(57)【要約】  電力変換装置（２ａ）内の電力変換ユニット（１０１）へのアクセス性を向上させる。電力変換装置（２ａ）は、正極導体（１５２）と負極導体（１５３）と交流導体（１５４）とを含む回路接続部（１５１）と、回路接続部（１５１）に対して特定方向に位置し正極導体（１５２）と負極導体（１５３）と交流導体（１５４）とに接続されるパワー半導体モジュール（１１１、１１２）と、回路接続部（１５１）に対して特定方向に位置し正極導体（１５２）及び負極導体（１５３）に接続されるコンデンサ（１２１、１２２）と、を備える。正極導体（１５２）は、回路接続部（１５１）に対して特定方向の逆方向に位置するユニット接続部（１６１）を介して他の電力変換ユニットの正極導体に接続される。負極導体（１５３）は、ユニット接続部（１６１）を介して他の電力変換ユニットの負極導体に接続される。
2015145679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記回路接続部に対して特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
前記回路接続部に対して前記特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を備え、
前記正極導体は、前記回路接続部に対して前記特定方向の逆方向に位置するユニット接続部を介して他の電力変換ユニットの正極導体に接続され、
前記負極導体は、前記ユニット接続部を介して他の電力変換ユニットの負極導体に接続される、
電力変換ユニット。
【請求項２】
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とは、絶縁体を介して互いに絶縁され前記特定方向へ積層される、
請求項１に記載の電力変換ユニット。
【請求項３】
前記回路接続部の長手方向は、前記ユニット接続部の長手方向と交差する、
請求項１又は２に記載の電力変換ユニット。
【請求項４】
前記正極導体に接続される正極端子と、
前記負極導体に接続される負極端子と、
を更に備え、
前記正極端子と前記他の電力変換ユニットの正極端子、及び、前記負極端子と前記他の電力変換ユニットの負極端子とは、前記特定方向に垂直な第１仮想平面内で前記ユニット接続部に当接する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項５】
前記パワー半導体モジュールは、２レベルハーフブリッジ回路を含む、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項６】
前記パワー半導体モジュールは、互いに並列に接続された二つの２レベルハーフブリッジ回路を含み、
前記コンデンサは、互いに並列に接続された二つのコンデンサを含む、
請求項５に記載の電力変換ユニット。
【請求項７】
前記正極導体及び前記正極端子の間に接続されるヒューズである正極ヒューズと、
前記負極導体及び前記負極端子の間に接続されるヒューズである負極ヒューズと、
を更に備える、
請求項４乃至６の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項８】
前記正極導体及び前記負極導体のうち前記特定方向の逆方向に位置する第１導体に対し、前記正極ヒューズ及び前記負極ヒューズのうち前記第１導体に接続される第１ヒューズにおいて前記第１導体側の端子である第１ヒューズ端子は、前記特定方向に垂直な第２仮想平面内で前記第１導体に当接し、
前記第１導体は、前記特定方向に貫通する開口部を含み、
前記回路接続部は、前記正極導体及び前記負極導体のうち前記特定方向に位置する第２導体から前記第１導体の開口部内を通り前記特定方向へ延びる導体であるヒューズ接続導体を含み、
前記正極ヒューズ及び前記負極ヒューズのうち前記第２導体に接続される第２ヒューズにおいて前記回路接続部側の端子である第２ヒューズ端子は、前記第２仮想平面内で前記ヒューズ接続導体に当接する、
請求項７に記載の電力変換ユニット。
【請求項９】
前記ユニット接続部は、前記正極導体に接続される導体である正極接続導体と、前記負極導体に接続される導体である負極接続導体とを含み、
前記正極接続導体と前記負極接続導体とは、絶縁体を介して互いに絶縁され前記特定方向へ積層される、
請求項１乃至８の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項１０】
前記正極接続導体及び前記負極接続導体のうち前記特定方向に位置する第１接続導体に対し、前記正極端子及び前記負極端子のうち前記第１接続導体に接続される第１端子は、前記第１仮想平面内で前記第１接続導体に当接し、
前記第１接続導体は、前記特定方向に貫通する開口部を含み、
前記ユニット接続部は、前記正極接続導体及び前記負極接続導体のうち前記特定方向の逆方向に位置する第２接続導体から前記第１接続導体の開口部内を通り前記特定方向へ延びる導体であるユニット接続導体を含み、
前記正極端子及び前記負極端子のうち前記第２接続導体に接続される第２端子は、前記第１仮想平面内で前記ユニット接続導体に当接する、
請求項９に記載の電力変換ユニット。
【請求項１１】
複数の電力変換ユニットと、
前記複数の電力変換ユニットを接続するユニット接続部と、
を備え、
前記複数の電力変換ユニットのそれぞれは、
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記回路接続部に対して特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
前記回路接続部に対して前記特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を含み、
前記ユニット接続部は、前記回路接続部に対して前記特定方向の逆方向に位置し、前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の正極導体の間を接続し、前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の負極導体の間を接続する、
電力変換装置。
【請求項１２】
電力変換装置の製造方法であって、
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、前記回路接続部に対して特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、前記回路接続部に対して前記特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサとを、それぞれが含む複数の電力変換ユニットを、前記特定方向の垂直方向に配列し、
前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の正極導体を、前記複数の電力変換ユニットに対して前記特定方向の逆方向に位置するユニット接続部を介して接続し、前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の負極導体を、前記ユニット接続部を介して接続する、
ことを備える電力変換装置の製造方法。
【請求項１３】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を含むユニットを、複数有し、
前記複数のユニットのうち少なくとも２によりインバータを構成し、前記複数のユニットのうち少なくとも２によりコンバータを構成し、
前記ユニットは、前記ユニットの長手方向と交差する方向に並べられ、
前記ユニットの各々の前記正極導体の正極接続端子と前記ユニットの各々の前記負極導体の負極接続端子とは共に、前記ユニットに対して同じ側の側面に位置し、
前記ユニットの各々の前記正極接続端子を接続すると共に前記ユニットの各々の前記負極接続端子を接続する積層バスバー板を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
