JPH05292756A

JPH05292756A - 電力変換装置

Info

Publication number: JPH05292756A
Application number: JP4094149A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sato; 和弘佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】電力変換装置の内部のインダクタンスと電流の
不平衡を減らし、小形で寿命を延ばすことが可能な電力
変換装置を得ること。【構成】複数のコンデンサ３を同一円上に環状に配置す
る。これらのコンデンサ３の端子側に絶縁板13を挟んだ
正極導板11と負極導板12を配置して、各コンデンサ３の
端子を正極導板11と負極導板12に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直列，並列及び直並列
に接続された複数のコンデンサあるいはスイッチング素
子等の電気用品を接続する配線のインダクタンスと、電
流のアンバランスを減らした電力変換装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】以下、電解コンデンサを使用しているト
ランジスタインバータを例にして従来技術を説明する。
図５は、最も多く採用されているトランジスタインバー
タの主回路接続図を示し、交流電源12から整流器ブリッ
ジ１を介して得られた直流電圧の脈動をリアクトル２や
電解コンデンサ３（以下、コンデンサという）で平滑に
して、トランジスタ４によってブリッジに構成されたイ
ンバータ10で交流の出力を得る。

【０００３】このように構成されたインバータでは、通
電電流によってコンデンサ３を含む回路の浮遊インダク
タンスに蓄積されたエネルギーは、トランジスタ４のス
イッチオフ時にスパイク電圧として、各トランジスタ４
に印加される。このスパイク電圧を抑制するためには、
コンデンサ３から負荷側の配線の浮遊インダクタンスを
極力減らす必要がある。また、大容量になればなるほ
ど、複数個並列に接続されたコンデンサ３に流れる電流
の不平衡の度合いが、コンデンサ３の寿命に大きく影響
するため、この不平衡の低減が重要となる。この配線イ
ンダクタンスと電流不平衡を減らすために、従来から種
々の方法が用いられている。以下説明する。

【０００４】図５に示すインバータ回路のＵ相とＺ相の
トランジスタ４がオンしていて、他のトランジスタ４が
オフ状態のとき、整流器ブリッジ１で交流から直流に変
換され、更にリアクトル２とコンデンサ３で平滑にされ
た直流は、正極母線５、Ｕ相のトランジスタ４、負荷Ｕ
相からＷ相、Ｚ相のトランジスタ４、負極母線６を経
て、直流電源である整流器ブリッジ１に還流する。この
とき、正極母線５と負極母線６は近接または撚り合わさ
れて、通電電流で発生する磁束が互いに打ち消されるよ
うにして、配線の浮遊インダクタンスの低減が図られて
いる。

【０００５】一方、複数個で並列接続される場合のコン
デンサ３の配置は、図６に示すように、コンデンサ３の
端子極性を揃えて並べ、バスバー７，８で各コンデンサ
の端子に接続し、電流の向きが矢印Ｂ，Ｃに示すよう
に、互いに逆向きになるようにバスバー７，８の一端に
電線９を接続している。図７は、前述の図６と同様に、
各コンデンサ３を配置し、負極側の電線９を正極、負極
バスバー７，８の間に接続し、このバスバー７，８と電
線９を流れる電流の向きが矢印Ｄ，Ｅ、Ｆのように互い
に向き合うように配置したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された電力変換装置においては、図６の例において
は、電流の向きは発生した磁束を互いに打ち消し合う方
向であるが、各コンデンサ３の正負の端子間が離れてい
て、この結果バスバー７，８間も離れているため、イン
ダクタンスを減らす効果は少ない。

【０００７】また、各コンデンサ３に流れる電流は、一
様ではなく、電線９側に近いコンデンサ３には多く流れ
て、過熱し、そのコンデンサの寿命が低下する。したが
って、あらかじめ不平衡を考慮して、コンデンサ３の並
列数または容量を増やす必要があり、装置の実装スペー
スも増えるとともに外形も大きくなる。

