(57)【要約】【課題】冷却水の過度な温度上昇を抑制できる電力変換装置を提供することにある。【解決手段】電力変換装置１０は、ＩＧＢＴ１０１〜１０４、２０１〜２０４と、ＩＧＢＴのスイッチング動作に起因する直流電圧の変動を抑制するための直流コンデンサ１６１、１６２、２６１、２６２と、スナバ回路１４０、１５０、２４０、２５０と、放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２とを含む電力変換回路１１を備え、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々内の二つの抵抗部４５、４６の内、これら各水冷抵抗が電力変換装置１０内に設置された状態において重力の向きに対して上側に位置する一方の抵抗部を、スナバ抵抗１４１、１５１、２４１、２５１として機能させ、重力の向きに対して下側に位置する他方の抵抗部を、放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２として機能させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体スイッチング素子と、前記複数の半導体スイッチング素子のスイッチング動作に起因する直流電圧の変動を抑制するための直流コンデンサと、スナバ回路と、放電抵抗とを含む電力変換回路と、
冷却水を循環させることによって電力変換装置を冷却するための冷却系統と、
第１および第２の抵抗部を含み、前記冷却水が通水される水冷抵抗と、
前記冷却系統の異常検出時に前記電力変換回路の運転を停止する制御手段とを具備し、
前記水冷抵抗の前記第１および第２の抵抗部の内、前記水冷抵抗が前記電力変換装置内に設置された状態において重力の向きに対して上側に位置する一方の抵抗部が、前記電力変換回路の運転時は導通し運転停止時には不導通状態となる、前記スナバ回路内のスナバ抵抗として機能し、前記重力の向きに対して下側に位置する他方の抵抗部が、前記運転の停止時に前記直流コンデンサを放電する前記放電抵抗として機能することを特徴とする、電力変換装置。
【請求項２】
前記水冷抵抗は、記冷却水が通水される冷却水流路を含み、前記第１および第２の抵抗部は、前記冷却水流路の長手方向に沿って並んで配置されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１および第２の抵抗部は、前記冷却水流路を構成する管に巻回された二つの巻き線部によって構成されることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１の抵抗部は、前記冷却水流路を構成する管の下部位置に巻かれた第１の巻き線部によって構成され、前記第２の抵抗部は、前記冷却水流路を構成する前記管の上部位置に巻かれた第２の巻き線部によって構成されることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記冷却系統は、配管を介して冷却水を循環させることによって前記水冷抵抗を冷却することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記冷却系統の配管を流れる冷却水の流量を監視し、冷却水の流量が定格流量に対して所定パーセント以下に低下したことを前記冷却系統の異常として検出するセンサをさらに具備する請求項１記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷抵抗を含む電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大電力用の電力変換装置においては、その過度の温度上昇を抑制するための冷却システムが用いられる。
【０００３】
冷却システムの例には、電力変換装置内の各種部品を冷却水の循環によって冷却する水冷方式が知られている。水冷方式では、例えば、ポンプで水冷抵抗等の部品のための冷却水を循環させる冷却系統が用いられる。
【０００４】
