(57)【要約】【課題】インダクタンス構成部材を組合わせ接続したインダクタンスを備えた半導体電力変換装置を得る。【解決手段】交流電源２０とサイリスタ群Ｔ１、Ｔ２との間に接続される分流リアクトル４０、５０は、４０、５０は、平角導体のインダクタンス構成部材５と、平角導体をフラットワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材３、４と、平角導体をエッジワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材１、２、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５とを組合わせ接続し、平角導体のインダクタンス構成部材５と、平角導体をフラットワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材３、４と、平角導体をエッジワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材１、２、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５とを組合わせ接続したものである。【選択図】図１
2018057106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷の間に、複数の半導体素子が並列接続され、前記各半導体素子が同時に導通されることで交流電力を電力変換する半導体電力変換装置において、
前記交流電源と前記半導体素子との間に接続されるインダクタンスとして、平角導体のインダクタンス構成部材と、平角導体をフラットワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材と、平角導体をエッジワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材とを組合わせ接続したことを特徴する半導体電力変換装置。
【請求項２】
三相交流電源と負荷の間に、三相構成の半導体素子であって各相の半導体素子は各々が複数の半導体素子が並列接続され、前記各半導体素子が同時に導通されることで三相電力を電力変換する半導体電力変換装置において、
前記三相交流電源と前記半導体素子との間に接続されるインダクタンスとして、平角導体のインダクタンス構成部材と、平角導体をフラットワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材と、平角導体をエッジワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材とを組合わせ接続したことを特徴する半導体電力変換装置。
【請求項３】
前記インダクタンスは、
両端部にそれぞれ同一方向にフラットワイズ曲げ加工されたＬ形接続部を有し、且つ前記両端部間にエッジワイズ曲げ加工された変形Ｕ字状部を有する構成部材と、
両端部にそれぞれ直線状の接続部を有し、且つ前記両端部間にフラットワイズ曲げ加工されたＬ字状部を有する構成部材と、
両端部にそれぞれ直線状の接続部を有し、且つ前記両端部間に直線状部を有する構成部材と、
両端部にそれぞれ異なる方向にフラットワイズ曲げ加工されたＬ形接続部を有し、且つ前記両端部間にエッジワイズ曲げ加工された変形Ｊ字状部を有する構成部材と、
両端部にそれぞれ直線状の接続部を有し、且つ前記両端部間にエッジワイズ曲げ加工されたクランク状部を有する構成部材と、
を複数個組み合わせたことを特徴する請求項１又は請求項２記載の半導体電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、平形半導体素子例えばサイリスタを少なくとも２個を並列接続し、これらのサイリスタを同時に導通する際に電流回路に必要となる分流リアクトルを備えた半導体電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体電力変換装置として交流電源と負荷の間に、複数の半導体素子例えばサイリスタが並列接続され、各サイリスタが同時に導通されて、交流電力を電力変換するものがあり、この場合サイリスタと交流電源との電流回路に所望の値の分流リアクトル（インダクタンス）を設ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０７５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のリアクトルとして空心リアクトル又は過飽和リアクトルを使用することや、ブスバーを用いてインダクタンスとすることが考えられるが、これらは次のような課題がある。
