JP4322435B2

JP4322435B2 - Power converter

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Publication number: JP4322435B2
Application number: JP2001070949A
Authority: JP
Inventors: 勇治井手; 正彦神田; 芳廣山口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2009-09-02
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主電源用の複数群の可変電圧可変周波数インバータ（以下、「ＶＶＶＦインバータ」という。）と補助電源用の１群の定電圧定周波数インバータ（以下、「ＣＶＣＦインバータ」という。）とを同一システムとした電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両システムの冗長性を向上させる目的で、複数個のＶＶＶＦインバータと１個のＣＶＣＦインバータとを１システムとし、ＣＶＣＦインバータの故障の際にはそのＣＶＣＦインバータを停止させて切り離し、健全な複数個のＶＶＶＦインバータのうちの１個をＣＶＣＦインバータに切り替えて動作させるシステムが提案されている。図８にこのような鉄道車両システムにおける電力変換装置の従来例の回路構成を示している。
【０００３】
この従来の電力変換装置では、パンタグラフ１には、遮断器２ａ，２ｂ及びフィルタリアクトル３ａ，３ｂを介して複数台のＶＶＶＦインバータ４ａ′，４ｂ′の正入力端が接続され、その負入力端は車輪ＧＢ１，ＧＢ２を通じて接地されている。また、ＶＶＶＦインバータ４ａ′，４ｂ′の正入力端、負入力端間にはそれぞれフィルタコンデンサ５が接続され、さらにＶＶＶＦインバータ４ａ′，４ｂ′の出力端には車両駆動用の主電動機６が主電源負荷として接続されている。なお、これらのＶＶＶＦインバータ４ａ′，４ｂ′のうちの所定のＶＶＶＦインバータ４ｂ′は、ＣＶＣＦインバータとしても駆動することができるように制御部７により制御される。
【０００４】
制御部７はＶＶＶＦインバータ４ｂ′を構成する半導体素子を駆動するためのインバータ制御共通部（以下、「共通部」という。）７ａ、直流電力をＶＶＶＦ交流電力に変換するように半導体素子を動作させる駆動信号を生成するＶＶＶＦ制御部７ｂ、直流電力をＣＶＣＦ交流電力に変換するように半導体素子を動作させる駆動信号を生成するＣＶＣＦ制御部７ｃ及び後述する切替スイッチ８１〜８４を制御する切替部８とで構成されている。
【０００５】
また、パンタグラフ１には、遮断器２ｃ及びフィルタリアクトル３ｃを介してＣＶＣＦインバータ９′の正入力端が接続され、その負入力端は車輪ＧＢ１，ＧＢ２を通じて接地されている。このＣＶＣＦインバータ９′の正入力端、負入力端間にはフィルタコンデンサ５ａが接続され、さらにＣＶＣＦインバータ９′の出力端には波形フィルタ回路１０を介してトランス１１の一次側が接続されている。このトランス１１の２次側にはＶＶＶＦインバータ４ａ′，４ｂ′の制御回路、車内を空調するための回路、電動空気圧縮機３を駆動するための回路等の補助回路１２が補助電源負荷として接続されている。なお、波形フィルタ回路１０を構成する電気部品のリアクトル１３と、トランス１１とは何れも巻物と称され、部品構成としては一体化したりすることもある。さらに、共通部７ａとＶＶＶＦ制御部７ｂ及びＣＶＣＦ制御部７ｃとの間に切替スイッチ８１、ＶＶＶＦインバータ４ｂ′と主電動機６との間に切替スイッチ８２、ＣＶＣＦインバータ９′と波形フィルタ回路１０との間に切替スイッチ８３、そしてＶＶＶＦインバータ４ｂ′の出力端とＣＶＣＦインバータ９′の出力端との間に切替スイッチ８４が設けられ、これら切替スイッチ８１〜８４は切替部８により制御され、連動して動作する。
【０００６】
このような構成の従来の電力変換装置においては、ＣＶＣＦインバータ９′が故障した場合、切替部８がこれを検知して各切替スイッチ８１〜８４を図示した状態とは反対側に切替動作する。このとき、遮断器８１は開放される。遮断器８１が開放されると、ＣＶＣＦインバータ９′は波形フィルタ路１０と切り離され、代わりに所定のＶＶＶＦインバータ４ｂ′が主電動機６と切り離されて、波形フィルタ回路１０に接続されると共に、ＶＶＶＦ制御部７ｂの代わりにＣＶＣＦ制御部７ｃが共通部７ａに接続される。したがって、ＶＶＶＦインバータ４ｂ′がＣＶＣＦインバータとして動作するようになり、その出力が波形フィルタ回路１０を介してトランス１１に供給され、補助回路１２のための補助電源として動作することになる。
【０００７】
この従来例は最も変換回路数の少ない２個のＶＶＶＦインバータと１個のＣＶＣＦインバータとで説明したが、実用上は、車両システムに合わせ、４個のＶＶＶＦインバータと１個のＣＶＣＦインバータとより成るシステム、８個のＶＶＶＦインバータと１個のＣＶＣＦインバータとより成るシステム等がある。
【０００８】
例えば、機関車システムに、ＶＶＶＦインバータからＣＶＣＦインバータに切替可能なシステムを採用した場合は、機関車の軸数に合わせた複数個のＶＶＶＦインバータと１個のＣＶＣＦインバータとでシステム構成することになるが、機関車のような動力集中形のシステムでは、主電動機容量も大きく、それを制御する電力変換回路より発生する熱損失の処理には通常、電動送風機を利用した強制通風方式が採用される。
【０００９】
図９に機関車システムでの従来の電力変換装置を示している。この従来の電力変換装置は、インバータ４ａ′，４ｂ′の機器配置を極力集約して電力変換装置４ａ″，４ｂ″としてまとめ、電力変換装置４ａ″，４ｂ″毎に電動送風機（ＢＬ）１６で冷却する構成としていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例では、ＣＶＣＦインバータの故障によるＶＶＶＦインバータのＣＶＣＦインバータヘの切替運転を説明したが、強制通風方式では電動送風機の故障を考慮した冗長性も考慮することが必要になってくる。すなわち、電動送風機は回転機構部をもち、ベアリングの磨耗、給油の必要性等、保守が必要になる部品であり、機関車システムとしての冗長性を最大限確保するためには、この電動送風機の故障に際しても機関車を止めないシステムが必要になってくる。
【００１１】
ところが、従来の電力変換装置では、インバータの故障に対しては上述の如く冗長性の有るシステムであるが、他方、電動送風機が故障するとＣＶＣＦインバータだけでなくＶＶＶＦインバータも冷却不能となり、切替機能を有したシステムであるにも拘わらず、機関車システム全体を停止せざるを得ない問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、インバータの故障に対してだけでなく、電動送風機の故障に対しても、システム全体の冗長性を確保できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用に使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、複数個の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素を強制通風冷却し、通常運転時に補助電源用に使われる前記定電圧定周波数インバータと、切替運転で補助電源用に使われる前記可変電圧可変周波数インバータとを別々の電動送風機により冷却する配置にしたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１の発明の電力変換装置では、ＣＶＣＦインバータに強制通風している電動送風機の故障の際にはインバータ変換部の回路要素が冷却できなくなるので、電動送風機により強制通風を行っていたインバータを切り離す必要があり、ＣＶＣＦインバータと何群かのＶＶＶＦインバータをシステムより切り離し、ＶＶＶＦインバータのうちの１群をＣＶＣＦインバータに切り替えて運転するようにするが、そのときには、切り替えられるＶＶＶＦインバータには別個の電動送風機から強制通風を行っているので、電動送風機の故障に対する冗長性が確保される。
【００１５】
請求項２の発明は、通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用として使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、複数の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素に対して強制通風冷却を行い、前記電動送風機の各々は同じ数の前記可変電圧可変周波数インバータに強制通風を行い、前記電動送風機の１つは前記定電圧定周波数インバータにも強制通風を行い、当該電動送風機とは別の電動送風機で冷却される可変電圧可変周波数インバータを切替運転時に補助電源用として定電圧定周波数インバータに切り替える配置にしたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２の発明の電力変換装置では、ＣＶＣＦインバータに強制通風している電動送風機の故障の際には、その電動送風機により冷却されているＣＶＣＦインバータと何群かのＶＶＶＦインバータとをシステムより切り離し、別の電動送風機により冷却されているＶＶＶＦインバータのうちの１群をＣＶＣＦインバータに切り替えて運転するようにするので、電動送風機の故障に対する冗長性が確保される。加えて、各電動送風機により同じ数のＶＶＶＦインバータに強制通風するようにしたことにより、複数個の電動送風機を同一性能のもので種類を増やさないようにすることができる。なお、ＣＶＣＦインバータにも強制通風を行う電動送風機は厳密にはその分必要とされる冷却風量は多いが、被冷却体、機関車機器室内への送風等を考慮すれば同一の電動送風機を複数個使用することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明は、通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用として使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、複数の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素に対して強制通風冷却を行い、電動送風機の各々は同じ数の前記可変電圧可変周波数インバータに強制通風を行い、前記電動送風機のうちの２個から並列に前記定電圧定周波数インバータに強制通風する配置にしたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３の発明の電力変換装置では、請求項２の発明の電力変換装置と同様、複数個の電動送風機の標準化を図っているが、電動送風機側にとって余分に必要となるＣＶＣＦインバータの冷却風量を２個の電動送風機で分担するので、他の電動送風機との共通化がさらに図りやすい。なお、ＣＶＣＦインバータに強制通風を行う２個の電動送風機のうちの１個の電動送風機の故障により風量は半減するが、ＣＶＣＦインバータの出力で電動送風機を運転しているので負荷自体が減り、ＣＶＣＦインバータより発生する熱損失も減ることで、電動送風機の故障による切り替え運転そのものが不要になる。
【００１９】
請求項４の発明は、通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用として使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、複数の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素に対して強制通風冷却を行い、電動送風機の各々は同じ数の前記可変電圧可変周波数インバータに強制通風を行い、前記定電圧定周波数インバータ中のインバータ変換部の出力と外部の負荷回路との間に接続されるリアクトル、トランス等の巻物には、前記電動送風機のうちの２個から並列に強制通風し、前記定電圧定周波数インバータのインバータ変換部の半導体素子の冷却には、前記電動送風機の１個から強制通風する配置にしたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４の発明の電力変換装置では、ＣＶＣＦインバータのインバータ変換部の回路要素を冷却するために強制通風を行っている電動送風機の故障の際は、健全に動作している電動送風機で強制通風が行われている１群のＶＶＶＦインバータがＣＶＣＦインバータに切り替わり、請求項１又は２の発明の電力変換装置と同様に電動送風機の故障に対する冗長性が確保される。なお、ＣＶＣＦインバータの回路要素をなすリアクトル、トランス等巻物の冷却を考えると、これら巻物への冷却風は電動送風機の故障により半減することになるが、請求項３の発明の電力変換装置と同様、負荷自体が減ることで巻物の冷却が可能であり、加えて巻物は熱時定数が高く、風量の半減が温度上昇の差として現れるには時間を要すること、巻物の許容温度はインバータ変換部の半導体素子のようにその温度で急激に破壊するのでなく、絶縁の寿命から決定されていることも考慮すると、故障した電動送風機の交換までの期間の切替運転で問題になることはない。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１〜４の電力変換装置において、前記定電圧定周波数インバータのインバータ変換部の出力と外部の負荷回路との間に接続されるリアクトル、トランス等の巻物には、前記電動送風機による強制通風を使わず、自然通風を行う配置にしたことを特徴とするものであり、電動送風機の故障に対する冗長性はインバータ変換部の半導体素子の冷却のみを考慮すればよく、請求項１〜４の発明の電力変換装置と同様、ＶＶＶＦインバータのＣＶＣＦインバータヘの切替運転で冗長性が確保できる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１〜５の電力変換装置において、前記インバータは、機関車の床上機器室内に設置され、前記電動送風機は、各々のインバータの出力が接続される車両駆動用主電動機を冷却する電動送風機と兼用する配置にしたことを特徴とするものであり、機関車の大容量の主電動機を冷却するための電動送風機で電力変換装置側の強制通風も行い、機関車システム全体として電動送風機の必要な数量を最適化できる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６の電力変換装置において、前記定電圧定周波数インバータのインバータ変換部とリアクトル、トランス等の巻物とを別々の筐体に収納し、このインバータ変換部を収納する筐体は、複数群の前記可変電圧可変周波数インバータと共に機関車の床上機器室内に設置し、前記リアクトル、トランス等を収納する匿体は機関車の床下の外気と通ずる部分に設置したことを特徴とするものであり、リアクトル、トランス等の巻物を自然通風で冷却するのは請求項５の発明の電力変換装置と同様であるが、車両床下へこれを設置したことで外気への排熱が効率良く行え、車両走行による通風効果もあるのでリアクトル、トランス等の巻物の小形、軽量化が可能となる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項３又は４の電力変換装置において、前記インバータは、機関車の床上機器室内に設置され、前記電動送風機は、各々のインバータの出力が接続される車両駆動用主電動機を冷却する電動送風機と兼用させると共に、前記定電圧定周波数インバータ又はリアクトル、トランス等の巻物はこれを冷却する２個の電動送風機のほぼ中心に配置したことを特徴とするものであり、２個の電動送風機から同量の冷却風を並列に取り込むには、冷却風が合流する部分で相互に影響を与えないようにすることが必要になるが、２個の電動送風機のほぼ中心をこの冷却風の合流する部分とすることで、電動送風機からこの合流部までの冷却風洞形状を合わせることができ、風量調整が容易となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞図１は、本発明の第１の実施の形態の電力変換装置のブロック図である。この実施の形態の電力変換装置は、鉄道車両の駆動用として使われる４群以上のＶＶＶＦインバータ４ａ′（そのうち１群はＣＶＣＦインバータとして使われるＶＶＶＦインバータ４ｂ′（ＶＶＶＦ／ＳＩＶ）を含む）と電源用として使われる１群のＣＶＣＦインバータ９′と、ＶＶＶＦインバータとＣＶＣＦインバータを電気的に切り替える切替スイッチ群８１〜８４を備えている。また、各インバータ変換部４ａ，４ｂ，９及びＣＶＣＦインバータ９′のトランスリアクトル等を冷却する２個の電動送風機（ＢＬ）１５ａ，１５ｂが配置されている（本システムを「デュアルモード」という。）。
【００２７】
なお、図８及び図９に示した従来例のシステムと同一の符号を付した構成要素は、従来例と共通する要素である。例えば、１はパンタグラフ、６は主電動機、１０は波形フィルタ回路（この回路中に従来例と同様にリアクトル１３が備えられている）、１１はトランス、１２は補助回路、１７ａ，１７ｂは通風ダクト、１８ａ，１８ｂは風の流れ、２０は機関車である。
【００２８】
この電動送風機ＢＬ群の通風系統として、ＢＬ１５ｂの系統は、通常ＣＶＣＦインバータ９′として運転されるものを含む系統とし、もう一方のＢＬ１５ａの系統は電気的に切り替えられた後にＣＶＣＦインバータとして機能する、通常はＶＶＶＦインバータとして動作するＶＶＶＦインバータ４ｂ′を含む系統としている。この場合、ＣＶＣＦインバータ９′は、車両中央寄りに配置される。
【００２９】
このようにデュアルモードにおいて切り替えられるＶＶＶＦインバータ４ｂ′に送風する通風系統を、ＣＶＣＦインバータ９′とは別にすることにより、電気的には健全であっても、ＣＶＣＦインバータ９′の通風系統上の電動送風機１５ｂが故障した際に、ＶＶＶＦインバータ４ｂ′に対してＶＶＶＦインバータ→ＣＶＣＦインバータの切替を実施することにより、このＶＶＶＦインバータ９′が電源用インバータ（ＳＩＶ）として運転を継続し、サービスを提供することができる。すなわち電源システムの冗長性の確保、ひいては機関車システムの冗長性及び安定性が確保できる。さらに車両中央寄りにＣＶＣＦインバータ９′を配置することにより、２個の電動送風機１５ａ，１５ｂからの通風がほぼ左右対称形になり、冷却風洞形状を合わせることができ、風量調整が容易となる。
【００３０】
＜第２の実施の形態＞図２は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、本実施の形態の電力変換装置は、第１の実施の形態に対して、電動送風機（ＢＬ）１６′を４個にして、さらにこの４個の電動送風機を同一性能のもので構成したことを特徴とする。なお、図２において、図１に示した第１の実施の形態と共通する符号は、共通する要素を示している。
【００３１】
ＣＶＣＦインバータ９′に強制通風を行う電動送風機１６′は、厳密にはその分だけ必要とされる冷却風量は多いが、ここに記載していない被冷却体、機関車機器室内への送風等を考慮すれば、同一仕様の電動送風機で充分対応することができる。
【００３２】
これにより、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に機関車システムの冗長性及び安定性が確保できる上に、電動送風機の種類を増加させないで標準化を推進することができ、さらにはメンテナンスの効率化を図ることも可能である。
【００３３】
＜第３の実施の形態＞図３は、本発明の第３の実施の形態の電力変換装置を示すもので、本実施の形態では、第１の実施の形態におけるＣＶＣＦインバータ９′への通風を２個の電動送風機（ＢＬ）１６ａ，１６ｂにより並列に行うようにしたことを特徴とする。また、２個のＢＬ１６ａ，１６ｂには、第２の実施の形態のように同一性能の電動送風機を使用し、標準化も同時に可能にしている。なお、図３において、図１に示した第１の実施の形態、図２に示した第２の実施の形態と共通する符号は、共通する要素を示している。
【００３４】
この第３の実施の形態では、ＣＶＣＦインバータの冷却風量を２個の電動送風機１６ａ，１６ｂで分担するが、そのうちの１個が故障した際には、健全な他方の電動送風機だけで通風する。
【００３５】
これにより、通風量は半減するが、ＣＶＣＦインバータ９′の負荷として電動送風機を運転しているので、負荷自体も減少し発生熱損も減少し、冷却系に大きな支障をきたすことはない。すなわち電動送風機１６の２個中１個が故障した場合には、ＣＶＣＦインバータ９′は他のＶＶＶＦインバータ４ｂ′に切り替えることなく、運転を継続することができ、電源システムの冗長性が確保できる。これはすなわち、機関車システムの冗長性と安定性を確保することができることを意味する。また、ＣＶＣＦインバータ９′を車両中央寄りに配置にすることにより、第３の実施の形態では電動送風機１６から見た通風ダクトが完全な左右対称形となり、第１の実施の形態よりもさらに風量調整が容易になり、風洞製作の標準化にも大きく寄与する。
【００３６】
＜第４の実施の形態＞図４は、本発明の第４の実施の形態の電力変換装置を示すもので、第３の実施の形態と同様にＣＶＣＦインバータ９′への通風を２個の電動送風機（ＢＬ）１６ａ，１６ｂにより並列に行うようにし、さらにＣＶＣＦインバータ９′の通風において、ＣＶＣＦインバータ９′の出力と負荷回路の間に接続される波形フィルタ回路１０中のリアクトル及びトランス１１と、インバータ変換部９とを大きく２分して、巻物類には２個の電動送風機１６ａ，１６ｂより並列に強制通風し、インバータ変換部９の素子冷却には１個の電動送風機１６ａにより強制通風するようにしたことを特徴としている。なお、図４において、第１〜第３の実施の形態と共通する符号は、共通する要素を示している。そして、１７ｃ，１７ｃ′はリアクトル・トランス用通風ダクト、１７ｄはＣＶＣＦ変換器用ダクトである。
【００３７】
これによれば、ＣＶＣＦインバータ９′を含む通風系統の電動送風機（ＢＬ）１６ｂの故障の際は、第１，２の実施の形態と同様、もう一方のＢＬ１６ａによって強制通風されるＶＶＶＦインバータ４ｂ′をＣＶＣＦインバータに切り替えることが必要であり、波形フィルタ回路１０中のリアクトル、トランス１１等の巻物への冷却風は電動送風機の故障により半減することになるが、第３の実施の形態と同様、負荷自体が減るので巻物の冷却は可能である。加えて熱時定数が高く、風量の半減が温度上昇の差として現れるには時間を要することや、巻物の許容温度は半導体素子のようにその温度で急激に破壊するのではなく、絶縁の寿命から決定されていることを考慮すれば、１個のＢＬ１６ａによる強制通風冷却で運転継続するのに支障はない。したがって、第３の実施の形態と同様に冗長性が確保できる。
【００３８】
なお、上記の第３及び第４の実施の形態において、インバータ４ａ′，４ｂ′，９′は、機関車の床上機器室内に設置し、電動送風機１６ａ，１６ｂは、各々のインバータの出力が接続される車両駆動用主電動機６を冷却する電動送風機と兼用させると共に、ＣＶＣＦインバータ９′又はリアクトル、トランス１１等の巻物はこれを冷却する２個の電動送風機１６ａ，１６ｂのほぼ中心に位置する配置にすることができる。
【００３９】
２個の電動送風機１６ａ，１６ｂから同量の冷却風を並列に取り込むには冷却風が合流する部分で相互に影響を与えないようにすることが必要になるが、上記の構成にすることにより、２個の電動送風機１６ａ，１６ｂのほぼ中心をこの冷却風の合流する部分とすることができ、電動送風機からこの合流部までの冷却風洞形状を合わせることができ、風量調整が容易となる。
【００４０】
＜第５の実施の形態＞図５は、本発明の第５の実施の形態の電力変換装置を示すもので、第１〜４の実施の形態で行っているように波形フィルタ回路１０中のリアクトルやトランス１１等の巻物の冷却に対して電動送風機による強制通風を行わないで、自然通風方式にしたことを特徴とする。
【００４１】
このような構成にすれば、電動送風機の故障に対する冗長性は半導体素子の冷却のみを考慮すればよく、冗長性の確保はより平易となり、系の信頼性はより向上する。すなわち、電源システム及び機関車システムの冗長性を第１〜４の実施の形態と同等以上にでき、システムの信頼性が向上する。
【００４２】
＜第６の実施の形態＞図６は、本発明の第６の実施の形態の電力変換装置を示すもので、第１〜５の実施の形態において、電力変換装置は、機関車２０の床上機器室内に設置され、電力変換装置を冷却する電動送風機１６ａ，１６ｂは、それぞれの電力変換装置の出力が接続される車両駆動用主電動機６を冷却する電動送風機と兼用したことを特徴とする。
【００４３】
これにより、本実施の形態によれば、機関車システム全体として電動送風機の必要数量を最適化することができ、そのうえ、この場合でも電力変換装置のシステムとしての冗長性は第１〜５の実施の形態と何ら変わらず確保することができる。さらに電動送風機の集約化、標準化により、よりコンパクトで最適な機関車システムを得ることができる。
【００４４】
＜第７の実施の形態＞図７は、本発明の第７の実施の形態の電力変換装置を示すもので、第５の実施の形態におけるＣＶＣＦインバータ９′のインバータ変換部９における波形フィルタ回路１０中のリアクトルとトランス１１のような巻物を収納した筐体を機関車２０の床下の外気と通ずる部分に設置したことを特徴とする。これら巻物に対する自然通風冷却は第５の実施の形態と同じであるが、車両床下であることにより、排熱が効率良く行え、車両走行による通風効果もあるので、リアクトル、トランス等の巻物の小形、軽量化が可能となる。そして、冗長性は第５の実施の形態と同等である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電動送風機故障の際の電源システムの冗長性を確保し、ひいてはシステム全体の冗長性と安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電力変換装置のブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の電力変換装置のフロツク図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の電力変換装置のブロック図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の電力変換装置のブロック図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の電力変換装置のブロック図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の電力変換装置のブロック図。
