JP3386728B2 - 鉄道車両用電力変換装置 - Google Patents
鉄道車両用電力変換装置Info
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、定電圧定周波数電
力変換（以下、「ＣＶＣＦインバータ」と称する。）用
半導体ユニットと可変電圧可変周波数電力変換（以下、
「ＶＶＶＦインバータ」と称する。）用半導体ユニット
の双方を収納して構成される、鉄道車両床下に設置され
る鉄道車両用電力変換装置に関する。
力変換（以下、「ＣＶＣＦインバータ」と称する。）用
半導体ユニットと可変電圧可変周波数電力変換（以下、
「ＶＶＶＦインバータ」と称する。）用半導体ユニット
の双方を収納して構成される、鉄道車両床下に設置され
る鉄道車両用電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両システムの冗長性を向上する目
的で、複数個のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットと
１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとを１個の
電力変換装置の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦインバータ
用半導体ユニットの故障の際には複数個のＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦインバ
ータとして動作させる電力変換装置が提案されている。
的で、複数個のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットと
１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとを１個の
電力変換装置の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦインバータ
用半導体ユニットの故障の際には複数個のＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦインバ
ータとして動作させる電力変換装置が提案されている。
【０００３】図１４はこのようなデュアルモードの鉄道
車両用電力変換装置の回路構成を示している。また、図
１５及び図１６はこの電力変換装置が鉄道車両床下に設
置された状態を示している。
車両用電力変換装置の回路構成を示している。また、図
１５及び図１６はこの電力変換装置が鉄道車両床下に設
置された状態を示している。
【０００４】まず、従来の鉄道車両用電力変換装置の回
路構成をついて説明する。パンタグラフ１には、遮断器
２ａ，２ｂ及びフィルタリアクトル３ａ，３ｂを介して
複数台のＶＶＶＦインバータ４ａ，４ｂの正入力端が接
続され、それら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４ａ，４ｂ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
に出力端には鉄道車両駆動電動機（主電動機）６が接続
されている。なお、ＶＶＶＦインバータ４ａ，４ｂのう
ちの所定のＶＶＶＦインバータ４ｂは、ＣＶＣＦインバ
ータとしても駆動することができるように制御部７によ
り制御される。
路構成をついて説明する。パンタグラフ１には、遮断器
２ａ，２ｂ及びフィルタリアクトル３ａ，３ｂを介して
複数台のＶＶＶＦインバータ４ａ，４ｂの正入力端が接
続され、それら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４ａ，４ｂ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
に出力端には鉄道車両駆動電動機（主電動機）６が接続
されている。なお、ＶＶＶＦインバータ４ａ，４ｂのう
ちの所定のＶＶＶＦインバータ４ｂは、ＣＶＣＦインバ
ータとしても駆動することができるように制御部７によ
り制御される。
【０００５】制御部７はＶＶＶＦインバータ４ｂを構成
する半導体素子を駆動するためのインバータ制御共通部
（以下、「共通部」という。）７ａ、直流電力をＶＶＶ
Ｆ交流電力に変換するように半導体素子を動作させる駆
動信号を生成するＶＶＶＦ制御部７ｂ、直流電力をＣＶ
ＣＦ交流電力に変換するように半導体素子を動作させる
駆動信号を生成するＣＶＣＦ制御部７ｃ及び後述する切
替スイッチ８１〜８４を制御する切替部８とで構成され
ている。
する半導体素子を駆動するためのインバータ制御共通部
（以下、「共通部」という。）７ａ、直流電力をＶＶＶ
Ｆ交流電力に変換するように半導体素子を動作させる駆
動信号を生成するＶＶＶＦ制御部７ｂ、直流電力をＣＶ
ＣＦ交流電力に変換するように半導体素子を動作させる
駆動信号を生成するＣＶＣＦ制御部７ｃ及び後述する切
替スイッチ８１〜８４を制御する切替部８とで構成され
ている。
【０００６】また、パンタグラフ１には、遮断器２ｃ及
びフィルタリアクトル３ｃを介してＣＶＣＦインバータ
９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。ＣＶＣＦインバータ９の正、負入力端
間にはフィルタコンデンサ５ａが接続され、さらに出力
端には波形フィルタ回路１０を介して変圧器１１の一次
側が接続されている。
びフィルタリアクトル３ｃを介してＣＶＣＦインバータ
９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。ＣＶＣＦインバータ９の正、負入力端
間にはフィルタコンデンサ５ａが接続され、さらに出力
端には波形フィルタ回路１０を介して変圧器１１の一次
側が接続されている。
【０００７】変圧器１１の二次側にはＶＶＶＦインバー
タ４ａ，４ｂの制御回路、車内を空調するための回路、
電動空気圧縮機を駆動するための回路などの補助回路１
２が接続されている。
タ４ａ，４ｂの制御回路、車内を空調するための回路、
電動空気圧縮機を駆動するための回路などの補助回路１
２が接続されている。
【０００８】さらに、制御部７内の共通部７ａとＶＶＶ
Ｆ制御部７ｂ及びＣＶＣＦ制御部７ｃとの間に切替スイ
ッチ８１、ＶＶＶＦインバータ４ｂと主電動機との間に
切替スイッチ８２、ＣＶＣＦインバータ９と変圧器１０
との間に切替スイッチ８３、ＶＶＶＦインバータ４ｂの
出力端とＣＶＣＦインバータ９の出力端との間に切替ス
イッチ８４がそれぞれ設けられ、これらの切替スイッチ
８１〜８４は切替部８によって制御され、連動して動作
する。
Ｆ制御部７ｂ及びＣＶＣＦ制御部７ｃとの間に切替スイ
ッチ８１、ＶＶＶＦインバータ４ｂと主電動機との間に
切替スイッチ８２、ＣＶＣＦインバータ９と変圧器１０
との間に切替スイッチ８３、ＶＶＶＦインバータ４ｂの
出力端とＣＶＣＦインバータ９の出力端との間に切替ス
イッチ８４がそれぞれ設けられ、これらの切替スイッチ
８１〜８４は切替部８によって制御され、連動して動作
する。
【０００９】このような回路構成を有する鉄道車両用電
力変換装置において、ＣＶＣＦインバータ９が故障した
場合、切替部８がこれを検知して各切替スイッチ８１〜
８４を図示した状態と反対側に切替動作する。このと
き、遮断器２ｃは開放される。この結果、ＣＶＣＦイン
バータ９は補助回路１２から切り離され、代わりに所定
のＶＶＶＦインバータ４ｂが主電動機６から切り離さ
れ、波形フィルタ回路１０に接続されると共に、ＶＶＶ
Ｆ制御部７ｂの代わりにＣＶＣＦ制御部７ｃが共通部７
ａに切替接続される。したがって、ＶＶＶＦインバータ
４ｂがＣＶＣＦインバータとして動作するので、その出
力が波形フィルタ回路１０を介して変圧器１１に供給さ
れ、補助回路１２の電源として動作することになる。
力変換装置において、ＣＶＣＦインバータ９が故障した
場合、切替部８がこれを検知して各切替スイッチ８１〜
８４を図示した状態と反対側に切替動作する。このと
き、遮断器２ｃは開放される。この結果、ＣＶＣＦイン
バータ９は補助回路１２から切り離され、代わりに所定
のＶＶＶＦインバータ４ｂが主電動機６から切り離さ
れ、波形フィルタ回路１０に接続されると共に、ＶＶＶ
Ｆ制御部７ｂの代わりにＣＶＣＦ制御部７ｃが共通部７
ａに切替接続される。したがって、ＶＶＶＦインバータ
４ｂがＣＶＣＦインバータとして動作するので、その出
力が波形フィルタ回路１０を介して変圧器１１に供給さ
れ、補助回路１２の電源として動作することになる。
【００１０】このような動作機能を有する鉄道車両用電
力変換装置は、図１５及び図１６に示した態様で鉄道車
両床下に設置される。すなわち、電力変換装置は車体１
４の床下に吊り下げ設置されるが、図１４の回路図を構
成する機器はこの電力変換装置の箱体１３とそれ以外の
いくつかの装置箱に分かれて収納される。それらには、
３相インバータ回路を構成する半導体素子、半導体素子
より発生する熱を大気へ熱放散する冷却部、そしてその
周辺回路部品を収納した半導体ユニット１５ａ，１５
ｂ，１５ｃと、それらの制御部その他の電気部品があ
る。ここで、図１５及び図１６における半導体ユニット
１５ａ、半導体ユニット１５ｂ、半導体ユニット１５ｃ
はそれぞれ図１４におけるＶＶＶＦインバータ４ａ、Ｖ
ＶＶＦインバータ４ｂ、ＣＶＣＦインバータ９に対応し
ている。
力変換装置は、図１５及び図１６に示した態様で鉄道車
両床下に設置される。すなわち、電力変換装置は車体１
４の床下に吊り下げ設置されるが、図１４の回路図を構
成する機器はこの電力変換装置の箱体１３とそれ以外の
いくつかの装置箱に分かれて収納される。それらには、
３相インバータ回路を構成する半導体素子、半導体素子
より発生する熱を大気へ熱放散する冷却部、そしてその
周辺回路部品を収納した半導体ユニット１５ａ，１５
ｂ，１５ｃと、それらの制御部その他の電気部品があ
る。ここで、図１５及び図１６における半導体ユニット
１５ａ、半導体ユニット１５ｂ、半導体ユニット１５ｃ
はそれぞれ図１４におけるＶＶＶＦインバータ４ａ、Ｖ
ＶＶＦインバータ４ｂ、ＣＶＣＦインバータ９に対応し
ている。
【００１１】いま、ＣＶＣＦインバータ９として動作し
ていた半導体ユニット１５ｃが故障すれば、電気的に切
替スイッチによって切り離され、ＶＶＶＦインバータ４
ｂとして動作していた半導体ユニット１５ｂがＣＶＣＦ
インバータ動作に切り替わり、その出力が補助回路１２
に接続されることになる。なお、半導体ユニット１５
ａ，１５ｂ，１５ｃがＶＶＶＦインバータ、ＣＶＣＦイ
ンバータのいずれに対応するかを分かりやすくするため
に、図１６（ａ）の平面図中に「ＶＶＶＦ」、「ＣＶＣ
Ｆ」と記載し、また本来ＶＶＶＦインバータである半導
体ユニット１５ｂについては、切替動作後にＣＶＣＦイ
ンバータとして動作するので「ＶＶＶＦ（ＣＶＣＦ）」
と記載している。
ていた半導体ユニット１５ｃが故障すれば、電気的に切
替スイッチによって切り離され、ＶＶＶＦインバータ４
ｂとして動作していた半導体ユニット１５ｂがＣＶＣＦ
インバータ動作に切り替わり、その出力が補助回路１２
に接続されることになる。なお、半導体ユニット１５
ａ，１５ｂ，１５ｃがＶＶＶＦインバータ、ＣＶＣＦイ
ンバータのいずれに対応するかを分かりやすくするため
に、図１６（ａ）の平面図中に「ＶＶＶＦ」、「ＣＶＣ
Ｆ」と記載し、また本来ＶＶＶＦインバータである半導
体ユニット１５ｂについては、切替動作後にＣＶＣＦイ
ンバータとして動作するので「ＶＶＶＦ（ＣＶＣＦ）」
と記載している。
【００１２】半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃは
半導体素子より発生する熱を大気へ効率良く熱放散し、
半導体素子の温度上昇を許容温度以下に冷却する冷却部
を有しており、大気への熱放散性の向上を図る目的で、
自然通風用の穴が多数あけられた保護カバー１６で覆わ
れた冷却部の放熱部１７を車体側方に向け、電力変換装
置の箱体１３部分より突出させている。一方、箱体１３
内部には半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃそれぞ
れの半導体素子及びその周辺回路部品１８が収納されて
いる。
半導体素子より発生する熱を大気へ効率良く熱放散し、
半導体素子の温度上昇を許容温度以下に冷却する冷却部
を有しており、大気への熱放散性の向上を図る目的で、
自然通風用の穴が多数あけられた保護カバー１６で覆わ
れた冷却部の放熱部１７を車体側方に向け、電力変換装
置の箱体１３部分より突出させている。一方、箱体１３
内部には半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃそれぞ
れの半導体素子及びその周辺回路部品１８が収納されて
いる。
【００１３】電力変換装置の箱体１３の内部には、半導
体素子及びその周辺回路部品１８が収納される部位のほ
かに、制御ユニット１９ａ，１９ｂ，１９ｃとその他の
電気部品が収納される密閉室２０がある。
体素子及びその周辺回路部品１８が収納される部位のほ
かに、制御ユニット１９ａ，１９ｂ，１９ｃとその他の
電気部品が収納される密閉室２０がある。
【００１４】制御ユニット１９ａ，１９ｂ，１９ｃより
出力されるゲート駆動出力は各々半導体ユニット１５
ａ，１５ｂ，１５ｃに入力される。すなわち、制御ユニ
ット１９ａはＶＶＶＦインバータ制御を、制御ユニット
１９ｃはＣＶＣＦインバータ制御を常に行うが、制御ユ
ニット１９ｂは通常はＶＶＶＦインバータ制御を行う
が、ＣＶＣＦインバータ故障の際にはＣＶＣＦインバー
タ制御に切り替わる（この制御ユニット１９ｂは、図１
４の回路図中の制御部７に相当する）。
出力されるゲート駆動出力は各々半導体ユニット１５
ａ，１５ｂ，１５ｃに入力される。すなわち、制御ユニ
ット１９ａはＶＶＶＦインバータ制御を、制御ユニット
１９ｃはＣＶＣＦインバータ制御を常に行うが、制御ユ
ニット１９ｂは通常はＶＶＶＦインバータ制御を行う
が、ＣＶＣＦインバータ故障の際にはＣＶＣＦインバー
タ制御に切り替わる（この制御ユニット１９ｂは、図１
４の回路図中の制御部７に相当する）。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の鉄道車両用電力変換装置には、次のような問題点
があった。半導体ユニット１５は電力変換装置が健全な
ときにはＶＶＶＦインバータとして動作し、ＣＶＣＦイ
ンバータが故障したときにはＣＶＣＦインバータに切り
替わってＣＶＣＦインバータ動作を行う。したがって、
その冷却部の冷却能力もＶＶＶＦインバータ動作、ＣＶ
ＣＦインバータ動作のいずれの動作中でも使用可能なも
のである必要がある。
従来の鉄道車両用電力変換装置には、次のような問題点
があった。半導体ユニット１５は電力変換装置が健全な
ときにはＶＶＶＦインバータとして動作し、ＣＶＣＦイ
ンバータが故障したときにはＣＶＣＦインバータに切り
替わってＣＶＣＦインバータ動作を行う。したがって、
その冷却部の冷却能力もＶＶＶＦインバータ動作、ＣＶ
ＣＦインバータ動作のいずれの動作中でも使用可能なも
のである必要がある。
【００１６】しかしながら、一般的には発生熱損失はＶ
ＶＶＦインバータ動作とＣＶＣＦインバータ動作とで異
なり、その発生熱損失の大きい方に合わせて冷却部の能
力を決定することになる。例えば、ＶＶＶＦインバータ
動作の際の発生熱損失が大きい場合には、ＶＶＶＦイン
バータ動作での発生熱損失を処理できる冷却部とするた
め、ＣＶＣＦインバータ動作に切り替えた場合には冷却
能力最適値にはなっていない。逆に、ＣＶＣＦインバー
タ動作の際の発生熱損失が大きい場合は、ＣＶＣＦイン
バータ動作での発生熱損失を処理できる冷却部とする必
要があり、通常、半導体ユニット１５ｂがＶＶＶＦイン
バータとして動作している場合は冷却能力は余裕を持っ
ており、この場合にも最適な冷却能力とはなっていな
い。
ＶＶＦインバータ動作とＣＶＣＦインバータ動作とで異
なり、その発生熱損失の大きい方に合わせて冷却部の能
力を決定することになる。例えば、ＶＶＶＦインバータ
動作の際の発生熱損失が大きい場合には、ＶＶＶＦイン
バータ動作での発生熱損失を処理できる冷却部とするた
め、ＣＶＣＦインバータ動作に切り替えた場合には冷却
能力最適値にはなっていない。逆に、ＣＶＣＦインバー
タ動作の際の発生熱損失が大きい場合は、ＣＶＣＦイン
バータ動作での発生熱損失を処理できる冷却部とする必
要があり、通常、半導体ユニット１５ｂがＶＶＶＦイン
バータとして動作している場合は冷却能力は余裕を持っ
ており、この場合にも最適な冷却能力とはなっていな
い。
【００１７】冷却部外形は、特に自然通風で冷却を行う
場合は、ほとんどその冷却能力で決定され、高い熱処理
能力を要求すれば、その分、冷却部外形は大きくなる。
加えて、電力変換装置に占める冷却部分の体積比率も大
きく、冷却部に要求される熱処理能力は装置外形を大き
く左右することになる。つまり、冷却部は必要以上の余
裕を持たせた熱処理能力とせずに、必要十分な熱処理能
力とした最小限の外形で抑えることが、電力変換装置の
小形軽量化のために重要である。特に、鉄道車両の床下
という限られたスペース内に設置される本装置の場合に
は、とりわけ小形軽量化が重要となってくる。
場合は、ほとんどその冷却能力で決定され、高い熱処理
能力を要求すれば、その分、冷却部外形は大きくなる。
加えて、電力変換装置に占める冷却部分の体積比率も大
きく、冷却部に要求される熱処理能力は装置外形を大き
く左右することになる。つまり、冷却部は必要以上の余
裕を持たせた熱処理能力とせずに、必要十分な熱処理能
力とした最小限の外形で抑えることが、電力変換装置の
小形軽量化のために重要である。特に、鉄道車両の床下
という限られたスペース内に設置される本装置の場合に
は、とりわけ小形軽量化が重要となってくる。
【００１８】さらに、半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，
１５ｃは標準化の観点から同一ハードウェアで構成する
ことが望ましいが、同一ハードウェアにしようとすれ
ば、上述した半導体ユニット１５ｂでのＶＶＶＦインバ
ータ動作、ＣＶＣＦインバータ動作双方を考えての発生
熱損失による冷却部の性能決定は、他の半導体ユニット
１５ａ，１５ｃにも適用されることになる。つまり、Ｃ
ＶＣＦインバータ動作のみの半導体ユニット１５ｃもＶ
ＶＶＦインバータ動作時の発生熱損失を考慮した冷却部
である必要があり、ＶＶＶＦインバータ動作のみの半導
体ユニット１５ａもＣＶＣＦインバータ動作時の発生熱
損失を考慮した冷却とする必要が生じてくる。これは、
装置の小形軽量化の観点からは不利である。
１５ｃは標準化の観点から同一ハードウェアで構成する
ことが望ましいが、同一ハードウェアにしようとすれ
ば、上述した半導体ユニット１５ｂでのＶＶＶＦインバ
ータ動作、ＣＶＣＦインバータ動作双方を考えての発生
熱損失による冷却部の性能決定は、他の半導体ユニット
１５ａ，１５ｃにも適用されることになる。つまり、Ｃ
ＶＣＦインバータ動作のみの半導体ユニット１５ｃもＶ
ＶＶＦインバータ動作時の発生熱損失を考慮した冷却部
である必要があり、ＶＶＶＦインバータ動作のみの半導
体ユニット１５ａもＣＶＣＦインバータ動作時の発生熱
損失を考慮した冷却とする必要が生じてくる。これは、
装置の小形軽量化の観点からは不利である。
【００１９】一方、半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１
５ｃはその冷却部の放熱部１７を車体側方側となるよう
に電力変換装置１３の箱体部分より突出されて取り付け
られている。これは車両走行時に生ずる走行風が冷却に
寄与できるように、放熱部１７に走行風が当たるように
構成しているのであるが、車両進行方向に対して後段に
位置する半導体ユニットでは走行風が十分に得られない
問題点がある。
５ｃはその冷却部の放熱部１７を車体側方側となるよう
に電力変換装置１３の箱体部分より突出されて取り付け
られている。これは車両走行時に生ずる走行風が冷却に
寄与できるように、放熱部１７に走行風が当たるように
構成しているのであるが、車両進行方向に対して後段に
位置する半導体ユニットでは走行風が十分に得られない
問題点がある。
【００２０】これは、その半導体ユニットの車両進行方
向前段側に存在する別の半導体ユニットが車両走行風を
遮ってしまい、最後段に位置する半導体ユニットで期待
できる走行風は小さくなってしまうことと、その前段側
の半導体ユニットから発生する熱損失により空気温度が
上がり、最後段の半導体ユニットの冷却部のところでは
外気温度がすでに高くなってしまっていることに起因す
る。
向前段側に存在する別の半導体ユニットが車両走行風を
遮ってしまい、最後段に位置する半導体ユニットで期待
できる走行風は小さくなってしまうことと、その前段側
の半導体ユニットから発生する熱損失により空気温度が
上がり、最後段の半導体ユニットの冷却部のところでは
外気温度がすでに高くなってしまっていることに起因す
る。
【００２１】このような状況下にあって、従来は、半導
体ユニット１５ａ，１５，１５ｃを同一ハードウェアと
する際には、車両進行方向最後部になる半導体ユニット
で冷却部の必要な能力が決まってしまい、走行風による
放熱部１７の小形化が困難であった。
体ユニット１５ａ，１５，１５ｃを同一ハードウェアと
する際には、車両進行方向最後部になる半導体ユニット
で冷却部の必要な能力が決まってしまい、走行風による
放熱部１７の小形化が困難であった。
【００２２】また、本装置では、ＣＶＣＦインバータ１
５ｃの故障の際に、ＶＶＶＦインバータ用の半導体ユニ
ット１５ｂをＣＶＣＦインバータ動作させることで鉄道
車両システムとしての冗長性を確保しているが、ＣＶＣ
Ｆインバータ故障は温度上昇過大が故障要因の１つであ
るので、ＣＶＣＦインバータで通常時、動作している半
導体ユニット１５ｃが他の半導体ユニット１５ａ，１５
ｂに比べ発生熱損失が大きい場合（ここでは、ＶＶＶＦ
インバータとしての動作よりもＣＶＣＦインバータとし
ての動作の方が発生熱損失が大きい場合）、温度上昇過
大で半導体ユニット１５ｃが故障したとき、ＶＶＶＦイ
ンバータ動作している半導体ユニット１５ａ，１５ｂは
まだ温度上昇に余裕があることになる。半導体ユニット
１５ｂは半導体ユニット１５ｃの故障によりＣＶＣＦイ
ンバータ動作に切り替えられるが、半導体ユニット１５
ａはＶＶＶＦインバータ動作する方の半導体ユニットが
減った分、健全時に比べて発生熱損失が増えることにな
り、温度上昇も大きくなる。
５ｃの故障の際に、ＶＶＶＦインバータ用の半導体ユニ
ット１５ｂをＣＶＣＦインバータ動作させることで鉄道
車両システムとしての冗長性を確保しているが、ＣＶＣ
Ｆインバータ故障は温度上昇過大が故障要因の１つであ
るので、ＣＶＣＦインバータで通常時、動作している半
導体ユニット１５ｃが他の半導体ユニット１５ａ，１５
ｂに比べ発生熱損失が大きい場合（ここでは、ＶＶＶＦ
インバータとしての動作よりもＣＶＣＦインバータとし
ての動作の方が発生熱損失が大きい場合）、温度上昇過
大で半導体ユニット１５ｃが故障したとき、ＶＶＶＦイ
ンバータ動作している半導体ユニット１５ａ，１５ｂは
まだ温度上昇に余裕があることになる。半導体ユニット
１５ｂは半導体ユニット１５ｃの故障によりＣＶＣＦイ