水冷抵抗は、その水冷抵抗に通水される冷却水によって、水冷抵抗内部の抵抗部を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８６４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、冷却系統においてポンプが故障し、冷却水停止状態で、直流コンデンサの放電を水冷抵抗内部の抵抗部によって行うような場合には、この抵抗部での発熱により、冷却水温度の過度な上昇が引き起こされる場合がある。この冷却水温度の過度な上昇は、水冷抵抗及び冷却系統用品の破損等の拡大被害を招く要因となり、これによって冷却系統の復旧時間および復旧コストの増加が引き起こされる。
【０００７】
本発明の目的は、冷却水停止状態で直流コンデンサの放電を行う場合であっても冷却水の過度な温度上昇を抑制することができる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の観点に従った電力変換装置は、複数の半導体スイッチング素子と、前記複数の半導体スイッチング素子のスイッチング動作に起因する直流電圧の変動を抑制するための直流コンデンサと、スナバ回路と、放電抵抗とを含む電力変換回路と、冷却水を循環させることによって前記電力変換装置を冷却するための冷却系統と、第１および第２の抵抗部を含み、前記冷却水が通水される水冷抵抗と、前記冷却系統の異常検出時に前記電力変換回路の運転を停止する制御手段とを具備し、前記水冷抵抗の前記第１および第２の抵抗部の内、前記水冷抵抗が前記電力変換装置内に設置された状態において重力の向きに対して上側に位置する一方の抵抗部が、前記電力変換回路の運転時は導通し運転停止時には不導通状態となる、前記スナバ回路内のスナバ抵抗として機能し、前記重力の向きに対して下側に位置する他方の抵抗部が、前記運転の停止時に前記直流コンデンサを放電する前記放電抵抗として機能することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷却水停止状態で直流コンデンサの放電を行う場合であっても冷却水の過度な温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。
【図２】同実施形態の電力変換装置に適用される冷却系統を示す図。
【図３】同実施形態の電力変換装置の動作を示す図。
【図４】同実施形態の電力変換装置に適用される水冷抵抗の構成例を示す断面図。
【図５】図４の水冷抵抗内の二つの抵抗部と他の回路部品との間の接続関係の例を示す図。
【図６】図４の水冷抵抗内の下側の抵抗部を放電抵抗として使用し、上側の抵抗部をスナバ抵抗として使用する構成を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る電力変換装置１０を示し、図２は電力変換装置１０に適用される冷却系統（水冷系統）を示す。
【００１３】
この電力変換装置１０は大電力用の電力変換を行う電力変換器であり、例えば、直流電力−交流電力変換、交流電力−直流電力変換、または交流電力−交流電力変換といった電力変換を実行する。この電力変換装置１０は、水冷方式の冷却系統によって電力変換装置１０内の各種電力部品を冷却するように構成されている。
【００１４】
電力変換装置１０は、電力変換回路１１、ゲート駆動回路１２、制御盤１３、および流量センサ１４を備える。
【００１５】
電力変換回路１１は、電力変換装置１０の主要回路であり、複数の半導体スイッチング素子（ここでは、ＩＧＢＴ１０１〜１０４、２０１〜２０４）と、これらＩＧＢＴ１０１〜１０４、２０１〜２０４のスイッチング動作に起因する直流電圧の変動を抑制するための直流コンデンサ１６１、１６２、２６１、２６３と、スナバ回路１４０、１５０、２４０、２５０と、直流コンデンサ１６１、１６２、２６１、２６３を放電する放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２等を含む。
【００１６】
また、電力変換回路１１においては、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２が使用されている。これら水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々は、少なくとも二つの抵抗部を含む二抵抗一体型の水冷抵抗として実現されている。二抵抗一体型の水冷抵抗は、冷却水が通水されるように構成されており、この冷却水によって内部の二つの抵抗部が冷却される。この二抵抗一体型の水冷抵抗は、例えば、冷却水が通水される冷却水流路と、この冷却水流路の長手方向に沿って並んで配置された二つの抵抗部とを含む構造であってもよい。