【０００５】
前述の空心リアクトルの場合は、設置スペースが大きいという課題がある。
【０００６】
前述の過飽和リアクトルは、空心リアクトルに比べて設置スペースが小さいが、過負荷時に飽和する恐れがあり、好ましくない。
【０００７】
前述のブスバーを用いてインダクタンスとする場合には、空心リアクトル及び過飽和リアクトルの課題がないが、接続部箇所が多くなり、接続部（ボルト締結部）の絶縁距離確保のため、スペースを多く必要とする。
【０００８】
本実施形態は、このような課題を改善するためなされたもので、インダクタンス構成部材を組合わせ接続したインダクタンスを備えた半導体電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態の代表例は、交流電源と負荷の間に、複数の半導体素子が並列接続され、前記各半導体素子が同時に導通されることで交流電力を電力変換する半導体電力変換装置において、
前記交流電源と前記半導体素子との間に接続されるインダクタンスとして、平角導体のインダクタンス構成部材と、平角導体をフラットワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材と、平角導体をエッジワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材とを組合わせ接続した半導体電力変換装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の単相半導体電力変換装置の回路図。
【図２】本実施形態の三相半導体電力変換装置の回路図。
【図３】本実施形態の三相半導体電力変換装置の主回路構成体を収納する盤を説明するための斜視図。
【図４】本実施形態の三相半導体電力変換装置のＵ相のみのインダクタンス構成部材を説明するための斜視図。
【図５】本実施形態の三相半導体電力変換装置のＶ相のみのインダクタンス構成部材を説明するための斜視図。
【図６】本実施形態の三相半導体電力変換装置のＷ相のみのインダクタンス構成部材を説明するための斜視図。
【図７】図４〜図６に使用されているインダクタンス構成部材の個々の構成を示す斜視図。
【図８】図４〜図６に使用されているインダクタンス構成部材の個々の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図を参照して説明する。図１は単相半導体電力変換装置の回路図を示すもので、これは単相交流電源２０と負荷３０の間に、２組の半導体素子群例えばサイリスタ群Ｔ１Ｇと、Ｔ２Ｇとが並列接続され、サイリスタ群Ｔ１Ｇは、２個のサイリスタＴ１、Ｔ１が逆並列接続され、またサイリスタ群Ｔ２Ｇは、２個のサイリスタＴ２、Ｔ２が逆並列接続され、サイリスタ群Ｔ１Ｇ、Ｔ２Ｇの各サイリスタが同時に導通されることで交流電力を電力変換するものであって、交流電源２０とサイリスタ群Ｔ１、Ｔ２との間にそれぞれ保護ヒューズ６０、７０を介してリアクトル４０、５０が接続された半導体電力変換装置において、リアクトル４０、５０として以下のように構成したものである。
【００１２】
リアクトル４０は、図７、図８に示す平角導体のインダクタンス構成部材５と、平角導体をフラットワイズ曲げ（平角導体の矩形断面における長辺側の一方の面を内径面として他方の面を外径面として、当該平角導体を長辺側方向に曲げて成形することである）加工されたインダクタンス構成部材３、４と、平角導体をエッジワイズ曲げ（平角導体の曲げにくいエッジ側方向に曲げることである）加工されたインダクタンス構成部材１、２、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５とを組合わせ接続したものである。
【００１３】
リアクトル５０は、図７、図８に示す平角導体のインダクタンス構成部材５と、平角導体をフラットワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材３、４と、平角導体をエッジワイズ曲げ加工されたインダクタンス構成部材１、２、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５とを組合わせ接続したものである。
