JP6995259B1

JP6995259B1 - 電力変換装置

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Publication number: JP6995259B1
Application number: JP2021559699A
Authority: JP
Inventors: 健太鈴木; 徹北村; 仁志貞國; 学吉村; 涼子笹原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2041-06-09
Also published as: EP4354722A1; WO2022259422A1; US20240250616A1; JPWO2022259422A1; EP4354722A4

Abstract

電力変換装置（１００）は、複数のサブモジュール（１０）と、絶縁構造体（２０）とを備えている。複数のサブモジュールは、第１方向（ＤＲ１）及び第１方向に直交している第２方向（ＤＲ２）の少なくとも一方に沿って並んでいる。隣り合う複数のサブモジュールのうちの２つの間は、絶縁構造体により互いに絶縁されている。

Description

本開示は、電力変換装置に関する。

国際公開第２０１７／１６８５１８号（特許文献１）には、電力変換装置が記載されている。特許文献１に記載の電力変換装置は、複数の支柱と、複数の絶縁基板と、複数の碍子と、複数の絶縁シールドを有している。

複数の支柱は、設置面上に並んでいる。複数の絶縁基板は、鉛直方向に沿って間隔を空けて配置されている。最も設置面の近くにある絶縁基板は、複数の支柱により支持されている。隣り合う２つの絶縁基板の間には、碍子が配置されている。絶縁基板上には、複数のセル変換器が配置されている。絶縁基板の周囲には、絶縁シールドが配置されている。

国際公開第２０１７／１６８５１８号

特許文献１に記載の電力変換装置では、絶縁基板上において隣り合って配置されている２つのセル変換器の間に、絶縁部材が配置されていない。そのため、隣り合うセル変換器の間の絶縁を確保するために、隣り合う２つのセル変換器の間の距離を大きくする必要がある。そのため、特許文献１に記載の電力変換装置は、セル変換器を支持する絶縁基板及び絶縁シールドが大型化し、据え付け面積や高さが大きくなる。また、特許文献１に記載の電力変換装置は、重量も増加する。

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、小型化及び軽量化が可能な電力変換装置を提供するものである。

本開示の電力変換装置は、複数のサブモジュールと、絶縁構造体とを備えている。複数のサブモジュールは、第１方向及び第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでいる。隣り合う複数のサブモジュールのうちの２つの間は、絶縁構造体により互いに絶縁されている。

本開示の電力変換装置によると、小型化及び軽量化が可能となる。

電力変換装置１００の模式的な回路図である。サブモジュール１０の模式的な回路図である。電力変換装置１００の平面図である。電力変換装置１００の正面図である。電力変換装置１００の側面図である。電力変換装置１００の斜視図である。絶縁筐体３０の斜視図である。変形例に係る絶縁筐体３０の分解斜視図である。変形例に係る絶縁構造体２０の斜視図である。電力変換装置１００Ａの平面図である。電力変換装置１００Ａの正面図である。電力変換装置１００Ａの側面図である。電力変換装置１００Ｂの平面図である。電力変換装置１００Ｂの正面図である。電力変換装置１００Ｂの側面図である。絶縁ラック６０の斜視図である。変形例に係る絶縁ラック６０の斜視図である。電力変換装置１００Ｃの平面図である。電力変換装置１００Ｃの正面図である。電力変換装置１００Ｃの側面図である。第２フレーム７０の斜視図である。電力変換装置１００Ｄの平面図である。電力変換装置１００Ｄの正面図である。電力変換装置１００Ｄの側面図である。電力変換装置１００Ｄの背面図である。電力変換装置１００Ｅの正面図である。電力変換装置１００Ｅの側面図である。電力変換装置１００Ｆの正面図である。電力変換装置１００Ｆの側面図である。

