WO2022259422A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2022259422A1
WO2022259422A1 PCT/JP2021/021921 JP2021021921W WO2022259422A1 WO 2022259422 A1 WO2022259422 A1 WO 2022259422A1 JP 2021021921 W JP2021021921 W JP 2021021921W WO 2022259422 A1 WO2022259422 A1 WO 2022259422A1
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WO
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insulating
wall portion
power converter
side wall
conversion device
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PCT/JP2021/021921
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English (en)
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健太 鈴木
徹 北村
仁志 貞國
学 吉村
涼子 笹原
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三菱電機株式会社
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Priority to PCT/JP2021/021921 priority patent/WO2022259422A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14339—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for high voltage operation
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14325—Housings specially adapted for power drive units or power converters for cabinets or racks
    • 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
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage

Definitions

  • the present disclosure relates to power converters.
  • Patent Document 1 describes a power converter.
  • the power converter described in Patent Document 1 has a plurality of posts, a plurality of insulating substrates, a plurality of insulators, and a plurality of insulating shields.
  • Multiple pillars are lined up on the installation surface.
  • the plurality of insulating substrates are arranged at intervals along the vertical direction.
  • the insulating substrate closest to the installation surface is supported by a plurality of pillars.
  • An insulator is arranged between two adjacent insulating substrates.
  • a plurality of cell converters are arranged on the insulating substrate.
  • An insulating shield is arranged around the insulating substrate.
  • the present disclosure has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present disclosure provides a power converter that can be made smaller and lighter.
  • a power conversion device of the present disclosure includes a plurality of submodules and an insulating structure.
  • the plurality of sub-modules are arranged along at least one of a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. Two of the adjacent sub-modules are insulated from each other by an insulating structure.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a power conversion device 100;
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a submodule 10;
  • FIG. 2 is a plan view of the power conversion device 100;
  • FIG. 1 is a front view of a power conversion device 100;
  • FIG. 2 is a side view of the power conversion device 100;
  • FIG. 1 is a perspective view of a power conversion device 100;
  • FIG. 3 is a perspective view of an insulating housing 30;
  • FIG. FIG. 11 is an exploded perspective view of an insulating housing 30 according to a modification;
  • FIG. 11 is a perspective view of an insulating structure 20 according to a modified example; It is a top view of power converter 100A.
  • It is a front view of power converter 100A.
  • It is a side view of power converter 100A.
  • FIG. 1 is a perspective view of an insulating rack 60;
  • FIG. 11 is a perspective view of an insulating rack 60 according to a modified example;
  • 4 is a perspective view of a second frame 70;
  • FIG. It is a top view of power converter device 100D.
  • the power converter device 100F is a side view of the power converter device 100F.
  • Embodiment 1 A power conversion device (referred to as “power conversion device 100”) according to Embodiment 1 will be described.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of the power converter 100. As shown in FIG. 1 , the power conversion device 100 has multiple pairs of upper arms 110 and lower arms 120 . Upper arm 110 and lower arm 120 are connected in series. Each of the multiple sets of upper arms 110 and lower arms 120 are connected in parallel. A transformer 130 is connected between the upper arm 110 and the lower arm 120 . The upper arm 110 and the lower arm 120 have multiple submodules 10 connected in series.
  • MMC Multilevel Modular Converter
  • HVDC High Voltage DC
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of the power converter 100. As shown in FIG. 1 , the power conversion device 100 has multiple pairs of upper arms 110 and lower arms 120 . Upper arm 110 and lower arm 120 are connected in series. Each of the multiple sets of upper arms 110 and lower arms 120 are connected in parallel. A transformer 130 is connected between the upper arm 110 and the lower arm 120 . The upper arm 110 and the lower arm 120 have multiple submodules 10 connected in series.
  • FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the submodule 10.
  • the submodule 10 has, for example, switching elements 11a and 11b, diodes 12a and 12b, capacitors 13, and connection lines 14a and 14b.
  • the switching elements 11a and 11b are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
  • the switching element 11a and the switching element 11b are connected in series.
  • the diodes 12a and 12b are connected in parallel so as to reverse bias the switching elements 11a and 11b, respectively.
  • the capacitor 13 is connected in parallel with the switching elements 11a and 11b that are connected in series.
  • connection line 14a is connected to the emitter of the switching element 11a and the collector of the switching element 11b.
  • the connection line 14b is connected to the emitter of the switching element 11b.
  • the connection line 14a of one submodule 10 is connected to the connection line 14b of another submodule 10 adjacent thereto.
  • the submodule 10 constitutes a half-bridge type converter cell.
  • the submodule 10 may constitute a full-bridge converter cell.
  • FIG. 3 is a plan view of the power converter 100.
  • FIG. FIG. 4 is a front view of the power conversion device 100.
  • FIG. FIG. 5 is a side view of the power conversion device 100.
  • FIG. FIG. 6 is a perspective view of the power conversion device 100.
  • the plurality of submodules 10 are arranged along the first direction DR1 and the second direction DR2. However, the plurality of submodules 10 may be arranged along either one of the first direction DR1 and the second direction DR2.
  • the second direction DR2 is orthogonal to the first direction DR1.
  • the first direction DR1 corresponds to the horizontal direction.
  • the second direction DR2 corresponds to the vertical direction.
  • the power converter 100 has an insulating structure 20 .
  • the insulating structure 20 is arranged on the installation surface.
  • An insulating structure 20 provides insulation between two sub-modules 10 adjacent in the first direction DR1.
  • An insulating structure 20 provides insulation between two sub-modules 10 adjacent in the second direction DR2.
  • the insulating structure 20 is, for example, a plurality of insulating housings 30.
  • the insulating housing 30 is made of an insulating material.
  • the insulating housing 30 is preferably made of a lightweight and highly rigid material.
  • the insulating housing 30 is made of, for example, a resin material such as epoxy or FRP (Fiber Reinforced Plastic).
  • the insulating housing 30 may be an insulated metal material, concrete, or porcelain material.
  • the insulating treatment is performed, for example, by applying an insulating material, insulating coating, or the like.
  • FIG. 7 is a perspective view of the insulating housing 30.
  • the insulating housing 30 has a first side wall portion 31, a second side wall portion 32, a bottom wall portion 33, a top wall portion 34, and a back wall portion 35.
  • the insulating housing 30 may not have the back wall portion 35 .
  • the first side wall portion 31 and the second side wall portion 32 face each other with a gap therebetween in the first direction DR1.
  • the bottom wall portion 33 and the top wall portion 34 face each other with a gap therebetween in the second direction DR2.
  • the bottom wall portion 33 continues to the lower ends of the first side wall portion 31 and the second side wall portion 32 .
  • the upper wall portion 34 continues to the upper ends of the first side wall portion 31 and the second side wall portion 32 .
