JP5330020B2 - Electric vehicle power converter - Google Patents
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Description
本発明は、架線からの交流電力により走行する交流電気車に搭載される電気車用電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device for an electric vehicle mounted on an AC electric vehicle that travels with AC power from an overhead wire.
架線からの交流電力により走行する交流電気車は、コンバータ及びインバータから成る電力変換装置を搭載している。この電力変換装置は、コンバータが電源側変圧器から入力した交流電力を直流電力に変換し、更に、インバータがこの直流電力を可変電圧可変周波数制御された交流電力に変換して駆動用交流電動機に出力するものである。 An AC electric vehicle that travels with AC power from an overhead line is equipped with a power conversion device including a converter and an inverter. In this power converter, the converter converts AC power input from the power supply side transformer into DC power, and further, the inverter converts the DC power into AC power controlled by a variable voltage and variable frequency to be used as a driving AC motor. Output.
ところが、コンバータ及びインバータを構成する各半導体素子のスイッチング動作に起因して、電源側変圧器や交流電動機などの主回路機器と車体側との間に高周波電流が漏洩電流として流れることがある。これは、主回路機器のフレーム部材と車体側との間に浮遊キャパシタンスが存在し、この浮遊キャパシタンスを介して漏洩電流が主回路機器と車体側との間を流れるためである。このような漏洩電流が流れると、車体に設置されている漏電ブレーカ、通信装置などの各種機器の誤動作の原因となり思わぬ事故を発生させる虞がある。そのため、このような漏洩電流は極力抑制する必要がある。 However, due to the switching operation of each semiconductor element constituting the converter and the inverter, a high frequency current may flow as a leakage current between the main circuit device such as a power supply side transformer and an AC motor and the vehicle body side. This is because a stray capacitance exists between the frame member of the main circuit device and the vehicle body side, and a leakage current flows between the main circuit device and the vehicle body side via the stray capacitance. When such a leakage current flows, there is a possibility that an unexpected accident may occur due to a malfunction of various devices such as an earth leakage breaker and a communication device installed in the vehicle body. Therefore, it is necessary to suppress such leakage current as much as possible.
従来、漏洩電流を抑制する対策として、例えば特許文献1に開示されているものがある。この特許文献1に係る構成は、電力変換装置の入力側及び出力側にそれぞれフィルタ回路を付加したものである。
Conventionally, as a countermeasure for suppressing leakage current, for example, there is one disclosed in
しかし、特許文献1の構成は、車体床下等の限られたスペース内にフィルタ回路を配設しなければならず、また、フィルタ回路の付加分だけ重量が増大するので、設計上の自由度が小さくなるという欠点を有するものである。
However, in the configuration of
また、特許文献1の構成では、コンバータ及びインバータを構成する各半導体素子のモジュール内部に存在する浮遊キャパシタンスについては特に考慮されていないために、漏洩電流を一定レベル以下に低減するのが困難である。
Further, in the configuration of
図7は、従来装置の課題についての説明図、すなわち、この従来装置において各半導体素子モジュール内部に存在する浮遊キャパシタンスに起因して流れる高周波漏洩電流の経路を示した説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing a problem of the conventional device, that is, an explanatory diagram showing a path of a high-frequency leakage current that flows due to stray capacitance existing inside each semiconductor element module in the conventional device.