積層バスバーと、
を含むユニットを、複数有し、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とは積層板を構成し、
前記積層バスバーにより、前記複数のユニットのうちの所定のユニットにおける前記正極導体は他のユニットの正極導体に接続され、前記所定のユニットにおける前記負極導体は他のユニットの負極導体に接続される、
電力変換装置。
【請求項１５】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を備え、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体は、前記正極導体を層とし、前記負極導体を層とし、前記交流導体を層とする積層板を構成し、
前記正極導体は、第１のパワー半導体モジュールの一方側端子に接続され、
前記交流導体は、前記第１のパワー半導体モジュールの他方側端子に接続されると共に第２のパワー半導体モジュールの一方側端子に接続され、
前記負極導体は、前記第２のパワー半導体モジュールの他方側端子に接続され、
前記正極導体は、他の電力変換ユニットの正極導体に接続され、
前記負極導体は、他の電力変換ユニットの負極導体に接続される、
電力変換ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換のための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置において、その主要部品であるパワー半導体モジュールに用いられるパワー半導体の技術革新により、スイッチング動作が高速化されており、パワー半導体における損失が低減されている。これにより、パワー半導体モジュールを冷却するための冷却器を小型化することができ、その結果、電力変換装置の小型化が実現されている。特に、電力変換装置を有するＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ、無停電電源装置）は、データセンタ向けに、地価の高い都市近郊に敷設されるため、設置面積の小さいことが望まれている。また、敷設エリアを有効活用するため、ＵＰＳ内の各電力変換装置は、互いに側面が近接し、裏面が壁に近接した状態で設置される。そのため、メンテナンス時における作業性を考慮して、装置内に搭載される機器または部品類は、装置の前面からアクセスできることが望ましい。【０００３】
作業性を向上させる電力変換装置が知られている。特許文献１には、冷却フィン等の冷却器を備えた冷却ブロックに複数の半導体素子が搭載されたパワーモジュールユニットと、コンデンサユニットとが、電力変換装置の筺体内に設けられた二つの区画にそれぞれ収められている。これにより、作業性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９４２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置において、パワーモジュールユニットとコンデンサユニットは、互いに異なる区画に収められるため、それらを接続するバスバーのインダクタンスが大きくなってしまう。これにより、共振を伴ったリプル電流が大きくなるため、リプル電流を許容するため大容量のコンデンサが必要となり、電力変換装置が大型化してしまう。また、ユニット同士を接続する作業性は向上しているが、ユニット内のパワーモジュール及びコンデンサに対するアクセス性は考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様である電力変換装置は、正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、回路接続部に対して特定方向に位置し正極導体と負極導体と交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、回路接続部に対して特定方向に位置し正極導体及び負極導体に接続されるコンデンサと、を備える。正極導体は、回路接続部に対して特定方向の逆方向に位置するユニット接続部を介して他の電力変換ユニットの正極導体に接続される。負極導体は、ユニット接続部を介して他の電力変換ユニットの負極導体に接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、電力変換装置内の電力変換ユニットへのアクセス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例のＵＰＳの構成を示す。
【図２】コンバータ１１の回路構成を示す。
【図３】インバータ１２の回路構成を示す。
【図４】昇圧チョッパ１３の回路構成を示す。
【図５】電力変換ユニット１０１の構成を示す。
【図６】電力変換部２ａの構成を示す斜視図である。
【図７】電力変換部２ａの構成を示す分解斜視図である。
【図８】電力変換部２ａの構成を示す正面図である。
【図９】電力変換ユニット１０１の構成を示す右側面図である。
【図１０】電力変換ユニット１０１の構成を示す斜視図である。
【図１１】電力変換ユニット１０１の前面の構成を示す分解斜視図である。
【図１２】電力変換ユニット１０１の背面の構成を示す分解斜視図である。
【図１３】主回路バスバーアッセンブリ１５１の前面の構成を示す斜視図である。
【図１４】主回路バスバーアッセンブリ１５１の背面の構成を示す斜視図である。
【図１５】主回路バスバーアッセンブリ１５１の前面の構成を示す分解斜視図である。
【図１６】主回路バスバーアッセンブリ１５１の背面の構成を示す分解斜視図である。
【図１７】ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の前面の構成を示す斜視図である。
【図１８】ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の背面の構成を示す斜視図である。
【図１９】ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の前面の構成を示す分解斜視図である。
【図２０】ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の背面の構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１０】
実施例として、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ、無停電電源装置）について説明する。
【００１１】
図１は、実施例のＵＰＳの構成を示す。
【００１２】
このＵＰＳ２は、停電時に無瞬断で電力供給を継続できる常時インバータ給電方式を用いる。なお、本発明は、常時インバータ給電方式に限らず、常時商用給電方式等の他の方式にも適用できる。
【００１３】
３相交流の商用電源３は、通常運用時において、コンバータ１１とインバータ１２を経由して負荷４へ電力を給電する。ここで、コンバータ１１は、３相交流の商用電源３を直流電圧５に変換してインバータ１２へ供給する。インバータ１２は、直流電圧５を３相交流電力６に変換する。これにより、商用電源３に瞬時電圧低下等の電圧変動が生じた場合でも、コンバータ１１とインバータ１２が制御することで、通常の商用電源と同等の電力を安定して負荷４へ供給できる。
【００１４】
一方、停電時には、インバータ１２が起動している状態で、蓄電池１４からインバータ１２を介して負荷４へ電力を供給する。これにより、ＵＰＳ２は無瞬断で電力を負荷４へ供給できる。本実施例においては、ＵＰＳ２の体積を小型化するために、蓄電池１４の総電圧は、インバータ１２に印加する直流電圧より十分小さくしている。そのため、本実施例のＵＰＳ２は、蓄電池１４の放電により出力される低圧の直流電圧を所望の直流電圧５まで昇圧させてインバータ１２へ出力する昇圧チョッパ１３を搭載している。なお、ＵＰＳ２は、体積の制約が無い場合、昇圧チョッパ１３を省き、所望の直流電圧を供給できる高圧の蓄電池１４を有するＵＰＳ２にも適用できる。
