TWI589463B - High-speed railway vehicle power conversion system and control method of high-speed railway vehicle power conversion system - Google Patents

High-speed railway vehicle power conversion system and control method of high-speed railway vehicle power conversion system Download PDF

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Kenji Sato
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Tokai Ryokaku Tetsudo Kk
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Description

高速鐵路車輛用電力變換系統及高速鐵路車輛用電力變換系統之控制方法 關連申請案相互參照
本國際申請案基於2011年11月30日向日本國專利局提申的日本國專利申請案第2011-262328號主張優先權，本國際申請案中參照援用日本國專利申請案第2011-262328號的全部內容。
本發明係有關於高速鐵路車輛用電力變換系統及高速鐵路車輛用電力變換系統之控制方法。
過去的行駛於交流電化區間的電車，備有電力變換裝置(以下稱之為「主變換裝置」)，其包括將交流電轉換為直流電的轉換器(converter)及將直流電轉換為交流電的換流器(inverter)。在主變換裝置中設有送風機，其係用以將轉換器部或換流器部中所使用的半導體元件冷卻。
近年來，在電車的技術領域中也要求要小型化及輕量化，因此，主變換裝置被要求要小型化及輕量化。在專利文獻1中，揭露了使用電車行駛時流過車輛外側的風(以下稱之為「行駛風」)來冷卻主變換裝置中半導體元件，藉此，取消主變換裝置的送風機並達成小型化及輕量化。具體言之，其 揭露的技術為，主變換裝置搭載於車輛的地板下，藉由鐵路和車輛的底面之間的行駛風來進行主變換裝置的冷卻。
先前技術文獻
專利文獻1：特開2009-096318號
但是，由發明者進行的測定結果可知，採用如上述的行駛風冷卻方式的主變換裝置中，會隨著電車的車輛中主變換裝置的配置位置、或電車的編組中車輛的位置等的條件，而產生主變換裝置中溫度的差異。
具體言之，由於從配置在地板下的主變換裝置等的機器排出的熱，使得在車輛底面附近的行駛風中存在溫度分佈的不均。因此，在比較低溫的行駛風中冷卻的主變換裝置和在比較高溫的行駛風中冷卻的主變換裝置之間，產生了溫度差異。
例如，在2個主變換裝置配置在車輛的行進方向的前後的情況下，配置在行進方向的後方的主變換裝置，受到配置在前方的主變換裝置的排熱的影響，因此其溫度容易上升。具體言之，在行進方向的前方端及後方端分別搭載主變換裝置的車輛中，相較於搭載於前方端的主變換裝置中的半導體元件，搭載於後方端的主變換裝置中的半導體元件的溫度高了攝氏數度。
另一方面，已知半導體元件有可使用溫度的上限，一旦超過其溫度上限，則半導體元件就會被熱破壞。為了 防止熱造成的破壞，要求要在上述溫度上限的溫度中使用半導體元件。例如，採用如後的保護功能：監視半導體元件附近的溫度，當監視到的溫度到達上述溫度上限時，就判斷為主變換裝置因為溫度上升而發生故障，並使主變換裝置停止。
但是，在如上述停止到達溫度上限的主變換裝置的方法中，電車編組整體而言，運作中的主變換裝置的數量減少了。亦即，用於電車行駛的主變換裝置的數量減少了，換言之，用於電車行駛的輸出減少了，有可能使得電車加速時的加速度降低。
如上述，由發明者的調查可知，溫度上升造成主變換裝置被停止的可能性，亦即熱方面的嚴格條件是非常限定的。例如，仲夏時室外氣溫高的白天的條件，以及，編組中主變換裝置被停止的車輛數多的條件成立時，而且是配置於受到配置在行進方向前方的機器的排熱的影響的位置上的主變換裝置的條件成立時，該主變換裝置可能會因為溫度上升而被停止。
現在，主變換裝置被設計為，即使是如上述的因為溫度上升而使主變換裝置被停止的條件，也不會讓主變換裝置停止。亦即，即使在預設的最嚴格的熱條件之下，確保主變換裝置中的冷卻能力，使得主變換裝置的溫度不會達到溫度上限的設計。這也就是說，在電車運行的大半的期間內，主變換裝置的冷卻能力是過剩的。此事成為達成主變換裝置的小型化及輕量化的限制條件。
本發明的一面即為提供高速鐵路車輛用電力變換 系統及高速鐵路車輛用電力變換系統之控制方法，其能夠維持具有複數電力變換裝置的電力變化系統全體的輸出，同時達到小型化及輕量化。
本發明第1方面的高速鐵路車輛用電力變換系統，其包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，將從外部供應的電力變換並提供給電動機；在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換上述從外部供應的電力；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；控制部，依據該複數台車輛的駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的第一控制部，依據設置在該行進方向上比設置於該第一電力變換裝置的第一放熱部更前方的其他的放熱部的數量、以及距離在該行進方向的前方鄰接的該其他放熱部的距離的資訊中至少一者，執行使得依據該控制信號決定的在設置於該第一電力變換裝置中的第一變換部所變換的電力增減的控制。
依據本發明第1方面的高速鐵路車輛用電力變換系統，相較於均等地控制在複數個電力變換裝置中的變換部中被變換的電力的方法，本系統執行控制使得設置在行進方向的前方上的其他的放熱部的數量較多的電力變換裝置、或者距離在行進方向的前方鄰接的其他放熱部的距離較近的電力變換裝置中的變換部所變換的電力減少。同時，執行控制使得設置 在行進方向上的其他的放熱部的數量較少的電力變換裝置、或者距離在行進方向的前方鄰接的其他放熱部的距離較遠的電力變換裝置中的變換部所變換的電力增加。
