(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力をコンバータで直流電圧に変換すると共に前記コンバータに後続するインバータで直流を交流に変換し出力する電力変換装置において、
前記コンバータが上中下アームに分離される交流３相に対応した３つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される２つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第１および第２の電解コンデンサを配置し、
前記第１および第２の電解コンデンサの間に前記３つのコンバータユニットと前記２つのチョッパユニットとを同一面となる冷却体の取付け面に交互に配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記３つのコンバータユニットと前記２つのチョッパユニットとでコンバータ／チョッパ一体ユニットを構成した、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記３つのコンバータユニットは、U相，V相，W相の各コンバータユニットから成り、
前記２つのチョッパユニットは、半導体モジュールが上部に配置された上アームのチョッパユニットと半導体モジュールが下部に配置された下アームのチョッパユニットから成り、
前記U相のコンバータユニットと前記V相のコンバータユニットの間に前記上アームのチョッパユニットを配置し、前記V相のコンバータユニットと前記W相のコンバータユニットの間に前記下アームのチョッパユニットを配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
交流入力をコンバータで直流電圧に変換すると共に前記コンバータに後続するインバータで直流を交流に変換し出力する電力変換装置において、
前記コンバータが上中下アームに分離される交流３相に対応した３つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される２つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第１および第２の電解コンデンサを配置し、
前記３つのコンバータユニット内の１つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニット及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記冷却体の取付け面の両端に配置された前記第１および第２の電解コンデンサとの間に前記２つのチョッパユニットが同一面となるように配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記３つのコンバータユニットと前記２つのチョッパユニットとでコンバータ／チョッパ一体ユニットを構成した、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記３つのコンバータユニットは、U相，V相，W相の各コンバータユニットから成り、
前記２つのチョッパユニットは、半導体モジュールが上部に配置された上アームのチョッパユニットと半導体モジュールが下部に配置された下アームのチョッパユニットから成り、
前記U相のコンバータユニットと前記第１の電解コンデンサの間に前記上アームのチョッパユニットを配置し、前記W相のコンバータユニットと前記第２の電解コンデンサの間に前記下アームのチョッパユニットを配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１または請求項４に記載の電力変換装置において、
前記３つのコンバータユニット及び前記２つのチョッパユニットは、それぞれ内部に半導体モジュールを含み、該半導体モジュールをラミネート導体に接続させ、
前記コンバータユニット及び前記チョッパユニットの前記半導体モジュールから放出される熱を冷却する冷却体の片側のみに接触させると共に前記第１および第２の電解コンデンサの向きを一方向に揃えて前記ラミネート導体に接続させるよう構成した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
交流入力電圧を入力フィルタを介してコンバータに入力し、該コンバータで直流電圧に変換し、バッテリを充電すると共にインバータに直流電力を供給し、該インバータで直流を交流に変換して出力する電力変換装置であって、交流入力電源の通常時には前記バッテリをチョッパで充電し、前記交流入力電源の異常時には前記バッテリから前記チョッパで放電し、さらに前記インバータで交流出力に接続される負荷に電力を供給する電力変換装置におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの配置方法において、
あらかじめ前記コンバータが上中下アームに分離される交流３相に対応した３つのコンバータユニットとなるよう構成し、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される２つのチョッパユニットとなるよう構成し、
冷却体の取付け面の両端に第１および第２の電解コンデンサを配置し取付ける過程、
前記３つのコンバータユニット内の１つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニットと前記第１の電解コンデンサとの間及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記第２の電解コンデンサとの間にそれぞれ前記２つのチョッパユニットが同一面となるように配置し取付ける過程、および、
