KR101335129B1

KR101335129B1 - 전력 변환 장치

Info

Publication number: KR101335129B1
Application number: KR1020127007861A
Authority: KR
Inventors: 에두아르도 카즈히데 사토; 마사히로 키노시타; 유신 야마모토; 타츠아키 암보오; 카츠미 이케다
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2013-12-03
Also published as: JP5314763B2; JPWO2011030447A1; KR20120053518A; CN102498637B; US9236769B2; WO2011030447A1; US20120200171A1; CN102498637A

Abstract

무정전 전원 장치의 제어부(1)는, 전력 변환부(3)의 복수의 IGBT 소자(Q)를 제어하는 복수의 PWM 신호를 발생하는 PWM 회로(11)와, 복수의 PWM 신호를 복수의 IGBT(Q)에 주기 위한 복수의 출력 단자(T11 내지 T26)와, 복수의 PWM 신호를 무정전 전원 장치의 기종에 응한 순서로 나열하여 복수의 출력 단자(T11 내지 T26)에 주는 전환 회로(12)를 구비한다. 따라서 복수의 기종의 무정전 전원 장치에서 제어부(1)를 공용할 수 있다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE}

본 발명은 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 전력 변환 장치에서 복수의 스위칭 소자를 제어하는 제어 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 컴퓨터 시스템 등의 중요 부하에 교류 전력을 안정적으로 공급하기 위한 전원 장치로서, 무정전 전원 장치가 널리 이용되고 있다. 예를 들면 일본국 특개평7-298516호 공보(특허 문헌 1)에 나타나는 바와 같이, 무정전 전원 장치는 일반적으로, 상용 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터와, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터와, 상용 교류 전력의 수전시는 컨버터에서 생성된 직류 전력을 배터리에 주고, 상용 교류 전력의 정전시는 배터리의 직류 전력을 인버터에 주는 초퍼와, 장치 전체를 제어하는 제어부를 구비하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개평7-298516호 공보

이와 같은 무정전 전원 장치에서는, 컨버터, 인버터, 및 초퍼의 각각은 복수의 파워 모듈로 구성되어 있다. 각 파워 모듈은, 직렬 접속된 복수의 IGBT 소자와 각 IGBT 소자에 역으로 병렬 접속된 다이오드를 포함한다. 또한, 제어부는, 복수의 IGBT 소자를 제어하는 복수의 제어 신호를 발생하는 신호 발생 회로와, 복수의 제어 신호를 출력하기 위한 출력 단자를 포함한다.

파워 모듈의 수는, 무정전 전원 장치의 기종에 응하여 변경된다. 예를 들면, 정격 전력이 큰 기종에서는, 복수의 파워 모듈이 병렬로 접속되고, 정격 전력이 작은 기종보다도 다수의 파워 모듈이 사용된다. 복수의 파워 모듈의 레이아웃은, 장치 치수를 작게 억제하기 위해, 기종마다 변경된다.

한편, 병렬 접속된 복수의 파워 모듈은 같은 제어 신호로 제어되기 때문에, 신호 발생 회로는 복수의 기종에서 공통으로 사용된다. 그러나, 파워 모듈의 레이아웃을 변경하면, 각 파워 모듈과 제어부의 출력 단자를 접속하는 배선의 통로 등을 고려하여, 출력 단자의 레이아웃도 변경할 필요가 있다. 이 때문에, 종래에는 제어부를 기종마다 변경할 필요가 있고, 고비용이 된다는 문제가 있다.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 전력 변환 장치의 저비용화를 도모하는 것이 가능한 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 제어 장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비한 전력 변환 장치에서 복수의 스위칭 소자를 제어하는 제어 장치이고, 복수의 스위칭 소자의 레이아웃은 전력 변환 장치의 기종마다 다르다. 이 제어 장치는, 복수의 스위칭 소자를 제어하는 복수의 제어 신호를 발생하는 신호 발생 회로와, 복수의 제어 신호를 복수의 스위칭 소자에 주기 위한 복수의 출력 단자와, 복수의 제어 신호를 전력 변환 장치의 기종에 응한 순서로 나열하여 복수의 출력 단자에 주는 전환 회로를 구비한다.

