JPH0686567A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却用ファンや直流コンデンサなどを点検する
ときに、負荷への給電を停めることなく、安全に行うこ
とができる電力変換装置を得ること。 【構成】コンバータ及びインバータと直流コンデンサを
同定格で設備容量の数分の１の容量にした複数のユニッ
ト（23Ａ…23Ｎ）で構成する。このユニット（23…23
Ｎ）を箱体30に上下多段に引き出し自在に収納する。各
ユニット23Ａ（23Ｎ）の後部には、箱体30の後部の母線
と連結する導体40，41，42を突設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力変換装置に係り、
特に、負荷への給電を停めることなく、電力変換装置を
構成する部品等の点検及び交換と、定格容量の増減を可
能にした電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、コンバータやインバータ
では、これらの電力変換装置を構成する電力用半導体素
子から発生する熱を冷却する冷却装置が必要となる。特
に、この熱は、電力変換装置の容量が増えれば増えるほ
ど、増えるので、冷却装置には強制風冷方式や強制水冷
方式が採用されている。図４は、電力変換装置としての
インバータが組み込まれた従来の無停電電源装置を示
す。

【０００３】図４において、１は交流入力電源、２は交
流入力電源１の停電や瞬時電圧低下等の異常時のバック
アップ用の蓄電池、３は主交流入力遮断器、４は主直流
入力遮断器、５は交流入力電源１から供給された電力を
直流電力に変換するコンバータ、６はこのコンバータ５
で変換された直流電圧を平滑にする直流コンデンサ、７
はコンバータ５で変換された直流電力又は蓄電池２から
の直流電力を交流電力に逆変換するインバータ、８は主
交流出力遮断器、８ａは並列母線である。

【０００４】さらに、９は例えば電子計算機などの負
荷、10はコンバータ５やインバータ７を駆動し各部の電
圧・電流を検出する検出・駆動回路、11はコンバータ５
やインバータ７の素子から発生する熱を冷却する冷却装
置、12はコンバータ５やインバータ７を制御する制御回
路部である。

【０００５】このように構成された無停電電源装置にお
いては、交流入力電源１が正常なときには、この交流入
力電源１から供給された交流電力は、遮断器３を介して
コンバータ５に入力され、このコンバータ５によって、
直流電力に変換される。この直流電力の一部は、主直流
遮断器４を介して蓄電池２を充電し、その直流電力の大
部分は、インバータ７で交流電力に逆変換され、交流出
力遮断器８を介して負荷９に給電される。

【０００６】一方、交流入力電源１に異常（例えば、停
電や瞬時電圧降下等）が発生したときには、コンバータ
５はゲートシフトをし、ゲートブロックを行い、蓄電池
２からの直流電力が直流入力遮断器４を介してインバー
タ７に供給され、負荷７に交流電力を給電する。このよ
うにして、負荷７に対して無停電で電力を供給する。こ
の無停電電源装置に使われる冷却装置11には、一般に強
制風冷が採用され、冷却用ファンが使用される。

【０００７】次に、図５は、図４で示した交流出力遮断
器８の代りに、交流出力切換器14とサイリスタスイッチ
15を接続して、予備交流入力遮断器13を介して供給され
る交流電力とインバータ７からの交流電力を無瞬断で切
り換える機能を付加した無停電電源装置の一例を示す図
である。

【０００８】図５において、インバータ７は、交流入力
電源１と同期して運転されており、万一、インバータ７
が故障したときには、交流出力切換器14を切り替えて無
瞬断で交流入力電源１からの給電に切り換えられる。こ
の一連の動作により、負荷９への給電を無停電で行なっ
ている。したがって、サイリスタスイッチ15には、短時
間定格のものが使われるので、発熱量は少ないが、コン
バータ５やインバータ７は、連続通電によって発熱する
ので、冷却装置11で常時冷却している。

【０００９】ところで、この冷却装置11に組み込まれた
冷却用ファンには、駆動源としてモータが使われ、回転
軸には軸受が組み込まれているので、約２年に１度は点
検して、必要により部品の交換を行なわなければならな
い。さらに、コンバータ５とインバータ７とに接続され
た直流コンデンサ６も、５年から７年に一度は点検して
必要により交換をすることが無停電電源装置の給電の信
頼性の向上のために必要である。

【００１０】

【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、この点検や、交換
作業に伴って、次のような問題がある。