【図７】本発明の第７の実施の形態の電力変換装置のブロック図。
【図８】従来例の電気システム系統のブロック図。
【図９】従来例の電力変換装置のブロック図。
【符号の説明】
１：パンタグラフ
４ａ，４ｂ：ＶＶＶＦインバータ変換部
４ａ′，４ｂ′：ＶＶＶＦインバータ
６：主電動機
９：ＣＶＣＦインバータ変換部
９′：ＣＶＣＦインバータ
１０：波形フィルタ回路
１１：トランス
１２：補助回路
１５ａ，１５ｂ：電動送風機
１６′，１６ａ，１６ｂ：電動送風機
１７ａ，１７ｂ：通風ダクト
１７ｃ，１７ｃ′：リアクトル・トランス用通風ダクト
１７ｄ：ＣＶＣＦ変換器用ダクト
１８ａ，１８ｂ：風の流れ
１９：走行風（機関車外気）
２０：機関車[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a plurality of groups of variable voltage variable frequency inverters (hereinafter referred to as “VVVF inverters”) for a main power source and a group of constant voltage constant frequency inverters (hereinafter referred to as “CVCF inverters”) for an auxiliary power source. It is related with the power converter device made into the same system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for the purpose of improving the redundancy of a railway vehicle system, a plurality of VVVF inverters and one CVCF inverter are combined into one system, and when a CVCF inverter fails, the CVCF inverter is stopped and disconnected. There has been proposed a system in which one of a plurality of VVVF inverters is switched to a CVCF inverter for operation. FIG. 8 shows a circuit configuration of a conventional example of a power conversion device in such a railway vehicle system.
[0003]
In this conventional power converter, the pantograph 1 is connected to the positive input terminals of a plurality of VVVF inverters 4a 'and 4b' via the circuit breakers 2a and 2b and the filter reactors 3a and 3b. It is grounded through wheels GB1 and GB2. A filter capacitor 5 is connected between the positive and negative input terminals of the VVVF inverters 4a 'and 4b', and a main motor 6 for driving the vehicle is connected to the output terminals of the VVVF inverters 4a 'and 4b'. Connected as a power load. Of the VVVF inverters 4a 'and 4b', a predetermined VVVF inverter 4b 'is controlled by the control unit 7 so as to be driven as a CVCF inverter.
[0004]
The controller 7 is an inverter control common part (hereinafter referred to as “common part”) 7a for driving the semiconductor elements constituting the VVVF inverter 4b ′, and operates the semiconductor elements so as to convert DC power into VVVF AC power. A VVVF control unit 7b for generating a drive signal, a CVCF control unit 7c for generating a drive signal for operating a semiconductor element so as to convert DC power into CVCF AC power, and a switching unit 8 for controlling change-over switches 81 to 84 to be described later. It consists of
[0005]
The pantograph 1 is connected to the positive input terminal of the CVCF inverter 9 'through the circuit breaker 2c and the filter reactor 3c, and the negative input terminal is grounded through the wheels GB1 and GB2. A filter capacitor 5a is connected between the positive input terminal and the negative input terminal of the CVCF inverter 9 ', and the primary side of the transformer 11 is connected to the output terminal of the CVCF inverter 9' via the waveform filter circuit 10. Auxiliary circuit 12 such as a control circuit for VVVF inverters 4a ′ and 4b ′, a circuit for air conditioning the vehicle, and a circuit for driving the electric air compressor 3 is connected to the secondary side of the transformer 11 as an auxiliary power load. Has been. Note that the electrical component reactor 13 and the transformer 11 constituting the waveform filter circuit 10 are both referred to as a scroll, and may be integrated as a component configuration. Further, a changeover switch 81 between the common part 7a and the VVVF control part 7b and the CVCF control part 7c, a changeover switch 82 between the VVVF inverter 4b 'and the main motor 6, a CVCF inverter 9' and the waveform filter circuit 10 A changeover switch 83 is provided between the output end of the VVVF inverter 4b ′ and the output end of the CVCF inverter 9 ′. These changeover switches 81 to 84 are controlled by the changeover unit 8 and interlocked with each other. Operate.
[0006]
In the conventional power conversion device having such a configuration, when the CVCF inverter 9 'fails, the switching unit 8 detects this and switches each of the switches 81 to 84 to the opposite side to the illustrated state. At this time, the circuit breaker 81 is opened. When the circuit breaker 81 is opened, the CVCF inverter 9 ′ is disconnected from the waveform filter path 10. Instead, the predetermined VVVF inverter 4 b ′ is disconnected from the main motor 6 and connected to the waveform filter circuit 10, and VVVF. A CVCF control unit 7c is connected to the common unit 7a instead of the control unit 7b. Therefore, the VVVF inverter 4b ′ operates as a CVCF inverter, and its output is supplied to the transformer 11 via the waveform filter circuit 10 and operates as an auxiliary power source for the auxiliary circuit 12.
[0007]
This conventional example has been described with two VVVF inverters and one CVCF inverter having the smallest number of conversion circuits. However, practically, it is composed of four VVVF inverters and one CVCF inverter according to the vehicle system. There are systems, systems consisting of 8 VVVF inverters and 1 CVCF inverter.
[0008]
For example, when a system capable of switching from a VVVF inverter to a CVCF inverter is adopted for the locomotive system, a system configuration is made up of a plurality of VVVF inverters and one CVCF inverter in accordance with the number of axes of the locomotive. However, in a power-intensive system such as a locomotive, the capacity of the main motor is large, and a forced ventilation system using an electric blower is usually used to handle heat loss generated by the power conversion circuit that controls the main motor. .
[0009]
FIG. 9 shows a conventional power converter in a locomotive system. In this conventional power conversion device, the arrangement of the inverters 4a ′ and 4b ′ is gathered as much as possible to be integrated into the power conversion devices 4a ″ and 4b ″, and the electric blower (BL) 16 is used for each power conversion device 4a ″ and 4b ″. It was set as the structure to cool.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional example, the switching operation of the VVVF inverter to the CVCF inverter due to the failure of the CVCF inverter has been described. However, in the forced ventilation method, it is necessary to consider the redundancy considering the failure of the electric blower. In other words, the electric blower has a rotating mechanism and is a part that requires maintenance, such as bearing wear and the need for lubrication. In order to ensure maximum redundancy as a locomotive system, A system that does not stop the locomotive in the event of a breakdown is required.
[0011]
However, the conventional power conversion device is a system having redundancy as described above for the failure of the inverter. On the other hand, when the electric blower fails, not only the CVCF inverter but also the VVVF inverter cannot be cooled, and the switching function is provided. Despite having this system, there was a problem that the entire locomotive system had to be stopped.
[0012]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a power conversion device that can ensure the redundancy of the entire system not only for an inverter failure but also for an electric blower failure. The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 comprises a plurality of groups of variable voltage variable frequency inverters used for a main power source during normal operation and a group of constant voltage constant frequency inverters used for an auxiliary power source, the constant voltage constant frequency In a power conversion device that disconnects an inverter when an abnormality occurs and switches one group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter and operates as an auxiliary power source, the power converter is shared by a plurality of electric blowers. The circuit elements constituting the inverters in the group are forcibly ventilated to separate the constant voltage constant frequency inverter used for auxiliary power during normal operation and the variable voltage variable frequency inverter used for auxiliary power during switching operation. It is the arrangement which cooled by the electric blower.
[0014]
In the power conversion device according to the first aspect of the invention, the circuit element of the inverter conversion unit cannot be cooled in the event of a failure of the electric blower forced to the CVCF inverter. The CVCF inverter and several VVVF inverters need to be disconnected from the system, and one group of the VVVF inverters is switched to the CVCF inverter for operation. Since forced ventilation is performed from the blower, redundancy for failure of the electric blower is ensured.
[0015]
The invention of claim 2 comprises a plurality of groups of variable voltage variable frequency inverters used for main power supply during normal operation and a group of constant voltage constant frequency inverters used for auxiliary power supply, wherein the constant voltage constant frequency In a power conversion device that disconnects an inverter when an abnormality occurs and switches one group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter and operates for an auxiliary power source, a plurality of groups are shared by a plurality of electric blowers The circuit elements constituting the inverter are forcibly ventilated, each of the electric blowers is forcibly ventilated to the same number of the variable voltage variable frequency inverters, and one of the electric fans is the constant voltage constant frequency Forced ventilation is also applied to the inverter, and a variable voltage variable frequency inverter cooled by an electric fan different from the electric fan is compensated for during switching operation. It is characterized in that a power source was arranged to switch to the constant-voltage constant-frequency inverters.
[0016]
In the power converter of the invention of claim 2, in the event of a failure of the electric blower forced through the CVCF inverter, the CVCF inverter cooled by the electric blower and a group of VVVF inverters are separated from the system, Since one group of VVVF inverters cooled by another electric blower is switched to the CVCF inverter and operated, redundancy for failure of the electric blower is ensured. In addition, by forcibly ventilating the same number of VVVF inverters with each electric blower, the number of types of electric blowers with the same performance can be prevented from increasing. Strictly speaking, the amount of cooling air required for the CVCF inverter for forced ventilation is large, but considering the air to be cooled and the locomotive equipment room, etc. It can be used individually.
[0017]
The invention of claim 3 comprises a plurality of groups of variable voltage variable frequency inverters used for main power supply during normal operation and a group of constant voltage constant frequency inverters used for auxiliary power supply, wherein the constant voltage constant frequency In a power conversion device that disconnects an inverter when an abnormality occurs and switches one group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter and operates for an auxiliary power source, a plurality of groups are shared by a plurality of electric blowers The circuit elements constituting the inverter are forcibly ventilated and each of the electric blowers forcibly ventilates the same number of the variable voltage variable frequency inverters, and the constant current is supplied in parallel from two of the electric blowers. The arrangement is such that forced ventilation is provided to the voltage constant frequency inverter.
[0018]
In the power conversion device according to the third aspect of the invention, a plurality of electric blowers are standardized in the same manner as the power conversion device according to the second aspect of the invention. Is shared by two electric blowers, it is easier to share with other electric blowers. Note that the airflow is halved by the failure of one of the two electric blowers that forcibly ventilate the CVCF inverter, but since the electric blower is operated with the output of the CVCF inverter, the load itself is reduced, and the CVCF Since the heat loss generated from the inverter is also reduced, the switching operation itself due to the failure of the electric blower becomes unnecessary.
[0019]
The invention of claim 4 comprises a plurality of groups of variable voltage variable frequency inverters used for main power supply during normal operation and a group of constant voltage constant frequency inverters used for auxiliary power supply, wherein the constant voltage constant frequency In a power conversion device that disconnects an inverter when an abnormality occurs and switches one group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter and operates for an auxiliary power source, a plurality of groups are shared by a plurality of electric blowers The circuit elements constituting the inverter are forcibly ventilated and each of the electric blowers forcibly ventilates the same number of the variable voltage variable frequency inverters, and the output of the inverter conversion unit in the constant voltage constant frequency inverter For a scroll such as a reactor or a transformer connected between the motor and an external load circuit, it is forced in parallel from two of the electric blowers. And wind, the cooling of the semiconductor element of the inverter conversion unit of the constant-voltage constant-frequency inverter is characterized in that the arrangement for forced draft from one of said electric blower.
[0020]
In the power conversion device according to the fourth aspect of the invention, in the event of a failure of the electric blower that performs forced ventilation to cool the circuit elements of the inverter conversion unit of the CVCF inverter, the forced ventilation is performed with the electric blower that is operating soundly. The group of VVVF inverters in which the operation is performed are switched to CVCF inverters, and the redundancy with respect to the failure of the electric blower is ensured in the same manner as the power converter of the invention of claim 1 or 2. In consideration of the cooling of the reactor, transformer, and other scrolls constituting the circuit elements of the CVCF inverter, the cooling air to these scrolls is halved due to the failure of the electric blower. However, as in the power converter of the invention of claim 3 In addition, the scroll itself can be cooled by reducing the load itself. In addition, the scroll has a high thermal time constant, and it takes time for half the air volume to appear as a difference in temperature rise. Considering that it is determined from the insulation life instead of being destroyed rapidly at that temperature as in the case of the semiconductor element, there is no problem in the switching operation during the period until replacement of the failed electric blower.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the power converter according to any one of the first to fourth aspects, wherein a scroll such as a reactor or a transformer connected between an output of the inverter conversion unit of the constant voltage constant frequency inverter and an external load circuit is provided. In addition, the forced ventilation by the electric blower is not used, and the natural ventilation is arranged, and the redundancy for the failure of the electric blower only needs to consider the cooling of the semiconductor element of the inverter conversion unit, Similarly to the power conversion device according to the first to fourth aspects of the invention, redundancy can be ensured by switching operation of the VVVF inverter to the CVCF inverter.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in the power conversion device according to any one of the first to fifth aspects, the inverter is installed in an equipment room on a floor of a locomotive, and the electric blower is connected to a main drive for a vehicle to which an output of each inverter is connected. The locomotive system is characterized in that it is also used as an electric blower that cools the electric motor, and it is an electric blower that cools the large-capacity main motor of the locomotive. Overall, the required quantity of electric blowers can be optimized.
[0023]
The invention according to claim 7 is the power conversion device according to claim 6, wherein the inverter converter of the constant voltage constant frequency inverter and a scroll such as a reactor and a transformer are housed in separate housings, and the inverter converter is housed. The housing is installed in the equipment room on the floor of the locomotive together with the variable voltage variable frequency inverters of the plurality of groups, and the concealment housing the reactor, the transformer, etc. is installed in a portion communicating with the outside air under the locomotive floor. The scroll of the reactor, transformer, etc. is cooled by natural ventilation in the same manner as the power conversion device of the invention of claim 5, but by installing this under the vehicle floor, the exhaust heat to the outside air is reduced. Since it can be efficiently performed and there is a ventilation effect by running the vehicle, it is possible to reduce the size and weight of a scroll such as a reactor and a transformer.
[0024]
The invention according to claim 8 is the power conversion device according to claim 3 or 4, wherein the inverter is installed in an equipment room on the floor of a locomotive, and the electric blower is connected to the output of each inverter. In addition to being used as an electric blower for cooling the electric motor, the scroll such as the constant voltage constant frequency inverter, the reactor, or the transformer is arranged at substantially the center of the two electric blowers for cooling the electric fan. In order to take in the same amount of cooling air from each electric blower in parallel, it is necessary to avoid mutual influence at the portion where the cooling air merges. By using the portion where the cooling air is merged, the shape of the cooling wind tunnel from the electric blower to this merge portion can be matched, and air volume adjustment becomes easy.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
<First Embodiment> FIG. 1 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a first embodiment of the present invention. The power conversion device of this embodiment includes four or more groups of VVVF inverters 4a ′ (one of which includes a VVVF inverter 4b ′ (VVVF / SIV) used as a CVCF inverter) used for driving a railway vehicle and a power source. A group of CVCF inverters 9 ′ used for the purpose, and selector switches 81 to 84 for electrically switching between the VVVF inverter and the CVCF inverter are provided. In addition, two electric blowers (BL) 15a and 15b for cooling the inverter converters 4a, 4b, and 9 and the transformer reactor of the CVCF inverter 9 ′ are disposed (this system is referred to as “dual mode”). .
[0027]
In addition, the component which attached | subjected the code | symbol same as the system of the prior art example shown in FIG.8 and FIG.9 is an element common to a prior art example. For example, 1 is a pantograph, 6 is a main motor, 10 is a waveform filter circuit (in this circuit, a reactor 13 is provided as in the conventional example), 11 is a transformer, 12 is an auxiliary circuit, and 17a and 17b are ventilation ducts. , 18a and 18b are wind flows, and 20 is a locomotive.
[0028]
As the ventilation system of this electric blower BL group, the BL15b system includes a system that is normally operated as a CVCF inverter 9 ', and the other BL15a system functions as a CVCF inverter after being electrically switched. Usually, the system includes a VVVF inverter 4b 'operating as a VVVF inverter. In this case, the CVCF inverter 9 'is arranged closer to the center of the vehicle.
[0029]
In this way, by separating the ventilation system for sending air to the VVVF inverter 4b 'switched in the dual mode from the CVCF inverter 9', even if it is electrically sound, the electric power on the ventilation system of the CVCF inverter 9 ' When the blower 15b breaks down, the VVVF inverter 9b is switched from the VVVF inverter to the CVCF inverter so that the VVVF inverter 9 'continues to operate as a power source inverter (SIV) and provides services. be able to. That is, it is possible to ensure the redundancy of the power supply system, and hence the redundancy and stability of the locomotive system. Further, by disposing the CVCF inverter 9 ′ closer to the center of the vehicle, the ventilation from the two electric blowers 15a and 15b becomes almost symmetrical, the cooling wind tunnel shape can be matched, and air volume adjustment is facilitated.
[0030]
<Second Embodiment> FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The power converter of the present embodiment is an electric blower (BL) compared to the first embodiment. ) The number of 16 'is four, and the four electric blowers have the same performance. In FIG. 2, reference numerals common to the first embodiment shown in FIG. 1 indicate common elements.
[0031]
Strictly speaking, the electric blower 16 ′ that performs forced ventilation to the CVCF inverter 9 ′ requires a large amount of cooling air. Considering this, it is possible to sufficiently cope with the electric blower of the same specification.
[0032]
As a result, according to the second embodiment, redundancy and stability of the locomotive system can be ensured as in the first embodiment, and standardization is promoted without increasing the types of electric blowers. In addition, it is possible to improve the efficiency of maintenance.
[0033]
<Third Embodiment> FIG. 3 shows a power converter according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, ventilation to the CVCF inverter 9 'in the first embodiment is shown. Is performed in parallel by two electric blowers (BL) 16a and 16b. Moreover, the electric blower of the same performance is used for two BL16a, 16b like 2nd Embodiment, and standardization is also enabled simultaneously. In FIG. 3, the same reference numerals as those in the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. 2 indicate common elements.
[0034]
In the third embodiment, the cooling air volume of the CVCF inverter is shared by the two electric blowers 16a and 16b, but when one of them fails, the sound is ventilated only by the other healthy electric blower.
[0035]
As a result, the air flow rate is halved, but since the electric blower is operated as the load of the CVCF inverter 9 ', the load itself is reduced, the generated heat loss is reduced, and the cooling system is not hindered. That is, when one of the two electric blowers 16 fails, the CVCF inverter 9 'can continue to operate without switching to the other VVVF inverter 4b', and the redundancy of the power supply system can be ensured. This means that redundancy and stability of the locomotive system can be ensured. Further, by disposing the CVCF inverter 9 ′ closer to the center of the vehicle, the ventilation duct as viewed from the electric blower 16 becomes completely symmetric in the third embodiment, and the air volume is further increased than in the first embodiment. Adjustment becomes easy and contributes to the standardization of wind tunnel production.
[0036]
<Fourth Embodiment> FIG. 4 shows a power conversion apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. As in the third embodiment, two ventilations are provided to the CVCF inverter 9 '. Reactor and transformer 11 in the waveform filter circuit 10 connected in parallel between the output of the CVCF inverter 9 'and the load circuit in the ventilation of the CVCF inverter 9', which are performed in parallel by the electric blowers (BL) 16a and 16b. The inverter converter 9 is roughly divided into two parts, the scrolls are forcibly ventilated in parallel from the two electric blowers 16a and 16b, and the element cooling of the inverter converter 9 is forcibly ventilated by the single electric fan 16a. It is characterized by doing so. In FIG. 4, reference numerals common to the first to third embodiments indicate common elements. Reference numerals 17c and 17c 'denote reactor / transformer ventilation ducts, and 17d denotes a CVCF converter duct.
[0037]
According to this, when the electric blower (BL) 16b of the ventilation system including the CVCF inverter 9 'fails, as in the first and second embodiments, the VVVF inverter 4b' forcibly ventilated by the other BL 16a. It is necessary to switch to a CVCF inverter, and the cooling air to the scrolls of the reactor, transformer 11 and the like in the waveform filter circuit 10 will be halved due to the failure of the electric blower, but as in the third embodiment, Since the load itself is reduced, the scroll can be cooled. In addition, the thermal time constant is high, and it takes time for half of the air volume to appear as a difference in temperature rise, and the allowable temperature of the scroll does not break down at that temperature as in a semiconductor device, but the life of insulation. Therefore, there is no problem in continuing the operation by forced ventilation cooling using one BL 16a. Therefore, redundancy can be ensured as in the third embodiment.
[0038]
In the third and fourth embodiments, the inverters 4a ', 4b', 9 'are installed in the equipment room on the floor of the locomotive, and the electric blowers 16a, 16b are connected to the outputs of the respective inverters. The vehicle driving main motor 6 is also used as an electric blower for cooling, and the CVCF inverter 9 'or the scroll such as the reactor, the transformer 11 and the like is disposed at the center of the two electric blowers 16a and 16b for cooling the same. Can be.
[0039]
In order to take in the same amount of cooling air from the two electric blowers 16a and 16b in parallel, it is necessary not to affect each other at the portion where the cooling air merges. The center of the two electric blowers 16a and 16b can be used as a portion where the cooling air merges, and the shape of the cooling wind tunnel from the electric blower to the merge portion can be matched to facilitate adjustment of the air volume.
[0040]
<Fifth Embodiment> FIG. 5 shows a power conversion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In the waveform filter circuit 10 as in the first to fourth embodiments, FIG. A natural ventilation system is used instead of forced ventilation by an electric blower for cooling the scroll such as the reactor and the transformer 11.
[0041]
With such a configuration, the redundancy with respect to the failure of the electric blower only needs to consider the cooling of the semiconductor element, ensuring the redundancy more easily, and improving the reliability of the system. That is, the redundancy of the power supply system and the locomotive system can be made equal to or higher than that of the first to fourth embodiments, and the reliability of the system is improved.
[0042]
<Sixth Embodiment> FIG. 6 shows a power converter according to a sixth embodiment of the present invention. In the first to fifth embodiments, the power converter is on the floor of the locomotive 20. The electric blowers 16a and 16b that are installed in the equipment room and cool the power converter are also used as the electric blower that cools the vehicle driving main motor 6 to which the output of each power converter is connected.
[0043]
Thereby, according to this Embodiment, the required quantity of an electric blower can be optimized as the whole locomotive system, and also in this case, the redundancy as a system of a power converter is 1st-5th implementation. It can be ensured without any change. Furthermore, by integrating and standardizing the electric blower, a more compact and optimum locomotive system can be obtained.
[0044]
<Seventh Embodiment> FIG. 7 shows a power converter according to a seventh embodiment of the present invention. The waveform filter circuit in the inverter converter 9 of the CVCF inverter 9 'in the fifth embodiment. The housing which accommodated the reel in 10 and the winding like the transformer 11 is installed in a portion communicating with the outside air under the floor of the locomotive 20. Although natural ventilation cooling for these scrolls is the same as that of the fifth embodiment, since it is under the vehicle floor, exhaust heat can be efficiently performed and there is a ventilation effect by running the vehicle. It is possible to reduce the weight. The redundancy is equivalent to that of the fifth embodiment.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to ensure the redundancy of the power supply system in the event of failure of the electric blower, and thus to ensure the redundancy and stability of the entire system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a first embodiment of this invention.
FIG. 2 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a power conversion apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a conventional electric system system.
FIG. 9 is a block diagram of a conventional power conversion device.
[Explanation of symbols]
1: Pantograph
4a, 4b: VVVF inverter conversion unit
4a ', 4b': VVVF inverter
6: Main motor
9: CVCF inverter converter
9 ': CVCF inverter
10: Waveform filter circuit
11: Transformer
12: Auxiliary circuit
15a, 15b: Electric blower
16 ', 16a, 16b: Electric blower
17a, 17b: Ventilation duct
17c, 17c ': Ventilation duct for reactor and transformer
17d: CVCF converter duct
18a, 18b: Wind flow
19: Driving wind (locomotive air)
20: Locomotive

Claims

通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用に使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、
複数個の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素を強制通風冷却し、通常運転時に補助電源用に使われる前記定電圧定周波数インバータと、切替運転で補助電源用に使われる前記可変電圧可変周波数インバータとを別々の電動送風機により冷却する配置にしたことを特徴とする電力変換装置。During normal operation, it is equipped with a group of variable voltage variable frequency inverters used for the main power source and a group of constant voltage constant frequency inverters used for the auxiliary power source. In a power conversion device that operates as an auxiliary power source by switching and switching a group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter,
The circuit elements composing the large number of inverters are shared by a plurality of electric blowers to forcibly cool and cool, and the constant voltage constant frequency inverter used for the auxiliary power supply during normal operation and the auxiliary power supply used for the switching operation. An electric power converter characterized in that the variable voltage variable frequency inverter is cooled by a separate electric blower.

通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用として使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、
複数の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素に対して強制通風冷却を行い、前記電動送風機の各々は同じ数の前記可変電圧可変周波数インバータに強制通風を行い、前記電動送風機の１つは前記定電圧定周波数インバータにも強制通風を行い、当該電動送風機とは別の電動送風機で冷却される可変電圧可変周波数インバータを切替運転時に補助電源用として定電圧定周波数インバータに切り替える配置にしたことを特徴とする電力変換装置。During normal operation, it is equipped with a group of variable voltage variable frequency inverters used for the main power source and a group of constant voltage constant frequency inverters used for the auxiliary power source. In a power conversion device that operates as an auxiliary power source by switching and switching a group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter,
Forcibly ventilating cooling is performed on circuit elements constituting a large group of the inverters shared by a plurality of electric blowers, and each of the electric blowers performs forced ventilation on the same number of the variable voltage variable frequency inverters. One of the blowers also forcibly ventilates the constant voltage and constant frequency inverter, and the variable voltage and variable frequency inverter cooled by an electric blower different from the electric blower is used as a constant voltage and constant frequency inverter for auxiliary power supply during switching operation. A power converter characterized by being arranged to be switched.

通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用として使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、
複数の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素に対して強制通風冷却を行い、電動送風機の各々は同じ数の前記可変電圧可変周波数インバータに強制通風を行い、前記電動送風機のうちの２個から並列に前記定電圧定周波数インバータに強制通風する配置にしたことを特徴とする電力変換装置。During normal operation, it is equipped with a group of variable voltage variable frequency inverters used for the main power source and a group of constant voltage constant frequency inverters used for the auxiliary power source. In a power conversion device that operates as an auxiliary power source by switching and switching a group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter,
A plurality of electric blowers are used to perform forced ventilation cooling on circuit elements constituting the multiple groups of the inverters, and each of the electric blowers performs forced ventilation to the same number of the variable voltage variable frequency inverters. An electric power converter characterized by being arranged to forcibly ventilate the constant voltage and constant frequency inverter in parallel from two of them.

通常運転時は主電源用に使われる複数群の可変電圧可変周波数インバータと、補助電源用として使われる１群の定電圧定周波数インバータとを備え、前記定電圧定周波数インバータの異常発生時にこれを切り離し、前記可変電圧可変周波数インバータのうちの１群を定電圧定周波数インバータに切り替えて補助電源用に運転する電力変換装置において、
複数の電動送風機で分担して多数群の前記インバータを構成する回路要素に対して強制通風冷却を行い、電動送風機の各々は同じ数の前記可変電圧可変周波数インバータに強制通風を行い、前記定電圧定周波数インバータ中のインバータ変換部の出力と外部の負荷回路との間に接続されるリアクトル、トランス等の巻物には、前記電動送風機のうちの２個から並列に強制通風し、前記定電圧定周波数インバータのインバータ変換部の半導体素子の冷却には、前記電動送風機の１個から強制通風する配置にしたことを特徴とする電力変換装置。During normal operation, it is equipped with a group of variable voltage variable frequency inverters used for the main power source and a group of constant voltage constant frequency inverters used for the auxiliary power source. In a power conversion device that operates as an auxiliary power source by switching and switching a group of the variable voltage variable frequency inverters to a constant voltage constant frequency inverter,
Forcibly ventilating and cooling the circuit elements constituting a large group of the inverters shared by a plurality of electric blowers, each of the electric blowers forcibly ventilates the same number of the variable voltage variable frequency inverters, and the constant voltage In a constant frequency inverter, a scroll such as a reactor or a transformer connected between the output of the inverter conversion unit and an external load circuit is forcibly ventilated in parallel from two of the electric blowers, and the constant voltage constant is set. A power conversion device, wherein the semiconductor element of the inverter conversion unit of the frequency inverter is arranged to be forced to vent from one of the electric blowers.

前記定電圧定周波数インバータのインバータ変換部の出力と外部の負荷回路との間に接続されるリアクトル、トランス等の巻物には、前記電動送風機による強制通風を使わず、自然通風を行う配置にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電力変換装置。Reactors, transformers, and other scrolls connected between the output of the inverter conversion unit of the constant voltage constant frequency inverter and an external load circuit are arranged to perform natural ventilation without using forced ventilation by the electric blower. The power converter according to claim 1, wherein the power converter is a power converter.

前記インバータは、機関車の床上機器室内に設置され、前記電動送風機は、各々のインバータの出力が接続される車両駆動用主電動機を冷却する電動送風機と兼用する配置にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力変換装置。The inverter is installed in an equipment room on a floor of a locomotive, and the electric blower is arranged to serve also as an electric blower that cools a vehicle driving main motor to which an output of each inverter is connected. Item 6. The power conversion device according to any one of Items 1 to 5.

前記定電圧定周波数インバータのインバータ変換部とリアクトル、トランス等の巻物とを別々の筐体に収納し、このインバータ変換部を収納する筐体は、複数群の前記可変電圧可変周波数インバータと共に機関車の床上機器室内に設置し、前記リアクトル、トランス等を収納する匿体は機関車の床下の外気と通ずる部分に設置したことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。The inverter conversion unit of the constant voltage and constant frequency inverter and a scroll such as a reactor and a transformer are housed in separate housings, and the housing for housing the inverter conversion unit is a locomotive together with a plurality of groups of the variable voltage variable frequency inverters The power conversion device according to claim 6, wherein a concealing body that is installed in an equipment room of the floor and houses the reactor, the transformer, and the like is installed in a portion that communicates with outside air under the floor of the locomotive.

前記インバータは、機関車の床上機器室内に設置され、前記電動送風機は、各々のインバータの出力が接続される車両駆動用主電動機を冷却する電動送風機と兼用させると共に、前記定電圧定周波数インバータ又はリアクトル、トランス等の巻物はこれを冷却する２個の電動送風機のほぼ中心に配置したことを特徴とする請求項３又は４に記載の電力変換装置。The inverter is installed in an equipment room on the floor of a locomotive, and the electric blower is also used as an electric blower for cooling a main motor for driving a vehicle to which an output of each inverter is connected, and the constant voltage constant frequency inverter or The power converter according to claim 3 or 4, wherein a scroll such as a reactor or a transformer is disposed at substantially the center of two electric blowers that cool the scroll.