[发明专利]电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力变换装置，电力变换装置具有电力变换器的噪声过滤器，噪声过滤器过滤半导体开关元件的开关操作中出现的开关噪声。

技术背景

构制电力变换器如反向变流机等的半导体开关元件的开关操作是以驱动信号为基础进行的，驱动信号具有的数量级为几kHz至十几kHz，为此进行脉冲宽度调制(PWM)。这种开关操作产生开关噪声，其频率成分等于或高于来自电力变换器的几十kHz。

近年来，已经为这种电力变换器出台了各种法规，以便抑制在这种开关噪声的频率成分中的100kHz或更高的成分对外部设备的负面影响，一种用于电力变换器的噪声过滤器用于解决这个问题。

传统上，这种电力变换器的噪声过滤器是通过下述方式构成的：例如，以倒L形方式连一个电抗器和一个电容器，所述电抗器是一个单一的装置，是用电线缠绕铁素体、非晶质合金、晶体合金等制成芯部上形成的，所述电容器是一个单一的装置，是由薄膜、芯片等组成的。一个单一的整体是在电力变换器之前的阶段布线的，使半导体开关元件的开关操作中的出现的开关噪声被过滤。

近年来，对装有这种噪声过滤器的电力变换器的需求一直在增加，以便节省空间或省去为电力变换器和噪声过滤器组件布线的麻烦。

图1和2例举了一种结构，其中噪声过滤器布置在一个印刷电路板上。图1是横剖图，而图2是其立体图。

噪声过滤器的元件如电抗器L21、接地电容器C_y22、界面电容器C_x23等使用销插入方法安装在印刷电路板7上，从而构成噪声过滤器的底板8。

图3表示的一个实例中，一个电力变换器是通过装入图1和2所示的噪声过滤底板8而制成的。

这种电力变换器根据功能被分成上、中、下阶段，是由一个控制底板9、一个印刷电路板和一个主电路组件10构成，所述控制底板进行CPU的信号处理等或进行控制操作等，在所述印刷电路板上安装图1的上述噪声过滤器底板8，在主电路组件10中布置整流电路3和由开关元件51构成的变换器电路5。

噪声过滤器底板8布置在控制底板9和主电路组件10之间。产生小量热量的控制底板9一般布置在顶部。

产生大量热量的主电路组件10通过散热板60如陶瓷底板、金属基底板等布置在散热片11的中央，这利于散热，便于冷却。应注意的是，主电路组件11用硅胶70密封。

接头块43布置在散热片11的周边上。印刷电路板8和控制底板9通过固定在接头块43上的支承件41构制成多个台阶。

用壳体12固定在接头块43上，覆盖住噪声过滤器底板8、控制底板9和主电路组件10，从而构成电力变换器。

但是，在传统上，热量生成是由于出现来自构成这种噪声过滤器的电抗器的损耗如铜损等而引起的。如图3所示，如果电抗器在电力变换器内安装在印刷电路板7上，那么壳体12内的气温就会升高。特别是如果电力变换器的功率增加，那么，壳体12内的气温就会显著升高。

另外，由于电力变换器原来具有大的半导体电损失，因而要密切关注电力变换器的冷却。由另一热源引起的壳体12内的气温升高会导致印刷电路板7，即，控制底板9的温度增加，引起元件耐热寿命缩短等问题。

另外，在图3所示三级结构中，整个电力变换器的散热恶化，同时，其功率变大。

电抗器21最好布置得尽可能多地接触散热片11。这是由于如果电抗器21在电力变换器内安装在印刷电路板上，冷却效果就会降低。但是，由于地电位一般出现在电抗器21和散热片11之间，因而电抗器21和散热片11必须适当绝缘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力变换装置，它可有效地在散热片上散发噪声过滤器产生的热量，并得到必要的绝缘特性。

按照本发明的电力变换装置变换来自电源的电力，并控制一个电器。这种装置包括一个噪声过滤器组件、驱动组件、散热容器和散热底板。

在本发明的第一方面中，噪声过滤器组件消除在装置本身中出现的噪声成分，驱动组件具有整流通过噪声过滤器从电源供应的电力的功能，以及控制电器的功能，散热容器是由其上叠放一薄膜树脂绝缘层和一金属板的底板构成的，并且具有预定的导热特性和绝缘特性。在按照本发明的电力变换装置中，噪声过滤器组件装在散热容器中，由树脂绝缘材料密封，绝缘树脂材料具有几乎与散热容器的薄膜树脂绝缘层的导热特性相等的导热特性，容纳噪声过滤器组件和驱动组件的散热容器直接布置在散热底板上。