特開 2024-82500 電力変換装置およびそれを備える無停電電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082500

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】電力変換装置およびそれを備える無停電電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240613BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022196391

(22)【出願日】2022-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉村 怜生

(72)【発明者】

【氏名】原田 高明

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA21

5H770BA15

5H770CA02

5H770DA03

5H770QA12

5H770QA14

5H770QA22

5H770QA28

(57)【要約】

【課題】電力変換装置内に配置されたコンデンサを容易に交換する。
【解決手段】電力変換装置は、コンデンサ１００と、ブスバー１１０と、トレイ部材１４０と、筐体１５０とを備える。コンデンサ１００は、第１の方向の端部に電極端子１０１を有する。ブスバー１１０は、電極端子１０１に電気的に接続され、第１の方向からコンデンサ１００を覆う。トレイ部材１４０には、コンデンサ１００が載置される。筐体１５０は、コンデンサ１００およびトレイ部材１４０を出し入れ可能に収容する。筐体１５０は、開口部１５３を有する。開口部１５３は、第１の方向に直交する第２の方向に向いて開口している。トレイ部材１４０は、電極端子１０１とブスバー１１０との接続が解除された状態において、コンデンサ１００とともに開口部１５３から第２の方向に挿抜可能である。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向の端部に電極端子を有するコンデンサと、
前記電極端子に電気的に接続され、前記第１の方向から前記コンデンサを覆うブスバーと、
前記コンデンサが載置されるトレイ部材と、
前記コンデンサおよび前記トレイ部材を出し入れ可能に収容する筐体とを備え、
前記筐体は、前記第１の方向に直交する第２の方向に向いて開口した開口部を有し、
前記トレイ部材は、前記電極端子と前記ブスバーとの接続が解除された状態において、前記コンデンサとともに前記開口部から前記第２の方向に挿抜可能である、電力変換装置。

【請求項2】

前記ブスバーは、
前記電極端子と接続される接続部を有する板状のラミネートブスバーと、
前記第１の方向における前記ラミネートブスバーの前記コンデンサが位置する側とは反対側にて前記ラミネートブスバーと重なるように配置された板状のＡＣブスバーとを含み、
前記ＡＣブスバーは、前記第１の方向において前記接続部と並ぶ位置に、前記第１の方向に貫通した貫通部が形成されており、
前記接続部は、前記第１の方向における前記ＡＣブスバーの前記ラミネートブスバーが位置する側とは反対側から前記貫通部を通じてアクセス可能である、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記トレイ部材は、前記コンデンサが載置される底板部を含み、
前記筐体は、前記底板部に対向する底面部と、該底面部上に設けられ、前記底面部とともに前記底板部を係止する係止部とを含む、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記トレイ部材および前記筐体の各々は、前記第１の方向および前記第２の方向の各々に直交する第３の方向において互いに面する対向面を有しており、かつ、該対向面同士を締結部材によって互いに締結可能に構成されている、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載された複数の電力変換装置と、
前記開口部が正面側に位置するように前記複数の電力変換装置を収容するケース体とを備える、無停電電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置およびそれを備える無停電電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置の構成を開示した先行技術文献として、特許第５４１８８４７号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電力変換装置は、インバータユニットを備える。インバータユニットは、右側面プレートを有する回路側ケースを含む。回路側ケース内には、コンデンサブロックが配置されている。コンデンサブロックに配置される電解コンデンサを新しい電解コンデンサに交換する際、回路側ケースから右側面プレートを取り外し、回路側ケースからコンデンサユニットが取り外される。

【0003】

電源装置の構成を開示した先行技術文献として、特許第６８１８２３２号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載された電源装置は、電力変換装置を備える。電力変換装置は、コンデンサユニットと、電力変換ユニットとを含む。電力変換ユニットは、半導体モジュールを有する。コンデンサユニット内に配置されたコンデンサは、板状導電部材を介して半導体モジュールと電気的に接続されている。電力変換装置からコンデンサユニットを取り外す際には、半導体モジュールとコンデンサユニットとの接続が解除される。コンデンサをコンデンサユニットから取り外す際には、コンデンサユニットと板状導電部材との接続を解除して、コンデンサユニットから板状導電部材が取り外される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５４１８８４７号公報

【特許文献2】特許第６８１８２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１および特許文献２においては、電力変換装置からコンデンサを取り外す際に、コンデンサの周囲に配置される筐体の一部またはコンデンサに接続された導電部材を電力変換装置から取り外す必要がある。このため、電力変換装置内に配置されたコンデンサを容易に交換することが難しい。

【0006】

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置内に配置されたコンデンサを容易に交換することができる、電力変換装置およびそれを備える無停電電源装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に基づく電力変換装置は、コンデンサと、ブスバーと、トレイ部材と、筐体とを備える。コンデンサは、第１の方向の端部に電極端子を有する。ブスバーは、電極端子に電気的に接続され、上記第１の方向からコンデンサを覆う。トレイ部材には、コンデンサが載置される。筐体は、コンデンサおよびトレイ部材を出し入れ可能に収容する。筐体は、開口部を有する。開口部は、上記第１の方向に直交する第２の方向に向いて開口している。トレイ部材は、電極端子とブスバーとの接続が解除された状態において、コンデンサとともに開口部から上記第２の方向に挿抜可能である。

【0008】

本開示の一形態においては、ブスバーは、板状のラミネートブスバーと、板状のＡＣブスバーとを含む。ラミネートブスバーは、電極端子と接続される接続部を有する。ＡＣブスバーは、上記第１の方向におけるラミネートブスバーのコンデンサが位置する側とは反対側にてラミネートブスバーと重なるように配置されている。ＡＣブスバーは、上記第１の方向において接続部と並ぶ位置に、上記第１の方向に貫通した貫通部が形成されている。接続部は、上記第１の方向におけるＡＣブスバーのラミネートブスバーが位置する側とは反対側から貫通部を通じてアクセス可能である。

【0009】

本開示の一形態においては、トレイ部材は、コンデンサが載置される底板部を含む。筐体は、底面部と、係止部とを含む。底面部は、底板部に対向する。係止部は、底面部上に設けられ、底面部とともに底板部を係止する。

【0010】

本開示の一形態においては、トレイ部材および筐体の各々は、上記第１の方向および上記第２の方向の各々に直交する第３の方向において互いに面する対向面を有しており、かつ、対向面同士を締結部材によって互いに締結可能に構成されている。

【0011】

本開示に基づく無停電電源装置は、複数の上記電力変換装置と、ケース体とを備える。ケース体は、開口部が正面側に位置するように複数の電力変換装置を収容する。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、電力変換装置内に配置されたコンデンサを容易に交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置の構成を示す斜視図である。

【図2】本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。

【図3】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置と制御装置との接続関係を示す模式図である。

【図4】本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置が備える電力変換装置の構成を示す斜視図である。

【図5】本開示の一実施の形態に係るコンデンサおよびトレイ部材の構成を示す斜視図である。

【図6】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す上面図である。

【図7】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す断面図である。

【図8】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す正面図である。

【図9】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す側面図である。

【図10】本開示の比較例に係る電力変換装置の構成を示す斜視図である。

【図11】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置におけるトレイ部材がコンデンサとともに筐体から挿抜可能である状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置およびそれを備える無停電電源装置について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0015】

なお、図中においては、インバータにおける筐体の側面部同士が対向する方向を第３の方向としてのＸ方向、筐体からトレイ部材を挿抜する方向を第２の方向としてのＹ方向、コンデンサとブスバーとが並ぶ方向を第１の方向としてのＺ方向とする。

【0016】

図１は、本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態に係る無停電電源装置１は、ケース体２と、電力変換ユニット３とを備える。

【0017】

ケース体２は、無停電電源装置１の各構成を内部に収容している。具体的には、ケース体２は、後述する電力変換装置(インバータ３０)の開口部１５３が無停電電源装置１の正面側に位置するように複数の電力変換装置を収容している。

【0018】

本実施の形態における電力変換ユニット３は、ケース体２の内部において３組配置されている。３組の電力変換ユニット３ａ，３ｂ，３ｃは、ケース体２の内部においてＺ方向に並んで配置されている。電力変換ユニット３は、複数の電力変換装置としてコンバータおよびインバータを含んでいる。

【0019】

以下、本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置１の電力変換装置の主回路構成について説明する。図２は、本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。