【００１１】(1) 図４に示す無停電電源装置において
は、装置の運転を停止しなければならず、負荷９に給電
を続けるためには、停止した装置の容量増加分を母線８
ａで分担しなければならない。したがって、無停電電源
装置２台による並列冗長運転システムの場合では、冗長
性がなくなってしまう。

【００１２】(2) 図５に示す無停電電源装置において
は、交流入力電源１から予備交流遮断器13と交流出力切
換器14を介して負荷９に給電を続けながら行う。しか
し、点検を行っている場合に交流入力電源１に、もし、
停電又は瞬時電圧低下等の異常が発生したときには、負
荷９に給電することができない。 (3) 点検のために装置を停止しても、装置の内部には交
流入力電源１や母線８ａに接続された活線部が残るの
で、点検・交換作業がやりにくい。

【００１３】さらに、この点検・交換作業上の問題だけ
でなく、設備完成の後に、もし、負荷の容量が１〜２割
増えたときには、更に１台の装置を追加するか、もしく
は、それに見合った容量の装置に取り替えなければなら
ない。

【００１４】そこで、本発明の目的は、このような従来
の電力変換装置の欠点に鑑みてなされたもので、冷却用
ファンや直流コンデーサ等の点検・交換を行うときに
も、装置を停めることなく、又、活線部による作業の制
約がなく、安全で、かつ、設備容量の増加を容易に行う
ことのできる電力変換装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、コンバータとインバータでなる変換部
と、この変換部を駆動し電圧・電流を検出する検出・駆
動回路を備えた電力変換装置において、変換部と検出・
駆動回路を設備容量の複数分の１の複数のユニットで構
成し、このユニットを箱体に多段に引き出し自在に収納
し、このユニットの後部にこのユニットの挿入により電
源側及び負荷側に接続される接続部と冷却用ファンを設
けたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】保守・点検時には、複数のユニットを順に引き
出すことで、負荷への給電を停めることなく、必要な作
業を安全かつ容易に行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の電力変換装置を示す主回路単
線結線図で、従来技術を示す図４に対応する図である。
したがって、図４と同一要素には同一符号を付して説明
を省く。

【００１８】図１において、主交流入力遮断器３の負荷
側には、複数（注；図１では６台）の点検用交流入力遮
断器20Ａ，20Ｂ…20Ｎがそれぞれ並列に接続されてい
る。同じく、主直流入力か遮断器４の負荷側には、同じ
く６台の点検用直流入力遮断器21Ａ，21Ｂ…21Ｎがそれ
ぞれ並列に接続されている。一方、主交流出力遮断器８
の電源側にも、６台の点検用交流出力遮断器22Ａ，22Ｂ
…22Ｎがそれぞれ並列に接続されている。

【００１９】このうち、各点検用交流入力遮断器20Ａ，
20Ｂ…20Ｎは、通電容量が主交流入力遮断器３のほぼ６
分の１となっている。さらに、各点検用直流入力遮断器
21Ａの通電容量も、主直流入力遮断器４のほぼ６分の
１、各点検用交流出力遮断器22Ａ，22Ｂ…22Ｎの通電容
量も、主交流出力遮断器８のほぼ６分の１となってい
る。

【００２０】これらの遮断器のうち、点検用交流入力遮
断器20Ａ及び点検用直流入力遮断器21Ａの負荷側と点検
用交流出力遮断器22Ａの電源側には、断路部を介してコ
ンバータ５Ａ，インバータ６Ａ及び直流コンデンサ６Ａ
でなる変換部が接続されている。この変換部は、検出・
駆動回路10Ａ及び冷却装置11Ａとともに点線で示すユニ
ット23Ａに組み込まれている。このユニット23Ａには、
検出・駆動ユニット10Ａと外部の制御回路12を接続する
多芯コネクタが断路部記号で示すように設けられてい
る。

【００２１】同様に、点検用交流入力遮断器20Ｂ及び点
検用直流入力遮断器21Ｂの負荷側と点検用交流出力遮断
器22Ｂの電源側には、断路部を介してコンバータ，イン
バータ及び直流コンデンサでなる変換部が接続されてい
る。この変換部は、検出・駆動回路及び冷却装置ととも
に点線で示すユニット23Ｂに組み込まれている。

【００２２】このようにして、次のユニット23Ｃが接続
され、終段に接続された点検用交流入力遮断器20Ｎ及び
点検用直流入力遮断器21Ｎの負荷側と点検用交流出力遮
断器22Ｎの電源側には、断路部を介してコンバータ，イ
ンバータ及び直流コンデンサでなる変換部が接続されて
いる。この変換部は、検出・駆動回路及び冷却装置とと
もに点線で示すユニット23Ｎに組み込まれている。次
に、図２は、図１のように接続された電力変換装置が箱
体30に収納された状態を示す斜視図である。

