电力变换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及将从太阳能电池输出的直流电力变换为交流电力的电力变换装置。
【背景技术】
[0002]在现有的电力变换装置中，将多个半导体元件(功率模块)连接为单相或多相的桥状来构成逆变器电路，并基于PWM控制而使这些半导体元件周期性地进行接通/断开(0N/0FF)动作来生成交流电力。此时，半导体元件(功率模块)、流动大电流的电抗器(例如，升压电路的直流电抗器、滤波器电路的交流电抗器)会发热，因此对于电力变换装置而言需要散热构造。
[0003]作为这样的散热构造而有如下的构造:“可设置在安装用壁面，具备容纳有用于在给定的发电装置与商用电力系统之间进行电力变换的电力变换部的容器，所述容器具有夹着垂直中心线而相互左右隔离开配置的第I散热器和第2散热器，所述第I散热器对应于发热量相对大的第I电气部件，而所述第2散热器对应于发热量相对小的第2电气部件”(专利文献I)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2013-243826号公报
[0007]实用新型要解决的课题
[0008]然而，在如专利文献I所记载的那样利用了左右隔离开的第I散热器以及第2散热器的构造中，按照发热量相对地从大到小的顺序依次进行两个电气部件的配置，在发热量大的电气部件增加的情况下无法充分地应对。此外，为了确保第I散热器和第2散热器的隔离，在其间无法配置发热的电气部件，发热量相对大的电气部件的使用数受到限制。
[0009]因此，专利文献I所记载的构造适于输出比较小的电力变换装置、或者不包含多个发热量大的电气部件的电力变换装置，在使用了多个例如具有几KW以上的输出的电力变换装置的升压电路、逆变器电路、应对高频分量的滤波器等发热性的电气部件的情况下，在现有的分离构造下是难以应对的。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型是鉴于这种课题而完成的，其目的在于当在单一的容器内容纳多个发热性的电气部件时能够抑制电气部件彼此的热干扰的电力变换装置。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本实用新型的电力变换装置具有使前面侧开口的有底状的容器，在该容器的底壁朝向该容器的外侧而分别设置:有助于构成升压电路的电抗器的散热的第I散热部；有助于构成逆变器电路的半导体元件的散热的第2散热部；以及有助于构成获得交流电力时的滤波器的电抗器的散热的第3散热部，在底壁的外侧的大致中央具有遍及上下的风路来构成第2散热部，并且在底壁的外侧的第2散热部的左右的上侧构成第I散热部以及第3散热部。
[0013]实用新型的效果
[0014]本实用新型的电力变换装置能够在利用多个发热部件时抑制热干扰并确保散热性能。
【附图说明】
[0015]图1是表示实施例1的电力变换装置的电路图。
[0016]图2是表示实施例1的电力变换装置的主视图。
[0017]图3是从表示实施例1的电力变换装置的底壁外侧观察到的立体图。
[0018]图4是从表示实施例2的电力变换装置的前面侧观察到的立体图。
【具体实施方式】
[0019]本实施方式通过将构成逆变器电路的半导体元件的散热和电抗器的散热分开，从而电抗器的热变得不易传导至半导体元件，能够确保半导体元件的散热和电抗器的散热。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，电力变换装置I具备:开闭器3a?3d、升压电路4、逆变器电路5、滤波器6、并网用的继电器7、以及控制电路9。多个太阳能电池(面板或串)2a?2d所输出的直流电力经由开闭器3a?3d而被输入之后，变换为实质上与商用电力的系统8同步的频率的交流电力来输出。该交流电力能够叠加供应给系统8或者直接供应给交流负载(未图示)。
[0022]太阳能电池2a?2d所输出的直流电力分别经由开闭器3a?3d以及防止逆流的二极管(未标注符号)之后一并输入给升压电路4。开闭器3a?3d在进行维护等的情况下被进行开放操作而打开接点，切断从太阳能电池2a?2d供应的直流电力。
[0023]升压电路4至少由直流电抗器DCL、开关元件(MOSFET、IGBT这样的半导体元件)4a、二极管(半导体元件)4b、电容器4c而构成了非绝缘型的斩波器电路。升压电路4对开关元件4a以给定的频率来控制接通占空比而将输入的直流电力的电压升压为所期望的电压，并输出给逆变器电路5。该接通占空比被控制为:使太阳能电池2a?2d所输出的直流电力为最大或进行控制至最大的MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)动作。
