专利名称：电力转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力转换装置，其将转换为任意频率及振幅的单相交流电压并输出的各个单位逆变器的输出端串联多级连接。
背景技术：
图7是表示当使用3组这种电力转换装置形成三相逆变器时的现有技术的电路结构图。
在该图中，符号10是包含具有1个二次绕组或多个相互绝缘的二次绕组的l台或多台变压器的变压器电路。符号11 13、 21 23、 31 33是图8所示的电路结构的单位逆变器。符号40是用来控制串联多级连接单位逆变器的电力转换装置整体的控制装置，是生成用来将单位逆变器11 13、21 23、31 33分别控制为所希望状态的电压指令或PWM脉冲指令的控制装置。
图7所示的电路结构中，各单位逆变器ll、 21、 31输出的一端相互连接，同时，串联多级连接各单位逆变器11 13的输出端，形成三相逆变器的U相。并且，串联多级连接各单位逆变器21 23的输出端，形成三相逆变器的V相。串联多级连接各单位逆变器31 33的输出端，形成三相逆变器的W相。
另外，作为图7所示的变压器电路10，采用9台具有1组二次绕组的三相变压器的结构、3台具有3组相互绝缘的二次绕组的三相变压器的结构、l台具有9组相互绝缘的二次绕组的三相变压器的结构等。
图8是图7所示的单位逆变器的电路结构图。
该单位逆变器的主电路由三相桥接二极管的整流电路RC以及逆变器电路INV形成，其中，将用来平滑该整流电路RC的输出电压的电容器C和作为自消弧型半导体元件的IGBT (绝缘栅双极晶体管)Q1 Q4以及二极管D1 D4的逆并联电路单相桥接,构成逆变器电路INV。
并且，该单位逆变器配备有控制电路CTR，该控制电路CTR用来执行基于来自图7所示的控制装置40的电压指令或PWM脉冲指令的PWM(脉冲宽度调制)运算或分配运算。由该控制电路CTR生成分别输出至IGBTQ1 Q4的驱动信号。这些驱动信号由栅极驱动电路GDU转换为分别输出至IGBT Ql Q4的导通(ON) /截止(OFF)信号。
艮卩，在该单位逆变器中，按照基于所述导通/截止信号的逆变器电路INV的切换操作，转换为所希望的频率及振幅的单相交流电压。
图9A和图9B是表示图8所示的电路结构的单位逆变器的组成结构概念的示意性外形图，其中图9A是平面图，图9B是正面图。
在该图中，CTR、 RC、 INV等记号、名称与图8所示相同。如图所示，单位逆变器从前面侧起按整流电路RC、逆变器电路INV、栅极驱动电路GDU的顺序配置。形成整流电路RC、逆变器电路INV的半导体元件搭载在图示的冷却鳍片上。在单位逆变器的前面侧中央，设置从图7所示的变压器电路10接受供电的交流输入端子101，在交流输入端子101的两侧，分别设置作为图8所示的"输出l"、"输出2"的第一输出端子102、第二输出端子103。而且，逆变器电路INV与输出端子102、输出端子103分别通过第一导线102a、第二导线103a连接。
从该图还明显得出，交流输入端子IOI、第一输出端子102、第二输出端子103等的面向外部的连接端子之类全部配置在前面，以便能够在该单位逆变器设置在壳体内的状态下，执行保养/检修。
下面列出与本申请的发明相关联的现有技术文献。特开2000-92855号公报(段落0006 0008、图14 18)
图10是在图7所示的三相逆变器中,当将图8、图9A及图9B所示结构的单位逆变器用作单位逆变器11 13、 21 23、 31 33时壳体内的局部配置图。如该图所示，单位逆变器分别按各相,在壳体内配置在纵方向，通过汇流条等的导体201、 202、 203连接各个单位逆变器的输出端子102和输出端子103。
从该图还明显得出，连接单位逆变器11的输出端子102和单位逆变器12的输出端子103之间的导体202、连接单位逆变器12的输出端子102和单位逆变器13的输出端子103之间的导体202、连接单位逆变器21的输出端子102和单位逆变器22的输出端子103之间的导体202等沿左右方向走线。因此，其配
4线长度变长，其结果是，存在配线材料的成本上升及制造工时上升的问题。
发明内容
本发明的目的在于，在串联多级连接单位逆变器的输出端的电力转换装置中，提供与其串联数目无关系而能够更縮短单位逆变器间的配线的电力转换装置。
其第一发明是，电力转换装置将转换为任意频率及振幅的单相交流电压并输出的各个单位逆变器的输出端串联多级连接，其特征在于，具有切换所述各个单位逆变器的输出电压极性的功能。
第二发明是在所述第一发明的电力转换装置中，其特征在于，设有控制装置，对所述各个单位逆变器生成电压指令或PWM脉冲指令，在所述控制装置中，配备切换所述单位逆变器的输出电压极性的功能。
第三发明是在所述第一发明的电力转换装置中，其特征在于,所述单位逆变器在该单位逆变器内部配备切换其输出电压极性的功能。
第四发明是在所述第一至第三发明的电力转换装置中，其特征在于,电力转换装置系串联多级连接所述单位逆变器的输出端构成,使用三组所述电力转换装置，形成三相逆变器。
根据本发明，当串联多级连接所述单位逆变器的输出端时，通过具有切换所述各个单位逆变器的输出电压极性的功能，能够使得各个单位逆变器间的配线更短。其结果，能够降低所述电力转换装置的配线材料的成本及减少制造工时。
图l是表示本发明的第一实施例的三相逆变器的电路结构图；图2是图1的局部配置图3是表示本发明的第一实施例的图1的局部电路结构图；图4是表示本发明的第二实施例的图1的局部电路结构图；图5是表示本发明的第二实施例的三相逆变器的电路结构图；图6是图5的局部电路结构5图7是表示现有技术的三相逆变器的电路结构图；図8县図7的目部由P夂娃^I図.
IJ 1 u _ I」I , H J / q HI' - L_l化H ,1 I ' I — J I^M ，
图9A和图9B是图8的示意性的组装图；以及
图10是图7的局部配置图。
附图标号说明
10 变压器电路
11 13、 21 23、 31 33 单位逆变器
40、 50、 57 控制装置
61 63、 71 73、 81 83 单位逆变器
102、 103 输出端子
201 204 导体
贯穿全部附图，类似的附图标号表示类似的元件，除非有特别说明，否则各个附图不应被认为按照比例绘制。
具体实施例方式
图1是表示本发明第一实施例的电路结构图，是当采用3组本发明的电力转换装置形成三相逆变器时的电路结构图。
在该图中，连接单位逆变器11和单位逆变器12之间的配线路径、连接单位逆变器12和单位逆变器13之间的配线路径、连接单位逆变器21和单位逆变器22之间的配线路径等与图7所示的现有技术结构不同。另外，设有控制装置50或控制装置57的任意一个,取代控制装置40。
图2是在图1所示的三相逆变器中,当将图8、图9A和图9B所示的结构的单位逆变器用作单位逆变器11 13、21 23、31 33时,壳体内的局部配置图。该图中，切换输出电压极性，使得单位逆变器12、 22、 32的输出电压的极性与其它的单位逆变器相逆。并且，单位逆变器11的输出端子102和单位逆变器12的输出端子102通过导体204连接，单位逆变器12的输出端子103和单位逆变器13的输出端子103通过导体204连接。单位逆变器21的输出端子102和单位逆变器22的输出端子102通过导体204连接，单位逆变器22的输出端子103和单位逆变器23的输出端子103通过导体204连接。单位逆变器31的输出
6端子102和单位逆变器32的输出端子102通过导体204连接，单位逆变器32的输出端子103和单位逆变器33的输出端子103通过导体204连接。
从该图还明显得出，连接单位逆变器11和单位逆变器12之间的导体204、连接单位逆变器12和单位逆变器13之间的导体204、连接单位逆变器21和单位逆变器22之间的导体204等，与图10所示的导体202相比，更縮短。即，由于导体204只要具有将在上下方向配置的单位逆变器的输出端子102或103直线连结的长度即可，因此,与图10所示的导体202相比，能够縮短单位逆变器大致横向宽度部分的长度。
图3是作为本发明的第一实施例的图1所示的控制装置50的详细电路结构图。该图是当从控制装置50向单位逆变器11 13、 21 23、 31 33发送前述电压指令时的电路结构图。
另外，图3是当使图l所示的三相逆变器执行V/f (电压/频率)比一定的控制时的电路结构，51是设定三相逆变器的输出频率的频率设定器。52是以频率设定器51所设定的频率生成其振幅一定的基准三相正弦波的三相正弦波生成器。53、 54、 55是乘法器，用来对三相正弦波生成器52输出的U相、V相、W相的基准正弦波和与频率设定器51所设定的频率成比例的值进行乘法运算，以生成各相的电压指令值。
