高速铁道车辆用电力转换系统以及高速铁道车辆用电力转换系统的控制方法

摘要

在沿着相连接的多台车辆的行进方向排列的多个电力转换装置中设置有对电力进行转换的转换部、将在转换部产生的热散放到行驶风中的散热部、控制被转换电力的控制部。第一电力转换装置的控制部基于与设置于第一电力转换装置中的散热部相比在行进方向的更前方配置的、将热量散放到行驶风中的其他的散热部的数量、以及到在行进方向的前方邻接的其他的散热部的距离的信息中的至少一方，使得在第一电力转换装置的转换部中被转换的电力进行增减。

说明书

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2011年11月30日在日本专利局提交的日本发明专利申请 第2011一262328号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并 入本文。

技术领域

本发明涉及高速铁道车辆用电力转换系统以及高速铁道车辆用电力转换系 统的控制方法。

背景技术

在以往的行驶于交流电化区间的电车中具有包括将交流转换为直流的转换 器部以及将直流转换为交流的逆变器部等电力转换装置(以下，称为「主转换装 置」。)。在主转换装置中设置有对转换器部或逆变器部所使用的半导体元件进行 冷却的送风机。

近年来，在电车的技术领域中小型化或轻量化的需求不断高涨，因此，主转 换装置也要求实现小型化或轻量化。在专利文献1中公开了通过使用电车行驶 时流动于车辆的外侧的风(以下，称为「行驶风」)来冷却主转换装置中的半导体 元件，由此，废除主转换装置的送风机以实现小型化及轻量化的技术。具体而言， 公开了在车辆的车底板下面装载有主转换装置，利用轨道与车辆底面之间的行 驶风对主转换装置进行冷却的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2009-096318号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由发明人的测量结果可知，在采用如上所述的行驶风冷却方式的主转 换装置中，会由于电车的车辆中主转换装置的配置位置或电车的编组中车辆的 位置等条件而在主转换装置的温度中产生差异。

具体而言，已发现由于从配置于车底板下面的主转换装置等设备排放的热 而引起在车辆的底面附近的行驶风中存在温度分布的不均。因此，在通过温度较 低的行驶风冷却的主转换装置与通过温度较高的行驶风冷却的主转换装置之间 产生了温度差异。

例如，当两个主转换装置在车辆的行进方向上配置为一前一后时，配置于行 进方向后方的主转换装置会因受到在前方配置的主转换装置的排热的影响从而 温度容易上升。具体而言，已发现在行进方向的前方端以及后方端分别装载有主 转换装置的车辆中，与装载在前方端的主转换装置中的半导体元件相比，装载在 后方端的主转换装置中的半导体元件的温度高出几℃。

另一方面，已知半导体元件具有可使用的温度上限，如果超过该温度上限， 则半导体元件会因热而被损坏。为了防止因热而导致的损坏，要求在低于上述温 度上限的温度下使用半导体元件。例如，采用使其具有如下保护功能的方法：监 视半导体元件附近的温度，当监视的温度到达上述温度上限时，判断在主转换装 置中产生了因温度上升而导致的故障，并使主转换装置停止。

但是，如上所述，在使到达温度上限的主转换装置停止的方法中，作为电车 的编组整体运转的主转换装置的数量减少。也就是说，用于电车行驶的主转换装 置的数量减少，换言之，用于电车行驶的输出减少，有可能使得电车加速时的加 速度降低。

如上所述，通过发明人的调查判明了，因为温度上升而使主转换装置停止的 可能性，换言之，热方面严酷的条件是非常限定的。例如，盛夏时户外气温高的白 天的条件、以及在编组中主转换装置停止的车辆数量多的条件成立，与此同时， 主转换装置被配置在受到在行进方向的前方配置的设备的排热的影响的位置的 条件成立时，该主转换装置存在因为温度上升而停止的可能性。

现在，主转换装置被设计为，即使在如上所述的因温度上升而使主转换装置 停止的条件下，也不会使主转换装置停止。也就是说，进行了如下设计：较大地确 保主转换装置的冷却能力，以使得即使在所设想的热方面最严酷的条件下，主转 换装置的温度也不会到达温度上限。换言之，这种设计意味着，在电车运行的大 部分时间内，主转换装置的冷却能力过剩。这成为了实现主转换装置小型化及轻 量化上的限制条件。

本发明的一个方面在于提供高速铁道车辆用电力转换系统以及高速铁道车 辆用电力转换系统的控制方法，其能够维持作为具有多个电力转换装置的电力 转换系统整体的输出，并能够实现小型化及轻量化。

解决问题的技术方案

本发明的第1方面的高速铁道车辆用电力转换系统的特征在于，具备多个 电力转换装置，所述多个电力转换装置沿着相连接的多台车辆的行进方向排列， 对从外部供给的电力进行转换并将所述转换的电力供给电动机，在所述电力转 换装置中设置有转换部、散热部以及控制部，所述转换部对所述从外部供给的电 力进行转换，所述散热部配置于所述车辆的底面，将在所述转换部产生的热散放 到沿着所述底面流动的行驶风中，所述控制部基于所述多台车辆的驾驶者所输 入的控制信号控制在所述转换部中被转换的电力，在所述多个电力转换装置内 的第一电力转换装置中设置的第一控制部，基于与设置于所述第一电力转换装 置中的第一散热部相比在所述行进方向的更前方配置的其他的散热部的数量、 以及到在所述行进方向的前方邻接的所述其他的散热部的距离的信息中的至少 一方，进行使得基于所述控制信号确定的、在设置于所述第一电力转换装置内的 第一转换部中被转换的电力增减的控制。

根据本发明的第1方面的高速铁道车辆用电力转换系统，与均等地控制在 多个电力转换装置的转换部中被转换的电力的方法相比，进行减少在下述转换 部中被转换的电力的控制：在行进方向的前方配置的其他的散热部的数量较多 的电力转换装置内的转换部、或到在行进方向的前方相邻配置的其他的散热部 的距离较近的电力转换装置内的转换部。同时进行增加在下述转换部中被转换 的电力的控制：在前方配置的其他的散热部的数量较少的电力转换装置内的转 换部、或到在前方相邻配置的其他的散热部的距离较远的电力转换装置内的转 换部。

换言之，通过减少在进入散热部的行驶风的温度较高的电力转换装置中被 转换的电力，来减轻该电力转换装置中的热负荷。另一方面，通过增加在进入散 热部的行驶风的温度较低的电力转换装置中被转换的电力，来实现对作为电力 转换系统整体所转换的电力的维持。

由此，与均等地控制在多个电力转换装置的转换部中被转换的电力的方法 相比，因为能够将对散热部所要求的散热能力抑制得较低，所以能够实现散热部 的小型化及轻量化。另外，与基于转换部的温度控制在转换部中被转换的电力的 方法相比，能够以简单的构成及简单的控制维持作为电力转换系统整体的输出， 并且能够实现小型化及轻量化。

而且，每个电力转换装置中的被转换的电力的增减比例通过考虑所有电力 转换装置中的该电力转换装置的相对的配置位置、或沿着车辆的底面流动的行 驶风的流动等影响而决定。可以例示如下决定方法：通过安装测量转换部的温度 的测量部，来收集车辆运行时的转换部的温度数据，并基于收集到的温度数据作 出决定以使得所有电力转换装置中的热负荷均等的方法。

在上述发明的第1方面中优选下述构成，在所述电力转换装置中还设置有 测量所述转换部的温度的测量部，当指示所述第一转换部的温度超过预定的开 始阈值的、所述测量部的测量信号被输入时，所述第一控制部减少在所述第一转 换部中被转换的电力，当所述第一转换部的温度超过所述预定的开始阈值时，在 所述多个电力转换装置内的、所述第一电力转换装置之外的第二电力转换装置 中设置的第二控制部，开始进行通过增加在设置于所述第二电力转换装置中的 第二转换部中被转换的电力，以补偿在所述第一转换部中减少的电力的控制。

像这样由测量部所测量的转换部的温度超过预定的开始阈值时，通过进行 减少在温度超值的第一转换部中被转换的电力的控制，并进行增加在除此之外 的第二转换部中被转换的电力以补偿在第一转换部中减少的电力的控制，由此， 即使在第一电力转换装置中发生了不良情况时，也能够维持作为电力转换系统 整体的输出，并能够实现小型化及轻量化。

本发明的第2方面的高速铁道车辆用电力转换系统的特征在于，具备多个 电力转换装置，所述多个电力转换装置沿着相连接的多台车辆的行进方向排列， 对从外部供给的电力进行转换并将所述转换的电力供给电动机，在所述电力转 换装置中设置有转换部、散热部、测量部以及控制部，所述转换部对所述从外部 供给的电力进行转换，所述散热部配置于所述车辆的底面，将在所述转换部产生 的热散放到沿着所述底面流动的行驶风中，所述测量部测量所述转换部的温度， 所述控制部基于所述多台车辆的驾驶者所输入的控制信号控制在所述转换部中 被转换的电力，在所述多个电力转换装置内的第一电力转换装置中设置的第一 控制部，当指示设置于所述第一电力转换装置中的第一转换部的温度超过预定 的开始阈值的、第一测量部的测量信号被输入时，减少所述第一转换部所转换的 电力，当所述第一转换部的温度超过所述预定的开始阈值时，在所述多个电力 转换装置内的、所述第一电力转换装置之外的第二电力转换装置中设置的第二 控制部，开始进行通过增加在设置于所述第二电力转换装置中的第二转换部中 被转换的电力，以补偿在所述第一转换部中减少的电力的控制。

根据本发明的第2方面的高速铁道车辆用电力转换系统，当第一转换部的 温度超过预定的开始阈值时，进行减少在第一转换部中被转换的电力以减轻该 电力转换装置中的热负荷的控制，与此同时，进行增加在第二转换部中被转换的 电力以维持作为电力转换系统整体所转换的电力的控制。