【００１７】
これら水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々は、図２に示されているように、冷却水の入り口である入水部４０ａと、冷却水の出口である出水部４０ｂとを備えている。水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２は、前段の水冷抵抗の出水部４０ｂが次段の水冷抵抗の入水部４０ａに接続されるように、冷却系統の配管３１〜３５によってつながれる。
【００１８】
冷却系統は、例えばポンプによって、冷却水を配管３１〜３５を介して循環させることによって水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２を冷却する。なお、冷却系統は、冷却水が通水される水冷式ヒートシンク等を使用することによって水冷抵抗以外の他の電力部品も冷却してもよい。
【００１９】
冷却系統の配管３１〜３５においては、例えば電力変換回路１１のアーム毎に、流量センサ１４が配置されている。これら流量センサ１４は、冷却系統の配管を流れる冷却水の流量を監視し、冷却水の流量が定格流量に対して所定パーセント以下に低下したことを冷却系統の異常（冷却水断）として図１の制御盤１３に通知する。
【００２０】
図１の制御盤１３は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）のようなスイッチ制御信号を電力変換回路１１の半導体スイッチング素子それぞれに供給するためのゲート駆動回路１２を制御することによって、電力変換回路１１の運転を制御する。制御盤１３が流量センサ１４からの信号によって冷却系統の異常（冷却水断）を検出した場合、制御盤１３は、電力変換装置１０の運転、つまり電力変換回路１１の運転を緊急停止する。この場合、制御盤１３は、ゲート駆動回路１２を制御して電力変換回路１１へのスイッチ制御信号の供給を停止し、これによって電力変換装置１０の電力変換回路１１の運転を停止する。
【００２１】
次に、電力変換回路１１の回路構成例について説明する。
【００２２】
以下では、電力変換回路１１が直流電力を交流電力に変換するインバータとして構成されている場合を例示して電力変換回路１１の構成を説明する。図１に示される電力変換回路１１の構成は、単相の３レベルインバータに相当する。
【００２３】
この３レベルインバータの第１のアームは、四つのＩＧＢＴ１０１〜１０４、四つのダイオード（整流ダイオード）１１１〜１１４、二つのクランプダイオード１２１、１２２、二つの放電抵抗１３１、１３２、二つのスナバ回路（クランプスナバ回路）１４０、１５０、二つの直流コンデンサ１６１、１６２を含む。
【００２４】
四つのダイオード（整流ダイオード）１１１〜１１４は、それぞれ四つのＩＧＢＴ１０１〜１０４に逆並列に接続される。
【００２５】
二つの直流コンデンサ１６１、１６２は、直流電力が入力される二つの直流側端子（正極直流電力端子Ｐ、負極直流電力端子Ｎ）との間に直列に接続される。直流コンデンサ１６１と直流コンデンサ１６２との間の直列接続点は、中性点Ｏになる。直流コンデンサ１６１、１６２の各々は、ＩＧＢＴ１０１〜１０４のスイッチング動作に起因する直流電圧の変動を抑制する。
【００２６】
四つのＩＧＢＴ１０１〜１０４は、正極直流電力端子Ｐと負極直流電力端子Ｎとの間に直列に接続される。直列に接続された四つのＩＧＢＴ１０１〜１０４は、直列に接続された二つの直流コンデンサ１６１、１６２に並列に接続される。内側に位置する二つのＩＧＢＴ１０２、１０３間の接続点は、出力交流電力の一方の出力端子として機能する。
【００２７】
二つのクランプダイオード１２１、１２２は、直列に接続される。直列に接続された二つのクランプダイオード１２１、１２２の負極側は、二つのＩＧＢＴ１０１、１０２間の接続点に接続される。直列に接続された二つのクランプダイオード１２１、１２２の正極側は、二つのＩＧＢＴ１０３、１０４間の接続点に接続される。二つのクランプダイオード１２１、１２２間の接続点は、中性点Ｏに接続される。
