JP2010004645A - 電気車用電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 待機系の故障を常時もしくは短期間で検知し、常に正常な状態で待機系を待機させておくことができる電気車用電源装置を提供する。
【解決手段】 インバータ4aと4b、インバータ制御部7aと7bはそれぞれ同一構成である。インバータ4a、インバータ制御部7a、開閉スイッチ5a、6aを稼動側装置、インバータ4b、インバータ制御部7b、開閉スイッチ5b、6bを待機側装置とした場合、開閉スイッチ5a、6aはオンし、インバータ4aは通常動作を実行する。一方、インバータ制御部7bは、開閉スイッチ5bをオンとし6bをオフとし、インバータ4bを動作させ、待機側装置の故障を検出する。
【選択図】 図1
【解決手段】 インバータ4aと4b、インバータ制御部7aと7bはそれぞれ同一構成である。インバータ4a、インバータ制御部7a、開閉スイッチ5a、6aを稼動側装置、インバータ4b、インバータ制御部7b、開閉スイッチ5b、6bを待機側装置とした場合、開閉スイッチ5a、6aはオンし、インバータ4aは通常動作を実行する。一方、インバータ制御部7bは、開閉スイッチ5bをオンとし6bをオフとし、インバータ4bを動作させ、待機側装置の故障を検出する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、架線から電力を受け取り、電気車の照明や空調装置などに電源を供給する電気車用電源装置に関する。
一般に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。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することがある。例えば、10両編成の列車で、2車両にこのような電源装置を搭載し、通常は一方の電源を使用して、電源異常が発生した場合に他方の電源を使用するように構成する場合がある。あるいは、1電源装置内に2つ以上の3相インバータを備えることもある。一例として、1台もしくは全数ではないが複数台の3相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3相インバータに切り換えることを特徴とする電気車用電源装置が開示されている(特許文献1)。
特開2005−287129号公報
上述した待機系を持った電気車用電源装置では、稼働側のインバータ装置が故障した場合には、待機系に切換えて動作を保証し続ける。
このため、通常は動作していない待機側の装置は正常であることが必須条件である。
従来の待機系電源装置では、稼働系と待機系の部品類の消耗度合いを均一にするため、時刻、日付、曜日、進行方向、動作回数、動作時間、動作日数、故障状況、前回稼動インバータ等の動作情報から、定期的に動作を切換えていたため、切換期間毎に稼働系と待機系の正常性を確認する事は可能であった。
しかし、走行中の振動等により待機している側の装置に故障あるいは接触不良等が発生した場合は、稼働側に故障が発生した時点で、待機側も故障をしていることになり継続して動作し続けることができない場合があった。
本発明では、待機系の故障を常時もしくは短期間で検知することにより、故障した待機系を適切な時期に修復し、常に正常な状態で待機系を待機させておくことができる電気車用電源装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の1実施例に係る電気車用電源装置は、直流電力を交流電力に変換する第1インバータと、直流電源と前記第1インバータの直流端の間に設けられた第1開閉スイッチ、及び負荷と前記第1インバータの交流端の間に設けられた第2開閉スイッチと、前記第1インバータと前記第1及び第2開閉スイッチを制御すると共に、前記第1インバータを構成する各部の動作及び前記第1及び第2開閉スイッチの動作を確認する第1インバータ制御手段と、直流電力を交流電力に変換する第2インバータと、前記直流電源と前記第2インバータの直流端の間に設けられた第3開閉スイッチ、及び負荷と前記第2インバータの交流端の間に設けられた第4開閉スイッチと、前記第2インバータと前記第3及び第4開閉スイッチを制御すると共に、前記第2インバータを構成する各部の動作及び前記第3及び第4開閉スイッチの動作を確認する第1インバータ制御手段とを具備し、前記第1インバータ、第1及び第2開閉スイッチを稼動側装置、前記第2インバータ、第3及び第4開閉スイッチを待機側装置とした場合、前記第2インバータ制御手段は、前記第2インバータ、第3及び第4開閉スイッチのうち少なくとも1つを動作させ、前記待機側装置の故障を検出する。
