JP2005124365A - Vehicular power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device.
従来、交流架線電源の車両用電源装置として、図4に示すような交流架線を電源とする車両用電動機電源装置100と車両用補助電源装置200の組から成るものが知られている。図4に示す車両用電源装置において、1は車両用架線で、交流架線である。2は車両用架線1より集電するパンタグラフ、3は保護用ヒューズ、4は接触器、5は主変圧器、6は交流架線電源帰線用レールである。そして車両用電動機電源装置100側において、7は電動機駆動用コンバータ、8は平滑用コンデンサ、9は電動機駆動用インバータ、10は駆動用電動機である。他方、車両用補助電源装置200側において、11は単相電源用コンバータ、12は平滑用コンデンサ、13は単相インバータで、14は交流平滑用のACフィルター、15は絶縁用変圧器、16は補助電源回路負荷である。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle power supply device for an AC overhead wire power supply, a vehicle power supply device that uses an AC overhead wire as a power source as shown in FIG. In the vehicle power supply device shown in FIG. 4, reference numeral 1 denotes a vehicle overhead line, which is an AC overhead line. 2 is a pantograph for collecting current from the vehicle overhead wire 1, 3 is a protective fuse, 4 is a contactor, 5 is a main transformer, and 6 is an AC overhead wire power return rail. On the vehicle motor power supply device 100 side, 7 is a motor drive converter, 8 is a smoothing capacitor, 9 is a motor drive inverter, and 10 is a drive motor. On the other hand, on the vehicle auxiliary power supply 200 side, 11 is a single-phase power converter, 12 is a smoothing capacitor, 13 is a single-phase inverter, 14 is an AC filter for AC smoothing, 15 is an insulating transformer, 16 is Auxiliary power circuit load.
この従来の車両用電源装置では、入力電源接触器4が閉路されると、交流架線1からパンタグラフ2により集電し、保護用ヒューズ3、接触器4、主変圧器5を介して、交流架線電源帰線用レール6に電流が流れる。そしてコンバータ7及び11、平滑用コンデンサ8及び12が動作して各インバータ用直流電圧を得る。補助電源用の単相インバータ13、ACフィルター14及び絶縁用変圧器15は単相商用交流電圧を供給すべく動作する。一方、電動機駆動用インバータ9は上位からの駆動信号によって周波数及び交流電圧を制御して駆動用電動機10を回転駆動する。
しかしながら、上述の従来の車両用電源装置では次のような問題点があった。すなわち、一般に、コンバータ又はインバータに故障が発生すると重要保安機器に対して電源の供給ができなくなり、この結果、車両運行に支障をきたす問題点があった。 However, the above-described conventional vehicle power supply device has the following problems. That is, generally, when a failure occurs in the converter or the inverter, it becomes impossible to supply power to the important security device, and as a result, there is a problem that hinders vehicle operation.
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、コンバータ又はインバータに故障が発生したような場合にも冗長性を持たせることにより車両運行の支障等の問題を回避することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional technical problem, and avoids problems such as hindrance to vehicle operation by providing redundancy even when a failure occurs in a converter or an inverter. An object of the present invention is to provide a vehicular power supply device.
請求項1の発明の車両用電源装置は、交流架線電源を1次巻線、電動機駆動用を2次巻線、補助電源回路用を3次巻線とする主変圧器と、前記2次巻線につながる交流から直流電圧を得る電動機駆動用コンバータ、前記直流電圧から電動機駆動用交流電源を得る電動機駆動用インバータ及び交流電動機を備えた車両用電動機電源装置と、前記3次巻線につながる直流電圧を得る補助電源回路用コンバータ、前記直流電圧から補助電源回路用交流電源を得る補助電源回路用インバータ、インバータ出力を平滑するACフィルター及び高圧回路から絶縁する絶縁用変圧器を備えた車両用補助電源装置と、前記電動機駆動用コンバータ又は前記補助電源回路用コンバータのいずれかが故障した時、これらのうちの健全な側のコンバータから前記電動機駆動用インバータと補助電源回路用インバータとに直流電源電圧を供給する切り替え回路とを具備したものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicular power supply apparatus comprising a main transformer having an AC overhead power supply as a primary winding, a motor driving secondary winding, and an auxiliary power circuit for a tertiary winding, and the secondary winding. An electric motor drive converter that obtains a DC voltage from an alternating current connected to a line, an electric motor drive inverter that obtains an alternating current power for driving the electric motor from the direct current voltage, and a vehicular motor power supply apparatus including the alternating current motor, and a direct current connected to the tertiary winding Auxiliary power supply circuit converter having an auxiliary power supply circuit converter for obtaining a voltage, an inverter for an auxiliary power supply circuit for obtaining an AC power supply for the auxiliary power supply circuit from the DC voltage, an AC filter for smoothing the inverter output, and an insulating transformer for insulating from the high voltage circuit When one of the power supply device and the motor drive converter or the auxiliary power circuit converter fails, the electric power is converted from the converter on the healthy side of them. DC power supply voltage to the driving inverter and the inverter auxiliary power supply circuit is obtained by including a switching circuit for supplying.