바람직하게는, 복수의 출력 단자는, 미리 정해진 수씩 그룹화되어 복수의 제1 그룹에 분할된다. 복수의 스위칭 소자는, 미리 정해진 수씩 그룹화되어 복수의 제2 그룹에 분할된다. 이 제어 장치는, 또한, 각 제2 그룹에 대응하여 마련되고, 대응하는 제2 그룹의 각 스위칭 소자를 구동시키는 구동 회로와, 각 제1 그룹에 속하는 미리 정해진 수의 출력 단자와 대응하는 구동 회로를 접속하는 다심(多芯) 케이블을 구비한다.

또한 바람직하게는, 전력 변환 장치는 무정전 전원 장치이다.

본 발명에 관한 제어 장치에서는, 신호 발생 회로에서 생성된 복수의 제어 신호를 전력 변환 장치의 기종에 응한 순서로 나열하여 복수의 출력 단자에 주기 때문에, 전력 변환 장치의 복수의 기종에서 제어 장치를 공용할 수 있다. 따라서 전력 변환 장치의 저비용화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 의한 무정전 전원 장치의 전체 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 무정전 전원 장치가 제1의 기종인 경우에 있어서의 제어부의 구성 및 동작을 도시하는 회로 블록도.
도 3은 도 1에 도시한 무정전 전원 장치가 제2의 기종인 경우에 있어서의 제어부의 구성 및 동작을 도시하는 회로 블록도.
도 4는 도 1에 도시한 무정전 전원 장치가 제1의 기종인 경우에 있어서의 구동부 및 전력 변환부의 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 5는 도 4에 도시한 전력 변환부의 구성을 도시하는 회로도.
도 6은 도 4에 도시한 게이트 구동 회로 기판 및 게이트 저항기의 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 7은 도 1에 도시한 무정전 전원 장치가 제2의 기종인 경우에 있어서의 구동부 및 전력 변환부의 구성을 도시하는 회로 블록도.

본원의 무정전 전원 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 콘덴서(C1 내지 C6), 리액터(L1 내지 L8), 제어부(1), 구동부(2), 전력 변환부(3), 및 배터리(4)를 구비한다. 제어부(1)는, 전력 변환부(3)의 입력 전압 및 출력 전압, 배터리(4)의 단자 사이 전압 등을 검출하고, 그 검출 결과에 의거하여, 전력 변환부(3)를 제어하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성한다. 구동부(2)는, 제어부(1)에서 생성된 PWM 신호에 따라, 전력 변환부(3)를 구동한다.

전력 변환부(3)는, 상용 교류 전원(5)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 정상시는, 그 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그 직류 전력에 의해 배터리(4)를 충전하면서, 그 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력으로 변환하여 부하(6)에 공급한다. 또한, 전력 변환부(3)는, 상용 교류 전원(5)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전시는, 배터리(4)에 축적된 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력으로 변환하여 부하(6)에 공급한다. 따라서 이 무정전 전원 장치에 의하면, 정전이 발생한 경우에도, 배터리(4)의 직류 전력이 없어질 때까지 부하(6)의 운전을 계속할 수 있다.

콘덴서(C1 내지 C3)의 일방 전극은, 각각 상용 교류 전원(5)의 R상 단자(T1), S상 단자(T2), 및 T상 단자(T3)에 접속되고, 그들의 다방 전극은 모두 가상 뉴트럴 선(NL)에 접속된다. 리액터(L1 내지 L3)의 일방 단자는 각각 상용 교류 전원(5)의 R상 단자(T1), S상 단자(T2), 및 T상 단자(T3)에 접속되고, 그들의 타방 단자는 각각 전력 변환부(3)의 R상 단자(TR), S상 단자(TS), 및 T상 단자(TT)에 접속된다.

