[发明专利]电动车的电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及包括铁路车辆或者电动汽车的电动车等中使用的以同步机驱动为对象的电力变换装置，特别涉及在同步机与电力变换器之间具备开闭部的电力变换装置。

背景技术

同步机相比于以往以来在各种领域中广泛使用的感应电机，具有如下优点，即，由于由转子中内置的磁铁产生的磁通被确立，所以不需要励磁电流，由于不像感应电机那样在转子中流过电流，所以不会产生二次铜损。因此，在电动车中也为了提高效率而研究应用同步机。

电动车是将搭载了电力变换器和同步机的多个车辆连结而形成编组来行驶，所以即使在行驶过程中在一部分车辆的构成电力变换装置的开关元件中产生了短路故障的情况下，电动车也能够通过其他健全的电力变换器和同步机而继续行驶。由此，在故障了的电力变换器的故障部位(短路部分)会继续流过由同步机的感应电压产生的短路电流。因此，如果置之不理该状态，则会流过大的短路电流，所以存在电力变换器的故障部位扩大的可能性，或者由于在同步机中也流过短路电流，所以存在同步机发热或者烧坏的可能性。

作为针对这样的故障的处置，例如在下述专利文献1中，公开了一种电力变换装置，具备：电力变换器，具有被进行导通截止控制的多个开关元件，将直流电压变换为任意频率的交流电压而驱动交流电动机；交流切断用的开闭部，连接于电力变换器与同步机之间；电流检测器，检测电力变换器的输出电流；以及控制部，至少根据电流检测器检测出的电流，进行电力变换器中的多个开关元件的导通截止控制和针对开闭部的开闭控制，其中，控制部具备：故障判定部，根据电流检测器检测出的电流值，判别多个开关元件中的哪一个产生了短路故障或者仍保持导通动作状态，输出表示判别结果的信号；以及选通信号生成部，根据来自上述故障判定部的信号，对电力变换器输出控制信号，其中，选通信号生成部在来自故障判定部的信号表示属于与正极侧连接的上支路的开关元件中的某一个产生了短路故障或者仍保持导通动作状态、并且属于与负极侧连接的下支路的开关元件中的某一个产生了短路故障或者仍保持导通动作状态的情况下，对电力变换器输出使所有开关元件成为导通动作状态的导通控制信号，从而不论在电力变换装置中产生的故障的形态如何，都能够在电力变换器与电动机之间流过的故障电流中包含不产生连续性的电流零点的直流分量的情况下切断故障电流，所以能够防止电力变换器中的故障部位扩大。

另外，在下述专利文献2中，记载了如下对策：与上述同样地，在产生了开关元件的短路故障时，以包含短路故障了的相的方式，使高电位P侧支路或者低电位N侧支路的电动机端子短路，以成为三相短路状态的方式，使开关元件成为ON动作状态，使作为同步机的电流的平均值的直流分量返回零。

专利文献1：日本专利第4252109号公报(权利要求1)

专利文献2：日本专利第3927584号公报(段落[0093])

发明内容

但是，在上述以往的电力变换装置中，在产生了短路故障时，需要使产生了短路故障的开关元件和2个以上的开关元件成为ON动作状态。因此，在流过大的短路电流时，如果使健全的开关元件成为ON动作状态，则对开关元件造成过大的压力，所以设为ON动作状态的健全的开关元件也有可能产生故障，故障有可能扩大。

另外，在开闭部打开时产生过渡性的电压(一般称为浪涌电压)，但该过渡性的电压有可能会超过电力变换器、同步机的绝缘耐压的电压电平。因此，需要考虑尽可能减小该过渡性的电压，来选择打开开闭部的相顺序。但是，在以往技术中，没有考虑上述情况，所以存在无法抑制产生上述过渡性的电压这样的课题。

本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于得到一种电动车的电力变换装置，能够抑制在开闭部打开时产生的过渡性的电压，并且能够减轻对没有故障的开关元件的负担。