図7において、図示を省略した架線からパンタグラフを介して交流電力が電源側変圧器1に送られるようになっている。電力変換装置2は、電源側変圧器1から入力した交流電力を電力変換した後、これを電気車駆動用の交流電動機3に出力するものである。
In FIG. 7, AC power is sent from the overhead line (not shown) to the power
電力変換装置2は、半導体素子モジュール5を有するコンバータ4、及び半導体素子モジュール7を有するインバータ6を含んで構成されている。このコンバータ4及びインバータ6の間は直流リンク部8により結ばれている。そして、直流リンク部8は、Pライン,Oライン(中性点),Nラインを有しており、Pライン,Oライン間及びOライン,Nライン間に複数の平滑コンデンサ9の両端が接続されている。
The
ここで、図7の図示では、電力変換装置2を示すブロックの線は、同時に、装置側金属筐体を示しているものとし、適宜同じ符号2で示すことがある。同様に、コンバータ4を示すブロックの線は、同時に、コンバータ側金属筐体を示しているものとし、適宜同じ符号4で示すことがある。同様に、インバータ6を示すブロックの線は、同時に、インバータ側金属筐体を示しているものとし、適宜同じ符号6で示すことがある。
Here, in the illustration of FIG. 7, the block line indicating the
装置側金属筐体2には、車体側に接地されている絶縁端子10が設けられている。この絶縁端子10には、装置側金属筐体2内部に配設されている各種機器が配線材により接続されており、これら各種機器の接地が一括して行われている。このように、複数本の配線材を1個所にまとめて接続しておけば、各種機器の耐圧試験等を行う際には、それぞれの配線材を絶縁端子10から切り離せばよいので便利である(実際には、配線材に開閉スイッチ等が設けられており、耐圧試験時にはこのスイッチをオフにすればよいようになっている。)。
The device-
直流リンク部8のOラインには、並列接続されたコンデンサ及び抵抗で構成される接地回路11の一端側が接続され、また、その他端側は絶縁端子10に接続されている。なお、図7の電力変換装置2は、Oライン(中性点)が設けられた3レベル電位タイプのコンバータ4及びインバータ6で構成されている例を示しているが、この電力変換装置2はOラインが設けられていない通常タイプのコンバータ及びインバータで構成されていてもよい(但し、3レベル電位タイプの方が、ゼロ電位を中心とする電圧変動になるので、耐圧容量を小さくできるという利点が有る)。
One end side of a
コンバータ側金属筐体4は、ボルト部材12により装置側金属筐体2と共に車体側に固定され、また、インバータ側金属筐体6も、ボルト部材13により装置側金属筐体2と共に車体側に固定されている。したがって、コンバータ側金属筐体4及びインバータ側金属筐体6並びに装置側金属筐体2は、ボルト部材12,13を介して車体側に電気的に導通され接地された状態となっている。つまり、ボルト部材12,13は、車体側に対する固定部材としての機能の他に、電気的導通部材としての機能を果たしていることになる。これにより、接地のための配線材接続(漏電状態にあるコンバータ側金属筐体4又はインバータ側金属筐体6に保守作業員が接触したときの感電事故防止のための接続)が省略された結果となっている。
The converter side metal housing 4 is fixed to the vehicle body side together with the device
そして、装置側金属筐体2には、装置側外部配線材14の一端側が接続され、他端側が車体側に接続されている。この装置側外部配線材14は、漏電状態にある装置側金属筐体2に保守作業員が接触したときの感電事故防止のために設けられているものである。なお、この装置側外部配線材14は、装置側金属筐体2がボルト部材12,13により車体側に接地されているので不要なように見えるが、コンバータ側金属筐体4及びインバータ側金属筐体6のみがボルト部材12,13により車体側に固定されている構成の場合、あるいは、ボルト部材12,13が固定されている車体側が他の車体側と電気的に絶縁されている構成の場合等もあり得ることを考慮して設けられている。
The device-
次に、図7における電力変換装置2の動作につき説明する。コンバータ4は電源側変圧器1から交流電力を入力すると、半導体素子モジュール5を形成している半導体素子(図7の例ではIGBT)のスイッチング動作により、この入力した交流電力を直流電力に変換して出力する。この直流電力は、直流リンク部8の平滑コンデンサ9により平滑化されてインバータ6に送られる。インバータ6は、この平滑化された直流電力を入力すると、半導体素子モジュール7を形成している半導体素子(図7の例ではIGBT)のスイッチング動作により、入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御した交流電力に変換し、これを交流電動機3に出力する。
Next, the operation of the
しかし、電力変換装置2がこのような電力変換動作を行う際には、コンバータ4側の半導体素子モジュール5を形成している半導体素子チップとモジュールケースとの間に存在する浮遊キャパシタンスSC1のために漏洩電流が発生する。そして、半導体素子モジュール5とコンバータ側金属筐体4との間にも浮遊キャパシタンスが存在し、更に、コンバータ側金属筐体4と装置側金属筐体2とはボルト部材12により電気的に導通した状態にあるため、結局、この漏洩電流は符号IL1で示すように、装置側金属筐体2を伝って装置側外部配線材14から車体側に漏出することになる。
However, when the
同様のことはインバータ6側でも発生し、半導体素子モジュール7を形成している半導体素子チップとモジュールケースとの間に存在する浮遊キャパシタンスSC2のために漏洩電流が発生する。そして、この漏洩電流は符号IL2で示すように、装置側金属筐体2を伝って漏洩電流IL1と共に装置側外部配線材14から車体側に漏出することになる。
The same thing occurs on the inverter 6 side, and a leakage current is generated due to the stray capacitance SC2 existing between the semiconductor element chip forming the semiconductor element module 7 and the module case. Then, as indicated by reference numeral IL2, this leakage current leaks from the apparatus-side
装置側外部配線材14の他端側が接続されている車体と、絶縁端子10が接続されている車体との間は、距離は長いけれども車体構成材料により電気的に導通されている。したがって、装置側外部配線材14から車体側に漏出した漏洩電流IL1,IL2は漏洩電流IL3となって、絶縁端子10及び接地回路11を通って直流リンク部8のOラインに至り、ここから2つに分岐して半導体素子モジュール5,7にそれぞれ戻ることになる。
The vehicle body to which the other end side of the apparatus-side
このように、図7の構成では、ボルト部材12,13及び装置側外部配線材14が設けられているために、半導体素子モジュール5,7の浮遊キャパシタンスSC1,SC2に起因して発生する漏洩電流IL1,IL2が装置側金属筐体2を伝って装置側外部配線材14から車体側に漏出する。そして、この漏洩電流が絶縁端子10及び接地回路11を通って半導体素子モジュール5,7に返流されている。
As described above, in the configuration of FIG. 7, since the
車体側には、通信装置などの種々の機器が配設されているが、上記のような漏洩電流が金属筐体及び車体により形成される長い距離の電流経路を通過すると、これらの種々の機器に悪影響を及ぼすことになる。特許文献1に係る装置を始めとする従来装置では、このように半導体素子モジュールの浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流については特に考慮されていないために、全体の漏洩電流を一定レベル以下に低減するのが困難であり、通信装置等の各種機器に悪影響が及ぶのを充分に抑制することができなかった。
Various devices such as a communication device are arranged on the vehicle body side. When the leakage current as described above passes through a long-distance current path formed by the metal casing and the vehicle body, these various devices are arranged. Will be adversely affected. In the conventional apparatus including the apparatus according to
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら、半導体素子モジュールの浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流の車体側への漏出量を極力低減し、もって車体側に配設されている通信装置等の各種機器に悪影響が及ぶのを充分に抑制することができる電気車用電力変換装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and while having a simple configuration, the leakage amount of leakage current generated due to the stray capacitance of the semiconductor element module to the vehicle body side is reduced as much as possible. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle power converter that can sufficiently suppress adverse effects on various devices such as a communication device disposed in the vehicle.
上記課題を解決するための手段として、
請求項1記載の発明は、電源側変圧器から入力した交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御された交流電力に変換して駆動用交流電動機に出力するインバータと、
前記コンバータ及び前記インバータを収納し、且つ車体側に接地された絶縁端子を有する装置側金属筐体と、
前記コンバータ及びインバータ間を結ぶ直流リンク部に一端側が接続され、他端側が前記絶縁端子に接続された接地回路と、
前記コンバータのコンバータ側金属筐体及び前記インバータのインバータ側金属筐体を、車体側に対して固定すると共に電気的に導通させるボルト部材と、
前記装置側金属筐体に一端側が接続され、他端側が車体側に接続された装置側外部配線材と、
を備えた電気車用電力変換装置であって、
前記コンバータ側金属筐体に一端側が接続されると共に、他端側が前記絶縁端子に接続されており、前記コンバータを構成する半導体素子モジュール内部の浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流を、前記接地回路及び前記直流リンク部を介して前記コンバータ側に返流するためのコンバータ側配線材と、
前記インバータ側金属筐体に一端側が接続されると共に、他端側が前記絶縁端子に接続されており、前記インバータを構成する半導体素子モジュール内部の浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流を、前記接地回路及び前記直流リンク部を介して前記インバータ側に返流するためのインバータ側配線材と、
を有する電気車用電力変換装置において、
前記コンバータ側配線材及び前記インバータ側配線材に高周波漏洩電流に対してローインピーダンスとなるローインピーダンス部材を設けた、
ことを特徴とする。
As means for solving the above problems,
The invention according to
An inverter that converts the DC power input from the converter into AC power controlled by a variable voltage and variable frequency and outputs the AC power to a driving AC motor;
A device-side metal housing that houses the converter and the inverter and has an insulating terminal grounded to the vehicle body;
One end side is connected to the DC link portion connecting the converter and the inverter, and the other end side is connected to the insulated terminal, and a ground circuit,
A bolt member that fixes the converter side metal casing of the converter and the inverter side metal casing of the inverter to the vehicle body side and electrically conducts,
One end side is connected to the device side metal housing, the other end side is connected to the vehicle body side, and the device side external wiring material,
An electric vehicle power conversion device comprising:
One end side is connected to the converter side metal casing, and the other end side is connected to the insulated terminal, and leakage current generated due to a floating capacitance inside the semiconductor element module constituting the converter is grounded. Converter-side wiring material for returning to the converter side via the circuit and the DC link part;
One end side is connected to the inverter side metal casing, and the other end side is connected to the insulated terminal, and leakage current generated due to stray capacitance inside the semiconductor element module constituting the inverter is grounded. An inverter side wiring material for returning to the inverter side via the circuit and the DC link part;
In an electric vehicle power converter having
The converter side wiring material and the inverter side wiring material are provided with a low impedance member that becomes a low impedance with respect to a high frequency leakage current ,
It is characterized by that.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記装置側外部配線材の一端側が接続された前記装置側金属筐体の個所に一端側が接続されると共に、他端側が前記絶縁端子に接続されており、前記コンバータ側金属筐体及び前記インバータ側金属筐体と前記装置側金属筐体との間の浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流を、前記接地回路及び前記直流リンク部を介してそれぞれ前記コンバータ側及び前記インバータ側に返流するための装置側内部配線材、を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, one end side is connected to a portion of the device side metal casing to which one end side of the device side external wiring member is connected, and the other end side is the insulated terminal. Connected to the converter side metal casing and the leakage current generated due to stray capacitance between the inverter side metal casing and the apparatus side metal casing, the ground circuit and the DC link section And a device-side internal wiring material for returning the current to the converter side and the inverter side, respectively.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記絶縁端子と車体側との間に、高周波漏洩電流に対してハイインピーダンスとなるハイインピーダンス部材を介挿した、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a high impedance member having a high impedance against a high frequency leakage current is interposed between the insulated terminal and the vehicle body side. And
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記装置側外部配線材に、高周波漏洩電流に対してハイインピーダンスとなるハイインピーダンス部材を設けた、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the device-side external wiring member is provided with a high-impedance member that has a high impedance against a high-frequency leakage current. And
本発明によれば、簡易な構成でありながら、半導体素子モジュールの浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流の車体側への漏出量を極力低減し、もって車体側に配設されている通信装置等の各種機器に悪影響が及ぶのを充分に抑制することができる。 According to the present invention, the communication device is arranged on the vehicle body side by reducing the leakage amount of the leakage current generated due to the stray capacitance of the semiconductor element module to the vehicle body as much as possible while having a simple configuration. It is possible to sufficiently suppress adverse effects on various devices such as the above.
図1は、本発明の第1の実施形態の構成図である。なお、図7において既述した構成要素と同様の構成要素については、同一符号を付して重複した説明を省略する。 FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention. In addition, about the component similar to the component mentioned already in FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1が図7と異なる点は、コンバータ側配線材101及びインバータ側配線材102が付加されている点である。すなわち、本実施形態では、コンバータ側配線材101の一端側をコンバータ側金属筐体2に接続すると共に、他端側を絶縁端子10に接続している。同様に、インバータ側配線材102の一端側をインバータ側金属筐体インバータ6に接続すると共に、他端側を絶縁端子10に接続している。
1 is different from FIG. 7 in that a converter
コンバータ側配線材101を図1のように接続することとすれば、半導体素子モジュール5、ボルト部材12、装置側金属筐体2、装置側外部配線材14、車体側、絶縁端子10、接地回路11、Oライン、半導体素子モジュール5により形成されるループ回路(つまり、図7における漏洩電流IL1,IL3の電流経路)のインピーダンスよりも、半導体素子モジュール5、コンバータ側配線材101、絶縁端子10、接地回路11、Oライン、半導体素子モジュール5により形成されるループ回路のインピーダンスの方が小さくなる。
If the converter-
したがって、半導体素子モジュール5の浮遊キャパシタンスSC1に起因する漏洩電流IL10は、図1に図示されたように、後者のループ回路に流れ、前者のループ回路には流れない。同様のことは、インバータ側金属筐体6についても言うことができ、半導体素子モジュール7の浮遊キャパシタンスSC2に起因する漏洩電流IL20は、図示されたようなループ回路に流れる。
Accordingly, the leakage current IL10 caused by the stray capacitance SC1 of the
つまり、図7の漏洩電流IL1,IL2,IL3の経路を、図1の漏洩電流IL10,IL20の経路に変更することにより、装置側金属筐体2を伝って装置側外部配線材14から車体側に漏出する漏洩電流を低減することができ、車体側に配設されている各種機器に悪影響が及ぶのを充分に抑制することができる。そして、図1の構成は配線材を付加しただけの簡易な構成であるため、コストアップを招くこともなく、必要スペースが増大することもない。 That is, by changing the paths of the leakage currents IL1, IL2, and IL3 in FIG. 7 to the paths of the leakage currents IL10 and IL20 in FIG. Leakage current leaking into the vehicle can be reduced, and adverse effects on various devices arranged on the vehicle body side can be sufficiently suppressed. And since the structure of FIG. 1 is a simple structure which only added the wiring material, it does not cause a cost increase and a required space does not increase.
なお、本発明における「配線材」は広く解するものとし、ケーブル等の他に、電気良導体で形成されたバー形状の部材等も含むものとする。 It should be noted that the “wiring material” in the present invention is widely understood and includes a bar-shaped member formed of a good electric conductor in addition to a cable or the like.
図2は、本発明の第2の実施形態の構成図である。図2が図1と異なる点は、装置側内部配線材103が付加されている点である。つまり、装置側外部配線材14の一端側が接続された装置側金属筐体2の個所に、装置側内部配線材103の一端側が接続されると共に、装置側内部配線材103の他端側が絶縁端子10に接続されている。
FIG. 2 is a configuration diagram of the second embodiment of the present invention. 2 is different from FIG. 1 in that a device-side
図1では図示を省略していたが、コンバータ側金属筐体4及びインバータ側金属筐体6と装置側金属筐体2との間には、実際にはある程度の浮遊キャパシタンスSC3,SC4が存在している。そして、これらの浮遊キャパシタンスSC3,SC4が大きな場合には、漏洩電流IL4,IL5が装置側金属筐体2を伝って流れ、これらの漏洩電流IL4,IL5が装置側外部配線材14を通って車体側へ漏出しようとする。
Although not shown in FIG. 1, there are actually some stray capacitances SC3 and SC4 between the converter side metal housing 4 and the inverter side metal housing 6 and the device
しかし、図2の構成によれば、装置側内部配線材103が設けられているので、漏洩電流IL4,IL5は装置側外部配線材14を通って車体側に漏出することはなく、漏洩電流IL30となって絶縁端子10に向かう。そして、この漏洩電流IL30は漏洩電流IL10,IL20と共に接地回路11及びOラインを介してコンバータ4及びインバータ6側に返流されることになる。したがって、図1の構成よりも、装置側外部配線材14から車体側に漏出する漏洩電流を一層低減することができる。
However, according to the configuration of FIG. 2, since the device-side
図3は、本発明の第3の実施形態の構成図である。図3が図1と異なる点は、絶縁端子10と車体側との間に高周波電流に対してハイインピーダンスとなるハイインピーダンス部材104(例えば、磁性体コア)が介挿されている点である。
FIG. 3 is a block diagram of the third embodiment of the present invention. 3 differs from FIG. 1 in that a high-impedance member 104 (for example, a magnetic core) that has a high impedance with respect to a high-frequency current is interposed between the insulating
図1の構成では、コンバータ側金属筐体4及びインバータ側金属筐体6からそれぞれコンバータ側配線材101及びインバータ側配線材102を介して絶縁端子10に到達した高周波の漏洩電流IL10,IL20は、高周波電流に対してローインピーダンスとなる接地回路11内のコンデンサを通ってコンバータ4及びインバータ6に返流される。しかし、絶縁端子10は車体側に接地されているので、僅かではあるけれども漏洩電流IL10,IL20のうちの幾分かは車体側に漏出することが考えられる。
In the configuration of FIG. 1, high-frequency leakage currents IL10 and IL20 that reach the insulated terminal 10 from the converter-side metal housing 4 and the inverter-side metal housing 6 via the converter-
そこで、図3の構成では、絶縁端子10と車体側との間に磁性体コアなどのハイインピーダンス部材104を設け、絶縁端子10から車体側に漏出する電流量を極力抑制するようにしている。したがって、図3の構成によれば、絶縁端子10から車体側に漏出する漏洩電流を一層低減することができる。
Therefore, in the configuration of FIG. 3, a high impedance member 104 such as a magnetic core is provided between the insulating
図4は、本発明の第4の実施形態の構成図である。図4が図3と異なる点は、装置側外部配線材14にもハイインピーダンス部材105が設けられている点である。
FIG. 4 is a configuration diagram of the fourth embodiment of the present invention. 4 is different from FIG. 3 in that a
図2において既述したように、コンバータ側金属筐体4及びインバータ側金属筐体6と装置側金属筐体2との間には、ある程度の浮遊キャパシタンスSC3,SC4が存在しているため、漏洩電流IL4,IL5が装置側金属筐体2を伝って装置側外部配線材14を通って車体側へ漏出しようとする。
As described above with reference to FIG. 2, a certain amount of stray capacitances SC3 and SC4 exist between the converter-side metal housing 4 and the inverter-side metal housing 6 and the device-
しかし、図4の構成によれば、ハイインピーダンス部材105の働きにより、装置側外部配線材14を通って車体側へ漏出する漏洩電流を充分に抑制できるようになる。
However, according to the configuration of FIG. 4, the leakage current leaking to the vehicle body side through the device-side
図5は、本発明の第5の実施形態の構成図である。図5が図1と異なる点は、高周波電流に対してローインピーダンスとなるローインピーダンス部材106,107(本実施形態ではコンデンサ)を、コンバータ側配線材101及びインバータ側配線材102に設けた点である。
FIG. 5 is a configuration diagram of the fifth embodiment of the present invention. FIG. 5 is different from FIG. 1 in that
図1において既述したように、装置側金属筐体2と絶縁端子10との間をコンバータ側配線材101により接続することとすれば、ボルト部材12、車体側、装置側金属筐体2等で形成されるループ回路のインピーダンスよりも、コンバータ側配線材101、絶縁端子10、接地回路11等で形成されるループ回路のインピーダンスの方が小さくなるので、浮遊キャパシタンスSC1からの漏洩電流IL10は、図示の通り、コンバータ側配線材101側に流れることになる(浮遊キャパシタンスSC2からの漏洩電流IL20についても同様)。
As described above with reference to FIG. 1, if the converter
しかし、コンバータ側金属筐体4は、ボルト部材12により装置側金属筐体2及び車体側と電気的に接続された状態にあるため、ボルト部材12側への漏洩電流を全くゼロにすることはできない。そのため、図3又は図4において用いられた磁性体コアなどのハイインピーダンス部材をボルト部材12に設けた構成にすることができれば都合がよいが、そのような構成の採用は困難である(ボルト部材13についても同様)。
However, since the converter side metal casing 4 is electrically connected to the apparatus
そこで、本実施形態では、ボルト部材12,13側にハイインピーダンス部材を設けることに代えて、コンバータ側配線材101,102にローインピーダンス部材106,107を設けることとし、浮遊キャパシタンスSC1,SC2からの漏洩電流IL10,IL20の殆どをコンバータ側配線材101,102側に導くことができるようにし、ボルト部材12,13側への漏洩電流を極力ゼロに近づけるようにしている。したがって、図5の構成によれば、図1の構成よりも一層車体側に漏出する漏洩電流を低減することができる。
Therefore, in this embodiment, instead of providing the high impedance member on the
図6は、本発明の参考例を示す構成図である。これまで説明してきた図7及び図1乃至図5の構成は、コンバータ側金属筐体4及びインバータ側金属筐体6並びに装置側金属筐体2がボルト部材12,13を利用して車体側に接地されており、ボルト部材12,13が固定部材としての機能と電気的導通部材としての機能との2つの機能を果たしているものであった。しかし、電力変換装置の中には、ボルト部材12,13を電気的に絶縁しておき、ボルト部材12,13を固定部材としてのみ用いるようにし、電気的導通部材としての機能は別に設けた配線材に担わせるようにした構成のものもある。
FIG. 6 is a block diagram showing a reference example of the present invention. 7 and FIGS. 1 to 5 described so far, the converter-side metal casing 4, the inverter-side metal casing 6, and the apparatus-
すなわち、図6において、ボルト部材12には絶縁スリーブなどの絶縁部材108が被せられ、電気的に絶縁された状態でボルト部材12がコンバータ側金属筐体4及び装置側金属筐体2を車体側に固定している。同様に、ボルト部材13には絶縁部材109が被せられ、電気的に接続された状態でボルト部材13がインバータ側金属筐体6及び装置側金属筐体2を車体側に固定している。
That is, in FIG. 6, the
そして、コンバータ側金属筐体4と装置側金属筐体2との間はコンバータ側配線材110により接続されている。同様に、インバータ側金属筐体6と装置側金属筐体2との間はインバータ側配線材111により接続されている。
The converter side metal housing 4 and the device
しかし、単に、これらの配線材110,111を接続しただけでは、コンバータ側金属筐体4又はインバータ側金属筐体6に接触したときの感電事故は防げるものの、漏洩電流IL11,IL21が装置側金属筐体2及び装置側外部配線材14を通って、従来と同様に車体側に漏出することになる。ところが、図6の参考例では、これらの配線材110,111に磁性体コアなどのハイインピーダンス部材112,113を設けているので、これらの配線材110,111から装置側金属筐体2及び装置側外部配線材14を通って車体側に漏出する漏洩電流量を極力抑制することが可能になる。
However, simply connecting these
1:電源側変圧器
2:電力変換装置(装置側金属筐体)
3:交流電動機
4:コンバータ(コンバータ側金属筐体)
5:半導体素子モジュール
6:インバータ(インバータ側金属筐体)
7:半導体素子モジュール
8:直流リンク部
9:平滑コンデンサ
10:絶縁端子
11:接地回路
12:ボルト部材
13:ボルト部材
14:装置側外部配線材
101:コンバータ側配線材
102:インバータ側配線材
103:装置側内部配線材
104,105:ハイインピーダンス部材
106,107:ローインピーダンス部材
108,109:絶縁部材
110:コンバータ側配線材
111:インバータ側配線材
112,113:ハイインピーダンス部材
SC1〜SC4:浮遊キャパシタンス
IL1,IL2:漏洩電流
IL10,IL20,IL30:漏洩電流
IL11,IL21:漏洩電流
P:Pライン
O:Oライン(中性点)
N:Nライン
1: Power supply side transformer 2: Power conversion device (device side metal casing)
3: AC motor 4: Converter (converter side metal casing)
5: Semiconductor element module 6: Inverter (inverter side metal casing)
7: Semiconductor element module 8: DC link portion 9: Smoothing capacitor 10: Insulation terminal 11: Ground circuit 12: Bolt member 13: Bolt member 14: Device side external wiring material 101: Converter side wiring material 102: Inverter side wiring material 103 : Device side internal wiring materials 104 and 105:
P: P line
O: O line (neutral point)
N: N line
Claims (4)
前記コンバータから入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御された交流電力に変換して駆動用交流電動機に出力するインバータと、
前記コンバータ及び前記インバータを収納し、且つ車体側に接地された絶縁端子を有する装置側金属筐体と、
前記コンバータ及びインバータ間を結ぶ直流リンク部に一端側が接続され、他端側が前記絶縁端子に接続された接地回路と、
前記コンバータのコンバータ側金属筐体及び前記インバータのインバータ側金属筐体を、車体側に対して固定すると共に電気的に導通させるボルト部材と、
前記装置側金属筐体に一端側が接続され、他端側が車体側に接続された装置側外部配線材と、
を備えた電気車用電力変換装置であって、
前記コンバータ側金属筐体に一端側が接続されると共に、他端側が前記絶縁端子に接続されており、前記コンバータを構成する半導体素子モジュール内部の浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流を、前記接地回路及び前記直流リンク部を介して前記コンバータ側に返流するためのコンバータ側配線材と、
前記インバータ側金属筐体に一端側が接続されると共に、他端側が前記絶縁端子に接続されており、前記インバータを構成する半導体素子モジュール内部の浮遊キャパシタンスに起因して発生する漏洩電流を、前記接地回路及び前記直流リンク部を介して前記インバータ側に返流するためのインバータ側配線材と、
を有する電気車用電力変換装置において、
前記コンバータ側配線材及び前記インバータ側配線材に高周波漏洩電流に対してローインピーダンスとなるローインピーダンス部材を設けた、
ことを特徴とする電気車用電力変換装置。 A converter that converts AC power input from the power transformer to DC power;
An inverter that converts the DC power input from the converter into AC power controlled by a variable voltage and variable frequency and outputs the AC power to a driving AC motor;
A device-side metal housing that houses the converter and the inverter and has an insulating terminal grounded to the vehicle body;
One end side is connected to the DC link portion connecting the converter and the inverter, and the other end side is connected to the insulated terminal, and a ground circuit,
A bolt member that fixes the converter side metal casing of the converter and the inverter side metal casing of the inverter to the vehicle body side and electrically conducts,
One end side is connected to the device side metal housing, the other end side is connected to the vehicle body side, and the device side external wiring material,
An electric vehicle power conversion device comprising:
One end side is connected to the converter side metal casing, and the other end side is connected to the insulated terminal, and leakage current generated due to a floating capacitance inside the semiconductor element module constituting the converter is grounded. Converter-side wiring material for returning to the converter side via the circuit and the DC link part;
One end side is connected to the inverter side metal casing, and the other end side is connected to the insulated terminal, and leakage current generated due to stray capacitance inside the semiconductor element module constituting the inverter is grounded. An inverter side wiring material for returning to the inverter side via the circuit and the DC link part;
In an electric vehicle power converter having
The converter side wiring material and the inverter side wiring material are provided with a low impedance member that becomes a low impedance with respect to a high frequency leakage current ,
An electric vehicle power converter characterized by the above.
を有することを特徴とする請求項1記載の電気車用電力変換装置。 One end side is connected to a portion of the apparatus side metal casing to which one end side of the apparatus side external wiring member is connected, and the other end side is connected to the insulation terminal, and the converter side metal casing and the inverter side In order to return the leakage current generated due to the stray capacitance between the metal housing and the device-side metal housing to the converter side and the inverter side through the ground circuit and the DC link unit, respectively. Internal wiring material on the device side,
The electric power converter for an electric vehicle according to claim 1, comprising:
ことを特徴とする請求項1又は2記載の電気車用電力変換装置。 Between the insulated terminal and the vehicle body side, a high impedance member that becomes high impedance with respect to the high frequency leakage current is inserted,
The electric power converter for electric vehicles according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電気車用電力変換装置。 The device-side external wiring material is provided with a high-impedance member that has a high impedance against high-frequency leakage current.
The electric power converter for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 3.
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