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KR100659001B1 - 철도 차량용 전력 변환 장치 - Google Patents

철도 차량용 전력 변환 장치 Download PDF

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KR100659001B1
KR100659001B1 KR1020050009850A KR20050009850A KR100659001B1 KR 100659001 B1 KR100659001 B1 KR 100659001B1 KR 1020050009850 A KR1020050009850 A KR 1020050009850A KR 20050009850 A KR20050009850 A KR 20050009850A KR 100659001 B1 KR100659001 B1 KR 100659001B1
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KR
South Korea
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unit
converter
inverter
inverter unit
external connection
Prior art date
Application number
KR1020050009850A
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Inventor
다카시 하시모토
사토시 구로사와
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
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Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20060041625A publication Critical patent/KR20060041625A/ko
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Abstract

본 발명은 컨버터 회로 및 인버터 회로와 필터 콘덴서 사이의 공진 전류의 영향을 최대한 저감시킬 수 있고, 또한 소형 및 경량화가 도모되는 철도 차량용 전력 변환 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
컨버터 유닛(13)의 배면 측의 인버터 유닛(15) 측에 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)를 설치하고, 또한 인버터 유닛(15)의 배면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)를 설치하며, 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b) 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 접속한다. 이것에 의해, 직류 링크 부분의 배선 인덕턴스의 저감을 도모하고, 철도 차량용 전력 변환 장치의 소형 및 경량화를 도모한다.
철도 차량, 전력 변환 장치, 반도체 소자

Description

철도 차량용 전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE FOR RAIL VEHICLE}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도.
도 6은 종래의 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 : 철도 차량용 전력 변환 장치
12 : 컨버터 회로
13 : 컨버터 유닛
14 : 인버터 회로
15 : 인버터 유닛
16 : 장치 하우징
17 : 반도체 소자부
18 : 필터 콘덴서
19 : 단자부
20 : 유닛 외부 접속 단자
21 : 주(主)회로 배선 도체(導體)
22 : 직류 링크 도체
본 발명은 교류 가선(架線)으로부터 급전(給電)되는 교류 철도 차량에서 사용되는 철도 차량용 전력 변환 장치에 관한 것이다.
철도 차량용 전력 변환 장치는 철도 차량 플로어(floor) 아래에 설치되며, 컨버터 회로에 의해 교류를 직류로 변환하고, 컨버터 회로에 의해 변환된 직류를 인버터 회로에 의해 교류로 변환하여 철도 차량의 모터 구동 전원으로 하고 있다.
도 6은 종래의 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도이며, 도 6의 (a)는 사시도, 도 6의 (b)는 평면도, 도 6의 (c)는 측면도, 도 6의 (d)는 배면도이다. 철도 차량용 전력 변환 장치(11)는 철도 차량 플로어 아래에 설치되며, 컨버터 회로(12)를 수납한 컨버터 유닛(13)과, 인버터 회로(14)를 수납한 인버터 유닛(15)을 장치 하우징(16)에 조립 구성하여 형성된다. 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)은 차체(車體) 측방 측(도 6의 (a)의 상측 방향)으로부터 차량 플로어 아래에 착탈(着脫) 가능하게 장치 하우징(16)에 조립 구성되어 유지된다.
컨버터 회로(12)는 복수개의 반도체 소자의 스위칭 동작에 의해 교류를 직류로 변환하는 것이고, 인버터 회로(14)는 컨버터 회로(12)에 의해 변환된 직류를 교류로 변환하는 것이며, 각각 반도체 소자부(17)를 갖고 있다. 또한, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)에는 각각 직류 링크로 접속되는 필터 콘덴서(18)를 내장하고 있으며, 필터 콘덴서(18)는 서지(surge) 흡수용 콘덴서도 겸하고 있다.
여기서, 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)는 반도체 소자부(17) 측을 향한 구성으로 되어 있으며, 컨버터 회로(12)의 반도체 소자부(17)와 필터 콘덴서(18) 사이의 접속 배선, 및 인버터 회로(14)의 반도체 소자부(17)와 필터 콘덴서(18) 사이의 접속 배선을 최대한 단축할 수 있게 하고 있다.
또한, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)은 차체 측방 측으로부터 장치 하우징(16)에 장착되기 때문에, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)과 장치 하우징(16)의 전기 접속은 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 배면 측에서 실행되게 되어 있다.
