JP2005287129A

JP2005287129A - 待機系電源装置

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Publication number: JP2005287129A
Application number: JP2004094994A
Authority: JP
Inventors: Akira Kozuka; 彰小塚; Takeshi Koga; 猛古賀; Satoshi Koizumi; 聡志小泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: JP4023810B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、安定性を確保でき、小型化及び軽量化することのできる待機系電源装置を提供することである。
【解決手段】架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、前記ダイオードと直列接続される接触器と、前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、前記接触器と直列に接続される切替装置と、前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、このインバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置とを備えたことを特徴とする待機系電源装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、待機系電源装置に関する。

鉄道業界において、近年考案された待機系電源装置では、２台の電源装置を装備し、一方の電源装置を動作させ、他方の電源装置は待機をさせていた。

このように構成された待機系電源装置では、動作中の電源装置に不具合が生じても、待機をさせていた電源装置を駆動させることにより、電源を確保することが出来た。
特開２００２−１９１１０２号公報

しかし、従来の待機系電源装置では、動作中の電源装置が健全である場合にも、２台の電源装置を車両内に設置する必要があるため、小型化、軽量化が望まれている（特許文献１には、ＳＩＶとＶＶＶＦの部品を共通化した電力変換装置が記載されている）。

そこで、本発明の目的は、安定性を確保でき、小型化及び軽量化することのできる待機系電源装置を提供することである。

上記課題は、架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、前記ダイオードと直列接続される接触器と、前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、前記接触器と直列に接続される切替装置と、前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、このインバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置とを備えたことにより達成することができる。

上記課題は、架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、前記ダイオードと直列接続される接触器と、前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、前記接触器と直列に接続される切替装置と、前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、このインバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、前記インバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられ、パンタグラフの離線時に、電力を補償する大容量コンデンサと、前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置とを備えたことにより達成することが出来る。

上記課題は、架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、前記ダイオードと直列接続される接触器と、前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、前記接触器と直列に接続される切替装置と、前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、このインバータの直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、前記充電抵抗と前記接触器からなる並列回路に直列に接続され、パンタグラフの離線時に、電力を補償する大容量コンデンサと、前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置とを備えたことにより達成することが出来る。

上記課題は、架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、前記ダイオードと直列接続される接触器と、前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、前記接触器と直列に接続される切替装置と、前記切替装置と直列接続され、一方のインバータが故障した時に、他のインバータが動作する複数のインバータと、パンタグラフが離線した場合に電力を動作中のインバータに供給する大容量コンデンサと、動作中のインバータが故障した場合には、大容量コンデンサから供給される電力は、前記充電抵抗を介して、他のインバータに供給されることによって達成することが出来る。

上記課題は、一方のインバータが故障した時に、他のインバータが動作する複数のインバータとを備えた待機系電源装置において、パンタグラフが離線した場合に電力を動作中のインバータに供給する大容量コンデンサとを有し、動作中のインバータが故障した場合には、大容量コンデンサから供給される電力により短絡が起きないように抵抗を介して、他のインバータに供給することによって達成することが出来る。

本発明により、小型化及び軽量化することのできる待機系電源装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）
従来の待機系電源装置では、図１に示すように遮断器１、フィルタリアクトル２、ダイオード３、充電抵抗４、接触器５、フィルターコンデンサ６、インバータ７、交流フィルター８、トランス９、放電接触器１６、放電抵抗７から構成されている。従来の待機系電源装置においては、これらの回路のうち遮断器１、フィルタリアクトル２、ダイオード３を除いて、２重化され、構成されていた。

しかし、これら複数の構成部品の中で、故障率が高いのはインバータ７とそれを制御する論理装置である。そこで、本発明に基づく第１の実施の形態の待機系電源装置は、故障率が高いものを2重化し、故障率が低いものに関しては、共通化している。

本発明に基づく第１の実施の形態の待機系電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の待機系電源装置の構成図である。尚、図１に示したものと同じものに関しては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第１の実施の形態の待機系電源装置は、充電抵抗４及び接触器５からなる並列回路に直列に、切替装置１０（切替手段であれば特に限定はしない）を備え、この切替装置１０と、２台のインバータ７を接続している。尚、2台のインバータ７の直流入力側の入出力端子間には、フィルタコンデンサ６が各々設けられている。２台の７の交流出力側と、切替装置１１が接続され、この切替装置と、１台の交流フィルター８、トランス９が接続されている。

