功率转换装置

摘要

一种功率转换装置，能够抑制装置的价格，小型地构成整个装置，适合在高电压下使用。在单位功率转换元件的箱体内的背面侧设置有未收纳构成设备的所需的空间，并且在箱体的背面板上设置有与空间连通的能够开放或关闭的开口，此外，设置有旁路电路单元，该旁路电路单元通过在形成为能从箱体的开口放入到箱体内或从箱体内取出的结构的单元框架上一体地安装进行电路的开放或关闭的开关以及该开关的控制电路而形成为单元，从需要旁路电路的单位功率转换元件的箱体的背面板的开口将旁路电路单元插入，在所述空间，将开关并联地连接于单位功率转换元件的输出端子，并且将单元框架安装固定在箱体的背面板上，封闭开口。

权利要求

1.一种功率转换装置，其特征在于，

将构成功率转换电路的构成设备收纳在一个箱体内而构成单位功率转换元件，该单位功率转换元件能够在彼此串联连接的状态下使用，在该单位功率转换元件中，在所述箱体内的背面侧设置有未收纳所述构成设备的所需的空间，并且在所述箱体的背面板上设置有与所述空间连通的能够开放或关闭的开口，此外，所述功率转换装置设置有旁路电路单元，该旁路电路单元通过在形成为能从所述箱体的开口放入到箱体内或从箱体内取出的结构的单元框架上一体地安装进行电路的开放或关闭的开关以及该开关的控制电路而形成为单元，从需要旁路电路的所述单位功率转换元件的箱体的背面板的开口将所述旁路电路单元插入，在所述空间，将所述开关并联地连接于所述单位功率转换元件的输出端子，并且将所述单元框架安装固定在所述箱体的背面板上，封闭所述开口。

2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

在所述旁路电路单元的单元框架上设置有凸缘部，所述凸缘部在其外周缘与所述单位功率转换元件的箱体的一部分接触而成为所述旁路电路单元插入时的引导体。

3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

在所述单位功率转换元件的箱体的内部设置有能够进行冷却空气的贯流的划分室及不能进行冷却空气的贯流的划分室，在所述不能进行冷却空气的贯流的划分室内设置有未收纳所述构成设备的空间。

4.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

将所述单位功率转换元件的输出端子与所述旁路电路单元的开关的连接部形成为通过向一方的端子的承接部插入另一方的端子来进行连接的插入接触结构。

5.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，

将所述单位功率转换元件的输出端子与所述旁路电路单元的开关的连接部形成为通过向一方的端子的承接部插入另一方的端子来进行连接的插入接触结构。

说明书

功率转换装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通过将多个单位功率转换元件串联连接而构成的适合在高电压下使用的功率转换装置。

背景技术

[0002] 已经使用由高电压的逆变器构成的功率转换装置，直接对利用高电压、例如3kV以上的电压驱动的交流电动机进行驱动。作为这种高电压功率转换装置，如专利文献1所示，通过将多个单位功率转换元件的输出串联连接来构成上述高电压功率转换装置。

[0003] 这种以往的功率转换装置如图8的(a)所示，包括多个(57a～57c)由如下部分构成的单位功率转换元件57，即，将交流电转换成直流电的功率转换器(转换器：converter)54、将直流电转换成交流电的功率转换器(逆变器：inverter)55以及电容器56。使该单位功率转换元件57的输入端子R、S、T分别借助绝缘变压器52与交流电源51连接。另外，将输出端子AC1、AC2分别串联连接，在该串联连接端子间连接负荷59。此外，在各单位功率转换元件的交流电力输出端子AC1、AC2间包括由通常处于开路状态的开关构成的旁路电路58(a～c)。

[0004] 上述的各单位功率转换元件57如图8的(b)所示，由整流电路54、逆变器电路55以及平滑用电容器56构成。整流电路54是将半导体整流元件桥接而构成的电路。逆变器电路55是将半导体开关元件桥接而构成的电路。平滑用电容器56连接在整流电路54与逆变器电路55之间。