즉, 유닛 외부 접속 단자(20)는 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 배면 측에 설치되고, 주회로 배선 도체(21)나 직류 링크 도체(22)에 접속된다. 주회로 배선 도체(21)는 장치 하우징(16)의 천장면에 배치되고, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)에 각각 천장면으로부터 도체 배선에 의해 접속되는 구성으로 되어 있으 며, 주회로 배선 도체(21)는 유닛 외부 접속 단자(20)에 볼트 접속된다.
직류 링크 부분의 회로 구성은 컨버터 유닛(13)의 반도체 소자부(17)→컨버터 유닛(13)의 필터 콘덴서(18)→컨버터 유닛(13)의 외부 접속 단자(20a)→주회로 배선 도체(21)→인버터 유닛(15)의 외부 접속 단자(20b)→인버터 유닛(15)의 필터 콘덴서(18)→인버터 유닛(15)의 반도체 소자부(17)로 되어 있으며, 반도체 소자부(17)와 필터 콘덴서(18) 사이의 배선 최단화(最短化)를 우선시킴으로써, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15) 사이의 배선을 짧게 하는 것이 어려워지고 있다. 이 직류 링크 도체(22) 부분의 배선이 갖는 인덕턴스에 의해 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15) 사이의 전류가 진동하는 현상이 발생하는 경우가 있어, 직류 링크 도체(22) 등의 단면적을 확대하거나, 박육화(薄肉化)하거나, 중첩시키거나 하는 것 등에 의해 인덕턴스의 저감을 도모할 필요가 있었다.
철도 차량용 PWM 인버터와 콘덴서 사이의 평균 배선 길이가 길어져 임피던스 증가나 고주파 성분을 주로 하는 실효 전류 증대에 의해 PWM 인버터와 콘덴서 사이의 배선에 과대한 발열이 생기는 것을 방지하기 위해, 철도 차량용 PWM 인버터의 캐리어 주파수 F에 대하여 공진주파수 2F 이상의 리액터(reactor)와 콘덴서로 이루어지는 직렬 회로를 필터용 콘덴서의 양단(兩端)에 설치한 것이 있다(예를 들어, 일본 공개특허2002-135904호 공보 참조).
그러나, 일본 공개특허2002-135904 호에는 새롭게 리액터와 콘덴서로 이루어지는 직렬 회로가 필요하게 된다. 현재는 교류 철도 차량에서 사용되는 철도 차량 용 전력 변환 장치의 소형 및 경량화가 추진되고 있으며, 유닛 및 부품의 배치에 의해, 반도체 소자부(17)와 필터 콘덴서(18) 사이의 배선을 최대한 단축하여, 필터 콘덴서(18)와의 사이의 공진 전류를 억제하는 것이 요청되고 있다. 이 경우, 이 직류 링크 부분의 배선 인덕턴스를 최대한 저감시키기 위해 배선 사이즈나 표면적을 확대하면, 최종적으로 철도 차량용 전력 변환 장치의 소형 및 경량화와는 상반되는 구성으로 된다.
본 발명의 목적은 컨버터 회로 및 인버터 회로와 필터 콘덴서 사이의 공진 전류의 영향을 최대한 저감시킬 수 있고, 또한 소형 및 경량화가 도모되는 철도 차량용 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 철도 차량용 전력 변환 장치는 컨버터 유닛의 배면 측의 인버터 유닛 측에 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자를 설치하고, 또한 인버터 유닛의 배면 측의 컨버터 유닛 측에 인버터 유닛 외부 접속 단자를 설치하여, 컨버터 유닛 외부 접속 단자와 인버터 유닛 외부 접속 단자 사이를 직류 링크 도체에 의해 접속하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 컨버터 유닛 외부 접속 단자는 컨버터 유닛의 배면 측 대신에 컨버터 유닛의 측면 측의 인버터 유닛 측에 설치하고, 인버터 유닛 외부 접속 단자는 인버터 유닛의 배면 측 대신에 인버터 유닛의 측면 측의 컨버터 유닛 측에 설치하도록 할 수도 있다.
