JPH09201073A - 車両用静止形補助電源装置 - Google Patents
車両用静止形補助電源装置Info
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- JPH09201073A JPH09201073A JP8006320A JP632096A JPH09201073A JP H09201073 A JPH09201073 A JP H09201073A JP 8006320 A JP8006320 A JP 8006320A JP 632096 A JP632096 A JP 632096A JP H09201073 A JPH09201073 A JP H09201073A
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- JP
- Japan
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- transformer
- output
- power supply
- auxiliary power
- filter
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- Pending
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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
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors
- B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from AC supply lines
- B60L9/28—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from AC supply lines polyphase motors
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来通りの高調波成分除去フィルタの役目を維
持しながら無駄なエネルギーとして外部に捨てていたも
のを有効に利用するという効率向上の補助電源装置を提
供する。 【解決手段】定電圧，定周波数で出力されるインバータ
装置とこの出力を受けて列車の負荷へ電力を供給する３
相変圧器及び高調波成分除去用フィルタから成るインバ
ータ変圧器で構成される車両用補助電源装置において、
上記高調波フィルタに分担される高調波成分電圧で動作
する高周波変圧器を設け、この変圧器の出力を多目的に
利用する。
持しながら無駄なエネルギーとして外部に捨てていたも
のを有効に利用するという効率向上の補助電源装置を提
供する。 【解決手段】定電圧，定周波数で出力されるインバータ
装置とこの出力を受けて列車の負荷へ電力を供給する３
相変圧器及び高調波成分除去用フィルタから成るインバ
ータ変圧器で構成される車両用補助電源装置において、
上記高調波フィルタに分担される高調波成分電圧で動作
する高周波変圧器を設け、この変圧器の出力を多目的に
利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用補助電源装置
の効率向上及び制御性の向上に関する。
の効率向上及び制御性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】インバータの出力電圧は直流をチョッピ
ングして作られるため高調波成分を含んだ出力電圧とな
っている。従来より、この高調波成分を除去するため、
変圧器の入力側にフィルタ用リアクトル及びコンデンサ
を設け、ωＬ，１／ωＣで決まるフィルタ素子のインピ
ダンスを利用し、高調波成分を吸収し変圧器側には基本
波成分のみを出力する方法で採っている。そしてこのリ
アクトル及びコンデンサで吸収する高調波成分は熱エネ
ルギーとして変換され、無駄なエネルギーとして外部に
放散されていた。
ングして作られるため高調波成分を含んだ出力電圧とな
っている。従来より、この高調波成分を除去するため、
変圧器の入力側にフィルタ用リアクトル及びコンデンサ
を設け、ωＬ，１／ωＣで決まるフィルタ素子のインピ
ダンスを利用し、高調波成分を吸収し変圧器側には基本
波成分のみを出力する方法で採っている。そしてこのリ
アクトル及びコンデンサで吸収する高調波成分は熱エネ
ルギーとして変換され、無駄なエネルギーとして外部に
放散されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、高調波成分は補
助電源装置の容量の約１０〜１５％相当をフィルタから
熱エネルギーとして放散されていた。
助電源装置の容量の約１０〜１５％相当をフィルタから