換言之，減少進入放熱部的行駛風的溫度較高的電力變換裝置中被變換的電力，藉此，減輕該電力變換裝置中的熱負荷。另一方面，增加進入放熱部的行駛風的溫度較低的電力變換裝置中被變換的電力，藉此，維持電力變換系統整體所變換的電力。
藉此，相較於均等地控制在複數個電力變換裝置中的變換部中被變換的電力的方法，能夠將放熱部被要求的放熱能力控制在低水準，因此能夠達到放熱部的小型化、輕量化。另外，相較於依據關於變換部的溫度控制在變換部被變換的電力的方法，能夠藉由簡素的構成、簡素的控制而維持電力變換系統整體的輸出，同時能夠達到小型化、輕量化。
另外，個別電力變換裝置中被變換的電力的增減比例，係考慮到所有的電力變換裝置中該當電力變換裝置的相對的配置位置、或沿著車輛底面流動的行駛風的流動等的影響而決定。決定的方法可以例示為，設置測定變換部的溫度之測定部，收集車輛行駛時變換部的溫度資料，並依據已收集的溫度資料來決定，使得所有的電力變換裝置中的熱負荷均等的方法。
以此構成為佳：在本發明第1方面的該電力變換裝置中更設置測定該變換部的溫度之測定部；該第一控制部，當表示該第一變換部的溫度超過預定的開始閾值的該測定部 的測定信號被輸入時，減少在該第一變換部中被變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的該第一電力變換裝置以外的第二電力變換裝置的第二控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，開始增加設置於該第二電力變換裝置中的第二變換部中被變換的電力，以補償在該第一變換部中減少的電力之控制。
像這樣用測定部測定的關於變換部之溫度超過預定的開始閾值時，執行使得在溫度超過的第一變換部中被變換的電力減少的控制，並執行使其在其他的第二變換部中被變換的電力增加，以補償在第一變換部中減少的電力的控制，藉此，即使在第一電力變換裝置中發生不正常狀況時，也能維持電力變換系統整體的輸出並達成小型化、輕量化。
本發明第2方面的高速鐵路車輛用電力變換系統，其包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，將從外部供應的電力變換並提供給電動機；在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換上述從外部供應的電力；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；測定部，其測定該變換部的溫度；控制部，依據該複數台車輛的駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的第一控制部，當表示設置於該第一電力變換裝置的該第一變換部的溫度超過預定的開始閾值的該第一測定部的測定信號被輸入時，減少由該第一變換部變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的該 第一電力變換裝置以外的第二電力變換裝置的第二控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，開始增加設置於該第二電力變換裝置中的第二變換部中被變換的電力，以補償在該第一變換部中減少的電力之控制。
依據本發明第2方面的高速鐵路車輛用電力變換系統，當第一變換部之溫度超過預定的開始閾值時，執行使得在第一變換部中被變換的電力減少，以減輕該電力變換裝置中熱負荷的控制，並且，執行控制使得在第二變換部中被變換的電力增加，維持電力變換系統整體所變換的電力。
藉此，相較於均等地控制在複數個電力變換裝置中的變換部中被變換的電力的方法，能夠將放熱部被要求的放熱能力控制在低水準，因此能夠達到放熱部的小型化、輕量化。另外，相較於固定個別變換部中被變換的電力的增減比例的方法，能夠因應在變換部的溫度狀況而改變減少所變換電力的電力變換裝置，因此，即使發生當一部份的變換部的溫度上升超過預設的範圍等的不正常狀況時，也能夠予以對應。
以此構成為佳：上述構成或上述發明的第2方面的該第一控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，執行使得由該第一變換部變換的電力減少到預定的電力之控制。
像這樣當該第一變換部的溫度超過預定的開始閾值時，執行控制使得在該第一變換部變換的電力減少到預定的預定的電力，藉此，能夠使得由第一控制部進行的控制容易進行。
以此構成為佳：上述構成或上述發明的第2方面中，在因為該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值，而開始減少由該第一變換部變換的電力的控制之後，當表示該第一變換部的溫度低於比該預定的上限閾值低的預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入該第一控制部時，該第一控制部結束使得由該第一變換部變換的電力減少的控制；該第二控制部，當表示該第一變換部的溫度低於該預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入時，結束使得由該第二變換部變換的電力增加的控制。
像這樣在開始減少由該第一變換部變換的電力的控制之後，第一變換部的溫度低於預定的結束閾值時，結束使得由該第一變換部變換的電力減少的控制，並結束使得由該第二變換部變換的電力增加的控制，藉此，能夠限定第二變換部的負荷增加的期間。因此，能夠抑制在第二變換部中溫度過度上升。
本發明第3方面的高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，其用於一高速鐵路車輛用電力變換系統，該高速鐵路車輛用電力變換系統包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換從外部供應的電力並提供給電動機；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；控制部，依據駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力，該控制方法包括：資訊定義步驟，在設置於該複數個電力變換裝置中的第一 電力變換裝置的該控制部中，定義設置在該行進方向上比設置於該第一電力變換裝置的第一放熱部更前方的其他的放熱部的數量、以及距離在該行進方向的前方鄰接的該其他放熱部的距離的資訊中至少一者；信號定義步驟，依據該資訊定義步驟中被定義的資訊，定義使得依據該控制信號決定的在設置於該第一電力變換裝置中的第一變換部所變換的電力增減的信號。