本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

実施の形態１．
実施の形態１に係る電力変換装置（「電力変換装置１００」とする）を説明する。

（電力変換装置１００の構成）
電力変換装置１００は、例えば、ＭＭＣ（Multilevel Modular Convertor）型のＨＶＤＣ（High Voltage DC）変換器である。但し、電力変換装置１００は、これに限られるものではない。図１は、電力変換装置１００の模式的な回路図である。図１に示されるように、電力変換装置１００は、複数組の上アーム１１０及び下アーム１２０を有している。上アーム１１０及び下アーム１２０は、直列に接続されている。複数組の上アーム１１０及び下アーム１２０の各々は、並列に接続されている。上アーム１１０及び下アーム１２０の間には、トランス１３０が接続されている。上アーム１１０及び下アーム１２０は、直列接続されている複数のサブモジュール１０を有している。

図２は、サブモジュール１０の模式的な回路図である。図２に示されるように、サブモジュール１０は、例えば、スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂと、ダイオード１２ａ及びダイオード１２ｂと、コンデンサ１３と、接続線１４ａ及び接続線１４ｂとを有している。

スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂは、直列に接続されている。

ダイオード１２ａ及びダイオード１２ｂは、それぞれ、スイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂに逆バイアスされるように並列に接続されている。コンデンサ１３は、直列に接続されているスイッチング素子１１ａ及びスイッチング素子１１ｂに並列に接続されている。

接続線１４ａは、スイッチング素子１１ａのエミッタ及びスイッチング素子１１ｂのコレクタに接続されている。接続線１４ｂは、スイッチング素子１１ｂのエミッタに接続されている。１つのサブモジュール１０の接続線１４ａは、隣り合う他のサブモジュール１０の接続線１４ｂに接続されている。このように、サブモジュール１０は、ハーフブリッジ型の変換器セルを構成している。なお、サブモジュール１０は、フルブリッジ型の変換器セルを構成していてもよい。

図３は、電力変換装置１００の平面図である。図４は、電力変換装置１００の正面図である。図５は、電力変換装置１００の側面図である。図６は、電力変換装置１００の斜視図である。図３、図４、図５及び図６に示されるように、複数のサブモジュール１０は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。但し、複数のサブモジュール１０は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２のいずれか一方に沿って並んでいてもよい。

第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に直交している。第１方向ＤＲ１は、水平方向に対応している。第２方向ＤＲ２は、鉛直方向に対応している。

電力変換装置１００は、絶縁構造体２０を有している。絶縁構造体２０は、設置面上に配置されている。第１方向ＤＲ１において隣り合う２つのサブモジュール１０の間は、絶縁構造体２０により絶縁されている。第２方向ＤＲ２において隣り合う２つのサブモジュール１０の間は、絶縁構造体２０により絶縁されている。

絶縁構造体２０は、例えば、複数の絶縁筐体３０である。絶縁筐体３０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁筐体３０は、軽量であり、かつ剛性の高い材料により形成されていることが好ましい。絶縁筐体３０は、例えば、エポキシ等の樹脂材料又はＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）により形成されている。絶縁筐体３０は、絶縁処理が施された金属材料、コンクリート又は磁器材料であってもよい。絶縁処理は、例えば、絶縁材料の塗布、絶縁コーティング等により行われる。

図７は、絶縁筐体３０の斜視図である。図７に示されるように、絶縁筐体３０は、第１側壁部３１と、第２側壁部３２と、底壁部３３と、上壁部３４と、背壁部３５とを有している。絶縁筐体３０は、背壁部３５を有していなくてもよい。

第１側壁部３１及び第２側壁部３２は、第１方向ＤＲ１において、間隔を空けて互いに対向している。底壁部３３及び上壁部３４は、第２方向ＤＲ２において、間隔を空けて互いに対向している。底壁部３３は、第１側壁部３１及び第２側壁部３２の下端に連なっている。上壁部３４は、第１側壁部３１及び第２側壁部３２の上端に連なっている。

第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交している方向を、第３方向ＤＲ３とする。第３方向ＤＲ３は、水平方向に対応している。背壁部３５は、第３方向ＤＲ３における第１側壁部３１、第２側壁部３２、底壁部３３及び上壁部３４の一方端に連なっている。これにより、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における一方端側は、閉塞されている。絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における他方端側は、開口されている。