또한, 필터 콘덴서는 컨버터 유닛의 인버터 유닛 측 및 인버터 유닛의 컨버 터 유닛 측의 한쪽 또는 양쪽에 배치하고, 직류 링크 도체를 짧게 하도록 할 수도 있다.
또한, 컨버터 유닛과 인버터 유닛 사이에 필터 콘덴서를 배치하며, 컨버터 유닛의 측면 측의 인버터 유닛 측에 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자를 설치하고, 인버터 유닛의 측면 측의 컨버터 유닛 측에 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자를 설치하여, 컨버터 유닛 외부 접속 단자와 인버터 유닛 외부 접속 단자 사이를 직류 링크 도체에 의해 접속하도록 할 수도 있다.
또한, 컨버터 유닛 및 인버터 유닛의 배면 측에 필터 콘덴서를 배치하며, 컨버터 유닛의 배면 측의 인버터 유닛 측에 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자를 설치하고, 인버터 유닛의 배면 측의 컨버터 유닛 측에 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자를 설치하여, 컨버터 유닛 외부 접속 단자와 인버터 유닛 외부 접속 단자 사이를 직류 링크 도체에 의해 접속하도록 할 수도 있다.
또한, 컨버터 유닛 외부 접속 단자, 인버터 유닛 외부 접속 단자 및 필터 콘덴서의 단자부는 장치 하우징으로의 착탈 동작과 동시에 삽입/발출(揷入/拔出)이 실행되는 원터치 방식 커넥터로 구성할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도이며, 도 1의 (a)는 사시도, 도 1의 (b)는 평면도, 도 1의 (c)는 측면도, 도 1의 (d)는 배면도이다. 이 제 1 실시예는, 도 6에 나타낸 종래예에 대하여, 컨버터 유닛(13)의 배면 측의 인버터 유닛(15) 측에 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)에 접속하기 위한 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)를 설치하고, 인버터 유닛 (15)의 배면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 필터 콘덴서(18)에 접속하기 위한 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)를 설치하여, 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b) 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 접속하도록 한 것이다. 도 6과 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하여 중복되는 설명을 생략한다.
컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)에는 각각 필터 콘덴서(18)가 내장되어 있으며, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)은 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치된다. 그리고, 컨버터 유닛(13)의 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 컨버터 유닛(13)의 배면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치되어 있다. 도 1에서는 상하에 3개의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)가 설치된 경우를 나타내고 있다.
마찬가지로, 인버터 유닛(15)의 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 인버터 유닛(15)의 배면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치되고, 도 1에서는 상하에 3개의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)가 설치된 경우를 나타내고 있다. 3개의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 3개의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 각각 직류 링크 도체(22)에 의해 접속된다.
이와 같이, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)이 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되고, 직류 입출력의 외부 접속 단자(20a, 20b)가 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15) 측에 설치되며, 그 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 전기 접속시켜 구성되어 있다. 이것에 의해, 직류 링크 부분의 배선 길이를 짧게 하고 있 다.
또한, 컨버터 유닛(13)의 외부 접속 단자(20a)와 필터 콘덴서(18)의 단자부(19), 인버터 유닛(15)의 외부 접속 단자(20b)와 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)는 원터치 방식의 커넥터로 형성되어 있으며, 이들 유닛(13, 15)의 장치 하우징(16)으로의 착탈 동작과 동시에 커넥터의 삽입/발출(揷入/拔出)이 실행되는 구조로 되어 있다. 이것에 의해, 각 유닛(13, 15) 사이의 작업 스페이스가 불필요해지고, 각 유닛(13, 15)을 근접하여 배치하는 것이 가능해져, 유닛(13, 15) 사이의 배선이 더 짧아진다.
여기서, 직류 링크 부분의 회로 구성은 컨버터 유닛(13)의 반도체 소자부(17)→컨버터 유닛(13)의 필터 콘덴서(18)→컨버터 유닛(13)의 외부 접속 단자(20a)→직류 링크 도체(22)→인버터 유닛(15)의 외부 접속 단자(20b)→인버터 유닛(15)의 필터 콘덴서(18)→인버터 유닛(15)의 반도체 소자부(17)로 이루어지고, 유닛(13, 15) 사이의 전류가 이 부분을 흐르게 되어, 적정하게 직류 링크의 회로를 구성할 수 있다.
