JP2004201500A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数組の電力変換回路を収納した電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device containing a plurality of sets of power conversion circuits.
半導体素子で構成される電力変換回路には種々のものがあり、直流を交流に変換するインバータ回路や交流を直流に変換するコンバータ回路がある。また、インバータ回路には、交流出力の電圧、周波数を可変に制御する可変電圧可変周波数インバータ(以下、VVVFインバータと呼ぶ)回路や、交流出力の電圧、周波数を一定に制御する定電圧定周波数インバータ(以下、CVCFインバータと呼ぶ)回路等があり、これらが電力変換システムを構成している。 There are various types of power conversion circuits composed of semiconductor elements, and there are inverter circuits for converting DC to AC and converter circuits for converting AC to DC. The inverter circuit includes a variable voltage variable frequency inverter (hereinafter, referred to as a VVVF inverter) circuit for variably controlling the voltage and frequency of the AC output, and a constant voltage constant frequency inverter for controlling the voltage and frequency of the AC output to be constant. (Hereinafter, referred to as CVCF inverter), and these constitute a power conversion system.
鉄道車両システムを例にとると、車両駆動用として誘導電動機を制御するVVVFインバータ回路が、制御単位毎に複数群収納された電力変換装置が車両に取り付けられる。例えば、1台の誘導電動機をそれぞれ個別に制御するVVVFインバータ回路を一車両分すなわち4群を収納した電力変換装置が広く使用されている。この電力変換装置は、故障時には故障したVVVFインバータ回路を切り離すことによって運転が継続できるといった冗長性に優れたシステムである。また、補助電源システムにはCVCFインバータ回路が使われるが、最近は複数群のVVVFインバータ回路とCVCFインバータ回路とを一個の電力変換装置に収納し、CVCFインバータ回路が故障した場合には、VVVFインバータ回路のうちの一群をCVCFインバータ回路に切り替えて、鉄道車両システムとしての冗長性の向上を図ったシステムもある。 Taking a railway vehicle system as an example, a power conversion device in which a plurality of groups of VVVF inverter circuits for controlling an induction motor for driving a vehicle are housed for each control unit is attached to the vehicle. For example, a power converter in which a VVVF inverter circuit for individually controlling one induction motor for one vehicle, that is, four groups, is widely used. This power conversion device is a system having excellent redundancy such that operation can be continued by disconnecting a failed VVVF inverter circuit in the event of a failure. In addition, a CVCF inverter circuit is used in the auxiliary power supply system. Recently, a plurality of groups of VVVF inverter circuits and CVCF inverter circuits are housed in one power conversion device, and when the CVCF inverter circuit fails, the VVVF inverter circuit is used. There is also a system in which a group of circuits is switched to a CVCF inverter circuit to improve the redundancy as a railway vehicle system.
交流電気車には、交流を直流に変換するコンバータ回路と、直流を交流に変換するインバータ回路とを組み合わせて出力電圧、出力周波数を制御して誘導電動機を駆動するシステムが一般的に使われている。これら種々の電力変換システムは、従来、別個の装置として車両に設置されていたが、最近では、設置スペースの縮小化、装置間を接続する配線本数を削減するための装置の集約化が行なわれ、1個の電力変換装置に種々の変換回路を収納する傾向にある。1個の装置の中に複数群の電力変換回路が収納される電力変換装置では、例えば、コンバータ変換回路部、インバータ変換回路部、制御基板部、制御電源部といった電気的な機能毎に、装置内を区画した領域に装着され、それぞれがユニットとして構成されることが多い。 AC electric vehicles generally use a system that drives an induction motor by controlling the output voltage and output frequency by combining a converter circuit that converts AC to DC and an inverter circuit that converts DC to AC. I have. Conventionally, these various power conversion systems have been installed in a vehicle as separate devices, but recently, installation space has been reduced, and devices have been consolidated to reduce the number of wirings connecting the devices. There is a tendency to accommodate various conversion circuits in one power conversion device. In a power conversion device in which a plurality of groups of power conversion circuits are housed in one device, for example, a device is provided for each electrical function such as a converter conversion circuit unit, an inverter conversion circuit unit, a control board unit, and a control power supply unit. In many cases, they are mounted in areas that define the inside, and each is configured as a unit.
半導体素子を用いた変換回路部では半導体素子が発生する熱(以下、損失熱という)を装置外に排出し、半導体素子の温度を許容値以下で使用するための冷却器が必要になる。冷却器の基本構成は、半導体素子が取り付けられる受熱部と外気へ熱放散を行う放熱部とからなるが、受熱部は電力変換装置の密閉室部分に置かれ、放熱部は外気と通ずる開放室部分に置かれる。放熱部が置かれる開放室部分は装置の筐体より若干突出させて外気へ熱放散しやすくしたり、電動送風機により強制的に冷却風を流す冷却風洞としたり、鉄道車両の床下に設置される装置では車両走行時に装置の外表面を相対的に流れる走行風を受けやすい部位に設けたりしている。 In a conversion circuit section using a semiconductor element, a cooler for discharging heat generated by the semiconductor element (hereinafter, referred to as loss heat) to the outside of the apparatus and using the semiconductor element at a temperature equal to or lower than an allowable value is required. The basic structure of the cooler consists of a heat receiving part to which the semiconductor element is attached and a heat radiating part that dissipates heat to the outside air.The heat receiving part is placed in the closed chamber of the power converter, and the heat radiating part is an open chamber that communicates with the outside air. Placed on a piece. The open room part where the heat radiating part is placed is slightly projected from the housing of the device to make it easier to dissipate heat to the outside air, as a cooling wind tunnel where cooling air is forced to flow by an electric blower, or installed under the floor of a railway vehicle The device is provided at a location that is likely to receive traveling wind that flows relatively on the outer surface of the device when the vehicle is traveling.