第１側壁部３１、第２側壁部３２、底壁部３３及び上壁部３４により、絶縁筐体３０の内部空間が画されている。絶縁筐体３０の内部空間には、サブモジュール１０が配置されている。絶縁筐体３０の内部空間へのサブモジュール１０の配置は、例えば、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における他方端側にある開口から行われる。

複数の絶縁筐体３０は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数のサブモジュール１０が第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２のいずれか一方に沿って並んでいる場合、複数の絶縁筐体３０も、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２のいずれか一方に沿って並んでいる。

隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方は、隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方に固定されている。より具体的には、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方の第１側壁部３１は、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方の第２側壁部３２に固定されている。また、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方の底壁部３３は、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方の上壁部３４に固定されている。この固定は、例えば接着により行われる。この固定は、絶縁性の材料により形成されている固定部材を用いて行われてもよい。

隣り合っている２つの絶縁筐体３０の一方の内部空間に配置されているサブモジュール１０は、隣り合っている２つの絶縁筐体３０の他方の内部空間に配置されているサブモジュール１０と、例えばケーブル（図示せず）を用いて接続されている。このケーブルは、例えば、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３における他方端側にある開口に通されている。

（電力変換装置１００の効果）
以下に、電力変換装置１００の効果を説明する。

電力変換装置１００では、隣り合う２つのサブモジュール１０が、絶縁構造体２０（より具体的には、第１側壁部３１及び第２側壁部３２又は底壁部３３及び上壁部３４）により互いに絶縁されている。そのため、電力変換装置１００では、隣り合う２つのサブモジュール１０の間の間隔を狭めることにより小型化が可能である。

また、電力変換装置１００では、隣り合う２つのサブモジュール１０が絶縁構造体２０により互いに絶縁されている。また、電力変換装置１００では、最も接地面側に配置されているサブモジュール１０の底部も絶縁構造体２０により覆われている。そのため、電力変換装置１００では、絶縁シールドを設ける必要が無くなり、軽量化が可能である。このように、電力変換装置１００によると、小型化及び軽量化が可能となる。

電力変換装置１００では、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿って並べられる絶縁筐体３０の数を変えることにより絶縁構造体２０の構成を変更することができるため、レイアウト変更の自由度が高い。そのため、電力変換装置１００によると、サブモジュール１０の必要数、据え付け面積等の要因に応じて柔軟にレイアウト変更ができる。

電力変換装置１００では、サブモジュール１０を絶縁筐体３０の開口から絶縁筐体３０の内部空間に配置することができるため、サブモジュール１０の設置が容易である。電力変換装置１００では、絶縁筐体３０の開口からサブモジュール１０にアクセスすることができるため、メンテナンスが容易である。電力変換装置１００では、サブモジュール１０の熱が絶縁筐体３０の開口から放出されやすいため、サブモジュール１０に対する冷却性能を高めることができる。

（変形例１）
図８は、変形例に係る絶縁筐体３０の分解斜視図である。図８に示されるように、絶縁筐体３０は、前壁部３６をさらに有していてもよい。前壁部３６により、絶縁筐体３０の第３方向ＤＲ３の他方端側が閉塞されている。前壁部３６は、第３方向ＤＲ３における第１側壁部３１、第２側壁部３２、底壁部３３及び上壁部３４の他方端から取り外し可能になっている。前壁部３６は、絶縁筐体３０の内部空間にサブモジュール１０が配置された後に取り付けられる。絶縁筐体３０が前壁部３６を有している場合、サブモジュール１０に対する絶縁性をさらに高めることができる。

