JP3622341B2 - Power backup device for vehicle - Google Patents

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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載される交流負荷に給電する交流負荷給電用インバータ装置が故障した場合でも、電源バックアップを行い、交流負荷に対して安定した給電を行う車両用電源バックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、車両には車軸に連結された車両モータを駆動する可変電圧可変周波数電源としての車両用インバータ装置と、車両に搭載の交流低圧機器負荷に給電するための所定電圧所定周波数電源としての交流負荷給電用インバータ装置とが電源設備として設けられている。そして、例えば、８両の車両を１編成とする電車には通常、２〜３両の車両に対して車両用インバータ装置が２台もしくは４台ずつ設置され、任意の１車両に対してのみ交流負荷給電用インバータ装置が設置される。また、交流負荷給電用インバータ装置は、車両１編成に１台しか搭載されないが、ブレーキ制御のためのＡＣコンプレッサや車内のエアコン等の交流負荷に給電するものであり、電源設備として重要な設備である。
【０００３】
図８は、例えば、特開平５−６４４５５号公報に記載された従来の車両用電源装置の回路構成図である。
図８において、１は高圧の直流電源、２はこの直流電源の出力回路に挿入された直流高速度遮断器、３はチョッパ用のスイッチング素子、４はこのスイッチング素子の入力側に設けられた入力用の直流リアクトル、５はスイッチング素子３の入力側に設けられた入力用フィルタコンデンサ、６はチョッパ用のフライホイールダイオード、７は上記スイッチング素子３の出力側に設けられた出力用の直流リアクトル、８は同じく上記スイッチング素子３の出力側に設けられた出力用フィルタコンデンサで、これらスイッチング素子３、フィルタコンデンサ５及び８、フライホイールダイオード６、直流リアクトル７によりチョッパ回路９が構成される。１０はスイッチング素子１０ａ〜１０ｆを３相ブリッジに接続構成した直流を所定電圧所定周波数の交流に変換する交流負荷給電用インバータ装置（以下、ＣＶＣＦインバータと称す。）、１１はこのＣＶＣＦインバータ１０の出力側に設けられたインバータ用の変圧器、１２はＡＣコンプレッサ、エアコン等の交流負荷である。
【０００４】
次に、このように構成された従来の車両用電源装置の動作について説明する。
まず、直流高速度遮断器２が投入されると、直流電源１の電圧が直流高速度遮断器２及び直流リアクトル４を介してチョッパ回路９のフィルタコンデンサ５に印加される。チョッパ回路９の主要動作を司るスイッチング素子３は、図示しない通流率制御装置により、ＯＮ−ＯＦＦ制御されて通過電流が調整され、フィルタコンデンサ８両端の電圧を所定電圧に調整する。フィルタコンデンサ８は、ＣＶＣＦインバータ１０の電源となるものであり、最終的にその電力はＡＣコンプレッサ、エアコン等の交流負荷１２に供給されることになるから、フィルタコンデンサ８の両端電圧は、交流負荷１２に供給される電圧が一定になるようにスイッチング素子３の通流率が制御されて、調整される。
スイッチング素子１０ａ〜１０ｆからなるＣＶＣＦインバータ１０は、フィルタコンデンサ８を直流電源として、この直流を３相交流に変換し、インバータ変圧器１１に出力する。次いで、インバータ変圧器１１は、ＣＶＣＦインバータ１０の出力する交流電圧を昇圧あるいは降圧して交流負荷１２へ供給する。
なお、図８に示す車両用電源装置には、車両モータに給電する車両用インバータが図示されていないが、実際には別途これとは独立して設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用電源装置は、以上のように構成され、車両１編成に対して、１台しか交流負荷給電用インバータ装置が搭載されていないので、万一、この交流負荷給電用インバータ装置が故障すると、交流負荷に対して安定した交流電源を供給することができない問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、交流負荷給電用インバータ装置が故障停止した場合であっても、交流負荷に対する電源供給をバックアップして交流負荷への電力供給が安定に継続できる車両用電源バックアップ装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る車両用電源バックアップ装置は、直流電源から第１の遮断器を介して供給される直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、車両モータに給電する車両用インバータ装置と、前記直流電源から第２の遮断器を介して供給される直流を所定電圧所定周波数の交流に変換し、交流負荷に給電する交流負荷給電用インバータ装置と、前記直流電源から前記第１の遮断器又は前記第２の遮断器を介して供給される直流を可変電圧可変周波数の交流又は所定電圧所定周波数の交流に変換するバックアップ用インバータ装置とを備え、該バックアップ用インバータ装置は上記車両用インバータ装置の故障時には、前記第１の遮断器を介して前記直流電源から直流を供給されて可変電圧可変周波数の交流を上記車両モータに給電し、上記交流負荷給電用インバータ装置の故障時には、前記第２の遮断器を介して前記直流電源から直流を供給されて所定電圧所定周波数の交流を交流負荷に給電するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図において、１は高圧の直流電源、２ａ，２ｂは直流高速度遮断器、４ａ〜４ｃは直流リアクトル、１０ａ，１０ｂは入力する直流を可変電圧可変周波数の交流に変換する車両用インバータ装置（以下、ＶＶＶＦインバータと称す。）、１０ｃは入力する直流を所定電圧所定周波数の交流に変換する交流負荷給電用インバータ装置（以下、ＣＶＣＦインバータと称す。）で、上記ＶＶＶＦインバータ１０ａ、１０ｂと同一の車両に搭載されている。１１はＣＶＣＦインバータ１０ｃの出力側に設けられたインバータ変圧器、１２は交流負荷、１３ａ，１３ｂは直流用接触器、１４ａ，１４ｂはＶＶＶＦインバータ１０ａ，１０ｂの出力する可変電圧可変周波数の交流が給電され、これに応じた回転数で車両の車軸を駆動する車両モータ、１５ａ，１５ｂ，１５ｃはＶＶＶＦインバータ１０ｂ及びＣＶＣＦインバータ１０ｃの入力側に設けられた切り替えスイッチ、１６ａ，１６ｂ，１６ｃはＶＶＶＦインバータ１０ｂ及びＣＶＣＦインバータ１０ｃの出力側に設けられた切り替えスイッチで、この切り替えスイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び上記切り替えスイッチ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは連動して開閉操作されるものである。
【００１５】
次に、動作について説明する。
いま、ＣＶＣＦインバータ１０ｃが健全な状態では、切り替えスイッチ１５ａ，１５ｃ，１６ａ，１６ｃが閉じており、切り替えスイッチ１５ｂ、１６ｂが開放している。この状態で、ＶＶＶＦインバータ１０ａは、直流高速度遮断器２ａ、直流用接触器１３ａ、直流リアクトル４ａを介して入力する直流電源１の電圧を可変電圧可変周波数の交流に変換して車両モータ１４ａに供給しており、該車両モータ１４ａはＶＶＶＦインバータ１０ａの出力に応じて車両の車軸を回転駆動している。また、同様にＶＶＶＦインバータ１０ｂは、直流高速度遮断器２ａ、直流用接触器１３ｂ、直流リアクトル４ｂ、切り替えスイッチ１５ａを介して入力する直流電源１の電圧を可変電圧可変周波数の交流に変換して車両モータ１４ｂに供給しており、該車両モータ１４ｂはＶＶＶＦインバータ１０ｂの出力に応じて車両の車軸を回転駆動している。
【００１６】
一方、ＣＶＣＦインバータ１０ｃは直流高速度遮断器２ｂ、直流リアクトル４ｃ、切り替えスイッチ１５ｃを介して入力する直流電源１の電圧を所定電圧所定周波数の交流に変換し、インバータ変圧器１１を介して交流負荷１２に供給しており、該交流負荷１２は給電される交流により、通常の動作を行っている。
この状態で、ＣＶＣＦインバータ１０ｃに故障が発生したとすると、各切り替えスイッチを連動させて切り替え、切り替えスイッチ１５ａ，１５ｃ，１６ａ，１６ｃを開放し、切り替えスイッチ１５ｂ、１６ｂを閉じる。この結果、車両モータ１４ｂはＶＶＶＦインバータ１０ｂからの給電が切り替えスイッチ１６ａの開放により断たれ、車軸を駆動できない状態になるが、車両は車両モータ１４ａにより駆動されているし、幾つかの車両が編成されている場合には、別の車両に設置されているＶＶＶＦインバータにより車両モータが駆動されるので、走行に支障はない。
また、故障したＣＶＣＦインバータ１０ｃは入出力回路が切り替えスイッチ１５ｃ、１６ｃの開放により回路から切り離されている。
一方、ＶＶＶＦインバータ１０ｂは切り替えスイッチ１５ａ、１６ａの開放と切り替えスイッチ１５ｂ、１６ｂの閉路により、入出力回路が健全時のＣＶＣＦインバータ１０ｃの入出力回路に切り替わっている。このため、ＶＶＶＦインバータ１０ｂは直流高速度遮断器２ｂ、直流リアクトル４ｃ、切り替えスイッチ１５ｂを介して入力する直流電源１の電圧を交流に変換し、切り替えスイッチ１６ｂ及びインバータ変圧器１１を介して交流負荷１２に供給する。
【００１７】
ここで、交流負荷１２には所定電圧所定周波数の交流を供給する必要があるため、インバータ装置１０ｂは故障前の可変電圧可変周波数の交流を出力する運転（ＶＶＶＦ運転）から所定電圧所定周波数の交流を出力する運転（ＣＶＣＦ運転）に切り替わらなければならないが、インバータ１０ｂを制御する制御プログラムを記憶するＲＯＭにＶＶＶＦ運転用の制御プログラムとＣＶＣＦ運転用の制御プログラムとを記憶しておき、切り替えスイッチ１５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃの切り替え動作に合わせて制御プログラムを切り換えるようにすればＶＶＶＦ運転からＣＶＣＦ運転に容易に切り替えることができる。
ここで、この実施の形態１によれば、切り替えスイッチにより、ＶＶＶＦインバータ１０ｂの入出力回路を健全時のＣＶＣＦインバータ１０ｃの入出力回路に切り換えているので、入出力回路の回路定数が健全時と同等の条件で交流負荷に給電できる。また、交流負荷に供給される電力が直流高速度遮断器２ｂを介して供給されることになり、直流高速度遮断器２ａを流れる電流の増大を招くことがなく、不要なトリップ事故を防止できる効果がある。
【００１８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２を示す図であり、図において図１に示す実施の形態１と同一部分には同一符号を付している。
図２において、１７ａ〜１７ｃは直流用電磁接触器、１８ａ〜１８ｃは交流用電磁接触器で、図１における切り替えスイッチ１５ａ〜１５ｃ及び１６ａ〜１６ｃに相当するものである。１９ｂはＣＶＣＦインバータ１０ｃの制御装置であり、ＣＶＣＦインバータ１０ｃの故障検出時、上記直流用電磁接触器１７ａ〜１７ｃ及び交流用電磁接触器１８ａ〜１８ｃに故障検出信号を発生し、切り替え動作を行わせるものである。１９ａはＶＶＶＦインバータ１０ｂの制御装置であり、上記制御装置１９ｂの発生する故障検出信号によりインバータ１０ｂをＶＶＶＦ運転からＣＶＣＦ運転に切り換えるものである。
【００１９】
即ち、ＣＶＣＦインバータ１０ｃが健全な状態では、制御装置１９ｂから故障検出信号が発生されていないので、直流用電磁接触器１７ａ、１７ｃ及び交流電磁接触器１８ａ、１８ｃが閉じており、直流用電磁接触器１７ｂ及び交流用電磁接触器１８ｂが開放している。
この健全状態では、車両用モータ１４ａ、１４ｂはＶＶＶＦインバータ１０ａ、１０ｂの出力する可変電圧可変周波数の交流を供給されて車軸を回転駆動しており、一方、交流負荷にはＣＶＣＦインバータ１０ｃの出力する所定電圧所定周波数の交流を給電されている。
いま、制御装置１９ｂがＣＶＣＦインバータ１０ｃの出力電圧の喪失等により故障を検出すると、故障検出信号を直流用電磁接触器１７ａ〜１７ｃ及び交流用電磁接触器１８ａ〜１８ｃに発生し、直流用電磁接触器１７ａ、１７ｃ及び交流電磁接触器１８ａ、１８ｃを開放させ、直流用電磁接触器１７ｂ及び交流用電磁接触器１８ｂを閉じる。この結果、図１の実施の形態１と同様に車両モータ１４ｂ及びＣＶＣＦインバータ１０ｃが回路から切り離される。そして、インバータ１０ｂは制御装置１９ｂの故障検出信号を受けた制御装置１９ａによって運転モードをＶＶＶＦ運転からＣＶＣＦ運転に切り換える。この結果、交流負荷１２はインバータ１０ｂの出力する所定電圧所定周波数の交流が給電され健全時と同様に動作できる。
【００２１】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４を示す図であり、図１〜図３と同一部分には同一符号を付している。
図４において、２２ａ〜２２ｃ及び２３ａ〜２３ｃは切り替えスイッチである。図４の実施の形態は、ＣＶＣＦインバータ１０ｃに故障が発生すると、ＣＶＣＦインバータユニット１０ｄから交流負荷１２に給電し、ＶＶＶＦインバータ１０ａ又は１０ｂに故障が発生するとＣＶＣＦインバータユニット１０ｄをＶＶＶＦ運転して車両モータ１４ａ又は１４ｂに給電するようにしたものである。
即ち、全てのインバータが健全な場合、切り替えスイッチ２０ｂ、２１ｂ、２２ａ、２３ａを閉じ、その他の切り替えスイッチ２０ａ、２１ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃを開放して、交流負荷１２にはＣＶＣＦインバータ１０ｃから給電し、車両モータ１４ａ、１４ｂにはＶＶＶＦインバータ１０ａ、１０ｂから給電する。
【００２２】
ＣＶＣＦインバータ１０ｃが故障した場合には、切り替えスイッチ２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａを閉じ、その他の切り替えスイッチ２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃを開放して、交流負荷１２にはＣＶＣＦインバータユニット１０ｄから給電し、車両モータ１４ａ、１４ｂにはＶＶＶＦインバータ１０ａ、１０ｂから給電する。
次に、ＶＶＶＦインバータ１０ａが故障した場合には、切り替えスイッチ２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２２ｃ、２３ａを閉じ、その他の切り替えスイッチ２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２３ｃを開放して、交流負荷１２にはＣＶＣＦインバータ１０ｃから給電し、車両モータ１４ａにはインバータユニット１０ｄをＶＶＶＦ運転して給電し、車両モータ１４ｂにはＶＶＶＦインバータ１０ｂから給電する。
さらに、ＶＶＶＦインバータ１０ｂが故障した場合には、切り替えスイッチ２０ｂ、２１ｂ、２２ａ、２３ｂ、２３ｃを閉じ、その他の切り替えスイッチ２０ａ、２１ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３ａを開放して、交流負荷１２にはＣＶＣＦインバータ１０ｃから給電し、車両モータ１４ａにはＶＶＶＦインバータ１０ａから給電し、車両モータ１４ｂにはインバータユニット１０ｄをＶＶＶＦ運転して給電する。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係る発明によれば、直流電源から供給される直流を可変電圧可変周波数の交流又は所定電圧所定周波数の交流に変換するバックアップ用インバータ装置を備え、車両用インバータ装置の故障時には、可変電圧可変周波数の交流を上記車両モータに給電し、交流負荷給電用インバータ装置の故障時には、所定電圧所定周波数の交流を交流負荷に給電するようにしたので、交流負荷及び車両用モータに対する電力供給が安定になり、信頼性を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の態様１を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の態様２を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の態様３を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図４】この発明の実施の態様４を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の態様５を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の態様６を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の態様７を示す車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【図８】従来の車両用電源バックアップ装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 直流電源、 ２ａ、２ｂ 直流高速度遮断器、 ４ａ〜４ｃ 直流リアクトル、 １０ａ、１０ｂ 車両用インバータ装置、 １０ｃ 交流負荷給電用インバータ装置、 １１、１１ａ、１１ｂ インバータ変圧器、１２ 交流負荷、１３ａ、１３ｂ 直流用接触器、１４ａ、１４ｂ 車両モータ、１５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃ 切り替えスイッチ、１７ａ〜１７ｂｃ 直流用電磁接触器、１８ａ〜１８ｃ 交流用電磁接触器、１９ａ、１９ｂ 制御装置、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ ２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃ 切り替えスイッチ、２４ 車両用インバータ装置、２５ａ、２５ｂ 切り替えスイッチ、２６ 電圧センサ、２７ａ、２７ｂ 制御装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular power supply backup device that performs power supply backup and stably supplies power to an AC load even when an AC load supply inverter device that supplies power to an AC load mounted on a vehicle fails.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a vehicle inverter device as a variable voltage variable frequency power source for driving a vehicle motor connected to an axle is used for a vehicle, and a predetermined voltage predetermined frequency power source for supplying power to an AC low-voltage equipment load mounted on the vehicle. The AC load feeding inverter device is provided as a power supply facility. For example, in a train having eight cars as one train, two or four vehicle inverter devices are usually installed for two to three cars, and only one arbitrary vehicle is exchanged. An inverter device for power feeding is installed. Moreover, although only one AC load power supply inverter device is mounted in one vehicle configuration, it supplies power to AC loads such as an AC compressor for brake control and an air conditioner in the vehicle, and is an important power supply facility. is there.
[0003]
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a conventional vehicle power supply device described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-64455.
In FIG. 8, 1 is a high-voltage DC power supply, 2 is a DC high-speed circuit breaker inserted in the output circuit of this DC power supply, 3 is a switching element for chopper, and 4 is an input provided on the input side of this switching element. DC reactor 5 for the input filter capacitor provided on the input side of the switching element 3, 6 a flywheel diode for the chopper, 7 a DC reactor for output provided on the output side of the switching element 3, Reference numeral 8 denotes an output filter capacitor provided on the output side of the switching element 3. The switching element 3, the filter capacitors 5 and 8, the flywheel diode 6, and the DC reactor 7 constitute a chopper circuit 9. Reference numeral 10 denotes an AC load feeding inverter device (hereinafter referred to as a CVCF inverter) for converting a direct current in which switching elements 10a to 10f are connected to a three-phase bridge into an alternating current having a predetermined voltage and a predetermined frequency, and 11 is an output of the CVCF inverter 10. An inverter transformer 12 provided on the side is an AC load such as an AC compressor or an air conditioner.
[0004]
Next, the operation of the conventional vehicular power supply apparatus configured as described above will be described.
First, when the DC high speed circuit breaker 2 is turned on, the voltage of the DC power source 1 is applied to the filter capacitor 5 of the chopper circuit 9 via the DC high speed circuit breaker 2 and the DC reactor 4. The switching element 3 that controls the main operation of the chopper circuit 9 is ON / OFF controlled by a conduction rate control device (not shown) to adjust the passing current and adjust the voltage across the filter capacitor 8 to a predetermined voltage. The filter capacitor 8 serves as a power source for the CVCF inverter 10, and the power is finally supplied to an AC load 12 such as an AC compressor or an air conditioner. The flow rate of the switching element 3 is controlled and adjusted so that the voltage supplied to the voltage 12 is constant.
The CVCF inverter 10 composed of the switching elements 10 a to 10 f converts the direct current into a three-phase alternating current using the filter capacitor 8 as a direct current power source, and outputs it to the inverter transformer 11. Next, the inverter transformer 11 boosts or steps down the AC voltage output from the CVCF inverter 10 and supplies it to the AC load 12.
The vehicle power supply device shown in FIG. 8 does not show a vehicle inverter that supplies power to the vehicle motor, but actually is provided separately from this.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional vehicle power supply apparatus is configured as described above, and since only one AC load power supply inverter device is mounted for one vehicle configuration, this AC load power supply inverter device should fail. Then, there existed a problem which cannot supply the stable alternating current power supply with respect to alternating current load.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and even when the inverter device for AC load power supply is out of order, the power supply to the AC load is backed up and the power to the AC load is backed up. An object of the present invention is to obtain a vehicular power backup device that can stably supply power.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicular power backup apparatus that converts a direct current supplied from a direct current power source through a first circuit breaker into an alternating current having a variable voltage and a variable frequency, and supplies the vehicle motor with power. An AC load feeding inverter device that converts a direct current supplied from the direct current power source through a second circuit breaker into an alternating current having a predetermined voltage and a predetermined frequency, and supplies the alternating current load to the alternating current load. A backup inverter device for converting a direct current supplied via the circuit breaker or the second circuit breaker into an alternating current of a variable voltage variable frequency or an alternating current of a predetermined voltage and a predetermined frequency, the backup inverter device for the vehicle When the inverter device fails, direct current is supplied from the direct current power source through the first circuit breaker to supply alternating current of variable voltage and variable frequency to the vehicle motor. The failure of the AC load power supply inverter, in which the second circuit breaker is supplied with direct current from the DC power supply through a so as to power the AC load exchanges predetermined voltage a predetermined frequency.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the figure, 1 is a high-voltage DC power source, 2a and 2b are DC high-speed circuit breakers, 4a to 4c are DC reactors, 10a and 10b are inverter devices for vehicles (hereinafter referred to as variable voltage variable frequency AC) 10c is an AC load feeding inverter device (hereinafter referred to as a CVCF inverter) for converting an input direct current into an alternating current of a predetermined voltage and a predetermined frequency, and is the same vehicle as the VVVF inverters 10a and 10b. It is mounted on. 11 is an inverter transformer provided on the output side of the CVCF inverter 10c, 12 is an AC load, 13a and 13b are DC contactors, 14a and 14b are AC of variable voltage and variable frequency output from the VVVF inverters 10a and 10b. A vehicle motor for driving the vehicle axle at a rotational speed corresponding thereto, 15a, 15b, 15c are changeover switches provided on the input side of the VVVF inverter 10b and the CVCF inverter 10c, and 16a, 16b, 16c are VVVF inverter 10b. The changeover switches 16a, 16b and 16c and the changeover switches 15a, 15b and 15c are opened and closed in conjunction with each other by a changeover switch provided on the output side of the CVCF inverter 10c.
[0015]
Next, the operation will be described.
Now, when the CVCF inverter 10c is healthy, the changeover switches 15a, 15c, 16a, 16c are closed, and the changeover switches 15b, 16b are open. In this state, the VVVF inverter 10a converts the voltage of the DC power source 1 input through the DC high-speed circuit breaker 2a, the DC contactor 13a, and the DC reactor 4a into AC of a variable voltage variable frequency and converts it to the vehicle motor 14a. The vehicle motor 14a rotates and drives the axle of the vehicle according to the output of the VVVF inverter 10a. Similarly, the VVVF inverter 10b converts the voltage of the DC power source 1 input through the DC high-speed circuit breaker 2a, the DC contactor 13b, the DC reactor 4b, and the changeover switch 15a into AC of variable voltage and variable frequency. The vehicle motor 14b supplies the vehicle motor 14b, and the vehicle motor 14b rotationally drives the vehicle axle according to the output of the VVVF inverter 10b.
[0016]
On the other hand, the CVCF inverter 10c converts the voltage of the DC power source 1 input via the DC high-speed circuit breaker 2b, the DC reactor 4c, and the changeover switch 15c into an AC having a predetermined voltage and a predetermined frequency, and an AC load via the inverter transformer 11 The AC load 12 performs a normal operation by the supplied AC.
If a failure occurs in the CVCF inverter 10c in this state, the switches are switched in conjunction with each other, the switches 15a, 15c, 16a, and 16c are opened, and the switches 15b and 16b are closed. As a result, the vehicle motor 14b is disconnected from the power supply from the VVVF inverter 10b due to the opening of the changeover switch 16a, and the axle cannot be driven, but the vehicle is driven by the vehicle motor 14a and some vehicles are organized. In this case, since the vehicle motor is driven by the VVVF inverter installed in another vehicle, there is no problem in traveling.
Further, the input / output circuit of the failed CVCF inverter 10c is disconnected from the circuit by opening the changeover switches 15c and 16c.
On the other hand, the input / output circuit of the VVVF inverter 10b is switched to the input / output circuit of the healthy CVCF inverter 10c by opening the changeover switches 15a and 16a and closing the changeover switches 15b and 16b. For this reason, the VVVF inverter 10b converts the voltage of the DC power source 1 input via the DC high-speed circuit breaker 2b, the DC reactor 4c, and the changeover switch 15b into AC, and the AC load via the changeover switch 16b and the inverter transformer 11 12 is supplied.
[0017]
Here, since it is necessary to supply an alternating current with a predetermined voltage and a predetermined frequency to the alternating current load 12, the inverter device 10b has an alternating current with a predetermined voltage and a predetermined frequency from an operation (VVVF operation) that outputs an alternating current with a variable voltage and a variable frequency before the failure. However, the control program for VVVF operation and the control program for CVCF operation are stored in the ROM that stores the control program for controlling the inverter 10b, and the changeover switch 15a is used. If the control program is switched in accordance with the switching operation of -15c and 16a-16c, it is possible to easily switch from the VVVF operation to the CVCF operation.
Here, according to the first embodiment, the input / output circuit of the VVVF inverter 10b is switched to the input / output circuit of the healthy CVCF inverter 10c by the changeover switch. Power can be supplied to an AC load under the same conditions. In addition, the power supplied to the AC load is supplied via the DC high-speed circuit breaker 2b, so that an increase in current flowing through the DC high-speed circuit breaker 2a is not caused and an unnecessary trip accident can be prevented. effective.
[0018]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG.
In FIG. 2, 17a to 17c are direct current electromagnetic contactors, and 18a to 18c are alternating current electromagnetic contactors, which correspond to the changeover switches 15a to 15c and 16a to 16c in FIG. Reference numeral 19b denotes a control device for the CVCF inverter 10c. When a failure is detected in the CVCF inverter 10c, the DC electromagnetic contactors 17a to 17c and the AC electromagnetic contactors 18a to 18c generate a failure detection signal to perform a switching operation. Is. Reference numeral 19a denotes a control device for the VVVF inverter 10b, which switches the inverter 10b from the VVVF operation to the CVCF operation by a failure detection signal generated by the control device 19b.
[0019]
That is, when the CVCF inverter 10c is in a healthy state, no failure detection signal is generated from the control device 19b, so the DC electromagnetic contactors 17a, 17c and the AC electromagnetic contactors 18a, 18c are closed, and the DC electromagnetic contact The device 17b and the AC magnetic contactor 18b are open.
In this healthy state, the vehicle motors 14a and 14b are supplied with AC of variable voltage and variable frequency output from the VVVF inverters 10a and 10b to drive the axle to rotate, while the AC load is output from the CVCF inverter 10c. An alternating current having a predetermined voltage and a predetermined frequency is fed.
Now, when the control device 19b detects a failure due to loss of the output voltage of the CVCF inverter 10c or the like, a failure detection signal is generated in the DC electromagnetic contactors 17a to 17c and the AC electromagnetic contactors 18a to 18c, and the DC electromagnetic contact is generated. The devices 17a and 17c and the alternating current magnetic contactors 18a and 18c are opened, and the direct current magnetic contactor 17b and the alternating current magnetic contactor 18b are closed. As a result, the vehicle motor 14b and the CVCF inverter 10c are disconnected from the circuit as in the first embodiment of FIG. The inverter 10b switches the operation mode from the VVVF operation to the CVCF operation by the control device 19a that has received the failure detection signal from the control device 19b. As a result, the alternating current load 12 can operate in the same manner as when the alternating current of the predetermined voltage and the predetermined frequency output from the inverter 10b is fed.
[0021]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIGS.
In FIG. 4, 22a-22c and 23a-23c are changeover switches. In the embodiment of FIG. 4, when a failure occurs in the CVCF inverter 10c, power is supplied from the CVCF inverter unit 10d to the AC load 12, and when a failure occurs in the VVVF inverter 10a or 10b , the CVCF inverter unit 10d is operated in VVVF. Power is supplied to 14a or 14b.
That is, when all the inverters are healthy, the changeover switches 20b, 21b, 22a, and 23a are closed, the other changeover switches 20a, 21a, 22b, 22c, 23b, and 23c are opened, and the AC load 12 is connected to the CVCF inverter 10c. From the VVVF inverters 10a and 10b to the vehicle motors 14a and 14b.
[0022]
When the CVCF inverter 10c fails, the changeover switches 20a, 21a, 22a, and 23a are closed, the other changeover switches 20b, 21b, 22b, 22c, 23b, and 23c are opened, and the AC load 12 has a CVCF inverter unit. Power is supplied from 10d, and power is supplied to the vehicle motors 14a and 14b from the VVVF inverters 10a and 10b.
Next, when the VVVF inverter 10a fails, the changeover switches 20b, 21b, 22b, 22c, 23a are closed, the other changeover switches 20a, 21a, 22a, 23b, 23c are opened, and the AC load 12 is connected. Power is supplied from the CVCF inverter 10c, and the vehicle motor 14a is supplied with power by operating the inverter unit 10d in VVVF, and the vehicle motor 14b is supplied with power from the VVVF inverter 10b.
Further, when the VVVF inverter 10b fails, the changeover switches 20b, 21b, 22a, 23b, and 23c are closed, the other changeover switches 20a, 21a, 22b, 22c, and 23a are opened, and the AC load 12 is connected to the CVCF. Electric power is supplied from the inverter 10c, electric power is supplied to the vehicle motor 14a from the VVVF inverter 10a, and electric power is supplied to the vehicle motor 14b by operating the inverter unit 10d in VVVF.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention , the vehicle inverter includes the backup inverter device that converts the direct current supplied from the direct current power source into the alternating current of the variable voltage variable frequency or the alternating current of the predetermined voltage and the predetermined frequency. When the apparatus fails, AC of variable voltage and variable frequency is supplied to the vehicle motor, and when the inverter apparatus for AC load power supply fails, AC of predetermined voltage and predetermined frequency is supplied to the AC load. The power supply to the motor for use is stabilized, and the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus showing an embodiment 2 of the invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus showing an embodiment 6 of the invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a vehicular power backup apparatus showing an embodiment 7 of the invention;
FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional vehicle power backup apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply, 2a, 2b DC high speed circuit breaker, 4a-4c DC reactor, 10a, 10b Inverter apparatus for vehicles, 10c Inverter apparatus for AC load electric power feeding, 11, 11a, 11b Inverter transformer, 12 AC load, 13a, 13b DC contactor, 14a, 14b Vehicle motor, 15a-15c, 16a-16c changeover switch, 17a-17bc DC electromagnetic contactor, 18a-18c AC electromagnetic contactor, 19a, 19b Controller, 20a, 20b, 21a, 21b 22a-22c, 23a-23c changeover switch, 24 vehicle inverter device, 25a, 25b changeover switch, 26 voltage sensor, 27a, 27b control device.

Claims (1)

直流電源から第１の遮断器を介して供給される直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、車両モータに給電する車両用インバータ装置、前記直流電源から第２の遮断器を介して供給される直流を所定電圧所定周波数の交流に変換し、交流負荷に給電する交流負荷給電用インバータ装置、前記直流電源から前記第１の遮断器又は前記第２の遮断器を介して供給される直流を可変電圧可変周波数の交流又は所定電圧所定周波数の交流に変換するバックアップ用インバータ装置を備え、該バックアップ用インバータ装置は上記車両用インバータ装置の故障時には、前記第１の遮断器を介して前記直流電源から直流を供給されて可変電圧可変周波数の交流を上記車両モータに給電し、上記交流負荷給電用インバータ装置の故障時には、前記第２の遮断器を介して前記直流電源から直流を供給されて所定電圧所定周波数の交流を交流負荷に給電することを特徴とする車両用電源バックアップ装置。A DC inverter supplied from a DC power source through a first circuit breaker is converted into an AC having a variable voltage and a variable frequency to supply power to a vehicle motor, and supplied from the DC power source through a second circuit breaker. The DC load supplied from the DC power supply through the first circuit breaker or the second circuit breaker is converted to AC having a predetermined voltage and a predetermined frequency and is supplied to an AC load. A backup inverter device that converts the variable voltage into a variable frequency alternating current or a predetermined voltage into a predetermined frequency alternating current is provided, and the backup inverter device passes through the first circuit breaker when the vehicle inverter device fails. When the DC motor is supplied and AC of variable voltage and variable frequency is supplied to the vehicle motor, and the inverter device for AC load supply fails, the second shielding is applied. Vehicle power supply backup unit is supplied with direct current from the DC power source through the vessel and is characterized by powering the AC load exchanges predetermined voltage a predetermined frequency.
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