JP4453898B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、インバータや整流器などの用途に用いられる電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device used for applications such as inverters and rectifiers.
従来の電力変換装置においては、冷却フィンは、電力変換用の半導体素子から絶縁されている(例えば特許文献1参照。)。 In the conventional power converter, the cooling fin is insulated from the semiconductor element for power conversion (for example, refer patent document 1).
例えば、冷却フィンを主回路電位から絶縁するため、電力変換用の半導体素子と導体は直接接触させ、半導体素子と冷却フィンとの間に窒化アルミ等の熱伝導性を有する絶縁板を間に挟み冷却フィンを絶縁している。 For example, in order to insulate the cooling fin from the main circuit potential, the semiconductor element for power conversion and the conductor are in direct contact, and an insulating plate having thermal conductivity such as aluminum nitride is sandwiched between the semiconductor element and the cooling fin. The cooling fins are insulated.
またヒートパイプ式冷却器の場合は、ヒートパイプと半導体素子の受熱ブロック部との間にセラミック等で構成される絶縁のパイプを設けて冷却フィンと半導体素子の受熱ブロック部とを絶縁することにより、冷却フィンを絶縁している。
上述のように、通常、冷却フィンを半導体素子から絶縁し、冷却フィンを中間電位で使用している状態では、保守時などには、接地を行い、安全を確認する必要があるが、多くの時間と労力が費やされる。 As described above, normally, in a state where the cooling fin is insulated from the semiconductor element and the cooling fin is used at an intermediate potential, it is necessary to perform grounding and confirm safety in maintenance, etc. Time and effort are spent.
このため本発明では、接地が必要な時に、自動的に、冷却フィンの接地を行うことができるようにして、接地の作業の省力化と時間の短縮を図ることが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, in this invention, when the ground is required, automatically, so as to be able to perform the grounding of the cooling fins, a power conversion device capable of shortening the labor-saving and time of work of the ground The purpose is to provide.
このような目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、電力変換用の半導体素子と、絶縁体を介して半導体素子に接続され、半導体を冷却するための冷却フィンと、この冷却フィンを接地するための接地線と、この接地線の接地極に対する接続と断路とを切り替えるための断続手段とを有する電力変換装置において、電力変換装置の扉の開閉を行うためのドアスイッチと、断続手段をドアスイッチの動作状態に連動させる連動手段とを具備し、連動手段は、ドアスイッチが扉を開放する動作状態にあるとき、断続手段を接続の状態に切り替えるものであることを特徴とする。
また、本発明に係る電力変換装置は、電力変換用の半導体素子と、絶縁体を介して半導体素子に接続され、半導体を冷却するための冷却フィンと、この冷却フィンを接地するための接地線と、この接地線の接地極に対する接続と断路とを切り替えるための断続手段とを有する電力変換装置において、電力変換装置の運転状態を表示する運転表示灯と、断続手段を運転表示灯の表示状態に連動させる連動手段とを具備し、連動手段は、運転表示灯が、停止を表示している状態にあるとき、断続手段を接続の状態に切り替えるものであることを特徴とする。
In order to achieve such an object, a power conversion device according to the present invention includes a semiconductor element for power conversion, a cooling fin connected to the semiconductor element via an insulator, and cooling the semiconductor. In a power converter having a ground line for grounding the fins and an intermittent means for switching connection and disconnection of the ground line to the ground electrode, a door switch for opening and closing the door of the power converter, Interlocking means for interlocking the intermittent means with the operating state of the door switch, and the interlocking means switches the intermittent means to the connected state when the door switch is in the operating state of opening the door. To do.
The power conversion device according to the present invention includes a semiconductor element for power conversion, a cooling fin connected to the semiconductor element via an insulator and cooling the semiconductor, and a grounding wire for grounding the cooling fin. And a switching device for switching between connection and disconnection of the grounding wire to the grounding electrode, an operation indicator lamp for displaying the operating state of the power converter device, and a switching indicator as a display state of the operation indicator lamp Interlocking means for interlocking with the switching means, wherein the interlocking means switches the intermittent means to the connected state when the operation indicator lamp is in the state of displaying the stop .
本発明によれば、通常運転時、冷却フィンを中間電位とした電力変換装置において、装置の停止時や保守時など接地が必要な時に、冷却フィンを自動的に、接地することができる。 According to the present invention, during normal operation, the power converter and the intermediate potential cooling fins, when necessary ground such as when stopped or during maintenance of the apparatus, the cooling fins can be automatically be grounded.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、同一符号は同一部分ないしは対応部分を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1は、本発明に係る電力変換装置の各実施形態の概略構成をまとめて示したものである。この図1は、電力変換装置でも、とりわけ、三相ブリッジ結線の例を示している。 FIG. 1 collectively shows a schematic configuration of each embodiment of the power conversion device according to the present invention. FIG. 1 shows an example of a three-phase bridge connection among power converters.
