JPH05176401A - 電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回路 - Google Patents
電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回路Info
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- JPH05176401A JPH05176401A JP4158362A JP15836292A JPH05176401A JP H05176401 A JPH05176401 A JP H05176401A JP 4158362 A JP4158362 A JP 4158362A JP 15836292 A JP15836292 A JP 15836292A JP H05176401 A JPH05176401 A JP H05176401A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電気車の補助電源としてインバータを使用した
場合に当該電気車が架線の無電圧区間を通過しても、車
内電源が停電しないようにする。 【構成】架線から取り入れた電力を所望電圧の直流に変
換し、この直流を電源にして所定の電圧と周波数の交流
を出力する補助電源用のインバータの直流入力側にスイ
ッチ素子又は自己消弧形半導体スイッチ素子を介してキ
ャパシタを接続し、前記インバータの交流出力を電源と
する第１充電手段又はインバータ入力直流を電源とする
第２充電手段でキャパシタを充電するが、架線の無電圧
を検出すれば前記スイッチ素子をオンにするか、或いは
前記自己消弧形半導体スイッチ素子を所望の導通率でオ
ン・オフ制御するものとする。さらにインバータ入力側
のフィルタコンデンサとこのキャパシタとをダイオード
を介して接続して、フィルタコンデンサの過電圧を抑制
する。
場合に当該電気車が架線の無電圧区間を通過しても、車
内電源が停電しないようにする。 【構成】架線から取り入れた電力を所望電圧の直流に変
換し、この直流を電源にして所定の電圧と周波数の交流
を出力する補助電源用のインバータの直流入力側にスイ
ッチ素子又は自己消弧形半導体スイッチ素子を介してキ
ャパシタを接続し、前記インバータの交流出力を電源と
する第１充電手段又はインバータ入力直流を電源とする
第２充電手段でキャパシタを充電するが、架線の無電圧
を検出すれば前記スイッチ素子をオンにするか、或いは
前記自己消弧形半導体スイッチ素子を所望の導通率でオ
ン・オフ制御するものとする。さらにインバータ入力側
のフィルタコンデンサとこのキャパシタとをダイオード
を介して接続して、フィルタコンデンサの過電圧を抑制
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電気車が架線の無電
圧区間を通過する際でも、補助電源装置が停電せずに車
内電力の供給を継続出来る電気車用補助電源装置の瞬時
停電防止回路に関する。
圧区間を通過する際でも、補助電源装置が停電せずに車
内電力の供給を継続出来る電気車用補助電源装置の瞬時
停電防止回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気車では車内の照明・通信用電力が必
要であるが、近年では空気調和設備が大幅に導入されて
いるので、車内で消費される電力はますます増大してい
る。この車内消費電力を架線から取り入れようとする
と、架線電圧は直流電気車の場合はDC1500ボルト、交流
電気車の場合は AC20000ボルトと極めて高いので、その
ままで使用することは出来ない。又架線電圧は大幅に変
動するので、交流電化区間でも架線電圧を変圧器で低電
圧に変圧しただけでは使用に耐えない。そこで架線から
取り入れた高電圧の電力を、電圧変動が無く且つ使い易
い低電圧、例えば交流 100ボルト或いは 200ボルトに変
換しており、この電力変換に使用するのが補助電源装置
である。
要であるが、近年では空気調和設備が大幅に導入されて
いるので、車内で消費される電力はますます増大してい
る。この車内消費電力を架線から取り入れようとする
と、架線電圧は直流電気車の場合はDC1500ボルト、交流
電気車の場合は AC20000ボルトと極めて高いので、その
ままで使用することは出来ない。又架線電圧は大幅に変
動するので、交流電化区間でも架線電圧を変圧器で低電
圧に変圧しただけでは使用に耐えない。そこで架線から
取り入れた高電圧の電力を、電圧変動が無く且つ使い易
い低電圧、例えば交流 100ボルト或いは 200ボルトに変
換しており、この電力変換に使用するのが補助電源装置
である。
【０００３】この補助電源装置として、従来から架線電
圧で運転する電動機（交流電化区間では変圧器で減圧し
ている）で所望電圧を出力する発電機を駆動する構成の
電動発電機（以下ではＭ−Ｇと略記する）が使用されて
いたが、このＭ−Ｇは重量が大であること、回転に伴っ
て消耗する部品があること、保守・点検に手間がかかる
こと等から、半導体スイッチ素子で構成しているインバ
ータなどに置き換えられつつある。半導体スイッチ素子
で構成しているインバータ等の電力変換装置は静止した
機器であることから消耗部品が無く、保守・点検の手間
を省略出来るし、軽量且つ静粛な運転が出来るなど多く
の特徴を有している。
圧で運転する電動機（交流電化区間では変圧器で減圧し
ている）で所望電圧を出力する発電機を駆動する構成の
電動発電機（以下ではＭ−Ｇと略記する）が使用されて
いたが、このＭ−Ｇは重量が大であること、回転に伴っ
て消耗する部品があること、保守・点検に手間がかかる
こと等から、半導体スイッチ素子で構成しているインバ
ータなどに置き換えられつつある。半導体スイッチ素子
で構成しているインバータ等の電力変換装置は静止した