【００１５】
以下の説明において、コンバータ１１、インバータ１２、及び昇圧チョッパ１３を合わせて電力変換部２ａと呼ぶ。
【００１６】
ＵＰＳ２は更に、電力変換部２ａを空冷する冷却機構を有していても良い。
【００１７】
バイパス回路１７は、指示に応じて電力変換部２ａをバイパスし、商用電源３と負荷４を直接接続する。保守バイパス回路１６は、電力変換部２ａ及びバイパス回路１７の保守のために、指示に応じて、電力変換部２ａ及びバイパス回路１７をバイパスし、商用電源３と負荷４を直接接続する。
【００１８】
図２は、コンバータ１１の回路構成を示す。
【００１９】
商用電源３からの３相交流電力は、コンバータ１１の交流端子Ｒ，Ｓ，Ｔに供給され、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相において、上アームのスイッチング素子２１及び整流素子２３と、下アームのスイッチング素子２２及び整流素子２４と、コンデンサ群１２０とにより整流され、直流端子Ｐ，Ｎへ出力される。本実施例においては、スイッチング素子２１、２２としてＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、整流素子２３、２４としてダイオードを用いているが、これらに限らず、他の種類の素子を適用することも可能である。
【００２０】
図３は、インバータ１２の回路構成を示す。
【００２１】
コンバータ１１または昇圧チョッパ１３により変換された直流電圧５は、インバータ１２の直流端子Ｐ，Ｎに供給され、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相において、上アームのスイッチング素子２１及び整流素子２３と、下アームのスイッチング素子２２及び整流素子２４と、コンデンサ群１２０とにより交流電力６に変換され、交流端子Ｕ，Ｖ，Ｗへ出力される。交流端子Ｕ，Ｖ，Ｗから出力される３相交流は、負荷４へ供給される。
【００２２】
図４は、昇圧チョッパ１３の回路構成を示す。
【００２３】
蓄電池１４の出力は、入力端子Ｂａｔへ供給される。下アームのスイッチング素子２２がＯＮしている間に、入力端子Ｂａｔと交流端子Ｃとの間に接続されたリアクトル１５にエネルギーが蓄積される。次に、下アームのスイッチング素子２２がＯＦＦした際に、リアクトル１５が発する逆起電圧により上アームの整流素子２３がＯＮする。これにより、蓄電池１４から出力される直流電圧とリアクトル１５の逆起電圧の加算電圧が、昇圧チョッパ１３の出力端子Ｐ，Ｎに現れ、昇圧された直流電圧が出力される。
【００２４】
以上に述べたように、本実施例のＵＰＳ２に搭載されるコンバータ１１とインバータ１２と昇圧チョッパ１３とはいずれも、上アームのスイッチング素子２１及び整流素子２３と、下アームのスイッチング素子２２及び整流素子２４とが直列に接続された２レベルハーフブリッジ回路であるパワー半導体モジュール群１１０と、コンデンサ群１２０と、正極側のヒューズ１３１と、負極側のヒューズ１３２とを含む基本回路を、少なくとも一つ有している。なお、２レベルハーフブリッジ回路の代わりに３レベル以上の変換回路が用いられても良い。
【００２５】
本実施例では、電力変換ユニット１０１により基本回路を実現し、電力変換ユニット１０１の組み合わせにより、コンバータ１１、インバータ１２、昇圧チョッパ１３を実現する。これにより、電力変換部２ａに使用する部品の種類を共通化すると共に、電力変換部２ａの組立及びメンテナンスを容易にする。
【００２６】
図５は、電力変換ユニット１０１の構成を示す。
【００２７】
電力変換ユニット１０１においては、それぞれが上下アームを構成する２ｉｎ１型の第１のパワー半導体モジュール１１１と第２のパワー半導体モジュール１１２とを並列接続することにより、パワー半導体モジュール群１１０を実現する。更に、第１のコンデンサ１２１と第２のコンデンサ１２２とを並列接続することにより、コンデンサ群１２０を実現する。これにより、複数のパワー半導体モジュール及び複数のコンデンサを用いて、電力変換ユニット１０１に要求される電力に応じたパワー半導体モジュール群１１０及びコンデンサ群１２０を実現することができる。
【００２８】
更に、電力変換ユニット１０１において、パワー半導体モジュール群１１０とコンデンサ群１２０とに対し、正極側にヒューズ１３１が直列に接続されており、負極側にヒューズ１３２が直列に接続されている。正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂは、コンバータ１１、インバータ１２、昇圧チョッパ１３におけるＰ端子に対応する。負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂは、コンバータ１１、インバータ１２、昇圧チョッパ１３におけるＮ端子に対応する。電力変換ユニット１０１がヒューズ１３１，１３２を有することにより、短絡故障時における電力変換ユニット１０１の信頼性を向上させることができる。なお、電力変換ユニット１０１が遮断器により切り離される場合などにおいて、ヒューズ１３１，１３２のいずれかまたは両方が省かれても良い。
【００２９】
パワー半導体モジュール１１１、１１２のそれぞれは、上アームのスイッチング素子２１及び整流素子２３と、下アームのスイッチング素子２２及び整流素子２４とを有する。パワー半導体モジュール１１１、１１２のそれぞれにおける上アームと下アームの間は、外部交流端子１５４Ｔに接続されている。パワー半導体モジュール１１１、１１２のそれぞれの上アームのスイッチング素子２１のゲート端子は、ゲート端子１１１ｇに接続されている。パワー半導体モジュール１１１、１１２のそれぞれの下アームのスイッチング素子２２のゲート端子は、ゲート端子１１２ｇに接続されている。
【００３０】
図６は、電力変換部２ａの構成を示す斜視図である。
【００３１】
以降、ＵＰＳ２の座標を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と定める。なお、Ｙ軸方向がＵＰＳ２の前向を示し、Ｚ軸方向はＵＰＳ２の上方を示し、Ｘ軸方向はＵＰＳ２の左方を示す。ここで、電力変換部２ａは、ＵＰＳ２の筺体（不図示）内に設けられており、電力変換部２ａのＹ軸方向すなわちＵＰＳ２の筺体の前面には、ＵＰＳ２のメンテナンス時に開かれる開閉扉（不図示）が備えられている。この開閉扉を開くことにより、電力変換部２ａの前面に容易にアクセスできる。
【００３２】
電力変換部２ａは、Ｘ軸方向に配列された複数の電力変換ユニット１０１を含む。コンバータ１１には、商用電源の３相にそれぞれ対応する３つの電力変換ユニット１０１を含む。インバータ１２も同様に、３相にそれぞれ対応する３つの電力変換ユニット１０１を含む。
【００３３】
昇圧チョッパ１３は、並列接続された２つの電力変換ユニット１０１を含む。なお、昇圧チョッパ１３は、１つの電力変換ユニット１０１であっても良い。昇圧チョッパ１３に要求される電力が、電力変換ユニット１０１に備えられるパワー半導体モジュール群１１０の定格電力を超える場合、電力変換ユニット１０１をＮ個並列接続することで、許容できる電力をＮ倍化させている。なお、同様の目的で、コンバータ１１及びインバータ１２のそれぞれは、必要に応じて、１相当り複数並列接続された電力変換ユニット１０１を有していても良い。
【００３４】