[0005] 在这样构成的功率转换装置中，在任一个单位功率转换元件发生了故障的情况下，通过使旁路电路58的开关形成为闭合回路，使发生了故障的单位功率转换元件57的输出端子间短路。当绕过发生了故障的单位功率转换元件57时，虽然容量降低，但功率转换装置仍能继续运转。

[0006] 另外，能将旁路电路收纳在各单位功率转换元件中。或者如图9所示，有时也与收纳变压器52的变压器盘61和收纳多个单位功率转换元件57a～57c的功率转换盘62分别独立地设置旁路电路盘63，将旁路电路58a～58b收纳在该旁路电路盘63内。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本特开平02–202324号公报

[0010] 根据与装置连接的负荷的用途来确定对装置的故障的防备措施。一般来说，考虑使装置停止的期间内的损失与备用品成本的平衡来进行确定。另外，单位功率转换元件由于安装有转换器电路、逆变器电路及平滑电容器等许多个电气元件，因此备用元件也昂贵。因此，除了几乎不允许发生运转中断的那样的装置的情况以外，希望可以使停止时间短，降低备用品成本。但是，上述以往的装置存在以下这样的问题。

[0011] 首先，在将旁路电路收纳到各单位功率转换元件中的情况下，单位功率转换元件的价格上涨。

[0012] 另外，在将旁路电路收纳到独立的配电盘中的情况下，不仅装置的价格上涨，装置整体也会大型化。

发明内容

[0013] 因而，本发明为了解决以上的问题，目的在于提供一种能够抑制装置的价格，小型地构成整个装置的适合在高电压下使用的功率转换装置。

[0014] 为了解决这种技术问题，本发明的功率转换装置的特征在于，将构成功率转换电路的构成设备收纳在一个箱体内而构成单位功率转换元件，该单位功率转换元件能够在彼此串联连接的状态下使用，在该单位功率转换元件中，在上述箱体内的背面侧设置有未收纳上述构成设备的所需的空间，并且在上述箱体的背面板上设置有与上述空间连通的能够开放或关闭的开口。此外，设置有旁路电路单元，该旁路电路单元通过在形成为能从上述箱体的开口放入到箱体内或从箱体内取出的结构的单元框架上一体地安装进行电路的开放或关闭的开关以及该开关的控制电路而形成为单元。并且，从需要旁路电路的上述单位功率转换元件的箱体的背面板的开口将上述旁路电路单元插入，在上述空间，将上述开关并联地连接于上述单位功率转换元件的输出端子，并且将上述单元框架安装固定在上述箱体的背面板上，封闭上述开口。

[0015] 在本发明中，在上述旁路电路单元的单元框架上设置有凸缘部，上述凸缘部在其外周缘与上述单位功率转换元件的箱体的一部分接触而成为上述旁路电路单元插入时的引导体。

[0016] 另外，可以在上述单位功率转换元件的箱体的内部设置有能够进行冷却空气的贯流的划分室及不能进行冷却空气的贯流的划分室，在上述不能进行冷却空气的贯流的划分室内设置有未收纳上述构成设备的空间。

[0017] 此外，能够将上述单位功率转换元件的输出端子与上述旁路电路单元的开关的连接部形成为通过向一方的端子的承接部插入另一方的端子来进行连接的插入接触结构。

[0018] 采用本发明，单位功率转换元件就标准而言，仅在内部设置未收纳任何构成设备的空间，不包括旁路电路单元，因此相应地能够便宜地制造单位功率转换元件。另外，需要旁路电路的单位功率转换元件通过将旁路电路单元收纳到上述的空间，能够内置旁路电路单元，因此不需要另外设置的旁路电路盘，因此能够小型地构成整个装置。

附图说明

[0019] 图1是表示从根据本发明的实施例的不包括旁路电路单元的单位功率转换元件的背面侧观察到的外观的立体图，(a)表示将背面板的开口封闭的状态，(b)表示使该开口开放的状态。

