスタ4か
ら成るインバータ回路で所定の交流電力に変換し、負荷
に供給する。このように構成された電力変換装置では、
主回路の配線インダクタンスに貯蓄されたエネルギーに
よって、各トランジスタ4のスイッチオフ時にスパイク
電圧が発生し、トランジスタ4にストレスを与えてしま
うため、このスパイク電圧を抑制すべく、コンデンサ3
と各トランジスタ4間の配線5、6の配線インダクタン
スを極力小さくする必要が生じる。なお、スパイク電圧
を抑制するためにスナバ回路が設けられているが、図で
は省力している。
なるほど、より大きな容量のコンデンサが必要となり、
コンデンサ3は複数個のコンデンサを並列接続して構成
される。この場合、 (1) いかにコンパクトにコンデンサを配置させるか (2) 各コンデンサに流れる電流に不平衡が生じるとコン
デンサ3の寿命に大きく影響するため、この電流の不平
衡を低減すること が重要になる。
(2) 電流の不平衡の低減のために、従来から種々の方法
が用いられている。図10に示すインバータ回路では、
U相、Z相の各トランジスタ4がオン状態で、他のトラ
ンジスタ4がオフ状態の時、コンデンサ3で平滑された
直流電圧の正極側から、正極側配線5、U相のトランジ
スタ4、負荷U−W、Z相のトランジスタ4、負極側配
線6を通り、直流電圧の負荷側へ電流が流れる。この
時、正極側配線5と負荷側配線6は、近接、または撚り
合わされて、電流で発生される磁束の向きが互いに打ち
消されるようにして配線のインダクタンスを低減する。
を並列接続して構成する場合は、図11に示すように、
複数個のコンデンサ3a〜3dを一列に並べ、ブスバ
7、8で各コンデンサ3a〜3dの端子を並列接続し、
直流電源側からの電線9をブスバ7、8に一端に接続
し、ブスバ7、8に流れる電流が矢印B、Cのように互
いに反対方向に流れるようにしてブスバ7、8の配線イ
ンダクタンスを低減している。この場合、電線9(直流
電源)に近い側のコンデンサに多く電流が流れ、不平衡
が生じるため、図12に示すように、直流電源の正極側
の電線9をブスバ7の一端に接続すると共に負極側の電
線9をブスバ8の他端に接続し、負極側の電線9をブス
バ7、8の間に渡し、このブスバ7、8と負極側の電線
9に流れる電流の向きが矢印D,E,Fのように向き合
うように配置し、ブスバ7、8の配線のインダクタンス
を低減すると共に各コンデンサに流れる電流の不平衡を
低減している。
バを平板にした時の図を示す。負極側が平板の影響で打
ち消し合って負極ブスバ25、25′のインダクタンス
が0となると、各コンデンサの流れる電流は、インダク
タンスのみを考えた場合、正極側に多く流れることにな
る。
た従来のコンデンサ接続方または電力変換装置は、図1
1のものは各コンデンサの正負の端子の間が離れている
ため、磁束の相殺作用が少なく、配線インダクタンスを
低減する効果が少ないという問題があった。また、各コ
ンデンサに流れる電流は一様ではなく、直流電源に近い
コンデンサに多く流れ、それが寿命に大きく影響する。
並列数を増やす必要があり、装置の実装スペースも増え
ると共に外形も大きくなる。また、図12のものは、各
コンデンサに流れる電流の不平衡は改善されるが、ブス
バ7、8と負極側の電線9が密着するまでに至らないた
め、やはり磁束の相殺作用が少なく、配線インダクタン
スを低減する効果が少なく、大きな改善が望めない。
が大きくなると、コンデンサ3の容量も必然的に増え、
多数のコンデンサを直並列接続して構成し、構造的にも
かなり大きくなり、配線が複雑になるため、電流の平衡
と配線インダクタンスの低減は更に困難になるという問
題があった。さらに、図13のように、コンデンサの正
負極ブスバを平板にした場合には、負極側が平板の影響
で打ち消し合って負極ブスバ25、25′のインダクタ
ンスが0となった場合、各コンデンサの流れる電流がイ
ンダクタンスのみを考えた場合、正極側に多く流れると
いう問題点があった。