  • a direction perpendicular to the first direction DR1 and the second direction DR2 is defined as a third direction DR3.
  • the third direction DR3 corresponds to the horizontal direction.
  • the back wall portion 35 continues to one end of the first side wall portion 31, the second side wall portion 32, the bottom wall portion 33, and the top wall portion 34 in the third direction DR3.
  • the one end side of the insulating housing 30 in the third direction DR3 is closed.
  • the other end side of insulating housing 30 in third direction DR3 is open.
  • the inner space of the insulating housing 30 is defined by the first side wall portion 31 , the second side wall portion 32 , the bottom wall portion 33 and the top wall portion 34 .
  • a sub-module 10 is arranged in the inner space of the insulating housing 30 .
  • the submodule 10 is arranged in the internal space of the insulating housing 30, for example, through an opening on the other end side of the insulating housing 30 in the third direction DR3.
  • the plurality of insulating housings 30 are arranged along the first direction DR1 and the second direction DR2. When the plurality of sub-modules 10 are arranged along either one of the first direction DR1 and the second direction DR2, the plurality of insulating housings 30 are also arranged along one of the first direction DR1 and the second direction DR2. lined up.
  • One of the two adjacent insulating housings 30 is fixed to the other of the two adjacent insulating housings 30. More specifically, the first side wall portion 31 of one of the two insulating housings 30 adjacent in the first direction DR1 is the first side wall portion 31 of the other of the two insulating housings 30 adjacent in the first direction DR1. 2 is fixed to the side wall portion 32 . One bottom wall portion 33 of two insulating housings 30 adjacent in the second direction DR2 is fixed to the other top wall portion 34 of the two insulating housings 30 adjacent in the second direction DR2. It is This fixation is performed, for example, by gluing. This fixation may be performed using a fixation member made of an insulating material.
  • the sub-module 10 arranged in one internal space of the two adjacent insulating housings 30 is arranged in the other internal space of the two adjacent insulating housings 30; For example, they are connected using a cable (not shown). This cable is passed through, for example, an opening at the other end of the insulating housing 30 in the third direction DR3.
  • the power conversion device 100 two adjacent sub-modules 10 are separated from each other by the insulating structure 20 (more specifically, the first side wall portion 31 and the second side wall portion 32 or the bottom wall portion 33 and the top wall portion 34). insulated. Therefore, the power conversion device 100 can be miniaturized by narrowing the space between two adjacent sub-modules 10 .
  • the power converter 100 two adjacent submodules 10 are insulated from each other by the insulating structure 20 .
  • the insulating structure 20 also covers the bottom of the sub-module 10 closest to the ground plane. Therefore, in the power conversion device 100, it is not necessary to provide an insulating shield, and the weight can be reduced. Thus, according to the power conversion device 100, it is possible to reduce the size and weight.
  • the configuration of the insulating structure 20 can be changed by changing the number of the insulating housings 30 arranged along the first direction DR1 and the second direction DR2. high. Therefore, according to the power converter 100, the layout can be flexibly changed according to factors such as the required number of sub-modules 10 and the installation area.
  • the submodule 10 can be placed in the internal space of the insulating housing 30 through the opening of the insulating housing 30, so installation of the submodule 10 is easy.
  • the submodule 10 can be accessed through the opening of the insulating housing 30, so maintenance is easy.
  • the heat of the submodule 10 is easily released from the opening of the insulating housing 30, so the cooling performance for the submodule 10 can be enhanced.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of an insulating housing 30 according to a modification.
  • the insulating housing 30 may further have a front wall portion 36 .
  • the front wall portion 36 closes the other end side of the insulating housing 30 in the third direction DR3.
  • the front wall portion 36 is removable from the other ends of the first side wall portion 31, the second side wall portion 32, the bottom wall portion 33, and the top wall portion 34 in the third direction DR3.
  • the front wall portion 36 is attached after the submodule 10 is arranged in the inner space of the insulating housing 30 . If the insulating housing 30 has a front wall portion 36, the insulating properties with respect to the submodule 10 can be further enhanced.
  • FIG. 9 is a perspective view of an insulating structure 20 according to a modification.
  • the insulating structure 20 does not have to be composed of a plurality of insulating housings 30 .
  • it may be configured by assembling a plurality of insulating members 37 .
  • 9 shows only a portion of the insulating member 37 that constitutes the insulating structure 20.
  • the insulating member 37 has a first portion 37a and a second portion 37b.
  • the first portion 37a extends in the first direction DR1.
  • the second portion 37b extends in the second direction DR2 from the end of the first portion 37a in the first direction DR1. That is, the insulating member 37 is L-shaped.
  • a similar insulating structure 20 can be obtained by assembling such insulating members 37 as well.
  • Embodiment 2 A power conversion device (referred to as “power conversion device 100A”) according to Embodiment 2 will be described. Here, points different from the power electronics device 100 will be described, and redundant description will not be repeated.
  • FIG. 10 is a plan view of the power converter 100A.
  • FIG. 11 is a front view of the power converter 100A.
  • FIG. 12 is a side view of the power converter 100A.
  • the power converter 100A has a plurality of submodules 10 and an insulating structure 20.
  • the insulating structure 20 is a plurality of insulating cases 30 .
  • the configuration of the power conversion device 100A is common to the configuration of the power conversion device 100 .
  • the power conversion device 100A further has a plurality of support insulators 40 and a first frame 50.
  • the configuration of the power conversion device 100A is different from the configuration of the power conversion device 100.
  • the multiple support insulators 40 are arranged in a plane orthogonal to the second direction DR2. That is, the plurality of support insulators 40 are arranged on the installation surface.
  • the support insulator 40 is made of an insulating material.
  • the insulating material is FRP, for example.
  • the support insulator 40 may have folds formed of a polymer material on its surface.
  • the support insulator 40 may be made of a porcelain material (or may be a porcelain insulator).
  • the first frame 50 is arranged on a plurality of support insulators 40. That is, the first frame 50 is supported by multiple support insulators 40 .
  • An insulating structure 20 (a plurality of insulating housings 30) is arranged on the first frame 50. As shown in FIG.
  • the first frame 50 is made of a highly rigid material.
  • the first frame 50 is made of, for example, a metal material.
  • the submodule 10 It is possible to secure the insulation distance to the ground between the and the installation surface.
  • Embodiment 3 A power conversion device (referred to as “power conversion device 100B”) according to Embodiment 3 will be described. Here, points different from the power electronics device 100A will be described, and redundant description will not be repeated.
  • FIG. 13 is a plan view of the power converter 100B.
  • FIG. 14 is a front view of the power converter 100B.
  • FIG. 15 is a side view of the power conversion device 100B.
  • the power converter 100B has a plurality of submodules 10, an insulating structure 20, a plurality of support insulators 40, and a first frame 50.
  • the configuration of the power conversion device 100B is common to the configuration of the power conversion device 100A.