ンバータ動作に切り替えられるが、半導体ユニット１５
ａはＶＶＶＦインバータ動作する方の半導体ユニットが
減った分、健全時に比べて発生熱損失が増えることにな
り、温度上昇も大きくなる。
【００２３】以上のことを考えると、上述の冷却能力の
余裕値の大小にもよるが、健全時と比べると走行性能を
下げるなどの配慮が必要となってくる。また、故障した
部位の部品交換が当然必要となり、この例では、半導体
ユニット１５ｃの交換作業が生じることになる。
余裕値の大小にもよるが、健全時と比べると走行性能を
下げるなどの配慮が必要となってくる。また、故障した
部位の部品交換が当然必要となり、この例では、半導体
ユニット１５ｃの交換作業が生じることになる。
【００２４】このように、従来の鉄道車両用電力変換装
置では、ＶＶＶＦインバータ、ＣＶＣＦインバータそれ
ぞれの発生熱損失の処理、冷却部を含む同一ハードウェ
ア化を考えると、上述した問題点がある。
置では、ＶＶＶＦインバータ、ＣＶＣＦインバータそれ
ぞれの発生熱損失の処理、冷却部を含む同一ハードウェ
ア化を考えると、上述した問題点がある。
【００２５】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、１個のＣＶＣＦインバータ用
半導体ユニットと２個以上のＶＶＶＦインバータ用半導
体ユニットとが１個の装置箱体に収納されて、ＣＶＣＦ
インバータの故障の際にはＶＶＶＦインバータ用半導体
ユニットの１個がＣＶＣＦインバータに切り替えられる
機能を有する電力変換装置にあって、この２種類の半導
体ユニットの配置を工夫することによって、装置箱体よ
り車体側方側に突き出した各半導体ユニットの冷却部間
で車体側方側に凹凸を形成し、車両走行時の走行風を各
冷却部に冷却風として取り入れやすくした電力変換装置
を提供することを目的とする。
るためになされたもので、１個のＣＶＣＦインバータ用
半導体ユニットと２個以上のＶＶＶＦインバータ用半導
体ユニットとが１個の装置箱体に収納されて、ＣＶＣＦ
インバータの故障の際にはＶＶＶＦインバータ用半導体
ユニットの１個がＣＶＣＦインバータに切り替えられる
機能を有する電力変換装置にあって、この２種類の半導
体ユニットの配置を工夫することによって、装置箱体よ
り車体側方側に突き出した各半導体ユニットの冷却部間
で車体側方側に凹凸を形成し、車両走行時の走行風を各
冷却部に冷却風として取り入れやすくした電力変換装置
を提供することを目的とする。
【００２６】本発明はまた、ＶＶＶＦインバータ用の半
導体ユニットは車両走行時のみ発熱するので、装置箱体
の両端に配置し、走行風を受けやすくし、冷却性能を高
めた電力変換装置を提供することを目的とする。
導体ユニットは車両走行時のみ発熱するので、装置箱体
の両端に配置し、走行風を受けやすくし、冷却性能を高
めた電力変換装置を提供することを目的とする。
【００２７】本発明はさらに、ＣＶＣＦインバータとＶ
ＶＶＦインバータとの切替をＣＶＣＦインバータ故障発
生以前に行うことにより、冗長性がいっそう高い電力変
換装置を提供することを目的とする。
ＶＶＦインバータとの切替をＣＶＣＦインバータ故障発
生以前に行うことにより、冗長性がいっそう高い電力変
換装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、鉄道
車両電源用の交流電力を供給するＣＶＣＦインバータと
して使われる１個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用
の交流電力を供給するＶＶＶＦインバータとして使われ
る２個の半導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納
し、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットが故障の際に
は、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個
をＣＶＣＦインバータの動作に切り替える機能を有し
た、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置
であって、前記半導体ユニットが、半導体素子の発熱を
外気に自然冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他
の電気部品が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部
が車体側方側となるよう装置箱体に収納され、当該装置
箱体の車体側方側となる片面には、１個のＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットを含む少なくとも３個の半導体
ユニットが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体
より車体側方側へ突き出して構成され、中央にＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが、両側にＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットが配置されたものである。
車両電源用の交流電力を供給するＣＶＣＦインバータと
して使われる１個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用
の交流電力を供給するＶＶＶＦインバータとして使われ
る２個の半導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納
し、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットが故障の際に
は、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個
をＣＶＣＦインバータの動作に切り替える機能を有し
た、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置
であって、前記半導体ユニットが、半導体素子の発熱を
外気に自然冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他
の電気部品が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部
が車体側方側となるよう装置箱体に収納され、当該装置
箱体の車体側方側となる片面には、１個のＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットを含む少なくとも３個の半導体
ユニットが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体
より車体側方側へ突き出して構成され、中央にＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが、両側にＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットが配置されたものである。
【００２９】請求項１の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、そ
れらの中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両
側がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように
配置することによって、車両走行時のみ発熱するＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効な走行風が当たる
ようにし、冷却性能を高めることによってより大きな制
御容量を持たせることが可能である。
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、そ
れらの中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両
側がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように
配置することによって、車両走行時のみ発熱するＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効な走行風が当たる
ようにし、冷却性能を高めることによってより大きな制
御容量を持たせることが可能である。
【００３０】請求項２の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、前記半導体ユニットが隣
り合って近接配置されていない部位が少なくとも１カ所
以上あり、その部位には半導体ユニットへゲート制御信
号を出力するゲート制御論理ユニットが収納され、前記
ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体からの
突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
の装置箱体からの突き出し寸法よりも小さくしたもので
ある。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、前記半導体ユニットが隣
り合って近接配置されていない部位が少なくとも１カ所
以上あり、その部位には半導体ユニットへゲート制御信
号を出力するゲート制御論理ユニットが収納され、前記
ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体からの
突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
の装置箱体からの突き出し寸法よりも小さくしたもので
ある。
【００３１】請求項２の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個以上のＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとがそれらの冷却部が車体側
方側となるように装置箱体に収納され、さらに、冷却部
は装置箱体より車体側方側へ突き出して構成されるが、
半導体ユニットを互いに隣り合って近接しない部位に設
けることにより、その部分と半導体ユニットの冷却部の
突き出し部とが車体側方側に凹凸を形成し、車両走行風
を冷却部に取り込みやすい。
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個以上のＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとがそれらの冷却部が車体側
方側となるように装置箱体に収納され、さらに、冷却部
は装置箱体より車体側方側へ突き出して構成されるが、
半導体ユニットを互いに隣り合って近接しない部位に設
けることにより、その部分と半導体ユニットの冷却部の
突き出し部とが車体側方側に凹凸を形成し、車両走行風
を冷却部に取り込みやすい。
【００３２】また、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユ
ニットの装置箱体からの突き出し寸法を、ＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法
よりも小さくすることにより、ＶＶＶＦインバータ用半
導体ユニットに有効に走行風が当たるようにしている。
ニットの装置箱体からの突き出し寸法を、ＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法
よりも小さくすることにより、ＶＶＶＦインバータ用半
導体ユニットに有効に走行風が当たるようにしている。
【００３３】請求項３の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットは
相互に間隔をあけた配置で、隣り合って近接配置される
ことがなく、２個の半導体ユニット間には半導体ユニッ
トへゲート制御信号を出力するゲート制御論理ユニット
が収納され、隣りに近接配置される半導体ユニットにゲ
ート制御論理ユニットの出力が接続され、前記ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し
寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装置箱
体からの突き出し寸法よりも小さくしたものである。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットは
相互に間隔をあけた配置で、隣り合って近接配置される
ことがなく、２個の半導体ユニット間には半導体ユニッ
トへゲート制御信号を出力するゲート制御論理ユニット
が収納され、隣りに近接配置される半導体ユニットにゲ
ート制御論理ユニットの出力が接続され、前記ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し
寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装置箱
体からの突き出し寸法よりも小さくしたものである。
【００３４】請求項３の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、隣り合って配置される半導体ユニットはすべて相
互に間隔をあけた配置にし、２個の半導体ユニット間に
は半導体ユニットへ制御信号を出力する制御部を収納
し、隣に近接配置される半導体ユニットに制御部の出力
を接続したことにより、隣り合う半導体ユニット間が近
接せず、それぞれの車両進行方向前後に間隔が設けら
れ、車両走行風をすべての半導体ユニットに対して冷却
風として取り込みやすい。また、前記ＣＶＣＦインバー
タ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法を、
ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体からの
突き出し寸法よりも小さくすることにより、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットに有効に走行風が当たるよう
にしている。さらに、半導体ユニットとゲート制御論理
ユニットとが近接配置されるので、半導体ユニットに接
続されるゲート制御信号にノイズが乗り、誤動作を起こ
す恐れも少なく、耐ノイズ性が高い。
では、隣り合って配置される半導体ユニットはすべて相
互に間隔をあけた配置にし、２個の半導体ユニット間に
は半導体ユニットへ制御信号を出力する制御部を収納
し、隣に近接配置される半導体ユニットに制御部の出力
を接続したことにより、隣り合う半導体ユニット間が近
接せず、それぞれの車両進行方向前後に間隔が設けら
れ、車両走行風をすべての半導体ユニットに対して冷却
風として取り込みやすい。また、前記ＣＶＣＦインバー
タ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法を、
ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体からの
突き出し寸法よりも小さくすることにより、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットに有効に走行風が当たるよう
にしている。さらに、半導体ユニットとゲート制御論理
ユニットとが近接配置されるので、半導体ユニットに接
続されるゲート制御信号にノイズが乗り、誤動作を起こ
す恐れも少なく、耐ノイズ性が高い。
【００３５】請求項４の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦインバ
ータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床下に
設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導
体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱
放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収納さ
れる密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側となる
よう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方側と
なる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニ
ットを含む少なくとも３個の半導体ユニットが、その冷
却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体側方側へ突
き出して構成され、中央にＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットが、両側にＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トが配置され、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トの装置箱体からの突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法より
も小さくしたものである。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦインバ
ータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床下に
設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導
体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱
放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収納さ
れる密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側となる
よう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方側と
なる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニ
ットを含む少なくとも３個の半導体ユニットが、その冷
却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体側方側へ突
き出して構成され、中央にＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットが、両側にＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トが配置され、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トの装置箱体からの突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法より
も小さくしたものである。
【００３６】請求項４の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、そ
れらの中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両
側がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように
配置することによって、車両走行時のみ発熱するＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効な走行風が当たる
ようにし、冷却性能を高めることによってより大きな制
御容量を持たせることが可能である。さらに、前記ＣＶ
ＣＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き
出し寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装
置箱体からの突き出し寸法よりも小さくすることによ
り、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走行
風が当たるようにしている。
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、そ
れらの中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両
側がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように
配置することによって、車両走行時のみ発熱するＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効な走行風が当たる
ようにし、冷却性能を高めることによってより大きな制
御容量を持たせることが可能である。さらに、前記ＣＶ
ＣＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き
出し寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装
置箱体からの突き出し寸法よりも小さくすることによ
り、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走行
風が当たるようにしている。
【００３７】請求項５の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、前記半導体ユニットが隣
り合って近接配置されていない部位が少なくとも１カ所
以上あり、その部位には半導体ユニットへゲート制御信
号を出力するゲート制御論理ユニットが収納され、前記
ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとを同一のもので、装置箱体への
枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半
導体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トよりも装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるよう
に、前記装置箱体の枕木方向奥側に取り付けたものであ
る。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、前記半導体ユニットが隣
り合って近接配置されていない部位が少なくとも１カ所
以上あり、その部位には半導体ユニットへゲート制御信
号を出力するゲート制御論理ユニットが収納され、前記
ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとを同一のもので、装置箱体への
枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半
導体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トよりも装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるよう
に、前記装置箱体の枕木方向奥側に取り付けたものであ
る。
【００３８】請求項５の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個以上のＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとがそれらの冷却部が車体側
方側となるように装置箱体に収納され、さらに、冷却部
は装置箱体より車体側方側へ突き出して構成されるが、
半導体ユニットを互いに隣り合って近接しない部位に設
けることにより、その部分と半導体ユニットの冷却部の
突き出し部とが車体側方側に凹凸を形成し、車両走行風
を冷却部に取り込みやすい。また、前記ＣＶＣＦインバ
ータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用半導体ユ
ニットとを同一のもので、装置箱体への枕木方向の取付
位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの
方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットよりも装置箱
体からの突き出し寸法が小さくなるように、前記装置箱
体の枕木方向奥側に取り付けることにより、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦインバータ用半導
体ユニットとに同一ものを使用しながらも、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットに有効に走行風が当たるよう
にしている。
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個以上のＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとがそれらの冷却部が車体側
方側となるように装置箱体に収納され、さらに、冷却部
は装置箱体より車体側方側へ突き出して構成されるが、
半導体ユニットを互いに隣り合って近接しない部位に設
けることにより、その部分と半導体ユニットの冷却部の
突き出し部とが車体側方側に凹凸を形成し、車両走行風
を冷却部に取り込みやすい。また、前記ＣＶＣＦインバ
ータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用半導体ユ
ニットとを同一のもので、装置箱体への枕木方向の取付
位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの
方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットよりも装置箱
体からの突き出し寸法が小さくなるように、前記装置箱
体の枕木方向奥側に取り付けることにより、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦインバータ用半導
体ユニットとに同一ものを使用しながらも、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットに有効に走行風が当たるよう
にしている。
【００３９】請求項６の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットは
相互に間隔をあけた配置で、隣り合って近接配置される
ことがなく、２個の半導体ユニット間には半導体ユニッ
トへゲート制御信号を出力するゲート制御論理ユニット
が収納され、隣りに近接配置される半導体ユニットにゲ
ート制御論理ユニットの出力が接続され、前記ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用半
導体ユニットとを同一のもので、装置箱体への枕木方向
の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニ
ットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットよりも
装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるように、前記
装置箱体の枕木方向奥側に取り付けたものである。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側と
なるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方
側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
が、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体
側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットは
相互に間隔をあけた配置で、隣り合って近接配置される
ことがなく、２個の半導体ユニット間には半導体ユニッ
トへゲート制御信号を出力するゲート制御論理ユニット
が収納され、隣りに近接配置される半導体ユニットにゲ
ート制御論理ユニットの出力が接続され、前記ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用半
導体ユニットとを同一のもので、装置箱体への枕木方向
の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニ
ットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットよりも
装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるように、前記
装置箱体の枕木方向奥側に取り付けたものである。
【００４０】請求項６の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、隣り合って配置される半導体ユニットはすべて相
互に間隔をあけた配置にし、２個の半導体ユニット間に
は半導体ユニットへ制御信号を出力する制御部を収納
し、隣に近接配置される半導体ユニットに制御部の出力
を接続したことにより、隣り合う半導体ユニット間が近
接せず、それぞれの車両進行方向前後に間隔が設けら
れ、車両走行風をすべての半導体ユニットに対して冷却
風として取り込みやすい。また、半導体ユニットとゲー
ト制御論理ユニットとが近接配置されるので、半導体ユ
ニットに接続されるゲート制御信号にノイズが乗り、誤
動作を起こす恐れも少なく、耐ノイズ性が高い。さら
に、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットとを同一のもので、装置
箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバ
ータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導
体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸法が小さく
なるように、前記装置箱体の枕木方向奥側に取り付ける
ことにより、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣ
ＶＣＦインバータ用半導体ユニットとに同一ものを使用
しながらも、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有
効に走行風が当たるようにしている。
では、隣り合って配置される半導体ユニットはすべて相
互に間隔をあけた配置にし、２個の半導体ユニット間に
は半導体ユニットへ制御信号を出力する制御部を収納
し、隣に近接配置される半導体ユニットに制御部の出力
を接続したことにより、隣り合う半導体ユニット間が近
接せず、それぞれの車両進行方向前後に間隔が設けら
れ、車両走行風をすべての半導体ユニットに対して冷却
風として取り込みやすい。また、半導体ユニットとゲー
ト制御論理ユニットとが近接配置されるので、半導体ユ
ニットに接続されるゲート制御信号にノイズが乗り、誤
動作を起こす恐れも少なく、耐ノイズ性が高い。さら
に、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットとを同一のもので、装置
箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバ
ータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導
体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸法が小さく
なるように、前記装置箱体の枕木方向奥側に取り付ける
ことにより、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣ
ＶＣＦインバータ用半導体ユニットとに同一ものを使用
しながらも、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有
効に走行風が当たるようにしている。
【００４１】請求項７の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦインバ
ータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床下に
設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導
体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱
放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収納さ
れる密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側となる
よう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方側と
なる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニ
ットを含む少なくとも３個の半導体ユニットが、その冷
却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体側方側へ突
き出して構成され、中央にＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットが、両側にＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トが配置され、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トとＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとを同一のも
ので、装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶ
ＣＦインバータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸
法が小さくなるように、前記装置箱体の枕木方向奥側に
取り付けたものである。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦイン
バータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦインバ
ータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床下に
設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導
体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱
放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収納さ
れる密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方側となる
よう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体側方側と
なる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニ
ットを含む少なくとも３個の半導体ユニットが、その冷
却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車体側方側へ突
き出して構成され、中央にＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットが、両側にＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トが配置され、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トとＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとを同一のも
ので、装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶ
ＣＦインバータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸
法が小さくなるように、前記装置箱体の枕木方向奥側に
取り付けたものである。
【００４２】請求項７の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、そ
れらの中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両
側がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように
配置することによって、車両走行時のみ発熱するＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効な走行風が当たる
ようにし、冷却性能を高めることによってより大きな制
御容量を持たせることが可能である。また、前記ＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットとを同一のもので、装置箱体への枕木方
向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユ
ニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットより
も装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるように、前
記装置箱体の枕木方向奥側に取り付けることにより、Ｖ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦインバー
タ用半導体ユニットとに同一ものを使用しながらも、Ｖ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走行風が当
たるようにしている。
では、装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、そ
れらの中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両
側がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように
配置することによって、車両走行時のみ発熱するＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効な走行風が当たる
ようにし、冷却性能を高めることによってより大きな制
御容量を持たせることが可能である。また、前記ＣＶＣ
Ｆインバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットとを同一のもので、装置箱体への枕木方
向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユ
ニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットより
も装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるように、前
記装置箱体の枕木方向奥側に取り付けることにより、Ｖ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦインバー
タ用半導体ユニットとに同一ものを使用しながらも、Ｖ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走行風が当
たるようにしている。
【００４３】請求項８の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とから構成され、前記ＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットは装置箱体の車体側方側となる片
面に、その冷却部が車体側方側となり、かつ装置箱体よ
り当該冷却部が車両側方側へ突き出すように設置され、
前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットはその冷却部
が車体中央側となるように、前記ＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットとは逆向きに前記装置箱体に組み込まれ
たものである。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とから構成され、前記ＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットは装置箱体の車体側方側となる片
面に、その冷却部が車体側方側となり、かつ装置箱体よ
り当該冷却部が車両側方側へ突き出すように設置され、
前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットはその冷却部
が車体中央側となるように、前記ＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットとは逆向きに前記装置箱体に組み込まれ
たものである。
【００４４】請求項８の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、２種類の用途の半導体ユニットのうち、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットは装置箱体の車体側方側と
なる片面に、その冷却部を車体側方側となるように配置
し、さらに装置箱体より冷却部を車体側方側へ突き出さ
せ、一方、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットはその
冷却部を車体中央側になるように配置することによって
ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットと逆向きに装置箱
体に組み込むことにより、ＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットの冷却部が装置の車体側方側に突き出さず、Ｖ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットの冷却部のみが装置
車体側方側に突き出す構成にしてＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットに有効に走行風が当たるようにし、冷却
性能を高め、より大きな制御容量を持たせられるように
している。
では、２種類の用途の半導体ユニットのうち、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットは装置箱体の車体側方側と
なる片面に、その冷却部を車体側方側となるように配置
し、さらに装置箱体より冷却部を車体側方側へ突き出さ
せ、一方、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットはその
冷却部を車体中央側になるように配置することによって
ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットと逆向きに装置箱
体に組み込むことにより、ＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットの冷却部が装置の車体側方側に突き出さず、Ｖ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットの冷却部のみが装置
車体側方側に突き出す構成にしてＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットに有効に走行風が当たるようにし、冷却
性能を高め、より大きな制御容量を持たせられるように
している。
【００４５】請求項９の発明は、鉄道車両電源用の交流
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側方側
となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側方側
となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユ
ニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニットがそ
の冷却部を車体側方側となるように、かつ当該冷却部が
装置箱体より車体側方側へ突き出して設置され、鉄道車
両の走行時は、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トのキャリア周波数を小さな値に切り替えるものであ
る。
電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１個
の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給
するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットが故障の際には、ＶＶＶＦ
インバータ用半導体ユニットのうちの１個をＣＶＣＦイ
ンバータの動作に切り替える機能を有した、鉄道車両床