从图l所示的三相逆变器的电路结构还可以明显得出，随着各个单位逆变器11 13的输出端子间的连接路径更縮短，为了各个单位逆变器11 13的输出电压相互相加，有必要使单位逆变器12的输出电压的极性与单位逆变器11、 13相逆。而且，关于单位逆变器21 23及单位逆变器31 33也同样。
因此，图3所示的由包含极性设定器、乘法器的切换电路56a 56i所形成的极性选择器56，将与作为乘法器53的输出的U相电压设定值同相位的设定值向单位逆变器ll、 13发送，将与U相电压设定值逆相位的设定值向单位逆变器12发送。同样，将与作为乘法器54的输出的V相电压设定值同相位的设定值向单位逆变器21、 23发送，将与V相电压设定值逆相位的设定值向单位逆变器22发送。另外，将与作为乘法器55的输出的W相电压设定值同相位的设定值向单位逆变器3K 33发送，将与W相电压设定值逆相位的设定值向单位逆变器32发送。
7图4是作为本发明第二实施例的图1所示的控制装置57的详细电路结构 图，对于具有与图3所示的控制装置50同一功能的构成元件赋予同一标号。 该图是当从控制装置57向单位逆变器11 13、 21 23、 31 33发送前述的 PWM脉冲指令时的电路结构图。
艮口，图4所示的控制装置57执行来自乘法器53 55的前述各相的电压设 定值和例如三角波形状的载波频率的PWM运算，配备有PWM运算电路58， 用来将该运算结果作为向各单位逆变器的PWM脉冲指令输出。
图l所示的三相逆变器的情况下，如上所述，边使得各个单位逆变器11 13的输出端子间的连接路径更縮短，边使得各个单位逆变器11 13的输出电 压相互相加，为此,有必要使单位逆变器12的输出电压极性与单位逆变器11、 13相逆。关于单位逆变器21 23及单位逆变器31 33也同样。
因此，通过图4所示的由切换开关59a 59i构成的极性切换器59、和由 缓冲元件60a、 60c、 60e、 60g、 60i、 60k、 60m、 60o、 60q及切换装置60b、 60d、 60f、 60h、 60j、 601、 60n、 60p、 60r构成的极性运算器60，与作为PWM 运算电路58的输出的U相电压指令同极性的指令经由前述缓冲元件向单位逆 变器ll、 13发送，切换向单位逆变器内各个IGBT的分配,使得与U相电压指令 逆极性，例如，利用前述切换装置，切换IGBT的Q1和Q2的脉冲指令，同时切 换IGBT的Q3和Q4的脉冲指令，向单位逆变器12发送。
同样,将与作为PWM运算电路58的输出的V相电压指令同极性的指令向 单位逆变器21、 23发送，切换脉冲指令使得与V相电压指令逆极性，向单位 逆变器22发送。将与作为PWM运算电路58的输出的W相电压指令同极性的 指令向单位逆变器31、 33发送，切换脉冲指令使得与W相电压指令逆极性， 向单位逆变器32发送。
在图1所示的本发明的电路结构中，构成为例如当单位逆变器12的输出 电压的极性与单位逆变器ll、 13相逆时的结构，然而，通过使用图3或图4所 示的电路结构的控制装置，为了使得各个单位逆变器11 13的输出端子间的 连接路径更縮短，单位逆变器11 13之间的各输出电压的极性关系能够任意 设定。而且，关于单位逆变器21 23及单位逆变器31 33也同样。
图5是表示本发明第二实施例的电路结构图，是当采用3组本发明的电力转换装置形成三相逆变器时的电路结构图。
在该图中，取代图1所示的单位逆变器11 13、 21 23、 31 33，配备 单位逆变器61 63、 71 73、 81 83，而且，取代控制装置50、 57，配备图 7所示的现有技术的控制装置40。
图6是图5所示的单位逆变器的电路结构图。
该单位逆变器的主电路由三相桥接二极管的整流电路RC以及逆变器电 路INV形成，其中，将用来平滑该整流电路RC的输出电压的电容器C和作为 自消弧型半导体元件咖GBT Q1 Q4及二极管D1 D4的逆并联电路单相桥 接,构成逆变器电路INV。
并且，该单位逆变器执行基于来自图5所示的控制装置40的电压指令或 PWM脉冲指令的PWM运算或分配运算，并且配备有控制电路CTRa，该控制 电路CTRa附加有被输入用来选择所输入的指令的极性的切换指令的功能。 利用该控制电路CTRa，生成分别输出至IGBT Q1 Q4的驱动信号。这些驱 动信号由栅极驱动电路GDU转换为分别输出至IGBT Ql Q4的导通/截止信