  • the insulating structure 20 is a plurality of insulating racks 60.
  • the configuration of the power conversion device 100B is different from the configuration of the power conversion device 100A.
  • the number of insulating racks 60 may be one.
  • the multiple insulating racks 60 are arranged along the second direction DR2.
  • the insulating rack 60 is made of an insulating material.
  • the insulating rack 60 is preferably made of a lightweight and highly rigid material.
  • the insulating rack 60 is made of, for example, a resin material such as epoxy or FRP.
  • 16 is a perspective view of the insulating rack 60.
  • the insulating rack 60 has a plurality of side walls 61, a bottom wall 62, a top wall 63, and a back wall 64. As shown in FIG. Insulating rack 60 may not have back wall 64 .
  • the plurality of side wall portions 61 are arranged along the first direction DR1. Two adjacent side wall portions 61 face each other with a gap therebetween in the first direction DR1.
  • the bottom wall portion 62 continues to the lower ends of the plurality of side wall portions 61 .
  • the upper wall portion 63 continues to the upper ends of the plurality of side wall portions 61 .
  • the bottom wall portion 62 and the top wall portion 63 face each other with a gap therebetween in the second direction DR2.
  • the back wall portion 64 continues to one ends of the side wall portions 61, the bottom wall portion 62, and the top wall portion 63 in the third direction DR3. As a result, the one end side of insulating rack 60 in third direction DR3 is closed. The other end side of insulating rack 60 in third direction DR3 is open.
  • the inner space of the insulating rack 60 is defined by two adjacent side walls 61 , bottom wall 62 and top wall 63 .
  • a sub-module 10 is arranged in the internal space of the insulating rack 60 .
  • the placement of the submodule 10 in the internal space of the insulating rack 60 is performed, for example, through an opening on the other end side of the insulating rack 60 in the third direction DR3.
  • One of the two adjacent insulating racks 60 is fixed to the other of the two adjacent insulating racks 60. More specifically, the bottom wall portion 62 of one of the two insulating racks 60 adjacent in the second direction DR2 is the upper wall portion 63 of the other of the two insulating racks 60 adjacent in the second direction DR2. is fixed to This fixation is performed, for example, by gluing. This fixation may be performed using a fixation member made of an insulating material.
  • the number of insulating racks 60 used to configure the insulating structure 20 is greater than the number of insulating enclosures 30 used to configure the insulating structure 20 when the number of sub-modules 10 to be arranged is the same. also less. Therefore, according to the power conversion device 100B, installation of the insulating structure 20 is facilitated.
  • FIG. 17 is a perspective view of an insulating rack 60 according to a modification.
  • the insulation rack 60 includes a first side wall 65 and a second side wall 66 instead of the plurality of side walls 61, bottom wall 62, top wall 63 and back wall 64. , a plurality of partition walls 67 and a back wall 68 .
  • the first side wall portion 65 and the second side wall portion 66 face each other with a gap therebetween in the first direction DR1.
  • the plurality of partition wall portions 67 are arranged along the second direction DR2.
  • Two adjacent partition wall portions 67 face each other with a gap therebetween in the second direction DR2.
  • the first side wall portion 65 continues to one end of the plurality of partition wall portions 67 in the first direction DR1, and the second side wall portion 66 continues to the other end of the plurality of partition wall portions 67 in the first direction DR1. .
  • the back wall portion 68 continues to one ends of the first side wall portion 65, the second side wall portion 66, and the plurality of partition wall portions 67 in the third direction DR3.
  • the one end side of insulating rack 60 in third direction DR3 is closed.
  • the other end side of insulating rack 60 in third direction DR3 is open.
  • the inner space of the insulating rack 60 is defined by the first side wall portion 65 , the second side wall portion 66 and the adjacent partition wall portions 67 .
  • the plurality of insulating racks 60 are arranged along the first direction DR1. Also, in this case, the first side wall portion 65 of one of the two insulating racks 60 adjacent in the first direction DR1 is the second side wall portion of the other of the two insulating racks 60 adjacent in the first direction DR1. 66.
  • Embodiment 4 A power conversion device (referred to as “power conversion device 100C”) according to Embodiment 4 will be described. Here, points different from the power conversion device 100B will be described, and redundant description will not be repeated.
  • FIG. 18 is a plan view of the power converter 100C.
  • FIG. 19 is a front view of the power converter 100C.
  • FIG. 20 is a side view of the power converter 100C.
  • the power converter 100C has a plurality of submodules 10, an insulating structure 20, a plurality of support insulators 40, and a first frame 50.
  • the insulating structure 20 is a plurality of insulating racks 60 . Regarding these points, the configuration of the power conversion device 100C is common to the configuration of the power conversion device 100B.
  • the power conversion device 100C further includes a plurality of second frames 70 and braces 80. Regarding this point, the configuration of the power conversion device 100C is different from the configuration of the power conversion device 100B.
  • the second frame 70 is arranged between two insulating racks 60 adjacent in the second direction DR2.
  • the second frame 70 is made of a highly rigid material.
  • the second frame 70 is made of, for example, a metal material.
  • FIG. 21 is a perspective view of the second frame 70.
  • a plurality of through holes 71 are formed in the second frame 70 .
  • the through hole 71 penetrates the second frame 70 along the second direction DR2 (thickness direction of the second frame 70). Thereby, the weight of the second frame 70 is reduced.
  • the first frame 50 and the second frame 70 closest to the first frame 50 are fixed to each other.
  • Two second frames 70 adjacent in the second direction DR2 are fixed to each other. Fixation between the first frame 50 and the second frame 70 closest to the first frame 50 and fixation of two second frames 70 adjacent in the second direction DR2 are performed by the braces 80 .
  • the first frame 50 and the second frame 70 closest to the first frame 50 are fixed, and two second frames 70 adjacent in the second direction DR2 are fixed. is fixed on one side and the other side in the first direction DR1 and on the one side and the other side in the third direction DR3.
  • fixing the first frame 50 to the second frame 70 closest to the first frame 50 and fixing two second frames 70 adjacent in the second direction DR2 are It does not have to be done.
  • the first frame 50 and the second frame 70 closest to the first frame 50 are fixed, and the two second frames 70 adjacent in the second direction DR2 are fixed. , the seismic resistance can be improved.
  • Embodiment 5 A power conversion device (referred to as “power conversion device 100D”) according to Embodiment 5 will be described. Here, points different from the power conversion device 100B will be described, and redundant description will not be repeated.
  • FIG. 22 is a plan view of the power conversion device 100D.
  • FIG. 23 is a front view of the power conversion device 100D.
  • FIG. 24 is a side view of the power conversion device 100D.
  • FIG. 25 is a rear view of the power conversion device 100D.
  • the power converter 100D has a plurality of submodules 10, an insulating structure 20, a plurality of support insulators 40, and a first frame 50. ing.