由此，与均等地控制在多个电力转换装置的转换部中被转换的电力的方法 相比，因为能够将对散热部所要求的散热能力抑制得较低，所以能够实现散热部 的小型化及轻量化。另外，与固定在每个转换部中被转换的电力的增减比例的方 法相比，因为能够根据转换部中的温度状况而变更减少所转换的电力的电力转 换装置，所以即使在一部分转换部中发生温度上升并超过设想的范围等不良情 况时，也可以予以对应。

在上述构成或上述发明的第2方面中优选，当所述第一转换部的温度超过 所述预定的开始阈值时，所述第一控制部进行将所述第一转换部所转换的电力 减少至预定的电力的控制。

像这样当第一转换部的温度超过预定的开始阈值时，通过进行将在第一转 换部中被转换的电力减少至预先规定的预定的电力的控制，可以使得由第一控 制部所进行的控制易于进行。

在上述构成或上述发明的第2方面中优选，在由于所述第一转换部的温度 超过了所述预定的开始阈值，而开始进行减少所述第一转换部所转换的电力的 控制之后，当指示所述第一转换部的温度低于比所述预定的上限阈值低的预定 的结束阈值的、所述第一测量部的测量信号被输入所述第一控制部时，所述第一 控制部结束进行减少所述第一转换部所转换的电力的控制，当指示所述第一转 换部的温度低于所述预定的结束阈值的所述第一测量部的测量信号被输入时， 所述第二控制部结束进行增加在所述第二转换部中被转换的电力的控制。

像这样在减少第一转换部所转换的电力的控制开始之后，当第一转换部的 温度低于预定的结束阈值时，结束进行减少在第一转换部中被转换的电力的控 制，并结束进行增加在第二转换部中被转换的电力的控制，由此，可以限定第二 转换部中的负荷增加的期间。因此，可以抑制在第二转换部中温度过度上升。

本发明的第3方面的高速铁道车辆用电力转换系统的控制方法，在所述高 速铁道车辆用电力转换系统中，多个电力转换装置被配置为沿着相连接的多台 车辆的行进方向排列，所述电力转换装置具有转换部、散热部以及控制部，所述 转换部对所述从外部供给的电力进行转换并将所述转换的电力供给电动机，所 述散热部配置于车辆的底面，将在所述转换部产生的热散放到沿着所述底面流 动的行驶风中，所述控制部基于驾驶者所输入的控制信号控制在所述转换部中 被转换的电力，其特征在于，所述控制方法包括：信息定义步骤，在所述多个电力 转换装置内的第一电力转换装置中设置的所述控制部中，定义与设置于所述第 一电力转换装置中的第一散热部相比在所述行进方向的更前方配置的其他的散 热部的数量、以及到在所述行进方向的前方邻接的所述其他的散热部的距离的 信息中的至少一方；以及信号定义步骤，基于在该信息定义步骤中被定义的信息， 定义使得基于所述控制信号而确定的、在设置于所述第一电力转换装置内的第 一转换部中被转换的电力增减的信号。

根据本发明的第3方面的高速铁道车辆用电力转换系统的控制方法，在信 息定义步骤中，对于被定义为在行进方向的前方配置的其他的散热部的数量较 多的电力转换装置、或被定义为到在行进方向的前方相邻配置的其他的散热部 的距离较近的电力转换装置，进行减少在转换部中被转换的电力，减轻该电力转 换装置中的热负荷的控制。同时，对于被定义为在前方配置的其他的散热部的数 量较少的电力转换装置、或被定义为到在前方相邻配置的其他的散热部的距离 较远的电力转换装置，进行增加在转换部中被转换的电力，维持作为电力转换系 统整体所转换的电力的控制。

由此，与均等地控制在多个电力转换装置的转换部中被转换的电力的方法 相比，因为能够将对散热部所要求的散热能力抑制得较低，所以能够实现散热部 的小型化及轻量化。

本发明的第4方面的高速铁道车辆用电力转换系统的控制方法，在所述高 速铁道车辆用电力转换系统中，多个电力转换装置被配置为沿着相连接的多台 车辆的行进方向排列，所述电力转换装置具有转换部、散热部、测量部以及控制 部，所述转换部对所述从外部供给的电力进行转换并将所述转换的电力供给电 动机，所述散热部配置于车辆的底面，将在所述转换部产生的热散放到沿着所述 底面流动的行驶风中，所述测量部测量所述转换部的温度，所述控制部基于驾驶 者所输入的控制信号控制在所述转换部中被转换的电力，其特征在于，所述控制 方法包括：判断步骤，由在所述多个电力转换装置内的第一电力转换装置中设置 的第一控制部判断设置于所述第一电力转换装置中的第一转换部的温度是否超 过了预定的开始阈值；以及控制步骤，在该判断步骤中，当判断所述第一转换部 的温度超过了所述预定的开始阈值时，所述第一控制部开始进行减少所述第一 转换部所转换的电力的控制，与此同时，对于在所述多个电力转换装置内的、所 述第一电力转换装置之外的第二电力转换装置中设置的第二控制部，输出通知 所述第一转换部的温度超过了所述预定的开始阈值的信号，所述第二控制部开 始进行通过增加在设置于所述第二电力转换装置中的第二转换部中被转换的电 力，以补偿在所述第一转换部中减少的电力的控制。