請求項2の発明の車両用電源装置は、交流架線電源を1次巻線、電動機駆動用を2次巻線、補助電源回路用を3次巻線とする主変圧器と、前記2次巻線につながる交流から直流電圧を得る電動機駆動用コンバータ、前記直流電圧から電動機駆動用交流電源を得る電動機駆動用インバータ及び交流電動機を備えた車両用電動機電源装置と、前記3次巻線につながる直流電圧を得る補助電源回路用コンバータ、前記直流電圧から補助電源回路用交流電源を得る2個の補助電源回路用インバータ、前記補助電源回路用インバータ各々の出力を平滑するACフィルター及び前記ACフィルター各々の出力を高圧回路から絶縁する絶縁用変圧器を備え、前記2個の補助電源回路用インバータを補助電源回路用コンバータの直流出力の正負間に直列に接続する2分圧の補助電源回路用インバータに構成した車両用補助電源装置と、前記2個の補助電源回路用インバータのいずれかが故障した時、前記補助電源回路用コンバータの出力に健全な側の補助電源回路用インバータのみを直結し、故障した側の補助電源回路用インバータを直流電源電圧から切り離す切り離し回路とを具備したものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a vehicular power supply apparatus including a main transformer having an AC overhead power supply as a primary winding, a motor driving secondary winding, and an auxiliary power circuit for a tertiary winding, and the secondary winding. An electric motor drive converter that obtains a DC voltage from an alternating current connected to a line, an electric motor drive inverter that obtains an alternating current power for driving the electric motor from the direct current voltage, and a vehicular motor power supply apparatus including the alternating current motor, and a direct current connected to the tertiary winding Auxiliary power circuit converter for obtaining voltage, two auxiliary power circuit inverters for obtaining AC power for auxiliary power circuit from the DC voltage, an AC filter for smoothing the output of each of the inverters for auxiliary power circuit, and each of the AC filters Insulation transformer that insulates output from high-voltage circuit, and the two auxiliary power circuit inverters are connected in series between the positive and negative DC output of auxiliary power circuit converter When one of the two auxiliary power supply circuit inverters and the two auxiliary power supply circuit inverters configured as an auxiliary power supply circuit inverter having two partial pressures fails, the output of the auxiliary power supply circuit converter has a sound side. Only the auxiliary power circuit inverter is directly connected, and the auxiliary power circuit inverter on the failed side is disconnected from the DC power supply voltage.
請求項3の発明の車両用電源装置は、交流架線電源を1次巻線、電動機駆動用を2次巻線、補助電源回路用を3次巻線とする主変圧器と、前記2次巻線につながる交流から直流電圧を得る電動機駆動用コンバータ、前記直流電圧から電動機駆動用交流電源を得る電動機駆動用インバータ及び交流電動機を備えた車両用電動機電源装置と、前記3次巻線につながる直流電圧を得る補助電源回路用コンバータ、前記直流電圧から補助電源回路用交流電源を得る2個の補助電源回路用インバータ、前記補助電源回路用インバータ各々の出力を平滑するACフィルター及び前記ACフィルター各々の出力を高圧回路から絶縁する絶縁用変圧器を備え、前記2個の補助電源回路用インバータを補助電源回路用コンバータの直流出力の正負間に直列に接続する2分圧の補助電源回路用インバータに構成した車両用補助電源装置と、前記電動機駆動用コンバータ又は前記補助電源回路用コンバータのいずれかが故障した時、これらのうちの健全な側のコンバータから前記電動機駆動用インバータと2個の補助電源回路用インバータとに直流電源電圧を供給する切り替え回路と、前記2個の補助電源回路用インバータのいずれかが故障した時、前記補助電源回路用コンバータの出力に健全な側の補助電源回路用インバータのみを直結し、故障した側の補助電源回路用インバータを直流電源電圧から切り離す切り離し回路とを具備したものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicular power supply apparatus including a main transformer having an AC overhead power supply as a primary winding, a motor driving secondary winding, and an auxiliary power circuit for a tertiary winding, and the secondary winding. An electric motor drive converter that obtains a DC voltage from an alternating current connected to a line, an electric motor drive inverter that obtains an alternating current power for driving the electric motor from the direct current voltage, and a vehicular motor power supply apparatus including the alternating current motor, and a direct current connected to the tertiary winding Auxiliary power circuit converter for obtaining voltage, two auxiliary power circuit inverters for obtaining auxiliary power circuit AC power from the DC voltage, an AC filter for smoothing the output of each of the auxiliary power circuit inverters, and each of the AC filters Insulation transformer that insulates output from high-voltage circuit, and the two auxiliary power circuit inverters are connected in series between the positive and negative DC output of auxiliary power circuit converter When one of the auxiliary power supply device for a vehicle configured as an inverter for an auxiliary power supply circuit with two partial pressures and the converter for driving an electric motor or the converter for an auxiliary power supply circuit fails, the converter on the healthy side of these When one of the switching circuit for supplying a DC power supply voltage to the motor drive inverter and the two auxiliary power circuit inverters and the two auxiliary power circuit inverters fails, the auxiliary power circuit converter Only a healthy auxiliary power circuit inverter is connected directly to the output, and a disconnect circuit for disconnecting the failed auxiliary power circuit inverter from the DC power supply voltage is provided.