待機系の故障を常時もしくは短期間で検知することにより、故障した待機系を適切な時期に修復し、常に正常な状態で待機系を待機させておくことができる。
以下、本発明に係る電気車用電源装置の実施例について、図面を参照して説明する。
[第1実施例]
(構成)
図1は本発明による電気車用電源装置3の第1実施例に係る回路構成を示す。
(構成)
図1は本発明による電気車用電源装置3の第1実施例に係る回路構成を示す。
図1(a)において、架線1(直流電源)から例えばDC1500Vの電圧がとして、パンタグラフ2、切替接触器5aを介してインバータ4aに供給される。図1(b)はインバータ4aの回路構成を示す図である。インバータ4aは、それぞれ同一構成のインバータ相40a、40b、40cから構成される。各インバータ相は、2つの自己消弧形素子(IGBT、GTOサイリスタ等)42及び2つのダイオード43等の電力用半導体素子で構成されるスイッチング回路、及び入力側に設けられたフィルタコンデンサ44を含む。インバータ4a〜4cのGNDは、車輪45に接続されている。
インバータ4aの出力は切替接触器6aを介して絶縁トランス41の一次側に接続される。図1(a)では、切替接触器6aは簡単のため1回路のみ示されているが、実際には3相用に3回路設けられる。絶縁トランス41の二次側3相出力電圧は例えば440Vであって、電車内に設けられた照明装置、空調装置等の負荷8へ供給される。絶縁トランス41は、インバータ4aの3相出力電圧を所定の3相電圧に変換すると共に、インバータ4aと負荷8を直流的に絶縁する。
インバータ制御部7aは、インバータ4aがDC1500Vの入力電圧を、所定の大きさ及び周波数の3相電圧に変換するように、インバータ4aのスイッチング素子42にゲートパルス信号を提供する。又インバータ制御部7aは、切換接触器5a、6aのON/OFFを制御する。更にインバータ制御部7aは、インバータ4aを構成する電力半導体素子42,43ならびに切換接触器5a、6aの故障(動作不良)を検出する。
インバータ4b及びインバータ制御部7bの構成は、それぞれインバータ4a及びインバータ制御部7aと同一である。インバータ4bの直流側は、切換接触器5bを介してパンタグラフ2に接続され、交流側は切換接触器6bを介して絶縁トランス41の一次側に接続される。
(作用)
図2、図3は第1実施例の動作を示すタイムチャートである。ここでは図1のインバータ4a、インバータ制御部7aを1系とし、インバータ4b,インバータ制御部7bを2系と仮に設定する。稼働系と待機系は通常、インバータ制御部7a、7bが相互に情報を交換して決定される。ここでは説明のため、1系側が稼働側、2系側が待機側に決定されたとする。
図2、図3は第1実施例の動作を示すタイムチャートである。ここでは図1のインバータ4a、インバータ制御部7aを1系とし、インバータ4b,インバータ制御部7bを2系と仮に設定する。稼働系と待機系は通常、インバータ制御部7a、7bが相互に情報を交換して決定される。ここでは説明のため、1系側が稼働側、2系側が待機側に決定されたとする。
1系が稼働側の場合、図2のタイムチャートに示すように、インバータ制御部7aは切換接触器5a,6aをオンしインバータ4aを制御する。この結果、インバータ4aは通常動作し、負荷8に電力を供給する。
2系の待機系の場合、図2のタイムチャートに示すように、インバータ制御部7bは切換接触器(入力側)5bは投入するが、切換接触器(出力側)6bは開放したまま、インバータ4bを制御する。2系の待機系は、切換接触器(出力側)6b以外は、通常と同様に動作し、インバータ制御部7bは各部の動作をチェックする。例えばインバータ制御部7bは、後述する図13のようなゲート異常検知論理回路のような回路にて、インバータ4bのスイッチング回路42、43が、入力ゲートパルスに対して正常に動作しているか否かチェックする。
尚、1系である稼働側が故障した場合には、図3のタイムチャートに示すように、1系のインバータ制御部7aは、切換接触器5a,6aをオフし、インバータ4aを停止する。2系のインバータ制御部7bは、切換接触器5b、6bをオンし、インバータ4bを稼働させることにより、待機系が通常動作して、負荷8に電力を供給する。
(効果)
2系である待機側も、切換接触器6b以外が常に通常と同様に動作することにより、インバータ4bに故障が発生した場合、すぐに検知することが可能となる。
2系である待機側も、切換接触器6b以外が常に通常と同様に動作することにより、インバータ4bに故障が発生した場合、すぐに検知することが可能となる。
[第2実施例]
本発明の第2実施例について、図1の構成及び図3、図4のタイムチャートを参照して説明する。第2実施例の回路構成は図1の第1実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本発明の第2実施例について、図1の構成及び図3、図4のタイムチャートを参照して説明する。第2実施例の回路構成は図1の第1実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
(作用)
図4は第2実施例の動作を示すタイムチャートである。図4の方式は図2に比較して、1系稼働側及び2系待機側が起動する前に、2系待機側の切換接触器(出力側)6bを1度投入した後、開放する論理をインバータ制御部7bに追加している。稼動側故障時の動作は図3のタイムチャートと同様である。
図4は第2実施例の動作を示すタイムチャートである。図4の方式は図2に比較して、1系稼働側及び2系待機側が起動する前に、2系待機側の切換接触器(出力側)6bを1度投入した後、開放する論理をインバータ制御部7bに追加している。稼動側故障時の動作は図3のタイムチャートと同様である。
装置の起動前に、図4のパルスP1のようなオン信号を切換接触器6bに出力すると、切換接触器6bは応答信号をインバータ制御部7bに出力する。この応答信号は切換接触器6bがオンしたか否かを示す信号である。切換接触器6bは切換接触器6bと同様に動作する補助接点を具備し、この補助接点の動作により応答信号が発生される。この応答信号により、インバータ制御部7bは切換接触器6bが正常に動作したか判断できる。
(効果)
待機側の動作時に、待機側の切換接触器6bの故障検知はできないが、起動前に故障しているか否かを確認して、待機側の正常性を確認でき、待機側の信頼性を高める効果がある。
(効果)
待機側の動作時に、待機側の切換接触器6bの故障検知はできないが、起動前に故障しているか否かを確認して、待機側の正常性を確認でき、待機側の信頼性を高める効果がある。
[第3実施例]
本発明の第3実施例について、図1の構成及び図3、図5のタイムチャートを参照して説明する。第3実施例の回路構成は図1の第1実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本発明の第3実施例について、図1の構成及び図3、図5のタイムチャートを参照して説明する。第3実施例の回路構成は図1の第1実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
(作用)
図5は第3実施例の動作を示すタイムチャートである。図5の方式は図2に比較して、1系稼働側が起動する前に、短時間だけ2系待機側が動作する論理をインバータ制御部7bに追加している。稼動側故障時の動作は図3のタイムチャートと同様である。
図5は第3実施例の動作を示すタイムチャートである。図5の方式は図2に比較して、1系稼働側が起動する前に、短時間だけ2系待機側が動作する論理をインバータ制御部7bに追加している。稼動側故障時の動作は図3のタイムチャートと同様である。
図5に示すように、1系稼働側が起動する前に、インバータ制御部7b、インバータ4bはP4のように短時間動作する。このときインバータ制御部7bは、パルスP2、P3のような短時間のオン信号を2系待機側の切換接触器5b、6bに出力し、切換接触器5b、6bの動作をチェックすると共に、インバータ4bの動作をチェックする。
(効果)
この第3実施例の場合、待機側の故障を常時検知することはできないが、稼働側が起動する前に、待機側を短時間動作させることにより、待機側が故障していないことを検知できる。更に、第1実施例では、待機側が故障した場合、切換接触器(入力側)5bが投入されていることから、稼働側にその故障の影響が及ぶ可能性がある。しかし本実施例では、切換接触器(入力側)5bも開放状態にあることから、稼働側に影響を及ぼすことが無い。
