JP4751306B2 - Electric vehicle power supply - Google Patents

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Description

本発明は、架線から電力を受け取り電気車に照明や空調装置などの電源を供給する電気車用電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply device for an electric vehicle that receives electric power from an overhead line and supplies power to the electric vehicle such as lighting and an air conditioner.

一般に、電気車用電源装置においては、架線から電力を受け取り、電気車に照明や空調装置などの電源を供給するようにしている。この電気車用電源装置は、電圧検出器にて架線電圧の有無を取得し、電圧が印加されている場合に動作を開始する。   Generally, in an electric vehicle power supply device, electric power is received from an overhead wire, and electric power such as lighting and an air conditioner is supplied to the electric vehicle. This electric vehicle power supply device acquires the presence or absence of an overhead wire voltage with a voltage detector, and starts operation when a voltage is applied.

このような電気車用電源装置においては、冗長系を有するために１編成に２台以上の電源装置を搭載したり、もしくは１つの電気車用電源装置内に２つ以上のインバータを備えることがある。一例として、１台もしくは全数ではない複数台のインバータを待機させ、故障が発生した際に待機していたインバータに切り換えるようにした電気車用電源装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。   In such an electric vehicle power supply device, in order to have a redundant system, two or more power supply devices may be mounted in one organization, or two or more inverters may be provided in one electric vehicle power supply device. is there. As an example, a power supply device for an electric vehicle has been developed in which one or a plurality of inverters that are not the total number are on standby and are switched to the inverter that was on standby when a failure occurs (see, for example, Patent Document 1). ).

この電気車用電源装置は、パンタグラフが架線から離線した場合に短時間であれば、入力フィルタコンデンサに充電された電荷を放出して負荷側に電力を供給することができる。従って、パンタグラフ離線した場合の電力供給可能時間を延長する場合には、入力フィルタコンデンサの容量を増加すれば良いことになる。
特開２００５−２８７１２９号公報 This electric vehicle power supply device can discharge electric charges charged in the input filter capacitor and supply power to the load side for a short time when the pantograph is disconnected from the overhead line. Therefore, in order to extend the power supply possible time when the pantograph is disconnected, it is only necessary to increase the capacity of the input filter capacitor.
JP 2005-287129 A

しかし、入力フィルタコンデンサの容量を増加すると、パンタグラフが架線に再着線した場合の架線電圧と入力フィルタコンデンサの電圧との差電圧による架線から入力フィルタコンデンサへの充電電流が過大になる。そのため、電気車用電源装置の入力過電流保護や入力フィルタコンデンサ過電圧保護装置が動作したり、変電所側の過電流保護装置が動作したりすることがある。   However, when the capacity of the input filter capacitor is increased, the charging current from the overhead line to the input filter capacitor due to the difference voltage between the overhead line voltage and the input filter capacitor voltage when the pantograph is reattached to the overhead line becomes excessive. Therefore, the input overcurrent protection and the input filter capacitor overvoltage protection device of the electric vehicle power supply device may operate, or the overcurrent protection device on the substation side may operate.

本発明の目的は、パンタグラフが架線から離線した場合の電力供給可能時間を延長するために入力フィルタコンデンサの容量を増加した場合でも、パンタグラフが架線に再着線した場合に過大な入力電流を防止することができる電気車用電源装置を提供することである。   The purpose of the present invention is to prevent excessive input current when the pantograph is reconnected to the overhead line, even when the capacity of the input filter capacitor is increased to extend the power supply possible time when the pantograph is disconnected from the overhead line. It is an object of the present invention to provide a power supply device for an electric vehicle.

本発明の電気車用電源装置は、架線から直流を入力し、直流入力をＯＮ／ＯＦＦする接触器と、電源投入時のフィルタコンデンサへの突入電流を抑制するための初期充電回路と、直流を正弦波ＰＷＭ交流に変換する入力フィルタコンデンサを有する２組のインバータと、この２組のインバータのうちいずれか一方を選択するための系切換接点と、系切換接点により選択されたインバータの出力を正弦波に波形整形するためのＡＣフィルタと、ＡＣフィルタの出力を直流回路と絶縁して任意の電圧に変換し電車の負荷に電力を供給するための絶縁トランスから構成される待機２重系で構成され、２組のインバータのそれぞれの入力フィルタコンデンサの容量を電気車用電源装置の最低動作に必要な通常フィルタコンデンサとパンタグラフが架線から離線した場合の電力供給可能時間を延長するために必要な追加する離線補償コンデンサとの２系統に分離し、抵抗器とダイオードを並列に接続した充電抑制回路を前記離線補償コンデンサに直列接続し、前記充電抑制回路と前記離線補償コンデンサとの直列回路と通常フィルタコンデンサとを並列接続し、離線補償コンデンサへの充電電流は前記充電抑制回路の抵抗器によって電流を制限し、パンタグラフが架線から離線した場合には離線補償コンデンサから充電抑制回路のダイオードを通して通常フィルタコンデンサ側に電流を制限することなく必要な電流を供給する車両用電源装置において、前記離線補償コンデンサを１回路とするとともに前記離線補償コンデンサの入力側に切換用の切換接点を設け、前記充電抑制回路のダイオードをスイッチングデバイスに置き換え、２組のインバータの系切換接点に連動して前記切換接点の開閉制御するとともに前記切換接点で切り換えを行う際に前記スイッチングデバイスをオフ制御する制御部を設け、切換接点で切り換えの際に通常フィルタコンデンサと離線補償コンデンサ間との電位差があった場合に、切り換えの瞬間に過電流が流れることを抑制することを特徴とする。 A power supply device for an electric vehicle according to the present invention includes a contactor that inputs DC from an overhead wire and turns ON / OFF the DC input, an initial charging circuit for suppressing an inrush current to the filter capacitor when the power is turned on, and a DC Two sets of inverters each having an input filter capacitor for converting to sine wave PWM AC, a system switching contact for selecting one of the two sets of inverters, and an output of the inverter selected by the system switching contact is sine A standby dual system consisting of an AC filter for shaping the waveform into a wave, and an isolation transformer for insulating the output of the AC filter from the DC circuit, converting it to an arbitrary voltage, and supplying power to the train load The capacity of each input filter capacitor of the two sets of inverters is the overhead filter capacitor and pantograph required for the minimum operation of the electric vehicle power supply device In order to extend the power supply time when the power is disconnected from the power supply, the system is separated into two systems, the additional line-separation compensation capacitor required, and a charge suppression circuit in which a resistor and a diode are connected in parallel is connected in series to the line-separation compensation capacitor A series circuit of the charge suppression circuit and the disconnection compensation capacitor and a normal filter capacitor are connected in parallel, the charging current to the disconnection compensation capacitor is limited by the resistor of the charge suppression circuit, and the pantograph is disconnected from the overhead line In such a case, in the vehicle power supply apparatus that supplies the necessary current from the disconnection compensation capacitor to the normal filter capacitor through the diode of the charge suppression circuit without limiting the current, the disconnection compensation capacitor is used as one circuit and the disconnection compensation is performed. A switching contact for switching is provided on the input side of the capacitor, and a diode of the charging suppression circuit is provided. Is replaced with a switching device, and a control unit is provided for controlling opening / closing of the switching contact in conjunction with system switching contacts of two sets of inverters and for controlling the switching device to be turned off when switching is performed by the switching contact. When there is a potential difference between the normal filter capacitor and the line-off compensation capacitor at the time of switching, it is possible to suppress an overcurrent from flowing at the moment of switching .