依據本發明第3方面的高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，在資訊定義步驟中，對於設置在行進方向上的其他的放熱部的數量較多的電力變換裝置、或者距離在行進方向的前方鄰接的其他放熱部的距離較近的電力變換裝置，執行減少在變換部所變換的電力，減輕在該電力變換裝置中的熱負荷的控制。同時，對於設置在行進方向上的其他的放熱部的數量較少的電力變換裝置、或者距離在行進方向的前方鄰接的其他放熱部的距離較遠的電力變換裝置，執行控制使得變換部所變換的電力增加，維持電力變換系統整體所變換的電力。
藉此，相較於均等地控制在複數個電力變換裝置中的變換部中被變換的電力的方法，能夠將放熱部被要求的放熱能力控制在低水準，因此能夠達到放熱部的小型化、輕量化。
本發明第4方面的高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，其用於一高速鐵路車輛用電力變換系統，該高速鐵路車輛用電力變換系統包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換從外部供應的電力並提供給電動機；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的 熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；測定部，其測定該變換部的溫度；控制部，依據駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力，該控制方法包括：判斷步驟，由設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的第一控制部，判斷設置於該第一電力變換裝置的該第一變換部的溫度是否超過預定的開始閾值；控制步驟，在該判斷步驟中，當判斷為該第一變換部的溫度超過預定的開始閾值時，該第一控制部開始減少由該第一變換部變換的電力的控制，並且，對於設置於該複數個電力變換裝置中的該第一電力變換裝置以外的第二電力變換裝置的第二控制部，輸出通知該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值的信號；該第二控制部，開始增加設置於該第二電力變換裝置中的第二變換部中被變換的電力，以補償在該第一變換部中減少的電力之控制。
依據本發明第4方面的高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，在判斷步驟中，判斷為第一變換部的溫度超過預定的開始閾值時，執行控制使得由該第一變換部變換的電力減少，並使在該電力變換裝置中的熱負荷減輕，並且，增加第二變換部中被變換的電力，以維持電力變換系統整體所變換的電力。
藉此，相較於均等地控制在複數個電力變換裝置中的變換部中被變換的電力的方法，能夠將放熱部被要求的放熱能力控制在低水準，因此能夠達到放熱部的小型化、輕量化。另外，相較於固定個別變換部中被變換的電力的增減比例的方法，能夠因應在變換部的溫度狀況而改變減少所變換電力 的電力變換裝置，因此，即使發生當一部份的變換部的溫度上升超過預設的範圍等的不正常狀況時，也能夠予以對應。
依據本發明第1方面及第2方面的高速鐵路車輛用電力變換系統，以及本發明第3方面及第4方面的高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，執行控制使得設置在行進方向的前方上的其他的放熱部的數量較多的電力變換裝置、或者距離在行進方向的前方鄰接的其他放熱部的距離較近的電力變換裝置中的變換部所變換的電力減少，並且，執行控制使得設置在行進方向上的其他的放熱部的數量較少的電力變換裝置、或者距離在行進方向的前方鄰接的其他放熱部的距離較遠的電力變換裝置中的變換部所變換的電力增加，藉此，能夠達到維持具有複數個電力變換裝置的高速鐵路車輛用電力變換系統整體的輸出，並達成小型化、輕量化的效果。
另外，當第一變換部之溫度超過預定的開始閾值時，執行使得在第一變換部中被變換的電力減少，以減輕該電力變換裝置中熱負荷的控制，並且，執行控制使得在第二變換部中被變換的電力增加，維持電力變換系統整體所變換的電力，藉此，能夠達到維持具有複數個電力變換裝置的高速鐵路車輛用電力變換系統整體的輸出，並達成小型化、輕量化的效果。
1,101‧‧‧電力變換系統
10,110‧‧‧主變換裝置(電力變換裝置)
11‧‧‧轉換器部(變換部)
12‧‧‧換流器部(變換部)
13‧‧‧放熱扇部(放熱部)
14‧‧‧溫度感測器(測定部)
15,115‧‧‧控制部
31‧‧‧電動機
32‧‧‧底面
T1‧‧‧故障檢知溫度(預定的上限閾值)
T2‧‧‧控制開始溫度(預定的開始閾值)
T3‧‧‧控制解除溫度(預定的結束閾值)
S12‧‧‧判斷步驟
S14,S23‧‧‧控制步驟
第1圖顯示說明本發明第1實施形態的高速鐵路車輛用電 力變換系統的構成之方塊圖。
第2圖顯示說明第1圖的主變換裝置的方塊圖。
第3A圖顯示說明第2圖的放熱扇部的配置的模式圖，其係為在1輛車輛搭載2台的主變換裝置的情況下之放熱扇部的配置的模式圖。
第3B圖顯示說明第2圖的放熱扇部的配置的模式圖，其係為在1輛車輛搭載1台的主變換裝置的情況下之放熱扇部的配置的模式圖。
第4圖顯示說明第1圖的主變換裝置中輸出的增減比例的圖表。
第5圖顯示說明第1圖的主變換裝置中的溫度的圖表。
第6圖顯示說明放熱扇的配置例的模式圖。
第7圖顯示說明本發明第2實施形態的高速鐵路車輛用電力變換系統中主變換裝置的構成之方塊圖。
第8圖顯示說明溫度已上升的主變換裝置的控制部中的控制的流程圖。
第9圖顯示說明在其他主變換裝置中溫度已上升時的一個主變換裝置的控制部中的控制的流程圖。
第10圖為說明主變換裝置的溫度變化的圖表。
第11圖為說明主變換裝置中輸出的增減比例的圖表。
[第1實施形態]
以下，參照第1圖到第6圖，說明本發明第1實施形態的高速鐵路車輛用電力變換系統1(以下記載為「電力變換系統 1」)。本實施形態的電力變換系統1係為將本案發明適用於控制搭載在行駛於交流電化區間的複數台車輛編成的電車中的複數個主變換裝置10者。更具體言之，係為將本發明適用於一台車輛上搭載2台主變換裝置10的電車。
