JP2002027601A - Auxiliary generating set for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両のエア
コン、照明等に電力を供給する車両用補助電源装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle auxiliary power supply for supplying electric power to an air conditioner, lighting and the like of a railway vehicle.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は、例えば平成9年電気学会全国大
会S13−4に示された、従来の車両用補助電源装置の
構成図である。図5において、電車架空線(以下架線)
1から直流電圧1,500Vの直流電力をインバータ2
に供給し、充電可能なバッテリー3を電源とする制御回
路4によりインバータ2が制御されている。そして、イ
ンバータ2で変換された交流電圧が車内のエアコン、照
明等の負荷5に供給されている。インバータ2はIGB
T(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の半導体で
構成されているので、ゲート制御用として制御回路4に
直流100Vがバッテリー3から供給される。なお、バ
ッテリー3はインバータ2の出力により充電される。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a block diagram of a conventional auxiliary power supply device for a vehicle shown in, for example, the 1997 IEEJ National Convention S13-4. In FIG. 5, a train overhead line (hereinafter, an overhead line)
DC power of 1,500 V DC from inverter 1 to inverter 2
, And the inverter 2 is controlled by a control circuit 4 using a rechargeable battery 3 as a power supply. The AC voltage converted by the inverter 2 is supplied to a load 5 such as an air conditioner and lighting in the vehicle. Inverter 2 is IGB
Since it is composed of a semiconductor such as T (insulated gate bipolar transistor), 100 V DC is supplied from the battery 3 to the control circuit 4 for gate control. The battery 3 is charged by the output of the inverter 2.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の車両用補助電源
装置は以上のように構成されているので、バッテリーの
機能低下等によりバッテリーの電圧が低下した場合にイ
ンバータが起動できないため、車内のエアコン、照明等
の諸設備機器に交流電力を供給できなくなるという問題
点があった。この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたのもので、バッテリーの電圧が低下し
たとき、架線から絶縁した直流電圧を制御回路に供給す
ることができる車両用補助電源装置を提供することを目
的とするものである。Since the conventional auxiliary power supply for a vehicle is constructed as described above, the inverter cannot be started when the voltage of the battery is lowered due to the deterioration of the function of the battery or the like. There is a problem that AC power cannot be supplied to various equipment such as lighting. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a vehicle auxiliary power supply device capable of supplying a DC voltage insulated from an overhead line to a control circuit when the voltage of a battery drops. The purpose is to do so.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両用
補助電源装置は、架線から直流電力を第1のインバータ
に供給し、充電可能なバッテリーを電源とする制御回路
により第1のインバータを制御して交流電圧に変換し、
変換された交流電圧を負荷に供給する車両用補助電源装
置において、架線に第2のインバータを接続して、第2
のインバータの出力側に変圧器を接続し、変圧器の出力
を直流化手段で直流電圧に変換して、直流化手段で変換
した直流電圧を切替手段を介して制御回路に供給可能に
したものである。また、第2のインバータは分圧抵抗を
介して架線に接続されているものである。また、第2の
インバータは分圧コンデンサを介して架線に接続されて
いるものである。さらに、第2のインバータの入力側に
ツェナーダイオードを接続したものである。An auxiliary power supply device for a vehicle according to the present invention supplies DC power from an overhead line to a first inverter, and controls the first inverter by a control circuit using a rechargeable battery as a power supply. To convert to AC voltage,
In a vehicle auxiliary power supply device for supplying a converted AC voltage to a load, a second inverter is connected to an overhead wire,
A transformer is connected to the output side of the inverter, and the output of the transformer is converted into a DC voltage by the DC conversion means, and the DC voltage converted by the DC conversion means can be supplied to the control circuit through the switching means. It is. The second inverter is connected to the overhead line via a voltage dividing resistor. The second inverter is connected to the overhead line via a voltage dividing capacitor. Further, a Zener diode is connected to the input side of the second inverter.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、実施の形
態1の構成図である。図1において、6は架線(電車架
空線)で、直流電圧1,5000Vが印加されている。
7は架線6から電圧1,500Vの直流電力が入力され
る第1のインバータで、IGBT等の電力用半導体で構
成されている。8はインバータ7を制御する制御回路
で、後述のバッテリー9から直流電圧100Vが供給さ
れている。9は制御回路8に制御電圧を供給するバッテ
リーで、第1のインバータ7の出力を整流して充電され
ている。10はスイッチ10a,10bを有する切替手
段で、制御回路8へ供給する制御電圧を切り替える。1
1a,11bは架線6に接続された分圧抵抗で、直流電
圧1,500Vを制御電圧の直流電圧100Vに対応し
た電圧に分圧している。12は分圧抵抗11bと並列接
続された第2のインバータ、13は第2のインバータ1
2の交流出力側に接続された変圧器である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 6 denotes an overhead line (traffic overhead line) to which a DC voltage of 15,000 V is applied.