電力変換部２ａにおける複数の電力変換ユニット１０１は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１を介して並列接続されている。複数の電力変換ユニット１０１のそれぞれの長手方向はＺ方向であり、複数の電力変換ユニット１０１は、Ｘ方向に配列されている。ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の長手方向はＸ方向であり、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１は、複数の電力変換ユニット１０１の＋Ｙ方向に配置されている。即ち、複数の電力変換ユニット１０１のそれぞれの長手方向は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の長手方向と交差する。これにより、複数の電力変換ユニット１０１は、限られた体積内に効率よく配置することができる。
【００３５】
図７は、電力変換部２ａの構成を示す分解斜視図である。
【００３６】
各々の電力変換ユニット１０１の下部の前面に備えられた正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂと、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂとには、取付ねじ１６９を用いてユニット連結バスバーアッセンブリ１６１が組み付けられている。
【００３７】
図８は、電力変換部２ａの構成を示す正面図である。
【００３８】
複数の電力変換ユニット１０１の上端に設けられている外部交流端子１５４Ｔのそれぞれは、コンバータ１１のＲ，Ｓ，Ｔ端子、インバータ１２のＵ，Ｖ，Ｗ端子、昇圧チョッパ１３のＣ，Ｃ端子（共通）に対応する。ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の左端に設けられている二つの端子のうち、上の端子はコンバータ１１、インバータ１２、昇圧チョッパ１３におけるＰ端子、下の端子はコンバータ１１、インバータ１２、昇圧チョッパ１３におけるＮ端子に対応する。
【００３９】
図９は、電力変換ユニット１０１の構成を示す右側面図である。
【００４０】
電力変換ユニット１０１は、パワー半導体モジュール群１１０と、コンデンサ群１２０と、ヒューズ１３１及び１３２と、これらを電気的に接続する主回路バスバーアッセンブリ１５１とを有する。なお、空冷フィン１１３は、パワー半導体モジュール群１１０の背面（−Ｙ方向）に設けられ、パワー半導体モジュール群１１０を冷却する。そして、それらは、下（−Ｚ）方向へ、パワー半導体モジュール群１１０、コンデンサ群１２０、ヒューズ１３１及び１３２、の順で配置されている。なお、主回路バスバーアッセンブリ１５１の背面側において、空冷フィン１１３を空冷するための風が上（＋Ｚ）方向へ流動するように、筺体が設計され、冷却機構が設けられている。このように配置する理由は、空冷フィン１１３が、コンデンサ群１２０に対し風路の風下側、すなわち上（＋Ｚ）側に位置することで、コンデンサ群１２０等が空冷フィン１１３からのあおり熱を受けないようにするためである。本実施例では、空冷フィン１１３が−Ｙ方向に設置されているが、例えば風路が−Ｙ方向である場合は、空冷フィン１１３を＋Ｚ方向に設置するなど、空冷フィン１１３の設置方向は風路に応じて決まる。また、パワー半導体モジュール群１１０とコンデンサ群１２０とを隣接させることで、パワー半導体モジュール群１１０とコンデンサ群１２０を接続する主回路バスバーアッセンブリ１５１に形成する寄生インダクタンスを低減でき、スイッチング時に発生するサージ電圧を低減でき、かつ、後述するように、自身の電力変換ユニット１０１内のパワー半導体モジュール群１１０から、隣接する電力変換ユニット１０１内のコンデンサ群１２０までのインピーダンスを最も小さくできるため、自身の電力変換ユニット１０１のコンデンサ群１２０のみならず、他の電力変換ユニット１０１のコンデンサ群１２０までも有効活用できるため、結果的に１つの電力変換ユニット１０１当りに使用するコンデンサ群の容量を低減することができ、電力変換ユニット１０１の体積も低減できる。
【００４１】
前（＋Ｙ）方向に突き出た端子を有するパワー半導体モジュール群１１０とコンデンサ群１２０は、主回路バスバーアッセンブリ１５１に対し後（−Ｙ）方向に配置されている。この配置にすることで、パワー半導体モジュール群１１０とコンデンサ群１２０の端子がすべて前面に位置し、メンテナンス時における端子部の点検、または、取り付け及び取り外し等の作業が容易となる。
【００４２】
図１０は、電力変換ユニット１０１の構成を示す斜視図である。
【００４３】
ヒューズ１３１及び１３２のそれぞれには、後（−Ｙ）方向に一方の端子が設けられ、前（＋Ｙ）方向に他方の端子が設けられている。また、ヒューズ１３１及び１３２は、主回路バスバーアッセンブリ１５１に対して、前（＋Ｙ）方向に配置する。すなわち、正極側のヒューズ１３１の第１端子１３１ａと、負極側のヒューズ１３２の第１端子１３２ａとは、後（−Ｙ）方向を向き、取付ねじ１３９により主回路バスバーアッセンブリ１５１に接続されている。一方、正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂと、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂとは、前（＋Ｙ）方向を向く。この配置にすることで、自身の電力変換ユニット１０１を他の電力変換ユニット１０１と連結するための端子となる、正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂと、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂとがＵＰＳ２の前面に位置することより、組立時及びメンテナンス時における前面アクセス性が良く、作業性が向上する。ここで、電力変換ユニット１０１が有する外部端子として、前述したように、他の電力変換ユニット１０１と接続するためのユニット連結バスバーアッセンブリ１６１に接続される正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂと、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂと、主回路バスバーアッセンブリ１５１に設けられた外部交流端子１５４Ｔとの計３つが存在する。
【００４４】
図１１は、電力変換ユニット１０１の前面の構成を示す分解斜視図であり、図１２は、電力変換ユニット１０１の背面の構成を示す分解斜視図である。
【００４５】
本実施例において、パワー半導体モジュール群１１０には、それぞれが２レベルハーフブリッジ回路（２ｉｎ１）であるパワー半導体モジュール１１１及び１１２が並列に接続された状態で搭載されている。なお、電力変換ユニット１０１内におけるパワー半導体モジュールの並列数は、電力変換ユニット１０１を用いるＵＰＳやその他の電力変換装置のラインナップにおいて最小電力となる機種を基準とし、その電力を許容できる必要最小限の並列数とすると良い。なぜならば、より大きな電力を要求する機種に対しては、電力変換ユニット１０１を並列化させることで、所望の電力量を満たすことが可能であるためである。本実施例では、上記の点を考慮して、パワー半導体モジュールの並列数を２としている。
【００４６】
パワー半導体モジュール１１１及び１１２のそれぞれには、正極端子１１１ｐ及び１１２ｐと、負極端子１１１ｎ及び１１２ｎと、交流端子１１１ａｃ及び１１２ａｃと、制御端子群１１１ｄ及び１１２ｄとが備えられている。制御端子群１１１ｄ及び１１２ｄのそれぞれには、ゲート端子１１１ｇ及び１１２ｇを含む。
【００４７】
パワー半導体モジュール群１１０における正極端子１１１ｐ及び１１２ｐのそれぞれは、主回路バスバーアッセンブリ１５１における正極の接続端子１５２ｐに接続されている。パワー半導体モジュール群１１０における負極端子１１１ｎ及び１１２ｎのそれぞれは、主回路バスバーアッセンブリ１５１における負極の接続端子１５３ｎに接続されている。パワー半導体モジュール群１１０における交流端子１１１ａｃ及び１１２ａｃのそれぞれは、外部交流端子１５４Ｔに接続されている接続端子１５４ａｃに接続されている。これらの正極端子１１１ｐ及び１１２ｐ、負極端子１１１ｎ及び１１２ｎ、交流端子１１１ａｃ及び１１２ａｃのそれぞれは、主回路バスバーアッセンブリ１５１に対して溶接等の接合方式を用いて接続されている。なお、これらは、ねじやクリップなどにより接続されても良い。