【００２８】
放電抵抗１３１は、運転停止時に直流コンデンサ１６１を放電するための抵抗であり、正極直流電力端子Ｐと中性点Ｏとの間に接続される。放電抵抗１３２は、運転停止時に直流コンデンサ１６２を放電するための抵抗であり、中性点Ｏと負極直流電力端子Ｎとの間に接続される。
【００２９】
クランプスナバ回路１４０は、スナバ抵抗１４１と、スナバダイオード１４２と、スナバコンデンサ１４３とを含む。スナバダイオード１４２およびスナバコンデンサ１４３は、正極直流電力端子Ｐと中性点Ｏとの間に直列に接続される。スナバ抵抗１４１は、スナバダイオード１４２と並列に接続されており、スナバコンデンサ１４３の放電のために使用される。
【００３０】
正極直流電力端子Ｐにおいては、寄生インダクタンスの影響により、ＩＧＢＴ１０１、１０２等のスイッチング動作に起因してサージ電圧が発生する。クランプスナバ回路１４０は、このサージ電圧を、スナバコンデンサ１４３によって吸収する。すなわち、運転中は、正極直流電力端子Ｐ、中性点Ｏ、および負極直流電力端子Ｎは、それぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３（Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３）に設定されるが、ＩＧＢＴ１０１、１０２等のスイッチング動作時には、正極直流電力端子Ｐの電圧は寄生インダクタンスの影響によってＶ１よりも一時的に高くなるという現象が発生する。この場合、スナバダイオード１４２を介してスナバコンデンサ１４３が充電されることにより、正極直流電力端子Ｐの過度の電圧上昇が抑制される。そして、時間の経過に伴って正極直流電力端子Ｐの電圧はＶ１に下がる。充電されたスナバコンデンサ１４３電圧はＶ１よりも高いので、スナバ抵抗１４１によってスナバコンデンサ１４３が放電され始め、スナバコンデンサ１４３の電圧はＶ１に戻る。このようなクランプスナバ回路１４０による充放電動作により、サージ電圧を吸収することができる。
【００３１】
電力変換回路１１が運転停止されると、ＩＧＢＴ１０１、１０２等のスイッチング動作は停止される。この場合、スナバコンデンサ１４３の電圧はＶ１であり、同様に正極直流電力端子Ｐの電圧もＶ１であるので、スナバ抵抗１４１の両端の電位差はゼロである。したがって、運転停止時には、スナバ抵抗１４１は不導通となり、発熱しない。
【００３２】
クランプスナバ回路１５０は、スナバ抵抗１５１と、スナバダイオード１５２と、スナバコンデンサ１５３とを含む。クランプスナバ回路１５０は、クランプスナバ回路１４０と同様に動作する。
【００３３】
放電抵抗１３１およびスナバ抵抗１４１は、上述の水冷抵抗１７１内の二つの抵抗部によってそれぞれ実現される。同様に、放電抵抗１３２およびスナバ抵抗１５１は、上述の水冷抵抗１７２内の二つの抵抗部によってそれぞれ実現される。
【００３４】
この３レベルインバータの第２のアームは、四つのＩＧＢＴ２０１〜２０４、四つのダイオード（整流ダイオード）２１１〜２１４、二つのクランプダイオード２２１、２２２、二つの放電抵抗２３１、２３２、二つのスナバ回路（クランプスナバ回路）２４０、２５０、二つの直流コンデンサ２６１、２６２を含む。
【００３５】
クランプスナバ回路２４０は。スナバ抵抗２４１、スナバダイオード２４２、およびスナバコンデンサ２４３を含む。同様に、クランプスナバ回路２５０は。スナバ抵抗２５１、スナバダイオード２５２、およびスナバコンデンサ２５３を含む。
【００３６】
放電抵抗２３１およびスナバ抵抗２４１は、上述の水冷抵抗２７１内の二つの抵抗部によってそれぞれ実現される。同様に、放電抵抗２３２およびスナバ抵抗２５１は、上述の水冷抵抗２７２内の二つの抵抗部によってそれぞれ実現される。
【００３７】
なお、第２のアームの構成及び動作は第１のアームと同じであるので、ここでは、その説明を省略する。
【００３８】
次に、図３を参照して、電力変換装置１０の動作を示す。
【００３９】
