JP2014087116A

JP2014087116A - Railway vehicle drive system

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Publication number: JP2014087116A
Application number: JP2012232569A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Oishi; 亨一大石; Takashi Kaneko; 貴志金子; Satoru Inarida; 聡稲荷田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-05-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a railway vehicle drive system at a low cost.SOLUTION: A railway vehicle drive system is provided, comprising: an induction generator 2 driven by an engine 1; a converter 3 for converting an AC power generated by the induction generator 2 to a DC power; a battery 4 including a plurality of storage batteries 4a, 4b, and so on connected in series, and charges or discharges the DC power; an inverter 5 for converting the DC power to an AC power to output to an induction motor 6 provided for driving wheels; an inverter 8 for a service power source, the inverter 8 converting the DC power to an AC power to output to an auxiliary machine B; and a star-connected three-phase capacitor 10 that is interposed between the inverter 8 for the service power and the auxiliary machine B. The middle potential of the battery 4 is connected to the ground and also the neutral point of the three-phase capacitor 10 is connected to the ground.

Description

本発明は、エンジン及びバッテリを備える鉄道車両駆動システムに関する。 The present invention relates to a railway vehicle drive system including an engine and a battery.

近年、エンジンとバッテリとを組み合わせたハイブリッド鉄道車両の開発が進められている。ハイブリッド鉄道車両は、制動時に発生する回生エネルギをバッテリに充電し、力行時にバッテリから負荷に放電することで回生エネルギを再利用し、省エネルギ化を図っている。 In recent years, development of hybrid railway vehicles combining an engine and a battery has been promoted. The hybrid railway vehicle charges the battery with regenerative energy generated during braking, and recycles the regenerative energy by discharging from the battery to the load during power running to save energy.

例えば、特許文献１には、バッテリを複数個直列接続したものを１ユニットとし、複数の前記ユニットが並列接続されたバッテリ装置を備える鉄道車両駆動システムについて記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a railway vehicle drive system including a battery device in which a plurality of batteries are connected in series as one unit and the plurality of units are connected in parallel.

特開２００４−３１２８６３号公報JP 2004-31863 A

従来、鉄道車両内の補機（空調機器や照明機器など）とバッテリとの間に変圧器を設け、変圧器の一次側と二次側とを絶縁するとともに、二次側を接地して安全性を確保していた。
このような場合に用いられる変圧器は質量及び体積が大きく、変圧器を設置するためのスペースを鉄道車両に確保する必要があった。また、変圧器を設けるぶん、コストがかかるという問題があった。 Conventionally, a transformer has been installed between the auxiliary equipment (such as air conditioners and lighting equipment) in the railway vehicle and the battery to insulate the primary and secondary sides of the transformer and ground the secondary side for safety. The sex was secured.
The transformer used in such a case has a large mass and volume, and it has been necessary to secure a space for installing the transformer in the railway vehicle. In addition, there is a problem that it is expensive to install a transformer.

そこで、本発明は、低コストの鉄道車両駆動システムを提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide a low-cost railway vehicle drive system.

前記課題を解決するために、本発明に係る鉄道車両駆動システムは、インバータと補機との間に介在し、スター結線される三相コンデンサを備え、バッテリの中間電位が接地されるとともに、前記三相コンデンサの中性点が接地されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a railway vehicle drive system according to the present invention includes a three-phase capacitor that is interposed between an inverter and an auxiliary machine and is star-connected, and an intermediate potential of a battery is grounded. The neutral point of the three-phase capacitor is grounded.

本発明によれば、低コストの鉄道車両駆動システムを提供できる。 According to the present invention, a low-cost railway vehicle drive system can be provided.

本発明の一実施形態に係る鉄道車両駆動システムの構成図である。It is a lineblock diagram of a rail car drive system concerning one embodiment of the present invention. エンジンを起動させる際の電力供給を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply at the time of starting an engine. バッテリを充電する際の電力供給を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply at the time of charging a battery. 鉄道車両の停車時における電力供給を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply at the time of a stop of a rail vehicle. 力行運転を行う際の電力供給を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply at the time of performing a power running operation. 抑速ブレーキを行う際の電力供給を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply at the time of performing a deceleration brake. 停止ブレーキを行う際の電力供給を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply at the time of performing a stop brake. 制御装置のコンバータ制御部の入力信号及び出力信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the input signal and output signal of the converter control part of a control apparatus. 比較例に係る鉄道車両駆動システムの構成図である。It is a lineblock diagram of a rail car drive system concerning a comparative example.

本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

≪実施形態≫
＜鉄道車両駆動システムの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両駆動システムの構成図である。図１に示す鉄道車両駆動システム１００は、例えば、ハイブリッド型の鉄道車両に搭載されている。
ここで「ハイブリッド型」とは、エンジンにより駆動される発電機から供給される電力と、バッテリから供給される電力と、のうち少なくとも１つを用いて電動機などを駆動するシステムを意味している。なお、本実施形態に係る鉄道車両駆動システム１００は、エンジン１を発電用として用いるため、シリーズハイブリッド方式に分類される。 <Embodiment>
<Configuration of railway vehicle drive system>
FIG. 1 is a configuration diagram of a railway vehicle drive system according to an embodiment of the present invention. A railway vehicle drive system 100 shown in FIG. 1 is mounted on, for example, a hybrid railway vehicle.
Here, the “hybrid type” means a system that drives an electric motor or the like using at least one of electric power supplied from a generator driven by an engine and electric power supplied from a battery. . Note that the railway vehicle drive system 100 according to the present embodiment is classified as a series hybrid system because the engine 1 is used for power generation.

鉄道車両駆動システム１００は、エンジン１と、誘導発電機２と、コンバータ３と、バッテリ４と、インバータ５と、誘導電動機６と、減速機７と、サービス電源用インバータ８と、リアクトル９と、三相コンデンサ１０と、制御装置１１と、を備えている。
その他、鉄道車両駆動システム１００は、コンデンサＣ１、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、開閉器Ｑ１〜Ｑ５などを備えている。 The railway vehicle drive system 100 includes an engine 1, an induction generator 2, a converter 3, a battery 4, an inverter 5, an induction motor 6, a speed reducer 7, a service power source inverter 8, a reactor 9, A three-phase capacitor 10 and a control device 11 are provided.
In addition, the railway vehicle drive system 100 includes a capacitor C1, resistors R1, R2, and R3, switches Q1 to Q5, and the like.