また、図2、及び図3は、それぞれ、図1のA部の具体的構成の例を示したものである
。
2 and 3 each show an example of a specific configuration of part A in FIG.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。この実施形態は、冷却フィンを電力変換用の半導体素子から絶縁するとともに、この冷却フィンを接地あるいは接地可能な構造とするため、冷却フィンの接地線の接地極に対する接続と断路とを切り替えるための断路器または開閉器などの断続手段を設けたものである。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the cooling fin is insulated from the semiconductor element for power conversion, and the cooling fin has a structure that can be grounded or grounded, so that the connection between the grounding wire of the cooling fin and the ground electrode is switched. An interrupting means such as a disconnector or a switch is provided.
すなわち、図1に示すように、電力変換装置9には、電力変換用の半導体素子4と冷却フィン1bまたは1eを有する電力変換部(図示のA部)が三相分設けられ、三相ブリッジ結線されている。そして、交流側遮断器6及び変圧器15を介して供給される交流電力を電力変換部で直流電力に変換し、直流側遮断器10を介して負荷に供給するように構成されている。
That is, as shown in FIG. 1, the power conversion device 9 is provided with a power conversion section (A section in the figure) having a
電力変換部(図示のA部)は、冷却器がヒートパイプ式冷却器の場合は、図2に示すように構成されている。すなわち、電力変換用の半導体素子4と端子1が、側端部に設けられた絶縁座11、押え板12、さらばね13などとともに配列され、絶縁ボルト14により連結され圧接されてスタックが構成されている。なお、押え板12は接地されている。そして、端子1には、冷却フィン1bを有するヒートパイプ1cが中空絶縁碍子1aを介して接続されるとともに、導体1dが接続されている。なお、押え板12は接地されている。半導体素子4の受熱ブロック部となる端子1と、冷却フィン1bを有するヒートパイプ1cとの間に中空絶縁碍子1aが設けられているので、冷却フィン1bは半導体素子4から絶縁されている。更に、複数の冷却フィン1b間を繋ぐ接地線2aと、冷却フィン1bを接地するための接地線3aが設けられている。
When the cooler is a heat pipe type cooler, the power converter (part A in the figure) is configured as shown in FIG. That is, the
また、電力変換部(図示のA部)は、冷却器がヒートシンク式冷却器の場合は、図3に示すように構成されている。すなわち、両側に導体1dの設けられた電力変換用の半導体素子4と冷却フィン1eとが、窒化アルミ等の熱伝導性を有する絶縁板1fを介して配列されるとともに、これらの側端部には絶縁座11、押え板12、さらばね13などが配列され、図示しない絶縁ボルトにより連結され圧接されてスタックが構成されている。なお、押え板12は接地されている。この場合も、絶縁板1fにより、冷却フィン1bは半導体素子4から絶縁されている。更に、複数の冷却フィン1b間を繋ぐ接地線2aと、冷却フィン1bを接地するための接地線3aが設けられている。
Moreover, when the cooler is a heat sink type cooler, the power converter (A portion in the figure) is configured as shown in FIG. That is, the power
そして、この実施形態においては、図1に示すように、主回路電位から絶縁された冷却フィン1bまたは冷却フィン1eを接地するための接地線3と、接地極の間に断路器(または開閉器)5を挿入し、断路器(または開閉器)5の出力を接地線3aにて接地する構成とする。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a disconnector (or switch) is connected between the ground wire 3 for grounding the
このような構成で、通常の装置の運転中は、断路器(または開閉器)5により接地線3を接地極に対し断路状態として、冷却フィン1bまたは冷却フィン1eを中間電位とし、また、保守時など接地が必要な時に、断路器(または開閉器)5の操作により接地線3を接地極に対し接続状態とする。
With such a configuration, during operation of a normal device, the grounding wire 3 is disconnected from the grounding electrode by the disconnector (or switch) 5, the
この実施形態によれば、通常の動作時には冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位であり、断路器(または開閉器)5の操作により必要時のみ接地電位となる。
According to this embodiment, during normal operation, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
この第2の実施形態は、図1に示すように、前述の第1の実施形態において、断路器(または開閉器)5に対し、装置9の扉の開閉を検出するドアスイッチ7の接点の信号を断路器(または開閉器)5の開閉条件として用いた構成とする。 As shown in FIG. 1, this second embodiment has a contact point of a door switch 7 that detects the opening / closing of the door of the device 9 with respect to the disconnector (or switch) 5 in the first embodiment described above. The signal is used as a switching condition of the disconnector (or switch) 5.