再者，可以在所有的車輛都搭載2台的主變換裝置10，也可以僅在一部份的車輛搭載2台的主變換裝置10，搭載有2台主變換裝置10的車輛的數量並不加以限制。而且，可以將本案發明控制適用於搭載於電車的所有的主變換裝置10，也可以僅對一部份的主變換裝置10適用，並沒有特別限定。
如第1圖所示，本實施形態的電力變換系統1中，主要設置：複數個主變換裝置10(主變換裝置之一例)，其將電力供應給變換從架線等的外部交流電源提供的交流電力並回轉驅動電車的車輪的電動機31，並且控制電動機31的回轉；一個控制傳送部20，其執行在複數個主變換裝置10之間關於控制的信號傳遞。
如第1圖所示，電車的車輛沿著行進方向排列連結，從一方端的車輛朝向另一方端的車輛依序稱之為1號車、2號車...、N號車(N為自然數)。在本實施形態中，係適用於3號車、7號車、11號車、15號車分別搭載2台主變換裝置10A及主變換裝置10B，其他的車廂則搭載1台主變換裝置10的例子。另外，要區別搭載於3號車、7號車、11號車、15號車的2台主變換裝置10時，配置於行進方向前方的記載為主變換裝置10A，配置在後方的則記載為主變換裝置10B。
如第2圖所示，主變換裝置10主要設置有：將交流電源供應的交流電壓轉換為直流電壓的轉換器部(變換部之一例)11、將轉換器部11轉換的直流電壓變換為所欲的電壓及所欲的頻率的交流電壓的換流器部(變換部之一例)12、將轉換器部11及換流器部12產生的熱放熱到外部的放熱扇部(放熱部之一例)13、測定轉換器部11及換流器部12的溫度的溫度感測器(測定部之一例)14、控制轉換器部11及換流器部12的控制部15。
第3A圖顯示說明主變換裝置10A及主變換裝置10B中的放熱扇部13的配置的模式圖，第3B圖顯示說明搭載於2號車等的主變換裝置10的放熱扇部13的配置的模式圖。
放熱扇部13，將轉換器部11或換流器部12中電壓變換時從半導體元件等發生的熱，放熱到沿著車輛的底面32流動的行駛風。如第3A圖及第3B圖所示，放熱扇部13配置在車輛的底面32中向上方凹陷的凹部33裡面最上方的平面(底面之一例)。
另外，放熱扇部13具有由鋁等的高熱傳導率的金屬材料形成的複數個板狀部分，這些板狀部分隔著間隔平行並排配置。因為板狀部分是沿著電車的行進方向延伸配置，所以行駛風在平行排列的板狀部分之間流動。
如第3A圖所示，主變換裝置10A和主變換裝置10B的放熱扇部13，主變換裝置10A的放熱扇部13和主變換裝置10B的放熱扇部13，在行進方向的前後方向上隔著間隔並排配置在一個凹部33中。另一方面，如第3B圖所示，如2 號車等在一個車輛上僅搭載1台的主變換裝置10的放熱扇部13，在一個凹部33配置一個放熱扇部13。
再者，如第3A圖所示，主變換裝置10A和主變換裝置10B配置為框體互相鄰接，或者配置為一體化。而且，主變換裝置10A和主變換裝置10B的轉換器部11及換流器部12係分別配置，換言之，兩者的轉換器部11及換流器部12並沒有共通化。
溫度感測器14係為測定轉換器部11及換流器部12之溫度的感測器，如第2圖所示，分別設置有測定轉換器部11的溫度的感測器、以及測定換流器部12的溫度的感測器。溫度感測器14藉由監視溫度，能夠檢知在轉換器部11或換流器部12中有沒有發生冷卻性能的故障或性能低下。從溫度感測器14輸出的表示轉換器部11的溫度的測定信號、或表示換流器部12的溫度的測定信號，被輸入到控制部15。
由溫度感測器14測定的轉換器部11及換流器部12的溫度資料，除了用於監視冷卻性能的故障或性能低下之外，還被使用作為後述選擇抑制輸出的主變換裝置10時的參考資料。將溫度資料使用做為參考資料時，由控制部15或控制傳送部20記憶溫度資料。
控制部15，依據電車的駕駛人所輸入的控制信號，控制控制在主變換裝置10被變換並供應給電動機31的交流電壓的電壓及頻率等。而且，控制部15因應主變換裝置的配置位置，執行控制使得在主變換裝置10被變換的電力(換言之，為主變換裝置10的輸出)，以預定的比例從作為目標 的輸出增減。具體言之，依據駕駛人所輸入的控制車輛速度的控制信號，執行控制使得目標輸出(預定的主變換裝置10的輸出)依據預定的比例增減。換言之，執行控制使得所有的主變換裝置10的總輸出以主變換裝置10的數量平均之後的目標輸出，依據預定的比例增減。另外，控制的具體說明如後。
再者，轉換器部11及換流器部12可以使用公知形式的轉換器部及換流器部，並不特別限定其形式。另外，溫度感測器14可以使用公知形式的溫度感測器，並不特別限定其形式。
繼之，說明由上述構成形成之電力變換系統1中的控制方法。在本實施形態中，說明搭載於同一個車輛中彼此接近的主變換裝置10A及主變換裝置10B當中，使配置在行進方向後方的主變換裝置10(例如主變換裝置10B)的輸出比目標輸出減少，使得其他的主變換裝置10的輸出比目標輸出增加的控制方法。
如第1圖所示，控制傳送部20被連結為可以在車輛的所有的主變換裝置10之間互相傳遞控制信號等的信號。另外，在控制傳送部20中，由電車的駕駛人等定義電車的行進方向的資訊(資訊定義步驟之一例)。
定義了行進方向的控制傳送部20，在主變換裝置10A及主變換裝置10B當中，定義在位於行進方向後方的主變換裝置10(例如，1號車為車頭車輛時為主變換裝置10B)使輸出比目標輸出減少的控制信號；定義在位於行進方向前方的主變換裝置10(例如，主變換裝置10A)使輸出比目標輸出增 加的控制信號。同時，定義在除了主變換裝置10A及主變換裝置10B以外的主變換裝置10(亦即，在一台車輛僅搭載1台的主變換裝置10)使輸出增加的控制信號(信號定義步驟之一例)。再者，輸出減少的比例、或輸出增加的比例，係事先記憶儲存於控制部15或控制傳送部20，為固定的值。
在第4圖中中空條狀圖係表示上述的目標輸出，網底條狀圖則表示本實施形態的控制實施之後的輸出。另外，記載為2號車、4號車、5號車、6號車、8號車、9號車、12號車的長條圖表示主變換裝置10的輸出，記載為3號車前位(為「3號車-A」。以下各號車的前位記載為「-A」)、7號車-A、11號車-A的長條圖表示主變換裝置10A的輸出；記載為3號車後位(為「3號車-B」。以下各號車的後位記載為「-B」)、7號車-B、11號車-B的長條圖表示主變換裝置10B的輸出。在此，為了容易說明起見，僅圖示一部份的主變換裝置10的輸出。