機器であることから消耗部品が無く、保守・点検の手間
を省略出来るし、軽量且つ静粛な運転が出来るなど多く
の特徴を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】鉄道を電化した場合、
架線は一定間隔毎に区分して、この区分毎に異なった変
電所から給電するようにするのが普通である。直流電化
の場合は、隣接した変電所からの出力を共通の架線に与
えることが可能（即ち変電所同士の並列運転が可能）で
あるので、架線を細かく区分しなくても良いが、交流電
化の場合は、電圧位相の問題があるので隣接した変電所
の出力を共通の架線に与えることは出来ず（即ち変電所
同士の並列運転は不可能）、必ず架線は各変電所毎に絶
縁して区分しなければならない。この架線を区分してい
る絶縁部分は無電圧区間になるから、電気車が走行中に
この無電圧区間を通過する度に、集電装置を介して電気
車内へ取り入れる電力が中断することになる。従来のＭ
−Ｇ方式では、この無電圧区間を通過する際に電動機電
源が停電になっても、Ｍ−Ｇが保有している回転エネル
ギーを放出しながら発電機は電力を発生し続けるので、
出力電圧に若干の変動を生じるかもしれないが、区分点
通過中に車内電源が停電することは無い。
架線は一定間隔毎に区分して、この区分毎に異なった変
電所から給電するようにするのが普通である。直流電化
の場合は、隣接した変電所からの出力を共通の架線に与
えることが可能（即ち変電所同士の並列運転が可能）で
あるので、架線を細かく区分しなくても良いが、交流電
化の場合は、電圧位相の問題があるので隣接した変電所
の出力を共通の架線に与えることは出来ず（即ち変電所
同士の並列運転は不可能）、必ず架線は各変電所毎に絶
縁して区分しなければならない。この架線を区分してい
る絶縁部分は無電圧区間になるから、電気車が走行中に
この無電圧区間を通過する度に、集電装置を介して電気
車内へ取り入れる電力が中断することになる。従来のＭ
−Ｇ方式では、この無電圧区間を通過する際に電動機電
源が停電になっても、Ｍ−Ｇが保有している回転エネル
ギーを放出しながら発電機は電力を発生し続けるので、
出力電圧に若干の変動を生じるかもしれないが、区分点
通過中に車内電源が停電することは無い。
【０００５】しかしながらインバータを補助電源として
使用すると、このインバータにはＭ−Ｇのようにエネル
ギーを蓄積する手段が無いので、電気車が架線の無電圧
区間に進入すると直ちに車内電源は停電となってしまう
欠点がある。例えば東日本旅客鉄道株式会社の東北本線
ではほぼ16Km毎に架線を区分しているので、電気車が時
速90Kmで走行するならば、10分ごとに無電圧区間を通過
することになり、その度に車内電源が停電することにな
る。インバータはその直流入力側に平滑用のフィルタコ
ンデンサを備えているけれども、その容量は電気車が架
線の無電圧区間を通過する期間中の車内電力を賄うには
不足であるから、フィルタコンデンサで停電の防止を図
るならば大幅にその容量を増加させなければならない。
更に架線電圧は大きく変動するので、架線電圧が低下す
ればこのフィルタコンデンサの蓄積エネルギーは大幅に
減少してしまう。そこで架線電圧が最低の時でも前述の
期間中の車内電力を賄おうとすれば、より一層フィルタ
コンデンサの容量を大きくしなければならないので（何
故ならばコンデンサの蓄積エネルギーは電圧の２乗に比
例するから）、インバータが大形になり取付けスペース
に制約のある電気車には搭載が困難になる不具合があ
る。そこでやむを得ず補助電源装置としてＭ−Ｇを使用
することになる。
使用すると、このインバータにはＭ−Ｇのようにエネル
ギーを蓄積する手段が無いので、電気車が架線の無電圧
区間に進入すると直ちに車内電源は停電となってしまう
欠点がある。例えば東日本旅客鉄道株式会社の東北本線
ではほぼ16Km毎に架線を区分しているので、電気車が時
速90Kmで走行するならば、10分ごとに無電圧区間を通過
することになり、その度に車内電源が停電することにな
る。インバータはその直流入力側に平滑用のフィルタコ
ンデンサを備えているけれども、その容量は電気車が架
線の無電圧区間を通過する期間中の車内電力を賄うには
不足であるから、フィルタコンデンサで停電の防止を図
るならば大幅にその容量を増加させなければならない。
更に架線電圧は大きく変動するので、架線電圧が低下す
ればこのフィルタコンデンサの蓄積エネルギーは大幅に
減少してしまう。そこで架線電圧が最低の時でも前述の
期間中の車内電力を賄おうとすれば、より一層フィルタ
コンデンサの容量を大きくしなければならないので（何
故ならばコンデンサの蓄積エネルギーは電圧の２乗に比
例するから）、インバータが大形になり取付けスペース
に制約のある電気車には搭載が困難になる不具合があ
る。そこでやむを得ず補助電源装置としてＭ−Ｇを使用
することになる。
【０００６】そこでこの発明の目的は、電気車の補助電
源としてインバータを使用し、当該電気車が架線の無電
圧区間を通過する際に、車内電源が停電しないようにす
ることにある。
源としてインバータを使用し、当該電気車が架線の無電
圧区間を通過する際に、車内電源が停電しないようにす
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回
路は、走行中の電気車に車内用電力を供給する電気車用
補助電源装置において、前記電気車が架線から取り入れ
た直流、又は架線から取り入れた交流を整流した直流の
いずれかを電源にして所望の電圧と周波数の交流を出力
するインバータと、架線電圧の有無を検出する電圧検出
手段と、このインバータの直流入力側にスイッチ素子或
いは自己消弧形半導体スイッチ素子のいずれかを介して
接続するキャパシタと、前記インバータが出力する交流
を電源にしてこのキャパシタを充電する第１充電手段と
を備え、常時は前記スイッチ素子或いは自己消弧形半導