（変形例２）
図９は、変形例に係る絶縁構造体２０の斜視図である。図９に示されるように、絶縁構造体２０は、複数の絶縁筐体３０により構成されていなくてもよい。例えば、複数の絶縁部材３７を組み立てることにより構成されていてもよい。なお、図９には、絶縁構造体２０を構成している絶縁部材３７のうちの一部のみが示されている。絶縁部材３７は、第１部分３７ａと、第２部分３７ｂとを有している。第１部分３７ａは、第１方向ＤＲ１に延在している。第２部分３７ｂは、第１方向ＤＲ１における第１部分３７ａの端から、第２方向ＤＲ２に延在している。すなわち、絶縁部材３７は、Ｌ字形になっている。このような絶縁部材３７を組み立てることによっても、同様の絶縁構造体２０が得られる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ａ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００と異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（電力変換装置１００Ａの構成）
以下に、電力変換装置１００Ａの構成を説明する。

図１０は、電力変換装置１００Ａの平面図である。図１１は、電力変換装置１００Ａの正面図である。図１２は、電力変換装置１００Ａの側面図である。図１０、図１１及び図１２に示されるように、電力変換装置１００Ａは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０とを有している。電力変換装置１００Ａでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁筐体３０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ａの構成は、電力変換装置１００の構成と共通している。

電力変換装置１００Ａは、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０とをさらに有している。この点に関して、電力変換装置１００Ａの構成は、電力変換装置１００の構成と異なっている。

複数の支持碍子４０は、第２方向ＤＲ２に直交している面内に並んでいる。すなわち、複数の支持碍子４０は、設置面上に並んでいる。支持碍子４０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁性の材料は、例えば、ＦＲＰである。支持碍子４０は、表面にポリマー材料により形成されているヒダを有していてもよい。支持碍子４０は、磁器材料により形成されていてもよい（磁器碍子であってもよい）。

第１フレーム５０は、複数の支持碍子４０の上に配置されている。すなわち、第１フレーム５０は、複数の支持碍子４０により支持されている。第１フレーム５０上には、絶縁構造体２０（複数の絶縁筐体３０）が配置されている。第１フレーム５０は、剛性の高い材料により形成されている。第１フレーム５０は、例えば、金属材料により形成されている。

（電力変換装置１００Ａの効果）
以下に、電力変換装置１００Ａの効果を説明する。

電力変換装置１００Ａでは、第１フレーム５０が複数の支持碍子４０に支持されているとともに第１フレーム５０上に絶縁構造体２０（複数の絶縁筐体３０）が配置されているため、サブモジュール１０と設置面との間の対地絶縁距離を確保することができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｂ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

図１３は、電力変換装置１００Ｂの平面図である。図１４は、電力変換装置１００Ｂの正面図である。図１５は、電力変換装置１００Ｂの側面図である。図１３、図１４及び図１５に示されるように、電力変換装置１００Ｂは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。この点に関して、電力変換装置１００Ｂの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と共通している。

電力変換装置１００Ｂでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。この点に関して、電力変換装置１００Ｂの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と異なっている。なお、絶縁ラック６０の数は、１つであってもよい。複数の絶縁ラック６０は、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。

絶縁ラック６０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁ラック６０は、軽量であり、かつ剛性の高い材料により形成されていることが好ましい。絶縁ラック６０は、例えば、エポキシ等の樹脂材料又はＦＲＰにより形成されている。図１６は、絶縁ラック６０の斜視図である。図１６に示されるように、絶縁ラック６０は、複数の側壁部６１と、底壁部６２と、上壁部６３と、背壁部６４とを有している。絶縁ラック６０は、背壁部６４を有していなくてもよい。

複数の側壁部６１は、第１方向ＤＲ１に沿って並んでいる。隣り合う２つの側壁部６１は、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向している。底壁部６２は、複数の側壁部６１の下端に連なっている。上壁部６３は、複数の側壁部６１の上端に連なっている。底壁部６２及び上壁部６３は、第２方向ＤＲ２において間隔を空けて対向している。背壁部６４は、第３方向ＤＲ３における複数の側壁部６１、底壁部６２及び上壁部６３の一方端に連なっている。これにより、絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における一方端側は、閉塞されている。絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における他方端側は、開口されている。

