WO2023281557A1

WO2023281557A1 - 電力変換装置

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Publication number: WO2023281557A1
Application number: PCT/JP2021/025254
Authority: WO
Inventors: 智之中山
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-07-05
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2023-01-12
Also published as: DE112021007925T5; JP7471524B2; JPWO2023281557A1

Abstract

電力変換装置（１）は、電力変換回路（１１）と、筐体と、少なくとも１つのヒートパイプと、制御部（１２）と、を備える。電力変換回路（１１）は、複数のスイッチング素子（１３）を有し、入力される電力を負荷機器（９１）に供給するための電力に変換し、変換した電力を負荷機器（９１）に供給する。少なくとも１つのヒートパイプは、筐体の外部の空気に接触し、複数のスイッチング素子（１３）から伝達された熱を、空気に放熱する。制御部（１２）は、電力変換回路（１１）から目標電圧が出力され、かつ、負荷機器（９１）の稼働状況および空気の温度に応じた複数のスイッチング素子（１３）の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子（１３）のスイッチング動作を制御する。

Description

電力変換装置

　本開示は、電力変換装置に関する。

　電力変換装置には、通電時の発熱による電子部品、例えば、スイッチング素子の損傷を防ぐため、発熱体である電子部品に熱的に接続された冷却装置を有するものがある。冷却装置は、電子部品から伝達された熱を周囲の空気に放熱する。この結果、電子部品が冷却される。この種の電力変換装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される電力変換装置が冷却装置として有するヒートパイプは、送風機から送風された空気によって冷却される。ヒートパイプに封入されている冷媒が凝固することを抑制するため、送風機は、温度検知器で検知された温度が閾値以上である場合に動作し、温度検知器で検知された温度が閾値未満である場合に停止する。

特開２００２－２６２５８２号公報

　特許文献１に開示される送風機は、温度検知器で検知された温度と閾値温度の大小関係にのみ基づいて、動作と停止が切り替わる。このため、電力変換装置が搭載される車両の走行状況によらず、温度検知器で検知された温度が閾値温度未満であれば、送風機は停止し、温度検知器で検知された温度が閾値温度以上であれば、送風機は動作する。

　例えば、車両が停止する直前において、電子部品の発熱量が低下している場合でも、温度検知器で検知された温度が閾値以上であれば、送風機は動作し続ける。このため、ヒートパイプが過度に冷却され、冷媒が凝固する可能性がある。冷媒が凝固してしまうと、冷媒がヒートパイプの内部で循環することができないため、電子部品を冷却することができない。

　送風機を備えない自然空冷方式の電力変換装置においても同様に、周囲の気温が、冷媒が凝固し得る温度以下になって冷媒が凝固してしまうと、電子部品を十分に冷却することができない。

　本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、高い冷却性能を有する電力変換装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本開示の電力変換装置は、電力変換回路と、筐体と、少なくとも１つのヒートパイプと、制御部と、を備える。電力変換回路は、複数のスイッチング素子を有し、入力される電力を負荷機器に供給するための電力に変換し、変換した電力を負荷機器に供給する。筐体は、電力変換回路を収容する。少なくとも１つのヒートパイプは、内部に冷媒が封入され、電力変換回路が有する複数のスイッチング素子に熱的に接続される。少なくとも１つのヒートパイプは、筐体の外部の空気に接触し、複数のスイッチング素子から伝達された熱を、空気に放熱する。制御部は、電力変換回路から出力電圧の目標値である目標電圧が出力され、かつ、負荷機器の稼働状況および空気の温度に応じた複数のスイッチング素子の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。

　本開示に係る電力変換装置が備える制御部は、目標電圧が出力され、かつ、負荷機器の稼働状況および空気の温度に応じた複数のスイッチング素子の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。このため、冷媒が凝固し得る低温の環境にある場合でも、電子部品の冷却が可能となり、高い冷却性能を有する電力変換装置が得られる。

実施の形態１に係る電力変換装置の回路図実施の形態１に係る電力変換装置の断面図実施の形態１に係る電力変換装置の断面図実施の形態１に係る電力変換装置の図２のIV－IV線での矢視断面図実施の形態１に係る制御部のブロック図実施の形態１に係る制御部のハードウェア構成を示すブロック図実施の形態１に係る制御部が行うスイッチング動作の制御処理を示すフローチャート実施の形態１における電動機の回転数とスイッチング周波数の関係を示す図実施の形態２に係る制御部のブロック図実施の形態２に係る制御部が行うスイッチング動作の制御処理を示すフローチャート実施の形態３に係る電力変換装置の回路図実施の形態３に係る電力変換装置の断面図実施の形態３に係る制御部のブロック図実施の形態３に係る制御部が行うスイッチング動作の制御処理を示すフローチャート実施の形態３に係る制御部が行う送風機の制御処理を示すフローチャート実施の形態４に係る制御部のブロック図実施の形態４に係る可変抵抗回路の回路図実施の形態４に係る制御部が行う抵抗値の調節処理を示すフローチャート実施の形態に係る制御部の第１変形例のブロック図実施の形態に係る制御部の第２変形例のブロック図実施の形態に係る電力変換装置の変形例の断面図実施の形態に係る制御部の第３変形例のブロック図実施の形態に係る制御部の第３変形例が行うスイッチング動作の制御処理を示すフローチャート実施の形態に係る制御部のハードウェア構成の変形例を示すブロック図

　以下、本開示の実施の形態に係る電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

　（実施の形態１）
　電力変換装置の一例として、鉄道車両に搭載されて、直流電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換して負荷機器に供給する直流－三相変換装置がある。鉄道車両に搭載される直流－三相変換装置を例にして、実施の形態１に係る電力変換装置１について説明する。実施の形態１では、図１に示す電力変換装置１は、直流き電方式の鉄道車両に搭載されていて、電力変換装置１から三相交流電力の供給を受ける負荷機器である電動機９１は、三相交流電力の供給を受けて駆動されて鉄道車両の推進力を生じさせる三相誘導電動機である。

　電力変換装置１は、電源に接続される入力端子１ａと、接地される入力端子１ｂと、電動機９１に接続される出力端子１ｃ，１ｄ，１ｅと、を備える。電力変換装置１はさらに、電源から供給された直流電力を、電動機９１に供給するための三相交流電力に変換し、三相交流電力を電動機９１に供給する電力変換回路１１を備える。電力変換装置１はさらに、入力端子１ａ，１ｂに接続される一対の一次端子の間に接続されるコンデンサＣ１と、電力変換回路１１を制御する制御部１２と、を備える。

　入力端子１ａは、図示しない接触器、リアクトル等を介して、電源、具体的には、変電所から電力供給線を介して供給される電力を取得する集電装置に電気的に接続されることが好ましい。例えば、集電装置は、電力供給線の一例である架線を介して電力を取得するパンタグラフ、または、電力供給線の一例である第三軌条を介して電力を取得する集電靴等である。入力端子１ｂは、図示しない接地リング、接地ブラシ、車輪等を介して接地される。出力端子１ｃ，１ｄ，１ｅはそれぞれ、三相交流電力のＵ相、Ｖ相、およびＷ相に対応している端子である。

　電力変換回路１１は、直列に接続された２つのスイッチング素子１３を３組備える。３組のスイッチング素子１３はそれぞれ、三相交流電力のＵ相、Ｖ相、およびＷ相に対応する。Ｕ相に対応する２つのスイッチング素子１３、Ｖ相に対応する２つのスイッチング素子１３、およびＷ相に対応する２つのスイッチング素子１３は、入力端子１ａ，１ｂの間に互いに並列に接続される。

　Ｕ相に対応する２つのスイッチング素子１３の接続点は、出力端子１ｃに電気的に接続される。Ｖ相に対応する２つのスイッチング素子１３の接続点は、出力端子１ｄに電気的に接続される。Ｗ相に対応する２つのスイッチング素子１３の接続点は、出力端子１ｅに電気的に接続される。