請求項4の発明は、請求項2又は3の車両用電源装置において、前記切り離し回路によって前記補助電源回路用コンバータの出力に健全な側の補助電源回路用インバータのみを直結し、故障した側の補助電源回路用インバータを直流電源電圧から切り離す時に、前記補助電源回路用コンバータの出力電圧を健全時の1/2の電圧に低下させる制御手段を備えたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to the second or third aspect, only the sound side auxiliary power supply circuit inverter is directly connected to the output of the auxiliary power supply circuit converter by the disconnecting circuit, and the faulty side is connected. When the auxiliary power supply circuit inverter is disconnected from the DC power supply voltage, control means is provided for reducing the output voltage of the auxiliary power supply circuit converter to a voltage that is half of the normal state.
請求項5の発明は、請求項1〜4の車両用電源装置において、前記補助電源回路用インバータとACフィルターと絶縁用変圧器が3相回路であることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicular power supply apparatus according to the first to fourth aspects, the auxiliary power circuit inverter, the AC filter, and the insulating transformer are three-phase circuits.
以上のように本発明によれば、冗長システムの採用によって電源回路要素の故障によるシステムダウンを起こすことがなく、安定した補助電源用交流電圧を供給することが可能となり、車両用信号機器に悪い影響を与えず、誤動作することもなく、車両用電源装置の信頼性を高めることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to supply a stable AC voltage for auxiliary power without causing a system failure due to a failure of a power circuit element by adopting a redundant system, which is bad for a signal device for a vehicle. The reliability of the vehicular power supply device can be improved without influencing and malfunctioning.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形態の車両用電源装置の回路構成を示している。図1の車両用電源装置において、1は車両用架線で、交流架線であり、2は車両用架線1より集電するパンタグラフ、3は保護用ヒューズ、4は接触器、5は主変圧器、6は交流架線電源帰線用レールである。そして車両用電動機電源装置100側において、7は電動機駆動用コンバータ、8は平滑用コンデンサ、9は電動機駆動用インバータ、10は駆動用電動機である。また、車両用補助電源装置200側において、11は単相電源用コンバータ、12は平滑用コンデンサ、13は単相インバータで、14は交流平滑用のACフィルター、15は絶縁用変圧器、16は補助電源回路負荷である。 (First Embodiment) FIG. 1 shows a circuit configuration of a vehicle power supply device according to a first embodiment of the present invention. In the vehicle power supply device of FIG. 1, 1 is a vehicle overhead line and an AC overhead line, 2 is a pantograph that collects current from the vehicle overhead line 1, 3 is a protective fuse, 4 is a contactor, 5 is a main transformer, Reference numeral 6 denotes an AC overhead line power return rail. On the vehicle motor power supply device 100 side, 7 is a motor drive converter, 8 is a smoothing capacitor, 9 is a motor drive inverter, and 10 is a drive motor. On the vehicle auxiliary power supply 200 side, 11 is a single-phase power converter, 12 is a smoothing capacitor, 13 is a single-phase inverter, 14 is an AC smoothing AC filter, 15 is an insulating transformer, and 16 is an insulating transformer. Auxiliary power circuit load.
本実施の形態の車両用電源装置は、上記構成加えて新たに、直流電源電圧切り替え用接触器17及び18を備え、またコンバータ7,11、インバータ9,13の4台のいずれかの異常信号を受信してこれらの接触器17,18のどちらかを作動させる安全保護動作回路25を備えている。 In addition to the above-described configuration, the vehicle power supply device of the present embodiment is further provided with DC power supply voltage switching contactors 17 and 18, and any one of the four abnormal signals of converters 7, 11 and inverters 9, 13 is provided. Is received, and a safety protection operation circuit 25 for operating either one of the contactors 17 and 18 is provided.
本実施の形態の車両用電源装置では、入力電源接触器4が閉路されると、交流架線1からパンタグラフ2により集電し、保護用ヒューズ3、接触器4、主変圧器5を介して、交流架線電源帰線用レール6に電流が流れる。そしてコンバータ7及び11、平滑用コンデンサ8及び12が動作して各インバータ用直流電圧を得る。補助電源用の単相インバータ13、ACフィルター14及び絶縁用変圧器15は単相商用交流電圧を供給すべく動作する。一方、電動機駆動用インバータ9は上位からの駆動信号によって周波数及び交流電圧を制御して駆動用電動機10を回転駆動する。 In the vehicle power supply device of the present embodiment, when the input power contactor 4 is closed, the current is collected from the AC overhead wire 1 by the pantograph 2, and the protective fuse 3, the contactor 4, and the main transformer 5 are used. A current flows through the AC overhead wire power supply return rail 6. Converters 7 and 11 and smoothing capacitors 8 and 12 operate to obtain DC voltages for the respective inverters. The auxiliary power single-phase inverter 13, the AC filter 14, and the insulating transformer 15 operate to supply a single-phase commercial AC voltage. On the other hand, the motor drive inverter 9 controls the frequency and the AC voltage according to the drive signal from the host to rotate the drive motor 10.
いま一方のコンバータ、単相電源用コンバータ11が故障した時には、安全保護動作回路25は接触器17を作動させることによって補助電源回路用の単相インバータ13の直流入力電源を補助電源回路用の単相電源用コンバータ11から切り離し、電動機駆動用コンバータ7の直流出力に接続する。各コンバータ7,11の出力電圧は略同電圧である。 When the other converter or single-phase power converter 11 fails, the safety protection operation circuit 25 operates the contactor 17 to operate the DC input power of the single-phase inverter 13 for the auxiliary power circuit. Disconnect from the phase power supply converter 11 and connect to the DC output of the motor drive converter 7. The output voltages of the converters 7 and 11 are substantially the same voltage.
これにより、補助電源回路用の単相インバータ13は電動機駆動用コンバータ7からの直流電圧電源で運転継続することができる。勿論、電動機駆動用コンバータ7の容量の範囲内での補助電源回路用の単相インバータ13の運転となるが、システムの故障検知により電動機駆動負荷の軽減措置及び補助電源回路電源負荷を同様に軽減することで、運転継続が可能である。 Thus, the single-phase inverter 13 for the auxiliary power supply circuit can be continuously operated with the DC voltage power source from the motor driving converter 7. Of course, the operation of the single-phase inverter 13 for the auxiliary power circuit within the capacity of the converter 7 for driving the motor is performed, but the motor drive load reduction measure and the auxiliary power circuit power supply load are similarly reduced by detecting the failure of the system. By doing so, the operation can be continued.
他方、電動機駆動用コンバータ7が故障した時には、安全保護動作回路25は接触器18を作動させることによって電動機駆動用インバータ9の直流入力電源を電動機駆動用コンバータ7から切り離し、補助電源回路用の単相電源用コンバータ11の直流出力に接続する。この動作は、前述の接触器17と丁度逆の動作で、電動機駆動用インバータ9は補助電源回路用の単相電源用コンバータ11からの直流電圧電源で運転することができる。この場合にも、上と同様に補助電源回路用の単相電源用コンバータ11の容量の範囲内での電動機駆動インバータ9の運転となるが、システムの故障検知により補助電源回路の負荷の軽減措置及び電動機駆動負荷を同様に軽減することで、運転継続が可能である。 On the other hand, when the motor drive converter 7 fails, the safety protection operation circuit 25 operates the contactor 18 to disconnect the DC input power source of the motor drive inverter 9 from the motor drive converter 7, thereby Connected to DC output of phase power converter 11. This operation is just the reverse of the contactor 17 described above, and the motor drive inverter 9 can be operated with a DC voltage power source from the single-phase power converter 11 for the auxiliary power circuit. In this case as well, the motor-driven inverter 9 is operated within the capacity range of the single-phase power converter 11 for the auxiliary power circuit, as described above, but the load on the auxiliary power circuit is reduced by detecting a system failure. The operation can be continued by reducing the motor driving load in the same manner.
なお、補助電源回路用の単相インバータ13を単相インバータから3相インバータに換え、さらに出力ACフィルター14も3相回路に、絶縁用変圧器15も3相の入出力に置き換えることができ、それによって、バックアップ機能付きの車両用3相電源装置を構成することができる。 In addition, the single-phase inverter 13 for the auxiliary power circuit can be changed from a single-phase inverter to a three-phase inverter, the output AC filter 14 can be replaced with a three-phase circuit, and the insulation transformer 15 can be replaced with a three-phase input / output. Thereby, a vehicle three-phase power supply device with a backup function can be configured.
以上のように、第1の実施の形態の車両用電源装置では、車両用電源装置のいずれかのコンバータが故障しても切り替え回路要素としての接触器17又は18の動作によって運転継続が可能であり、車両運行の停止等の重要保安事故を回避することができる。 As described above, in the vehicle power supply device of the first embodiment, even if any converter of the vehicle power supply device fails, the operation can be continued by the operation of the contactor 17 or 18 as the switching circuit element. Yes, it is possible to avoid important safety accidents such as vehicle operation stoppage.
(第2の実施の形態)図2を用いて、本発明の第2の実施の形態の車両用電源装置について説明する。第2の実施の形態は、図4に示した従来回路に対して、車両用補助電源装置200側の平滑コンデンサ12を正負間に2個直列にして、平滑コンデンサ12A,12Bとし、かつ各平滑用コンデンサ12A,12Bの電圧を1/2になるように分割したことを特徴としている。また、単相インバータ13を2個の単相インバータ13A及び13Bにして、平滑用コンデンサ12A,12B各々に並列に接続している。また、単相インバータ13A,13B各々の出力ACフィルターはACフィルター14A,14Bの2個に分離して設け、絶縁変圧器15Aも1次巻線を2回路設けて、各々のACフィルター14A,14Bに接続している。さらに、単相電源用コンバータ11の出力回路と平滑用コンデンサ12A,12Bの中間電圧点との間に接触器19,20各々を設置し、またインバータ13A,13Bのいずれかの異常を検知して接触器19,20のどちらかを作動させ、またコンバータ11の出力電圧を1/2に絞る制御信号を出力する安全保護動作回路26を設置してある。 (Second Embodiment) A vehicle power supply apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, two smoothing capacitors 12 on the vehicle auxiliary power supply device 200 side are connected in series between positive and negative to the smoothing capacitors 12A and 12B with respect to the conventional circuit shown in FIG. This is characterized in that the voltages of the capacitors 12A and 12B for use are divided so as to be halved. The single-phase inverter 13 is replaced with two single-phase inverters 13A and 13B, which are connected in parallel to the smoothing capacitors 12A and 12B. Further, the output AC filter of each of the single-phase inverters 13A and 13B is provided separately in two AC filters 14A and 14B, and the insulation transformer 15A is also provided with two primary windings, and each AC filter 14A and 14B is provided. Connected to. Further, each of contactors 19 and 20 is installed between the output circuit of single-phase power converter 11 and the intermediate voltage point of smoothing capacitors 12A and 12B, and any abnormality of inverters 13A and 13B is detected. One of the contactors 19 and 20 is operated, and a safety protection operation circuit 26 is provided for outputting a control signal for reducing the output voltage of the converter 11 to ½.
本実施の形態では、車両用補助電源装置200側において、単相電源用コンバータ11の直流出力の正負間に2個の単相インバータ13A,13Bを直列に接続したことになり、2個の単相インバータ13A,13Bは1/2の直流電圧で、かつ容量が1/2のものを使用できることになる。また変圧器の2個の1次巻線の容量も各々1/2にすることができる。 In the present embodiment, two single-phase inverters 13A and 13B are connected in series between the positive and negative of the DC output of the single-phase power converter 11 on the vehicle auxiliary power supply device 200 side. As the phase inverters 13A and 13B, one having a DC voltage of 1/2 and a capacity of 1/2 can be used. The capacity of the two primary windings of the transformer can also be halved.
次に、第2の実施の形態の車両用電源装置の動作について説明する。補助電源装置200側では、通常時には単相電源用コンバータ11の直流電圧出力に2個の単相インバータ13A,13Bが直列に接続されているので、単相インバータ13A,13B各々は1/2の電圧でかつ容量も1/2で運転されており、後続の各ACフィルター14A,14Bも従来方式の1/2の電圧、さらに絶縁用変圧器15Aも1次側が2回路並列で運転されることになる。 Next, the operation of the vehicle power supply device according to the second embodiment will be described. On the auxiliary power supply 200 side, since the two single-phase inverters 13A and 13B are connected in series to the DC voltage output of the single-phase power converter 11 at normal times, each of the single-phase inverters 13A and 13B is ½. Voltage and capacity are operated at 1/2, the subsequent AC filters 14A and 14B are also operated at 1/2 voltage of the conventional system, and the insulation transformer 15A is also operated in parallel on the primary side in two circuits. become.
