УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ЖЕЛЕЗНОДРОЖНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ОБОРУДОВАННОЕ УСТРОЙСТВОМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ Российский патент 2021 года по МПК H02M7/48 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству преобразования мощности и к электрическому железнодорожному транспортному средству, оборудованному устройством преобразования мощности.

Уровень техники

[0002] Устройство преобразования мощности, используемое для управления мотором для привода транспортного средства, такого как электрическое железнодорожное транспортное средство, устанавливается под полом транспортного средства. Однако, необходимо устанавливать множество частей, таких как, например, блок питания для кондиционирования воздуха, в дополнение к устройству преобразования мощности, под полом транспортного средства, и, таким образом, устройство преобразования мощности требуется уменьшать в размере.

С другой стороны, для того, чтобы улучшать эффективность и реагировать на окружения установки, различные схемы, как показано ниже, существуют, и уменьшение размера такой схемы было предпринято.

[0003] В способе, описанном в патентной литературе 1, для того, чтобы уменьшать потерю, вызванную сопротивлением обмотки, посредством уменьшения тока мотора во время повышения напряжения, прикладываемого к мотору, когда повышающая схема предусматривается в устройстве преобразования мощности для железнодорожного транспортного средства, не допускается увеличение размера оборудования вследствие повышающей схемы.

[0004] В способе, описанном в патентной литературе 2, даже в случае, когда напряжение конденсатора повышается вследствие потери в контакте пантографа и внезапного изменения в нагрузке, когда применяется рекуперативный тормоз, надежность может быть улучшена посредством установки схемы пресечения перенапряжения, чтобы предотвращать перенапряжение полупроводникового элемента в устройстве преобразования мощности.

[0005] В способе, описанном в патентной литературе 3, дроссель и резистор тормоза, необходимый для устройства тормозного прерывателя, которое уменьшает износ пневматического тормоза, чтобы получать тормозное усилие посредством преобразования электрической мощности, генерируемой мотором, в тепло посредством резистора тормоза, совместно используются с другими устройствами, чтобы реализовывать уменьшение размера посредством уменьшения количества частей необходимых устройств и чтобы уменьшать риск отказа.

Список ссылок

Патентная литература

[0006] [Патентная литература 1] Публикация нерассмотренной японской патентной заявки № 2015-133779

[Патентная литература 2] Публикация нерассмотренной японской патентной заявки № Hei 7-154974

[Патентная литература 3] Публикация нерассмотренной японской патентной заявки № 2015-56993

Сущность изобретения

Техническая задача

[0007] Хотя устройство преобразования мощности оптимизируется, чтобы удовлетворять каждой цели в способе, описанном в каждой из патентных литератур 1-3, трудно реализовывать уменьшение размера посредством уменьшения числа частей как полной системы и улучшать надежность на маршруте, где эти схемы смешиваются.

Решение проблемы

[0008] В виду вышеописанных проблем, настоящее изобретение предоставляет устройство преобразования мощности, сконфигурированное с испрользованием полупроводникового модуля, имеющего полумостовую конфигурацию, в которой два полупроводниковых элемента размещаются последовательно, при этом полупроводниковый модуль имеет по существу кубоидную форму, формирует одну фазу, конфигурирующую устройство преобразования мощности, посредством предоставления клеммы положительного электрода, клеммы отрицательного электрода и клеммы для ввода и вывода AC-модуля или для специальной цели в продольном направлении кубоида, и формирует множество фаз, конфигурирующих устройство преобразования мощности, посредством вертикального размещения множества полупроводниковых модулей в вертикальном направлении, т.е., в коротком направлении кубоида, при этом устанавливаются полупроводниковые модули множества фаз с обеспечением контакта с охлаждающим оборудованием, и при этом один или более конденсаторов размещаются на противоположной стороне охлаждающего оборудования через все полупроводниковые модули множества фаз.

