WO2012169107A1 - パワーコンディショナ - Google Patents

パワーコンディショナ Download PDF

Info

Publication number
WO2012169107A1
WO2012169107A1 PCT/JP2012/002692 JP2012002692W WO2012169107A1 WO 2012169107 A1 WO2012169107 A1 WO 2012169107A1 JP 2012002692 W JP2012002692 W JP 2012002692W WO 2012169107 A1 WO2012169107 A1 WO 2012169107A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching elements
power conditioner
substrate
voltage
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/002692
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博人 高城
康弘 坪田
河野　憲司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to KR1020137026358A priority Critical patent/KR20130127536A/ko
Publication of WO2012169107A1 publication Critical patent/WO2012169107A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
    • H05K7/20918—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components the components being isolated from air flow, e.g. hollow heat sinks, wind tunnels or funnels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade

Definitions

  • the present invention relates to a power conditioner that boosts a DC voltage and converts it to an AC voltage.
  • Patent Document 1 discloses an inverter device including a plurality of switching elements arranged along an outer edge of a substrate and a heat sink that cools the plurality of switching elements. Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-239811
  • a plurality of switching elements are arranged along the flow direction of the air flowing through the heat sink.
  • the air heated by the switching element arranged on the upstream side in the flow direction is supplied to the switching element arranged on the downstream side. Therefore, the switching element disposed on the downstream side is less likely to be cooled than the switching element disposed on the upstream side.
  • the present invention provides a power conditioner that can cool each of the plurality of switching elements more effectively.
  • the power conditioner includes a booster circuit that boosts a DC voltage, an inverter having a plurality of first switching elements that convert a DC voltage output from the booster circuit into an AC voltage, and a plurality of inverters.
  • the first switching elements and a heat sink that exchanges heat are provided, and each of the plurality of first switching elements is disposed at a position that does not overlap in the flow direction of the cooling medium that flows through the heat sink.
  • the booster circuit may include a smoothing capacitor that smoothes the boosted DC voltage, and the smoothing capacitor may be arranged upstream of the plurality of first switching elements in the flow direction.
  • the booster circuit includes a reactor and a second switching element that turns on or off a DC voltage input to the reactor, and the second switching element includes a plurality of first switching elements. They may be arranged at positions downstream of the smoothing capacitors that do not overlap with each other in the flow direction, and may exchange heat with the heat sink.
  • the booster circuit has a diode that rectifies the boosted DC voltage, and the diode is a smoothing capacitor that does not overlap with each of the plurality of first switching elements and the second switching elements in the flow direction. It may be arranged at a downstream position and exchange heat with the heat sink.
  • the power conditioner further includes a first substrate on which a smoothing capacitor is mounted, and each of the plurality of first switching elements, the second switching elements, and the diodes is disposed downstream in the flow direction from the first substrate. May be.
  • the plurality of first switching elements, second switching elements, and diodes may be disposed on the heat sink via a thermal diffusion sheet.
  • the smoothing capacitor may be arranged on an installation surface that does not overlap with the installation surface of the plurality of first switching elements, the second switching element, and the diode in the flow direction.
  • the power conditioner further includes a control board on which a control circuit for controlling boosting of the boosting circuit and DC / AC conversion of the inverter is mounted.
  • the control board is provided on the first board on the downstream side of the smoothing capacitor in the distribution direction. You may arrange
  • the power conditioner includes an electrolytic capacitor constituting an LC filter that smoothes an AC voltage so that a waveform of the AC voltage output from the inverter is a sine wave, a plurality of first switching elements, and a second switching element And a second substrate that is disposed downstream of each of the diodes in the flow direction and on which the electrolytic capacitor is mounted.
  • the electrolytic capacitor may be arranged on an installation surface that does not overlap with the installation surface of the plurality of first switching elements, the second switching element, and the diode in the flow direction.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the circuit structure of a power conditioner. It is a figure which shows the external appearance perspective view of a power conditioner. It is a figure which shows the disassembled perspective view of a power conditioner. It is a top view of a part of circuit with which a power conditioner is provided. It is sectional drawing of the one part circuit with which a power conditioner is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a power conditioner 100 according to the present embodiment.
  • the power conditioner 100 includes an electrolytic capacitor 2, a booster circuit 10, an inverter 20, an LC filter, a noise filter 40, and a control circuit 50.
  • the input side of the power conditioner 100 is connected to the DC power source 1.
  • the output side of the power conditioner 100 is connected to the load 5 and the system power supply 6.
  • the DC power source 1 is a distributed power source that outputs a DC voltage, such as a solar cell or a fuel cell.
  • the power conditioner 100 boosts the DC voltage from the DC power source 1, converts the boosted DC voltage into an AC voltage, and supplies the AC voltage to the load 5. Alternatively, the power conditioner 100 reversely flows an AC voltage to the system power supply 6.
  • the electrolytic capacitor 2 smoothes the DC voltage supplied from the DC power source 1.
  • the booster circuit 10 includes a reactor 12, a switching element 14 and a switching element 15, a diode 16, and a smoothing capacitor 18.
  • the switching element 14 and the switching element 15 are an example of a second switching element that turns on or off a DC voltage input to the reactor 12.
  • the booster circuit 10 may have one or three or more switching elements that function as second switching elements.
  • the electrolytic capacitor 2 is connected to the DC power source 1 in parallel.
  • One end of the electrolytic capacitor 2 is connected to one end of the reactor 12.
  • the other end of reactor 12 is connected to each collector of switching elements 14 and 15 connected in parallel.
  • the collectors of the switching elements 14 and 15 are connected to the anode of the diode 16.
  • the respective emitters of the switching elements 14 and 15 are connected to the other end of the electrolytic capacitor 2.
  • the cathode of the diode 16 is connected to one end of the smoothing capacitor 18.
  • the other end of the smoothing capacitor 18 is connected to the respective emitters of the switching elements 14 and 15.
  • the booster circuit 10 boosts the DC voltage.
  • the diode 16 rectifies the boosted DC voltage.
  • the smoothing capacitor 18 smoothes the boosted DC voltage rectified by the diode 16.
  • the inverter 20 is, for example, a single-phase bridge inverter.
  • the inverter 20 includes switching elements 21, 22, 23 and 24.
  • the switching elements 21, 22, 23, and 24 are an example of a plurality of first switching elements that convert a DC voltage output from the booster circuit 10 into an AC voltage.
  • Switching element 21 and switching element 22 are connected in series, and switching element 23 and switching element 24 are connected in series.
  • the switching element 21 and the switching element 22, and the switching element 23 and the switching element 24 are connected in parallel.
  • the inverter 20 alternately turns on or off the pair of the switching element 21 and the switching element 24 and the pair of the switching element 22 and the switching element 23 that are located on the diagonal lines, respectively, so that the direct current output from the booster circuit 10 is obtained. Converts voltage to AC voltage.