콘덴서(C1 내지 C3) 및 리액터(L1 내지 L3)는, 상용 주파수(예를 들면, 60Hz)의 신호를 통과시키고, 전력 변환부(3)에서 발생하는 캐리어 주파수(예를 들면, 10kHz)의 신호를 차단하는 입력 필터(저역 통과 필터)를 구성한다. 교류 전압은 상용 교류 전원(5)으로부터 입력 필터를 통하여 전력 변환부(3)에 전달되고, 전력 변환부(3)에서 발생한 캐리어 주파수의 신호는 입력 필터에서 차단된다. 따라서 전력 변환부(3)에서 발생하는 캐리어 주파수의 신호가 상용 교류 전원(5)에 악영향을 미치는 것이 방지된다.

리액터(L4 내지 L6)의 일방 단자는 각각 전력 변환부(3)의 U상 단자(TU), V상 단자(TV), 및 W상 단자(TW)에 접속되고, 그들의 타방 단자는 각각 부하(6)의 U상 단자(T4), V상 단자(T5), 및 W상 단자(T6)에 접속된다. 콘덴서(C4 내지 C6)의 일방 전극은, 각각 부하(6)의 U상 단자(T4), V상 단자(T5), 및 W상 단자(T6)에 접속되고, 그들의 다방 전극은 모두 가상 뉴트럴 선(NL)에 접속된다.

리액터(L4 내지 L6) 및 콘덴서(C4 내지 C6)는, 상용 주파수의 신호를 통과시키고, 전력 변환부(3)에서 발생하는 캐리어 주파수의 신호를 차단하는 출력 필터(저역 통과 필터)를 구성한다. 교류 전압은 전력 변환부(3)로부터 출력 필터를 통하여 부하(6)에 전달되고, 전력 변환부(3)에서 발생하는 캐리어 주파수의 신호는 출력 필터에서 차단된다. 따라서 전력 변환부(3)에서 발생하는 캐리어 주파수의 신호가 부하(6)에 악영향을 미치는 것이 방지된다.

리액터(L7, L8)의 일방 단자는 각각 전력 변환부(3)의 배터리 단자(TBP, TBN)에 접속되고, 그들의 타방 단자는 각각 배터리(4)의 정극 및 부극에 접속된다. 리액터(L7, L8)는, 노멀 모드 리액터를 구성하고, 노이즈의 발생을 억제한다.

도 2는, 제어부(1)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 2에서, 제어부(1)는, 기판(10)과, 기판(10)에 탑재된 PWM 회로(11)와, 전환 회로(12)와, 4개의 출력 포트(13 내지 16)를 포함한다. PWM 회로(11)는, 전력 변환부(3)를 제어하기 위한 PWM 신호(φR1, φR2, φU1, φU2, φS1, φS2, φV1, φV2, φT1, φT2, φW1, φW2, φC1 내지 φC4)를 발생한다. 출력 포트(13)는 출력 단자(T11 내지 T14)를 포함하고, 출력 포트(14)는 출력 단자(T15 내지 T18)를 포함하고, 출력 포트(15)는 출력 단자(T19 내지 T22)를 포함하고, 출력 포트(16)는 출력 단자(T23 내지 T26)를 포함한다.

전환 회로(12)는, 게이트 선택 신호(GS)가 「L」레벨인 된 경우는, 도 2에 도시하는 바와 같이, PWM 신호(φR1, φR2, φU1, φU2, φS1, φS2, φV1, φV2, φT1, φT2, φW1, φW2, φC1 내지 φC4)를 각각 출력 단자(T11 내지 T26)에 준다. 또한, 전환 회로(12)는, 게이트 선택 신호(GS)가 「H」레벨인 된 경우는, 도 3에 도시하는 바와 같이, PWM 신호(φR1, φR2, φS1, φS2, φU1, φU2, φV1, φV2, φT1, φT2, φC1, φC2, φW1, φW2, φC3, φC4)를 각각 출력 단자(T11 내지 T26)에 준다.

게이트 선택 신호(GS)는, 무정전 전원 장치가 제1의 기종인 경우에 「L」레벨이 되고, 무정전 전원 장치가 제2의 기종인 경우에 「H」레벨이 된다. 제1의 기종의 정격 전력은 예를 들면 100kVA이고, 제2의 기종의 정격 전력은 예를 들면 225kVA이다. 출력 포트(13 내지 16)는, 각각 4심 케이블(CB1 내지 CB4)을 통하여 구동부(2)에 접속된다.

도 4는, 무정전 전원 장치가 제1의 기종인 경우에 있어서의 구동부(2) 및 전력 변환부(3)의 구성 및 레이아웃을 도시하는 블록도다. 도 4에서, 구동 회로(2)는, 4개의 게이트 구동 회로 기판(21 내지 24)과, 8개의 게이트 저항기(31 내지 38)를 포함하고, 전력 변환부(3)는, 장방형상의 배선판(39)과, 8개의 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)과, 콘덴서(C7)를 포함한다.

게이트 구동 회로 기판(21 내지 24)은, 도 4중의 상하 방향으로 1열로 배치되고, 각각, 4심 케이블(CB1 내지 CB4)을 통하며 도 2의 출력 포트(13 내지 16)에 접속되어 있다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB1)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(21)에 PWM 신호(φR1, φR2, φU1, φU2)가 주어진다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB2)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(22)에 PWM 신호(φS1, φS2, φV1, φV2)가 주어진다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB3)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(23)에 PWM 신호(φT1, φT2, φW1, φW2)가 주어진다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB4)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(24)에 PWM 신호(φC1 내지 φC4)가 주어진다.

게이트 저항기(31 내지 38)는, 게이트 구동 회로 기판(21 내지 24)에 인접하여 1열로 배치되어 있다. 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)은, 게이트 저항기(31 내지 38)에 인접하여, 또한 배선판(39)의 1개의 긴변에 따라 1열로 배치되고, 배선판(39)에 고정되어 있다.

파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)의 각각은, 제1 내지 제3의 출력 단자를 갖는다. 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)의 제1의 출력 단자는, 모두 정전압 노드(N1)에 접속된다. 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW)의 제2의 출력 단자는, 각각 R상 단자(TR), U상 단자(TU), S상 단자(TS), V상 단자(TV), T상 단자(TT), W상 단자(TW)에 접속되고, 파워 모듈(MC1, MC2)의 제2의 출력 단자는 모두 배터리 단자(TBP)에 접속된다. 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)의 제3의 출력 단자는, 모두 부전압 노드(N2) 및 배터리 단자(TBN)에 접속된다. 콘덴서(C7)는, 노드(N1, N2) 사이에 접속된다.

게이트 구동 회로 기판(21)은, PWM 신호(φR1, φR2)에 따라서 게이트 저항기(31)를 통하여 파워 모듈(MR)을 구동함과 함께, PWM 신호(φU1, φU2)에 따라서 게이트 저항기(32)를 통하여 파워 모듈(MU)을 구동한다. 게이트 구동 회로 기판(22)은, PWM 신호(φS1, φS2)에 따라서 게이트 저항기(33)를 통하여 파워 모듈(MS)을 구동함과 함께, PWM 신호(φV1, φV2)에 따라서 게이트 저항기(34)를 통하여 파워 모듈(MV)을 구동한다.