  • the insulating structure 20 is a plurality of insulating racks 60 . Regarding these points, the configuration of the power conversion device 100D is common to the configuration of the power conversion device 100B.
  • the plurality of insulation racks 60 includes a plurality of first insulation racks 60a and a plurality of second insulation racks 60b. Regarding this point, the configuration of the power conversion device 100D is different from the configuration of the power conversion device 100B.
  • the plurality of first insulating racks 60a are arranged along the second direction DR2.
  • the plurality of second insulating racks 60b are arranged along the second direction DR2.
  • the plurality of first insulation racks 60a and the plurality of second insulation racks 60b are arranged back-to-back in the third direction DR3. That is, the back wall portion 64 of the first insulating rack 60a faces the back wall portion 64 of the second insulating rack 60b in the third direction DR3.
  • the back wall portion 64 of the first insulating rack 60a is preferably fixed to the back wall portion 64 of the second insulating rack 60b.
  • the back wall portion 64 of the first insulating rack 60a and the back wall portion 64 of the second insulating rack 60b are located between two sub-modules 10 that are adjacent in the third direction DR3. , the spacing between two adjacent sub-modules 10 can be narrowed. Therefore, according to the power converter 100D, even when the required number of sub-modules 10 increases, the installation area can be reduced.
  • Embodiment 6 A power conversion device (referred to as “power conversion device 100E”) according to Embodiment 6 will be described. Here, points different from the power conversion device 100B will be described, and redundant description will not be repeated.
  • FIG. 26 is a front view of the power converter 100E.
  • FIG. 27 is a side view of the power conversion device 100E.
  • the power converter 100E has a plurality of submodules 10, an insulating structure 20, a plurality of support insulators 40, and a first frame 50.
  • the insulating structure 20 is a plurality of insulating racks 60.
  • the configuration of the power conversion device 100E is common to the configuration of the power conversion device 100B.
  • the power conversion device 100E further has a reinforcing member 90. Regarding this point, the configuration of the power conversion device 100E is different from the configuration of the power conversion device 100B.
  • the reinforcing member 90 connects the top surface of the insulating structure 20 (the top surface of the insulating rack 60 at the top) and the ceiling or wall of the building in which the power converter 100E is stored.
  • the reinforcing member 90 is made of an insulating material.
  • the insulating material is, for example, FRP or resin material.
  • the reinforcing member 90 may be made of an insulating metal material.
  • each of the plurality of submodules 10 is insulated from each other by the insulating structure 20 (the plurality of insulation racks 60), so there is no need to consider insulation between the power conversion devices. According to the power conversion device 100E, even when the required number of sub-modules 10 increases, efficient layout is possible and the installation area can be reduced.
  • FIG. 28 is a front view of the power converter 100F.
  • FIG. 29 is a side view of the power conversion device 100F.
  • the power converter 100F has a plurality of submodules 10, an insulating structure 20, a plurality of support insulators 40, and a first frame 50.
  • the insulating structure 20 is a plurality of insulating racks 60 .
  • the configuration of the power conversion device 100F is common to the configuration of the power conversion device 100B.
  • the power conversion device 100F further has suspension support members 91 .
  • the power conversion device 100 ⁇ /b>F does not have the multiple support insulators 40 and the first frame 50 .
  • the configuration of the power conversion device 100F is different from the configuration of the power conversion device 100B.
  • the suspension support member 91 connects the upper surface of the insulating structure 20 (the upper surface of the insulating rack 60 located at the top) and the ceiling or wall surface of the building in which the power converter 100F is stored. Thereby, the power converter 100F is suspended from the ceiling or the wall of the building in which the power converter 100F is housed.
  • the suspension support member 91 is made of an insulating material.
  • the insulating material is, for example, FRP or resin material.
  • the suspension support member 91 may be made of an insulating metal material.
  • a plurality of insulating racks 60 forming the insulating structure 20 are fixed to each other, for example, by wires.
  • the power converter 100F is suspended from the ceiling or wall of the building in which the power converter 100F is housed by the suspension support member 91, and is not grounded. Therefore, the power conversion device 100F is not subjected to seismic motion from the ground when an earthquake occurs, and the seismic performance is improved.

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Abstract

電力変換装置（１００）は、複数のサブモジュール（１０）と、絶縁構造体（２０）とを備えている。複数のサブモジュールは、第１方向（ＤＲ１）及び第１方向に直交している第２方向（ＤＲ２）の少なくとも一方に沿って並んでいる。隣り合う複数のサブモジュールのうちの２つの間は、絶縁構造体により互いに絶縁されている。

Description

電力変換装置
　本開示は、電力変換装置に関する。
　国際公開第２０１７／１６８５１８号（特許文献１）には、電力変換装置が記載されている。特許文献１に記載の電力変換装置は、複数の支柱と、複数の絶縁基板と、複数の碍子と、複数の絶縁シールドを有している。
　複数の支柱は、設置面上に並んでいる。複数の絶縁基板は、鉛直方向に沿って間隔を空けて配置されている。最も設置面の近くにある絶縁基板は、複数の支柱により支持されている。隣り合う２つの絶縁基板の間には、碍子が配置されている。絶縁基板上には、複数のセル変換器が配置されている。絶縁基板の周囲には、絶縁シールドが配置されている。
国際公開第２０１７／１６８５１８号
　特許文献１に記載の電力変換装置では、絶縁基板上において隣り合って配置されている２つのセル変換器の間に、絶縁部材が配置されていない。そのため、隣り合うセル変換器の間の絶縁を確保するために、隣り合う２つのセル変換器の間の距離を大きくする必要がある。そのため、特許文献１に記載の電力変換装置は、セル変換器を支持する絶縁基板及び絶縁シールドが大型化し、据え付け面積や高さが大きくなる。また、特許文献１に記載の電力変換装置は、重量も増加する。
　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、小型化及び軽量化が可能な電力変換装置を提供するものである。
　本開示の電力変換装置は、複数のサブモジュールと、絶縁構造体とを備えている。複数のサブモジュールは、第１方向及び第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでいる。隣り合う複数のサブモジュールのうちの２つの間は、絶縁構造体により互いに絶縁されている。
　本開示の電力変換装置によると、小型化及び軽量化が可能となる。
電力変換装置１００の模式的な回路図である。 サブモジュール１０の模式的な回路図である。 電力変換装置１００の平面図である。 電力変換装置１００の正面図である。 電力変換装置１００の側面図である。 電力変換装置１００の斜視図である。 絶縁筐体３０の斜視図である。 変形例に係る絶縁筐体３０の分解斜視図である。 変形例に係る絶縁構造体２０の斜視図である。 電力変換装置１００Ａの平面図である。 電力変換装置１００Ａの正面図である。 電力変換装置１００Ａの側面図である。 電力変換装置１００Ｂの平面図である。 電力変換装置１００Ｂの正面図である。 電力変換装置１００Ｂの側面図である。 絶縁ラック６０の斜視図である。 変形例に係る絶縁ラック６０の斜視図である。 電力変換装置１００Ｃの平面図である。 電力変換装置１００Ｃの正面図である。 電力変換装置１００Ｃの側面図である。 第２フレーム７０の斜視図である。 電力変換装置１００Ｄの平面図である。 電力変換装置１００Ｄの正面図である。 電力変換装置１００Ｄの側面図である。 電力変換装置１００Ｄの背面図である。 電力変換装置１００Ｅの正面図である。 電力変換装置１００Ｅの側面図である。 電力変換装置１００Ｆの正面図である。 電力変換装置１００Ｆの側面図である。
　本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　実施の形態１．
　実施の形態１に係る電力変換装置（「電力変換装置１００」とする）を説明する。
　（電力変換装置１００の構成）
　電力変換装置１００は、例えば、ＭＭＣ（Multilevel　Modular　Convertor）型のＨＶＤＣ（High　Voltage　DC）変換器である。但し、電力変換装置１００は、これに限られるものではない。図１は、電力変換装置１００の模式的な回路図である。図１に示されるように、電力変換装置１００は、複数組の上アーム１１０及び下アーム１２０を有している。上アーム１１０及び下アーム１２０は、直列に接続されている。複数組の上アーム１１０及び下アーム１２０の各々は、並列に接続されている。上アーム１１０及び下アーム１２０の間には、トランス１３０が接続されている。上アーム１１０及び下アーム１２０は、直列接続されている複数のサブモジュール１０を有している。
　図２は、サブモジュール１０の模式的な回路図である。図２に示されるように、サブモジュール１０は、例えば、スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂと、ダイオード１２ａ及びダイオード１２ｂと、コンデンサ１３と、接続線１４ａ及び接続線１４ｂとを有している。
　スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）である。スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂは、直列に接続されている。
　ダイオード１２ａ及びダイオード１２ｂは、それぞれ、スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂに逆バイアスされるように並列に接続されている。コンデンサ１３は、直列に接続されているスイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂに並列に接続されている。
　接続線１４ａは、スイッチング素子１１ａのエミッタ及びスイッチング素子１１ｂのコレクタに接続されている。接続線１４ｂは、スイッチング素子１１ｂのエミッタに接続されている。１つのサブモジュール１０の接続線１４ａは、隣り合う他のサブモジュール１０の接続線１４ｂに接続されている。このように、サブモジュール１０は、ハーフブリッジ型の変換器セルを構成している。なお、サブモジュール１０は、フルブリッジ型の変換器セルを構成していてもよい。
　図３は、電力変換装置１００の平面図である。図４は、電力変換装置１００の正面図である。図５は、電力変換装置１００の側面図である。図６は、電力変換装置１００の斜視図である。図３、図４、図５及び図６に示されるように、複数のサブモジュール１０は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。但し、複数のサブモジュール１０は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２のいずれか一方に沿って並んでいてもよい。
　第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に直交している。第１方向ＤＲ１は、水平方向に対応している。第２方向ＤＲ２は、鉛直方向に対応している。
　電力変換装置１００は、絶縁構造体２０を有している。絶縁構造体２０は、設置面上に配置されている。第１方向ＤＲ１において隣り合う２つのサブモジュール１０の間は、絶縁構造体２０により絶縁されている。第２方向ＤＲ２において隣り合う２つのサブモジュール１０の間は、絶縁構造体２０により絶縁されている。
　絶縁構造体２０は、例えば、複数の絶縁筐体３０である。絶縁筐体３０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁筐体３０は、軽量であり、かつ剛性の高い材料により形成されていることが好ましい。絶縁筐体３０は、例えば、エポキシ等の樹脂材料又はＦＲＰ（Fiber　Reinforced　Plastic）により形成されている。絶縁筐体３０は、絶縁処理が施された金属材料、コンクリート又は磁器材料であってもよい。絶縁処理は、例えば、絶縁材料の塗布、絶縁コーティング等により行われる。
　図７は、絶縁筐体３０の斜視図である。図７に示されるように、絶縁筐体３０は、第１側壁部３１と、第２側壁部３２と、底壁部３３と、上壁部３４と、背壁部３５とを有している。絶縁筐体３０は、背壁部３５を有していなくてもよい。
　第１側壁部３１及び第２側壁部３２は、第１方向ＤＲ１において、間隔を空けて互いに対向している。底壁部３３及び上壁部３４は、第２方向ＤＲ２において、間隔を空けて互いに対向している。底壁部３３は、第１側壁部３１及び第２側壁部３２の下端に連なっている。上壁部３４は、第１側壁部３１及び第２側壁部３２の上端に連なっている。
　第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交している方向を、第３方向ＤＲ３とする。第３方向ＤＲ３は、水平方向に対応している。背壁部３５は、第３方向ＤＲ３における第１側壁部３１、第２側壁部３２、底壁部３３及び上壁部３４の一方端に連なっている。これにより、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における一方端側は、閉塞されている。絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における他方端側は、開口されている。
　第１側壁部３１、第２側壁部３２、底壁部３３及び上壁部３４により、絶縁筐体３０の内部空間が画されている。絶縁筐体３０の内部空間には、サブモジュール１０が配置されている。絶縁筐体３０の内部空間へのサブモジュール１０の配置は、例えば、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における他方端側にある開口から行われる。