　実施の形態１では、各スイッチング素子１３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１４と、アノードがＩＧＢＴ１４のエミッタ端子に接続されて、カソードがＩＧＢＴ１４のコレクタ端子に接続される還流ダイオード１５と、を有する。制御部１２からのスイッチング制御信号Ｓ２が、各スイッチング素子１３が有するＩＧＢＴ１４のゲート端子に供給される。スイッチング制御信号Ｓ２によって、各スイッチング素子１３のオンオフが切り替わる。各スイッチング素子１３がオンオフを切り替えるスイッチング動作をすることによって、電力変換回路１１は、直流電力を三相交流電力に変換する。各スイッチング素子１３は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドを含むワイドバンドギャップ半導体によって形成されることが好ましい。

　コンデンサＣ１は、電力変換回路１１の一対の一次端子間に接続され、電源から供給される直流電力で充電される。コンデンサＣ１は、電源から供給される直流電力に含まれる高調波成分を低減する。

　制御部１２は、電動機９１の回転数を検出する速度センサ９２から、電動機９１の単位時間あたりの回転数の測定値を取得する。速度センサ９２は、例えば、鉄道車両の車軸に取り付けられ、車軸の回転によって値が変化するセンサ信号を出力するＰＧ（Pulse Generator）で形成される。速度センサ９２は、ＰＧが出力するセンサ信号から電動機９１の単位時間あたりの回転数を決定し、出力する。

　制御部１２は、電力変換回路１１が出力するＵ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流をそれぞれ測定する電流センサＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３からＵ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流の測定値を取得する。制御部１２は、電力変換装置１の外部の空気の温度を検出する温度センサ９３から、温度の測定値を取得する。制御部１２は、図示しない運転台から運転指令Ｓ１を取得する。運転指令Ｓ１は、運転員による運転台に設けられたマスターコントローラの操作に対応付けられた指令を示す。具体的には、運転指令Ｓ１は、力行指令、ブレーキ指令、および惰行指令のいずれかを示す。

　上述のように取得した電動機９１の回転数の測定値、Ｕ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流の測定値、ならびに、運転指令Ｓ１に応じて、制御部１２は、電力変換回路１１の目標電圧を決定する。そして、制御部１２は、電力変換回路１１から出力電圧の目標値である目標電圧が出力され、かつ、負荷機器の稼働状況の指標である電動機９１の回転数の測定値、および電力変換装置１の外部の空気の温度に応じた複数のスイッチング素子１３の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子１３を制御する。

　詳細には、制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値および電力変換装置１の外部の空気の温度に応じた複数のスイッチング素子１３の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子１３の発熱量増減に寄与するスイッチング動作のパラメータを調節する。実施の形態１では、パラメータは、スイッチング周波数を含む。制御部１２は、調節されたスイッチング周波数を用いて、電力変換回路１１の出力電圧を目標電圧に近づけるために各スイッチング素子１３を制御するスイッチング制御信号Ｓ２を生成し、スイッチング制御信号Ｓ２を各スイッチング素子１３に供給する。

　電力変換回路１１の通電時に、電子部品、具体的には、複数のスイッチング素子１３が発熱して故障することを防止するため、電力変換装置１は冷却機構を備える。冷却機構を備える電力変換装置１の構造について、図２、図３、および図２のIV－IV線での矢視断面図である図４を用いて以下に説明する。

　図２、図３、および図４において、図の複雑化を避けるため、図１に示す電力変換装置１の構成要素の内、各スイッチング素子１３のみが記載され、他の構成要素、例えば、コンデンサＣ１、各スイッチング素子１３とコンデンサＣ１とを接続するバスバー等は省略されている。図２から図４において、Ｘ軸は鉄道車両の幅方向を示し、Ｙ軸は鉄道車両の進行方向を示す。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに直交する方向を示す。鉄道車両が水平な場所に位置する場合、Ｚ軸は鉛直方向を示す。

　図２に示すように、電力変換装置１は、電力変換回路１１を収容する筐体３１と、複数のスイッチング素子１３が取り付けられる受熱ブロック３２と、受熱ブロック３２を介して複数のスイッチング素子１３から伝達された熱を空気に放熱する少なくとも１つのヒートパイプ３３と、を備える。電力変換装置１はさらに、少なくとも１つのヒートパイプ３３に取り付けられる複数のフィン３４と、少なくとも１つのヒートパイプ３３および複数のフィン３４を覆うカバー３５と、を備えることが好ましい。

　筐体３１は、鉄道車両の床下に取り付けられる。筐体３１は、鉄道車両の予想され得る最大振動、例えば、鉄道車両の走行時の最大振動を受けても変形しない程度の剛性と強度を有する。例えば、筐体３１は、鉄、アルミニウム等の金属部材で形成される。筐体３１のＸ軸に交差する面に開口３１ａが形成される。

　受熱ブロック３２は、互いに反対側に位置する第１主面３２ａおよび第２主面３２ｂを有する。第１主面３２ａには、複数のスイッチング素子１３が取り付けられる。実施の形態１では、複数のスイッチング素子１３は、Ｙ軸方向に３つ並び、Ｚ軸方向に２つ並んだ状態で第１主面３２ａに取り付けられる。第２主面３２ｂには、少なくとも１つのヒートパイプ３３が取り付けられる。

　受熱ブロック３２は、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成されることが好ましい。これにより、複数のスイッチング素子１３で発生した熱が受熱ブロック３２を介して、少なくとも１つのヒートパイプ３３に効率よく伝達される。

　受熱ブロック３２は、第２主面３２ｂが筐体３１の開口３１ａを筐体３１の内側から塞いだ状態で筐体３１に取り付けられる。例えば、受熱ブロック３２は、開口３１ａを塞ぐことができる大きさの板状部材で形成される。開口３１ａが受熱ブロック３２によって塞がれると、筐体３１の内部に空気、水分、塵埃等が流入することが抑制される。

　受熱ブロック３２は、鉄道車両の予想され得る最大振動を受けても、受熱ブロック３２と筐体３１との相対的な位置関係が変化しない程度の強度で筐体３１に取り付けられればよい。具体的には、受熱ブロック３２は、嵌合、ろう付け、溶接、接着剤を用いた接着、締結部材を用いた締結等の取り付け方法で筐体３１の内面に取り付けられる。

　各ヒートパイプ３３は、受熱ブロック３２に取り付けられる母管３３ａと、母管３３ａに連通する複数の支管３３ｂと、を有する。実施の形態１では、電力変換装置１は、４つの母管３３ａと、各母管３３ａに４つずつ取り付けられる１６本の支管３３ｂと、を備える。

　母管３３ａは、受熱ブロック３２の第２主面３２ｂに形成された溝に一部が露出した状態で挿入され、接着剤による接着、はんだ付け等の任意の取り付け方法によって、受熱ブロック３２に取り付けられる。母管３３ａは、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成されることが好ましい。

　支管３３ｂは、溶接、はんだ付け等によって、母管３３ａに取り付けられ、母管３３ａに連通している。支管３３ｂは、受熱ブロック３２から離れる方向、具体的には、第２主面３２ｂから離れる方向に延びる。支管３３ｂは、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成されることが好ましい。

　図３に示すように、各ヒートパイプ３３の内部には、冷媒３３ｃが封入される。常温では、冷媒３３ｃは気液二相の状態で存在する。冷媒３３ｃは、受熱ブロック３２を介して各スイッチング素子１３から伝達される熱によって気化し、ヒートパイプ３３およびフィン３４を介して、ヒートパイプ３３の周囲の空気に放熱すると液化する物質、例えば、水である。

　図２から図４に示すように、各フィン３４は、板状部材で形成される。フィン３４は、複数の貫通孔を有し、各貫通孔に支管３３ｂが挿通された状態で、支管３３ｂに取り付けられる。フィン３４は、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成されることが好ましい。フィン３４の主面は、鉄道車両の進行方向、すなわち、Ｙ軸方向に沿う。これにより、鉄道車両の走行時に鉄道車両の後方に向かって流れる空気がフィン３４の間をスムーズに流れ、電力変換装置１の冷却性能が高くなる。