隣り合う２つの側壁部６１、底壁部６２及び上壁部６３により、絶縁ラック６０の内部空間が画されている。絶縁ラック６０の内部空間には、サブモジュール１０が配置されている。絶縁ラック６０の内部空間へのサブモジュール１０の配置は、例えば、絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における他方端側にある開口から行われる。

隣り合っている２つの絶縁ラック６０の一方は、隣り合っている２つの絶縁ラック６０の他方に固定されている。より具体的には、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の一方の底壁部６２は、第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の他方の上壁部６３に固定されている。この固定は、例えば、接着により行われる。この固定は、絶縁性の材料により形成されている固定部材を用いて行われてもよい。

（電力変換装置１００Ｂの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｂの効果を説明する。

絶縁構造体２０を構成するために用いられる絶縁ラック６０の数は、配置されるサブモジュール１０の数が同一である場合、絶縁構造体２０を構成するために用いられる絶縁筐体３０の数よりも少なくなる。そのため、電力変換装置１００Ｂによると、絶縁構造体２０の設置が容易になる。

（変形例）
図１７は、変形例に係る絶縁ラック６０の斜視図である。図１７に示されるように、絶縁ラック６０は、複数の側壁部６１、底壁部６２、上壁部６３及び背壁部６４に代えて、第１側壁部６５と、第２側壁部６６と、複数の仕切り壁部６７と、背壁部６８とを有していてもよい。

第１側壁部６５及び第２側壁部６６は、第１方向ＤＲ１において、間隔を空けて互いに対向している。複数の仕切り壁部６７は、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。隣り合う２つの仕切り壁部６７は、第２方向ＤＲ２において間隔を空けて対向している。第１側壁部６５は第１方向ＤＲ１における複数の仕切り壁部６７の一方端に連なっており、第２側壁部６６は、第１方向ＤＲ１における複数の仕切り壁部６７の他方端に連なっている。

背壁部６８は、第３方向ＤＲ３における第１側壁部６５、第２側壁部６６及び複数の仕切り壁部６７の一方端に連なっている。これにより、絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における一方端側は、閉塞されている。絶縁ラック６０の第３方向ＤＲ３における他方端側は、開口されている。第１側壁部６５、第２側壁部６６及び隣り合う仕切り壁部６７により、絶縁ラック６０の内部空間が画されている。

この場合、複数の絶縁ラック６０は第１方向ＤＲ１に沿って並んでいる。また、この場合、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の一方の第１側壁部６５は、第１方向ＤＲ１において隣り合っている２つの絶縁ラック６０の他方の第２側壁部６６に固定されている。

実施の形態４．
実施の形態４に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｃ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ｂと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（電力変換装置１００Ｃの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｃの構成を説明する。

図１８は、電力変換装置１００Ｃの平面図である。図１９は、電力変換装置１００Ｃの正面図である。図２０は、電力変換装置１００Ｃの側面図である。図１８、図１９及び図２０に示されるように、電力変換装置１００Ｃは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｃでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｃの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。

電力変換装置１００Ｃは、複数の第２フレーム７０と、ブレース８０とをさらに有している。この点に関して、電力変換装置１００Ｃの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。

第２フレーム７０は、第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの絶縁ラック６０の間に配置されている。第２フレーム７０は、剛性の高い材料により形成されている。第２フレーム７０は、例えば、金属材料により形成されている。図２１は、第２フレーム７０の斜視図である。図２１に示されるように、第２フレーム７０には、複数の貫通穴７１が形成されている。貫通穴７１は、第２方向ＤＲ２（第２フレーム７０の厚さ方向）に沿って第２フレーム７０を貫通している。これにより、第２フレーム７０が軽量化されている。

第１フレーム５０及び最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０は、互いに固定されている。第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０は、互いに固定されている。第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定は、ブレース８０により行われている。

図１８、図１９及び図２０に示される例では、第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定は、第１方向ＤＲ１における一方側及び他方側並びに第３方向ＤＲ３における一方側及び他方側において行われている。しかしながら、第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定は、第３方向ＤＲ３における他方側において行われていなくてもよい。