【００４８】
なお、コンデンサ群１２０からパワー半導体モジュール１１１の正極端子１１１ｐ及び負極端子１１１ｎまでの距離と、コンデンサ群１２０からパワー半導体モジュール１１２の正極端子１１２ｐ及び負極端子１１２ｎまでの距離との差を抑えるために、一方のパワー半導体モジュール１１１のＸ軸方向に並んでいる正極端子１１１ｐ及び負極端子１１１ｎの配置に対し、他方のパワー半導体モジュール１１２の正極端子１１２ｐ及び負極端子１１２ｎの配置を反転させる。更に、パワー半導体モジュール１１１における正極端子１１１ｐ及び負極端子１１１ｎを近接させて対面させ、パワー半導体モジュール１１２における正極端子１１２ｐ及び負極端子１１２ｎを近接させて対面させている。このような配置にすることで、パワー半導体モジュール１１１及び１１２とコンデンサ１２１及び１２２との間に生じるインピーダンスの差を低減させることで、パワー半導体モジュール１１１とパワー半導体モジュール１１２とに流れる電流の均衡を向上させている。
【００４９】
コンデンサ１２１が有する正極端子１２１ｐ及び負極端子１２１ｎは、主回路バスバーアッセンブリ１５１に設けられたコンデンサ接続箇所１５６にコンデンサ取付ねじ１２９を用いて取り付けられる。同様に、コンデンサ１２２が有する正極端子１２２ｐ及び負極端子１２２ｎは、主回路バスバーアッセンブリ１５１に設けられたコンデンサ接続箇所１５７に、コンデンサ取付ねじ１２９を用いて取り付けられる。
【００５０】
図１３は、主回路バスバーアッセンブリ１５１の前面の構成を示す斜視図であり、図１４は、主回路バスバーアッセンブリ１５１の背面の構成を示す斜視図である。
【００５１】
コンデンサ接続箇所１５６の背面にはコンデンサ接続部１５６ｐ，１５６ｎが設けられ、コンデンサ接続箇所１５７の背面にはコンデンサ接続部１５７ｐ，１５７ｎが設けられている。主回路バスバーアッセンブリ１５１に対しコンデンサ接続部１５６ｐ，１５６ｎの反対側にはそれぞれコンデンサ取付ねじ接続部１５６ｐｆ，１５６ｎｆが設けられ、主回路バスバーアッセンブリ１５１に対しコンデンサ接続部１５７ｐ，１５７ｎの反対側にはコンデンサ取付ねじ接続部１５７ｐｆ，１５７ｎｆが設けられている。コンデンサ１２１の正極端子１２１ｐ及び負極端子１２１ｎのそれぞれは、コンデンサ接続箇所１５６の前面のコンデンサ取付ねじ１２９を用いてコンデンサ接続箇所１５６の背面に固定される。これにより、コンデンサ１２１の正極端子１２１ｐ及び負極端子１２１ｎのそれぞれは、コンデンサ接続部１５６ｐ，１５６ｎに接触し、各コンデンサ取付ねじ１２９のそれぞれは、コンデンサ取付ねじ接続部１５６ｐｆ，１５６ｎｆに接触する。更に、コンデンサ１２２の正極端子１２２ｐ及び負極端子１２２ｎのそれぞれは、コンデンサ接続箇所１５７の前面のコンデンサ取付ねじ１２９を用いてコンデンサ接続箇所１５７の背面に固定される。これにより、コンデンサ１２２の正極端子１２２ｐ及び負極端子１２２ｎのそれぞれは、コンデンサ接続部１５７ｐ，１５７ｎに接触し、各コンデンサ取付ねじ１２９のそれぞれは、コンデンサ取付ねじ接続部１５７ｐｆ，１５７ｎｆに接触する。
【００５２】
主回路バスバーアッセンブリ１５１の前面にはヒューズ接続部１５８、１５９が設けられ、主回路バスバーアッセンブリ１５１に対しヒューズ接続部１５８、１５９の反対側にはそれぞれヒューズ取付ねじ接続部１５８ｂ及び１５９ｂが設けられている。正極側のヒューズ１３１の第１端子１３１ａは、ヒューズ取付ねじ接続部１５８ｂの背面のヒューズ取付ねじ１３９を用いて、ヒューズ接続部１５８の前面に固定される。これにより、正極側のヒューズ１３１の第１端子１３１ａは、ヒューズ接続部１５８に接触し、ヒューズ取付ねじ１３９は、ヒューズ取付ねじ接続部１５８ｂに接触する。更に、負極側のヒューズ１３２の第１端子１３２ａは、ヒューズ取付ねじ接続部１５９ｂの背面のヒューズ取付ねじ１３９を用いて、ヒューズ接続部１５９の前面に固定される。これにより、負極側のヒューズ１３２の第１端子１３２ａはヒューズ接続部１５９に接触し、ヒューズ取付ねじ１３９は、ヒューズ取付ねじ接続部１５９ｂに接触する。
【００５３】
図１５は、主回路バスバーアッセンブリ１５１の前面の構成を示す分解斜視図であり、図１６は、主回路バスバーアッセンブリ１５１の背面の構成を示す分解斜視図である。
【００５４】
主回路バスバーアッセンブリ１５１は、正極導体１５２と、負極導体１５３と、交流導体１５４と、絶縁体１５５とを有する。正極導体１５２と、負極導体１５３と、交流導体１５４とは、平板状である。パワー半導体モジュール群１１０とコンデンサ群１２０との間に現れる寄生インダクタンスを低減するために、正極導体１５２及び負極導体１５３は、互いに対向する面が平行で近接するように絶縁体１５５を介して積層されている。これにより、主回路バスバーアッセンブリ１５１における電流リプル及びインピーダンスを低減し、スイッチング時に発生するサージ電圧を低減することができる。更に、絶縁体１５５は、積層配置された正極導体１５２と、負極導体１５３と、交流導体１５４と、が所定の絶縁距離を保つように、それら導体の大部分を覆っている。ここで、放熱性を改善するために、所定の絶縁距離を保つ範囲で、主回路バスバーアッセンブリ１５１の前面及び背面の導体面を露出させても良い。絶縁体１５５は、流動性の良い絶縁性の樹脂などが用いられる。
【００５５】
なお、本実施例においては、後（−Ｙ）方向へ、交流導体１５４、正極導体１５２、負極導体１５３の順で配置しているが、これらの導体のうち正極導体１５２と負極導体１５３が最も近接するように配置していれば、これら導体の配置順番を変更しても、寄生インダクタンスには影響しない。これらの導体は、銅やアルミなどの導電率の高い材質を用いて、一枚の導体板から切り出しや折り曲げ等の加工により形成されている。正極導体１５２を例に挙げて説明する。その形成法は、一枚の導体板を基に、正極端子１１１ｐ及び１１２ｐと接続するための接続端子１５２ｐとなる部分を導体板の面内に残しつつ、パワー半導体モジュール１１１及び１１２の全端子１１１ｐ，１１１ｎ，１１１ａｃ，１１１ｄ，１１２ｐ，１１２ｎ，１１２ａｃ，１１２ｄを貫通させるための開口部１５２ｈを切り抜く。そして、導体板の面内に残された接続端子１５２ｐとなる部分を前（＋Ｙ）方向へ９０度折り曲げることで接続端子１５２ｐを形成する。以上の形成法は、負極導体１５３と交流導体１５４に対しても同様である。
【００５６】
正極導体１５２は、パワー半導体モジュール群１１０の正極端子１１１ｐ及び１１２ｐにそれぞれ接続される二つの接続端子１５２ｐを含む。負極導体１５３は、パワー半導体モジュール群１１０の負極端子１１１ｎ及び１１２ｎにそれぞれ接続される二つの接続端子１５３ｎを含む。交流導体１５４は、パワー半導体モジュール群１１０の交流端子１１１ａｃ及び１１２ａｃにそれぞれ接続される二つの接続端子１５４ａｃと、外部に接続される外部交流端子１５４Ｔとを含む。
【００５７】
