JPH0618441B2 - 列車用補助電源装置 - Google Patents
列車用補助電源装置Info
- Publication number
- JPH0618441B2 JPH0618441B2 JP59090361A JP9036184A JPH0618441B2 JP H0618441 B2 JPH0618441 B2 JP H0618441B2 JP 59090361 A JP59090361 A JP 59090361A JP 9036184 A JP9036184 A JP 9036184A JP H0618441 B2 JPH0618441 B2 JP H0618441B2
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- voltage
- load
- power supply
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、直流電力を変換して車両内の各種交流負荷
に交流電力を供給する列車用補助電源装置に関する。
に交流電力を供給する列車用補助電源装置に関する。
鉄道車両では主電動機などの走行機器を制御するための
制御電源や、車内照明のための照明電源として補助電源
が塔載されているが、乗客に対するサービス向上のため
に冷房装置が多く使用されるようになつてきたのでこの
冷房装置へ電力を供給するために大容量の補助電源装置
が必要であるが、車両内の限定されたスペースに収納せ
ねばならないので、この補助電源装置は小形軽量である
ことが望まれる。
制御電源や、車内照明のための照明電源として補助電源
が塔載されているが、乗客に対するサービス向上のため
に冷房装置が多く使用されるようになつてきたのでこの
冷房装置へ電力を供給するために大容量の補助電源装置
が必要であるが、車両内の限定されたスペースに収納せ
ねばならないので、この補助電源装置は小形軽量である
ことが望まれる。
第３図は補助電源装置の従来例を示す結線図である。こ
の第３図において１なる架線から供給される直流電力は
パンタグラフ２により車内に取り入れられ、遮断器３を
介して直流直巻電動機でなる走行電動機４に供給された
のち、車輪５からレール６を経て変電所へ帰路するので
あるが、パンタグラフ２で取り入れられる直流電力は一
方では補助電源装置としてのインバータ装置１０に与え
られる。このインバータ１０は入力側にスイツチ１１と
フイルタリアクトル１２とフイルタコンデンサ１３を備
え、このフイルタリアクトル１２とフイルタコンデンサ
１３により脈動分を除去された直流電力は、ゲートター
ンオフサイリスタ（以下ではＧＴサイリスタと略記す
る）１４と帰還ダイオード１５とを逆並列接続してなる
アームをブリツジ接続することによつて形成されるイン
バータにより交流電力に変換され変圧器１６により所望
の電圧を出力する。ここで架線１から供給される直流電
力は、変電所間隔が長いことに起因して走行電動機４が
始動停止するたびに、またパンタグラフ２が架線１のセ
クシヨンを通過するたびにその電圧は不規則にかつ大幅
に変動する。この電圧変動の激しい直流電力を一定電圧
の交流電力に変換するにはＧＴサイリスタ１４や帰還
ダイオード１５の定格に余裕を持たせる必要があるし、
制御上にも工夫をせねばならないので、このインバータ
装置１０はその容量に比して高価で大形なものとなる。
の第３図において１なる架線から供給される直流電力は
パンタグラフ２により車内に取り入れられ、遮断器３を
介して直流直巻電動機でなる走行電動機４に供給された
のち、車輪５からレール６を経て変電所へ帰路するので
あるが、パンタグラフ２で取り入れられる直流電力は一
方では補助電源装置としてのインバータ装置１０に与え
られる。このインバータ１０は入力側にスイツチ１１と
フイルタリアクトル１２とフイルタコンデンサ１３を備
え、このフイルタリアクトル１２とフイルタコンデンサ
１３により脈動分を除去された直流電力は、ゲートター
ンオフサイリスタ（以下ではＧＴサイリスタと略記す
る）１４と帰還ダイオード１５とを逆並列接続してなる
アームをブリツジ接続することによつて形成されるイン
バータにより交流電力に変換され変圧器１６により所望
の電圧を出力する。ここで架線１から供給される直流電
力は、変電所間隔が長いことに起因して走行電動機４が
始動停止するたびに、またパンタグラフ２が架線１のセ
クシヨンを通過するたびにその電圧は不規則にかつ大幅
に変動する。この電圧変動の激しい直流電力を一定電圧
の交流電力に変換するにはＧＴサイリスタ１４や帰還
ダイオード１５の定格に余裕を持たせる必要があるし、
制御上にも工夫をせねばならないので、このインバータ
装置１０はその容量に比して高価で大形なものとなる。
第４図は上述のインバータ装置１０を使用した列車用補
助電源装置の従来例を示す配置図である。この第４図に
おいて、架線１からパンタグラフ２を介して取り入れら
れた直流電力は直流引き通し電線２０により、パンタグ
ラフ２を備えていない各車両に分配される。これら各車
両にはそれぞれに第１図に示すものと同じ内容で構成さ
れているインバータ装置１０が備えられており、上述の
直流引き通し電線２０からこのインバータ装置１０に直
流電力が供給され、車輪５とレール６を経てこの直流電
力は変電所に帰路する。インバータ装置１０はこの直流
電力を交流電力に変換して車内の交流負荷２１に供給す
る。このように各車両毎にインバータ装置１０を備えた
分散電源方式は、各インバータ装置１０をそれぞれの負
荷２１に対応した最適状態に制御することができるの
で、補助電源装置として効率の高い運転をさせることが
できるが、装置が分割されるため、補助電源装置の単位
容量当りの重量・容積ともに大きくなる欠点がある。さ
らに架線１からの電圧変動の激しい直流電力が直接印加
されるので、各インバータ装置１０はこのためにも大形
かつ高価になる欠点を有する。
助電源装置の従来例を示す配置図である。この第４図に
おいて、架線１からパンタグラフ２を介して取り入れら
れた直流電力は直流引き通し電線２０により、パンタグ
ラフ２を備えていない各車両に分配される。これら各車
両にはそれぞれに第１図に示すものと同じ内容で構成さ
れているインバータ装置１０が備えられており、上述の
直流引き通し電線２０からこのインバータ装置１０に直
流電力が供給され、車輪５とレール６を経てこの直流電
力は変電所に帰路する。インバータ装置１０はこの直流
電力を交流電力に変換して車内の交流負荷２１に供給す
る。このように各車両毎にインバータ装置１０を備えた
分散電源方式は、各インバータ装置１０をそれぞれの負
荷２１に対応した最適状態に制御することができるの
で、補助電源装置として効率の高い運転をさせることが
できるが、装置が分割されるため、補助電源装置の単位
容量当りの重量・容積ともに大きくなる欠点がある。さ
らに架線１からの電圧変動の激しい直流電力が直接印加
されるので、各インバータ装置１０はこのためにも大形
かつ高価になる欠点を有する。
第５図は同じくインバータ装置１０を使用した列車用補
助電源装置の別の従来例を示す配置図である。この第５
図において、架線１からパンタグラフ２を介して取り入
れられた直流電力はインバータ装置１０に印加されたの
ち、車輪５とレール６を経て変電所へ帰路する。このイ
ンバータ装置１０から変換出力される定電圧交流電力は
交流引き通し電線２２により各車両に分配され、それぞ
れの交流負荷２１に給電するようになされるので、この
インバータ装置１０は各車両の合計負荷に対応できる容
量を必要とする。この第３図に示すような集中電源方式
では、前述の分散電源方式にくらべてインバータ装置１
０の単位容量当りの重量・容積を小さくできるのである
が、負荷に応じた最適な制御は行なえないので容量に余
裕が必要になるし、使用効率も低下する欠点がある。さ
らに交流引き通し電線２２は負荷２１に対して有効電力
を供給するだけではなく、無効電力も供給しなければな
らないので、電面積が大なる電線を用いねばならないと
いう欠点もあわせて有する。
助電源装置の別の従来例を示す配置図である。この第５
図において、架線１からパンタグラフ２を介して取り入
れられた直流電力はインバータ装置１０に印加されたの
ち、車輪５とレール６を経て変電所へ帰路する。このイ
ンバータ装置１０から変換出力される定電圧交流電力は
交流引き通し電線２２により各車両に分配され、それぞ
れの交流負荷２１に給電するようになされるので、この
インバータ装置１０は各車両の合計負荷に対応できる容
量を必要とする。この第３図に示すような集中電源方式
では、前述の分散電源方式にくらべてインバータ装置１
０の単位容量当りの重量・容積を小さくできるのである
が、負荷に応じた最適な制御は行なえないので容量に余
裕が必要になるし、使用効率も低下する欠点がある。さ
らに交流引き通し電線２２は負荷２１に対して有効電力
を供給するだけではなく、無効電力も供給しなければな
らないので、電面積が大なる電線を用いねばならないと
いう欠点もあわせて有する。