根据本发明的第4方面的高速铁道车辆用电力转换系统的控制方法，在判 断步骤中，当判断第一转换部的温度超过了预定的开始阈值时，进行减少在第一 转换部中被转换的电力，减轻该电力转换装置中的热负荷的控制，与此同时，进 行增加在第二转换部中被转换的电力，维持作为电力转换系统整体所转换的电 力的控制。

由此，与均等地控制在多个电力转换装置的转换部中被转换的电力的方法 相比，因为能够将对散热部所要求的散热能力抑制得较低，所以能够实现散热部 的小型化及轻量化。另外，与固定在每个转换部中被转换的电力的增减比例的方 法相比，因为根据转换部的温度状况而使得被转换的电力的比例发生变化，所以 即使在一部分转换部中发生温度上升并超过设想的范围等不良情况，也能够予 以应对。

发明效果

根据本发明的第1方面及第2方面的高速铁道车辆用电力转换系统、以及第 3方面及第4方面的高速铁道车辆用电力转换系统的控制方法，通过进行减少在 下述转换部中被转换的电力的控制：在行进方向的前方配置的其他的散热部的 数量较多的电力转换装置内的转换部、或到在行进方向的前方相邻配置的其他 的散热部的距离较近的电力转换装置内的转换部，同时进行增加在下述转换部 中被转换的电力的控制：在前方配置的其他的散热部的数量较少的电力转换装 置内的转换部、或到在前方相邻配置的其他的散热部的距离较远的电力转换装 置内的转换部，从而获得能够维持作为具有多个电力转换装置的高速铁道车辆 用电力转换系统整体的输出，并能够实现小型化及轻量化的效果。

另外，当第一转换部的温度超过了预定的开始阈值时，通过进行减少在第一 转换部中被转换的电力，减轻该电力转换装置中的热负荷的控制，与此同时，进 行增加在第二转换部中被转换的电力，维持作为电力转换系统整体所转换的电 力的控制，从而获得能够维持作为具有多个电力转换装置的电力转换系统整体 的输出，并能够实现小型化及轻量化的效果。

附图说明

图1是说明本发明的第1实施方式的高速铁道车辆用电力转换系统的构成 的框图。

图2是说明图1的主转换装置的构成的框图。

图3A是说明图2的散热翅片部的配置的模式图，且是说明在一台车辆上装 载有2个主转换装置时的散热翅片部的配置的模式图。

图3B是说明图2的散热翅片部的配置的模式图，且是说明在一台车辆上装 载有1个主转换装置时的散热翅片部的配置的模式图。

图4是说明图1的主转换装置输出的增减比例的图形。

图5是说明图1的主转换装置温度的曲线图。

图6是说明散热翅片部的其他的配置例的模式图。

图7是说明本发明的第2实施方式的高速铁道车辆用电力转换系统中的主 转换装置的构成的框图。

图8是说明温度上升的主转换装置的控制部的控制的流程图。

图9是说明在其他的主转换装置中温度上升时的一主转换装置的控制部的 控制的流程图。

图10是说明主转换装置的温度变化的曲线图。

图11是说明主转换装置输出的增减比例的图形。

附图标记的说明

1，101…电力转换系统；10，110…主转换装置(电力转换装置)；11…转换器 部(转换部)；12…逆变器部(转换部)；13…散热翅片部(散热部)；14…温度传感 器(测量部)；15，115…控制部；31…电动机；32…底面；T1…故障检测温度(预定 的上限阈值)；T2…控制开始温度(预定的开始阈值)；T3…控制解除温度(预定的 结束阈值)；S12…判断步骤；S14，S23…控制步骤

具体实施方式

第1实施方式

下面，参照图1至图6说明本发明的第1实施方式的高速铁道车辆用电力转 换系统1(以下表示为「电力转换系统1」。)。本实施方式的电力转换系统1是将本 申请的发明应用于控制装载在由行驶于交流电化区间的多台车辆编组成的电车 上的多个主转换装置10的例子。更具体而言，是将本申请的发明应用于在一台 车辆上装载有2个主转换装置10的电车上。

而且，可以在所有车辆上装载2个主转换装置10，也可以只在一部分车辆上 装载2个主转换装置10，不限定装载有2个主转换装置10的车辆的数量。并且， 可以将本申请发明的控制应用于装载在电车上的所有主转换装置10，也可以应 用于一部分主转换装置10，对此不做特别限定。

如图1所示，在本实施方式的电力转换系统1中，主要设置有多个主转换装 置(电力转换装置的一例)10以及一个控制传送部20，所述多个主转换装置10 对由架线等外部的交流电源供给的交流电力进行转换，并将电力供给驱动电车 车轮以使其旋转的电动机31，同时控制电动机31的旋转，所述一个控制传送部 20在多个主转换装置10之间传达关于控制的信号。