Полезные результаты изобретения

[0009] Согласно настоящему изобретению, четырехфазное объединенное устройство преобразования мощности может быть сконфигурировано таким образом, что одна фаза используется для чего-либо одного из повышающей схемы, схемы пресечения перенапряжения и схемы тормозного прерывателя для конкретной цели и объединяется с тремя фазами, конфигурирующими инвертор. Альтернативно, в случае воздушной контактной AC-линии, четырехфазное объединенное устройство преобразования мощности может быть сконфигурировано как двухфазный двухгрупповой преобразователь.

Как описано выше, все схемы объединяются в четыре фазы, или сочетание четырехфазных объединенных устройств преобразования мощности устанавливается, так что число отдельных необходимых частей может быть уменьшено, и производительность устройства преобразования мощности может быть улучшена. Кроме того, уменьшение размера посредством уменьшения числа частей и уменьшение риска отказа могут быть реализованы.

Краткое описание чертежей

[0010] Фиг. 1 - это схема для показа структуры устройства преобразования мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения с помощью вида в перспективе.

Фиг. 2 - это передний вид в состоянии, когда только конденсаторы демонтированы из структуры устройства преобразования мощности, показанной на фиг. 1.

Фиг. 3 - это передний вид в состоянии, когда электрические шины демонтированы из структуры, показанной на фиг. 2.

Фиг. 4 - это схема для показа силового модуля, установленного для охлаждающего оборудования на фиг. 1-3.

Фиг. 5 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать повышающую схему.

Фиг. 6 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать схему пресечения перенапряжения.

Фиг. 7 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать схему тормозного прерывателя.

Фиг. 8 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать схему двухгруппового двухфазного преобразователя.

Фиг. 9 - это схема для показа структуры устройства преобразования мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения с помощью вида в перспективе.

Фиг. 10 - это передний вид в состоянии, когда только конденсатор демонтирован из структуры устройства преобразования мощности, показанной на фиг. 9.

Фиг. 11 - это передний вид в состоянии, когда электрические шины демонтированы из структуры, показанной на фиг. 10.

Фиг. 12 - это схема для показа примера электрического железнодорожного транспортного средства, имеющего конфигурацию, в которой инвертор, включающий в себя схему тормозного прерывателя, показанную на фиг. 7, и двухгрупповой двухфазный преобразователь, показанный на фиг. 8, объединяются друг с другом.

Описание вариантов осуществления

[0011] Далее в данном документе первый и второй варианты осуществления устройства преобразования мощности согласно настоящему изобретению будут описаны со ссылкой на чертежи.

Первый вариант осуществления

[0012] Фиг. 1 - это схема для показа структуры устройства 100 преобразования мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения с помощью вида в перспективе.

Устройство 100 преобразования мощности конфигурируется с использованием охлаждающего оборудования 150, множества силовых модулей 110, множества конденсаторов 120, электрической шины 40 положительного электрода, электрической шины 50 отрицательного электрода и электрических шин 61-64 для вывода или ввода или для специальных целей. Множество силовых модулей (силовых модулей 2 в 1) 110 устанавливаются с обеспечением контакта с охлаждающим оборудованием 150, и четыре силовых 2-в-1 модулей 110 размещаются на охлаждающем оборудовании 150, в то же время выравнивая короткое направление 5 модуля с вертикальным направлением (см. также фиг. 3). Кроме того, множество конденсаторов 120 размещаются на противоположной стороне охлаждающего оборудования 150 через всех силовых модулей 110.

[0013] Здесь, структура одного силового 2-в-1 модуля 110 показана на фиг. 4. Силовой 2-в-1 модуль 110 имеет по существу кубоидную форму, и клемма 6a положительного электрода модуля, клемма 6b отрицательного электрода модуля и клемма 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели предусматриваются на коротких сторонах в продольном направлении 4 модуля. Кроме того, линия управляющего сигнала (не показана) может быть выведена из пространства между клеммой 6a положительного электрода модуля и клеммой 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели.