  • the LC filter 30 includes an inductor 31, an inductor 32, and an electrolytic capacitor 34.
  • the LC filter 30 smoothes the AC voltage so that the waveform of the AC voltage output from the inverter 20 becomes a sine wave.
  • the noise filter 40 includes an inductor 41 and an inductor 42, a capacitor 44, an inductor 45 and an inductor 46, and a capacitor 48, and removes AC voltage noise output from the LC filter 30.
  • the control circuit 50 controls the boosting of the boosting circuit 10 and the DC / AC conversion of the inverter 20.
  • the control circuit 50 is a microcomputer, for example.
  • the control circuit 50 acquires the input current value of the input current that is input to the booster circuit 10 via the current sensor 3.
  • the control circuit 50 calculates the input voltage value input to the booster circuit 10 based on the input current value, and controls the on / off timing of the switching elements 14 and 15 based on the calculated input voltage value.
  • the control circuit 50 acquires the output current value of the output current output from the LC filter 30 via the current sensor 4.
  • the control circuit 50 calculates the output voltage value of the AC voltage output from the inverter 20 based on the output current value. Further, the control circuit 50 acquires the frequency and phase of the system power supply 6.
  • control circuit switches the switching elements 21, 22, 23 based on the frequency and phase of the system power supply 6 and the output voltage value of the inverter 20 in order to output the AC voltage synchronized with the system power supply 6 from the inverter 20.
  • And 24 control the on or off timing.
  • the switching elements 14 and 15 and the diode 16 included in the booster circuit 10 and the switching elements 21, 22, 23 and 24 included in the inverter 20 are the switching elements 14 and 15 and the switching elements.
  • the heat generated by the switching elements 14 and 15, the diode 16, and the switching elements 21, 22, 23, and 24 (hereinafter also referred to as “a plurality of elements to be cooled”) adversely affects a circuit provided in the power conditioner 100. There is a risk of giving. Therefore, it is desirable that the plurality of elements to be cooled are efficiently cooled by a heat sink through which a cooling medium such as air flows.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the power conditioner 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the power conditioner 100 according to the present embodiment.
  • the power conditioner 100 includes a base 106, a heat sink 110, a side cover 108, a terminal cover 116, an insulating sheet 170, and a front cover 180.
  • the power conditioner 100 further includes a first substrate 120, a control substrate 122, a second substrate 130, an AC filter substrate 140, a CPU substrate 150, and a DC filter substrate 160.
  • the base 106, the side cover 108, and the front cover 180 constitute a housing unit that houses the booster circuit 10, the inverter 20, the LC filter 30, the noise filter 40, and the heat sink 110.
  • the power conditioner 100 is installed so that the flow direction of the cooling medium of the heat sink 110 is substantially parallel to the direction perpendicular to the ground.
  • the power conditioner 100 should just be installed so that the said distribution direction may be substantially parallel to the direction perpendicular
  • the control substrate 122 is disposed on the first substrate 120 substantially perpendicular to the first substrate 120.
  • a control circuit 50 is disposed on the control board 122.
  • On the second substrate 130 a plurality of electrolytic capacitors 34 constituting the LC filter 30, a current sensor 4 that detects current output from the LC filter 30, a power supply circuit that supplies power to the control circuit 50, and the like are disposed.
  • the On the AC filter substrate 140 an AC filter circuit such as a noise filter 40 that removes noise included in the AC voltage output from the inverter 20 is installed.
  • an input terminal to which DC power supply 1 is connected and an output terminal to which load 5 and system power supply 6 are connected are arranged on AC filter substrate 140.
  • a CPU for controlling an operation unit and a display unit provided in the power conditioner 100 are arranged.
  • DC filter circuits such as a plurality of electrolytic capacitors 2 that remove noise included in the DC voltage input from the DC power supply 1 are arranged.
  • the base 106 functions as an attachment plate for attaching the power conditioner 100 to a wall or the like.
  • a heat sink 110, an AC filter substrate 140, a reactor 12 constituting the booster circuit 10, and inductors 31 and 32 constituting the LC filter 30 are arranged on the surface opposite to the attachment surface attached to the wall or the like of the base 106.
  • the Heat sink 110 is arranged between AC filter substrate 140, reactor 12 and inductors 31 and 32.
  • the AC filter substrate 140 is disposed on one side (right side) with respect to the heat sink 110 along a direction parallel to the surface of the base 106 and perpendicular to the flow direction of the cooling medium flowing through the heat sink 110.
  • the Reactor 12 and inductors 31 and 32 are arranged on the other side surface (left side) with respect to heat sink 110 along the vertical direction.
  • the reactor 12 and the inductors 31 and 32 are arrange
  • the heat sink 110 has a plurality of fins 112. Air as a cooling medium flows through a plurality of grooves formed between the plurality of fins 112.
  • the thermal diffusion sheet 114 is disposed in the vicinity of the center in the direction along the plurality of grooves of the heat sink 110, that is, in the flow direction of the cooling medium.
  • the switching elements 14 and 15, the diode 16, and the switching elements 21, 22, 23 and 24, which are a plurality of elements to be cooled are arranged at positions on the same plane that do not overlap in the flow direction. .
  • the heat sink 110 exchanges heat with the switching elements 14 and 15, the diode 16, and the switching elements 21, 22, 23, and 24 via the thermal diffusion sheet 114.
  • the heat diffusion sheet 114 diffuses the heat radiated from each of the plurality of elements to be cooled and transmits the heat to the heat sink 110. Thereby, heat from a plurality of elements to be cooled can be efficiently transmitted to the heat sink 110. Therefore, it is possible to easily cool the plurality of elements to be cooled.
  • the DC filter substrate 160 is disposed at a position overlapping the AC filter substrate 140 in the direction perpendicular to the surface of the base 106 and closer to the front cover 180 than the AC filter substrate 140.
  • the CPU substrate 150 is disposed at a position overlapping the first substrate 120 and the second substrate 130 in the direction perpendicular to the surface of the base 106 and closer to the front cover 180 than the first substrate 120 and the second substrate 130. .
  • the side cover 108 forms a side wall portion of the power conditioner 100.
  • a plurality of circuits and elements constituting the power conditioner 100 such as the booster circuit 10, the inverter 20, the LC filter 30, and the noise filter 40, and the plurality of circuits and elements are disposed in the opening of the side cover 108.
  • a plurality of substrates are accommodated.
  • the side cover 108 has a plurality of through-holes 102 through which the cooling medium flows at positions opposite to the plurality of grooves of the heat sink 110 on both side surfaces in the distribution direction. Further, the side cover 108 takes in air from outside into the openings on both sides in the flow direction and both sides in the direction perpendicular to the flow direction, and cools the plurality of circuits and elements.
  • An exhaust hole 104 is provided.
  • the insulating sheet 170 covers the opening of the side cover 108 and insulates the plurality of circuits and elements and the plurality of substrates from the outside.
  • the front cover 180 covers the opening of the side cover 108 via the insulating sheet 170 and constitutes a housing part together with the base 106 and the side cover 108.
  • FIG. 4 is a plan view showing a circuit arrangement of the first substrate 120, the second substrate 130, the switching elements 14 and 15, the diode 16, and the switching elements 21, 22, 23, and 24 arranged on the heat sink 110.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the circuit arrangement shown in FIG.