エンジン１は、例えば軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、制御装置１１から入力されるエンジン出力指令信号Ｓｅに応じて駆動し、軸トルクを出力する。なお、エンジン出力指令信号Ｓｅは、加速、減速などの運転指令（図示せず）や、バッテリ４の充電量、車両の速度に応じて生成される。
誘導発電機２は、エンジン１の軸トルクを動力としてロータ（図示せず）を回転させ、三相交流電力を生成してコンバータ３に出力する。なお、誘導発電機２のステータ（図示せず）は、バッテリ４やインバータ５の回生動作などによって供給される電力により励磁される。 The engine 1 is, for example, a diesel engine using light oil as fuel, and is driven according to an engine output command signal Se input from the control device 11 to output shaft torque. The engine output command signal Se is generated in accordance with an operation command (not shown) such as acceleration and deceleration, the amount of charge of the battery 4, and the speed of the vehicle.
The induction generator 2 rotates a rotor (not shown) using the shaft torque of the engine 1 as motive power, generates three-phase AC power, and outputs it to the converter 3. The stator (not shown) of the induction generator 2 is excited by electric power supplied by the regenerative operation of the battery 4 and the inverter 5 or the like.

コンバータ３は、誘導発電機２から入力される交流電力を直流電力に変換し、開閉器Ｑ１，Ｑ４を介してインバータ５に出力する。ちなみに、前記直流電力は、制御装置１１から入力されるコンバータ出力指令信号Ｓｃに応じて調整される。
バッテリ４は、コンバータ３の二次側（直流側）に並列接続され、直流電力を充電又は放電するものである。バッテリ４は、複数の単電池（２次電池）４ａ，４ｂ，・・・が直列接続された直列ユニットを複数有し、これら複数の直列ユニットが並列接続されている。このように、複数の直列ユニットを並列接続することで、バッテリ４の必要容量を確保するとともに冗長化している。 Converter 3 converts AC power input from induction generator 2 into DC power, and outputs the DC power to inverter 5 via switches Q1 and Q4. Incidentally, the DC power is adjusted according to the converter output command signal Sc input from the control device 11.
The battery 4 is connected in parallel to the secondary side (DC side) of the converter 3 and charges or discharges DC power. The battery 4 has a plurality of series units in which a plurality of single cells (secondary batteries) 4a, 4b,... Are connected in series, and the plurality of series units are connected in parallel. Thus, by connecting a plurality of series units in parallel, the necessary capacity of the battery 4 is ensured and redundant.

すなわち、いずれかの単電池に異常が生じた場合、セルコントローラ（図示せず）などによる異常信号に基づいて、制御装置１１が当該単電池の属する直列ユニットを切り離し、他の直列ユニットから誘導電動機６に電力供給できるようになっている。
なお、単電池４ａ，４ｂ，・・・として、例えば、リチウムイオン蓄電池を用いることができる。 That is, when an abnormality occurs in any of the unit cells, the control device 11 disconnects the series unit to which the unit cell belongs based on an abnormality signal from a cell controller (not shown) and the like, and the induction motor is separated from the other series units. 6 can be supplied with electric power.
As the single cells 4a, 4b,..., For example, lithium ion storage batteries can be used.

また、バッテリ４の中間電位は、抵抗器Ｒ１を介して接地されている。ここで、「中間電位」とは、バッテリ４が備えるそれぞれの直列ユニットの略中間の電位を意味している。図１に示すように、それぞれの直列ユニットの中間電位に相当する箇所Ｍ１，Ｍ２，・・・，Ｍｎのうち、隣り合う箇所どうしが接続され、抵抗器Ｒ１を介して接地されている。ちなみに、当該接地は、例えば、鉄道車両の車体や車軸を介してレール（図示せず）に対して行われる。 The intermediate potential of the battery 4 is grounded through the resistor R1. Here, the “intermediate potential” means a substantially intermediate potential of each series unit included in the battery 4. As shown in FIG. 1, among the locations M1, M2,..., Mn corresponding to the intermediate potential of each series unit, adjacent locations are connected to each other and grounded via a resistor R1. Incidentally, the said earthing | grounding is performed with respect to a rail (not shown) via the vehicle body and axle of a railway vehicle, for example.

単電池４ａ，４ｂ，・・・の充放電は、前記したセルコントローラ（図示せず）などによる情報に基づき制御装置１１によって制御される。また、セルコントローラは、単電池４ａ，４ｂ，・・・の電圧、電流、温度などの情報に基づいて（符号Ｓｐ２を参照）、直列ユニット内の単電池４ａ，４ｂ，・・・の電圧を均等化する（符号Ｓｐ１を参照）。
図１に示すように、バッテリ４の一端Ｐ１（最も電位の高い箇所）は、開閉器Ｑ２を介して配線ａ１に接続され、他端Ｐ２（最も電位の低い箇所）は、開閉器Ｑ３を介して配線ａ２に接続されている。 The charging / discharging of the single cells 4a, 4b,. Further, the cell controller determines the voltage of the unit cells 4a, 4b,... In the series unit based on information such as the voltage, current, temperature, etc. of the unit cells 4a, 4b,. Equalize (see symbol Sp1).
As shown in FIG. 1, one end P1 (the place with the highest potential) of the battery 4 is connected to the wiring a1 via the switch Q2, and the other end P2 (the place with the lowest potential) is connected via the switch Q3. Are connected to the wiring a2.

インバータ５（第１インバータ）は、配線ａ１，ａ２を介してコンバータ３及び／又はバッテリ４から入力される直流電力を三相交流電力に変換して誘導電動機６に出力する。すなわち、制御装置１１から入力される制御信号Ｓｉに従って、インバータ５が有する複数のスイッチング素子（図示せず）のオン／オフが切り替わり、所定の振幅及び周波数の三相交流電力を誘導電動機６に出力するようになっている。 The inverter 5 (first inverter) converts the DC power input from the converter 3 and / or the battery 4 via the wirings a 1 and a 2 into three-phase AC power and outputs it to the induction motor 6. That is, on / off of a plurality of switching elements (not shown) included in the inverter 5 is switched according to the control signal Si input from the control device 11, and three-phase AC power having a predetermined amplitude and frequency is output to the induction motor 6. It is supposed to be.

コンデンサＣ１は、コンバータ３から入力される電圧の脈動成分を除去するためのものであり、インバータ５の一次側に並列接続されている。
抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３を含む直列ユニットは、開閉器Ｑ４とコンデンサＣ１との間に並列接続されている。そして、抵抗Ｒ２，Ｒ３は互いに直列接続され、中間電位に相当する相互接続点が配線ａ３を介して接地されている。
このように、インバータ５の一次側（直流側）の中間電位を接地することで、従来の構成（最も電位の低い箇所（Ｐ２）を接地）と比較して、配線ａ１の電位が略半分になる。これにより、高絶縁の部品を用いる必要がなくなり、製造コストを削減できる。 The capacitor C 1 is for removing the pulsating component of the voltage input from the converter 3, and is connected in parallel to the primary side of the inverter 5.
The series unit including the resistor R2 and the resistor R3 is connected in parallel between the switch Q4 and the capacitor C1. The resistors R2 and R3 are connected in series with each other, and the interconnection point corresponding to the intermediate potential is grounded via the wiring a3.
In this way, by grounding the intermediate potential on the primary side (DC side) of the inverter 5, the potential of the wiring a1 is substantially halved compared to the conventional configuration (the ground (P2) having the lowest potential is grounded). Become. As a result, it is not necessary to use highly insulating parts, and the manufacturing cost can be reduced.