異常時には、すなわち2個の単相インバータ13A,13Bのうちのいずれか一方が故障した場合、安全保護動作回路26は該当インバータを保護停止し、リトライ機能として、ある時限後に相当の接触器19又は接触器20が動作して故障した単相インバータを分離すると同時に、健全側の単相インバータの入力を単相電源用コンバータ11の出力に直接接続し、この切替え確認後に単相電源用コンバータ11の出力電圧を発生させる。このときの出力電圧は通常時のほぼ1/2の電圧である。 At the time of abnormality, that is, when any one of the two single-phase inverters 13A and 13B fails, the safety protection operation circuit 26 stops protection of the corresponding inverter, and as a retry function, a corresponding contactor 19 or The contactor 20 operates to isolate the failed single-phase inverter, and at the same time, the input of the sound-side single-phase inverter is directly connected to the output of the single-phase power converter 11. Generate an output voltage. The output voltage at this time is approximately half of the normal voltage.
この結果、補助電源回路用の単相電源用コンバータ12と2台の単相インバータ13A,13Bのうちの健全側のものとによって、約1/2出力容量の補助電源装置が形成できる。 As a result, an auxiliary power supply device having about ½ output capacity can be formed by the single-phase power converter 12 for the auxiliary power supply circuit and the healthy one of the two single-phase inverters 13A and 13B.
なお、第2の実施の形態における2個の補助電源回路用の単相インバータ13A,13Bを3相インバータに換え、出力ACフィルター14A,14Bも3相回路用のものを採用し、さらに絶縁用変圧器15Aも3相入出力できるものに置き換えることで、バックアップ機能付きの車両用3相補助電源装置が実現できる。 The two auxiliary power supply circuit single-phase inverters 13A and 13B in the second embodiment are replaced with three-phase inverters, and the output AC filters 14A and 14B are also for three-phase circuits, and further for insulation. By replacing the transformer 15A with one capable of three-phase input / output, a vehicle three-phase auxiliary power supply device with a backup function can be realized.
以上により、第2の実施の形態の車両用電源装置では、補助電源装置200側のいずれかのインバータ13A,13Bが故障しても切り替え回路19,20の付加及び単相電源用コンバータ12の出力電圧を約1/2に低下させることにより運転継続が可能となり、車両運行の停止等の重要保安事故を回避することができる。 As described above, in the vehicle power supply device of the second embodiment, even if any of the inverters 13A and 13B on the auxiliary power supply device 200 side fails, the switching circuits 19 and 20 are added and the output of the single-phase power converter 12 is output. The operation can be continued by reducing the voltage to about ½, and important safety accidents such as stopping of the vehicle operation can be avoided.
(第3の実施の形態)本発明の第3の実施の形態の車両用電源装置について、図3を用いて説明する。本実施の形態の車両用電源装置は、図4に示した従来方式の車両用電源装置に対して、第1の実施の形態と第2の実施の形態の両方の構成を付加した構成を特徴としている。すなわち、図4に示した従来例の回路に対して、補助電源装置200側を図2に示した第2の実施の形態と同様の構成にし、また図1に示した第1の実施の形態と同様の直流電源電圧切り替え用接触器17及び18を設け、さらにこれらの接触器17〜20を動作させる安全保護動作回路27を設けている。 (Third Embodiment) A vehicle power supply device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The vehicle power supply device according to the present embodiment is characterized in that both the configurations of the first embodiment and the second embodiment are added to the conventional vehicle power supply device shown in FIG. It is said. That is, with respect to the circuit of the conventional example shown in FIG. 4, the auxiliary power supply 200 side is configured similarly to the second embodiment shown in FIG. 2, and the first embodiment shown in FIG. The DC power supply voltage switching contactors 17 and 18 are provided, and a safety protection operation circuit 27 for operating these contactors 17 to 20 is provided.