　図４に示すように、カバー３５の対向する二面に複数の吸排気口３５ａが形成される。カバー３５は、少なくとも１つのヒートパイプ３３および複数のフィン３４を覆って筐体３１に取り付けられる。カバー３５は、筐体３１の外部の空気が流れるダクト３５ｂを筐体３１との間に形成する。

　筐体３１の外部の空気は、カバー３５のＹ軸に直交する一方の面に形成された複数の吸排気口３５ａからカバー３５の内部に流入する。カバー３５の内部に流入した空気は、ヒートパイプ３３およびフィン３４に接触しながらＹ軸方向に流れ、カバー３５のＹ軸に直交する他方の面に形成された複数の吸排気口３５ａから排出される。複数のスイッチング素子１３で生じた熱が受熱ブロック３２、ヒートパイプ３３およびフィン３４を介して空気に伝達される。このように、複数のスイッチング素子１３で生じた熱が空気に伝達されると、複数のスイッチング素子１３が冷却される。

　図３に示すように、カバー３５の外面に温度センサ９３が取り付けられる。これにより、温度センサ９３は、筐体３１の外部の空気の温度を測定することが可能となる。実施の形態１では、カバー３５の鉛直方向上面に温度センサ９３が取り付けられている。

　上記構成を有する電力変換装置１において、複数のスイッチング素子１３が冷却される仕組みについて説明する。複数のスイッチング素子１３が発熱すると、複数のスイッチング素子１３から受熱ブロック３２および母管３３ａを介して、冷媒３３ｃに熱が伝達される。その結果、冷媒３３ｃの温度が上昇し、冷媒３３ｃの一部が気化する。気化した冷媒３３ｃは、母管３３ａから支管３３ｂに流入し、さらに支管３３ｂの内部を支管３３ｂの鉛直方向上端に向かって移動する。

　支管３３ｂの内部を支管３３ｂの鉛直方向上端に向かって移動する間に、冷媒３３ｃは、支管３３ｂとフィン３４とを介して、ヒートパイプ３３の周囲の空気に放熱する。ヒートパイプ３３の周囲の空気は、カバー３５の吸排気口３５ａを介してカバー３５の内部に流入した筐体３１の外部の空気である。冷媒３３ｃが空気に放熱すると、冷媒３３ｃの温度は下がり、冷媒３３ｃは液化する。液化した冷媒３３ｃは、支管３３ｂの内壁を伝って母管３３ａに戻る。液化した冷媒３３ｃは、受熱ブロック３２を介して複数のスイッチング素子１３から熱を伝達されると、再び気化し、支管３３ｂに流入し、支管３３ｂの鉛直方向上端に向かって移動する。冷媒３３ｃが上述の気化と液化を繰り返して循環すると、複数のスイッチング素子１３で生じた熱は、ヒートパイプ３３の周囲の空気に放熱され、複数のスイッチング素子１３は冷却される。

　複数のスイッチング素子１３から熱を伝達された冷媒３３ｃの内、気化しなかった冷媒３３ｃ、すなわち、液体の状態の冷媒３３ｃに温度差が生じる。具体的には、各スイッチング素子１３の近くに位置する冷媒３３ｃの温度は、各スイッチング素子１３から遠くに位置する冷媒３３ｃの温度より高い。このため、液体の状態の冷媒３３ｃにおいて対流が生じる。対流によって、冷媒３３ｃが、複数のスイッチング素子１３から伝達された熱をＹ軸方向に拡散して伝達するため、複数のスイッチング素子１３は効率よく冷却される。

　ヒートパイプ３３の周囲の空気が摂氏０度以下になると、水である冷媒３３ｃが凝固することがある。冷媒３３ｃが凝固した状態では、上述した冷媒３３ｃの循環と対流が起こらないため、複数のスイッチング素子１３を冷却することができない。冷媒３３ｃが凝固することによる電力変換装置１の冷却性能の低下を抑制するための仕組みについて以下に説明する。

　電力変換装置１の冷却性能の低下を抑制するために、制御部１２は、負荷機器の稼働状況および空気の温度に応じて、複数のスイッチング素子１３のスイッチング損失を調節する。複数のスイッチング素子１３のスイッチング動作におけるスイッチング損失が増大すると、複数のスイッチング素子１３の発熱量は高くなる。実施の形態１では、制御部１２は、負荷機器の稼働状況を示す指標として、電動機９１の回転数を用いる。電動機９１の回転数が低くなると、電力変換回路１１の出力は小さくなり、各スイッチング素子１３の発熱量は低くなる。一方、電動機９１の回転数が高くなると、電力変換回路１１の出力は大きくなり、各スイッチング素子１３の発熱量は高くなる。

　このため、筐体３１の外部の空気の温度が、冷媒３３ｃが凝固し得る温度以下である場合に、例えば、筐体３１の外部の空気の温度が摂氏０度以下である場合、電動機９１の回転数が低くなると、冷媒３３ｃが凝固しやすくなる。そこで、制御部１２は、電動機９１の回転数が、鉄道車両の低速域に対応付けられた回転数範囲にあって、筐体３１の外部の空気の温度が冷媒３３ｃが凝固し得る温度以下である場合に、複数のスイッチング素子１３の発熱量を増大させて、冷媒３３ｃが凝固することを抑制する。鉄道車両の低速域は、例えば、鉄道車両の時速が３０ｋｍ以下の範囲を示す。この場合、鉄道車両の低速域に対応付けられた回転数範囲とは、鉄道車両の時速が３０ｋｍとなる場合の電動機９１の回転数である第１閾値回転数以下の範囲である。

　制御部１２の詳細について図５を用いて説明する。制御部１２は、運転指令Ｓ１と速度センサ９２から取得した電動機９１の回転数の測定値に応じて、電動機９１のトルクの目標値であるトルク指令値τ＊を決定するトルク指令決定回路２１と、電動機９１の回転数の測定値の積分によって、電動機９１の回転子位置を推定して、推定位置θを出力する位置推定器２２と、を備える。

　制御部１２はさらに、電流センサＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３から取得したＵ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流を推定位置θに基づいて三相座標からｄｑ回転座標に変換して励磁電流値ｉｄおよびトルク電流値ｉｑを決定し、出力する座標変換部２３と、トルク指令値τ＊に応じて励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊を決定し、出力する電流指令決定回路２４と、を備える。

　制御部１２はさらに、励磁電流値ｉｄと励磁電流指令値ｉｄ＊との差分から励磁電圧指令値Ｖｄ＊を決定し、トルク電流値ｉｑとトルク電流指令値ｉｑ＊との差分からトルク電圧指令値Ｖｑ＊を決定して、励磁電圧指令値Ｖｄ＊およびトルク電圧指令値Ｖｑ＊を出力する電流制御回路２５を備える。

　制御部１２はさらに、励磁電圧指令値Ｖｄ＊およびトルク電圧指令値Ｖｑ＊を推定位置θに基づいてｄｑ回転座標から三相座標に変換してＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗを決定し、出力する座標変換部２６を備える。座標変換部２６が出力するＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗは、正弦波で表される。

　制御部１２はさらに、搬送波として三角波を生成し、出力する三角波生成回路２７を備える。鉄道車両の速度が低速域では、三角波生成回路２７は、三角波の周波数が電動機９１の回転数に依らない周波数、換言すれば、電動機９１の回転数とは独立して定められた周波数に設定される非同期モードで動作する。非同期モードにおいて、筐体３１の外部の空気の温度が冷媒３３ｃが凝固し得る温度以下である場合に、三角波の周波数は、筐体３１の外部の空気の温度が冷媒３３ｃが凝固し得る温度より高い場合に比べて、高い周波数に設定される。三角波の周波数が高くなり、スイッチング周波数が高くなると、各スイッチング素子１３のスイッチング損失が増大し、各スイッチング素子の発熱量が高くなる。この結果、冷媒３３ｃの凝固が抑制される。

　鉄道車両の速度が上記低速域より速い場合に、三角波生成回路２７は、周波数が電動機９１の回転数に応じて設定される同期モードで動作する。詳細には、同期モードにおいて、三角波の周波数は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗを表す正弦波の周波数の自然数倍の値に設定される。