（電力変換装置１００Ｃの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｃの効果を説明する。

電力変換装置１００Ｃでは、第１フレーム５０と最も第１フレーム５０側にある第２フレーム７０との固定及び第２方向ＤＲ２において隣り合っている２つの第２フレーム７０の固定が行われているため、耐震性を改善することができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｄ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ｂと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（電力変換装置１００Ｄの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｄの構成を説明する。

図２２は、電力変換装置１００Ｄの平面図である。図２３は、電力変換装置１００Ｄの正面図である。図２４は、電力変換装置１００Ｄの側面図である。図２５は、電力変換装置１００Ｄの背面図である。図２２、図２３、図２４及び図２５に示されるように、電力変換装置１００Ｄは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｄでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｄの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。

電力変換装置１００Ｄでは、複数の絶縁ラック６０に、複数の第１絶縁ラック６０ａ及び複数の第２絶縁ラック６０ｂが含まれている。この点に関して、電力変換装置１００Ｄの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。

複数の第１絶縁ラック６０ａは、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数の第２絶縁ラック６０ｂは、第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数の第１絶縁ラック６０ａ及び複数の第２絶縁ラック６０ｂは、第３方向ＤＲ３において背面合わせで並んでいる。すなわち、第１絶縁ラック６０ａの背壁部６４は、第２絶縁ラック６０ｂの背壁部６４と第３方向ＤＲ３において対向している。第１絶縁ラック６０ａの背壁部６４は、第２絶縁ラック６０ｂの背壁部６４に固定されていることが好ましい。

（電力変換装置１００Ｄの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｄの効果を説明する。

電力変換装置１００Ｄでは、第３方向ＤＲ３において隣り合う２つのサブモジュール１０の間に第１絶縁ラック６０ａの背壁部６４及び第２絶縁ラック６０ｂの背壁部６４があるため、第３方向ＤＲ３において隣り合う２つのサブモジュール１０の間の間隔を狭めることができる。そのため、電力変換装置１００Ｄによると、サブモジュール１０の必要数が増加した際でも据え付け面積の縮小が可能である。

実施の形態６．
実施の形態６に係る電力変換装置（「電力変換装置１００Ｅ」とする）を説明する。ここでは、電力変換装置１００Ｂと異なる点を説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（電力変換装置１００Ｅの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｅの構成を説明する。

図２６は、電力変換装置１００Ｅの正面図である。図２７は、電力変換装置１００Ｅの側面図である。図２６及び図２７に示されるように、電力変換装置１００Ｅは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｅでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｅの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。

電力変換装置１００Ｅは、補強部材９０をさらに有している。この点に関して、電力変換装置１００Ｅの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。

補強部材９０は、絶縁構造体２０の上面（最も上方にある絶縁ラック６０の上面）と電力変換装置１００Ｅが格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続している。補強部材９０は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁性の材料は、例えばＦＲＰ又は樹脂材料である。補強部材９０は、絶縁処理が施された金属材料により形成されていてもよい。

（電力変換装置１００Ｅの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｅの効果を説明する。

電力変換装置１００Ｅでは、複数のサブモジュール１０の各々が絶縁構造体２０（複数の絶縁ラック６０）により互いに絶縁されており、電力変換装置間の絶縁を考慮する必要がない。電力変換装置１００Ｅによると、サブモジュール１０の必要数が増加した場合であっても効率的なレイアウトが可能であり、据え付け面積を小さくすることができる。

（電力変換装置１００Ｆの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｆの構成を説明する。

図２８は、電力変換装置１００Ｆの正面図である。図２９は、電力変換装置１００Ｆの側面図である。図２８及び図２９に示されるように、電力変換装置１００Ｆは、複数のサブモジュール１０と、絶縁構造体２０と、複数の支持碍子４０と、第１フレーム５０を有している。電力変換装置１００Ｆでは、絶縁構造体２０が複数の絶縁ラック６０である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｆの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と共通している。