このような構成で、接地接続を行う断路器(または開閉器)5をドアスイッチ7の開閉に連動させ、装置運転中は、冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは接地接続を行わず中間電位となり、ドアスイッチ7が扉の開放を検出した際に断路器(または開閉器)5を閉じ、冷却フィン1bまたは冷却フィン1eを接地する。
With such a configuration, the disconnector (or switch) 5 that performs ground connection is interlocked with the opening and closing of the door switch 7, and during operation of the device, the
この実施形態によれば、扉を閉じた通常の動作時には冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位であり、扉の開放により冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは接地電位となり、扉を閉にすれば冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位に復帰する。
According to this embodiment, during normal operation with the door closed, the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
この第3の実施形態は、図1に示すように、前述の第1の実施形態において、断路器(または開閉器)5に対し、主回路遮断器、すなわち装置9に接続されている交流側遮断器6及び直流側遮断器10の開閉信号を断路器(または開閉器)5の開閉条件として用いた構成とする。
As shown in FIG. 1, this third embodiment has a main circuit breaker, that is, an AC side connected to the device 9 with respect to the disconnector (or switch) 5 in the first embodiment described above. It is assumed that the switching signals of the
このような構成で、接地接続を行う断路器(または開閉器)5を交流側遮断器6及び直流側遮断器10の開閉に連動させ、主回路遮断器である交流側遮断器6及び直流側遮断器10が投入された状態では接地接続は行われず、冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位の状態で装置9は運転され、交流側遮断器6及び直流側遮断器10の少なくとも一方が開放状態となった際に断路器(または開閉器)5を閉じ、接地接続を行う。
With such a configuration, the disconnector (or switch) 5 for ground connection is interlocked with the switching of the
この実施形態によれば、主回路遮断器が投入された通常の動作時には冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位であり、主回路遮断器の開放により冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは接地電位となり、主回路遮断器を投入すれば冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位に復帰する。
According to this embodiment, the
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
この第4の実施形態は、図1に示すように、前述の第1の実施形態において、断路器(または開閉器)5に対し、装置9に設けられている、装置の運転表示灯8の点灯に用いている信号(例えば、図示しない操作盤から運転表示灯8に対して出力されている、運転または停止の表示を指令する信号)を断路器(または開閉器)5の開閉条件として用いた構成とする。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 1, the
このような構成で、接地接続を行う断路器(または開閉器)5を運転表示灯8の表示状態に連動させ、運転表示灯8が運転を表示している状態では接地接続は行われず、冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位の状態で装置9は運転され、運転表示灯8が運転を表示している状態の時は断路器(または開閉器)5を閉じ、接地接続を行う。
With such a configuration, the disconnector (or switch) 5 for ground connection is linked to the display state of the
この実施形態によれば、装置9が運転状態で運転表示灯8が運転を表示している時には冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位であり、装置9の運転を停止し運転表示灯8が停止を表示した場合に冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは接地電位となり、装置9が運転状態になり運転表示灯8が運転を表示すれば冷却フィン1bまたは冷却フィン
1eは中間電位に復帰する。
According to this embodiment, the cooling
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
この第5の実施形態は、図1に示すように、前述の第1の実施形態において、断路器(または開閉器)5に対し、断路器(または開閉器)5の開閉を行わせる信号の入りきりを手動で行う断路器操作スイッチ(または端子)16を設け、この信号を断路器(または開閉器)5の開閉条件として用いた構成とする。 In the fifth embodiment, as shown in FIG. 1, in the first embodiment, a signal for causing the disconnector (or switch) 5 to open and close the disconnector (or switch) 5 is used. A disconnector operation switch (or terminal) 16 for manually entering is provided, and this signal is used as an open / close condition of the disconnector (or switch) 5.
このような構成で、装置9の運転中は、接地接続は行われず、冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位の状態とし、断路器操作スイッチ16を投入側に操作した場合(または端子間を接続状態にした場合)に断路器(または開閉器)5を閉じ、接地接続を行う。
With such a configuration, when the device 9 is in operation, the ground connection is not performed, the cooling
この実施形態によれば、通常の動作時には冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位であり、装置9に設けられたスイッチ16を投入側に操作した場合に冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは接地電位となり、開放側に操作した場合冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位に復帰する。
According to this embodiment, the cooling
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
この第6の実施形態は、前述の断路器(または開閉器)5に対し、第2〜第5の実施形態のそれぞれの信号を全て取込み、第2〜第5の実施形態における断路器(または開閉器)5を閉じるための条件のいずれかが成立した場合に、断路器(または開閉器)5が投入される構成とする。
In the sixth embodiment, all the signals of the second to fifth embodiments are taken into the disconnector (or switch) 5 described above, and the disconnectors (or the second to fifth embodiments) (or The switch (or switch) 5 is turned on when any of the conditions for closing the
この実施形態によれば、通常の動作時には冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは中間電位であり、前述の第2〜第5の実施形態における断路器(または開閉器)5を閉じるための条件のいずれかが成立した場合冷却フィン1bまたは冷却フィン1eは接地電位となる。
According to this embodiment, the cooling
1…端子
1a…中空絶縁碍子
1b、1e…冷却フィン
1c…ヒートパイプ
1d…導体
1f…絶縁板
2a、3、3a…接地線
4…半導体素子
5…断路器(または開閉器)
6…交流側遮断器
7…ドアスイッチ
8…運転表示灯
9…電力変換装置
10…直流側遮断器
11…絶縁座
12…押え板
13…さらばね
14…絶縁ボルト
15…変圧器
16…断路器操作スイッチ(または端子)
DESCRIPTION OF
6 ... AC side circuit breaker 7 ...
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