この発明は、電圧変動の激しい直流電力を負荷に適合す
る交流電力に変換供給することで小形軽量となる列車用
補助電源装置を提供することを目的とする。
る交流電力に変換供給することで小形軽量となる列車用
補助電源装置を提供することを目的とする。
この発明は、電圧変動の激しい直流電力を直流コンバー
タにより安定な定電圧直流電力に変換し、この定電圧直
流電力を各車両に分配し、各車両はその車両の負荷に最
適な交流電力を出力するインバータを備えることにより
補助電源装置を小形軽量化しようとするものである。
タにより安定な定電圧直流電力に変換し、この定電圧直
流電力を各車両に分配し、各車両はその車両の負荷に最
適な交流電力を出力するインバータを備えることにより
補助電源装置を小形軽量化しようとするものである。
第１図は本発明の実施例を示す配置図である。この第１
図において、電圧変動の激しい架線１からの直流電力は
パンタグラフ２により車両内に取り込まれて直流コンバ
ータ装置３０に印加されたのち、車輪５とレール６を経
て変電所へ帰路する。
図において、電圧変動の激しい架線１からの直流電力は
パンタグラフ２により車両内に取り込まれて直流コンバ
ータ装置３０に印加されたのち、車輪５とレール６を経
て変電所へ帰路する。
直流コンバータ装置３０は、たとえばチヨツパやスイツ
チングレギユレータなどにより架線１からの電圧変動が
激しい直流電力を一定電圧の直流電力に変換するのであ
るが、このときの直流出力電圧は交流負荷の電圧に合わ
せて自由にえらぶことができる。この直流コンバータ装
置３０から出力される定電圧直流電力は直流引き通し電
線３１により各車両に分配される。各車両に備えられて
いるインバータ装置３２はこの定電圧直流電力を交流電
力に変換して交流負荷３３に供給するのであるが、この
とき引き通し電線３１に流れる電力は有効電力のみであ
るから、直流コンバータ装置３０の容量と直流引き通し
電線３１の断面積とは必要最小限度のものでよい。また
架線１から供給される直流電圧は高圧（一般に１，５０
０ボルト）が多いが、各車両内の交流負荷は低圧（一般
に100〜２００ボルト）が多い。そこで直流コンバータ
装置３０の出力電圧をこの交流負荷の電圧に適合するよ
うに選定しておくと、インバータ装置３２は耐電圧性能
は高くないが周波数特性が良好で安価なトランジスタな
どで構成することができるので、当該インバータ装置３
２は小形・軽量かつ安価なものとなる。
チングレギユレータなどにより架線１からの電圧変動が
激しい直流電力を一定電圧の直流電力に変換するのであ
るが、このときの直流出力電圧は交流負荷の電圧に合わ
せて自由にえらぶことができる。この直流コンバータ装
置３０から出力される定電圧直流電力は直流引き通し電
線３１により各車両に分配される。各車両に備えられて
いるインバータ装置３２はこの定電圧直流電力を交流電
力に変換して交流負荷３３に供給するのであるが、この
とき引き通し電線３１に流れる電力は有効電力のみであ
るから、直流コンバータ装置３０の容量と直流引き通し
電線３１の断面積とは必要最小限度のものでよい。また
架線１から供給される直流電圧は高圧（一般に１，５０
０ボルト）が多いが、各車両内の交流負荷は低圧（一般
に100〜２００ボルト）が多い。そこで直流コンバータ
装置３０の出力電圧をこの交流負荷の電圧に適合するよ
うに選定しておくと、インバータ装置３２は耐電圧性能
は高くないが周波数特性が良好で安価なトランジスタな
どで構成することができるので、当該インバータ装置３
２は小形・軽量かつ安価なものとなる。
第２図は本発明の第２の実施例を示す配置図である。こ
の第２図において架線１、パンタグラフ２、車輪５、レ
ール６、直流コンバータ装置３０、直流引き通し電線３
１に付した符号とこれらの名称・用途・機能は第１図に
示す実施例と同じであるから、その説明は省略する。
の第２図において架線１、パンタグラフ２、車輪５、レ
ール６、直流コンバータ装置３０、直流引き通し電線３
１に付した符号とこれらの名称・用途・機能は第１図に
示す実施例と同じであるから、その説明は省略する。
第２図に示す実施例においては、各車両の負荷が照明負
荷３６のような定電圧を要求する負荷と冷房負荷３８の
ような電動機負荷とで構成されている場合に、それぞれ
の負荷に別個に特性の異なるインバータ装置が使用され
る。すなわち照明負荷３６には一定電圧の交流電力を出
力する定電圧インバータ装置３５から電力が供給され、
可変電圧可変周波数の交流電力を出力するVVVFインバー
タ装置３７には冷房負荷３８が接続される。