如第4圖所示，沒有實施本實施形態的控制時(亦即目標輸出的情況下)，實施控制使得所有的主變換裝置10都是一樣的輸出。另一方面，實施本實施形態的控制時，則主變換裝置10B的輸出被抑制在目標輸出的87%的輸出，其他的主變換裝置10的輸出則被增加為目標輸出的105%的輸出。再者，對於主變換裝置10、主變換裝置10A、及主變換裝置10B的輸出的增減比例並不限定於上述的例子，而可以適當地改變。
繼之，參照第5圖，說明實施本實施形態的控制 的情況、及未實施本實施形態的控制的情況中主變換裝置10的溫度。在第5圖中，以四角符號的圖表來表示沒有實施本實施形態的控制時的溫度，以三角符號的圖表來表示已實施本實施形態的控制時的溫度。另外，和第4圖一樣，記載為2號車、4號車、5號車及6號車的長條圖表示主變換裝置10的輸出，記載為3號車-A的長條圖表示主變換裝置10A的輸出，記載為3號車-B及7號車-B的長條圖表示主變換裝置10B的輸出。在此，為了容易說明起見，僅圖示一部份的主變換裝置10的溫度。
如第5圖所示，沒有實施本實施形態的控制時，顯示主變換裝置10B的溫度(更具體來說，是主變換裝置10B的轉換器部11及換流器部12的溫度)超過故障檢知溫度(在第5圖中以溫度A表示)的事實。另一方面，實施本實施形態的控制時，顯示主變換裝置10B的溫度低於故障檢知溫度，即使其他的主變換裝置10的溫度上升，主變換裝置10B的溫度也是維持在低於故障檢知溫度的溫度。
上述係以1號車為車頭車輛為例進行說明，但若反過來，1號車為車尾車輛時也是一樣。亦即，對於主變換裝置10A執行抑制輸出的控制，對於主變換裝置10B執行增加輸出的控制，除此之外其他的控制都相同，因此省略其說明。
相較於均等地控制在複數個主變換裝置10中的轉換器部11及換流器部12中被變換的電力的方法，依據上述構成的電力變換系統1，執行控制使得距離在行進方向的前方鄰接的主變換裝置10A的放熱扇部13的距離較近的主變換裝置 10B中的轉換器部11及換流器部12所變換的電力減少。同時，執行控制使得配置在行進方向的前方鄰接的主變換裝置10A、及配置間隔分開的主變換裝置10的轉換器部11及換流器部12所變換的電力增加。
換言之，減少進入放熱扇部13的行駛風的溫度較高的主變換裝置10B中被變換的電力，藉此，減輕該主變換裝置10B中的熱負荷。增加進入放熱扇部13的行駛風的溫度較低的主變換裝置10或主變換裝置10A中被變換的電力，藉此，維持電力變換系統1整體所變換的電力。
藉此，相較於均等地控制在複數個主變換裝置10中的轉換器部11及換流器部12中被變換的電力的方法，能夠將放熱扇部13被要求的放熱能力控制在低水準，因此能夠達到放熱扇部13的小型化、輕量化。另外，如第3A圖所示，鄰接的主變換裝置10A及主變換裝置10B的放熱扇部13可以配置在同一個凹部33內。
另外，相較於依據關於轉換器部11及換流器部12的溫度控制在轉換器部11及換流器部12被變換的電力的方法，能夠藉由簡素的構成、簡素的控制而維持電力變換系統1整體的輸出，同時能夠達到小型化、輕量化。
另外，個別主變換裝置10中輸出的增減比例，係考慮到所有的主變換裝置10中該當主變換裝置10的相對的配置位置、或沿著車輛底面32流動的行駛風的流動等的影響而決定。決定的方法可以例示為，藉由設置在轉換器部11及換流器部12的溫度感測器14，收集車輛行駛時轉換器部11及換 流器部12的溫度資料，並依據已收集的溫度資料來決定，使得所有的主變換裝置10中的熱負荷(即為溫度)均等的方法。
再者，在上述實施形態中，係以主變換裝置10A及主變換裝置10B的放熱扇部13設置在一個凹部33中為例進行說明，但也可以如第6圖所示，主變換裝置10A的放熱扇部13及主變換裝置10B的放熱扇部13分別設置在個別獨立的凹部33中。
再者，可以如上述實施形態，在主變換裝置10A及主變換裝置10B當中，僅對於位於行進方向後方的(例如為主變換裝置10B)執行減少輸出的控制，對於其他的主變換裝置10、10A則執行增加輸出的控制；也可以對電車中搭載於行進方向後方的車輛的主變換裝置10、10A、10B執行減少輸出的控制，對電車中搭載於行進方向前方的車輛的主變換裝置10、10A、10B執行增加輸出的控制，並不特別限制。
[第2實施形態]
繼之，參照第7圖到第11圖，說明本發明第2實施形態的高速鐵路車輛用電力變換系統。本實施形態的電力變換系統的基本構成，和第1實施形態的是一樣的，不過主變換裝置的輸出控制方法和第1實施形態不同。因此，在本實施形態中，使用第7圖到第11圖說明主變換裝置的輸出控制方法，其他的構成等的說明則省略。第7圖顯示說明本實施形態的電力變換系統101中主變換裝置110的構成之方塊圖。
如第7圖所示，本實施形態的電力變換系統101(以下記載為「電力變換系統101」)的主變換裝置(電力變 換裝置之一例)110主要設置有：轉換器部11、換流器部12、放熱扇部13、溫度感測器14、控制部115。另外，為了容易說明起見，在本實施形態中，係以電車中所有車輛各搭載1台的主變換裝置110為例進行說明。再者，和第1實施形態一樣，並不排除在一個車輛中搭載2台的主變換裝置110的情況。
控制部115和第1實施形態的控制部15一樣，依據電車的駕駛人所輸入的控制信號，控制控制在主變換裝置110被變換並供應給電動機31的交流電壓的電壓及頻率等。另一方面，本實施形態的控制部115，因應溫度感測器14輸出的測定信號、或者從其他的控制部115透過控制傳送部20輸入的溫度上升信號，執行控制使得以預定的比例從作為目標的輸出增減，此點和第1實施形態的控制部15不同。另外，控制的具體說明如後述。
繼之，參照第8圖至第11圖，說明由上述構成形成之電力變換系統101中的控制方法。
在此，以搭載於電車的7號車的主變換裝置110的溫度感測器14所測定的轉換器部11及換流器部12中至少一方的溫度，超過控制開始溫度(預定的開始閾值之一例)T2為例進行說明。再者，控制開始溫度T2係為低於故障檢知溫度(預定的上限閾值)T1的溫度，該故障檢知溫度T1為，當溫度上升到其以上時，在轉換器部11及換流器部12所使用的半導體元件因為熱而發生故障的溫度。
首先，參照第8圖的流程圖，說明7號車的主變換裝置110的控制部115的控制。當電力輸入主變換裝置110 時，控制部115對轉換器部11及換流器部12執行一般的控制(S11)。在此所謂的一般的控制係為，使得電車的所有的主變換裝置110發揮均等大小的輸出的控制。