この第3実施例の場合、待機側の故障を常時検知することはできないが、稼働側が起動する前に、待機側を短時間動作させることにより、待機側が故障していないことを検知できる。更に、第1実施例では、待機側が故障した場合、切換接触器(入力側)5bが投入されていることから、稼働側にその故障の影響が及ぶ可能性がある。しかし本実施例では、切換接触器(入力側)5bも開放状態にあることから、稼働側に影響を及ぼすことが無い。
[第4実施例]
本発明の第4実施例について、図1の構成及び図3、図6のタイムチャートを参照して説明する。第4実施例の回路構成は図1の第1実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本発明の第4実施例について、図1の構成及び図3、図6のタイムチャートを参照して説明する。第4実施例の回路構成は図1の第1実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
(作用)
図6は第4実施例の動作を示すタイムチャートである。図6の方式は図2に比較して、1系稼働側が停止した後、2系待機側が短時間だけ動作する論理をインバータ制御部7bに追加している。稼動側故障時の動作は図3のタイムチャートと同様である。
図6は第4実施例の動作を示すタイムチャートである。図6の方式は図2に比較して、1系稼働側が停止した後、2系待機側が短時間だけ動作する論理をインバータ制御部7bに追加している。稼動側故障時の動作は図3のタイムチャートと同様である。
図6に示すように、1系稼働側が停止した後、インバータ制御部7b、インバータ4bはP7のように短時間動作する。このときインバータ制御部7bは、パルスP5、P6のような短時間のオン信号を2系待機側の切換接触器5b、6bに出力し、切換接触器5b、6bの動作をチェックすると共に、インバータ4bの動作をチェックする。
(効果)
この第4実施例の場合、待機側の故障を常時検知することはできないが、稼働側が停止した後に、待機側を短時間動作させることにより、待機側が故障していないことを検知できる。更に、第1実施例では待機側が故障した場合、切換接触器(入力側)5bが投入されていることから、稼働側にその故障の影響が及ぶ可能性があるが、本実施例では、切換接触器(入力側)5bも開放状態にあることから、稼働側に影響を及ぼすことが無い。
この第4実施例の場合、待機側の故障を常時検知することはできないが、稼働側が停止した後に、待機側を短時間動作させることにより、待機側が故障していないことを検知できる。更に、第1実施例では待機側が故障した場合、切換接触器(入力側)5bが投入されていることから、稼働側にその故障の影響が及ぶ可能性があるが、本実施例では、切換接触器(入力側)5bも開放状態にあることから、稼働側に影響を及ぼすことが無い。
又、前述の第3実施例では稼働側が起動する前に待機側が起動するため、稼働側が通常動作する時間が遅れるという問題があるが、第4実施例ではそのような問題を解消している。
[第5実施例]
(構成)
本発明の第5実施例について、図7の構成図及び図8、図9の制御ブロック図を参照して説明する。
(構成)
本発明の第5実施例について、図7の構成図及び図8、図9の制御ブロック図を参照して説明する。
第3及び第4実施例の発明のように、稼働側が動作中は待機側が停止している構成に対して、第5実施例では、稼働側が動作中に待機側のインバータ制御部が動作し、出力電流検出器の動作がチェックされる。図7に示す様に、稼働側と待機側の両方のインバータ出力電流配線を、稼働側と待機側の電流検出器9a〜9c、10a〜10cに貫通させる。
図8はインバータ制御部7a、7bの制御データ経路を示し、図9はインバータ制御部7aの本実施例に係る内部回路構成を示す図である。電流検出器9a、9b、9cの電流検出値はインバータ制御部7aに提供される。電流検出器10a、10b、10cの電流検出値はインバータ制御部7bに提供される。各検出値は、データ経路13を介して互いに転送される。このように、稼働側と待機側のインバータ制御部で検出した電流検出値データは、データ経路13及びメモリを介して互い確認できる構成となっている。
(作用)
