TWI670189B - 軌道車輛用電路系統 - Google Patents

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Kohei Yamamoto
西宮幸希夫
Sakio Nishimiya
宮後苑子
Sonoko Miyajiri
佐藤翔
Sho Sato
清水秀幸
Hideyuki Shimizu
結城和明
Kazuaki Yuuki
牧野友由
Tomoyuki Makino
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日商東芝股份有限公司
Kabushiki Kaisha Toshiba
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Abstract

實施方式的軌道車輛用電路系統，持有：電力變換部、轉換器、負載用逆變器、蓄電部、以及控制部。前述電力變換部，係把從架空線所供給的電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的行走用馬達之電力。前述轉換器，係把從前述架空線所供給的電力轉換成直流電力。前述負載用逆變器，係把從前述轉換器所輸出的電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的負載之電力。前述蓄電部被電性連接到前述負載用逆變器的輸入口側。前述控制部在再生時，把從前述電力變換部所輸出的再生電力，輸入到前述轉換器，把從前述轉換器所輸出的電力，輸入到前述蓄電部。

Description

軌道車輛用電路系統
本發明的實施方式是有關軌道車輛用電路系統(system)。
以往，使在軌道車輛(railway vehicle)的減速時所產生的再生能源(regeneration energy)積蓄到蓄電裝置，使用從蓄電裝置所供給的電力來驅動行走用馬達(motor)，經由行走用馬達的驅動力使車輪旋轉而行走之軌道車輛是廣為人知的。而且，這樣的軌道車輛也可以使用從架空線所供給的電力來驅動行走用馬達而行走。在此，用在軌道車輛的能量為有限的緣故，改善在軌道車輛中所用的能量的利用效率，期望可以有效活用。 作為這樣的創作，是有日本公開專利公報，特開2012-125128號專利公報(以下稱為專利文獻1)。
[發明欲解決之課題] 　　本發明欲解決之課題，係提供一種軌道車輛用電路系統，可以圖求在軌道車輛中所用的電力的有效活用。 [解決課題之手段]
實施方式的軌道車輛用電路系統，持有：電力變換部、負載用轉換器(converter)、負載用逆變器(inverter)、蓄電部、以及控制部。前述電力變換部，係把從架空線所供給的電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的行走用馬達之電力。前述負載用轉換器，係把從前述架空線所供給的電力轉換成直流電力。前述負載用逆變器，係把從前述負載用轉換器所輸出的電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的負載之電力。前述蓄電部被連接到前述負載用逆變器的輸入口側。前述控制部在再生時，把從前述電力變換部所輸出的再生電力，輸入到前述負載用轉換器，把從前述負載用轉換器所輸出的電力，輸入到前述蓄電部。
以下，參閱圖面，說明實施方式的軌道車輛用電路系統。
(第1實施型態) 　　首先，說明有關第1實施方式。 　　圖1為表示使用第1實施方式的軌道車輛用電路系統1的軌道車輛接觸到架空線P的狀態之構成圖。軌道車輛用電路系統1(以下，簡單稱為電路系統1)，具有：斷路器12、充電電路13、濾波電抗器(filter reactor)14、放電電路16、濾波電容(filter capacitor)17、電力變換部20、充電電路30、蓄電部40、負載用轉換器50、負載用逆變器51、以及控制部60。 　　搭載了電路系統1之軌道車輛，係集電器2接觸到架空線P，經此，從架空線P接受電力的供給而驅動行走用馬達M，行走在未圖示的固定式道路上。而且，在沒有從架空線P接受到電力的供給的情況下，從電路系統1的蓄電部40接受電力的供給，驅動行走用馬達M。如此，為了使用從架空線P所供給的電力與從蓄電部40所供給的電力之至少任意其中一方的電力，也有把配合狀況做切換而行走的軌道車輛稱為混合(hybrid)軌道車輛的情況。 　　而且，搭載在電路系統1之軌道車輛，係從架空線P或是蓄電部40接受電力的供給，而驅動負載3。負載3為被搭載在車輛的輔機(例如照明設備或冷暖房設備)。供給到驅動負載3的負載用逆變器51的電力，乃是比供給到驅動行走用馬達M的電力變換部20的電力的電壓還低的電壓。