【0020】

図２に示すように、無停電電源装置１は、商用交流電源１０と負荷１１との間に接続される。商用交流電源１０は、三相交流電力を無停電電源装置１に供給する。無停電電源装置１は、三相交流電力を負荷１１に供給する。

【0021】

具体的には、商用交流電源１０は、Ｒ相ラインＲＬ、Ｓ相ラインＳＬおよびＴ相ラインＴＬを介して商用周波数の三相交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを無停電電源装置１に供給する。無停電電源装置１は、商用交流電源１０から三相交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを受け、商用周波数の三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを、Ｕ相ラインＵＬ、Ｖ相ラインＶＬおよびＷ相ラインＷＬを介して負荷１１に出力する。

【0022】

無停電電源装置１は、直流正母線ＰＬと、直流負母線ＮＬと、直流中性線ＣＬと、バッテリ１２と、制御装置１３とをさらに備える。なお、無停電電源装置１に配置され、ＬＣフィルタ回路を構成するリアクトルおよびコンデンサ、ならびにヒューズなどの構成については、図示を省略している。

【0023】

電力変換ユニット３ａ，３ｂ，３ｃは、商用交流電源１０から供給される三相交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを直流電圧に変換し、その直流電圧を三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷに変換する。電力変換ユニット３ａ，３ｂ，３ｃは、三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを負荷１１に供給する。

【0024】

電力変換ユニット３は、コンバータ２０と、インバータ３０とを有する。具体的には、電力変換ユニット３ａは、コンバータ２０Ｒと、インバータ３０Ｕとを有する。電力変換ユニット３ｂは、コンバータ２０Ｓと、インバータ３０Ｖとを有する。電力変換ユニット３ｃは、コンバータ２０Ｔと、インバータ３０Ｗとを有する。

【0025】

各コンバータ２０は、交流端子ＡＣ２と、正極直流端子（すなわち高電位側直流端子）ＢＰ１と、負極直流端子（すなわち低電位側直流端子）ＢＮ１と、中性直流端子（すなわち中電位側直流端子）ＢＣ１を有する。各インバータ３０は、交流端子ＡＣ１と、正極直流端子ＢＰ２と、負極直流端子ＢＮ２と、中性直流端子ＢＣ２とを有する。

【0026】

各コンバータ２０の交流端子ＡＣ２は、Ｒ相～Ｔ相ラインＲＬ～ＶＬからＲ相～Ｔ相電圧ＶＲ～ＶＴを受ける。各コンバータ２０は、Ｒ相～Ｔ相電圧ＶＲ～ＶＴを直流電圧に変換し、その直流電圧を直流端子ＢＰ１，ＢＮ１，ＢＣ１間に出力する。各コンバータ２０には、図示しないチョッパ回路が設けられている。

【0027】

各インバータ３０の直流端子ＢＰ２，ＢＮ２，ＢＣ２は、各コンバータ２０から直流母線ＰＬ，ＮＬ，ＣＬを介して直流電圧を受ける。各インバータ３０は、直流電圧をＵ相～Ｗ相電圧ＶＵ～ＶＷに変換し、そのＵ相～Ｗ相電圧ＶＵ～ＶＷを交流端子ＡＣ１に出力する。

【0028】

直流母線ＰＬ，ＮＬ，ＣＬは、各コンバータ２０で生成される直流電圧を受ける。バッテリ１２は、直流正母線ＰＬ、直流負母線ＮＬおよび直流中性母線ＣＬ間に接続される。

【0029】

制御装置１３は、商用交流電源１０の健全時および停電時において負荷１１に供給する交流電力を生成するために、コンバータ２０およびインバータ３０を制御する。制御装置１３は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＲＯＭ(Read Only Memory)およびＲＡＭ(Random Access Memory)などの記憶部とを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。制御装置１３は、予めＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読み出して実行することによって、コンバータ２０およびインバータ３０を制御する。

【0030】

図３は、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置と制御装置との接続関係を示す模式図である。図３に示すように、電力変換装置としてのインバータ３０は、コンデンサ１００と、半導体モジュールＭと、直流ライン１５，１６，１７と、交流ライン１８とをさらに有する。

【0031】

コンデンサ１００は、インバータ３０内を流れる電流を平滑化するために設けられている。コンデンサ１００の正極は、直流ライン１５，１７に接続されている。コンデンサ１００の負極は、直流ライン１６，１７に接続される。

【0032】

半導体モジュールＭは、８つの半導体モジュールＭ１～Ｍ８により構成されている。半導体モジュールＭ１～Ｍ４は、直流ライン１７に互いに並列に接続される。半導体モジュールＭ５～Ｍ８は、直流ライン１５、直流ライン１６および直流ライン１７の間に互いに並列に接続される。なお、半導体モジュールＭの数量は８つに限定されず、単数を含む任意の個数に変更可能である。

【0033】

半導体モジュールＭは、コレクタ端子Ｃ１、エミッタ端子Ｅ２、コレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１および、制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｅ１，Ｅ２、図示しないダイオードおよび半導体スイッチング素子とを有する。半導体スイッチング素子は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

【0034】

半導体モジュールＭ１～Ｍ４のコレクタ端子Ｃ１は直流ライン１７に接続され、エミッタ端子Ｅ２は交流ライン１８に接続される。半導体モジュールＭ５～Ｍ８のコレクタ端子Ｃ１は直流ライン１５に接続され、エミッタ端子Ｅ２は直流ライン１６に接続される。半導体モジュールＭ５～Ｍ８のコレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１は交流ライン１８に接続される。各半導体モジュールＭの制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｅ１，Ｅ２は制御装置１３に接続される。

【0035】

直流ライン１５は、正極直流端子ＢＰ２と半導体モジュールＭ８のコレクタ端子Ｃ１との間に接続される。直流ライン１６は、負極直流端子ＢＮ２と半導体モジュールＭ８のエミッタ端子Ｅ２との間に接続される。直流ライン１７は、中性直流端子ＢＣ２と半導体モジュールＭ１～Ｍ４のコレクタ端子Ｃ１との間に接続される。交流ライン１８は、半導体モジュールＭ１～Ｍ４のエミッタ端子Ｅ２と交流端子ＡＣ２との間に接続される。

【0036】

図２および図３に示す上述した構成によって、無停電電源装置１の制御方法としては、商用交流電源１０の健全時には、制御装置１３は、商用交流電源１０から交流端子ＡＣ２に与えられる三相交流電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴを直流電圧に変換し、その直流電圧をバッテリ１２に供給するとともに、その直流電圧を三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷに変換して交流端子ＡＣ１に出力するように、各コンバータ２０および各インバータ３０を制御する。

【0037】

一方、商用交流電源１０の停電時には、制御装置１３は、各コンバータ２０の運転を停止させるとともに、バッテリ１２から直流端子ＢＰ２，ＢＮ２，ＢＣ２に与えられる直流電力によって生成される直流電圧を三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷに変換して交流端子ＡＣ１に出力するように、各インバータ３０を制御する。

【0038】

以下、電力変換装置の構造について説明する。図４は、本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置が備える電力変換装置の構成を示す斜視図である。図５は、本開示の一実施の形態に係るコンデンサおよびトレイ部材の構成を示す斜視図である。

【0039】

図４および図５に示すように、本開示の一実施の形態における電力変換装置は、インバータ３０である。インバータ３０は、ブスバー１１０と、トレイ部材１４０と、筐体１５０と、カバー部材１７０と、ゲート駆動基板１８０とをさらに有する。

【0040】

コンデンサ１００は、筐体１５０の内部に配置されている。本実施の形態におけるコンデンサ１００は、１つのインバータ３０に対して８つ配置されている。なお、コンデンサ１００の数量は８つに限定されず、単数を含む任意の個数に変更可能である。

【0041】

図５に示すように、コンデンサ１００は、第１の方向(Ｚ方向)の端部に電極端子１０１を有している。電極端子１０１は、正極端子１０１ｐと負極端子１０１ｎとを有する。電極端子１０１は、ブスバー１１０と電気的に接続されている。

【0042】

図４に示すように、ブスバー１１０は、インバータ３０内の各構成を電気的に接続するための通電経路である。ブスバー１１０は、第１の方向(Ｚ方向)からコンデンサ１００を覆っている。

