JPH04200201A - 直流電気車用補助電源装置 - 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］ 本発明は、電圧形ＶＶＶＦ　（可変電圧可変周波数）イ
ンバータにて駆動される直流電気車のための補助電源装
置に関する。

〔従来の技術］ 出願人は、先に直流入力側を直列接続した電圧形インバ
ータにより駆動される直流電気車システムを提案してい
る。

第７図はかかるシステムを示す概要図である。

同図において、１はパンタグラフ、２はインバータ入力
回路で例えば高速遮断器２１、開閉器２２．２３、イン
バータ入力コンデンサの充電抵抗器２４およびリアクト
ル２５などから構成される。

３１〜３４は電圧形インバータユニット、４１〜４４は
車両駆動用電動機である。５は車両用補助電源装置、６
は補助電源用入力回路で入力回路２と同様に構成にされ
ることが多い。

第８図はインバータユニット３１の詳細を示しており、
３１１は電圧形トランジスタインバータ、３１２は入力
フィルタコンデンサで２組直列の例を示す。３１３は抵
抗器、３１４は半導体（トランジスタ）チョッパである
。

第９図は補助電源装置５の詳細で、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ方式の例を示す。

同図において、５１０，５１１は半導体スイッチ（ＧＴ
Ｏサイリスタ）、５２０．５２１はＤＣ−ＤＣコンバー
タの入力フィルタコンデンサで、ここでは２組直列に接
続している。５３０は絶縁変圧器、５４０はダイオード
整流器、５５０は出力フィルタコンデンサで整流器５４
０からの直流出力を平滑する。絶縁変圧器５３０の一次
側は半導体スイッチ５１０と５１１との直列回路の中間
点と、入力フィルタコンデンサ５２０と５２１との直列
回路の中間点に接続し、二次側にはダイオード整流器５
４０を接続する。

すなわち、同図に示すＤＣ−ＤＣコンバータ方式は構成
の簡略化のために半導体スイッチ５１０と５１１からな
るハーフブリッジインバータを用い、これにより直流か
ら交流へと変換した後絶縁トランス５３０を介し整流器
５４０で交流を直流に変換し、直流を出力する電源装置
の例である。

−船釣には、この直流電源にＣＶＣＦ　（定周波定電圧
）インバータやクーラなどの車両用各種補機が接続され
る。なお、補機については図示を省略した。

〔発明が解決しようとする課Ｈ］ 以上のように、直流電気車では車両を走行させるための
車両駆動電！（上記の例では電圧形インバータ）の他に
、クーラ、照明器、コンプレッサ。

乗客サービス機器など多種の補機用電源が必要である。

従来は、この電源も電圧の高い電車線から直接得るよう
にしているため、入力回路やＤＣ−ＤＣコンバータが必
要で、これらの入力部は高圧機器であることが要求され
る。車両用補助電源は車両駆動電源に比べて容量は小さ
（て良いが、従来のものでは高圧機器を多く用いている
ことから、補助電源装置は大きくかつ重く、従って高価
になるという問題がある。

したがって、本発明の目的は車両用補助電源装置の小形
、軽量化および低価格化を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

直流の電車線から集電し電気車駆動用電動機を駆動する
電圧形ユニットインバータを複数台その各直流入力側で
直列接続するとともに、前記各ユニットインバータの直
流入力側に車両補助電源用インバータユニットを接続し
、車両用補助電源を得る。

Ｃ作用〕 車両駆動用インバータの入力回路およびインバータ内の
入力フィルタコンデンサを車両補助電源のためにも用い
ることにより小形、軽量化、あわせて低価格化を図る。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す構成図で、第７図と同じ
ものには同じ数字を付して示しており、ＤＣ−ＤＣコン
バータ方式の例である。

同図おいて、５０がＤＣ−ＤＣコンバータであり、１１
〜１４はハーフブリッジインバータでスイッチング素子
１１１，１１２はインバータユニット３１〜３４と同じ
パワートランジスタとしている。１１３はハーフブリッ
ジインバータ１１の絶縁トランスで、１１の入力フィル
タコンデンサとしてはインバータユニット３１の入力フ
ィルタコンデンサ３１２が共用されている。なお、他の
ハーフブリッジインバータ１２〜１４も同様であるので
、説明は省略する。

ハーフブリッジインバータ１１〜１４の絶縁トランスの
二次側はそれぞれ直列接続し、ダイオード整流器１５へ
人力する。その出力は出力フィルタコンデンサ１６を介
して直流出力端子Ｐ、Ｈに接続する。

こうして、車両駆動用インバータ３１〜３４の入力回路
（第７図の符号２参照）と、インバータ３１〜３４内の
入力フィルタコンデンサ３１２〜３４２を車両補助電源
５０のためにも用いることにより小形、軽量化さらには
低価格化を図ることが可能となる。

第２図はＤＣ−ＤＣコンバータ方弐の他の実施例を示す
構成図である。

同図において、５１はＤＣ−ＤＣコンバータ、１１０〜
１４０はハーフブリッジインバータ、１５０はダイオー
ド整流器、１６０は出力フィルタコンデンサ、３１２〜
３４２は入力フィルタコンデンサである。つまり、この
実施例が第１図のそれと異なる点は、各絶縁トランスの
二次側を直列接続せずに個別にダイオード整流器を接続
した点にある。例えば、トランス１１３に対してはダイ
オード整流器１５０を接続し、さらにその直流側はコン
デンサ１６０を介して直流出力端子Ｐ、　Ｎに接続する
。これは、他のハーフブリッジインバータ１２０〜１４
０についても同じである。

