WO2022176564A1 - 鉄道車両用電力変換装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power converter for railway vehicles.
- a power unit section in which a switching element is mounted in a power converter for a railway vehicle is composed of a cooler, a conductor, a capacitor, and a gate substrate in addition to the switching element.
- the switching element is arranged on the cooler and is cooled by contacting the bottom face with the cooler.
- a main terminal and a gate terminal are provided on the upper surface of the switching element, and a capacitor for suppressing ripple current generated by switching and a gate substrate for applying a gate signal to the switching element are connected.
- the embodiments of the present invention aim to reduce the size and weight of a vehicle power conversion device by reducing the number of sheet metals by attaching a gate substrate to a capacitor.
- a railway vehicle power converter includes a switching element, a capacitor connected to the switching element, and a gate substrate for applying a drive signal to the switching element. is attached to the capacitor.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a railroad vehicle power converter according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the railroad vehicle power converter according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a top view of the railroad vehicle power converter of the first embodiment.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a railway vehicle power converter according to the first embodiment
- FIG. 2 is a sectional view of the railway vehicle power converter according to the first embodiment
- FIG. 3 is a first embodiment.
- 1 is a top view of the railway vehicle power conversion device of FIG.
- a plurality of the railway vehicle power converters shown in FIG. 1 are arranged side by side.
- the power conversion device for railway vehicles has a switching module 1 , a capacitor 2 , a conductor 3 , a gate substrate 4 , a cooler 5 and a capacitor fixing frame 6 .
- the switching module 1 constitutes a power conversion device such as an inverter that converts input DC power into AC power or a converter that converts input AC power into DC power.
- the switching module 1 may include a switching element and a diode connected in antiparallel to the switching element, or may include a switching element and a diode for one phase of the power converter. good.
- a capacitor 2 is connected to the switching module 1 via a conductor 3 and suppresses the ripple current caused by the switching of the switching module 1 .
- the gate substrate 4 is connected to drive terminals of the switching module 1 by signal lines (not shown) to give the switching module 1 a gate signal.
- the cooling module 5 is arranged so that the switching module 1 is in contact with its bottom surface. Cooler 5 cools switching module 1 .
- a condenser fixing frame 6 is installed on the cooler 5 and fixes the condenser 2 .
- a capacitor fixing frame 6 is installed so as to cover the switching module 1 and the capacitor 2 is installed above the switching module 1 .
- a gate substrate 4 is attached to one surface of the capacitor 2 .
- the gate substrate 4 may be attached to any surface of the capacitor.
- attachment of the gate substrate 4 in a general power converter will be described.
- a frame (sheet metal) for mounting the gate substrate 4 is often provided with a dedicated frame for the gate substrate 4 .
- the switching module 1 and the capacitor 2 have a high voltage
- the gate substrate 4 has a relatively low voltage. In this case, it is possible to easily replace each of them individually, and to reduce the influence of noise by arranging the switching module 1 and the gate substrate 4 close to each other. Then, a dedicated frame for fixing the gate substrate 4 is required, and the number of structural members increases.
- the switching module 1, the capacitor 2, the gate substrate 4, etc. constitute one unit, for example, one power conversion device or one phase constituting one power conversion device. It becomes possible to facilitate the replacement of each unit.