電力変換回路１１の運転は、例えば、冷却系統が冷却水を循環させている状態で開始される。この場合、制御盤１３は、ゲート駆動回路１２を制御してスイッチング制御信号をＩＧＢＴ１０１〜１０４、２０１〜２０４に供給する。これによって、電力変換回路１１の運転（動作）が開始される。
【００４０】
運転中においては、ＩＧＢＴ１０１〜１０４、２０１〜２０４がスイッチング動作を繰り返す。スナバ抵抗１４１、１５１、２４１、２５１の各々は、その両端の電位差によって定期的に通電され、対応するスナバコンデンサを放電する。放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２の各々は、その両端の電位差によって通電状態に維持される。
【００４１】
もし運転中にポンプ等の故障によって冷却水の循環に異常が生じると、流量センサ１４によって冷却水の流量低下が検出される。この場合、制御盤１３は、異常検知を示す流量センサ１４からの信号を受信することによって、冷却系統の異常の発生を検出することができる。冷却系統の異常発生の検出時に、制御盤１３は、ゲート駆動回路１２を制御してスイッチング制御信号の供給を停止し、これによって電力変換回路１１の運転を停止する。
【００４２】
電力変換回路１１の運転が停止されると、ＩＧＢＴ１０１〜１０４、２０１〜２０４のスイッチング動作が停止される。このため、スナバ抵抗１４１、１５１、２４１、２５１の各々の両端の電位差はゼロとなる。したがって、運転停止時には、スナバ抵抗１４１、１５１、２４１、２５１の各々は不導通となる。
【００４３】
一方、直流コンデンサ１６１、１６２、２６１、２６２の各々は所定電圧に充電された状態であるので、直流コンデンサ１６１、１６２、２６１、２６２にそれぞれ並列に接続された放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２の各々は、運転停止時に、対応する直流コンデンサの放電を開始し、対応する直流コンデンサに蓄えられた電力を消費する。放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２の各々は、対応する直流コンデンサの放電が完了するまでは、通電状態に維持され続ける。よって、放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２の各々は、運転停止後、しばらくの間（放電期間）の間は発熱する。
【００４４】
通常の運転停止時においては、冷却水が水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２を循環しているので、放電抵抗１３１、１３２、２３１、２３２の各々が発熱しても水温が過度に上昇することはない。
【００４５】
しかし、冷却系統の異常（冷却水断）による運転停止時においては、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々内の冷却水流路は冷却水で満たされてはいるものの、冷却水は循環されない。したがって、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々内の水温が過度に上昇する可能性がある。上述したように、この冷却水温度の過度な上昇は、各水冷抵抗及び他の各冷却系統用品の破損等の拡大被害を招く要因となり、これによって冷却系統の復旧に要する時間およびコストの増加が引き起こされる。
【００４６】
そこで、本実施形態の電力変換装置１０においては、各水冷抵抗内の二つの抵抗部の内、水冷抵抗が電力変換装置１０内に設置された状態において重力の向きに対して上側部に位置する一方の抵抗部（第１抵抗部）については、スナバ抵抗として使用し、重力の向きに対して下側に位置する他方の抵抗部（第２抵抗部）については、放電抵抗として使用する。
【００４７】
上述したように、スナバ抵抗は、電力変換回路１０の運転時は導通するが、運転停止時には不導通状態となる抵抗である。したがって、たとえ冷却水断によって電力変換回路１０が運転停止されても、スナバ抵抗は発熱しない。重力の向きに対して上側に位置する第１抵抗部をスナバ抵抗として使用することにより、この上側の抵抗部に接する冷却水流路の上側部の水は、第１抵抗部によって直接的に熱せられることはない。放電抵抗として機能する第２抵抗部に接する冷却水流路の下側部の冷却水は、第２抵抗部によって直接的に熱せられる。しかし、冷却水流路の上側部の冷却水は熱せられていないので、冷却水流路の下側部の冷却水の熱は、冷却水流路の上側部の冷却水に効率良く拡散される。
