專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)輛用電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用電力用半導(dǎo)體元件、特別是配置在鐵路車(chē)輛的地板下面的車(chē)輛用電力變換裝置。
背景技術(shù)：
車(chē)輛用電力變換裝置由使用電力用半導(dǎo)體元件的所謂轉(zhuǎn)換器(converter)、換流器(inverter)等電力變換器和濾波電容器及控制部和其各種控制電源、傳感器等構(gòu)成。特別是高速鐵路車(chē)輛的電力變換裝置內(nèi)高密度地配置有設(shè)備(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2009-96318號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
特別是在鐵路車(chē)輛用電力變換裝置中，由于越來(lái)越向高速化、大容量化發(fā)展，但要設(shè)置在車(chē)輛的地板下面的有限的空間，所以要求小型化。此外，存在的課題是雖然在電力變換裝置內(nèi)部高密度地配置設(shè)備類(lèi)，但必須容易完成保養(yǎng)、檢查時(shí)的作業(yè)。因此，本發(fā)明提供使保養(yǎng)、檢查時(shí)的作業(yè)性容易并能滿(mǎn)足小型化的車(chē)輛用電力變
換裝置。本發(fā)明的車(chē)輛用電力變換裝置，其特征在于，在車(chē)輛的地板下面設(shè)置的殼體中具備電力變換器，由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成；控制部，為了向負(fù)載供給必要的電力而控制電力變換器的輸出；主電路布線，輸入至電力變換器；電壓檢測(cè)器，檢測(cè)施加于主電路布線的電壓并向控制部輸出；以及屏蔽部，屏蔽從主電路布線到電壓檢測(cè)器的輻射噪聲，電力變換器和控制部在沿著車(chē)輛的行進(jìn)方向的殼體兩側(cè)面分別配置，電壓檢測(cè)器配置在電力變換器與控制部之間。(發(fā)明效果)依據(jù)本發(fā)明的車(chē)輛用電力變換裝置，通過(guò)在電力變換裝置殼體內(nèi)的車(chē)輛的側(cè)面?zhèn)扰渲帽ｐB(yǎng)、檢查的頻度高的設(shè)備，能夠提供將裝置小型化并且容易進(jìn)行保養(yǎng)、檢查的車(chē)輛用電力變換裝置。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的車(chē)輛用電力變換裝置的電路圖。圖2是從上面觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的車(chē)輛用電力變換裝置的殼體內(nèi)部的設(shè)備配置圖。圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的屏蔽部的構(gòu)造的圖。圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的屏蔽部的其它構(gòu)造的圖。圖5是從上面觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的車(chē)輛用電力變換裝置的殼體內(nèi)部的其它設(shè)備配置圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施方式2的車(chē)輛用電力變換裝置的電路圖。
圖7是從上面觀察本發(fā)明實(shí)施方式2的電力變換裝置的殼體內(nèi)部的設(shè)備配置圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施方式3的車(chē)輛用電力變換裝置的電路圖。圖9是從上面觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的電力變換裝置的殼體內(nèi)部的設(shè)備配置圖。(標(biāo)號(hào)說(shuō)明)1電力變換裝置；2轉(zhuǎn)換器部；3換流器部；4接觸器單元；5控制部；6直流環(huán) (link)部布線；7電機(jī)布線；8交流輸入布線；9、9a、9b 屏蔽部；10、10a、IOb 電壓檢測(cè)器；11箱框支撐梁；13a 1 檢查口 ； 20交流架線；21變壓器；22電動(dòng)機(jī)；30直流架線；31 接觸器單元；32輸入濾波電抗器(filter reactor)單元；33輸入濾波電容器單元；34直流母線布線；40、40a、40b 濾波電容器；42轉(zhuǎn)換器用電流檢測(cè)器；43、43a、4!3b換流器用電流檢測(cè)器；44交流電壓檢測(cè)器。