このように構成された待機系電源装置は、各電源装置に各々設けられていた、遮断器１、フィルタリアクトル２、ダイオード３、充電抵抗４、接触器５等を故障率が低いものを共通化するため、従来と同等の安定性を確保でき、小型化及び軽量化された待機系電源装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の待機系電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第２の実施の形態の待機系電源装置の冷却器の構成図である。

本発明に基づく第２の実施の形態の待機系電源装置は、インバータ７を構成している半導体素子７ｂを冷却する冷却器７ａを共通化したことを特徴としている。

待機系の電源装置においては、基本的に動作している電源装置は１台のみであるので、冷却器７ａについても、相毎（Ｕ、Ｖ、Ｗ毎）に同一の冷却器（７ａｕにＵ相，７ａｖにＶ相，７ａｗにＷ相）に取付け、熱を平準化させることにより、冷却器７ａを共通化することができる（図３（ｂ）参照）。

このように構成された待機系電源装置は、各電源装置に各々設けられていた、遮断器１、フィルタリアクトル２、ダイオード３、充電抵抗４、接触器５、冷却器７ａ等の故障率が低いものを共通化するため、従来と同等の安定性を確保でき、小型化及び軽量化されかつ安全性も確保した待機系電源装置を提供することができる。

（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の待機系電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図４は、本発明に基づく第３の実施の形態の待機系電源装置の構成図である。尚、図１乃至図３に記載したものと同じものに関しては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第３の実施の形態の待機電源装置は、パンタグラフ（図示しない）が離線した場合に、電力を補償する大容量コンデンサー１４を、各インバータ７に設けたことを特徴としている。

このように構成された待機系電源装置では、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の待機系電源装置では、パンタグラフ（図示しない）が離線した場合に、インバータ７による電源供給が中断してしまうが、本発明に基づく第３の実施の形態の待機系電源装置では、パンタグラフの離線時に、電力を補償する大容量コンデンサ１４を設けているので、パンタグラフが離線した場合にも、電力供給が中断される心配がない。

本実施の形態の待機系電源装置においても、故障率の低いものを共通化しているため、小型化及び軽量化しかつ安全性も確保した待機系電源装置を提供することが出来る。

（第４の実施の形態）
本発明に基づく第４の実施の形態の待機系電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図５は、本発明に基づく第４の実施の形態の待機系電源装置の構成図である。尚、図１乃至図４に記載したものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第４の実施の形態の待機系電源装置は、故障率が低く、大型でもある大容量コンデンサ１４を共通化し、切替装置１０と直列に接続している。

このように構成された待機系電源装置において、パンタグラフが離線をした場合には、大容量コンデンサ１４から、切替装置１０を介して電力がインバータ７に供給される。

このように構成された待機系電源装置において、大容量コンデンサ１４により電力を供給している間に、一方のインバータ７が故障した場合には、大容量コンデンサ１４の放電がほぼ終わってから、切替装置１０を切り変える。

このように構成された待機系電源装置では、大容量コンデンサ１４の放電がほぼ終わってから切替装置１０を切替るので、切替装置１０の短絡故障を防止することが出来る。

本実施の形態の待機系電源装置においても、故障率の低いものを共通化しているので、小型化及び軽量化した待機系電源装置を提供することが出来る。

（第５の実施の形態）
本発明に基づく第５の実施の形態の待機系電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図６は、本発明に基づく第５の実施の形態の待機系電源装置の構成図である。尚、図１乃至図５に記載したものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第５の実施の形態の待機系電源装置では、大容量コンデンサ１４と直列にダイオード１５を接続し、充電抵抗４及び接触器５からなる並列回路に直列に接続されている。

このように構成された待機系電源装置が正常である場合には、大容量コンデンサ１４は、入力フィルタコンデンサ６の放電用ダイオード１２を介して充電し、ダイオード１５、接触器５、切替装置１０を介してインバータ７に放電をする。

このように構成された待機系電源装置において、一方のインバータ７が故障した場合には、接触器５を開き、大容量コンデンサ１４から放電される電力は、ダイオード１５、充電抵抗４、切替装置１０を介して他方のインバータ７に供給される。

このように構成された待機系電源装置において、一方のインバータ７が故障した場合に、充電抵抗４を介して、インバータ７に電力が供給されるので、第４の実施の形態の待機系電源装置のように、切替装置１０の短絡を防ぐために、大容量コンデンサ１４がほぼ放電を終えるまで、切替装置の切替を待つ必要がない。そのため、一方のインバータ７が故障した場合にも、すぐ切替をすることが出来る。そのため、本実施の形態の待機系電源装置は、従来と同等若しくは同等以上の安定性を確保できる。

