JPH01110055A - 補助電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は直流高圧架線を電源として低圧の直流電源を
得る車両用等の補助電源装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特願昭６１−１９４２３０号明細書に示
された従来の補助電源装置を示す回路図であり、図にお
いて１は高圧直流電源、２は直流用の高速度しや断器、
３は入力用直流リアクトル、４は入力用フィルタコンデ
ンサ、５は入力用フィルタコンデンサ４に接続されたテ
曹ツバ用スイッチング素子、６はチ嘗ツバ用フライホイ
ールダイオード、７はリップル電流を低減するためのチ
讐ツバ出力用直流リアクトル、８は電圧を平滑化するた
めのチ欝ツバ出力用フィルタコンデンサ、９は入力用フ
ィルタコンデンサ４．チ１ツバ用スイッチング素子５．
フライホイールダイオード６゜チ嘗ツバ出力用直流リア
クトル７および出力用フィルタコンデンサ８からなるチ
謬ツバ回路、１０は低圧直流負荷である。

次に動作について説明する。高速度しゃ断器２が投入さ
れると、高圧直流電源１の電圧は入力用直流リアクトル
３を経由して入力用フィルタコンデンサ４に印加される
。そして、入力用スイッチング素子５は適当に制御され
た通流率〔オン期間／（オン十オフ）期間〕でオン、オ
フする。これにより、フライホイールダイオード６、チ
８７パ出力用直流リアクトル７および出力用フィルタコ
ンデンサ８にはそれぞれ第５図に示すような電圧。

電流が流れる。

また、第６図に本補助装置の起動順序を示すタイミング
チャートを示す。まず、起動指令がオンして、１１秒後
に高速度しゃ断器２がオンし、さらにｔ２秒後に入力用
フィルタコンデンサ４の電圧が電圧確立レベル罠なって
、チョッパ用スイッチング素子５が動作し始め、出力用
フィルタコンデンサ８の電圧（出力電圧）が発生する。

すなわち、起動指令から出力電圧発生まで（ｔ１＋１２
）秒を要する。

そして、上記のように起動させた後、高圧直流電源１の
電圧が瞬時停電等の異常により低下した場合には、電圧
回復時に発生する突入電流によって各機器が破壊される
のを防止するため、ただちに高速度しゃ断器２をオフに
していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の補助電源装置は以上のように構成されているので
、高速度しや断器２がオフになった後、高圧直流電源１
の電圧が元の電圧に復帰した場合には、起動指令を出し
て高速度しや断器２を投入し、入力用フィルタコンデン
サ４の電圧が確立してからチ１ツバ用スイッチング素子
５を動作させるようになっていた。そのため、チ雪ツバ
回路９が再び低圧直流負荷１０へ正常な電力を供給し始
めるまでに１時間がかかり、装置の信頼性及び機能につ
いて充分な向上を図ることができないという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高圧直流電源１の電圧が瞬時停電等により低
下しても高速度しゃ断器２をオフすることなく機器を保
護することができ、さらに、高圧直流電源１の電圧が復
帰した場合には、短時間で正常な出力を負荷側へ供給で
きる補助電源装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る補助電源装置は、高圧直流電源の瞬時停
電回復後等に生ずる突入電流を防止する突入電流防止用
スイッチング素子を、高速度しや断器とチ１ツバ回路と
の間に設け、さらに、チ１ツバ回路の入力用フィルタコ
ンデンサへの過充電を防止する充電用抵抗を、この突入
電流防止用スイッチング素子に並列接続したものである
。

〔作　用〕

この発明における高速度しや断器は、チョッパ回路との
間に、突入電流防止用スイッチング素子及び充電用抵抗
が設けられているため、高圧直流電源の電圧が降下して
も常にオン状態になり【いる。したがって、瞬時停電が
発生し、負荷に対するチヲッパ回路の出力が一時中断し
たとしても、このチッッパ回路は短時間のうちに再び出
力を発生する。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、１は高圧直流電源、２は直流用の高速
度しゃ断器、３は入力用直流リアクトル、４は入力用フ
ィルタコンデンサ、５は入力用フィルタコンデンサ４に
接続されたチ嘗ツバ用スイッチング素子、６はチ萱ツバ
用フライホイールダイオード、７はチ璽ツバ出力用直流
リアクトル、８はチョッパ出力用フィルタコンデンサ、
９は入力用フィルタコンデンサ４．チ璽ツバ用スイッチ
ング素子５．フライホイールダイオード６、チラッパ出
力用直流リアクトル７及び出力用フィルタコンデンサ８
からなるチ璽ツバ回路、１０は低圧直流負荷、１１はチ
ョッパ回路９への突入電流防止用スイッチング素子、１
２は入力用フィルタコンデンサ４への過充電を防止する
充電用抵抗である。

次に動作について説明する。第６図に本装置の起動タイ
ミングチャートを示す。起動指令から１１秒後に高速度
しや断器２が投入されると、−正直流電源１の電圧は入
力用直流リアクトル３及び充電用抵抗１２を経由して入
力用フィルタコンデンサ４に印加される。そし【、入力
用フィルタコンデンサ４の電圧が突入電流防止用スイッ
チング素子１１０オンレベルまで上昇してくると、゛こ
の突入電流防止用スイッチング素子１１がオンし、さら
に、チョッパ用スイッチング素子５のオンレベルまで入
力用フィルタコンデンサ４の電圧が上昇すると、このチ
１ツバ用スイッチング素子５が動作し始め、チ叢ツバ出
力用フィルタコンデンサ８の電圧（出力電圧）が発生す
る。

ここで、高速度しや断器２が投入されてから、突入電流
防止用スイッチング素子１１がオンするまでの時間をｔ
　、さらに、突入電流防止用スイッチング素子１１がオ
ンしてからチョッパ用スイッチング素子５がオンするま
での時間なｔ４とすると、起動指令が出てから出力電圧
が発生するまでには、（１１＋１．）秒即ち（ｔ　１　
＋　ｔ　ｓ　＋　ｔ　＋　）秒の時間を要することとな
る。そして、チョッパ用スイッチング素子５は、適当に
制御された通流率α〔オン期間／（オン十オフ）期間〕
で％ンオフ動作し、これによりフライホイールダイオー
ド６．チョッパ出力用直流リアクトル７及び出力用フィ
ルタコンデンサ８にはそれぞれ第５図で示したような電
圧。

電流が流れる。

ところで、高圧直流電源１の電圧が瞬時停電等により低
下すると、第２図の中央部付近に示すよ５Ｋ、入力用フ
ィルタコンデンサ４の電圧も低下するが、この入力用フ
ィルタコンデンサ４の電圧がチ１ツバ用スイッチング素
子５のオフレベルより高い場合には、正常な出力を低圧
直流負荷１０へ供給する。また、入力用フィルタコンデ
ンサ４の電圧がチ層ツバ用スイッチング素子５のオフレ
ベルより低下した場合、チッッパ回路９の動作は停止す
ることとなり、出力電圧は徐々に低下する。

しかし、この時点で高圧直流電源１の電圧が復帰し、入
力用フィルタコンデンサ４の電圧がチ１ツバ用スイッチ
ング素子５のオンレベル以上になると、高速度しや断器
２がオンになっている状態でチョッパ用スイッチング素
子５が動作し始めるので、出力電圧はすぐに正常に戻る
。

さらに、入力用フィルタコンデンサ４の電圧が突入電流
防止用スイッチング素子１１のオフレベル以下に低下す
ると、この突入電流防止用スイッチング素子１１はオフ
となって出力電圧は急に低下し、ついにはゼロとなる。

しかし、この時点でも高圧直流電源１の電圧がすぐに復
帰した場合には、入力用フィルタコンデンサ４の電圧も
上昇し、突入電流防止用スイッチング素子１１のオンレ
ベルに入力用フィルタコンデンサ４の電圧が復帰して、
突入電流防止用スイッチング素子１１がオンとなる。そ
して、１４秒後にはチョッパ用スイッチング素子５が動
作開始となり、短時間で出力電圧を発生させることがで
きる。

いずれの場合においても、高速度しや断器２はオフされ
ていない為、従来のよ５に、高速度しゃ断器２を一旦オ
フし、さらに、再び高速度しや断器２を投入させて起動
させるケースと比べれば、入力電圧瞬停等に対する出力
電圧の復帰スピードは一段と優れたものＫなっている。

なお、上記実施例では、チョッパ用スイッチング素子５
としてＧＴＯサイリスタからなる１重チ嘗ツバについて
説明したが、第７図に示すように、出力電圧のリップル
をより低減させるために、２つのチョッパ用スイッチン
グ素子５ａ　、５ｂからなるダイレクトパラ２相２重チ
璽ツバ回路構成としても、上記実施例と同様の効果を奏
する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、高圧直流電源の瞬時
停電回復後等に生ずる突入電流を防止する突入電流防止
用スイッチング素子を、高速度しや断器とチョッパ回路
との間に設け、さらに、チョッパ回路の入力用フィルタ
コンデンサへの過充電を防止する充電用抵抗を、この突
入電流防止用スイッチング素子に並列接続した構成とし
たので、高圧直流電源の電圧が瞬時停電等により低下し
ても高速度しや断器をオフすることなく、機器を保護す
ることができると共に、高圧直流電源の電圧が復帰した
場合には、短時間で正常な出力を負荷側へ供給すること
ができ、装置の信頼性及び機能について充分な向上を図
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による補助電源装置を示す
回路図、第２図は第１図のものの動作を説明するための
タイムチャート、第３図はこの発明の他の実施例による
補助電源装置を示す回路図、第４図は従来の補助電源装
置を示す回路図、第５図及び第６図は第４図のものの動
作を説明するためのタイムチャートである。 １は高圧直流電源、２は高速度しや断器、４は入力用フ
ィルタコンデンサ、５はチョッパ用スイッチング素子、
７は出力用フィルタコンデンサ、９はチ１ツバ回路、１
１は突入電流防止用スイッチング素子、１２は充電用抵
抗である。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分
を示す。 特許出願人　　　三菱電機株式会社 （外２名） Ｉｌｌｌｌ　　図 ノ １：高圧直流電源 ２　：　　週り１莞１度しＶｉＦｒ器 ４：　入７７Ｆｔ！フイルグコンデ′〉す５：　テ５・
ソノで用スイ・ンディング鬼子７：　出力用にルグコ〉
デン丈 ９　：　ｆｌ−ｔバ可路 ｕ：９！入１ｇ！ヨたＶｈＬ用スイ７デング県子１２：
　禿ηす■右＆力ｔ ｓｓｍ 第４ｆｆｌ ＃５　　＠ 第６図 （出力電比）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　チョッパ用スイッチング素子、入力用フィルタコンデ
   ンサ及び出力用フィルタコンデンサを有し、高圧直流電
   源から供給される電圧を降圧するチョッパ回路と、前記
   高圧直流電源と前記チョッパ回路との間に設けられ、異
   常時に前記チョッパ回路への電圧の供給をしゃ断する高
   速度しゃ断器とを備えた補助電源装置において、前記高
   速度しゃ断器と前記チョッパ回路との間に設けられ、前
   記高圧直流電源の瞬時停電回復後等に生ずる突入電流を
   防止する突入電流防止用スイッチング素子と、前記突入
   電流防止用スイッチング素子に並列接続され、前記入力
   用フィルタコンデンサへの過充電を防止する充電用抵抗
   とを備えたことを特徴とする補助電源装置。