荷３６のような定電圧を要求する負荷と冷房負荷３８の
ような電動機負荷とで構成されている場合に、それぞれ
の負荷に別個に特性の異なるインバータ装置が使用され
る。すなわち照明負荷３６には一定電圧の交流電力を出
力する定電圧インバータ装置３５から電力が供給され、
可変電圧可変周波数の交流電力を出力するVVVFインバー
タ装置３７には冷房負荷３８が接続される。
冷房負荷３８には誘導電動機が使用されており、この電
動機を全電圧で始動させると定格電流の数倍の始動電流
が流れるので、電源装置はこの始動電流を供給できるよ
うな容量にしておかねばならないが、VVVFインバータ装
置３７を使用して、この装置から低い周波数と低い電圧
の交流電力を出力してこの誘導電動機を始動させ、次い
で周波数と電圧を徐々に上昇させれば、上述のように大
きな始動電流を流すことなく当該誘導電動機を始動させ
ることができるので、このVVVFインバータ装置３７には
電動機始動のための余分な容量は不必要となる。
動機を全電圧で始動させると定格電流の数倍の始動電流
が流れるので、電源装置はこの始動電流を供給できるよ
うな容量にしておかねばならないが、VVVFインバータ装
置３７を使用して、この装置から低い周波数と低い電圧
の交流電力を出力してこの誘導電動機を始動させ、次い
で周波数と電圧を徐々に上昇させれば、上述のように大
きな始動電流を流すことなく当該誘導電動機を始動させ
ることができるので、このVVVFインバータ装置３７には
電動機始動のための余分な容量は不必要となる。
上述した補助電源装置は架線１から供給される直流電力
が電源となつているが、他の電源たとえば車両内に設置
されるエンジン発電機を電源にする場合にも適用でき
る。
が電源となつているが、他の電源たとえば車両内に設置
されるエンジン発電機を電源にする場合にも適用でき
る。
この発明によれば電圧変動の激しい直流電力を直流コン
バータ装置により、負荷に適合した電圧の定電圧直流電
力に変換し、この定電圧直流電力を直流引き通し電線に
より各車両に分配し、各車両に設置されているインバー
タ装置がこの定電圧直流電力をその負荷に適合する定電
圧交流電力あるいは可変電圧可変周波数の交流電力に変
換して、それぞれの負荷にこの交流電力を供給するよう
に構成する。列車用補助電源装置をこのように構成する
ことにより、直流コンバータ装置の容量と直流引き通し
電線の断面積は負荷の有効電力に見合う容量と断面積に
制限することができるし、インバータ装置は入力直流電
圧が一定であるから容量に余裕を必要とせず小形・軽量
となる。さらに電動機負荷に対しても始動電流を考慮し
ないでもよい容量のインバータ装置にすることができる
ので、全体として小形・軽量で安価な補助電源装置とな
る。さらに負荷に最適な制御が行なえるので装置の効率
向上も期待できる。
バータ装置により、負荷に適合した電圧の定電圧直流電
力に変換し、この定電圧直流電力を直流引き通し電線に
より各車両に分配し、各車両に設置されているインバー
タ装置がこの定電圧直流電力をその負荷に適合する定電
圧交流電力あるいは可変電圧可変周波数の交流電力に変
換して、それぞれの負荷にこの交流電力を供給するよう
に構成する。列車用補助電源装置をこのように構成する
ことにより、直流コンバータ装置の容量と直流引き通し
電線の断面積は負荷の有効電力に見合う容量と断面積に
制限することができるし、インバータ装置は入力直流電
圧が一定であるから容量に余裕を必要とせず小形・軽量
となる。さらに電動機負荷に対しても始動電流を考慮し
ないでもよい容量のインバータ装置にすることができる
ので、全体として小形・軽量で安価な補助電源装置とな
る。さらに負荷に最適な制御が行なえるので装置の効率
向上も期待できる。
第１図および第２図は、それぞれ本発明の異なる実施例
を示す構成図、第３図ないし第５図は、それぞれ従来例
を示す回路図ないし構成図である。 １……架線、２……パンタグラフ、３……遮断器、４…
…走行電動機、５……車輪、６……レール、１０……イ
ンバータ装置、１１……スイツチ、１２……フイルタリ
アクトル、１３……フイルタコンデンサ、１４……ＧＴ
サイリスタ、１５……帰還ダイオード、１６……変圧
器、２０……直流引き通し電線、２１……交流負荷、２
２……交流引き通し電線、３０……直流コンバータ装
置、３１……直流引き通し電線、３２……インバータ装
置、３３……交流負荷、３５……定電圧インバータ装
置、３６……照明負荷、３７……VVVFインバータ装置、
３８……冷房負荷。