誘導電動機６は、力行運転時においてインバータ５から入力される三相交流電力を軸トルクに変換し、減速機７に出力するものであり、鉄道車両の車輪駆動用の電動機である。また、回生運転時において誘導電動機６は、力行運転時とは逆に発電機として機能する。なお、誘導電動機６のロータ（図示せず）は、減速機７の回転軸（図示せず）に固定されている。
減速機７は、異なる歯数の歯車の組み合わせなどを用いて誘導電動機６の回転速度を減速し、これによって増幅された軸トルクで輪軸Ａを駆動して鉄道車両を加減速する。また、減速機７は、回生運転時において輪軸Ａの回転を増速し、誘導電動機６に伝達する。 The induction motor 6 converts the three-phase AC power input from the inverter 5 into a shaft torque during powering operation and outputs it to the speed reducer 7, and is a motor for driving wheels of a railway vehicle. In addition, during the regenerative operation, the induction motor 6 functions as a generator contrary to the power running operation. A rotor (not shown) of the induction motor 6 is fixed to a rotating shaft (not shown) of the speed reducer 7.
The speed reducer 7 reduces the rotational speed of the induction motor 6 by using a combination of gears having different numbers of teeth, and drives the wheel shaft A with the shaft torque amplified thereby to accelerate and decelerate the railway vehicle. Further, the speed reducer 7 increases the rotation speed of the wheel shaft A during the regenerative operation and transmits it to the induction motor 6.

サービス電源用インバータ８（第２インバータ）は、開閉器Ｑ５を介してコンバータ３及び／又はバッテリ４から入力される直流電力を三相交流電圧に変換し、リアクトル９に出力する。なお、サービス電源用インバータ８から出力される三相交流電圧（サービス用電源電圧）は、制御装置１１から入力される制御信号Ｓｓに応じて、所定の振幅・周波数に調整される。 The service power supply inverter 8 (second inverter) converts the DC power input from the converter 3 and / or the battery 4 through the switch Q5 into a three-phase AC voltage, and outputs it to the reactor 9. The three-phase AC voltage (service power supply voltage) output from the service power supply inverter 8 is adjusted to a predetermined amplitude and frequency according to the control signal Ss input from the control device 11.

リアクトル９（９ａ，９ｂ，９ｃ）は、サービス電源用インバータ８の二次側（交流側）に直列接続されている。
三相コンデンサ１０は、リアクトル９よりも補機Ｂ側に設置され、スター結線（Ｙ結線）されている。すなわち、コンデンサ１０ａの一端はリアクトル９ａに接続され、他端はコンデンサ１０ｂ，１０ｃに接続されている。また、コンデンサ１０ｂの一端はリアクトル９ｂに接続され、他端はコンデンサ１０ｃ，１０ａに接続されている。また、コンデンサ１０ｃの一端はリアクトル９ｃに接続され、他端はコンデンサ１０ａ，１０ｂに接続されている。 Reactor 9 (9a, 9b, 9c) is connected in series to the secondary side (AC side) of service power supply inverter 8.
The three-phase capacitor 10 is installed closer to the auxiliary machine B than the reactor 9, and is star-connected (Y-connected). That is, one end of the capacitor 10a is connected to the reactor 9a, and the other end is connected to the capacitors 10b and 10c. One end of the capacitor 10b is connected to the reactor 9b, and the other end is connected to the capacitors 10c and 10a. One end of the capacitor 10c is connected to the reactor 9c, and the other end is connected to the capacitors 10a and 10b.

そして、このようにスター結線されたコンデンサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの中性点は、配線ａ４を介して接地されている。
図１に示すように、リアクトル９ａ，９ｂ，９ｃ及びコンデンサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設けることで、サービス電源用インバータ８から入力される交流電圧の高調波成分を抑制し、補機Ｂに正弦波状の交流電圧が供給される。
ちなみに、補機Ｂとは、例えば、鉄道車両に設置されている空調機器や電動空気圧縮機などであり、誘導電動機６よりも低い電圧で作動する。 The neutral points of the capacitors 10a, 10b and 10c thus star-connected are grounded via the wiring a4.
As shown in FIG. 1, by providing reactors 9a, 9b, 9c and capacitors 10a, 10b, 10c, harmonic components of AC voltage input from service power source inverter 8 are suppressed, and auxiliary machine B has a sinusoidal shape. AC voltage is supplied.
Incidentally, the auxiliary machine B is, for example, an air conditioner or an electric air compressor installed in a railway vehicle, and operates at a voltage lower than that of the induction motor 6.

制御装置１１は、鉄道車両駆動システム１００全体の動作を統括制御し、コンバータ３、インバータ５、サービス電源用インバータ８、及び開閉器Ｑ１〜Ｑ５に制御信号を出力する。
例えば、コンバータ３を駆動して電力供給する場合、制御装置１１は、開閉器Ｑ１，Ｑ４，Ｑ５をオンにする制御信号Ｓｂを出力する。また、制御装置１１は、バッテリ４を充放電する場合、開閉器Ｑ２，Ｑ３をオンにする制御信号Ｓｂを出力する。さらに、制御装置１１は、インバータ５に異常が生じた場合、開閉器Ｑ４をオンからオフに切り替える制御信号Ｓｂを出力し、回路からインバータ５を切り離す。なお、サービス電源用インバータ８の場合も同様である。 The control device 11 controls the overall operation of the railway vehicle drive system 100 and outputs control signals to the converter 3, the inverter 5, the service power source inverter 8, and the switches Q1 to Q5.
For example, when power is supplied by driving the converter 3, the control device 11 outputs a control signal Sb that turns on the switches Q1, Q4, and Q5. Moreover, the control apparatus 11 outputs the control signal Sb which turns on switch Q2, Q3, when charging / discharging the battery 4. FIG. Furthermore, when an abnormality occurs in the inverter 5, the control device 11 outputs a control signal Sb for switching the switch Q4 from on to off, and disconnects the inverter 5 from the circuit. The same applies to the service power supply inverter 8.

＜鉄道車両駆動システムの動作＞
（１．エンジン起動時）
図２は、エンジンを起動させる際の電力供給を示す説明図である。なお、図２では、抵抗器Ｒ２，Ｒ３、コンデンサＣ１、開閉器Ｑ１〜Ｑ５、及び制御装置１１の記載を省略している（図３〜図７も同様）。
制御装置１１は、運転席の操作手段（図示せず）から鉄道車両駆動システム１００の起動指令を受けた場合、エンジン１を起動させる。 <Operation of railway vehicle drive system>
(1. When the engine starts)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing power supply when starting the engine. In FIG. 2, the resistors R2 and R3, the capacitor C1, the switches Q1 to Q5, and the control device 11 are omitted (the same applies to FIGS. 3 to 7).
The control device 11 starts the engine 1 when receiving a start command for the railcar drive system 100 from an operating means (not shown) in the driver's seat.