　制御部１２はさらに、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗのそれぞれと三角波とを比較し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号であるスイッチング制御信号Ｓ２を生成するＰＷＭ信号生成回路２８を備える。三角波の周波数は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗのそれぞれの周波数以上であるため、スイッチング制御信号Ｓ２の周波数であるスイッチング周波数は、三角波生成回路２７が出力する三角波によって決定される。

　上記構成を有する制御部１２は、図６に示すように、処理回路７１で実現される。処理回路７１は、インターフェース回路７２を介して、速度センサ９２、温度センサ９３、および電流センサＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３に接続される。処理回路７１が専用のハードウェアである場合、処理回路７１は、例えば、単一回路、複合回路、プロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらの組み合わせ等を有する。制御部１２の各部が個別の処理回路７１で実現されてもよいし、制御部１２の各部は共通の処理回路７１で実現されてもよい。

　上記構成を有する制御部１２が行う各スイッチング素子１３のスイッチング動作の制御処理について図７を用いて説明する。制御部１２は、運転台から運転指令Ｓ１を取得すると、図７に示す動作を開始する。運転指令が力行指令を示していない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理が繰り返される。運転指令が力行指令を示し（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、制御部１２は、電動機９１の回転数に応じたスイッチング周波数でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ１３の処理の詳細について以下に説明する。図８に示すように、速度センサ９２から取得した電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数ω１より高い場合、三角波生成回路２７は、同期モードで動作し、周波数が電動機９１の回転数の変化に応じて増減する三角波を出力する。第１閾値回転数ω１は、鉄道車両の速度が上述の低速域の上限値に一致する場合の電動機９１の回転数である。図８において、横軸は電動機９１の回転数であり、縦軸はスイッチング周波数である。

　ＰＷＭ信号生成回路２８は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗのそれぞれと三角波とを比較し、スイッチング制御信号Ｓ２を生成する。スイッチング制御信号Ｓ２の周波数であるスイッチング周波数は、三角波の周波数で決定される。三角波の周波数は、上述のように電動機９１の回転数により定まる値である。この結果、制御部１２は、電動機９１の回転数に応じたスイッチング周波数でスイッチング素子１３を制御することが可能となる。

　運転指令が力行指令を示し（図７ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１５の処理が行われる。詳細には、制御部１２は、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ１でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ１４での判定に用いられる閾値温度は、冷媒３３ｃが凝固し得る温度に応じて定められる。例えば、冷媒３３ｃが水である場合、閾値温度は、０度に設定される。

　ステップＳ１５の処理の詳細について以下に説明する。図８に示すように、速度センサ９２から取得した電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数ω１以下である場合、三角波生成回路２７は、非同期モードで動作する。非同期モードにおいて、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合、三角波生成回路２７は、周波数が電動機９１の回転数とは独立した一定の周波数ｆ１である三角波を出力する。

　ＰＷＭ信号生成回路２８は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗのそれぞれと三角波の値とを比較し、スイッチング制御信号Ｓ２を生成する。スイッチング制御信号Ｓ２の周波数であるスイッチング周波数は、三角波の周波数で決定される。三角波の周波数は、上述のように電動機９１の回転数とは独立した一定の値ｆ１である。この結果、制御部１２は、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ１でスイッチング素子１３を制御することが可能となる。

　運転指令が力行指令を示し（図７ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１６の処理が行われる。詳細には、制御部１２は、スイッチング周波数ｆ１より高く、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ１６の処理の詳細について以下に説明する。図８に示すように、速度センサ９２から取得した電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数ω１以下である場合、三角波生成回路２７は、非同期モードで動作する。非同期モードにおいて、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、三角波生成回路２７は、周波数が電動機９１の回転数とは独立した一定の周波数ｆ２である三角波を出力する。周波数ｆ２は、周波数ｆ１より高い値に設定される。例えば、周波数ｆ２は、周波数ｆ１の２倍の値である。

　ＰＷＭ信号生成回路２８は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗのそれぞれと三角波の値とを比較し、スイッチング制御信号Ｓ２を生成する。スイッチング制御信号Ｓ２の周波数であるスイッチング周波数は、三角波の周波数で決定される。三角波の周波数は、上述のように電動機９１の回転数とは独立した一定の値ｆ２である。この結果、各スイッチング素子１３のスイッチング周波数は、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２となる。上述のように、制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数ω１以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合は、スイッチング周波数を周波数ｆ２まで高くし、高くしたスイッチング周波数ｆ２に基づいて各スイッチング素子１３を制御する。

　以上説明した通り、実施の形態１に係る電力変換装置１が備える制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２でスイッチング素子１３を制御する。スイッチング周波数ｆ２は、スイッチング周波数ｆ１より高いため、スイッチング周波数ｆ１に基づくスイッチング制御を行う場合と比べて、スイッチング周波数ｆ２に基づくスイッチング制御を行う場合、各スイッチング素子１３のスイッチング損失は増大し、各スイッチング素子１３の発熱量は高くなる。

　上述のようにスイッチング周波数ｆ２が、電動機９１の回転数に応じた周波数よりも高く設定されると、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合の各スイッチング素子１３場合の発熱量は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い、または、筐体３１の外部の空気の温度の測定が閾値温度より高い場合と比べて高くなる。

　各スイッチング素子１３の発熱量が増大すると、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に冷媒３３ｃが凝固することが抑制される。このため、冷媒３３ｃが凝固し、冷媒３３ｃの循環が妨げられてスイッチング素子１３の冷却性能が低下することが抑制され、電力変換装置１の冷却性能が向上する。

　制御部１２は、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であっても、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合は、スイッチング周波数ｆ２より低い、電動機９１の回転数に応じたスイッチング周波数で各スイッチング素子１３を制御する。このため、各スイッチング素子１３の発熱量を必要以上に高くすることが防止される。換言すれば、電力変換装置１が搭載される鉄道車両の走行時には、各スイッチング素子１３を十分に冷却することが可能となる。

　（実施の形態２）
　複数のスイッチング素子１３の発熱量増減に寄与するスイッチング動作のパラメータは、スイッチング周波数に限られない。パラメータの他の一例である励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させて複数のスイッチング素子１３の発熱量を増大させる電力変換装置について、実施の形態１に係る電力変換装置１と異なる点を中心に実施の形態２で説明する。

　実施の形態２に係る電力変換装置１の構成は、実施の形態１に係る電力変換装置１の構成と基本的に同じであり、図９に示す制御部１６を備える点で、実施の形態１に係る電力変換装置１と異なる。制御部１６は、電力変換回路１１から目標電圧が出力され、かつ、電動機９１の回転数の測定値および電力変換装置１の外部の空気の温度に応じた複数のスイッチング素子１３の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子１３の発熱量増減に寄与するパラメータの一例である励磁電流指令値を調節する。

　図９に示す制御部１６の構成および各部の動作は、図５に示す制御部１２の構成および各部の動作と基本的に同じであるが、電流指令決定回路２４および三角波生成回路２７の動作は、制御部１２の場合と異なる。

　電流指令決定回路２４は、トルク指令値τ＊に応じて励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊を決定する。電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、電流指令決定回路２４は、励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させ、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊とトルク指令値τ＊に応じて決定したトルク電流指令値ｉｑ＊を出力する。電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合、または、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合は、電流指令決定回路２４はトルク指令値τ＊に応じて決定した励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊を出力する。

　三角波生成回路２７は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合、電動機９１の回転数に応じた周波数の三角波を出力する。三角波生成回路２７は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下である場合、電動機９１の回転数とは独立した周波数ｆ１の三角波を出力する。

　上記構成を有する制御部１６が行う各スイッチング素子１３のスイッチング動作の制御処理について図１０を用いて説明する。制御部１６は、運転台から運転指令Ｓ１を取得すると、図１０に示す動作を開始する。ステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、図７に示す実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部１２が行う処理と同様である。電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、または、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１７の処理が行われる。詳細には、制御部１６は、トルク指令値τ＊に応じて決定した励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１７）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ１７の処理の詳細について以下に説明する。電流指令決定回路２４は、トルク指令値τ＊に応じて励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊を決定し、出力する。電流制御回路２５は、励磁電流値ｉｄとトルク指令値τ＊に応じた励磁電流指令値ｉｄ＊との差分から励磁電圧指令値Ｖｄ＊を決定し、トルク電流値ｉｑとトルク指令値τ＊に応じたトルク電流指令値ｉｑ＊との差分からトルク電圧指令値Ｖｑ＊を決定し、出力する。