図9に示す様に、インバータ制御部内のハードウェアないしソフトウェアによる判定値生成論理14は、例えば電流検出器の検出値データ11aに検知誤差分を加えた値を判定上限値15及び判定下限値16として生成する。電流検出器10aの検出値12aはインバータ制御部7b及びメモリないし伝送路13を介して比較器17に転送される。比較器17は検出器データ13を判定上限値15及び判定下限値16と比較し、検出器データ13が判定上限値15と判定下限値16の範囲内であるか判定する。
図9に示す様に、インバータ制御部内のハードウェアないしソフトウェアによる判定値生成論理14は、例えば電流検出器の検出値データ11aに検知誤差分を加えた値を判定上限値15及び判定下限値16として生成する。電流検出器10aの検出値12aはインバータ制御部7b及びメモリないし伝送路13を介して比較器17に転送される。比較器17は検出器データ13を判定上限値15及び判定下限値16と比較し、検出器データ13が判定上限値15と判定下限値16の範囲内であるか判定する。
電流検出器9aと電流検出器10aは、図7に示す様に同一の電流を測定しているので、検出器データ13が判定上限値15と判定下限値16の間にあれば、検出器は正常であり、範囲外であれば故障の可能性がある。比較機17の故障/正常判定結果18は例えば運転台のモニタ装置に転送され、運転士に通知される。このように、電流検出器の検出値データ11a〜11c、12a〜12cは、インバータ制御部7a、7bの間で転送され、正常値か否か判断される。尚、判定上限値15と判定下限値16は、メモリないし伝送を介して互いの検出器データ13側で生成しても問題無い。又、図9は電流検出器9aと10aのみについて論理構成を示したが、電流検出器9bと10b、9cと10cについても同様な論理構成が適用される。
(効果)
待機側のインバータ制御部が、稼働側の出力電流を常に検知することにより、電流検出器、インバータないしインバータ制御部の異常を常時監視して、信頼性を向上させることができる。
待機側のインバータ制御部が、稼働側の出力電流を常に検知することにより、電流検出器、インバータないしインバータ制御部の異常を常時監視して、信頼性を向上させることができる。
[第6実施例]
本発明の第6実施例について、図1の構成図、図10のインバータ制御部内回路ブロック図、図11の動作シーケンスを参照して説明する。第6実施例の全体回路構成は図1の第1実施例と同様である。
本発明の第6実施例について、図1の構成図、図10のインバータ制御部内回路ブロック図、図11の動作シーケンスを参照して説明する。第6実施例の全体回路構成は図1の第1実施例と同様である。
(構成)
この第6実施例では、待機側インバータ制御部7において、図10に示す回路構成を用いて故障検知の車上試験を行う。この回路構成はインバータ制御部7内に設けられ、インバータ出力電流検出器9、出力電圧検出器19、入力直流電圧検出器20などアナログ信号検出器の検出信号入力部に、スイッチ46a〜46cを設けている。尚、これら電圧及び電流検出信号は、各検出器出力信号を、インバータ制御部7の動作電圧範囲の電圧値に変換した信号である。
この第6実施例では、待機側インバータ制御部7において、図10に示す回路構成を用いて故障検知の車上試験を行う。この回路構成はインバータ制御部7内に設けられ、インバータ出力電流検出器9、出力電圧検出器19、入力直流電圧検出器20などアナログ信号検出器の検出信号入力部に、スイッチ46a〜46cを設けている。尚、これら電圧及び電流検出信号は、各検出器出力信号を、インバータ制御部7の動作電圧範囲の電圧値に変換した信号である。
車上試験制御部25の制御の下に、故障検知の車上試験が実施される。本実施例では、待機側インバータ制御部7bにおいて、常に故障検知回路の異常を検知できる。
車上試験制御部25が試験を開始するとアナログ信号切換論理部26が動作し、スイッチ46a〜46cを試験側(図中下側)に切り替える。スイッチの切換側接点には、模擬アナログ信号発生部27から0V〜制御電源電圧(例えば10V)の上限値まで徐々に上昇する電圧が供給される。
各スイッチ46の後段には、各信号入力値の異常を検知するために、故障基準値23、比較器21、故障検知回路22が設けられ、これらは通常運転時も動作する。制御シーケンス部24は、故障検知回路22から信号を入力すると、インバータ4の動作を停止したり、再起動を行う。
(作用)