게이트 구동 회로 기판(23)은, PWM 신호(φT1, φT2)에 따라서 게이트 저항기(35)를 통하여 파워 모듈(MT)을 구동함과 함께, PWM 신호(φW1, φW2)에 따라서 게이트 저항기(36)를 통하여 파워 모듈(MW)을 구동한다. 게이트 구동 회로 기판(24)은, PWM 신호(φC1, φC2)에 따라서 게이트 저항기(37)를 통하여 파워 모듈(MC1)을 구동함과 함께, PWM 신호(φC3, φC4)에 따라서 게이트 저항기(38)를 통하여 파워 모듈(MC2)을 구동한다.

도 5는, 전력 변환부(3)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 5에서, 파워 모듈(MR, MS, MT)은, 컨버터(40)를 구성한다. 파워 모듈(MR)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QR1, QR2)와, 각각 IGBT 소자(QR1, QR2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DR1, DR2)를 포함한다. IGTB 소자(QR1, QR2) 사이의 노드는 R상 단자(TR)에 접속되어 있다.

파워 모듈(MS)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QS1, QS2)와, 각각 IGBT 소자(QS1, QS2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DS1, DS2)를 포함한다. IGTB 소자(QS1, QS2) 사이의 노드는 S상 단자(TS)에 접속되어 있다.

파워 모듈(MT)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QT1, QT2)와, 각각 IGBT 소자(QT1, QT2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DT1, DT2)를 포함한다. IGTB 소자(QT1, QT2) 사이의 노드는 T상 단자(TT)에 접속되어 있다.

IGBT 소자(QR1, QR2, QS1, QS2, QT1, QT2)의 각각은, 구동부(2)에 의해 구동된다. 상용 교류 전원(5)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 정상시는, IGBT 소자(QR1, QR2, QS1, QS2, QT1, QT2)의 각각이 상용 교류 전원(5)으로부터의 삼상 교류 전압의 위상에 응한 타이밍에서 온/오프 되고, 삼상 교류 전압이 직류 전압으로 변환된다. 상용 교류 전원(5)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전시는, IGBT 소자(QR1, QR2, QS1, QS2, QT1, QT2)는 오프 상태로 고정되고, 컨버터(40)의 운전은 정지된다.

콘덴서(C7)는, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 접속된다. 노드(N1, N2) 사이의 전압은, 콘덴서(C7)에 의해 평활화된다.

파워 모듈(MC1, MC2)은, 초퍼(41)를 구성한다. 파워 모듈(MC1)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QC1, QC2)와, 각각 IGBT 소자(QC1, QC2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DC1, DC2)를 포함한다. IGTB 소자(QC1, QC2) 사이의 노드는 배터리 단자(TBP)에 접속되어 있다. 부전압 노드(N2)는, 배터리 단자(TBN)에 접속된다.

파워 모듈(MC2)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QC3, QC4)와, 각각 IGBT 소자(QC3, QC4)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DC3, DC4)를 포함한다. IGTB 소자(QC3, QC4) 사이의 노드는 배터리 단자(TBP)에 접속되어 있다.

IGBT 소자(QC1 내지 QC4)의 각각은, 구동부(2)에 의해 구동된다. 상용 교류 전원(5)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 정상시는, IGBT 소자(QC1 내지 QC4)의 각각이 소정의 타이밍에서 온/오프 되여, 컨버터(10)에 의해 생성된 직류 전력의 일부가 배터리(4)에 공급되고, 배터리(4)가 충전된다.

상용 교류 전원(5)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전시에는, IGBT 소자(QC1 내지 QC4)의 각각이 정상시와는 다른 타이밍에서 온/오프 되어, 배터리(4)로부터 인버터(12)에 직류 전력이 공급된다. 배터리(4)의 단자 사이 전압이 상한 전압보다도 높아지든지 하한 전압보다도 낮아진 경우는, IGBT 소자(QC1 내지 QC4)의 각각은 오프 상태로 고정되고, 초퍼(41)의 운전은 정지된다.

파워 모듈(MU, MV, MW)은, 인버터(42)를 구성한다. 파워 모듈(MU)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QU1, QU2)와, 각각 IGBT 소자(QU1, QU2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DU1, DU2)를 포함한다. IGTB 소자(QU1, QU2) 사이의 노드는 U상 단자(TU)에 접속되어 있다.