이상의 설명에서는, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 양쪽에 각각 필터 콘덴서(18)가 내장되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 어느 한쪽에 필터 콘덴서(18)를 내장하도록 할 수도 있다.
제 1 실시예에 의하면, 직류 입출력의 유닛 외부 접속 단자(20a, 20b)를 서로 인접하는 유닛(13, 15)의 배면 측의 서로 인접하는 측에 설치하기 때문에, 직류 링크 부분의 직류 링크 도체(22)의 배선 길이를 짧게 하는 것이 가능해지고, 배선 인덕턴스를 저감시킬 수 있다. 따라서, 철도 차량용 전력 변환 장치의 소형 및 경량화를 실현할 수 있고, 각 유닛 외부 접속 단자(20a, 20b)를 커넥터화함으로써, 소형 및 경량화를 더 도모할 수 있으며, 메인터넌스(maintenance)성도 향상된다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도이며, 도 2의 (a)는 사시도, 도 2의 (b)는 평면도, 도 2의 (c)는 측면도, 도 2의 (d)는 배면도이다. 이 제 2 실시예는, 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 대하여, 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 컨버터 유닛(13)의 배면 측의 인버터 유닛(15) 측 대신에 컨버터 유닛(13)의 측면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치하고, 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 인버터 유닛(15)의 배면 측의 컨버터 유닛(13) 측 대신에 인버터 유닛(15)의 측면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치한 것이다. 도 1과 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하여 중복되는 설명을 생략한다.
도 2에 있어서, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)에는 각각 필터 콘덴서(18)가 내장되어 있으며, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)은 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치된다. 그리고, 컨버터 유닛(13)의 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 컨버터 회로(12)의 반도체 소자부(17) 근방에 설치되어 있다. 즉, 컨버터 유닛(13)의 측면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치되어 있다. 도 2에서는 상하에 3개의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)가 설치된 경우를 나타내고 있다.
마찬가지로, 인버터 유닛(15)의 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 인버터 회로(14)의 반도체 소자부(17) 근방에 설치되어 있다. 즉, 인버터 유닛(15)의 측면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치되고, 도 2에서는 상하에 3개의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)가 설치된 경우를 나타내고 있다. 이들 3개의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 3개의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 각각 직류 링크 도체(22)에 의해 접속된다.
이와 같이, 필터 콘덴서(18)가 내장된 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)이 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되고, 직류 입출력의 외부 접속 단자(20a, 20b)가 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15)의 측면에 설치되며, 그 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 전기 접속시킨 구성으로 되어 있다.
또한, 컨버터 유닛(13)의 외부 접속 단자(20a)와 필터 콘덴서(18)의 단자부(19), 인버터 유닛(15)의 외부 접속 단자(20b)와 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)는, 제 1 실시예와 동일하게, 원터치 방식의 커넥터로 형성되어 있으며, 이들 유닛(13, 15)의 장치 하우징(16)으로의 착탈 동작과 동시에 커넥터의 삽입/발출(揷入/拔出)이 실행되는 구조로 되어 있다. 이것에 의해, 각 유닛(13, 15) 사이의 작업 스페이스가 불필요해지고, 각 유닛(13, 15)을 근접하여 배치하는 것이 가능해져, 유닛(13, 15) 사이의 배선이 더 짧아진다.
제 2 실시예에 의하면, 직류 입출력의 유닛 외부 접속 단자(20a, 20b)를 서로 인접하는 유닛(13, 15)의 측면 측의 서로 인접하는 측에 설치하기 때문에, 제 1 실시예와 동일하게, 직류 링크 부분의 직류 링크 도체(22)의 배선 길이를 짧게 하는 것이 가능해지고, 배선 인덕턴스를 저감시킬 수 있다. 따라서, 철도 차량용 전력 변환 장치의 소형 및 경량화를 실현할 수 있고, 각 유닛 외부 접속 단자(20a, 20b)를 커넥터화함으로써, 소형 및 경량화를 더 도모할 수 있으며, 메인터넌스성도 향상된다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도이며, 도 3의 (a)는 사시도, 도 3의 (b)는 평면도, 도 3의 (c)는 측면도, 도 3의 (d)는 배면도이다. 이 제 3 실시예는, 도 2에 나타낸 제 2 실시예에 대하여, 컨버터 유닛(13)의 필터 콘덴서(18)는 컨버터 유닛(13)의 인버터 유닛(15) 측에, 인버터 유닛(15)의 필터 콘덴서(18)는 인버터 유닛(15)의 컨버터 유닛(13) 측에 배치한 것이다. 도 2와 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하여 중복되는 설명을 생략한다.