前記３つのコンバータユニットおよび前記２つのチョッパユニットを片面構成の冷却体に接触させる過程、
を含むことを特徴とする電力変換装置におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、例えば無停電電源装置（単に“UPS”ともいう）、に使用されるコンバータ／チョッパ一体ユニットにおける冷却の効率化及びサージ電圧の抑制化に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、両面取付型の冷却体の金属基板の両面に半導体素子を設置し、前記金属基板の一方の外部面に設置した半導体モジュールの端子と端子方向が同方向となるように並列配置され冷媒の通流を遮るように配置した複数個のコンデンサからなる第１のコンデンサ群と、前記金属基板の他方の外部面に設置した半導体モジュールの端子と端子方向が同方向となるように並列配置され冷媒の通流を遮るように配置した複数個のコンデンサからなる第２のコンデンサ群と、を備え、前記第１のコンデンサ群のコンデンサと前記第２のコンデンサ群のコンデンサのそれぞれ同電位同士を接続する導体は、前記第１のコンデンサ群と前記第２のコンデンサ群との配置内部の冷媒の通流を遮る位置に設置する電力変換装置が開示されている。
【０００３】
図５は、従来の無停電電源装置(UPS)の回路構成を示すブロック図である。図５において、入力フィルタ(不図示)を介して得た交流入力120をUPS130のコンバータ131に入力し、コンバータ131で直流電圧に変換し、チョッパ133を介してバッテリ140を充電すると共にインバータ132に直流電力を供給する。
【０００４】
インバータ132では直流を交流に変換して、さらに不図示の出力フィルタで波形整形して負荷150にインバータ132で変換した交流を出力する。
無停電電源装置(UPS)の通常運転時には、バッテリ140をチョッパ133で充電し、停電時(電源異常時を含む)にはすぐにバッテリ140からチョッパ133で放電し、インバータ132で交流出力に接続される負荷150に無停電化された電力を供給する。
【０００５】
無停電電源装置(UPS)の通常運転時には、コンバータ131とチョッパ133が同時に稼働するため、両者で発熱が発生する。なお、バッテリ140は充電のみなので、ほとんど発熱しない。一方、停電時には、バッテリ140が稼働するため、バッテリ140で熱が発生する。また停電時には、コンバータ131とチョッパ133の両者が同時に発熱することは無く、チョッパ133のみが発熱する。
【０００６】
なおバイパスモードは、不図示のモード切替装置が作動してUPS130に付随するバッテリ140を切り離して、交流入力120を直接負荷150に連繋するためのモードであり、バッテリ140の故障時などでバッテリ140が使用できない緊急時にこのモードに切替えられる。
【０００７】
図６は、図５に示した従来の無停電電源装置(UPS)におけるコンバータユニット及びチョッパのユニット相互間の結線の様子を示す図である。
コンバータ131は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)２個の直列回路とこの直列接続点に接続される逆阻止形IGBTを逆並列接続した双方向スイッチとを内蔵したU相，V相，W相の３つの半導体モジュールを直流回路の正極Ｐ、負極Ｎ及び中間極Ｍとの間に接続し、各半導体モジュールの直列回路各々の直列接続点に交流入力フィルタ125を介して各相の交流入力を接続して３レベルの交流−直流変換回路を構成している。
【０００８】
また、バッテリ140の充放電を行うチョッパ133は、IGBTを２個直列接続した上側の半導体モジュールを直流回路の正極Ｐと中間極Ｍとの間に、また下側の半導体モジュールを直流回路の中間極Ｍと負極Ｎとの間に接続し、チョッパ133の上側及び下側の半導体モジュールの直列接続点をリアクトルＬ１(128)及びリアクトルＬ２(129)を介してバッテリ140に接続して３レベル昇降圧チョッパを構成している。
【０００９】
なお直流回路は正極Ｐ、負極Ｎ及び中間極Ｍを備えた３レベル構成で、Ｌ１(128)、Ｌ２(129)は昇降圧用のリアクトル、Ｃｐ(126)、Ｃｎ(127)は平滑用コンデンサである。
図７は、図５に示した従来の無停電電源装置(UPS)におけるコンバータユニット及びチョッパユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例を示す図である。
【００１０】
図７に示された従来のUPSにおけるコンバータユニット及びチョッパユニットの配置例では、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の左側に接触させるチョッパ用の半導体モジュール161，162をラミネート導体169に、また両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の右側に接触させるコンバータ用の半導体モジュール164〜166をラミネート導体170に、それぞれ取付けている。
【００１１】
なお、ラミネート導体169,170は、絶縁フィルムシートと金属導体とを積層ラミネートすることによって作製されるブスバーとして当業者に広く認識されており、表面に現されていない導体によって同電位導体同士が接続される導体構造を備えている。
【００１２】