熱エネルギーとして放散されていた。
【０００４】本発明の目的は従来通りの高調波成分除去
フィルタの役目を維持しながら無駄なエネルギーとして
外部に捨てていたものを有効に利用するという効率向上
の補助電源装置を提供することにある。
フィルタの役目を維持しながら無駄なエネルギーとして
外部に捨てていたものを有効に利用するという効率向上
の補助電源装置を提供することにある。
【０００５】例えば従来補助電源装置の出力から１０〜
１５ＫＶＡ程度の容量を充電用として使用していたがこ
の高調波成分を有効に利用することによってこの分が不
要となり補助電源装置として省エネ効果を有することに
なる。
１５ＫＶＡ程度の容量を充電用として使用していたがこ
の高調波成分を有効に利用することによってこの分が不
要となり補助電源装置として省エネ効果を有することに
なる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】定電圧，定周波数で出力
されるインバータ装置とこの出力を受けて列車の負荷へ
電力を供給する３相変圧器及び高調波成分除去用フィル
タから成るインバータ変圧器で構成される車両用補助電
源装置において、上記高調波フィルタに分担される高調
波成分電圧で動作する高周波変圧器を設け、この変圧器
の出力を多目的に利用することを特徴とする。
されるインバータ装置とこの出力を受けて列車の負荷へ
電力を供給する３相変圧器及び高調波成分除去用フィル
タから成るインバータ変圧器で構成される車両用補助電
源装置において、上記高調波フィルタに分担される高調
波成分電圧で動作する高周波変圧器を設け、この変圧器
の出力を多目的に利用することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例を示す。
【０００８】図１に於いて架線から供給される直流はイ
ンバータ１に入力される。インバータは定電圧，定周波
数で３相交流を出力する。この３相交流出力は図４の如
く電圧波形となっているが交流フィルタリアクトル２及
びコンデンサ３により高調波成分は除去され基本波成分
のみの正弦波が変圧器に入力される。
ンバータ１に入力される。インバータは定電圧，定周波
数で３相交流を出力する。この３相交流出力は図４の如
く電圧波形となっているが交流フィルタリアクトル２及
びコンデンサ３により高調波成分は除去され基本波成分
のみの正弦波が変圧器に入力される。
【０００９】この変圧器の出力は３φＡＣ４４０Ｖで列
車の冷房，照明等に供給される。
車の冷房，照明等に供給される。
【００１０】一方、フィルタリアクトル２の両端に分担
されている高調波成分電圧は高周波トランス６に入力さ
れる。高周波トランスは１.２ｋＨｚ 以上で電圧が出力
されるように設計されている。
されている高調波成分電圧は高周波トランス６に入力さ
れる。高周波トランスは１.２ｋＨｚ 以上で電圧が出力
されるように設計されている。
【００１１】従って高周波トランスの出力には変圧比で
決まる高周波電圧を出力する。７は高調波変圧器の出力
を目的の負荷に電圧を供給するための変換器である。本
実施例では整流装置とチョッパ装置から構成しＤＣ１０
０Ｖを出力する充電装置である。この出力は蓄電池８に
充電する。
決まる高周波電圧を出力する。７は高調波変圧器の出力
を目的の負荷に電圧を供給するための変換器である。本
実施例では整流装置とチョッパ装置から構成しＤＣ１０
０Ｖを出力する充電装置である。この出力は蓄電池８に
充電する。
【００１２】これにより、従来専用の充電装置としてＡ
Ｃ４４０Ｖ回路より降圧トランス及び整流器によりつく
っていたＤＣ１００Ｖの充電装置は不要となる。
Ｃ４４０Ｖ回路より降圧トランス及び整流器によりつく
っていたＤＣ１００Ｖの充電装置は不要となる。
【００１３】ここで、高調波吸収用リアクトルの両端の
電圧は図４に示す如くである。即ち、基本波成分上に高
周波状の電圧が重じようしている。
電圧は図４に示す如くである。即ち、基本波成分上に高
周波状の電圧が重じようしている。
【００１４】元来、リアクトルの作用はインピダンスＺ
＝ωＬで成ることを利用しているがこの高調波成分の電
圧の９０％はリアクトルの両端に分担されていることに
着目し、このリアクトルの両端に高調波成分で動作する
変圧器を接続することによって高調波成分電圧を採り出
す事が可能となる。
＝ωＬで成ることを利用しているがこの高調波成分の電
圧の９０％はリアクトルの両端に分担されていることに
着目し、このリアクトルの両端に高調波成分で動作する
変圧器を接続することによって高調波成分電圧を採り出
す事が可能となる。
【００１５】この作用を図２及び図３で説明する。
【００１６】図２は静止形補助電源装置の構成図で一相
当りで示している。
当りで示している。
【００１７】１はインバータ装置、２はフィルタリアク
トル、３はフィルタコンデンサ、４は変圧器、５はＡＣ
負荷、６は本発明により設ける高周波変圧器である。
トル、３はフィルタコンデンサ、４は変圧器、５はＡＣ
負荷、６は本発明により設ける高周波変圧器である。
【００１８】図３は図２の等価回路でインバータ側から
みたものである。Ｖi はインバータ出力電圧、Ｖo は出
力トランスへの印加電圧、Ｖd はフィルタリアクトルの
両端電圧で高周波変圧器の入力となる。
みたものである。Ｖi はインバータ出力電圧、Ｖo は出
力トランスへの印加電圧、Ｖd はフィルタリアクトルの
両端電圧で高周波変圧器の入力となる。
【００１９】ＲL はフィルタリアクトル両端に接続され
た負荷の等価インビダンス。
た負荷の等価インビダンス。
【００２０】Ｌ1 はフィルタリアクトルのインダクタン
ス。
ス。
【００２１】Ｃはフィルタコンデンサの静電容量。
【００２２】Ｒは負荷の抵抗分。
【００２３】とすれば下記の如くなる。
【００２４】Ｌ1 とＲL の合成インピダンス Ｚ1＝ｊ
ωＬ1ＲL／(ＲL＋ｊωＬ1) コンデンサＣのインピダンス Ｚ2＝１／ｊωＣ Ｌ2 のインピダンス Ｚ3＝ｊωＬ2 Ｒのインピダンス Ｚ4＝Ｒ 上記インピダンスを用いてインバータ出力電圧と変圧器
入力電圧及びインバータ出力電圧とフィルタ両端の電圧
の比を表わすと数１及び数２の如くなる。
ωＬ1ＲL／(ＲL＋ｊωＬ1) コンデンサＣのインピダンス Ｚ2＝１／ｊωＣ Ｌ2 のインピダンス Ｚ3＝ｊωＬ2 Ｒのインピダンス Ｚ4＝Ｒ 上記インピダンスを用いてインバータ出力電圧と変圧器
入力電圧及びインバータ出力電圧とフィルタ両端の電圧
の比を表わすと数１及び数２の如くなる。
【００２５】
【数１】
【００２６】
【数２】
【００２７】ここで数１の分子Ｒ＋ｊωＬ2 はＡＣ側の
出力負荷である。又数２の分子
出力負荷である。又数２の分子
【００２８】
【数３】
【００２９】はフィルタ部の等価インピダンス相当であ
り、ωが小ではＲ＋ｊωＬ2 （ＡＣ出力負荷）より小と
なりωが大ではＲ＋ｊωＬ2 より大に出来る。
り、ωが小ではＲ＋ｊωＬ2 （ＡＣ出力負荷）より小と
なりωが大ではＲ＋ｊωＬ2 より大に出来る。
【００３０】即ち低周波成分はＶo側に又高周波成分は
Ｖd側に出力される。（もちろんそうなるように定数を
選定する。） 次に具体的に数値を入れてＶo／Ｖi及びＶd／Ｖiの周波
数特性を示したのが図５である。
Ｖd側に出力される。（もちろんそうなるように定数を
選定する。） 次に具体的に数値を入れてＶo／Ｖi及びＶd／Ｖiの周波
数特性を示したのが図５である。
【００３１】Ｌ1＝１ｍＨ ＲL＝１０Ω Ｌ2＝１０ｍＨ Ｃ＝２００μＦ Ｒ＝３Ω 黒で塗りつぶして示したものがリアクトルの両端の電圧
Ｖd 対インバータ出力電圧Ｖi である。又ハッチングで
示したのが変圧器の入力電圧Ｖo 対インバータ出力電圧
(Ｖi）の周波数特性を示す。
Ｖd 対インバータ出力電圧Ｖi である。又ハッチングで
示したのが変圧器の入力電圧Ｖo 対インバータ出力電圧
(Ｖi）の周波数特性を示す。
【００３２】図５の周波数特性から明らかなように低周
波部分（６０Ｈｚ成分）ではＶo／Ｖi は約１.０ に対
しＶd／Ｖiは約０.１ となっており６０Ｈｚ成分はほと
んど変圧器へ入力される。
波部分（６０Ｈｚ成分）ではＶo／Ｖi は約１.０ に対
しＶd／Ｖiは約０.１ となっており６０Ｈｚ成分はほと
んど変圧器へ入力される。
【００３３】一方、高周波成分(１.８ｋＨｚ）ではＶo
／Ｖiは０.１ に対しＶd／Ｖiは約１.０ となっており
高周波成分のほとんどはフィルタリアクトルの両端に分
担されており、本発明で設置する高周波トランスに入力
される事を示している。
／Ｖiは０.１ に対しＶd／Ｖiは約１.０ となっており
高周波成分のほとんどはフィルタリアクトルの両端に分
担されており、本発明で設置する高周波トランスに入力
される事を示している。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば従来高調波成分を熱エネ
ルギーとして外部に捨てていたものを有効に利用（本発
明では充電装置）することにより補助電源装置の効率が
大幅にアップすることが可能となる。
ルギーとして外部に捨てていたものを有効に利用（本発
明では充電装置）することにより補助電源装置の効率が
大幅にアップすることが可能となる。
【００３５】又、交流フィルタのリアクトルＬ，コンデ
ンサＣに加えて負荷抵抗Ｒが加わるためＬ，Ｃの振動の
抑制にも役立ち制御性の向上が上げられる。
ンサＣに加えて負荷抵抗Ｒが加わるためＬ，Ｃの振動の
抑制にも役立ち制御性の向上が上げられる。
【図１】本発明の一実施例による回路図を示す。
【図２】本発明の一実施例による一相当りの回路構成を
示す。
示す。
【図３】本発明の一実施例によるインバータ側よりみた
等価回路を示す。
等価回路を示す。
【図４】フィルタリアクトル一相当たりの出力電圧（端
子電圧）波形を示す。
子電圧）波形を示す。
【図５】インバータ出力電圧対変圧器入力電圧及びイン
バータ出力電圧対フィルタリアクトル端子電圧と周波数
の関係を示した周波数特性図である。
バータ出力電圧対フィルタリアクトル端子電圧と周波数
の関係を示した周波数特性図である。
１…インバータ、２…フィルタリアクトル、３…フィル
タコンデンサ、４…変圧器、５…負荷用接触器、６…高
周波変圧器、７…変換器、８…蓄電池。
タコンデンサ、４…変圧器、５…負荷用接触器、６…高
周波変圧器、７…変換器、８…蓄電池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川本 健泰 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 櫛田 俊幸 東京都千代田区神田駿河台四丁目３番地 日立テクノエンジニアリング株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】定電圧，定周波数で出力されるインバータ
装置とこの出力を受けて列車の負荷へ電力を供給する３
相変圧器及び高調波成分除去用フィルタから成るインバ
ータ変圧器で構成される車両用補助電源装置において、
上記高調波フィルタに分担される高調波成分電圧で動作
する高周波変圧器を設け、この変圧器の出力を多目的に
利用することを特徴とする車両用静止形補助電源装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記高周波変圧器の出
力を充電装置として利用することを特徴とする制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006320A JPH09201073A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 車両用静止形補助電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006320A JPH09201073A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 車両用静止形補助電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09201073A true JPH09201073A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=11635080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8006320A Pending JPH09201073A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 車両用静止形補助電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09201073A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013076852A1 (ja) * | 2011-11-24 | 2013-05-30 | 三菱電機株式会社 | 車両用補助電源装置 |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP8006320A patent/JPH09201073A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013076852A1 (ja) * | 2011-11-24 | 2013-05-30 | 三菱電機株式会社 | 車両用補助電源装置 |
| CN103946050A (zh) * | 2011-11-24 | 2014-07-23 | 三菱电机株式会社 | 车辆用辅助电源装置 |
| JPWO2013076852A1 (ja) * | 2011-11-24 | 2015-04-27 | 三菱電機株式会社 | 車両用補助電源装置 |
| EP2783894A4 (en) * | 2011-11-24 | 2015-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | AUXILIARY UNIT FOR A VEHICLE |
| CN103946050B (zh) * | 2011-11-24 | 2016-04-20 | 三菱电机株式会社 | 车辆用辅助电源装置 |
| US9845011B2 (en) | 2011-11-24 | 2017-12-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Auxiliary power source device for vehicle |
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