本案的電路系統1中，是有使用從架空線P所供給的電力來使軌道車輛行走的「通常模式(normal or usual mode)」、以及使用從蓄電部40所供給的電力來使軌道車輛行走的「自力行走模式」。 　　在以通常模式使軌道車輛行走的情況下，使用從架空線P所供給的電力作為驅動行走用馬達M的電力，比供給到驅動負載3的負載用逆變器51的電力的電壓值還高的電壓值(例如1500[V]左右，以下稱為「高電壓」)的電力被供給到驅動行走用馬達M之電力變換部20。 　　在以自力行走模式使軌道車輛行走的情況下，使用從蓄電部40所供給的電力作為驅動行走用馬達M的電力，比通常模式時還低的電壓值(例如750[V]左右，以下稱為「低電壓」)的電力被供給到電力變換部20。 　　而且，電路系統1也具有再生藉由行走用馬達M所產生的電力之再生模式，在通常模式中的再生時，使用高電壓的電力驅動行走用馬達M，產生高電壓的再生電力。 　　在自力行走模式中的再生時，使用低電壓的電力驅動行走用馬達M，產生低電壓的再生電力。以下，把自力行走模式方面的部分稱為「自走模式」，進行說明。
熔斷器(fuse)H被串聯連接在架空線P與電路系統1之間。熔斷器H為保護電路系統1的保護電路。例如在從架空線P所供給的電力的電流為大電流的情況下，熔斷器H係熔斷器H的內部被熔斷等，成為架空線P與電路系統1之電性的連接被遮斷之遮斷狀態。
斷路器12被電性串聯連接在熔斷器H與充電電路13之間。斷路器12係決定熔斷器H與充電電路13之間為導通狀態或是遮斷狀態。斷路器12例如是高速斷路器(High-Speed Breaker，HB)。
充電電路13乃是被連接在斷路器12與濾波電抗器14之間，利用高電壓或是低電壓的電力對後述的濾波電容17進行充電之電路。充電電路13例如具有：被電性連接到正極線LP之接觸器LB、和相對於接觸器LB電性並聯連接之接觸器CHB及電阻體CHRe。 　　充電電路13係根據來自控制部60的控制，決定接觸器LB、CHB為導通狀態或是遮斷狀態。充電電路13係在開始濾波電容17的充電之情況下，首先把接觸器CHB切換到導通狀態。之後，充電電路13係把接觸器LB切換到導通狀態，並且，把接觸器CHB從導通狀態切換到遮斷狀態。 　　藉由接觸器CHB被切換到導通狀態，濾波電容17被充電。接著，充電電路13係在濾波電容17被充電過後，把接觸器LB切換到導通狀態。
濾波電抗器14被連接在充電電路13與放電電路16之間，去除被輸入到濾波電抗器14的電力所包含的高頻成分。濾波電抗器14去除例如起因於從架空線P所供給的電力之高頻成分或回到架空線P之電力所包含的控制訊號等之高頻成分。 　　放電電路16乃是在濾波電抗器14與濾波電容17之間，對被連接在正極線LP與負極線LN之間的濾波電容17進行放電之電路。 　　放電電路16包含：與濾波電容17電性並聯連接之放電用切換器(switch)、及與放電用切換器串聯連接之電阻體。放電電路16係根據控制部60的控制，決定放電用切換器為導通狀態或是遮斷狀態。放電電路16係在開始濾波電容17的放電之情況下，決定放電用切換器為導通狀態。之後，濾波電容17的放電結束的話，放電電路16決定放電用切換器為遮斷狀態。 　　濾波電容17係對供給到電力變換部20的電力進行平滑化。
電力變換部20，係把從架空線P所供給的直流電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的行走用馬達M之交流電力。電力變換部20例如包含切換元件(switching elements)，根據來自控制部60的控制訊號，把切換元件切換到導通狀態或是遮斷狀態，經此，把直流電力轉換成交流電力。
充電電路30是與充電電路13為同等的構成的緣故，省略說明。但是，相對於充電電路13使用從架空線P所供給的高電壓的電力來對濾波電容17充電，充電電路30是使用從蓄電部40所供給的低電壓的電力充電到濾波電容17這點為相異。
蓄電部40係第1端子與負載用逆變器51的輸入口側相連接。蓄電部40係根據來自控制部60的控制訊號，供給蓄電部40所蓄電之電力到負載用逆變器51。 　　而且，蓄電部40係第2端子與放電電路16的輸入口側相連接。蓄電部40係根據來自控制部60的控制訊號，供給蓄電部40所蓄電之電力到電力變換部20。 　　蓄電部40係根據來自控制部60的控制訊號，在再生時，對從電力變換部20所供給的再生電力進行蓄電。 　　在此，蓄電到蓄電部40之電力的電壓範圍為低電壓。為此，在從電力變換部20所供給的再生電力為高電壓的情況下，在把高電壓的再生電力的電力轉換成低電壓的再生電力後，再蓄電到蓄電部40是有必要的。 　　在本實施方式的電路系統1中，使用後述的負載用轉換器50，把高電壓的再生電力轉換成低電壓的再生電力。
負載用轉換器50係把已被輸入的直流電力，轉換成具有期望的電流及電壓之直流電力並輸出。負載用轉換器50例如包含有切換元件。負載用轉換器50係根據來自控制部60的控制訊號，把切換元件切換成導通狀態或是遮斷狀態，經此，把從架空線P所供給的直流電力轉換成具有期望的電流及電壓之直流電力。 　　負載用逆變器51係把來自負載用轉換器50之已被輸出的電力，轉換成驅動負載3的交流電力。
控制部60例如為經由CPU(Central Processing Unit)等的處理器執行被儲存在程式記憶體的程式來實現之軟體(software)功能部。而且，這些功能部中的一部分或是全部，也可以經由LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、或是FPGA (Field-Programmable Gate Array)等的硬體(hardware)來實現。
控制部60係控制：充電電路13、放電電路16、電力變換部20、充電電路30、蓄電部40、負載用轉換器50、及負載用逆變器51。 　　而且，控制部60係接收從設在未圖示的軌道車輛的駕駛臺等之控制器(controller)所發送的控制訊號。在從控制器所發送的控制訊號，包含有表示是否為通常模式之資訊。而且，在從控制器所發送的控制訊號，包含有表示是否為動力(power running)之資訊。控制部60係根據從控制器所接收到的控制訊號，判定是否為通常模式。而且，控制部60係根據從控制器所接收到的控制訊號，判定是否為動力。
控制部60係在通常模式中的動力時，把從架空線P所供給的電力，如元件符號TRM表示，經由架空線P、熔斷器H、斷路器12、充電電路13、濾波電抗器14、及放電電路16，輸入到電力變換部20。從架空線P所供給的電力為高電壓的緣故，在通常模式中的動力時，行走用馬達M經由高電壓而被驅動。 　　而且，控制部60係在通常模式中的動力時，把從蓄電部40所供給的電力，如元件符號TRH表示，從蓄電部40輸入到負載用逆變器51。
控制部60係在通常模式的再生時，把藉由行走用馬達M所發電並從電力變換部20輸出之再生電力，如元件符號TK表示，經由放電電路16、充電電路13、斷路器12、及負載用轉換器50，輸入到蓄電部40。從電力變換部20輸出之高電壓的再生電力，係輸入到負載用轉換器50，經此，轉換成低電壓的再生電力並輸出。亦即，高電壓的再生電力係使用負載用轉換器50來降壓。經此，在蓄電部40，活用高電壓的電力而對低電壓的再生電力蓄電。
控制部60係在自走模式中的動力時，把從蓄電部40所供給的電力，如元件符號GR表示，經由充電電路30、及放電電路16，輸入到電力變換部20。從蓄電部40所供給的電力為低電壓的緣故，在自走模式中的動力時，行走用馬達M經由低電壓而被驅動。 　　而且，控制部60係在自走模式中，把從蓄電部40所供給的電力，如元件符號TRH表示，從蓄電部40輸入到負載用逆變器51。
控制部60係在自走模式中的再生時，把藉由行走用馬達M所發電並從電力變換部20輸出之低電壓的再生電力，如元件符號GK表示，經由放電電路16、及充電電路30，輸入到蓄電部40。從電力變換部20輸出的低電壓的再生電力，係為了利用低電壓的電力來驅動行走用馬達M，所以再生電力也就是低電壓，並沒有必要為了蓄電而轉換成低電壓的再生電力，可以直接蓄電到蓄電部40。
控制部60係在從架空線P開始電力的供給的情況下，利用從架空線P所供給的電力，使濾波電容17充電。該情況下，控制部60係使用充電電路13對濾波電容17充電。 　　而且，控制部60係在從蓄電部40開始電力的供給的情況下，對利用從架空線P所供給的電力而已被充電的濾波電容17進行放電。接著，控制部60係利用從蓄電部40所供給的電力，對濾波電容17充電。該情況下，控制部60係使用放電電路16對濾波電容17放電。而且，控制部60係使用充電電路30對濾波電容17充電。
在此，有關電路系統1的動作，使用圖2說明之。圖2為表示電路系統1的動作之流程。
控制部60係根據從控制器所發送的控制訊號，判定是否為通常模式(步驟S11)。接著，控制部60係根據從控制器所發送的控制訊號，判定是否為動力(power running)時(步驟S12)。 　　控制部60係在通常模式中的動力時，把從架空線P所供給的直流電力，輸出到電力變換部20。電力變換部20係把從架空線P所供給的直流電力轉換成交流電力，供給到行走用馬達M(步驟S13)。該情況下，供給到行走用馬達M的電力，為高電壓的電力。 　　而且，控制部60係根據被蓄電在蓄電部40的蓄電電力量等的資訊，判定是否把從蓄電部40所供給的電力輸出到負載3(步驟S14)。例如，控制部60係在蓄電電力量為預先決定的基準值以上的情況下判定輸出到負載3，在未達預先決定的基準值的情況下判定不輸出到負載3。控制部60係在判定把從蓄電部40所供給的電力輸出到負載3的情況下，把從蓄電部40所供給的電力輸出到負載3(步驟S15)。
控制部60係在不為通常模式中的動力時的情況也就是可以得到可以再生的情況(例如，再生制動為動作中的情況)下，使電力變換部20產生再生電力。在該情況下使電力變換部20產生出的再生電力，為高電壓的電力。控制部60係把藉由電力變換部20所產生出的高電壓的再生電力，輸入到負載用轉換器50。負載用轉換器50係把高電壓的再生電力轉換成低電壓的再生電力，藉此，降壓並輸出。經此，在蓄電部40，可以對低電壓的再生電力進行蓄電(步驟S16)。
控制部60係在不為通常模式(normal or usual mode)的情況(亦即自走模式(self running mode)的情況)下，把從蓄電部40所供給的電力，輸出到負載3(步驟S17)。而且，控制部60係在自走模式的情況下的動力時(步驟S18)，電力變換部20係把從蓄電部40所供給的電力，轉換成交流電力，供給到行走用馬達M(步驟S19)。該情況下，供給到行走用馬達M的電力，為低電壓的電力。
控制部60係在不為自走模式中的動力時的情況也就是可以得到可以再生的情況(例如，再生制動(regeneration brake)為動作中的情況)下，使電力變換部20產生再生電力。在該情況下，使電力變換部20產生出的再生電力，為低電壓的電力。控制部60係把電力變換部20所產生出的低電壓的再生電力，輸入到蓄電部40。經此，在蓄電部40，可以對從電力變換部20輸出的低電壓的再生電力進行蓄電(步驟S20)。
根據以上說明過的第1實施方式，電路系統1係使從電力變換部20所輸出的高電壓的再生電力，輸入到負載用轉換器50，使從負載用轉換器50所輸出的電力，輸入到蓄電部40。經此，根據電路系統1，使用負載用轉換器50把高電壓的再生電力降壓，可以把低電壓的再生電力蓄電到蓄電部40，可以圖求在軌道車輛中所用的電力的有效活用。而且，把使用負載用轉換器50而蓄電到蓄電部40的電力的電壓進行降壓的緣故，所以沒有必要使用調整蓄電到蓄電部40的電力之專用的調整電路(例如，截波電路)，可以實現省空間化(space saving)。
而且，控制部60係使從蓄電部40所輸出的電力，輸入到負載用逆變器51，轉換成驅動負載3的交流電力。經此，根據電路系統1，也在通常模式的動力時，可以利用從蓄電部40所輸出的電力來驅動負載3，減少從架空線P所供給的電力的使用，可以圖求在軌道車輛中所用的電力的有效活用。
而且，控制部60係在自走模式中，把從蓄電部40所輸出的電力，供給到電力變換部20。經此，根據電路系統1，也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，可以使用從蓄電部40所輸出的電力來驅動行走用馬達M，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。
而且，控制部60係在自走模式中的再生時，使從電力變換部20所輸出的再生電力輸入到蓄電部40。經此，根據電路系統1，也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，可以把自走模式中的再生時的再生電力蓄電到蓄電部40，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。
而且，控制部60係在從通常模式切換到自走模式的情況下，控制充電電路30，利用從蓄電部40所輸出的電力，對濾波電容17充電。經此，根據電路系統1，也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，可以在自走模式中把利用濾波電容17而已平滑化的電力供給到電力變換部20，可以圖求軌道車輛所用的電力的有效活用。
(第2實施型態) 　　接著說明有關第2實施方式。圖3為用於說明有關第2實施方式的圖。在與前述的構成為相同的構成下，賦予相同的元件符號，省略其說明。
如圖3表示，第2實施方式的電路系統1係在第1實施方式的電路系統1更進一步追加截波電路(chopper circuit)32、接觸器36及濾波電容33。
截波電路32被連接在電力變換部20與蓄電部40之間。截波電路32係調整從蓄電部40所輸出的電力的電壓。截波電路32係在再生時，把從電力變換部20所輸出的再生電力，從高電壓降壓到低電壓，輸出到蓄電部40。而且，截波電路32係在動力時，把從蓄電部40所輸出的電力從低電壓升壓到高電壓，供給到電力變換部20。
截波電路32例如包含有：切換元件、電抗器、整流器、及電容等。截波電路32係例如根據從控制部60所輸出的控制訊號(例如，PWM(Pulse Width Modulation)控制訊號)，進行截波電路32的切換元件的開關控制。經此，截波電路32係把從電力變換部20所輸出的再生電力降壓，或是把從蓄電部40所輸出的電力升壓。
濾波電容33係位於截波電路32與放電電路16之間，與截波電路32電性並聯連接。濾波電容33係把輸出入在截波電路32的電力，進行平滑化。 　　接觸器36係根據控制部60的控制，決定截波電路32與電力變換部20為遮斷狀態或是連接狀態。
控制部60係控制截波電路32與接觸器(contactor)36。控制部60係在通常模式的再生時，把從電力變換部20所輸出的再生電力，如元件符號TKa表示，經由放電電路16、截波電路32、及充電電路30，輸入到蓄電部40。從電力變換部20所輸出的高電壓的再生電力係被輸入到截波電路32而被降壓，而被輸出作為低電壓的再生電力。經此，在蓄電部40，可以對低電壓的再生電力進行蓄電。
而且，控制部60係在動力時，把從蓄電部40所輸出的電力，輸入到截波電路32。從蓄電部40所輸出的低電壓的電力係被輸入到截波電路32而被升壓，而被輸出作為高電壓的電力。在電力變換部20，供給從截波電路32所輸出的高電壓的電力。 　　控制部60係在截波電路32與電力變換部20之間，在例如流動了異常的電流的情況等之下，為了保護電路系統1，決定接觸器36為遮斷狀態。經此，控制部60係在電路系統1中，抑制起因於流動了異常的電流所產生之電路系統1的不適切。而且，控制部60係在後述的第3實施方式的電路系統1中，在從通常模式切換到自走模式的情況下，決定接觸器36為遮斷狀態。在第2實施方式的電路系統1中，除了上述之流動了異常的電流的情況等的異常時，在通常時，決定接觸器36為連接狀態。
根據以上已說明之第2實施方式，電路系統1係在通常模式中的再生時，把從電力變換部20所輸出的再生電力，利用截波電路32降壓，輸出到蓄電部40。經此，根據電路系統1，也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，使用截波電路32把再生電力降壓，可以把降壓過的電力蓄電到蓄電部40，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。 　　而且，電路系統1係利用截波電路32，在動力時，把從蓄電部40所輸出的再生電力升壓，輸出到電力變換部20。經此，根據電路系統1，也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，使用截波電路32把從蓄電部40所輸出的電力升壓，可以把升壓過的電力供給到電力變換部20，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。
(第3實施型態) 　　接著說明有關第3實施方式。圖4為用於說明有關第3實施方式的圖。在與前述的構成為相同的構成下，賦予相同的元件符號，省略其說明。