【００４８】
したがって、スナバ抵抗と放電抵抗との組を二抵抗一体型の水冷抵抗によって実現し、且つ下側の抵抗部を放電抵抗として機能させることにより、たとえ冷却水断によって電力変換回路１０が運転停止されても、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々内の水温が過度に上昇することを防止することができる。
【００４９】
図４は、水冷抵抗の構成例を示す断面図である。
【００５０】
ここでは、水冷抵抗１７１を例示して、その構成を説明する。水冷抵抗１７１は、冷却水が通水される管状の冷却水流路を含む。この冷却水流路は、磁器管によって構成されても良い。
【００５１】
この冷却水流路は、入水部４０ａに接続された管状の中央流路４１と、中央流路４１の両側に配置された管状の二つの側流路４２ａ、４２ｂとに分割されていても良い。この場合、二つの側流路４２ａ、４２ｂの間は流路４３によってつながれていても良い。
【００５２】
水冷抵抗１７１の上部に配置された入水部４０ａから入った冷却水は、中央流路４１を通って水冷抵抗１７１の底部に達する。そして、冷却水の水圧によって二つの側流路４２ａ、４２ｂを介して水冷抵抗１７１の上部に上昇する。二つの側流路４２ａ、４２ｂにおいては、スパイラル状のフィンが配置されていても良い。
【００５３】
側流路４２ｂを介して上部に上昇した冷却水は、出水部４０ｂから外部に流れる。側流路４２ａを介して上部に上昇した冷却水は、流路４３を介して側流路４２ｂに送られ、そして出水部４０ｂから外部に流れる。
【００５４】
二つの抵抗部４５、４６は、中央流路４１とこの中央流路４１の両側の二つの側流路４２ａ、４２ｂとを含む縦長の冷却水流路（磁器管）に沿って並んで配置されている。これら二つの抵抗部４５、４６は、例えば、冷却水流路を構成する磁器管に巻回された二つの抵抗部（巻き線抵抗）によってそれぞれ構成されても良い。この場合、抵抗部４５は、冷却水流路を構成する磁器管の下部位置に螺旋状に巻回された巻き線部によって構成され、抵抗部４６は、冷却水流路を構成する磁器管の上部位置に螺旋状に巻回された巻き線部によって構成されてもよい。
【００５５】
本実施形態では、水冷抵抗１７１は、例えば、入水部４０ａ、出水部４０ｂが上方に位置するように電力変換装置１０内に設置される。この場合、二つの抵抗部４５、４６の内、水冷抵抗１７１が電力変換装置１０内に設置された状態においては、抵抗部４６が、抵抗部４５よりも、重力の向きに対して上側に位置する。したがって、水冷抵抗１７１は、その上側の抵抗部４６がスナバ抵抗１４１として機能し、下側の抵抗部４５が放電抵抗１３１として機能するように、配線接続される。
【００５６】
他の水冷抵抗１７２、２７１、２７２の各々も、水冷抵抗１７１と同様の構成を有している。
【００５７】
図５は、水冷抵抗１７１内の二つの抵抗部と他の回路部品との間の接続関係の例を示す。
【００５８】
水冷抵抗１７１は、３つの端子５１、５２、５３を有している。水冷抵抗１７１内においては、二つの抵抗部は直列接続される。端子５１は、抵抗部４６の一端に接続されている。端子５２は、抵抗部４６の他端と抵抗部４５の一端との間の接続点に接続されている。端子５３は、抵抗部４５の他端に接続されている。
【００５９】
水冷抵抗１７１が電力変換装置１０内に設置された状態においては、端子５１はスナバコンデンサ１４１に接続され、端子５２は正極直流電力端子Ｐに接続され、端子５３は中性点Ｏに接続される。これにより、抵抗部４６をスナバ抵抗１４１として機能させ、抵抗部４５を放電抵抗１３１として機能させることができる。
【００６０】
上述したように、冷却水停止状態で直流コンデンサの放電を行うと、放電抵抗のみの発熱となる。したがって、もし、図６の左部に示すように、水冷抵抗１７１内の上側の抵抗部が放電抵抗として使用されたならば、この放電抵抗で発生した熱は下方向には拡散しないため、放電抵抗として機能する抵抗部分（巻線部分）のみでの放熱となる。このため、冷却水停止状態で直流コンデンサの放電を行うと、上側の抵抗部分、つまり、放電抵抗として機能する抵抗部分（巻線部分）のみで局所的に水温上昇が大きくなり、最終的には沸騰に至り、水冷抵抗及び冷却系統用品が高温のため破損する恐れがある。