本発明によれば、パンタグラフが架線から離線した場合の電力供給可能時間を延長するために入力フィルタコンデンサの容量を増加した場合でも、パンタグラフが架線に再着線した場合に過大な入力電流を防止することができる。   According to the present invention, even when the capacity of the input filter capacitor is increased to extend the power supply possible time when the pantograph is disconnected from the overhead line, excessive input current is prevented when the pantograph is reconnected to the overhead line. can do.

図１は本発明の第１の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図である。図１において、架線１から直流を入力し、直流入力をＯＮ／ＯＦＦする接触器（ＣＴＴ）２を介して初期充電回路３に入力する。初期充電回路３は抵抗器と接点とを有し、電源投入時のフィルタコンデンサである後述の通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂ及び離線補償コンデンサ９ａ、９ｂへの突入電流を抑制するものである。この接触器２は制御部７からの指令により開閉制御する。   FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply device for an electric vehicle according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a direct current is input from an overhead wire 1 and is input to an initial charging circuit 3 via a contactor (CTT) 2 that turns on / off the direct current input. The initial charging circuit 3 includes a resistor and a contact, and suppresses an inrush current to normal filter capacitors 10a and 10b, which will be described later, and disconnection compensation capacitors 9a and 9b, which are filter capacitors when the power is turned on. The contactor 2 is controlled to open and close by a command from the control unit 7.

初期充電回路３を通った直流は、系切換接点ＳＷ１−１、ＳＷ１−２を介して２組のインバータ４ａ、４ｂのいずれかに入力される。系切換接点ＳＷ１−１、ＳＷ１−２は制御部７からの指令により開閉制御する。２組のインバータ４ａ、４ｂは直流をそれぞれ正弦波ＰＷＭ交流に変換する入力フィルタコンデンサである通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂ及び離線補償コンデンサ９ａ、９ｂのうちの通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂを有する。   The direct current that has passed through the initial charging circuit 3 is input to one of the two inverters 4a and 4b via the system switching contacts SW1-1 and SW1-2. The system switching contacts SW <b> 1-1 and SW <b> 1-2 are controlled to open and close according to a command from the control unit 7. The two sets of inverters 4a and 4b have normal filter capacitors 10a and 10b, which are input filter capacitors for converting direct current into sinusoidal PWM alternating current, and normal filter capacitors 10a and 10b among the line-off compensation capacitors 9a and 9b.

また、この２組のインバータ４ａ、４ｂの出力側にも系切換接点ＳＷ１−３、ＳＷ１−４が接続され、２組のインバータ４ａ、４ｂのうちいずれか一方を選択する。系切換接点ＳＷ１−３、ＳＷ１−４は制御部７からの指令により開閉制御する。ＡＣフィルタ５は、系切換接点ＳＷ１−３、ＳＷ１−４により選択されたインバータ４ａ、４ｂの出力を正弦波に波形整形し、絶縁トランス６を介して車両電源を得る。つまり、絶縁トランス６はＡＣフィルタ５の出力を直流回路と絶縁して任意の電圧に変換し電車の負荷に電力を供給する。   Further, system switching contacts SW1-3 and SW1-4 are also connected to the output sides of the two sets of inverters 4a and 4b, and one of the two sets of inverters 4a and 4b is selected. The system switching contacts SW1-3 and SW1-4 are controlled to open and close according to a command from the control unit 7. The AC filter 5 shapes the output of the inverters 4 a and 4 b selected by the system switching contacts SW 1-3 and SW 1-4 into a sine wave, and obtains a vehicle power supply via the isolation transformer 6. That is, the insulating transformer 6 insulates the output of the AC filter 5 from the DC circuit, converts it into an arbitrary voltage, and supplies power to the train load.

