CN113950793A - 电力转换装置 - Google Patents

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田边启辅
佐藤史宏
八木原茂俊
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Abstract

本发明的电力转换装置包括：对来自外部的输出电压进行平滑的平滑电容器；将平滑电容器的直流电力转换为交流电力的交流转换部；控制交流转换部的控制部；检测平滑电容器的直流电压的直流电压检测部；和对外部显示平滑电容器有无充电电压的显示部，直流电压检测部具有稳压部。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置。
背景技术
一般而言，电力转换装置通过使多个开关元件(IGBT)的ON/OFF组合，将直流电压转换为基于栅极驱动指令的任意的三相交流电压。电力转换装置具有将交流电力转换为直流电力的直流转换电路和对直流转换电路的直流电力输出进行平滑的平滑电容器。
进而，电力转换装置具有为了控制交流电压输出而检测直流电压的直流电压检测电路、和对外部显示电力转换装置正在通电中和平滑电容器有无充电电压的显示器。
专利文献1的段落编号0030中记载了：“如图4所示，各电力转换器10在安装面10a上具有显示一个输入输出端11中有无直流电压的显示器19。显示器19例如用LED等发光元件适当地实现。另外，为了控制显示器19中的显示内容，电力转换器10可以内置检测一个输入输出端11中有无直流电压的电路。”
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-68031
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中记载了显示器，但是并未明确示出检测有无直流电压而使发光元件点亮的显示器点亮电路。
一般而言，显示器点亮电路由限流电阻器和发光元件(主要是LED)构成。在施加较高直流电压的部位使用显示器点亮电路的情况下，为了确保电流限制和耐电压，电阻器等部件个数增加，同时部件大型化。因此，搭载显示器点亮电路的电路板的面积增加。
另外，显示器点亮电路位于使用者能够看见的位置。另一方面，检测平滑电容器的直流电压的直流电压检测电路，配置在远离显示器点亮电路的位置。
可以考虑通过将显示器点亮电路配置在直流电压检测电路中而共用电阻、削减电阻数并小型化，但存在直流电压检测电路的直流电压检测信号易于受到外部干扰的影响的课题。
本发明的目的在于提供一种具有用于显示有无直流电压的显示部、减少直流电压检测信号从外来噪声受到的影响的电力转换装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的优选的一例，是一种电力转换装置，其包括：对来自外部的输出电压进行平滑的平滑电容器；将所述平滑电容器的直流电力转换为交流电力的交流转换部；控制所述交流转换部的控制部；检测所述平滑电容器的直流电压的直流电压检测部；和对外部显示所述平滑电容器有无充电电压的显示部，所述直流电压检测部具有稳压部。
发明效果
根据本发明，能够实现一种具有用于显示有无直流电压的显示部、减少直流电压检测信号从外来噪声受到的影响的电力转换装置。
附图说明
图1是表示实施例1中的电力转换装置的外观的图。
图2是实施例1中的电力转换装置主体的分解立体图。
图3是实施例1中的电力转换装置的概略结构图。
图4是实施例1中的电力转换装置的电路框图和结构图。
图5是比较例中的电力转换装置的概略结构图。
图6是比较例中的电力转换装置的电路框图和结构图。
具体实施方式
首先，在说明实施例之前，对比较例进行说明。
图5是表示作为比较例的电力转换装置101C的图。如图5所示，从交流电源102接受供电而驱动交流电动机103的电力转换装置101C，具有将从交流电源102提供的交流电压转换为直流电压的直流转换部104、对直流转换部104的输出进行平滑的平滑电容器105、使用由平滑电容器105平滑化后的直流电压输出交流电压的交流转换部106。
控制交流转换部106的控制部109，具有使用由检测平滑电容器105的直流电压输出的直流电压检测部107C分压得到的直流电压检测信号SIG3，来调整对交流转换部106输出的控制信号的功能。
进而，用于显示平滑电容器105的直流电压输出的通电状态和充电电压状态的显示部108C，在直流电压检测部107C的内部与由电阻器R9、R10、R11、R12构成的分压部115C串联连接。
直流电压检测部107C将对平滑电容器105的直流电压输出用显示部108C和分压部115C分压得到的电压值作为直流电压检测信号SIG3输出至控制部109。直流电压检测部107C为了减少噪声的影响而优选最短地配线。
显示部108C由发光元件LED和限流电阻器RL1构成。显示部108C在直流电压检测部107C的内部与分压部115C串联连接。显示部108C检测平滑电容器105的直流电压输出的状态而使发光元件LED点亮。发光元件LED配置在电力转换装置101C的使用者能够看见的位置。限流电阻器RL1限制发光元件LED中流动的电流。
在图5所示的比较例中，显示部108C以构成直流电压检测部107C的一部分的方式与分压部115C串联连接，所以构成分压部115C的电阻器R9、R10、R11、R12也承担限制发光元件LED的电流的电阻器的功能。
因此，例如，与平滑电容器105并联地配置显示部的情况下，并不共用限流用的电阻而是与直流电压检测部分别地在显示部中配置。与这样的情况相比，图5的结构能够减少限流电阻器，能够有助于小型化。
图6表示比较例中的电力转换装置101C的电路组件的物理配置与配线的关系。
