JP2021027659A - 電力供給装置および電力供給方法並びに当該電力供給装置を用いる鉄道車両用監視システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、センサ用の電力を取り出す回路を小型化できるため、センサを測定の対象物の直近に配置することが可能となり、これまで測定に困難を伴う高電圧のモータの温度などを測定することができる。
図1において、モータ駆動用のインバータ101から、U相のモータ配線103、V相のモータ配線104およびW相のモータ配線105を介して、交流モータ102に電力が供給される。
図7は、PWMインバータの漏洩電流が流れる経路を、寄生容量を使って示す図である。図7では、点線によって、各相配線とアースとの間のモータ配線の対地浮遊容量721および交流モータ102とアースとの間のモータの対地浮遊容量722を示し、図1と同じ構成要素には同一の符号を付している。
実施例2は、図1に示す実施例1の構成をより具体的にしたもので、ローパスフィルタ108としてインダクタ201を用い、整流回路109を整流ダイオード202のブリッジ回路で形成し、その他は同じ構成要素としている。
電力供給回路112のインピーダンス特性は、図8に示すように、インダクタ201のインピーダンス特性(破線L)と平滑コンデンサ110のインピーダンス特性(一点鎖線C)とを合成したインピーダンス特性(実線)で表される。frは、並列共振周波数を示し合成インピーダンスが極大となる点である。
一方、並列共振周波数frより周波数が高い領域では、平滑コンデンサ110のインピーダンスが小さくなることから、数百kHz以上の高周波分の電流は、主に平滑コンデンサ110に流れ込み平滑コンデンサ110を充電する。温度センサ111は、この充電電荷を使って駆動され、交流モータ102の温度を測定する。
実施例3は、構成要素としては図1に示す実施例1と同様であるが、トロイダルのコア106に3相のモータ配線(103〜105)全てを貫通させた点が異なる。
実施例4は、基本的な構成要素としては図3に示す実施例3と同様であるが、さらに、通信モジュール400およびセンサ配線401を追加して備える点が異なる。
図5において、図1乃至4と同じ構成要素には同一の符号を付している。また、トロイダルのコア106については、図3に示す実施例3のように、3相のモータ配線(103〜105)全てが貫通する構成でもよい。
104:モータ配線(V相)、105:モータ配線(W相)、106:トロイダルコア、
107:巻き線、108:ローパスフィルタ、109:整流回路、
110:平滑コンデンサ、111:温度センサ、112:電力供給回路、
201:インダクタ、202:整流ダイオード、400:通信モジュール、
401:センサ配線、721:モータ配線の対地浮遊容量、
722:モータの対地浮遊容量
Claims (14)
- 電力変換器と交流負荷とを接続する交流配線を貫通させるトロイダルコアと、
前記トロイダルコアに1回以上巻装される巻き線と、
前記巻き線の両端に接続されるローパスフィルタと、
自らの交流入力側が前記巻き線の両端に接続される整流回路と、
前記整流回路の直流出力側の両端に接続される平滑コンデンサと
を備え、
前記平滑コンデンサの充電エネルギーを電力として外部機器に供給する
ことを特徴とする電力供給装置。 - 請求項1に記載の電力供給装置であって、
前記トロイダルコアは、前記交流配線の内のいずれか1相の配線を貫通させる
ことを特徴とする電力供給装置。 - 請求項1に記載の電力供給装置であって、
前記トロイダルコアは、前記交流配線の全ての相の配線を貫通させる
ことを特徴とする電力供給装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力供給装置であって、
前記巻き線は、前記トロイダルコアに1回以上巻装される第1の巻き線および第2の巻き線から形成され、前記第1の巻き線の両端に前記ローパスフィルタが接続され、前記第2の巻き線の両端に前記整流回路の前記交流入力側が接続される
ことを特徴とする電力供給装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力供給装置であって、
前記ローパスフィルタは、インダクタである
ことを特徴とする電力供給装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力供給装置であって、
前記電力変換器は、PWM制御されるインバータである
ことを特徴とする電力供給装置。 - トロイダルコアに電力変換器と交流負荷とを接続する交流配線を貫通させ、
前記トロイダルコアに1回以上巻装される巻き線の両端にローパスフィルタと整流回路の交流入力側とを接続し、
前記整流回路の直流出力側の両端に平滑コンデンサを接続し、
前記交流配線を流れる負荷電流によって前記巻き線に誘起されるエネルギーの内の高調波分に係るエネルギーを前記整流回路を介して前記平滑コンデンサに充電させ、
前記平滑コンデンサの充電エネルギーを電力として外部機器に供給する
ことを特徴とする電力供給方法。 - 請求項7に記載の電力供給方法であって、
前記巻き線を、前記トロイダルコアに1回以上巻装される第1の巻き線および第2の巻き線から形成し、前記第1の巻き線の両端に前記ローパスフィルタを接続し、前記第2の巻き線の両端に前記整流回路の交流入力側を接続する
ことを特徴とする電力供給方法。 - 電力変換器と鉄道車両を駆動する交流モータとを接続する交流配線を貫通させるトロイダルコアと、
前記トロイダルコアに1回以上巻装される巻き線に誘起されるエネルギーを変換して直流電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路が供給する前記直流電力により駆動される前記鉄道車両の状態監視用センサと
を備える鉄道車両用監視システム。 - 請求項9に記載の鉄道車両用監視システムであって、
前記トロイダルコアは、前記交流配線の内のいずれか1相の配線を貫通させる
ことを特徴とする鉄道車両用監視システム。 - 請求項9に記載の鉄道車両用監視システムであって、
前記トロイダルコアは、前記交流配線の全ての相の配線を貫通させる
ことを特徴とする鉄道車両用監視システム。 - 請求項9〜11のいずれか1項に記載の鉄道車両用監視システムであって、
前記電力供給回路は、前記状態監視用センサが測定した情報を送信する通信機器に対しても前記直流電力を供給する
ことを特徴とする鉄道車両用監視システム。 - 請求項9〜12のいずれか1項に記載の鉄道車両用監視システムであって、
前記電力供給回路は、前記巻き線の両端に接続されるローパスフィルタと、自らの交流入力側が前記巻き線の両端に接続される整流回路と、前記整流回路の直流出力側の両端に接続される平滑コンデンサとから構成される
ことを特徴とする鉄道車両用監視システム。 - 請求項13に記載の鉄道車両用監視システムであって、
前記巻き線は、前記トロイダルコアに1回以上巻装される第1の巻き線および第2の巻き線から形成され、前記第1の巻き線の両端に前記ローパスフィルタが接続され、前記第2の巻き線の両端に前記整流回路の前記交流入力側が接続される
ことを特徴とする鉄道車両用監視システム。
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