【０００８】図７は、前述の配線インダクタンスを減ら
すため、負極に接続する電線９をバスバー７，８と電線
９の電流による磁束が３互いに打ち消し合う方向に近接
して配設したものである。ところが、この方法も各バス
バー７，８が密着するまでには至らないため、大きな改
善は望めない。また、前者、後者とも、インバータ装置
が大容量になればなるほど、コンデンサ３の容量も必然
的に増え、並列数が多くなり、配線が複雑になるので、
電流不平衡の低減と低インダクタンス化は困難となる。

【０００９】そこで、本発明の目的は、電力変換装置内
の配線インダクタンスを減らし各電気部品に流れる電流
の不平衡を減らし、より小形で寿命が長く信頼性に優れ
た電力変換装置を得ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンデンサあ
るいはスイッチング素子等の電気部品が並列接続された
電力変換装置において、電気部品を同一円上に配置し、
この電気部品を、隣接側が絶縁された２層の導板により
並列接続したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】２層の導板を介して各電気部品に流れる電流の
向きは、各層の導板で方向が反対となり、各層の導板で
発生した磁束は互いに打ち消されることになる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の電力変換装置の一実施例をト
ランジスタインバータ装置に使用されるコンデンサを例
にして詳細に説明する。図１は、本発明の電力変換装置
に使われる複数個のコンデンサの並列接続構造を示した
平面図で、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面拡大展開
図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面拡大詳細図である。
図１及び図２において、図１中の一点鎖線で示す円周上
に、４個のコンデンサ３の端子３ａ，３ｂの中心が位置
するように対称的に配置し、銅板で製作された正極，負
極の導板となる正極導板11、負極導板12を絶縁板13でそ
れぞれ絶縁して、４個のコンデンサ３を並列接続してい
る。

【００１３】すなわち、図２（ａ）で示すように、正極
となる正極導板13の正極端子部をプレス成形で正極導板
11と絶縁板13の板厚の合計値の深さだけ凹ましている。
また、正極導板11のコンデンサ３の負極端子３ｂに位置
する部分には、所定の絶縁沿面距離を保った穴11ａを設
けている。負極となる負極導板12は、コンデンサ３の負
極端子３ｂに接続し、コンデンサ３の正極端子３ａに位
置する部分は、正極導板11と同様に所定の絶縁沿面距離
を保った穴12ａを設けている。正極導板11と負極導板12
の間には、コンデンサ３の正極端子３ａ、負極端子３ｂ
に位置する部分に、穴11ａ，12ａより直径が小さくて所
定の絶縁沿面距離を保った穴13ａを有する絶縁板13を挿
入している。

【００１４】図１のＢ−Ｂ断面を示す図２（ｂ）は、図
１で示すコンデンサ４個を並列接続したコンデンサ３群
の外部接続用の端子部を表わす。正極端子11ｃ，負極端
子12ｃともに、締付用のめねじ部を有する円柱状の銅棒
が銀ろう付けで正極導板11、負極導板12にそれぞれ接続
されている。正極導板11の正極端子11ｃに位置する部分
には、所定の絶縁沿面距離を保った穴11Ａを設けてい
る。絶縁板13の負極端子12ｃの周りにも、穴11Ａよりも
直径が小さくて、上下の正極導板11と負極導板の間に、
所定の絶縁沿面距離を保った穴13Ａを有している。尚、
正極導板11、負極導体板12の間に絶縁板13を使用せずに
エポキシ樹脂等で注形成型してもよい。図１及び図２で
は、４個並列に接続した場合であるが、それ以下でも
又、それ以上でも、円周上に等間隔（等角度）に配置す
れば、同様の効果が得られる。