溫度感測器14持續將主變換裝置110的溫度(更具體來說，是轉換器部11及換流器部12的溫度)的測定信號輸入控制部115。控制部115依據該測定信號，判斷主變換裝置110的溫度是否在控制開始溫度T2以上(S12，判斷步驟之一例)。當判斷為主變換裝置110的溫度未達控制開始溫度T2時(NO的情況下)，控制部115再次執行上述的S12的判斷處理。
如第10圖的實線的圖表所示，當判斷為主變換裝置110的溫度在控制開始溫度T2以上時(YES的情況)，控制部115執行處理以將主變換裝置110的溫度上升到控制開始溫度T2以上的通知信號輸出到控制傳送部20(S13)。然後，控制部115執行控制以抑制7號車的主變換裝置110的輸出(S14，控制步驟之一例)。再者，S13的處理及S14的控制的執行時間點，並沒有必要一定是哪一個在先，另外也可以同時執行。
如第11圖的圖表所示，在本實施形態中係以下列為例說明：S14的控制中，主變換裝置110的輸出抑制的比例，係以同樣狀態中執行一般控制時的主變換裝置110的輸出(目標輸出之一例)為基準，抑制為35%的輸出(預定輸出之一例)。再者，輸出抑制的比例係為預定的值，為記憶在主變換裝置110等的記憶部(未圖示)中的值。再者，輸出抑制的比 例，並不限定於上述的35%，而可以依據狀況訂定不同的值。
當執行主變換裝置110的輸出抑制控制時，主變換裝置110的轉換器部11及換流器部12中的發熱量減少，主變換裝置110(轉換器部11及換流器部12)的溫度開始下降，如第10圖所示。
在此狀態下，控制部115判斷主變換裝置110的溫度是否未達控制解除溫度(預定的結束閾值之一例)T3(S15)。當判斷為主變換裝置110的溫度在控制解除溫度T3以上時(NO的情況下)，控制部115再次執行上述的S15的判斷處理。
當判斷為主變換裝置110的溫度未達控制解除溫度T3時(YES的情況)，控制部115執行處理以停止向控制傳送部20傳送通知信號(S16)。然後，控制部115解除對7號車的主變換裝置110的輸入抑制之控制(S17)。再者，S16的處理及S17的控制的執行時間點，並沒有必要一定是哪一個在先，另外也可以同時執行。
當抑制輸出的控制被解除時，控制部115回到S12再重複執行上述的控制。另外，對於已解除抑制輸出的控制之7號車的主變換裝置110，係採用一般的控制，使得該主變換裝置110的輸出為目標輸出。當執行一般的控制時，在7號車的主變換裝置110的轉換器部11及換流器部12中的發熱量增加，如第10圖所示，主變換裝置110的溫度開始上升。
繼之，參照第9圖的流程圖，說明7號車以外的主變換裝置110的控制部115的控制。當電力輸入主變換裝置 110時，控制部115對轉換器部11及換流器部12執行一般的控制(S21)。
控制部115和7號車的控制部115一樣，判斷主變換裝置110的溫度是否在控制開始溫度T2以上，並且，執行是否由控制傳送部20傳來從其他號車的控制部115輸入通知溫度上升到控制開始溫度T2以上的信號(S22)。當判斷為沒有輸入通知溫度上升的信號時(NO的情況下)，控制部115再次執行上述的S22的判斷處理。
當判斷為有輸入通知溫度上升的信號時(YES的情況)，控制部115執行控制使得該號車的主變換裝置110的輸出增加(S23，控制步驟之一例)。在本實施形態中，係以下列為例進行說明：在S23的控制中主變換裝置110的輸出增加的比例係如第11圖的圖表所示，係以目標輸出為基準，增加為105%的輸出。再者，輸出增加的比例和輸出抑制的比例一樣，係為預定的值，為記憶在記憶部(未圖示)中的值。再者，輸出增加的比例，並不限定於上述的105%。
當執行主變換裝置110的輸出增加控制時，主變換裝置110的轉換器部11及換流器部12中的發熱量增加，主變換裝置110的溫度相對於7號車的主變換裝置的溫度的下降而開始下降，如第10圖中虛線所示。
在此狀態下的控制部115，判斷是否由控制傳送部20輸入溫度上升信號(S24)。當判斷有輸入溫度上升信號(NO的情況下)，控制部115再次執行上述的S24的判斷處理。
當判斷沒有輸入溫度上升信號時(YES的情況)， 控制部115解除對該當號車的主變換裝置110的輸入增加之控制(S25)。當增加輸出的控制被解除時，控制部115回到S22再重複執行上述的控制。另外，對於已解除增加輸出的控制之該當號車的主變換裝置110，係採用一般的控制，使得該主變換裝置110的輸出為目標輸出。當執行一般的控制時，該主變換裝置110的轉換器部11及換流器部12中的發熱量減少，如第10圖所示，主變換裝置110的溫度開始下降。
依據上述電力變換系統101，例如當7號車的主變換裝置110中轉換器部11及換流器部12之溫度超過控制開始溫度T2時，減少7號車的主變換裝置110的輸出，以減輕該當主變換裝置110中熱負荷，並且，增加其他號車的主變換裝置110中的輸出，以維持電力變換系統101整體所變換的電力，而能夠達到主變換裝置110的小型化及輕量化。
具體言之，相較於均等地控制在複數個電力變換裝置的輸出的方法，能夠將放熱扇部13被要求的放熱能力控制在低水準，因此能夠達到放熱扇部13的小型化、輕量化，並能達到主變換裝置110的小型化及輕量化。另外，相較於固定個別號車的主變換裝置110的輸出之增減比例的第1實施形態，因為能夠因應在主變換裝置110的溫度狀況而改變輸出被增減的主變換裝置110，因此，即使發生當一部份的主變換裝置110的溫度上升超過預設的範圍等的不正常狀況時，也能夠予以對應。
再者，當主變換裝置110的溫度超過預定的控制開始溫度T2時，執行使得該主變換裝置110的輸出減少到預 定的電力(在本實施形態中為目標輸出的35%)之控制，藉此，能夠使得由控制部115進行的控制容易進行。
開始減少主變換裝置110的輸出的控制之後，當該主變換裝置110的溫度低於控制解除溫度T3時，結束使該主變換裝置110的輸出減少的控制，並結束使其他的主變換裝置110的輸出增加的控制，藉此，能夠限定在其他的主變換裝置110中負荷增加的期間。因此，能夠抑制在其他的主變換裝置110中溫度過度上升。
本發明的技術範圍並不限定於上述實施形態，而可以在不脫離本發明之精神和範圍內，加入各種的變更。
例如，也可以使得適用在上述第1實施形態中說明的輸出抑制的控制的主變換裝置進行預定的控制，同時執行上述第2實施形態中說明的對溫度已上生的主變換裝置的輸出抑制控制。
1‧‧‧電力變換系統
10‧‧‧主變換裝置(電力變換裝置)
10A、10B‧‧‧主變換裝置
20‧‧‧控制傳送部
