JP3472712B2 - ２重チョッパ装置 - Google Patents
２重チョッパ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は２重チョッパ装置
に係り、特にそのスイッチング素子の異常を確実に保護
検知する技術に関するものである。
に係り、特にそのスイッチング素子の異常を確実に保護
検知する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、例えば昭和６２年電気学会全国
大会論文集８８９「車両補助電源用ＧＴＯ２重チョッパ
トランジスタインバータ装置（その２）」に示された、
２重チョッパを使用した従来の車両用補助電源装置を示
す回路構成図である。図において、５１は直流饋電線で
ある高圧架線６５から電力を受電するパンタグラフ、５
２は変動の大きい直流電圧を安定した電圧に変換する２
重チョッパで、その回路構成および特徴については更に
後述する。
大会論文集８８９「車両補助電源用ＧＴＯ２重チョッパ
トランジスタインバータ装置（その２）」に示された、
２重チョッパを使用した従来の車両用補助電源装置を示
す回路構成図である。図において、５１は直流饋電線で
ある高圧架線６５から電力を受電するパンタグラフ、５
２は変動の大きい直流電圧を安定した電圧に変換する２
重チョッパで、その回路構成および特徴については更に
後述する。
【０００３】５３はチョッパ出力電圧を平滑化するフィ
ルタ部で、リアクトル５３ａ、コンデンサ５３ｂから構
成されている。５４は直流電力を交流電力へ変換する三
相インバータ（インバータ回路）である。５５はインバ
ータ出力を負荷の要求する電圧へ変換し、かつ高圧側と
低圧側回路を電気的に絶縁するリーケージトランス、５
６は三相フィルタコンデンサ、５７は補助電源装置に接
続される負荷、５８は出力電圧を検出する出力電圧検出
器、５９は後述するコントローラの出力電圧基準、６０
はチョッパ出力を検出するチョッパ出力電圧検出器、６
１はコントローラのチョッパ出力電圧基準、６２は制御
電圧指令によりチョッパが動作すべき所定の通流率のパ
ルスを出力するパルス発生回路、６３はトランス５５等
の負荷電流により発生する出力電圧のレギュレーション
ドロップを補正するための電圧コントローラ、６４は入
力電圧変動に対して、チョッパ出力電圧を安定した一定
電圧となるようにチョッパを制御するためのチョッパ出
力電圧コントローラである。
ルタ部で、リアクトル５３ａ、コンデンサ５３ｂから構
成されている。５４は直流電力を交流電力へ変換する三
相インバータ（インバータ回路）である。５５はインバ
ータ出力を負荷の要求する電圧へ変換し、かつ高圧側と
低圧側回路を電気的に絶縁するリーケージトランス、５
６は三相フィルタコンデンサ、５７は補助電源装置に接
続される負荷、５８は出力電圧を検出する出力電圧検出
器、５９は後述するコントローラの出力電圧基準、６０
はチョッパ出力を検出するチョッパ出力電圧検出器、６
１はコントローラのチョッパ出力電圧基準、６２は制御
電圧指令によりチョッパが動作すべき所定の通流率のパ
ルスを出力するパルス発生回路、６３はトランス５５等
の負荷電流により発生する出力電圧のレギュレーション
ドロップを補正するための電圧コントローラ、６４は入
力電圧変動に対して、チョッパ出力電圧を安定した一定
電圧となるようにチョッパを制御するためのチョッパ出
力電圧コントローラである。
【０００４】次に動作について説明する。パンタグラフ
５１によって大きな電圧変動をもつ高圧架線６５より入
力された高電圧は、２重チョッパ５２によって安定した
一定値の低電圧へ電力変換される。２重チョッパ出力電
圧のリップル分はチョッパ出力フィルタ部５３のリアク
トル５３ａとコンデンサ５３ｂから成るフィルタにより
除去され、リップルの少ない直流電圧となってインバー
タ回路５４へ入力される。インバータ回路５４はチョッ
パ出力の直流電圧を三相交流電圧へ変換し、１２／パル
ス運転を行っている。そして、車両用補助電源装置全体
としては、２重チョッパ５２以外には電圧制御機能をも
っていない。この三相交流電圧はトランス５５を介して
絶縁・昇圧され、三相フィルタコンデンサ５６にて高調
波が除去され、負荷５７へ出力される。このインバータ
回路５４後段のトランス５５、三相フィルタコンデンサ
５６の回路には、電圧波形改善の目的で、トランス５５
のリーケージインダクタンスと三相フィルタコンデンサ
５６の等価的なＬＣフィルタ構成によって、インバータ
回路５４の出力電圧に含まれる高調波を十分に減衰させ
て負荷５７に正弦波出力電圧を供給する。この出力電圧
は２重チョッパ５２にて電圧制御するため、出力電圧検
出器５８により出力電圧を検出し、出力電圧基準５９の
出力とともに出力電圧コントローラ６３へ入力され、そ
の両者の差分が出力される。この出力電圧コントローラ
６３の出力はチョッパ出力電圧基準６１とチョッパ出力
電圧検出器６０の出力とともにチョッパ出力電圧コント
ローラ６４へ入力され、２重チョッパ５２が動作すべき
通流率が決定される。パルス発生回路（チョッパ制御
器）６２では、チョッパ出力電圧コントローラ６４から
の出力をもとにゲートパルスを２重チョッパ５２へ出力
し、２重チョッパ５２はこのゲートパルスに従って出力
電圧を制御する。
５１によって大きな電圧変動をもつ高圧架線６５より入
力された高電圧は、２重チョッパ５２によって安定した
一定値の低電圧へ電力変換される。２重チョッパ出力電
圧のリップル分はチョッパ出力フィルタ部５３のリアク
トル５３ａとコンデンサ５３ｂから成るフィルタにより
除去され、リップルの少ない直流電圧となってインバー
タ回路５４へ入力される。インバータ回路５４はチョッ
パ出力の直流電圧を三相交流電圧へ変換し、１２／パル
ス運転を行っている。そして、車両用補助電源装置全体
としては、２重チョッパ５２以外には電圧制御機能をも
っていない。この三相交流電圧はトランス５５を介して
絶縁・昇圧され、三相フィルタコンデンサ５６にて高調
波が除去され、負荷５７へ出力される。このインバータ
回路５４後段のトランス５５、三相フィルタコンデンサ
５６の回路には、電圧波形改善の目的で、トランス５５
のリーケージインダクタンスと三相フィルタコンデンサ
５６の等価的なＬＣフィルタ構成によって、インバータ
回路５４の出力電圧に含まれる高調波を十分に減衰させ
て負荷５７に正弦波出力電圧を供給する。この出力電圧
は２重チョッパ５２にて電圧制御するため、出力電圧検
出器５８により出力電圧を検出し、出力電圧基準５９の
出力とともに出力電圧コントローラ６３へ入力され、そ
の両者の差分が出力される。この出力電圧コントローラ
６３の出力はチョッパ出力電圧基準６１とチョッパ出力
電圧検出器６０の出力とともにチョッパ出力電圧コント
ローラ６４へ入力され、２重チョッパ５２が動作すべき
通流率が決定される。パルス発生回路（チョッパ制御
器）６２では、チョッパ出力電圧コントローラ６４から
の出力をもとにゲートパルスを２重チョッパ５２へ出力
し、２重チョッパ５２はこのゲートパルスに従って出力
電圧を制御する。
【０００５】次に、２重チョッパ５２の内部構成を示す
図８に基づき、２重チョッパの特徴および本願の主題で
あるその保護検知動作について説明する。図８におい
て、７０ａ、７０ｂは互いに直列に接続され、直流電圧
入力端に接続されたコンデンサ、７１ａ、７１ｂはＧＴ
Ｏ等のスイッチング素子、７２ａ、７２ｂはフライホイ
ルダイオードである。７３ａ、７３ｂはそれぞれコンデ
ンサ７０ａ、７０ｂの電圧を検出する電圧検出器、７４
ａ、７４ｂはそれぞれ電圧検出器７３ａ、７３ｂからの
検出値と電圧保護設定値７５との比較から保護検知を行
う比較器である。
図８に基づき、２重チョッパの特徴および本願の主題で
あるその保護検知動作について説明する。図８におい
て、７０ａ、７０ｂは互いに直列に接続され、直流電圧
入力端に接続されたコンデンサ、７１ａ、７１ｂはＧＴ
Ｏ等のスイッチング素子、７２ａ、７２ｂはフライホイ
ルダイオードである。７３ａ、７３ｂはそれぞれコンデ
ンサ７０ａ、７０ｂの電圧を検出する電圧検出器、７４
ａ、７４ｂはそれぞれ電圧検出器７３ａ、７３ｂからの
検出値と電圧保護設定値７５との比較から保護検知を行
う比較器である。
【０００６】２重チョッパは１重チョッパと対比して呼
称されるもので、１重チョッパは回路にスイッチング素
子を１個有し、この１個のスイッチング素子のオンオフ
のみで直流電圧制御を行う。この場合、チョッパ入力電
圧をＥ（Ｖ）とすると、チョッパ出力電圧としては、０
と＋Ｅの２レベルしかないため、出力電圧、電流がリッ
プルの大きな波形となり、これを平滑するためのフィル
タ回路も大きくする必要がある。
称されるもので、１重チョッパは回路にスイッチング素
子を１個有し、この１個のスイッチング素子のオンオフ
のみで直流電圧制御を行う。この場合、チョッパ入力電
圧をＥ（Ｖ）とすると、チョッパ出力電圧としては、０
と＋Ｅの２レベルしかないため、出力電圧、電流がリッ
プルの大きな波形となり、これを平滑するためのフィル
タ回路も大きくする必要がある。
【０００７】これに対し、２重チョッパは、図８に示す
ように、回路にスイッチング素子を２個有し、それぞれ
正側、負側に設けられており、スイッチング動作として
は、両者を互いに１８０°位相をずらしてオンオフさせ
る方式を採用する。そして、容量の等しい２個のコンデ
ンサにそれぞれ、チョッパ入力電圧Ｅ（Ｖ）の半分、
０．５Ｅ（Ｖ）を分担させることで、３レベルの電圧出
力を可能とする。即ち、スイッチング素子の両者ともオ
フの時は、チョッパ出力電圧は０（Ｖ）、一方がオンで
他方がオフの時は０．５Ｅ（Ｖ）、両者ともオンの時は
Ｅ（Ｖ）になる。これによって、出力電圧、電流のリッ
プルを小さくすることができ、フィルタ回路も簡便なも
のとなる。
ように、回路にスイッチング素子を２個有し、それぞれ
正側、負側に設けられており、スイッチング動作として
は、両者を互いに１８０°位相をずらしてオンオフさせ
る方式を採用する。そして、容量の等しい２個のコンデ
ンサにそれぞれ、チョッパ入力電圧Ｅ（Ｖ）の半分、
０．５Ｅ（Ｖ）を分担させることで、３レベルの電圧出
力を可能とする。即ち、スイッチング素子の両者ともオ
フの時は、チョッパ出力電圧は０（Ｖ）、一方がオンで
他方がオフの時は０．５Ｅ（Ｖ）、両者ともオンの時は
Ｅ（Ｖ）になる。これによって、出力電圧、電流のリッ
プルを小さくすることができ、フィルタ回路も簡便なも
のとなる。
【０００８】スイッチング素子７１ａまたは７１ｂが短
絡異常等になると、いずれかのコンデンサ７０ａ、７０
ｂの電圧が通常時より上昇するので、これを電圧検出器
７３ａ、７３ｂで検出し、所定の電圧保護設定値７５以
上となると比較器７４ａまたは７４ｂが信号を出力して
保護検知を行う。
絡異常等になると、いずれかのコンデンサ７０ａ、７０
ｂの電圧が通常時より上昇するので、これを電圧検出器
７３ａ、７３ｂで検出し、所定の電圧保護設定値７５以
上となると比較器７４ａまたは７４ｂが信号を出力して
保護検知を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、長距離を走
行する列車では、交流電化区間と直流電化区間とを通し
て運行する場合があり、これらの電気車両においては、
直流の架線から直接供給される直流電源と、交流架線か
ら変圧器、整流器を経て供給される直流電源とを走行区
間に応じて切り換えて使用することになる。このような
場合、従来の２重チョッパ装置の特にその保護検知は以
上のように構成されているので、確実な保護検知の実現
が困難になるという問題点があった。即ち、保護検知の
誤動作を避けるため、その電圧保護設定値７５は、直流
入力電圧の変動範囲を考慮して決める必要があるが、上
述した交流／直流区間で供給される直流電源が切り換え
る場合、一般的に電圧変動範囲が大きい交流区間での電
源電圧変動を考慮して電圧保護設定値を決定する。この
結果、例えば、直流区間での電源が供給されている場合
には、この保護検知レベルが高過ぎ、スイッチング素子
の短絡異常を確実に検知できない可能性が生じることに
なる。
行する列車では、交流電化区間と直流電化区間とを通し
て運行する場合があり、これらの電気車両においては、
直流の架線から直接供給される直流電源と、交流架線か
ら変圧器、整流器を経て供給される直流電源とを走行区
間に応じて切り換えて使用することになる。このような
場合、従来の２重チョッパ装置の特にその保護検知は以
上のように構成されているので、確実な保護検知の実現
が困難になるという問題点があった。即ち、保護検知の
誤動作を避けるため、その電圧保護設定値７５は、直流
入力電圧の変動範囲を考慮して決める必要があるが、上
述した交流／直流区間で供給される直流電源が切り換え
る場合、一般的に電圧変動範囲が大きい交流区間での電
源電圧変動を考慮して電圧保護設定値を決定する。この
結果、例えば、直流区間での電源が供給されている場合
には、この保護検知レベルが高過ぎ、スイッチング素子
の短絡異常を確実に検知できない可能性が生じることに
なる。
【００１０】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、電圧変動範囲が異なる２つの
直流電源を切り換えて動作する場合にあっても、確実な
保護検知動作が得られる２重チョッパ装置を提供するこ
とを目的とする。
るためになされたもので、電圧変動範囲が異なる２つの
直流電源を切り換えて動作する場合にあっても、確実な
保護検知動作が得られる２重チョッパ装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、第１の直流
電源と電圧変動範囲が上記第１の直流電源のそれと異な
る第２の直流電源とのいずれかを切り換えて出力する電
源回路、この電源回路の出力端子間に接続された第１お
よび第２の入力側コンデンサの直列接続体、その中間接
続点が上記第１および第２の入力側コンデンサの中間接
続点に接続された第１および第２のフライホイルダイオ
ードの直列接続体、上記第１の入力側コンデンサの正極
側と上記第１のフライホイルダイオードのカソードとの
間に接続された第１のスイッチング素子、上記第２の入
力側コンデンサの負極側と上記第２のフライホイルダイ
オードのアノードとの間に接続された第２のスイッチン
グ素子、および上記第１および第２のフライホイルダイ
オードの直列接続体と並列に接続された出力側コンデン
