電力變換單元、電力變換裝置、以及電力變換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及用于電力變換的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力變換裝置中，因作為其主要部件的功率半導(dǎo)體模塊所使用的功率半導(dǎo)體的技術(shù)革新，使得開(kāi)關(guān)動(dòng)作高速化，功率半導(dǎo)體中的損失降低。由此，能夠使用于冷卻功率半導(dǎo)體模塊的冷卻器小型化，其結(jié)果為，實(shí)現(xiàn)了電力變換裝置的小型化。特別是，具有電力變換裝置的UPS(Uninterruptible Power Supply，無(wú)停電電源裝置)面向數(shù)據(jù)中心而鋪設(shè)于地價(jià)高的都市近郊，因此，希望設(shè)置面積減小。并且，為了有效利用鋪設(shè)區(qū)域，UPS內(nèi)的各電力變換裝置設(shè)置成如下?tīng)顟B(tài):側(cè)面相互接近，背面接近墻壁。因此，考慮到維護(hù)時(shí)的作業(yè)性，希望能夠從裝置的前表面接觸到搭載于裝置內(nèi)的設(shè)備或者部件類(lèi)。
[0003]已知有使作業(yè)性提升的電力變換裝置。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，在具有冷卻翅片等冷卻器的冷卻塊搭載了多個(gè)半導(dǎo)體元件的功率模塊單元、與電容器單元分別收納于在電力變換裝置的殼體內(nèi)設(shè)置的兩個(gè)劃分區(qū)中。由此，使作業(yè)性得以提升。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)平8-294266號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的電力變換裝置中，由于功率模塊單元與電容器單元收納于相互不同的劃分區(qū)，因此連接功率模塊單元與電容器單元的母線(xiàn)(bus bar)的電感變大。由此，伴有共振的脈沖電流變大，因此，為了允許脈沖電流而需要大容量的電容器，從而造成電力變換裝置大型化。并且，連接各單元的作業(yè)性得到了提升，但是沒(méi)有考慮針對(duì)單元內(nèi)的功率模塊以及電容器的接觸性。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]為了解決上述課題，作為本發(fā)明的一方式的電力變換裝置具有:電路連接部，其包括正極導(dǎo)體、負(fù)極導(dǎo)體以及交流導(dǎo)體；功率半導(dǎo)體模塊，其相對(duì)于電路連接部位于特定方向，并與正極導(dǎo)體、負(fù)極導(dǎo)體以及交流導(dǎo)體連接；以及電容器，其相對(duì)于電路連接部位于特定方向，并與正極導(dǎo)體以及負(fù)極導(dǎo)體連接。正極導(dǎo)體經(jīng)由相對(duì)于電路連接部位于特定方向的反方向的單元連接部而與其他電力變換單元的正極導(dǎo)體連接。負(fù)極導(dǎo)體經(jīng)由單元連接部而與其他電力變換單元的負(fù)極導(dǎo)體連接。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方式，能夠使對(duì)電力變換裝置內(nèi)的電力變換單元的接觸性得以提升。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1表示實(shí)施例的UPS的結(jié)構(gòu)。
[0014]圖2表示整流器11的電路結(jié)構(gòu)。
[0015]圖3表示逆變器12的電路結(jié)構(gòu)。
[0016]圖4表示升壓斬波器13的電路結(jié)構(gòu)。
[0017]圖5表示電力變換單元101的結(jié)構(gòu)。
[0018]圖6是表示電力變換部2a的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0019]圖7是表示電力變換部2a的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0020]圖8是表示電力變換部2a的結(jié)構(gòu)的正視圖。
[0021 ]圖9是表示電力變換單元101的結(jié)構(gòu)的右側(cè)視圖。
[0022]圖10是表示電力變換單元101的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0023]圖11是表示電力變換單元1I的前表面的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0024]圖12是表示電力變換單元1I的背面的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0025]圖13是表示主電路母線(xiàn)組件151的前表面的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0026]圖14是表示主電路母線(xiàn)組件151的背面的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0027]圖15是表示主電路母線(xiàn)組件151的前表面的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0028]圖16是表示主電路母線(xiàn)組件151的背面的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0029]圖17是表示單元連結(jié)母線(xiàn)組件161的前表面的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0030]圖18是表示單元連結(jié)母線(xiàn)組件161的背面的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0031]圖19是表示單元連結(jié)母線(xiàn)組件161的前表面的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0032]圖20是表示單元連結(jié)母線(xiàn)組件161的背面的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]作為實(shí)施例，對(duì)UPS(Uninterruptible Power Supply，無(wú)停電電源裝置)進(jìn)行說(shuō)明。