【0043】

本実施の形態に係るブスバー１１０は、板状のラミネートブスバー１２０と、板状のＡＣブスバー１３０とを有する。

【0044】

ラミネートブスバー１２０は、Ｚ方向において複数の導電層と複数の絶縁層とが交互に積層されているブスバーである。ラミネートブスバー１２０は、図３における直流ライン１５～１７を構成している。

【0045】

ラミネートブスバー１２０は、複数の導電層と複数の絶縁層との積層部分からＸ方向の一方側に直流端子ＢＰ２，ＢＮ２，ＢＣ２が延在している。複数の導電層の各々には、直流端子ＢＰ２，ＢＮ２，ＢＣ２を介してコンバータ２０から直流電力が供給される。

【0046】

ラミネートブスバー１２０は、コンデンサ１００と電気的に接続されている。具体的には、ラミネートブスバー１２０は、接続部１２１を有する。接続部１２１は、電極端子１０１と電気的に接続されている。ラミネートブスバー１２０と電極端子１０１とは、ボルト部材などの公知の接続方法によって互いに接続されている。また、コンデンサ１００と半導体モジュールＭとはラミネートブスバー１２０を通じて電気的に接続されている。

【0047】

ＡＣブスバー１３０は、本実施の形態のインバータ３０における交流電力の通電経路である。ＡＣブスバー１３０は、板金部材が折り曲げられることによって構成されている。ＡＣブスバー１３０は、図３における交流ライン１８を構成している。

【0048】

ＡＣブスバー１３０は、Ｘ方向の他方側に交流端子ＡＣ１が延在している。交流端子ＡＣ１を介してインバータ３０から負荷１１に交流電力が供給される。

【0049】

ＡＣブスバー１３０は、第１の方向(Ｚ方向)におけるラミネートブスバー１２０のコンデンサ１００が位置する側とは反対側にてラミネートブスバー１２０と重なるように配置されている。これにより、コンデンサ１００は、Ｚ方向の上方において、ラミネートブスバー１２０およびＡＣブスバー１３０に覆われている。

【0050】

ＡＣブスバー１３０は、半導体モジュールＭを介してラミネートブスバー１２０と電気的に接続されている。これにより、ラミネートブスバー１２０における直流端子ＢＰ２，ＢＮ２，ＢＣ２からＡＣブスバー１３０における交流端子ＡＣ１までが電気的に接続されている。

【0051】

なお、本実施の形態においては、ブスバー１１０は、ラミネートブスバー１２０とＡＣブスバー１３０とを有しているが、この構成に限定されない。ブスバー１１０は、ラミネートブスバー１２０のみにより構成されていてもよい。また、ＡＣブスバー１３０は、必ずしもラミネートブスバー１２０に電気的に接続されていなくてもよい。

【0052】

図４および図５に示すように、トレイ部材１４０は、コンデンサ１００が載置される部材である。トレイ部材１４０は、たとえば板金部品が折り曲げられることによって構成されている。

【0053】

図５に示すように、トレイ部材１４０は、底板部１４１と、前板部１４２と、側板部１４４と、受けジグ１４６とを有する。

【0054】

底板部１４１は、コンデンサ１００が載置される部分である。前板部１４２は、底板部１４１のＹ方向の一方側の端部から立設されている。前板部１４２には、把持部１４３が設けられている。把持部１４３を把持してトレイ部材１４０を移動させることができる。

【0055】

側板部１４４は、底板部１４１のＸ方向の両端から立設されている。側板部１４４は、Ｘ方向において互いに対向するように一対設けられている。一対の側板部１４４の各々には、Ｙ方向の一方側に第１貫通孔１４５が設けられている。

【0056】

受けジグ１４６は、底板部１４１上に固定して設けられている。受けジグ１４６は、円筒形状を有し、内部にコンデンサ１００を配置可能である。受けジグ１４６内にコンデンサ１００を配置することによって、トレイ部材１４０に対してコンデンサ１００を位置決めすることができる。

【0057】

図４に示すように、筐体１５０は、コンデンサ１００およびトレイ部材１４０を内部に収容可能に構成されている。筐体１５０は、たとえば板金部品を折り曲げることにより形成されている。

【0058】

筐体１５０は、底面部１５１と、一対の側面部１５２とを有する。底面部１５１は、コンデンサ１００およびトレイ部材１４０が載置可能な部分である。

【0059】

一対の側面部１５２は、底面部１５１のＸ方向の両端から立設されている。一対の側面部１５２同士の間には、第１の方向(Ｚ方向)に直交する第２の方向(Ｙ方向)に向いて開口した開口部１５３が設けられている。