　複数の絶縁筐体３０は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数のサブモジュール１０が第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２のいずれか一方に沿って並んでいる場合、複数の絶縁筐体３０も、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２のいずれか一方に沿って並んでいる。
　隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方は、隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方に固定されている。より具体的には、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方の第１側壁部３１は、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方の第２側壁部３２に固定されている。また、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方の底壁部３３は、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方の上壁部３４に固定されている。この固定は、例えば接着により行われる。この固定は、絶縁性の材料により形成されている固定部材を用いて行われてもよい。
　隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方の内部空間に配置されているサブモジュール１０は、隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方の内部空間に配置されているサブモジュール１０と、例えばケーブル（図示せず）を用いて接続されている。このケーブルは、例えば、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における他方端側にある開口に通されている。
　（電力変換装置１００の効果）
　以下に、電力変換装置１００の効果を説明する。
　電力変換装置１００では、隣り合う２つのサブモジュール１０が、絶縁構造体２０（より具体的には、第１側壁部３１及び第２側壁部３２又は底壁部３３及び上壁部３４）により互いに絶縁されている。そのため、電力変換装置１００では、隣り合う２つのサブモジュール１０の間の間隔を狭めることにより小型化が可能である。
　また、電力変換装置１００では、隣り合う２つのサブモジュール１０が絶縁構造体２０により互いに絶縁されている。また、電力変換装置１００では、最も接地面側に配置されているサブモジュール１０の底部も絶縁構造体２０により覆われている。そのため、電力変換装置１００では、絶縁シールドを設ける必要が無くなり、軽量化が可能である。このように、電力変換装置１００によると、小型化及び軽量化が可能となる。
　電力変換装置１００では、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿って並べられる絶縁筐体３０の数を変えることにより絶縁構造体２０の構成を変更することができるため、レイアウト変更の自由度が高い。そのため、電力変換装置１００によると、サブモジュール１０の必要数、据え付け面積等の要因に応じて柔軟にレイアウト変更ができる。
　電力変換装置１００では、サブモジュール１０を絶縁筐体３０の開口から絶縁筐体３０の内部空間に配置することができるため、サブモジュール１０の設置が容易である。電力変換装置１００では、絶縁筐体３０の開口からサブモジュール１０にアクセスすることができるため、メンテナンスが容易である。電力変換装置１００では、サブモジュール１０の熱が絶縁筐体３０の開口から放出されやすいため、サブモジュール１０に対する冷却性能を高めることができる。
　（変形例１）
　図８は、変形例に係る絶縁筐体３０の分解斜視図である。図８に示されるように、絶縁筐体３０は、前壁部３６をさらに有していてもよい。前壁部３６により、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３の他方端側が閉塞されている。前壁部３６は、第３方向ＤＲ３における第１側壁部３１、第２側壁部３２、底壁部３３及び上壁部３４の他方端から取り外し可能になっている。前壁部３６は、絶縁筐体３０の内部空間にサブモジュール１０が配置された後に取り付けられる。絶縁筐体３０が前壁部３６を有している場合、サブモジュール１０に対する絶縁性をさらに高めることができる。
　（変形例２）
　図９は、変形例に係る絶縁構造体２０の斜視図である。図９に示されるように、絶縁構造体２０は、複数の絶縁筐体３０により構成されていなくてもよい。例えば、複数の絶縁部材３７を組み立てることにより構成されていてもよい。なお、図９には、絶縁構造体２０を構成している絶縁部材３７のうちの一部のみが示されている。絶縁部材３７は、第１部分３７ａと、第２部分３７ｂとを有している。第１部分３７ａは、第１方向ＤＲ１に延在している。第２部分３７ｂは、第１方向ＤＲ１における第１部分３７ａの端から、第２方向ＤＲ２に延在している。すなわち、絶縁部材３７は、Ｌ字形になっている。このような絶縁部材３７を組み立てることによっても、同様の絶縁構造体２０が得られる。
　実施の形態２．
　実施の形態２に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ａ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００と異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（電力変換装置１００Ａの構成）
　以下に、電力変換装置１００Ａの構成を説明する。
　図１０は、電力変換装置１００Ａの平面図である。図１１は、電力変換装置１００Ａの正面図である。図１２は、電力変換装置１００Ａの側面図である。図１０、図１１及び図１２に示されるように、電力変換装置１００Ａは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０とを有している。電力変換装置１００Ａでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁筐体３０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ａの構成は、電力変換装置１００の構成と共通している。
　電力変換装置１００Ａは、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０とをさらに有している。この点に関して、電力変換装置１００Ａの構成は、電力変換装置１００の構成と異なっている。
　複数の支持碍子４０は、第２方向ＤＲ２に直交している面内に並んでいる。すなわち、複数の支持碍子４０は、設置面上に並んでいる。支持碍子４０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁性の材料は、例えば、ＦＲＰである。支持碍子４０は、表面にポリマー材料により形成されているヒダを有していてもよい。支持碍子４０は、磁器材料により形成されていてもよい（磁器碍子であってもよい）。
　第１フレーム５０は、複数の支持碍子４０の上に配置されている。すなわち、第１フレーム５０は、複数の支持碍子４０により支持されている。第１フレーム５０上には、絶縁構造体２０（複数の絶縁筐体３０）が配置されている。第１フレーム５０は、剛性の高い材料により形成されている。第１フレーム５０は、例えば、金属材料により形成されている。
　（電力変換装置１００Ａの効果）
　以下に、電力変換装置１００Ａの効果を説明する。
　電力変換装置１００Ａでは、第１フレーム５０が複数の支持碍子４０に支持されているとともに第１フレーム５０上に絶縁構造体２０（複数の絶縁筐体３０）が配置されているため、サブモジュール１０と設置面との間の対地絶縁距離を確保することができる。
　実施の形態３．
　実施の形態３に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｂ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　図１３は、電力変換装置１００Ｂの平面図である。図１４は、電力変換装置１００Ｂの正面図である。図１５は、電力変換装置１００Ｂの側面図である。図１３、図１４及び図１５に示されるように、電力変換装置１００Ｂは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。この点に関して、電力変換装置１００Ｂの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と共通している。
　電力変換装置１００Ｂでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。この点に関して、電力変換装置１００Ｂの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と異なっている。なお、絶縁ラック６０の数は、１つであってもよい。複数の絶縁ラック６０は、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。
　絶縁ラック６０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁ラック６０は、軽量であり、かつ剛性の高い材料により形成されていることが好ましい。絶縁ラック６０は、例えば、エポキシ等の樹脂材料又はＦＲＰにより形成されている。図１６は、絶縁ラック６０の斜視図である。図１６に示されるように、絶縁ラック６０は、複数の側壁部６１と、底壁部６２と、上壁部６３と、背壁部６４とを有している。絶縁ラック６０は、背壁部６４を有していなくてもよい。
　複数の側壁部６１は、第１方向ＤＲ１に沿って並んでいる。隣り合う２つの側壁部６１は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向している。底壁部６２は、複数の側壁部６１の下端に連なっている。上壁部６３は、複数の側壁部６１の上端に連なっている。底壁部６２及び上壁部６３は、第２方向ＤＲ２において間隔を空けて対向している。背壁部６４は、第３方向ＤＲ３における複数の側壁部６１、底壁部６２及び上壁部６３の一方端に連なっている。これにより、絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における一方端側は、閉塞されている。絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における他方端側は、開口されている。