如图1所示，电车的车辆沿着行进方向排列并连接，将从一端的车辆朝向另 一端的车辆按顺序称为1号车、2号车、…、N号车(N是自然数)。在本实施方式 中，以在3号车、7号车、11号车、15号车上分别装载有2个主转换装置10A以及 10B，在其他的号车上装载有1个主转换装置10为例进行说明。而且，为了区别装 载于3号车、7号车、11号车、15号车上的2个主转换装置10时，将配置于行进 方向前方的表示为主转换装置10A，将配置于后方的表示为主转换装置10B。

如图2所示，在主转换装置10中主要设置有：将由交流电源供给的交流电压 转换为直流电压的转换器部(转换部的一例)11、将转换器部11所转换的直流电 压转换为期望的电压以及期望的频率的交流电压的逆变器部(转换部的一例)12 、将在转换器部11以及逆变器部12中产生的热散放到外部的散热翅片部(散热 部的一例)13、测量转换器部11以及逆变器部12的温度的温度传感器(测量部的 一例)14、以及控制转换器部11以及逆变器部12的控制部15。

图3A是说明在主转换装置10A以及主转换装置10B中的散热翅片部13的 配置的模式图，图3B是说明在装载于2号车等的主转换装置10中的散热翅片部 13的配置的模式图。

散热翅片部13将当转换器部11或逆变器部12中的电压转换时由半导体元 件等产生的热量散放到沿着车辆的底面32流动的行驶风中。如图3A以及图3B 所示，散热翅片部13配置于车辆的底面32中朝向上方凹陷的凹部33中的最上 方的平坦的面上(底面的一例)。

另外，散热翅片部13具有由铝等导热率高的金属材料形成的多个板状部分， 这些板状部分隔开间隔平行地排列配置。因为板状部分沿着电车的行进方向延 伸配置，所以行驶风在平行排列的板状部分之间流动。

如图3A所示出的主转换装置10A以及主转换装置10B的散热翅片部13，主 转换装置10A的散热翅片部13以及主转换装置10B的散热翅片部13在行进方 向的前后方向上隔开间隔排列配置在一个凹部33中。另一方面，如图3B所示出 的在2号车等一台车辆上只装载有1个的主转换装置10时的散热翅片部13，一 个散热翅片部13配置在一个凹部33中。

而且，如图3A所示，主转换装置10A以及主转换装置10B的各自的筐体邻接 配置或一体化配置。并且，主转换装置10A以及主转换装置10B的转换器部11 以及逆变器部12被分别配置，换言之，两者的转换器部11以及逆变器部12没有 被共用。

温度传感器14是测量转换器部11以及逆变器部12的温度的传感器，如图 2所示，分别设置有测量转换器部11的温度的传感器以及测量逆变器部12的温 度的传感器。温度传感器14通过监视温度，来检测在转换器部11或逆变器部12 中有没有发生冷却性能的故障或性能低下。从温度传感器14输出的指示转换器 部11的温度的测量信号或指示逆变器部12的温度的测量信号被输入到控制部 15。

由温度传感器14测量的转换器部11以及逆变器部12的温度数据除了用于 监视冷却性能的故障或性能低下之外，还在选择后述的抑制输出的主转换装置 10时作为参考数据使用。将温度数据作为参考数据使用时，温度数据被存储在 控制部15或控制传送部20中。

控制部15基于电车驾驶者所输入的控制信号控制在主转换装置10中被转 换且被供给电动机31的交流电压的电压以及频率等。并且，控制部15实施使在 主转换装置10中被转换的电力(换言之，主转换装置10的输出)基于主转换装置 10的配置位置从作为目标的输出以预先规定的比例进行增减的控制。具体而言， 实施使基于驾驶者所输入的控制车辆速度的控制信号而确定为一个数值的主转 换装置10的输出即目标输出以预先规定的比例进行增减的控制。换言之，进行 使对所有主转换装置10的合计输出用主转换装置10的数量进行平均后的目标 输出以预先规定的比例进行增减的控制。而且，控制的具体说明如后所述。

而且，作为转换器部11以及逆变器部12，可以使用公知形式的转换器以及 逆变器，并不特别限定其形式等。另外，作为温度传感器14，可以使用公知形式 的传感器，并不限定其形式。

接下来，说明由上述的构成形成的电力转换系统1中的控制方法。并说明在 本实施方式中，在同一车辆上相互接近装载的主转换装置10A以及主转换装置 10B中，使配置于行进方向后方的主转换装置10，例如主转换装置10B，的输出比 目标输出减少，使其他的主转换装置10的输出比目标输出增加的控制方法。

如图1所示，控制传送部20以与车辆的所有主转换装置10之间可互相传达 控制信号等信号的方式相连接。另外，在控制传送部20中，由电车的驾驶者等定 义电车行进方向的信息(信息定义步骤的一例)。

