JP2014207845A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
からの直流電力を交流電力に変換して負荷もしくは系統へ供給する電力変換装置が提供さ
れている。電力変換装置は、直流リアクトルを有する昇圧回路を備え、昇圧後の直流電力
をスイッチング素子を有するインバータ回路で交流電力に変換している。この交流電力は
高周波成分を含み、この高周波成分は交流リアクトルを有するフィルタ回路で減衰させて
いる。
や送風ファン等を利用して冷却する必要がある。特許文献1、特許文献2にはこの冷却構
造について記載されている。
素子を配置し、このケースの複数のスイッチ素子の右隣にコンデンサ配置用の孔を設けて
いる。コンデンサはこの孔を貫通して配置されるため放熱フィンと並んで空気の流れ内に
配置されている。また、放熱フィン及びコンデンサに向かって空気を送風する共通の送風
ファンが設けられている。これにより、送風された空気が放熱フィンに沿って放熱フィン
の下方から上方へ流れて放熱フィンが冷やされて複数のスイッチ素子が冷却されると共に
、コンデンサに直接空気が送風されてコンデンサが冷却される。このように、特に発熱の
高い複数のスイッチ素子については、冷却フィンと送風ファンとによる冷却が行われ、次
いで発熱の高い発熱部品(コンデンサ)は送風ファンにより冷却が行われる。
に分けて夫々筐体の内側に設けた対応する発熱部品を冷却するように構成していた。
流を起こし、放熱フィンへ流れる空気の流れを妨げてスイッチ素子の冷却を阻害する問題
があった。 また、特許文献2に記載のものでは、夫々の風路による冷却能力は風路の断
面積に依存し、発熱部品の夫々の発熱量毎に最適に対応しにくい問題があった。
保できる電力変換装置を提供することを目的とする。
交流電力に変換するインバータ回路と、第1リアクトルを通して交流電力の高周波成分を
減衰させるフィルタ回路と、インバータ回路及びフィルタ回路を収容する単一の筺体と、
を備えたものであり、筺体内面に、前記スイッチ素子を取り付けると共に、第1リアクト
ルを収納する第1窪みを成形し、スイッチ素子の取り付け位置に対応する筐体の外側面の
第1フィンと、第1窪みに対応する筐体の外側面の第2フィンと、第1フィンと第2フィ
ンとの間から延在する第1壁と、この第1壁の第1フィン側に設けられ第1フィンへ空気
を送風するファンとを有し、このファンから第1フィンへの送風をガイドする第1風路及
び、第1壁の第2フィン側へ空気を自然対流させる第2風路を設けることを特徴とするも
のである。
向かって自然対流しかつ放熱フィンを有する風路を少なくとも第1壁及び第2壁を用いて
第1風路乃至第3風路を設け、第1風路はファンから空気が送風されると共にこの風路に
対応する筐体の内面に第1発熱部品を取り付け、第2風路に対応する筺体の内面に第1発
熱部品より発熱量の少ない第2発熱部品を取り付け、第3風路に対応する筺体の内面に第
2発熱部品より発熱量の少ない第3発熱部品を取り付けることを特徴とするものである。
とする。
電などの再生可能エネルギーによる出力を直流電力に変換したものでもよい)を、直流リ
アクトルDCL(第2リアクトル)を用いて昇圧する昇圧回路31と、昇圧回路31の出
力する直流電力を複数のスイッチ素子IPMを用いて交流電力に変換して出力するインバ
ータ回路32と、インバータ回路32の出力する交流電力から高周波成分を交流リアクト
ルACL(第1リアクトル)とコンデンサとを用いて除去するフィルタ回路33と、これ
らの昇圧回路31、インバータ回路32、及びフィルタ回路33とを収容する筺体10と
を備えている。
つのストリングに対応可能になっているが、接続するストリングの数は変更可能である)
設けられ、この5つの太陽電池34の出力を夫々昇圧する昇圧回路31a乃至31eを設
けている。このため、直流リアクトルDCL(又は昇圧回路)も太陽電池(ストリング)
の数分DCLa乃至DCLe(図示せず)が必要となる。昇圧回路31、インバータ回路
32、及びフィルタ回路33の回路構成については既存のDC/DCのスイッチング型の
昇圧回路、DC/ACのPWMに基づく変換回路や50Hz/60Hzを境界とするロー
パスフィルタの構成を用いることができるため詳細については省略する。図1に示すよう
に太陽電池34a乃至34eから出力される直流電力は夫々配線L1〜L5で、筺体10
の配線蓋15の配線孔(不図示)を経て内部へ引き込まれ、夫々開閉器S1〜S5に接続
されている。開閉器S1〜S5は、手動操作により、メンテナンス等を行う際には作業者
によって開かれ、太陽電池の出力を電力変換装置2に取り入れる際には作業者によって閉
じられる。
体形状を有している。筺体10の内側(筺体10の内面)には、交流リアクトルACL(
第2発熱部品)と直流リアクトルDCLa乃至DCLe(第3発熱部品)とを夫々配置す