弓—
艮口，该单位逆变器中，通过基于前述导通/截止信号的逆变器电路INV 的切换操作，转换为所希望的频率及振幅的单相交流电压。
图6所示的电路结构的单位逆变器的组成结构与图9A和图犯所示的现 有技术的外形图大致相同。
从图5所示的三相逆变器的电路结构还可以明显得出，为了使得各个单 位逆变器61 63的输出端子间的连接路径更縮短，且使得各个单位逆变器 61 63的输出电压相互相加，有必要使单位逆变器62的输出电压的极性与单 位逆变器61、 63相逆。而且，关于单位逆变器71 73及单位逆变器81 83也 同样。
艮P，在单位逆变器62中，利用其控制电路CTRa，使用与图3所示的极性 选择器或图4所示的极性切换器59及极性运算器60同样的构成元件的切换电 路或向IGBT的PWM脉冲分配的切换装置，需要针对电压指令的极性的设定 变更。关于单位逆变器72及单位逆变器82也需要同样的设定变更。
因此，控制装置40是省略图3所示的控制装置50中的极性选择器56的电路结构，或者是省略图4所示的控制装置57中的极性切换器59和极性运算器 60的电路结构。
在图5所示的本发明的电路结构中,为使得单位逆变器62的输出电压的 极性与单位逆变器61、 63相逆时的结构，但是，通过使用图6所示的电路结 构的单位逆变器，为了使得各个单位逆变器61 63的输出端子间的连接路径 更短，在单位逆变器61 63间的各输出电压的极性关系能够任意设定。关于 单位逆变器71 73及单位逆变器81 83也同样。
虽然在上述第一、第二实施例的情况下，以将2电平的单相逆变器用作 单位逆变器的电路结构进行说明，然而，例如，当为了以较少的单位逆变器 的台数输出更高电压而使用3电平的单相逆变器吋，通过使用本发明的手段， 也能够实现配线材料的成本降低及制造工时的减少。
上述各个实施例仅仅是适合于实施本发明的具体化的一个示例，而非据 此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，在不脱离本发明的精 祌或主旨的情况下，本发明能够以各种各样的其它形式来实施。
权利要求
1. 一种电力转换装置，将转换为任意频率及振幅的单相交流电压并输出的各个单位逆变器的输出端串联多级连接，其特征在于具有切换所述各个单位逆变器的输出电压极性的功能。
2. 按照权利要求l所述的电力转换装置，其特征在于-. 设有控制装置，对所述各个单位逆变器生成电压指令或PWM脉冲指令，在所述控制装置中，配备切换所述单位逆变器的输出电压极性的功能。
3. 按照权利要求l所述的电力转换装置，其特征在于 所述单位逆变器在该单位逆变器内部配备切换其输出电压极性的功能。
4. 按照权利要求1至3中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于 电力转换装置系串联多级连接所述单位逆变器的输出端构成，使用三组所述电力转换装置，形成三相逆变器。
全文摘要
本发明提供适合于将转换为任意频率及振幅的单相交流电压并输出的各个单位逆变器的输出端串联多级连接的电力转换装置的构成手段。各个单位逆变器(11，21，31)的输出一端相互连接，且串联多级连接各单位逆变器(11～13)的输出端，形成三相逆变器的U相，串联多级连接各单位逆变器(21～23)的输出端，形成三相逆变器的V相，串联多级连接各单位逆变器(31～33)的输出端，形成三相逆变器的W相。此时，为了使得各单位逆变器(11～13)的输出端子间的连接路径更短，且各单位逆变器(11～13)的输出电压相互相加，根据来自控制装置(50)或控制装置(57)的指令，使得单位逆变器(12)的输出电压的极性与单位逆变器(11，13)相逆。关于单位逆变器(21～23)及(31～33)也同样。
文档编号H02M7/48GK101499736SQ200910001979
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月24日 优先权日2008年1月31日
发明者滝泽将光, 花泽昌彦, 铃木究 申请人:富士电机系统株式会社