この第3の実施の形態では、第1、第2の実施の形態各々の動作と同様に動作し、車両用電源装置のコンバータ7,11のいずれが故障しても切り替え回路要素としての接触器17又は18の動作によって運転継続が可能であり、また、補助電源装置200側のいずれかのインバータ13A,13Bが故障しても切り替え回路19,20の付加及び単相電源用コンバータ12の出力電圧を約1/2に低下させることにより運転継続が可能であり、車両運行の停止等の重要保安事故を確実に回避することができる。 In this third embodiment, the contactor operates as the operation of each of the first and second embodiments, and is a contactor as a switching circuit element regardless of which of the converters 7 and 11 of the vehicle power supply device fails. The operation can be continued by the operation of 17 or 18, and even if any of the inverters 13A and 13B on the auxiliary power supply 200 side breaks down, the addition of the switching circuits 19 and 20 and the output voltage of the single-phase power converter 12 Can be reduced by approximately ½, so that important safety accidents such as stoppage of vehicle operation can be reliably avoided.
なお、第3の実施の形態においても、補助電源装置200側の回路要素に3相回路用のものを採用することができる。 In the third embodiment, a circuit element for the three-phase circuit can be adopted as the circuit element on the auxiliary power supply 200 side.
1…架線電源
2…パンタグラフ
3…保護用ヒューズ
4…接触器
5…主変圧器
6…交流架線電源帰線用レール
7…電動機駆動用コンバータ
8…平滑用コンデンサ
9…電動機駆動用インバータ
10…駆動用電動機
11…単相電源用コンバータ
12、12A、12B…平滑用コンデンサ
13、13A、13B…単相インバータ
14、14A、14B…ACフィルター
15、15A…絶縁用変圧器
17…接触器
18…接触器
19…接触器
20…接触器
25…安全保護動作回路
26…安全保護動作回路
27…安全保護動作回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Overhead power supply 2 ... Pantograph 3 ... Protection fuse 4 ... Contactor 5 ... Main transformer 6 ... AC overhead wire power supply return rail 7 ... Motor drive converter 8 ... Smoothing capacitor 9 ... Motor drive inverter 10 ... Drive Motor 11 ... Converter for single-phase power supply 12, 12A, 12B ... Smoothing capacitor 13, 13A, 13B ... Single-phase inverter 14, 14A, 14B ... AC filter 15, 15A ... Insulation transformer 17 ... Contactor 18 ... Contact Device 19 ... Contact device 20 ... Contact device 25 ... Safety protection operation circuit 26 ... Safety protection operation circuit 27 ... Safety protection operation circuit
Claims (5)
前記2次巻線につながる交流から直流電圧を得る電動機駆動用コンバータ、前記直流電圧から電動機駆動用交流電源を得る電動機駆動用インバータ及び交流電動機を備えた車両用電動機電源装置と、
前記3次巻線につながる直流電圧を得る補助電源回路用コンバータ、前記直流電圧から補助電源回路用交流電源を得る補助電源回路用インバータ、インバータ出力を平滑するACフィルター及び高圧回路から絶縁する絶縁用変圧器を備えた車両用補助電源装置と、
前記電動機駆動用コンバータ又は前記補助電源回路用コンバータのいずれかが故障した時、これらのうちの健全な側のコンバータから前記電動機駆動用インバータと補助電源回路用インバータとに直流電源電圧を供給する切り替え回路とを具備したことを特徴とする車両用電源装置。 A main transformer having a primary winding for the AC overhead power, a secondary winding for driving the motor, and a tertiary winding for the auxiliary power circuit;
A motor drive converter for obtaining a DC voltage from AC connected to the secondary winding, a motor drive inverter for obtaining a motor drive AC power from the DC voltage, and a vehicle motor power supply apparatus including an AC motor;
Auxiliary power circuit converter for obtaining a DC voltage connected to the tertiary winding, an auxiliary power circuit inverter for obtaining an AC power supply for the auxiliary power circuit from the DC voltage, an AC filter for smoothing the inverter output, and an insulation for insulating from the high voltage circuit An auxiliary power supply for a vehicle equipped with a transformer;
When either the motor drive converter or the auxiliary power circuit converter fails, a DC power supply voltage is switched from the sound side converter to the motor drive inverter and the auxiliary power circuit inverter. A vehicle power supply device comprising a circuit.
前記2次巻線につながる交流から直流電圧を得る電動機駆動用コンバータ、前記直流電圧から電動機駆動用交流電源を得る電動機駆動用インバータ及び交流電動機を備えた車両用電動機電源装置と、
前記3次巻線につながる直流電圧を得る補助電源回路用コンバータ、前記直流電圧から補助電源回路用交流電源を得る2個の補助電源回路用インバータ、前記補助電源回路用インバータ各々の出力を平滑するACフィルター及び前記ACフィルター各々の出力を高圧回路から絶縁する絶縁用変圧器を備え、前記2個の補助電源回路用インバータを補助電源回路用コンバータの直流出力の正負間に直列に接続する2分圧の補助電源回路用インバータに構成した車両用補助電源装置と、
前記2個の補助電源回路用インバータのいずれかが故障した時、前記補助電源回路用コンバータの出力に健全な側の補助電源回路用インバータのみを直結し、故障した側の補助電源回路用インバータを直流電源電圧から切り離す切り離し回路とを具備したことを特徴とする車両用電源装置。 A main transformer having a primary winding for the AC overhead power, a secondary winding for driving the motor, and a tertiary winding for the auxiliary power circuit;
A motor drive converter for obtaining a DC voltage from AC connected to the secondary winding, a motor drive inverter for obtaining a motor drive AC power from the DC voltage, and a vehicle motor power supply apparatus including an AC motor;
Auxiliary power circuit converter for obtaining a DC voltage connected to the tertiary winding, two auxiliary power circuit inverters for obtaining an AC power source for the auxiliary power circuit from the DC voltage, and smoothing the output of each of the inverters for the auxiliary power circuit An AC filter and an insulation transformer that insulates the output of each of the AC filters from the high voltage circuit, and the two auxiliary power circuit inverters are connected in series between the positive and negative DC outputs of the auxiliary power circuit converter. An auxiliary power supply device for a vehicle configured as an inverter for an auxiliary power supply circuit of pressure,
When one of the two auxiliary power circuit inverters fails, only the sound side auxiliary power circuit inverter is directly connected to the output of the auxiliary power circuit converter, and the auxiliary power circuit inverter on the failed side is connected. A vehicular power supply device comprising a disconnection circuit for disconnecting from a DC power supply voltage.
前記2次巻線につながる交流から直流電圧を得る電動機駆動用コンバータ、前記直流電圧から電動機駆動用交流電源を得る電動機駆動用インバータ及び交流電動機を備えた車両用電動機電源装置と、
前記3次巻線につながる直流電圧を得る補助電源回路用コンバータ、前記直流電圧から補助電源回路用交流電源を得る2個の補助電源回路用インバータ、前記補助電源回路用インバータ各々の出力を平滑するACフィルター及び前記ACフィルター各々の出力を高圧回路から絶縁する絶縁用変圧器を備え、前記2個の補助電源回路用インバータを補助電源回路用コンバータの直流出力の正負間に直列に接続する2分圧の補助電源回路用インバータに構成した車両用補助電源装置と、
前記電動機駆動用コンバータ又は前記補助電源回路用コンバータのいずれかが故障した時、これらのうちの健全な側のコンバータから前記電動機駆動用インバータと2個の補助電源回路用インバータとに直流電源電圧を供給する切り替え回路と、
前記2個の補助電源回路用インバータのいずれかが故障した時、前記補助電源回路用コンバータの出力に健全な側の補助電源回路用インバータのみを直結し、故障した側の補助電源回路用インバータを直流電源電圧から切り離す切り離し回路とを具備したことを特徴とする車両用電源装置。 A main transformer having a primary winding for the AC overhead power, a secondary winding for driving the motor, and a tertiary winding for the auxiliary power circuit;
A motor drive converter for obtaining a DC voltage from the alternating current connected to the secondary winding, a motor drive inverter for obtaining an AC power supply for driving the motor from the DC voltage, and a vehicle motor power supply apparatus including the AC motor;
Auxiliary power circuit converter for obtaining DC voltage connected to the tertiary winding, two auxiliary power circuit inverters for obtaining AC power for auxiliary power circuit from the DC voltage, and smoothing the output of each of the inverters for auxiliary power circuit An AC filter and an insulating transformer that insulates the output of each of the AC filters from the high-voltage circuit, and the two auxiliary power circuit inverters are connected in series between the positive and negative DC outputs of the auxiliary power circuit converter. An auxiliary power supply device for a vehicle configured as an inverter for an auxiliary power supply circuit of pressure,
When either the motor driving converter or the auxiliary power circuit converter fails, a DC power supply voltage is applied to the motor driving inverter and the two auxiliary power circuit inverters from the converter on the healthy side of them. A switching circuit to supply;
When either of the two auxiliary power circuit inverters fails, only the sound side auxiliary power circuit inverter is directly connected to the output of the auxiliary power circuit converter, and the faulty auxiliary power circuit inverter is connected. A vehicular power supply device comprising a disconnection circuit for disconnecting from a DC power supply voltage.
The vehicular power supply apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the auxiliary power supply circuit inverter, the AC filter, and the insulating transformer are three-phase circuits.
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