さらに図７に示される具体的配置例では、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の両面に半導体モジュール161，162、164〜166を接触させるように取り付けること、またラミネート導体170,169に対して電解コンデンサ167，168の向きを交互に変えて配置して接続させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１４−０１１８１９号公報（図４、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記した従来の電力変換装置では、図７に示されるように、チョッパ用の半導体モジュール161,162とコンバータ用の半導体モジュール164〜166とが両面取付型の冷却体(冷却フィン)163によって完全に分離された構造になっているため、装置の配置スペースが大きくなってしまうという問題があった。
【００１５】
また図７に示されるように、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の両側にチョッパ用の半導体モジュール161，162とコンバータ用の半導体モジュール164〜166を接触させるように取り付けているため、電解コンデンサ167，168と半導体モジュール161，162、164〜166間のインダクタンスに起因するサージ電圧が大きくなってしまうという問題もあった。
【００１６】
さらに図７に示されるように、両面取付型の冷却体(冷却フィン)163の両面に半導体モジュール161，162、164〜166を接触させるように取り付ける構造、および、ラミネート導体170,169に対して電解コンデンサ167，168の向きを交互に変えて配置し接触させる構造を採っているため電力変換装置の組立て作業の効率が悪いという問題もあった。
【００１７】
そこで本発明の第１の目的は、上中下アームに分離された交流３相に対応のコンバータユニットと上下アームに分離されたチョッパユニットとを同一面となる冷却体の取付け面に交互に配置することで、熱の干渉を少なくすることが可能な電力変換装置を提供することにある。
【００１８】
また本発明の第２の目的は、冷却体の片面のみに半導体モジュールを接触させて取り付けると共に電解コンデンサの向きを一方向に揃えて導体に接続することで、電力変換装置の組立て作業の効率向上が可能な電力変換装置を提供することにある。
【００１９】
また本発明の第３の目的は、半導体ユニットと電解コンデンサとの設置距離を縮めることでサージ電圧の抑制が可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために本発明の一態様は、交流入力をコンバータで直流電圧に変換すると共に前記コンバータに後続するインバータで直流を交流に変換し出力する電力変換装置において、
前記コンバータが上中下アームに分離される交流３相に対応した３つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される２つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第１および第２の電解コンデンサを配置し、
前記第１および第２の電解コンデンサの間に前記３つのコンバータユニットと前記２つのチョッパユニットとを同一面となる冷却体の取付け面に交互に配置した、ことを特徴とする。
【００２１】
また上記課題を解決するために本発明の別の態様は、交流入力をコンバータで直流電圧に変換すると共に前記コンバータに後続するインバータで直流を交流に変換し出力する電力変換装置において、
前記コンバータが上中下アームに分離される交流３相に対応した３つのコンバータユニットで構成され、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される２つのチョッパユニットとなるよう構成され、
冷却体の取付け面の両端に第１および第２の電解コンデンサを配置し、
前記３つのコンバータユニット内の１つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニット及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記冷却体の取付け面の両端に配置された前記第１および第２の電解コンデンサとの間に前記２つのチョッパユニットが同一面となるように配置した、ことを特徴とする。
【００２２】
さらに上記課題を解決するために本発明の更に別の態様は、交流入力電圧を入力フィルタを介してコンバータに入力し、該コンバータで直流電圧に変換し、バッテリを充電すると共にインバータに直流電力を供給し、該インバータで直流を交流に変換して出力する電力変換装置であって、交流入力電源の通常時には前記バッテリをチョッパで充電し、前記交流入力電源の異常時には前記バッテリから前記チョッパで放電し、さらに前記インバータで交流出力に接続される負荷に電力を供給する電力変換装置におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの配置方法において、
あらかじめ前記コンバータが上中下アームに分離される交流３相に対応した３つのコンバータユニットとなるよう構成し、前記コンバータとバッテリとの間にチョッパを接続し、該チョッパが上下アームに分離される２つのチョッパユニットとなるよう構成し、
冷却体の取付け面の両端に第１および第２の電解コンデンサを配置し取付ける過程、
前記３つのコンバータユニット内の１つである前記交流入力のV相のコンバータユニットを除いた前記交流入力のU相のコンバータユニットと前記第１の電解コンデンサとの間及び前記交流入力のW相のコンバータユニットと前記第２の電解コンデンサとの間にそれぞれ前記２つのチョッパユニットが同一面となるように配置し取付ける過程、および、
