功率转换装置制造方法及图纸

功率转换装置(2)的功率转换器(5)包括如下功能模块中的任一个以上的功能模块：组合对从外部提供的交流电压进行整流的整流器单元(15_1)与将直流电压转换成交流电力的逆变器单元(11_1)而成的功能模块(7_1)、组合将交流电压转换成直流电压的转换器单元(13_2)与将由转换器单元(13_2)转换后的直流电压转换成交流电力的逆变器单元(11_2)而成的功能模块(7_2)、及设置有将直流电压转换成交流电力的逆变器单元(11_3,11_4)的功能模块(7_3)，功能模块(7_1－7_3)具有对半导体元器件进行冷却的冷却器(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用半导体元器件进行功率的转换的功率转换装置。
技术介绍
以往，对于设置于铁道车辆的功率转换装置，提出了如下功率转换装置：该功率转换装置包括具有各种半导体单元的发热部、对发热部进行冷却的散热部，通过采用发热部和散热部可分离的结构，从而改善了组装操作性和维护性(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2003-235112号公报(段落[0012])
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，用于铁道车辆的功率转换装置因直流和交流的不同或单相交流和三相交流的不同等地域等的不同而需要对应多个不同的功率源。专利文献1所记载的功率转换装置具有在一个基板上安装了半导体元器件以满足所需的功率转换特性的结构。因此，需要重组功率转换装置整体。本专利技术是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能实现半导体元器件的共用化并抑制可靠性的下降的功率转换装置。解决技术问题的技术方案本专利技术所涉及的功率转换装置是向设置于铁道车辆的空气调和机进行供电的功率转换装置，包括具有功能模块的功率转换器，该功能模块安装有由半导体元器件构成且用于对功率进行转换的功率转换单元，功率转换器包括如下功能模块中的任一个以上的功能模块：组合对从外部提供的交流电压进行整流的整流器单元与将直流电压转换成交流电力的逆变器单元而成的功能模块、组合将交流电压转换成直流电压的转换器单元与将由转换器单元转换后的直流电压转换成交流电力的逆变器单元而成的功能模块、及设置有将直流电压转换成交流电力的逆变器单元的功能模块，功能模块具有对所述半导体元器件进行冷却的冷却器。专利技术效果根据本专利技术的功率转换装置，功率转换器通过组合功能模块而构成，以发挥所需能力，由此能促进半导体元器件的共用化，并能抑制因半导体元器件的个数增加而导致的可靠性的下降。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的功能模块7的配置结构的一个示例的图。图2是表示本专利技术的实施方式1的功率转换装置2的功能结构的一个示例的图。图3A是表示由三个功能模块7_1～7_3构成的功率转换器的一个示例的图。图3B是表示由三个功能模块7_1～7_3构成的功率转换器的一个示例的图。图3C是表示在图3A及图3B的功率转换器5中对功率进行转换的状况的曲线图。图4A是表示由两个功能模块7_1、7_2构成的功率转换器的一个示例的图。图4B是表示由两个功能模块7_1、7_2构成的功率转换器的一个示例的图。图4C是表示在图4A及图4B的功率转换器5中对功率进行转换的状况的曲
线图。图5A是表示由一个功能模块7_1构成的功率转换器的一个示例的图。图5B是表示由一个功能模块7_1构成的功率转换器的一个示例的图。图5C是表示在图5A及图5B的功率转换器5中对功率进行转换的状况的曲线图。图6是表示以往的未进行功能模块化时的各种功率转换单元的配置结构的一个示例的图。图7是表示本专利技术的实施方式1中进行了功能模块化时的各种功率转换单元的配置结构的一个示例的图。图8是表示以往的未进行功能模块化时的发热分布结构的一个示例的图。图9是表示本专利技术的实施方式1中进行了功能模块化时的发热分布结构的一个示例的图。图10是表示以往的未进行功能模块化时的温度分布结构的一个示例的图。图11是表示本专利技术的实施方式1中进行了功能模块化时的温度分布结构的一个示例的图。图12是表示本专利技术的实施方式2中的功能模块7和冷却器6之间的位置关系的一个示例的图。图13是表示本专利技术的实施方式3的搭载有功率转换装置2的铁道车辆51的一个示例的图。具体实施方式下面，使用附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。另外，本实施方式1～4的各个实施方式中，对于没有特别记述的项目，实施方式1～4设为相同，对于相同的功能及结构使用相同的标号来进行阐述。实施方式1.(实施方式1的结构)图1是表示本专利技术的实施方式1的功率转换装置的功能模块的配置结构的