すなわち、制御装置１１は、開閉器Ｑ１〜Ｑ３をオンにしてバッテリ４からコンバータ３に所定の直流電圧（例えば、ＤＣ３４０Ｖ）を供給する（破線矢印を参照）。そして、制御装置１１は、コンバータ３をインバータ動作させて直流電圧を交流電圧に変換する。さらに、制御装置１１は、当該交流電圧により誘導発電機２に交流電流を流入させてモータ駆動させ、エンジン１を起動（つまり、クランキング）する。
ちなみに、エンジン１の起動時において、制御装置１１は開閉器Ｑ４，Ｑ５をオフとし、インバータ５及びサービス電源用インバータ８に電力供給されないようにしている。
制御装置１１は、エンジン１を起動した後、バッテリ４やインバータ５の回生動作などによって供給される電力により誘導発電機２を励磁する。 That is, the control device 11 turns on the switches Q1 to Q3 to supply a predetermined DC voltage (for example, DC 340 V) from the battery 4 to the converter 3 (see the broken line arrow). Then, control device 11 operates converter 3 as an inverter to convert a DC voltage into an AC voltage. Further, the control device 11 causes the alternating current to flow into the induction generator 2 by the alternating voltage to drive the motor and start the engine 1 (that is, cranking).
Incidentally, when the engine 1 is started, the control device 11 turns off the switches Q4 and Q5 so that power is not supplied to the inverter 5 and the service power source inverter 8.
After starting the engine 1, the control device 11 excites the induction generator 2 with electric power supplied by the regenerative operation of the battery 4 and the inverter 5.

（２．充電時）
図３は、バッテリを充電する際の電力供給を示す説明図である。
図３に示すように、前記したエンジン１の起動後、バッテリ４を充電する。なお、本実施形態ではバッテリ４が十分な容量を有しているため、エンジン１の起動後、バッテリ４への充電を行わずに誘導電動機６及び補機Ｂへの電力供給を開始してもよい（図４参照）。 (2. When charging)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing power supply when charging the battery.
As shown in FIG. 3, the battery 4 is charged after the engine 1 is started. In this embodiment, since the battery 4 has a sufficient capacity, even after the engine 1 is started, even if the power supply to the induction motor 6 and the auxiliary machine B is started without charging the battery 4. Good (see FIG. 4).

エンジン１の起動後にバッテリ４を充電する場合、制御装置１１は、エンジン１を駆動して誘導発電機２のロータ（図示せず）を回転させる。これによって、誘導電動機２からコンバータ３に交流電力が出力される。そして、制御装置１１は、誘導発電機２から入力される交流電力をコンバータ３によって直流電力に変換し、当該直流電力をバッテリ４に供給（充電）する（破線矢印を参照）。 When charging the battery 4 after the engine 1 is started, the control device 11 drives the engine 1 to rotate the rotor (not shown) of the induction generator 2. As a result, AC power is output from the induction motor 2 to the converter 3. And the control apparatus 11 converts the alternating current power input from the induction generator 2 into direct-current power by the converter 3, and supplies (charges) the said direct-current power to the battery 4 (refer broken line arrow).

（３．停車時）
図４は、鉄道車両の停車時における電力供給を示す説明図である。
鉄道車両が停車しているときにも、空調機器や照明機器を含む補機Ｂに電力供給する必要がある。したがって、制御装置１１は、コンバータ３を用いて所定の直流電力の定電力発電を開始する。 (3. When stopped)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing power supply when the railway vehicle is stopped.
Even when the railway vehicle is stopped, it is necessary to supply power to the auxiliary machine B including the air conditioning equipment and the lighting equipment. Therefore, the control device 11 starts constant power generation of predetermined DC power using the converter 3.

そして、前記した直流電力が生成された後、制御装置１１はサービス電源用インバータ８のスイッチング素子（図示せず）をオン／オフして直流電力を交流電力に変換し、リアクトル９及び三相コンデンサ１０を介して補機Ｂに出力する。なお、リアクトル９及び三相コンデンサ１０によって高調波成分が抑制され、正弦波状の電圧及び電流が補機Ｂに供給される。 After the DC power is generated, the control device 11 turns on / off the switching element (not shown) of the service power source inverter 8 to convert the DC power into AC power, and the reactor 9 and the three-phase capacitor 10 to output to the auxiliary machine B. The harmonic component is suppressed by the reactor 9 and the three-phase capacitor 10, and a sinusoidal voltage and current are supplied to the auxiliary machine B.

（４．力行運転時）
図５は、力行運転を行う際の電力供給を示す説明図である。
また、制御装置１１は、誘導電動機６及び補機Ｂで必要となる電力に応じてエンジン１の出力（エンジンノッチや回転速度）を制御する。なお、力行運転時において制御装置１１は開閉器Ｑ１〜Ｑ５をオンにして誘導電動機６及び補機Ｂに電力供給するとともに、バッテリ４からも電力供給可能な状態にする。 (4. During power running)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing power supply when performing a power running operation.
Further, the control device 11 controls the output (engine notch and rotation speed) of the engine 1 according to the electric power required for the induction motor 6 and the auxiliary machine B. During the power running operation, the control device 11 turns on the switches Q1 to Q5 to supply power to the induction motor 6 and the auxiliary machine B and to enable power supply from the battery 4 as well.

運転席の操作手段（図示せず）から力行ノッチ指令が入力されると、制御装置１１はエンジン１によって誘導発電機２を駆動し、誘導発電機２又はバッテリ４からの交流電力により誘導電動機６を力行運転するとともに、補機Ｂを駆動する。
この場合、制御装置１１は、コンバータ３により前記した定電力発電を継続するとともに、コンバータ３又はバッテリ４から入力される直流電圧をインバータ５により３相交流電圧に変換する。そして、インバータ５から入力される３相交流電力により誘導電動機６を駆動し、輪軸Ａを回転させる。また、制御装置１１は、前記したサービス電源用インバータ８の動作を継続させ、リアクトル９及び三相コンデンサ１０を介して補機Ｂに交流電力を供給する（図５の破線矢印を参照）。
なお、リアクトル９及び三相コンデンサ１０によって高調波成分が抑制され、正弦波状の電圧及び電流が補機Ｂに供給される。 When a power running notch command is input from a driver's seat operating means (not shown), the control device 11 drives the induction generator 2 by the engine 1, and the induction motor 6 is driven by the AC power from the induction generator 2 or the battery 4. And the auxiliary machine B is driven.
In this case, the control device 11 continues the constant power generation described above by the converter 3 and converts the DC voltage input from the converter 3 or the battery 4 into a three-phase AC voltage by the inverter 5. Then, the induction motor 6 is driven by the three-phase AC power input from the inverter 5 to rotate the wheel shaft A. Further, the control device 11 continues the operation of the service power supply inverter 8 and supplies AC power to the auxiliary machine B through the reactor 9 and the three-phase capacitor 10 (see the broken line arrow in FIG. 5).
The harmonic component is suppressed by the reactor 9 and the three-phase capacitor 10, and a sinusoidal voltage and current are supplied to the auxiliary machine B.