体スイッチ素子をオフの状態で前記キャパシタを所望電
圧に充電し、前記電圧検出手段が架線の無電圧を検出す
れば前記スイッチ素子をオンにするか、或いは前記自己
消弧形半導体スイッチ素子を所望の導通率でオン・オフ
制御するものとするが、前記インバータ入力側の直流を
電源とする第２充電手段を設け、この第２充電手段で前
記キャパシタを充電する構成にすることも出来る。更に
前記インバータの入力側にはフィルタコンデンサが設け
られているので、回路のインダクタンスにより前記イン
バータの入力側に設けているフィルタコンデンサの電圧
が異常に上昇する危険を回避するべく、このフィルタコ
ンデンサと前記キャパシタとをダイオードを介して接続
するものとする。
めにこの発明の電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回
路は、走行中の電気車に車内用電力を供給する電気車用
補助電源装置において、前記電気車が架線から取り入れ
た直流、又は架線から取り入れた交流を整流した直流の
いずれかを電源にして所望の電圧と周波数の交流を出力
するインバータと、架線電圧の有無を検出する電圧検出
手段と、このインバータの直流入力側にスイッチ素子或
いは自己消弧形半導体スイッチ素子のいずれかを介して
接続するキャパシタと、前記インバータが出力する交流
を電源にしてこのキャパシタを充電する第１充電手段と
を備え、常時は前記スイッチ素子或いは自己消弧形半導
体スイッチ素子をオフの状態で前記キャパシタを所望電
圧に充電し、前記電圧検出手段が架線の無電圧を検出す
れば前記スイッチ素子をオンにするか、或いは前記自己
消弧形半導体スイッチ素子を所望の導通率でオン・オフ
制御するものとするが、前記インバータ入力側の直流を
電源とする第２充電手段を設け、この第２充電手段で前
記キャパシタを充電する構成にすることも出来る。更に
前記インバータの入力側にはフィルタコンデンサが設け
られているので、回路のインダクタンスにより前記イン
バータの入力側に設けているフィルタコンデンサの電圧
が異常に上昇する危険を回避するべく、このフィルタコ
ンデンサと前記キャパシタとをダイオードを介して接続
するものとする。
【０００８】
【作用】この発明は、インバータの直流入力側にスイッ
チ素子を介してキャパシタを接続するのであるが、この
キャパシタはインバータを構成している各素子が許容出
来る限度まで高い電圧に充電しておき、無電圧区間に進
入すればこのキャパシタ電圧が放電終止電圧に低下する
まで放電させる。この充電電圧をＶCH、放電終止電圧を
ＶCLとすると、キャパシタの放電で使用することが出来
るエネルギーＷは下記の式に示すようになる。但しＣは
キャパシタの静電容量である。
チ素子を介してキャパシタを接続するのであるが、この
キャパシタはインバータを構成している各素子が許容出
来る限度まで高い電圧に充電しておき、無電圧区間に進
入すればこのキャパシタ電圧が放電終止電圧に低下する
まで放電させる。この充電電圧をＶCH、放電終止電圧を
ＶCLとすると、キャパシタの放電で使用することが出来
るエネルギーＷは下記の式に示すようになる。但しＣは
キャパシタの静電容量である。
【０００９】Ｗ＝Ｃ・（ＶCH 2 −ＶCL 2 ）／２ 上式から明らかなように充電電圧ＶCHを高くすれば、電
圧の２乗に比例して蓄積エネルギーＷが増加するので、
その分キャパシタの容量Ｃを減少出来ることになる。更
にこのキャパシタを自己消弧形半導体スイッチ素子を介
して接続し、架線の無電圧区間でキャパシタの蓄積エネ
ルギーを前記自己消弧形半導体スイッチ素子をオン・オ
フ制御しながら放電するならば、インバータへの印加電
圧はこの自己消弧形半導体スイッチ素子の導通率に対応
した値となるので、このキャパシタの充電電圧を、イン
バータを構成している各素子に許容出来る電圧ではな
く、このキャパシタに許容出来る電圧にすることが出来
るので、より一層充電電圧を高くしてキャパシタ容量の
さらなる減少を図ることが出来る。前記インバータの入
力側にはフィルタコンデンサがあり、回路のインダクタ
ンスに蓄積されたエネルギーでフィルタコンデンサ電圧
が異常に上昇する恐れがあるが、フィルタコンデンサと
前記キャパシタとをダイオードを介して接続することに
より、フィルタコンデンサ電圧をキャパシタ電圧に抑制
することが出来る。
圧の２乗に比例して蓄積エネルギーＷが増加するので、
その分キャパシタの容量Ｃを減少出来ることになる。更
にこのキャパシタを自己消弧形半導体スイッチ素子を介
して接続し、架線の無電圧区間でキャパシタの蓄積エネ
ルギーを前記自己消弧形半導体スイッチ素子をオン・オ
フ制御しながら放電するならば、インバータへの印加電
圧はこの自己消弧形半導体スイッチ素子の導通率に対応
した値となるので、このキャパシタの充電電圧を、イン
バータを構成している各素子に許容出来る電圧ではな
く、このキャパシタに許容出来る電圧にすることが出来
るので、より一層充電電圧を高くしてキャパシタ容量の
さらなる減少を図ることが出来る。前記インバータの入
力側にはフィルタコンデンサがあり、回路のインダクタ
ンスに蓄積されたエネルギーでフィルタコンデンサ電圧
が異常に上昇する恐れがあるが、フィルタコンデンサと
前記キャパシタとをダイオードを介して接続することに
より、フィルタコンデンサ電圧をキャパシタ電圧に抑制
することが出来る。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を表した回路図で
あって、交流電気車の場合を示している。この図１にお
いて、架線２からの高電圧交流電力はパンタグラフ３で
電気車内に取り込まれ、入力変圧器４で減圧した後、車
輪５とレール６とを経て大地に放流される。減圧された
交流は入力変圧器４の二次側に設けた整流器１１で直流
に変換し、フィルタリアクトル１３とフィルタコンデン
サ１４とでリップル分を除去したのち、インバータ１５