[0014] Фиг. 2 показывает передний вид в состоянии, когда только конденсаторы 120 демонтированы из структуры устройства 100 преобразования мощности, показанной на фиг. 1. Как показано на чертеже, электрическая шина 40 положительного электрода соединяется с каждой клеммой 6a положительного электрода модуля для каждого силового модуля 110 (111-114), а электрическая шина 50 отрицательного электрода соединяется с каждой клеммой 6b отрицательного электрода модуля для каждого силового модуля 110 (111-114). Кроме того, электрические шины 40 положительного электрода и электрические шины 50 отрицательного электрода располагаются на обоих торцах устройства 100 преобразования мощности в горизонтальном направлении в состоянии, когда снятые конденсаторы 120 помещаются между ними в вертикальном направлении, и размещаются в плоской форме в вертикальном направлении. Дополнительно, электрические шины 1-4 (61-64) для вывода или ввода или для специальных целей проходят вверх в вертикальном направлении вдоль каждой клеммы 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели (см. фиг. 3) каждого силового модуля 110 (111-114), расположенной в центральной части, и соединяются с клеммами 1-4 (71-74) для вывода или ввода или для специальных целей, показанными на фиг. 3.

[0015] Фиг. 3 показывает передний вид в состоянии, когда электрические шины демонтированы из структуры, показанной на фиг. 2. Силовой модуль 110, показанный на фиг. 4, устанавливается с обеспечением контакта с охлаждающим оборудованием 150 в компоновке матрицы, показанной на фиг. 3. А именно, для того, чтобы реализовывать упаковку высокой плотности, силовые модули конфигурируются как четырехрядная конфигурация (силовые модули 111-114), предоставляя возможность короткому направлению 5 модуля совпадать с вертикальным направлением (направлением силы тяжести), и конфигурируются как двухрядная конфигурация, зеркально симметричная относительно центральной оси (штрих-двухпунктирная линия, показанная на фиг. 3) охлаждающего оборудования 150, предоставляя возможность продольному направлению 4 модуля совпадать с направлением движения (штрих-пунктирная линия со стрелками, показанная на фиг. 1-3 и 9-11) поезда.

[0016] Как показано выше, длина устройства 100 преобразования мощности в направлении движения может быть сокращена посредством применения вышеописанной конфигурации, и потеря давления охлаждающего оборудования 150, которое выполняет охлаждение с помощью ветра от движения, может преимущественно быть уменьшена. Кроме того, линия управляющего сигнала (не показана) может быть извлечена из пространства между клеммой 6a положительного электрода модуля и клеммой 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели в направлении штриховых линий со стрелкой, показанных на фиг. 3.

[0017] Устройство 100 преобразования мощности конфигурируется, например, с использованием силового 2-в-1 модуля 1 (111), в котором устанавливается последовательная схема верхней и нижней ветвей U-фазы, силового 2-в-1 модуля 2 (112), в котором устанавливается последовательная схема верхней и нижней ветвей V-фазы, силового 2-в-1 модуля 3 (113), в котором устанавливается последовательная схема верхней и нижней ветвей W-фазы, и силового модуля 4 (114) для специальной цели, чтобы повышать напряжение контактной линии. Далее в данном документе силовые 2-в-1 модули 111, 112, 113 и 114 соответствующих фаз будут просто называться силовыми модулями 110, когда они особо не различаются друг от друга.

[0018] Как показано, например, на фиг. 5, каждый силовой модуль 110 имеет полумостовую схему, в которой схема переключателя тока на стороне верхней ветви, сконфигурированная с использованием схемы параллельного соединения IGBT (биполярного транзистора с изолированным затвором) или MOSFET (полевого транзистора со структурой металл-оксид-полупроводник) в качестве полупроводниковых элементов и диода, и схема переключателя на стороне нижней ветви, сконфигурированная с использованием той же схемы последовательного соединения, размещаются последовательно.