在主转换装置10A以及主转换装置10B中成为行进方向后方的主转换装置 10，例如，当1号车为先头车辆时在主转换装置10B中，被定义了行进方向的控 制传送部20定义使得输出比目标输出减少的控制信号，而在成为行进方向前方 的主转换装置10，例如，在主转换装置10A中，被定义了行进方向的控制传送部 20定义使得输出增加的控制信号。同时，主转换装置10A以及主转换装置10B之 外的主转换装置10，换言之，在一台车辆上仅装载1个的主转换装置10中，被 定义了行进方向的控制传送部20定义增加输出的控制信号(信号定义步骤的一 例)。而且，减少输出的比例或增加输出的比例被预先存储在控制部15或控制传 送部20中，且是固定的值。

图4中的中空的图形为表示上述目标输出的图形，附加了阴影线的图形为 表示实施了本实施方式的控制后的输出的图形。另外，记载为2号车、4号车、5 号车、6号车、8号车、9号车以及12号车的图形表示主转换装置10的输出，记载 为3号车前方位置(记为「3号车-A」。以下，同样地，用「-A」表示各号车的前方位 置)、7号车-A以及11号车-A的图形表示主转换装置10A的输出，记载为3号 车后方位置(记为「3号车-B」。以下，同样地，用「-B」表示各号车的后方位置。)、 7号车-B以及11号车-B的图形表示主转换装置10B的输出。在此，为了易于进 行说明，仅图示一部分主转换装置10的输出。

如图4所示，在没有实施本实施方式的控制时，即，在目标输出时，以所有主 转换装置10皆为相同输出的方式实施控制。另一方面，如果实施本实施方式的 控制，则主转换装置10B的输出相对于目标输出被抑制到87％左右的输出，其他 的主转换装置10的输出相对于目标输出被增加到105％左右的输出。而且，对于 主转换装置10、主转换装置10A、以及主转换装置10B的输出的增减比例不限于 上述例子，可以进行适当的变更。

接下来，参照图5说明当实施本实施方式的控制时以及没有实施本实施方 式的控制时的主转换装置10的温度。在图5中，用四角标记的曲线图表示没有实 施本实施方式的控制时的温度，用三角标记的曲线图表示实施本实施方式的控 制时的温度。另外，和图4一样，记载为2号车、4号车、5号车以及6号车的图形 表示主转换装置10的输出，记载为3号车-A的图形表示主转换装置10A的输出， 记载为3号车-B以及7号车-B的图形表示主转换装置10B的输出。在此，为了易 于进行说明，仅图示一部分主转换装置10的温度。

如图5所示，没有实施本实施方式的控制时，显示为主转换装置10B的温度， 更具体而言，主转换装置10B的逆变器部12以及转换器部11的温度超过故障检 测温度(在图5中，用温度A表示)。另一方面，实施本实施方式的控制时，显示为 主转换装置10B的温度低于故障检测温度，虽然其他的主转换装置10的温度上 升了，但是停留在低于故障检测温度的温度。

上述是以1号车是先头车辆时为例进行了说明，但是，相反地即使1号车为 最末尾的车辆时也一样。也就是说，对于主转换装置10A进行抑制输出的控制， 对于主转换装置10B进行增加输出的控制，除此之外进行相同的控制，因此省略 其说明。

与均等地控制在多个主转换装置10的转换器部11以及逆变器部12中被转 换的电力的方法相比，根据上述的构成的电力转换系统1，进行减少在到在行进 方向的前方相邻配置的主转换装置10A的散热翅片部13的距离较近的主转换装 置10B中的转换器部11以及逆变器部12中被转换的电力的控制。同时，进行增 加在行进方向的前方相邻配置的主转换装置10A、以及配置间隔分离的主转换 装置10的转换器部11以及逆变器部12中被转换的电力的控制。

换言之，通过减少在进入散热翅片部13的行驶风的温度较高的主转换装置 10B中被转换的电力，减轻该主转换装置10B中的热负荷。另一方面，通过增加在 进入散热翅片部13的行驶风的温度较低的主转换装置10、或在主转换装置10A 中被转换的电力，能够实现维持作为电力转换系统1整体所转换的电力。

由此，与均等地控制在多个主转换装置10的转换器部11以及逆变器部12 中被转换的电力的方法相比，能够将对散热翅片部13所要求的散热能力抑制得 较低，因此，能够实现散热翅片部13的小型化及轻量化。另外，如图3A所示，能够 将邻接的主转换装置10A以及主转换装置10B的散热翅片部13配置在同一凹部 33内。

并且，与基于转换器部11以及逆变器部12的温度控制在转换器部11以及 逆变器部12中被转换的电力的方法相比，能够以简单的构成、简单的控制维持 作为电力转换系统1整体的输出，同时能够实现小型化及轻量化。