31‧‧‧電動機

Claims (10)

  1. 一種高速鐵路車輛用電力變換系統，其包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，將從外部供應的電力變換並將被變換的電力提供給電動機；在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換上述從外部供應的電力；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；控制部，依據該複數台車輛的駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的第一控制部，依據設置在該行進方向上比設置於該第一電力變換裝置的第一放熱部更前方的其他的放熱部的數量、以及距離在該行進方向的前方鄰接的該其他放熱部的距離的資訊中至少一者，執行使得依據該控制信號決定的在設置於該第一電力變換裝置中的第一變換部所變換的電力增減的控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高速鐵路車輛用電力變換系統，在該電力變換裝置中更設置測定該變換部的溫度之測定部；該第一控制部，當表示該第一變換部的溫度超過預定的開始閾值的該測定部的測定信號被輸入時，減少在該第一變換部中被變換的電力； 設置於該複數個電力變換裝置中的該第一電力變換裝置以外的第二電力變換裝置的第二控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，開始增加設置於該第二電力變換裝置中的第二變換部中被變換的電力，以補償在該第一變換部中減少的電力之控制。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高速鐵路車輛用電力變換系統，該第一控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，執行使得由該第一變換部變換的電力減少到預定的電力之控制。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之高速鐵路車輛用電力變換系統，在因為該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值，而開始減少由該第一變換部變換的電力的控制之後，當表示該第一變換部的溫度低於比該預定的上限閾值低的預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入該第一控制部時，該第一控制部結束使得由該第一變換部變換的電力減少的控制；該第二控制部，當表示該第一變換部的溫度低於該預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入時，結束使得由該第二變換部變換的電力增加的控制。
  5. 一種高速鐵路車輛用電力變換系統，其包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，將從外部供應的電力變換並將被變換的電力提供給電動機；在該電力變換裝置中包括： 變換部，其變換上述從外部供應的電力；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；測定部，其測定該變換部的溫度；控制部，依據該複數台車輛的駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的第一控制部，當表示設置於該第一電力變換裝置的該第一變換部的溫度超過預定的開始閾值的該第一測定部的測定信號被輸入時，減少由該第一變換部變換的電力；設置於該複數個電力變換裝置中的該第一電力變換裝置以外的第二電力變換裝置的第二控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，開始增加設置於該第二電力變換裝置中的第二變換部中被變換的電力，以補償在該第一變換部中減少的電力之控制。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之高速鐵路車輛用電力變換系統，該第一控制部，當該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，執行使得由該第一變換部變換的電力減少到預定的電力之控制。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之高速鐵路車輛用電力變換系統，在因為該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值，而開始減少由該第一變換部變換的電力的控制之後，當表示該第一變換部的溫度低於比該預定的上限閾值低的預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入該第一 控制部時，該第一控制部結束使得由該第一變換部變換的電力減少的控制；該第二控制部，當表示該第一變換部的溫度低於該預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入時，結束使得由該第二變換部變換的電力增加的控制。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之高速鐵路車輛用電力變換系統，在因為該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值，而開始減少由該第一變換部變換的電力的控制之後，當表示該第一變換部的溫度低於比該預定的上限閾值低的預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入該第一控制部時，該第一控制部結束使得由該第一變換部變換的電力減少的控制；該第二控制部，當表示該第一變換部的溫度低於該預定的結束閾值的該第一測定部的測定信號被輸入時，結束使得由該第二變換部變換的電力增加的控制。