サを備え、上記第１および第２のスイッチング素子をオ
ンオフすることにより上記出力側コンデンサの電圧を所
望の値に制御する２重チョッパ装置であって、その請求
項１に係る２重チョッパ装置は、上記第１および第２の
入力側コンデンサの電圧差または電圧比を検出しこの検
出値が所定の設定範囲以上となったとき上記第１または
第２のスイッチング素子の異常とみなして保護検知する
手段を備えたものである。
電源と電圧変動範囲が上記第１の直流電源のそれと異な
る第２の直流電源とのいずれかを切り換えて出力する電
源回路、この電源回路の出力端子間に接続された第１お
よび第２の入力側コンデンサの直列接続体、その中間接
続点が上記第１および第２の入力側コンデンサの中間接
続点に接続された第１および第２のフライホイルダイオ
ードの直列接続体、上記第１の入力側コンデンサの正極
側と上記第１のフライホイルダイオードのカソードとの
間に接続された第１のスイッチング素子、上記第２の入
力側コンデンサの負極側と上記第２のフライホイルダイ
オードのアノードとの間に接続された第２のスイッチン
グ素子、および上記第１および第２のフライホイルダイ
オードの直列接続体と並列に接続された出力側コンデン
サを備え、上記第１および第２のスイッチング素子をオ
ンオフすることにより上記出力側コンデンサの電圧を所
望の値に制御する２重チョッパ装置であって、その請求
項１に係る２重チョッパ装置は、上記第１および第２の
入力側コンデンサの電圧差または電圧比を検出しこの検
出値が所定の設定範囲以上となったとき上記第１または
第２のスイッチング素子の異常とみなして保護検知する
手段を備えたものである。
【００１２】また、請求項２に係る２重チョッパ装置
は、上記出力側コンデンサの電圧を検出しこの検出値が
所定の設定値以上となったとき上記第１または第２のス
イッチング素子の異常とみなして保護検知する手段を備
えたものである。
は、上記出力側コンデンサの電圧を検出しこの検出値が
所定の設定値以上となったとき上記第１または第２のス
イッチング素子の異常とみなして保護検知する手段を備
えたものである。
【００１３】また、請求項３に係る２重チョッパ装置
は、上記第１および第２の入力側コンデンサの電圧を検
出する手段、上記電源回路が第１または第２の直流電源
のいずれを選択しているかを判別する手段、上記電圧検
出値が所定の設定値以上のとき上記第１または第２のス
イッチング素子の異常とみなして保護検知する手段、お
よび上記判別した直流電源の種別により上記保護検知手
段の設定値を変更する手段を備えたものである。
は、上記第１および第２の入力側コンデンサの電圧を検
出する手段、上記電源回路が第１または第２の直流電源
のいずれを選択しているかを判別する手段、上記電圧検
出値が所定の設定値以上のとき上記第１または第２のス
イッチング素子の異常とみなして保護検知する手段、お
よび上記判別した直流電源の種別により上記保護検知手
段の設定値を変更する手段を備えたものである。
【００１４】また、請求項４に係る２重チョッパ装置
は、上記第１および第２のスイッチング素子の電流を検
出し、該スイッチング素子にオフ指令が出されているに
も拘らず上記電流が検出されたとき上記スイッチング素
子の異常とみなして保護検知する手段を備えたものであ
る。
は、上記第１および第２のスイッチング素子の電流を検
出し、該スイッチング素子にオフ指令が出されているに
も拘らず上記電流が検出されたとき上記スイッチング素
子の異常とみなして保護検知する手段を備えたものであ
る。
【００１５】また、請求項５に係る２重チョッパ装置
は、第１の直流電源は電鉄の直流饋電線から供給される
電源であり、第２の直流電源は電鉄の交流饋電線からの
交流を整流器で直流にしたもので電圧変動範囲が上記第
１の直流電源のそれより大きい電源であるものである。
は、第１の直流電源は電鉄の直流饋電線から供給される
電源であり、第２の直流電源は電鉄の交流饋電線からの
交流を整流器で直流にしたもので電圧変動範囲が上記第
１の直流電源のそれより大きい電源であるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１における２重チョッパ装置の回路図であ
る。図１において、１は電鉄の交流饋電線から図示しな
いパンタグラフや変圧器を介して供給される交流電源、
２は交流電圧を直流電圧に変換する整流器、３は電鉄の
直流饋電線から図示しないパンタグラフを介して供給さ
れる直流電源、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは入力側に設け
られた切り換えスイッチで、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは
連動して開閉操作され上記交流電源１と直流電源３との
切り換えを行う。５は直流高速度遮断器、６はフィルタ
リアクトル、７ａ、７ｂは互いに同一仕様の第１および
第２の入力側コンデンサとしてのフィルタコンデンサで
あり、フィルタリアクトル６とフィルタコンデンサ７
ａ、７ｂにより入力フィルタ回路を形成している。８
ａ、８ｂはインバータ回路入力を所定の電圧値に制御す
るためのチョッパ用の第１および第２のスイッチング素
子であり、９ａ、９ｂはチョッパ回路用の第１および第
２のフライホイルダイオード、１０はフィルタリアクト
ル、１１ａ、１１ｂは出力側コンデンサであるフィルタ
コンデンサであり、フィルタリアクトル１０とフィルタ
コンデンサ１１ａ、１１ｂによりチョッパ出力を平滑化
する。１２は直流電圧を交流電圧に変換するインバータ
回路、１３ａ、１３ｂはフィルタコンデンサ７ａ、７ｂ
の各端子間電圧を検出する電圧検出器、１４は電圧検出
器１３ａ、１３ｂの出力により保護検知を判定する制御
回路である。
実施の形態１における２重チョッパ装置の回路図であ
る。図１において、１は電鉄の交流饋電線から図示しな
いパンタグラフや変圧器を介して供給される交流電源、
２は交流電圧を直流電圧に変換する整流器、３は電鉄の
直流饋電線から図示しないパンタグラフを介して供給さ
れる直流電源、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは入力側に設け
られた切り換えスイッチで、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは
連動して開閉操作され上記交流電源１と直流電源３との
切り換えを行う。５は直流高速度遮断器、６はフィルタ
リアクトル、７ａ、７ｂは互いに同一仕様の第１および
第２の入力側コンデンサとしてのフィルタコンデンサで
あり、フィルタリアクトル６とフィルタコンデンサ７
ａ、７ｂにより入力フィルタ回路を形成している。８
ａ、８ｂはインバータ回路入力を所定の電圧値に制御す
るためのチョッパ用の第１および第２のスイッチング素
子であり、９ａ、９ｂはチョッパ回路用の第１および第
２のフライホイルダイオード、１０はフィルタリアクト
ル、１１ａ、１１ｂは出力側コンデンサであるフィルタ
コンデンサであり、フィルタリアクトル１０とフィルタ
コンデンサ１１ａ、１１ｂによりチョッパ出力を平滑化
する。１２は直流電圧を交流電圧に変換するインバータ