【００１４】
図２は半導体三相電力変換装置の回路図を示すもので、これは三相交流電源８０と負荷９０の間に、三相構成の半導体素子群例えばＵ相サイリスタ群ＴＵ１Ｇ、ＴＵ２Ｇと、Ｖ相サイリスタ群ＴＶ１Ｇ、ＴＶ２Ｇと、Ｗ相サイリスタ群ＴＷ１Ｇ、ＴＷ２Ｇが並列接続され、Ｕ相サイリスタ群ＴＵ１Ｇ、ＴＵ２Ｇは２個のサイリスタＴＵ１、ＴＵ１と、ＴＵ２、ＴＵ２とがそれぞれ逆並列接続され、またＶ相サイリスタ群ＴＶ１Ｇ、ＴＶ２Ｇは２個のサイリスタＴＶ１、ＴＶ１と、ＴＶ２、ＴＶ２とがそれぞれ逆並列接続され、さらにＷ相サイリスタ群ＴＷ１Ｇ、ＴＷ２Ｇは２個のサイリスタＴＷ１、ＴＷ１と、ＴＷ２、ＴＷ２とがそれぞれ逆並列接続され、サイリスタ群ＴＵ１Ｇ、ＴＵ２Ｇと、ＴＶ１Ｇ、ＴＶ２Ｇと、ＴＷ１Ｇ、ＴＷ２Ｇの各サイリスタが同時に導通されることで三相交流電力を電力変換するものであって、交流電源８０とサイリスタ群ＴＵ１Ｇ、ＴＵ２Ｇと、ＴＶ１Ｇ、ＴＶ２Ｇと、ＴＷ１Ｇ、ＴＷ２Ｇの間にそれぞれ保護ヒューズ１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０を介してリアクトル１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０が接続された半導体電力変換装置において、リアクトル１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０として以下のように構成したものである。
【００１５】
前記インダクタンスは、図７、図８に示す両端部にそれぞれ同一方向にフラットワイズ曲げ加工されたＬ形接続部１１、１２、２１、２２を有し、且つ前記両端部間にエッジワイズ曲げ加工された変形Ｕ字状部１３、２３を有する構成部材１、２と、
両端部にそれぞれ直線状の接続部３１、３２、４１、４２を有し、且つ前記両端部間にフラットワイズ曲げ加工されたＬ字状部３３、４３を有する構成部材３、４と、
両端部にそれぞれ直線状の接続部５１、５２を有し、且つ前記両端部間に直線状部を有する構成部材５と、
両端部にそれぞれ異なる方向にフラットワイズ曲げ加工されたＬ形接続部６１、６２、７１、７２、１０１、１０２、１１１、１１２、１４１、１４２、１５１、１５２を有し、且つ前記両端部間にエッジワイズ曲げ加工された変形Ｊ字状部６３、７３、１０３、１１３、１４３、１５３を有する構成部材６、７、１０、１１、１４、１５と、
両端部にそれぞれ直線状の接続部８１、８２、９１、９２を有し、且つ前記両端部間にエッジワイズ曲げ加工されたクランク状部８３、９３を有する構成部材８、９と、
両端部にそれぞれ異なる方向にＬ形接続部１２１、１２２、１３１、１３２を有し、両端部間にエッジワイズ曲げ加工されたＬ字状部１２３、１３３を有する構成部材１２、１３と、を複数個組み合わせたものである。
【００１６】
図３は図２に示す三相半導体変換装置の主回路、以下に述べる主回路構成体が収納される盤０１０であり、図は盤０１０の背面側の側板０１１を取り外した状態を示す斜視図である。盤０１０は直方体形の枠の側面、天井及び底面にそれぞれ側板０１１、天井板０１２及び底面板０１３が取り外し可能に取り付けられる。天井板０１２には、図示しない２つの排気口を有し、各排気口にはファンカバー０１４が取り付けられ、盤０１０の正面側（図３の後側）の側板の下方側に図示しない吸気口が形成されている。そして、盤内であって排気口近くには、それぞれファンが設けられている。この結果、ファンが回転すると、吸気口から外気が盤内に取り込まれ、ファン、排気口を経由して盤外部に排気される。このように外気が盤内に取り込まれて盤外部に排気されることから、盤０１０内の機器類が冷却される。図の盤０１０の右側面側に図示しない入出力盤が連結され、ここで図２の電源８０と負荷９０に電気的に接続されるようになっている。
【００１７】
以下各相の主回路構成体の具体的構成を、図４、図５、図６を参照して説明する。
【００１８】
図４はＵ相の構成を示すもので、インダクタンス構成部材１-インダクタンス構成部材３-サイリスタＴＵ１の陽極接続体、インダクタンス構成部材２-インダクタンス構成部材３-サイリスタＴＵ１の陰極接続体、インダクタンス構成部材６-インダクタンス構成部材５-インダクタンス構成部材４-サイリスタＴＵ２の陽極接続体、インダクタンス構成部材７-インダクタンス構成部材５-インダクタンス構成部材４-サイリスタＴＵ２の陰極接続体の経路で接続されている。
【００１９】