第１の実施の形態では、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂに対して離線補償コンデンサ９ａ、９ｂが抵抗器とダイオードからなる充電抑制回路８ａ、８ｂを介して並列に接続されている。充電抑制回路８ａ、８ｂ内のダイオードの極性は、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂから離線補償コンデンサ９ａ、９ｂに電流が流れる方向である。   In the first embodiment, the line-separation compensation capacitors 9a and 9b are connected in parallel to the normal filter capacitors 10a and 10b via the charge suppression circuits 8a and 8b composed of resistors and diodes. The polarity of the diodes in the charge suppression circuits 8a and 8b is the direction in which current flows from the normal filter capacitors 10a and 10b to the line-separation compensation capacitors 9a and 9b.

通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂの容量は、インバータ４ａ、４ｂが動作できる最小限の容量であり、架線電圧とインバータ４ａ、４ｂが動作できる通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂの最低動作電圧の差電圧時に、初期充電回路３の接触器と系切換接点ＳＷ１−１、ＳＷ１−２が投入状態にあるとき、入力過電流などの保護動作が発生しない容量を選定する。離線補償コンデンサ９ａ、９ｂの容量は、パンタグラフが架線１と離線状態にあり、負荷側に電力を規定時間供給することが可能となる十分大きな容量を選定する。   The capacities of the normal filter capacitors 10a and 10b are the minimum capacity at which the inverters 4a and 4b can operate. When the contactor of the charging circuit 3 and the system switching contacts SW1-1 and SW1-2 are in the on state, a capacity that does not cause a protective operation such as an input overcurrent is selected. The capacity of the line-separation compensation capacitors 9a and 9b is selected to be sufficiently large so that the pantograph is disconnected from the overhead line 1 and power can be supplied to the load side for a specified time.

なお、第１の実施の形態の車両用電源装置は待機２重系であるので、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂ、離線補償コンデンサ９ａ、９ｂ、充電抑制回路８ａ、８ｂは同様の回路である。また、インバータ４ａ、４ｂは同じ回路であるが、片側が起動している間はもう片側は待機状態で停止している。起動している側が保護ないし故障停止した場合には、待機していた側が起動し始める。最初の起動する側の決定は、その日の日付とかモニタ側からの指令により制御部が決定する。   Since the vehicular power supply device of the first embodiment is a standby dual system, the normal filter capacitors 10a and 10b, the separation compensation capacitors 9a and 9b, and the charge suppression circuits 8a and 8b are similar circuits. The inverters 4a and 4b are the same circuit, but the other side is stopped in a standby state while one side is activated. If the active side is protected or breaks down, the standby side starts to start. The control unit determines the first startup side based on the date of the day or a command from the monitor side.

インバータ４ａ側が起動している場合、初期充電回路３の接点、系切換接点ＳＷ１−１、ＳＷ１−３が投入されている。インバータ４ｂ側が起動している場合、初期充電回路３の接点、系切換接点ＳＷ１−２、ＳＷ１−４が投入されている。以下、インバータ４ａ側が起動している場合で説明する。   When the inverter 4a side is activated, the contacts of the initial charging circuit 3 and the system switching contacts SW1-1 and SW1-3 are turned on. When the inverter 4b side is activated, the contacts of the initial charging circuit 3 and the system switching contacts SW1-2 and SW1-4 are turned on. Hereinafter, the case where the inverter 4a side is activated will be described.

架線１とパンタグラフとが離線した場合、インバータ４ａは稼働し続けると、負荷側への電力供給は通常フィルタコンデンサ１０ａと離線補償コンデンサ９ａの蓄積している電荷エネルギーから供給される。その結果、通常フィルタコンデンサ１０ａと離線補償コンデンサ９ａの電圧は低下する。離線補償コンデンサ９ａの電力供給は、充電抑制回路８ａのダイオードを介して行われる。
When the overhead line 1 and the pantograph are disconnected, if the inverter 4a continues to operate, the power supply to the load side is normally supplied from the charge energy accumulated in the filter capacitor 10a and the separation compensation capacitor 9a. As a result, the voltage of the normal filter capacitor 10a and the separation compensation capacitor 9a decreases. The power supply to the line-off compensation capacitor 9a is performed via the diode of the charge suppression circuit 8a .

次に、架線１とパンタグラフが再着線した場合、架線１の電圧と通常フィルタコンデンサ１０ａ及び離線補償コンデンサ９ａの電圧との間に差が発生しているため充電電流が流れる。   Next, when the overhead line 1 and the pantograph are reconnected, a charging current flows because a difference is generated between the voltage of the overhead line 1 and the voltages of the normal filter capacitor 10a and the separation compensation capacitor 9a.

通常フィルタコンデンサ１０ａへの充電電流は、架線１や変電所や電源装置の持っているインダクタンス分で抑制されながら流れるが、通常フィルタコンデンサ１０ａは容量が最小限であるので入力の電流は大きくない。また、離線補償コンデンサ９ａへの充電電流は、充電抑制回路８の抵抗器を介して行われるので、十分抑制された電流に制限される。   Normally, the charging current to the filter capacitor 10a flows while being suppressed by the inductance of the overhead wire 1, the substation, and the power supply device. However, since the filter capacitor 10a has a minimum capacity, the input current is not large. Moreover, since the charging current to the line-separation compensation capacitor 9a is performed via the resistor of the charging suppression circuit 8, it is limited to a sufficiently suppressed current.

第１の実施の形態によれば、架線１とパンタグラフが離線した場合に、離線補償コンデンサ９ａからの電荷エネルギーの供給は、充電抑制回路８のダイオードを介して、遅滞なく行われる。架線１とパンタグラフが再着線した場合に、離線補償コンデンサ９ａの充電電流は充電抑制回路８の抵抗器により十分小さい値に制限された値になるため、過電流となることはない。従って、入力過電流などの保護装置が働くことはない。   According to the first embodiment, when the overhead line 1 and the pantograph are disconnected, the supply of the charge energy from the disconnection compensation capacitor 9a is performed without delay through the diode of the charge suppression circuit 8. When the overhead wire 1 and the pantograph are reconnected, the charging current of the separation compensation capacitor 9a becomes a value limited to a sufficiently small value by the resistor of the charging suppression circuit 8, so that no overcurrent occurs. Therefore, a protection device such as an input overcurrent does not work.

図２は、本発明の第２の実施の形態に係わる電車用電源装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、離線補償コンデンサ９と充電抑制回路８とが１回路であり、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂと各々の切換接点ＳＷ２−１とＳＷ２−２を介して接続される。そして、切換接点ＳＷ２−１とＳＷ２−２は制御部７からの指令で開閉制御される。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。   FIG. 2 is a configuration diagram of a train power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the separation line compensating capacitor 9 and the charge suppression circuit 8 are one circuit, and usually the filter capacitors 10a and 10b and the respective switching contacts. They are connected via SW2-1 and SW2-2. The switching contacts SW2-1 and SW2-2 are controlled to open and close in response to a command from the control unit 7. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図２において、充電抑制回路８と離線補償コンデンサ９との直列回路を１回路として、この直列回路の入力側に切換用の切換接点ＳＷ２−１、ＳＷ２−２を設け、制御部７は切換接点ＳＷ２−１、ＳＷ２−２を開閉制御する。すなわち、インバータ４ａの系切換接点ＳＷ１−１、ＳＷ１−３と連動して切換接点ＳＷ２−１を開閉制御し、インバータ４ｂの系切換接点ＳＷ１−２、ＳＷ１−４と連動して切換接点ＳＷ２−２を開閉制御する。これにより、充電抑制回路８と離線補償コンデンサ９との直列回路を複数の通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂに切り換えて並列接続を可能としている。   In FIG. 2, the series circuit of the charge suppression circuit 8 and the disconnection compensation capacitor 9 is taken as one circuit, and switching contacts SW2-1 and SW2-2 for switching are provided on the input side of the series circuit. SW2-1 and SW2-2 are controlled to open and close. That is, the switching contact SW2-1 is controlled to open and close in conjunction with the system switching contacts SW1-1 and SW1-3 of the inverter 4a, and the switching contact SW2− in conjunction with the system switching contacts SW1-2 and SW1-4 of the inverter 4b. 2 is controlled to open and close. As a result, the series circuit of the charge suppression circuit 8 and the disconnection compensation capacitor 9 is switched to the plurality of normal filter capacitors 10a and 10b to enable parallel connection.

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、離線補償コンデンサ９と充電抑制回路８とが１回路となるため、第１の実施の形態に対してに対して小型・軽量化が可能となる。   According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since the line-separation compensation capacitor 9 and the charge suppression circuit 8 are one circuit, the first embodiment is different from the first embodiment. It becomes possible to reduce the size and weight.

図３は、本発明の第３の実施の形態に係わる電車用電源装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、離線補償コンデンサ９が１回路であり、離線補償コンデンサ９は各々の切換接点ＳＷ２−１とＳＷ２−２を介して接続されている。そして、充電抑制回路８ａ、８ｂのダイオードがスイッチングデバイスであるサイリスタとなり、このサイリスタは制御部７からの指令で開閉制御される。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。   FIG. 3 is a configuration diagram of a train power supply apparatus according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the separation compensation capacitor 9 is one circuit, and the separation compensation capacitor 9 has switching contacts SW2-1 and SW2-2. Connected through. The diodes of the charge suppression circuits 8 a and 8 b become thyristors that are switching devices, and the thyristors are controlled to be opened and closed by a command from the control unit 7. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図３において、離線補償コンデンサ９を１回路とするともに、離線補償コンデンサ９の入力側に切換用の切換接点ＳＷ２−１、ＳＷ２−２を設け、制御部７は、充電抑制回路８ａ、８ｂのダイオードをスイッチングデバイスであるサイリスタに置き換え、２組のインバータ４ａ、４ｂの系切換接点ＳＷ１−１〜ＳＷ１−４に連動して切換接点ＳＷ２−１、ＳＷ２−２の開閉制御する。また、制御部７は、切換接点ＳＷ２−１、ＳＷ２−２で切り換えを行う際にサイリスタをオフ制御し、切換接点ＳＷ２−１、ＳＷ２−２で切り換えの際に通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂと離線補償コンデンサ９との間の電位差があった場合に、切り換えの瞬間に過電流が流れること抑制する。   In FIG. 3, the separation compensation capacitor 9 is one circuit, and switching contacts SW2-1 and SW2-2 for switching are provided on the input side of the separation compensation capacitor 9, and the control unit 7 includes the charge suppression circuits 8a and 8b. The diode is replaced with a thyristor which is a switching device, and the switching contacts SW2-1 and SW2-2 are controlled to open and close in conjunction with the system switching contacts SW1-1 to SW1-4 of the two sets of inverters 4a and 4b. The control unit 7 controls the thyristor to be turned off when switching is performed by the switching contacts SW2-1 and SW2-2, and is disconnected from the normal filter capacitors 10a and 10b when switching is performed by the switching contacts SW2-1 and SW2-2. When there is a potential difference with the compensation capacitor 9, overcurrent is suppressed from flowing at the moment of switching.

すなわち、インバータ４ａが起動する場合には、切換接点ＳＷ２−１が投入され、インバータ４ｂが起動する場合には、切換接点ＳＷ２−２が投入される。充電抑制回路８ａ、８ｂのサイリスタは、切換接点ＳＷ２−１又はＳＷ２−２が投入された後、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂと離線補償コンデンサ９との電圧が等しくなった状態でオンする。   That is, when the inverter 4a is activated, the switching contact SW2-1 is turned on, and when the inverter 4b is activated, the switching contact SW2-2 is turned on. The thyristors of the charge suppression circuits 8a and 8b are turned on in a state where the voltages of the normal filter capacitors 10a and 10b and the disconnection compensation capacitor 9 are equal after the switching contact SW2-1 or SW2-2 is turned on.

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、離線補償コンデンサ９が１回路となるため、小型・軽量化が図れる。また、切換接点ＳＷ２−１が投入されたとき、通常フィルタコンデンサ１０ａに対して離線補償コンデンサ９の電圧が大きい場合であっても、充電抑制回路８ａのサイリスタがオンしていないので、充電抑制回路８ａの抵抗器を介して小電流が流れ２種類のコンデンサの電圧が均一化する。このため過電流が流れず、切換接点ＳＷ２−２の接点溶着を防止できる。   According to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the line-separation compensation capacitor 9 is one circuit, so that the size and weight can be reduced. Further, when the switching contact SW2-1 is turned on, even if the voltage of the separation compensation capacitor 9 is larger than that of the normal filter capacitor 10a, the thyristor of the charge suppression circuit 8a is not turned on. A small current flows through the resistor 8a to equalize the voltages of the two types of capacitors. For this reason, an overcurrent does not flow and contact welding of the switching contact SW2-2 can be prevented.

図４は、本発明の第４の実施の形態に係わる電車用電源装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、充電抑制回路８のダイオードに変えてスイッチング阻止であるサイリスタとし、抵抗器にダイオードを直列に接続したものである。そして、サイリスタは制御部７からの指令によりオンオフ制御される。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。   FIG. 4 is a configuration diagram of a train power supply apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. This fourth embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a thyristor that prevents switching is used instead of the diode of the charge suppression circuit 8, and a diode is connected in series with a resistor. is there. The thyristor is on / off controlled by a command from the control unit 7. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図４において、充電抑制回路８ａ、８ｂの抵抗器に直列にダイオードを追加接続し、元々あるダイオードをスイッチングデバイスであるサイリスタに置き換え、制御装置７は、パンタグラフが架線１から離線した場合のみ、スイッチングデバイスであるサイリスタをオン制御する。すなわち、通常時の動作時には、充電抑制回路８のサイリスタはオフしており、架線１とパンタグラフが離線した場合、充電抑制回路８ａ、８ｂのサイリスタはオンさせる。   In FIG. 4, a diode is additionally connected in series with the resistors of the charge suppression circuits 8a and 8b, the original diode is replaced with a thyristor that is a switching device, and the control device 7 performs switching only when the pantograph is disconnected from the overhead line 1. Turn on the thyristor that is the device. That is, during normal operation, the thyristor of the charge suppression circuit 8 is off, and when the overhead wire 1 and the pantograph are disconnected, the thyristors of the charge suppression circuits 8a and 8b are turned on.

また、抵抗器に直列に接続されたダイオードは、通常フィルタコンデンサ側から離線補償コンデンサ側に順方向となるように接続されている。このダイオードによって、架線電圧の最大電圧時に離線補償コンデンサ９ａ、９ｂを充電して置き、パンタグラフが架線１から離線した場合の離線補償時間の延長を可能にし、抵抗器への頻繁な充電電流を流す必要をなくしている。このため、抵抗器の容量を小さくし小型・軽量化が可能となる。   The diode connected in series with the resistor is normally connected in the forward direction from the filter capacitor side to the separation compensation capacitor side. With this diode, the line-off compensation capacitors 9a and 9b are charged and placed at the maximum voltage of the overhead line voltage, enabling extension of the line-off compensation time when the pantograph is disconnected from the overhead line 1, and a frequent charging current to the resistor flows. Eliminates need. For this reason, the capacity | capacitance of a resistor can be made small and size reduction and weight reduction are attained.

第４の実施の形態によれば、通常時に充電抑制回路８ａ、８ｂのサイリスタがオフしていることから、離線補償コンデンサ９ａ、９ｂには通常時の架線１の最大電圧で電荷エネルギーが充電され放電されない。従って、架線１とパンタグラフが離線した場合に、充電抑制回路８ａ、８ｂに充電された電荷エネルギーが放電されるため、第１の実施の形態よりも多くの電荷エネルギーを供給することができる。   According to the fourth embodiment, since the thyristors of the charge suppression circuits 8a and 8b are normally turned off, the charge energy is charged to the separation compensation capacitors 9a and 9b with the maximum voltage of the overhead wire 1 at the normal time. Does not discharge. Therefore, when the overhead wire 1 and the pantograph are separated from each other, the charge energy charged in the charge suppression circuits 8a and 8b is discharged, so that more charge energy than that in the first embodiment can be supplied.