（第６の実施の形態）
本発明に基づく第６の実施の形態の待機系電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図７は、本発明に基づく第６の実施の形態の待機系電源装置の構成図である。尚、図１乃至図６に記載したものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第６の実施の形態の待機系電源装置において、各々のインバータと接続される接触器１９及び充電抵抗１８（抵抗でもよい）からなる直列回路は、切替装置１９と並列に接続されている。

このように構成された待機系電源装置において、大容量コンデンサ１４、フィルタコンデンサ６の全てを同じ電圧にするように、待機している側に設けられたフィルタコンデンサ６にも充電抵抗１８を介して充電する。一方のインバータ７が故障した場合には、せっ故障した側の接触器１９を開き、故障側のインバータを切り離す。そのため、本実施の形態の待機系電源装置は、従来と同等若しくは同等以上の安定性を確保できる。

一般的なインバータ電源装置の回路構成を示す。本発明に基づく第１の実施の形態の待機系電源装置の構成図。（ａ）本発明に基づく第２の実施の形態の待機系電源装置の冷却器の構成図。（ｂ）本発明に基づく第２の実施の形態の待機系電源装置の冷却器の構成図。本発明に基づく第３の実施の形態の待機系電源装置の構成図。本発明に基づく第４の実施の形態の待機系電源装置の構成図。本発明に基づく第５の実施の形態の待機系電源装置の構成図。本発明に基づく第６の実施の形態の待機系電源装置の構成図。

符号の説明

１----遮断器
２----フィルタリアクトル
３-----ダイオード
４----充電抵抗
５----接触器
６---フィルタコンデンサ
７---インバータ
８----交流フィルタ
９---トランス
１０----切替装置
１１---切替装置
１２---ダイオード
１４---大容量コンデンサ
１５---ダイオード
１６---接触器
１７---充電抵抗
１８---充電抵抗
１９----接触器

Claims

架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、
このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、
前記ダイオードと直列接続される接触器と、
前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、
前記接触器と直列に接続される切替装置と、
前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、
このインバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、
前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置とを備えたことを特徴とする待機系電源装置。
前記請求項１記載の待機系電源装置において、
前記インバータの半導体素子を冷却する冷却器を、共用としたことを特徴とする待機系電源装置。
前記請求項２記載の待機系電源装置において、
前記冷却器には、同じ相の半導体素子が取付けられていることを特徴とする待機系電源装置。
架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、
このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、
前記ダイオードと直列接続される接触器と、
前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、
前記接触器と直列に接続される切替装置と、
前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、
このインバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、
前記インバータ各々の直流入力側の入出力端子間に設けられ、パンタグラフの離線時に、電力を補償する大容量コンデンサと、
前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置
とを備えたことを特徴とする待機系電源装置。
架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、
このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、
前記ダイオードと直列接続される接触器と、
前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、
前記接触器と直列に接続される切替装置と、
前記切替装置と直列接続され、前記切替装置により切替られるる２台のインバータと、
このインバータの直流入力側の入出力端子間に設けられたフィルターコンデンサーと、
前記充電抵抗と前記接触器からなる並列回路に直列に接続され、パンタグラフの離線時に、電力を補償する大容量コンデンサと、
前記２台のインバータの交流出力側に設けられ、前記２台のインバータを切替る切替装置
とを備えたことを特徴とする待機系電源装置。
架線とパンタグラフを介して接続されるフィルターリアクトルと、
このフィルタリアクトルと直列に接続されるダイオードと、
前記ダイオードと直列接続される接触器と、
前記接触器に並列に接続される充電抵抗と、
前記接触器と直列に接続される切替装置と、
前記切替装置と直列接続され、一方のインバータが故障した時に、他のインバータが動作する複数のインバータと、
パンタグラフが離線した場合に電力を動作中のインバータに供給する大容量コンデンサと、動作中のインバータが故障した場合には、大容量コンデンサから供給される電力は、前記充電抵抗を介して、他のインバータに供給されることを特徴とする待機系電源装置。
一方のインバータが故障した時に、他のインバータが動作する複数のインバータとを備えた待機系電源装置において、
パンタグラフが離線した場合に電力を動作中のインバータに供給する大容量コンデンサとを有し、
動作中のインバータが故障した場合には、大容量コンデンサから供給される電力により短絡が起きないように抵抗を介して、他のインバータに供給することを特徴とする待機系電源装置。