前記３つのコンバータユニットおよび前記２つのチョッパユニットを片面構成の冷却体に接触させる過程、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の電力変換装置に係る無停電電源装置(UPS)は、通常運転時はコンバータとチョッパが同時に稼動するので両者が共に発熱するが、停電時にはコンバータは動作せずにチョッパのみ動作することになるので両者が同時に発熱することはない。すなわち本発明は、停電時に発熱するチョッパユニットを、発熱しないコンバータユニット間又は電解コンデンサ間に同一面となる冷却体の取付け面に交互に挟むことで、同時に発熱するユニット内の半導体モジュール間の熱の干渉を抑えることが可能となる。
【００２４】
また、冷却体(冷却フィン)の片側のみにコンバータ及びチョッパの半導体モジュールを配置すると共に電解コンデンサの向きを一方向に揃えて導体に接続することで、電力変換装置の組立て時の作業効率を向上させることができる。
【００２５】
加えて、ユニット内の半導体モジュールと電解コンデンサの距離を従来よりも近づけて同一面となる冷却体の取付け面に配置することとなるので、両者間に発生するサージ電圧を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への配置イメージの一例を示す図である。
【図２】図１に示した本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの相互間の結線の様子を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への別の具体的配置例を示す図である。
【図５】従来の一般的な無停電電源装置(UPS)の回路構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した従来の無停電電源装置(UPS)におけるコンバータユニット及びチョッパのユニット相互間の結線の様子を示す図である。
【図７】図５に示した従来の無停電電源装置(UPS)におけるコンバータユニット及びチョッパユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への配置イメージの一例を示す図である。
【００２８】
図１の配置イメージの一例においては、U相のコンバータユニット31UとV相のコンバータユニット31Vの間にチョッパユニット33U(半導体(例．IGBT)モジュール(上部)を包含)を配置し、V相のコンバータユニット31VとW相のコンバータユニット31Wの間にチョッパユニット33D(半導体(例．IGBT)モジュール(下部)を包含)を配置することで、停電時に同時に稼動して発熱するチョッパユニット33U,33Dの間に停電時に稼動しないコンバータユニット31U,31V、31V,31Wを交互に挟むことで、停電時に同時稼動するモジュール間の熱の干渉を抑えるようにする。
【００２９】
各コンバータユニット31U,31V,31Wは、図６において説明したように、上下アームに分けられて半導体素子(例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))２個の直列回路とこの直列接続点に接続される逆阻止形IGBTを逆並列接続した双方向スイッチとを内蔵した半導体モジュールで構成されている。
【００３０】
また、チョッパユニット33U,33Dは、２個直列接続した半導体素子(例えばIGBT)を内蔵した半導体モジュールで構成されている。
なお停電時には、U相，V相，W相のコンバータユニット31U〜31Wは稼動しないため、コンバータユニット31U〜31Wによる発熱は無い。
【００３１】
また半導体モジュールを内蔵する、コンバータユニット31U〜31W及びチョッパユニット33U,33Dを図示していない冷却体(冷却フィン)の片側のみに配置・接触させるので、電力変換装置の組立て時の作業効率を向上させることが可能となる。これについては後述する。
【００３２】
図２は、図１に示した本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの相互間の結線の様子を示す図である。
図２において、U相，V相，W相の３相交流の各相交流における不要な成分をフィルタ25により除去し、交流のU相，V相，W相の成分ごとコンバータユニット31U,31V,31Wに各相交流を印加する。
【００３３】
そしてU相，V相，W相のコンバータユニット31U,31V,31Wを直流回路の正極Ｐ、負極Ｎ及び中間極Ｍとの間に接続し、各コンバータユニット31U,31V,31Wの直列回路各々の直列接続点に入力フィルタ25を介してU相，V相，W相の交流入力を接続したうえで、各アームにおける半導体素子(例えばIGBT)をスイッチング制御して交流−直流変換回路を実現している。なお、信号をゲートに印加してスイッチング制御する制御回路自体は当業者に周知なので図示を割愛する。
【００３４】
また、バッテリ40の充放電を行うチョッパ33は、半導体素子(例えばIGBT)を２個直列接続した上アームのチョッパユニット33Uを直流回路の正極Ｐと中間極Ｍとの間に、また半導体素子(例えばIGBT)を２個直列接続した下アームのチョッパユニット33Dを直流回路の中間極Ｍと負極Ｎとの間に接続する。
【００３５】
そして上アームのチョッパユニット33Uの直列接続点を第１のリアクトルＬ１(28)を介してバッテリ40の正極に、また下アームのチョッパユニット33Dの直列接続点を第２のリアクトルＬ２(29)を介してバッテリ40の負極に、それぞれ接続して３レベルの昇降圧チョッパを実現している。
【００３６】
