[发明专利]电力变换装置以及电梯

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括正向变换电路(顺变器，converter)和逆向变换电路(逆变器，inverter)的电力变换装置以及由该电力变换装置驱动的电梯。

背景技术

近年来，在电梯等的变速驱动中，可变速的电动机驱动方式已经得到普遍利用，其通过顺变器(converter)将交流的商用电源变换为直流电，并且通过逆变器将已经被平滑化的直流电变换为可变频的交流电，由此以可变速的方式来驱动电动机。

作为顺变器和逆变器的散热结构，在顺变器全部由二极管构成时，如专利文献1所公开的那样，在损耗小的顺变器侧设置散热翅片，并且只在损耗大的逆变器侧设置采用导热管(heat pipe)进行热输送的散热器。

另一方面，在高层建筑用的电梯等中，为了对势能进行再生，大都将顺变器的电路结构设置成与逆变器相同的电路结构，也就是说顺变器和逆变器都使用由半导体开关元件构成的半导体模块，因此有必要进行散热。为此，在专利文献2中公开了一种方案，其将构成顺变器的半导体模块安装在散热器的一个面上，并且在相反侧的面上安装构成逆变器的半导体模块，以此来减少零部件的数量。

此外，作为在散热器的受热部的两个面上都安装半导体模块的其他示例，例如在专利文献3中公开了一种示例，其在一个面上安装构成逆变器的半导体模块，而在相反侧的面上安装损耗小的缓冲电路(snubber circuit)用的半导体模块，与将缓冲电路用的半导体模块安装在其他的散热器上的场合相比，能够减少零部件的数量。

另外，作为降低半导体模块的损耗的方法，例如有三个相中只使二个相进行开关动作，而使剩下的一个相维持ON状态或者OFF状态不变，由此来减少开光损耗的方法(二相调制)。在进行二相调制时，如果输出电压过低，则脉冲的宽度会变得非常窄，在实际应用中有可能出现因半导体开关元件无法动作而产生电流畸变的情况。为了解决这个问题，在专利文献4中公开了一种方法，其根据输出在三相调制和二相调制之间进行切换。

专利文献

专利文献1日本国专利特开2007-197094号公报

专利文献2日本国专利特开2002-84766号公报

专利文献3日本国专利特开2001-24123号公报

专利文献4日本国专利特开2007-110780号公报

可是，在将使用导热管的冷却方法应用于电梯驱动时会出现以下问题，也就是说，在从停止状态进行加速时，由转矩和角频率的乘积决定的电动机输出小，所以顺变器的电流小，损耗低。相反，在逆变器侧，由于需要产生大的转矩，所以需要大的电流，因此半导体模块的损耗变大。此时，可能会出现作为热输送机构的导热管内部的水达不到沸腾状态的情况，使得半导体模块的基础温度(base temperature)瞬态(transient)地上升。此后，在加速期间结束后，由于电流变小，损耗减小，所以温度的上升得到抑制。在上述瞬态的温度上升反复出现的状态下，半导体模块的基板和模块内部的绝缘基板之间的钎焊部分会产生裂纹，从而有可能导致半导体模块的使用寿命下降。因此，为了吸收该瞬态的温度上升，有必要增大从受热部的安装有半导体模块的安装部分到导热管为止的受热部的热容量。可是，增大受热部的热容量时，会导致散热器的装置尺寸增大。

专利文献1所公开的结构，由于其散热性能不够，所以不能应用于在顺变器上使用了半导体开关元件的装置。

专利文献2没有对散热器的结构作出充分的考虑。

在专利文献3所公开的结构中存在因反复出现上述瞬态的温度上升而会导致裂纹产生的问题。

此外，如专利文献4所示，在使逆变器侧进行二相调制时，在超低速区域，由于电流的畸变大而无法进行二相调制，从而存在不能进行二相调制的期间。由于存在无法降低损耗的期间，所以无法防止因反复出现上述瞬态温度上升而导致裂纹产生的问题。

发明内容

本发明所要解决的课题是在电力变换装置中，在避免装置尺寸出现大幅度增大的情况下，降低半导体模块的瞬态温度上升。

本发明的上述课题以外的其他课题在本发明的说明书或者附图中加以说明。