【0060】

半導体モジュールＭは、コンデンサ１００に対してＹ方向の他方側に配置されている。半導体モジュールＭは、カバー部材１７０の下方に配置されている。ゲート駆動基板１８０は、半導体モジュールＭの駆動を制御する。ゲート駆動基板１８０は、半導体モジュールＭ上に配置されたカバー部材１７０上に配置されている。

【0061】

図６は、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す上面図である。図６に示すように、ＡＣブスバー１３０には、複数の貫通部１３１が形成されている。貫通部１３１は、第１の方向(Ｚ方向)において接続部１２１と並ぶ位置に、第１の方向(Ｚ方向)に貫通している。

【0062】

本実施の形態における複数の貫通部１３１は、長孔形状または切欠き形状を有している。貫通部１３１が長孔形状の場合、貫通部１３１は、Ｘ方向に長手方向を有して延在している。貫通部１３１がＡＣブスバー１３０の端部に位置する場合には、貫通部１３１は切欠き形状を有している。貫通部１３１の形状を接続部１２１に対応した貫通部同士で繋げて長孔形状または切欠き形状にすることによって、貫通部１３１の加工数を削減して、加工コストを削減することができる。

【0063】

接続部１２１は、第１の方向(Ｚ方向)におけるＡＣブスバー１３０のラミネートブスバー１２０が位置する側とは反対側から貫通部１３１を通じてアクセス可能である。この場合、Ｚ方向において貫通部１３１から接続部１２１に向かって電極端子１０１とラミネートブスバー１２０との接続を解除する工具を挿入することができる。これにより、ＡＣブスバー１３０をインバータ３０から取り外すことなく、コンデンサ１００の電極端子１０１とラミネートブスバー１２０との接続を解除することができる。

【0064】

図７は、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す断面図である。図７に示すように、筐体１５０は、係止部１５４をさらに有する。筐体１５０の底面部１５１は、トレイ部材１４０の底板部１４１に対向している。

【0065】

係止部１５４は、底面部１５１上に設けられている。本実施の形態における係止部１５４は、板状部材がＬ字状に折り曲げられることによって構成されている。

【0066】

係止部１５４は、底面部１５１とともに底板部１４１を係止する。具体的には、係止部１５４のうち、Ｌ字状に折り曲げられて底面部１５１に沿う面のトレイ部材１４０に接する側は、底面部１５１に対して反り返っている。これにより、係止部１５４の先端において、底面部１５１と係止部１５４との間に第１の方向(Ｚ方向)に隙間があく。この隙間において底面部１５１と係止部１５４とにより底板部１４１を挟持させることによって、トレイ部材１４０は、筐体１５０に固定される。このような係止部１５４を配置することによって、簡易な構成でトレイ部材１４０を筐体１５０に固定することができる。

【0067】

図８は、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す正面図である。図９は、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す側面図である。

【0068】

図８および図９に示すように、トレイ部材１４０および筐体１５０の各々は、第１の方向(Ｚ方向)および第２の方向(Ｙ方向)の各々に直交する第３の方向(Ｘ方向)において互いに面する対向面を有している。本実施の形態においては、当該対向面として、トレイ部材１４０における側板部１４４と筐体１５０における側面部１５２とが互いに面している。

【0069】

図９に示すように、本実施の形態における筐体１５０の側面部１５２には、第２貫通孔１５５が設けられている。第２貫通孔１５５は、図８に示すトレイ部材１４０の第１貫通孔１４５にＸ方向において対向するように位置している。

【0070】

対向面同士は、締結部材１６０によって互いに締結可能に構成されている。本実施の形態においては、トレイ部材１４０の側板部１４４と筐体１５０の側面部１５２とが締結部材１６０によって互いに締結可能に構成されている。具体的には、第１貫通孔１４５および第２貫通孔１５５に締結部材１６０が挿通されつつ、側板部１４４と側面部１５２とが締結部材１６０によって締結される。これにより、トレイ部材１４０を筐体１５０の内部に収容した場合に、締結部材１６０によって、トレイ部材１４０と筐体１５０とを固定することができる。

