(57)【要約】【課題】  接地が必要な時に、自動的に、または手動で簡単に、冷却フィンの接地を行うことができ、接地作業など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。【解決手段】  電力変換装置９において、電力変換用の半導体素子４から絶縁された冷却フィン１ｂ（または１ｅ）を接地するための接地線３に断路器５を設け、この断路器５の動作をドアスイッチ７、運転表示灯８、交流側遮断器６及び直流側遮断器１０、断路器操作スイッチ１６等に連動させる。これにより、装置の通常の動作時には冷却フィン１ｂ（または１ｅ）は中間電位とし、装置の停止時や保守時等接地が必要な時に、自動的に、または手動で簡単に、冷却フィン１ｂ（または１ｅ）の接地を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換用の半導体素子と、この半導体素子から絶縁された冷却フィンと、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具備したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記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を具備し、前記連動手段は、前記ドアスイッチが扉を開放する動作状態にあるとき、前記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請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記断続手段を主回路遮断器の動作状態に連動させる連動手段を具備し、前記連動手段は、前記主回路遮断器が開放された状態にあるとき、前記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請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記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を具備し、前記連動手段は、前記運転表示灯が、停止を表示している状態にあるとき、前記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請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記断続手段の切り替えを手動で行うための操作手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開２０００−６０１０６号公報（第３頁、図１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
このため本発明では、接地が必要な時に、自動的に、または手動で簡単に、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、この半導体素子から絶縁された冷却フィンと、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具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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、または手動で簡単に、接地することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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
。
【００１２】
（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る電力変換装置の各実施形態の概略構成を示す図。
【図２】図１のＡ部の具体的構成の例を示す図。
【図３】図１のＡ部の具体的構成の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
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）
【図１】
2005073461.tif 000003
【図２】
2005073461.tif 000004
【図３】
2005073461.tif 000005