  • each of the switching elements 14 and 15, the diode 16, and the switching elements 21, 22, and 23 that are a plurality of cooling target elements are on the same plane that does not overlap in the flow direction 200 of the cooling medium that flows through the heat sink 110. Placed in position. Furthermore, each of the plurality of elements to be cooled is arranged at a position that is perpendicular to the flow direction 200 and overlaps in a direction parallel to the installation surface of the heat sink 110. Each of the plurality of elements to be cooled may be an individual element having a single function, that is, a so-called discrete element, unlike an integrated circuit in which a plurality of parts having a plurality of functions are aggregated to constitute one electronic circuit. The plurality of elements to be cooled are arranged directly on the heat sink 110 via the thermal diffusion sheet 114 without passing through the substrate.
  • the air heated by the switching element arranged on the upstream side in the flow direction 200 is not supplied to the switching element arranged on the downstream side. Further, by arranging in this way, the portion of the heat sink 110 heated by one element to be cooled is easily cooled directly by the cooling medium not heated by the other elements to be cooled. Therefore, each of the plurality of elements to be cooled can be effectively cooled by the heat sink 110. Moreover, the freedom degree of arrangement
  • each of the plurality of elements to be cooled is arranged in a line along a direction perpendicular to the flow direction 200 and parallel to the installation surface of the heat sink 110.
  • each of the plurality of elements to be cooled may not be arranged in a line along the parallel direction, but may be arranged in a staggered manner along the parallel direction at positions that do not overlap in the flow direction 200 of the cooling medium.
  • the plurality of smoothing capacitors 18 installed on the surface of the first substrate 120 opposite to the heat sink 110 side are arranged upstream of the plurality of elements to be cooled in the flow direction 200.
  • the plurality of elements to be cooled are arranged downstream of the plurality of smoothing capacitors 18.
  • each of the plurality of elements to be cooled is disposed downstream in the flow direction 200 from the first substrate 120 on which the plurality of smoothing capacitors 18 are mounted.
  • the power conditioner 100 is installed so that the distribution direction 200 of the heat sink 110 is substantially parallel to the direction perpendicular to the ground. Therefore, the plurality of smoothing capacitors 18 are arranged upstream of the plurality of cooling target elements in the flow direction 200, so that the air heated by the plurality of cooling target elements is hardly supplied to the plurality of smoothing capacitors 18. Further, the plurality of smoothing capacitors 18 are arranged adjacent to the air supply / exhaust holes 104 formed on the side surface closest to the ground where air having a relatively low temperature is likely to flow. Accordingly, the plurality of smoothing capacitors 18 can be efficiently cooled by air having a relatively low temperature.
  • the first substrate 120 and the second substrate 130 are installed above the installation surface of the heat sink 110 via the support column 124.
  • a space is formed between the installation surface of the heat sink 110 and the surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 on the heat sink 110 side. That is, the heat sink 110 side surfaces of the first substrate 120 and the second substrate 130 do not overlap with the installation surfaces of the plurality of elements to be cooled of the heat sink 110 in the flow direction 200.
  • the air supplied from the air supply / exhaust hole 104 formed on the upstream side surface of the side cover 108 in the flow direction 200 is easily supplied to the plurality of elements to be cooled through the space. Therefore, it is possible to more easily cool the plurality of elements to be cooled.
  • the installation surfaces of the plurality of elements to be cooled and the installation surfaces of the plurality of smoothing capacitors 18 do not overlap in the flow direction 200. That is, the smoothing capacitor 18 is arranged on an installation surface that does not overlap with the installation surface of the plurality of elements to be cooled in the flow direction 200. Therefore, the air heated by the plurality of smoothing capacitors 18 can be made difficult to directly hit the plurality of elements to be cooled arranged on the downstream side. Therefore, it is possible to suppress the adverse effect of air heated by the plurality of smoothing capacitors 18 on the plurality of elements to be cooled.
  • control substrate 122 is disposed on the first substrate 120 substantially perpendicular to the first substrate 120 between the plurality of elements to be cooled and the plurality of smoothing capacitors 18.
  • the control board 122 is inclined with respect to the first board 120 to such an extent that the mounting space of the first board 120 can be effectively used. Including the state to be placed.
  • the height of the plurality of smoothing capacitors 18 with respect to the first substrate 120 is substantially the same as the height of the control substrate 122 with respect to the first substrate 120.
  • control board 122 By arranging the control board 122 in this way, the air heated by the plurality of smoothing capacitors 18 is blocked by the control board 122, and it is difficult to directly hit the plurality of cooling target elements arranged on the downstream side. Therefore, it is possible to further suppress the adverse effect of the air heated by the plurality of smoothing capacitors 18 on the plurality of elements to be cooled.
  • the second substrate 130 is disposed downstream of the plurality of elements to be cooled in the flow direction 200. Further, the installation surface of the elements of the second substrate 130 and the installation surface of the plurality of elements to be cooled do not overlap in the flow direction 200. Therefore, the air heated by the plurality of elements to be cooled can be made difficult to directly hit each element such as the electrolytic capacitor 34, the current sensor 4, and the power supply circuit on the second substrate 130. Therefore, it is possible to suppress the adverse effect of air heated by the plurality of elements to be cooled on each element on the second substrate 130.
  • the plurality of elements to be cooled are arranged at the approximate center of the installation surface of the heat sink 110. By arranging in this way, heat can be more easily transferred from the plurality of elements to be cooled to the heat sink 110 than when the plurality of elements to be cooled are arranged at the periphery of the heat sink 110 in the flow direction. Therefore, the plurality of elements to be cooled can be easily cooled by the heat sink 110.
  • the distance between the switching elements 14 and 15 and the switching elements 21, 22, 23 and 24 and the control board 122 can be shortened. Therefore, it is possible to suppress noise generated in control signals supplied from the control circuit 50 on the control board 122 to the switching elements 14 and 15 and the switching elements 21, 22, 23 and 24. Further, by arranging in this way, the switching elements 14 and 15 and the diode 16 constituting the booster circuit 10 and the booster circuit 10 can be compared with the case where the control board 122 is arranged parallel to the first substrate 120. The distance between the plurality of smoothing capacitors 18 can be shortened.
  • the line which electrically connects switching elements 14 and 15 and diode 16, and a plurality of smoothing capacitors 18 can be shortened. Therefore, the line can be shortened as compared with the case where the distance between the respective elements is long, so that the electrical loss of the booster circuit 10 can be suppressed.
  • elements that are relatively less susceptible to adverse effects of temperature are disposed on the second substrate disposed on the downstream side of each of the plurality of smoothing capacitors 18 and the plurality of elements to be cooled.
  • the smoothing capacitor 18 and the plurality of elements to be cooled that are relatively susceptible to adverse effects due to temperature can be preferentially cooled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