　隣り合う２つの側壁部６１、底壁部６２及び上壁部６３により、絶縁ラック６０の内部空間が画されている。絶縁ラック６０の内部空間には、サブモジュール１０が配置されている。絶縁ラック６０の内部空間へのサブモジュール１０の配置は、例えば、絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における他方端側にある開口から行われる。
　隣り合っている２つの絶縁ラック６０の一方は、隣り合っている２つの絶縁ラック６０の他方に固定されている。より具体的には、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の一方の底壁部６２は、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の他方の上壁部６３に固定されている。この固定は、例えば、接着により行われる。この固定は、絶縁性の材料により形成されている固定部材を用いて行われてもよい。
　（電力変換装置１００Ｂの効果）
　以下に、電力変換装置１００Ｂの効果を説明する。
　絶縁構造体２０を構成するために用いられる絶縁ラック６０の数は、配置されるサブモジュール１０の数が同一である場合、絶縁構造体２０を構成するために用いられる絶縁筐体３０の数よりも少なくなる。そのため、電力変換装置１００Ｂによると、絶縁構造体２０の設置が容易になる。
　（変形例）
　図１７は、変形例に係る絶縁ラック６０の斜視図である。図１７に示されるように、絶縁ラック６０は、複数の側壁部６１、底壁部６２、上壁部６３及び背壁部６４に代えて、第１側壁部６５と、第２側壁部６６と、複数の仕切り壁部６７と、背壁部６８とを有していてもよい。
　第１側壁部６５及び第２側壁部６６は、第１方向ＤＲ１において、間隔を空けて互いに対向している。複数の仕切り壁部６７は、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。隣り合う２つの仕切り壁部６７は、第２方向ＤＲ２において間隔を空けて対向している。第１側壁部６５は第１方向ＤＲ１における複数の仕切り壁部６７の一方端に連なっており、第２側壁部６６は、第１方向ＤＲ１における複数の仕切り壁部６７の他方端に連なっている。
　背壁部６８は、第３方向ＤＲ３における第１側壁部６５、第２側壁部６６及び複数の仕切り壁部６７の一方端に連なっている。これにより、絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における一方端側は、閉塞されている。絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における他方端側は、開口されている。第１側壁部６５、第２側壁部６６及び隣り合う仕切り壁部６７により、絶縁ラック６０の内部空間が画されている。
　この場合、複数の絶縁ラック６０は第１方向ＤＲ１に沿って並んでいる。また、この場合、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の一方の第１側壁部６５は、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の他方の第２側壁部６６に固定されている。
　実施の形態４．
　実施の形態４に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｃ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ｂと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（電力変換装置１００Ｃの構成）
　以下に、電力変換装置１００Ｃの構成を説明する。
　図１８は、電力変換装置１００Ｃの平面図である。図１９は、電力変換装置１００Ｃの正面図である。図２０は、電力変換装置１００Ｃの側面図である。図１８、図１９及び図２０に示されるように、電力変換装置１００Ｃは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｃでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｃの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。
　電力変換装置１００Ｃは、複数の第２フレーム７０と、ブレース８０とをさらに有している。この点に関して、電力変換装置１００Ｃの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。
　第２フレーム７０は、第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの絶縁ラック６０の間に配置されている。第２フレーム７０は、剛性の高い材料により形成されている。第２フレーム７０は、例えば、金属材料により形成されている。図２１は、第２フレーム７０の斜視図である。図２１に示されるように、第２フレーム７０には、複数の貫通穴７１が形成されている。貫通穴７１は、第２方向ＤＲ２（第２フレーム７０の厚さ方向）に沿って第２フレーム７０を貫通している。これにより、第２フレーム７０が軽量化されている。
　第１フレーム５０及び最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０は、互いに固定されている。第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０は、互いに固定されている。第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定は、ブレース８０により行われている。
　図１８、図１９及び図２０に示される例では、第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定は、第１方向ＤＲ１における一方側及び他方側並びに第３方向ＤＲ３における一方側及び他方側において行われている。しかしながら、第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定は、第３方向ＤＲ３における他方側において行われていなくてもよい。
　（電力変換装置１００Ｃの効果）
　以下に、電力変換装置１００Ｃの効果を説明する。
　電力変換装置１００Ｃでは、第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定が行われているため、耐震性を改善することができる。
　実施の形態５．
　実施の形態５に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｄ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ｂと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（電力変換装置１００Ｄの構成）
　以下に、電力変換装置１００Ｄの構成を説明する。
　図２２は、電力変換装置１００Ｄの平面図である。図２３は、電力変換装置１００Ｄの正面図である。図２４は、電力変換装置１００Ｄの側面図である。図２５は、電力変換装置１００Ｄの背面図である。図２２、図２３、図２４及び図２５に示されるように、電力変換装置１００Ｄは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｄでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｄの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。
　電力変換装置１００Ｄでは、複数の絶縁ラック６０に、複数の第１絶縁ラック６０ａ及び複数の第２絶縁ラック６０ｂが含まれている。この点に関して、電力変換装置１００Ｄの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。
　複数の第１絶縁ラック６０ａは、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数の第２絶縁ラック６０ｂは、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数の第１絶縁ラック６０ａ及び複数の第２絶縁ラック６０ｂは、第３方向ＤＲ３において背面合わせで並んでいる。すなわち、第１絶縁ラック６０ａの背壁部６４は、第２絶縁ラック６０ｂの背壁部６４と第３方向ＤＲ３において対向している。第１絶縁ラック６０ａの背壁部６４は、第２絶縁ラック６０ｂの背壁部６４に固定されていることが好ましい。
　（電力変換装置１００Ｄの効果）
　以下に、電力変換装置１００Ｄの効果を説明する。
　電力変換装置１００Ｄでは、第３方向ＤＲ３において隣り合う２つのサブモジュール１０の間に第１絶縁ラック６０ａの背壁部６４及び第２絶縁ラック６０ｂの背壁部６４があるため、第３方向ＤＲ３において隣り合う２つのサブモジュール１０の間の間隔を狭めることができる。そのため、電力変換装置１００Ｄによると、サブモジュール１０の必要数が増加した際でも据え付け面積の縮小が可能である。
　実施の形態６．
　実施の形態６に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｅ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ｂと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（電力変換装置１００Ｅの構成）
　以下に、電力変換装置１００Ｅの構成を説明する。
　図２６は、電力変換装置１００Ｅの正面図である。図２７は、電力変換装置１００Ｅの側面図である。図２６及び図２７に示されるように、電力変換装置１００Ｅは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｅでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｅの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。
　電力変換装置１００Ｅは、補強部材９０をさらに有している。この点に関して、電力変換装置１００Ｅの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。
　補強部材９０は、絶縁構造体２０の上面（最も上方にある絶縁ラック６０の上面）と電力変換装置１００Ｅが格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続している。補強部材９０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁性の材料は、例えばＦＲＰ又は樹脂材料である。補強部材９０は、絶縁処理が施された金属材料により形成されていてもよい。