で所望の電圧と周波数の交流に変換し、この交流電力を
当該交流電気車内の負荷に供給する。又、架線２の電圧
の有無を検出するための電圧検出器２１を入力変圧器４
の二次側に接続する。
あって、交流電気車の場合を示している。この図１にお
いて、架線２からの高電圧交流電力はパンタグラフ３で
電気車内に取り込まれ、入力変圧器４で減圧した後、車
輪５とレール６とを経て大地に放流される。減圧された
交流は入力変圧器４の二次側に設けた整流器１１で直流
に変換し、フィルタリアクトル１３とフィルタコンデン
サ１４とでリップル分を除去したのち、インバータ１５
で所望の電圧と周波数の交流に変換し、この交流電力を
当該交流電気車内の負荷に供給する。又、架線２の電圧
の有無を検出するための電圧検出器２１を入力変圧器４
の二次側に接続する。
【００１１】図１に図示の第１実施例回路では、第１充
電手段としての充電整流器２５は充電変圧器２６を介し
てインバータ１５が出力する交流電力を受電しており、
この充電整流器２５の直流出力は平滑リアクトル２３を
介してキャパシタ２４を充電する。又スイッチ素子とし
てのサイリスタスイッチ２２を導通させればキャパシタ
２４の充電電力を前記インバータ１５へ供給出来る回路
構成になっている。ここで走行中の電気車が架線２を区
分している無電圧区間に進入すると、電圧検出器２１が
架線２の無電圧を検出してサイリスタスイッチ２２をオ
ンにする指令を発する。サイリスタスイッチ２２がオン
することで、インバータ１５へは整流器１１の代わりに
キャパシタ２４がその蓄積エネルギーを供給するので、
インバータ１５はそのまま運転を継続出来るので、当該
電気車の車内は停電しない。
電手段としての充電整流器２５は充電変圧器２６を介し
てインバータ１５が出力する交流電力を受電しており、
この充電整流器２５の直流出力は平滑リアクトル２３を
介してキャパシタ２４を充電する。又スイッチ素子とし
てのサイリスタスイッチ２２を導通させればキャパシタ
２４の充電電力を前記インバータ１５へ供給出来る回路
構成になっている。ここで走行中の電気車が架線２を区
分している無電圧区間に進入すると、電圧検出器２１が
架線２の無電圧を検出してサイリスタスイッチ２２をオ
ンにする指令を発する。サイリスタスイッチ２２がオン
することで、インバータ１５へは整流器１１の代わりに
キャパシタ２４がその蓄積エネルギーを供給するので、
インバータ１５はそのまま運転を継続出来るので、当該
電気車の車内は停電しない。
【００１２】電気車が架線２の無電圧区間を通過して再
び課電区間へ進入すれば、電圧検出器２１が電圧有りを
検出してオンしていたサイリスタスイッチ２２をオフに
する。充電整流器２５はキャパシタ２４の低下した電圧
を回復させるべく充電をし続けるのであるが、この充電
は次の無電圧区間へ進入するまでに完了すればよいの
で、充電期間はキャパシタ２４の放電時間に比べてはる
かに長い時間をかけても差し支えない。従って充電整流
器２５と充電変圧器２６は小容量のもので充分であり、
充電完了後はキャパシタ２４の漏れ電流分を補充すれば
よい。よってこの充電のためのインバータ１５の出力増
加分は僅かである。キャパシタ２４の充電電圧はこのキ
ャパシタ２４を接続している直流回路電圧とは無関係に
定めることが出来るので、前述したように許容出来る限
り高い値に充電することでキャパシタ２４の静電容量を
減らせる。従ってこの第１実施例回路の場合は、整流器
１１やインバータ１５を構成している素子の許容電圧ま
でキャパシタ２４の充電電圧を上昇させることが可能で
ある。
び課電区間へ進入すれば、電圧検出器２１が電圧有りを
検出してオンしていたサイリスタスイッチ２２をオフに
する。充電整流器２５はキャパシタ２４の低下した電圧
を回復させるべく充電をし続けるのであるが、この充電
は次の無電圧区間へ進入するまでに完了すればよいの
で、充電期間はキャパシタ２４の放電時間に比べてはる
かに長い時間をかけても差し支えない。従って充電整流
器２５と充電変圧器２６は小容量のもので充分であり、
充電完了後はキャパシタ２４の漏れ電流分を補充すれば
よい。よってこの充電のためのインバータ１５の出力増
加分は僅かである。キャパシタ２４の充電電圧はこのキ
ャパシタ２４を接続している直流回路電圧とは無関係に
定めることが出来るので、前述したように許容出来る限
り高い値に充電することでキャパシタ２４の静電容量を
減らせる。従ってこの第１実施例回路の場合は、整流器
１１やインバータ１５を構成している素子の許容電圧ま
でキャパシタ２４の充電電圧を上昇させることが可能で
ある。
【００１３】図２は本発明の第２実施例を表した回路図
であるが、この第２実施例回路は、前述の第１実施例回
路におけるサイリスタスイッチ２２の代わりに自己消弧
形半導体スイッチ素子としてのＧＴＯ（ゲートターンオ
フ）サイリスタ３２を使用するのが異なる点であり、こ
れ以外は総て前述の第１実施例回路と同じであるから、
この第２実施例回路の詳細な説明は省略する。この第２
実施例回路でも、電気車が架線２の無電圧区間に進入し
たことを電圧検出器２１が検出すればＧＴＯサイリスタ
３２へ動作開始を指令するのであるが、このＧＴＯサイ
リスタ３２の動作は適切な導通率でのオン・オフの繰り
返しであり、この動作により、キャパシタ２４に蓄積し
たエネルギーをインバータ１５に適した電圧に変換す
る。それ故この第２実施例回路では、キャパシタ２４の
充電電圧を整流器１１やインバータ１５の構成要素の許
容電圧を上回って、このキャパシタ２４に許容出来る電
圧まで上昇させ得るので、キャパシタ２４の静電容量を
更に小さくしても十分な電力を蓄えることが出来る。
であるが、この第２実施例回路は、前述の第１実施例回
路におけるサイリスタスイッチ２２の代わりに自己消弧
形半導体スイッチ素子としてのＧＴＯ（ゲートターンオ
フ）サイリスタ３２を使用するのが異なる点であり、こ