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Abstract
実施形態によれば、鉄道車両用電力変換装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子に接続されたコンデンサと、スイッチング素子に駆動信号を与えるゲート基板とを有し、コンデンサは、コンデンサ固定フレームにより固定され、ゲート基板は、コンデンサに取り付けられることで固定される。
Description
本発明は、鉄道車両用電力変換装置に関する。
鉄道車両用電力変換装置においてスイッチング素子を搭載するパワーユニット部は、スイッチング素子のほかに冷却器や導体、コンデンサやゲート基板で構成される。
スイッチング素子は、冷却器上に配置され、底面が冷却器に接触することで冷却される。
スイッチング素子の上面には、主端子およびゲート端子が設けられ、スイッチングにより生じるリプル電流を抑制するコンデンサや、スイッチング素子にゲート信号を与えるゲート基板が接続される。
スイッチング素子は、冷却器上に配置され、底面が冷却器に接触することで冷却される。
スイッチング素子の上面には、主端子およびゲート端子が設けられ、スイッチングにより生じるリプル電流を抑制するコンデンサや、スイッチング素子にゲート信号を与えるゲート基板が接続される。
近年、車両用電力変換装置に対しては、小型化の要求が為されている。スイッチング素子に関しては、ワイドバンドギャップ半導体が採用されることで、耐圧性を有することで小型化され、また、発熱面から冷却器の小型化にも寄与している。
一方で、板金をはじめとする構造部材については、大きな変更は行われておらず、構造部材の削減等を行うことで小型軽量化を行うことが可能である。
一方で、板金をはじめとする構造部材については、大きな変更は行われておらず、構造部材の削減等を行うことで小型軽量化を行うことが可能である。
上記課題を解決するために本発明の実施形態は、ゲート基板をコンデンサに取り付けることで、構成する板金を削減して、車両用電力変換装置の小型軽量化を実現することを目的とする。
実施形態の鉄道車両用電力変換装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子に接続されたコンデンサと、スイッチング素子に駆動信号を与えるゲート基板とを有し、コンデンサは、コンデンサ固定フレームにより固定され、ゲート基板は、コンデンサに取り付けられる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の鉄道車両用電力変換装置の構成図であり、図２は、第１実施形態の鉄道車両用電力変換装置の断面図であり、図３は、第１実施形態の鉄道車両用電力変換装置の上面図である。なお、図３においては、図１に示した鉄道車両用電力変換装置が複数並んで設置された構成となっている。
鉄道車両用電力変換装置は、スイッチングモジュール１と、コンデンサ２と、導体３と、ゲート基板４と、冷却器５と、コンデンサ固定フレーム６とを有する。
図１は、第１実施形態の鉄道車両用電力変換装置の構成図であり、図２は、第１実施形態の鉄道車両用電力変換装置の断面図であり、図３は、第１実施形態の鉄道車両用電力変換装置の上面図である。なお、図３においては、図１に示した鉄道車両用電力変換装置が複数並んで設置された構成となっている。
鉄道車両用電力変換装置は、スイッチングモジュール１と、コンデンサ２と、導体３と、ゲート基板４と、冷却器５と、コンデンサ固定フレーム６とを有する。
スイッチングモジュール１は、入力された直流電力を交流電力に変換するインバータや、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータなどの電力変換装置を構成する。スイッチングモジュール１は、スイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを含んで構成されても良く、また、電力変換装置の１相分のスイッチング素子とダイオード等を含んで構成されても良い。
コンデンサ２は、導体３を介して、スイッチングモジュール１に接続され、スイッチングモジュール１のスイッチングにより生じるリプル電流を抑制する。
ゲート基板４は、スイッチングモジュール１の駆動端子に信号線（図示せず）により接続され、スイッチングモジュール１にゲート信号を与える。
冷却器５には、スイッチングモジュール１がその底面を接するように配置される。冷却器５は、スイッチングモジュール１を冷却する。
コンデンサ固定フレーム６は、冷却器５の上に設置され、コンデンサ２を固定する。なお、ここでは、スイッチングモジュール１を覆うようにコンデンサ固定フレーム６を設置して、スイッチングモジュール１の上方にコンデンサ２が設置されている。
コンデンサ２は、導体３を介して、スイッチングモジュール１に接続され、スイッチングモジュール１のスイッチングにより生じるリプル電流を抑制する。
ゲート基板４は、スイッチングモジュール１の駆動端子に信号線（図示せず）により接続され、スイッチングモジュール１にゲート信号を与える。
冷却器５には、スイッチングモジュール１がその底面を接するように配置される。冷却器５は、スイッチングモジュール１を冷却する。
コンデンサ固定フレーム６は、冷却器５の上に設置され、コンデンサ２を固定する。なお、ここでは、スイッチングモジュール１を覆うようにコンデンサ固定フレーム６を設置して、スイッチングモジュール１の上方にコンデンサ２が設置されている。
コンデンサ２の１つの面には、ゲート基板４が取り付けられる。なお、図１においては、導体３と反対側の面にゲート基板４を取り付けているが、ゲート基板４はコンデンサのいずれの面に取り付けられても良い。
ここで、一般的な電力変換装置におけるゲート基板４の取り付けについて述べる。一般的な電力変換装置では、ゲート基板４を取り付けるフレーム（板金）は、ゲート基板４に対して専用のフレームが設けられることが多い。
一般的にスイッチングモジュール１やコンデンサ２は高圧であり、それに対してゲート基板４は比較的低圧であることから分離して取り扱われたこと、また、スイッチングモジュール１の故障またはゲート基板４が故障した際に、それぞれが個別に交換し易くなること、またスイッチングモジュール１とゲート基板４とを近接して配置することでノイズの影響を低減するなどの理由が考えられるが、軽量小型化の観点からすると、ゲート基板４を固定するための専用のフレームが必要となり、構造部材が多くなる。