  9. 一種高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，其用於一高速鐵路車輛用電力變換系統，該高速鐵路車輛用電力變換系統包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換從外部供應的電力提供給電動機；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；控制部，依據駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力，該控制方法包括： 資訊定義步驟，在設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的該控制部中，定義設置在該行進方向上比設置於該第一電力變換裝置的第一放熱部更前方的其他的放熱部的數量、以及距離在該行進方向的前方鄰接的該其他放熱部的距離的資訊中至少一者；信號定義步驟，依據該資訊定義步驟中被定義的資訊，定義使得依據該控制信號決定的在設置於該第一電力變換裝置中的第一變換部所變換的電力增減的信號。
  10. 一種高速鐵路車輛用電力變換系統的控制方法，其用於一高速鐵路車輛用電力變換系統，該高速鐵路車輛用電力變換系統包括複數個電力變換裝置，該電力變換裝置沿著連結著的複數台車輛的行進方向排列，在該電力變換裝置中包括：變換部，其變換從外部供應的電力提供給電動機；放熱部，其配置於該車輛的底面，將在該變換部產生的熱放熱到沿著該底面流動的行駛風；測定部，其測定該變換部的溫度；控制部，依據駕駛人所輸入的控制信號，控制在該變換部被變換的電力，該控制方法包括：判斷步驟，由設置於該複數個電力變換裝置中的第一電力變換裝置的第一控制部，判斷設置於該第一電力變換裝置的該第一變換部的溫度是否超過預定的開始閾值；控制步驟，在該判斷步驟中，當判斷為該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值時，該第一控制部開始減少由該第一變換部變換的電力的控制，並且，對於設置於該複數個電力變換裝置中的該第一電力變換裝置以外的第二電力 變換裝置的第二控制部，輸出通知該第一變換部的溫度超過該預定的開始閾值的信號；該第二控制部，開始增加設置於該第二電力變換裝置中的第二變換部中被變換的電力，以補償在該第一變換部中減少的電力之控制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6048607B1 (ja) 2016-04-15 2016-12-21 富士電機株式会社 鉄道車両用電力変換装置
JP6795594B2 (ja) * 2016-07-19 2020-12-02 株式会社日立製作所 車両用電力変換装置および鉄道車両
US10560047B2 (en) * 2017-10-11 2020-02-11 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Method and apparatus for predicting degradation in power modules

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2668440B1 (fr) * 1990-10-30 1992-12-24 Alsthom Gec Systeme de freinage pour vehicule ferroviaire.
JP2791273B2 (ja) * 1993-09-07 1998-08-27 株式会社東芝 電力変換装置
JPH10234108A (ja) * 1997-02-20 1998-09-02 Hitachi Ltd 鉄道車両及びその駆動力制御方法
JP3386728B2 (ja) * 1998-10-21 2003-03-17 株式会社東芝 鉄道車両用電力変換装置
JP2000200866A (ja) * 1999-01-07 2000-07-18 Hitachi Ltd 車両制御装置の半導体冷却装置
JP3563038B2 (ja) * 2001-03-05 2004-09-08 東芝トランスポートエンジニアリング株式会社 電力変換装置
US7571683B2 (en) * 2001-03-27 2009-08-11 General Electric Company Electrical energy capture system with circuitry for blocking flow of undesirable electrical currents therein
US7137344B2 (en) * 2001-03-27 2006-11-21 General Electric Company Hybrid energy off highway vehicle load control system and method
JP3647767B2 (ja) * 2001-04-25 2005-05-18 株式会社日立製作所 列車運転制御システム
JP3959248B2 (ja) * 2001-08-03 2007-08-15 東海旅客鉄道株式会社 高速鉄道車両用電力変換装置
JP2004236420A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Toshiba Corp 車両用電力変換装置
JP3887352B2 (ja) * 2003-05-30 2007-02-28 株式会社東芝 鉄道車両用電力変換装置
JP4435718B2 (ja) * 2005-06-15 2010-03-24 三菱電機株式会社 車両用電力変換装置の冷却構造
WO2008152686A1 (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Mitsubishi Electric Corporation 電力変換装置
JP5148238B2 (ja) 2007-10-16 2013-02-20 東海旅客鉄道株式会社 高速鉄道車両用電力変換装置
JP5060266B2 (ja) * 2007-12-14 2012-10-31 株式会社東芝 電気車制御装置
JP5401419B2 (ja) * 2010-08-31 2014-01-29 株式会社日立製作所 鉄道車両用電力変換装置

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