파워 모듈(MV)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QV1, QV2)와, 각각 IGBT 소자(QV1, QV2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DV1, DV2)를 포함한다. IGTB 소자(QV1, QV2) 사이의 노드는 V상 단자(TV)에 접속되어 있다.

파워 모듈(MW)은, 정전압 노드(N1)와 부전압 노드(N2) 사이에 직렬 접속된 2개의 IGBT 소자(QW1, QW2)와, 각각 IGBT 소자(QW1, QW2)에 역으로 병렬 접속된 2개의 다이오드(DW1, DW2)를 포함한다. IGTB 소자(QW1, QW2) 사이의 노드는 W상 단자(TW)에 접속되어 있다.

IGBT 소자(QU1, QU2, QV1, QV2, QW1, QW2)의 각각은, 구동부(2)에 의해 구동된다. 상용 교류 전원(5)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 정상시는, IGBT 소자(QU1, QU2, QV1, QV2, QW1, QW2)의 각각이 상용 교류 전원(5)으로부터의 삼상 교류 전압의 위상에 응한 타이밍에서 온/오프 되고, 컨버터(10)에 의해 생성된 직류 전압이 상용 주파수의 삼상 교류 전압으로 변환된다.

상용 교류 전원(5)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전시는, IGBT 소자(QU1, QU2, QV1, QV2, QW1, QW2)의 각각이 상용 교류 전원(5)으로부터의 삼상 교류 전압의 위상에 응한 타이밍에서 온/오프 되고, 배터리(4)로부터 공급된 직류 전압이 상용 주파수의 삼상 교류 전압으로 변환된다. 배터리(4)의 단자 사이 전압이 하한 전압보다도 낮아진 경우는, IGBT 소자(QU1, QU2, QV1, QV2, QW1, QW2)의 각각은 오프 상태로 고정되고, 인버터(42)의 운전은 정지된다.

도 6은, 게이트 구동 회로 기판(21) 및 게이트 저항기(31, 32)의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 6에서, 게이트 구동 회로 기판(21)은 4개의 드라이버(50 내지 53)를 포함하고, 게이트 저항기(31)는 2개의 저항 소자(54, 55)를 포함하고, 게이트 저항기(32)는 2개의 저항 소자(56, 57)를 포함한다. 저항 소자(54 내지 57)의 일방 단자는 각각 드라이버(50 내지 53)의 출력 노드에 접속되고, 그들의 타방 단자는 각각 IGBT 소자(QR1, QR2, QU1, QU2)의 게이트에 접속된다. 드라이버(50 내지 53)의 기준 전압 노드는, 각각 IGBT 소자(QR1, QR2, QU1, QU2)의 이미터에 접속된다.

드라이버(50 내지 53)는, 각각 PWM 신호(φR1, φR2, φU1, φU2)에 응한 레벨의 전압을 출력 단자 및 기준 전압 노드 사이에 출력한다. IGBT 소자(QR1, QR2, QU1, QU2)의 각각은, 게이트-이미터 사이에 「H」레벨의 전압이 인가된 경우는 온 하고, 게이트-이미터 사이에 「L」레벨의 전압이 인가된 경우는 오프 한다. 게이트 구동 회로 기판(22)과 게이트 저항기(33, 34), 게이트 구동 회로 기판(23)과 게이트 저항기(35, 36), 및 게이트 구동 회로 기판(24)과 게이트 저항기(37, 38)의 각각은, 게이트 구동 회로 기판(21) 및 게이트 저항기(31, 32)와 같은 구성이다.