コンデンサ接続箇所１５６及び１５７においては、コンデンサ１２１及び１２２の負極端子１２１ｎ及び１２２ｎが、負極導体１５３の背面に設けられているコンデンサ接続部１５６ｎ及び１５７ｎに当接する。更に、コンデンサ１２１及び１２２の正極端子１２１ｐ及び１２２ｐが、負極導体１５３の背面と同一の仮想平面にて導体に当接するように、正極導体１５２から後（−Ｙ）方向へ突出したコンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐが設けられている。コンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐは、正極導体１５２とは別体であり、ろう付けやはんだやかしめ等の手段により正極導体１５２に接続される。また、一枚の導体板からコンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐが突出した状態で残るように切削する手段や、ダイカスト等の鋳造の手段によっても、コンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐを製造可能である。コンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐには、コンデンサ取付ねじ１２９を通すための穴が設けられている。そして、突出した正極のコンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐが負極導体１５３に接触することを避けるために、負極導体１５３には開口部１５６ｈ及び１５７ｈが設けられている。
【００５８】
更に、コンデンサ接続箇所１５６及び１５７においては、コンデンサ１２１の正極端子１２１ｐ及びコンデンサ１２２の正極端子１２２ｐのそれぞれを固定するコンデンサ取付ねじ１２９が、正極導体１５２の前面に設けられているコンデンサ接続部１５６ｐｆ及び１５７ｐｆに当接する。更に、コンデンサ１２１の負極端子１２１ｎ及びコンデンサ１２２の負極端子１２２ｎのそれぞれを固定するコンデンサ取付ねじ１２９が、正極導体１５２の前面と同一の仮想平面にて導体に当接するように、負極導体１５３から前（＋Ｙ）方向へ突出したコンデンサ接続部１５６ｎｆ及び１５７ｎｆが設けられている。コンデンサ接続部１５６ｎｆ及び１５７ｎｆは、負極導体１５３とは別体であり、コンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐと同様の手段により負極導体１５３に接続される。コンデンサ接続部１５６ｎｆ及び１５７ｎｆには、コンデンサ取付ねじ１２９を通すための穴が設けられている。そして、突出した負極のコンデンサ接続部１５６ｎｆ及び１５７ｎｆが正極導体１５２に接触することを避けるために、正極導体１５２には開口部１５６ｈ及び１５７ｈが設けられている。
【００５９】
主回路バスバーアッセンブリ１５１とヒューズ１３１，１３２との接続箇所においては、正極側のヒューズ１３１の第１端子１３１ａが、正極導体１５２の前面に設けられているヒューズ接続部１５８に当接する。更に、負極側のヒューズ１３２の第１端子１３２ａが、正極導体１５２の前面と同一の仮想平面（第２仮想平面）にて導体に当接するように、負極導体１５３から前（＋Ｙ）方向へ突出したヒューズ接続部１５９が設けられている。ヒューズ接続部１５９は、負極導体１５３とは別体であり、コンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐと同様の手段によって負極導体１５３に接続される。ヒューズ接続部１５９には、ヒューズ取付ねじ１３９を通すための穴が設けられている。そして、突出した負極のヒューズ接続部１５９が正極導体１５２に接触することを避けるために、正極導体１５２には開口部１５９ｈが設けられている。
【００６０】
正極側のヒューズ１３１の第１端子１３１ａと、負極側のヒューズ１３２の第１端子１３２ａとが、同一の仮想平面内で主回路バスバーアッセンブリ１５１に当接することにより、ヒューズ１３１，１３２の取付けが容易になると共に、主回路バスバーアッセンブリ１５１の取り扱いが容易になる。
【００６１】
更に、主回路バスバーアッセンブリ１５１とヒューズ１３１，１３２との接続箇所においては、負極側のヒューズ１３２の第１端子１３２ａを固定するヒューズ取付ねじ１３９が、負極導体１５３の後面に設けられているヒューズ接続部１５８に当接する。更に、正極側のヒューズ１３１の第１端子１３１ａを固定するヒューズ取付ねじ１３９が、負極導体１５３の後面と同一の仮想平面にて導体に当接するように、負極導体１５３から後（−Ｙ）方向へ突出したヒューズ接続部１５８ｂが設けられている。ヒューズ接続部１５８ｂは、正極導体１５２とは別体であり、コンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐと同様の手段によって正極導体１５２に接続される。ヒューズ接続部１５８ｂには、ヒューズ取付ねじ１３９を通すための穴が設けられている。そして、突出した正極のヒューズ接続部１５８ｂが負極導体１５３に接触することを避けるために、負極導体１５３には開口部１５８ｈが設けられている。
【００６２】
図１７は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の前面の構成を示す斜視図であり、図１８は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の背面の構成を示す斜視図であり、図１９は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の前面の構成を示す分解斜視図であり、図２０は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の背面の構成を示す分解斜視図である。
【００６３】
ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１は、正極導体１６２と、負極導体１６３と、絶縁体１６４とを有する。正極導体１６２と、負極導体１６３とは、平板状である。正極導体１６２及び負極導体１６３の左端には、電力変換部２ａの外部に接続される外部正極端子１６２Ｔ及び外部負極端子１６３Ｔがそれぞれ設けられている。外部正極端子１６２Ｔ及び外部負極端子１６３Ｔのそれぞれは、Ｐ端子及びＮ端子に対応する。自身の電力変換ユニット１０１のヒューズから隣接する電力変換ユニット１０１のヒューズとの間に現れる寄生インダクタンスを低減するために、正極導体１６２と負極導体１６３は、互いに対向する面が平行で近接するように絶縁体１６４を介して積層されている。これにより、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１における電流リプル及びインピーダンスを低減し、自身の電力変換ユニット１０１のパワー半導体モジュール群１１０から、隣接する電力変換ユニット１０１が有するコンデンサ群１２０までのインピーダンスを最も小さくでき、自身の電力変換ユニット１０１のコンデンサ群１２０のみならず他の電力変換ユニット１０１のコンデンサ群１２０までも有効活用できる。これにより、結果的に１つの電力変換ユニット１０１当りのコンデンサ群１２０の容量を低減することができ、電力変換ユニット１０１の体積も低減できる。絶縁体１６４は、積層配置した正極導体１６２と、負極導体１６３とが所定の絶縁距離を保つように、それら導体の大部分を覆っている。ここで、放熱性を改善するために、所定の絶縁距離を保つ範囲で、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の前面及び背面の導体面を露出させても良い。絶縁体１６４は、流動性の良い絶縁性の樹脂などが用いられる。
【００６４】
なお、本実施例においては、後（−Ｙ）方向へ、負極導体１６３、正極導体１６２の順で配置しているが、正極導体１６２と負極導体１６３が最も近接するように配置していれば、これら導体の配置順番を変更しても、寄生インダクタンスには影響しない。これらの導体は、銅やアルミなどの導電率の高い材質を用いて、一枚の導体板から切り出し等の加工により形成されている。
【００６５】
ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１とヒューズ１３１，１３２との接続箇所においては、正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂが、正極導体１６２の背面に設けられている接続部１６５に当接する。更に、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂが正極導体１６２の背面と同一の仮想平面（第１仮想平面）にて負極導体に当接するように、負極導体１６３から後（−Ｙ）方向へ突出した接続部１６６が設けられている。接続部１６６は、負極導体１６３とは別体であり、主回路バスバーアッセンブリ１５１におけるコンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐと同様の手段によって負極導体１６３に接続される。接続部１６６には、取付ねじ１６９を通すための穴が設けられている。そして、突出した負極の接続部１６６が正極導体１６２に接触することを避けるために、正極導体１６２には開口部１６６ｈが設けられている。
【００６６】
正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂと、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂとが、同一の仮想平面内でユニット連結バスバーアッセンブリ１６１に当接することにより、ヒューズ１３１，１３２の取付けが容易になると共に、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１の取り扱いが容易になる。
【００６７】
更に、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１とヒューズ１３１，１３２との接続箇所においては、負極側のヒューズ１３２の第２端子１３２ｂを固定する取付ねじ１６９が、負極導体１６３の前面に設けられている接続部１６６ｆに当接する。更に、正極側のヒューズ１３１の第２端子１３１ｂを固定する取付ねじ１６９が負極導体１６３の前面と同一の仮想平面にて正極導体に当接するように、正極導体１６２から前（＋Ｙ）方向へ突出した接続部１６５ｆが設けられている。接続部１６５ｆは、正極導体１６２とは別体であり、主回路バスバーアッセンブリ１５１におけるコンデンサ接続部１５６ｐ及び１５７ｐと同様の手段によって正極導体１６２に接続される。接続部１６５ｆには、取付ねじ１６９を通すための穴が設けられている。そして、突出した正極の接続部１６５ｆが負極導体１６３に接触することを避けるために、負極導体１６３には開口部１６５ｈが設けられている。
【００６８】
以上の実施例のような構成とすることにより、所望の電力量及び相数に応じて適切な数の電力変換ユニット１０１を並列接続することで、コンバータ１１やインバータ１２や昇圧チョッパ１３などの様々な電力変換装置を任意に構成できる。そして、最小構成単位として電力変換ユニット１０１を製造することで、多品種の電力変換装置に対し部品の共通化が図られ、コスト削減が可能となる。また、共通化された電力変換ユニット１０１を用いることで、並列配置させた際に整然としたレイアウトとなり、ユニット間接続配線の容易性及び全体組立性が向上する。また、電力変換ユニット１０１に含まれるパワー半導体モジュールの端子群やコンデンサ端子やヒューズ端子、電力変換ユニット１０１同士を接続するユニット連結バスバーアッセンブリ１６１が、電力変換装置の前面に存在するため、組立時及びメンテナンス時における前面アクセス性が良く、作業性が向上する。
【００６９】
電力変換部２ａの製造方法について説明する。まず、製造者は、複数の電力変換ユニット１０１を＋Ｘ方向に配列し、複数の電力変換ユニット１０１に対して＋Ｙ方向にユニット連結バスバーアッセンブリ１６１を配置する。その後、製造者は、複数の電力変換ユニット１０１にそれぞれ含まれる複数の正極導体１５２を、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１に含まれる正極導体１６２を介して接続し、複数の電力変換ユニット１０１にそれぞれ含まれる複数の負極導体１５３を、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１に含まれる負極導体１６３を介して接続する。これにより、電力変換部２ａを製造することができる。また、複数の電力変換ユニット１０１を用いて、コンバータ１１やインバータ１２や昇圧チョッパ１３等を製造することができる。更に製造者は、複数の電力変換ユニット１０１にそれぞれ含まれる複数の交流端子１５４Ｔに、蓄電池１４や保守バイパス回路１６やバイパス回路１７等を接続することにより、ＵＰＳ２を製造することができる。
【００７０】
用語について説明する。電力変換ユニットは、電力変換ユニット１０１等に対応する。正極導体は、正極導体１５２等に対応する。負極導体は、負極導体１５３等に対応する。交流導体は、交流導体１５４等に対応する。回路接続部は、主回路バスバーアッセンブリ１５１等に対応する。パワー半導体モジュールは、パワー半導体モジュール群１１０等に対応する。コンデンサは、コンデンサ群１２０等に対応する。ユニット接続部は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１等に対応する。正極接続導体は、正極導体１６２等に対応する。負極接続導体は、負極導体１６３等に対応する。二つの２レベルハーフブリッジ回路は、パワー半導体モジュール１１１、１１２等に対応する。二つのコンデンサは、コンデンサ１２１、１２２等に対応する。正極ヒューズは、ヒューズ１３１等に対応する。負極ヒューズは、ヒューズ１３２等に対応する。電力変換装置は、コンバータ１１、インバータ１２、昇圧チョッパ１３、電力変換部２ａ、ＵＰＳ２等に対応する。ユニットは、電力変換ユニット１０１等に対応する。正極接続端子は、第２端子１３１ｂ等に対応する。負極接続端子は、第２端子１３２ｂ等に対応する。積層バスバー板は、ユニット連結バスバーアッセンブリ１６１等に対応する。積層板は、主回路バスバーアッセンブリ１５１等に対応する。第１のパワー半導体モジュールの一方側端子は、正極端子１１１ｐ等に対応する。第１のパワー半導体モジュールの他方側端子は、交流端子１１１ａｃ等に対応する。第２のパワー半導体モジュールの一方側端子は、交流端子１１２ａｃ等に対応する。第２のパワー半導体モジュールの他方側端子は、負極端子１１２ｎ等に対応する。
【００７１】
本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、その趣旨から逸脱しない範囲で、他の様々な形に変更することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１：電力変換装置  ２：ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ、無停電電源装置）  １１：コンバータ  １２：インバータ  １３：昇圧チョッパ  １０１：電力変換ユニット  １１０：パワー半導体モジュール群  １１１、１１２：パワー半導体モジュール  １１３：空冷フィン  １２０：コンデンサ群  １２１、１２２：コンデンサ  １３１、１３２：ヒューズ  １５１：主回路バスバーアッセンブリ  １５２：正極導体  １５３：負極導体  １５４：交流導体  １５４Ｔ：外部交流端子  １５５：絶縁体  １６１：ユニット連結バスバーアッセンブリ  １６２：正極導体  １６２Ｔ：外部正極端子  １６３：負極導体  １６３Ｔ：外部負極端子  １６４：絶縁体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015145679.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月23日(2014.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記回路接続部に対して特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
前記回路接続部に対して前記特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を備え、