る第1窪み11、及び第2窪み12が左右に一体成型されている。第1窪み11と第2窪
み12はリアクトルの配置後に熱伝導性が高くかつ電気絶縁性がある樹脂が流し込まれて
、これらのリアクトルが窪み11、12に固定される。窪み11は直流リアクトルDCL
aを先頭に筐体10の下側から上側に向かって末広がり状に順に直流リアクトルDCLb
、直流リアクトルDCLcが配置され次いで直流リアクトルDCLd、直流リアクトルD
CLeが配置される。太陽電池(ストリング)の接続される数が減少する際は逆順に直流
リアクトルDCLeから直流リアクトルDCLd側へ削減され、直流リアクトルDCLa
は最後に残るものである。
第1発熱部品)が配置される。第1発熱部品乃至第3発熱部品の通常動作時の発熱量には
第1発熱部品>第2発熱部品>第3発熱部品の関係がある。また、複数のスイッチ素子I
PM、直流リアクトルDCLa乃至DCLe、及び交流リアクトルACLの開口側には、
昇圧回路31、インバータ回路32、及びフィルタ回路33を成す電装基板17が配置さ
れる(図1の点線参照)。また、交流リアクトルACLの下方には端子台16が設けられ
、端子台16から延びる配線が配線蓋15の配線孔を介して外部に配線され交流電力を供
給する。電力変換装置1は、図示しない蓋により前面部分の開口を閉じ、家屋の壁面等に
取り付けて利用される。
複数のスイッチ素子IPMの配置箇所に対応して設けられる複数の第1フィンF1と、第
1窪み11に対応して設けられる複数の第2フィンF2と、第2窪み12に対応して設け
られる複数の第3フィンF3とが一体成形されている。第1〜第3ファンF1〜F3は上
下方向に渡って成形される。また、筺体10の背面の両側方には第1フィンF1〜第3フ
ィンF3へユーザ等が容易に触れられないように制限する壁19A、19Bが設けられて
いる。
フィンF1と第2フィンF2との間からファンFANまで延在して設けられる第1壁13
がある。ファンFANは、筺体10の交流リアクトルACL側の第1窪み11の下(配線
蓋15上)の位置であり筺体10の側方側に配置される。このため、第1壁13は、第1
窪み側に折れ曲がっている。壁19AがファンFANの少し上方まで設けられ筺体10の
側方に吸入口を構成しており、ファンFANは、この吸入口17から空気を取り入れるこ
とができる。吸入口17から取り入れられファンFANから送風された空気は、第1壁に
よって構成される第1壁13の第1フィンF1側の第1風路Aを通って第1フィンF1へ
と導かれる。また、第1壁13の第2フィンF2側には、第1窪み11の熱により自然対
流する空気を第2フィンへと導く第2風路Bが第1壁によって構成されている。ファンF
ANの第1壁13を挟んで第2風路側には、吸入口17から流入する空気の一部を第2風
路B内へ導く開口18が構成されている。吸入口17にはユーザがフィンF1〜F3へ触
れないようにメッシュ部材等を設けると良い。
れる第2壁14が筺体10に設けられ、この第2壁14は、ファンFANの配置箇所より
も下方まで延びている。第1フィンF1は第1窪み11と第2窪み12との間の筐体10
の背面から突出したものであり、第2フィンは第1窪みに対応する筐体10の背面から突
出したものであり、第3フィンは第2窪みに対応する筐体10の背面から突出したもので
あり、夫々のフィンの先端は実質的に同一の仮想平面(電力変換装置を壁面に取り付けた
際にこの壁面から一定の距離を持つ平面)に接するように構成されている。従って、筐体
10の背面からのフィンの高さは窪みの深さによって異なり、各フィンの高さは第1フィ
ン>第2フィン>第3フィンに構成されている。
3の第1フィンF1側に、ファンFANから送風される空気を第1フィンF1へと導く第
1風路Aと、第1壁13の第2フィンF2側に、自然対流する空気を第2フィンF2へと
導く第2風路Bが構成される。このため、第1壁13によって第1風路Aと第2風路Bと
が区切られているので、第2フィンF2や第3フィンF3に送風が干渉してファンFAN
からの第1フィンF1への送風が妨げられることがなくなり、複数のスイッチ素子IPM
の冷却が確保できる。
、第1窪み11に設けられる第2フィンF2による冷却でも(ファンFANからの送風が
無くとも)十分に冷却することができる。
ているため、開口18から流入する空気が短い距離で第1窪み11まで到達することがで
きる。これにより、より冷たい空気を第1窪み11まで送ることができるので冷却効果が
向上する。第2風路Bを流れる空気は、第1風路Aを通る空気よりも流速が遅いため、第
1壁13を第1フィンF1側に曲げるよりも、第1壁13を、第1窪み11側(第2フィ
ン側)に曲げる方が冷却効果の向上が期待できる。
にこれらのフィンF1、F3と平行して設けられる第2壁14を設け、この第2壁14を
、ファンFANの配置箇所よりも下方まで延ばしている。このため、第2壁14に、ファ
ンFANから送風される空気が当たって第1フィンへと導くため冷却効果が向上する。