而且，每个主转换装置10中的输出的增减比例是通过考虑所有主转换装置 10中的该电力转换装置10的相对配置位置、或沿着车辆的底面32流动的行驶 风的流动等影响而决定的。可以例示如下决定方法：通过安装于转换器部11以 及逆变器部12的温度传感器14收集车辆运行时的转换器部11以及逆变器部 12的温度数据，并基于收集到的温度数据作出决定以使得所有主转换装置10中 的热负荷(换言之，温度)均等。

而且，在上述实施方式中，以主转换装置10A以及主转换装置10B的散热翅 片部13设置在同一个凹部33中的例子进行了说明，但是，如图6所示，主转换装 置10A的散热翅片部13以及主转换装置10B的散热翅片部13可以分别设置在 各自独立的凹部33内。

另外，如上述实施方式所示，也可以对在主转换装置10A以及主转换装置 10B中位于行进方向的后方的主转换装置，例如，仅对主转换装置10B进行减少 输出的控制，而对其他的主转换装置10，10A进行增加输出的控制，也可以对装 载在电车的行进方向后方的车辆上的主转换装置10，10A，10B进行减少输出的 控制，而对装载在行进方向前方的车辆上的主转换装置10，10A，10B进行增加输 出的控制，对此不特别限定。

第2实施方式

接下来，参照图7至图11说明本发明的第2实施方式的电力转换系统。本实 施方式的电力转换系统的基本构成与第1实施方式相同，但是，主转换装置的输 出控制方法与第1实施方式不同。因此，在本实施方式中，使用图7至图11仅对 主转换装置的输出控制方法进行说明，而省略其他的构成等的说明。图7是说明 本实施方式的电力转换系统101的主转换装置110的构成的框图。

如图7所示，在本实施方式的高速铁道车辆用电力转换系统101(以下，称为 「电力转换系统101」。)的主转换装置(电力转换装置的一例)110中主要设置有 转换器部11、逆变器部12、散热翅片12、温度传感器14、以及控制部115。另外， 为了易于进行说明，在本实施方式中，以在电车的所有车辆上各装载1个主转换 装置110为例进行说明。而且，与第1实施方式相同，不排除在一台车辆上装载2 个主转换装置110的情形。

控制部115与第1实施方式的控制部15相同，基于由电车的驾驶者所输入 的控制信号控制在主转换装置110中被转换且被供给电动机31的交流电压的电 压及频率等。另一方面，本实施方式的控制部115根据从温度传感器14输出的测 量信号、或从其他的控制部115经由控制传送部20输入的温度上升信号，实施从 作为目标的输出以预先规定的比例进行增减的控制，该点与第1实施方式的控 制部15不同。而且，控制的具体说明如后所述。

接下来，参照图8至图11说明由上述的构成形成的电力转换系统101中的 控制方法。

在此，以由装载在电车的7号车上的主转换装置110的温度传感器14所测 量的转换器部11以及逆变器部12中的至少一方的温度超过控制开始温度(预定 的开始阈值的一例)T2为例进行说明。而且，控制开始温度T2为低于故障检测温 度(预定的上限阈值的一例)T1的温度，该故障检测温度被视为，如果温度上升 到其以上，则转换器部11以及逆变器部12所使用的半导体元件会因热量而发生 故障的温度。

首先，参照图8的流程图说明7号车的主转换装置110中的控制部115的控 制。如果向主转换装置110投入电力，则控制部115对转换器部11以及逆变器部 12执行常规控制(S11)。在此，常规控制是指，使得电车的所有主转换装置110发 挥均等大小的输出的控制。

温度传感器14随时将主转换装置110的温度，更具体而言，将转换器部11 以及逆变器部12的温度的测量信号输入控制部115。控制部115基于该测量信 号，执行判断主转换装置110的温度是否为控制开始温度T2以上(S12：判断步 骤的一例)。当判断主转换装置110的温度未达到控制开始温度T2时(“否”的 时候)，控制部115再次执行上述S12的判断处理。

如图10的实线的曲线图所示，当判断主转换装置110的温度为控制开始温 度T2以上时(“是”的时候)，控制部115执行向控制传送部20输出通知主转换 装置110的温度上升到控制开始温度T2以上的信号的处理(S13)。并且，控制部 115执行抑制7号车的主转换装置110的输出的控制(S14：控制步骤的一例)。而 且，S13的处理以及S14的控制的执行时机没有必要一定是哪一个在先，另外，也 可以同时执行。

如图11的图形所示，在本实施方式中，以下述情形为例进行说明：当将在相 同状态下进行常规控制时的主转换装置110的输出(目标输出的一例)作为基准 时，S14的控制中的主转换装置110的输出抑制的比例被抑制为35％的输出(预 定的输出的一例)。而且，输出抑制的比例是预先规定的值，并且是存储在主转换 装置110等的存储部(未图示)中的值。并且，输出抑制的比例不限于上述的35％， 是可以根据状况设定为不同值的值。

如果执行主转换装置110的输出抑制控制，则主转换装置110的转换器部 11以及逆变器部12的发热量减少，主转换装置110(转换器部11以及逆变器部 12)的温度，如图10所示开始降低。