前記正極導体は、前記回路接続部に対して前記特定方向の逆方向に位置するユニット接続部を介して他の電力変換ユニットの正極導体に接続され、
前記負極導体は、前記ユニット接続部を介して他の電力変換ユニットの負極導体に接続される、
電力変換ユニット。
【請求項２】
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とは、絶縁体を介して互いに絶縁され前記特定方向へ積層される、
請求項１に記載の電力変換ユニット。
【請求項３】
前記回路接続部の長手方向は、前記ユニット接続部の長手方向と交差する、
請求項１又は２に記載の電力変換ユニット。
【請求項４】
前記正極導体に接続される正極端子と、
前記負極導体に接続される負極端子と、
を更に備え、
前記正極端子と前記他の電力変換ユニットの正極端子、及び、前記負極端子と前記他の電力変換ユニットの負極端子とは、前記特定方向に垂直な第１仮想平面内で前記ユニット接続部に当接する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項５】
前記パワー半導体モジュールは、２レベルハーフブリッジ回路を含む、
請求項４に記載の電力変換ユニット。
【請求項６】
前記パワー半導体モジュールは、互いに並列に接続された二つの２レベルハーフブリッジ回路を含み、
前記コンデンサは、互いに並列に接続された二つのコンデンサを含む、
請求項５に記載の電力変換ユニット。
【請求項７】
前記正極導体及び前記正極端子の間に接続されるヒューズである正極ヒューズと、
前記負極導体及び前記負極端子の間に接続されるヒューズである負極ヒューズと、
を更に備える、
請求項４乃至６の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項８】
前記正極導体及び前記負極導体のうち前記特定方向の逆方向に位置する第１導体に対し、前記正極ヒューズ及び前記負極ヒューズのうち前記第１導体に接続される第１ヒューズにおいて前記第１導体側の端子である第１ヒューズ端子は、前記特定方向に垂直な第２仮想平面内で前記第１導体に当接し、
前記第１導体は、前記特定方向に貫通する開口部を含み、
前記回路接続部は、前記正極導体及び前記負極導体のうち前記特定方向に位置する第２導体から前記第１導体の開口部内を通り前記特定方向の逆方向へ延びる導体であるヒューズ接続導体を含み、
前記正極ヒューズ及び前記負極ヒューズのうち前記第２導体に接続される第２ヒューズにおいて前記回路接続部側の端子である第２ヒューズ端子は、前記第２仮想平面内で前記ヒューズ接続導体に当接する、
請求項７に記載の電力変換ユニット。
【請求項９】
前記ユニット接続部は、前記正極導体に接続される導体である正極接続導体と、前記負極導体に接続される導体である負極接続導体とを含み、
前記正極接続導体と前記負極接続導体とは、絶縁体を介して互いに絶縁され前記特定方向へ積層される、
請求項４乃至８の何れか一項に記載の電力変換ユニット。
【請求項１０】
前記正極接続導体及び前記負極接続導体のうち前記特定方向に位置する第１接続導体に対し、前記正極端子及び前記負極端子のうち前記第１接続導体に接続される第１端子は、前記第１仮想平面内で前記第１接続導体に当接し、
前記第１接続導体は、前記特定方向に貫通する開口部を含み、
前記ユニット接続部は、前記正極接続導体及び前記負極接続導体のうち前記特定方向の逆方向に位置する第２接続導体から前記第１接続導体の開口部内を通り前記特定方向へ延びる導体であるユニット接続導体を含み、
前記正極端子及び前記負極端子のうち前記第２接続導体に接続される第２端子は、前記第１仮想平面内で前記ユニット接続導体に当接する、
請求項９に記載の電力変換ユニット。
【請求項１１】
複数の電力変換ユニットと、
前記複数の電力変換ユニットを接続するユニット接続部と、
を備え、
前記複数の電力変換ユニットのそれぞれは、
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記回路接続部に対して特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
前記回路接続部に対して前記特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を含み、
前記ユニット接続部は、前記回路接続部に対して前記特定方向の逆方向に位置し、前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の正極導体の間を接続し、前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の負極導体の間を接続する、
電力変換装置。
【請求項１２】
電力変換装置の製造方法であって、
複数の電力変換ユニットのそれぞれが、正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、前記回路接続部に対して特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、前記回路接続部に対して前記特定方向に位置し前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサとを含み、前記複数の電力変換ユニットを、前記特定方向の垂直方向に配列し、
前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の正極導体を、前記複数の電力変換ユニットに対して前記特定方向の逆方向に位置するユニット接続部を介して接続し、前記複数の電力変換ユニットにそれぞれ含まれる複数の負極導体を、前記ユニット接続部を介して接続する、
ことを備える電力変換装置の製造方法。
【請求項１３】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を含むユニットを、複数有し、
前記複数のユニットのうち少なくとも２によりインバータを構成し、前記複数のユニットのうち少なくとも２によりコンバータを構成し、
前記ユニットは、前記ユニットの長手方向と交差する方向に並べられ、
前記ユニットの各々の前記正極導体の正極接続端子と前記ユニットの各々の前記負極導体の負極接続端子とは共に、前記ユニットに対して同じ側の側面に位置し、
前記ユニットの各々の前記正極接続端子を接続すると共に前記ユニットの各々の前記負極接続端子を接続する積層バスバー板を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とに接続されるパワー半導体モジュールと、
積層バスバーと、
を含むユニットを、複数有し、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体とは積層板を構成し、
前記積層バスバーにより、前記複数のユニットのうちの所定のユニットにおける前記正極導体は他のユニットの正極導体に接続され、前記所定のユニットにおける前記負極導体は他のユニットの負極導体に接続される、
電力変換装置。
【請求項１５】
正極導体と負極導体と交流導体とを含む回路接続部と、
前記正極導体と前記負極導体とに接続されるコンデンサと、
を備え、
前記正極導体と前記負極導体と前記交流導体は、前記正極導体を層とし、前記負極導体を層とし、前記交流導体を層とする積層板を構成し、
前記正極導体は、第１のパワー半導体モジュールの一方側端子に接続され、
前記交流導体は、前記第１のパワー半導体モジュールの他方側端子に接続されると共に第２のパワー半導体モジュールの一方側端子に接続され、
前記負極導体は、前記第２のパワー半導体モジュールの他方側端子に接続され、
前記正極導体は、他の電力変換ユニットの正極導体に接続され、
前記負極導体は、他の電力変換ユニットの負極導体に接続される、
電力変換ユニット。
【国際調査報告】
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