图6中，显示部108C配置在电力转换装置101C的上部，直流转换部104、平滑电容器105、交流转换部106和分压部115C配置在电力转换装置101C的下部。
从而，连接显示部108C的配线118C1和配线118C2需要使配线长度较长，因此存在直流电压检测信号SIG3易于受到外部干扰噪声的影响的缺点。
直流电压检测信号SIG3是在控制部109控制交流转换部106时使用的，所以直流电压检测信号SIG3受到的外部干扰噪声的影响会影响交流转换部106的控制，所以并不优选。
另外，显示部108C作为直流电压检测部107C的一部分与分压部115C串联连接，所以显示部108C的两端电压的下降特性会对直流电压检测信号SIG3造成影响，所以并不优选。
以下，使用附图说明本发明的实施例。
实施例1
图1是表示实施例1中的电力转换装置101A的外观的图，是使电力转换装置101A的正面侧朝向上方时的图。在正面侧具有操作器17、间隔件16、正面罩A14、正面罩B15、显示部LED搭载电路板12。
图2是使电力转换装置101A的壳体3的正面部朝向上方时的立体图。如图2所示，电力转换装置101A具有冷却翅片1、冷却翅片罩2、壳体3、电线引出口半闭罩4、冷却风扇壳体5、冷却风扇6。
进而，电力转换装置101A具有由驱动器电路和电源电路等构成的主电路板7、搭载了平滑电容器(CB)105的平滑电容器搭载电路板8、搭载了控制电路的控制电路板9、动力配线用的铜条10、搭载了显示用LED的显示部LED搭载电路板12。
在冷却翅片1上，搭载了内置功率半导体元件的组件11。显示部108A的发光元件LED需要设置在电力转换装置101A的使用者能够看见的部位，所以配置在图2所示的显示部LED搭载电路板12上。
此时，平滑电容器搭载电路板8的直流电压输出为了达成使组件11的直流部电压稳定的目的，而与主电路板7在组件11的连接点附近用动力配线用的铜条10连接。因此，通向在与主电路板7不同的位置配置的发光元件LED的配线长度较长。
图3是表示将实施例中的电力转换装置101A、交流电源102和交流电动机103连接的整体结构。
图3中，电力转换装置101A由直流转换部104、平滑电容器105、交流转换部106、直流电压检测部107A、显示部108A、控制部109构成。
本实施例中，直流转换部104、交流转换部106内置在图2中的组件11中。另外，直流转换部104和交流转换部106也可以并非如图2中的组件11一般是一体结构的。
交流电源102例如是从电力公司供给的交流电压或从发电机供给的交流电压，被供给至直流转换部104。
直流转换部104例如用由二极管整流电路构成的直流转换电路或使用了IGBT和续流二极管的直流转换电路构成，将从交流电源102输入的交流电压转换为直流电压，并将其输出至平滑电容器105。另外，也可以在平滑电容器105的输入侧、输出侧的双方或一方包括使直流电压升降的调整部。
平滑电容器105对从直流转换部104输入的直流电压进行平滑化，对交流转换部106输出直流电压。另外，电源供给不是交流电源102、而是直流电压电源的情况下，也可以不经由直流转换部104地，对平滑电容器105从直流电压电源供给直流电压。
交流转换部106例如用使用了IGBT和续流二极管的交流转换电路构成，将平滑电容器105的直流电压输出和控制部109的输出指令作为输入，将直流电压转换为交流电压，并将其输出至交流电动机103。
直流电压检测部107A具有稳压部110和例如由分压电阻器R1、R2、R3、R4(分压电阻器的个数并没有限制)构成的与平滑电容器105的直流电压输出联动地变化的直流电压联动部111，稳压部110与直流电压联动部111串联连接。
直流电压检测部107A与平滑电容器105的输出两端连接而对平滑电容器105的两端直流电压用稳压部110和直流电压联动部111分压，直流电压联动部111将分压后的电压作为直流电压检测信号SIG1输出至控制部109。此时，直流电压检测部107A的连接优选为了减轻外部干扰的影响而最短地配线，直流电压检测信号SIG1也优选最短地配线。
稳压部110与显示部108A并联连接，使稳压部110的两端子间的电压保持一定。稳压部110使用能够输出定电压的元件，例如齐纳二极管、并联稳压器等。
稳压部110的***位置不限定于图3的位置，也可以是对直流电压检测信号SIG1造成的影响相同的位置、例如电阻器R1与电阻器R2之间或者电阻器R2与电阻器R3之间。
直流电压联动部111对从平滑电容器105的两端直流电压输出减去稳压部110的定电压输出后的电压值进行分压，将直流电压检测信号SIG1输出至控制部109。
控制部109使用直流电压检测部107A的输出即直流电压检测信号SIG1对交流转换部106输出控制信号。
交流转换部106接受控制部109的控制信号，输出符合控制信号的交流电压。
关于显示部108A，在图3中作为一例示出使用了发光元件LED的结构。显示部108A由发光元件LED和限制发光元件LED中流动的电流的限流电阻器RL1构成。
显示部108A与稳压部110并联连接。显示部108A根据稳压部110的两端输出电压使发光元件LED点亮。发光元件LED配置在电力转换装置101A的使用者能够看见的位置。
限流电阻器RL1限制发光元件LED中流动的电流。显示部108A用限流电阻器RL1决定使用从稳压部110供给的定电压在发光元件LED中流通的电流值，所以发光元件LED的发光状态稳定。限流电阻器RL1的电阻器的个数并没有限制，可以与发光元件LED的工作条件等相应地适当调整。
图4表示实施例中的电力转换装置101A的电路组件的物理配置与配线的关系。图4中，直流转换部104和平滑电容器105、交流转换部106、直流电压检测部107A在电力转换装置101A的图中配置在下部、即电力转换装置101A的背面侧。直流电压检测部107A配置在主电路板7上。