【0071】

締結部材１６０は、たとえばボルト部材およびナット部材によって構成されている。本実施の形態においては、ボルト部材を第１貫通孔１４５から第２貫通孔１５５に向かって挿通させ、側面部１５２側に配置したナット部材をボルト部材に螺合させることにより、ボルト部材とナット部材とが締結される。

【0072】

ボルト部材を第１貫通孔１４５から第２貫通孔１５５に向かって挿通させた場合、ボルト部材の頭部は、筐体１５０に対してトレイ部材１４０側に配置される。この場合、図８で示すように、インバータ３０の正面側、すなわち無停電電源装置１の正面側にボルト部材の頭部を露出させることができるため、無停電電源装置１の正面側から締結部材１６０の取り外しがし易い。

【0073】

なお、側板部１４４と側面部１５２とを締結する構成は、側板部１４４および側面部１５２に貫通孔を有する上記締結部材１６０の構成に限定されない。側板部１４４と側面部１５２とを締結する構成は、側板部１４４または側面部１５２に非貫通の雌ねじ部を設け、当該雌ねじ部にボルト部材を螺合させることによって、側板部１４４と側面部１５２とを締結する構成であってもよい。

【0074】

ここで、本開示の比較例に係る電力変換装置について説明する。比較例に係る電力変換装置は、トレイ部材が設けられていない点が本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)と異なるため、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0075】

図１０は、本開示の比較例に係る電力変換装置の構成を示す斜視図である。図１０に示すように、本開示の比較例に係る電力変換装置としてのインバータ９３０は、コンデンサ１００と、ブスバー１１０と、筐体９５０と、半導体モジュールＭと、カバー部材１７０と、ゲート駆動基板１８０とを有する。

【0076】

筐体９５０は、底面部９５１を有する。底面部９５１には、受けジグ９５３が配置されている。受けジグ９５３は、底面部９５１に固定されている。受けジグ９５３内には、コンデンサ１００が配置されている。

【0077】

本比較例に係るインバータ９３０のコンデンサ１００を新しいコンデンサと交換するために取り外す際には、まず、ゲート駆動基板１８０とともにカバー部材１７０を半導体モジュールＭから取り外す。次に、ＡＣブスバー１３０をラミネートブスバー１２０から取り外す。次に、ラミネートブスバー１２０の接続部１２１における電極端子１０１とラミネートブスバー１２０との接続を解除する。その後、ラミネートブスバー１２０を筐体９５０から取り外す。これにより、コンデンサ１００を受けジグ９５３から取り外すことができる。

【0078】

図１１は、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置におけるトレイ部材がコンデンサとともに筐体から挿抜可能である状態を示す斜視図である。

【0079】

一方、比較例に対して、図１１に示すように、本開示の一実施の形態に係る電力変換装置としてのインバータ３０においては、開口部１５３が形成され、かつ、コンデンサ１００が載置されたトレイ部材１４０が配置されている。これにより、筐体１５０は、コンデンサ１００およびトレイ部材１４０を出し入れ可能に収容している。

【0080】

トレイ部材１４０は、電極端子１０１とブスバー１１０との接続が解除された状態において、コンデンサ１００とともに開口部１５３から第２の方向(Ｙ方向)に挿抜可能である。本実施の形態においては、トレイ部材１４０は、接続部１２１における電極端子１０１とラミネートブスバー１２０との接続が解除された状態において、コンデンサ１００とともに開口部１５３から第２の方向(Ｙ方向)に挿抜可能である。

【0081】

本実施の形態に係るインバータ３０のコンデンサ１００を新しいコンデンサと交換するために取り外す際には、ＡＣブスバー１３０の貫通部１３１からラミネートブスバー１２０の接続部１２１にアクセスして、接続部１２１における電極端子１０１とラミネートブスバー１２０との接続を解除する。その後、トレイ部材１４０をコンデンサ１００とともに開口部１５３から第２の方向(Ｙ方向)に引き抜く。これにより、コンデンサ１００を受けジグ１４６から取り外すことができる。

【0082】

本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)においては、ブスバー１１０をインバータ３０から取り外すことなく、第２の方向(Ｙ方向)からトレイ部材１４０に載置したコンデンサ１００を挿抜することができるため、インバータ３０内に配置されたコンデンサ１００を容易に交換することができる。ひいては、電力変換装置の保守時間の削減をすることができる。