【００１５】図３は、図１及び図２で説明したコンデン
サ３群の４ブロックを、更に並列に接続したコンデンサ
群のときを示し、図１と同様に円周上に対称的に配置
し、導板と絶縁板を使用して構成したものである。つま
り、16個のコンデンサ３を並列接続したことになる。図
４（ａ）は、図１のコンデンサ３群を、２ブロック並列
接続したときを示し、図３の変形例である。図４（ｂ）
は、図４（ａ）の断面Ｃ−Ｃを表し、バスバー14，15間
に絶縁板16を挟んであり、電極は２ブロックのコンデン
サの中央部に位置している。図３及び図４（ａ）は、コ
ンデンサ容量及び組み込まれる装置の実装構造に合わせ
て使い分ける。

【００１６】この方法により、スペースの制約が許され
る範囲で、並列数を増やすことが可能で、大容量のコン
デンサ群を構成できる。図１、図３、及び図４（ａ）で
構成した複数個のコンデンサ群を図５で示した、正極母
線５、負極母線６（バスバー等）に低インダクタンスで
配線するには、図４（ｂ）と同様に正極、負極のバスバ
ー間に絶縁板を挟むことにより可能となる。容量によっ
ては、電線をツイスト配線しても可能である。

【００１７】尚、上記実施例の説明では、コンデンサの
例で説明したが、電流アンバランスの低減や、低インダ
クタンスを必要とする他の電気部品についても有効な手
段である。例えば、図５のトランジスタインバータ４を
複数個並列に接続する場合、図１のコンデンサ３をトラ
ンジスタ４に置き換えた構成にすることにより、低イン
ダクタンスで電流アンバランスを極小に抑えることがで
き、装置の小形化、高効率化に寄与することができる。
したがって、このように構成された電力変換装置におい
ては、（１）電気部品の並列接続を、通電で発生する磁束を打
ち消し合う方向に配置可能になり、配線インダクタンス
を極めて少なくすることができる。

【００１８】（２）電気部品の並列接続において、各電
気部品の配線の長さを等しくすることが可能で、各相の
インピーダンスが等しくなり、各電気部品に流れる電流
の不平衡を極めて少なくすることができる。

【００１９】（３）上記（２）項により、あらかじめア
ンバランスを見込んで電気部品の容量を増やしたり、並
列数を増やす必要がなくなるので、実装スペースを減ら
し小形化されたコンデンサユニットやトランジスタユニ
ットを得ることができる。

【００２０】（４）低インダクタンスを図ることができ
るため、表面積の大きいバスバーで電気用品を接続する
ことにより、電気部品から発生した熱のバスバーからの
放熱効果を上げることができるので、電子、電気部品の
長寿命化を図ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、コンデンサある
いはスイッチング素子などの電気部品が並列接続された
電力変換装置において、電気部品を同一円上に配置し、
この電気部品、隣接側が絶縁された２層の導板により並
列接続することで、２層の導板を介して各電気部品に流
れる電流の向きを各層で方向を逆とし、各層の導板で発
生した磁束が互いに打ち消されるようにしたので、電流
の不平衡を減らし、小形で寿命が長く信頼性に優れた電
力変換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力変換装置の一実施例を示す部分平
面図。

【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面拡大図、（ｂ）は図
１のＢ−Ｂ断面拡大図。

【図３】本発明の電力変換装置の他の実施例を示す部分
平面図。

【図４】本発明の電力変換装置の図３と異なる他の実施
例を示す部分平面図。

【図５】従来の電力変換装置の一例を示す主回路接続
図。

【図６】従来の電力変換装置の要部を示す接続配置図。

【図７】従来の電力変換装置の図６と異なる要部を示す
接続配置図。

【符号の説明】１…整流器ブリッジ、２…リアクトル、３…コンデン
サ、４…トランジスタ、５…正極母線、６…負極母線、
７，８…バスバー、９…電線、10…インバータ、11…正
極導板、12…負極導板、13…絶縁板、16…絶縁板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンデンサあるいはスイッチング素子等
の電気部品が並列接続された電力変換装置において、前
記電気部品を同一円上に配置し、この電気部品を、隣接
側が絶縁された２層の導板で並列接続したことを特徴と
する電力変換装置。