　（電力変換装置１００Ｅの効果）
　以下に、電力変換装置１００Ｅの効果を説明する。
　電力変換装置１００Ｅでは、複数のサブモジュール１０の各々が絶縁構造体２０（複数の絶縁ラック６０）により互いに絶縁されており、電力変換装置間の絶縁を考慮する必要がない。電力変換装置１００Ｅによると、サブモジュール１０の必要数が増加した場合であっても効率的なレイアウトが可能であり、据え付け面積を小さくすることができる。
　（電力変換装置１００Ｆの構成）
　以下に、電力変換装置１００Ｆの構成を説明する。
　図２８は、電力変換装置１００Ｆの正面図である。図２９は、電力変換装置１００Ｆの側面図である。図２８及び図２９に示されるように、電力変換装置１００Ｆは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｆでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｆの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。
　電力変換装置１００Ｆは、懸架支持部材９１をさらに有している。電力変換装置１００Ｆは、複数の支持碍子４０及び第１フレーム５０を有していない。この点に関して、電力変換装置１００Ｆの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。
　懸架支持部材９１は、絶縁構造体２０の上面（最も上方にある絶縁ラック６０の上面）と電力変換装置１００Ｆが格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続している。これにより、電力変換装置１００Ｆは、電力変換装置１００Ｆが格納される建屋の天井部又は壁面部から吊り下げられる。
　懸架支持部材９１は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁性の材料は、例えばＦＲＰ又は樹脂材料である。懸架支持部材９１は、絶縁処理が施された金属材料により形成されていてもよい。絶縁構造体２０を構成している複数の絶縁ラック６０は、例えばワイヤにより相互に固定される。
　（電力変換装置１００Ｆの効果）
　以下に、電力変換装置１００Ｆの効果を説明する。
　電力変換装置１００Ｆは、懸架支持部材９１により、電力変換装置１００Ｆが格納される建屋の天井部又は壁面部から吊り下げられ、接地していない。そのため、電力変換装置１００Ｆは、地震発生時に地面から地震動を受けることがなく、耐震性能が改善される。
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の基本的な範囲は上記の実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１０　サブモジュール、１１ａ，１１ｂ　スイッチング素子、１２ａ，１２ｂ　ダイオード、１３　コンデンサ、１４ａ，１４ｂ　接続線、２０　絶縁構造体、３０　絶縁筐体、３１　第１側壁部、３２　第２側壁部、３３　底壁部、３４　上壁部、３５　背壁部、３６　前壁部、３７　絶縁部材、３７ａ　第１部分、３７ｂ　第２部分、４０　支持碍子、５０　第１フレーム、６０　絶縁ラック、６０ａ　第１絶縁ラック、６０ｂ　第２絶縁ラック、６１　側壁部、６２　底壁部、６３　上壁部、６４　背壁部、６５　第１側壁部、６６　第２側壁部、６７　仕切り壁部、６８　背壁部、７０　第２フレーム、７１　貫通穴、８０　ブレース、９０　補強部材、９１　懸架支持部材、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ　電力変換装置、１１０　上アーム、１２０　下アーム、１３０　トランス、ＤＲ１　第１方向、ＤＲ２　第２方向、ＤＲ３　第３方向。

Claims (11)

  1. 　電力変換装置であって、
    　複数のサブモジュールと、
    　絶縁構造体とを備え、
    　前記複数のサブモジュールは、第１方向及び前記第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
    　隣り合う前記複数のサブモジュールのうちの２つの間は、前記絶縁構造体により互いに絶縁されている、電力変換装置。
  2. 　前記絶縁構造体は、複数の絶縁筐体であり、
    　前記複数の絶縁筐体の各々は、間隔を空けて互いに対向している第１側壁部及び第２側壁部と、前記第１側壁部及び前記第２側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記第１側壁部及び前記第２側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
    　前記複数の絶縁筐体は、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
    　前記複数のサブモジュールの各々は、前記第１側壁部、前記第２側壁部、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記複数の絶縁筐体の各々は、前記第１側壁部、前記第２側壁部、前記底壁部及び前記上壁部の後端に連なっている背壁部をさらに有する、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記第２方向に延在しており、かつ前記第２方向に直交している面内に並んでいる複数の支持碍子と、
    　前記複数の支持碍子上に配置されている第１フレームをさらに備え、
    　前記複数の絶縁筐体は、前記第１フレーム上に配置されている、請求項２又は請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 　前記絶縁構造体は、少なくとも１つの絶縁ラックであり、
    　前記少なくとも１つの絶縁ラックの各々は、前記第１方向において間隔を空けて並んでいる複数の側壁部と、前記複数の側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記複数の側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
    　前記複数のサブモジュールの各々は、隣り合う前記複数の側壁部のうちの２つ、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
  6. 　前記第２方向に延在しており、かつ前記第２方向に直交している面内に並んでいる複数の支持碍子と、
    　前記複数の支持碍子上に配置されている第１フレームをさらに備え、
    　前記少なくとも１つの絶縁ラックは、前記第１フレーム上に配置されている、請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 　複数の第２フレームをさらに備え、
    　前記少なくとも１つの絶縁ラックは、前記第２方向に沿って並んでいる複数の絶縁ラックであり、
    　前記複数の第２フレームの各々は、隣り合う前記複数の絶縁ラックのうちの２つの間に配置されている、請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記第１フレーム及び最も前記第１フレーム側にある前記複数の第２フレームのうちの１つは、互いに固定されており、
    　隣り合う前記複数の第２フレームのうちの２つは、互いに固定されている、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 　前記少なくとも１つの絶縁ラックは、前記第２方向に沿って並んでいる複数の絶縁ラックであり、
    　前記複数の絶縁ラックの各々は、前記複数の側壁部、前記底壁部及び前記上壁部の後端に連なっている背壁部をさらに有し、
    　前記複数の絶縁ラックには、前記第２方向に沿って並んでいる複数の第１絶縁ラック及び複数の第２絶縁ラックが含まれており、
    　前記複数の第１絶縁ラックの前記背壁部は、前記複数の第２絶縁ラックの前記背壁部と対向している、請求項５に記載の電力変換装置。
  10. 　絶縁性の材料により形成されている補強部材をさらに備え、
    　前記補強部材は、前記絶縁構造体と前記電力変換装置が格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続している、請求項５に記載の電力変換装置。
  11. 　絶縁材料により形成されている懸架支持部材をさらに備え、
    　前記懸架支持部材は、前記絶縁構造体と前記電力変換装置が格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続していることにより、前記建屋の前記天井部又は前記壁面部から前記電力変換装置を吊り下げている、請求項５に記載の電力変換装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006254673A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Meidensha Corp 高圧インバータ装置
JP2011207603A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sumitomo Heavy Industries Engineering-Service Co Ltd 天井クレーン
JP2017022863A (ja) * 2015-07-10 2017-01-26 株式会社日立製作所 電力変換装置及びその保守方法
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006254673A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Meidensha Corp 高圧インバータ装置
JP2011207603A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sumitomo Heavy Industries Engineering-Service Co Ltd 天井クレーン
JP2017022863A (ja) * 2015-07-10 2017-01-26 株式会社日立製作所 電力変換装置及びその保守方法
WO2017168518A1 (ja) 2016-03-28 2017-10-05 三菱電機株式会社 電力変換装置

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