すなわち、第１図では各絶縁トランスの二次巻線を直列
接続しているので、各ハーフブリッジインバータの入力
電流は同じになって各々の入力電力はバランスし、した
がって入力フィルタコンデンサには電圧アンバランスは
発生しない。これに対し、第２図の場合は、ハーフブリ
ッジインバータが等価的に直流出力端子Ｐ、Ｎに並列接
続されることになるので、各インバータを入力電力が同
じになるように制御すれば、第１図の例と同様に入力フ
ィルタコンデンサには電圧アンバランスは発生しない。

第３図は車両補助電源としての出力が交流の場合の実施
例である。

同図において、２１０〜２４０は車両補助電源用ＣＶＣ
Ｆインバータで、インバータユニット３１〜３４に対し
てそれぞれ並列に接続する。その出力側には絶縁と電圧
値調整を兼ねた変圧器１１４〜１１７を接続し、変圧器
の二次側は互いに直列接続して交流出力端子Ｔに接続し
、この端子を介して交流を得るものである。なお、ＣＶ
ＣＦインバータとしては、例えば第４図に示す如き構成
のものを用いることができる。

第５図はＤＣ−ＤＣコンバータ方式のさらに他の実施例
を示す構成図である。

同図の符号５３がＤＣ−ＤＣコンバータを示す。

同図からも明らかなように、これは第３図に示すものに
対し、ダイオード整流器１５５および平滑用コンデンサ
１６５を接続して直流出力を得るようにしている他は全
く同じである。

第６図は第２図に示すものに対応する別の実施例を示す
構成図である。すなわち、第５図に示すものが変圧器の
二次巻線を直列接続したものであるのに対し、これは変
圧器の二次側に個別に整流器を接続した例で、フルブリ
ッジのＣＶＣＦインバータ２１０〜２４０をハーフブリ
ッジインバータ１１０〜１４０の代わりに用いた他は第
２図と同様なので、説明は省略する。なお、１１４〜１
１７は変圧器、１５１〜１５４は整流器、１６１〜１６
４はフィルタコンデンサを示す。

なお、上記いずれの実施例においても、補助電源用イン
バータは車両駆動用インバータユニットと電位的には同
じであるので、各インバータを構成する半導体素子のた
めの冷却フィンを別々に設ける必要はなく、互いに共用
することができる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、直列接続された車両駆動用電圧形ＶＶ
ＶＦインバータの各ユニットインバータの入力側から別
のインバータを介して車両補助電源を得るようにしたの
で、 ｉ）車両補助電源装置用の入力回路や入力フィルタコン
デンサを省略することができる。

ｉｉ）補助電源用インバータの半導体スイッチはＶＶＶ
Ｆインバータの各ユニットインバータの半導体スイッチ
と同電位となるので、冷却フィンを共用することができ
る。

などの利点が得られる。その結果、補助電源用の多くの
部品を車両駆動用ＶＶＶＦインバータと共用できること
になり、補助電源を小形、軽量かつ低価格にすることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す構成図、第４図は第３図で用いられ
るＣＶＣＦインバータの具体例を示す回路図、第５図は
本発明の第４の実施例を示す構成図、第６図は本発明の
第５の実施例を示す構成図、第７図は提案済みシステム
を示す概要図、第８図は第７図で用いられるインバータ
ユニットの詳細図、第９図は第７図で用いられる補助電
源装置の詳細図である。 符号説明 １・・・パンタグラフ、２．６・・・入力回路、５，５
０〜５４・・・車両用補助電源装置、１１〜１４，１１
０〜１４０・・・ハーフブリ・ンジインバータ、１５゜
１５０〜１５５，５４０・・・整流器、１６，１６０〜
１６５，５５０・・・出力フィルタコンデンサ、２１・
・・しゃ断器、２２．２３・・・開閉器、２４，３１３
・・・抵抗、２５・・・リアクトル、３１〜３４・・・
インバータユニット、４１〜４４・・・電動機、１１１
゜１１２．５１０．５１１・・・半導体スイッチ、１１
３〜１１７，５３０・・・変圧器、２１０〜２４０・・
・ＣＶＣＦインバータ、３１１・・・電圧形トランジス
タインバータ、３１２〜３４２，５２０，５２１・・・
入力フィルタコンデンサ、３１４・・・トランジスタチ
ョッパ。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 貰　ＩＷＪ 第２図 Ｎ 第３図 第　４　図 ２１０（２２０〜２４０） 第５９ １６図 Ｎ １に７　図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直流の電車線から集電し電気車駆動用電動機を駆動
   する電圧形ユニットインバータを複数台その各直流入力
   側で直列接続するとともに、前記各ユニットインバータ
   の直流入力側に車両補助電源用インバータユニットを接
   続し、車両用補助電源を得ることを特徴とする直流電気
   車用補助電源装置。 ２）前記車両駆動用ユニットインバータと車両補助電源
   用インバータユニットの各半導体素子用の冷却フィンを
   互いに共用することを特徴とする請求項１）に記載の直
   流電気車用補助電源装置。