【0083】

本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)においては、ブスバー１１０がラミネートブスバー１２０およびＡＣブスバー１３０から構成されている場合に、ＡＣブスバー１３０に設けられた貫通部１３１によって、ＡＣブスバー１３０を取り外すことなくラミネートブスバー１２０の電極端子１０１との接続部１２１にアクセスすることができる。これにより、ブスバー１１０をインバータ３０から取り外すことなく、コンデンサ１００を筐体１５０から挿抜することができるため、インバータ３０内に配置されたコンデンサ１００を容易に交換することができる。

【0084】

本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)においては、係止部１５４を筐体１５０に設けることによって、可動式のトレイ部材１４０を確実に筐体１５０に固定することができる。

【0085】

本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)においては、締結部材によって筐体１５０の底面部１５１とトレイ部材１４０の底板部１４１とを締結する場合と比較して、締結部材１６０をトレイ部材１４０および筐体１５０の側面側に配置することによって、締結部材１６０が筐体の底面部１５１側に突出することを防ぐことができる。これにより、複数のインバータ３０を段積みで配置する場合に、締結部材１６０が複数のインバータ３０の設置に干渉しないようにすることができる。

【0086】

本開示の一実施の形態に係る電力変換装置(インバータ３０)においては、コンデンサ１００を有寿命品との位置づけとして考慮した場合、上述の筐体１５０に開口部１５３を設け、かつトレイ部材１４０を設けてインバータ３０内に配置されたコンデンサ１００を容易に交換する構成によって、電力変換装置としての性能(変換回路におけるインダクタンス値の低下または装置の大型化)を低下させることなく、コンデンサ１００の交換性を考慮した構成にすることができる。

【0087】

本開示の一実施の形態に係る無停電電源装置１においては、コンデンサ１００が交換しやすいように構成された電力変換装置(インバータ３０)を無停電電源装置１に適用することができるため、電力変換装置の保守時間の削減をすることによって、無停電電源装置１の停電時間を短縮することができる。これにより、無停電電源装置１の給電信頼性を向上させることができる。

【0088】

なお、上述した実施の形態においては、電力変換装置がインバータである場合について説明したが、コンバータについてもインバータと同様の構造を構成し得るため、本開示の構成は、コンバータについても適用することができる。

【0089】

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本開示の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではない。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0090】

１ 無停電電源装置、２ ケース体、３，３ａ，３ｂ，３ｃ 電力変換ユニット、１０ 商用交流電源、１１ 負荷、１２ バッテリ、１３ 制御装置、１４，１５，１６，１７ 直流ライン、１８ 交流ライン、２０，２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔ コンバータ、３０，３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ，９３０ インバータ、１００ コンデンサ、１０１ 電極端子、１０１ｎ 負極端子、１０１ｐ 正極端子、１１０ ブスバー、１２０ ラミネートブスバー、１２１ 接続部、１３０ ＡＣブスバー、１３１ 貫通部、１４０ トレイ部材、１４１ 底板部、１４２ 前板部、１４３ 把持部、１４４ 側板部、１４５ 第１貫通孔、１４６，９５３ 受けジグ、１５０，９５０ 筐体、１５１，９５１ 底面部、１５２ 側面部、１５３ 開口部、１５４ 係止部、１５５ 第２貫通孔、１６０ 締結部材、１７０ カバー部材、１８０ ゲート駆動基板、ＡＣ１，ＡＣ２ 交流端子、ＢＰ２ 正極直流端子(直流端子)、ＢＮ２ 負極直流端子(直流端子)、ＢＣ２ 中性直流端子(直流端子)、Ｃ１ コレクタ端子、Ｃ２Ｅ１，Ｅ２ エミッタ端子、ＰＬ 直流正母線(直流母線)、ＮＬ 直流負母線(直流母線)、ＣＬ 直流中性線(直流母線)、Ｅ１，Ｅ２，Ｇ１，Ｇ２ 制御端子、Ｍ１～Ｍ８ 半導体モジュール、ＲＬ，ＳＬ，ＴＬ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ 各相ライン、ＶＲ，ＶＳ，ＶＴ，ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ 三相交流電圧。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】