[0019] Далее, четырехфазное объединенное устройство преобразования мощности, к которому специальные функции могут быть добавлены, может быть сконфигурировано путем применения и установки устройства 100 преобразования мощности согласно первому варианту осуществления на электрическое железнодорожное транспортное средство 900. Конкретный пример его конфигурации будет описан со ссылкой на фиг. 5-8. Сначала, будут описаны общие составные элементы.

[0020] Устройство 100 преобразования мощности функционирует в качестве инвертора на фиг. 5-7 и функционирует в качестве преобразователя на фиг. 8. В случае инвертора, показанного на фиг. 5-7, DC-напряжение, прикладываемое между воздушной контактной линией 300 и заземляющей частью 400, подается к устройству 100 преобразования мощности. Например, DC-напряжение, проходящее через дроссель 600, вводится в трехфазный инвертор, сконфигурированный с использованием силового 2-в-1 модуля 1 (111) первой фазы, силового 2-в-1 модуля 2 (112) второй фазы и силового 2-в-1 модуля 3 (113) третьей фазы через силовой 2-в-1 модуль 4 (114) и конденсатор 120 для специальной цели. AC-напряжение, преобразованное посредством трехфазного инвертора, выводится с выходной клеммы 1 (71), выходной клеммы 2 (72) и выходной клеммы 3 (73), которые соединяются с клеммой 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели каждого силового модуля, и приводит в действие мотор 500.

[0021] Кроме того, в случае преобразователя (устройства 100a преобразования мощности), показанного на фиг. 8, входное AC-напряжение, прикладываемое между воздушной контактной линией 300 и заземляющей частью 400, подается к преобразователю, сконфигурированному с использованием соответствующих силовых 2-в-1 модулей 1-4 (111-114) первой-четвертой фаз, через трансформатор 141 на стороне первой группы и трансформатор 142 на стороне второй группы и преобразуется в DC-напряжение. DC-напряжение, преобразованное посредством преобразователя, подается к устройству 100b преобразования мощности, конфигурирующему инвертор, через конденсатор 120.

[0022] Далее, отдельные конфигурации будут описаны.

Фиг. 5 - это чертеж для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать повышающую схему. Кроме того, получатели, с которыми клеммы для вывода или для специальных целей соединяются в конфигурации схемы, показаны в следующей таблице 1.

Силовой 2-в-1 модуль 1 (111) первой фазы, силовой 2-в-1 модуль 2 (112) второй фазы и силовой 2-в-1 модуль 3 (113) третьей фазы служат в качестве силовых модулей, соответствующих U-фазе, V-фазе и W-фазе, а выходные клеммы 1-3 (71-73), соединенные с AC-клеммой 6c модуля для каждого силового модуля, соединяются с U-фазой, V-фазой и W-фазой мотора 500, соответственно.

Кроме того, силовой 2-в-1 модуль 4 (114) четвертой фазы соединяется с DC-стороной инвертора для повышающей схемы в качестве специальной цели, а клемма 4 (74) для специальной цели силового модуля соединяется с дросселем 600.

А именно, как показано в таблице 1 (столбец, указанный как "Фиг. 5"), что касается клеммы 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели каждого из силовых модулей 111-114, первая фаза соединяется с проводом U-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, вторая фаза соединяется с проводом V-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, третья фаза соединяется с проводом W-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, и четвертая фаза соединяется с повышающим проводом инвертора в качестве клеммы для специальной цели.

[0023] Фиг. 6 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать схему пресечения перенапряжения. Кроме того, получатели, с которыми клеммы для вывода или для специальных целей соединяются в конфигурации схемы, показаны в следующей таблице 1.

Так как силовые 2-в-1 модули 1-3 (111-113) первой-третьей фаз конфигурируют трехфазный инвертор, режимы соединения являются такими же, что и режимы, показанные на фиг. 5, а четвертая фаза отличается в качестве специальной цели. Силовой 2-в-1 модуль 4 (114) четвертой фазы соединяется с DC-стороной инвертора для пресечения перенапряжения в качестве специальной цели, и клемма 4 (74) для специальной цели силового модуля 4 (114) соединяется с дросселем 600 через резистор 130.