図５は、本発明の第５の実施の形態に係わる電車用電源装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、充電抑制回路８ａ、８ｂの抵抗器に直列に通常フィルタコンデンサ側から離線補償コンデンサ側に順方向となるようにスイッチングデバイスであるサイリスタを接続し、制御部７によりサイリスタのオンオフ制御を行うようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。   FIG. 5 is a configuration diagram of a train power supply apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, in contrast to the first embodiment shown in FIG. 1, the forward direction is from the normal filter capacitor side to the separation compensation capacitor side in series with the resistors of the charge suppression circuits 8a and 8b. A thyristor which is a switching device is connected to the thyristor, and the control unit 7 performs on / off control of the thyristor. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図５において、充電抑制回路８ａ、８ｂの抵抗器に直列に通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂ側から離線補償コンデンサ９ａ、９ｂ側に順方向となるようにサイリスタを接続している。そして、制御部７は、このサイリスタを通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂが充電完了するまでオフ制御する。これにより、起動時通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂのみ初期充電完了した後に、インバータ４ａ、４ｂを起動することにより、起動時間の短縮を可能としている。   In FIG. 5, a thyristor is connected in series with the resistors of the charge suppression circuits 8a and 8b from the normal filter capacitors 10a and 10b to the disconnection compensation capacitors 9a and 9b. Then, the control unit 7 controls the thyristor to be turned off until the normal filter capacitors 10a and 10b are completely charged. As a result, the start-up time can be shortened by starting the inverters 4a and 4b after completing the initial charging of only the normal filter capacitors 10a and 10b at the time of start-up.

つまり、インバータ４ａ起動時に、通常フィルタコンデンサ１０ａの初期充電が終わり、初期充電回路３の接触器がオンするまで、充電抑制回路８のサイリスタはオフしている。初期充電回路３の接触器がオンした後、充電抑制回路８ａ、８ｂのサイリスタはオンして、離線補償コンデンサ９ａ、９ｂの充電が開始される。インバータ４ａ、４ｂの起動は、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂの初期充電が終わり、初期充電回路３の接触器がオンした段階で行われる。   That is, when the inverter 4a is activated, the thyristor of the charging suppression circuit 8 is turned off until the initial charging of the normal filter capacitor 10a is completed and the contactor of the initial charging circuit 3 is turned on. After the contactor of the initial charging circuit 3 is turned on, the thyristors of the charge suppression circuits 8a and 8b are turned on, and charging of the separation compensation capacitors 9a and 9b is started. The inverters 4a and 4b are normally activated when the initial charging of the filter capacitors 10a and 10b ends and the contactor of the initial charging circuit 3 is turned on.

第５の実施の形態によれば、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂの初期充電が離線補償コンデンサ９ａ、９ｂの充電と切り離されるので、初期充電時間が短くなり、インバータ４ａ、４ｂの起動までの時間を短くすることができる。   According to the fifth embodiment, the initial charging of the normal filter capacitors 10a and 10b is disconnected from the charging of the separation compensation capacitors 9a and 9b, so that the initial charging time is shortened and the time until the inverters 4a and 4b are started up is reduced. Can be shortened.

図６は、本発明の第６の実施の形態に係わる電車用電源装置の構成図である。この第６の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、充電抑制回路８と離線補償コンデンサ９との直列回路を１回路として、初期充電回路３の入力側に接続することによって、起動時の通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂのみ初期充電完了した後にインバータ４ａ、４ｂを起動するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。   FIG. 6 is a configuration diagram of a train power supply apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. This sixth embodiment is connected to the input side of the initial charging circuit 3 with a series circuit of the charging suppression circuit 8 and the disconnection compensation capacitor 9 as one circuit, compared to the first embodiment shown in FIG. Thus, the inverters 4a and 4b are started after the initial charging is completed only for the normal filter capacitors 10a and 10b at the time of startup. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図６において、離線補償コンデンサ９と充電抑制回路８との直列回路は、初期充電回路３の入力側に接続されている。接触器２が閉じた状態で充電抑制回路８を介して離船補償コンデンサ９に充電が行われる。また、系切換接点ＳＷ１−１、ＳＷ１−２が閉じたときに、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂに充電される。つまり、起動時の通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂのみ初期充電完了した後にインバータ４ａ、４ｂを起動することにより、起動時間の短縮を可能にしている。   In FIG. 6, the series circuit of the line-separation compensation capacitor 9 and the charge suppression circuit 8 is connected to the input side of the initial charging circuit 3. In the state in which the contactor 2 is closed, the leaving compensation capacitor 9 is charged via the charge suppression circuit 8. Further, when the system switching contacts SW1-1 and SW1-2 are closed, the normal filter capacitors 10a and 10b are charged. In other words, the start-up time can be shortened by starting the inverters 4a and 4b after the initial charging is completed only for the normal filter capacitors 10a and 10b at the time of start-up.

第６の実施の形態によれば、離線補償コンデンサ９と充電抑制回路８とが１回路となるため、小型・軽量化が図れる。また、通常フィルタコンデンサ１０ａ、１０ｂの初期充電が離線補償コンデンサ９の充電と切り離されるので、初期充電時間が短くなり、インバータ４ａ、４ｂの起動までの時間を短くすることができる。   According to the sixth embodiment, since the separation compensation capacitor 9 and the charge suppression circuit 8 are one circuit, it is possible to reduce the size and weight. In addition, since the initial charging of the normal filter capacitors 10a and 10b is disconnected from the charging of the separation compensation capacitor 9, the initial charging time is shortened and the time until the inverters 4a and 4b are started can be shortened.