Reference numeral 7 denotes a first inverter to which DC power having a voltage of 1,500 V is input from the overhead line 6, and is formed of a power semiconductor such as an IGBT. A control circuit 8 controls the inverter 7, and is supplied with a DC voltage of 100 V from a battery 9 described later. Reference numeral 9 denotes a battery for supplying a control voltage to the control circuit 8, which is charged by rectifying the output of the first inverter 7. Reference numeral 10 denotes switching means having switches 10a and 10b, and switches a control voltage supplied to the control circuit 8. 1
Reference numerals 1a and 11b denote voltage-dividing resistors connected to the overhead line 6, and divide the DC voltage of 1,500V into a voltage corresponding to the DC voltage of 100V of the control voltage. 12 is a second inverter connected in parallel with the voltage dividing resistor 11b, and 13 is the second inverter 1
2 is a transformer connected to the AC output side.
【0006】14は変圧器13の二次側に接続された直
流化手段で、例えばダイオードで整流して、コンデンサ
及びインダクタンスの平滑回路(図示せず)で平滑化し
て直流電圧100Vを出力する。直流化手段14から出
力された直流電圧100Vは、切替手段10のスイッチ
10bを介して制御回路8に供給される。15は第1の
インバータ7から交流電力が供給される負荷である。Reference numeral 14 denotes a DC converter connected to the secondary side of the transformer 13, for example, rectifying by a diode and smoothing by a capacitor and inductance smoothing circuit (not shown) to output a DC voltage of 100V. The DC voltage 100 V output from the DC converting means 14 is supplied to the control circuit 8 via the switch 10b of the switching means 10. Reference numeral 15 denotes a load to which AC power is supplied from the first inverter 7.
【0007】次に動作について説明する。図1におい
て、バッテリー9が所定の電圧に充電されている場合
は、バッテリー9から切替手段10のスイッチ10aを
介して制御回路8へ直流電圧100Vが供給されてい
る。そして、制御回路8により制御された第1のインバ
ータ7から負荷へ交流電力が供給されている。ここで、
運転開始の際に運転士がバッテリー9の電圧低下をメー
ター等で確認した場合は、切替手段10のスイッチ10
aを開放してスイッチ10bを投入する。これにより、
直流化手段14から出力された直流電圧100Vが切替
手段10のスイッチ10bを介して制御回路8に供給さ
れるので、第1のインバータ7が起動して負荷15へ交
流電力が供給される。Next, the operation will be described. In FIG. 1, when the battery 9 is charged to a predetermined voltage, a DC voltage of 100 V is supplied from the battery 9 to the control circuit 8 via the switch 10a of the switching unit 10. Then, AC power is supplied from the first inverter 7 controlled by the control circuit 8 to the load. here,
When the driver confirms the voltage drop of the battery 9 with a meter or the like at the start of the operation, the switch 10 of the switching means 10
a is opened and the switch 10b is turned on. This allows
Since the DC voltage 100 V output from the DC converting means 14 is supplied to the control circuit 8 via the switch 10 b of the switching means 10, the first inverter 7 is activated and AC power is supplied to the load 15.
【0008】以上のように、架線6に接続した第2のイ
ンバータ12の出力側に変圧器13を接続し、変圧器1
3の出力を直流化手段14で直流電圧に変換して、直流
化手段14から出力された直流電圧を切替手段10を介
して制御回路8に供給することにより、バッテリー9の
電圧が低下した場合でも、変圧器13によって架線6か
ら絶縁された制御電圧を制御回路8に供給することがで
きるので、第1のインバータ7を起動させて負荷15に
交流電力を供給することができる。さらに、分圧抵抗1
1a,11bを介して第2のインバータ12を架線6に
接続したことにより、第2のインバータ12の入力電圧
を低くできるので、製作を容易にすることができる。実
施の形態1において、架線6に接続した分圧抵抗11
a,11bを介して第2のインバータ12に直流電圧
1,500V供給するものについて説明したが、第2の
インバータ12を直流電圧1,500Vに対応させて、
第2のインバータ12を架線6に直接接続することによ
り、分圧抵抗11a,11bを省略することができる。As described above, the transformer 13 is connected to the output side of the second inverter 12 connected to the overhead line 6,
3 is converted into a DC voltage by the DC converting means 14 and the DC voltage output from the DC converting means 14 is supplied to the control circuit 8 via the switching means 10 so that the voltage of the battery 9 decreases. However, since the control voltage insulated from the overhead line 6 by the transformer 13 can be supplied to the control circuit 8, the first inverter 7 can be activated to supply AC power to the load 15. Furthermore, a voltage dividing resistor 1
Since the second inverter 12 is connected to the overhead line 6 via 1a and 11b, the input voltage of the second inverter 12 can be reduced, thereby facilitating the manufacture. In the first embodiment, the voltage dividing resistor 11 connected to the overhead line 6
Although the description has been given of the case where the DC voltage of 1,500 V is supplied to the second inverter 12 through the a and 11b, the second inverter 12 is made to correspond to the DC voltage of 1,500 V.
By directly connecting the second inverter 12 to the overhead line 6, the voltage dividing resistors 11a and 11b can be omitted.
【0009】実施の形態2.図2は実施の形態2の構成
図である。図2において、6〜10,15は実施のの形
態1のものと同様のものである。16a,16bは架線
6に接続された分圧コンデンサで、直流電圧1,500
Vを制御電圧の直流電圧100Vに対応した電圧に分圧
している。17は分圧コンデンサ16bに並列接続され
た第2のインバータ、18は第2のインバータ17の交
流出力側に接続された変圧器、19は変圧器18の二次
側に接続された直流化手段で、例えばダイオードで整流
して、コンデンサ及びインダクタンスの平滑回路(図示
せず)で平滑化して直流電圧100Vを出力する。直流
化手段19から出力された直流電圧100Vは、切替手
段10のスイッチ10bを介して制御回路8に供給され
る。Embodiment 2 FIG. 2 is a configuration diagram of the second embodiment. In FIG. 2, reference numerals 6 to 10 and 15 are the same as those in the first embodiment. 16a and 16b are voltage dividing capacitors connected to the overhead line 6, and have a DC voltage of 1,500.
V is divided into a voltage corresponding to a DC voltage of 100 V of the control voltage. 17 is a second inverter connected in parallel to the voltage dividing capacitor 16b, 18 is a transformer connected to the AC output side of the second inverter 17, and 19 is a DC converter connected to the secondary side of the transformer 18. Then, for example, the voltage is rectified by a diode, smoothed by a capacitor and inductance smoothing circuit (not shown), and a DC voltage of 100 V is output. The DC voltage 100 V output from the DC converting means 19 is supplied to the control circuit 8 via the switch 10b of the switching means 10.
【0010】次に動作について説明する。図2におい
て、バッテリー9が所定の電圧に充電されている場合
は、実施の形態1と同様に、バッテリー9から切替手段
10のスイッチ10aを介して制御回路8に直流電圧1
00Vが供給されている。ここで、運転開始の際に運転
士がバッテリー9の電圧低下をメーター等で確認した場
合は、切替手段10のスイッチ10aを開放してスイッ
チ10bを投入する。これにより、直流化手段19から
出力された直流電圧100Vが切替手段10のスイッチ
10bを介して制御回路8に供給されるので、第1のイ
ンバータ7が起動して負荷15へ交流電力が供給され
る。以上のように、架線6に接続した第2のインバータ
17の出力側に変圧器18を接続し、変圧器18の出力
を直流化手段19で直流電圧に変換して、直流化手段1
9から出力された直流電圧を切替手段10を介して制御
回路8に供給することにより、バッテリー9の電圧が低
下した場合でも、変圧器18によって架線6から絶縁さ
れた制御電圧を制御回路8に供給することができるの
で、第1のインバータ7を起動させて負荷15に交流電
力を供給することができる。Next, the operation will be described. In FIG. 2, when the battery 9 is charged to a predetermined voltage, the DC voltage 1 is supplied from the battery 9 to the control circuit 8 via the switch 10a of the switching unit 10, as in the first embodiment.
00V is supplied. Here, when the driver confirms the voltage drop of the battery 9 with a meter or the like at the start of operation, the switch 10a of the switching means 10 is opened and the switch 10b is turned on. As a result, the DC voltage 100 V output from the DC converter 19 is supplied to the control circuit 8 via the switch 10b of the switching unit 10, so that the first inverter 7 is activated and AC power is supplied to the load 15. You. As described above, the transformer 18 is connected to the output side of the second inverter 17 connected to the overhead line 6, and the output of the transformer 18 is converted into the DC voltage by the DC converting means 19, and the DC converting means 1
By supplying the DC voltage output from the control circuit 9 to the control circuit 8 via the switching means 10, even when the voltage of the battery 9 decreases, the control voltage insulated from the overhead line 6 by the transformer 18 is transmitted to the control circuit 8. Since the power can be supplied, the first inverter 7 can be activated to supply AC power to the load 15.
【0011】実施の形態3.図3は実施の形態3の構成
図である。図3において、6〜15は実施の形態1のも
のと同様のものである。20は第2のインバータ12の
入力側に並列接続されたツェナーダイオードである。次
に動作について説明する。図2において、第2のインバ
ータ12の入力側にツェナーダイオード20を並列接続
したことにより第2のインバータ12の入力電圧を安定
化させる。バッテリー9が所定の電圧に充電されている
場合、及びバッテリー9の電圧低下が確認された場合の
動作及び運転士の操作は実施の形態1と同様である。こ
のように、第2のインバータ12の入力側にツェナーダ
イオード20を並列接続したことにより第2のインバー
タ12の入力電圧を安定化させるので、第2のインバー
タ12に使用する電力用半導体の選定に際して変動分マ
ージンが小さくてよいため、第2のインバータ12の小
形化を図ることができる。なお、実施の形態2において
も、第2のインバータ17の入力側にツェナーダイオー
ド(図示せず)を並列接続することにより、第2のイン
バータ17の入力電圧を安定化させるので、第2のイン
バータ17に使用する電力用半導体の選定に際して変動
分マージンが小さくてよいため、第2のインバータ17
の小形化を図ることができる。Embodiment 3 FIG. 3 is a configuration diagram of the third embodiment. In FIG. 3, reference numerals 6 to 15 are the same as those in the first embodiment. Reference numeral 20 denotes a Zener diode connected in parallel to the input side of the second inverter 12. Next, the operation will be described. In FIG. 2, the Zener diode 20 is connected in parallel to the input side of the second inverter 12 to stabilize the input voltage of the second inverter 12. The operation when the battery 9 is charged to a predetermined voltage and when the voltage of the battery 9 is confirmed to be low and the operation by the driver are the same as those in the first embodiment. Since the input voltage of the second inverter 12 is stabilized by connecting the zener diode 20 in parallel to the input side of the second inverter 12 in this manner, when selecting a power semiconductor to be used for the second inverter 12, Since the variation margin may be small, the size of the second inverter 12 can be reduced. Also in the second embodiment, the input voltage of the second inverter 17 is stabilized by connecting a zener diode (not shown) in parallel to the input side of the second inverter 17. Since the margin for the variation may be small when selecting the power semiconductor used for the second inverter 17, the second inverter 17
Can be reduced in size.
【0012】実施の形態4.図4は実施の形態4の構成
図である。図4において、6〜9,11a,11b12
〜15は実施の形態1のものと同様ものである。21は
ダイオード21a,21bを突き合わせて接続した切替
手段で、制御回路8へ供給する制御電圧を切り替える。
22は直流化手段14と切替手段21との間に接続され
た遮断器である。次に動作について説明する。図4にお
いて、バッテリー9が所定の電圧に充電されている場合
はバッテリー9から切替手段21のダイオード21aを
介して制御回路8に直流電圧100Vが供給されてい
る。ここで、運転開始に際してバッテリー9の電圧が低
下している場合は、遮断器22を投入することにより直
流化手段14から出力された直流電圧100Vが、自動
的に切替手段21のダイオード21bを介して制御回路
8に供給される。以上のように、切替手段21をダイオ
ード21a,21bを突き合わせて構成したことによ
り、運転開始に際してバッテリー9の電圧が低下してい
る場合は、直流化手段14から出力された直流電圧10
0Vが、自動的に切替手段21のダイオード21bを介
して制御回路8に供給される。Embodiment 4 FIG. 4 is a configuration diagram of the fourth embodiment. In FIG. 4, 6 to 9, 11a, 11b12
15 are the same as those of the first embodiment. Reference numeral 21 denotes a switching unit in which diodes 21a and 21b are connected to each other, and switches a control voltage supplied to the control circuit 8.
Reference numeral 22 denotes a circuit breaker connected between the DC converting means 14 and the switching means 21. Next, the operation will be described. In FIG. 4, when the battery 9 is charged to a predetermined voltage, a DC voltage of 100 V is supplied from the battery 9 to the control circuit 8 via the diode 21a of the switching means 21. Here, if the voltage of the battery 9 is low at the start of the operation, the DC voltage 100 V output from the DC converting means 14 by turning on the circuit breaker 22 is automatically passed through the diode 21 b of the switching means 21. Is supplied to the control circuit 8. As described above, since the switching means 21 is configured by abutting the diodes 21a and 21b, when the voltage of the battery 9 decreases at the start of operation, the DC voltage 10 output from the DC conversion means 14 is output.
0V is automatically supplied to the control circuit 8 via the diode 21b of the switching means 21.
【0013】[0013]
【発明の効果】この発明によれば、架線に接続した第2
のインバータの出力側に変圧器を接続し、変圧器の出力
を直流化手段で直流電圧に変換して、直流化手段から出
力された直流電圧を切替手段を介して制御回路に供給す
ることにより、バッテリーの電圧が低下した場合でも、
変圧器によって架線から絶縁された制御電圧を制御回路
に供給することができるので、第1のインバータを起動
させて負荷に交流電力を供給することができる。また、
分圧抵抗を介して第2のインバータを架線に接続したこ
とにより、第2のインバータの入力電圧を低くできるの
で、製作を容易にすることができる。また、第2のイン
バータの入力側にツェナーダイオードを並列接続したこ
とにより第2のインバータの入力電圧を安定化させるの
で、第2のインバータに使用する電力用半導体の選定に
際して変動分マージンが小さくてよいため、第2のイン
バータの小形化を図ることができる。さらに、分圧コン
デンサを介して第2のインバータを架線に接続したこと
により、第2のインバータの入力電圧を低くできるの
で、製作を容易にすることができる。According to the present invention, the second wire connected to the overhead wire is provided.
A transformer is connected to the output side of the inverter, and the output of the transformer is converted into a DC voltage by the DC conversion means, and the DC voltage output from the DC conversion means is supplied to the control circuit through the switching means. , Even if the battery voltage drops,
Since the control voltage insulated from the overhead line by the transformer can be supplied to the control circuit, the first inverter can be started to supply AC power to the load. Also,
Since the second inverter is connected to the overhead line via the voltage dividing resistor, the input voltage of the second inverter can be reduced, so that the production can be facilitated. Also, since the Zener diode is connected in parallel to the input side of the second inverter to stabilize the input voltage of the second inverter, a margin for fluctuation is small when selecting a power semiconductor to be used for the second inverter. Therefore, the size of the second inverter can be reduced. Furthermore, since the second inverter is connected to the overhead line via the voltage dividing capacitor, the input voltage of the second inverter can be reduced, thereby facilitating the manufacture.
【図1】 この発明の実施の形態1の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態2の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態3の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態4の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図5】 従来の車両用補助電源装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional vehicle auxiliary power supply device.
6 架線、7 第1のインバータ、8 制御回路、9
バッテリー、10,21 切替手段、11a,11b
分圧抵抗、12,17 第2のインバータ、13,18
変圧器、14,19 直流化手段、15 負荷、16
a,16b 分圧コンデンサ、20 ツェナーダイオー
ド。6 overhead wire, 7 first inverter, 8 control circuit, 9
Battery, 10, 21 switching means, 11a, 11b
Voltage dividing resistor, 12, 17 Second inverter, 13, 18
Transformer, 14, 19 DC conversion means, 15 load, 16
a, 16b Voltage dividing capacitor, 20 Zener diode.
Claims (4)
供給し、充電可能なバッテリーを電源とする制御回路に
より上記第1のインバータを制御して交流電圧に変換
し、変換された交流電圧を負荷に供給する車両用補助電
源装置において、上記架線に第2のインバータを接続し
て、上記第2のインバータの出力側に変圧器を接続し、
上記変圧器の出力を直流化手段で直流電圧に変換して、
上記直流化手段で変換した直流電圧を切替手段を介して
上記制御回路に供給可能にしたことを特徴とする車両用
補助電源装置。A DC power is supplied from an overhead wire to a first inverter, and the control circuit that uses a rechargeable battery as a power source controls the first inverter to convert the converted AC voltage into an AC voltage. In a vehicle auxiliary power supply for supplying a load, a second inverter is connected to the overhead wire, and a transformer is connected to an output side of the second inverter,
The output of the transformer is converted into a DC voltage by DC conversion means,
An auxiliary power supply device for a vehicle, wherein the DC voltage converted by the DC converting means can be supplied to the control circuit via a switching means.
線に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の
車両用補助電源装置。2. The auxiliary power device for a vehicle according to claim 1, wherein the second inverter is connected to an overhead line via a voltage dividing resistor.
して架線に接続されていることを特徴とする請求項1に
記載の車両用補助電源装置。3. The auxiliary power supply for a vehicle according to claim 1, wherein the second inverter is connected to the overhead line via a voltage dividing capacitor.
イオードを接続したことを特徴とする請求項1から請求
項3のいずれか一項に記載の車両用補助電源装置。4. The vehicle auxiliary power supply device according to claim 1, wherein a Zener diode is connected to an input side of the second inverter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000201487A JP2002027601A (en) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | Auxiliary generating set for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000201487A JP2002027601A (en) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | Auxiliary generating set for vehicle |
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