도 7은, 무정전 전원 장치가 제2의 기종인 경우에 있어서의 구동부(2) 및 전력 변환부(3)의 구성 및 레이아웃을 도시하는 블록도고, 도 4와 대비되는 도면이다. 도 7에서, 제2의 기종의 무정전 전원 장치의 정격 전력은, 제1의 무정전 전원 장치의 정격 전력의 약 2배이기 때문에, 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)이 2세트 사용된다. 또한, 2세트의 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)을 1열로 배치하면, 장치 치수가 길어져 버리기 때문에, 2세트의 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)을 2열로 배치한다.

즉, 제2의 기종의 무정전 전원 장치에서는, 구동 회로(2)는, 2세트의 파워 모듈(MR, MU, MS, MV, MT, MW, MC1, MC2)과, 4개의 게이트 구동 회로 기판(61 내지 64)과, 16개의 게이트 저항기(71 내지 78, 81 내지 88)와, 장방형상의 배선판(89)과, 콘덴서(C7)를 포함한다.

게이트 구동 회로 기판(61, 62)은, 배선판(89)의 일방측에서, 도 7중의 상하 방향으로 1열로 배치되고, 각각, 4심 케이블(CB1, CB3)을 통하여 도 3의 출력 포트(13, 15)에 접속되어 있다. 게이트 구동 회로 기판(63, 64)은, 배선판(89)의 타방측에서, 도 7중의 상하 방향으로 1열로 배치되고, 각각, 4심 케이블(CB2, CB4)을 통하여 도 3의 출력 포트(14, 16)에 접속되어 있다.

PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB1)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(61)에 PWM 신호(φR1, φR2, φS1, φS2)가 주어진다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB3)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(62)에 PWM 신호(φT1, φT2, φC1, φC2)가 주어진다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB2)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(63)에 PWM 신호(φU1, φU2, φV1, φV2)가 주어진다. PWM 회로(11)로부터 4심 케이블(CB4)을 통하여 게이트 구동 회로 기판(64)에 PWM 신호(φW1, φW2, φC3, φC4)가 주어진다.

게이트 저항기(71 내지 78)는, 게이트 구동 회로 기판(61, 62)에 인접하여 1열로 배치되어 있다. 파워 모듈(MR, MR, MS, MS, MT, MT, MC1, MC1)은, 게이트 저항기(71 내지 78)에 인접하여, 또한 배선판(89)의 한쪽의 긴 변에 따라 1열로 배치되고, 배선판(89)에 고정되어 있다.

게이트 저항기(81 내지 88)는, 게이트 구동 회로 기판(63, 64)에 인접하여 1열로 배치되어 있다. 파워 모듈(MU, MU, MV, MV, MW, MW, MC2, MC2)은, 게이트 저항기(81 내지 88)에 인접하여, 또한 배선판(89)의 다른쪽의 긴 변에 따라 1열로 배치되고, 배선판(89)에 고정되어 있다.

게이트 구동 회로 기판(61)은, PWM 신호(φR1, φR2)에 따라서 게이트 저항기(71)를 통하여 하나의 파워 모듈(MR)을 구동함과 함께, PWM 신호(φR1, φR2)에 따라서 게이트 저항기(72)를 통해표 또하나의 파워 모듈(MR)을 구동한다. 또한, 게이트 구동 회로 기판(61)은, PWM 신호(φS1, φS2)에 따라서 게이트 저항기(73)를 통하여 하나의 파워 모듈(MS)을 구동함과 함께, PWM 신호(φS1, φS2)에 따라서 게이트 저항기(74)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MS)을 구동한다.

게이트 구동 회로 기판(62)은, PWM 신호(φT1, φT2)에 따라서 게이트 저항기(75)를 통하여 하나의 파워 모듈(MT)을 구동함과 함께, PWM 신호(φT1, φT2)에 따라서 게이트 저항기(76)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MT)을 구동한다. 또한, 게이트 구동 회로 기판(62)은, PWM 신호(φC1, φC2)에 따라서 게이트 저항기(77)를 통하여 하나의 파워 모듈(MC1)을 구동함과 함께, PWM 신호(φC1, φC2)에 따라서 게이트 저항기(78)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MC1)을 구동한다.