図５はＶ相の構成を示すもので、インダクタンス構成部材８-インダクタンス構成部材３-サイリスタＴＶ１の陽極接続体、インダクタンス構成部材９-インダクタンス構成部材３-サイリスタＴＶ１の陰極接続体、インダクタンス構成部材１０-インダクタンス構成部材５-インダクタンス構成部材４-サイリスタＴＶ２の陽極接続体、インダクタンス構成部材１１-インダクタンス構成部材５-４-サイリスタＴＶ２の陰極接続体の経路で接続されている。
【００２０】
図６はＷ相の構成を示すもので、インダクタンス構成部材１２-インダクタンス構成部材３-サイリスタＴＷ１の陽極接続体、インダクタンス構成部材１３-インダクタンス構成部材３-サイリスタＴＷ１の陰極接続体、インダクタンス構成部材１４-インダクタンス構成部材５-インダクタンス構成部材４-サイリスタＴＷ２の陽極接続体、インダクタンス構成部材１５-インダクタンス構成部材５-インダクタンス構成部材４-サイリスタＴＷ２の陰極接続体の経路で接続されている。
【００２１】
ここで、各相例えばＵ相の平形サイリスタＴＵ１、ＴＵ２の概略圧接組立構造について説明する。軸方向両端部に配設され且つこれらは複数の絶縁パイプ０１で連結される２枚のプレート０２間に、３個の冷却フィン０３相互間に挟まれるように設けられる２個の平形サイリスタＴＵ１と、これとの同一構成の３個の冷却フィン０３相互間に挟まれるように設けられる２個の平形サイリスタＴＵ２と、プレート０２と冷却フィン０３との間に介在される皿ばね０４と絶縁板０５と、これと同一構成のプレート０２と冷却フィン０３との間に介在される皿ばね０４と絶縁板０５とが配設され、絶縁パイプ０１とプレート０２との連結は、プレート０２を貫通して絶縁パイプ０１の軸方向端面に固定されるボルト０６の端部に螺合可能なナット０７で行われると共に、皿ばね０４の反発力により冷却フィン０３間のサイリスタＴＵ１、ＴＵ２にそれぞれ所望の圧接力が加わるようになっている。
【００２２】
このようなＵ相の平形サイリスタＴＵ１、ＴＵ２の概略圧接組立構造は、Ｖ相の平形サイリスタＴＶ１、ＴＶ２の概略圧接組立構造と、Ｗ相の平形サイリスタＴＷ１、ＴＷ２の概略圧接組立構造も同様になっている。
【００２３】
以上述べた実施形態によれば、複数のインダクタンス構成部材の組合わせ接続したインダクタンスとしたので、以下のような作用効果が得られる。すなわち、狭い空間にインダクタンス構成部材の組立作業性も維持しつつ、ブスバーを長く走らせるにはエッジワイズ導体の適用が必要。エッジワイズ曲げにより、接続箇所を減らし限られたスペース内でインダクタンスを稼ぐことが可能。接続箇所が増加しないので、複雑に見えるが組立作業性も悪化せず、接続ボルトによる絶縁スペースを稼ぐ必要も無くなることから、省スペース化できる。また、分流回路間を並行して這わせることで距離があまり変わらず分流回路間のバランスもとり易くなる。
【００２４】
前述したように、本実施形態は空心リアクトル又は過飽和リアクトルを使用しないので、これらを使用することで生じる課題を考慮しなくてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
０１…絶縁パイプ、０２…プレート、０３…冷却フィン、０４…皿ばね、０５…絶縁板、０６…ボルト、０７…ナット、０１０…盤、０１１…枠、０１２…側板、０１３…天井板、０１４…底面板、０１５…ファンカバー、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５…インダクタンス構成部材、１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２、５１、５２、６１、６２、７１、７２、８１、８２、９１、９２、１０１、１０２、１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２、１４１、１４２、１５１、１５２…接続部、２０…単相交流電源、３０、９０…負荷、８０…三相交流電源、１３、２３…エッジワイズ曲げ加工された変形Ｕ字状部、３３、４３…フラットワイズ曲げ加工されたＬ字状部、６３、７３、１０３、１１３、１４３、１５３…エッジワイズ曲げ加工された変形Ｊ字状部、８３、９３…エッジワイズ曲げ加工されたクランク状部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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