【００６１】
本実施形態では、図６の右部に示すように、水冷抵抗１７１内の下側の抵抗部が放電抵抗として使用され、上側の抵抗部がスナバ抵抗として使用される。
【００６２】
下側の抵抗部を放電抵抗として使用することにより、放電抵抗で発生した熱は上方向に拡散できるようになる。これにより、放電抵抗が上側にくるように使用する場合（図６の左部）に比べて広範囲での放熱が可能となるため、放電抵抗として機能する抵抗部分（巻線部分）のみでの局所的な冷却水の温度上昇を抑制できる。従って、冷却水ポンプ故障時の直流コンデンサ放電においても、水冷抵抗及び冷却系統用品の破損等の拡大被害を抑制でき、冷却系統の復旧時間、復旧コストを抑えることができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々の二つの抵抗部の内、これら各水冷抵抗が電力変換装置１０内に設置された状態において重力の向きに対して上側に位置する一方の抵抗部を、電力変換回路１１の運転時は導通し運転停止時には不導通状態となるスナバ抵抗として機能させ、重力の向きに対して下側に位置する他方の抵抗部を、運転停止後に直流コンデンサを放電する放電抵抗として機能させることにより、たとえ冷却水断によって電力変換回路１０が運転停止されても、水冷抵抗１７１、１７２、２７１、２７２の各々内の水の温度が過度に上昇することを防止することができる。これにより、たとえ冷却水断によって電力変換回路１０が運転停止されても、水冷抵抗及び冷却系統用品の破損等の拡大被害の発生を防ぐことが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態では、電力変換回路１１として単相３レベルインバータを例示して説明したが、電力変換回路１１は、複数の半導体スイッチング素子と、直流コンデンサ、スナバ回路と、放電抵抗を含む任意の回路構成、例えば、単相３レベルインバータであってもよいし、単相または３相の３レベルインバータであってもよいし、あるいは、交流電力を直流電力に変換する順変換器であってもよい。
【００６５】
また、スナバ回路や放電抵抗の接続構成は図１の例に限られず、他の様々な構成を適用することができる。
【００６６】
また、各水冷抵抗は、少なくとも二つの抵抗部を備えていればよいので、各水冷抵抗は、例えば、三抵抗一体型の水冷抵抗であってもよい。この場合、三抵抗一体型の水冷抵抗内の上側の二つの抵抗部を、並列接続された二つのスナバ抵抗として使用し、下側の一つの抵抗部を、放電抵抗として使用してもよい。三抵抗一体型の水冷抵抗は四つの端子を含むので、これら端子間の接続関係を外部配線で調整することによって、水冷抵抗の内の上側の二つの抵抗部を、並列接続された二つのスナバ抵抗として容易に使用することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、運転中は通電し運転停止時に不導通となるスナバ抵抗と、運転停止時に放電のために通電する放電抵抗との組み合わせを一つの水冷抵抗として実現したが、スナバ抵抗以外に、運転中は通電し運転停止時に不導通となる別の抵抗を含むように構成された電力変換回路においては、この別の抵抗と放電抵抗との組み合わせを一つの水冷抵抗として実現することもできる。
【００６８】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１１…電力変換回路、１２…ゲート駆動回路、１３…制御盤、１４…流量センサ、１０１〜１０４、２０１〜２０４…ＩＧＢＴ、１３１、１３２、２３１、２３２…放電抵抗、１４１、１５１、２４１、２５１…スナバ抵抗、１６１、１６２、２６１、２６２…直流コンデンサ、１７１、１７２、２７１、２７２…水冷抵抗、４５、４６…水冷抵抗内の抵抗部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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