　座標変換部２６は、励磁電圧指令値Ｖｄ＊およびトルク電圧指令値Ｖｑ＊を推定位置θに基づいてｄｑ回転座標から三相座標に変換してＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗを決定し、出力する。ＰＷＭ信号生成回路２８は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、およびＷ相電圧指令値Ｖｗのそれぞれと三角波とを比較し、スイッチング制御信号Ｓ２を生成する。この結果、制御部１６は、トルク指令値τ＊に応じて決定した励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御することが可能となる。

　電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１８の処理が行われる。詳細には、制御部１６は、トルク指令値τ＊に応じた励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させ、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１８）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ１８の処理の詳細について以下に説明する。電流指令決定回路２４は、トルク指令値τ＊に応じて励磁電流指令値ｉｄ＊を決定し、励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させ、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊を出力する。電流指令決定回路２４は、トルク指令値τ＊に応じてトルク電流指令値ｉｑ＊を決定し、出力する。後続の処理は、ステップＳ１７の処理の詳細と同様である。この結果、制御部１６は、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御することが可能となる。

　以上説明した通り、実施の形態２に係る電力変換装置１が備える制御部１６は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に、励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させ、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御する。

　トルク電流指令値ｉｑ＊は、トルク指令値τ＊に応じて決定された値のままであるため、電動機９１の動作に変化は生じない。励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させると、各スイッチング素子１３のスイッチング損失は増大し、各スイッチング素子１３の発熱量は高くなる。各スイッチング素子１３の発熱量が増大すると、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に冷媒３３ｃが凝固することが抑制される。このため、冷媒３３ｃが凝固し、冷媒３３ｃの循環が妨げられてスイッチング素子１３の冷却性能が低下することが抑制され、電力変換装置１の冷却性能が向上する。

　制御部１６は、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であっても、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合は、トルク指令値τ＊に応じた励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じて各スイッチング素子１３を制御する。このため、各スイッチング素子１３の発熱量を必要以上に高くすることが防止される。

　（実施の形態３）
　実施の形態１，２において、電力変換装置１の冷却性能の低下を抑制するために、制御部１２，１６は、負荷機器の稼働状況および空気の温度に応じた複数のスイッチング素子１３の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子１３のスイッチング動作を制御する。冷却性能の低下を抑制する方法は、上述の例に限られず、少なくとも１つのヒートパイプ３３の周囲における空気の流量を調節する方法が採用されてもよい。

　図１１に示す実施の形態３に係る電力変換装置２は、送風機１８によって、少なくとも１つのヒートパイプ３３の周囲における空気の流量を調節する。換言すれば、実施の形態１，２に係る電力変換装置１では、鉄道車両の走行時に鉄道車両の後方に向かって流れる空気によって、各スイッチング素子１３が冷却される自然空冷方式が採用されているが、実施の形態３に係る電力変換装置２では、送風機による強制空冷方式が採用される。空気の流量は、単位時間あたりに流れる空気の量を示す。

　電力変換装置２の構成について、電力変換装置１と異なる点を中心に以下に説明する。電力変換装置２は、実施の形態１に係る電力変換装置１の構成に加えて、負荷機器９４に接続される出力端子１ｆ，１ｇ，１ｈと、電源から供給された直流電力を、負荷機器９４に供給するための三相交流電力に変換し、三相交流電力を負荷機器９４に供給する電力変換回路１７と、を備える。電力変換装置２はさらに、電力変換回路１７の入力端子１ａ，１ｂに接続される一対の一次端子の間に接続されるコンデンサＣ２と、各ヒートパイプ３３に筐体３１の外部の空気を送風する送風機１８を備える。電力変換装置２はさらに、電力変換回路１１から目標電圧が出力され、かつ、負荷機器の稼働状況および空気の温度に応じた送風機１８の送風量が得られるように、電力変換回路１１，１７および送風機１８を制御する制御部１９を備える。

　出力端子１ｆ，１ｇ，１ｈはそれぞれ、三相交流電力のＵ相、Ｖ相、およびＷ相に対応している端子である。出力端子１ｆ，１ｇ，１ｈは、例えば、照明機器、空調機器等である負荷機器９４に接続される。

　電力変換回路１７の構成は、電力変換回路１１の構成と同じである。電力変換回路１７におけるＵ相に対応する２つのスイッチング素子１３の接続点は、出力端子１ｆに電気的に接続される。電力変換回路１７におけるＶ相に対応する２つのスイッチング素子１３の接続点は、出力端子１ｇに電気的に接続される。電力変換回路１７におけるＷ相に対応する２つのスイッチング素子１３の接続点は、出力端子１ｈに電気的に接続される。

　図４と同じ断面で電力変換装置２を見た図である図１２に示すように、電力変換回路１７が有する複数のスイッチング素子１３は、電力変換回路１１が有する複数のスイッチング素子１３と同様に、受熱ブロック３２の第１主面３２ａに取り付けられる。

　図１１に示す送風機１８は、ブロワまたはファンを有する。送風機１８は、電力変換回路１７から三相交流電力の供給を受け、制御部１９が出力する送風機制御信号Ｓ３によって制御されて動作する。図１２に示すように、送風機１８は、カバー３５の内部のダクト３５ｂに設けられる。送風機１８が動作すると、例えば、ダクト３５ｂにおいてＹ軸正方向に空気が流れる。

　図１３に示す制御部１９の構成および各部の動作は、図５に示す制御部１２の構成および各部の動作と基本的に同じであるが、制御部１９の構成は、送風機１８を制御する送風機制御部２９を備える点で制御部１２と異なる。制御部１９が有する三角波生成回路２７の動作は、制御部１２の場合と異なる。

　制御部１９は、電力変換回路１１から出力電圧の目標値である目標電圧が出力され、かつ、負荷機器の稼働状況の指標である電動機９１の回転数の測定値、および電力変換装置２の外部の空気の温度に応じた送風機１８の送風量が得られるように、複数のスイッチング素子１３のスイッチング動作および送風機１８の送風量を制御する

　制御部１９が有する三角波生成回路２７は、実施の形態２と同様に、速度センサ９２から取得した回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合、電動機９１の回転数に応じた周波数の三角波を出力する。三角波生成回路２７は、速度センサ９２から取得した回転数の測定値が第１閾値回転数以下である場合、電動機９１の回転数とは独立した周波数ｆ１の三角波を出力する。

　送風機制御部２９は、速度センサ９２から取得した電動機９１の回転数の測定値および温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値に応じて、送風機１８の動作を指示する送風機制御信号Ｓ３を生成する。例えば、送風機制御信号Ｓ３は、送風機１８の送風量を指示する信号である。実施の形態３では、送風機制御部２９は、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合は、送風機１８の送風量の低減を指示する送風機制御信号Ｓ３を生成する。第２閾値回転数は、送風機１８の送風による各スイッチング素子１３の冷却で冷媒３３ｃが凝固し得る場合の鉄道車両の速度に応じて定められる。例えば、第２閾値回転数は、鉄道車両の速度が時速５ｋｍである場合の電動機９１の回転数に設定される。

　上記構成を有する制御部１９が行う各スイッチング素子１３のスイッチング動作の制御処理について図１４を用いて説明する。図１４におけるステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５の処理は、図７に示す実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部１２が行う処理と同様である。運転指令が力行指令を示し（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、制御部１２は、電動機９１の回転数により定まるスイッチング周波数でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１３）。運転指令が力行指令を示し（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、制御部１２は、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ１でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１５）。ステップＳ１３またはステップＳ１５の処理の後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　制御部１９が行う送風機１８の制御動作について図１５を用いて説明する。制御部１９は、速度センサ９２から取得した回転数の測定値が０より高くなると、換言すれば、電動機９１が駆動されると、図１４に示す動作を開始する。電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数より高い場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、または、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数以下であって（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、ステップＳ２３の処理が行われる。詳細には、制御部１９は、送風機１８の送風量を維持した運転を指示する送風機制御信号Ｓ３を生成して出力し、送風量を維持したまま送風機１８を作動させる（ステップＳ２３）。その後、ステップＳ２１から上述の処理が繰り返される。