れ以外は総て前述の第１実施例回路と同じであるから、
この第２実施例回路の詳細な説明は省略する。この第２
実施例回路でも、電気車が架線２の無電圧区間に進入し
たことを電圧検出器２１が検出すればＧＴＯサイリスタ
３２へ動作開始を指令するのであるが、このＧＴＯサイ
リスタ３２の動作は適切な導通率でのオン・オフの繰り
返しであり、この動作により、キャパシタ２４に蓄積し
たエネルギーをインバータ１５に適した電圧に変換す
る。それ故この第２実施例回路では、キャパシタ２４の
充電電圧を整流器１１やインバータ１５の構成要素の許
容電圧を上回って、このキャパシタ２４に許容出来る電
圧まで上昇させ得るので、キャパシタ２４の静電容量を
更に小さくしても十分な電力を蓄えることが出来る。
【００１４】図３は本発明の第３実施例を表した回路図
であるが、この第３実施例回路はキャパシタ２４を第２
充電手段としてのチョッパ４１で充電するものとし、そ
の充電電源をインバータ１５の直流入力側にしているこ
とが前述の第１実施例回路とは異なっているが、それ以
外は総て同じ構成であるから詳細説明は省略する。この
第３実施例回路では、キャパシタ２４の充電電力をイン
バータ１５の出力から受電していないので、この電力分
だけインバータ１５の負担を軽減出来る。尚、架線２の
電圧変動は大であり、キャパシタ２４の充電電圧は許容
出来るかぎり高い値にすることが望ましいので、チョッ
パ４１の回路構成は図示していないけれども一般に昇圧
チョッパを使用することとなる。
であるが、この第３実施例回路はキャパシタ２４を第２
充電手段としてのチョッパ４１で充電するものとし、そ
の充電電源をインバータ１５の直流入力側にしているこ
とが前述の第１実施例回路とは異なっているが、それ以
外は総て同じ構成であるから詳細説明は省略する。この
第３実施例回路では、キャパシタ２４の充電電力をイン
バータ１５の出力から受電していないので、この電力分
だけインバータ１５の負担を軽減出来る。尚、架線２の
電圧変動は大であり、キャパシタ２４の充電電圧は許容
出来るかぎり高い値にすることが望ましいので、チョッ
パ４１の回路構成は図示していないけれども一般に昇圧
チョッパを使用することとなる。
【００１５】図４は本発明の第４実施例を表した回路図
であるが、この第４実施例回路はキャパシタ２４を第２
充電手段としてのチョッパ４１で充電するものとし、チ
ョッパ４１の電源をインバータ１５の直流入力側から受
電していることが前述の第２実施例回路とは異なってい
るが、それ以外は総て同じ構成であるから詳細説明は省
略する。
であるが、この第４実施例回路はキャパシタ２４を第２
充電手段としてのチョッパ４１で充電するものとし、チ
ョッパ４１の電源をインバータ１５の直流入力側から受
電していることが前述の第２実施例回路とは異なってい
るが、それ以外は総て同じ構成であるから詳細説明は省
略する。
【００１６】図５は本発明の第５実施例を表した回路図
であるが、この第５実施例回路は図１で既述の第１実施
例回路におけるフィルタコンデンサ１４とキャパシタ２
４とをフリーホイールダイオード５０を介して接続して
いるのがこの第１実施例回路と異なる点である。このよ
うな回路構成にすれば、フィルタリアクトル１３又は図
示していない回路のインダクタンスに蓄えられていたエ
ネルギーでフィルタコンデンサ１４の電圧がキャパシタ
２４の電圧よりも高くなれば、フリーホイールダイオー
ド５０が導通してその電圧をキャパシタ２４の電圧に抑
制することになる。
であるが、この第５実施例回路は図１で既述の第１実施
例回路におけるフィルタコンデンサ１４とキャパシタ２
４とをフリーホイールダイオード５０を介して接続して
いるのがこの第１実施例回路と異なる点である。このよ
うな回路構成にすれば、フィルタリアクトル１３又は図
示していない回路のインダクタンスに蓄えられていたエ
ネルギーでフィルタコンデンサ１４の電圧がキャパシタ
２４の電圧よりも高くなれば、フリーホイールダイオー
ド５０が導通してその電圧をキャパシタ２４の電圧に抑
制することになる。
【００１７】図６は本発明の第６実施例を表した回路図
であるが、この第６実施例回路は図２で既述の第２実施
例回路におけるフィルタコンデンサ１４とキャパシタ２
４とをフリーホイールダイオード５０を介して接続して
いるのがこの第２実施例回路と異なる点であり、図７は
本発明の第７実施例を表した回路図であるが、この第７
実施例回路は図３で既述の第３実施例回路におけるフィ
ルタコンデンサ１４とキャパシタ２４とをフリーホイー
ルダイオード５０を介して接続しているのがこの第３実
施例回路と異なる点であり、図８は本発明の第８実施例
を表した回路図であるが、この第８実施例回路は図４で
既述の第４実施例回路におけるフィルタコンデンサ１４
とキャパシタ２４とをフリーホイールダイオード５０を
介して接続しているのがこの第４実施例回路と異なる点
である。
であるが、この第６実施例回路は図２で既述の第２実施
例回路におけるフィルタコンデンサ１４とキャパシタ２
４とをフリーホイールダイオード５０を介して接続して
いるのがこの第２実施例回路と異なる点であり、図７は
本発明の第７実施例を表した回路図であるが、この第７
実施例回路は図３で既述の第３実施例回路におけるフィ
ルタコンデンサ１４とキャパシタ２４とをフリーホイー
ルダイオード５０を介して接続しているのがこの第３実
施例回路と異なる点であり、図８は本発明の第８実施例
を表した回路図であるが、この第８実施例回路は図４で
既述の第４実施例回路におけるフィルタコンデンサ１４
とキャパシタ２４とをフリーホイールダイオード５０を
介して接続しているのがこの第４実施例回路と異なる点
である。
【００１８】これらの第６実施例回路、第７実施例回
路、及び第８実施例回路も前述の第５実施例回路の場合
と同様にフリーホイールダイオード５０の作用でフィル
タコンデンサ１４の電圧がキャパシタ２４の電圧よりも