このように複数群の変換回路を収納した従来の電力変換装置を以下に説明する。図11は鉄道車両駆動用の電力変換装置の回路図で、1両分の電動機、すなわち、4台の誘導電動機を個別に制御する4群のVVVFインバータ回路を収納した電力変換装置の回路図である。同図において、パンタグラフ1には、遮断器2及びフィルタリアクトル3を介して、VVVFインバータ回路4の正入力端が接続され、その負入力端は車輪を通じて接地されている。また、VVVFインバータ回路4の正、負入力端間にはそれぞれフィルタコンデンサ5が接続され、さらに、出力端には誘導電動機6が接続されている。このように4群の回路が並列に接続され、1両分で4台の誘導電動機6を4群のVVVFインバータ回路4が個別に制御する。この回路図に示される電気部品のうち、4群のVVVFインバータ回路4、フィルタコンデンサ5が一つの箱体に収納されて電力変換装置7Aが構成され、他の電気部品はそれぞれ単独にあるいは他の装置の箱体に収納され、これらが車体配線で電気的に接続されて鉄道車両駆動システムを構成している。
A conventional power converter that houses a plurality of groups of conversion circuits as described above will be described below. FIG. 11 is a circuit diagram of a power conversion device for driving a railway vehicle. FIG. 11 is a circuit diagram of a power conversion device containing one group of motors, that is, four groups of VVVF inverter circuits that individually control four induction motors. is there. In FIG. 1, a positive input terminal of a
図12(a)は上述した電力変換装置7Aを鉄道車両の床下に装着した状態を示す斜視図であり、図12(b)は車両の進行方向から見た側面図であり、図13(a)は車両の底面に取り付けられる方向から見た電力変換装置7Aの平面図であり、図13(b)はその底面図である。これら各図において、電力変換装置7Aは半導体素子(例えば、IGBTにスナバー用のダイオードを並列接続したものを総称する)8を冷却する4個の冷却器9を備える。そして、1個の冷却器9にはVVVFインバータ回路の1群分の半導体素子8がまとめて収納され、フィルタコンデンサ5が一つの箱体に収納されている。
FIG. 12A is a perspective view showing a state in which the above-described
なお、1群のVVVFインバータ回路はU,V,Wの3相インバータ回路であるが、場合によっては、4群のVVVFインバータ回路の各1相分を1個の冷却器9にまとめて取り付け、これを3個並べて構成することもある。これは、各群のVVVFインバータ回路を構成する各1相分の半導体素子8を集約配置すれば、その周辺部品の配置、電気的な接続が容易になり、電力変換装置7Aが機能的に区分されて機能毎のユニット構成が可能になることから、冷却器9もこのような1群毎の変換回路でまとめられた形となる。
Note that the one group of VVVF inverter circuits is a three-phase inverter circuit of U, V, and W. In some cases, one phase of each of the four groups of VVVF inverter circuits is collectively attached to one
図11〜13に示した冷却器9には、半導体素子8が取り付けられる受熱部と外気へ熱放散を行う放熱部とからなる冷却ユニットが装着されるが、受熱部は電力変換装置7Aの密閉室部分に置かれ、放熱部は外気と通ずる開放室部分に置かれる。放熱部の置かれる開放室部分は筐体より若干突出させて外気へ熱放散しやすくなっており、さらに、車両走行時に装置の外表面を相対的に流れる走行風を受けやすい構成になっている。
The cooling unit shown in FIGS. 11 to 13 is provided with a cooling unit including a heat receiving unit to which the
電力変換装置7Aの運転時には半導体素子8より損失熱が発生するがこれが冷却器9内に装着される冷却ユニットの受熱部へ熱伝導により伝わり、冷却ユニットの放熱部から外気に熱放散することによって半導体素子8が冷却され、許容温度以下での使用が可能となる。
During operation of the
ところで、電力変換装置7Aを構成する4群のVVVFインバー夕が全て健全である運転時には、4群のVVVFインバー夕は個別に制御されるが、それぞれの群から発生する損失熱はほぼ同等であり、それぞれの冷却器9ではほぼ同等の損失熱が放散される。しかし、電力変換装置7Aの故障時には、故障した1群のVVVFインバータ回路を遮断器2によって切り離し、残りの群のVVVFインバータ回路で運転を継続できるようにシステムに冗長性を持たせたことが、この電力変換装置7Aの特徴になっている。
By the way, during the operation in which all the four groups of VVVF inverters constituting the
1群のVVVFインバータ回路が故障したことにより、残り3群のVVVFインバータ回路で運転を継続した場合、運転を継続するVVVFインバータ回路を構成する半導体素子8には、4群全てのVVVFインバータ回路が健全な時と比べると大きな電流を流す必要がある。そのため、半導体素子8より発生する損失熱も健全時よりも多くなり、冷却器9の熱放散能力も健全時よりも高い性能が要求される。従って、それぞれの冷却器9は、4群のVVVFインバータ回路の全てが健全に運転されている時の熱損失だけでなく、健全時よりも増加している故障時の損失熱をも処理できる放熱能力を確保する必要がある。言い換えれば、健全時にはそれぞれの冷却器9は冷却能力に余裕があり、故障時には、故障により切り離されたVVVFインバータ回路の半導体素子8が取り付けられていた冷却器9は全く放熱処理を行わず、運転を継続する残りのVVVFインバータ回路の半導体素子8が取り付けられた冷却器9だけが放熱処理を行うことになる。
When the operation of the remaining three groups of VVVF inverter circuits is continued due to the failure of one group of VVVF inverter circuits, all of the four groups of VVVF inverter circuits are included in the
この結果、冷却器9を個々に大形化しなければならず、このことが電力変換装置7Aの小形、軽量化を阻害する要因になっていた。
As a result, the
複数群の電力変換回路を収納した従来の他の電力変換装置を以下に説明する。図14は2群の車両駆動用のVVVFインバータ回路と、1群の車両電源用のCVCFインバータ回路17を同一システムとして構成した電力変換装置7Bの回路図であり、図中、図11と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、2群のVVVFインバータ回路のうちの1群は、CVCFインバータ回路の故障時にVVVFインバータ回路からCVCFインバータ回路に切り替えて運転することが可能に構成され、車両の電源を確保することによって車両システムとしての冗長性を高めたものである。
Another conventional power conversion device containing a plurality of groups of power conversion circuits will be described below. FIG. 14 is a circuit diagram of a
図15(a)は図14に示した電力変換装置が鉄道車両の床下に装着された状態を示す斜視図であり、図14(b)は車両の進行方向から見た側面図であり、図16(a)は車両の底面に取り付けられる方向から見た電力変換装置7の平面図であり、図16(b)はその底面図である。これは、図11〜13に示した従来装置と同様に、VVVFインバータ回路用の2個の冷却器9と、CVCFインバータ回路用の1個の冷却器9とを備えており、それぞれがユニット構成されている。
FIG. 15A is a perspective view showing a state in which the power converter shown in FIG. 14 is mounted under the floor of a railway vehicle, and FIG. 14B is a side view seen from the traveling direction of the vehicle. 16A is a plan view of the power conversion device 7 as viewed from a direction in which the power conversion device is attached to the bottom surface of the vehicle, and FIG. 16B is a bottom view thereof. This is provided with two
ここで、切り替え動作の詳細については省略するが、CVCFインバータ回路の故障時には、CVCFインバータ回路の半導体素子8が取り付けられている冷却器9は、もちろん、放熱処理を行わず、もともと、VVVFインバータ回路用として放熱処理を行っていた2個の冷却器がVVVFインバータ回路とCVCFインバータ回路用として働くことになる。VVVFインバータ回路として運転を継続する群の半導体素子8が取り付けられている冷却器9は図11〜13に示した従来装置と同様に、健全時と比べて高い放熱能力が要求され、この時の放熱能力に見合った冷却器9の外形形状とする必要がある。又、VVVFインバータ回路とCVCFインバータ回路とを共通に構成することが要求されるが、適用される車両システムによっては必ずしもVVVFインバータ回路とCVCFインバータ回路とで半導体素子8から発生する損失熱は等しくないにも拘わらず形状が同一の冷却器9を用いていたので、健全な運転時でも各々の冷却器9が全て均等に放熱処理を受け持っているとは言い難く、このこともまた,電力変換装置7Bの小形、軽量化を阻害する要因になっていた。
Here, although details of the switching operation are omitted, when the CVCF inverter circuit fails, the
さらに、複数群の変換回路を収納した従来のもう一つ他の電力変換装置について、図17〜19を参照して以下に説明する。図17はこの電力変換装置7Cの回路図であり、交流を入力としてこの交流を直流に変換する実質的に2組分のコンバータ回路18と、このコンバータ回路18により変換された直流を可変電圧、可変周波数制御された交流に変換するインバータ回路19とにより構成され、これによって鉄道車両の4台の誘導電動機6を駆動するシステムになっている。図18(a)はこの電力変換装置7Cを車両底部に装着する側から見た平面図、図18(b)は車両の進行方向から見た側面図であり、図19は図18(b)のA−A矢視断面図である。この電力変換装置7Cは2個の冷却ユニット9a,9bを備え、このうち、冷却ユニット9aにはコンバータ回路を構成する半導体素子8が、冷却ユニット9bにはインバータ回路を構成する半導体素子8がそれぞれ取り付けられており、電動送風機14により強制的に送風されて放熱を行う構成になっている。
Further, another conventional power conversion device accommodating a plurality of groups of conversion circuits will be described below with reference to FIGS. FIG. 17 is a circuit diagram of the power conversion device 7C. The
それぞれの変換回路より発生する損失熱は、同じタイミングで増減するのではなく、異なったタイミングで増減する。鉄道車両の比較的低速時、つまり、加減速時にはインバータ回路より発生する損失熱が大きく、比較的高速での運転時にはコンバータ回路より発生する損失熱が大きい。従って、冷却ユニット9a側からの熱放散が大きいときは冷却ユニット9b側からの熱放散は比較的小さく、冷却ユニット9b側からの熱放散が大きいときは冷却ユニット9a側からの熱放散は比較的小さいことになる。加えて、本装置では冷却ユニット9a,9bの放熱側を強制送風により冷却を行っているため、熱時定数が小さいので、それぞれの冷却ユニット9a,9bは最大損失熱でその大きさが決まってしまう。つまり、損失熱の増減に応じて冷却器の温度が短時間で追従するので、損失熱が時間に応じて変化する場合、短時間の最大損失熱での冷却を可能にしておく必要がある。
The heat loss generated by each conversion circuit does not increase and decrease at the same timing, but increases and decreases at different timings. When a railway vehicle is running at a relatively low speed, that is, during acceleration / deceleration, the heat loss generated by the inverter circuit is large, and when the vehicle is operating at a relatively high speed, the heat loss generated by the converter circuit is large. Therefore, when the heat dissipation from the
図17〜19に示した電力変換装置でも、図11〜13、あるいは、図14〜16に示した電力変換装置と同様に、複数群の変換回路毎にユニット構成とすることによって、それぞれの冷却器に印加される熱負荷が不平衡な状態になることが多く、その結果、冷却器が大形になり、装置の小形,軽量化を阻害していた。 In the power converter shown in FIGS. 17 to 19, similarly to the power converter shown in FIGS. 11 to 13 or FIGS. In many cases, the heat load applied to the vessel becomes unbalanced, and as a result, the size of the cooler becomes large, which hinders the reduction in size and weight of the apparatus.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数個の冷却器に印加される損失熱の分担を平準化することによって、必要最小限の大きさの冷却構成を可能とすると共に、小形,軽量化を実現することのできる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and makes it possible to provide a cooling structure having a minimum necessary size by leveling the sharing of the loss heat applied to a plurality of coolers. It is another object of the present invention to provide a power conversion device that can be reduced in size and weight.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
複数個の半導体素子のスイッチング動作により交流を直流に、又は直流を交流に変換する複数群の電力変換回路を収納した電力変換装置において、
並列に接続され、各々が独立して運転可能な複数群の電力変換回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取付けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
In a power converter that houses a plurality of groups of power conversion circuits that convert AC to DC or DC to AC by switching operation of a plurality of semiconductor elements,
Semiconductor devices that are connected in parallel and constitute a plurality of groups of power conversion circuits each of which can operate independently are mounted on a common cooling unit having a heat receiving unit and a heat radiating unit.
請求項2に係る発明は、
複数個の半導体素子のスイッチング動作によりそれぞれの出力が異なる負荷へ接続される複数群のインバータ回路を有する電力変換装置において、
並列に接続され、各々が独立して運転可能な複数群のインバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする。
The invention according to
In a power converter including a plurality of groups of inverter circuits, each output of which is connected to a different load by a switching operation of a plurality of semiconductor elements,
Semiconductor devices that are connected in parallel and constitute a plurality of groups of inverter circuits that can operate independently are attached to a common cooling unit having a heat receiving unit and a heat radiating unit.
請求項3に係る発明は、
複数個の半導体素子のスイッチング動作により直流を可変電圧,可変周波数の交流に変換する複数群の可変電圧可変周波数インバータ回路と直流を一定電圧、一定周波数の交流に変換する定電圧定周波数インバータ回路とを並列に接続して収納した電力変換装置において、
並列に接続象され、各々が独立して運転可能な各インバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is:
A plurality of groups of variable voltage variable frequency inverter circuits for converting direct current to variable voltage and variable frequency alternating current by switching operation of a plurality of semiconductor elements, and a constant voltage constant frequency inverter circuit for converting direct current to constant voltage and constant frequency alternating current; Are connected in parallel and housed,
A semiconductor device, which is connected in parallel and forms each inverter circuit that can operate independently, is attached to a common cooling unit having a heat receiving unit and a heat radiating unit.
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力変換装置において、複数個の半導体素子を相毎又は正側、負側に分割し、分割された半導体素子群を、これらの半導体素子群に対応して設けられた冷却器に取り付けたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power conversion device according to any one of the first to third aspects, a plurality of semiconductor elements are divided for each phase or for the positive side and the negative side, and the divided semiconductor element group Are attached to coolers provided corresponding to these semiconductor element groups.
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの受熱部に、互いに異なる回路の半導体素子の取付部の熱を相互に輸送するヒートパイプを備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the power conversion device according to any one of the first to fourth aspects, heat for mutually transporting heat of the mounting portions of the semiconductor elements of different circuits to the heat receiving portion of the cooling unit is provided. It is characterized by having a pipe.
請求項6に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの受熱部は箱型をなし、内部に冷媒を封入したことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the power conversion device according to any one of the first to fourth aspects, the heat receiving portion of the cooling unit has a box shape, and a refrigerant is sealed therein.
請求項7に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの受熱部は表面及び裏面に半導体素子の取り付けが可能に構成され、一方の面に一つの群の電力変換回路を構成する半導体素子群を取付け、他方の面に、他の群の電力変換回路を構成する半導体素子群を取付けたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the power converter according to any one of the first to fourth aspects, the heat receiving portion of the cooling unit is configured such that a semiconductor element can be attached to a front surface and a back surface, and one surface is provided. A semiconductor element group forming one group of power conversion circuits is mounted, and a semiconductor element group forming another group of power conversion circuits is mounted on the other surface.
請求項8に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの一つの面に異なる電力変換回路の半導体素子群を相毎に交互に並べて取り付けたことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the power conversion device according to any one of the first to fourth aspects, semiconductor element groups of different power conversion circuits are alternately arranged for each phase on one surface of the cooling unit. It is characterized by the following.
請求項9に係る発明は、請求項8に記載の電力変換装置において、半導体素子が電力変換回路毎に高さが異なるものであるとき、半導体素子の電気接続用端子の高さが等しくなるように、冷却ユニットの半導体素子取付け面に段差を設けたことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the power converter according to the eighth aspect, when the height of the semiconductor element is different for each power conversion circuit, the height of the electrical connection terminals of the semiconductor element is equal. In addition, a step is provided on the semiconductor element mounting surface of the cooling unit.
請求項10に係る発明は、
各々異なる負荷に接続され、複数個の半導体素子のスイッチング動作により交流を直流に、又は直流を交流に変換する複数群の電力変換回路を収納した電力変換装置において、
並列に接続され、複数群の電力変換回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取付けたことを特徴とする。
The invention according to
In a power converter that is connected to different loads, and accommodates a plurality of groups of power conversion circuits that convert AC to DC or DC to AC by switching operation of a plurality of semiconductor elements,
Semiconductor devices connected in parallel and constituting a plurality of groups of power conversion circuits are mounted on a common cooling unit having a heat receiving section and a heat radiating section.
請求項11に係る発明は、
各々異なる負荷に接続され、複数個の半導体素子のスイッチング動作によりそれぞれの出力が異なる負荷へ接続される複数群のインバータ回路を有する電力変換装置において、
並列に接続され、複数群のインバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする。
The invention according to
In a power converter having a plurality of groups of inverter circuits each connected to a different load and each output connected to a different load by a switching operation of a plurality of semiconductor elements,
Semiconductor devices connected in parallel and constituting a plurality of groups of inverter circuits are mounted on a common cooling unit having a heat receiving portion and a heat radiating portion.
請求項12に係る発明は、
複数個の半導体素子のスイッチング動作により直流を可変電圧,可変周波数の交流に変換する複数群の可変電圧可変周波数インバータ回路と直流を一定電圧、一定周波数の交流に変換する定電圧定周波数インバータ回路とを並列に接続して収納した電力変換装置において、
並列に接続され、各々異なる負荷に接続される各インバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする。
The invention according to
A plurality of groups of variable voltage variable frequency inverter circuits for converting direct current to variable voltage and variable frequency alternating current by switching operation of a plurality of semiconductor elements, and a constant voltage constant frequency inverter circuit for converting direct current to constant voltage and constant frequency alternating current; Are connected in parallel and housed,
The semiconductor device constituting each inverter circuit connected in parallel and connected to a different load is attached to a common cooling unit having a heat receiving unit and a heat radiating unit.
請求項13に係る発明は、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の電力変換装置において、複数個の半導体素子を相毎又は正側、負側に分割し、分割された半導体素子群を、これらの半導体素子群に対応して設けられた冷却器に取り付けたことを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the power converter according to any one of the tenth to twelfth aspects, a plurality of semiconductor elements are divided for each phase or for the positive side and the negative side, and the divided semiconductor element group Are attached to coolers provided corresponding to these semiconductor element groups.
請求項14に係る発明は、請求項10乃至13のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの受熱部に、互いに異なる回路の半導体素子の取付部の熱を相互に輸送するヒートパイプを備えたことを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the power conversion device according to any one of the tenth to thirteenth aspects, heat for transporting heat of the mounting portions of the semiconductor elements of different circuits to each other to the heat receiving portion of the cooling unit. It is characterized by having a pipe.
請求項15に係る発明は、請求項10乃至13のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの受熱部は箱型をなし、内部に冷媒を封入したことを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the power converter according to any one of the tenth to thirteenth aspects, the heat receiving portion of the cooling unit has a box shape, and a refrigerant is sealed therein.
請求項16に係る発明は、請求項10乃至13のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの受熱部は表面及び裏面に半導体素子の取り付けが可能に構成され、一方の面に一つの群の電力変換回路を構成する半導体素子群を取付け、他方の面に、他の群の電力変換回路を構成する半導体素子群を取付けたことを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the power converter according to any one of the tenth to thirteenth aspects, the heat receiving portion of the cooling unit is configured such that a semiconductor element can be attached to a front surface and a back surface, and one side has a heat receiving portion. A semiconductor element group forming one group of power conversion circuits is mounted, and a semiconductor element group forming another group of power conversion circuits is mounted on the other surface.
請求項17に係る発明は、請求項10乃至13のいずれか1項に記載の電力変換装置において、冷却ユニットの一つの面に異なる電力変換回路の半導体素子群を相毎に交互に並べて取り付けたことを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the power converter according to any one of the tenth to thirteenth aspects, semiconductor element groups of different power conversion circuits are alternately arranged for each phase on one surface of the cooling unit. It is characterized by the following.
請求項18に係る発明は、請求項17に記載の電力変換装置において、半導体素子が電力変換回路毎に高さが異なるものであるとき、半導体素子の電気接続用端子の高さが等しくなるように、冷却ユニットの半導体素子取付け面に段差を設けたことを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the power converter according to the seventeenth aspect, when the height of the semiconductor element is different for each power conversion circuit, the height of the electrical connection terminals of the semiconductor element is equal. In addition, a step is provided on the semiconductor element mounting surface of the cooling unit.
