TWI836339B - 軌道車輛用電力變換裝置 - Google Patents

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Abstract

根據實施方式，軌道車輛用電力變換裝置係在具有轉換器部、逆變器部、以及冷卻器之電力變換單元中，轉換器部與逆變器部係隔著規定的間隔配置在冷卻器上，而且在配置了轉換器部與逆變器部之相同的冷卻器上配置過電壓抑制單元，經此，構成小型且輕量的電力變換單元。

Description

軌道車輛用電力變換裝置
本發明有關軌道車輛用電力變換裝置。
軌道車輛用電力變換裝置具有：把來自架空線的交流電力變換成直流電力之轉換器部、以及把來自轉換器部的直流電力變換成交流電力之逆變器部；經一逆變器部的輸出驅動電動機。
在該轉換器部與逆變器部之中間直流部，設有平滑電容器，更進一步搭載用於抑制平滑電容器的過電壓的過電壓抑制單元。
[先前技術文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-162695號專利公報
過電壓抑制電路設在中間直流部也被記載在日本特開2013-162695號專利公報，在電路上，位置在轉換器部與逆變器部之間。
但是，習知的軌道車輛用電力變換裝置中的過電壓抑制單元的配置係必須在受限的空間配置構成轉換器部或逆變器部的切換元件的緣故，所以過電壓抑制單元等無法配置在遠離的位置，是有增加配線的引繞等之問題。
為了解決上述課題，本發明的實施方式係其目的在於，以內建過電壓抑制單元作為電力變換單元的一部分的方式，來實現車輛用電力變換裝置的小型輕量化。
實施方式的軌道車輛用電力變換裝置係在具有轉換器部、逆變器部、以及冷卻器之電力變換單元中，轉換器部與逆變器部係隔著規定的間隔配置在冷卻器上，而且在配置了轉換器部與逆變器部之相同的冷卻器上配置過電壓抑制單元。
1:轉換器部
2:逆變器部
3:電壓抑制單元
4:冷卻器
[圖1]圖1為第1實施方式的軌道車輛用電力變換裝置的構成圖。
以下，參閱圖面，說明有關本發明的實施方式。
圖1為第1實施方式的軌道車輛用電力變換裝置的構成圖。
軌道車輛用電力變換裝置係構成具有轉換器部1、逆變器部2、電壓抑制單元3、以及冷卻器4的電力變換單元，把來自架空線的交流電力變換成電力變換，給予驅動電流到電動機，藉此，來驅動電動機。
轉換器部1係把從架空線所供給的交流電力變換成直流電力。例如，用在轉換器部1的切換元件係使用寬能隙半導體。
逆變器部2係把來自轉換器部2的直流電力變換成交流電力。例如，用在逆變器部1的切換元件係使用寬能隙半導體。
過電壓抑制單元3係抑制設在轉換器部1與逆變器部2之間的平滑電容器的過電壓。過電壓抑制單元3係例如，具有電阻器與切換元件與電壓感測器，經由電壓感測器檢測到在平滑電容器被施加有過電壓的話，就把切換元件控制成開啟狀態，藉此，電性連接平滑電容器與電阻器，來抑制過電壓。
冷卻器4係例如在其上表面配置轉換器部1、逆變器部2、過電壓抑制單元3，來冷卻各部。
轉換器部1與逆變器部2配置在冷卻器4上。圖1中，轉換器部1與逆變器部2配置在冷卻器4上，並隔著規定的間隔。
過電壓抑制單元3配置在冷卻器4之上。圖1中，過電壓抑制單元3配置在轉換器部1與逆變器部2之間。
也在現有的軌道車輛用電力變換裝置，為 了有效率冷卻轉換器部1及逆變器部2，把轉換器部1及逆變器部2安裝到冷卻器並進行冷卻。
此時，軌道車輛用電力變換裝置係被搭載在軌道車輛的地板下的緣故，所以裝備空間受限。而且，不管裝備空間有無受限，一般，轉換器部1及逆變器部2的發熱大，轉換器部1及逆變器部2都有必要有冷卻器，或者是，也在用1個冷卻器冷卻轉換器部1及逆變器部2的情況下以配置成無熱平衡偏倚的方式來有效率使用冷卻器的冷卻性能之構成是有必要。
為此，現有的軌道車輛用電力變換裝置係把轉換器部1、逆變器部2以及冷卻器4作為1個電力變換單元，成為冷卻效率優先的構造，雖然過電壓抑制單元3係在電路上存在於轉換器部1與逆變器部2之間，但是作為軌道車輛用電力變換裝置的構造，轉換器部1與逆變器部2係作為分體安裝在相遠離的地方。
另一方面，在最近幾年，也在軌道車輛用電力變換裝置中，採用寬能隙半導體作為切換元件。
寬能隙半導體的切換元件係與把習知的Si等作為材料之半導體相比較，是有切換損失小的傾向，而且高的溫度下的動作也是可以的。
在使用了該寬能隙半導體的軌道車輛用電力變換裝置中，比起習知的冷卻器即便使用了小型的冷卻器，也可以冷卻轉換器部1與逆變器部2。
但是，在實施電力變換單元的溫度檢討中，發現到 了轉換器部1與逆變器部2的間隔變小的話，看到了溫度上升的傾向。
亦即，轉換器部1及逆變器部2受到相互發出的熱的影響，溫度上升。
在此，本實施方式中，轉換器部1與逆變器部2係做成在冷卻器4上隔著規定的間隔做配置之構造，經此，不會有受到相互的熱的影響，可以構成電力變換單元。
而且，以隔著間隔配置轉換器部1與逆變器部2的方式，在冷卻器4產生有空間。因此，在其空間，在電路上，配置存在於轉換器部1與逆變器部2之間的過電壓抑制單元3，藉此，可以作為把轉換器部1、逆變器部2、過電壓抑制單元3配置在冷卻器4之電力變換單元，可以實現小型輕量化。
更進一步，在過電壓抑制單元3，包含有在放電時消耗電力之電阻器，可以利用冷卻器4來冷卻該電阻器。經由冷卻器4來冷卻過電壓抑制單元3也可以實現小型輕量化。因此，在優先減低逆變器部1與轉換器部2之間的電感份(包含配線電感)時，不在轉換器部1與逆變器部2之間配置過電壓抑制單元3，隔著規定的間隔把轉換器部1與逆變器部2配置在冷卻器4之上，同樣也可以隔著間隔把過電壓抑制單元3配置在冷卻器4上。
以上，說明了本發明若干程度個實施方式，但這些實施方式，乃是作為例子來提示，並沒有意 義圖限定發明的範圍。這些新穎的實施方式，係可以以其他各式各樣的型態來實施，在不逸脫發明的要旨的範圍內，可以進行種種的省略，置換，變更。這些實施方式或其變形，是與被包含在發明的範圍或要旨同樣，為被包含在申請專利範圍所記載的發明以及其均等的範圍者。
1:轉換器部
2:逆變器部
3:電壓抑制單元
4:冷卻器

Claims (2)

  1. 一種軌道車輛用電力變換裝置，具備電力變換單元，該電力變換單元具有轉換器部、逆變器部、以及冷卻器；其中，前述轉換器部與前述逆變器部係隔著規定的間隔配置在前述冷卻器上，而且，在配置了前述轉換器部與前述逆變器部之相同的前述冷卻器上配置過電壓抑制單元，來構成電力變換單元。
  2. 如請求項1的軌道車輛用電力變換裝置，其中，前述過電壓抑制單元係配置在前述轉換器部與前述逆變器部之間來構成電力變換單元。
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