高くなるのを抑制している。
路、及び第８実施例回路も前述の第５実施例回路の場合
と同様にフリーホイールダイオード５０の作用でフィル
タコンデンサ１４の電圧がキャパシタ２４の電圧よりも
高くなるのを抑制している。
【００１９】
【発明の効果】電気車の補助電源装置は従来のＭ−Ｇ方
式をインバータを主体にした静止形の装置に置き換え
て、軽量で保守・点検の手間を省略出来るようにしてい
るが、従来のＭ−Ｇ方式のようなはずみ車効果が無いの
で、特に交流電化区間では架線の無電圧区間を通過する
際は停電してしまうか、或いは停電を回避するために大
容量のコンデンサをインバータの入力側に設置する必要
があったが、この発明によればエネルギー蓄積用のキャ
パシタとスイッチ素子との直列回路を前記インバータの
直流入力側に設置しておき、当該電気車が架線の無電圧
区間に進入したことを検出すれば、前記スイッチ素子を
オンにしてキャパシタの蓄積エネルギーをインバータに
与えて停電を回避するのであるが、キャパシタの充電電
圧は回路電圧とは無関係に高い値に充電出来るので、小
容量のキャパシタでも大きな電力を蓄積することが出来
て装置の小型化が図れる。更にキャパシタに直列接続す
る前記スイッチ素子をＧＴＯサイリスタ等の自己消弧形
半導体スイッチ素子に置き換え、この自己消弧形半導体
スイッチ素子を適切な導通率でオン・オフ動作させれ
ば、キャパシタの高い充電電圧を所望電圧に低減して供
給出来るので、このキャパシタの充電電圧をより高く
し、キャパシタの静電容量のより一層の低減が図れる。
又キャパシタの充電はインバータが出力する交流を電源
とする第１充電手段、又はこのインバータの直流入力側
を電源とする第２充電手段のいずれの場合も、充電時間
は放電時間に比べてはるかに長くても良いので、これら
の充電手段の容量を小さくする事が出来る。更に、イン
バータが出力する交流を電源としてキャパシタを充電す
る場合は、架線から侵入する雷サージやスイッチングサ
ージの影響が無いので、耐電圧特性を向上させるべくキ
ャパシタの直列数を増やす必要が無く、装置の小形化が
図れ効果がある。一方インバータの直流入力側を電源と
してキャパシタを充電する場合は、インバータの出力は
すべて車内電力に使用出来る効果が得られる。
式をインバータを主体にした静止形の装置に置き換え
て、軽量で保守・点検の手間を省略出来るようにしてい
るが、従来のＭ−Ｇ方式のようなはずみ車効果が無いの
で、特に交流電化区間では架線の無電圧区間を通過する
際は停電してしまうか、或いは停電を回避するために大
容量のコンデンサをインバータの入力側に設置する必要
があったが、この発明によればエネルギー蓄積用のキャ
パシタとスイッチ素子との直列回路を前記インバータの
直流入力側に設置しておき、当該電気車が架線の無電圧
区間に進入したことを検出すれば、前記スイッチ素子を
オンにしてキャパシタの蓄積エネルギーをインバータに
与えて停電を回避するのであるが、キャパシタの充電電
圧は回路電圧とは無関係に高い値に充電出来るので、小
容量のキャパシタでも大きな電力を蓄積することが出来
て装置の小型化が図れる。更にキャパシタに直列接続す
る前記スイッチ素子をＧＴＯサイリスタ等の自己消弧形
半導体スイッチ素子に置き換え、この自己消弧形半導体
スイッチ素子を適切な導通率でオン・オフ動作させれ
ば、キャパシタの高い充電電圧を所望電圧に低減して供
給出来るので、このキャパシタの充電電圧をより高く
し、キャパシタの静電容量のより一層の低減が図れる。
又キャパシタの充電はインバータが出力する交流を電源
とする第１充電手段、又はこのインバータの直流入力側
を電源とする第２充電手段のいずれの場合も、充電時間
は放電時間に比べてはるかに長くても良いので、これら
の充電手段の容量を小さくする事が出来る。更に、イン
バータが出力する交流を電源としてキャパシタを充電す
る場合は、架線から侵入する雷サージやスイッチングサ
ージの影響が無いので、耐電圧特性を向上させるべくキ
ャパシタの直列数を増やす必要が無く、装置の小形化が
図れ効果がある。一方インバータの直流入力側を電源と
してキャパシタを充電する場合は、インバータの出力は
すべて車内電力に使用出来る効果が得られる。
【００２０】更にインバータ入力側に設けているフィル
タコンデンサと前述のキャパシタとをフリーホイールダ
イオードを介して接続することで、回路中のインダクタ
ンスやフィルタリアクトルに蓄えられていたエネルギー
によりフィルタコンデンサ電圧が異常に上昇するのを妨
げ、フィルタコンデンサやインバータに過電圧が加わっ
て装置が停止する恐れを未然に回避出来る効果も得られ
る。
タコンデンサと前述のキャパシタとをフリーホイールダ
イオードを介して接続することで、回路中のインダクタ
ンスやフィルタリアクトルに蓄えられていたエネルギー
によりフィルタコンデンサ電圧が異常に上昇するのを妨
げ、フィルタコンデンサやインバータに過電圧が加わっ
て装置が停止する恐れを未然に回避出来る効果も得られ
る。
【図１】本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】本発明の第２実施例を表した回路図
【図３】本発明の第３実施例を表した回路図
【図４】本発明の第４実施例を表した回路図
【図５】本発明の第５実施例を表した回路図
【図６】本発明の第６実施例を表した回路図
【図７】本発明の第７実施例を表した回路図
【図８】本発明の第８実施例を表した回路図
２ 架線 ３ パンタグラフ ４ 入力変圧器 １１ 整流器 １５ インバータ ２１ 電圧検出器 ２２ スイッチ素子としてのサイリスタスイッチ ２３ 平滑リアクトル ２４ キャパシタ ２５ 第１充電手段としての充電整流器 ２６ 充電変圧器 ３２ 自己消弧形半導体スイッチ素子としてのＧＴＯ
サイリスタ ４１ 第２充電手段としてのチョッパ ５０ フリーホイールダイオード