を示す構成図、第３図ないし第５図は、それぞれ従来例
を示す回路図ないし構成図である。 １……架線、２……パンタグラフ、３……遮断器、４…
…走行電動機、５……車輪、６……レール、１０……イ
ンバータ装置、１１……スイツチ、１２……フイルタリ
アクトル、１３……フイルタコンデンサ、１４……ＧＴ
サイリスタ、１５……帰還ダイオード、１６……変圧
器、２０……直流引き通し電線、２１……交流負荷、２
２……交流引き通し電線、３０……直流コンバータ装
置、３１……直流引き通し電線、３２……インバータ装
置、３３……交流負荷、３５……定電圧インバータ装
置、３６……照明負荷、３７……VVVFインバータ装置、
３８……冷房負荷。
Claims (1)
- 【請求項１】直流電源線から高電圧の直流電力を取り入
れる集電装置を搭載した車両と、該集電装置を搭載して
いない車両とを連結してなる列車において、個々の車両
における交流負荷に所望の低電圧の交流電力を供給する
列車用補助電源装置であって、 集電装置を搭載した車両に搭載されていて、該集電装置
を介して直流電源線から取り入れた高電圧の直流電力を
低い一定の直流電圧を持った直流電力に変換する直流コ
ンバータ装置と、 該直流コンバータ装置の出力端子に接続されていて、集
電装置を搭載した車両から他の車両へ順次引き通された
直流引き通し電線と、 各車両に搭載されて直流入力側を当該車両における直流
引き通し電線に接続されていて、当該車両の照明負荷等
に一定電圧一定周波数の交流電力に変換するインバータ
装置並びに当該車両における冷房負荷等に可変電圧可変
周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、 を備えていることを特徴とする列車用補助電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090361A JPH0618441B2 (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 列車用補助電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090361A JPH0618441B2 (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 列車用補助電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234401A JPS60234401A (ja) | 1985-11-21 |
| JPH0618441B2 true JPH0618441B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=13996396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59090361A Expired - Lifetime JPH0618441B2 (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 列車用補助電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618441B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6469201A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-15 | Fuji Electric Co Ltd | Power supplying device for dc electric car |
| JP6055258B2 (ja) * | 2012-10-03 | 2016-12-27 | 近畿車輌株式会社 | 鉄道車両 |
| CN111332122B (zh) * | 2020-03-26 | 2021-01-19 | 深圳市波斯曼技术有限公司 | 采用分布式小功率电源模块的供电系统 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP59090361A patent/JPH0618441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60234401A (ja) | 1985-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |