JP6495592B2 - 電源システム、電源システムを動作させるための方法、およびコントローラ - Google Patents
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Description
本発明は、電源システムの分野、特に列車用途の無停電保護システムに関する。特に、本発明は、電気回路網からの電気エネルギを負荷に供給するための電源システム、および電源システムを動作させるための方法に関する。
列車または鉄道システムでは、自動列車保護システムにより、鉄道上で循環するすべての車両(列車)の位置および速度を管理しかつ制御することによってすべての車両の安全な運行が可能になる。(鉄道の転轍器、踏切、鉄道の照明などの)自動列車保護機器および他の鉄道機器は、予め定められた時間量の間、システムの不可欠な負荷に補助電源を与えるように適合される確実な電源を必要とすることがある。そのような電源システムは無停電保護システムとも呼ばれる。
発明の目的は、単純で、制御が容易で、かつ安価な無停電保護システムを提供することである。
図面で用いる参照符号およびそれらの意味は、参照符号の一覧に要約の形態で列挙される。原則的に、同一の部分には図中同じ参照符号を付与する。
Claims (16)
- 電気回路網(14)からの電気エネルギを負荷(18)に供給するための電源システム(10)であって、少なくとも1つの電源モジュール(20)を備え、前記少なくとも1つの電源モジュール(20)は、
前記電気回路網(14)から供給されるDCリンク(24)と、
前記DCリンク(24)に接続され、前記DCリンク(24)からのDC電圧を前記負荷(18)に供給されるAC電圧に変換するように適合されるインバータ(26)とを備え、
前記電源システム(10)は、前記DCリンク(24)によって充電されるとともに、前記電気回路網(14)が停電した場合に前記DCリンク(24)に電気エネルギを供給するための電気エネルギ貯蔵部(30)を備え、
前記電気エネルギ貯蔵部(30)は、一方の入力(36)により前記電源モジュール(20)の中性点(N)に接続され、
前記DCリンク(24)は、前記DCリンク(24)の正の電位(DC+)と負の電位(DC−)との間に直列に相互接続される少なくとも2つのキャパシタ(28)を備え、
前記中性点(N)は前記少なくとも2つのキャパシタ(28)の間に設けられ、
前記電源モジュール(20)は、前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)または前記負の電位(DC−)に、前記中性点(N)に、および前記電気エネルギ貯蔵部(30)の別の入力(34)に接続される、前記電気エネルギ貯蔵部(30)を充放電させるための双方向降圧/昇圧コンバータ(40)を備え、
前記電源モジュール(20)は、前記DCリンク(24)の前記中性点(N)、前記負の電位(DC−)、および前記正の電位(DC+)を相互接続する前記DCリンクのキャパシタ(28)中に貯蔵される電気エネルギを平衡させるためのさらなる双方向降圧/昇圧コンバータ(60)を備える、電源システム。 - 前記電気エネルギ貯蔵部(30)は入力(34、36)を2つのみ備える、請求項1に記載の電源システム。
- 前記降圧/昇圧コンバータ(40)および/またはさらなる降圧/昇圧コンバータ(60)は、2つの半導体スイッチ(44、64)と、インダクタ(48、68)とを備え、前記2つの半導体スイッチ(44、64)は、直列に接続されて、第1の出力(52、72)と第2の出力(54、74)とを与え、前記インダクタ(48、68)の一方端が前記2つの半導体スイッチ(44、46)の間に接続され、前記インダクタ(48、68)の別の端が第3の出力(56、76)を与える、請求項1に記載の電源システム。
- 前記降圧/昇圧コンバータ(40)および/または前記さらなる降圧/昇圧コンバータ(60)は2つのダイオード(46、66)を備え、各々のダイオードは前記半導体スイッチ(44、64)の1つに並列に接続される、請求項3に記載の電源システム。
- 前記電気エネルギ貯蔵部(30)を充放電させるための前記降圧/昇圧コンバータ(40)は、前記第1の出力(52)によって前記電気エネルギ貯蔵部(30)に接続され、前記第2の出力(54)によって前記中性点(N)に接続され、かつ前記第3の出力(56)によって前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)または負の電位(DC−)に接続される、請求項3に記載の電源システム。
- 前記電気エネルギ貯蔵部(30)を充放電させるための前記降圧/昇圧コンバータ(40)は、前記第1の出力(52)によって前記電気エネルギ貯蔵部(30)に接続され、前記第2の出力(54)によって前記中性点(N)に接続され、かつ前記第3の出力(56)によって前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)または負の電位(DC−)に接続される、請求項4に記載の電源システム。
- 前記電気エネルギ貯蔵部(30)を充放電させるための前記降圧/昇圧コンバータ(40)は、前記第1の出力(52)によって前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)または前記負の電位(DC−)に接続され、前記第2の出力(54)によって前記中性点(N)に接続され、かつ前記第3の出力(56)によって前記電気エネルギ貯蔵部(30)に接続される、請求項3に記載の電源システム。
- 前記電気エネルギ貯蔵部(30)を充放電させるための前記降圧/昇圧コンバータ(40)は、第1の出力(52)によって前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)または前記負の電位(DC−)に接続され、前記第2の出力(54)によって前記中性点(N)に接続され、かつ前記第3の出力(56)によって前記電気エネルギ貯蔵部(30)に接続される、請求項4に記載の電源システム。
- 前記さらなる降圧/昇圧コンバータ(60)は、前記第1の出力(72)によって前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)に接続され、前記第2の出力(74)によって前記DCリンク(24)の前記負の電位(DC−)に接続され、かつ前記第3の出力(76)によって前記中性点(N)に接続される、請求項3から6のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記電源システム(10)は複数の電源モジュール(20)を備え、各々の電源モジュール(20)は、前記電気エネルギ貯蔵部(30)に接続されるDCリンク(24)を備える、請求項1に記載の電源システム。
- 前記電源システム(10)は複数の電源モジュール(20)を備え、各々の電源モジュール(20)は、前記電気エネルギ貯蔵部(30)に接続されるDCリンク(24)を備える、請求項9に記載の電源システム。
- 前記電源モジュール(20)は、前記電気エネルギ貯蔵部(30)の一方の入力(36)に接続されるそれらの中性点(N)を介して接続され、
各々の電源モジュール(20)は、それぞれの電源モジュール(20)の前記DCリンク(24)の正の電位(DC+)または負の電位(DC−)に前記電気エネルギ貯蔵部(30)の他方の入力(34)を相互接続する双方向降圧/昇圧コンバータ(40)を備える、請求項10に記載の電源システム。 - 前記電源モジュール(20)は、前記電気エネルギ貯蔵部(30)の一方の入力(36)に接続されるそれらの中性点(N)を介して接続され、
各々の電源モジュール(20)は、それぞれの電源モジュール(20)の前記DCリンク(24)の正の電位(DC+)または負の電位(DC−)に前記電気エネルギ貯蔵部(30)の他方の入力(34)を相互接続する双方向降圧/昇圧コンバータ(40)を備える、請求項11に記載の電源システム。 - 電源システム(10)を動作させるための方法であって、
双方向降圧/昇圧コンバータ(40)を有する前記電源システム(10)の少なくとも1つの電源モジュール(20)のDCリンク(24)から電気エネルギ貯蔵部(30)を充電するステップを備え、
前記電気エネルギ貯蔵部(30)は、一方の入力(36)によって前記電源モジュール(20)の中性点(N)に接続されるとともに、別の入力(34)によって前記双方向降圧/昇圧コンバータ(40)に接続され、
前記双方向降圧/昇圧コンバータ(40)は、前記DCリンク(24)の正の電位(DC+)または負の電位(DC−)に接続されるとともに、前記中性点(N)に接続され、
前記DCリンク(24)は、前記DCリンク(24)の前記正の電位(DC+)と前記負の電位(DC−)との間に直列に相互接続される少なくとも2つのキャパシタ(28)を備え、
前記中性点(N)は前記少なくとも2つのキャパシタ(28)の間に設けられ、
前記方法は、前記双方向降圧/昇圧コンバータ(40)を介して前記電気エネルギ貯蔵部(30)を前記DCリンク(24)に向けて放電させることによって前記DCリンク(24)に電気エネルギを供給するステップと、
前記DCリンク(24)の前記中性点(N)、前記負の電位(DC−)、および前記正の電位(DC+)を相互接続するさらなる降圧/昇圧コンバータ(60)を動作させることによって、前記電気エネルギ貯蔵部(30)の放電の間、前記電源モジュール(20)のDCリンクのキャパシタ(28)に貯蔵される電気エネルギを平衡させるステップとをさらに備える、方法。 - 前記双方向降圧/昇圧コンバータ(40)を有する前記電源システム(10)の少なくとも1つの電源モジュール(20)の前記DCリンク(24)から前記電気エネルギ貯蔵部(30)を充電するステップをさらに備え、
電気回路網(14)から引き込まれる電流のDC成分は、前記さらなる降圧/昇圧コンバータ(60)を通して制御される、請求項14に記載の方法。 - 請求項14または請求項15に記載の方法を行なうように適合される、請求項1から13のいずれか1項に記載の電源システム(10)のためのコントローラ。
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