一个示例的图，图2是表示本专利技术的实施方式1的功率转换装置的功能结构的一个示例的图。如图1及图2所示，功率转换装置2包括冷却风扇单元21、电容器单元4、功率转换器5。冷却风扇单元21包括多个冷却风扇23。功率转换器5收容于收容部50，收容部50收容有密闭室8及开放室9。密闭室8是从外部密闭的空间。开放室9是具备与外部气体连通的开口的空间。开放室9配置有冷却器6。密闭室8配置有功率转换器5，防尘、防水、特别由于是铁道车辆而防止铁粉等混入功能模块而导致劣化。功率转换器5包括功能模块7_1、功能模块7_2及功能模块7_3。功能模块中形成有用于进行功率的转换的一个或多个功率转换单元，利用半导体元器件来构成一个或多个功率转换单元。另外，各功能模块7_1～功能模块7_3分别以相对于电容器单元4自由拆卸的方式设置，例如，构成为可根据需要将功能模块7_3替换为具有其他的功率转换特性的第4功能模块7_4。此外，例示了功率转换器5具有三个功能模块7_1～7_3的情况，但功能模块的台数及形状并无特别限定，一台以上即可。功能模块7_1包括对由外部提供的交流电压进行整流的整流器单元15_1和将经整流器单元15_1转换后的直流电压转换成交流电力的逆变器单元11_1。整流器单元15_1将单相或三相的交流电力转换成直流电压。逆变器单元11_1将经整流器单元15_1转换后的直流电压转换成预先设定的三相交流电力。功能模块7_2包括将由外部提供的进行变动的输入电压转换成稳定的直流电压的转换器单元13_2和将经转换器单元转换后的直流电压转换成交流电力的逆变器单元11_2。转换器单元13_2将进行变动的输入电压转换成稳定的直流电压。逆变器单元11_2将经转换器单元13_2转换后的直流电压转换成预先设定的三相交流电力。功能模块7_3包括将直流电压转换成交流电力的多个逆变器单元11_3、11_4。逆变器单元11_3及逆变器单元11_4分别将直流电压转换成预先设定的三
相交流电力。示出了功能模块7_3使用两个逆变器单元11_3、11_4的情况，但只要能使其发热量及尺寸与其他功能模块成为基本均等，则也能配置三个逆变器单元来构成功能模块。在逆变器单元的容量较大的情况下也能利用一个逆变器单元来构成功能模块，但通常由多个逆变器单元来构成，优选为由两个逆变器单元来构成。这里，转换器单元13_2及逆变器单元11_1～11_3由反向并联连接有二极管的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、在源极和漏极之间内置有二极管的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、或机械式的开关等构成。另外，除了上述以外，例如转换器单元13_2及逆变器单元11_1～逆变器单元11_3也可以由SiC构成。如图2所示，功率转换器5中的多个功能模块7_1～7_3分别作为独立的模块来形成，并能进行分离，具有自由拆卸的结构。具体而言，各功能模块7_1～7_3为如下结构：例如利用螺钉等固定于电容器单元4，在进行维护或更换的情况下能以功能模块7_1～7_3为单位进行拆卸。因此，即使在设备故障时，也能以各功能模块7_1～7_3为单位来实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，该功率转换装置向设置于铁道车辆的空气调和机进行供电，其特征在于，包括具有功能模块的功率转换器，该功能模块安装有由半导体元器件构成且用于对功率进行转换的功率转换单元，所述功率转换器包括如下功能模块中的任一个以上的功能模块：组合对从外部提供的交流电压进行整流的整流器单元与将直流电压转换成交流电力的逆变器单元而成的功能模块、组合将交流电压转换成直流电压的转换器单元与将由所述转换器单元转换后的直流电压转换成交流电力的逆变器单元而成的功能模块、及设置有将直流电压转换成交流电力的逆变器单元的功能模块，所述功能模块具有对所述半导体元器件进行冷却的冷却器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.03 JP 2013-2503471.一种功率转换装置，该功率转换装置向设置于铁道车辆的空气调和机进行供电，其特征在于，包括具有功能模块的功率转换器，该功能模块安装有由半导体元器件构成且用于对功率进行转换的功率转换单元，所述功率转换器包括如下功能模块中的任一个以上的功能模块：组合对从外部提供的交流电压进行整流的整流器单元与将直流电压转换成交流电力的逆变器单元而成的功能模块、组合将交流电压转换成直流电压的转换器单元与将由所述转换器单元转换后的直流电压转换成交流电力的逆变器单元而成的功能模块、及设置有将直流电压转换成交流电力的逆变器单元的功能模块，所述功能模块具有对所述半导体元器件进行冷却的冷却器。2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述功率转换器中，具有与所述空气调和机所...

【专利技术属性】
技术研发人员：川上知之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP