JP3232007B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置

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JP3232007B2
JP3232007B2 JP23645596A JP23645596A JP3232007B2 JP 3232007 B2 JP3232007 B2 JP 3232007B2 JP 23645596 A JP23645596 A JP 23645596A JP 23645596 A JP23645596 A JP 23645596A JP 3232007 B2 JP3232007 B2 JP 3232007B2
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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流架線より受電
した電力を車内負荷に供給する車両用電源装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】交流架線より電力を受電し、この電力を
直流負荷及び交流負荷に供給する車両用電源装置におい
ては、車両が変電所の給電区間を切換えるためのセクシ
ョンを通過する際、架線からの電力の供給が中断される
ことがある。
【０００３】ところで、従来の車両用電源装置は車両の
セクション侵入時に主変圧器の３次巻線電圧の周波数が
低下したことを検知すると運転が停止され、架線電圧再
加圧時に主変圧器の３次巻線電圧の周波数が復帰したこ
とを検知すると再起動されるようになっている。
【０００４】しかし、かかる車両用電源装置が停止から
再起動されるまでの間、即ち電力の中断時間は３００ms
程度ではあるが、この間電力の供給が得られないため、
車両用電源装置の運転が停止して車内負荷への電力供給
が断たれ、車内灯が停電状態になったり、空調設備の運
転が停止したりする等、乗客に対するサービスの低下を
きたしていた。
【０００５】そこで、車両用電源装置に補助電源として
コンデンサを設け、電源装置が停止から再起動されるま
での間、補助電源として設けられたコンデンサの充電電
荷を電源装置が停止から再起動されるまでの間放出させ
ることにより、セクションでの負荷への電力供給の停止
を防止することができるが、負荷全体に給電するために
は大型のコンデンサが必要になるばかりでなく、電源設
備も大型になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の車両
用電源装置においては、セクションを通過している間の
運転停止により車両内の負荷への電力の供給が中断され
るため、乗客に対するサービスが低下するという問題が
あり、また停電を補償するために補助電源としてコンデ
ンサを設けると電源設備が大型になるという問題があ
る。
【０００７】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、車両が変電所の給電区間を切換えるセクショ
ンを通過している間も電源設備を停止することなく、し
かも大型のコンデンサを設置することなく車両内の負荷
へ電力を継続して供給することができる車両用電源装置
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により車両用電源装置を構
成するものである。請求項１に対応する発明は、交流架
線より主変圧器を通して受電した電力を車内の直流負荷
及び交流負荷に供給する車両用電源装置において、前記
主変圧器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電圧に
変換する第１の整流回路と、この第１の整流回路により
変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、この
平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交流電圧に
変換する第１のインバータと、この第１のインバータよ
り出力される交流を直流に変換して前記直流負荷に供給
する第２の整流回路と、この第２の整流回路の直流出力
により充電されるバッテリと、前記第１のインバータよ
り出力される交流電圧を位相制御により一定に制御して
前記交流負荷に供給する第２のインバータと、前記主変
圧器の３次巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周
波数以下に低下したことを検知する周波数低下検知回路
と、この周波数低下検知回路により周波数低下が検知さ
れていないときは前記第２の整流回路の出力電圧が一定
になるように前記第１のインバータを位相制御し、周波
数低下が検知されると前記第２の整流回路の出力電圧が
前記バッテリの充電電圧以下になるように前記第１のイ
ンバータを位相制御する制御回路とを備えたものであ
る。
【０００９】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の車両用電源装置において、前記制御回路は
周波数低下検知回路により周波数低下が検知されていな
いときは第１の基準電圧を選択し、周波数低下が検知さ
れると第１の基準電圧より小さな第２の基準電圧に切換
選択する切換手段を備え、前記第１又は第２の基準電圧
を基準として前記第１のインバータを位相制御するもの
である。
【００１０】上記のような構成の車両用電源装置にあっ
ては、車両のセクション通過時に架線からの給電が停止
すると周波数低下検知回路により主変圧器の３次巻線電
圧の周波数低下が検出され、制御回路により第２の整流
回路の出力電圧がバッテリの充電電圧以下になるように
第１のインバータが位相制御されるので、直流負荷への
電力供給は第２の整流回路からバッテリに切換えられ
る。従って、第１のインバータの位相が絞られることに
より、第１のインバータから直流負荷への電力供給が不
要になるので、平滑コンデンサに蓄積された電荷の消費
が少なくなり、その電荷の放出により第２のインバータ
は動作を継続して交流負荷に電力を供給し続けることが
可能となる。
【００１１】請求項３に対応する発明は、交流架線より
主変圧器を通して受電した電力を車内の直流負荷及び交
流負荷に供給する車両用電源装置において、前記主変圧
器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電圧に変換す
る第１の整流回路と、この第１の整流回路により変換さ
れた直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、この平滑コ
ンデンサにより平滑された直流電圧を交流電圧に変換す
る第１のインバータと、この第１のインバータより出力
される交流を直流に変換して前記直流負荷に供給する第
２の整流回路と、この第２の整流回路の直流出力により
充電されるバッテリと、前記第１のインバータより出力
される交流電圧を位相制御により制御して前記交流負荷
に供給する第２のインバータと、前記主変圧器の３次巻
線より得られる交流電圧の周波数が設定周波数以下に低
下したことを検知する周波数低下検知回路と、この周波
数低下検知回路により周波数低下が検知されていないと
きは第２のインバータの出力電圧が一定電圧になるよう
に位相制御し、周波数低下が検知されると第２のインバ
ータの出力電圧がその変動範囲の下限に低下するように
位相制御する制御回路とを備えたものである。
【００１２】請求項４に対応する発明は、請求項３に対
応する発明の車両用電源装置において、前記制御回路は
周波数低下検知回路により周波数低下が検知されていな
いときは第１の基準電圧を選択し、周波数低下が検知さ
れると第１の基準電圧より小さな第２の基準電圧に切換
選択する切換手段を備え、前記第１又は第２の基準電圧
を基準として前記第２のインバータを位相制御するもの
である。
【００１３】上記のような構成の車両用電源装置にあっ
ては、車両のセクション通過時に周波数低下検知回路に
より周波数低下が検知されると第２のインバータの位相
が制御回路により絞られ、その出力電圧が仕様電圧の最
低電圧に制御されるので、平滑コンデンサの電荷の消費
を低下させることができ、交流負荷への電力供給能力を
向上させることができる。
【００１４】請求項５に対応する発明は、交流架線より
主変圧器を通して受電した電力を車内の直流負荷及び交
流負荷に供給する車両用電源装置において、前記主変圧
器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電圧に変換す
る位相制御可能な位相制御整流器と、この位相制御整流
器により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ
と、この平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交
流電圧に変換する第１のインバータと、この第１のイン
バータより出力される交流を直流に変換して前記直流負
荷に供給する整流回路と、この整流回路の直流出力によ
り充電されるバッテリと、前記第１のインバータより出
力される交流電圧を位相制御により一定に制御して前記
交流負荷に供給する第２のインバータと、前記主変圧器
の３次巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周波数
以下に低下したことを検知する周波数低下検知回路と、
この周波数低下検知回路により周波数低下が検知されて
いないときは前記整流回路の出力電圧が一定になるよう
に前記位相制御整流器を位相制御し、前記周波数低下検
知回路により周波数低下が検知されると前記第２の整流
回路の出力電圧が前記バッテリの充電電圧以下になるよ
うに前記位相制御整流器を位相制御する制御回路とを備
えたものである。
【００１５】請求項６に対応する発明は請求項５に対応
する発明の車両用電源装置において、前記制御回路は周
波数低下検知回路により周波数低下が検知されていない
ときは第１の基準電圧を選択し、周波数低下が検知され
ると第１の基準電圧より小さな値の第２の基準電圧に切
換選択する切換手段を備え、前記第１又は第２の基準電
圧を基準にして前記位相制御整流器を位相制御するもの
である。
【００１６】上記のような構成の車両用電源装置にあっ
ては、車両のセクション通過時に架線からの給電が停止
すると周波数低下検知回路により主変圧器の３次巻線電
圧の周波数低下が検出され、制御回路により整流回路の
出力電圧がバッテリの充電電圧以下になるように位相制
御整流器が位相制御されるので、直流負荷への電力供給
は整流回路からバッテリに切換えられる。従って、位相
制御整流器の位相が絞られることにより、第１のインバ
ータから直流負荷への電力供給が不要になるので、平滑
コンデンサに蓄積された電荷の消費が少なくなり、その
電荷の放出により第２のインバータは動作を継続して交
流負荷に電力を供給し続けることが可能となる。
【００１７】請求項７に対応する発明は、交流架線より
主変圧器を通して受電した電力を車内の直流負荷及び交
流負荷に供給する車両用電源装置において、前記主変圧
器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電圧に変換す
る位相制御可能な位相制御整流器と、この位相制御整流
器により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ
と、この平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交
流電圧に変換する第１のインバータと、この第１のイン
バータより出力される交流を直流に変換して前記直流負
荷に供給する整流回路と、この整流回路の直流出力によ
り充電されるバッテリと、前記第１のインバータより出
力される交流電圧を位相制御により制御して前記交流負
荷に供給する第２のインバータと、前記主変圧器の３次
巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周波数以下に
低下したことを検知する周波数低下検知回路と、この周
波数低下検知回路により周波数低下が検知されていない
ときは第２のインバータの出力電圧が一定電圧になるよ
うに位相制御し、周波数低下が検知されると第２のイン
バータの出力電圧がその変動範囲の下限に低下するよう
に位相制御する制御回路とを備えたものである。
【００１８】請求項８に対応する発明は、請求項７に対
応する発明の車両用電源装置において、前記制御回路は
周波数低下検知回路により周波数低下が検知されていな
いときは第１の基準電圧を選択し、周波数低下が検知さ
れると第１の基準電圧より小さな値の第２の基準電圧に
切換選択する切換手段を備え、前記第１又は第２の基準
電圧を基準にして前記第２のインバータを位相制御する
ものである。
【００１９】上記のような構成の車両用電源装置にあっ
ては、車両のセクション通過時に周波数低下検知回路に
より周波数低下が検知されると第２のインバータの位相
が制御回路により絞られ、その出力電圧が仕様電圧の最
低電圧に制御されるので、平滑コンデンサの電荷の消費
を低下させることができ、交流負荷への電力供給能力を
向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による車両用電源装置
の第１の実施の形態を示す回路構成図である。図１にお
いて、１は交流架線ＬよりパンタグラフＰを介して給電
される主変圧器で、この主変圧器１の３次巻線２には図
示しない比較的容量の大きな誘導負荷、例えば空調設備
の電動送風機用電動機等が接続されている。
【００２１】また、主変圧器１の３次巻線２に誘起する
電圧は整流回路３に加えられ、この整流回路３で変換さ
れた直流は平滑コンデンサ４により平滑されて第１のイ
ンバータ５に入力される。
【００２２】この第１のインバータ５は直流を交流に変
換するもので、その交流出力はトランス６の１次側に供
給される。このトランス６は２次側に２つの巻線７，８
を備えたもので、その一方の巻線７の出力は整流器９に
より直流に変換されてバッテリ１０に供給されると共
に、車両の例えば車内灯や制御電源等の比較的容量の小
さい直流負荷１１に与えられる。
【００２３】また、トランス６の２次側の他方の巻線８
の出力を第２のインバータ１２に入力し、この第２のイ
ンバータ１２の出力は例えば洗面所に設置の冷水器等の
比較的容量の小さい交流負荷１３に供給されると共に、
その出力電圧２１が一定になるように位相制御部１４に
より制御されるようになっている。
【００２４】一方、１５は主変圧器１の３次巻線２より
入力される交流電圧の周波数低下を検知する低周波数検
知回路で、この低周波数検知回路１５の周波数低下の検
知出力はインバータ５を制御する制御回路１６に与えら
れる。
【００２５】この制御回路１６は低周波数検知回路１５
の検知出力により第１の基準電圧１８と第２の基準電圧
１９とを切換える切換回路２０と、この切換回路２０よ
り入力される第１又は第２の基準電圧１８又は１９と前
記整流器９より出力される直流電圧１７とを比較してそ
の偏差によりインバータ５を制御する位相制御部２２と
を備えている。この場合、第１の基準電圧Ｖ１は通常運
転時に用いられ、第２の基準電圧Ｖ２はセクション通過
時に用いられるものであり、これらの関係はＶ１＞Ｖ２
としてある。
【００２６】次に上記のように構成された車両用電源装
置の作用を図２に示すタイムチャートにより述べる。い
ま、主変圧器１の３次巻線２より車両に備え付けられて
いる誘導負荷、交流負荷及び直流負荷の運転に必要な電
力が供給されているときは、第１のインバータ５はトラ
ンス６の２次側の一方の巻線７に接続された整流器９の
出力電圧１７が一定になるように第１の基準電圧１８を
もとに制御回路１６の位相制御部２２により制御され、
また他方の巻線８に接続された第２のインバータ１２は
位相制御部１４により一定の出力電圧に制御されてい
る。
【００２７】このような状態にあるとき、車両が変電所
の給電区間を切換えるセクション通過時に架線Ｌからの
給電が断たれると主変圧器１の３次巻線２には該巻線に
接続された図示しない電動送風機用電動機等の誘導負荷
からの誘起電圧が発生するため、３次巻線２の電圧及び
周波数は主変圧器１の１次側電圧がゼロになっても、徐
々に低下して行く。
【００２８】このとき周波数低下検知回路１５では、主
変圧器１の３次巻線２の電圧の周波数が設定周波数以下
になった時点で周波数低下を検知し、その検知出力によ
り制御回路１６の切換回路２０を動作させて基準電圧を
第１の基準電圧１８から第２の基準電圧１９に切換え
る。
【００２９】すると、第１のインバータ５は制御回路１
６の位相制御部２２により整流器９より出力される直流
電圧が低くなるように位相制御され、このとき直流電圧
がバッテリ１０による直流電圧より低くなると直流負荷
１１に対する電力供給は整流回路９からバッテリ１０に
切換えられる。
【００３０】従って、予めこのバッテリ１０の容量で運
転可能な直流負荷を選定しておくことにより、最小限の
直流負荷への電力供給が可能である。一方、第１のイン
バータ５の位相が絞られて直流負荷１１への電力供給が
不要になると同時に車両がセクション通過中では前述し
たように主変圧器１の３次巻線２の電圧が徐々に低下す
るため、平滑用コンデンサ４に蓄積された電荷の消費は
少ない。
【００３１】このため、主変圧器３の３次巻線２の電圧
が低下しても、平滑用コンデンサ４に蓄積されている電
荷を放出することにより、トランス６の２次側の他方の
巻線８に接続された第２のインバータ１２の動作を継続
させることができ、交流負荷１３に対して電力を供給し
続けることができる。
【００３２】このようにすれば、セクション通過中の給
電停止は３００ms程度なので、その間の交流負荷１３へ
の電力供給を継続することができる。図３は本発明によ
る車両用電源装置の第２の実施の形態を示す回路構成図
であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００３３】本発明の第２の実施の形態では、図３に示
すように図１の構成に加えて低周波数検知回路１５の周
波数低下の検知出力をトランス６の２次側の他方の巻線
８に接続された第２のインバータ１２の出力電圧を一定
に制御する制御回路２７に与えるようにしたものであ
る。
【００３４】この制御回路２７は、低周波数検知回路１
５の検知出力が入力されると第３の基準電圧２３と第４
の基準電圧２４とを切換える切換回路２５と、この切換
回路２５より入力される第３又は第４の基準電圧２３又
は２４と前記第２のインバータ１２より出力される交流
電圧２１とを比較してその偏差により第２のインバータ
１２を制御する位相制御部２６とを備えている。この場
合、第３の基準電圧Ｖ３は通常運転時に用いられ、第４
の基準電圧Ｖ４はセクション通過時に用いられるもので
あり、これらの関係はＶ３＞Ｖ４としてある。
【００３５】次に上記のように構成された車両用電源装
置の作用を図４に示すタイムチャートにより述べる。い
ま、主変圧器１の３次巻線２より車両に備え付けられて
いる誘導負荷、交流負荷及び直流負荷の運転に必要な電
力が供給されているときは、第１のインバータ５はトラ
ンス６の２次側の一方の巻線７に接続された整流器９の
出力電圧１７が一定になるように制御回路１６の第１の
基準電圧１８をもとに位相制御部２２により制御され、
また他方の巻線８に接続された第２のインバータ１２は
出力電圧２１が一定になるように制御回路２７の第３の
基準電圧２３をもとに位相制御部２６により制御されて
いる。
【００３６】このような状態にあるとき、車両が変電所
の給電区間を切換えるセクション通過時に架線Ｌからの
給電が断たれると主変圧器１の３次巻線２には該巻線に
接続された図示しない電動送風機用電動機等の誘導負荷
からの誘起電圧が発生するため、３次巻線２の電圧及び
周波数は主変圧器１の１次側電圧がゼロになっても、徐
々に低下して行く。
【００３７】このとき周波数低下検知回路１５では、主
変圧器１の３次巻線２の交流電圧の周波数が設定周波数
以下になった時点で周波数低下を検知し、その検知出力
を制御回路１６及び２７にそれぞれ与える。
【００３８】すると、制御回路１６では第１の実施の形
態と同様の動作により第１のインバータ５を整流器９よ
り出力される直流電圧が低くなるように位相制御し、こ
のとき直流電圧がバッテリ１０による直流電圧より低く
なると直流負荷１１に対する電力供給は整流回路９から
バッテリ１０に切換えられる。
【００３９】また、同時に位相制御回路２７では切換回
路２５の動作により基準電圧を第３の基準電圧２３から
第４の基準電圧２４に切換え、位相制御部２６でこの第
４の基準電圧をもとに第２のインバータ１２を位相制御
することにより、第２のインバータ１２の出力電圧２１
は仕様電圧の最低電圧Ｖmin になる。
【００４０】従って、第１のインバータ５の位相が絞ら
れて直流負荷１１への電力供給が不要になると同時に第
２のインバータ１２の位相も絞られて出力電圧２１が仕
様電圧の最低電圧Ｖmin になるので、平滑用コンデンサ
４に蓄積された電荷の消費は第１の実施の形態よりもさ
らに少なくでき、交流負荷１３への電力供給能力を向上
させることができる。
【００４１】このようにすれば、セクション通過中に直
流出力電圧がバッテリ電圧以下にすることができるの
で、直流負荷へはバッテリ１０から電力が供給され、第
２のインバータ１２に接続された交流負荷への電力供給
を車両のセクション通過中も継続でき、乗客に対するサ
ービスの向上を図ることができる。
【００４２】図５は本発明による車両用電源装置の第３
の実施の形態を示す回路構成図であり、図１と同一部分
には同一符号を付して説明する。図５において、１は交
流架線ＬよりパンタグラフＰを介して給電される主変圧
器で、この主変圧器１の３次巻線２には図示しない比較
的容量の大きな誘導負荷、例えば空調設備の電動送風機
用電動機等が接続されている。
【００４３】また、主変圧器１の３次巻線２に誘起する
電圧は位相制御整流器２８に加えられ、この位相制御整
流器２８で変換された直流は平滑コンデンサ４により平
滑されて第１のインバータ５に入力される。
【００４４】この第１のインバータ５は直流を交流に変
換するもので、その交流出力はトランス６の１次側に供
給される。このトランス６は２次側に２つの巻線７，８
を備えたもので、その一方の巻線７の出力は整流器９に
より直流に変換されてバッテリ１０に供給されると共
に、車両の例えば車内灯や制御電源等の比較的容量の小
さい直流負荷１１に与えられる。
【００４５】また、トランス６の２次側の他方の巻線８
の出力を第２のインバータ１２に入力し、この第２のイ
ンバータ１２の出力は例えば洗面所に設置の冷水器等の
比較的容量の小さい交流負荷１３に供給されると共に、
その出力電圧２１が一定になるように位相制御部１４に
より制御されるようになっている。
【００４６】一方、１５は主変圧器１の３次巻線２より
入力される電圧の周波数低下を検知する低周波数検知回
路で、この低周波数検知回路１５の周波数低下の検知出
力は位相制御整流器２８を制御する制御回路２９に与え
られる。
【００４７】この制御回路２９は低周波数検知回路１５
の検知出力により第１の基準電圧３０と第２の基準電圧
３１とを切換える切換回路３２と、この切換回路３２よ
り入力される第１又は第２の基準電圧３０又は３１と前
記整流器９より出力される直流電圧１７とを比較してそ
の偏差により位相制御整流器２８を制御する位相制御部
３３とを備えている。この場合、第１の基準電圧Ｖ１は
通常運転時に用いられ、第２の基準電圧Ｖ２はセクショ
ン通過時に用いられるものであり、これらの関係はＶ１
＞Ｖ２としてある。
【００４８】次に上記のように構成された車両用電源装
置の作用を述べる。いま、主変圧器１の３次巻線２より
車両に備え付けられている誘導負荷、交流負荷及び直流
負荷の運転に必要な電力が供給されているときは、位相
制御整流器２８はトランス６の２次側の一方の巻線７に
接続された整流器９の出力電圧１７が一定になるように
第１の基準電圧３１をもとに制御回路２９の位相制御部
３３により制御され、また他方の巻線８に接続された第
２のインバータ１２は位相制御部１４により一定の出力
電圧に制御されている。
【００４９】この場合、第１のインバータ５は位相制御
されないので、直流電圧を矩形波の交流電圧に変換する
のみである。このような状態にあるとき、車両が変電所
の給電区間を切換えるセクション通過時に架線Ｌからの
給電が断たれると主変圧器１の３次巻線２には該巻線に
接続された図示しない電動送風機用電動機等の誘導負荷
からの誘起電圧が発生するため、３次巻線２の電圧及び
周波数は主変圧器１の１次側電圧がゼロになっても、徐
々に低下して行く。
【００５０】このとき周波数低下検知回路１５では、主
変圧器１の３次巻線２の電圧の周波数が設定周波数以下
になった時点で周波数低下を検知し、その検知出力によ
り制御回路２９の切換回路３２を動作させて基準電圧を
第１の基準電圧３０から第２の基準電圧３１に切換え
る。
【００５１】すると、位相制御整流器２９は制御回路２
９の位相制御部３３により整流器９より出力される直流
電圧が低くなるように位相制御され、このとき直流電圧
がバッテリ１０による直流電圧より低くなると直流負荷
１１に対する電力供給は整流回路９からバッテリ１０に
切換えられる。
【００５２】従って、予めこのバッテリ１０の容量で運
転可能な直流負荷を選定しておくことにより、最小限の
直流負荷への電力供給が可能である。一方、位相制御整
流器２８の位相が絞られて直流負荷１１への電力供給が
不要になると同時に車両がセクション通過中では前述し
たように主変圧器１の３次巻線２の電圧が徐々に低下す
るため、平滑用コンデンサ４に蓄積された電荷の消費は
少ない。
【００５３】このため、主変圧器３の３次巻線２の電圧
が低下しても、平滑用コンデンサ４に蓄積されている電
荷を放出することにより、トランス６の２次側の他方の
巻線８に接続された第２のインバータ１２の動作を継続
させることができ、交流負荷１３に対して電力を供給し
続けることができる。
【００５４】この場合、車両のセクション通過時の各部
の動作は図２と同様である。このようにすれば、セクシ
ョン通過中に直流出力電圧がバッテリ電圧以下にするこ
とができるので、直流負荷へはバッテリ１０から電力が
供給され、第２のインバータ１２に接続された交流負荷
への電力供給を車両のセクション通過中も継続でき、乗
客に対するサービスの向上を図ることができる。
【００５５】図６は本発明による車両用電源装置の第４
の実施の形態を示す回路構成図であり、図５と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る点について述べる。
【００５６】本発明の第４の実施の形態では、図６に示
すように図５の構成に加えて低周波数検知回路１５の周
波数低下の検知出力をトランス６の２次側の他方の巻線
８に接続された第２のインバータ１２の出力電圧を一定
に制御する制御回路２７に与えるようにしたものであ
る。
【００５７】この制御回路２７は、低周波数検知回路１
５の検知出力が入力されると第３の基準電圧２３と第４
の基準電圧２４とを切換える切換回路２５と、この切換
回路２５より入力される第３又は第４の基準電圧２３又
は２４と前記第２のインバータ１２より出力される交流
電圧２１とを比較してその偏差により第２のインバータ
１２を制御する位相制御部２６とを備えている。この場
合、第３の基準電圧Ｖ３は通常運転時に用いられ、第４
の基準電圧Ｖ４はセクション通過時に用いられるもので
あり、これらの関係はＶ３＞Ｖ４としてある。
【００５８】次に上記のように構成された車両用電源装
置の作用を述べる。いま、主変圧器１の３次巻線２より
車両に備え付けられている誘導負荷、交流負荷及び直流
負荷の運転に必要な電力が供給されているときは、位相
制御整流器２８は第３の実施の形態で述べたと同様にト
ランス６の２次側の一方の巻線７に接続された整流器９
の出力電圧１７が一定になるように制御回路２９により
位相制御され、また他方の巻線８に接続された第２のイ
ンバータ１２は出力電圧２１が一定になるように制御回
路２７の第３の基準電圧２３をもとに位相制御部２６に
より制御されている。
【００５９】この場合、第１のインバータ５は位相制御
されないので、直流電圧を矩形波の交流電圧に変換する
のみである。このような状態にあるとき、車両が変電所
の給電区間を切換えるセクション通過時に架線Ｌからの
給電が断たれると主変圧器１の３次巻線２には該巻線に
接続された図示しない電動送風機用電動機等の誘導負荷
からの誘起電圧が発生するため、３次巻線２の電圧及び
周波数は主変圧器１の１次側電圧がゼロになっても、徐
々に低下して行く。
【００６０】このとき周波数低下検知回路１５では、主
変圧器１の３次巻線２の電圧の周波数が設定周波数以下
になった時点で周波数低下を検知し、その検知出力を制
御回路２９及び２７にそれぞれ与える。
【００６１】すると、制御回路２９では第３の実施の形
態と同様の動作により位相制御整流器２８を整流器９よ
り出力される直流電圧が低くなるように位相制御し、こ
のとき直流電圧がバッテリ１０による直流電圧より低く
なると直流負荷１１に対する電力供給は整流回路９から
バッテリ１０に切換えられる。
【００６２】また、同時に位相制御回路２７では切換回
路２５の動作により基準電圧を第３の基準電圧２３から
第４の基準電圧２４に切換え、この第４の基準電圧２４
をもとに位相制御部２６により第２のインバータ１２が
位相制御され、これにより第２のインバータ１２の出力
電圧２１は仕様電圧の最低電圧Ｖmin になる。
【００６３】従って、位相制御整流器２８の位相が絞ら
れて直流負荷１１への電力供給が不要になると同時に第
２のインバータ１２の位相も絞られて出力電圧２１が仕
様電圧の最低電圧Ｖmin になるので、平滑用コンデンサ
４に蓄積された電荷の消費は第３の実施の形態よりもさ
らに少なくでき、交流負荷１３への電力供給能力を向上
させることができる。
【００６４】この場合、車両のセクション通過時の各部
の動作は図４と同様である。このようにすれば、セクシ
ョン通過中に直流出力電圧がバッテリ電圧以下にするこ
とができるので、直流負荷へはバッテリ１０から電力が
供給され、第２のインバータ１２に接続された交流負荷
への電力供給を車両のセクション通過中も継続でき、乗
客に対するサービスの向上を図ることができる。
【００６５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、車両
が変電所の給電区間を切換えるセクションを通過してい
る間直流出力電圧をバッテリ電圧以下にして直流負荷に
バッテリから電力が供給されるようにしたので、電源設
備を停止することなく、しかも大型のコンデンサを設置
することなく車両内の負荷へ電力を継続して供給するこ
とができる車両用電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用電源装置の第１の実施の形
態を示す回路構成図。
【図２】同実施の形態において、セクション通過時の各
部の動作状態を示すタイムチャート。
【図３】本発明による車両用電源装置の第２の実施の形
態を示す回路構成図。
【図４】同実施の形態において、セクション通過時の各
部の動作状態を示すタイムチャート。
【図５】本発明による車両用電源装置の第３の実施の形
態を示す回路構成図。
【図６】本発明による車両用電源装置の第４の実施の形
態を示す回路構成図。
【符号の説明】
１……主変圧器 ２……３次巻線 ３，９……整流器 ４……平滑コンデンサ ５……第１のインバータ ６……トランス ７，８……２次側の巻線 １０……バッテリ １１……直流負荷 １２……第２のインバータ １３……交流負荷 １４，２２，２６，３３……位相制御部 １５……周波数低下検知回路 １６，２７，３３……制御回路 １８，３０……第１の電圧基準 １９，３１……第２の電圧基準 ２３……第３の電圧基準 ２４……第４の電圧基準 ２０，２５，３２……切換回路 ２８……位相制御整流器
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ (56)参考文献 特開 昭62−81901（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−70201（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−169501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−39376（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−247807（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−27716（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−119896（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 - 7/98 B60L 9/12 H02J 7/00 H02M 3/28

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流架線より主変圧器を通して受電した
    電力を車内の直流負荷及び交流負荷に供給する車両用電
    源装置において、 前記主変圧器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電
    圧に変換する第１の整流回路と、この第１の整流回路に
    より変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
    この平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交流電
    圧に変換する第１のインバータと、この第１のインバー
    タより出力される交流を直流に変換して前記直流負荷に
    供給する第２の整流回路と、この第２の整流回路の直流
    出力により充電されるバッテリと、前記第１のインバー
    タより出力される交流電圧を位相制御により制御して前
    記交流負荷に供給する第２のインバータと、前記主変圧
    器の３次巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周波
    数以下に低下したことを検知する周波数低下検知回路
    と、この周波数低下検知回路により周波数低下が検知さ
    れていないときは前記第２の整流回路の出力電圧が一定
    になるように前記第１のインバータを位相制御し、周波
    数低下が検知されると前記第２の整流回路の出力電圧が
    前記バッテリの充電電圧以下になるように前記第１のイ
    ンバータを位相制御する制御回路とを備えたことを特徴
    とする車両用電源装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用電源装置におい
    て、前記制御回路は周波数低下検知回路により周波数低
    下が検知されていないときは第１の基準電圧を選択し、
    周波数低下が検知されると第１の基準電圧より小さな第
    ２の基準電圧に切換選択する切換手段を備え、前記第１
    又は第２の基準電圧を基準として前記第１のインバータ
    を位相制御することを特徴とする車両用電源装置。
  3. 【請求項３】 交流架線より主変圧器を通して受電した
    電力を車内の直流負荷及び交流負荷に供給する車両用電
    源装置において、 前記主変圧器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電
    圧に変換する第１の整流回路と、この第１の整流回路に
    より変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
    この平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交流電
    圧に変換する第１のインバータと、この第１のインバー
    タより出力される交流を直流に変換して前記直流負荷に
    供給する第２の整流回路と、この第２の整流回路の直流
    出力により充電されるバッテリと、前記第１のインバー
    タより出力される交流電圧を位相制御により制御して前
    記交流負荷に供給する第２のインバータと、前記主変圧
    器の３次巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周波
    数以下に低下したことを検知する周波数低下検知回路
    と、この周波数低下検知回路により周波数低下が検知さ
    れていないときは第２のインバータの出力電圧が一定電
    圧になるように位相制御し、周波数低下が検知されると
    第２のインバータの出力電圧がその変動範囲の下限に低
    下するように位相制御する制御回路とを備えたことを特
    徴する車両用電源装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の車両用電源装置におい
    て、前記制御回路は周波数低下検知回路により周波数低
    下が検知されていないときは第１の基準電圧を選択し、
    周波数低下が検知されると第１の基準電圧より小さな第
    ２の基準電圧に切換選択する切換手段を備え、前記第１
    又は第２の基準電圧を基準として前記第２のインバータ
    を位相制御することを特徴とする車両用電源装置。
  5. 【請求項５】 交流架線より主変圧器を通して受電した
    電力を車内の直流負荷及び交流負荷に供給する車両用電
    源装置において、 前記主変圧器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電
    圧に変換する位相制御可能な位相制御整流器と、この位
    相制御整流器により変換された直流電圧を平滑する平滑
    コンデンサと、この平滑コンデンサにより平滑された直
    流電圧を交流電圧に変換する第１のインバータと、この
    第１のインバータより出力される交流を直流に変換して
    前記直流負荷に供給する整流回路と、この整流回路の直
    流出力により充電されるバッテリと、前記第１のインバ
    ータより出力される交流電圧を位相制御により制御して
    前記交流負荷に供給する第２のインバータと、前記主変
    圧器の３次巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周
    波数以下に低下したことを検知する周波数低下検知回路
    と、この周波数低下検知回路により周波数低下が検知さ
    れていないときは前記整流回路の出力電圧が一定になる
    ように前記位相制御整流器を位相制御し、前記周波数低
    下検知回路により周波数低下が検知されると前記第２の
    整流回路の出力電圧が前記バッテリの充電電圧以下にな
    るように前記位相制御整流器を位相制御する制御回路と
    を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の車両用電源装置におい
    て、前記制御回路は周波数低下検知回路により周波数低
    下が検知されていないときは第１の基準電圧を選択し、
    周波数低下が検知されると第１の基準電圧より小さな値
    の第２の基準電圧に切換選択する切換手段を備え、前記
    第１又は第２の基準電圧を基準にして前記位相制御整流
    器を位相制御することを特徴とする車両用電源装置。
  7. 【請求項７】 交流架線より主変圧器を通して受電した
    電力を車内の直流負荷及び交流負荷に供給する車両用電
    源装置において、 前記主変圧器の３次巻線より得られる交流電圧を直流電
    圧に変換する位相制御可能な位相制御整流器と、この位
    相制御整流器により変換された直流電圧を平滑する平滑
    コンデンサと、この平滑コンデンサにより平滑された直
    流電圧を交流電圧に変換する第１のインバータと、この
    第１のインバータより出力される交流を直流に変換して
    前記直流負荷に供給する整流回路と、この整流回路の直
    流出力により充電されるバッテリと、前記第１のインバ
    ータより出力される交流電圧を位相制御により制御して
    前記交流負荷に供給する第２のインバータと、前記主変
    圧器の３次巻線より得られる交流電圧の周波数が設定周
    波数以下に低下したことを検知する周波数低下検知回路
    と、この周波数低下検知回路により周波数低下が検知さ
    れていないときは第２のインバータの出力電圧が一定電
    圧になるように位相制御し、周波数低下が検知されると
    第２のインバータの出力電圧がその変動範囲の下限に低
    下するように位相制御する制御回路とを備えたことを特
    徴とする車両用電源装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の車両用電源装置におい
    て、前記制御回路は周波数低下検知回路により周波数低
    下が検知されていないときは第１の基準電圧を選択し、
    周波数低下が検知されると第１の基準電圧より小さな値
    の第２の基準電圧に切換選択する切換手段を備え、前記
    第１又は第２の基準電圧を基準にして前記第２のインバ
    ータを位相制御することを特徴とする車両用電源装置。
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