なお直流回路は、正極Ｐ、負極Ｎ及び中間極Ｍを備えた３レベル構成で、第１および第２のＬ１(28)、Ｌ２(29)は昇降圧用のリアクトル、Ｃｐ(26)、Ｃｎ(27)は平滑用コンデンサ(電解コンデンサ)である。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例を示す図である。
図３は、図１に示した本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への配置イメージの一例を具現したものである。
【００３８】
すなわち図３に示す具体的配置例においては、電解コンデンサ７，８を、サージ電圧の発生源となる、コンバータユニット及びチョッパユニット内に含まれる各半導体モジュールのバランスを考慮して冷却体３の取付け面(同一面)の両端に配置している。
【００３９】
そして電解コンデンサ７，８は、図２に示されるように、直流回路の正極Ｐと負極Ｎの間にそれぞれ電気的に直列接続されるコンデンサ（図２のCp(26),Cn(27)）を並置したコンデンサユニットであり、ラミネート導体９によって電気的に並列に接続される。
【００４０】
なお、ラミネート導体９は、上述したように、絶縁フィルムシートと金属導体とを積層ラミネートすることによって作製されるブスバーとして当業者に広く認識されており、表面に現されていない導体によって同電位導体同士が接続される導体構造を備えている。
【００４１】
さらに図３に示すように、電解コンデンサ７，８の正極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCp(26)）は、図２に示す直流回路のＰ極,Ｍ極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33U)(C１)１とラミネート導体９とに接続される。
【００４２】
一方、電解コンデンサ７，８の負極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCn(27)）は、図２に示す直流回路のＭ極，Ｎ極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33D)(C２)２とラミネート導体９とに接続される。
【００４３】
また、電解コンデンサ７，８の正極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCp(26)）は、図２に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)４，５，６の上アームとラミネート導体９とに接続される。
【００４４】
一方、電解コンデンサ７，８の負極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCn(27)）は、図２に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)４，５，６の下アームとラミネート導体９とに接続される。
【００４５】
また、電解コンデンサ７，８と表現される図２に示す平滑用コンデンサCp(26),Cn(27)の接続点は、U,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)４，５，６の中間アーム(双方向スイッチ)の端子とラミネート導体９とに接続される。
【００４６】
そしてU相のコンバータユニット４とV相のコンバータユニット５の間に上アームのチョッパユニット１を配置し、V相のコンバータユニット５とW相のコンバータユニット６の間に下アームのチョッパユニット２を配置する。
【００４７】
電解コンデンサ７，８から一番遠い（冷却体３の取付け面(同一面)に並置されているコンバータユニット(31U,31V,31W)の中央に位置する）V相のコンバータユニット(31V)５と電解コンデンサ７，８との間のインダクタンス値は、図３では電解コンデンサ７，８が並列に接続されるため、図７の従来の具体的配置例に示される冷却体163の一方側のみに電解コンデンサ167,168を接触・配置させる場合の電解コンデンサ168から最も遠いU相コンバータユニットのインダクタンス値に比べて、１／２になる。
【００４８】
なお図３に示す具体的配置例においては、冷却体３の冷却フィンは、紙面の表面から裏面の方向（または逆の方向）に風が流れるように描かれているが、電解コンデンサ７から電解コンデンサ８の方向（紙面の上から下の方向または逆の方向）に冷却風が流れる構成であっても良い。
【００４９】
このように半導体モジュールを内蔵する、コンバータユニット及びチョッパユニットを冷却体の片側のみに配置・接触させることができるので、電力変換装置の組立て時の作業効率を向上させることが可能となる。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への別の具体的配置例を示す図である。
図４は、図３に示した本発明の実施形態に係る無停電電源装置(UPS)におけるコンバータ／チョッパ一体ユニットの冷却体の取付け面(同一面)への具体的配置例の変形を示すものである。
【００５１】
図４に示す具体的配置例では、電解コンデンサ７，８を、サージ電圧の発生源となる、コンバータユニット及びチョッパユニット内に含まれる各半導体モジュールのバランスを考慮して冷却体３の取付け面(同一面)の両端に配置するとともに、U相のコンバータユニット(31U)４と電解コンデンサ７との間にチョッパユニット33U(C1)１を、またW相のコンバータユニット(31W)６と電解コンデンサ８との間にチョッパユニット(33D)２を、それぞれ挟むように配置する。
【００５２】