在该状态下，控制部115执行主转换装置110的温度是否未达到控制解除温 度(预定的结束阈值的一例)T3的判断(S15)。当判断主转换装置110的温度为控 制解除温度T3以上时(“否”的时候)，控制部115再次执行上述S15的判断处 理。

当判断主转换装置110的温度未达到控制解除温度T3时(“是”的时候)， 控制部115执行停止向控制传送部20输出通知信号的处理(S16)。并且，控制部 115执行解除抑制7号车的主转换装置110的输出的控制(S17)。而且，S16的处 理以及S17的控制的执行时机没有必要一定是哪一个在先，另外，也可以同时执 行。

如果解除输出抑制的控制，则控制部115返回到S12并重复执行上述控制。 而且，对于输出抑制的控制被解除的7号车的主转换装置110，适用常规控制，并 控制该主转换装置110的输出以使其成为目标输出。如果进行常规控制，则7号 车的主转换装置110的转换器部11以及逆变器部12的发热量增加，如图10所 示，主转换装置110的温度开始上升。

接下来，参照图9的流程图说明7号车之外的主转换装置110中的控制部 115的控制。如果向主转换装置110投入电力，则控制部115对转换器部11以及 逆变器部12执行常规控制(S21)。

与7号车的控制部115相同，控制部115执行主转换装置110的温度是否为 控制开始温度T2以上的判断，同时执行是否从控制传送部20输入来自其他的号 车的控制部115的通知温度上升到控制开始温度T2以上的信号的判断处理S22) 。当判断没有输入通知温度上升的信号时(“否”的时候)，控制部115再次执行 S22的判断处理。

当判断输入了通知信号时(“是”的时候)，控制部115执行增加该号车的 主转换装置110的输出的控制(S23：控制步骤的一例)。在本实施方式中，对于 S23的控制中的主转换装置110的输出增加的比例，如图11的图形所示，以目标 输出作为基准增加到105％的输出为例进行说明。而且，与输出抑制的比例一样， 输出增加的比例是预先规定的值，并且是预先存储在存储部(未图示)中的值。另 外，输出增加的比例不限于上述的105％。

如果执行主转换装置110的输出增加控制，则主转换装置110的转换器部 11以及逆变器部12的发热量增加，主转换装置110的温度，如图10的虚线所示， 对应于7号车的主转换装置的温度降低，开始增加。

在该状态下，控制部115执行是否没有从控制传送部20输入温度上升信号 的判断处理(S24)。当判断输入了温度上升信号时(“否”的时候)，控制部115 再次执行上述S24的判断处理。

当判断没有输入温度上升信号时(“是”的时候)，控制部115执行解除增 加该号车的主转换装置110的输出的控制(S25)。如果输出增加的控制被解除， 则控制部115返回到S22并重复执行上述控制。而且，对于输出增加的控制被解 除的该号车的主转换装置110，适用常规控制，并且控制该主转换装置110的输 出以使得其成为目标输出。如果进行常规控制，则该主转换装置110的转换器部 11以及逆变器部12的发热量减少，如图10所示，该主转换装置110的温度开始 降低。

根据上述电力转换系统101，例如，7号车的主转换装置110中的转换器部 11以及逆变器部12的温度超过了控制开始温度T2时，进行减少7号车的主转 换装置110的输出，减轻该电力转换装置110中的热负荷的控制，与此同时，进行 增加其他的号车的主转换装置110的输出的控制，因此，能够维持作为电力转换 系统101整体的输出，同时能够实现主转换装置110的小型化及轻量化。

具体而言，与均等地控制多个电力转换装置的输出的方法相比，能够将对散 热翅片部13所要求的散热能力抑制得较低，因此，能够实现散热翅片部13的小 型化及轻量化，且能够实现主转换装置110的小型化及轻量化。另外，与固定各 号车的主转换装置110的输出增减比例的第1实施方式相比，能够根据主转换装 置110的温度状况而变更使输出进行增减的主转换装置110，因此，即使在一部 分主转换装置110中发生温度上升并超过设想的范围等不良情况时，也可以予 以对应。

另外，当主转换装置110的温度超过预定的控制开始温度T2时，通过进行将 该主转换装置110的输出减少至预先规定的电力(在本实施方式中，为目标输出 的35％)的控制，可以使得由该主转换装置110的控制部115所进行的控制易于 进行。

在使主转换装置110的输出减少的控制开始之后，当该主转换装置110的温 度低于控制解除温度T3时，结束使该主转换装置110的输出减少的控制，与此同 时，结束使其他的主转换装置110的输出增加的控制，由此，可以限定其他的主 转换装置110中的负荷增加的期间。因此，可以抑制在其他的主转换装置110中 温度过度上升。

而且，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的 范围内，可以附加各种变更。

例如，对于适用在上述第1实施方式中说明的输出抑制控制的主转换装置 进行预定的控制，同时也可以对在上述第2实施方式中说明的温度上升的主转 换装置进行输出的抑制控制。