[发明专利]电力变换装置以及制冷剂冻结检测方法

说明书

技术领域

本发明广泛涉及电力变换装置。

背景技术

搭载于铁路车辆的电力变换装置是通过多个电力变换用半导体元件的开关动作对从铁路用架线输入的电力进行电力变换，并进行车辆用电动机的驱动控制的电力变换装置，设置在车辆的地板下面等。此外，已公开由于电力变换装置将电力变换用半导体元件的开关动作所伴随的热作为损失而放出，因此为了元件的稳定动作使用了专利文献1所示那样的热管(heat pipe)式冷却器的电力变换用半导体元件冷却系统。

在图1示出热管式冷却器。热管式冷却器配置为热管受热部4经由受热构件2与电力变换用半导体元件1热接触，在热管受热部4以及热管散热部3中装入有制冷剂6。氢氟化碳等的氟系化合物被广泛应用于制冷剂6。但是，从环境负荷的观点出发开始限制氟系化合物的使用，作为其代替制冷剂已经开发并实际应用了使用纯水的热管式冷却器。

此外，在使用了纯水作为制冷剂的情况下，对于在冰点下环境中制冷剂冻结的课题，如专利文献2所示，已提出了通过测定冷却器的热管散热部或散热片或受热构件的温度来检测制冷剂的冻结的方法。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：JP特开2011-50166

专利文献2：JP特开2008-211956

发明内容

【发明要解决的课题】

专利文献2中的制冷剂的冻结检测方法如图2所示，在冰点下环境中制冷剂6在热管散热部3前端附近冻结了的情况下能够检测冻结，在冷却体的基体或散热片的温度成为规定值以下的情况下，判断为冻结状态，但受到半导体元件所产生的热的影响，有可能冷却体的基体或散热片的温度没有成为规定值以下，未能检测冻结状态，或检测出冻结为止需要时间。因此，直到检测出冻结状态为止，由于在冷却不工作的状态下给电力变换装置施加负荷，恐怕电力变换用半导体元件1会发生故障或者被施加以此为准的过剩负荷。

因此，本发明为了解决上述课题，目的在于对进行电力变换用半导体元件的冷却的热管式冷却器，更正确地进行热管式冷却器的制冷剂的冻结检测。

【解决课题的手段】

为了达成上述目的，在本发明的电力变换装置中，具有多个电力变换用半导体元件、受热构件、多个热管、多个温度测定元件、和多个散热片，所述电力变换装置采用如下的构造：多个电力变换用半导体元件设置于受热构件的一面，多个温度测定元件设置在与多个电力变换用半导体元件的安装面相同的面上，多个热管设置于受热构件的另一面，多个热管的至少一部分具有散热部，多个散热片安装于多个热管的散热部。通过监视配置于不同位置的多个温度测定元件的温度差来检测装入上述多个热管的制冷剂的冻结。

对上述多个温度测定元件的配置场所的条件进行说明。温度测定元件的配置条件具有下面2个条件。第1条件是：在热管内的制冷剂没有冻结的条件下使电力变换装置进行了动作的情况下，电力变换用半导体元件的表面温度成为最高的场所或其附近。第2条件是：在热管内的制冷剂冻结了的条件下使电力变换装置进行了动作的情况下，电力变换用半导体元件的表面温度成为最高的场所或其附近。在满足所述条件的2个测定点或者满足所述条件的多个测定点配置温度测定元件。

进而，装入热管内的制冷剂的冻结的检测使用配置于满足所述2个条件的测定点的上述温度测定元件所测定的温度差。温度差根据制冷剂的冻结有无，热管受热部的制冷剂的有无而发生变化，因此温度差取决于受热构件以及热管受热部周围的热传导路径的变换。

在进行了冻结的检测的情况下，为了上述多个电力变换用半导体元件的内部温度不会变为过剩，进行控制上述电力变换装置的处理。

【发明效果】

根据本发明，能够更正确地进行热管式冷却器的制冷剂的冻结检测。

附图说明

图1表示热管式冷却器的垂直方向剖面图(通常时)。

图2表示热管式冷却器的垂直方向剖面图(制冷剂冻结时)。

图3表示电力变换装置以及热管式冷却器的设置部位。

图4(a)表示本发明的一个实施方式中的热管式冷却器的垂直方向剖面图。

图4(b)表示本发明的一个实施方式中的热管式冷却器的垂直方向剖面图。

图5表示本发明的一个实施方式中的电力变换装置的构成电路。

图6表示本发明的一个实施方式中的电力变换用半导体元件的配置形态。

图7(a)表示在本发明中应该检测的状态(1)。

图7(b)表示在本发明中应该检测的状态(2)。