【００２３】図２において、箱体30の左側の前端には、
扉31が設けられ、この扉31の裏面には、印刷配線板で構
成された制御回路部31が取り付けられ、この制御回路部
31のヒンジ側には、フラットケーブル35の片側が接続さ
れている。

【００２４】箱体30は、左右方向に３面で構成され、こ
のうち、右端の箱体30ｃには、下段に主交流出力遮断器
８が収納され、中段には蓄電池２が、上段には主交流入
力遮断器３がそれぞれ収納されている。

【００２５】中間の箱体30ｂの上端には、左端に点検用
交流入力遮断器20Ａが収納され、この点検用交流入力遮
断器20Ａの右側には、点検用直流入力遮断器21Ａと点検
用交流出力遮断器22Ａが順に収納されている。この点検
用交流出力遮断器22Ａの更に右側には、図１で示す点検
用交流入力遮断器20Ｂ，点検用直流入力遮断器21Ｂ及び
点検用交流出力遮断器22Ｂが順に収納されている。さら
にこの右側には、これらの遮断器が接続されるユニット
23Ｂの下側に収納されたユニット23Ｃに接続される点検
用交流出力遮断器22Ｃなどが順に収納されている。

【００２６】同様に、左側の箱体30ａの上端には、左側
から点検用交流入力遮断器20Ｄが収納され、この点検用
交流入力遮断器20Ｄの右側には、点検用直流入力遮断器
と点検用交流出力遮断器が収納され、これらの遮断器の
更に右側には、図１で示す点検用交流入力遮断器20Ｎ，
点検用直流入力遮断器21Ｎ及び点検用交流出力遮断器22
Ｎが順に収納されている。

【００２７】これらの遮断器のうち、中間の箱体30ｂに
収納された遮断器の下部には、上から順にユニット23
Ａ，23Ｂ及びユニット23Ｃが左右のレール32Ａを介して
順に引き出し自在に収納され、左端の箱体30ａにも、上
から順にユニット23Ｄ，23Ｅ及びユニット23Ｎが引き出
し自在に収納されている。

【００２８】これらの各ユニット23Ａ，23Ｂ，23Ｃ，23
Ｄ，23Ｅ，23Ｎの前面には、左右に取手23ａが取り付け
られ、下部の中間部には、コネクタ44が取り付けられ、
このコネクタ44には、フラットケーブル35の右端に接続
されたコネクタが挿入されている。箱体30ａ及び箱体30
ｂの天井板には、長方形の排気口33がそれぞれ形成され
ている。図３は、図２で示したユニット23Ａ…23Ｎを示
す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背
面図、（ｄ）は右側面図である。

【００２９】図３において、ユニット23Ａ（23Ｎ）の後
端には、図３（ａ）の平面図において左端に、点検用交
流入力遮断器20Ａ（20Ｎ）の負荷側に連結される雄側の
導体40が突設されている。この導体40の右側には、点検
用直流遮断器21Ａに連結される雄側の導体41が突設さ
れ、ユニット23Ａ（23Ｎ）の後端右側には、点検用交流
出力遮断器22Ａ（22Ｎ）の電源側に連結される導体42が
突設されている。これらの導体40，41，42の後方には、
これらの導体40，41，42が嵌合する雌形の図示しない連
結部が箱体30ａ，30ｂの後部に取り付けられ、これらの
連結部は、箱体30ａ，30ｂの後部に配設された図示しな
い共通導体に接続されている。

【００３０】各導体40，41，42の上部には、各ユニット
23Ａ（23Ｎ）の内部に収納された図示しない半導体素子
で暖められた冷却空気を後方に排出するファン34が横に
３台並設されている。次に、このように構成された電力
変換装置において、各ユニット23Ａ（23Ｎ）を点検する
ときの手順を説明する。

【００３１】今、図１において、主交流入力遮断器３，
主直流入力遮断器４及び主交流入力遮断器８がオンで、
他の点検用の遮断器20Ａ，21Ａ，22Ａ…20Ｎ，21Ｎ，22
Ｎもすべてオンの状態で、負荷９に交流電力を給電して
いる状態とする。負荷の容量が無停電電源装置の出力容
量の２／３以下のときには、例えば、ユニット23Ａだけ
を引き抜いても負荷に給電することができる。

【００３２】このときには、まず、点検用遮断器22Ａを
オン状態からオフ状態にする。これによりユニット23Ａ
は無負荷状態となり、次に点検用直流入力遮断器21Ａを
オフし、更に点検用交流入力遮断器20Ａをオフする。

【００３３】最後に、図２に示す制御ケーブル35の先端
のコネクタをコネクタ44から引き抜くことにより、ユニ
ット23Ａを他のユニットから切り離す。さらに、図３に
示すユニット23Ａの引き出し用の取手23ａを引くこと
で、このユニット23Ａの導体40，41及び導体42が箱体側
の雌形の連結部からそれぞれ引き抜かれ、ユニット23Ａ
は、引き出しレール32Ａに案内されて引き出される。

【００３４】次に、この引き出されたユニット23Ａを箱
体30ｂからリフタで下ろし、冷却用ファン34や直流コン
デンサ６Ａを点検し、必要によって交換する。この点検
・交換を終えると、再び箱体30ｂに収納し、制御ケーブ
ル35とコネクタ44を接続し、点検用交流入力遮断器20Ａ
と点検用遮断器21Ａをオンした状態でコンバータ５Ａ，
インバータ７Ａの動作状態を確認する。最後に、点検用
交流出力遮断器22Ａをオンすることによって、ユニット
23Ａで負荷に給電する。

【００３５】以下、同様に、他のユニット23Ｂ…23Ｎも
同様な順序で各遮断器やユニットを操作することによ
り、負荷９への給電中においても、無停電電源装置の内
部の冷却装置と直流コンデンサの点検や交換を行うこと
ができる。

【００３６】さらに、図１に示す接続図において、当初
の計画ではユニットが４台で負荷９の容量に対して十分
な場合にはまず、４台のみ取り付けておき、設置後に負
荷９の容量が増えた時点で、ユニット23Ｅ，23Ｎを追加
することにより、容易に負荷容量の増加に対応すること
ができる。

【００３７】なお、上記実施例では、電力変換装置は、
無停電電源装置のときで説明したが、例えば、可変電圧
可変周波数電源装置でもよく、さらに、上記実施例で
は、コンバータとインバータとを組み合せたユニットの
ときで説明したが、コンバータとインバータが別のユニ
ットのときでもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、コンバータとイ
ンバータでなる変換部と、この変換部を駆動し電圧・電
流を検出する検出・駆動回路を備えた電力変換装置にお
いて、変換部と検出・駆動回路を設備容量の複数分の１
の複数のユニットで構成し、このユニットを箱体に多段
に引き出し自在に収納し、このユニットの後部にこのユ
ニットの挿入により電源側及び負荷側に接続される接続
部と冷却用ファンを設けることで、保守・点検時には、
複数のユニットを順に引き出して作業を行うようにした
ので、負荷への給電を停めることなく、必要な作業を安
全かつ容易に行うことができる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主回路
単線結線図。

【図２】本発明の電力変換装置の一実施例を示す斜視
図。

【図３】本発明の電力変換装置の構成要素となるユニッ
トを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は前面図、
（ｃ）は背面図、（ｄ）は右側面図。

【図４】従来の電力変換装置の一例を示す主回路単線結
線図。

【図５】図４と異なる従来の電力変換装置の一例を示す
主回路単線結線図。

【符号の説明】

１…交流入力電源、２…蓄電池、３…主交流入力遮断
器、４…主直流入力遮断器、５Ａ…コンバータ、６Ａ…
直流コンデンサ、７Ａ…インバータ、８…主交流出力遮
断器、９…負荷、10Ａ…検出・駆動回路、11Ａ…冷却装
置、20Ａ（20Ｎ）…点検用主交流入力遮断器、21Ａ（21
Ｎ）…点検用直流入力遮断器、22Ａ（22Ｎ）…点検用交
流出力遮断器、23Ａ（23Ｎ）…ユニット、40，41，42…
導体、34…ファン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンバータとインバータでなる変換部
   と、この変換部を駆動し電圧・電流を検出する検出・駆
   動回路を備えた電力変換装置において、前記変換部と前
   記検出・駆動回路を設備容量の複数分の１の複数のユニ
   ットで構成し、このユニットを箱体に多段に引き出し自
   在に収納し、このユニットの後部にこのユニットの挿入
   により電源側及び負荷側に接続される接続部と冷却用フ
   ァンを設けたことを特徴とする電力変換装置。