А именно, как показано в таблице 1 (столбец, указанный как "Фиг. 6"), что касается клеммы 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели каждого из силовых модулей 111-114, первая фаза соединяется с проводом U-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, вторая фаза соединяется с проводом V-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, третья фаза соединяется с проводом W-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, и четвертая фаза соединяется с проводом схемы пресечения перенапряжения инвертора на DC-стороне инвертора в качестве клеммы для специальной цели.

[0024] Фиг. 7 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать схему тормозного прерывателя. Кроме того, получатели, с которыми клеммы для вывода или для специальных целей соединяются в конфигурации схемы, показаны в следующей таблице 1.

Так как силовые 2-в-1 модули 1-3 (111-113) первой-третьей фаз конфигурируют трехфазный инвертор, режимы соединения являются такими же, что и режимы, показанные на фиг. 5 и фиг. 6, а четвертая фаза отличается в качестве специальной цели. Силовой 2-в-1 модуль 4 (114) четвертой фазы соединяется с DC-стороной инвертора для тормозного прерывателя в качестве специальной цели, и клемма 4 (74) для специальной цели силового модуля 4 (114) соединяется с заземляющей частью 400 через резистор 130.

А именно, как показано в таблице 1 (столбец, указанный как "Фиг. 7"), что касается клеммы 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели каждого из силовых модулей 111-114, первая фаза соединяется с проводом U-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, вторая фаза соединяется с проводом V-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, третья фаза соединяется с проводом W-фазы мотора для выхода инвертора в качестве выходной клеммы, и четвертая фаза соединяется с проводом тормозного прерывателя на DC-стороне инвертора в качестве клеммы для специальной цели.

[0025] Фиг. 8 - это схема для показа конфигурации схемы четырехфазного объединенного устройства преобразования мощности, чтобы реализовывать схему двухгруппового двухфазного преобразователя. Кроме того, получатели, с которыми входные клеммы соединяются в конфигурации схемы, показаны в следующей таблице 1.

В конфигурации, показанной на фиг. 8, четырехфазное объединенное устройство преобразования мощности применяется для ввода AC для двухгруппового двухфазного преобразователя. Таким образом, клемма 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели каждого из силовых модулей 111-114 используется в качестве входной клеммы в этом случае. Далее в данном документе " ' " добавляется, только когда клемма 6c используется в качестве входной клеммы.

В силовом 2-в-1 модуле 1 (111) первой фазы и в силовом 2-в-1 модуле 2 (112) второй фазы, входные клеммы 1' и 2' (71' и 72') соединяются с трансформатором 141 на стороне первой группы. Кроме того, в силовом 2-в-1 модуле 3 (113) третьей фазы и в силовом 2-в-1 модуле 4 (114) четвертой фазы, входные клеммы 3' и 4' (73' и 74') соединяются с трансформатором 142 на стороне второй группы. Соответственно, схема двухгруппового двухфазного преобразователя конфигурируется с использованием четырех силовых 2-в-1 модулей 1-4 (111-114).

А именно, как показано в таблице 1 (столбец, указанный как "Фиг. 8"), что касается клеммы 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели каждого из силовых модулей 111-114, первая фаза соединяется с проводом U-фазы первой группы для преобразователя в качестве входной клеммы, вторая фаза соединяется с проводом V-фазы первой группы для преобразователя в качестве входной клеммы, третья фаза соединяется с проводом U-фазы второй группы для преобразователя в качестве входной клеммы, и четвертая фаза соединяется с проводом V-фазы второй группы для преобразователя в качестве входной клеммы.