下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、前記
半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然冷却
で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品が収
納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側方側
となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側方側
となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユ
ニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニットがそ
の冷却部を車体側方側となるように、かつ当該冷却部が
装置箱体より車体側方側へ突き出して設置され、鉄道車
両の走行時は、前記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トのキャリア周波数を小さな値に切り替えるものであ
る。
【００４６】請求項９の発明の鉄道車両用電力変換装置
では、ＶＶＶＦインバータの動作時、つまり車両走行時
にはＣＶＣＦインバータのキャリア周波数を小さい方に
切り替えることによって発生する損失を低減し、温度上
昇を許容温度以下に抑える。また周波数を低減すること
によって騒音が大きくなるが、車両走行時のみにこの切
替を行うので、車両の走行音によってかき消され、ＣＶ
ＣＦインバータの騒音が乗客に不快感を与えることがな
い。
では、ＶＶＶＦインバータの動作時、つまり車両走行時
にはＣＶＣＦインバータのキャリア周波数を小さい方に
切り替えることによって発生する損失を低減し、温度上
昇を許容温度以下に抑える。また周波数を低減すること
によって騒音が大きくなるが、車両走行時のみにこの切
替を行うので、車両の走行音によってかき消され、ＣＶ
ＣＦインバータの騒音が乗客に不快感を与えることがな
い。
【００４７】請求項１０の発明は、鉄道車両電源用の交
流電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１
個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供
給するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットのうちの１個がＣＶＣＦ
インバータの動作に切り替わり、同時に、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットがＶＶＶＦインバータの動作に
切り替えわる機能を有した、鉄道車両床下に設置される
鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導体ユニット
が、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱放散する冷
却部と半導体素子その他の電気部品が収納される密閉部
分とから構成され、冷却部が車体側方側となるよう装置
箱体に収納され、装置箱体の車体側方側となる片面に
は、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットを含む
少なくとも３個以上の半導体ユニットがその冷却部を車
体側方側となるように、かつ当該冷却部が装置箱体より
車体側方側へ突き出して設置され、前記切替機能を有す
るＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個は
装置箱体の端部に位置し、前記ＣＶＣＦインバータ用半
導体ユニットはその冷却部の温度を検知する温度検知手
段を有し、当該温度検知手段が所定の設定温度を検知し
たときに当該ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットを前
記ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個と
相互に動作を切り替えるものである。
流電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１
個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供
給するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットのうちの１個がＣＶＣＦ
インバータの動作に切り替わり、同時に、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットがＶＶＶＦインバータの動作に
切り替えわる機能を有した、鉄道車両床下に設置される
鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導体ユニット
が、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱放散する冷
却部と半導体素子その他の電気部品が収納される密閉部
分とから構成され、冷却部が車体側方側となるよう装置
箱体に収納され、装置箱体の車体側方側となる片面に
は、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットを含む
少なくとも３個以上の半導体ユニットがその冷却部を車
体側方側となるように、かつ当該冷却部が装置箱体より
車体側方側へ突き出して設置され、前記切替機能を有す
るＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個は
装置箱体の端部に位置し、前記ＣＶＣＦインバータ用半
導体ユニットはその冷却部の温度を検知する温度検知手
段を有し、当該温度検知手段が所定の設定温度を検知し
たときに当該ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットを前
記ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個と
相互に動作を切り替えるものである。
【００４８】請求項１０の発明の鉄道車両用電力変換装
置では、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバータとを
相互に切り替えるようにしたことにより、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットの冷却部に設けた温度検知手段
が異常温度を検知する前に、つまり、許容温度以下の状
態でＶＶＶＦインバータと切り替えるによって半導体素
子の温度上昇による故障を未然に防ぐことができる。
置では、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバータとを
相互に切り替えるようにしたことにより、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットの冷却部に設けた温度検知手段
が異常温度を検知する前に、つまり、許容温度以下の状
態でＶＶＶＦインバータと切り替えるによって半導体素
子の温度上昇による故障を未然に防ぐことができる。
【００４９】請求項１１の発明は、鉄道車両電源用の交
流電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１
個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供
給するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納した鉄道車
両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、
前記半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側
方側となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側
方側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導
体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
がその冷却部を車体側方側となるように、かつ当該冷却
部が装置箱体より車体側方側へ突き出して設置され、前
記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの熱放散する冷
却部が、強制的に当該冷却部に送風する補助送風機を有
し、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの負荷である
電動空気圧縮機の動作時に当該補助送風機を動作させる
ものである。
流電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１
個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供
給するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納した鉄道車
両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、
前記半導体ユニットが、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側
方側となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側
方側となる片面には、１個のＣＶＣＦインバータ用半導
体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニット
がその冷却部を車体側方側となるように、かつ当該冷却
部が装置箱体より車体側方側へ突き出して設置され、前
記ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの熱放散する冷
却部が、強制的に当該冷却部に送風する補助送風機を有
し、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの負荷である
電動空気圧縮機の動作時に当該補助送風機を動作させる
ものである。
【００５０】請求項１１の発明の鉄道車両用電力変換装
置では、ＣＶＣＦインバータの半導体ユニットに補助送
風機を設け、電動空気圧縮機を動作させるときにこの補
助送風機も動作させるので、補助送風機の回転音が電動
空気圧縮機の動作音と同時に発生してその騒音が乗客に
不快感を与えることがなく、またＣＶＣＦインバータの
負荷である電動空気圧縮機の動作により負荷増加（損失
が大きくなる）に際しても、半導体ユニットの冷却性能
が向上し、結果的に半導体素子の温度上昇を抑制するこ
とができる。
置では、ＣＶＣＦインバータの半導体ユニットに補助送
風機を設け、電動空気圧縮機を動作させるときにこの補
助送風機も動作させるので、補助送風機の回転音が電動
空気圧縮機の動作音と同時に発生してその騒音が乗客に
不快感を与えることがなく、またＣＶＣＦインバータの
負荷である電動空気圧縮機の動作により負荷増加（損失
が大きくなる）に際しても、半導体ユニットの冷却性能
が向上し、結果的に半導体素子の温度上昇を抑制するこ
とができる。
【００５１】請求項１２の発明は、鉄道車両電源用の交
流電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１
個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供
給するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットのうちの１個がＣＶＣＦ
インバータの動作に切り替わり、同時に、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットがＶＶＶＦインバータの動作に
切り替えわる機能を有した、鉄道車両床下に設置される
鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導体ユニット
が、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱放散する冷
却部と半導体素子その他の電気部品が収納される密閉部
分とから構成され、冷却部が車体側方側となるよう装置
箱体に収納され、装置箱体の車体側方側となる片面に
は、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットを含む
少なくとも３個以上の半導体ユニットがその冷却部を車
体側方側となるように、かつ当該冷却部が装置箱体より
車体側方側へ突き出して設置され、前記切替機能を有す
るＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個は
装置箱体の端部に位置し、前記ＣＶＣＦインバータ用半
導体ユニットはもう一方の装置箱体の端部に位置し、鉄
道車両の進行方向によりこの２個の半導体ユニット間で
相互に機能を切り替えるものである。
流電力を供給するＣＶＣＦインバータとして使われる１
個の半導体ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供
給するＶＶＶＦインバータとして使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットのうちの１個がＣＶＣＦ
インバータの動作に切り替わり、同時に、ＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットがＶＶＶＦインバータの動作に
切り替えわる機能を有した、鉄道車両床下に設置される
鉄道車両用電力変換装置であって、前記半導体ユニット
が、半導体素子の発熱を外気に自然冷却で熱放散する冷
却部と半導体素子その他の電気部品が収納される密閉部
分とから構成され、冷却部が車体側方側となるよう装置
箱体に収納され、装置箱体の車体側方側となる片面に
は、１個のＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットを含む
少なくとも３個以上の半導体ユニットがその冷却部を車
体側方側となるように、かつ当該冷却部が装置箱体より
車体側方側へ突き出して設置され、前記切替機能を有す
るＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットのうちの１個は
装置箱体の端部に位置し、前記ＣＶＣＦインバータ用半
導体ユニットはもう一方の装置箱体の端部に位置し、鉄
道車両の進行方向によりこの２個の半導体ユニット間で
相互に機能を切り替えるものである。
【００５２】請求項１２の発明の鉄道車両用電力変換装
置では、３個の半導体ユニットを装置の車体側方側に並
べ、半導体ユニット１個当たりの損失がＶＶＶＦインバ
ータの損失の方がＣＶＣＦインバータの損失より大きい
場合には車両進行方向の最後部にＣＶＣＦインバータが
来るように、車両の進行方向に応じてＶＶＶＦインバー
タとＣＶＣＦインバータとを切り替え、車両走行風がＶ
ＶＶＦインバータの半導体ユニットに有効に当たるよう
にする。
置では、３個の半導体ユニットを装置の車体側方側に並
べ、半導体ユニット１個当たりの損失がＶＶＶＦインバ
ータの損失の方がＣＶＣＦインバータの損失より大きい
場合には車両進行方向の最後部にＣＶＣＦインバータが
来るように、車両の進行方向に応じてＶＶＶＦインバー
タとＣＶＣＦインバータとを切り替え、車両走行風がＶ
ＶＶＦインバータの半導体ユニットに有効に当たるよう
にする。
【００５３】またＣＶＣＦインバータ方が損失が大きい
場合には、ＣＶＣＦインバータが車両進行方向の最前部
に来るように、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバー
タとを切り替え、車両走行風がＣＶＣＦインバータの冷
却に寄与するようにする。
場合には、ＣＶＣＦインバータが車両進行方向の最前部
に来るように、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバー
タとを切り替え、車両走行風がＣＶＣＦインバータの冷
却に寄与するようにする。
【００５４】これにより、車両走行風がＶＶＶＦインバ
ータ、ＣＶＣＦインバータ各々の半導体ユニットの冷却
に有効に活用でき、全体して効率の良い冷却ができる。
ータ、ＣＶＣＦインバータ各々の半導体ユニットの冷却
に有効に活用でき、全体して効率の良い冷却ができる。
【００５５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１及び図２は本発明の第１の実施
の形態の鉄道車両用電力変換装置の車両に対する取付構
造を示している。第１の実施の形態では、電力変換装置
箱体１３が車体１４の床下に設置され、電力変換装置箱
体１３の一方の端部に半導体ユニット１５ａが、もう一
方の端部には半導体ユニット１５ｂがそれぞれの冷却部
が車体側方側となり、かつ車体側方側に突き出すように
して収納されている。また装置箱体１３における半導体
ユニット１５ａ，１５ｂの中間位置には、半導体ユニッ
ト１５ｃが同じくその冷却部が車体側方側となり、かつ
車体側方側に突き出すように収納されている。
基づいて詳説する。図１及び図２は本発明の第１の実施
の形態の鉄道車両用電力変換装置の車両に対する取付構
造を示している。第１の実施の形態では、電力変換装置
箱体１３が車体１４の床下に設置され、電力変換装置箱
体１３の一方の端部に半導体ユニット１５ａが、もう一
方の端部には半導体ユニット１５ｂがそれぞれの冷却部
が車体側方側となり、かつ車体側方側に突き出すように
して収納されている。また装置箱体１３における半導体
ユニット１５ａ，１５ｂの中間位置には、半導体ユニッ
ト１５ｃが同じくその冷却部が車体側方側となり、かつ
車体側方側に突き出すように収納されている。
【００５６】ここで、半導体ユニット１５ａはＶＶＶＦ
インバータとして動作し、半導体ユニット１５ｃはＣＶ
ＣＦインバータとして動作する。そして半導体ユニット
１５ｂは通常時はＶＶＶＦインバータ動作し、ＣＶＣＦ
インバータとして動作する半導体ユニット１５ｃが故障
したときにはこれに代わってＣＶＣＦインバータとして
動作するものである。
インバータとして動作し、半導体ユニット１５ｃはＣＶ
ＣＦインバータとして動作する。そして半導体ユニット
１５ｂは通常時はＶＶＶＦインバータ動作し、ＣＶＣＦ
インバータとして動作する半導体ユニット１５ｃが故障
したときにはこれに代わってＣＶＣＦインバータとして
動作するものである。
【００５７】半導体ユニット１５ａと半導体ユニット１
５ｂとの間には密閉室２０ａが設けられ、半導体ユニッ
ト１５ｂと半導体ユニット１５ｃとの間には密閉室２０
ｂが設けられている。密閉室２０ａには、半導体ユニッ
ト１５ａをＶＶＶＦインバータ制御するための制御ユニ
ット１９ａが収納され、密閉室２０ｂには制御ユニット
１９ｂ，１９ｃが収納されている。
５ｂとの間には密閉室２０ａが設けられ、半導体ユニッ
ト１５ｂと半導体ユニット１５ｃとの間には密閉室２０
ｂが設けられている。密閉室２０ａには、半導体ユニッ
ト１５ａをＶＶＶＦインバータ制御するための制御ユニ
ット１９ａが収納され、密閉室２０ｂには制御ユニット
１９ｂ，１９ｃが収納されている。
【００５８】制御ユニット１９ｃはＣＶＣＦインバータ
半導体ユニット１５ｃに接続され、この半導体ユニット
１５ｃをＣＶＣＦインバータ制御する。
半導体ユニット１５ｃに接続され、この半導体ユニット
１５ｃをＣＶＣＦインバータ制御する。
【００５９】制御ユニット１９ｂは従来例と同様に図１
４において示した制御部７を有し、ＶＶＶＦインバータ
動作とＣＶＣＦインバータ動作との切替機能を備えてお
り、半導体ユニット１５ｂに接続されていて、通常時に
はこの半導体ユニット１５ｂをＶＶＶＦインバータ制御
し、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット１５ｃが故障
したときにはそれに代わって半導体ユニット１５ｂをＣ
ＶＣＦインバータ制御する。
４において示した制御部７を有し、ＶＶＶＦインバータ
動作とＣＶＣＦインバータ動作との切替機能を備えてお
り、半導体ユニット１５ｂに接続されていて、通常時に
はこの半導体ユニット１５ｂをＶＶＶＦインバータ制御
し、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット１５ｃが故障
したときにはそれに代わって半導体ユニット１５ｂをＣ
ＶＣＦインバータ制御する。
【００６０】半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃは
いずれも、その冷却部が電力変換装置箱体１３より車体
側方側に突き出していて、その突出部分は保護カバー１
６によって放熱部１７を覆った構造になっている。そし
て半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃそれぞれの半
導体素子及びその周辺回路部品１８は装置箱体１３内に
収納され、またそれらの間は密閉室２０ａ，２０ｂによ
って隔てられ、互いに間隔が開いている。
いずれも、その冷却部が電力変換装置箱体１３より車体
側方側に突き出していて、その突出部分は保護カバー１
６によって放熱部１７を覆った構造になっている。そし
て半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃそれぞれの半
導体素子及びその周辺回路部品１８は装置箱体１３内に
収納され、またそれらの間は密閉室２０ａ，２０ｂによ
って隔てられ、互いに間隔が開いている。
【００６１】なお、第１の実施の形態の鉄道車両用電力
変換装置の回路構成は、図１４に示した従来例と同様で
ある。
変換装置の回路構成は、図１４に示した従来例と同様で
ある。
【００６２】次に、上記構成の第１の実施の形態の鉄道
車両用電力変換装置の動作を説明する。通常時には、電
力変換装置箱体１３の両端に設置されている半導体ユニ
ット１５ａ，１５ｂはいずれもＶＶＶＦインバータ動作
しており、中央の半導体ユニット１５ｃがＣＶＣＦイン
バータ動作している。
車両用電力変換装置の動作を説明する。通常時には、電
力変換装置箱体１３の両端に設置されている半導体ユニ
ット１５ａ，１５ｂはいずれもＶＶＶＦインバータ動作
しており、中央の半導体ユニット１５ｃがＣＶＣＦイン
バータ動作している。
【００６３】車両走行時には走行風が発生する。例え
ば、装置箱体１３が図１、図２の紙面上を左向き（矢印
Ａの向き）に走行する場合、このとき、進行方向最前部
には半導体ユニット１５ａが位置し、進行方向最後部に
は半導体ユニット１５ｂが位置することになるが、半導
体ユニット１５ａ，１５ｃの間、半導体ユニット１５
ｃ，１５ｂの間に間隔を設けたことにより、進行方向最
前部に位置する半導体ユニット１５ａだけでなく、半導
体ユニット１５ｃ、最後部の半導体ユニット１５ｂにも
走行風が有効に入り込む。
ば、装置箱体１３が図１、図２の紙面上を左向き（矢印
Ａの向き）に走行する場合、このとき、進行方向最前部
には半導体ユニット１５ａが位置し、進行方向最後部に
は半導体ユニット１５ｂが位置することになるが、半導
体ユニット１５ａ，１５ｃの間、半導体ユニット１５
ｃ，１５ｂの間に間隔を設けたことにより、進行方向最
前部に位置する半導体ユニット１５ａだけでなく、半導
体ユニット１５ｃ、最後部の半導体ユニット１５ｂにも
走行風が有効に入り込む。
【００６４】つまり、半導体ユニット１５ｃの放熱部１
７には、半導体ユニット１５ａ，１５ｃ間の間隔部分２
１ａに矢印Ｂａに示すように走行風が流れ込み、冷却風
として寄与する。同様に、半導体ユニット１５ｂの放熱
部１７には、半導体ユニット１５ｃ，１５ｂ間の間隔部
分２１ｂに矢印Ｂｂに示すように走行風が流れ込み、冷
却風として寄与する。進行方向が逆向きになった場合に
も同様に、進行方向最前部となる半導体ユニット１５ｂ
以外の半導体ユニット１５ｃ，１５ａにも走行風が取り
入れられる。ただし、走行風の効果の大小は、進行方向
最前部に位置する半導体ユニットの冷却部で最も大き
い。
７には、半導体ユニット１５ａ，１５ｃ間の間隔部分２
１ａに矢印Ｂａに示すように走行風が流れ込み、冷却風
として寄与する。同様に、半導体ユニット１５ｂの放熱
部１７には、半導体ユニット１５ｃ，１５ｂ間の間隔部
分２１ｂに矢印Ｂｂに示すように走行風が流れ込み、冷
却風として寄与する。進行方向が逆向きになった場合に
も同様に、進行方向最前部となる半導体ユニット１５ｂ
以外の半導体ユニット１５ｃ，１５ａにも走行風が取り
入れられる。ただし、走行風の効果の大小は、進行方向
最前部に位置する半導体ユニットの冷却部で最も大き
い。
【００６５】また、鉄道車両の一般路線では終端駅で車
両が折り返し走行するため、車両進行方向はある時間間
隔ごとに逆向きになるが、通常時、ＶＶＶＦインバータ
動作を行う半導体ユニット１５ａ，１５ｂはどちらかが
進行方向の最前部に位置することになり、走行風による
冷却性能向上の効果は特にこの装置両端に配置した半導
体ユニット１５ａ，１５ｂで大きい。
両が折り返し走行するため、車両進行方向はある時間間
隔ごとに逆向きになるが、通常時、ＶＶＶＦインバータ
動作を行う半導体ユニット１５ａ，１５ｂはどちらかが
進行方向の最前部に位置することになり、走行風による
冷却性能向上の効果は特にこの装置両端に配置した半導
体ユニット１５ａ，１５ｂで大きい。
【００６６】ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット１５
ｃの故障時には、この回路はシステムから回路上切り離
され、半導体ユニット１５ｂがＶＶＶＦインバータ動作
からＣＶＣＦインバータ動作に切り替えられ、常時ＶＶ
ＶＦインバータ動作する半導体ユニット１５ａと共に装
置箱体１３の両端に配置された半導体ユニットのみが発
熱して冷却が必要となる。このとき、上述のように車両
走行風の観点から最も冷却効果の大きい装置箱体１３の
両端部分に冷却の必要な２つの半導体ユニット１５ａ，
１５ｂが配置されていることになる。
ｃの故障時には、この回路はシステムから回路上切り離
され、半導体ユニット１５ｂがＶＶＶＦインバータ動作
からＣＶＣＦインバータ動作に切り替えられ、常時ＶＶ
ＶＦインバータ動作する半導体ユニット１５ａと共に装
置箱体１３の両端に配置された半導体ユニットのみが発
熱して冷却が必要となる。このとき、上述のように車両
走行風の観点から最も冷却効果の大きい装置箱体１３の
両端部分に冷却の必要な２つの半導体ユニット１５ａ，
１５ｂが配置されていることになる。
【００６７】このように、第１の実施の形態の鉄道車両
用電力変換装置では、半導体ユニット間に間隔部分２１
ａ，２１ｂを設けたことで、半導体ユニット１５ａ，１
５ｂ，１５ｃのいずれも車両走行風が取り入れ可能とな
り、放熱部１７の冷却性能が向上し、放熱部１７の小形
軽量化が図れることになる。
用電力変換装置では、半導体ユニット間に間隔部分２１
ａ，２１ｂを設けたことで、半導体ユニット１５ａ，１
５ｂ，１５ｃのいずれも車両走行風が取り入れ可能とな
り、放熱部１７の冷却性能が向上し、放熱部１７の小形
軽量化が図れることになる。
【００６８】またＶＶＶＦインバータ動作する２つの半
導体ユニット１５ａ，１５ｂ初音に装置箱体１３の両端
に配置され、走行風を利用しやすくなっており、その
上、ＶＶＶＦインバータ動作する半導体ユニット１５
ａ，１５ｂが発熱するのは車両が走行しているときのみ
で、このときにまさに走行風も発生するので、特にＶＶ
ＶＦインバータ動作を行う半導体ユニット１５ａ，１５
ｂの冷却性能の向上が顕著であり、この結果、同一の半
導体ユニットでより大きなＶＶＶＦインバータ制御用量
が可能となる。つまり、１個の半導体ユニットで制御可
能な主電動機容量が大きくとれ、列車編成中の電動機車
両を減らしたり、車両性能を向上させることができる。
導体ユニット１５ａ，１５ｂ初音に装置箱体１３の両端
に配置され、走行風を利用しやすくなっており、その
上、ＶＶＶＦインバータ動作する半導体ユニット１５
ａ，１５ｂが発熱するのは車両が走行しているときのみ
で、このときにまさに走行風も発生するので、特にＶＶ
ＶＦインバータ動作を行う半導体ユニット１５ａ，１５
ｂの冷却性能の向上が顕著であり、この結果、同一の半
導体ユニットでより大きなＶＶＶＦインバータ制御用量
が可能となる。つまり、１個の半導体ユニットで制御可
能な主電動機容量が大きくとれ、列車編成中の電動機車
両を減らしたり、車両性能を向上させることができる。
【００６９】こうして、ＶＶＶＦインバータの方がＣＶ
ＣＦインバータよりも発生熱損失が大きい場合でも、同
一ハードウェアの半導体ユニットを両者に適用可能であ
る。また、半導体ユニット間に密閉室２０ａ，２０ｂを
設けたことにより、その部分に制御ユニット１９ａ，１
９ｂ，１９ｃがどれもそれと接続される半導体ユニット
に隣接配置されることで、制御ユニット、半導体ユニッ
ト間の接続線が最短で、かつ他の接続線との交わりがな
くて接続線へノイズが乗りにくく、耐ノイズ特性が良く
なる。
ＣＦインバータよりも発生熱損失が大きい場合でも、同
一ハードウェアの半導体ユニットを両者に適用可能であ
る。また、半導体ユニット間に密閉室２０ａ，２０ｂを
設けたことにより、その部分に制御ユニット１９ａ，１
９ｂ，１９ｃがどれもそれと接続される半導体ユニット
に隣接配置されることで、制御ユニット、半導体ユニッ
ト間の接続線が最短で、かつ他の接続線との交わりがな
くて接続線へノイズが乗りにくく、耐ノイズ特性が良く
なる。
【００７０】次に、本発明の第２の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図３に基づいて説明する。第２の
実施の形態は、第１の実施の形態と同様の機能を有する
半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃを採用し、また
第１の実施の形態と同様に半導体ユニット１５ａ，１５
ｂを装置箱体１３の両端に配置し、中間に半導体ユニッ
ト１５ｃを配置した構成であるが、中間位置の半導体ユ
ニット１５ｃの装置箱体１３から車両側方側への突出部
分を他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂよりも小さくし
た点に特徴がある。
両用電力変換装置を、図３に基づいて説明する。第２の
実施の形態は、第１の実施の形態と同様の機能を有する
半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃを採用し、また
第１の実施の形態と同様に半導体ユニット１５ａ，１５
ｂを装置箱体１３の両端に配置し、中間に半導体ユニッ
ト１５ｃを配置した構成であるが、中間位置の半導体ユ
ニット１５ｃの装置箱体１３から車両側方側への突出部
分を他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂよりも小さくし
た点に特徴がある。
【００７１】つまり、装置箱体１３における半導体ユニ
ット１５ｃの取付部位に凹部２２を形成し、この凹部２
２の凹み分だけ半導体ユニット１５ｃを他の半導体ユニ
ット１５ａ，１５ｂよりも突出部分が小さくしているの
である。
ット１５ｃの取付部位に凹部２２を形成し、この凹部２
２の凹み分だけ半導体ユニット１５ｃを他の半導体ユニ
ット１５ａ，１５ｂよりも突出部分が小さくしているの
である。
【００７２】これにより、ＣＶＣＦインバータ動作する
半導体ユニット１５ｃでは、走行風による冷却効果は小
さくなるが、進行方向最後部になる半導体ユニットでは
その進行方向前方の間隔部分にある半導体ユニット１５
ｃの突出部分が小さくなっていることで、第１の実施の
形態の場合よりも風向風が最後部位置の半導体ユニット
にも入り込みやすく、それだけ、ＶＶＶＦインド動作を
行う半導体ユニット１５ａ，１５ｂはさらに冷却効果が
向上する。そしてその分、ＶＶＶＦインバータ側の発生
熱損失がさらに大きくなっても同一の半導体ユニットの
適用が可能である。
半導体ユニット１５ｃでは、走行風による冷却効果は小
さくなるが、進行方向最後部になる半導体ユニットでは
その進行方向前方の間隔部分にある半導体ユニット１５
ｃの突出部分が小さくなっていることで、第１の実施の
形態の場合よりも風向風が最後部位置の半導体ユニット
にも入り込みやすく、それだけ、ＶＶＶＦインド動作を
行う半導体ユニット１５ａ，１５ｂはさらに冷却効果が
向上する。そしてその分、ＶＶＶＦインバータ側の発生
熱損失がさらに大きくなっても同一の半導体ユニットの
適用が可能である。
【００７３】次に、本発明の第３の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図４に基づいて説明する。第３の
実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、ＣＶＣＦイン
バータ動作する半導体ユニット１５ｃをその冷却部が車
体中央側に来るように、他の半導体ユニット１５ａ，１
５ｂとは逆向きにして装置箱体１３に収納し、装置箱体
１３における中央の半導体ユニット１５ｃの位置では、
車体側方側に突出する部分をなくした点に特徴がある。
その他の構成要素は、第１の実施の形態と同じであり、
同一の符合を付して示してある。また回路構成は、図１
４に示した従来例と同様である。
両用電力変換装置を、図４に基づいて説明する。第３の
実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、ＣＶＣＦイン
バータ動作する半導体ユニット１５ｃをその冷却部が車
体中央側に来るように、他の半導体ユニット１５ａ，１
５ｂとは逆向きにして装置箱体１３に収納し、装置箱体
１３における中央の半導体ユニット１５ｃの位置では、
車体側方側に突出する部分をなくした点に特徴がある。
その他の構成要素は、第１の実施の形態と同じであり、
同一の符合を付して示してある。また回路構成は、図１
４に示した従来例と同様である。
【００７４】第３の実施の形態では、ＶＶＶＦインバー
タ動作する半導体ユニット１５ａ，１５ｂのみが、車体
側方側に冷却部を突出させ、走行風を受けやすくしてあ
り、しかも中間位置に突出部分がなくて両者間の間隔が
大きくあいているので、進行方向最後部の半導体ユニッ
トに対して走行風がいっそう当たりやすくなる。このた
め、ＶＶＶＦインバータ動作を行う半導体ユニット１５
ａ，１５ｂはさらに冷却効果が向上する。そして、ＶＶ
ＶＦインバータ側の発生熱損失がさらに大きくなっても
同一の半導体ユニットを適用することができる。
タ動作する半導体ユニット１５ａ，１５ｂのみが、車体
側方側に冷却部を突出させ、走行風を受けやすくしてあ
り、しかも中間位置に突出部分がなくて両者間の間隔が
大きくあいているので、進行方向最後部の半導体ユニッ
トに対して走行風がいっそう当たりやすくなる。このた
め、ＶＶＶＦインバータ動作を行う半導体ユニット１５
ａ，１５ｂはさらに冷却効果が向上する。そして、ＶＶ
ＶＦインバータ側の発生熱損失がさらに大きくなっても
同一の半導体ユニットを適用することができる。
【００７５】次に、本発明の第４の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図５に基づいて説明する。第４の
実施の形態では、第１〜第３の実施の形態で用いたＣＶ
ＣＦインバータ動作を行う半導体ユニット１５ｃに代え
て、突出部分の形状を異ならせた半導体ユニット１５ｄ
を用い、これをＶＶＶＦインド動作する両端の半導体ユ
ニット１５ａ，１５ｂの中間位置に設置したことを特徴
とする。
両用電力変換装置を、図５に基づいて説明する。第４の
実施の形態では、第１〜第３の実施の形態で用いたＣＶ
ＣＦインバータ動作を行う半導体ユニット１５ｃに代え
て、突出部分の形状を異ならせた半導体ユニット１５ｄ
を用い、これをＶＶＶＦインド動作する両端の半導体ユ
ニット１５ａ，１５ｂの中間位置に設置したことを特徴
とする。
【００７６】ＣＶＣＦインバータ動作を行う半導体ユニ
ット１５ｄは、ＶＶＶＦインバータ動作を行う半導体ユ
ニット１５ａ，１５ｂとは同一構成ではなく、装置箱体
１３よりも突出する部分が小さくなるように、放熱部１
７ａの外形を他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂと異な
らせている。そしてこの放熱部１７ａを、他の半導体ユ
ニット１５ａ，１５ｂの放熱部１７の保護カバー１６と
異なり、扁平な形状の保護カバー１６ａによって覆って
いる。そして、半導体素子及びその周辺回路部品１８ａ
は他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂの半導体素子及び
その周辺回路部品１８と同様に装置箱体１３内に収納し
てある。
ット１５ｄは、ＶＶＶＦインバータ動作を行う半導体ユ
ニット１５ａ，１５ｂとは同一構成ではなく、装置箱体
１３よりも突出する部分が小さくなるように、放熱部１
７ａの外形を他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂと異な
らせている。そしてこの放熱部１７ａを、他の半導体ユ
ニット１５ａ，１５ｂの放熱部１７の保護カバー１６と
異なり、扁平な形状の保護カバー１６ａによって覆って
いる。そして、半導体素子及びその周辺回路部品１８ａ
は他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂの半導体素子及び
その周辺回路部品１８と同様に装置箱体１３内に収納し
てある。
【００７７】なお、制御ユニット１９ａ，１９ｂ，１９
ｃそれぞれは、第１〜第３の実施の形態と同様に半導体
ユニット間に設けられた密閉室２０ａ，２０ｂに配置し
ている。
ｃそれぞれは、第１〜第３の実施の形態と同様に半導体
ユニット間に設けられた密閉室２０ａ，２０ｂに配置し
ている。
【００７８】第４の実施の形態の鉄道車両用電力変換装
置によれば、半導体ユニットの種類は２種類となるが、
第２の実施の形態のように装置箱体１３の側面に凹みを
設けないで、他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂと同様
の枕木方向の位置に収納してもその突出部分の寸法が小
さくなり、第２の実施の形態と同様、ＶＶＶＦインバー
タ動作を行う半導体ユニット１５ａ，１５ｂでの走行風
を活用した冷却効果が向上する。
置によれば、半導体ユニットの種類は２種類となるが、
第２の実施の形態のように装置箱体１３の側面に凹みを
設けないで、他の半導体ユニット１５ａ，１５ｂと同様
の枕木方向の位置に収納してもその突出部分の寸法が小
さくなり、第２の実施の形態と同様、ＶＶＶＦインバー
タ動作を行う半導体ユニット１５ａ，１５ｂでの走行風
を活用した冷却効果が向上する。
【００７９】次に、本発明の第５の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図６に基づいて説明する。第５の
実施の形態は、常時ＶＶＶＦインバータ動作する半導体
ユニット１５ａと、ＶＶＶＦインバータ動作とＣＶＣＦ
インバータ動作とが切り替わる半導体ユニット１５ｂと
を電力変換装置箱体１３の両端に配置し、中央にＣＶＣ
Ｆインバータ動作の半導体ユニット１５ｃを相互に間隔
をあけて収納し、半導体ユニット１５ａ，１５ｃ間には
密閉室２０ａ、半導体ユニット１５ｃ，１５ｂ間には密
閉室２０ｂを設けている。
両用電力変換装置を、図６に基づいて説明する。第５の
実施の形態は、常時ＶＶＶＦインバータ動作する半導体
ユニット１５ａと、ＶＶＶＦインバータ動作とＣＶＣＦ
インバータ動作とが切り替わる半導体ユニット１５ｂと
を電力変換装置箱体１３の両端に配置し、中央にＣＶＣ
Ｆインバータ動作の半導体ユニット１５ｃを相互に間隔
をあけて収納し、半導体ユニット１５ａ，１５ｃ間には
密閉室２０ａ、半導体ユニット１５ｃ，１５ｂ間には密
閉室２０ｂを設けている。
【００８０】そして、半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，
１５ｃそれぞれの放熱部１７ｂは多数枚の放熱フィン２
３が所定の間隔で平行に取り付けられた構造にして、半
導体ユニット１５ａ，１５ｂではこの放熱フィン２３が
水平になり、半導体ユニット１５ｃではこの放熱フィン
２３が垂直になるように、それらの取付を９０度異なら
せている。
１５ｃそれぞれの放熱部１７ｂは多数枚の放熱フィン２
３が所定の間隔で平行に取り付けられた構造にして、半
導体ユニット１５ａ，１５ｂではこの放熱フィン２３が
水平になり、半導体ユニット１５ｃではこの放熱フィン
２３が垂直になるように、それらの取付を９０度異なら
せている。
【００８１】これは、半導体ユニット１５ａ，１５ｂで
は放熱フィン２３の向きを走行風の流れに一致させ、半
導体ユニット１５ｃではＣＶＣＦインバータ動作のた
め、列車停止時の動作も考慮し、自然対流が放熱フィン
２３の間を流れるように配慮したものである。
は放熱フィン２３の向きを走行風の流れに一致させ、半
導体ユニット１５ｃではＣＶＣＦインバータ動作のた
め、列車停止時の動作も考慮し、自然対流が放熱フィン
２３の間を流れるように配慮したものである。
【００８２】これにより、冷却部に冷媒の相変化を使っ
た冷却方式としないで、最も構造の簡単な冷却方式を採
用することで、部品種類を削減し、信頼性が高く、安価
な電力変換装置が実現できる。
た冷却方式としないで、最も構造の簡単な冷却方式を採
用することで、部品種類を削減し、信頼性が高く、安価
な電力変換装置が実現できる。
【００８３】次に、本発明の第６の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図７及び図８に基づいて説明す
る。第６の実施の形態は、ＣＶＣＦインバータ動作する
半導体ユニット１５ｃ（図７の回路ではＣＶＣＦインバ
ータ９）を制御する制御ユニット１９ｃはＣＶＣＦ制御
部２４に半導体素子スイッチングのキャリア周波数を高
低２種類に切り替える周波数切替部２５が接続され、こ
の周波数切替部２５は半導体ユニット１５ｃの冷却部に
取り付けられた温度検知手段としての温度継電器２６が
冷却部の所定の温度以上になったのを検知すれば、キャ
リア周波数を切り替え、ＣＶＣＦ制御部２４がこの切り
替えられた低いキャリア周波数で半導体ユニット１５ｃ
をＣＶＣＦインバータ動作させるようにした点に特徴が
ある。
両用電力変換装置を、図７及び図８に基づいて説明す
る。第６の実施の形態は、ＣＶＣＦインバータ動作する
半導体ユニット１５ｃ（図７の回路ではＣＶＣＦインバ
ータ９）を制御する制御ユニット１９ｃはＣＶＣＦ制御
部２４に半導体素子スイッチングのキャリア周波数を高
低２種類に切り替える周波数切替部２５が接続され、こ
の周波数切替部２５は半導体ユニット１５ｃの冷却部に
取り付けられた温度検知手段としての温度継電器２６が
冷却部の所定の温度以上になったのを検知すれば、キャ
リア周波数を切り替え、ＣＶＣＦ制御部２４がこの切り
替えられた低いキャリア周波数で半導体ユニット１５ｃ
をＣＶＣＦインバータ動作させるようにした点に特徴が
ある。
【００８４】なお、その他の構成要素は図１に示した第
１の実施の形態と同様であり、また回路構成は図１４に
示した従来例と同様である。
１の実施の形態と同様であり、また回路構成は図１４に
示した従来例と同様である。
【００８５】第６の実施の形態の鉄道車両用電力変換装
置では、ＣＶＣＦインバータ動作する半導体ユニット１
５ｃの半導体素子の温度上昇値が許容限度内のある所定
の温度に到達した時点でこれを冷却部に取り付けた温度
継電器２６が検知し、上述したようにキャリア周波数を
小さく切り替えることにより、発生熱損失を低減し、温
度上昇が過大になって半導体素子を破壊するのを防止
し、ＣＶＣＦインバータ故障を未然に防ぐことができ、
冗長性をいっそう高めることができる。
置では、ＣＶＣＦインバータ動作する半導体ユニット１
５ｃの半導体素子の温度上昇値が許容限度内のある所定
の温度に到達した時点でこれを冷却部に取り付けた温度
継電器２６が検知し、上述したようにキャリア周波数を
小さく切り替えることにより、発生熱損失を低減し、温
度上昇が過大になって半導体素子を破壊するのを防止
し、ＣＶＣＦインバータ故障を未然に防ぐことができ、
冗長性をいっそう高めることができる。
【００８６】次に、本発明の第７の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図９に基づいて説明する。第７の
実施の形態は、車両走行時にＣＶＣＦインバータ動作す
る半導体ユニット（図９の回路ではＣＶＣＦインバータ
９）に対して、第６の実施の形態と同様に、その制御ユ
ニット１９ｃのＣＶＣＦ制御部２４に半導体素子スイッ
チングのキャリア周波数を高低２種類に切り替える周波
数切替部２５が接続され、この周波数切替部２５は車両
走行信号を受けてキャリア周波数を切り替え、ＣＶＣＦ
制御部２４がこの切り替えられた低いキャリア周波数で
半導体ユニット１５ｃをＣＶＣＦインバータ動作させる
ようにした点に特徴がある。
両用電力変換装置を、図９に基づいて説明する。第７の
実施の形態は、車両走行時にＣＶＣＦインバータ動作す
る半導体ユニット（図９の回路ではＣＶＣＦインバータ
９）に対して、第６の実施の形態と同様に、その制御ユ
ニット１９ｃのＣＶＣＦ制御部２４に半導体素子スイッ
チングのキャリア周波数を高低２種類に切り替える周波
数切替部２５が接続され、この周波数切替部２５は車両
走行信号を受けてキャリア周波数を切り替え、ＣＶＣＦ
制御部２４がこの切り替えられた低いキャリア周波数で
半導体ユニット１５ｃをＣＶＣＦインバータ動作させる
ようにした点に特徴がある。
【００８７】なお、その他の構成要素は、機械的な構成
については図１に示した第１の実施の形態と同様であ
り、また回路構成は図１４に示した従来例、また図７に
示した第６の実施の形態と同様である。
については図１に示した第１の実施の形態と同様であ
り、また回路構成は図１４に示した従来例、また図７に
示した第６の実施の形態と同様である。
【００８８】第７の実施の形態の鉄道車両用電力変換装
置では、車両が走行を開始するとＣＶＣＦインバータ用
半導体ユニット１５ｃのキャリア周波数を低い方に切り
替えることにより半導体素子より発生する発生熱損失を
低減させ、温度上昇を抑制し、温度上昇が過大になって
半導体素子を破壊するのを防止し、ＣＶＣＦインバータ
故障を未然に防ぐことができ、冗長性をいっそう高める
ことができる。
置では、車両が走行を開始するとＣＶＣＦインバータ用
半導体ユニット１５ｃのキャリア周波数を低い方に切り
替えることにより半導体素子より発生する発生熱損失を
低減させ、温度上昇を抑制し、温度上昇が過大になって
半導体素子を破壊するのを防止し、ＣＶＣＦインバータ
故障を未然に防ぐことができ、冗長性をいっそう高める
ことができる。
【００８９】なお、キャリア周波数を下げると磁歪音が
大きくなることが懸念されるが、車両走行時には走行に
よる車軸、台車周りの機械騒音の方が大きくなるので騒
音によって乗客に不快感を与える恐れはない。
大きくなることが懸念されるが、車両走行時には走行に
よる車軸、台車周りの機械騒音の方が大きくなるので騒
音によって乗客に不快感を与える恐れはない。
【００９０】次に、本発明の第８の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図１０に基づいて説明する。第８
の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の機能、同様
の配置の半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃそれぞ
れの放熱部１７を覆う保護カバー１６の上方に補助送風
機２７を設け、半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
それぞれの冷却部に取り付けられた温度継電器２６によ
り所定の温度異常になったことを検知してこれらの補助
送風機２７を動作させるようにした点を特徴とする。
両用電力変換装置を、図１０に基づいて説明する。第８
の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の機能、同様
の配置の半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃそれぞ
れの放熱部１７を覆う保護カバー１６の上方に補助送風
機２７を設け、半導体ユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
それぞれの冷却部に取り付けられた温度継電器２６によ
り所定の温度異常になったことを検知してこれらの補助
送風機２７を動作させるようにした点を特徴とする。
【００９１】なお、その他の機械的な構成は図１に示し
た第１の実施の形態と同様であり、また回路構成は図１
４に示した従来例と同様である。
た第１の実施の形態と同様であり、また回路構成は図１
４に示した従来例と同様である。
【００９２】この第８の実施の形態では、半導体ユニッ
ト１５ａ，１５ｂ，１５ｃのいずれかの冷却部の温度が
所定値以上に上昇したことを温度継電器２６が検知すれ
ば、対応する補助送風機２７が動作を開始し、放熱部１
７の放熱性能を高め、冷却部の温度を低下させ、半導体
素子の温度上昇過大により故障の発生を未然に防止す
る。
ト１５ａ，１５ｂ，１５ｃのいずれかの冷却部の温度が
所定値以上に上昇したことを温度継電器２６が検知すれ
ば、対応する補助送風機２７が動作を開始し、放熱部１
７の放熱性能を高め、冷却部の温度を低下させ、半導体
素子の温度上昇過大により故障の発生を未然に防止す
る。
【００９３】なお、補助送風機２７は回転動作するもの
であり、回転部分は保守が必要で、消耗品の交換の必要
性も出てくるが、第８の実施の形態では補助送風機２７
の動作は必要最小限度にとどめられて動作時間が短く、
保守作業の頻度を上げる恐れはない。
であり、回転部分は保守が必要で、消耗品の交換の必要
性も出てくるが、第８の実施の形態では補助送風機２７
の動作は必要最小限度にとどめられて動作時間が短く、
保守作業の頻度を上げる恐れはない。
【００９４】また、上記では温度継電器２６による温度
検知により補助送風機２７の動作、停止を制御すること
にしているが、これに代えて、ＣＶＣＦインバータ動作
する半導体ユニット１５ｃの負荷である電動空気圧縮機
が起動する際にその信号を受けて補助送風機２７を同期
的に動作させるようにすることも可能である。電動空気
圧縮機が動作する場合には、ＣＶＣＦインバータ動作の
半導体ユニット１５ｃの発生する発生熱損失が大きく、
このときに温度上昇を抑制することになるため、補助送
風機２７の動作によって放熱部１７の冷却効果が向上す
ることになる。
検知により補助送風機２７の動作、停止を制御すること
にしているが、これに代えて、ＣＶＣＦインバータ動作
する半導体ユニット１５ｃの負荷である電動空気圧縮機
が起動する際にその信号を受けて補助送風機２７を同期
的に動作させるようにすることも可能である。電動空気
圧縮機が動作する場合には、ＣＶＣＦインバータ動作の
半導体ユニット１５ｃの発生する発生熱損失が大きく、
このときに温度上昇を抑制することになるため、補助送
風機２７の動作によって放熱部１７の冷却効果が向上す
ることになる。
【００９５】なお、補助送風機２７の動作時にはその回
転音が騒音となるが、電動空気圧縮機も動作音を発生さ
せており、こちらの動作音の方が大きいので、補助送風
機２７の動作音が乗客に不快感を与える恐れはない。
転音が騒音となるが、電動空気圧縮機も動作音を発生さ
せており、こちらの動作音の方が大きいので、補助送風
機２７の動作音が乗客に不快感を与える恐れはない。
【００９６】次に、本発明の第９の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置を、図１１及び図１２に基づいて説明
する。図１１の回路に示す第９の実施の形態は、ＣＶＣ
Ｆインバータ９（図１２における半導体ユニット１５ｃ
に対応する）がＶＶＶＦインバータとしても動作できる
ように、制御部７′により制御するようにしている。な
お、図１４の従来例と共通する構成要素は同一の符合を
付して示してある。
両用電力変換装置を、図１１及び図１２に基づいて説明
する。図１１の回路に示す第９の実施の形態は、ＣＶＣ
Ｆインバータ９（図１２における半導体ユニット１５ｃ
に対応する）がＶＶＶＦインバータとしても動作できる
ように、制御部７′により制御するようにしている。な
お、図１４の従来例と共通する構成要素は同一の符合を
付して示してある。
【００９７】この制御部７′は、ＶＶＶＦインバータ／
ＣＶＣＦインバータとして切替動作できるＶＶＶＦイン
バータ４ｂ（図１２における半導体ユニット１５ｂに対
応する）に対する制御部７と同様に、ＣＶＣＦインバー
タ９を構成する半導体素子を駆動するための共通部７
a'、直流電力をＶＶＶＦ交流電力に変換するように半導
体素子を動作させる駆動信号を生成するＶＶＶＦ制御部
７b'、直流電力をＣＶＣＦ交流電力に変換するように半
導体素子を動作させる駆動信号を生成するＣＶＣＦ制御
部７c'、そしてこれらのＶＶＶＦ制御部７b'とＣＶＣＦ
制御部７c'とを切り替える切替部８′で構成されてい
る。
ＣＶＣＦインバータとして切替動作できるＶＶＶＦイン
バータ４ｂ（図１２における半導体ユニット１５ｂに対
応する）に対する制御部７と同様に、ＣＶＣＦインバー
タ９を構成する半導体素子を駆動するための共通部７
a'、直流電力をＶＶＶＦ交流電力に変換するように半導
体素子を動作させる駆動信号を生成するＶＶＶＦ制御部
７b'、直流電力をＣＶＣＦ交流電力に変換するように半
導体素子を動作させる駆動信号を生成するＣＶＣＦ制御
部７c'、そしてこれらのＶＶＶＦ制御部７b'とＣＶＣＦ
制御部７c'とを切り替える切替部８′で構成されてい
る。
【００９８】制御部７′側の切替部８′は、ＶＶＶＦイ
ンバータ４ｂの制御部７の切替部８と連動し、切替スイ
ッチ８１〜８６を制御する。これらの切替スイッチ８１
〜８６は、図１４の従来例で示した切替スイッチ８１〜
８４に加え、新たに制御部７′を構成する共通部７a'と
ＶＶＶＦ制御部７b'及びＣＶＣＦ制御部７c'との間に切
替スイッチ８５（これは、通常時、ＣＶＣＦ制御部７c'
側が共通部７a'と接続されている）を設け、ＣＶＣＦイ
ンバータ９の出力端とＶＶＶＦインバータ４ｂの出力端
（主電動機６への入力部）との間に切替スイッチ８６を
設けることにより、ＶＶＶＦインバータ４ｂとＣＶＣＦ
インバータ９との出力を入れ替える機能、つまり、ＶＶ
ＶＦインバータ４ｂをＣＶＣＦインバータ動作に切り替
え、逆にＣＶＣＦインバータ９をＶＶＶＦインバータ動
作に切り替える機能を持つようになっている。
ンバータ４ｂの制御部７の切替部８と連動し、切替スイ
ッチ８１〜８６を制御する。これらの切替スイッチ８１
〜８６は、図１４の従来例で示した切替スイッチ８１〜
８４に加え、新たに制御部７′を構成する共通部７a'と
ＶＶＶＦ制御部７b'及びＣＶＣＦ制御部７c'との間に切
替スイッチ８５（これは、通常時、ＣＶＣＦ制御部７c'
側が共通部７a'と接続されている）を設け、ＣＶＣＦイ
ンバータ９の出力端とＶＶＶＦインバータ４ｂの出力端
（主電動機６への入力部）との間に切替スイッチ８６を
設けることにより、ＶＶＶＦインバータ４ｂとＣＶＣＦ
インバータ９との出力を入れ替える機能、つまり、ＶＶ
ＶＦインバータ４ｂをＣＶＣＦインバータ動作に切り替
え、逆にＣＶＣＦインバータ９をＶＶＶＦインバータ動
作に切り替える機能を持つようになっている。
【００９９】なお、図１２に示したハードウェア的な構
造は、図１に示した第１の実施の形態と同様である。た
だし、中間位置の半導体ユニット１５ｃは通常時にはＣ
ＶＣＦ動作し、切替によってＶＶＶＦ動作し、また一方
の端位置の半導体ユニット１５ｂは通常にはＶＶＶＦ動
作し、切替によってＣＶＣＦ動作する。
造は、図１に示した第１の実施の形態と同様である。た
だし、中間位置の半導体ユニット１５ｃは通常時にはＣ
ＶＣＦ動作し、切替によってＶＶＶＦ動作し、また一方
の端位置の半導体ユニット１５ｂは通常にはＶＶＶＦ動
作し、切替によってＣＶＣＦ動作する。
【０１００】上記の第９の実施の形態の鉄道車両用電力
変換装置では、従来例のようにＣＶＣＦインバータ９の
故障時にのみ切り替えるのではなく、ＣＶＣＦインバー
タ９とＶＶＶＦインバータ４ｂとをそれらが共に健全な
状態で切り替え運転する。
変換装置では、従来例のようにＣＶＣＦインバータ９の
故障時にのみ切り替えるのではなく、ＣＶＣＦインバー
タ９とＶＶＶＦインバータ４ｂとをそれらが共に健全な
状態で切り替え運転する。
【０１０１】すなわち、図１２に示した温度検知手段と
しての温度継電器２６が半導体ユニット１５ａ，１５
ｂ，１５ｃそれぞれの冷却部の温度上昇を監視し、上昇
限度に余裕がなくなる所定の温度でＶＶＶＦインバータ
とＣＶＣＦインバータとの動作を相互に切替運転する。
しての温度継電器２６が半導体ユニット１５ａ，１５
ｂ，１５ｃそれぞれの冷却部の温度上昇を監視し、上昇
限度に余裕がなくなる所定の温度でＶＶＶＦインバータ
とＣＶＣＦインバータとの動作を相互に切替運転する。
【０１０２】つまり、図１１の回路図におけるＣＶＣＦ
インバータ９に相当する図１２における半導体ユニット
１５ｃの冷却部の温度上昇が大きく、同じくＶＶＶＦイ
ンバータ４ｂに相当する半導体ユニット１５ｂの冷却部
の温度上昇に余裕がある場合、半導体ユニット１５ｃの
冷却部の温度が所定温度になった時点で切替部８，８′
の連動動作によってＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦイン
バータとの動作切替を行う。この結果、半導体ユニット
１５ｃはＶＶＶＦインバータ動作になり、半導体ユニッ
ト１５ｂは逆にＣＶＣＦインバータ動作になって、それ
ぞれの冷却部の温度上昇が平均化される。
インバータ９に相当する図１２における半導体ユニット
１５ｃの冷却部の温度上昇が大きく、同じくＶＶＶＦイ
ンバータ４ｂに相当する半導体ユニット１５ｂの冷却部
の温度上昇に余裕がある場合、半導体ユニット１５ｃの
冷却部の温度が所定温度になった時点で切替部８，８′
の連動動作によってＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦイン
バータとの動作切替を行う。この結果、半導体ユニット
１５ｃはＶＶＶＦインバータ動作になり、半導体ユニッ
ト１５ｂは逆にＣＶＣＦインバータ動作になって、それ
ぞれの冷却部の温度上昇が平均化される。
【０１０３】このようにして、第９の実施の形態では半
導体素子の温度上昇過大による故障が未然に防止でき、
より信頼性の高い、冗長性のある鉄道車両システムが実
現できる。
導体素子の温度上昇過大による故障が未然に防止でき、
より信頼性の高い、冗長性のある鉄道車両システムが実
現できる。
【０１０４】次に、本発明の第１０の実施の形態の鉄道
車両用電力変換装置を、図１３に基づいて説明する。第
１０の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の回路構成
は、第９の実施の形態と同様に図１１に示したものと同
様であり、ハードウェア的な構造が図１３に示したもの
にし、第９の実施の形態ではＣＶＣＦインバータ９の温
度の所定値以上の上昇時にのみ切り替えるのではなく、
ＣＶＣＦインバータ９とＶＶＶＦインバータ４ｂとを共
に健全な状態で、車両の進行方向に応じて切り替えるよ
うにした点に特徴がある。
車両用電力変換装置を、図１３に基づいて説明する。第
１０の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の回路構成
は、第９の実施の形態と同様に図１１に示したものと同
様であり、ハードウェア的な構造が図１３に示したもの
にし、第９の実施の形態ではＣＶＣＦインバータ９の温
度の所定値以上の上昇時にのみ切り替えるのではなく、
ＣＶＣＦインバータ９とＶＶＶＦインバータ４ｂとを共
に健全な状態で、車両の進行方向に応じて切り替えるよ
うにした点に特徴がある。
【０１０５】すなわち、図１３に示したように、電力変
換装置箱体１３の車体側方側の一方の端部にＶＶＶＦイ
ンバータ４ｂに相当する半導体ユニット１５ｂを配置
し、他方の端部にＣＶＣＦインバータ９に相当する半導
体ユニット１５ｃを配置し、中央に常時ＶＶＶＦインバ
ータ動作するＶＶＶＦインバータ４ａに相当する半導体
ユニット１５ａを配置し、車両の進行方向に応じてＶＶ
ＶＦインバータ４ｂとＣＶＣＦインバータ９とを相互に
それらのＶＶＶＦインバータ動作とＣＶＣＦインバータ
動作とを切り替える構成にしている。
換装置箱体１３の車体側方側の一方の端部にＶＶＶＦイ
ンバータ４ｂに相当する半導体ユニット１５ｂを配置
し、他方の端部にＣＶＣＦインバータ９に相当する半導
体ユニット１５ｃを配置し、中央に常時ＶＶＶＦインバ
ータ動作するＶＶＶＦインバータ４ａに相当する半導体
ユニット１５ａを配置し、車両の進行方向に応じてＶＶ
ＶＦインバータ４ｂとＣＶＣＦインバータ９とを相互に
それらのＶＶＶＦインバータ動作とＣＶＣＦインバータ
動作とを切り替える構成にしている。
【０１０６】上記の構成の第１０の実施の形態の鉄道車
両用電力変換装置では、ＶＶＶＦインバータとして運転
する際の発生熱損失の方が、ＣＶＣＦインバータとして
運転する際の発生熱損失よりも大きい場合は、図１３
（ａ）に示すように車両進行方向前方側の半導体ユニッ
ト１５ｂをＶＶＶＦインバータとして動作させ、車両進
行方向後方側の半導体ユニット１５ｃをＣＶＣＦインバ
ータとして動作させる。そして進行方向が逆向きになれ
ば、同図（ｂ）に示すように、半導体ユニット１５ｂ、
半導体ユニット１５ｃの双方のＶＶＶＦインバータ、Ｃ
ＶＣＦインバータの動作を切り替え、半導体ユニット１
５ｂはＣＶＣＦインバータ運転に切り替え、半導体ユニ
ット１５ｃはＶＶＶＦインバータ運転に切り替える。
両用電力変換装置では、ＶＶＶＦインバータとして運転
する際の発生熱損失の方が、ＣＶＣＦインバータとして
運転する際の発生熱損失よりも大きい場合は、図１３
（ａ）に示すように車両進行方向前方側の半導体ユニッ
ト１５ｂをＶＶＶＦインバータとして動作させ、車両進
行方向後方側の半導体ユニット１５ｃをＣＶＣＦインバ
ータとして動作させる。そして進行方向が逆向きになれ
ば、同図（ｂ）に示すように、半導体ユニット１５ｂ、
半導体ユニット１５ｃの双方のＶＶＶＦインバータ、Ｃ
ＶＣＦインバータの動作を切り替え、半導体ユニット１
５ｂはＣＶＣＦインバータ運転に切り替え、半導体ユニ
ット１５ｃはＶＶＶＦインバータ運転に切り替える。
【０１０７】これにより、常に車両進行方向前方側とな
る半導体ユニットでは発生熱損失が比較的大きいＶＶＶ
Ｆインバータ運転を行い、車両進行方向後方側となる半
導体ユニットでは発生熱損失の比較的小さいＣＶＣＦイ
ンバータ運転を行うことができる。
る半導体ユニットでは発生熱損失が比較的大きいＶＶＶ
Ｆインバータ運転を行い、車両進行方向後方側となる半
導体ユニットでは発生熱損失の比較的小さいＣＶＣＦイ
ンバータ運転を行うことができる。
【０１０８】電力変換装置箱体１３の車体側方側に複数
個の半導体ユニットが収納されている場合、車両走行に
よる走行風は車両進行方向前方側でより大きく、同一の
冷却部でより大きな発生熱損失の冷却ができるが、本実
施の形態によれば、車両走行風をより有効に活用でき、
半導体ユニットの小形軽量化が可能であり、また半導体
素子の温度上昇を抑制した、より信頼性の高い冗長性の
ある鉄道車両システムが実現できる。
個の半導体ユニットが収納されている場合、車両走行に
よる走行風は車両進行方向前方側でより大きく、同一の
冷却部でより大きな発生熱損失の冷却ができるが、本実
施の形態によれば、車両走行風をより有効に活用でき、
半導体ユニットの小形軽量化が可能であり、また半導体
素子の温度上昇を抑制した、より信頼性の高い冗長性の
ある鉄道車両システムが実現できる。
【０１０９】なお、走行状況により、列車編成により、
あるいはその他の要因により、上記とは逆に、ＣＶＣＦ
インバータとして運転する際の発生熱損失の方が、ＶＶ
ＶＦインバータとして運転する際の発生熱損失よりも大
きい場合には、図１３とは逆に、車両進行方向前方側の
半導体ユニットをＣＶＣＦインバータとして動作するよ
うに半導体ユニット１５ｂ，１５ｃの動作を切り替える
ことができる。
あるいはその他の要因により、上記とは逆に、ＣＶＣＦ
インバータとして運転する際の発生熱損失の方が、ＶＶ
ＶＦインバータとして運転する際の発生熱損失よりも大
きい場合には、図１３とは逆に、車両進行方向前方側の
半導体ユニットをＣＶＣＦインバータとして動作するよ
うに半導体ユニット１５ｂ，１５ｃの動作を切り替える
ことができる。
【０１１０】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、それらの
中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両側がＶ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように配置し
たので、車両走行時のみ発熱するＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットに有効な走行風が当たり、冷却性能を高
めることによってより大きな制御容量を持たせることが
可能である。
装置箱体の車体側方側となる片面に１個のＣＶＣＦイン
バータ用半導体ユニットと２個のＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットとの３個の半導体ユニットを、それらの
中央がＣＶＣＦインバータ用半導体ユニット、両側がＶ
ＶＶＦインバータ用半導体ユニットとなるように配置し
たので、車両走行時のみ発熱するＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットに有効な走行風が当たり、冷却性能を高
めることによってより大きな制御容量を持たせることが
可能である。
【０１１１】請求項２の発明によれば、装置箱体の車体
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個以上のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニ
ットとがそれらの冷却部が車体側方側となるように装置
箱体に収納され、さらに、冷却部は装置箱体より車体側
方側へ突き出して構成されるが、半導体ユニットを互い
に隣り合って近接しない部位に設けたことにより、その
部分と半導体ユニットの冷却部の突き出し部とが車体側
方側に凹凸を形成し、車両走行風を冷却部に取り込みや
すく、効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れ
る。
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個以上のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニ
ットとがそれらの冷却部が車体側方側となるように装置
箱体に収納され、さらに、冷却部は装置箱体より車体側
方側へ突き出して構成されるが、半導体ユニットを互い
に隣り合って近接しない部位に設けたことにより、その
部分と半導体ユニットの冷却部の突き出し部とが車体側
方側に凹凸を形成し、車両走行風を冷却部に取り込みや
すく、効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れ
る。
【０１１２】また、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニッ
トの装置箱体からの突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法より
も小さくしたので、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トに有効に走行風を当たらせることができ、冷却性能を
高めることによってより大きな制御容量を持たせること
が可能である。
トの装置箱体からの突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法より
も小さくしたので、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニッ
トに有効に走行風を当たらせることができ、冷却性能を
高めることによってより大きな制御容量を持たせること
が可能である。
【０１１３】請求項３の発明によれば、隣り合って配置
される半導体ユニットはすべて相互に間隔をあけた配置
にし、２個の半導体ユニット間には半導体ユニットへ制
御信号を出力する制御部を収納し、隣に近接配置される
半導体ユニットに制御部の出力を接続したことにより、
隣り合う半導体ユニット間が近接せず、それぞれの車両
進行方向前後に間隔が設けられ、車両走行風をすべての
半導体ユニットに対して冷却風として取り込みやすく、
効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れる。ま
た、半導体ユニットとゲート制御論理ユニットとが近接
配置されるので、半導体ユニットに接続されるゲート制
御信号にノイズが乗り、誤動作を起こす恐れも少なく、
耐ノイズ性を高めることができる。さらに、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸
法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体
からの突き出し寸法よりも小さくしたので、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットに有効に走行風を当たらせる
ことができ、冷却性能を高めることによってより大きな
制御容量を持たせることが可能である。
される半導体ユニットはすべて相互に間隔をあけた配置
にし、２個の半導体ユニット間には半導体ユニットへ制
御信号を出力する制御部を収納し、隣に近接配置される
半導体ユニットに制御部の出力を接続したことにより、
隣り合う半導体ユニット間が近接せず、それぞれの車両
進行方向前後に間隔が設けられ、車両走行風をすべての
半導体ユニットに対して冷却風として取り込みやすく、
効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れる。ま
た、半導体ユニットとゲート制御論理ユニットとが近接
配置されるので、半導体ユニットに接続されるゲート制
御信号にノイズが乗り、誤動作を起こす恐れも少なく、
耐ノイズ性を高めることができる。さらに、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸
法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体
からの突き出し寸法よりも小さくしたので、ＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットに有効に走行風を当たらせる
ことができ、冷却性能を高めることによってより大きな
制御容量を持たせることが可能である。
【０１１４】請求項４の発明によれば、装置箱体の車体
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
との３個の半導体ユニットを、それらの中央がＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニット、両側がＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットとなるように配置したので、車両走
行時のみ発熱するＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
に有効な走行風が当たり、冷却性能を高めることによっ
てより大きな制御容量を持たせることが可能である。ま
た、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体か
らの突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニ
ットの装置箱体からの突き出し寸法よりも小さくしたの
で、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走行
風を当たらせることができ、冷却性能を高めることによ
ってより大きな制御容量を持たせることが可能である。
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
との３個の半導体ユニットを、それらの中央がＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニット、両側がＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットとなるように配置したので、車両走
行時のみ発熱するＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
に有効な走行風が当たり、冷却性能を高めることによっ
てより大きな制御容量を持たせることが可能である。ま
た、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの装置箱体か
らの突き出し寸法を、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニ
ットの装置箱体からの突き出し寸法よりも小さくしたの
で、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走行
風を当たらせることができ、冷却性能を高めることによ
ってより大きな制御容量を持たせることが可能である。
【０１１５】請求項５の発明によれば、装置箱体の車体
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個以上のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニ
ットとがそれらの冷却部が車体側方側となるように装置
箱体に収納され、さらに、冷却部は装置箱体より車体側
方側へ突き出して構成されるが、半導体ユニットを互い
に隣り合って近接しない部位に設けたことにより、その
部分と半導体ユニットの冷却部の突き出し部とが車体側
方側に凹凸を形成し、車両走行風を冷却部に取り込みや
すく、効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れ
る。また、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶ
ＶＦインバータ用半導体ユニットとを同一のものとし、
しかも装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶ
ＣＦインバータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸
法が小さくなるように、装置箱体の枕木方向奥側に取り
付けたので、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣ
ＶＣＦインバータ用半導体ユニットとに同一ものを使用
しながらも、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有
効に走行風を当たらせることができ、冷却性能を高める
ことによってより大きな制御容量を持たせることが可能
である。
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個以上のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニ
ットとがそれらの冷却部が車体側方側となるように装置
箱体に収納され、さらに、冷却部は装置箱体より車体側
方側へ突き出して構成されるが、半導体ユニットを互い
に隣り合って近接しない部位に設けたことにより、その
部分と半導体ユニットの冷却部の突き出し部とが車体側
方側に凹凸を形成し、車両走行風を冷却部に取り込みや
すく、効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れ
る。また、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶ
ＶＦインバータ用半導体ユニットとを同一のものとし、
しかも装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶ
ＣＦインバータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバ
ータ用半導体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸
法が小さくなるように、装置箱体の枕木方向奥側に取り
付けたので、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣ
ＶＣＦインバータ用半導体ユニットとに同一ものを使用
しながらも、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有
効に走行風を当たらせることができ、冷却性能を高める
ことによってより大きな制御容量を持たせることが可能
である。
【０１１６】請求項６の発明によれば、隣り合って配置
される半導体ユニットはすべて相互に間隔をあけた配置
にし、２個の半導体ユニット間には半導体ユニットへ制
御信号を出力する制御部を収納し、隣に近接配置される
半導体ユニットに制御部の出力を接続したことにより、
隣り合う半導体ユニット間が近接せず、それぞれの車両
進行方向前後に間隔が設けられ、車両走行風をすべての
半導体ユニットに対して冷却風として取り込みやすく、
効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れる。ま
た、半導体ユニットとゲート制御論理ユニットとが近接
配置されるので、半導体ユニットに接続されるゲート制
御信号にノイズが乗り、誤動作を起こす恐れも少なく、
耐ノイズ性を高めることができる。さらに、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用半導
体ユニットとを同一のものとし、しかも装置箱体への枕
木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導
体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
よりも装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるよう
に、装置箱体の枕木方向奥側に取り付けたので、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦインバータ用
半導体ユニットとに同一ものを使用しながらも、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効に走行風を当たら
せることができ、冷却性能を高めることによってより大
きな制御容量を持たせることが可能である。
される半導体ユニットはすべて相互に間隔をあけた配置
にし、２個の半導体ユニット間には半導体ユニットへ制
御信号を出力する制御部を収納し、隣に近接配置される
半導体ユニットに制御部の出力を接続したことにより、
隣り合う半導体ユニット間が近接せず、それぞれの車両
進行方向前後に間隔が設けられ、車両走行風をすべての
半導体ユニットに対して冷却風として取り込みやすく、
効果的な冷却ができ、それだけ小形軽量化が図れる。ま
た、半導体ユニットとゲート制御論理ユニットとが近接
配置されるので、半導体ユニットに接続されるゲート制
御信号にノイズが乗り、誤動作を起こす恐れも少なく、
耐ノイズ性を高めることができる。さらに、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦインバータ用半導
体ユニットとを同一のものとし、しかも装置箱体への枕
木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦインバータ用半導
体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
よりも装置箱体からの突き出し寸法が小さくなるよう
に、装置箱体の枕木方向奥側に取り付けたので、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦインバータ用
半導体ユニットとに同一ものを使用しながらも、ＶＶＶ
Ｆインバータ用半導体ユニットに有効に走行風を当たら
せることができ、冷却性能を高めることによってより大
きな制御容量を持たせることが可能である。
【０１１７】請求項７の発明によれば、装置箱体の車体
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
との３個の半導体ユニットを、それらの中央がＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニット、両側がＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットとなるように配置したので、車両走
行時のみ発熱するＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
に有効な走行風が当たり、冷却性能を高めることによっ
てより大きな制御容量を持たせることが可能である。ま
た、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとを同一のものとし、しかも
装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸法が小
さくなるように、装置箱体の枕木方向奥側に取り付けた
ので、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットとに同一ものを使用しなが
らも、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走
行風を当たらせることができ、冷却性能を高めることに
よってより大きな制御容量を持たせることが可能であ
る。
側方側となる片面に１個のＣＶＣＦインバータ用半導体
ユニットと２個のＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
との３個の半導体ユニットを、それらの中央がＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニット、両側がＶＶＶＦインバー
タ用半導体ユニットとなるように配置したので、車両走
行時のみ発熱するＶＶＶＦインバータ用半導体ユニット
に有効な走行風が当たり、冷却性能を高めることによっ
てより大きな制御容量を持たせることが可能である。ま
た、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットとＶＶＶＦイ
ンバータ用半導体ユニットとを同一のものとし、しかも
装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットの方がＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットよりも装置箱体からの突き出し寸法が小
さくなるように、装置箱体の枕木方向奥側に取り付けた
ので、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットとＣＶＣＦ
インバータ用半導体ユニットとに同一ものを使用しなが
らも、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走
行風を当たらせることができ、冷却性能を高めることに
よってより大きな制御容量を持たせることが可能であ
る。
【０１１８】請求項８の発明によれば、２種類の用途の
半導体ユニットのうち、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユ
ニットは装置箱体の車体側方側となる片面に、その冷却
部を車体側方側となるように配置し、さらに冷却部を装
置箱体より車体側方側へ突き出させ、一方、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットはその冷却部を車体中央側に
なるように配置することによってＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットと逆向きに装置箱体に組み込んだので、
ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの冷却部が装置の
車体側方側に突き出さず、ＶＶＶＦインバータ用半導体
ユニットの冷却部のみが装置車体側方側に突き出す構成
にしてＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走
行風を当たらせることができ、その冷却性能を高め、よ
り大きな制御容量を持たせることが可能である。
半導体ユニットのうち、ＶＶＶＦインバータ用半導体ユ
ニットは装置箱体の車体側方側となる片面に、その冷却
部を車体側方側となるように配置し、さらに冷却部を装
置箱体より車体側方側へ突き出させ、一方、ＣＶＣＦイ
ンバータ用半導体ユニットはその冷却部を車体中央側に
なるように配置することによってＶＶＶＦインバータ用
半導体ユニットと逆向きに装置箱体に組み込んだので、
ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの冷却部が装置の
車体側方側に突き出さず、ＶＶＶＦインバータ用半導体
ユニットの冷却部のみが装置車体側方側に突き出す構成
にしてＶＶＶＦインバータ用半導体ユニットに有効に走
行風を当たらせることができ、その冷却性能を高め、よ
り大きな制御容量を持たせることが可能である。
【０１１９】請求項９の発明によれば、ＶＶＶＦインバ
ータの動作時、つまり車両走行時にはＣＶＣＦインバー
タのキャリア周波数を小さい方に切り替えることによっ
て発生する損失を低減し、許容温度以下に抑えることが
でき、半導体ユニットの小形軽量化が可能であり、また
半導体素子の温度上昇を抑制した、より信頼性の高い冗
長性のある鉄道車両システムが実現できる。また周波数
を低減することによって騒音が大きくなるが、車両走行
時のみにこの切替を行うので、車両の走行音によってか
き消され、ＣＶＣＦインバータの騒音が乗客に不快感を
与えることがない。
ータの動作時、つまり車両走行時にはＣＶＣＦインバー
タのキャリア周波数を小さい方に切り替えることによっ
て発生する損失を低減し、許容温度以下に抑えることが
でき、半導体ユニットの小形軽量化が可能であり、また
半導体素子の温度上昇を抑制した、より信頼性の高い冗
長性のある鉄道車両システムが実現できる。また周波数
を低減することによって騒音が大きくなるが、車両走行
時のみにこの切替を行うので、車両の走行音によってか
き消され、ＣＶＣＦインバータの騒音が乗客に不快感を
与えることがない。
【０１２０】請求項１０の発明によれば、ＶＶＶＦイン
バータとＣＶＣＦインバータとを相互に切り替えるよう
にしたので、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの冷
却部に設けた温度検知手段が異常温度を検知する前に、
つまり、許容温度以下の状態でＶＶＶＦインバータと切
り替えるによって半導体素子の温度上昇による故障を未
然に防ぐことができ、半導体ユニットの小形軽量化が可
能であり、また半導体素子の温度上昇を抑制した、より
信頼性の高い冗長性のある鉄道車両システムが実現でき
る。
バータとＣＶＣＦインバータとを相互に切り替えるよう
にしたので、ＣＶＣＦインバータ用半導体ユニットの冷
却部に設けた温度検知手段が異常温度を検知する前に、
つまり、許容温度以下の状態でＶＶＶＦインバータと切
り替えるによって半導体素子の温度上昇による故障を未
然に防ぐことができ、半導体ユニットの小形軽量化が可
能であり、また半導体素子の温度上昇を抑制した、より
信頼性の高い冗長性のある鉄道車両システムが実現でき
る。
【０１２１】請求項１１の発明によれば、ＣＶＣＦイン
バータの半導体ユニットに補助送風機を設け、電動空気
圧縮機を動作させるときにこの補助送風機も動作させる
ので、補助送風機の回転音が電動空気圧縮機の動作音と
同時に発生してその騒音が乗客に不快感を与えることが
なく、またＣＶＣＦインバータの負荷である電動空気圧
縮機の動作により負荷増加に際しても、半導体ユニット
の冷却性能が向上し、結果的に半導体素子の温度上昇を
抑制することができる。
バータの半導体ユニットに補助送風機を設け、電動空気
圧縮機を動作させるときにこの補助送風機も動作させる
ので、補助送風機の回転音が電動空気圧縮機の動作音と
同時に発生してその騒音が乗客に不快感を与えることが
なく、またＣＶＣＦインバータの負荷である電動空気圧
縮機の動作により負荷増加に際しても、半導体ユニット
の冷却性能が向上し、結果的に半導体素子の温度上昇を
抑制することができる。
【０１２２】請求項１２の発明によれば、３個の半導体
ユニットを装置の車体側方側に並べ、半導体ユニット１
個当たりの損失がＶＶＶＦインバータの損失の方がＣＶ
ＣＦインバータの損失より大きい場合には車両進行方向
の最後部にＣＶＣＦインバータが来るように、車両の進
行方向に応じてＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバー
タとを切り替えるので、車両走行風がＶＶＶＦインバー
タの半導体ユニットに有効に当たり、その冷却効果が高
く、ＶＶＶＦインバータの発生熱損失を効果的に抑制す
ることができる。
ユニットを装置の車体側方側に並べ、半導体ユニット１
個当たりの損失がＶＶＶＦインバータの損失の方がＣＶ
ＣＦインバータの損失より大きい場合には車両進行方向
の最後部にＣＶＣＦインバータが来るように、車両の進
行方向に応じてＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバー
タとを切り替えるので、車両走行風がＶＶＶＦインバー
タの半導体ユニットに有効に当たり、その冷却効果が高
く、ＶＶＶＦインバータの発生熱損失を効果的に抑制す
ることができる。
【０１２３】またＣＶＣＦインバータ方が損失が大きい
場合には、ＣＶＣＦインバータが車両進行方向の最前部
に来るように、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバー
タとを切り替え、車両走行風がＣＶＣＦインバータの冷
却に寄与するようにすることができ、これにより、車両
走行風がＶＶＶＦインバータ、ＣＶＣＦインバータ各々
の半導体ユニットの冷却に有効に活用でき、全体して効
率の良い冷却ができる。
場合には、ＣＶＣＦインバータが車両進行方向の最前部
に来るように、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバー
タとを切り替え、車両走行風がＣＶＣＦインバータの冷
却に寄与するようにすることができ、これにより、車両
走行風がＶＶＶＦインバータ、ＣＶＣＦインバータ各々
の半導体ユニットの冷却に有効に活用でき、全体して効
率の良い冷却ができる。
【０１２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構造を示す斜視図
及び正面図。
及び正面図。
【図２】上記の実施の形態の構造を示す平面図及び側面
図。
図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構造を示す平面図
及び側面図。
及び側面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の構造を示す平面図
及び側面図。