另外，显示部108A和控制部109配置在电力转换装置101A的上部、即电力转换装置101A的正面侧。显示部108A搭载在显示部LED搭载电路板12上，控制部109搭载在控制电路板9上。
总而言之，显示部108A配置在电力转换装置101A的正面侧，在背面侧配置直流电压检测部107A、平滑电容器105、直流转换部104、交流转换部106。
本实施例中，能够使通向显示部108A的配线118A1和配线118A2从直流电压检测部107A分离地配线。直流电压检测部107A对于平滑电容器105和交流转换部106，分别使用配线112A和配线112B进行配线连接。
与作为比较例的图6的直流电压检测部107C中的同样的配线118C1和配线112C相比，配线112A和配线112B能够更短距离地配线。因为能够缩短配线，所以能够对控制部109输出减少了外部干扰的影响的直流电压检测信号SIG1。另外，与稳压部110并联地连接了显示部108A，所以实现了发光元件LED的发光状态的稳定化。
另外，显示部108A与平滑电容器105并联地配置，所以也可以考虑对于限流用的电阻、并不共用直流电压检测部的电阻而是在显示部中配置的结构。与这样的情况相比，根据本实施例，能够削减显示部108A的限流电阻器，所以能够抑制电路面积增大。
另外，通过使稳压部110与显示部108A并联连接，能够缩短构成直流电压检测部107A的稳压部110与直流电压联动部111之间的配线长度和直流电压检测部107A的两端和平滑电容器105的输出两端之间的配线，能够成为仅将显示部108A的发光元件LED引出至能够看见的部位的配线(118A1、118A2)。
图5的比较例中，由显示部108C与分压电阻器R9、R10、RR11、R12的串联连接构成直流电压检测部107C的情况下，在直流电压检测部107C中产生通向显示部108C的发光元件LED的引出线(118C1、118C2)受到的外来噪声的影响，这对直流电压检测信号SIG3也会造成影响。
另一方面，本实施例中，配线118A1、118A2受到的外来噪声的影响被稳压部110抑制，所以直流电压检测信号SIG1中产生的外来噪声影响减少。因此，能够自由地配置显示部108A的发光元件LED，能够对控制部109输出稳定的直流电压检测信号SIG1。
上述实施例中的电力转换装置101A，能够作为通用逆变器、伺服放大器、DCBL控制器等的电力转换装置应用。
附图标记说明
101A：电力转换装置，102：交流电源，103：交流电动机，104：直流转换部，105：平滑电容器，106：交流转换部，107A：直流电压检测部，108A：显示部，109：控制部，110：稳压部，111：直流电压联动部。

Claims (12)

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
对来自外部的输出电压进行平滑的平滑电容器；
将所述平滑电容器的直流电力转换为交流电力的交流转换部；
控制所述交流转换部的控制部；
检测所述平滑电容器的直流电压的直流电压检测部；和
对外部显示所述平滑电容器有无充电电压的显示部，
所述直流电压检测部具有稳压部。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述直流电压检测部具有所述显示部与所述稳压部并联连接的结构。
3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述直流电压检测部具有与所述平滑电容器的充电电压联动地变化的直流电压联动部。
4.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述稳压部是齐纳二极管或并联稳压器。
5.如权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述显示部具有发光元件和限制所述发光元件中流动的电流的电阻。
6.如权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于：
所述直流电压联动部与所述稳压部连接，将对从所述平滑电容器的两端直流电压输出减去所述稳压部的电压输出所得的电压进行分压而得到的所述直流电压的检测信号输出至所述控制部。
7.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述显示部配置在正面侧，
所述直流电压检测部、所述平滑电容器和所述交流转换部配置在背面侧。
8.如权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于：
所述显示部搭载于发光元件搭载电路板，所述控制部搭载于控制电路板。
9.如权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于：
所述交流转换部内置在组件中，所述组件搭载在冷却翅片上。
10.如权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述直流电压检测部与所述平滑电容器和所述交流转换部之间被配线连接。
11.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
具有将输入的交流转换为直流电压的直流转换部。
12.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
从直流电压电源输入直流电压。
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