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
ファンFANを設けたが、第2壁14を第2窪み12側(第3フィン側)に曲げて第2窪
み14の下にファンFANを設けても良い。この場合、第2壁14によって、第2壁14
の第1フィンF1側に、ファンFANから送風される空気を第1フィンF1へと導く第1
風路Aと、第2壁14の第3フィンF3側に、対流する空気を第3フィンF3(第2窪み
14)へと導く第3風路とが構成されることになる。
4 第2壁15 配線孔16 端子台17 吸入口18 開口19 壁A
第1風路B 第2風路ACL 交流リアクトル(第1リアクトル)DCLa乃至
e 直流リアクトル(第2リアクトル)IPM 複数のスイッチ素子S1〜S5 開閉器
L1〜L5 配線FAN ファンF1 第1フィンF2 第2フィンF3 第3フ
ィン
Claims (13)
- スイッチ素子を用いて直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、第1リアクトル
を通して前記交流電力の高周波成分を減衰させるフィルタ回路と、前記インバータ回路及
び前記フィルタ回路を収容する単一の筺体と、を備えた電力変換装置において、 前記筺
体内面に、前記スイッチ素子を取り付けると共に、第1リアクトルを収納する第1窪みを
成形し、前記スイッチ素子の取り付け位置に対応する前記筐体の外側面の第1フィンと、
第1窪みに対応する前記筐体の外側面の第2フィンと、第1フィンと第2フィンとの間か
ら延在する第1壁と、この第1壁の第1フィン側に設けられ第1フィンへ空気を送風する
ファンとを有し、前記ファンから第1フィンへの送風をガイドする第1風路及び、第1壁
の第2フィン側へ空気を自然対流させる第2風路を設けることを特徴とする電力変換装置
。 - 第1風路と第2風路とに繋がる開口を有することを特徴とする請求項1に記載の電力変換
装置。 - 第1壁は、第1窪み側に曲がっていることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記筺体内面に前記直流電力の昇圧回路を成す第2リアクトルを収納する第2窪みを成形
し、第1窪みと第2窪みとの間の前記筐体内面に前記スイッチ素子が取り付けられるよう
に構成し、第2窪みに対応する前記筐体の外側の第3フィンと、第1フィンと第3フィン
との間から延在する第2壁を有し、第2壁は、前記ファンから送風される空気を前記第1
フィンへ導くことを特徴とする電力変換装置。 - 前記筐体はダイキャストによって成形されていることを特徴とする請求項4に記載の電力
変換装置。 - ダイキャスト成形された筐体の背面に空気が下から上へ向かって自然対流しかつ放熱フィ
ンを有する風路を少なくとも第1壁及び第2壁を用いて第1風路乃至第3風路を設け、第
1風路はファンから空気が送風されると共にこの風路に対応する前記筐体の内面に第1発
熱部品を取り付け、第2風路に対応する前記筺体の内面に第1発熱部品より発熱量の少な
い第2発熱部品を取り付け、第3風路に対応する前記筺体の内面に第2発熱部品より発熱
量の少ない第3発熱部品を取り付けることを特徴とする電力変換装置。 - 少なくとも第1発熱部品又は第3発熱部品の何れか一方は前記筐体の内面の窪みに設けら
れることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 - 第1風路の放熱フィンの前記筐体の外側面からの高さは第2風路の放熱フィンのその高さ
及び第3風路の放熱フィンのその高さより高いことを特徴とする請求項7に記載の電力変
換装置。 - 第1発熱部品は直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を成すスイッチ素子であり
、第2発熱部品は高周波成分を減衰させるフィルタ回路を成す第1リアクトルであり、第
3発熱部品は直流電力を昇圧する回路を成す第2リアクトルであることを特徴とする請求
項8に記載の電力変換装置。 - 前記直流電力を昇圧する回路は複数の直流電力の入力に対応する複数の昇圧回路から構成
され、夫々の昇圧回路は第2リアクトルを有することを特徴とする請求項9に記載の電力
変換装置。 - 第2リアクトルは3個以上の数を有し前記窪みの中で前記筐体の下側から上側に向かって
下側を末広がり状に取り付けることを特徴とする請求項10に記載の電力変換装置。 - 第2発熱部品及び第3発熱部品は夫々の窪みの中において熱伝導性を有しかつ電気絶縁性
を有する部材でモールドされていることを特徴とする請求項11に記載の電力変換装置。 - 前記昇圧回路の入力する直流電力は太陽電池の発電電力であることを特徴とする請求項1
2に記載の電力変換装置。
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