及び側面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の構造を示す平面図
及び側面図。
及び側面図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の斜視図。
【図７】本発明の第６の実施の形態の回路図。
【図８】上記の実施の形態の構造を示す平面図及び側面
図。
図。
【図９】本発明の第７の実施の形態の回路図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態の構造を示す平面
図、側面図及び正面図。
図、側面図及び正面図。
【図１１】本発明の第９の実施の形態の回路図。
【図１２】上記の実施の形態の構造を示す平面図及び側
面図。
面図。
【図１３】本発明の第１０の実施の形態の動作を示す平
面図。
面図。
【図１４】従来例の回路図。
【図１５】従来例の構造を示す斜視図及び正面図。
【図１６】従来例の構造を示す平面図及び側面図。
４ａ ＶＶＶＦインバータ
４ｂ ＶＶＶＦインバータ
６ 主電動機
７，７′ 制御部
７ａ，７a' 共通部
７ｂ，７b' ＶＶＶＦ制御部
７ｃ，７c' ＣＶＣＦ制御部
８，８′ 切替部
９ ＣＶＣＦインバータ
１０ 波形フィルタ回路
１１ 変圧器
１２ 補助回路
１３ 装置箱体
１４ 車体
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 半導体ユニット
１６，１６ａ 保護カバー
１７，１７ａ，１７ｂ 放熱部
１８，１８ａ 半導体素子及びその周辺回路部品
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 制御ユニット
２０ａ，２０ｂ 密閉部
２１ａ，２１ｂ 間隔部
２３ 放熱フィン
２４ ＣＶＣＦ制御部
２５ 周波数切替部
２６ 温度継電器
２７ 補助送風機
８１〜８６ 切替スイッチ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−66201（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−74601（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−322108（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−123561（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−21289（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−121595（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−104583（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−80386（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60L 1/00
B60L 9/00
Claims (12)
- 【請求項１】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定周波
数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変電圧
可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個を定
電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を有し
た、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置
であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個の半導体ユニッ
トが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車
体側方側へ突き出して構成され、 中央に定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットが、両
側に可変電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットが配
置されていることを特徴とする鉄道車両用電力変換装
置。 - 【請求項２】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個
を定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を
有した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換
装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユ
ニットが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体よ
り車体側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットが隣り合って近接配置されていない
部位が少なくとも１カ所以上あり、その部位には半導体
ユニットへゲート制御信号を出力するゲート制御論理ユ
ニットが収納され、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットの装置箱
体からの突き出し寸法は、可変電圧可変周波数電力変換
用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法よりも
小さいことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。 - 【請求項３】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個
を定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を
有した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換
装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユ
ニットが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体よ
り車体側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットは相互に間隔をあけた配置で、隣り
合って近接配置されることがなく、２個の半導体ユニッ
ト間には半導体ユニットへゲート制御信号を出力するゲ
ート制御論理ユニットが収納され、隣りに近接配置され
る半導体ユニットにゲート制御論理ユニットの出力が接
続され、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットの装置箱
体からの突き出し寸法は、可変電圧可変周波数電力変換
用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法よりも
小さいことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。 - 【請求項４】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定周波
数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変電圧
可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個を定
電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を有し
た、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置
であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個の半導体ユニッ
トが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車
体側方側へ突き出して構成され、 中央に定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットが、両
側に可変電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットが配
置され、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットの装置箱
体からの突き出し寸法は、可変電圧可変周波数電力変換
用半導体ユニットの装置箱体からの突き出し寸法よりも
小さいことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。 - 【請求項５】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個
を定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を
有した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換
装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユ
ニットが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体よ
り車体側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットが隣り合って近接配置されていない
部位が少なくとも１カ所以上あり、その部位には半導体
ユニットへゲート制御信号を出力するゲート制御論理ユ
ニットが収納され、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットと可変電
圧可変周波数電力変換用半導体ユニットとは同一のもの
で、装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、定電圧
定周波数電力変換用半導体ユニットの方が可変電圧可変
周波数電力変換用半導体ユニットよりも装置箱体からの
突き出し寸法が小さくなるように、前記装置箱体の枕木
方向奥側に取り付けられていることを特徴とする鉄道車
両用電力変換装置。 - 【請求項６】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個
を定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を
有した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換
装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユ
ニットが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体よ
り車体側方側へ突き出して構成され、 前記半導体ユニットは相互に間隔をあけた配置で、隣り
合って近接配置されることがなく、２個の半導体ユニッ
ト間には半導体ユニットへゲート制御信号を出力するゲ
ート制御論理ユニットが収納され、隣りに近接配置され
る半導体ユニットにゲート制御論理ユニットの出力が接
続され、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットと可変電
圧可変周波数電力変換用半導体ユニットとは同一のもの
で、装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、定電圧
定周波数電力変換用半導体ユニットの方が可変電圧可変
周波数電力変換用半導体ユニットよりも装置箱体からの
突き出し寸法が小さくなるように、前記装置箱体の枕木
方向奥側に取り付けられていることを特徴とする鉄道車
両用電力変換装置。 - 【請求項７】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個の半導体ユ
ニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定周波
数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変電圧
可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個を定
電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を有し
た、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置
であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とを有し、前記冷却部が車体側方
側となるよう装置箱体に収納され、当該装置箱体の車体
側方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換
用半導体ユニットを含む少なくとも３個の半導体ユニッ
トが、その冷却部を車体側方側で、かつ装置箱体より車
体側方側へ突き出して構成され、 中央に定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットが、両
側に可変電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットが配
置され、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットと可変電
圧可変周波数電力変換用半導体ユニットとは同一のもの
で、装置箱体への枕木方向の取付位置が異なり、定電圧
定周波数電力変換用半導体ユニットの方が可変電圧可変
周波数電力変換用半導体ユニットよりも装置箱体からの
突き出し寸法が小さくなるように、前記装置箱体の枕木
方向奥側に取り付けられていることを特徴とする鉄道車
両用電力変換装置。 - 【請求項８】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個
を定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を
有した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換
装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、前記可変電圧可
変周波数電力変換用半導体ユニットは装置箱体の車体側
方側となる片面に、その冷却部が車体側方側となり、か
つ装置箱体より当該冷却部が車両側方側へ突き出すよう
に設置され、前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニ
ットはその冷却部が車体中央側となるように、前記可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットとは逆向きに
前記装置箱体に組み込まれていることを特徴とする鉄道
車両用電力変換装置。 - 【請求項９】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する定
電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体ユ
ニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変電
圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半導
体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットが故障の際には、可変
電圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個
を定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替える機能を
有した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換
装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側
方側となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側
方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換用
半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニ
ットがその冷却部を車体側方側となるように、かつ当該
冷却部が装置箱体より車体側方側へ突き出して設置さ
れ、 鉄道車両の走行時は、前記定電圧定周波数電力変換用半
導体ユニットのキャリア周波数を小さな値に切り替える
ことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。 - 【請求項１０】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する
定電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体
ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変
電圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、可変電
圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個が
定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替わり、同時
に、定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットが可変電
圧可変周波数電力変換器の動作に切り替えわる機能を有
した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装
置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側
方側となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側
方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換用
半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニ
ットがその冷却部を車体側方側となるように、かつ当該
冷却部が装置箱体より車体側方側へ突き出して設置さ
れ、 前記切替機能を有する可変電圧可変周波数電力変換用半
導体ユニットのうちの１個は装置箱体の端部に位置し、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットはその冷
却部の温度を検知する温度検知手段を有し、当該温度検
知手段が所定の設定温度を検知したときに当該定電圧定
周波数電力変換用半導体ユニットを前記可変電圧可変周
波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個と相互に動
作を切り替えることを特徴とする鉄道車両用電力変換装
置。 - 【請求項１１】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する
定電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体
ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変
電圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納した鉄道車
両床下に設置される鉄道車両用電力変換装置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側
方側となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側
方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換用
半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニ
ットがその冷却部を車体側方側となるように、かつ当該
冷却部が装置箱体より車体側方側へ突き出して設置さ
れ、 前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットの熱放散
する冷却部は、強制的に当該冷却部に送風する補助送風
機を有し、定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットの
負荷である電動空気圧縮機の動作時に当該補助送風機を
動作させることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。 - 【請求項１２】 鉄道車両電源用の交流電力を供給する
定電圧定周波数電力変換器として使われる１個の半導体
ユニットと、鉄道車両駆動用の交流電力を供給する可変
電圧可変周波数電力変換器として使われる２個以上の半
導体ユニットの双方を１個の装置箱体に収納し、可変電
圧可変周波数電力変換用半導体ユニットのうちの１個が
定電圧定周波数電力変換器の動作に切り替わり、同時
に、定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットが可変電
圧可変周波数電力変換器の動作に切り替えわる機能を有
した、鉄道車両床下に設置される鉄道車両用電力変換装
置であって、 前記半導体ユニットは、半導体素子の発熱を外気に自然
冷却で熱放散する冷却部と半導体素子その他の電気部品
が収納される密閉部分とから構成され、冷却部が車体側
方側となるよう装置箱体に収納され、装置箱体の車体側
方側となる片面には、１個の定電圧定周波数電力変換用
半導体ユニットを含む少なくとも３個以上の半導体ユニ
ットがその冷却部を車体側方側となるように、かつ当該
冷却部が装置箱体より車体側方側へ突き出して設置さ
れ、 前記切替機能を有する可変電圧可変周波数電力変換用半
導体ユニットのうちの１個は装置箱体の端部に位置し、
前記定電圧定周波数電力変換用半導体ユニットはもう一
方の装置箱体の端部に位置し、 鉄道車両の進行方向によりこの２個の半導体ユニット間
で相互に機能を切り替えることを特徴とする鉄道車両用
電力変換装置。
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