電力変換装置１００Ｆは、懸架支持部材９１をさらに有している。電力変換装置１００Ｆは、複数の支持碍子４０及び第１フレーム５０を有していない。この点に関して、電力変換装置１００Ｆの構成は、電力変換装置１００Ｂの構成と異なっている。

懸架支持部材９１は、絶縁構造体２０の上面（最も上方にある絶縁ラック６０の上面）と電力変換装置１００Ｆが格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続している。これにより、電力変換装置１００Ｆは、電力変換装置１００Ｆが格納される建屋の天井部又は壁面部から吊り下げられる。

懸架支持部材９１は、絶縁性の材料により形成されている。絶縁性の材料は、例えばＦＲＰ又は樹脂材料である。懸架支持部材９１は、絶縁処理が施された金属材料により形成されていてもよい。絶縁構造体２０を構成している複数の絶縁ラック６０は、例えばワイヤにより相互に固定される。

（電力変換装置１００Ｆの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｆの効果を説明する。

電力変換装置１００Ｆは、懸架支持部材９１により、電力変換装置１００Ｆが格納される建屋の天井部又は壁面部から吊り下げられ、接地していない。そのため、電力変換装置１００Ｆは、地震発生時に地面から地震動を受けることがなく、耐震性能が改善される。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の基本的な範囲は上記の実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０サブモジュール、１１ａ，１１ｂスイッチング素子、１２ａ，１２ｂダイオード、１３コンデンサ、１４ａ，１４ｂ接続線、２０絶縁構造体、３０絶縁筐体、３１第１側壁部、３２第２側壁部、３３底壁部、３４上壁部、３５背壁部、３６前壁部、３７絶縁部材、３７ａ第１部分、３７ｂ第２部分、４０支持碍子、５０第１フレーム、６０絶縁ラック、６０ａ第１絶縁ラック、６０ｂ第２絶縁ラック、６１側壁部、６２底壁部、６３上壁部、６４背壁部、６５第１側壁部、６６第２側壁部、６７仕切り壁部、６８背壁部、７０第２フレーム、７１貫通穴、８０ブレース、９０補強部材、９１懸架支持部材、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ電力変換装置、１１０上アーム、１２０下アーム、１３０トランス、ＤＲ１第１方向、ＤＲ２第２方向、ＤＲ３第３方向。

