[發明專利]搭載蓄電裝置的電力變換裝置

有效

• 申請號: 201410272854.5
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104242705B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 筱宮健志;中村恭之;綾田昌高;杉浦徹;仲田清
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 王亞愛

技術領域

本發明涉及搭載了蓄電裝置的電力變換裝置的系統構成，特別，涉及具備將直流變換為交流的逆變器裝置、與該逆變器裝置并聯連接并將第1直流電壓變換為第2直流電壓的DC-DC變換裝置、和蓄電裝置的電力變換裝置的構成方法。

背景技術

在工業界中廣泛使用的逆變器裝置中，通過使用了脈沖寬度調制(PWM)方式的可變電壓可變頻率(VVVF)控制來將直流電力變換為交流電力的方式被廣泛利用。

例如，在鐵道車輛的領域中，廣泛采用再生制動控制，即，通過使用VVVF逆變器裝置來驅動電動機從而使車輛加速，并且通過在制動時以電動機作為發電機進行動作從而將動能變換為電能并返回至架空電車線(以下，稱為“架線”)。

此外，近年，應用蓄電裝置而有效利用通過再生制動得到的再生電力，實現進一步節能化的技術被研究并實用化。

例如，在作為在先技術文獻而刊載的專利文獻1、2中，公開有以下技術：對逆變器裝置的輸入側并聯連接蓄電裝置，通過對再生能量進行蓄電來有效利用，從而使車輛高效率運行。

作為現有技術，在先的專利文獻1中記載的電力變換裝置在圖6中示出。

在圖6中，1為直流電車線，2為集電裝置，3為接觸器，4為電抗器，5以及8為電容器，6為逆變器電路，7為電動機，9為DC-DC變換電路，11為蓄電裝置，21為逆變器電路單元，22為DC-DC變換電路單元，31為電阻，32為開關元件。

這里，逆變器電路6以及DC-DC變換電路9一般由使用了功率用半導體元件的開關元件構成。在基于PWM方式的電力變換中，通過開關元件的開關動作將直流電力變換為交流電力，但是在該電力變換時，產生高次諧波失真，逆變器電路6導致的高次諧波失真被由電抗器4和電容器5構成的濾波器電路吸收，并且DC-DC變換電路9導致的高次諧波失真被由電抗器4和電容器8構成的濾波器電路吸收，通過這樣的構成，防止高次諧波失真向直流電車線1流入。此外，電阻31和開關元件32構成用于使電容器的電荷放電的放電電路。

上述電力變換裝置，在對車輛進行加速的動力運行時，從直流電車線1通過集電裝置2來輸入直流電力，在經由斷路器3和電抗器4、電容器5向逆變器電路6提供電力后，通過由逆變器電路6將直流電力變換為三相交流電力來驅動電動機7，使車輛加速。

此外，在使車輛減速的再生制動時，通過與上述動力運行時相同的路徑將由電動機產生的再生電力返回至直流電車線，由此上述再生電力作為同一線路上的其他車輛的動力運行電力來使用。另一方面，設為以下的裝置構成：在前述的再生制動時，即使是在同一線路上進行動力運行的電車不足的狀態下，通過由蓄電裝置11吸收由電動機7產生的再生電力從而使再生制動連續動作，能夠降低不能將再生電力全部返回的再生失效的次數，從而有效利用電力。在該情況下，再生電力由電動機7經由逆變器電路6和電容器5、電容器8、DC-DC變換電路9而在蓄電裝置11中蓄積。這里，充電至蓄電裝置11的電力由DC-DC變換電路9控制。

此外，在蓄電裝置11中蓄積的電力通過與上述蓄電裝置11的充電時相同的路徑被放電，作為在動力運行時對車輛進行加速的電力來使用，并且在直流電車線1停電等沒有受到電力供給的情況下，能夠作為使車輛緊急行駛至車站的電力來使用。

在作為在先技術文獻而刊載的專利文獻2中，如圖7所示，對DC-DC變換電路9與逆變器電路6連接的一側的直流輸入部沒有并聯連接電容器(相當于圖6所示的電容器8)，而是構成為共用與逆變器電路6的輸入部并聯連接的電容器5。在本構成中，如后所述，存在由于逆變器電路6和DC-DC變換電路9之間的布線電感23的影響，從而DC-DC變換電路9的開關元件10的浪涌電壓過大這樣的課題。

此外，在作為在先技術文獻而刊載的專利文獻3中，與專利文獻2相同地，共用逆變器電路和DC-DC變換電路的電容器，但是為了防止開關元件的浪涌電壓與電源電壓重疊，需要進行母線的分割。此外，由于在相間在直至電源電極的取出位置為止的距離中存在差別，所以在相間，電路的電感不同，存在涉及到對開關時的浪涌電壓有影響、相間的電流不均衡的課題。

專利文獻1：JP特開2012-186947號公報

專利文獻2：JP特開2009-89503號公報

專利文獻3：JP特開2008-199788號公報

在作為這些在先技術文獻而刊載的專利文獻所示的電路中，如以下所示，存在較大的三個課題。