[0035]圖1表示實(shí)施例的UPS的結(jié)構(gòu)。
[0036]該UPS2使用在停電時(shí)能夠以無(wú)中斷的方式繼續(xù)供給電力的始終逆變供電方式。另夕卜，本發(fā)明不限于始終逆變供電方式，還能夠應(yīng)用于平常商用供電方式等其他方式。
[0037]三相交流的商用電源3在通常運(yùn)用時(shí)，經(jīng)由整流器11與逆變器12而向負(fù)載4供電。這里，整流器11將三相交流的商用電源3變換為直流電壓5供給至逆變器12。逆變器12將直流電壓5變換為三相交流電力6。由此，即使在商用電源3產(chǎn)生了瞬時(shí)電壓降低等電壓變動(dòng)時(shí)，通過(guò)由整流器11與逆變器12進(jìn)行控制，也能夠?qū)⑴c通常的商用電源相同的電力穩(wěn)定地供給至負(fù)載4。
[0038]另一方面，在停電時(shí)，在逆變器12起動(dòng)的狀態(tài)下，從蓄電池14經(jīng)由逆變器12向負(fù)載4供電。由此，UPS2能夠以無(wú)中斷的方式向負(fù)載4供電。在本實(shí)施例中，為了使UPS2的體積小型化，蓄電池14的總電壓與外加到逆變器12的直流電壓相比足夠小。因此，本實(shí)施例的UPS2搭載了升壓斬波器13，所述升壓斬波器13使通過(guò)蓄電池14的放電而輸出的低壓的直流電壓升壓至所希望的直流電壓5并輸出給逆變器12。另外，UPS2在沒(méi)有體積的限制時(shí)，能夠省去升壓斬波器13，應(yīng)用到具有高壓蓄電池14的UPS2，所述高壓蓄電池14能夠供給所希望的直流電壓。
[0039]在以下的說(shuō)明中，將整流器11、逆變器12、以及升壓斬波器13統(tǒng)稱(chēng)為電力變換部
2β ο
[0040]UPS2還可以具有對(duì)電力變換部2a進(jìn)行空氣冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)。
[0041]旁路電路17對(duì)根據(jù)指示而繞過(guò)電力變換部2a，直接連接商用電源3和負(fù)載4。保養(yǎng)旁路電路16為了保養(yǎng)電力變換部2a以及旁路電路17，而根據(jù)指示繞過(guò)電力變換部2a以及旁路電路17，直接連接商用電源3與負(fù)載4。
[0042]圖2表示整流器11的電路結(jié)構(gòu)。
[0043]來(lái)自商用電源3的三相交流電力被供給到整流器11的交流端子R、S、T，在R、S、T各相中，通過(guò)上臂的開(kāi)關(guān)元件21以及整流元件23、下臂的開(kāi)關(guān)元件22以及整流元件24、和電容器組120而被整流，并輸出到直流端子P、N。在本實(shí)施例中，使用了IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)作為開(kāi)關(guān)元件21、22，使用了二極管作為整流元件23、24，但是不限于此，也能夠應(yīng)用其他種類(lèi)的元件。
[0044]圖3表示逆變器12的電路結(jié)構(gòu)。
[0045]通過(guò)整流器11或者升壓斬波器13變換而得的直流電壓5被供給到逆變器12的直流端子P、N，在U、V、W各相中，通過(guò)上臂的開(kāi)關(guān)元件21以及整流元件23、下臂的開(kāi)關(guān)元件22以及整流元件24、和電容器組120而被變換為交流電力6，并輸出到交流端子U、V、W。從交流端子U、V、W輸出的三相交流被供給到負(fù)載4。
[0046]圖4表示升壓斬波器13的電路結(jié)構(gòu)。
[0047]蓄電池14的輸出被供給到輸入端子Bat。在下臂的開(kāi)關(guān)元件22接通期間，能量蓄積于連接在輸入端子Bat與交流端子C之間的電抗器15中。接下來(lái)，在下臂的開(kāi)關(guān)元件22斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)電抗器15產(chǎn)生的逆起電壓，上臂的整流元件23接通。由此，從蓄電池14輸出的直流電壓與電抗器15的逆起電壓的加合電壓出現(xiàn)于升壓斬波器13的輸出端子P、N，升壓后的直流電壓被輸出。
[0048]如上所述，搭載于本實(shí)施例的UPS2的整流器11、逆變器12、以及升壓斬波器13都至少具有一個(gè)基本電路，所述基本電路包括:作為二電平半橋電路的功率半導(dǎo)體模塊組110，該二電平半橋電路由上臂的開(kāi)關(guān)元件21以及整流元件23、與下臂的開(kāi)關(guān)元件22以及整流元件24串聯(lián)而成；電容器組120;正極側(cè)的保險(xiǎn)絲131、和負(fù)極側(cè)的保險(xiǎn)絲132。另外，也可以代替二電平半橋電路而使用三電平以上的變換電路。
[0049]在本實(shí)施例中，通過(guò)電力變換單元101來(lái)實(shí)現(xiàn)基本電路，通過(guò)電力變換單元101的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)整流器11、逆變器12、和升壓斬波器13。由此，用于電力變換部2a的部件的種類(lèi)共通化，并且容易進(jìn)行電力變換部2a