（５．惰行運転時）
惰行運転時には誘導電動機６を駆動する必要がないため、バッテリ４又はエンジン１の駆動により生成される電力で補機Ｂを駆動する。したがって、惰行運転時における電力供給は、前記した停車時（図４参照）の場合と同様となる。
制御装置１１は、コンバータ３を用いた定電力発電（例えば、ＤＣ６８０Ｖ）を継続するとともに、補機Ｂに給電可能な所定出力でエンジン１を駆動する。そして、エンジン１の駆動により誘導発電機２で生成される交流電力をコンバータ３で直流電力に変換し、サービス電源用インバータ８に出力する。 (5. During coasting operation)
Since it is not necessary to drive the induction motor 6 during the coasting operation, the auxiliary machine B is driven by electric power generated by driving the battery 4 or the engine 1. Therefore, the power supply during coasting operation is the same as that when the vehicle is stopped (see FIG. 4).
Control device 11 continues constant power generation (for example, DC 680 V) using converter 3 and drives engine 1 with a predetermined output capable of supplying power to auxiliary machine B. Then, AC power generated by the induction generator 2 by driving the engine 1 is converted into DC power by the converter 3 and output to the inverter 8 for service power supply.

さらに、サービス電源用インバータ８において前記直流電力を交流電力に変換し、リアクトル９及び三相コンデンサ１０を介して補機Ｂに出力する（図４の破線矢印を参照）。
なお、惰行運転時においてインバータ５には電力供給されず、誘導電動機６は停止状態となっている。 Further, the DC power is converted into AC power in the service power source inverter 8 and is output to the auxiliary machine B through the reactor 9 and the three-phase capacitor 10 (see the broken line arrow in FIG. 4).
During the coasting operation, power is not supplied to the inverter 5 and the induction motor 6 is in a stopped state.

（６．抑速ブレーキ時）
図６は、抑速ブレーキを行う際の電力供給を示す説明図である。
抑速ブレーキを行う際、制御装置１１は誘導電動機６を発電機として動作させ、インバータ５を回生モードで動作させる。 (6. During deceleration braking)
FIG. 6 is an explanatory diagram showing power supply when the deceleration brake is performed.
When performing the deceleration brake, the control device 11 operates the induction motor 6 as a generator and operates the inverter 5 in the regeneration mode.

この場合、輪軸Ａの慣性モーメントにより誘導電動機６のロータ（図示せず）を回転させ、交流電力を生成する。そして、制御装置１１は、誘導電動機６からの前記交流電力を、インバータ５及びサービス電源用インバータ８により所定の位相・振幅・周波数の交流電力に変換し、リアクトル９及び三相コンデンサ１０を介して補機Ｂに出力する（破線矢印を参照）。 In this case, the rotor (not shown) of the induction motor 6 is rotated by the inertia moment of the wheel shaft A to generate AC power. The control device 11 converts the AC power from the induction motor 6 into AC power having a predetermined phase, amplitude, and frequency by the inverter 5 and the service power source inverter 8, and passes through the reactor 9 and the three-phase capacitor 10. Output to auxiliary machine B (see broken line arrow).

また、制御装置１１は、余剰電力をバッテリ４に供給し，バッテリ４がこれを吸収しきれない場合はエンジン１の出力をオフにし（つまり、アイドリング状態とし）、コンバータ３をインバータ動作させ、誘導発電機２をモータ動作させる。そうすると、当該モータ動作によりエンジン１の回転速度が上昇し、発電ブレーキ（エンジンブレーキ）を実行できる。 Further, the control device 11 supplies surplus power to the battery 4, and when the battery 4 cannot absorb this, the output of the engine 1 is turned off (that is, the idling state is set), the converter 3 is operated as an inverter, and induction is performed. The generator 2 is operated by a motor. If it does so, the rotational speed of the engine 1 will raise by the said motor operation | movement, and an electric power generation brake (engine brake) can be performed.

（７．停止ブレーキ時）
図７は、停止ブレーキを行う際の電力供給を示す説明図である。
駅で停車するために減速する際、制御装置１１は誘導電動機６を発電機として動作させ、インバータ５を回生モードで動作させる。
この場合、制御装置１１は、誘導電動機６を発電機として動作させることで得られる交流電力を、インバータ５及びサービス電源用インバータ８により所定の位相・振幅・周波数の交流電力に変換し、リアクトル９及び三相コンデンサ１０を介して補機Ｂに出力する（破線矢印を参照）。 (7. During stop brake)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing power supply when the stop brake is performed.
When decelerating to stop at the station, the control device 11 operates the induction motor 6 as a generator and operates the inverter 5 in the regeneration mode.
In this case, the control device 11 converts AC power obtained by operating the induction motor 6 as a generator into AC power having a predetermined phase, amplitude, and frequency by the inverter 5 and the service power source inverter 8, and the reactor 9 And output to the auxiliary machine B through the three-phase capacitor 10 (see broken line arrows).

このとき、制御装置１１は、回生失効時に備えてエンジン１を継続して駆動し、コンバータ３を定電圧制御（例えば、ＤＣ６８０Ｖ）する。また、制御装置１１は、余剰電力をバッテリ４に供給して充電する。
なお、回生運転時に空気ブレーキ又はエンジンブレーキを併用して編成全体で所望の制動力を得ることが好ましい。 At this time, the control device 11 continuously drives the engine 1 in preparation for regenerative expiration, and controls the converter 3 at a constant voltage (for example, DC 680 V). The control device 11 supplies surplus power to the battery 4 for charging.
In addition, it is preferable to obtain a desired braking force for the entire knitting by using an air brake or an engine brake together during the regenerative operation.

＜所望の出力電圧を得る方法＞
図１に示すように、鉄道車両駆動システム１は、サービス電源用インバータ８と補機Ｂとの間に変圧器を設けず、その代わり三相コンデンサ１０を設ける構成となっている。以下では、このように変圧器を設けない構成で所望の出力電圧Ｖ_ＡＣ（図１参照）を得る方法について説明する。 <Method for obtaining desired output voltage>
As shown in FIG. 1, the railway vehicle drive system 1 has a configuration in which a transformer is not provided between the service power source inverter 8 and the auxiliary machine B, and a three-phase capacitor 10 is provided instead. In the following, a method for obtaining a desired output voltage V _AC (see FIG. 1) with such a configuration without a transformer will be described.

（１．バッテリの電圧を設定する方法）
変圧器を設けない構成で所望の出力電圧Ｖ_ＡＣを得るためには、サービス電源用インバータ８の入力電圧Ｅ１（図１参照）を適切に設定すればよい。
すなわち、三相コンデンサ１０はスター結線されているため、所望の出力電圧Ｖ_ＡＣに応じて、以下に示す（式１）の関係を満たすようにバッテリ４の電圧を設定する。当該設定は、例えば、バッテリ４を構成する単電池の電圧に応じて直列数を設定する。 (1. How to set the battery voltage)
In order to obtain the desired output voltage V _AC in structure without the transformer, the input voltage E1 of service power supply inverter 8 (see FIG. 1) may be appropriately set.
That is, the three-phase capacitor 10 because it is star-connected, depending on the desired output voltage V _AC, to set the voltage of the battery 4 so as to satisfy the relationship shown below (Equation 1). In the setting, for example, the number of series is set according to the voltage of the unit cell constituting the battery 4.

例えば、補機Ｂへの出力電圧Ｖ_ＡＣを４４０Ｖにする場合、前記（式１）より入力電圧Ｅ１が７１８Ｖ以上となるようにバッテリ４の電圧を設定する。
ちなみに、リアクトル９での電圧降下や補機Ｂのインピーダンスなどを考慮し、入力電圧Ｅ１の値を１０％程度高めに設定することが好ましい。この場合、入力電圧Ｅ１を７９０Ｖ以上とすれば、補機Ｂへの出力電圧Ｖ_ＡＣとして４４０Ｖ以上を確保できる。
なお、前記の方法でバッテリ４の電圧を設定する他、公知の線間電圧変調を行うことで必要な入力電圧Ｅ１の値を１５％程度下げることができる。このような線間電圧変調を行う場合、入力電圧Ｅ１を６９０Ｖ以上とすればよい。 For example, when the output voltage _{V AC} to the auxiliary machine B to 440V, the more the input voltage E1 is (Equation 1) to set the voltage of the battery 4 so that the above 718V.
Incidentally, in consideration of the voltage drop at the reactor 9 and the impedance of the auxiliary machine B, it is preferable to set the value of the input voltage E1 higher by about 10%. In this case, if the input voltage E1 is set to 790 V or higher, 440 V or higher can be secured as the output voltage V _AC to the auxiliary machine B.
In addition to setting the voltage of the battery 4 by the above method, the necessary value of the input voltage E1 can be reduced by about 15% by performing known line voltage modulation. When such line voltage modulation is performed, the input voltage E1 may be set to 690V or higher.

（２．コンバータの制御を利用する方法）
次に、バッテリ４の電圧を設定する方法とは別の方法について説明する。図８は、制御装置のコンバータ制御部の入力信号及び出力信号を示す説明図である。なお、図８に示すコンバータ制御部１１ａは、制御装置１１に含まれる。
コンバータ制御部１１ａには、発電電力指令値Ｗと、コンバータ出力電圧Ｅ２と、コンバータ出力電流Ｉ２と、ＳＩＶ入力電圧設定値Ｅ０と、ＳＩＶ入力電圧Ｅ１と、が入力される。 (2. Method using converter control)
Next, a method different from the method for setting the voltage of the battery 4 will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an input signal and an output signal of the converter control unit of the control device. A converter control unit 11a shown in FIG.
The converter control unit 11a receives the generated power command value W, the converter output voltage E2, the converter output current I2, the SIV input voltage set value E0, and the SIV input voltage E1.

なお、発電電力指令値Ｗは、運転席の操作手段（図示せず）から入力される運転指令やバッテリ４の充電量に基づいて、制御装置１１により算出される。コンバータ出力電圧Ｅ２は、コンバータ３の二次側に設置されるフィルタコンデンサ（図示せず）の電圧を検出する電圧検出手段（図示せず）から入力される。コンバータ出力電流Ｉ２は、コンバータ３の２二次側の配線に設けられる電流検出手段（図示せず）から入力される。
また、ＳＩＶ（サービス電源用インバータ８）の入力電圧設定値Ｅ０は予め設定され、記憶手段（図示せず）に格納されている。ＳＩＶ入力電圧は、サービス電源用インバータ８の一次側に設置されるフィルタコンデンサ（図示せず）の電圧を検出する電圧検出手段（図示せず）から入力される。 The generated power command value W is calculated by the control device 11 based on a driving command input from a driver's seat operating means (not shown) or a charge amount of the battery 4. The converter output voltage E2 is input from voltage detection means (not shown) that detects the voltage of a filter capacitor (not shown) installed on the secondary side of the converter 3. Converter output current I2 is input from current detection means (not shown) provided in the secondary secondary wiring of converter 3.
Further, the input voltage set value E0 of the SIV (service power supply inverter 8) is set in advance and stored in storage means (not shown). The SIV input voltage is input from voltage detection means (not shown) that detects the voltage of a filter capacitor (not shown) installed on the primary side of the service power supply inverter 8.

そして、制御装置１１は、予め設定されたプログラムに従って、定電力発電制御及び定電圧制御を実行する。例えば、通常の定電力発電制御中にサービス電源用インバータ８の入力電圧Ｅ１が低下した場合、制御装置１１は、入力電圧Ｅ１が入力電圧設定値Ｅ０を下回らないようにエンジン１を駆動して発電機２で発電させ、コンバータ３のスイッチング素子（図示せず）にコンバータゲートパルス信号Ｐを出力する（図８参照）。 Then, the control device 11 executes constant power generation control and constant voltage control according to a preset program. For example, when the input voltage E1 of the service power supply inverter 8 decreases during normal constant power generation control, the control device 11 drives the engine 1 to generate power so that the input voltage E1 does not fall below the input voltage set value E0. Electric power is generated by the machine 2 and a converter gate pulse signal P is output to a switching element (not shown) of the converter 3 (see FIG. 8).

＜効果＞
本実施形態に係る鉄道車両駆動システム１００によれば、サービス電源用インバータ８の二次側にリアクトル９を設置し、さらに三相コンデンサ１０をスター結線している。これによって、サービス電源用インバータ８から入力される交流電圧から高調波成分をフィルタリングし、正弦波状の交流電圧を補機Ｂに供給できる。
また、図１に示すように、スター結線された三相コンデンサ１０の中性点を接地している。これによって、従来、変圧器の２次側で設けていた接地点を３相コンデンサ１０で設けることができ、安全性を確保することができる。 <Effect>
According to the railway vehicle drive system 100 according to the present embodiment, the reactor 9 is installed on the secondary side of the service power source inverter 8, and the three-phase capacitor 10 is star-connected. As a result, harmonic components can be filtered from the AC voltage input from the service power supply inverter 8, and a sinusoidal AC voltage can be supplied to the auxiliary machine B.
As shown in FIG. 1, the neutral point of the star-connected three-phase capacitor 10 is grounded. As a result, the grounding point conventionally provided on the secondary side of the transformer can be provided by the three-phase capacitor 10, and safety can be ensured.

図９に示す比較例は、インバータ５の一次側の構成、サービス電源用インバータ８の二次側の構成、及び、バッテリ４において接地される箇所が本実施形態と異なる。なお、その他の構成は本実施形態と同様であるから説明を省略する。
当該比較例では、リアクトル９が、それぞれサービス電源用インバータ８の出力側に接続され、デルタ結線された三相コンデンサ１０Ａを介して変圧器１２が設けられている。 The comparative example shown in FIG. 9 is different from the present embodiment in the configuration on the primary side of the inverter 5, the configuration on the secondary side of the service power source inverter 8, and the location grounded in the battery 4. Since other configurations are the same as those of the present embodiment, description thereof is omitted.
In the comparative example, the reactor 9 is connected to the output side of the service power source inverter 8, and a transformer 12 is provided via a delta-connected three-phase capacitor 10 A.

変圧器１２の一次側はデルタ結線され、二次側はスター結線（Ｙ結線）されて補機Ｂに接続されている。そして、スター結線された配線の中性点が配線ａ５を介して接地されている。
図９に示す構成では、補機Ｂに接続される変圧器１２の二次側を接地するとともに、変圧器１２の一次側と二次側とを絶縁している。この場合、鉄道車両に所定の質量及び体積を有する変圧器１２を設置するためのスペースを確保する必要がある。また、変圧器１２を設けるぶん、コストが増大する。 The primary side of the transformer 12 is delta-connected, and the secondary side is star-connected (Y-connected) and connected to the auxiliary machine B. The neutral point of the star-connected wiring is grounded through the wiring a5.
In the configuration shown in FIG. 9, the secondary side of the transformer 12 connected to the auxiliary machine B is grounded, and the primary side and the secondary side of the transformer 12 are insulated. In this case, it is necessary to secure a space for installing the transformer 12 having a predetermined mass and volume in the railway vehicle. Moreover, the cost increases if the transformer 12 is provided.

これに対して本実施形態に係る鉄道車両駆動システム１００（図１参照）によれば、補機Ｂ側を接地及び絶縁するために変圧器を設ける必要がなく、スター結線された三相コンデンサ１０の中性点をそのまま接地すればよい。したがって、変圧器１２を設ける必要がなくなるぶん設置スペースを小さくでき、軽量かつ低コストの鉄道車両駆動システム１００を提供できる。 On the other hand, according to the railway vehicle drive system 100 (see FIG. 1) according to the present embodiment, it is not necessary to provide a transformer for grounding and insulating the auxiliary machine B side, and the star-connected three-phase capacitor 10 Just neutralize the neutral point. Therefore, it is not necessary to provide the transformer 12, so that the installation space can be reduced, and the railway vehicle drive system 100 can be provided with a light weight and a low cost.

また、図９に示す比較例では、バッテリ４の一端Ｐ４（最も電位の低い箇所）を接地して０Ｖとするので、そのぶん他端Ｐ３（最も電位の高い箇所）の電位が高くなる。例えば、３．６Ｖの単電池を１９０個直列に接続して直列ユニットを構成する場合、満充電の状態で他端Ｐ３は６８４Ｖとなる。
この方式は電位の低い箇所のスイッチ（図１に示すＱ３）を省略できるメリットがある反面、絶縁用の部品を用いる必要が生じるため、鉄道車両駆動システム１００Ａ全体にかかるコストが増大する。 Further, in the comparative example shown in FIG. 9, since one end P4 (location with the lowest potential) of the battery 4 is grounded to 0 V, the potential at the other end P3 (location with the highest potential) is increased. For example, when 190 unit cells of 3.6V are connected in series to form a series unit, the other end P3 becomes 684V in a fully charged state.
Although this method has an advantage that the switch (Q3 shown in FIG. 1) at a low potential can be omitted, since it is necessary to use an insulating part, the cost of the entire railway vehicle drive system 100A increases.

これに対して本実施形態に係る鉄道車両駆動システム１００では、バッテリ４の中間電位に相当する箇所を接地しているため、各単電池の電位は、図１に示す接地箇所を基準とした値になる。例えば、３．６Ｖの単電池を１９０個直列に接続して直列ユニットとする場合、満充電の状態で一端Ｐ２（最も電位の低い箇所）の電位は−３４２Ｖになり、他端Ｐ１（最も電位の高い箇所）の電位は＋３４２Ｖになる。 On the other hand, in the railway vehicle drive system 100 according to the present embodiment, since the location corresponding to the intermediate potential of the battery 4 is grounded, the potential of each single cell is a value based on the ground location shown in FIG. become. For example, when 190 unit cells of 3.6V are connected in series to form a series unit, the potential at one end P2 (lowest potential portion) becomes −342V and the other end P1 (most potential) in a fully charged state. The potential at the high portion is + 342V.

同様に、インバータ５の直流側（一次側）に並列接続された抵抗器の相互接続点（中間電位）を接地することで、インバータ５の直流側の電位を下げることができる。
このように、本実施形態に係る鉄道車両駆動システム１００では、バッテリ４の電位及びインバータ５の直流側の電位を比較的低くするため、高耐圧の回路素子を用いる必要がなくなる。また、図９に示す比較例のように、変圧器１２を設ける必要がないため、コストを大幅に削減できる。 Similarly, the potential on the DC side of the inverter 5 can be lowered by grounding the interconnection point (intermediate potential) of the resistors connected in parallel to the DC side (primary side) of the inverter 5.
As described above, in the railway vehicle drive system 100 according to the present embodiment, the potential of the battery 4 and the potential on the DC side of the inverter 5 are relatively lowered, so that it is not necessary to use a high breakdown voltage circuit element. Moreover, since it is not necessary to provide the transformer 12 unlike the comparative example shown in FIG. 9, cost can be reduced significantly.

また、バッテリ４の中間電位は、抵抗器Ｒ１を介して接地されている。したがって、バッテリ４の中間電位と接地点との間に電位差が生じた場合でも、大電流が流れることを防止できる。 The intermediate potential of the battery 4 is grounded through the resistor R1. Therefore, even when a potential difference occurs between the intermediate potential of the battery 4 and the ground point, it is possible to prevent a large current from flowing.

また、図９に示す比較例では、鉄道車両の運転を終えた場合でも、インバータ５の一次側に設置されているコンデンサＣ１が充電されたままの状態になるため、何らかの放電手段を設ける必要がある。
これに対して、本実施形態に係る鉄道車両駆動システム１００によれば、鉄道車両の運転を終えた際に、配線ａ３（図１参照）を介してコンデンサＣ１から放電される。したがって、本実施形態によれば、安全性の高い鉄道車両駆動システム１００を提供できる。 In the comparative example shown in FIG. 9, even when the operation of the railway vehicle is finished, the capacitor C 1 installed on the primary side of the inverter 5 remains charged, so it is necessary to provide some discharge means. is there.
On the other hand, according to the railway vehicle drive system 100 according to the present embodiment, when the operation of the railway vehicle is finished, the battery C1 is discharged from the capacitor C1 via the wiring a3 (see FIG. 1). Therefore, according to the present embodiment, a highly safe railway vehicle drive system 100 can be provided.

また、本実施形態では、バッテリ４の電圧を設定したり、コンバータ３の制御を利用したりすることで、変圧器を設けない構成でも所望の出力電圧を得ることができる。したがって、簡単な回路構成でも補機Ｂを適切に駆動できる。 Further, in the present embodiment, a desired output voltage can be obtained even in a configuration in which no transformer is provided by setting the voltage of the battery 4 or using the control of the converter 3. Therefore, the auxiliary machine B can be appropriately driven even with a simple circuit configuration.

≪変形例≫
以上、本発明に係る鉄道車両駆動システム１００について各実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記実施形態では、発電機として誘導発電機２を用い、バッテリ４からの電力により励磁される場合について説明したが、これに限らない。すなわち、誘導発電機が備えるステータが永久磁石を備える構成としてもよい。また、発電機として同期発電機を用いてもよい。 ≪Modification≫
As mentioned above, although the railway vehicle drive system 100 according to the present invention has been described in each embodiment, the embodiments of the present invention are not limited to these descriptions, and various modifications can be made.
For example, in the above-described embodiment, the case where the induction generator 2 is used as a generator and is excited by the electric power from the battery 4 has been described. That is, the stator included in the induction generator may be configured to include a permanent magnet. Moreover, you may use a synchronous generator as a generator.

また、前記実施形態では、バッテリ４が複数の直列ユニットを備え、それぞれの直列ユニットが並列接続される場合について説明したが、これに限らない。すなわち、１つの直列ユニットによりバッテリを構成することとしてもよい。 Moreover, although the said embodiment provided the battery 4 with several serial units and each serial unit was connected in parallel in the said embodiment, it does not restrict to this. That is, the battery may be configured by one series unit.

また、前記実施形態では、直列接続された２個の抵抗器Ｒ２，Ｒ３が、インバータの一次側に並列接続される場合について説明したが、これに限らない。すなわち、コンデンサＣ１よりもコンバータ３側に並列接続される複数の抵抗器を備え、これら複数の抵抗器を相互に直列接続してもよい。この場合、抵抗器の相互接続点のうち中間電位に相当する箇所を接地することが好ましい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where two resistors R2 and R3 connected in series were connected in parallel with the primary side of an inverter, it is not restricted to this. That is, a plurality of resistors connected in parallel to the converter 3 side than the capacitor C1 may be provided, and the plurality of resistors may be connected in series with each other. In this case, it is preferable to ground the portion corresponding to the intermediate potential among the interconnection points of the resistors.

また、前記実施形態では、シリーズハイブリッド方式の鉄道車両について説明したが、パラレルハイブリッド方式への適用も可能である。すなわち、図１においてエンジン１が出力する軸トルクと電動機が出力する軸トルクが変速機を介して車軸に入力される構成としてもよい。 In the above embodiment, the series hybrid type railway vehicle has been described. However, application to a parallel hybrid type is also possible. That is, in FIG. 1, the shaft torque output from the engine 1 and the shaft torque output from the electric motor may be input to the axle via the transmission.

また、エンジン１と、発電機２と、コンバータ３を省略し、バッテリ４の電力のみをインバータ５およびサービス電源用インバータ８に出力する構成としてもよい。 The engine 1, the generator 2, and the converter 3 may be omitted, and only the power of the battery 4 may be output to the inverter 5 and the service power source inverter 8.

１００鉄道車両駆動システム
１エンジン
２誘導発電機（発電機）
３コンバータ
４バッテリ
４ａ，４ｂ，・・・単電池
５インバータ（第１インバータ）
６誘導電動機
７減速機
８サービス電源用インバータ（第２インバータ）
９，９ａ，９ｂ，９ｃリアクトル
１０三相コンデンサ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃコンデンサ
１１制御装置
Ｑ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４開閉器
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３抵抗器
Ａ輪軸
Ｂ補機 100 Railway vehicle drive system 1 Engine 2 Induction generator (generator)
3 Converter 4 Battery 4a, 4b, ... Single cell 5 Inverter (first inverter)
6 Induction motor 7 Reducer 8 Service power supply inverter (second inverter)
9, 9a, 9b, 9c Reactor 10 Three-phase capacitor 10a, 10b, 10c Capacitor 11 Controller Q, Q1, Q2, Q3, Q4 Switch R1, R2, R3 Resistor A Wheel shaft B Auxiliary machine

Claims

エンジンにより駆動される発電機と、
前記発電機によって生成される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータの二次側に並列接続され、直流電力を充電又は放電するバッテリと、
前記コンバータ及び／又は前記バッテリから入力される直流電力を交流電力に変換し、車輪駆動用の電動機に出力する第１インバータと、
前記コンバータ及び／又は前記バッテリから入力される直流電力を交流電力に変換して補機に出力する第２インバータと、
前記第２インバータと前記補機との間に介在し、スター結線される三相コンデンサと、を備え、
前記バッテリの中間電位が接地されるとともに、前記三相コンデンサの中性点が接地されること
を特徴とする鉄道車両駆動システム。 A generator driven by an engine;
A converter that converts AC power generated by the generator into DC power;
A battery connected in parallel to the secondary side of the converter and charging or discharging DC power;
A first inverter that converts DC power input from the converter and / or the battery into AC power and outputs the AC power to a wheel driving motor;
A second inverter that converts DC power input from the converter and / or the battery into AC power and outputs the AC power to an auxiliary machine;
A three-phase capacitor interposed between the second inverter and the auxiliary machine and star-connected,
The railway vehicle drive system characterized in that an intermediate potential of the battery is grounded and a neutral point of the three-phase capacitor is grounded.

前記コンバータと前記第１インバータとの間に並列接続される複数の抵抗器を備え、
前記複数の抵抗器は、相互に直列接続され、
前記抵抗器の相互接続点のうち中間電位に相当する箇所が接地されること
を特徴とする請求項１に記載の鉄道車両駆動システム。 A plurality of resistors connected in parallel between the converter and the first inverter;
The plurality of resistors are connected in series with each other,
The railway vehicle drive system according to claim 1, wherein a portion corresponding to an intermediate potential among the interconnection points of the resistors is grounded.