如圖4表示，在第3實施方式的電路系統1，不包含第1實施方式中的電路系統1的充電電路30。而且，在第3實施方式的電路系統1，追加第2實施方式中的截波電路32、濾波電容33、以及接觸器36到第1實施方式中的電路系統1。更進一步，第3實施方式的電路系統1中，追加電性連接截波電路32與充電電路13的輸入口側之連接線LH、及接觸器34、35。
如已經說明過的，在從通常模式切換到自走模式的情況下，控制部60係對利用從架空線P所供給的電力而被充電過的濾波電容17放電，利用來自蓄電部40的電力對濾波電容17重新充電。接著，在第1實施方式及第2實施方式中，利用從架空線P所供給的電力對濾波電容17充電的情況係使用充電電路13，在利用來自蓄電部40的電力對濾波電容17充電的情況下是使用充電電路30。 　　第3實施方式中，也在利用從架空線P所供給的電力對濾波電容17充電的情況下，也在利用來自蓄電部40的電力對濾波電容17充電的情況下，使用充電電路13。
關於截波電路32、濾波電容33、及接觸器36，係與在第2實施方式說明過的為同樣的話，省略說明。
接觸器34係被電性串聯連接到濾波電容33，根據來自控制部60的控制訊號，決定截波電路32的正極側端子與濾波電容33的正極側端子為遮斷狀態或是連接狀態。在接觸器34為遮斷狀態的情況下，電力不被充電到濾波電容33。在接觸器34為通電狀態的情況下，可以把電力充電到濾波電容33。
連接線LH係電性連接截波電路32與充電電路13的輸入口側。 　　接觸器35係被設置在連接線LH上，根據來自控制部60的控制訊號，決定截波電路32與充電電路13的輸入口側為遮斷狀態或是連接狀態。 　　控制部60係控制接觸器34、35、及36。控制部60係在從通常模式切換到自走模式的情況下，決定接觸器35為通電狀態，決定接觸器36為遮斷狀態。經此，如元件符號GJ表示，經由截波電路32、接觸器35、充電電路13、濾波電抗器14、放電電路16，從蓄電部40所輸出的電壓被輸入到濾波電容17。如此，從蓄電部40所輸出的電壓被輸入到濾波電容17，經此，可以利用來自蓄電部40的電力對濾波電容17充電。 　　而且，控制部60係在從通常模式切換到自走模式的情況下，決定接觸器34為遮斷狀態。經此，多餘的電力不會被充電到濾波電容33。
根據以上說明過的第3實施方式，控制部60係控制充電電路13，對濾波電容17充電。經此，電路系統1係也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，可以有效使用充電電路13，而且，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。而且，變成沒有必要使用充電電路30，可以實現省空間化。
而且，控制部60係在從通常模式切換到自走模式的情況下，開放(open)接觸器34。經此，電路系統1係也在使用負載用轉換器50把高電壓的電力降壓並蓄電到蓄電部40的系統中，多餘的電力可以不會被充電到濾波電容33，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。
(實施方式的變形例) 　　使用圖5說明實施方式的變形例。圖5為用於說明有關第1實施方式的變形例的圖。圖5為表示作為圖1的電路系統中的負載用轉換器50所用的絕緣型轉換器50a的構成之構成圖。 　　如圖5表示，絕緣型轉換器50a具有：逆變器500、繞線501、二繞線502、以及整流器503。
逆變器500係把從架空線P所供給的直流電力，轉換成交流電力。逆變器500例如包含有切換元件，把切換元件切換到導通狀態或遮斷狀態，藉此，把直流電力轉換成交流電力。 　　繞線501係與逆變器500連接。 　　繞線502係與整流器503連接。繞線501與繞線502係被電性絕緣。把繞線501作為一次側繞線，把繞線502作為二次側繞線，形成絕緣變壓器504。 　　整流器503係整流從二次側的變壓器502輸入之被變壓過的交流電力，轉換成直流電力。經此，從整流器503所輸出的電力，變成被變壓過的直流電力。
根據以上說明過的變形例，使用絕緣型轉換器50a作為負載用轉換器50。經此，根據電路系統1，經由絕緣型轉換器50a，可以電性絕緣架空線P與負載用逆變器51，可以抑制從架空線P所供給的高電壓的電力違誤而直接高壓輸出到負載用逆變器之憾事。
尚且，在以上說明過的至少一個實施方式中，說明了從架空線P供給直流電力的情況，但不限於此。也可以是從架空線P所供給的電力為交流電力。該情況下，負載用轉換器50例如可以使用AC/DC轉換器。
根據以上說明過的至少一個實施方式，軌道車輛用電路系統1持有：電力變換部20、負載用轉換器50、負載用逆變器51、蓄電部40、以及控制部60。經此，根據軌道車輛用電路系統1，可以圖求在軌道車輛所用的電力的有效活用。
說明了本發明若干個實施方式，但這些實施方式，乃是作為例子來提示，並沒有限定發明的範圍之意圖。這些實施方式，係可以以其他各式各樣的形態來實施，在不逸脫發明的要旨的範圍內，可以進行種種的省略、置換、變更。這些實施方式或其變形，是與被包含在發明的範圍或要旨同樣，為被包含在申請專利範圍所記載的發明以及其均等的範圍者。
1‧‧‧軌道車輛用電路系統
12‧‧‧斷路器
13、30‧‧‧充電電路
20‧‧‧電力變換部
40‧‧‧蓄電部
50‧‧‧負載用轉換器
51‧‧‧負載用逆變器
60‧‧‧控制部
P‧‧‧架空線
[圖1] 為表示使用第1實施方式的軌道車輛用電路系統之軌道車輛接觸到架空線的狀態之構成圖。 　　[圖2] 為表示第1實施方式的軌道車輛用電路系統的動作之流程(flow chart)。 　　[圖3] 為表示第2實施方式的軌道車輛用電路系統之構成圖。 　　[圖4] 為表示第3實施方式的軌道車輛用電路系統之構成圖。 　　[圖5] 為用於說明實施方式的變形例之圖。

Claims (10)

  1. 一種軌道車輛用電路系統，具備：電力變換部，其係把從架空線所供給的電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的行走用馬達之電力；負載用轉換器，其係把從前述架空線所供給的電力轉換成直流電力；負載用逆變器，其係把從前述負載用轉換器所輸出的電力轉換成驅動搭載在軌道車輛的負載之電力；蓄電部，其係電性連接到前述負載用逆變器的輸入口側；以及控制部，其係在再生時，使從前述電力變換部所輸出的再生電力，輸入到前述負載用轉換器，使從前述負載用轉換器所輸出的電力輸入到前述蓄電部。
  2. 如請求項1的軌道車輛用電路系統，其中，前述控制部，係使從前述蓄電部所輸出的電力，輸入到前述負載用逆變器；前述負載用逆變器，係把從前述蓄電部所輸出的電力，轉換成驅動搭載在軌道車輛的負載之電力。
  3. 如請求項1或是請求項2的軌道車輛用電路系統，其中，前述控制部係在自力行走模式中，把從前述蓄電部所輸出的電力供給到前述電力變換部。
  4. 如請求項1或是請求項2的軌道車輛用電路系統，其中，前述控制部係在自力行走模式中，在再生時，使從前述電力變換部所輸出的再生電力，輸入到前述蓄電部。
  5. 如請求項1或是請求項2的軌道車輛用電路系統，其中，更具備：第1充電電路，其係被電性連接在前述蓄電部與前述電力變換部之間；以及第1濾波電容，其係被設置在前述電力變換部的電力供給側；前述控制部係在從通常模式切換到自力行走模式的情況下，控制前述第1充電電路，利用從前述蓄電部所輸出的電力，對前述第1濾波電容充電。
  6. 如請求項1或是請求項2的軌道車輛用電路系統，其中前述負載用轉換器為絕緣型的轉換器。
  7. 如請求項1或是請求項2的軌道車輛用電路系統，其中，更具備截波電路，其係被電性連接在前述電力變換部與前述蓄電部之間，調整被輸入到前述蓄電部的電力或是從前述蓄電部所輸出的電力的電壓；前述控制部係在再生時，使從前述電力變換部所輸出的電力被截波電路降壓，並輸入到前述蓄電部。
  8. 如請求項7的軌道車輛用電路系統，其中，前述控制部係在動力時，使從前述蓄電部所輸出的電力被截波電路升壓，並輸入到前述電力變換部。
  9. 如請求項7的軌道車輛用電路系統，其中，更具備：第2充電電路，其係被電性連接在前述架空線與前述電力變換部之間；以及第1濾波電容，其係被設在前述電力變換部的電力供給側；前述控制部係在從通常模式切換到自力行走模式的情況下，控制前述第2充電電路，使前述第1濾波電容充電。
  10. 如請求項7的軌道車輛用電路系統，其中，更具備接觸器，其係被電性串聯連接到，與前述截波電路電性並聯連接的第2濾波電容；前述控制部係在從通常模式切換到自力行走模式的情況下，開放前述接觸器。
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