回路、１３ａ、１３ｂはフィルタコンデンサ７ａ、７ｂ
の各端子間電圧を検出する電圧検出器、１４は電圧検出
器１３ａ、１３ｂの出力により保護検知を判定する制御
回路である。
【００１７】次に動作について説明する。入力が直流電
源３である状態では、切り換えスイッチ４ａ、４ｃは開
いており、切り換えスイッチ４ｂ、４ｄは閉じている。
そして直流電源３→切り換えスイッチ４ｂ→高速度遮断
器５→フィルタリアクトル６→フィルタコンデンサ７ａ
→フィルタコンデンサ７ｂ→切り換えスイッチ４ｄ→直
流電源３の経路でフィルタコンデンサ７ａ、７ｂが充電
され、さらにフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各端子間
電圧は直流電源電圧の１／２になる。また入力が交流電
源１である状態では、切り換えスイッチ４ａ、４ｃは閉
じており、切り換えスイッチ４ｂ、４ｄは開いている。
そして交流電源１は整流器２により直流電圧に変換され
た後、整流器２→切り換えスイッチ４ａ→高速度遮断器
５→フィルタリアクトル６→フィルタコンデンサ７ａ→
フィルタコンデンサ７ｂ→切り換えスイッチ４ｃ→整流
器２の経路でフィルタコンデンサ７ａ、７ｂが充電さ
れ、さらにフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各端子間電
圧は整流器２の出力の１／２になる。
源３である状態では、切り換えスイッチ４ａ、４ｃは開
いており、切り換えスイッチ４ｂ、４ｄは閉じている。
そして直流電源３→切り換えスイッチ４ｂ→高速度遮断
器５→フィルタリアクトル６→フィルタコンデンサ７ａ
→フィルタコンデンサ７ｂ→切り換えスイッチ４ｄ→直
流電源３の経路でフィルタコンデンサ７ａ、７ｂが充電
され、さらにフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各端子間
電圧は直流電源電圧の１／２になる。また入力が交流電
源１である状態では、切り換えスイッチ４ａ、４ｃは閉
じており、切り換えスイッチ４ｂ、４ｄは開いている。
そして交流電源１は整流器２により直流電圧に変換され
た後、整流器２→切り換えスイッチ４ａ→高速度遮断器
５→フィルタリアクトル６→フィルタコンデンサ７ａ→
フィルタコンデンサ７ｂ→切り換えスイッチ４ｃ→整流
器２の経路でフィルタコンデンサ７ａ、７ｂが充電さ
れ、さらにフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各端子間電
圧は整流器２の出力の１／２になる。
【００１８】いまスイッチング素子８ａおよび８ｂがと
もにオンの場合は、フィルタコンデンサ７ａ→スイッチ
ング素子８ａ→フィルタリアクトル１０→フィルタコン
デンサ１１ａ→フィルタコンデンサ１１ｂ→スイッチン
グ素子８ｂ→フィルタコンデンサ７ｂの経路でフィルタ
コンデンサ７ａ、７ｂからフィルタコンデンサ１１ａ、
１１ｂを充電する。次にスイッチング素子８ａがオンで
スイッチング素子８ｂがオフの場合は、フィルタコンデ
ンサ７ａ→スイッチング素子８ａ→フィルタリアクトル
１０→フィルタコンデンサ１１ａ→フィルタコンデンサ
１１ｂ→フライホイルダイオード９ｂ→フィルタコンデ
ンサ７ａの経路でフィルタコンデンサ７ａからフィルタ
コンデンサ１１ａ、１１ｂを充電する。逆にスイッチン
グ素子８ａがオフでスイッチング素子８ｂがオンの場合
は、フィルタコンデンサ７ｂ→フライホイルダイオード
９ａ→フィルタリアクトル１０→フィルタコンデンサ１
１ａ→フィルタコンデンサ１１ｂ→スイッチング素子８
ｂ→フィルタコンデンサ７ｂの経路でフィルタコンデン
サ７ｂからフィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂを充電す
る。さらにスイッチング素子８ａおよび８ｂがともにオ
フの場合は、フィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂはフィ
ルタコンデンサ７ａ、７ｂからは充電されない。従っ
て、このようにスイッチング素子８ａ、８ｂをオン・オ
フ制御することによりフィルタコンデンサ１１ａ、１１
ｂの端子間電圧を制御することができる。現実には、入
力電圧の変動を吸収して所定の一定電圧を出力するよう
スイッチング素子８ａ、８ｂをオン・オフ制御する訳で
ある。
もにオンの場合は、フィルタコンデンサ７ａ→スイッチ
ング素子８ａ→フィルタリアクトル１０→フィルタコン
デンサ１１ａ→フィルタコンデンサ１１ｂ→スイッチン
グ素子８ｂ→フィルタコンデンサ７ｂの経路でフィルタ
コンデンサ７ａ、７ｂからフィルタコンデンサ１１ａ、
１１ｂを充電する。次にスイッチング素子８ａがオンで
スイッチング素子８ｂがオフの場合は、フィルタコンデ
ンサ７ａ→スイッチング素子８ａ→フィルタリアクトル
１０→フィルタコンデンサ１１ａ→フィルタコンデンサ
１１ｂ→フライホイルダイオード９ｂ→フィルタコンデ
ンサ７ａの経路でフィルタコンデンサ７ａからフィルタ
コンデンサ１１ａ、１１ｂを充電する。逆にスイッチン
グ素子８ａがオフでスイッチング素子８ｂがオンの場合
は、フィルタコンデンサ７ｂ→フライホイルダイオード
９ａ→フィルタリアクトル１０→フィルタコンデンサ１
１ａ→フィルタコンデンサ１１ｂ→スイッチング素子８
ｂ→フィルタコンデンサ７ｂの経路でフィルタコンデン
サ７ｂからフィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂを充電す
る。さらにスイッチング素子８ａおよび８ｂがともにオ
フの場合は、フィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂはフィ
ルタコンデンサ７ａ、７ｂからは充電されない。従っ
て、このようにスイッチング素子８ａ、８ｂをオン・オ
フ制御することによりフィルタコンデンサ１１ａ、１１
ｂの端子間電圧を制御することができる。現実には、入
力電圧の変動を吸収して所定の一定電圧を出力するよう
スイッチング素子８ａ、８ｂをオン・オフ制御する訳で
ある。
【００１９】次に、短絡時の保護検知動作を、図２のタ
イミングチャートを参照して説明する。ここでは、正常
時（図２の左半分が相当）は、両スイッチング素子８
ａ、８ｂが交互に１８０°通電をしている場合を扱って
いる。この動作モードでは、先に説明した通り、フィル
タコンデンサ７ａおよび７ｂの電圧、即ち、電圧Ｅ／２
（Ｅはチョッパ入力電圧）が出力され、チョッパ出力電
圧Ｖ３は同図（ｅ）の通りとなる。また、フィルタコン
デンサ７ａおよび７ｂの電圧Ｖ１、Ｖ２はいずれもＥ／
２であるので、電圧検出器１３ａ、１３ｂからの検出値
の差の絶対値｜Ｖ１−Ｖ２｜は零となっている。そし
て、この状態は直流電源の電圧変動に影響されない。
イミングチャートを参照して説明する。ここでは、正常
時（図２の左半分が相当）は、両スイッチング素子８
ａ、８ｂが交互に１８０°通電をしている場合を扱って
いる。この動作モードでは、先に説明した通り、フィル
タコンデンサ７ａおよび７ｂの電圧、即ち、電圧Ｅ／２
（Ｅはチョッパ入力電圧）が出力され、チョッパ出力電
圧Ｖ３は同図（ｅ）の通りとなる。また、フィルタコン