サイリスタ ４１ 第２充電手段としてのチョッパ ５０ フリーホイールダイオード
Claims (8)
- 【請求項１】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するインバータと、架線
電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバータ
の直流入力側にスイッチ素子を介して接続するキャパシ
タと、前記インバータが出力する交流を電源にしてこの
キャパシタを充電する第１充電手段とを備え、常時は前
記スイッチ素子をオフの状態で前記キャパシタを所望電
圧に充電し、前記電圧検出手段が架線の無電圧を検出す
れば前記スイッチ素子をオンにすることを特徴とする電
気車用補助電源装置の瞬時停電防止回路。 - 【請求項２】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するインバータと、架線
電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバータ
の直流入力側に自己消弧形半導体スイッチ素子を介して
接続するキャパシタと、前記インバータが出力する交流
を電源にしてこのキャパシタを充電する第１充電手段と
を備え、常時は前記自己消弧形半導体スイッチ素子をオ
フの状態で前記キャパシタを所望電圧に充電し、前記電
圧検出手段が架線の無電圧を検出すれば前記自己消弧形
半導体スイッチ素子を所望の導通率でオン・オフ制御す
ることを特徴とする電気車用補助電源装置の瞬時停電防
止回路。 - 【請求項３】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するインバータと、架線
電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバータ
の直流入力側にスイッチ素子を介して接続するキャパシ
タと、前記インバータ入力側の直流を電源にしてこのキ
ャパシタを充電する第２充電手段とを備え、常時は前記
スイッチ素子をオフの状態で前記キャパシタを所望電圧
に充電し、前記電圧検出手段が架線の無電圧を検出すれ
ば前記スイッチ素子をオンにすることを特徴とする電気
車用補助電源装置の瞬時停電防止回路。 - 【請求項４】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するインバータと、架線
電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバータ
の直流入力側に自己消弧形半導体スイッチ素子を介して
接続するキャパシタと、前記インバータ入力側の直流を
電源にしてこのキャパシタを充電する第２充電手段とを
備え、常時は前記自己消弧形半導体スイッチ素子をオフ
の状態で前記キャパシタを所望電圧に充電し、前記電圧
検出手段が架線の無電圧を検出すれば前記自己消弧形半
導体スイッチ素子を所望の導通率でオン・オフ制御する
ことを特徴とする電気車用補助電源装置の瞬時停電防止
回路。 - 【請求項５】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するべくその入力側に平
滑用のフィルタコンデンサを備えているインバータと、
架線電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバ
ータの直流入力側にスイッチ素子を介して接続するキャ
パシタと、前記インバータが出力する交流を電源にして
このキャパシタを充電する第１充電手段と、前記フィル
タコンデンサとキャパシタとをダイオードを介して接続
する回路とを備え、常時は前記スイッチ素子をオフの状
態で前記キャパシタを所望電圧に充電し、前記電圧検出
手段が架線の無電圧を検出すれば前記スイッチ素子をオ
ンにすることを特徴とする電気車用補助電源装置の瞬時
停電防止回路。 - 【請求項６】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するべくその入力側に平
滑用のフィルタコンデンサを備えているインバータと、
架線電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバ
ータの直流入力側に自己消弧形半導体スイッチ素子を介
して接続するキャパシタと、前記インバータが出力する
交流を電源にしてこのキャパシタを充電する第１充電手
段と、前記フィルタコンデンサとキャパシタとをダイオ
ードを介して接続する回路とを備え、常時は前記自己消
弧形半導体スイッチ素子をオフの状態で前記キャパシタ
を所望電圧に充電し、前記電圧検出手段が架線の無電圧
を検出すれば前記自己消弧形半導体スイッチ素子を所望
の導通率でオン・オフ制御することを特徴とする電気車
用補助電源装置の瞬時停電防止回路。 - 【請求項７】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するべくその入力側に平
滑用のフィルタコンデンサを備えているインバータと、
架線電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバ
ータの直流入力側にスイッチ素子を介して接続するキャ
パシタと、前記インバータ入力側の直流を電源にしてこ
のキャパシタを充電する第２充電手段と、前記フィルタ
コンデンサとキャパシタとをダイオードを介して接続す
る回路とを備え、常時は前記スイッチ素子をオフの状態
で前記キャパシタを所望電圧に充電し、前記電圧検出手
段が架線の無電圧を検出すれば前記スイッチ素子をオン
にすることを特徴とする電気車用補助電源装置の瞬時停
電防止回路。 - 【請求項８】走行中の電気車に車内用電力を供給する電
気車用補助電源装置において、 前記電気車が架線から取り入れた直流、又は架線から取