本発明に基づく第１の実施形態の電気車用電源装置である。It is a power supply device for electric vehicles of a 1st embodiment based on the present invention. 本発明に基づく第２の実施形態の電気車用電源装置である。It is a power supply device for electric vehicles of a 2nd embodiment based on the present invention. 本発明に基づく第３の実施形態の電気車用電源装置である。It is a power supply device for electric vehicles of a 3rd embodiment based on the present invention. 本発明に基づく第４の実施形態の電気車用電源装置である。It is a power supply device for electric vehicles of a 4th embodiment based on the present invention. 本発明に基づく第５の実施形態の電気車用電源装置である。It is a power supply device for electric vehicles of a 5th embodiment based on the present invention. 本発明に基づく第６の実施形態の電気車用電源装置である。It is a power supply device for electric vehicles of a 6th embodiment based on the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…架線、２…接触器、３…初期充電用回路、４…インバータ、５…ＡＣフィルタ、６…絶縁トランス、７…制御部、８…充電抑制回路、９…離線補償コンデンサ、１０…通常フィルタコンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Overhead wire, 2 ... Contactor, 3 ... Initial charge circuit, 4 ... Inverter, 5 ... AC filter, 6 ... Insulation transformer, 7 ... Control part, 8 ... Charge suppression circuit, 9 ... Disconnection compensation capacitor, 10 ... Normal Filter capacitor

Claims (3)

架線から直流を入力し、直流入力をＯＮ／ＯＦＦする接触器と、電源投入時のフィルタコンデンサへの突入電流を抑制するための初期充電回路と、直流を正弦波ＰＷＭ交流に変換する入力フィルタコンデンサを有する２組のインバータと、この２組のインバータのうちいずれか一方を選択するための系切換接点と、系切換接点により選択されたインバータの出力を正弦波に波形整形するためのＡＣフィルタと、ＡＣフィルタの出力を直流回路と絶縁して任意の電圧に変換し電車の負荷に電力を供給するための絶縁トランスから構成される待機２重系で構成され、２組のインバータのそれぞれの入力フィルタコンデンサの容量を電気車用電源装置の最低動作に必要な通常フィルタコンデンサとパンタグラフが架線から離線した場合の電力供給可能時間を延長するために必要な追加する離線補償コンデンサとの２系統に分離し、抵抗器とダイオードを並列に接続した充電抑制回路を前記離線補償コンデンサに直列接続し、前記充電抑制回路と前記離線補償コンデンサとの直列回路と通常フィルタコンデンサとを並列接続し、離線補償コンデンサへの充電電流は前記充電抑制回路の抵抗器によって電流を制限し、パンタグラフが架線から離線した場合には離線補償コンデンサから充電抑制回路のダイオードを通して通常フィルタコンデンサ側に電流を制限することなく必要な電流を供給する車両用電源装置において、前記離線補償コンデンサを１回路とするとともに前記離線補償コンデンサの入力側に切換用の切換接点を設け、前記充電抑制回路のダイオードをスイッチングデバイスに置き換え、２組のインバータの系切換接点に連動して前記切換接点の開閉制御するとともに前記切換接点で切り換えを行う際に前記スイッチングデバイスをオフ制御する制御部を設け、切換接点で切り換えの際に通常フィルタコンデンサと離線補償コンデンサ間との電位差があった場合に、切り換えの瞬間に過電流が流れることを抑制することを特徴とする電気車用電源装置。 A contactor that inputs DC from an overhead wire and turns the DC input ON / OFF, an initial charging circuit that suppresses inrush current to the filter capacitor when the power is turned on, and an input filter capacitor that converts DC to sinusoidal PWM AC Two system inverters, a system switching contact for selecting one of the two sets of inverters, and an AC filter for shaping the output of the inverter selected by the system switching contact into a sine wave , the output of AC filter insulated direct current circuit is constituted in the standby duplex system composed of an insulating transformer for supplying power to a load of the train is converted to an arbitrary voltage, each of the two sets of inverters Electric power can be supplied when the normal filter capacitor and pantograph required for the minimum operation of the electric vehicle power supply device are separated from the overhead line. In order to extend the operating time, it is separated into two systems of an additional line-separation compensation capacitor, and a charge suppression circuit in which a resistor and a diode are connected in parallel is connected in series to the line-separation compensation capacitor, and the charge suppression circuit and the A series circuit with a disconnection compensation capacitor and a normal filter capacitor are connected in parallel, and the charging current to the disconnection compensation capacitor is limited by the resistor of the charge suppression circuit, and when the pantograph is disconnected from the overhead line, the disconnection compensation capacitor In the vehicular power supply apparatus for supplying a necessary current without limiting the current to the normal filter capacitor side through the diode of the charge suppression circuit, the disconnection compensation capacitor is used as one circuit and is switched to the input side of the separation compensation capacitor. Switching contacts, and the charging suppression circuit diode is placed in the switching device. In addition, a control unit is provided for switching the switching contacts in conjunction with the system switching contacts of the two sets of inverters and for controlling the switching device to be turned off when switching is performed at the switching contacts. A power supply apparatus for an electric vehicle , characterized by suppressing an overcurrent from flowing at the moment of switching when there is a potential difference between a normal filter capacitor and a separation compensation capacitor . 架線から直流を入力し、直流入力をＯＮ／ＯＦＦする接触器と、電源投入時のフィルタコンデンサへの突入電流を抑制するための初期充電回路と、直流を正弦波ＰＷＭ交流に変換する入力フィルタコンデンサを有する２組のインバータと、この２組のインバータのうちいずれか一方を選択するための系切換接点と、系切換接点により選択されたインバータの出力を正弦波に波形整形するためのＡＣフィルタと、ＡＣフィルタの出力を直流回路と絶縁して任意の電圧に変換し電車の負荷に電力を供給するための絶縁トランスから構成される待機２重系で構成され、２組のインバータのそれぞれの入力フィルタコンデンサの容量を電気車用電源装置の最低動作に必要な通常フィルタコンデンサとパンタグラフが架線から離線した場合の電力供給可能時間を延長するために必要な追加する離線補償コンデンサとの２系統に分離し、抵抗器とダイオードを並列に接続した充電抑制回路を前記離線補償コンデンサに直列接続し、前記充電抑制回路と前記離線補償コンデンサとの直列回路と通常フィルタコンデンサとを並列接続し、離線補償コンデンサへの充電電流は前記充電抑制回路の抵抗器によって電流を制限し、パンタグラフが架線から離線した場合には離線補償コンデンサから充電抑制回路のダイオードを通して通常フィルタコンデンサ側に電流を制限することなく必要な電流を供給する車両用電源装置において、前記充電抑制回路の抵抗器に直列にダイオードを追加接続し、元々あるダイオードをスイッチングデバイスに置き換え、パンタグラフが架線から離線した場合のみ前記スイッチングデバイスをオン制御する制御部を設けたことを特徴とする電気車用電源装置。A contactor that inputs DC from an overhead wire and turns the DC input ON / OFF, an initial charging circuit that suppresses inrush current to the filter capacitor when the power is turned on, and an input filter capacitor that converts DC to sinusoidal PWM AC Two system inverters, a system switching contact for selecting one of the two sets of inverters, and an AC filter for shaping the output of the inverter selected by the system switching contact into a sine wave The AC filter output is isolated from the DC circuit, converted to an arbitrary voltage, and consists of a standby dual system composed of an insulating transformer for supplying electric power to the train load. Each input of two sets of inverters Electric power can be supplied when the filter capacitor and pantograph are separated from the overhead line, which is required for the minimum operation of the electric vehicle power supply device. Separated into two systems of additional line-separation compensation capacitors necessary to extend the time, a charge suppression circuit in which a resistor and a diode are connected in parallel is connected in series to the line-separation compensation capacitor, and the charge suppression circuit and the line-separation A series circuit with a compensation capacitor and a normal filter capacitor are connected in parallel, and the charging current to the disconnection compensation capacitor is limited by the resistor of the charge suppression circuit, and when the pantograph is disconnected from the overhead line, the disconnection compensation capacitor In a vehicle power supply device that supplies the necessary current to the filter capacitor side normally without limiting the current through the diode of the charge suppression circuit, an additional diode is connected in series with the resistor of the charge suppression circuit, and the original diode is switched Replaced with a device, and only when the pantograph is disconnected from the overhead line Electrical vehicle power supply apparatus characterized in that a control unit for turning on controlling quenching device. 架線から直流を入力し、直流入力をＯＮ／ＯＦＦする接触器と、電源投入時のフィルタコンデンサへの突入電流を抑制するための初期充電回路と、直流を正弦波ＰＷＭ交流に変換する入力フィルタコンデンサを有する２組のインバータと、この２組のインバータのうちいずれか一方を選択するための系切換接点と、系切換接点により選択されたインバータの出力を正弦波に波形整形するためのＡＣフィルタと、ＡＣフィルタの出力を直流回路と絶縁して任意の電圧に変換し電車の負荷に電力を供給するための絶縁トランスから構成される待機２重系で構成され、２組のインバータのそれぞれの入力フィルタコンデンサの容量を電気車用電源装置の最低動作に必要な通常フィルタコンデンサとパンタグラフが架線から離線した場合の電力供給可能時間を延長するために必要な追加する離線補償コンデンサとの２系統に分離し、抵抗器とダイオードを並列に接続した充電抑制回路を前記離線補償コンデンサに直列接続し、前記充電抑制回路と前記離線補償コンデンサとの直列回路と通常フィルタコンデンサとを並列接続し、離線補償コンデンサへの充電電流は前記充電抑制回路の抵抗器によって電流を制限し、パンタグラフが架線から離線した場合には離線補償コンデンサから充電抑制回路のダイオードを通して通常フィルタコンデンサ側に電流を制限することなく必要な電流を供給する車両用電源装置において、前記充電抑制回路の抵抗器に直列に通常フィルタコンデンサ側から離線補償コンデンサ側に順方向となるようにスイッチングデバイスを接続し、このスイッチングデバイスを通常フィルタコンデンサが充電完了するまでオフ制御する制御部を設けたことを特徴とする電気車用電源装置。A contactor that inputs DC from an overhead wire and turns the DC input ON / OFF, an initial charging circuit that suppresses inrush current to the filter capacitor when the power is turned on, and an input filter capacitor that converts DC to sinusoidal PWM AC Two system inverters, a system switching contact for selecting one of the two sets of inverters, and an AC filter for shaping the output of the inverter selected by the system switching contact into a sine wave The AC filter output is isolated from the DC circuit, converted to an arbitrary voltage, and consists of a standby dual system composed of an insulating transformer for supplying electric power to the train load. Each input of two sets of inverters Electric power can be supplied when the filter capacitor and pantograph are separated from the overhead line, which is required for the minimum operation of the electric vehicle power supply device. Separated into two systems of additional line-separation compensation capacitors necessary to extend the time, a charge suppression circuit in which a resistor and a diode are connected in parallel is connected in series to the line-separation compensation capacitor, and the charge suppression circuit and the line-separation A series circuit with a compensation capacitor and a normal filter capacitor are connected in parallel, and the charging current to the disconnection compensation capacitor is limited by the resistor of the charge suppression circuit, and when the pantograph is disconnected from the overhead line, the disconnection compensation capacitor In a vehicular power supply device that supplies a necessary current without limiting the current to the normal filter capacitor side through the diode of the charge suppression circuit, the normal filter capacitor side to the disconnection compensation capacitor side in series with the resistor of the charge suppression circuit. Connect the switching device to be in the direction, this switching device Electrical vehicle power supply device, wherein a normal filter capacitor is provided a control unit for off control until charging is completed.
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