このように、電解コンデンサ７，８とU,W相のコンバータユニット(31U,31W)４，６との間にチョッパユニット(33U,33D)１，２を挟むように取付けることで、チョッパユニット(33U,33D)内の半導体モジュール間の熱の干渉を抑えることが出来る。
【００５３】
さらに、チョッパユニット(33U)１に内蔵される半導体モジュールＣ１と電解コンデンサ７、および、チョッパユニット(33D)２に内蔵される半導体モジュールＣ２と電解コンデンサ８が、冷却体３の取付け面(同一面)にそれぞれ隣接配置されることになるので、両者間のインダクタンス値を小さくすることができ、チョッパユニット(33U,33D)１，２に内蔵される半導体モジュールＣ１，Ｃ２と電解コンデンサ７，８との間に発生するサージ電圧を抑制することができる。
【００５４】
なお図４においても、図３におけるのと同様に、電解コンデンサ７，８は、図２に示されるように、直流回路の正極Ｐと負極Ｎの間にそれぞれ電気的に直列接続されるコンデンサ（図２のCp(26),Cn(27)）を並置したコンデンサユニットであり、ラミネート導体９によって電気的に並列に接続される。
【００５５】
さらに図４に示すように、電解コンデンサ７，８の正極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCp(26)）は、図２に示す直流回路のＰ極,Ｍ極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33U)(C１)１とラミネート導体９とに接続される。
【００５６】
一方、電解コンデンサ７，８の負極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCn(27)）は、図２に示す直流回路のＭ極，Ｎ極間のコンデンサなので、チョッパユニット(33D)(C２)２とラミネート導体９とに接続される。
【００５７】
また、電解コンデンサ７，８の正極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCp(26)）は、図２に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)４，５，６の上アームとラミネート導体９とに接続される。
【００５８】
一方、電解コンデンサ７，８の負極側コンデンサ（図２に示す平滑用コンデンサCn(27)）は、図２に示すU,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)４，５，６の下アームとラミネート導体９とに接続される。
【００５９】
また、電解コンデンサ７，８と表現される図２に示す平滑用コンデンサCp(26),Cn(27)の接続点は、U,V,W相の各コンバータユニット(31U,31V,31W)４，５，６の中間アーム(双方向スイッチ)の端子とラミネート導体９とに接続される。
【００６０】
そしてU相のコンバータユニット４と電解コンデンサ７との間に上アームのチョッパユニット１を挟むように配置し、W相のコンバータユニット６と電解コンデンサ８との間に下アームのチョッパユニット２を挟むように配置する。
【００６１】
電解コンデンサ７，８から一番遠い（冷却体３の取付け面(同一面)に並置されているコンバータユニット(31U,31V,31W)の中央に位置する）V相のコンバータユニット(31V)と電解コンデンサ７，８との間のインダクタンス値は、図４では電解コンデンサ７，８が並列に接続されるため、図７の従来の具体的配置例に示される冷却体163の一方側のみに電解コンデンサ167,168を接触・配置させる場合の電解コンデンサ168から最も遠いU相コンバータユニットのインダクタンス値に比べて、１／２になる。
【００６２】
なお、図４に示す具体的配置例においては、冷却体３の冷却フィンは、紙面の表面から裏面の方向（または逆の方向）に風が流れるように描かれているが、電解コンデンサ７から電解コンデンサ８の方向（紙面の上から下の方向または逆の方向）に冷却風が流れる構成であっても良い。
【００６３】
以上に説明した、図３、図４に示す電力変換装置を構成するコンバータ／チョッパ一体ユニットは、縦置きで描いているので、電力変換装置と動作させる際には、ユニットの下部から上部に向かって冷却風を流すことが望ましい。なお、電力変換装置内にコンバータ／チョッパ一体ユニットを取付けるときは、縦置きを横置きに代えて取付けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１  チョッパユニット(上アーム半導体モジュール)
２  チョッパユニット(下アーム半導体モジュール)
３  冷却体(冷却フィン)
４  コンバータユニット(U相半導体モジュール)
５  コンバータユニット(V相半導体モジュール)
６  コンバータユニット(W相半導体モジュール)
７，８  電解コンデンサ
９  ラミネート導体
25  入力フィルタ
26  平滑用コンデンサCp
27  平滑用コンデンサCn
28  第１のリアクトルＬ１
29  第２のリアクトルＬ２
31  コンバータ
31U  U相コンバータユニット（半導体モジュール）
31V  V相コンバータユニット（半導体モジュール）
31W  W相コンバータユニット（半導体モジュール）
33  チョッパ
33U  チョッパユニット(上アーム半導体モジュール)
33D  チョッパユニット(下アーム半導体モジュール)
40  バッテリ
【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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