り入れた交流を整流した直流のいずれかを電源にして所
望の電圧と周波数の交流を出力するべくその入力側に平
滑用のフィルタコンデンサを備えているインバータと、
架線電圧の有無を検出する電圧検出手段と、このインバ
ータの直流入力側に自己消弧形半導体スイッチ素子を介
して接続するキャパシタと、前記インバータ入力側の直
流を電源にしてこのキャパシタを充電する第２充電手段
と、前記フィルタコンデンサとキャパシタとをダイオー
ドを介して接続する回路とを備え、常時は前記自己消弧
形半導体スイッチ素子をオフの状態で前記キャパシタを
所望電圧に充電し、前記電圧検出手段が架線の無電圧を
検出すれば前記自己消弧形半導体スイッチ素子を所望の
導通率でオン・オフ制御することを特徴とする電気車用
補助電源装置の瞬時停電防止回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15836292A JP3263974B2 (ja) | 1991-07-22 | 1992-06-18 | 電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回路 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18005691 | 1991-07-22 | ||
| JP3-180056 | 1991-07-22 | ||
| JP15836292A JP3263974B2 (ja) | 1991-07-22 | 1992-06-18 | 電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05176401A true JPH05176401A (ja) | 1993-07-13 |
| JP3263974B2 JP3263974B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=26485500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15836292A Expired - Fee Related JP3263974B2 (ja) | 1991-07-22 | 1992-06-18 | 電気車用補助電源装置の瞬時停電防止回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263974B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006187160A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Sanyo Electric Co Ltd | ハイブリッドカー |
| KR100682512B1 (ko) * | 2004-05-18 | 2007-02-15 | 한국철도기술연구원 | 경량전철용 차량제어회로의 유지방법 |
| KR100881086B1 (ko) * | 2007-09-06 | 2009-01-30 | 현대로템 주식회사 | 철도차량 전원공급시스템 |
| JP2009095080A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Toshiba Corp | 交流電車の補助電源装置 |
| JP2009261242A (ja) * | 2004-06-22 | 2009-11-05 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
| JP2014039474A (ja) * | 2013-11-27 | 2014-02-27 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP15836292A patent/JP3263974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682512B1 (ko) * | 2004-05-18 | 2007-02-15 | 한국철도기술연구원 | 경량전철용 차량제어회로의 유지방법 |
| JP2009261242A (ja) * | 2004-06-22 | 2009-11-05 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
| JP2012039867A (ja) * | 2004-06-22 | 2012-02-23 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
| JP2006187160A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Sanyo Electric Co Ltd | ハイブリッドカー |
| KR100881086B1 (ko) * | 2007-09-06 | 2009-01-30 | 현대로템 주식회사 | 철도차량 전원공급시스템 |
| JP2009095080A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Toshiba Corp | 交流電車の補助電源装置 |
| JP2014039474A (ja) * | 2013-11-27 | 2014-02-27 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3263974B2 (ja) | 2002-03-11 |
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|---|---|---|---|
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