ここで、一般的な電力変換装置におけるゲート基板４の取り付けについて述べる。一般的な電力変換装置では、ゲート基板４を取り付けるフレーム（板金）は、ゲート基板４に対して専用のフレームが設けられることが多い。
一般的にスイッチングモジュール１やコンデンサ２は高圧であり、それに対してゲート基板４は比較的低圧であることから分離して取り扱われたこと、また、スイッチングモジュール１の故障またはゲート基板４が故障した際に、それぞれが個別に交換し易くなること、またスイッチングモジュール１とゲート基板４とを近接して配置することでノイズの影響を低減するなどの理由が考えられるが、軽量小型化の観点からすると、ゲート基板４を固定するための専用のフレームが必要となり、構造部材が多くなる。
これに対して、本実施形態では、コンデンサ２の１つの面にゲート基板４を取り付けることで、ゲート基板４を取り付けるための専用のフレームは必要なくなり、電力変換装置の軽量小型化を実現することが可能となる。
また、コンデンサ２は、高調波ノイズなどの発生源となるものではないため、取り付けたゲート基板４に対して、その機能を阻害するような影響を与えることはない。
また、図３に示すように、スイッチングモジュール１、コンデンサ２、ゲート基板４などを１つのユニット、例えば１つの電力変換装置や、１つの電力変換装置を構成する１相などを構成することにより、各ユニット単位での交換を容易にすることが可能となる。
また、コンデンサ２は、高調波ノイズなどの発生源となるものではないため、取り付けたゲート基板４に対して、その機能を阻害するような影響を与えることはない。
また、図３に示すように、スイッチングモジュール１、コンデンサ２、ゲート基板４などを１つのユニット、例えば１つの電力変換装置や、１つの電力変換装置を構成する１相などを構成することにより、各ユニット単位での交換を容易にすることが可能となる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (3)
- スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたコンデンサと、前記スイッチング素子に駆動信号を与えるゲート基板とを有する鉄道車両用電力変換装置において、
前記コンデンサは、コンデンサ固定フレームにより固定され、
前記ゲート基板は、前記コンデンサに取り付けられる鉄道車両用電力変換装置。 - 前記スイッチング素子は、冷却器に取り付けられ、
前記コンデンサ固定フレームは、前記冷却器に取り付けられる請求項１記載の鉄道車両用電力変換装置。 - 前記スイッチング素子と前記コンデンサと前記ゲート基板と前記コンデンサ固定フレームとを１つのユニットとして、前記冷却器には複数のユニットが設置される鉄道車両用電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/449,883 US20230387824A1 (en) | 2021-02-16 | 2023-08-15 | Railway-vehicle power conversion apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2021022363A JP2022124623A (ja) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | 鉄道車両用電力変換装置 |
| JP2021-022363 | 2021-02-16 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| US18/449,883 Continuation US20230387824A1 (en) | 2021-02-16 | 2023-08-15 | Railway-vehicle power conversion apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022176564A1 true WO2022176564A1 (ja) | 2022-08-25 |
Family
ID=82931561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/003212 WO2022176564A1 (ja) | 2021-02-16 | 2022-01-28 | 鉄道車両用電力変換装置 |
Country Status (3)
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| WO (1) | WO2022176564A1 (ja) |
Citations (2)
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| JP2011259536A (ja) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Hitachi Ltd | 冷却装置，電力変換装置，鉄道車両 |
| WO2020202445A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
2021
- 2021-02-16 JP JP2021022363A patent/JP2022124623A/ja active Pending
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2022
- 2022-01-28 WO PCT/JP2022/003212 patent/WO2022176564A1/ja active Application Filing
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2023
- 2023-08-15 US US18/449,883 patent/US20230387824A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011259536A (ja) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Hitachi Ltd | 冷却装置，電力変換装置，鉄道車両 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| TW202245397A (zh) | 2022-11-16 |
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