[0020] 图2是将根据本发明的实施例的不包括旁路电路单元的单位功率转换元件的侧面板以及一部分的支承框架卸下进行表示的侧视图。

[0021] 图3是根据本发明的实施例的包括旁路电路单元的单位功率转换元件的分解立体图。

[0022] 图4是将根据本发明的实施例的包括旁路电路单元的单位功率转换元件的侧面板以及一部分的支承框架卸下进行表示的侧视图。

[0023] 图5是表示本发明中的向单位功率转换元件装入旁路电路单元的作业工序的图。

[0024] 图6是将用于说明本发明中的向单位功率转换元件装入旁路电路单元的作业的主要部分放大表示的局部侧视图。

[0025] 图7是表示用在本发明中的插入触头的俯视图。

[0026] 图8是表示使用了以往的单位功率转换元件的功率转换装置的结构的框型电路图(a)，以及单位功率转换元件的电路结构图(b)。

[0027] 图9是使用了以往的单位功率转换元件的功率转换装置的示意性的结构图。

[0028] (符号说明)

[0029] 1…单位功率转换元件；10…箱体；11…背面板；11a…盖板；11b…开口；16s…空间；21…半导体模块元件；23…电容器；25…输入端子；26…输出端子；28…分支输出端子；30…旁路电路单元；31…单元框架；32…开关；33…引出端子；34…变压器。

具体实施方式

[0030] 利用图示的实施例说明本发明的实施方式。

[0031] 【实施例】

[0032] 在图1至图4中表示本发明的单位功率转换元件的实施例。图1和图2表示不包括旁路电路的标准的单位功率转换元件。图3和图4表示包括旁路电路的单位功率转换元件。

[0033] 标准的单位功率转换元件1包括构成主体的箱体10。在该箱体的背面板11上设置有能利用盖板11a开放或关闭的开口11b(图1的(a))。通过卸下固定螺钉而拆下该盖板11a，能如图1的(b)所示地开放开口11b。

[0034] 在本实施例中，如图2所示，箱体10的内部被分隔壁12、13分隔，划分成三层。上层的划分室14和下层的划分室15分别在前表面和背面设置有用于吸入或排出冷却空气的排气口14a、15a(前表面侧的进气口未图示)。因而，划分室14和下层的划分室15的冷却空气以从前表面的进气口被吸引，从背面的排气口被排出的方式贯流。

[0035] 中层的划分室16与设置于背面板11的开口11b连通，但被盖板11a封闭。因而，来自外部的冷却空气不能在划分室16的内部贯流。在不能使冷却空气贯流的该中层的划分室16的背面侧，形成有未收容任何构成设备的所需大小的空间16s。

[0036] 成为标准的单位功率转换元件1的空间16s未收容任何构成设备，是空的。

[0037] 在上层的划分室14内收容有带冷却翅片的冷却体22。冷却体22与通过将收纳在中层的划分室16内的半导体整流元件及半导体开关元件形成为模块而构成的半导体模块元件21结合。另外，在下层的划分室15内收纳有使功率转换装置的直流中间电路的直流电压平滑的电容器23。该电容器的连接端子23a贯穿由绝缘材料构成的分隔壁13而突出到相邻的划分室16内。半导体模块元件21的连接端子、电容器23的连接端子23a、设置在箱体10的前表面上的输入端子25及输出端子26的彼此间的连接全部利用杆状的连接导体27在冷却空气不能贯流的划分室16内进行。

[0038] 从与前表面的输出端子26连接的导体分支的导体延伸至划分室16的空间16s内，形成分支输出端子28。

[0039] 将所需数量的这样构成的标准的单位功率转换元件收纳在共用的配电盘中而构成功率转换装置。在使这种功率转换装置运转时，利用设置在外部的冷却风扇使冷却空气在配电盘内强制贯流而将各单位功率转换元件冷却。该冷却空气在单位功率转换元件内在能够进行冷却空气的贯流的上层的划分室14和下层的划分室15内贯流，将分别收纳在划分室14、15内的构成设备冷却。但是，收容有连接导体的中层的划分室16构成为不能进行冷却空气的贯流，因此冷却空气不会贯流。这样，由于冷却空气不会在划分室16内贯流，因此几乎不会发生冷却空气所含的外部空气中的微小粉尘的附着、堆积。因而，即使连接导体是裸导体，也能抑制绝缘障碍的发生。

[0040] 接着，在图3至图7中表示为了提高功率转换装置的运转的可靠性，在标准的单位功率转换元件中设置旁路电路而构成的功率转换装置的实施例。

[0041] 在本实施例中，作为单位功率转换元件1，使用图1及图2所示的标准的单位功率转换元件1，除此之外准备旁路电路单元30。

[0042] 该旁路电路单元30在单元框架31上一体地安装有由进行电路的开放或关闭的电磁开关等构成的开关32、构成对该开关32的开放或关闭进行控制的控制电路的变压器34以及从开关32引出的引出端子33，从而形成为单元。

[0043] 为了安装该旁路电路单元30，从单位功率转换元件1上拆下背面板11的盖板11a，使背面板11的开口11b开放。从开放的开口11b将旁路电路单元30插入到箱体10内，而收纳到预先设置在单位功率转换元件的箱体10内的空间16s内。然后，将旁路电路单元的单元框架31螺纹固定在箱体11的背面板11上，从而封闭背面板11的开口11b。

[0044] 由此，如图4所示，单位功率转换元件1的箱体10内的中层的划分室16的背面侧被封闭。由于从外部供给的冷却空气不能在该划分室16内贯流，因此维持划分室16的不能进行冷却空气的贯流的结构。

[0045] 使收纳在空间16s内的旁路电路单元30的开关32的引出端子33，与从单位功率转换元件的输出端子26分支而设置在划分室16内的空间16s内的分支输出端子28连接。当使该旁路电路单元30的开关32形成为闭合电路时，能使单位功率转换元件1的输出端子26间短路，绕过该单位功率转换元件1。

[0046] 在图5的(a)～(d)中表示向单位功率转换元件1中装入旁路电路单元30的作业的工序，因此参照图5的(a)～(d)再稍微详细地说明下作业工序。

[0047] 图5的(a)是为了将单位功率转换元件1的箱体10的背面板11的盖板11a拆下而向单位功率转换元件1装入旁路电路单元30，使背面板11的开口11b开放的状态。

[0048] 在此，如图5的(b)所示，使准备的旁路电路单元30沿箭头方向移动，而从开放的箱体10的背面板11的开口11b将旁路电路单元30插入到箱体10的空间16s内。并且，使旁路电路单元30的引出端子33与引出到空间16s内的分支输出端子28接触。

[0049] 为了使该插入作业顺利地进行，如图6所示，将旁路电路单元30的单元框架31的上端的截面形成为コ字形而设置固定凸缘31a。在插入旁路电路单元30时，将手指放在该固定凸缘31a上，使固定凸缘31a的上表面与形成箱体10的上层划分室14的分隔板12的下表面抵接，压入固定凸缘31a直到与背面板11抵接。这样，旁路电路单元30的上端的位置被固定，因此插入作业稳定并顺利地进行。

[0050] 随后，如图5的(c)所示，将单位功率转换元件1的箱体10的两侧的侧面板29、29拆下，能看到旁路电路单元30的引出端子33与空间16s内的分支输出端子28的接触状态。在该状态下，利用螺钉33a将旁路电路单元30的两个端子紧固结合。并且，将旁路电路单元30的单元框架31螺纹固定在箱体1的背面板11上。

[0051] 由此，如图5的(d)所示，向单位功率转换元件1装入旁路电路单元30的作业结束。随后，利用侧面板29封闭箱体10的侧面，从而完成了内置有旁路电路的单位功率转换元件
1。

[0052] 在上述说明中，通过螺纹结合来进行从单位功率转换元件的输出端子26分支设置的分支输出端子28与旁路电路单元30的引出端子33的连接。为了使该连接作业简单化，如图7所示，可以采用如下的插入式端子结构，即，在分支输出端子28上形成插入式端子28a，将平板形的旁路电路单元30的引出端子33插入到该插入式端子28a中。