[0026] Таблица 1

Силовой модуль Фиг. 5 Фиг. 6 Фиг. 7 Фиг. 8 Первая фаза Провод U-фазы мотора для выхода инвертора Провод U-фазы мотора для выхода инвертора Провод U-фазы мотора для выхода инвертора Провод U-фазы первой группы для преобразователя Вторая фаза Провод V-фазы мотора для выхода инвертора Провод V-фазы мотора для выхода инвертора Провод V-фазы мотора для выхода инвертора Провод V-фазы первой группы для преобразователя Третья фаза Провод W-фазы мотора для выхода инвертора Провод W-фазы мотора для выхода инвертора Провод W-фазы мотора для выхода инвертора Провод U-фазы второй группы для преобразователя Четвертая фаза Повышающий провод на DC-стороне инвертора Провод пресечения перенапряжения на DC-стороне инвертора Провод тормозного прерывателя на DC-стороне инвертора Провод V-фазы второй группы для преобразователя

[0027] Кроме того, четырехфазное объединенное устройство преобразования мощности может быть сконфигурировано, чтобы иметь комплект из инвертора и преобразователя, включающих в себя различные функции, посредством применения к стороне инвертора и стороне преобразователя. Этот пример показан на фиг. 12.

[0028] Фиг. 12 - это схема для показа примера электрического железнодорожного транспортного средства, имеющего конфигурацию, в которой инвертор 100b, включающий в себя схему тормозного прерывателя, показанную на фиг. 7, и двухгрупповой двухфазный преобразователь 100a, показанный на фиг. 8, объединяются друг с другом. Очевидно, что сочетание не ограничивается примером, показанным на фиг. 12, и сочетание инвертора 100b, включающего в себя повышающую схему, показанную на фиг. 5, и двухгрупповой двухфазный преобразователь 100a, показанный на фиг. 8, или сочетание инвертора 100b, включающего в себя схему пресечения перенапряжения, показанную на фиг. 6, и двухгрупповой двухфазный преобразователь 100a, показанный на фиг. 8, может быть применено.

[0029] А именно, согласно настоящему изобретению, любые сочетания вышеописанных схем имеют ту же конфигурацию аппаратных средств, что и устройство преобразования мощности, которое должно быть использовано. Следовательно, является возможным реализовывать уменьшение в числе частей для регулирующих интерфейсов между схемами и улучшать производительность устройства преобразования мощности, приводя к уменьшению размера устройства и улучшению надежности в результате.

Второй вариант осуществления

[0030] Как и в структуре первого варианта осуществления, показанной на фиг. 1-3, электрические шины для вывода или ввода или для специальных целей и соединительные части клемм 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальных целей силового модуля 110 объединяются в центральной части устройства 100 преобразования мощности, и конденсаторы 120 распределяются из стороны в сторону. В структуре первого варианта осуществления электрическая шина 40 положительного электрода и электрическая шина 50 отрицательного электрода не мешают центральной части силового модуля 110, и, таким образом, существует эффект того, что линия управляющего сигнала, выводимая от управляющей клеммы (не показана), находящейся в середине модуля (линия управляющего сигнала ведет в направлении, указанном штриховыми стрелками на фиг. 2 и 3), едва ли подвергается влиянию магнитного поля, создаваемого от электрической шины 40 положительного электрода и электрической шины 50 отрицательного электрода. С другой стороны, когда конденсаторы 120 делятся надвое, существует вероятность того, что необходимая электростатическая емкость не может быть в достаточной степени обеспечены.

[0031] Второй вариант осуществления настоящего изобретения, который должен быть описан далее, имеет структуру, чтобы решать суть дела.

Структура устройства 100 преобразования мощности согласно второму варианту осуществления показана на фиг. 9-11. Фиг. 9 - это схема для показа структуры устройства 100 преобразования мощности согласно второму варианту осуществления с помощью вида в перспективе. Фиг. 10 показывает передний вид в состоянии, когда только конденсатор 120 демонтирован из структуры устройства 100 преобразования мощности, показанной на фиг. 9, а фиг. 11 показывает передний вид в состоянии, когда электрические шины демонтированы из структуры, показанной на фиг. 10.