待機側インバータ制御部7bにおいて、図10に示す構成で、車上試験時に図11に示すシーケンス動作を繰り返す。アナログ信号切換部26の出力信号が例えばHレベルのとき、スイッチ46a〜46cは模擬アナログ信号側に切り替わる。この期間において、模擬アナログ信号発生部27の出力信号は、0Vから10Vに徐々に変化する。比較機21a〜21cは、故障基準値23a〜23cと入力模擬アナログ信号とを各々比較し、比較結果を故障検知回路22a〜22cに供給する。故障検知回路22a〜22cは、これら比較結果に基づいて故障を判断する。図10では時刻t1、t2、t3で故障検知回路22a〜22cはそれぞれ模擬的故障を検出している。
待機側インバータ制御部7bにおいて、図10に示す構成で、車上試験時に図11に示すシーケンス動作を繰り返す。アナログ信号切換部26の出力信号が例えばHレベルのとき、スイッチ46a〜46cは模擬アナログ信号側に切り替わる。この期間において、模擬アナログ信号発生部27の出力信号は、0Vから10Vに徐々に変化する。比較機21a〜21cは、故障基準値23a〜23cと入力模擬アナログ信号とを各々比較し、比較結果を故障検知回路22a〜22cに供給する。故障検知回路22a〜22cは、これら比較結果に基づいて故障を判断する。図10では時刻t1、t2、t3で故障検知回路22a〜22cはそれぞれ模擬的故障を検出している。
(効果)
待機側のインバータ制御部において、各検出回路用の故障検知回路が正常か否かを常に確認することができる。
待機側のインバータ制御部において、各検出回路用の故障検知回路が正常か否かを常に確認することができる。
[第7実施例]
本発明の第7実施例について、図1の構成及び図12のIGBT素子のゲート異常検知構成図を参照して説明する。第7実施例の全体回路構成は図1の第1実施例と同様である。インバータ、インバータ制御部、切換接触子の動作シーケンスは、図2〜6を適用できる。
本発明の第7実施例について、図1の構成及び図12のIGBT素子のゲート異常検知構成図を参照して説明する。第7実施例の全体回路構成は図1の第1実施例と同様である。インバータ、インバータ制御部、切換接触子の動作シーケンスは、図2〜6を適用できる。
(構成)
図12はIGBT素子42のゲート異常検知構成を示す図であり、この構成はインバータ制御部7内に設けられ、第1〜第4実施例において、IGBT素子42のゲート異常検知に適用できる。ゲート異常検知論理回路28からゲート信号29(振幅:0V/5V)が出力され、相ゲート信号出力回路30はゲート信号29を電圧変換してゲート信号31(振幅:0V/15V)をゲートアンプ回路33に出力する。ゲートアンプ回路33は、ゲート信号31を更に電圧変換して実際のIGBTゲート信号(振幅:−15V/+15V)をIGBT素子42のゲートに出力する。又ゲートアンプ回路33は、IGBT素子42のゲート電圧を検出し、検出結果を応答信号32(振幅:0V/5V)としてゲート異常検知論理回路28に出力する。
図12はIGBT素子42のゲート異常検知構成を示す図であり、この構成はインバータ制御部7内に設けられ、第1〜第4実施例において、IGBT素子42のゲート異常検知に適用できる。ゲート異常検知論理回路28からゲート信号29(振幅:0V/5V)が出力され、相ゲート信号出力回路30はゲート信号29を電圧変換してゲート信号31(振幅:0V/15V)をゲートアンプ回路33に出力する。ゲートアンプ回路33は、ゲート信号31を更に電圧変換して実際のIGBTゲート信号(振幅:−15V/+15V)をIGBT素子42のゲートに出力する。又ゲートアンプ回路33は、IGBT素子42のゲート電圧を検出し、検出結果を応答信号32(振幅:0V/5V)としてゲート異常検知論理回路28に出力する。
(作用)
インバータ相40a〜40cのIGBT素子42が故障すると、一般にそのゲート電圧は0V付近の電圧となる。このときゲートアンプ回路33は、応答信号32として論理0(0V)を異常検知論理回路28に出力する。異常検知論理回路28は、ゲート信号29として論理1(5V)を出力しているにも係らず、応答信号32の論理が0であった場合、当該インバータ相が故障していると判断する。
インバータ相40a〜40cのIGBT素子42が故障すると、一般にそのゲート電圧は0V付近の電圧となる。このときゲートアンプ回路33は、応答信号32として論理0(0V)を異常検知論理回路28に出力する。異常検知論理回路28は、ゲート信号29として論理1(5V)を出力しているにも係らず、応答信号32の論理が0であった場合、当該インバータ相が故障していると判断する。
尚、図2では説明を簡単にするため各インバータ相について、相ゲート信号出力回路30及びゲートアンプ回路33を含む回路48が1回路示されているが、実際にはインバータ相の2つのスイッチング回路に対してそれぞれ回路48が設けられている。つまり回路48は、各インバータ相について2回路設けられる。
(効果)
インバータ4のIGBT素子42が正常か、否かを常に確認することができる。
インバータ4のIGBT素子42が正常か、否かを常に確認することができる。
[第8実施例]
本発明の第8実施例について、図13の構成図、図14、図15の動作シーケンスを参照して説明する
(構成)
図13は第7実施例の構成を示すブロック図である。この第7実施例では図1の構成に対して、電気車上のバッテリー34からインバータ4にブレーカ36及び切換接触器35を介して、電源を供給する回路を付加している。このバッテリー34の出力電圧は例えば100V程度である。
本発明の第8実施例について、図13の構成図、図14、図15の動作シーケンスを参照して説明する
(構成)
図13は第7実施例の構成を示すブロック図である。この第7実施例では図1の構成に対して、電気車上のバッテリー34からインバータ4にブレーカ36及び切換接触器35を介して、電源を供給する回路を付加している。このバッテリー34の出力電圧は例えば100V程度である。
(作用)
図14及び図15に示す様に、第3又は第4実施例に対して、稼働側が動作中に待機側の切換接触器5b、6bを解放して、切換接触器35bを投入し、インバータ4bをバッテリー電源(低電圧)で印加して、インバータ4bの動作試験を行う。
図14及び図15に示す様に、第3又は第4実施例に対して、稼働側が動作中に待機側の切換接触器5b、6bを解放して、切換接触器35bを投入し、インバータ4bをバッテリー電源(低電圧)で印加して、インバータ4bの動作試験を行う。
(効果)
稼動側が動作している際に、待機側インバータのIGBT素子42などの異常を検知できる。
稼動側が動作している際に、待機側インバータのIGBT素子42などの異常を検知できる。
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。
1…架線、2…パンタグラフ、3…電気車用電源装置、4…インバータ、5…切換接触器(入力側)、6…切換接触器(出力側)、7…インバータ制御部、8…負荷、9…1系側電流検出器、10…2系側電流検出器、14…判定値生成論理、17…比較器、18…故障・正常判定部、19…出力電圧検出器、20…電圧検出器、21…比較器、22…故障検知回路、24…制御シーケンス部、25…車上試験制御部、26…アナログ信号切換論理部、27…模擬アナログ信号発生部、28…ゲート異常検知論理回路、30…相ゲート信号出力回路、33…ゲートアンプ回路、34…バッテリー、35…切換接触器(制御側)。
Claims (5)
- 直流電力を交流電力に変換する第1インバータと、
直流電源と前記第1インバータの直流端の間に設けられた第1開閉スイッチ、及び負荷と前記第1インバータの交流端の間に設けられた第2開閉スイッチと、
前記第1インバータと前記第1及び第2開閉スイッチを制御すると共に、前記第1インバータを構成する各部の動作及び前記第1及び第2開閉スイッチの動作を確認する第1インバータ制御手段と、
直流電力を交流電力に変換する第2インバータと、
前記直流電源と前記第2インバータの直流端の間に設けられた第3開閉スイッチ、及び負荷と前記第2インバータの交流端の間に設けられた第4開閉スイッチと、
前記第2インバータと前記第3及び第4開閉スイッチを制御すると共に、前記第2インバータを構成する各部の動作及び前記第3及び第4開閉スイッチの動作を確認する第1インバータ制御手段と、を具備し、
前記第1インバータ、第1及び第2開閉スイッチを稼動側装置、前記第2インバータ、第3及び第4開閉スイッチを待機側装置とした場合、前記第2インバータ制御手段は、前記第2インバータ、第3及び第4開閉スイッチのうち少なくとも1つを動作させ、前記待機側装置の故障を検出することを特徴とする電気車用電源装置。 - 前記第2インバータ制御手段は、前記第3開閉スイッチを閉じ、前記第4開閉スイッチを開放として、前記第2インバータの動作を確認して故障を検知する手段を具備することを特徴とする電気車用電源装置。
- 前記第1インバータ制御手段は、前記第1及び第2インバータの出力配線が共に貫通し、前記第1及び第2インバータの出力電流を検出する第1電流検出手段と、該電流検出値を前記第2インバータ制御手段に通知する手段を具備し、
前記第2インバータ制御手段は、前記第1及び第2インバータの出力配線が共に貫通し、前記第1及び第2インバータの出力電流を検出する第2電流検出手段と、該電流検出値を前記第1インバータ制御手段に通知する手段を具備し、
前記第1及び第2インバータ制御手段は共に、前記第1及び第2電流検出手段にて検出された電流値を比較し、該比較に基づいて前記第1及び第2電流検出手段の故障を判断することを特徴とする請求項1又は2記載の電気車用電源装置。 - 前記第1及び第2インバータ制御手段は、
制御対象インバータの出力電圧検出器、出力電流検出器及び入力電圧検出器の1つの検出値と、擬似検出信号の一方の信号を選択して提供する選択手段と、
前記選択手段から提供される信号に基づいて、前記選択手段に接続された検出器の故障を検知する故障検知手段と、
前記選択手段を介して前記擬似検知信号を前記故障検知手段に提供することにより、前記故障検知手段の故障を判断する判断手段と、を具備し、
待機側に設定されたインバータ制御装置は、前記判断手段による故障判断を行なうことを特徴とする請求項1〜5のうち1項に記載の電気車用電源装置。 - 前記第1及び第2インバータは共に、電力半導体スイッチを含み、
前記第1及び第2インバータ制御手段は共に、前記電力半導体スイッチに対するゲート信号の論理値と、実際のゲート電圧の論理不一致により前記電力半導体スイッチの故障を判断する手段を具備することを特徴とする請求項1記載の電気車用電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008160689A JP2010004645A (ja) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | 電気車用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008160689A JP2010004645A (ja) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | 電気車用電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010004645A true JP2010004645A (ja) | 2010-01-07 |
Family
ID=41585877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008160689A Withdrawn JP2010004645A (ja) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | 電気車用電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010004645A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017221058A (ja) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 株式会社東芝 | 電気車用電力変換システム |
JPWO2021192141A1 (ja) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | ||
WO2024004050A1 (ja) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | 三菱電機株式会社 | 鉄道車両用の電源システム |
-
2008
- 2008-06-19 JP JP2008160689A patent/JP2010004645A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021192141A1 (ja) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
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