　電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数以下であって（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、ステップＳ２４の処理が行われる。詳細には、制御部１９は、送風機１８の送風量の低減を指示する送風機制御信号Ｓ３を生成して出力し、送風機１８の送風量を低減させる（ステップＳ２４）。例えば、制御部１９は、ステップＳ２４において、送風機１８の停止を指示する送風機制御信号Ｓ３を生成する。その後、ステップＳ２１から上述の処理が繰り返される。

　以上説明した通り、実施の形態３に係る電力変換装置２が備える制御部１９は、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数より高い、または、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合と比べて、送風機１８の送風量を低減させ、ヒートパイプ３３が過剰に冷却されることを抑制する。この結果、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に冷媒３３ｃが凝固することが抑制される。このため、冷媒３３ｃが凝固し、冷媒３３ｃの循環が妨げられてスイッチング素子１３の冷却性能が低下することが抑制され、電力変換装置２の冷却性能が向上する。

　制御部１９は、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であっても、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数より高い場合は、送風機１８を運転させる。このため、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数より高く、各スイッチング素子１３の発熱量が高い場合に、各スイッチング素子１３が十分に冷却される。例えば、電力変換装置２が搭載されている鉄道車両の加速時に、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数に到達すると、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であっても、送風機１８は送風量を減らすことなく運転し続ける。このため、鉄道車両の加速時に各スイッチング素子１３の発熱量が増大しても、各スイッチング素子１３を十分に冷却することが可能となる。

　（実施の形態４）
　複数のスイッチング素子１３の発熱量を増大させる方法は、実施の形態１，２の方法に限られない。具体的には、各スイッチング素子１３の発熱量増減に寄与するパラメータは、上述のスイッチング動作のパラメータに限られない。各スイッチング素子１３の発熱量増減に寄与するパラメータの一例として、各スイッチング素子１３のゲート端子に接続されている抵抗の値がある。各スイッチング素子１３のゲート端子に接続されている抵抗の値を増大させ、複数のスイッチング素子１３の発熱量を増大させる電力変換装置について、実施の形態１に係る電力変換装置１と異なる点を中心に実施の形態４で説明する。

　実施の形態４に係る電力変換装置１の構成は、実施の形態１に係る電力変換装置１の構成と基本的に同じであり、図１６に示す制御部２０を備える点で、実施の形態１に係る電力変換装置１と異なる。制御部２０は、電動機９１の回転数の測定値および電力変換装置１の外部の空気の温度に応じた複数のスイッチング素子１３の発熱量が得られるように、各スイッチング素子１３のゲート端子に接続される抵抗の値を調節する。

　図１６に示す制御部２０の構成および各部の動作は、図５に示す制御部１２の構成および各部の動作と基本的に同じであるが、制御部２０の構成は、各スイッチング素子１３に電気的に接続される可変抵抗回路５１の抵抗値を調節する抵抗値調節部３０を備える点で制御部１２と異なる。制御部２０が有する三角波生成回路２７の動作は、制御部１２の場合と異なる。

　三角波生成回路２７は、実施の形態２と同様に、速度センサ９２から取得した回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合、電動機９１の回転数に応じた周波数の三角波を出力する。三角波生成回路２７は、速度センサ９２から取得した回転数の測定値が第１閾値回転数以下である場合、電動機９１の回転数とは独立した周波数ｆ１の三角波を出力する。

　抵抗値調節部３０は、速度センサ９２から取得した電動機９１の回転数の測定値および温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値に応じて、可変抵抗回路５１の抵抗値を調節する回路制御信号Ｓ４を生成する。実施の形態４では、抵抗値調節部３０は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合は、可変抵抗回路５１の抵抗値を増大させる回路制御信号Ｓ４を生成する。

　図１７に示す可変抵抗回路５１は、各スイッチング素子１３のＩＧＢＴ１４のゲート端子に電気的に接続される。詳細には、可変抵抗回路５１は、制御部２０が出力するスイッチング制御信号Ｓ２が供給される入力端子５１ａと、ＩＧＢＴ１４のゲート端子に接続される出力端子５１ｂと、を備える。可変抵抗回路５１はさらに、入力端子５１ａに一端が接続されるスイッチング素子５２，５３と、スイッチング素子５２，５３の間に接続される抵抗５４と、抵抗５４と出力端子５１ｂの間に接続される抵抗５５と、を備える。

　スイッチング素子５２，５３は、例えば、ＩＧＢＴで形成される。スイッチング素子５２，５３のコレクタ端子は、入力端子５１ａに接続される。スイッチング素子５２，５３のゲート端子には、制御部２０が出力する回路制御信号Ｓ４が供給される。

　上記構成を有する制御部２０が行う各スイッチング素子１３のスイッチング動作の制御は、図１４に示す処理と同様である。

　上記構成を有する制御部２０が行う可変抵抗回路５１の抵抗値の調節処理について図１８を用いて説明する。制御部２０は、図示しない制御部２０のための電源から電力の供給が開始されると、スイッチング素子５３をオンにし、スイッチング素子５２をオフにする回路制御信号Ｓ４を出力する。この状態で、可変抵抗回路５１の抵抗値は、抵抗５５の抵抗値とみなせる。この場合の可変抵抗回路５１の抵抗値を初期値とする。

　その後、制御部２０は、速度センサ９２から取得した回転数の測定値が０より高くなると、換言すれば、電動機９１が駆動されると、図１８に示す動作を開始する。電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、または、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、ステップＳ３３の処理が行われる。詳細には、制御部２０は、可変抵抗回路５１の抵抗値を初期値にする（ステップＳ３３）。その後、ステップＳ３１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ３３の処理の詳細について以下に説明する。制御部２０は、スイッチング素子５３をオンにし、スイッチング素子５２をオフにする回路制御信号Ｓ４を出力する。これにより、可変抵抗回路５１の抵抗値は初期値に維持される。

　電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、制御部２０は、可変抵抗回路５１の抵抗値を増大させる（ステップＳ３４）。その後、ステップＳ３１から上述の処理が繰り返される。

　ステップＳ３４の処理の詳細について以下に説明する。制御部２０は、スイッチング素子５２をオンにし、スイッチング素子５３をオフにする回路制御信号Ｓ４を出力する。この状態で、可変抵抗回路５１の抵抗値は、直列に接続された抵抗５４，５５の合成抵抗値とみなせる。これにより、可変抵抗回路５１の抵抗値が増大する。

　以上説明した通り、実施の形態４に係る電力変換装置１が備える制御部２０は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に、可変抵抗回路５１の抵抗値を増大させる。各スイッチング素子１３のゲート端子に接続される可変抵抗回路５１の抵抗値が増大すると、各スイッチング素子１３の発熱量が高くなる。各スイッチング素子１３の発熱量が高くなると、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に冷媒３３ｃが凝固することが抑制される。このため、冷媒３３ｃが凝固し、冷媒３３ｃの循環が妨げられてスイッチング素子１３の冷却性能が低下することが抑制され、電力変換装置１の冷却性能が向上する。

　制御部２０は、筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であっても、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合は、可変抵抗回路５１の抵抗値を初期値に維持する。このため、各スイッチング素子１３の発熱量を必要以上に高くすることが防止される。

　本開示は、上述の実施の形態の例に限られない。上述の実施の形態は、任意に組み合わせることが可能となる。一例として、図１９に示すように、電力変換装置１は送風機１８をさらに備え、制御部１２は、実施の形態３に係る電力変換装置２が備える制御部１９が有する送風機制御部２９をさらに有してもよい。第１閾値回転数が、第２閾値回転数より高い値に設定されている場合を例にして、図１９に示す制御部１２の動作について以下に説明する。図１９に示す制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合、回転数に応じたスイッチング周波数で各スイッチング素子１３を制御し、送風機１８を動作させる。