[0032] Во втором варианте осуществления предусматривается единственный конденсатор 120, как показано на фиг. 9. Следовательно, как показано на фиг. 11, компоновочное отношение, в котором весь силовой модуль 110 выстраивается, является таким же, что и в случае первого варианта осуществления, показанного на фиг. 3. Однако, отдельные силовые модули 111-114 размещаются перевернутыми вверх дном, что является противоположным случаю первого варианта осуществления, так что клеммы 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальных целей располагаются на обоих торцах устройства 100 преобразования мощности (соответственно, клеммы 6a положительного электрода модуля и клеммы 6b отрицательного электрода модуля располагаются в центральной части устройства 100 преобразования мощности. Следует отметить, что линия управляющего сигнала (не показана) может быть выведена из пространства между клеммой 6a положительного электрода модуля и клеммой 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели в направлении штриховых линий со стрелкой, показанных на фиг. 11, что является аналогичным первому варианту осуществления. Кроме того, размещая клеммы 6a положительного электрода модуля и клеммы 6b отрицательного электрода модуля, как показано на фиг. 11, электрическая шина 40 положительного электрода и электрическая шина 50 отрицательного электрода размещаются на одной из двух торцевых сторон устройства 100 преобразователя мощности в плоской форме в вертикальном направлении, как показано на фиг. 10.

[0033] Как описано выше, во втором варианте осуществления, соединительные части клемм 6c для ввода или вывода AC-модуля или для специальных целей силового модуля 110 объединяются не в центральной части, а на обоих торцах устройства 100 преобразования мощности в отличие от первого варианта осуществления, и клеммы 6a положительного электрода модуля и клеммы 6b отрицательного электрода модуля предусматриваются в центральной части устройства 100 преобразования мощности. Соответственно, так как один большой конденсатор 120 может быть соединен с электрическими шинами, электростатическая емкость может быть в большой степени обеспечена, и шум может быть более эффективно пресечен.

Список ссылочных знаков

[0034] 4 продольное направление модуля

5 короткое направление модуля

6 клемма электрической мощности модуля

6a клемма положительного электрода модуля

6b клемма отрицательного электрода модуля

6c клемма для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели

40 электрическая шина положительного электрода

50 электрическая шина отрицательного электрода

60 электрическая шина для вывода или ввода или для специальной цели

61 электрическая шина для вывода или ввода 1

62 электрическая шина для вывода или ввода 2

63 электрическая шина для вывода или ввода 3

64 электрическая шина для специальной цели 4

70 клемма для вывода или для специальной цели

71 выходная клемма 1

72 выходная клемма 2

73 выходная клемма 3

74 клемма для специальной цели 4

70' входная клемма

71' входная клемма 1'

72' входная клемма 2'

73' входная клемма 3'

74' входная клемма 4'

100 устройство преобразования мощности

110 силовой 2-в-1 модуль

111 силовой 2-в-1 модуль 1 (первая фаза)

112 силовой 2-в-1 модуль 2 (вторая фаза)

113 силовой 2-в-1 модуль 3 (третья фаза)

114 силовой 2-в-1 модуль 4 (четвертая фаза)

120 конденсатор

130 резистор

140 трансформатор

141 трансформатор на стороне первой группы

142 трансформатор на стороне второй группы

150 охлаждающее оборудование

200 прерыватель

300 воздушная контактная линия

400 заземляющая часть

500 мотор

600 дроссель

900 электрическое железнодорожное транспортное средство

Предоставляется устройство преобразования мощности, с помощью которого возможно добиваться уменьшения размера и улучшать надежность посредством уменьшения числа компонентов системы в целом. Устройство (100) преобразования мощности содержит полупроводниковый модуль (110) полумостовой конфигурации, в которой два полупроводниковых элемента размещаются последовательно. Полупроводниковый модуль (110) имеет по существу кубоидальную форму и имеет, в продольном направлении кубоида, клемму положительного полюса, клемму отрицательного полюса и клеммы для ввода или вывода переменного тока или для специальных целей, формирующие одну фазу устройства (100) преобразования мощности. В вертикальном направлении, соответствующем направлению ширины кубоида, множество полупроводниковых модулей (110) размещается вертикально, формируя множество фаз устройства (100) преобразования мощности. Полупроводниковые модули (110) множества фаз устанавливаются в контакте с охлаждающим блоком (150), и один или более конденсаторов (120) располагаются так, чтобы быть обращенными к охлаждающему блоку (150) для всех полупроводниковых модулей (110) множества фаз. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

