电力转换机装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电力转换机装置。该电力转换装置具备确保大的静电容量并且实现小型化的滤波电容器。该电力转换装置由直流电源、与上述直流电源连接的第一滤波电容器、与上述第一滤波电容器并联连接的第二滤波电容器、与上述第一滤波电容器以及上述第二滤波电容器连接的开关元件而构成，在该电力转换装置中具备第一滤波电容器比第二滤波电容器的脉动耐量大的电容器。

【技术实现步骤摘要】
电力转换机装置
本专利技术涉及一种电力转换装置以及电力转换方法，特别涉及适用于具备滤波电容器并进行电力转换的电力转换装置以及电力转换方法。
技术介绍
大多进行以下的电力转换，即通过转换器将工业用电源等的交流转换为直流，进一步经由逆变器从通过滤波电容器而被滤波的直流电转换为交流并提供给负荷。如果负荷是电动机，则将可变电压可变频率的电力提供给电动机并进行驱动。转换器以及逆变器使用半导体元件。在处理多相电力时，由各相上下一对的开关元件构成并通过上下交互进行开关来进行电力转换。作为构成转换器以及逆变器的开关元件，例如在各个领域使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等高速半导体开关元件。近年来，由于半导体技术的进步实现了大容量的半导体模块，在转换器或逆变器中广泛普及一种将半导体开关元件一体化的半导体模块。例如在日本特开2015-23641号公报中记载了这种由开关元件构成转换器以及逆变器并进行电力转换的技术。专利文献1：日本特开2015-23641号公报
技术实现思路
在电力转换时，在通过转换器将交流转换为直流的过程中需要使用滤波电容器进行滤波。该滤波电容器一般使用电解电容器等单位体积的静电容量高且容易达成需要的静电容量的电容器。特别在因高电压要求高电流的规格的设备中并联连接多个电解电容器来使用。但是，这些电解电容器等单位体积的静电容量高的电容器一般由于电容器的内部电阻值大，因此脉动电流的容许值低。另外，特别是电解电容器产生元件内部的电解液的枯竭现象，静电容量下降，由于电容器内部电阻的增大而阻抗变得极端地大，与其他部件相比有寿命短的趋势。进一步，在通过并列连接多个电容器而使静电容量增大时，有可能由于电容器的静电容量和电容器间的配线电感以及电容器的内部电感而产生LC共振现象。当共振频率和开关元件的开关频率和其整数倍的频率一致时，共振路径的阻抗变小，电容器电流大幅增大。当电容器电流增大时，原件发热变高，元件寿命有可能降低。为了解决上述问题点的任意一个，本专利技术的目的在于提供电力转换装置以及电力转换方法，至少削减滤波电容器占有的体积并实现小型化，而且脉动电流的容许值高。为了达成上述目的，本专利技术具有：转换器部，其通过开关将交流转换为直流；滤波电容器部，其将通过上述转换器转换后的直流进行滤波；以及逆变器部，其通过开关元件将上述滤波后的直流转换为交流，上述滤波电容器部由转换器侧滤波电容器、逆变器侧滤波电容器以及夹在上述转换器侧电容器和上述逆变器侧电容器之间的中央侧滤波电容器组成。上述转换器侧滤波电容器构成为具有比上述中央侧滤波电容器大的脉动耐量，上述逆变器侧滤波电容器构成为具有比上述中央侧滤波电容器要大的脉动耐量。根据本专利技术，一边削减在电力转换装置中滤波电容器所占的体积，一边能够提高脉动电流的容许值。附图说明图1是表示本专利技术实施例1的电力转换装置结构的图。图2是表示本专利技术实施例1的电力转换装置结构的图。图3是表示本专利技术实施例2的电力转换装置结构的图。图4是表示电容器的元件寿命的温度特性的图。图5是表示本专利技术实施例3的结构中的LC共振路径的图。图6是表示本专利技术实施例3的结构中的LC共振路径的共振峰值的图。图7是表示频率的共振特性的图。图8是表示本专利技术实施例3的变形例的图。图9是表示变形例的LC共振的路径的图。图10是表示频率的共振特性的图。图11是表示本专利技术实施例4的结构的图。图12是表示包括共振路径抑制用阻尼电阻的滤波电容器的结构的图。附图的标记说明1a：输入端子P、1b：输入端子N、2：开关元件、4：滤波电容器、41：第一滤波电容器、42：第二滤波电容器、5：交流电源、6：负荷、71：高温区域、72：低温区域、8：电容器冷却装置、9：连接滤波电容器间的配线电感、411：第一滤波电容器中第一并联的滤波电容器、412：第一滤波电容器中第二并联的滤波电容器、413：第一滤波电容器中第三并联的滤波电容器、414：第一滤波电容器中第四并联的滤波电容器、10：电容器411以及电容器412间的共振路径1、11：电容器412以及电容器42间的共振路径、12：电容器411以及电容器42间的共振路径、13：电容器411以及电容器414间的共振路径、15：电容器413以及电容器414间的共振路径、16：电容器411以及电容器412、电容器413、电容器414间的共振路径、17：电容器411以及电容器413间的共振路径、18：电容器412以及电容器414间的共振路径、19：共振路径的阻尼电阻、101：逆变器、102：转换器。具体实施方式以下使用附图说明本专利技术的实施例，各图中相同部分赋予相同标记。图1以及图2表示本专利技术实施例1的电力转换装置的结构。实施例1中的电力转换装置由图1所示的转换器(也称为转换器部)102、图2所示的滤波电容器(也称为滤波电容器部)4以及逆变器(也称为逆变器部)101构成。通过转换器102从工业用电源(电力系统)7将三相交流转换为直流，经由逆变器101将通过滤波电容器4进行滤波后的直流电逆转换为三相的交流(输出)，并将电力提供给电动机等负荷6。当负荷6为电动机时成为提供可变电压、可变频率的电力的结构。图1中转换器102进行从直流向交流的转换。转换器102由各相上下一对的开关元件构成。输入端子1a、1b之间连接有转换器102。该转换器102由IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET等开关元件2(将开关元件3-1P、3-1N、开关元件3-2P、3-2N、开关元件3-3P、3-3N总称为开关元件3)构成。以下将IGBT作为代表进行说明。将在IGBT上逆并联地安装续流二极管(FWD)而得的部件称为开关元件。如后所述，滤波电容器4与转换器102并联连接，进一步经由逆换器101与负荷6连接。工业用电源7的U相、V相、W相分别与开关元件3-1P和3-1N的连接点、开关元件3-2P和3-2N的连接点、开关元件3-3P和3-3N的连接点连接。另一方面，开关元件3-1P的另一侧和开关元件3-2P的另外一侧以及开关元件3-3P的另外一侧与正侧端子1a连接。开关元件3-1N的另一侧和开关元件3-2N的另外一侧以及开关元件3-3N的另外一侧与负侧端子1b连接。在转换器102中开关元件2通过PWM(PulseWidthModulation脉冲宽度调制)等的开关将从工业用电源7提供的交流电转换为直流电。转换器102通过未图示的栅极驱动电路以及栅极控制电路上下交互地进行开关，从而进行电力转换。通过未图示的PWM控制电路比较调制波和载波并通过PWM调制来控制转换器102。通过该控制，比较滤波电容器4的电压和目标值并通过反馈控制将滤波电容器4的电压维持在目标值。这里，作为将交流转换为直流的技术，使用二极管将输入的交流电进行整流，与使用了将扼流线圈配置在滤波电路上的扼流圈输入型滤波电路的例子相比，本实施例是使用了开关元件(带续流二极管(FWD))的PWM转换器，存在PWM的载波频率等谐波成分，因此即使是没有扼流线圈的状态也能够只通过配线电感达到与扼流输入型滤波电路相同的阻抗。图2中，在输入端子1a、1b之间连接有滤波电容器4(第一滤波电容器41-a、第二滤波电容器42、第三滤波电容器41-b的总称)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其特征在于，该电力转换装置具有：转换器部，其通过开关元件将交流转换为直流；滤波电容器部，其将通过上述转换器部转换后的直流进行滤波；以及逆变器部，其通过开关元件将上述滤波后的直流转换为交流，上述滤波电容器部由转换器侧滤波电容器、逆变器侧滤波电容器以及夹在上述转换器侧电容器和上述逆变器侧电容器之间的中央侧滤波电容器组成，上述转换器侧滤波电容器构成为具有比上述中央侧滤波电容器大的脉动耐量，上述逆变器侧滤波电容器构成为具有比上述中央侧滤波电容器大的脉动耐量。

【技术特征摘要】
2016.02.10 JP 2016-0232291.一种电力转换装置，其特征在于，该电力转换装置具有：转换器部，其通过开关元件将交流转换为直流；滤波电容器部，其将通过上述转换器部转换后的直流进行滤波；以及逆变器部，其通过开关元件将上述滤波后的直流转换为交流，上述滤波电容器部由转换器侧滤波电容器、逆变器侧滤波电容器以及夹在上述转换器侧电容器和上述逆变器侧电容器之间的中央侧滤波电容器组成，上述转换器侧滤波电容器构成为具有比上述中央侧滤波电容器大的脉动耐量，上述逆变器侧滤波电容器构成为具有比上述中央侧滤波电容器大的脉动耐量。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，该电力转换装置具有用于冷却上述中央侧滤波电容器的装置。3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，上述中央侧滤波电容器串联连接多个电容器。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤研吾，永田宽，越智健太郎，小南勉，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP