JP3560752B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用電源装置に関し、特に直流架線電力を取り込み、直交変換して所定周波数、電圧の補助交流電源を出力する車両用電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、直流架線電力を集電器で取り込み、直交変換して所定周波数、電圧の補助交流電源を出力する車両用電源装置は、図4に示す回路構成であり、直流架線電力を集電する集電器1と、集電器1と後段の回路素子との間の接続、切離を行う断流器2と、リアクトル3と、突入電流を抑制するための充電抵抗器4と、この充電抵抗器4を一定時間後に短絡する抵抗短絡素子5と、リップル電圧を抑制するためのフィルタコンデンサ7と、フィルタコンデンサ7の両端の直流電圧を所定周波数、電圧の交流電力に変換して車両用補助電源として出力する電力変換部8を備えている。また集電器1の取り込んだ架線電圧9を検出するための架線電圧検出器10と、フィルタコンデンサ7の電圧11を検出するためのコンデンサ電圧検出器12と、抵抗短絡素子5の両端電圧を検出し、所定電圧よりも高くなった時に電圧検出信号13を出力する短絡素子電圧検出器14が設けられており、これらの電圧検出信号9、11、13を入力し、断流器2の投入/開放制御、抵抗短絡素子5のオン/オフ制御及び電力変換部8のスイッチング動作制御を行う制御部(CTR)15を備えている。
【0003】
この従来の車両用電源装置では、正常時には制御部15によって断流器2を投入し、集電器1から直流架線から取り込んだ高圧直流電力をリアクトル3と充電抵抗器4を介してフィルタコンデンサ7に導入し、フィルタコンデンサ7が所定電圧まで充電した後、抵抗短絡素子5をオンさせ、また電力変換部8によって直交電力変換制御を開始し、補助交流電力を出力する動作をなす。
【0004】
そして制御部15は架線電圧9、コンデンサ電圧11、短絡素子電圧検出信号13を監視していて、電力変換部8の動作状態で短絡素子電圧検出信号13が入力されてきた場合には抵抗短絡素子5が何等かの異常によってオフしたものと見なし、充電抵抗器4の過熱損傷を防止するために電力変換部8を停止し、断流器2を開放して本装置を停止する保護動作制御を行う。また制御部15はフィルタコンデンサ7に充電電流が流れるタイミングに、つまり断流器2が投入された直後に短絡素子電圧検出器14から短絡素子電圧検出信号13が入力されてこない場合には、抵抗短絡素子5が何等かの異常によって短絡故障したものと見なしてアラームを出力し、また必要な場合(例えば、抵抗短絡素子にGTO素子が用いられている場合)には断流器2を開放して本装置を停止する保護動作制御を行うようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の車両用電源装置では、抵抗短絡素子の両端電圧を監視し、所定値以上になった場合に電圧検出信号を制御部に出力するための短絡素子電圧検出器が必要であり、コスト的に高くつく問題点があった。
【0006】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、抵抗短絡素子両端の電圧を監視するための短絡素子検出器を削減してコストを低減し、かつ従来と同様の保護動作ができる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の車両用電源装置は、集電器によって架線から取り込まれる直流架線電圧を検出する架線電圧検出器と、フィルタコンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出器と、前記フィルタコンデンサへの充電電流の突入電流を抑制するための充電抵抗器と、前記充電抵抗器を短絡するための抵抗短絡素子と、前記集電器と前記充電抵抗器との間に設けられた断流器と、前記断流器の投入、開放動作を制御する断流器制御部と、前記架線電圧検出器の検出電圧と前記コンデンサ電圧検出器の検出電圧との差電圧を求める差電圧演算部と、前記断流器が投入された後の正常状態の前記差電圧の時間変化特性を記憶している基準時間変化特性記憶部と、前記断流器が投入された後の、前記差電圧が前記時間変化特性記憶部に記憶された前記基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に、前記抵抗短絡素子の短絡故障アラームを出力する故障判定部とを備えたものである。
【0010】
この請求項1の発明の車両用電源装置では、故障判定部において、断流器が投入された後の架線電圧とコンデンサ電圧との実差電圧の時間変化特性を時間変化特性記憶部に記憶されている正常時の差電圧の基準時間変化特性と比較し、実差電圧が基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に抵抗短絡素子が何らかの異常のために短絡故障したものと判断してアラームを出力して技術者に知らせる。これによって、従来から用いられていた架線電圧検出器の電圧検出信号と、コンデンサ電圧検出器の電圧検出信号とを入力し、またあらかじめデータとして基準差電圧時間変化特性を登録しておくことにより、実差電圧の演算と基準差電圧時間変化特性との比較という論理演算処理によって故障判定を行って保護動作制御することができ、従来用いられていた短絡素子電圧検出器を用いず、かつ他の部品を増加させることもなく、従来と同様の保護動作ができる。
【0011】
請求項2の発明の車両用電源装置は、集電器によって架線から取り込まれる直流架線電圧を検出する架線電圧検出器と、フィルタコンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出器と、前記フィルタコンデンサへの充電電流の突入電流を抑制するための充電抵抗器と、前記充電抵抗器を短絡するための抵抗短絡素子と、前記集電器と前記充電抵抗器との間に設けられた断流器と、前記断流器の投入、開放動作を制御する断流器制御部と、前記架線電圧検出器の検出電圧と前記コンデンサ電圧検出器の検出電圧との差電圧を求める差電圧演算部と、前記断流器が投入された後の正常状態の前記差電圧の時間変化特性を記憶している基準時間変化特性記憶部と、前記断流器が投入状態にあり、かつ前記差電圧演算部の算出する差電圧が所定値を超えた時に前記断流器を開放させ、前記断流器が投入された後の前記差電圧が前記時間変化特性記憶部に記憶された前記基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に前記抵抗短絡素子の短絡故障アラームを出力する故障判定部とを備えたものである。
【0012】
この請求項2の発明の車両用電源装置では、断流器が投入状態にあり、かつ架線電圧とコンデンサ電圧との差電圧が所定値を超えた時には、抵抗短絡素子が何等かの異常のためにオフしていると判断して断流器を開放させ、充電抵抗器に過熱損傷に至るのを防止し、また断流器が投入された後の架線電圧とコンデンサ電圧との実差電圧の時間変化特性を時間変化特性記憶部に記憶されている正常時の差電圧の基準時間変化特性と比較し、実差電圧が基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に抵抗短絡素子が何らかの異常のために短絡故障したものと判断してアラームを出力して技術者に知らせる。したがって、従来から用いられていた架線電圧検出器の電圧検出信号と、コンデンサ電圧検出器の電圧検出信号とを入力し、またあらかじめデータとして差電圧の比較基準値及び基準差電圧時間変化特性を登録しておくことにより、実差電圧の演算と比較という論理演算処理によって故障判定を行って保護動作制御することができ、従来用いられていた短絡素子電圧検出器を用いず、かつ他の部品を増加させることもなく、従来と同様の保護動作ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1は本発明の1つの実施の形態の回路構成を示しており、この実施の形態の車両用電源装置は従来例である図4に示した回路部品と共通する集電器1、断流器2、リアクトル3、充電抵抗器4、サイリスタやGTO素子で成る抵抗短絡素子5、フィルタコンデンサ7、電力変換部8、架線電圧検出器10及びコンデンサ電圧検出器12を備えている。しかしながら、抵抗短絡素子5の両端電圧を検出するための短絡素子電圧検出器14は備えていない。また故障判定、保護動作制御を行う制御部16には、図2に示す構成の論理演算処理機能が組み込まれている。
【0014】
この制御部16の論理演算処理機能の構成を説明すると、架線電圧検出器10からの電圧検出信号9とコンデンサ電圧検出器12からの電圧検出信号11とに基づき、実差電圧を算出する差電圧監視部161と、断流器2の投入/開放制御を行う断流器投入/開放制御部162と、正常状態でフィルタコンデンサ7に充電が開始されて両端電圧が時間と共に上昇していく時に、架線電圧とこのコンデンサ電圧との差電圧がどのように時間的に変化するかを示す差電圧の時間変化特性がパターンデータとしてあらかじめ登録されている差電圧パターン記憶部163と、差電圧監視部161からの実差電圧を所定電圧値と比較し、また差電圧パターン記憶部163の基準差電圧時間変化特性のパターンデータと比較して抵抗短絡素子5の故障判定を行う故障判定部164と、故障判定に基づいて装置の停止動作の必要性を判定する電源停止判定部165と、故障判定時にアラームを出力するアラーム出力部1661とから構成されている。なお、制御部16はこれらの他に、電力変換部8のスイッチング制御機能を有するものである。
【0015】
次に、上記構成の車両用電源装置の動作について説明する。通常時には従来例と同様に動作して集電器1が架線から取り込んだ直流架線電力を直交変換して所定周波数、電圧の補助交流電力にして出力する。そして制御部16は次のようにして抵抗短絡素子5の電圧監視を行い、故障判定と保護動作を行う。
【0016】
制御部16の差電圧監視部161は架線電圧検出器10から架線電圧9を入力し、またコンデンサ電圧検出器12からコンデンサ電圧11を入力し、その差電圧を算出して故障判定部164に与えている。
【0017】
いま断流器2を投入し、電力変換部8が動作している時には、正常状態であれば抵抗短絡素子5は導通状態にあるはずである。しかしながら、何らかの異常によって抵抗短絡素子5がオフすれば、その両端電圧は上昇することになる。そこで故障判定部164は断流器2が投入状態にあることを条件にして、あらかじめ設定された比較値と比較し、比較値を超える差電圧を検出した時に抵抗短絡素子5がオフしているものと見なし、電源停止判定部165に抵抗短絡素子オフ故障の判定結果を与える。電源停止判定部165はこの判定結果を受けて電力変換部8を停止し、断流器2をオフさせることにより、充電抵抗器4の過熱損傷を防止する。
【0018】
また装置の起動のために断流器2を投入した時には、図3に曲線Aに示すように、正常状態であれば抵抗短絡素子5はオフにしておき、断流器2を通じて流れる架線電流を充電抵抗器4を通じてフィルタコンデンサ7に供給し、その充電を開始することになるが、何らかの異常のために抵抗短絡素子5が短絡故障を起こしている場合には、断流器2を投入すればただちに抵抗短絡素子5を通じてフィルタコンデンサ8に架線電流が供給されることになり、図3に曲線Bに示すようにフィルタコンデンサ8は正常時よりも急速に充電されることになり、架線電圧とコンデンサ電圧との差電圧ΔBは正常時ΔAよりも早いタイミングで減少することになる。そこで故障判定部164は断流器2が投入された時に、その投入直後に差電圧監視部161から与えられる差電圧ΔBがどのような時間変化特性を示すかを監視し、差電圧パターン記憶部163に登録されている基準差電圧時間変化特性と比較し、あるタイミングτの実差電圧ΔBが基準差電圧ΔAよりも一定値α以上小さくなれば短絡故障発生と判定し、電源停止判定部165とアラーム出力部166とに出力する。
【0019】
そこでアラーム出力部166は、短絡故障判定を受けるとアラームを出力して技術者に短絡故障発生を知らせる。また電源停止判定部165は短絡故障判定を受けると、必要に応じて電力変換部8を停止し、断流器2をオフさせ、装置を停止させる。
【0020】
このようにして、この実施の形態の車両用電源装置では、従来のように充電抵抗器4に対する抵抗短絡素子5の両端電圧を監視し、所定電圧以上になった時に電圧検出信号を制御部に出力する短絡素子電圧検出器14という回路部品を設けなくても、従来から備えられている架線電圧検出器10とコンデンサ電圧検出器12との電圧検出信号を用い、制御部16に組み込んだ論理演算処理機能によって抵抗短絡素子5の電圧異常を判定することができる。このため、従来と同様の故障判定性能を維持しつつ回路部品の削減ができて、コストの低減が可能となる。
【0021】
なお、上記の実施の形態において差電圧パターン記憶部163には時間変化パターンデータではなく、断流器投入後のあるタイミングτの基準差電圧ΔAだけを登録しておき、故障判定部164では断流器投入後のタイミングτにおける実差電圧ΔBをこの基準差電圧ΔAと比較し、一定値α以上小さくなっていれば短絡故障発生と判定するより簡単な論理構成にしてもよい。
【0023】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、断流器が投入された後の架線電圧とコンデンサ電圧との実差電圧の時間変化特性を時間変化特性記憶部に記憶されている正常時の差電圧の基準時間変化特性と比較し、実差電圧が基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に抵抗短絡素子が短絡故障したものと判断してアラームを出力するようにしたので、あらかじめデータとして基準差電圧時間変化特性を登録しておくことにより、実差電圧の演算と基準差電圧時間変化特性との比較という論理演算処理によって短絡故障判定を行い、保護動作制御することができ、従来用いられていた短絡素子電圧検出器を用いず、かつ他の部品を増加させることもなく、従来と同様の保護動作ができ、コストを低減することができる。
【0024】
請求項2の発明によれば、断流器が投入状態にあり、かつ架線電圧とコンデンサ電圧との差電圧が所定値を超えた時には、抵抗短絡素子が何等かの異常のためにオフしていると判断して断流器を開放させ、充電抵抗器に過熱損傷に至るのを防止し、また断流器が投入された後の架線電圧とコンデンサ電圧との実差電圧の時間変化特性を時間変化特性記憶部に記憶されている正常時の差電圧の基準時間変化特性と比較し、実差電圧が基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に抵抗短絡素子が何らかの異常のために短絡故障したものと判断してアラームを出力して技術者に知らせるようにしたので、従来から用いられていた架線電圧検出器の電圧検出信号と、コンデンサ電圧検出器の電圧検出信号とを入力し、またあらかじめデータとして差電圧の比較基準値及び基準差電圧時間変化特性を登録しておくことにより、実差電圧の演算と比較という論理演算処理によって故障判定を行い、保護動作制御することができ、従来用いられていた短絡素子電圧検出器を用いず、かつ他の部品を増加させることもなく、従来と同様の保護動作ができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1つの実施の形態の回路図。
【図2】上記実施の形態における制御部の論理制御機能の構成を示すブロック図。
【図3】上記の実施の形態における制御部の短絡故障判定動作を説明するための動特性図。
【図4】従来例の回路図。
【符号の説明】
1 集電器
2 断流器
3 リアクトル
4 充電抵抗器
5 抵抗短絡素子
7 フィルタコンデンサ
8 電力変換部
10 架線電圧検出器
12 コンデンサ電圧検出器
16 制御部
Claims (2)
- 集電器によって架線から取り込まれる直流架線電圧を検出する架線電圧検出器と、
フィルタコンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサへの充電電流の突入電流を抑制するための充電抵抗器と、
前記充電抵抗器を短絡するための抵抗短絡素子と、
前記集電器と前記充電抵抗器との間に設けられた断流器と、
前記断流器の投入、開放動作を制御する断流器制御部と、
前記架線電圧検出器の検出電圧と前記コンデンサ電圧検出器の検出電圧との差電圧を求める差電圧演算部と、
前記断流器が投入された後の正常状態の前記差電圧の時間変化特性を記憶している基準時間変化特性記憶部と、
前記断流器が投入された後の前記差電圧が前記時間変化特性記憶部に記憶された前記基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に、前記抵抗短絡素子の短絡故障アラームを出力する故障判定部とを備えて成る車両用電源装置。 - 集電器によって架線から取り込まれる直流架線電圧を検出する架線電圧検出器と、
フィルタコンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサへの充電電流の突入電流を抑制するための充電抵抗器と、
前記充電抵抗器を短絡するための抵抗短絡素子と、
前記集電器と前記充電抵抗器との間に設けられた断流器と、
前記断流器の投入、開放動作を制御する断流器制御部と、
前記架線電圧検出器の検出電圧と前記コンデンサ電圧検出器の検出電圧との差電圧を求める差電圧演算部と、
前記断流器が投入された後の正常状態の前記差電圧の時間変化特性を記憶している基準時間変化特性記憶部と、
前記断流器が投入状態にあり、かつ前記差電圧演算部の算出する差電圧が所定値を超えた時に前記断流器を開放させ、前記断流器が投入された後の前記差電圧が前記時間変化特性記憶部に記憶された前記基準時間変化特性の対応する時点の基準差電圧よりも所定値以上に低くなった時に前記抵抗短絡素子の短絡故障アラームを出力する故障判定部とを備えて成る車両用電源装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP165297A JP3560752B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 車両用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP165297A JP3560752B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 車両用電源装置 |
Publications (2)
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JPH10201004A JPH10201004A (ja) | 1998-07-31 |
JP3560752B2 true JP3560752B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=11507462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP165297A Expired - Lifetime JP3560752B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 車両用電源装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3560752B2 (ja) |
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1997
- 1997-01-08 JP JP165297A patent/JP3560752B2/ja not_active Expired - Lifetime
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