デンサ７ａおよび７ｂの電圧Ｖ１、Ｖ２はいずれもＥ／
２であるので、電圧検出器１３ａ、１３ｂからの検出値
の差の絶対値｜Ｖ１−Ｖ２｜は零となっている。そし
て、この状態は直流電源の電圧変動に影響されない。
【００２０】今、スイッチング素子８ｂがオン中の時刻
Ｔ１でスイッチング素子８ａに短絡故障が発生したとす
ると、等価的にフィルタコンデンサ７ａとフィルタコン
デンサ１１ａ、１１ｂとの並列接続体と、フィルタコン
デンサ７ｂとが直列になって直流電源の正負端間に接続
される形となる。従って、それまで、フィルタコンデン
サ７ａと７ｂとが直列になることでフィルタコンデンサ
７ａにはＥ／２の電圧が印加されていたが、短絡発生
後、上記フィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂを含めたイ
ンピーダンス比によってフィルタコンデンサ７ａの電圧
は減少し、時刻Ｔ２に（Ｅ／２−ΔＥ）となる。フィル
タコンデンサ７ｂは逆に（Ｅ／２＋ΔＥ）に上昇する。
この結果、短絡が継続すると、出力電圧Ｖ３は図２
（ｅ）に示すとおりとなる。なお、実際は、フィルタ効
果で電圧は平滑化され、定電圧制御が機能しておればそ
の平滑電圧がＥ／２となるよう、所定の応答速度でスイ
ッチング素子８ｂの通電幅を減少させていくはずであ
る。
Ｔ１でスイッチング素子８ａに短絡故障が発生したとす
ると、等価的にフィルタコンデンサ７ａとフィルタコン
デンサ１１ａ、１１ｂとの並列接続体と、フィルタコン
デンサ７ｂとが直列になって直流電源の正負端間に接続
される形となる。従って、それまで、フィルタコンデン
サ７ａと７ｂとが直列になることでフィルタコンデンサ
７ａにはＥ／２の電圧が印加されていたが、短絡発生
後、上記フィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂを含めたイ
ンピーダンス比によってフィルタコンデンサ７ａの電圧
は減少し、時刻Ｔ２に（Ｅ／２−ΔＥ）となる。フィル
タコンデンサ７ｂは逆に（Ｅ／２＋ΔＥ）に上昇する。
この結果、短絡が継続すると、出力電圧Ｖ３は図２
（ｅ）に示すとおりとなる。なお、実際は、フィルタ効
果で電圧は平滑化され、定電圧制御が機能しておればそ
の平滑電圧がＥ／２となるよう、所定の応答速度でスイ
ッチング素子８ｂの通電幅を減少させていくはずであ
る。
【００２１】いずれにしろ、フィルタコンデンサ７ａ、
７ｂの電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜は図２（ｆ）に示すよう
に、短絡発生後、直ちに零から立上り、２ΔＥの値とな
る。上述したとおり、スイッチング素子の正常時は、こ
の電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜は零であり、かつ直流電源の電
圧変動に左右されないので、異常判定基準とする設定値
は、フィルタコンデンサ７ａ、７ｂの製作誤差によるわ
ずかの容量差による電圧差分のみを考慮すればよく、極
めて低い値、即ち、正常時の値との差を小さくできる。
従って、直流電源の種別と関係なく、常に確実な保護検
知動作が得られる訳である。
７ｂの電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜は図２（ｆ）に示すよう
に、短絡発生後、直ちに零から立上り、２ΔＥの値とな
る。上述したとおり、スイッチング素子の正常時は、こ
の電圧差｜Ｖ１−Ｖ２｜は零であり、かつ直流電源の電
圧変動に左右されないので、異常判定基準とする設定値
は、フィルタコンデンサ７ａ、７ｂの製作誤差によるわ
ずかの容量差による電圧差分のみを考慮すればよく、極
めて低い値、即ち、正常時の値との差を小さくできる。
従って、直流電源の種別と関係なく、常に確実な保護検
知動作が得られる訳である。
【００２２】なお、以上では、フィルタコンデンサ７
ａ、７ｂの検出電圧差を基に異常判定を行うようにした
が、両者の検出電圧比を求め、この電圧比が１．０の前
後の所定の範囲以上となったとき、異常と判定をするよ
うにしても同様の効果が得られる。
ａ、７ｂの検出電圧差を基に異常判定を行うようにした
が、両者の検出電圧比を求め、この電圧比が１．０の前
後の所定の範囲以上となったとき、異常と判定をするよ
うにしても同様の効果が得られる。
【００２３】実施の形態２．なお、実施の形態１ではフ
ィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各々の端子間電圧差また
は電圧比をみて保護検知していたが、図３のようにフィ
ルタコンデンサ１１ａおよび１１ｂの端子間電圧を検出
する電圧検出器１５を接続して、フィルタコンデンサ１
１ａおよび１１ｂの端子間電圧和が所定の設定値より高
い場合に保護検知することでも同様の効果が得られる。
つまりフィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂの端子間電圧
はフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの端子間電圧に応じて
スイッチング素子８ａ、８ｂのオン・オフ制御により電
圧制御されているが、スイッチング素子８ａ、８ｂのう
ち片側のみが短絡故障した場合には、正常な制御動作出
力からはずれて、フィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂの
端子間電圧が高くなるので、フィルタコンデンサ７ａ、
７ｂの端子間電圧に対して、フィルタコンデンサ１１
ａ、１１ｂの端子間電圧が所定の設定値より高い場合に
スイッチング素子８ａ、８ｂの異常とみなして保護検知
する。この場合はチョッパ回路の出力を検出しているの
で、チョッパ回路の異常状態が確実にわかり、異常検出
の信頼性が向上する。
ィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各々の端子間電圧差また
は電圧比をみて保護検知していたが、図３のようにフィ
ルタコンデンサ１１ａおよび１１ｂの端子間電圧を検出
する電圧検出器１５を接続して、フィルタコンデンサ１
１ａおよび１１ｂの端子間電圧和が所定の設定値より高
い場合に保護検知することでも同様の効果が得られる。
つまりフィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂの端子間電圧
はフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの端子間電圧に応じて
スイッチング素子８ａ、８ｂのオン・オフ制御により電
圧制御されているが、スイッチング素子８ａ、８ｂのう
ち片側のみが短絡故障した場合には、正常な制御動作出
力からはずれて、フィルタコンデンサ１１ａ、１１ｂの
端子間電圧が高くなるので、フィルタコンデンサ７ａ、
７ｂの端子間電圧に対して、フィルタコンデンサ１１
ａ、１１ｂの端子間電圧が所定の設定値より高い場合に
スイッチング素子８ａ、８ｂの異常とみなして保護検知
する。この場合はチョッパ回路の出力を検出しているの
で、チョッパ回路の異常状態が確実にわかり、異常検出
の信頼性が向上する。
【００２４】実施の形態３．なお、実施の形態１ではフ
ィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各々の端子間電圧差また
は電圧比をみて保護検知していたが、図４のように切り
換えスイッチ４ａ、４ｂ（４ｃ、４ｄ）の開閉状態か
ら、入力が直流電源であるか交流電源であるかを検出
し、それぞれの場合にフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの
端子間電圧の電圧保護の設定値１６を適当な設定値に変
更することで、片側のスイッチング素子のみが短絡故障
した場合でも保護検知することができる。つまり、従来
は、入力が交流電源である場合は入力電圧変動範囲が大
きいため、フィルタコンデンサ電圧保護の設定値１６を
この電圧変動範囲の大きい交流電源の場合に対応した適
当な設定値にしており、入力が直流電源である場合にも
このフィルタコンデンサ電圧保護の設定値は同値として
いた。しかし切り換えスイッチ４ａ（４ｃ）が開いてお
り、切り換えスイッチ４ｂ（４ｄ）が閉じている状態で
あれば、入力は直流電源であることが判別でき、この場
合は、フィルタコンデンサ電圧保護の設定値１６を電圧
変動範囲が小さい直流電源であることを考慮してより低
い適当な設定値に変更することで、電圧保護検出用の比
較器１７ａ、１７ｂの動作条件を変更することができ
る。従って、片側のスイッチング素子のみが短絡故障し
たときにフィルタコンデンサ７ａあるいは７ｂの端子間
電圧が高くなるが、電圧保護の設定値１６を電源の種別
に応じて最適な値に変更することで確実な保護検知がで
きる。
ィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各々の端子間電圧差また
は電圧比をみて保護検知していたが、図４のように切り
換えスイッチ４ａ、４ｂ（４ｃ、４ｄ）の開閉状態か
ら、入力が直流電源であるか交流電源であるかを検出
し、それぞれの場合にフィルタコンデンサ７ａ、７ｂの
端子間電圧の電圧保護の設定値１６を適当な設定値に変
更することで、片側のスイッチング素子のみが短絡故障
した場合でも保護検知することができる。つまり、従来
は、入力が交流電源である場合は入力電圧変動範囲が大
きいため、フィルタコンデンサ電圧保護の設定値１６を
この電圧変動範囲の大きい交流電源の場合に対応した適
当な設定値にしており、入力が直流電源である場合にも
このフィルタコンデンサ電圧保護の設定値は同値として
いた。しかし切り換えスイッチ４ａ（４ｃ）が開いてお
り、切り換えスイッチ４ｂ（４ｄ）が閉じている状態で
あれば、入力は直流電源であることが判別でき、この場
合は、フィルタコンデンサ電圧保護の設定値１６を電圧
変動範囲が小さい直流電源であることを考慮してより低
い適当な設定値に変更することで、電圧保護検出用の比
較器１７ａ、１７ｂの動作条件を変更することができ
る。従って、片側のスイッチング素子のみが短絡故障し
たときにフィルタコンデンサ７ａあるいは７ｂの端子間
電圧が高くなるが、電圧保護の設定値１６を電源の種別
に応じて最適な値に変更することで確実な保護検知がで
きる。
【００２５】実施の形態４．実施の形態３では入力電源
種別の検出を切り換えスイッチの開閉状態で行っていた
が、図５に示すようにそれぞれの電源に電流検出器１８
ａ、１８ｂを取り付け、その検出電流によって入力が交
流電源か直流電源かを判定することができ、実施の形態
３と同様の効果を得ることができる。
種別の検出を切り換えスイッチの開閉状態で行っていた
が、図５に示すようにそれぞれの電源に電流検出器１８
ａ、１８ｂを取り付け、その検出電流によって入力が交
流電源か直流電源かを判定することができ、実施の形態
３と同様の効果を得ることができる。
【００２６】実施の形態５．なお、実施の形態１ではフ
ィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各々の端子間電圧差をみ
て保護検知していたが、図６に示すようにスイッチング
素子８ａ、８ｂに流れる電流を検出できる電流検出器１
９ａ、１９ｂを取り付け、スイッチング素子８ａあるい
は８ｂをオフさせる指令が出されているにもかかわら
ず、それに応じた電流検出器１９ａ、１９ｂの出力が所
定の設定値以上となった場合には、スイッチング素子が
短絡故障などの異常状態にあると判別することができ
る。この場合はスイッチング素子８ａ、８ｂに流れる電
流から、異常状態を直接検出するようにしたので、異常
検出の信頼性が格段に向上する。
ィルタコンデンサ７ａ、７ｂの各々の端子間電圧差をみ
て保護検知していたが、図６に示すようにスイッチング
素子８ａ、８ｂに流れる電流を検出できる電流検出器１
９ａ、１９ｂを取り付け、スイッチング素子８ａあるい
は８ｂをオフさせる指令が出されているにもかかわら
ず、それに応じた電流検出器１９ａ、１９ｂの出力が所
定の設定値以上となった場合には、スイッチング素子が
短絡故障などの異常状態にあると判別することができ
る。この場合はスイッチング素子８ａ、８ｂに流れる電
流から、異常状態を直接検出するようにしたので、異常
検出の信頼性が格段に向上する。
【００２７】なお、上記各実施の形態では、電源回路と
して交流電源と直流電源とを切り換える場合について説
明したが、同じ交流電源であっても例えばその周波数が
異なるなどのため電圧変動範囲が異なる場合、これら各
交流電源を直流に変換してなる第１および第２の直流電
源を切り換えて電源回路とする場合にも、この発明は同
様に適用することができ、同等の効果を奏する。
して交流電源と直流電源とを切り換える場合について説
明したが、同じ交流電源であっても例えばその周波数が
異なるなどのため電圧変動範囲が異なる場合、これら各
交流電源を直流に変換してなる第１および第２の直流電
源を切り換えて電源回路とする場合にも、この発明は同
様に適用することができ、同等の効果を奏する。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明は、第１の直流
電源と電圧変動範囲が上記第１の直流電源のそれと異な
る第２の直流電源とのいずれかを切り換えて出力する電
源回路、この電源回路の出力端子間に接続された第１お
よび第２の入力側コンデンサの直列接続体、その中間接
続点が上記第１および第２の入力側コンデンサの中間接
続点に接続された第１および第２のフライホイルダイオ
ードの直列接続体、上記第１の入力側コンデンサの正極
側と上記第１のフライホイルダイオードのカソードとの
間に接続された第１のスイッチング素子、上記第２の入
力側コンデンサの負極側と上記第２のフライホイルダイ
オードのアノードとの間に接続された第２のスイッチン
グ素子、および上記第１および第２のフライホイルダイ
オードの直列接続体と並列に接続された出力側コンデン
サを備え、上記第１および第２のスイッチング素子をオ
ンオフすることにより上記出力側コンデンサの電圧を所
望の値に制御する２重チョッパ装置に係り、請求項１の
発明は、上記第１および第２の入力側コンデンサの電圧
差または電圧比を検出しこの検出値が所定の設定範囲以
上となったとき上記第１または第２のスイッチング素子
の異常とみなして保護検知する手段を備えたので、電源
