[发明专利]强制风冷式功率转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及适合电车驱动用的交流电动机控制的强制风冷式功率转换装置。

背景技术

现有技术所涉及的电车的功率转换装置一般采用如下结构：利用功率转换装置内的一个逆变器电路对与搭载于电动车辆的各转向架的车轴直接连结的多个感应电动机进行并行一并驱动。

另外，这种功率转换装置中，通常，采用如下结构的示例较多：即，利用一个逆变器电路对4台感应电动机进行并行一并控制，该4台感应电动机对在配置于电动车辆两端的转向架中内置的总共4根车轴分别进行驱动。

而且，在交流区间行驶的电车驱动用的功率转换装置中，添加有用于将从架空线接受到的交流电暂时转换成直流以提供给逆变器电路的整流器电路。

另外，作为电车驱动用的功率转换装置中的冷却方式，为了使装置小型轻量化，主要采用通过冷却风扇流通外部气体以使逆变器电路、整流器电路(以下将两者总称为“功率转换电路”)冷却的强制风冷方式(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-025556号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，在产业设备、家电领域、汽车领域等交流电动机应用领域中，采用永磁体同步电动机以取代以往的感应电动机的情况增多。永磁体同步电动机与感应电动机相比，由于永磁体所产生的磁通确定，因此无需励磁电流，且在转子中不会流过电流，因此不会产生二次铜损等而被已知为是高效率的电动机，近年来，还在探讨将其应用于电车驱动用的功率转换装置。

将永磁体同步电动机应用于电车的驱动时所产生的问题在于，如何构成驱动多台永磁体同步电动机的功率转换装置。即，永磁体同步电动机如已知的那样，由于是逆变器频率和转子频率同步地进行动作，因此无法如现有例的感应电动机那样，利用一台逆变器对多台永磁体同步电动机进行并行一并驱动。这是由于，在应用于电车的示例中，由于车轮直径的差异、空转等会使得运行中的各车轮的转速、相位不同，因此各电动机的转速、相位不一致。

因而，需要设置与每一台永磁体同步电动机相对应的单独的驱动用逆变器电路。由于在电车的情况下，主要采用利用编组中的多个电动机来驱动电动车辆的各车轮的动力分散方式的结构，因此与使用可对多台进行并行一并驱动的现有感应电动机的系统相比，所需要的逆变器电路的数量增加，其结果是，会产生逆变器电路的尺寸、质量、成本增加的问题。

此外，在使用感应电动机的系统中，也存在独立地分别控制与各车轮相连接的多个感应电动机的系统，但在这种情况下也与驱动永磁体同步电动机的系统相同，需要分别设置与各电动机相对应的独立的逆变器电路，所需要的逆变器电路的数量增加，与永磁体同步电动机相同，会产生逆变器电路的尺寸、质量、成本增加的问题。

另外，在交流区间行驶的电车的功率转换装置的情况下，根据装置容量的不同，整流器电路的数量(或者构成整流器电路的半导体元件的并联数量)会增加。其结果是，也会产生整流器电路的尺寸、质量、成本增加的问题。

此外，电车用的功率转换装置大多配置在电车的底板下方，当然希望采用能小型化和轻量化的结构。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供采用如下结构的强制风冷式功率转换装置：即使在构成分别驱动多台电动机的方式的强制风冷式功率转换装置的情况下，也能抑制功率转换电路的尺寸、质量和成本的增加。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，达到目的，本发明的强制风冷式功率转换装置具有功率转换电路，该功率转换电路将从电源输入的功率转换成任意值以输出到电动机，且包括多个半导体元件，将多台功率转换单元进行组合来构成所述强制风冷式功率转换装置，所述功率转换单元具有：功率转换模块，该功率转换模块包括构成所述功率转换电路的一部分的所述半导体元件、搭载有所述半导体元件的冷却器基底部、及在所述冷却器基底部中的半导体元件搭载面的背面侧设置的冷却器散热片部；以及冷却器安装构件，该冷却器安装构件使开放部与存在所述半导体元件的密闭部之间分离，并且构成为可使得所述冷却器散热片部中流通冷却风，该开放部中至少两台所述功率转换模块中的所述冷却器散热片部背对背安装，存在所述冷却器散热片部且外部气体流通。

发明效果

根据本发明所涉及的电车控制装置，可起到如下效果：即使在构成分别驱动多台电动机的方式的强制风冷式功率转换装置的情况下，也能抑制功率转换电路的尺寸、质量和成本的增加。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的功率转换装置的结构例的图。