게이트 구동 회로 기판(63)은, PWM 신호(φU1, φU2)에 따라서 게이트 저항기(81)를 통하여 하나의 파워 모듈(MU)을 구동함과 함께, PWM 신호(φU1, φU2)에 따라서 게이트 저항기(82)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MU)을 구동한다. 또한, 게이트 구동 회로 기판(63)은, PWM 신호(φV1, φV2)에 따라서 게이트 저항기(83)를 통하여 하나의 파워 모듈(MV)을 구동함과 함께, PWM 신호(φV1, φV2)에 따라서 게이트 저항기(84)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MV)을 구동한다.

게이트 구동 회로 기판(64)은, PWM 신호(φW1, φW2)에 따라서 게이트 저항기(85)를 통하여 하나의 파워 모듈(MW)을 구동함과 함께, PWM 신호(φW1, φW2)에 따라서 게이트 저항기(86)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MW)을 구동한다. 또한, 게이트 구동 회로 기판(64)은, PWM 신호(φC3, φC4)에 따라서 게이트 저항기(87)를 통하여 하나의 파워 모듈(MC2)을 구동함과 함께, PWM 신호(φC3, φC4)에 따라서 게이트 저항기(88)를 통하여 또하나의 파워 모듈(MC2)을 구동한다.

이 실시의 형태에서는, PWM 회로(11)에서 생성된 복수의 PWM 신호를 무정전 전원 장치의 기종에 응한 순서로 나열하여 복수의 출력 단자에 주기 때문에, 복수의 기종에서 제어부(1)를 공용할 수 있다. 따라서 무정전 전원 장치의 저비용화를 도모할 수 있다.

금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각하여야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1 : 제어부
2 : 구동부
3 : 전력 변환부
4 : 배터리
5 : 상용 교류 전원
6 : 부하
10 : 기판
11 : PWM 회로
12 : 전환 회로
13 내지 16 : 출력 포트
21 내지 24, 61 내지 64 : 게이트 구동 회로 기판
31 내지 38, 71 내지 78, 81 내지 88 : 게이트 저항기
39, 89 : 배선판
40 : 컨버터
41 : 초퍼
42 : 인버터
50 내지 53 : 드라이버
54 내지 57 : 저항 소자
C : 콘덴서
L : 리액터
T : 단자
CB : 4심 케이블
Q : IGBT 소자
D : 다이오드

Claims

복수의 스위칭 소자를 구비한 전력 변환 회로와, 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 제어 장치를 구비한 전력 변환 장치로서,
상기 복수의 스위칭 소자의 레이아웃은 상기 전력 변환 장치의 기종마다 다르고,
상기 제어 장치는,
상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 복수의 제어 신호를 발생하는 신호 발생 회로와,
복수의 출력 단자와,
상기 복수의 제어 신호를 상기 전력 변환 장치의 기종에 응한 순서로 나열하여 상기 복수의 출력 단자에 주는 전환 회로와,
상기 복수의 출력 단자와 상기 전력 변환 회로를 접속하는 적어도 하나의 다심 케이블을 구비하는 하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 출력 단자는, 미리 정해진 수씩 그룹화되어 복수의 제1 그룹에 분할되고,
상기 복수의 스위칭 소자는, 상기 미리 정해진 수씩 그룹화되어 복수의 제2 그룹에 분할되고,
상기 제어 장치는, 또한, 각 제2 그룹에 대응하여 마련되고, 대응하는 제2 그룹의 각 스위칭 소자를 구동시키는 구동 회로를 구비하고,
상기 다심 케이블은, 각 제1 그룹에 대응하여 마련되고, 대응하는 제1 그룹에 속하는 상기 미리 정해진 수의 출력 단자와 대응하는 구동 회로를 접속하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 전력 변환 장치는 무정전 전원 장치인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.