回路の電圧変動に影響されることなく、スイッチング素
子の確実な保護検知が可能となる。
電源と電圧変動範囲が上記第１の直流電源のそれと異な
る第２の直流電源とのいずれかを切り換えて出力する電
源回路、この電源回路の出力端子間に接続された第１お
よび第２の入力側コンデンサの直列接続体、その中間接
続点が上記第１および第２の入力側コンデンサの中間接
続点に接続された第１および第２のフライホイルダイオ
ードの直列接続体、上記第１の入力側コンデンサの正極
側と上記第１のフライホイルダイオードのカソードとの
間に接続された第１のスイッチング素子、上記第２の入
力側コンデンサの負極側と上記第２のフライホイルダイ
オードのアノードとの間に接続された第２のスイッチン
グ素子、および上記第１および第２のフライホイルダイ
オードの直列接続体と並列に接続された出力側コンデン
サを備え、上記第１および第２のスイッチング素子をオ
ンオフすることにより上記出力側コンデンサの電圧を所
望の値に制御する２重チョッパ装置に係り、請求項１の
発明は、上記第１および第２の入力側コンデンサの電圧
差または電圧比を検出しこの検出値が所定の設定範囲以
上となったとき上記第１または第２のスイッチング素子
の異常とみなして保護検知する手段を備えたので、電源
回路の電圧変動に影響されることなく、スイッチング素
子の確実な保護検知が可能となる。
【００２９】また、請求項２の発明は、上記出力側コン
デンサの電圧を検出しこの検出値が所定の設定値以上と
なったとき上記第１または第２のスイッチング素子の異
常とみなして保護検知する手段を備えたので、電圧制御
特性の乱れに基づく出力特性からスイッチング素子の保
護検知が確実になされる。
デンサの電圧を検出しこの検出値が所定の設定値以上と
なったとき上記第１または第２のスイッチング素子の異
常とみなして保護検知する手段を備えたので、電圧制御
特性の乱れに基づく出力特性からスイッチング素子の保
護検知が確実になされる。
【００３０】また、請求項３の発明は、上記第１および
第２の入力側コンデンサの電圧を検出する手段、上記電
源回路が第１または第２の直流電源のいずれを選択して
いるかを判別する手段、上記電圧検出値が所定の設定値
以上のとき上記第１または第２のスイッチング素子の異
常とみなして保護検知する手段、および上記判別した直
流電源の種別により上記保護検知手段の設定値を変更す
る手段を備えたので、接続される直流電源の電圧変動範
囲の差に影響されることなく、スイッチング素子の確実
な保護検知が可能となる。
第２の入力側コンデンサの電圧を検出する手段、上記電
源回路が第１または第２の直流電源のいずれを選択して
いるかを判別する手段、上記電圧検出値が所定の設定値
以上のとき上記第１または第２のスイッチング素子の異
常とみなして保護検知する手段、および上記判別した直
流電源の種別により上記保護検知手段の設定値を変更す
る手段を備えたので、接続される直流電源の電圧変動範
囲の差に影響されることなく、スイッチング素子の確実
な保護検知が可能となる。
【００３１】また、請求項４の発明は、上記第１および
第２のスイッチング素子の電流を検出し、該スイッチン
グ素子にオフ指令が出されているにも拘らず上記電流が
検出されたとき上記スイッチング素子の異常とみなして
保護検知する手段を備えたので、スイッチング素子の動
作応答からスイッチング素子の異常状態を直接検出する
ことが可能となる。
第２のスイッチング素子の電流を検出し、該スイッチン
グ素子にオフ指令が出されているにも拘らず上記電流が
検出されたとき上記スイッチング素子の異常とみなして
保護検知する手段を備えたので、スイッチング素子の動
作応答からスイッチング素子の異常状態を直接検出する
ことが可能となる。
【００３２】また、請求項５の発明は、第１の直流電源
は電鉄の直流饋電線から供給される電源であり、第２の
直流電源は電鉄の交流饋電線からの交流を整流器で直流
にしたもので電圧変動範囲が上記第１の直流電源のそれ
より大きい電源であるので、交流直流両区間を運行する
電気車両に採用される２重チョッパ装置において、その
スイッチング素子の確実な保護検知が可能となる。
は電鉄の直流饋電線から供給される電源であり、第２の
直流電源は電鉄の交流饋電線からの交流を整流器で直流
にしたもので電圧変動範囲が上記第１の直流電源のそれ
より大きい電源であるので、交流直流両区間を運行する
電気車両に採用される２重チョッパ装置において、その
スイッチング素子の確実な保護検知が可能となる。
【図１】 この発明の実施の形態１における２重チョッ
パ装置を示す回路図である。
パ装置を示す回路図である。
【図２】 図１の２重チョッパ装置におけるスイッチン
グ素子の短絡故障動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。
グ素子の短絡故障動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。
【図３】 この発明の実施の形態２における２重チョッ
パ装置を示す回路図である。
パ装置を示す回路図である。
【図４】 この発明の実施の形態３における２重チョッ
パ装置を示す回路図である。
パ装置を示す回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態４における２重チョッ
パ装置を示す回路図である。
パ装置を示す回路図である。
【図６】 この発明の実施の形態５における２重チョッ
パ装置を示す回路図である。
パ装置を示す回路図である。
【図７】 従来の２重チョッパを用いた車両用補助電源
装置を示す回路図である。
装置を示す回路図である。
【図８】 ２重チョッパの構成を示す回路図である。
１ 交流電源、２ 整流器、３ 直流電源、４ 切り換
えスイッチ、７ａ，７ｂ フィルタコンデンサ、８ａ，
８ｂ スイッチング素子、９ａ，９ｂ フライホイルダ
イオード、１１ａ，１１ｂ フィルタコンデンサ、１２
インバータ回路、１３ａ，１３ｂ 電圧検出器、１４
制御回路、１５ 電圧検出器、１６ 電圧保護設定
値、１７ａ，１７ｂ 比較器、１９ａ，１９ｂ 電流検
出器。
えスイッチ、７ａ，７ｂ フィルタコンデンサ、８ａ，
８ｂ スイッチング素子、９ａ，９ｂ フライホイルダ
イオード、１１ａ，１１ｂ フィルタコンデンサ、１２
インバータ回路、１３ａ，１３ｂ 電圧検出器、１４
制御回路、１５ 電圧検出器、１６ 電圧保護設定
値、１７ａ，１７ｂ 比較器、１９ａ，１９ｂ 電流検
出器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 3/155
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の直流電源と電圧変動範囲が上記第
１の直流電源のそれと異なる第２の直流電源とのいずれ
かを切り換えて出力する電源回路、この電源回路の出力
端子間に接続された第１および第２の入力側コンデンサ
の直列接続体、その中間接続点が上記第１および第２の
入力側コンデンサの中間接続点に接続された第１および
第２のフライホイルダイオードの直列接続体、上記第１
の入力側コンデンサの正極側と上記第１のフライホイル
ダイオードのカソードとの間に接続された第１のスイッ