[0024]逆变器电路5由将多个开关元件(MOSFET、IGBT这样的半导体元件)5a?5d连接为单相的桥状的电路构成，针对这些开关元件5a?5d，通过利用了实质上与系统8同步的调制波和给定的频率的载波的PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)控制，使接通占空比变动的同时使其周期性地进行接通/断开动作，由此将直流电力变换为与调制波相同的频率的交流电力。变换后的交流电力供给至连接逆变器电路5与系统8之间的输出线Lo另外，逆变器电路5的构成并不限于单相的桥状的连接，也可以利用中性点箝位方式等，或者也可以设为多相的桥电路。
[0025]滤波器6由位于输出线L的交流电抗器ACL以及电容器6a来构成L型的滤波器，从逆变器电路5的输出中使高频分量衰减。高频分量被衰减或实质上被去除后的交流电力经由并网用的继电器7而叠加输出给系统8或者输出给交流负载(未图示)。
[0026]控制电路9由微型计算机等构成，进行升压电路4、逆变器电路5的开关元件的接通/断开动作的控制。
[0027]在电抗器DCL中根据开关元件4a的接通/断开而流动电流，并根据其电流量而构成电抗器DCL的线圈(铜线)以及芯(电气铁板、电磁钢板等)将发热。例如，在从太阳能电池2a?2d供应的直流电力为5.5Kw程度的情况下，进行散热对策，利用了将发热温度抑制为约110度程度的散热部。在电抗器ACL中，来自逆变器电路5的输出连续地流动，同样会发热，同样利用了将发热温度抑制为约110度程度的散热部。来自这些电抗器DCL、电抗器ACL的发热根据电力变换装置的变换容量(输入容量、输出容量)而发生变化，一般而言若容量增加则发热量增加，因此散热对策与发热量相匹配地单独进行设计。此外，如果不实施特殊的构件、构造，则这些电抗器DCL、电抗器ACL的耐热温度通常为约150度程度。
[0028]逆变器电路5由开关元件(MOSFET、IGBT这样的半导体元件)5a?5d构成，这些开关元件以PWM控制来进行接通/断开控制，但在接通时会流动电流而发热。另外，开关元件5a?5d与再生电流控制用的二极管一起被IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)化，从而以单一的封装产品来构成，因此逆变器电路5实质上表示智能模块IPM。当再生控制用的二极管也流动再生电流时，同样会发热，开关元件5a?5d的温度实质上表示逆变器电路5的温度或者智能模块IPM的温度。
[0029]因此，从保护半导体的观点出发而构成了散热部，使得开关元件5a?5d(智能模块IPM)的温度不超过约100度。在至少将开关元件5a?5d、电抗器DCL、电抗器ACL容纳在单一的容器内时，热会从电抗器DCL、电抗器ACL的散热部向逆变器电路5的散热部传递，有可能导致逆变器电路5的温度超过设定温度，因此设定为将电抗器DCL、电抗器ACL的散热部的温度抑制为约110度程度，以使高温的热不会传递至智能模块IPM。
[0030]图2是容器(框体)10的主视图(从前面侧的开口观察到的图)，图3(a)是从底壁外侧(向房屋等或者基座等进行安装的一侧)观察容器10的立体图。图3(b)是将壳体40(后述)从容器10分离时从该底壁外侧观察到的立体图。
[0031]包含逆变器电路5的多个开关元件5a?5d等在内的智能模块IPM被直接安装于在底壁15的外侧所构成的第2散热部，除此之外的电子部件被分开装配于多个基板16来容纳于容器10。此外，直流电抗器DCL、交流电抗器ACL被配置于向容器10的外侧突出的壳体(相当于散热部)40a、40b (详细内容将在后面叙述)。
[0032]容器10具有大致长方体形状，通过金属板的拉制加工来形成上壁11、下壁12、左壁13、右壁14、底壁15，以上壁11朝上的方式安装于房屋的壁面、基座。在容器10的上壁11、下壁12、左壁13、右壁14所构成的正面侧(前面侧)的端部，按压安装有橡胶制的衬垫19的正面盖的该衬垫19来闭合，从而确保了容器10和正面盖之间的密闭性。此外，在上壁
11、下壁12、左壁13、右壁14的外周，安装有具有能够通气的狭缝状的多个孔的防护装置G。另外，图3为了易于理解而示出除去防护装置G后的图。
[0033]在容器10的内侧的底壁15的中央，经由该底壁15的孔而将智能模块IPM(由于被基板16隐藏，因此在图2中用虚线来表示)安装于第2散热部，该第2散热部具有散热用的多个散热片F1，有助于智能模块IPM(半导体元件等的散热部件)的散热(冷却)。该散热片Fl (相当于第2散热部)以上壁11为上而在底壁15的外侧的大致中心上下地构成了多个风路，空气在该风路从下向上地流动，来进行智能模块IPM的散热(冷却)。这些风路内的左右两端的风路有助于以下说明的对于来自壳体40a、40b的散热(辐射热)的绝热效果和智能模块IPM的散热的双方。
[0034]在底壁15的外侧夹着散热片Fl (相当于第2散热部)而在左右的上侧设置两个贯通底壁15的孔17a(未图示)、17b。设置壳体40a(第I散热部)以覆盖左壁13侧的孔17a (未图示)，设置壳体40b (第3散热部)以覆盖右壁14侧的孔17b。在壳体40a容纳有构成升压电路4的直流用的电抗器DCL，在壳体40