Claims

電力変換装置であって、
複数のサブモジュールと、
絶縁構造体とを備え、
前記複数のサブモジュールは、第１方向及び前記第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
隣り合う前記複数のサブモジュールのうちの２つの間は、前記絶縁構造体により互いに絶縁されており、
前記絶縁構造体は、複数の絶縁筐体であり、
前記複数の絶縁筐体の各々は、間隔を空けて互いに対向している第１側壁部及び第２側壁部と、前記第１側壁部及び前記第２側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記第１側壁部及び前記第２側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
前記複数の絶縁筐体は、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
前記複数のサブモジュールの各々は、前記第１側壁部、前記第２側壁部、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されており、
前記第２方向に延在しており、かつ前記第２方向に直交している面内に並んでいる複数の支持碍子と、
前記複数の支持碍子上に配置されている第１フレームをさらに備え、
前記複数の絶縁筐体は、前記第１フレーム上に配置されている、電力変換装置。
前記複数の絶縁筐体の各々は、前記第１側壁部、前記第２側壁部、前記底壁部及び前記上壁部の後端に連なっている背壁部をさらに有する、請求項１に記載の電力変換装置。
電力変換装置であって、
複数のサブモジュールと、
絶縁構造体とを備え、
前記複数のサブモジュールは、第１方向及び前記第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
隣り合う前記複数のサブモジュールのうちの２つの間は、前記絶縁構造体により互いに絶縁されており、
前記絶縁構造体は、少なくとも１つの絶縁ラックであり、
前記少なくとも１つの絶縁ラックの各々は、前記第１方向において間隔を空けて並んでいる複数の側壁部と、前記複数の側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記複数の側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
前記複数のサブモジュールの各々は、隣り合う前記複数の側壁部のうちの２つ、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されており、
前記第２方向に延在しており、かつ前記第２方向に直交している面内に並んでいる複数の支持碍子と、
前記複数の支持碍子上に配置されている第１フレームをさらに備え、
前記少なくとも１つの絶縁ラックは、前記第１フレーム上に配置されている、電力変換装置。
複数の第２フレームをさらに備え、
前記少なくとも１つの絶縁ラックは、前記第２方向に沿って並んでいる複数の絶縁ラックであり、
前記複数の第２フレームの各々は、隣り合う前記複数の絶縁ラックのうちの２つの間に配置されている、請求項３に記載の電力変換装置。
前記第１フレーム及び最も前記第１フレーム側にある前記複数の第２フレームのうちの１つは、互いに固定されており、
隣り合う前記複数の第２フレームのうちの２つは、互いに固定されている、請求項４に記載の電力変換装置。
電力変換装置であって、
複数のサブモジュールと、
絶縁構造体とを備え、
前記複数のサブモジュールは、第１方向及び前記第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
隣り合う前記複数のサブモジュールのうちの２つの間は、前記絶縁構造体により互いに絶縁されており、
前記絶縁構造体は、少なくとも１つの絶縁ラックであり、
前記少なくとも１つの絶縁ラックの各々は、前記第１方向において間隔を空けて並んでいる複数の側壁部と、前記複数の側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記複数の側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
前記複数のサブモジュールの各々は、隣り合う前記複数の側壁部のうちの２つ、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されており、
前記少なくとも１つの絶縁ラックは、前記第２方向に沿って並んでいる複数の絶縁ラックであり、
前記複数の絶縁ラックの各々は、前記複数の側壁部、前記底壁部及び前記上壁部の後端に連なっている背壁部をさらに有し、
前記複数の絶縁ラックには、前記第２方向に沿って並んでいる複数の第１絶縁ラック及び複数の第２絶縁ラックが含まれており、
前記複数の第１絶縁ラックの前記背壁部は、前記複数の第２絶縁ラックの前記背壁部と対向している、電力変換装置。
電力変換装置であって、
複数のサブモジュールと、
絶縁構造体とを備え、
前記複数のサブモジュールは、第１方向及び前記第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
隣り合う前記複数のサブモジュールのうちの２つの間は、前記絶縁構造体により互いに絶縁されており、
前記絶縁構造体は、少なくとも１つの絶縁ラックであり、
前記少なくとも１つの絶縁ラックの各々は、前記第１方向において間隔を空けて並んでいる複数の側壁部と、前記複数の側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記複数の側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
前記複数のサブモジュールの各々は、隣り合う前記複数の側壁部のうちの２つ、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されており、
絶縁性の材料により形成されている補強部材をさらに備え、
前記補強部材は、前記絶縁構造体と前記電力変換装置が格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続している、電力変換装置。
電力変換装置であって、
複数のサブモジュールと、
絶縁構造体とを備え、
前記複数のサブモジュールは、第１方向及び前記第１方向に直交している第２方向の少なくとも一方に沿って並んでおり、
隣り合う前記複数のサブモジュールのうちの２つの間は、前記絶縁構造体により互いに絶縁されており、
前記絶縁構造体は、少なくとも１つの絶縁ラックであり、
前記少なくとも１つの絶縁ラックの各々は、前記第１方向において間隔を空けて並んでいる複数の側壁部と、前記複数の側壁部の下端に連なっている底壁部と、前記複数の側壁部の上端に連なっている上壁部とを有し、
前記複数のサブモジュールの各々は、隣り合う前記複数の側壁部のうちの２つ、前記底壁部及び前記上壁部により画されている空間内に配置されており、
絶縁材料により形成されている懸架支持部材をさらに備え、
前記懸架支持部材は、前記絶縁構造体と前記電力変換装置が格納される建屋の天井部又は壁面部とを接続していることにより、前記建屋の前記天井部又は前記壁面部から前記電力変換装置を吊り下げている、電力変換装置。