　複数のスイッチング素子のそれぞれをより効果的に冷却可能なパワーコンディショナを提供する。パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクとを備え、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されている。

Description

パワーコンディショナ
　本発明は、直流電圧を昇圧して交流電圧に変換するパワーコンディショナに関する。
　パワーコンディショナが備えるインバータなどに用いられるスイッチング素子は、駆動中に高温になるので、冷却されることが好ましい。特許文献１には、基板の外縁に沿って配置された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子を冷却するヒートシンクとを備えるインバータ装置が開示されている。
　特許文献１　特開２０１０－２３９８１１号公報
　特許文献１に開示されたインバータ装置では、ヒートシンクを流通する空気の流通方向に沿って複数のスイッチング素子が配列されている。このような配列では、流通方向の上流側に配置されたスイッチング素子により熱せられた空気が、下流側に配置されたスイッチング素子に供給される。したがって、下流側に配置されたスイッチング素子は、上流側に配置されたスイッチング素子より冷却されにくい。
　そこで、本発明は、複数のスイッチング素子のそれぞれをより効果的に冷却可能なパワーコンディショナを提供する。
　本発明の第１の態様において、パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクとを備え、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されている。
　上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、平滑コンデンサは、流通方向において複数の第１のスイッチング素子より上流側に配置されてもよい。
　上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、リアクトルと、リアクトルに入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子とを有し、第２のスイッチング素子は、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれと流通方向において重ならない平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、ヒートシンクと熱交換してもよい。
　上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、昇圧された直流電圧を整流するダイオードを有し、ダイオードは、複数の第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれと流通方向において重ならない平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、ヒートシンクと熱交換してもよい。
　上記パワーコンディショナにおいて、平滑コンデンサが搭載された第１基板をさらに備え、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードのそれぞれは、第１基板より流通方向において下流側に配置されてもよい。
　上記パワーコンディショナにおいて、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードは、熱拡散シートを介してヒートシンク上に配置されてもよい。
　上記パワーコンディショナにおいて、平滑コンデンサは、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードの設置面と流通方向において重ならない設置面に配置されてもよい。
　上記パワーコンディショナは、昇圧回路の昇圧およびインバータの直流交流変換を制御する制御回路が搭載された制御基板をさらに備え、制御基板は、流通方向において平滑コンデンサより下流側の第１基板上に第１基板に対して略垂直に配置されてもよい。
　上記パワーコンディショナは、インバータから出力される交流電圧の波形が正弦波になるように交流電圧を平滑化するＬＣフィルタを構成する電解コンデンサと、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードのそれぞれより流通方向において下流側に配置され、電解コンデンサが搭載される第２基板をさらに備えてもよい。
　上記パワーコンディショナにおいて、電解コンデンサは、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードの設置面と流通方向において重ならない設置面に配置されてもよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
パワーコンディショナの回路構成を示す図である。 パワーコンディショナの外観斜視図を示す図である。 パワーコンディショナの分解斜視図を示す図である。 パワーコンディショナが備える一部の回路の平面図である。 パワーコンディショナが備える一部の回路の断面図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の回路構成を示す図である。パワーコンディショナ１００は、電解コンデンサ２、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ、ノイズフィルタ４０、および制御回路５０を備える。パワーコンディショナ１００の入力側は、直流電源１に接続される。パワーコンディショナ１００の出力側は、負荷５および系統電源６に接続される。直流電源１は、例えば太陽電池、燃料電池などの直流電圧を出力する分散型電源である。パワーコンディショナ１００は、直流電源１からの直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、負荷５に供給する。または、パワーコンディショナ１００は、交流電圧を系統電源６に逆潮流する。