　図１９に示す制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ１でスイッチング素子１３を制御し、送風機１８を動作させる。

　図１９に示す制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下かつ第２閾値回転数より大きく、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、スイッチング周波数ｆ１より高く、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２でスイッチング素子１３を制御し、送風機１８を動作させる。

　図１９に示す制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数以下であって、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、スイッチング周波数ｆ１より高く、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２でスイッチング素子１３を制御し、送風機１８を停止させる。

　他の一例として、図２０に示すように、制御部１６は、実施の形態３に係る電力変換装置２が備える制御部１９が有する送風機制御部２９を有してもよい。第１閾値回転数が、第２閾値回転数より高い値に設定されている場合を例にして、図２０に示す制御部１６の動作について以下に説明する。図２０に示す制御部１６は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数より高い場合、または、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度より高い場合、トルク指令値τ＊に応じて決定した励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御し、送風機１８を動作させる。

　図２０に示す制御部１６は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下かつ第２閾値回転数より大きく、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、トルク指令値τ＊に応じた励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させ、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御し、送風機１８を動作させる。

　図２０に示す制御部１６は、電動機９１の回転数の測定値が第２閾値回転数以下であって、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、トルク指令値τ＊に応じた励磁電流指令値ｉｄ＊を増加させ、増加させた励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊に応じた電力変換回路１１の出力電圧の目標値に応じて各スイッチング素子１３を制御し、送風機１８を停止させる。

　電力変換装置１，２は、負荷機器の稼働状況、空気の温度、および複数のスイッチング素子１３の温度に応じた複数のスイッチング素子１３の発熱量が得られるように、複数のスイッチング素子１３のスイッチング動作を制御してもよい。図２１に示す電力変換装置１は、図２に示す電力変換装置１の構成に加えて、受熱ブロック３２に取り付けられる温度センサ９５を備える。温度センサ９５は、複数のスイッチング素子１３の少なくともいずれかに隣接した位置に設けられ、周囲の空気の温度を測定することが好ましい。これにより、温度センサ９５の測定値を、スイッチング素子１３の温度の測定値とみなすことができる。

　図２１に示す電力変換装置１が備える制御部１２の詳細を図２２に示す。図２２に示す制御部１２の構成および各部の動作は、図５に示す実施の形態１に係る電力変換装置１が備える制御部１２の構成および各部の動作と基本的に同じであるが、三角波生成回路２７の動作が、実施の形態１とは異なる。

　図２２に示す制御部１２の動作について図２３を用いて説明する。ステップＳ１１からＳ１４までの処理は、図７に示す実施の形態１に係る電力変換装置１が備える制御部１２が行う処理と同じである。運転指令が力行指令を示し（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であって（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、温度センサ９５から取得したスイッチング素子の温度の測定値が上限温度より高い場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ１５の処理が行われる。具体的には、制御部１２は、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ１でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　運転指令が力行指令を示し（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下であって（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、温度センサ９５から取得したスイッチング素子１３の温度の測定値が上限温度以下である場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１６の処理が行われる。具体的には、制御部１２は、スイッチング周波数ｆ１より高く、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２でスイッチング素子１３を制御する（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ１１から上述の処理が繰り返される。

　上限温度は、スイッチング素子１３が耐え得る温度を示す温度範囲に含まれる値に設定されることが好ましい。図２３のように制御部１２が動作すると、スイッチング素子１３の温度が高い場合には、スイッチング素子１３の発熱量を増大させる処理は行われない。これにより、電力変換装置１の冷却性能が向上する。

　上記のハードウェア構成およびフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。

　制御部１２，１６，１９，２０の機能は、ソフトウェアで実現されてもよい。一例として、図２４に制御部１２の機能をソフトウェアで実現する場合の制御部１２のハードウェア構成を示す。制御部１２は、プロセッサ８１と、メモリ８２と、インターフェース８３と、を備える。プロセッサ８１、メモリ８２、およびインターフェース８３は互いにバス８０で接続されている。

　制御部１２の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ８２に格納される。プロセッサ８１が、メモリ８２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上述の各部の機能が実現される。すなわち、メモリ８２には、制御部１２の処理を実行するためのプログラムが格納される。

　メモリ８２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等を含む。

　制御部１２の各機能の一部が専用のハードウェアで実現され、他の一部がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。例えば、トルク指令決定回路２１、電流指令決定回路２４、電流制御回路２５、三角波生成回路２７、およびＰＷＭ信号生成回路２８は図６に示す処理回路７１で実現され、位置推定器２２および座標変換部２３，２６は図２３に示すプロセッサ８１がメモリ８２に格納されたプログラムを読み出して実行することで実現されてもよい。

　運転指令がブレーキ指令または惰行指令を示す場合においても同様に、制御部１２は、各スイッチング素子１３の発熱量を調節してもよい。例えば、制御部１２は、回生ブレーキ時においても同様に、各スイッチング素子１３の発熱量を調節してもよい。回生ブレーキ時に、制御部１２は、コンデンサＣ１の電圧を、電力供給線の電圧より高く、回生動作が可能となる電圧範囲の値とするために、電力変換回路１１が有する各スイッチング素子１３のスイッチング動作を制御する。これにより、電力変換回路１１は、発電機として動作する電動機９１から供給される三相交流電力を直流電力に変換する。

　回生ブレーキ時おいても実施の形態１と同様に、制御部１２は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下であって、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合に、スイッチング周波数ｆ１より高く、電動機９１の回転数とは独立したスイッチング周波数ｆ２に基づいて各スイッチング素子１３を制御してもよい。

　制御部１２，１６，１９，２０における判定に用いられる第１閾値回転数は、上述の例に限られず、非同期モードでスイッチング素子１３を制御することが好ましい鉄道車両の速度に応じて定められる。

　制御部１２，１６，１９，２０における判定に用いられる閾値温度は０度に限られず、冷媒３３ｃの性質に応じて定められればよい。

　電流センサＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３の内、いずれか２つのみが設けられてもよい。換言すれば、制御部１２は、Ｕ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流のいずれか２つの相電流の測定値を取得し、取得した２つの相電流の測定値から、他の１つの相電流の値を推定してもよい。

　温度センサ９３は、カバー３５の内部に設けられてもよい。この場合、受熱ブロック３２からの放熱の影響を抑制するため、受熱ブロック３２から離隔した位置に設けられることが好ましい。温度センサ９５は、受熱ブロック３２の温度を測定してもよい。

　送風機１８は、電力変換回路１１が出力する三相交流電力によって駆動されてもよい。送風機１８が送風量を調節する機能を有する場合、送風機制御部２９は、送風機１８の送風量を調節する送風機制御信号Ｓ３を出力してもよい。この場合、電動機９１の回転数が閾値回転数以下であって、温度センサ９３から取得した筐体３１の外部の空気の温度の測定値が閾値温度以下である場合、制御部１９は、送風量の低減を指示する送風機制御信号Ｓ３を生成して出力し、送風機１８の送風量を低減させる。

　送風機制御部２９における判定に用いられる第２閾値回転数は、上述の例に限られず、第１閾値回転数と同じ値でもよい。

　上述の例では、抵抗値調節部３０は、電動機９１の回転数の測定値が第１閾値回転数以下である場合に、可変抵抗回路５１の抵抗値を増大させる回路制御信号Ｓ４を生成するが、抵抗値調節部３０は、第１閾値回転数とは異なる閾値回転数を用いてもよい。

　負荷の稼働状況は、電動機９１の回転数に限られず、負荷機器での消費電力の程度を示す任意の指標であればよい。一例として、負荷の稼働状況は、電力変換装置１，２が搭載される鉄道車両の速度でもよい。他の一例として、負荷の稼働状況は、電力変換回路１１の出力電力、出力電圧の振幅値、出力電流の振幅値等でもよい。

　電力変換回路１１の回路構成は、上述の例に限られない。電力変換回路１１の回路構成は、複数のスイッチング素子１３を有し、入力電力を電動機９１に供給するための電力に変換することができる回路であれば任意である。一例として、電力変換回路１１は、３レベルインバータでもよい。

　制御部１２は、電動機９１の回転数を推定し、推定した電動機９１の回転数に基づいて、上述の処理を行ってもよい。

　各ヒートパイプ３３の形状は、上述の例に限られず、冷媒３３ｃが封入され、受熱ブロック３２に取り付け可能な形状であれば任意である。一例として、各ヒートパイプ３３は、１本の母管３３ａと母管３３ａの両端に取り付けられる２つの支管３３ｂとが一体に形成されたＵ字型のヒートパイプでもよい。

　電力変換装置１，２は、交流き電方式の鉄道車両に搭載されてもよい。この場合、集電装置が取得した交流電力は、変圧器で降圧され、コンバータによって直流電力に変換され、変換された直流電力が電力変換装置１，２に供給されればよい。

　電動機９１は、三相誘導電動機に限られず、上述のベクトル制御が可能な電動機であれば、任意である。

　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

　１，２　電力変換装置、１ａ，１ｂ，５１ａ　入力端子、１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，５１ｂ　出力端子、１１，１７　電力変換回路、１２，１６，１９，２０　制御部、１３，５２，５３　スイッチング素子、１４　ＩＧＢＴ、１５　還流ダイオード、１８　送風機、２１　トルク指令決定回路、２２　位置推定器、２３，２６　座標変換部、２４　電流指令決定回路、２５　電流制御回路、２７　三角波生成回路、２８　ＰＷＭ信号生成回路、２９　送風機制御部、３０　抵抗値調節部、３１　筐体、３１ａ　開口、３２　受熱ブロック、３２ａ　第１主面、３２ｂ　第２主面、３３　ヒートパイプ、３３ａ　母管、３３ｂ　支管、３３ｃ　冷媒、３４　フィン、３５　カバー、３５ａ　吸排気口、３５ｂ　ダクト、５１　可変抵抗回路、５４，５５　抵抗、７１　処理回路、７２　インターフェース回路、８０　バス、８１　プロセッサ、８２　メモリ、８３　インターフェース、９１　電動機、９２　速度センサ、９３，９５　温度センサ、９４　負荷機器、Ｃ１，Ｃ２　コンデンサ、ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３　電流センサ、ｉｄ　励磁電流値、ｉｑ　トルク電流値、Ｓ１　運転指令、Ｓ２　スイッチング制御信号、Ｓ３　送風機制御信号、Ｓ４　回路制御信号、Ｖｕ　Ｕ相電圧指令値、Ｖｖ　Ｖ相電圧指令値、Ｖｗ　Ｗ相電圧指令値。

Claims

　複数のスイッチング素子を有し、入力される電力を負荷機器に供給するための電力に変換し、変換した電力を前記負荷機器に供給する電力変換回路と、
　前記電力変換回路を収容する筐体と、
　内部に冷媒が封入され、前記電力変換回路が有する前記複数のスイッチング素子に熱的に接続され、前記筐体の外部の空気に接触し、前記複数のスイッチング素子から伝達された熱を、前記空気に放熱する少なくとも１つのヒートパイプと、
　前記電力変換回路から出力電圧の目標値である目標電圧が出力され、かつ、前記負荷機器の稼働状況および前記空気の温度に応じた前記複数のスイッチング素子の発熱量が得られるように、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御部と、
　を備える電力変換装置。
　前記電力変換回路は、変換した電力を、電動機を含む前記負荷機器に供給し、
　前記制御部は、前記電動機の回転数が第１閾値回転数以下であって、前記空気の温度が、前記冷媒が凝固し得る温度に応じて定められた閾値温度以下である場合に、前記電動機の回転数が前記第１閾値回転数より高い、または、前記空気の温度が前記閾値温度より高い場合より高い前記発熱量が得られるように、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
　請求項１に記載の電力変換装置。
　前記制御部は、前記負荷機器の稼働状況、前記空気の温度、および前記複数のスイッチング素子の温度に応じた前記複数のスイッチング素子の発熱量が得られるように、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
　請求項１または２に記載の電力変換装置。
　前記電力変換回路は、変換した電力を、電動機を含む前記負荷機器に供給し、
　前記制御部は、前記電動機の回転数が第１閾値回転数以下であって、前記空気の温度が、前記冷媒が凝固し得る温度に応じて定められた閾値温度以下であって、前記複数のスイッチング素子の温度が前記複数のスイッチング素子が耐え得る温度範囲に含まれる上限温度以下である場合に、前記電動機の回転数が前記第１閾値回転数より高い、前記空気の温度が前記閾値温度より高い、または、前記スイッチング素子の少なくともいずれかの温度が前記上限温度より高い場合より高い前記複数のスイッチング素子の前記発熱量が得られるように、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
　請求項３に記載の電力変換装置。
　前記制御部は、前記発熱量が得られるように、前記複数のスイッチング素子の発熱量増減に寄与するスイッチング動作のパラメータを調節する、
　請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
　前記制御部は、前記スイッチング動作のパラメータに含まれるスイッチング周波数を調節する、
　請求項５に記載の電力変換装置。
　前記電力変換回路は、変換した電力を、電動機を含む前記負荷機器に供給し、
　前記制御部は、前記スイッチング動作のパラメータに含まれ、前記目標電圧を決定する励磁電流指令値を調節する、
　請求項５または６に記載の電力変換装置。
　前記電力変換回路が有する前記複数のスイッチング素子のそれぞれに可変抵抗回路が電気的に接続され、
　前記制御部は、前記発熱量が得られるように、前記可変抵抗回路の抵抗値を調節する、
　請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
　前記少なくとも１つのヒートパイプに前記筐体の外部の空気を送風する送風機をさらに備える、
　請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
　複数のスイッチング素子を有し、入力される電力を負荷機器に供給するための電力に変換し、変換した電力を前記負荷機器に供給する電力変換回路と、
　前記電力変換回路を収容する筐体と、
　内部に冷媒が封入され、前記電力変換回路が有する前記複数のスイッチング素子に熱的に接続され、前記筐体の外部の空気に接触し、前記複数のスイッチング素子から伝達された熱を、前記空気に放熱する少なくとも１つのヒートパイプと、
　前記少なくとも１つのヒートパイプに前記筐体の外部の空気を送風する送風機と、
　前記電力変換回路から出力電圧の目標値である目標電圧が出力され、かつ、前記負荷機器の稼働状況および前記空気の温度に応じた前記送風機の送風量が得られるように、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作および前記送風機の送風量を制御する制御部と、
　を備える電力変換装置。
　前記電力変換回路は、変換した電力を、電動機を含む前記負荷機器に供給し、
　前記制御部は、前記電動機の回転数が第２閾値回転数以下であって、前記空気の温度が、前記冷媒が凝固し得る温度に応じて定められた閾値温度以下である場合に、前記電動機の回転数が前記第２閾値回転数より高い、または、前記空気の温度が前記閾値温度より高い場合より、前記送風機の送風量を低減する、
　請求項９または１０に記載の電力変換装置。
　前記制御部は、前記負荷機器の稼働状況、前記空気の温度、および前記複数のスイッチング素子の温度に応じた前記送風機の送風量が得られるように、前記送風機の送風量を制御する、
　請求項９から１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
　前記電力変換回路は、変換した電力を、電動機を含む前記負荷機器に供給し、
　前記制御部は、前記電動機の回転数が第２閾値回転数以下であって、前記空気の温度が、前記冷媒が凝固し得る温度に応じて定められた閾値温度以下であって、前記複数のスイッチング素子の温度が前記複数のスイッチング素子が耐え得る温度範囲に含まれる上限温度以下である場合に、前記電動機の回転数が前記第２閾値回転数より高い、前記空気の温度が前記閾値温度より高い、または、前記複数のスイッチング素子の温度が前記上限温度より高い場合より、前記送風機の送風量を少なくする、
　請求項１２に記載の電力変換装置。
　前記制御部は、前記送風機に送風量の増減を指示する制御信号を送信して前記送風機の送風量を調節する、
　請求項９から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。