チング素子、上記第２の入力側コンデンサの負極側と上
記第２のフライホイルダイオードのアノードとの間に接
続された第２のスイッチング素子、および上記第１およ
び第２のフライホイルダイオードの直列接続体と並列に
接続された出力側コンデンサを備え、上記第１および第
２のスイッチング素子をオンオフすることにより上記出
力側コンデンサの電圧を所望の値に制御する２重チョッ
パ装置において、 上記第１および第２の入力側コンデンサの電圧差または
電圧比を検出しこの検出値が所定の設定範囲以上となっ
たとき上記第１または第２のスイッチング素子の異常と
みなして保護検知する手段を備えたことを特徴とする２
重チョッパ装置。 - 【請求項２】 第１の直流電源と電圧変動範囲が上記第
１の直流電源のそれと異なる第２の直流電源とのいずれ
かを切り換えて出力する電源回路、この電源回路の出力
端子間に接続された第１および第２の入力側コンデンサ
の直列接続体、その中間接続点が上記第１および第２の
入力側コンデンサの中間接続点に接続された第１および
第２のフライホイルダイオードの直列接続体、上記第１
の入力側コンデンサの正極側と上記第１のフライホイル
ダイオードのカソードとの間に接続された第１のスイッ
チング素子、上記第２の入力側コンデンサの負極側と上
記第２のフライホイルダイオードのアノードとの間に接
続された第２のスイッチング素子、および上記第１およ
び第２のフライホイルダイオードの直列接続体と並列に
接続された出力側コンデンサを備え、上記第１および第
２のスイッチング素子をオンオフすることにより上記出
力側コンデンサの電圧を所望の値に制御する２重チョッ
パ装置において、 上記出力側コンデンサの電圧を検出しこの検出値が所定
の設定値以上となったとき上記第１または第２のスイッ
チング素子の異常とみなして保護検知する手段を備えた
ことを特徴とする２重チョッパ装置。 - 【請求項３】 第１の直流電源と電圧変動範囲が上記第
１の直流電源のそれと異なる第２の直流電源とのいずれ
かを切り換えて出力する電源回路、この電源回路の出力
端子間に接続された第１および第２の入力側コンデンサ
の直列接続体、その中間接続点が上記第１および第２の
入力側コンデンサの中間接続点に接続された第１および
第２のフライホイルダイオードの直列接続体、上記第１
の入力側コンデンサの正極側と上記第１のフライホイル
ダイオードのカソードとの間に接続された第１のスイッ
チング素子、上記第２の入力側コンデンサの負極側と上
記第２のフライホイルダイオードのアノードとの間に接
続された第２のスイッチング素子、および上記第１およ
び第２のフライホイルダイオードの直列接続体と並列に
接続された出力側コンデンサを備え、上記第１および第
２のスイッチング素子をオンオフすることにより上記出
力側コンデンサの電圧を所望の値に制御する２重チョッ
パ装置において、 上記第１および第２の入力側コンデンサの電圧を検出す
る手段、上記電源回路が第１または第２の直流電源のい
ずれを選択しているかを判別する手段、上記電圧検出値
が所定の設定値以上のとき上記第１または第２のスイッ
チング素子の異常とみなして保護検知する手段、および
上記判別した直流電源の種別により上記保護検知手段の
設定値を変更する手段を備えたことを特徴とする２重チ
ョッパ装置。 - 【請求項４】 第１の直流電源と電圧変動範囲が上記第
１の直流電源のそれと異なる第２の直流電源とのいずれ
かを切り換えて出力する電源回路、この電源回路の出力
端子間に接続された第１および第２の入力側コンデンサ
の直列接続体、その中間接続点が上記第１および第２の
入力側コンデンサの中間接続点に接続された第１および
第２のフライホイルダイオードの直列接続体、上記第１
の入力側コンデンサの正極側と上記第１のフライホイル
ダイオードのカソードとの間に接続された第１のスイッ
チング素子、上記第２の入力側コンデンサの負極側と上
記第２のフライホイルダイオードのアノードとの間に接
続された第２のスイッチング素子、および上記第１およ
び第２のフライホイルダイオードの直列接続体と並列に
接続された出力側コンデンサを備え、上記第１および第
２のスイッチング素子をオンオフすることにより上記出
力側コンデンサの電圧を所望の値に制御する２重チョッ
パ装置において、 上記第１および第２のスイッチング素子の電流を検出
し、該スイッチング素子にオフ指令が出されているにも
拘らず上記電流が検出されたとき上記スイッチング素子
の異常とみなして保護検知する手段を備えたことを特徴
とする２重チョッパ装置。 - 【請求項５】 第１の直流電源は電鉄の直流饋電線から
供給される電源であり、第２の直流電源は電鉄の交流饋
電線からの交流を整流器で直流にしたもので電圧変動範
囲が上記第１の直流電源のそれより大きい電源であるこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の２
重チョッパ装置。
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|---|---|---|---|
| JP33578498A JP3472712B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | ２重チョッパ装置 |
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|---|---|---|---|
| JP33578498A JP3472712B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | ２重チョッパ装置 |
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|---|---|
| JP2000166221A JP2000166221A (ja) | 2000-06-16 |
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|---|---|---|---|
| JP33578498A Expired - Fee Related JP3472712B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | ２重チョッパ装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3472712B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105099146A (zh) * | 2014-05-14 | 2015-11-25 | 台达电子工业股份有限公司 | 风扇***、多电源输入稳压模块及方法 |
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-
1998
- 1998-11-26 JP JP33578498A patent/JP3472712B2/ja not_active Expired - Fee Related
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