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)表示本發(fā)明的實(shí)施方式的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施方式1圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的車(chē)輛用電力變換裝置的電路構(gòu)成圖。本實(shí)施方式示出行駛交流饋電區(qū)間的三電平換流器/轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)，從交流架線20經(jīng)由導(dǎo)電弓架等而獲得的交流電壓，暫時(shí)輸入到變壓器21，變換為適于至電力變換裝置1的輸入的電壓。 這樣變換的電壓經(jīng)由接觸器單元4，輸入到由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成的電力變換器即轉(zhuǎn)換器部2。接觸器單元4上被插入電性切斷轉(zhuǎn)換器部2與變壓器21的接觸器，當(dāng)電力變換裝置不運(yùn)行時(shí)或發(fā)生異常而切斷交流電源的情況下，使該接觸器斷開(kāi)。在轉(zhuǎn)換器部2中，將所輸入的交流電壓變換為中間直流電壓，向?yàn)V波電容器 40(40a、40b)輸出。在三電平轉(zhuǎn)換器的情況下，中間直流電壓具有3個(gè)電位，電學(xué)上用2個(gè)濾波電容器40a、40b進(jìn)行分壓、平滑。該中間直流電壓被輸入到由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成的電力變換器即換流器部3，將中間直流電壓變換為可變電壓可變頻率的三相交流電壓，并向電動(dòng)機(jī)22輸出，從而電動(dòng)機(jī)22被驅(qū)動(dòng)。接著說(shuō)明轉(zhuǎn)換器部2中的電力變換動(dòng)作。通過(guò)設(shè)于轉(zhuǎn)換器部2的輸入線的轉(zhuǎn)換器用電流檢測(cè)器42取得的電流信息，以及通過(guò)與變壓器21的任意個(gè)線圈輸出連接的交流電壓檢測(cè)器44取得的電壓信息，輸入到控制部5。同樣地，通過(guò)在被施加中間直流電壓的濾波電容器40a、40b的端子間連接的電壓檢測(cè)器10(10a、10b)取得的電壓信息，也輸入到控制部5，將根據(jù)這些信息運(yùn)算的轉(zhuǎn)換器門(mén)信號(hào)輸出到轉(zhuǎn)換器部2，由此控制從交流電壓到中間直流電壓的電力變換動(dòng)作。另一方面，換流器部3中的電力變換動(dòng)作是這樣進(jìn)行的，即，將通過(guò)設(shè)于換流器部 3的三相交流輸出的換流器用電流檢測(cè)器43a、4!3b取得的電流信息、通過(guò)電壓檢測(cè)器10a、 IOb取得的中間直流部的電壓信息、以及根據(jù)從車(chē)輛的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)等提供的轉(zhuǎn)矩指令(未圖示) 運(yùn)算的換流器門(mén)信號(hào)，輸出到換流器部3，由此，進(jìn)行從中間直流電壓被控制成為可變電壓可變頻率的交流電壓的電力變換動(dòng)作。如以上說(shuō)明的那樣，電力變換裝置1中搭載有各式各樣的設(shè)備，設(shè)備向大容量化發(fā)展，然而需要在車(chē)輛地板下面的有限空間設(shè)置，借助圖2說(shuō)明實(shí)現(xiàn)考慮到本實(shí)施方式的維護(hù)性的小型化的設(shè)備配置。
圖2是從上面觀察本發(fā)明中實(shí)施方式1的車(chē)輛用電力變換裝置的殼體內(nèi)部的設(shè)備配置圖。在電力變換裝置1的殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)換器部2和換流器部3配置在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的一個(gè)側(cè)面，接觸器單元4和控制部5配置在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的另一側(cè)面。轉(zhuǎn)換器部 2、換流器部3、接觸器單元4、及控制部5，由于需要頻繁地進(jìn)行保養(yǎng)、檢查，分別在殼體具備檢查口 13a 13d，以從車(chē)輛的側(cè)面方向容易進(jìn)行保養(yǎng)、檢查。轉(zhuǎn)換器用電流檢測(cè)器42、換流器用電流檢測(cè)器43a、43b、交流電壓檢測(cè)器44、以及電壓檢測(cè)器10a、10b等傳感器類(lèi)，往往被收納于控制部5等之中。但是，這些傳感器類(lèi)的保養(yǎng)、檢查頻度低，因此通過(guò)在大容量化的控制部5之中配置保養(yǎng)、檢查頻度高的器件，能夠?qū)⒖刂撇?小型化。特別是，考慮從電力變換器即轉(zhuǎn)換器部2和換流器部3的開(kāi)關(guān)電路發(fā)生的高頻電力因起的輻射噪聲的影響，需要將電壓檢測(cè)器10在與發(fā)生輻射噪聲的主電路布線(在此直流環(huán)部布線6)或其它布線分開(kāi)的位置(控制部?jī)?nèi)等)另外配置，其配置上沒(méi)有自由度，因此難以使電力變換裝置全體小型化。但是在本申請(qǐng)中，通過(guò)將含有鋁等金屬的屏蔽部9配置在最易發(fā)生輻射噪聲的直流環(huán)部布線6與電壓檢測(cè)器10(10a、10b)之間，抑制輻射噪聲的影響，能在殼體內(nèi)自由配置電壓檢測(cè)器10。因而，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的兩側(cè)面配置的轉(zhuǎn)換器部2和換流器部3、接觸器單元 4和控制部5之間所形成的殼體中央附近的空間，配置有轉(zhuǎn)換器部2和換流器部3之間的直流環(huán)部布線6、電機(jī)布線7、交流輸入布線8、和電壓檢測(cè)器10a、10b。該電壓檢測(cè)器10a、 IOb通過(guò)螺栓等固定在電力變換裝置1的大致中央的箱框支撐梁11，從設(shè)于電力變換裝置 1的殼體底部的檢查口(未圖示)能夠進(jìn)行保養(yǎng)、檢查。圖3、圖4示出一例屏蔽部9。其由含金屬的板構(gòu)成，根據(jù)配置電壓檢測(cè)器10的場(chǎng)所，該板具備具有能屏蔽來(lái)自直流環(huán)部布線6的輻射噪聲的程度的面積的面、和通過(guò)螺栓等固定在箱框支撐梁11的面。此外，一起考慮輻射噪聲的影響抑制效果、裝置內(nèi)的固定容易度、或電壓檢測(cè)器10 的周?chē)鷾囟戎萍s規(guī)格等，屏蔽部9除了圖3、圖4的構(gòu)造以外顯然也可以是覆蓋電壓檢測(cè)器 10的整個(gè)周?chē)南錉?，或者?duì)一部分邊進(jìn)行切口等的構(gòu)造。如以上所述，本實(shí)施方式1的車(chē)輛用電力變換裝置，構(gòu)成為轉(zhuǎn)換器部2和換流器部3配置在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的一個(gè)側(cè)面，接觸器單元4和控制部5配置在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的另一側(cè)面，在其中間部配置直流環(huán)部布線6和其它布線、電壓檢測(cè)器10a、10b，從而在保養(yǎng)、檢查頻度高的各設(shè)備中能從沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的側(cè)面?zhèn)热菀走M(jìn)行保養(yǎng)、檢查。而且，通過(guò)在電壓檢測(cè)器10a、10b與直流環(huán)部布線6之間設(shè)置屏蔽部9，電壓檢測(cè)器10a、10b無(wú)需考慮來(lái)自直流環(huán)部布線6的噪聲影響而能夠自由配置在殼體內(nèi)，通過(guò)有效活用殼體內(nèi)的空間，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。此外，本實(shí)施方式1的電壓檢測(cè)器10a、10b的配置并不限于圖2，例如通過(guò)圖5所示的配置，能謀求車(chē)寬方向的進(jìn)一步小型化。實(shí)施方式2圖6是本發(fā)明中實(shí)施方式2的車(chē)輛用電力變換裝置的電路構(gòu)成圖。與實(shí)施方式1 的不同點(diǎn)在于，適用于二電平換流器/轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)。中間直流電壓的電位為兩個(gè)，該部分的電壓檢測(cè)器10僅為一個(gè)。圖7是從上面觀察本發(fā)明中實(shí)施方式2的車(chē)輛用電力變換裝置的殼體內(nèi)部的設(shè)備配置圖。在電力變換裝置1的殼體內(nèi)部的沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的兩側(cè)面配置的轉(zhuǎn)換器部2和換流器部3、接觸器單元4和控制部5之間所形成的殼體中央附近的空間，配置有轉(zhuǎn)換器部 2和換流器部3之間的直流環(huán)部布線6、電機(jī)布線7、交流輸入布線8、和電壓檢測(cè)器10。該電壓檢測(cè)器10通過(guò)螺栓等固定在電力變換裝置1的大致中央的箱框支撐梁11，能夠從設(shè)于電力變換裝置1的殼體底部的檢查口(未圖示)進(jìn)行保養(yǎng)、檢查。電壓檢測(cè)器10具有能屏蔽來(lái)自直流環(huán)部布線6的輻射噪聲的L字型的屏蔽部9， 抑制輻射噪聲的影響。屏蔽部9的形狀、電壓檢測(cè)器的配置并不限于此。實(shí)施方式3圖8是本發(fā)明中實(shí)施方式3的車(chē)輛用電力變換裝置的電路構(gòu)成圖。與實(shí)施方式1 的不同點(diǎn)在于，適用于行駛直流饋電區(qū)間的二電平換流器系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)。從直流架線30經(jīng)由導(dǎo)電弓架等而得到的直流電壓，經(jīng)由接觸器單元31連接到輸入濾波電抗器單元32、輸入濾波電容器單元33。由此，使來(lái)自直流電源30的直流電壓平滑后向換流器部3供給，并且抑制通過(guò)換流器部3的電力變換動(dòng)作而產(chǎn)生的高頻電流對(duì)直流電源30的影響。在換流器部3中，將平滑后的直流電壓變換為可變電壓可變頻率的三相交流電壓，向電動(dòng)機(jī)22輸出，使電動(dòng)機(jī)22 驅(qū)動(dòng)。圖9是從上面觀察本發(fā)明中實(shí)施方式3的車(chē)輛用電力變換裝置的殼體內(nèi)部的設(shè)備配置圖。在電力變換裝置1的殼體內(nèi)部的沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的兩側(cè)面配置的換流器部3和輸入濾波電容器單元33、控制部5之間所形成的殼體中央附近的空間，配置有輸入濾波電容器單元33與控制部5之間的直流母線布線33和電機(jī)布線7、電壓檢測(cè)器10。該電壓檢測(cè)器10通過(guò)螺栓等固定在電力變換裝置1的大致中央的箱框支撐梁11，能夠從設(shè)于電力變換裝置1的殼體底部的檢查口(未圖示)進(jìn)行保養(yǎng)、檢查。換流器部3、輸入濾波電容器單元33、及控制部5，需要頻繁進(jìn)行保養(yǎng)、檢查，因此分別在殼體具備檢查口 13b、13d、13e，以能從車(chē)輛的側(cè)面方向容易進(jìn)行保養(yǎng)、檢查。電壓檢測(cè)器10具有能屏蔽來(lái)自直流母線布線34的輻射噪聲的L字型的屏蔽部9， 抑制來(lái)自主電路布線(在此為直流母線布線34)的輻射噪聲的影響。此外，屏蔽部9的形狀、電壓檢測(cè)器10的配置并不限于此。如以上所述，在本申請(qǐng)的各實(shí)施方式中，構(gòu)成為保養(yǎng)、檢查的頻度高的轉(zhuǎn)換器部 2、換流器部3、接觸器單元4、控制部5、及輸入濾波電容器單元33配置在電力變換裝置殼體內(nèi)的沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的兩側(cè)面，在其間形成的殼體中央附近的空間配置各布線和電壓檢測(cè)器10，從而在各設(shè)備中能夠容易從車(chē)輛側(cè)面方向進(jìn)行保養(yǎng)、檢查。而且，通過(guò)在電壓檢測(cè)器10與主電路布線之間設(shè)置屏蔽部9，抑制輻射噪聲的影響，電壓檢測(cè)器10能夠在電力變換裝置殼體內(nèi)自由配置，通過(guò)有效活用殼體內(nèi)的空間，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。此外，以上說(shuō)明的實(shí)施方式中，將電壓檢測(cè)器10配置在殼體中央部的空間，不過(guò)對(duì)于其它的傳感器也能進(jìn)行同樣的配置，并且根據(jù)各式各樣的設(shè)計(jì)要求謀求裝置的小型化，因此起到能自由配置的效果。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛用控制裝置，其特征在于， 在車(chē)輛的地板下面設(shè)置的殼體具備 電力變換器，由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成；控制部，為了向負(fù)載供給必要的電力而控制所述電力變換器的輸出； 主電路布線，輸入到所述電力變換器；電壓檢測(cè)器，檢測(cè)施加到所述主電路布線的電壓并向所述控制部輸出；以及屏蔽部，屏蔽從所述主電路布線到所述電壓檢測(cè)器的輻射噪聲， 所述電力變換器和所述控制部分別配置在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的兩側(cè)面，所述電壓檢測(cè)器配置在所述電力變換器與所述控制部之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的一個(gè)側(cè)面配置有具備第一檢查口的所述控制部和具備第二檢查口的接觸器單元，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的另一側(cè)面配置有具備第三檢查口的所述電力變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的一個(gè)側(cè)面配置有具備第一檢查口的所述控制部和具備第二檢查口的輸入濾波電容器單元，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的另一側(cè)面配置有具備第三檢查口的所述電力變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用控制裝置，其特征在于， 所述電力變換器由換流器部和轉(zhuǎn)換器部構(gòu)成，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的一個(gè)側(cè)面配置有具備第一檢查口的所述控制部和具備第二檢查口的接觸器單元，在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的另一側(cè)面配置有具備第三檢查口的所述換流器部和具備第四檢查口的所述轉(zhuǎn)換器部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，多個(gè)所述電壓檢測(cè)器分別具有所述屏蔽部，在車(chē)輛行進(jìn)方向和直角方向上并排配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，多個(gè)所述電壓檢測(cè)器分別具有所述屏蔽部，在車(chē)輛行進(jìn)方向和平行方向上并排配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用控制裝置，其特征在于，所述屏蔽部由含有金屬的板構(gòu)成，該板具備具有能屏蔽來(lái)自所述主電路布線的輻射噪聲的程度的面積的面。
全文摘要
本發(fā)明提供能容易進(jìn)行保養(yǎng)、檢查時(shí)的作業(yè)并能應(yīng)對(duì)小型化的車(chē)輛用電力變換裝置。該裝置在車(chē)輛的地板下面設(shè)置的殼體具備電力變換器，由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成；控制部，為了向負(fù)載供給必要的電力而控制所述電力變換器的輸出；主電路布線，輸入到所述電力變換器；電壓檢測(cè)器，檢測(cè)施加到所述主電路布線的電壓并向所述控制部輸出；以及屏蔽部，屏蔽從所述主電路布線到所述電壓檢測(cè)器的輻射噪聲，所述電力變換器和所述控制部分別配置在沿著車(chē)輛行進(jìn)方向的所述殼體的兩側(cè)面，所述電壓檢測(cè)器配置在所述電力變換器與所述控制部之間。
文檔編號(hào)B61C17/12GK102574532SQ20098015998
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者山崎尚德, 池本稔, 菅原徹大 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社