1. Устройство преобразования мощности, сконфигурированное с использованием полупроводникового модуля, имеющего полумостовую конфигурацию, в которой два полупроводниковых элемента размещены последовательно,

при этом полупроводниковый модуль имеет по существу кубоидальную форму и формирует одну фазу, конфигурирующую устройство преобразования мощности, предоставляя клемму положительного электрода, клемму отрицательного электрода и третью клемму для ввода или вывода AC-модуля или для специальной цели в продольном направлении кубоида,

при этом устройство преобразования мощности имеет четыре фазы, сформированные посредством размещения полупроводниковых модулей в двух рядах, зеркально симметричных относительно горизонтального направления, которое является продольным направлением кубоида, и посредством размещения их в четырех рядах в вертикальном направлении, которое является коротким направлением кубоида, причем четыре фазы сконфигурированы посредством добавления схемы для специальной цели к трехфазному инвертору в качестве оставшейся одной фазы или с использованием двухфазного двухгруппового преобразователя,

при этом установлено охлаждающее оборудование с обеспечением контакта со всеми полупроводниковыми модулями,

при этом размещены один или более конденсаторов на противоположной стороне охлаждающего оборудования через все полупроводниковые модули,

при этом с конденсатором соединены электрическая шина положительного электрода, соединенная с клеммой положительного электрода каждого из полупроводниковых модулей, и электрическая шина отрицательного электрода, соединенная с клеммой отрицательного электрода каждого из полупроводниковых модулей, и

при этом каждая электрическая шина для вывода или ввода или для специальной цели, соединенная с третьей клеммой каждого из полупроводниковых модулей, соединена с выходной клеммой, входной клеммой или любой одной из четырех клемм для специальных целей, соответствующих четырем фазам.

2. Устройство преобразования мощности по п. 1,

при этом электрическая шина положительного электрода и электрическая шина отрицательного электрода размещены на обоих торцах устройства преобразования мощности в горизонтальном направлении, с размещением между собой конденсатора в вертикальном направлении, или размещены на одном торце устройства преобразования мощности в горизонтальном направлении параллельно с вертикальным направлением конденсатора.

3. Устройство преобразования мощности по п. 1,

при этом каждая из электрических шин для вывода или ввода или для специальных целей отдельно проходит вверх в вертикальном направлении и соединена с любой одной из четырех клемм.

4. Устройство преобразования мощности по п. 1,

при этом линия управляющего сигнала выведена из пространства между клеммой положительного электрода или клеммой отрицательного электрода и третьей клеммой.

5. Устройство преобразования мощности по любому из пп. 1-4,

при этом схема для специальной цели является повышающей схемой.

6. Устройство преобразования мощности по любому из пп. 1-4,

при этом схема для специальной цели является схемой пресечения перенапряжения.

7. Устройство преобразования мощности по любому из пп. 1-4,

при этом схема для специальной цели является схемой тормозного прерывателя.

8. Устройство преобразования мощности,

в котором AC-вход преобразуется в AC-выход посредством объединения устройства преобразования мощности, сконфигурированного с использованием двухфазного двухгруппового преобразователя по п. 1, с устройством преобразования мощности, в котором схема для специальной цели, добавляемая в качестве оставшейся фазы к трехфазному инвертору по п. 1, является одной из: повышающей схемой, схемой пресечения перенапряжения или схемой тормозного прерывателя.

9. Электрическое железнодорожное транспортное средство,

в котором установлено устройство преобразования мощности по любому из пп. 1-4.

10. Электрическое железнодорожное транспортное средство по п. 9,

при этом продольное направление полупроводникового модуля, конфигурирующего устройство преобразования мощности, задано в направлении движения транспортного средства.