　電解コンデンサ２は、直流電源１から供給される直流電圧を平滑化する。昇圧回路１０は、リアクトル１２、スイッチング素子１４およびスイッチング素子１５、ダイオード１６、並びに平滑コンデンサ１８を有する。スイッチング素子１４およびスイッチング素子１５は、リアクトル１２に入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子の一例である。本実施形態では、昇圧回路１０が、第２のスイッチング素子として機能するスイッチング素子を二つ有する例について説明する。なお、昇圧回路１０は、第２のスイッチング素子として機能するスイッチング素子を一つ、または３つ以上有してもよい。
　電解コンデンサ２は、直流電源１に並列に接続される。電解コンデンサ２の一端は、リアクトル１２の一端に接続される。リアクトル１２の他端は、並列に接続されたスイッチング素子１４および１５のそれぞれのコレクタに接続される。スイッチング素子１４および１５のそれぞれのコレクタは、ダイオード１６のアノードに接続される。スイッチング素子１４および１５のそれぞれのエミッタは、電解コンデンサ２の他端に接続される。ダイオード１６のカソードは、平滑コンデンサ１８の一端に接続される。平滑コンデンサ１８の他端は、スイッチング素子１４および１５のそれぞれのエミッタに接続される。このように構成された昇圧回路１０において、スイッチング素子１４および１５のそれぞれがオンすることで、リアクトル１２にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子１４および１５のそれぞれがオフすることで、昇圧回路１０に入力される直流電圧に、リアクトル１２に蓄積されたエネルギーが加算される。これにより、昇圧回路１０は、直流電圧を昇圧する。ダイオード１６は、昇圧された直流電圧を整流する。平滑コンデンサ１８は、ダイオード１６により整流された、昇圧された直流電圧を平滑化する。
　インバータ２０は、例えば単相ブリッジインバータである。インバータ２０は、スイッチング素子２１、２２、２３および２４を有する。スイッチング素子２１、２２、２３および２４は、昇圧回路１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子２１およびスイッチング素子２２は直列に接続され、スイッチング素子２３およびスイッチング素子２４は直列に接続される。また、スイッチング素子２１およびスイッチング素子２２とスイッチング素子２３およびスイッチング素子２４とは並列に接続される。インバータ２０は、それぞれ対角線上に位置するスイッチング素子２１およびスイッチング素子２４のペアと、スイッチング素子２２およびスイッチング素子２３のペアとをそれぞれ交互にオンまたはオフすることで、昇圧回路１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する。
　ＬＣフィルタ３０は、インダクタ３１およびインダクタ３２と電解コンデンサ３４とを有する。ＬＣフィルタ３０は、インバータ２０から出力された交流電圧の波形が正弦波になるように交流電圧を平滑化する。ノイズフィルタ４０は、インダクタ４１およびインダクタ４２、コンデンサ４４、インダクタ４５およびインダクタ４６、並びにコンデンサ４８を有し、ＬＣフィルタ３０から出力される交流電圧のノイズを除去する。
　制御回路５０は、昇圧回路１０の昇圧およびインバータ２０の直流交流変換を制御する。制御回路５０は、例えばマイクロコンピュータである。制御回路５０は、電流センサ３を介して昇圧回路１０に入力される入力電流の入力電流値を取得する。制御回路５０は、入力電流値に基づいて昇圧回路１０に入力される入力電圧値を算出し、算出された入力電圧値に基づいてスイッチング素子１４および１５のオンまたはオフのタイミングを制御する。また、制御回路５０は、電流センサ４を介してＬＣフィルタ３０から出力される出力電流の出力電流値を取得する。制御回路５０は、出力電流値に基づいてインバータ２０から出力される交流電圧の出力電圧値を算出する。さらに、制御回路５０は、系統電源６の周波数および位相を取得する。そして、制御回路は、系統電源６に同期させた交流電圧をインバータ２０ら出力させるべく、系統電源６の周波数および位相と、インバータ２０の出力電圧値とに基づいて、スイッチング素子２１、２２、２３および２４のオンまたはオフのタイミングを制御する。
　このように構成されたパワーコンディショナ１００において、昇圧回路１０が有するスイッチング素子１４および１５、およびダイオード１６、並びにインバータ２０が有するスイッチング素子２１、２２、２３および２４は、スイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４のオンまたはオフの動作に伴い、発熱する。このようなスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４（以下、「複数の冷却対象素子」ともいう。）の発熱により、パワーコンディショナ１００が備える回路などに悪影響を与えるおそれがある。そこで、複数の冷却対象素子は、例えば空気などの冷却媒体が流通するヒートシンクにより効率的に冷却されることが望ましい。
　図２は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の外観斜視図である。図３は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の分解斜視図である。パワーコンディショナ１００は、基台１０６、ヒートシンク１１０、サイドカバー１０８、端子カバー１１６、絶縁シート１７０、およびフロントカバー１８０を備える。パワーコンディショナ１００は、第１基板１２０、制御基板１２２、第２基板１３０、ＡＣフィルタ基板１４０、ＣＰＵ基板１５０、ＤＣフィルタ基板１６０をさらに備える。基台１０６、サイドカバー１０８、およびフロントカバー１８０は、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ３０、ノイズフィルタ４０、およびヒートシンク１１０を収容する収容部を構成する。パワーコンディショナ１００は、ヒートシンク１１０の冷却媒体の流通方向が地面に垂直な方向に略平行になるように設置される。なお、パワーコンディショナ１００は、下方（地面側）から上方（上空側）に空気が移動する程度に、上記流通方向が地面に垂直な方向に略平行に設置されればよい。