도 3에 있어서, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)에는 각각 필터 콘덴서(18)가 내장되어 있으며, 필터 콘덴서(18)는 세로 배치에 의해 서로 인접하도록 배치되어 있다. 컨버터 유닛(13)의 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 컨버터 회로(12)의 반도체 소자부(17) 근방에 설치되고, 컨버터 유닛(13)의 측면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치되어 있다. 도 3에서는 상하에 3개의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)가 설치된 경우를 나타내고 있다.
마찬가지로, 인버터 유닛(15)의 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 인버터 회로(14)의 반도체 소자부(17) 근방에, 인버터 유닛(15)의 측면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치된다. 도 3에서는 상하에 3개의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)가 설치된 경우를 나타내고 있다. 이들 3개의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 3개의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 각각 직류 링크 도체 (22)에 의해 접속된다.
이와 같이, 필터 콘덴서(18)가 세로 배치에 의해 내장된 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)이 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되며, 직류 입출력의 외부 접속 단자(20a, 20b)가 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15)의 측면에 설치되고, 또한 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15) 내부의 필터 콘덴서(18) 배치도 각각 서로 인접하는 유닛 측의 각각 서로 인접하는 유닛의 측면에 설치되며, 그 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 전기 접속시킨 구성으로 되어 있다.
제 3 실시예에 의하면, 제 2 실시예의 효과에 더하여, 컨버터 유닛(13)의 필터 콘덴서(18)와 인버터 유닛(15)의 필터 콘덴서(18) 사이의 배선도 짧게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도이며, 도 4의 (a)는 사시도, 도 4의 (b)는 평면도, 도 4의 (c)는 측면도, 도 4의 (d)는 배면도이다. 이 제 4 실시예는, 도 2에 나타낸 제 2 실시예에 대하여, 필터 콘덴서(18)를 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 외부에 설치하고, 필터 콘덴서(18)가 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15) 사이에 위치하도록 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)을 인접시켜 차체 측방 측으로부터 차량 플로어 아래에 착탈 가능하게 장치 하우징(16)에 조립 구성하며, 필터 콘덴서(18)에 접속하기 위한 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)를 컨버터 유닛(13)의 측면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치하고, 필터 콘덴서(18)에 접속하기 위한 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)를 인버터 유닛(15)의 측면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설 치하며, 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b) 사이를 필터 콘덴서를 통하여 직류 링크 도체(22)에 의해 접속하도록 한 것이다. 도 2와 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하여 중복되는 설명을 생략한다.
도 4에 있어서, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)은 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되며, 필터 콘덴서(18)는 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 외부에 설치되어 있다. 즉, 필터 콘덴서(18)는 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15) 사이에 위치하도록 설치된다. 그리고, 컨버터 유닛(13)의 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 컨버터 유닛(13)의 측면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치되고, 마찬가지로 인버터 유닛(15)의 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 인버터 유닛(15)의 측면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치된다. 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 직류 링크 도체(22)를 통하여 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)에 접속되고, 마찬가지로 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 직류 링크 도체(22)를 통하여 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)에 접속된다.
이와 같이, 컨버터 유닛(13), 인버터 유닛(15), 필터 콘덴서(18)는 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되고, 각각의 직류의 유닛 외부 접속 단자(20a, 20b)가 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15) 측의 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15)의 측면에 설치되며, 그 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 전기 접속시킨 구성으로 되어 있다.
제 4 실시예에 의하면, 제 2 실시예의 효과에 더하여, 필터 콘덴서(18)를 유닛(13, 15)의 외부에 배치하기 때문에, 유닛(13, 15)의 소형 및 경량화를 도모할 수 있고, 또한 메인터넌스성의 향상도 도모할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 철도 차량용 전력 변환 장치의 구성도이며, 도 5의 (a)는 사시도, 도 5의 (b)는 평면도, 도 5의 (c)는 측면도, 도 5의 (d)는 배면도이다. 이 제 5 실시예는, 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 대하여, 필터 콘덴서(18)를 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 외부에 설치하고, 필터 콘덴서(18)가 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 배면 측에 위치하도록 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)을 인접시켜 차체 측방 측으로부터 차량 플로어 아래에 착탈 가능하게 장치 하우징(16)에 조립 구성하며, 필터 콘덴서(18)에 접속하기 위한 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)를 컨버터 유닛(13)의 측면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치하고, 필터 콘덴서(18)에 접속하기 위한 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)를 인버터 유닛(15)의 배면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치하며, 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)와 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b) 사이를 필터 콘덴서(18)를 통하여 직류 링크 도체(22)에 의해 접속하도록 한 것이다. 도 1과 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하여 중복되는 설명을 생략한다.
도 5에 있어서, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)은 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되며, 필터 콘덴서(18)는 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 외부에 설치되어 있다. 즉, 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 배면 측에 위치하도록 설치된다. 그리고, 컨버터 유닛(13)의 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 컨버터 유닛(13)의 배면 측의 인버터 유닛(15) 측에 설치되 고, 마찬가지로 인버터 유닛(15)의 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 인버터 유닛(15)의 배면 측의 컨버터 유닛(13) 측에 설치된다. 컨버터 유닛 외부 접속 단자(20a)는 직류 링크 도체(22)를 통하여 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)에 접속되고, 마찬가지로 인버터 유닛 외부 접속 단자(20b)는 직류 링크 도체(22)를 통하여 필터 콘덴서(18)의 단자부(19)에 접속된다.
이와 같이, 컨버터 유닛(13)과 인버터 유닛(15)은 서로 인접시켜 장치 하우징(16) 내에 배치되며, 필터 콘덴서(18)는 컨버터 유닛(13) 및 인버터 유닛(15)의 배면 측에 배치된다. 즉, 컨버터 유닛(13)과 필터 콘덴서(18)와 인버터 유닛(15)이 "コ"자 형상으로 배치되고, 각각의 직류의 외부 접속 단자(20a, 20b)가 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15) 측의 각각 서로 인접하는 유닛(13, 15)의 측면에 설치되며, 그 사이를 직류 링크 도체(22)에 의해 전기 접속시킨 구성으로 되어 있다.
제 5 실시예에 의하면, 제 1 실시예의 효과에 더하여, 유닛(13, 15)을 삽입 방향으로 소형화하는 것이 가능해지고, 메인터넌스성의 향상도 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 직류 링크 부분에 접속되는 직류 링크 도체를 단축할 수 있기 때문에, 직류 링크 부분의 배선 인덕턴스를 저감시킬 수 있게 되고, 철도 차량용 전력 변환 장치의 소형 및 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 원터치 방식 커넥터를 사용한 경우에는, 장치 하우징으로의 착탈 동작과 동시에 전기 접속을 행할 수 있기 때문에, 컨버터 유닛이나 인버터 유닛의 메인터넌스성 향상을 도모할 수 있다.

Claims (7)

  1. 철도 차량 플로어(floor) 아래에 설치되어 복수개의 반도체 소자의 스위칭(switching) 동작에 의해 교류를 직류로 변환하는 컨버터 회로와, 상기 컨버터 회로에 의해 변환된 직류를 교류로 변환하는 인버터 회로를 구비한 철도 차량용 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 컨버터 회로를 수납한 컨버터 유닛과,
    상기 인버터 회로를 수납한 인버터 유닛과,
    상기 컨버터 유닛 및 상기 인버터 유닛의 한쪽 또는 양쪽에 설치되어 직류 링크로 접속되는 필터 콘덴서와,
    상기 컨버터 유닛과 상기 인버터 유닛을 인접시켜 차체 측방 측으로부터 차량 플로어 아래에 착탈(着脫) 가능하게 조립 구성하여 유지하는 장치 하우징과,
    상기 컨버터 유닛의 배면 측의 상기 인버터 유닛 측에 설치되어 상기 필터 콘덴서에 접속하기 위한 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자와,
    상기 인버터 유닛의 배면 측의 상기 컨버터 유닛 측에 설치되어 상기 필터 콘덴서에 접속하기 위한 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자와,
    상기 컨버터 유닛 외부 접속 단자와 상기 인버터 유닛 외부 접속 단자 사이를 접속하는 직류 링크 도체를 구비한 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터 유닛 외부 접속 단자는 상기 컨버터 유닛의 배면 측의 상기 인버터 유닛 측 대신에 상기 컨버터 유닛의 측면 측의 상기 인버터 유닛 측에 설치하고, 상기 인버터 유닛 외부 접속 단자는 상기 인버터 유닛의 배면 측의 상기 컨버터 유닛 측 대신에 상기 인버터 유닛의 측면 측의 상기 컨버터 유닛 측에 설치한 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 콘덴서는 상기 컨버터 유닛의 상기 인버터 유닛 측 및 상기 인버터 유닛의 상기 컨버터 유닛 측의 한쪽 또는 양쪽에 배치된 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 콘덴서는 상기 컨버터 유닛의 상기 인버터 유닛 측 및 상기 인버터 유닛의 상기 컨버터 유닛 측의 한쪽 또는 양쪽에 배치된 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
  5. 철도 차량 플로어 아래에 설치되어 복수개의 반도체 소자의 스위칭 동작에 의해 교류를 직류로 변환하는 컨버터 회로와, 상기 컨버터 회로에 의해 변환된 직류를 교류로 변환하는 인버터 회로를 구비한 철도 차량용 전력 변환 장치에 있어 서,
    상기 컨버터 회로를 수납한 컨버터 유닛과,
    상기 인버터 회로를 수납한 인버터 유닛과,
    상기 컨버터 유닛 및 상기 인버터 유닛에 직류 링크로 접속되는 필터 콘덴서와,
    상기 컨버터 유닛과 상기 인버터 유닛 사이에 상기 필터 콘덴서가 위치하도록 상기 컨버터 유닛과 상기 인버터 유닛을 인접시켜 차체 측방 측으로부터 차량 플로어 아래에 착탈 가능하게 조립 구성하여 유지하는 장치 하우징과,
    상기 컨버터 유닛의 측면 측의 상기 인버터 유닛 측에 설치되어 상기 필터 콘덴서에 접속하기 위한 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자와,
    상기 인버터 유닛의 측면 측의 상기 컨버터 유닛 측에 설치되어 상기 필터 콘덴서에 접속하기 위한 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자와,
    상기 컨버터 유닛 외부 접속 단자와 상기 인버터 유닛 외부 접속 단자 사이를 상기 필터 콘덴서를 통하여 접속하는 직류 링크 도체를 구비한 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
  6. 철도 차량 플로어 아래에 설치되어 복수개의 반도체 소자의 스위칭 동작에 의해 교류를 직류로 변환하는 컨버터 회로와, 상기 컨버터 회로에 의해 변환된 직류를 교류로 변환하는 인버터 회로를 구비한 철도 차량용 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 컨버터 회로를 수납한 컨버터 유닛과,
    상기 인버터 회로를 수납한 인버터 유닛과,
    상기 컨버터 유닛 및 상기 인버터 유닛에 직류 링크로 접속되는 필터 콘덴서와,
    상기 컨버터 유닛 및 상기 인버터 유닛의 배면 측에 상기 필터 콘덴서가 위치하도록 상기 컨버터 유닛과 상기 인버터 유닛을 인접시켜 차체 측방 측으로부터 차량 플로어 아래에 착탈 가능하게 조립 구성하여 유지하는 장치 하우징과,
    상기 컨버터 유닛의 배면 측의 상기 인버터 유닛 측에 설치되어 상기 필터 콘덴서에 접속하기 위한 직류 출력의 컨버터 유닛 외부 접속 단자와,
    상기 인버터 유닛의 배면 측의 상기 컨버터 유닛 측에 설치되어 상기 필터 콘덴서에 접속하기 위한 직류 입력의 인버터 유닛 외부 접속 단자와,
    상기 컨버터 유닛 외부 접속 단자와 상기 인버터 유닛 외부 접속 단자 사이를 접속하는 직류 링크 도체를 구비한 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터 유닛 외부 접속 단자, 상기 인버터 유닛 외부 접속 단자 및 상기 필터 콘덴서의 단자부는 상기 장치 하우징으로의 착탈 동작과 동시에 삽입/발출(揷入/拔出)이 실행되는 원터치 방식 커넥터인 것을 특징으로 하는 철도 차량용 전력 변환 장치.
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