タンスは、コンデンサ固有のインダクタンス分・ブスバ
固有のインダクタンス分・抵抗等で実際はここまで極端
にはならないが、概念的には下記のようになり、数値の
小さい方に電流が集中してしまう。
広げると、負極ブスバ間寸法が短くなり、上記のような
現象が生じてしまうという問題があった。
数のコンデンサを直並列接続する場合、よりコンパクト
な構造にし配線のインダクタンスを低減させると共に、
各コンデンンサに流れる電流の不均衡を低減し、寿命が
長く信頼性に優れたコンデンサの接続方法及び電力変換
装置を提供することを目的とする。
め、請求項1記載の発明は、導体にて並列接続されるコ
ンデンサを、前記コンデンサの正負極いずれかの端子が
相対するようにU字状に配置し、前記導体の断面形状を
L字状またはコの字状としたことを特徴とする。
されるコンデンサを、前記コンデンサの正負極いずれか
の端子が相対するようにU字状に配置し、このU字状に
配置したコンデンサをU字、逆U字と交互になるように
直列または並列接続し、前記導体の断面形状をL字状ま
たはコの字状としたことを特徴とする。
間に絶縁板を挟んだことを特徴とする。請求項4記載の
発明は、導体にて並列接続されるコンデンサを、前記コ
ンデンサの正負極いずれかの端子が相対するようにU字
状に配置し、前記U字状の底辺付近部から新たら導体に
より、直流電源を配線したことを特徴とする。
交流電力から直流電力に変換するコンバータ回路と、前
記直流電力を平滑化し、前記請求項1乃至4いずれか記
載のコンデンサ接続方法に基づき構成されるコンデンサ
と、前記平滑化された直流電力を交流電力に変換し、所
定の交流電力を負荷に供給するインバータ回路と、を具
備したことを特徴とする電力変換装置に関する。
ンバータの直流電圧を平滑にするためのコンデンサ3
に、本発明を適用した場合の実施の形態を図面を参照し
て以下説明する。
置の内側に負極端子・外側に正極端子を設置し、並列接
続する場合を例としている。本発明の第1の実施の形態
を図1〜3を用いて説明する。図1は本実施の形態の電
力変換装置に用いるコンデンサの実装方法を示す図であ
る。
3d′はコンデンサ端子の同一極性が相対するようにU
字型に並列配置する。ブスバ20と20′、40と4
0′の両端を解放した状態で、コンデンサの正極端子・
負極端子をU字型にそれぞれ接続し、正負極それぞれの
ブスバの相対的に位置するブスバ40と20′に直流電
源を接続している。
0′と各コンデンサ3a〜3dと3a′〜3d′間の接
続状態を示した図である。コンデンサ3a〜3dの正極
がU字の外側ブスバ40に接続され、負極がU字の内側
ブスバ20に接続され、コンデンサ3a′〜3d′の正
極が、U字の外側ブスバ40′に接続され、負極がU字
の内側ブスバ20′に接続される。
接続し、負極側Nをブスバ20′の一端に接続し、各ブ
スバ20、20′、40、40′に流れる電流が矢印で
示す方向に流れるようにする。
示すようにブスバ20、20′、40、40′をL字状
の断面形状とすることにより、図13に示す従前の形態
で見られた問題点、即ち、ブスバ間S寸法が小さい場合
に、電流によって生じる磁束が互いに相殺される結果、
負極のブスバ20、20′の配線インダクタンスだけが
小さくなり、正極のブスバ40、40′との配線インダ
クタンスのバランスがとれなくなり、電流不平衡の原因
となってしまうという点を解消することが可能となる。
共にL字型にすることによって、U字型に構成している
コンデンサの相対する内側同士の同極ブスバの間隔を広
げられ、内側ブスバ間の配線インダクタンスの相殺作用
を回避することができる。その結果、直流電源→正極ブ
スバ→各コンデンサ→負極ブスバ→直流電源までのブス
バによる配線インピーダンスを均等にすることができる
ため、各コンデンサに流れる電流が均等になり、電流の
不均等が低減される。
るため、内側ブスバの配線インダクタンスの相殺を回避
するためにL型の横寸法を縮めるかわりに、縦寸法を広
げることによってブスバの電流容量を確保できる。仮
に、U字型構成の内側の同極ブスバ−間の配線インダク
タンスを相殺させてしまうと、正極負極とのブスバの配
線インピーダンスに偏りが生じて、コンデンサに流れる
電流の不平衡に至ってしまう。このように、本実施の形
態により、多数のコンデンサを並列接続する必要がある
場合でも、よりコンパクトで電流バランスのとれたコン
デンサ配置及び接続方法が可能となる。なお、本実施の
形態(図1〜図3)では、U字状の例として、底辺部が
直線で、ブスバ20′、40′とブスバ20、40とが
ほぼ直角の構成を挙げているが、本発明は、この形状に
限定されるものでなく、V字であっても、もちろん曲線
で構成されているものをも含んでおり、同様の効果が得
られることはいうまでもない。また、図3において、正
負極両端子をL字型としているが、負極ブスバ距離が十
分であるのであれば、正極ブスバは、必ずしも負極ブス
バと同形状でなければならないわけではない。
用いて説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態の
U字のコンデンサ配置をU字・逆U字と交互になる矩形
配置にし、並列接続したものである。
え、並列接続によるコンデンサの容量アップに伴う外形
の増加を最小限に抑え、並列接続されたそれぞれのU字
構成の一群のコンデンサを矩形配置で並列接続すること
によりコンパクトでより大容量のコンデンサ接続構成が
実現できる。
図5を用いて説明する。本実施の形態は、第1の実施の
形態のU字のコンデンサ配置をU字・逆U字と交互にな
る矩形配置にし、直列接続させている。
形態の作用に加え、並列接続によるコンデンサの容量ア
ップに伴う外形の増加を最小限に抑え、並列接続された
それぞれのU字構成の一群のコンデンサを矩形配置で直
列接続することにより高圧回路でのコンパクトでより大
容量のコンデンサ接続構成が実現できる。
用いて説明する。図6は、図1におけるA−A矢視を示
す。U字配置させた複数のコンデンサ3a〜3dと3
a′〜3d′を接続しているブスバ40、40′20、
20′を図6においては41、41′、21、21′と
表現する。第1の実施の形態の構造と同様に断面形状が
L型の接続ブスバ41、41′、21、21′を使用
し、負極ブスバ21、21′間の距離Sを保ちつつ、各
々のコンデンサの正負極端子を接続しているブスバ41
と21の間、41′と21′の間に耐電圧を保つように
絶縁板(例えば、エボキシ樹脂等の絶縁物を注入等)3
0、30′を挟み込んで絶縁する。
と21、41′と21′がより密着に構成され、ブスバ
41と21に流れる電流の磁束がより打ち消され、ブス
バ41′と21′に流れる電流の磁束が打ち消される。
インダクタンスを低減することができる。また、各コン
デンサ側から見た電源側インピーダンスを均等にするこ
とができ、電流の不平衡を低減することができる。
用いて説明する。図7は、同一極性が相対するU字構成
内側のコンデンサ接続ブスバ20、20′の断面形状
を、図7のブスバ22、22′のようにコの字形状にし
て、U字外側のブスバ40、40′がコンデンサ端子接
続部を除き、コの字と平行になるような構造のブスバ4
2、42′にしている。
の形態の作用に加え、低インダクタンス化と放熱効果の
作用を得ることができる。次に第6の本発明の実施の形
態を図8を用いて説明する。
a′〜3d′を接続する正負極それぞれのブスバ40、
40′、20、20′をU字配置し、このブスバ構成で
配置したコンデンサ部の正極・負極端子部の他に、ブス
バ40、40′、20、20′の正極・負極それぞれの
U字の底辺部から、新たに電線またはブスバ50、5
0′で直流電源を配線した構成になっている。
れる電流はブスバ20のA′−B′に流れる電流より大
きい。そのため、A −A′、B −B ′の閉回路内には、
図2の紙面の上から下へ貫通する方向の磁束が増加し、
その誘起電圧によって図2の矢印で示す方向に循環電流
i′が流れる。この電流が本来の電流iに重畳し、コン
デンサ3aの電流上昇率を高め( i+ i′)、コンデン
サ3bの電流上昇率を低める( i−i′)作用がある。
同様に、B −B′、C −C ′の閉回路内でも同じことが
いえる。
が図1のように正負極のブスバの抵抗値すなわち同断面
積で配線長さが等しく並列に接続されていても、電流分
担は両端が大きく中央が小さく、図9に示すような分布
となる。そのため、コンデンサを接続するブスバをU字
配置し、前記ブスバ構成で配置したコンデンサ部の正
極、負極端子部の他に前記配置したブスバの正極、負極
それぞれのU字の底辺部から新たに電線またはブスバで
配置することによって、複数のコンデンサを並列接続し
た場合に起こりうるU字中央部分での電流不均衡を低減
できる。
の形態の作用に加えて、複数のコンデンサを並列接続し
た場合に起こりうるコンデンサ構成中央部分での電流の
不平衡を低減することができる。
法及びこの接続方法により構成されたコンデンサを含む
電力変換装置によれば、並列接続される複数個のコンデ
ンサを有する電力変換装置において、コンデンサを並列
接続するブスバの配線インダクタンスを低減することが
でき、インパー夕のスイッチング素子のオフ時に生じる
スパイク電圧を抑制することができる。さらに、並列接
続されたコンデンサに流れる電流の不平衡を低減するこ
とができ、コンデンサの寿命を長くし、信頼性に優れた
電力変換装置を得ることができる。
ンサの容量を増やしたり、並列数を増やす必要がなく、
複数のコンデンサが必要とされる場合でも、本実施の形
態のコンデンサ配置構造によりコンデンサの直並列数を
増やすことができ、コンデンサの実装スペースを減らし
つつも大容量化ができ、小形化された電力変換装置を提
供することが可能となる。
の接続構造図。
の配置回路図。
の接続断面図。
の接続構成図。
の接続構成図。
の接続断面図。
の接続断面図。
の接続構成図。
の電流分担図。
Claims (5)
- 【請求項1】導体にて並列接続されるコンデンサを、前
記コンデンサの正負極いずれかの端子が相対するように
U字状に配置し、前記導体の断面形状をL字状またはコ
の字状としたことを特徴とするコンデンサの接続方法。 - 【請求項2】導体にて並列接続されるコンデンサを、前
記コンデンサの正負極いずれかの端子が相対するように
U字状に配置し、このU字状に配置したコンデンサをU
字、逆U字と交互になるように直列または並列接続し、
前記導体の断面形状をL字状またはコの字状としたこと
を特徴とするコンデンサの接続方法。 - 【請求項3】前記導体の正負極間に絶縁板を挟んだこと
を特徴とする請求項1または2記載のコンデンサ接続方
法。 - 【請求項4】導体にて並列接続されるコンデンサを、前
記コンデンサの正負極いずれかの端子が相対するように
U字状に配置し、前記U字状の底辺付近部から新たら導
体により、直流電源を配線したことを特徴とするコンデ
ンサの接続方法。 - 【請求項5】交流電力と、 前記交流電力から直流電力に変換するコンバータ回路
と、 前記直流電力を平滑化し、前記請求項1乃至4いずれか
記載のコンデンサ接続方法に基づき構成されるコンデン
サと、 前記平滑化された直流電力を交流電力に変換し、所定の
交流電力を負荷に供給するインバータ回路と、 を具備したことを特徴とする電力変換装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP20888897A JP3532386B2 (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | コンデンサの接続方法及び電力変換装置 |
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ID=16563793
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