　第１基板１２０上には、昇圧回路１０を構成する複数の平滑コンデンサ１８および制御基板１２２などが配置される。制御基板１２２は、第１基板１２０上に第１基板１２０に対して略垂直に配置される。制御基板１２２上には、制御回路５０が配置される。第２基板１３０上には、ＬＣフィルタ３０を構成する複数の電解コンデンサ３４およびＬＣフィルタ３０から出力される電流を検出する電流センサ４、制御回路５０などに電源を供給する電源回路などが配置される。ＡＣフィルタ基板１４０上には、インバータ２０から出力された交流電圧に含まれるノイズを除去するノイズフィルタ４０などのＡＣフィルタ回路などが設置される。さらに、ＡＣフィルタ基板１４０上には、直流電源１が接続される入力端子および負荷５および系統電源６が接続される出力端子が配置される。ＣＰＵ基板１５０上には、パワーコンディショナ１００が備える操作部および表示部などを制御するＣＰＵなどが配置される。ＤＣフィルタ基板１６０上には、直流電源１から入力された直流電圧に含まれるノイズを除去する複数の電解コンデンサ２などのＤＣフィルタ回路が配置される。
　基台１０６は、パワーコンディショナ１００を壁などに取り付けるための取り付け板として機能する。基台１０６の壁などに取り付ける取り付け面とは反対側の面には、ヒートシンク１１０、ＡＣフィルタ基板１４０、昇圧回路１０を構成するリアクトル１２、およびＬＣフィルタ３０を構成するインダクタ３１および３２が配置される。ヒートシンク１１０は、ＡＣフィルタ基板１４０と、リアクトル１２並びにインダクタ３１および３２との間に配置される。言い換えれば、ＡＣフィルタ基板１４０は、基台１０６の面に平行でかつヒートシンク１１０を流通する冷却媒体の流通方向に垂直な方向に沿ってヒートシンク１１０に対して一方の側面側（右側）に配置される。リアクトル１２並びにインダクタ３１および３２は、当該垂直な方向に沿ってヒートシンク１１０に対して他方の側面側（左側）に配置される。また、リアクトル１２とインダクタ３１および３２とは、流通方向に沿って配置される。
　ヒートシンク１１０は、複数のフィン１１２を有する。冷却媒体である空気は、複数のフィン１１２のそれぞれの間に形成された複数の溝を介して流通する。ヒートシンク１１０の複数の溝に沿った方向、つまり冷却媒体の流通方向において中央付近に、熱拡散シート１１４が配置される。熱拡散シート１１４上には、複数の冷却対象素子であるスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４がそれぞれ流通方向において重ならない同一平面上の位置に配置される。ヒートシンク１１０は、熱拡散シート１１４を介してスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４と熱交換する。熱拡散シート１１４は、複数の冷却対象素子のそれぞれから放射された熱を拡散させて、ヒートシンク１１０に伝達させる。これにより、複数の冷却対象素子からの熱を効率的にヒートシンク１１０に伝達させることができる。よって、複数の冷却対象素子を冷却しやすくできる。
　ＤＣフィルタ基板１６０は、基台１０６の面に垂直な方向においてＡＣフィルタ基板１４０に対して重なる位置で、かつＡＣフィルタ基板１４０よりフロントカバー１８０側に配置される。ＣＰＵ基板１５０は、基台１０６の面に垂直な方向において第１基板１２０および第２基板１３０に対して重なる位置で、かつ第１基板１２０および第２基板１３０よりフロントカバー１８０側に配置される。
　サイドカバー１０８は、パワーコンディショナ１００の側壁部を形成する。サイドカバー１０８が有する開口内に、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ３０、およびノイズフィルタ４０などのパワーコンディショナ１００を構成する複数の回路および素子、並びに当該複数の回路および素子が配置される複数の基板が収容される。サイドカバー１０８は、流通方向の両側面の、ヒートシンク１１０の複数の溝に対向する位置に、冷却媒体が流通する複数の貫通孔１０２を有する。さらに、サイドカバー１０８は、流通方向の両側面および流通方向に垂直な方向の両側面のそれぞれに、開口内に外部からの空気を取り込み、上記複数の回路および素子を冷却するための複数の給排気孔１０４を有する。
　絶縁シート１７０は、サイドカバー１０８が有する開口を覆い、上記複数の回路および素子並びに複数の基板と、外部とを絶縁する。フロントカバー１８０は、絶縁シート１７０を介してサイドカバー１０８が有する開口を覆い、基台１０６およびサイドカバー１０８とともに収容部を構成する。
　図４は、ヒートシンク１１０上に配置される第１基板１２０、第２基板１３０、スイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４の回路配置を示す平面図である。図５は、図４に示す回路配置のＡ－Ａ'断面図である。
　上記の通り、複数の冷却対象素子であるスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３のそれぞれは、ヒートシンク１１０を流通する冷却媒体の流通方向２００において重ならない同一平面上の位置に配置されている。さらに言えば、複数の冷却対象素子のそれぞれは、流通方向２００に垂直で、かつヒートシンク１１０の設置面に平行な方向において重なる位置に配置されている。複数の冷却対象素子のそれぞれは、複数の機能を有する複数の部品を集約して一つの電子回路を構成する集積回路とは異なり、単一の機能を有する個別素子、いわゆるディスクリート素子でもよい。複数の冷却対象素子は、基板を介さず熱拡散シート１１４を介してヒートシンク１１０上に直接配置される。
　上記のように配置されることで、例えば流通方向２００の上流側に配置されたスイッチング素子により熱せられた空気が下流側に配置されたスイッチング素子に供給されるということがない。また、このように配置されることで、一つの冷却対象素子により熱せられるヒートシンク１１０の部位が、他の冷却対象素子により熱せられていない冷却媒体により直接冷却されやすくなる。したがって、複数の冷却対象素子のそれぞれを効果的にヒートシンク１１０により冷却できる。また、複数の冷却対象素子のそれぞれをディスクリート素子で構成することで、パワーコンディショナ１００を構成する各回路および基板などの配置の自由度を高めることができる。
　本実施形態では、複数の冷却対象素子のそれぞれは、流通方向２００に垂直で、かつヒートシンク１１０の設置面に平行な方向に沿って一列に配置されている。しかし、複数の冷却対象素子のそれぞれは、当該平行な方向に沿って一列ではなく、冷却媒体の流通方向２００において重ならない位置に、当該平行な方向に沿って千鳥状に配置されてもよい。
　第１基板１２０のヒートシンク１１０側とは反対側の面に設置された複数の平滑コンデンサ１８は、流通方向２００において複数の冷却対象素子より上流側に配置されている。言い換えれば、複数の冷却対象素子は、複数の平滑コンデンサ１８より下流側に配置されている。さらに言えば、複数の冷却対象素子のそれぞれは、複数の平滑コンデンサ１８が搭載された第１基板１２０より流通方向２００において下流側に配置されている。
　上記の通り、パワーコンディショナ１００は、ヒートシンク１１０の流通方向２００が地面に垂直な方向に略平行になるように設置される。したがって、複数の平滑コンデンサ１８が流通方向２００において複数の冷却対象素子より上流側に配置されることで、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が複数の平滑コンデンサ１８に供給されにくくなる。さらに、複数の平滑コンデンサ１８は、比較的温度の低い空気が流入しやすい地面に最も近い側面に形成された給排気孔１０４に隣接して配置される。これにより、比較的温度の低い空気により効率的に複数の平滑コンデンサ１８を冷却できる。
　第１基板１２０および第２基板１３０は、ヒートシンク１１０の設置面の上方に支柱１２４を介して設置される。このように設置されることで、ヒートシンク１１０の設置面と、第１基板１２０および第２基板１３０のそれぞれのヒートシンク１１０側の面との間に空間が形成される。つまり、第１基板１２０および第２基板１３０のヒートシンク１１０側の面と、ヒートシンク１１０の複数の冷却対象素子の設置面とは、流通方向２００において重ならない。これにより、サイドカバー１０８の流通方向２００の上流側の側面に形成された給排気孔１０４から給気された空気が空間を介して複数の冷却対象素子に供給されやすくなる。よって、複数の冷却対象素子をより冷却しやすくできる。
　加えて、複数の冷却対象素子のそれぞれの設置面と、複数の平滑コンデンサ１８の設置面とは、流通方向２００において重ならない。つまり、平滑コンデンサ１８は、複数の複数の冷却対象素子の設置面と流通方向２００において重ならない設置面に配置されている。したがって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が、下流側に配置された複数の冷却対象素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が複数の冷却対象素子に与える悪影響を抑制できる。
　さらに、複数の冷却対象素子と、複数の平滑コンデンサ１８との間には、制御基板１２２が、第１基板１２０上に第１基板１２０に対して略垂直に配置されている。ここで、制御基板１２２が第１基板１２０に対して略垂直に配置される状態には、第１基板１２０の実装スペースが有効活用できる程度に制御基板１２２が第１基板１２０に対して傾いて配置される状態を含む。また、複数の平滑コンデンサ１８の第１基板１２０に対する高さは、制御基板１２２の第１基板１２０に対する高さと略同一である。このように制御基板１２２が配置されることで、複数の平滑コンデンサ１８により熱せされた空気が、制御基板１２２により遮られ、下流側に配置された複数の冷却対象素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が、複数の冷却対象素子に対して与える悪影響をより抑制できる。
　第２基板１３０は、複数の冷却対象素子より流通方向２００おいて下流側に配置されている。また、第２基板１３０の素子の設置面と、複数の冷却対象素子の設置面とは、流通方向２００において重ならない。したがって、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が、第２基板１３０上の電解コンデンサ３４、電流センサ４、電源回路などの各素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が、第２基板１３０上の各素子に与える悪影響を抑制できる。
　さらに、複数の冷却対象素子は、ヒートシンク１１０の設置面の略中央に配置されている。このように配置することで、複数の冷却対象素子をヒートシンク１１０の流通方向の周縁に配置するよりも複数の冷却対象素子からヒートシンク１１０に熱を伝達しやすくできる。したがって、ヒートシンク１１０により複数の冷却対象素子を冷却しやすくできる。
　加えて、制御基板１２２を第１基板１２０に対して垂直に配置することで、スイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４と制御基板１２２との間の距離を短くできる。よって、制御基板１２２上の制御回路５０からスイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４に供給される制御信号などに生じるノイズを抑制できる。また、このように配置することで、制御基板１２２を第１基板１２０に対して平行に配置する場合に比べて、昇圧回路１０を構成するスイッチング素子１４および１５並びにダイオード１６と、昇圧回路１０を構成する複数の平滑コンデンサ１８との間の距離を短くできる。これにより、スイッチング素子１４および１５並びにダイオード１６と、複数の平滑コンデンサ１８とを電気的に接続するラインを短くできる。よって、それぞれの素子の距離が長い場合に比べて、ラインを短くできるので、昇圧回路１０の電気的損失を抑制できる。
　また、複数の平滑コンデンサ１８および複数の冷却対象素子のそれぞれによりも下流側に配置された第２基板上に、比較的温度による悪影響を受けにくい素子が配置されている。これにより、比較的温度による悪影響を受けやすい平滑コンデンサ１８および複数の冷却対象素子をより優先的に冷却できる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０　昇圧回路
１２　リアクトル
１４，１５，２１，２２，２３，２４　スイッチング素子
１６　ダイオード
１８　平滑コンデンサ
２０　インバータ
３４　電解コンデンサ
３０　ＬＣフィルタ
３１，３２　インダクタ
３４　電解コンデンサ
５０　制御回路
１００　パワーコンディショナ
１１０　ヒートシンク
１１４　熱拡散シート
１２０　第１基板
１２２　制御基板
１３０　第２基板