本発明は上記のように構成したことにより、複数個の冷却器に印加される損失熱の分担を平準化することによって、必要最小限の大きさの冷却構成を可能とすると共に、小形,軽量化を実現することのできる電力変換装置を提供することができる。 According to the present invention, as described above, the distribution of heat loss applied to a plurality of coolers is leveled, thereby enabling a cooling configuration having a minimum necessary size, and at the same time, small and lightweight. It is possible to provide a power conversion device capable of realizing power conversion.
以下、本発明を図面に示す好適な実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings.
図1は本発明に係る電力変換装置の第1実施例の構成を示し、このうち(a)は車両の底面に取り付けられる方向から見た平面図であり、同図(b)はその底面図である。ここに示した電力変換装置7Dは、従来装置として図11に回路図を示した4群のVVVFインバータ回路に適用したもので、各群の構成部品が3個の冷却器9U,9V,9Wに相毎に分割収納された構成になっている。すなわち、4群のVVVFインバータ回路のうち、各群のU相の半導体素子8が冷却器9Uに収納され、各群のV相の半導体素子8が冷却器9Vに収納され、各群のW相の半導体素子8が冷却器9Wに収納されている。電力変換装置7Dには、さらに、4個の制御部15が収納され、それぞれ個別に4群のVVVFインバータ回路を制御するように構成されている。
FIG. 1 shows a configuration of a first embodiment of a power conversion device according to the present invention, in which (a) is a plan view seen from a direction in which the power conversion device is mounted on a bottom surface of a vehicle, and (b) is a bottom view thereof. It is. The
ここで、4群のVVVFインバータ回路が健全に動作している状態では、半導体素子8から発生する損失熱は冷却器9U,9V,9Wにより外気に放出され、全ての半導体素子8は許容温度以下に冷却される。このとき、冷却器9U,9V,9Wのそれぞれには、ほぼ同量の損失熱が負荷されて半導体素子8が許容温度以下に冷却される。
Here, when the four groups of VVVF inverter circuits are operating normally, the heat loss generated from the
一方、4群のVVVFインバータ回路のうち1群が故障したことにより、この1群をシステムから切り離して運転するときは、運転を継続する残りのVVVFインバータ回路に通常時よりも大きな電流を流してシステムの性能低下を防止する必要がある。このとき、VVVFインバー夕回路を構成する半導体素子8の損失熱は増加する。しかし、3個の冷却器9U,9V,9Wの全てにほぼ均等に損失熱が負荷され、かつ、冷却器9U,9V,9Wは元来4群分の損失熱を冷却する能力を備えているため、3群分の損失熱が通常時よりも増加したとしても、十分な冷却が行われる。
On the other hand, when one of the four groups of VVVF inverter circuits is out of order and the one group is operated separately from the system due to a failure, a current larger than usual is supplied to the remaining VVVF inverter circuits that continue to operate. It is necessary to prevent performance degradation of the system. At this time, the heat loss of the
かくして、全ての群のVVVFインバータ回路が健全な通常運転時はもちろん、故障により1群のVVVFインバータ回路を切り離して残りの群のVVVFインバータ回路で運転する場合でも、複数個の冷却器全体が効率良く冷却性能を発揮する。一般的に、冷却器の大きさが電力変換装置の外形に占める比率は大きく、本発明によれば冷却系が効率良く冷却作用をするため、冷却器全体の小形化が可能になると共に、電力変換装置全体の小形軽量化が可能となる。 Thus, not only during normal operation when all the VVVF inverter circuits are in a healthy state, but also when the one group of VVVF inverter circuits is disconnected due to a failure and the remaining group of VVVF inverter circuits is operated, the efficiency of the plurality of coolers as a whole is improved. Demonstrate good cooling performance. Generally, the ratio of the size of the cooler to the outer shape of the power converter is large, and according to the present invention, the cooling system efficiently performs the cooling operation. It is possible to reduce the size and weight of the entire conversion device.
図2は本発明に係る電力変換装置の第2実施例の構成を示し、このうち(a)は車両の底面に取り付けられる方向から見た平面図であり、(b)はその底面図である。ここに示した電力変換装置7Eは図14に回路図で示した2群のVVVFインバータ回路と1群のCVCFインバータ回路をそれぞれ構成する半導体素子8が相毎に分割収納されている。すなわち、3個の冷却器9U,9V,9Wのうち、冷却器9UにはVVVFインバータ回路のU相の2群分の半導体素子8とCVCFインバータ回路のU相の1群分の半導体素子8とが収納され、冷却器9VにはVVVFインバータ回路のV相の2群分の半導体素子8とCVCFインバータ回路のV相の1群分の半導体素子8とが収納され、冷却器9WにはVVVFインバータ回路のW相の2群分の半導体素子8とCVCFインバータ回路のW相の1群分の半導体素子8とが収納されている。この電力変換装置7Eには3個の制御部15も収納され、それぞれ個別に2群のVVVFインバータ回路と1群のCVCFインバータ回路を制御するように構成されている。
FIGS. 2A and 2B show the configuration of a second embodiment of the power converter according to the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view seen from a direction in which the power converter is mounted on the bottom surface of a vehicle, and FIG. 2B is a bottom view thereof. . In the power converter 7E shown here, the
ここで、2群のVVVFインバータ回路と1群のCVCFインバータ回路の回路の全てが健全な状態では、それぞれの冷却器9U,9V,9Wにほぼ同量の損失熱が負荷され、全ての半導体素子8から発生する損失熱は冷却器9U,9V,9Wにより外気に放出され、半導体素子8が許容温度以下に冷却される。
Here, when all the circuits of the two groups of VVVF inverter circuits and one group of CVCF inverter circuits are in a healthy state, substantially the same amount of heat loss is applied to each of the
一方、CVCFインバータ回路が故障した場合、VVVFインバータ回路の1群がCVCFインバータ回路に切り替えられる。このとき、運転を続行する残りの1群のVVVFインバータ回路に通常時よりも大きな電流を流し、システムの性能低下を防止する必要がある。従って、運転を続行する残りのVVVFインバータ回路に、通常時よりも大きな電流を流してシステムの性能低下を防止する必要がある。これにより1個の半導体素子8から発生する損失熱は全てが健全な運転時よりも大きくなる。しかし、3個の冷却器9U,9V,9Wの全てにほぼ均等に損失熱が負荷され、かつ、冷却器9U,9V,9Wは元来2群分のVVVFインバータ回路の損失熱と、1群のCVCFインバータ回路の各半導体素子8の損失熱を放散する能力を備えているため、運転を続行する1群分の損失熱が通常時よりも増加したとしても、十分な冷却が行われる。
On the other hand, if the CVCF inverter circuit fails, one group of VVVF inverter circuits is switched to the CVCF inverter circuit. At this time, it is necessary to supply a larger current than usual to the remaining one group of VVVF inverter circuits that continue the operation to prevent the system performance from deteriorating. Therefore, it is necessary to prevent the performance of the system from deteriorating by flowing a larger current than usual in the remaining VVVF inverter circuit that continues the operation. As a result, the heat loss generated from one
かくして、第2実施例によれば、1群のCVCFインバータ回路が故障した場合でも、全ての冷却器が半導体素子の損失熱を放熱する働きをしており、冷却系に無駄のない、効率的な冷却システムが実現できる。この結果、冷却器全体の小形化が可能になると共に、電力変換装置全体の小形軽量化が可能となる。 Thus, according to the second embodiment, even if one group of CVCF inverter circuits fails, all the coolers function to dissipate the heat loss of the semiconductor elements, and the cooling system is efficient and efficient. A simple cooling system can be realized. As a result, the size of the entire cooler can be reduced, and the size and weight of the entire power converter can be reduced.
図3は本発明に係る電力変換装置の第3実施例の構成を示し、このうち(a)は車両の底面に取り付けられる方向から見た平面図であり、同図(b)は車両の進行方向から見た側面図である。ここに示した電力変換装置7Fは従来装置として図17に回路図で示した装置に適用したものであり、図中、図18と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、電力変換装置7Fは電動送風機14の送風経路に装着された冷却ユニット9cを備えている。この冷却ユニット9c上にインバータ回路を構成する半導体素子8がU,V,Wの相毎に収納されて送風経路の幅方向に3分割して装着され、コンバータ回路を構成する半導体素子8が正側と負側とに分割され、電動送風機14から見てインバータ回路を構成する半導体素子8の後方に、送風経路の幅方向に2分割して装着されている。
3A and 3B show the configuration of a third embodiment of the power converter according to the present invention, in which FIG. 3A is a plan view seen from the direction in which the power converter is mounted on the bottom surface of the vehicle, and FIG. It is the side view seen from the direction. The
以下にこ実施例の動作を説明する。低速時つまり加減速時には、主にインバータ回路の半導体素子8から損失熱が発生し、コンバータ回路からの損失熱は小さい。高速の運転時には、主にコンバータ回路の半導体素子8から損失熱が発生し、インバータ回路の半導体素子からの損失熱は小さい。以上のように、コンバータ回路より発生する損失熱とインバータ回路より発生する損失熱は、同じタイミングで増減することなく、異なったタイミングで損失熱が増減する。冷却ユニットは、コンバータ回路とインバータ回路をそれぞれ幅方向に均等に分割配置し、かつ、送風経路の前後に配置したことにより、全ての速度域においてぼぼ均等の損失熱を処理することができる。
The operation of this embodiment will be described below. At low speed, that is, during acceleration / deceleration, heat loss mainly occurs from the
このように、速度域によって異なる損失熱を発生するコンバータ回路とインバータ回路とを送風経路の前後方向に配置することにより、冷却ユニットには各速度域でぼぼ均等な損失熱が負荷され、冷却器全体で効率良く冷却性能が発揮され、冷却系に無駄のない、効率的な冷却システムが実現できる。 In this way, by arranging the converter circuit and the inverter circuit that generate different heat loss depending on the speed range in the front-rear direction of the airflow path, the cooling unit is loaded with substantially uniform heat loss in each speed range, The cooling performance is efficiently exhibited as a whole, and an efficient cooling system with no waste in the cooling system can be realized.
かくして、第3実施例によっても、冷却器全体の小形化が可能になると共に、電力変換装置全体の小形軽量化が可能となる。 Thus, according to the third embodiment as well, the size of the entire cooler can be reduced, and the size and weight of the entire power converter can be reduced.
図4は本発明に係る電力変換装置の第4実施例を示し、図11に示した4群のインバータ回路4の各半導体素子8を、共通の冷却ユニットに取り付けた例で、(a)は詳細な構成を示す平面図で、(b)はその断面図である。これら各図において、冷却ユニット30はその表面が平坦な受熱部31と、その裏面に形成された多数の放熱フィンでなる放熱部32とを備えている。そして、受熱部31の表面に4群のインバータ回路を構成する半導体素子8が、群毎に2行2列に装着されている。また、受熱部31の内部には4本のヒートパイプ33が、この受熱部31の均熱化を図るように適切な間隔にて平行に埋設されている。
ここで、冷却ユニット30の受熱部31に埋設されたヒートパイプ33は、受熱部31全体を熱的に平準化する効果を有するが、第1及び第2実施例にて説明した如く、故障によって切り離されて損失熱が印加されなくなった半導体素子の取付部にも熱輸送されるため、運転を続行する半導体素子8の損失熱を受熱部31全体に熱輸送して冷却が行われる。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the power converter according to the present invention, in which each
Here, the
かくして、冷却ユニット30の受熱部31に埋設されたヒートパイプ33により、健全時の運転はもちろん、故障時の運転においても、受熱部31の温度を平準化し、冷却ユニット30全体で複数群のインバータ回路の半導体素子8の損失熱を放散し、冷却系に無駄のない効率的な冷却システムが実現できる。これによって、冷却器全体の小形化が可能になると共に、電力変換装置全体の小形軽量化が可能となる。
Thus, the
図5は本発明に係る電力変換装置の第5実施例を示し、図11に示した4群のインバータ回路4の各半導体素子8を、共通の冷却ユニットに取り付けた例で、(a)は詳細な構成を示す平面図で、(b)はその断面図である。これら各図において、冷却ユニット40は全体が扁平な箱型の受熱部41と、この受熱部41を略半分に分けた一方の外周部に多数の冷却フィンが連続的に形成されてなる放熱部42とを備え、残りの半分の表面に4群のインバータ回路を構成する半導体素子8が、群毎に2行2列に装着されている。また、受熱部41の内部にはフロリナート又は水でなる冷媒43が封入されている。
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the power converter according to the present invention, in which each
この冷却器ユニット40は沸騰冷却タイプであり、冷媒43によって半導体素子8の取付面の温度を効率的に平準化することができる。これによって、冷却器全体の小形化が可能になると共に、電力変換装置全体の小形軽量化が可能となる。
The
図6は本発明に係る電力変換装置の第6実施例を示し、図11に示した4群のインバータ回路を構成する半導体素子8を共通に装着する冷却ユニットの構成例で、(a)は詳細な構成を示す平面図で、(b)はその断面図である。これら各図において、冷却ユニット50は全体が扁平な箱型の受熱部51と、この受熱部51を略半分に分けた一方の外周部に多数の冷却フィンが連続的に形成された放熱部52とを備え、残りの半分の表面に6個の半導体素子8(図11に示した2群のインバータを構成するものに対応している)が2行3列に装着され、裏面にも6個の半導体素子8(図11に示した2群のインバータを構成するものに対応している)が表面と同様に装着されている。また、受熱部51の内部には冷媒53が封入されている。
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the power converter according to the present invention, and is a configuration example of a cooling unit in which the
この冷却ユニット50も沸騰冷却タイプであり、冷媒53によって半導体素子8の取付面の温度を効率的に平準化することができる。この場合、受熱部51の表面と裏面とに半導体素子8が分散配置されているため、図5に示した冷却ユニット40と比較して冷却効率がより高められ、さらに、半導体素子8を電気的に接続する導体の配置が単純化できるという効果も得られる。
The cooling
図7は本発明に係る電力変換装置の第7実施例を示し、図11に示した4群のインバータ回路4の各半導体素子8を、共通の冷却ユニットに取り付けた例であり、(a)は詳細な構成を示す平面図で、(b)はその断面図である。これら各図において、冷却ユニット60は全体が扁平な箱型の受熱部61と、この受熱部61を略半分に分けた一方の外周部に多数の冷却フィンが連続的に形成されてなる放熱部62とを備え、残りの半分の表面に各相の半導体素子8a及び8bが受熱部61の横幅方向に2行6列に、すなわち、相毎に装着されている。また、受熱部61の内部には冷媒63が封入されている。
FIG. 7 shows a seventh embodiment of the power converter according to the present invention, in which each of the
なお、こ実施例は図11に示す4群のインバータ回路のうち、2群のインバータ回路と残りのインバータ回路とが、種類又は定格の異なる半導体素子を用いたことに対応して、2群のインバータ回路の半導体素子8aがU相分、V相分、W相分の順に間隔をおいて配置され、他の2群のインバータ回路の半導体素子8bがU相分、V相分、W相分の順にそれぞれ半導体素子8aに隣接して配置されている。
In this embodiment, of the four groups of inverter circuits shown in FIG. 11, two groups of inverter circuits and the remaining inverter circuits correspond to two types of semiconductor elements having different types or ratings. The
この冷却ユニット60においても、故障時における受熱部61の温度が一部に偏ることなく平準化され、図5又は図6に示した冷却器よりも効率的な冷却システムが実現できる。
In this
図8は本発明に係る電力変換装置の第8実施例を示し、図11に示した4群のインバータ回路4の各半導体素子8を、共通の冷却ユニットに取り付けた例であり、(a)は詳細な構成を示す平面図で、(b)はその側面図である。これら各図において、冷却ユニット70は全体が扁平な箱型の受熱部71と、この受熱部71を略半分に分けた一方の外周部に多数の冷却フィンが連続的に形成されてなる放熱部72とを備え、残りの半分の表面に前述した各相の半導体素子8a及び8bが受熱部61の横幅方向に2行6列に配置されている。また、受熱部61の内部には冷媒63が封入されている。
FIG. 8 shows an eighth embodiment of the power converter according to the present invention, in which each
ここに示した冷却ユニット70は、半導体素子の電気接続用端子の高さが異なる際の高さ位置を揃えるために、高さの差ΔHだけ半導体素子8aの取付面を半導体素子8bの取付面よりも低くなるように受熱部71の表面に凹凸が形成されている。これによって、半導体素子8a,8bの電気接続用端子の高さが揃えられ、直線状の接続導体21によってそのまま接続することができ、半導体素子間の電気接続が容易になると同時に、構成が簡易化されると言う効果も得られる。
The cooling
図9は本発明に係る電力変換装置の第9実施例を示し、特に図3に示す第3実施例を構成する冷却ユニットの変形例を示したものである。図中(a)は冷却ユニットの詳細な構成と半導体素子の取付状態を示す平面図であり、(b)はその側面図である。ここで、冷却ユニット80は平板状の受熱部81を備えている。この受熱部81はその内部にヒートパイプを埋設したものであっても、あるいは、箱型に形成して内部に冷媒を密封する構造のものであってもよい。この受熱部81の表面にはインバータを構成する半導体素子8aと、コンバータを構成する半導体素子8bとが実装され、受熱部81の裏面には多数の冷却フィンを風の流れる方向に並設した放熱部82が形成されている。
FIG. 9 shows a ninth embodiment of the power converter according to the present invention, and particularly shows a modification of the cooling unit constituting the third embodiment shown in FIG. FIG. 2A is a plan view showing a detailed configuration of a cooling unit and a mounting state of a semiconductor element, and FIG. 2B is a side view thereof. Here, the cooling
この冷却ユニット80の受熱部81の表面に取り付けられる半導体素子8aは、3群のインバータ回路を構成するU相分の3組の半導体素子U1,U2,U3と、V相分の3組の半導体素子V1,V2,V3と、W相分の3組の半導体素子W1,W2,W3とを含み、半導体素子8bは3群のコンバータ回路を構成する3組の半導体素子Q1,Q2,Q3を含んでいる。
The
これらの半導体素子は、風が放熱部82を通り抜ける方向で見て、インバータ回路のU相分の半導体素子U1,U2,U3と、V相分の半導体素子V1,V2,V3と、W相分の半導体素子W1,W2,W3とが順次列状に配置され、その側方にコンバータ回路の半導体素子Q1,Q2,Q3が一列に配置されている。こ実施例の特徴は、風の流れる方向にU相分の半導体素子がU1,U2,U3の順に配置されているのに対して、V相分の半導体素子はV3,V1,V2の順に配置され、W相分の半導体素子がW2,W3,W1の順に配置されている点にある。
These semiconductor elements are, when viewed in a direction in which wind passes through the
周知の如く、冷却風が冷却ユニット80の冷却フィン82の間を通り抜ける間に半導体素子の損失熱によって、冷却風の温度は次第に上昇する。従って、上流に配置された半導体素子の冷却効率は高く、下流に配置された半導体素子の冷却効率は低い。そこで、上述したように、インバータ各群の半導体素子を冷却風の通過方向に規則的にその位置を変えることによって、半導体素子の温度上昇をインバータの群毎に平準化することができ、これによって効率的な冷却システムを実現することができる。
As is well known, the temperature of the cooling air gradually increases due to heat loss of the semiconductor element while the cooling air passes between the cooling
また、故障によって、1群のインバータを切り離して運転する際には、このインバータ回路の半導体素子からの損失熱が無くなり、残りのインバータの半導体素子の損失熱は増加するが、冷却能力に余裕があるため、故障時の冗長性に優れたシステムを構成することができる。 Further, when a group of inverters is separated and operated due to a failure, heat loss from the semiconductor elements of the inverter circuit is eliminated, and heat loss of the semiconductor elements of the remaining inverters increases, but there is a margin in cooling capacity. Therefore, a system having excellent redundancy at the time of failure can be configured.
図10は本発明に係る電力変換装置の第10実施例を示し、密閉室部分に隣接して配置される開放室部分に電動送風機を配置すると共に、2組の冷却ユニットと、これに関連する2組の周辺回路を風の流れる方向に並べて配置した構成であり、(a)はその平面図を、(b)はその側面図を示している。これら各図において、2組の冷却ユニット90a及び90bは図4に示した冷却ユニットと同様な形状を有し、冷却ユニット90aの受熱部の表面に6個の半導体素子8aが装着され、冷却ユニット90bの受熱部の表面に6個の半導体素子8bが装着されている。これらの冷却ユニット90a及び90bは半導体素子8a及び8bが密閉室部分12側に収納され、冷却フィンでなる放熱部が開放室部分13側に位置するように取り付けられている。この場合、冷却ユニット90a及び90bは電動送風機14によって風が送り込まれる方向と直交する方向に並べて配置される。一方、冷却ユニット90aに装着される半導体素子8aに関連する周辺回路22aが風の流れる方向で見て冷却ユニット90bの下流側の開放室部分に装着され、反対に、冷却ユニット90bに装着される半導体素子8bに関連する周辺回路22bが風の流れる方向で見て冷却ユニット90aの下流側の開放室部分に装着されている。すなわち、互いに関連する冷却ユニットと周辺回路とが、相互にその位置を入れ替えて実装されている。
FIG. 10 shows a tenth embodiment of the power converter according to the present invention, in which an electric blower is arranged in an open chamber portion arranged adjacent to a closed chamber portion, and two sets of cooling units and related units are provided. In this configuration, two sets of peripheral circuits are arranged side by side in the direction in which the wind flows, (a) showing a plan view thereof, and (b) showing a side view thereof. In each of these figures, two sets of cooling
このように、周辺回路22a及び22bを互いに他の群の下流に配置することにより、複数群の変換回路が冷却風の流れに対して共通化され、冷却風の温度上昇が平準化される。また、図9に示した第9実施例と同様、故障によって一群を切り離す際は、周辺回路22a,22bとしては上流側の半導体素子8a,8bが装着された冷却ユニット90b,90aの損失熱が少なくなり、残りの群の運転により、発熱量が増加しても冷却能力に余裕があるため、故障時の冗長性に優れたシステムを構成することができる。
By arranging the
1 パンタグラフ
2 遮断機
3 フィルタリアクトル
4 VVVFインバータ回路
5 フィルタコンデンサ
6 誘導電動機
7A〜7F 電力変換装置
8,8a,8b 半導体素子
9,9U,9V,9W 冷却器
9a,9b,9c 冷却ユニット
12 密閉室部分
13 開放室部分
14 電動送風機
15 制御部
17 CVCFインバータ回路
18 コンバータ回路
19 インバータ回路
21 接続導体
22a,22b 周辺回路
30,40,50,60,70,80,90a,90b 冷却ユニット
31,41,51,61,71,81 受熱部
32,42,52,62,72,82 放熱部
33 ヒートパイプ
43,53,63 冷媒
DESCRIPTION OF
43, 53, 63 refrigerant
Claims (18)
並列に接続され、各々が独立して運転可能な複数群の前記電力変換回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取付けたことを特徴とする電力変換装置。 In a power converter that houses a plurality of groups of power conversion circuits that convert AC to DC or DC to AC by switching operation of a plurality of semiconductor elements,
A power converter, wherein a plurality of semiconductor elements which are connected in parallel and constitute a plurality of groups of power conversion circuits each of which can operate independently are mounted on a common cooling unit having a heat receiving portion and a heat radiating portion.
並列に接続され、各々が独立して運転可能な複数群の前記インバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする電力変換装置。 In a power converter including a plurality of groups of inverter circuits, each output of which is connected to a different load by a switching operation of a plurality of semiconductor elements,
A power converter wherein a plurality of semiconductor elements connected in parallel and constituting a plurality of groups of the inverter circuits each of which can operate independently are mounted on a common cooling unit having a heat receiving portion and a heat radiating portion.
並列に接続象され、各々が独立して運転可能な前記各インバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of groups of variable voltage variable frequency inverter circuits for converting direct current to variable voltage and variable frequency alternating current by switching operation of a plurality of semiconductor elements, and a constant voltage constant frequency inverter circuit for converting direct current to constant voltage and constant frequency alternating current; Are connected in parallel and housed,
A power converter, wherein semiconductor elements constituting each of the inverter circuits connected in parallel and each of which can operate independently are mounted on a common cooling unit having a heat receiving unit and a heat radiating unit.
並列に接続され、複数群の前記電力変換回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取付けたことを特徴とする電力変換装置。 In a power converter that is connected to different loads, and accommodates a plurality of groups of power conversion circuits that convert AC to DC or DC to AC by switching operation of a plurality of semiconductor elements,
A power converter, wherein semiconductor elements connected in parallel and forming a plurality of groups of the power conversion circuits are mounted on a common cooling unit having a heat receiving section and a heat radiating section.
並列に接続され、複数群の前記インバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする電力変換装置。 In a power converter having a plurality of groups of inverter circuits each connected to a different load and each output connected to a different load by a switching operation of a plurality of semiconductor elements,
A power converter, wherein semiconductor elements connected in parallel and forming a plurality of groups of the inverter circuits are mounted on a common cooling unit having a heat receiving unit and a heat radiating unit.
並列に接続され、各々異なる負荷に接続される前記各インバータ回路を構成する半導体素子を、受熱部及び放熱部を有する共通の冷却ユニットに取り付けたことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of groups of variable voltage variable frequency inverter circuits for converting direct current to variable voltage and variable frequency alternating current by switching operation of a plurality of semiconductor elements, and a constant voltage constant frequency inverter circuit for converting direct current to constant voltage and constant frequency alternating current; Are connected in parallel and housed,
A power converter, wherein semiconductor elements constituting each of the inverter circuits connected in parallel and connected to different loads are mounted on a common cooling unit having a heat receiving section and a heat radiating section.
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