Claims (10)

  1. 　直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
    　前記昇圧回路から出力された前記直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、
    　前記複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクと
    を備え、
    　前記複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、前記ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されているパワーコンディショナ。
  2. 　前記昇圧回路は、
    　昇圧された前記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、
    　前記平滑コンデンサは、前記流通方向において前記複数の第１のスイッチング素子より上流側に配置されている請求項１に記載のパワーコンディショナ。
  3. 　前記昇圧回路は、
    　リアクトルと、
    　前記リアクトルに入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子と
    を有し、
    　前記第２のスイッチング素子は、前記複数の第１のスイッチング素子のそれぞれと前記流通方向において重ならない前記平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、前記ヒートシンクと熱交換する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
  4. 　前記昇圧回路は、
    　昇圧された前記直流電圧を整流するダイオードを有し、
    　前記ダイオードは、前記複数の第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれと前記流通方向において重ならない前記平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、前記ヒートシンクと熱交換する請求項３に記載のパワーコンディショナ。
  5. 　前記平滑コンデンサが搭載された第１基板をさらに備え、
    　前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードのそれぞれは、前記第１基板より前記流通方向において下流側に配置されている請求項４に記載のパワーコンディショナ。
  6. 　前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードは、熱拡散シートを介して前記ヒートシンク上に配置されている請求項５に記載のパワーコンディショナ。
  7. 　前記平滑コンデンサは、前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードの設置面と前記流通方向において重ならない設置面に配置されている請求項５または請求項６に記載のパワーコンディショナ。
  8. 　前記昇圧回路の昇圧および前記インバータの直流交流変換を制御する制御回路が搭載された制御基板をさらに備え、
    　前記制御基板は、前記流通方向において前記平滑コンデンサより下流側の前記第１基板上に前記第１基板に対して略垂直に配置されている請求項５から請求項７のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
  9. 　前記インバータから出力される交流電圧の波形が正弦波になるように前記交流電圧を平滑化するＬＣフィルタを構成する電解コンデンサと、
    　前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードのそれぞれより前記流通方向において下流側に配置され、前記電解コンデンサが搭載される第２基板をさらに備える請求項４から請求項８のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
  10. 　前記電解コンデンサは、前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードの設置面と前記流通方向において重ならない設置面に配置されている請求項９に記載のパワーコンディショナ。
PCT/JP2012/002692 2011-06-06 2012-04-18 パワーコンディショナ Ceased WO2012169107A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020137026358A KR20130127536A (ko) 2011-06-06 2012-04-18 파워 컨디셔너

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011126316A JP2012253966A (ja) 2011-06-06 2011-06-06 パワーコンディショナ
JP2011-126316 2011-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012169107A1 true WO2012169107A1 (ja) 2012-12-13

Family

ID=47295700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/002692 Ceased WO2012169107A1 (ja) 2011-06-06 2012-04-18 パワーコンディショナ

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2012253966A (ja)
KR (1) KR20130127536A (ja)
WO (1) WO2012169107A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012715A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 三洋電機株式会社 電力変換装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105379097B (zh) * 2013-12-26 2017-07-18 三菱电机株式会社 电力变换装置
JP6653122B2 (ja) * 2015-03-20 2020-02-26 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 電動圧縮機、制御装置及び監視方法
JP6550858B2 (ja) * 2015-03-31 2019-07-31 富士電機株式会社 電力変換装置
JP6378126B2 (ja) * 2015-04-16 2018-08-22 三菱電機株式会社 充放電装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180424A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 半導体電力変換装置のスタック構造
JP2008043061A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Omron Corp パワーコンディショナ装置
JP2008218828A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Toyota Motor Corp 冷却装置及び冷却装置付半導体装置
JP2009059887A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Denso Corp 電力変換装置
JP2009159704A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Keihin Corp パワードライブユニット

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180424A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 半導体電力変換装置のスタック構造
JP2008043061A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Omron Corp パワーコンディショナ装置
JP2008218828A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Toyota Motor Corp 冷却装置及び冷却装置付半導体装置
JP2009059887A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Denso Corp 電力変換装置
JP2009159704A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Keihin Corp パワードライブユニット

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012715A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 三洋電機株式会社 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012253966A (ja) 2012-12-20
KR20130127536A (ko) 2013-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7507197B2 (ja) 直流－直流コンバータ
JP5241344B2 (ja) パワーモジュール及び電力変換装置
US8358506B2 (en) Mechanical arrangement for use within galvanically-isolated, low-profile micro-inverters for solar power installations
Zhao et al. Dual-mode double-carrier-based sinusoidal pulse width modulation inverter with adaptive smooth transition control between modes
WO2012169107A1 (ja) パワーコンディショナ
WO2016110091A1 (zh) 空调器及其电控盒组件、空调器室外机的装配方法
JP2006304522A (ja) パワーユニット装置及び電力変換装置
JP5644628B2 (ja) スイッチング電源装置
KR102512381B1 (ko) Dc-dc 컨버터
JP6158051B2 (ja) 電力変換装置
JP5326646B2 (ja) 電力変換装置
RU2299496C2 (ru) Система теплового излучения
JP2018085792A (ja) 半導体装置
JP6002473B2 (ja) 電子機器、および、パワーコンディショナ
JP2012156298A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータモジュール
KR102536990B1 (ko) Dc-dc 컨버터
JP6111891B2 (ja) 電力供給装置
JP6019991B2 (ja) 電力変換装置
JP5003752B2 (ja) 電源装置
JP6451589B2 (ja) 電力変換装置
JP2013252006A (ja) モータ駆動装置及びそれを備えた空気調和機
KR102320181B1 (ko) 수소연료 자동차용 전력변환장치
JP2012070570A (ja) 電力変換装置
JP2022179369A (ja) 電力変換装置
CN202634252U (zh) 模块化功率单元及变频器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12797535

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137026358

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12797535

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1