JP7435350B2 - Power conversion equipment and air conditioning equipment - Google Patents
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Description
本開示は、鉄道車両の空調装置用の電力変換装置、及びこれを適用した空調装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device for an air conditioner of a railway vehicle, and an air conditioner to which the same is applied.
鉄道車両には、一般に、交流電力で動作する空調装置が複数台搭載されている。これらの空調装置には、架線から集電装置により取り込まれ、変圧器により降圧された交流電力が供給される。このような鉄道車両においては、架線からの電力供給が途絶えた場合に備えて蓄電池が設けられる場合がある。蓄電池は、一般に、直流電力を供給する。そのため、例えば、特許文献1の電力変換システムは、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を鉄道車両に設け、蓄電池から供給される直流電力を電力変換装置で交流電力に変換して空調装置等の交流負荷に出力している。
A railway vehicle is generally equipped with a plurality of air conditioners that operate on AC power. These air conditioners are supplied with alternating current power that is taken in from overhead wires by a current collector and stepped down by a transformer. In such railway vehicles, a storage battery is sometimes installed in case the power supply from the overhead wire is cut off. Batteries generally provide direct current power. Therefore, for example, in the power conversion system of
しかしながら、特許文献1の電力変換システムでは、蓄電池から供給される直流電力は、単一の電力変換装置で交流電力に変換されて複数の空調装置に供給される。そのため、架線からの電力供給が途絶え、空調装置が蓄電池により駆動されている場合に、蓄電池の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に異常が発生すると、全ての空調装置が電力供給源の切り換えに対応できず、運転を継続できなくなるという問題があった。
However, in the power conversion system of
本開示は、上述した問題を解決するものであり、複数の空調装置を搭載した鉄道車両において、架線からの電力供給が途絶え、更に、複数の空調装置にそれぞれ設けられた電力変換装置のうち、いずれかの電力変換装置に異常が発生したとしても、異常が発生していない電力変換装置により、少なくとも一部の空調装置の運転を継続することが可能な電力変換装置、及び空調装置を提供することを目的とする。 The present disclosure solves the above-mentioned problem, and in a railway vehicle equipped with a plurality of air conditioners, the power supply from the overhead wire is interrupted, and furthermore, among the power conversion devices installed in each of the plurality of air conditioners, To provide a power converter and an air conditioner capable of continuing the operation of at least a part of the air conditioner by a power converter in which no abnormality occurs even if an abnormality occurs in one of the power converters. The purpose is to
本開示に係る電力変換装置は、鉄道車両に搭載される複数の空調装置の内部にそれぞれ設けられる電力変換装置であって、架線から供給される交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、交流直流変換部から供給される直流電力、及び鉄道車両に搭載された蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の負荷に出力する直流交流変換部とを備え、直流交流変換部は、架線からの電力供給が絶たれると蓄電池の直流電力が供給され、直流交流変換部は、交流直流変換部から供給される直流電力、及び架線からの電力供給が絶たれると蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の圧縮機に出力する第1直流交流変換部と、蓄電池から常時供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の室内送風機に出力する第2直流交流変換部とを備える。
A power conversion device according to the present disclosure is a power conversion device provided inside each of a plurality of air conditioners mounted on a railway vehicle, and includes an AC/DC converter that converts AC power supplied from an overhead wire into DC power. , a DC power converter unit that converts the DC power supplied from the AC DC converter unit and the DC power supplied from the storage battery mounted on the railway vehicle into AC power, and outputs the AC power to the load of the air conditioner. The converter is supplied with DC power from the storage battery when the power supply from the overhead line is cut off , and the DC/AC converter is supplied with DC power from the storage battery when the power supply from the overhead line is cut off. A first DC/AC converter that converts the supplied DC power into AC power and outputs it to the compressor of the air conditioner, and a first DC power converter that converts the DC power constantly supplied from the storage battery to AC power and outputs it to the indoor blower of the air conditioner. and a second DC/AC converter.
また、本開示に係る空調装置は、本開示に係る電力変換装置を備える。 Furthermore, an air conditioner according to the present disclosure includes a power conversion device according to the present disclosure.
本開示に係る電力変換装置、及び空調装置は、上記のように構成したことにより、複数の空調装置を搭載した鉄道車両において、架線からの電力供給が途絶え、更に、複数の空調装置にそれぞれ設けられた電力変換装置のうち、いずれかの電力変換装置に異常が発生したとしても、異常が発生していない電力変換装置により、少なくとも一部の空調装置の運転を継続することができる。 The power conversion device and air conditioner according to the present disclosure are configured as described above, so that in a railway vehicle equipped with a plurality of air conditioners, the power supply from the overhead wire is interrupted, and Even if an abnormality occurs in any of the power converters among the power converters, at least some of the air conditioners can continue to operate using the power converters in which no abnormality has occurred.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。図中、同一または対応する部分に同一の符号を付す。また、実施の形態、及び変形例の説明において、同一または対応する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the figures, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. Furthermore, in the description of the embodiments and modifications, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る鉄道車両の構成を示す概略図である。図1に示すように、鉄道車両には、一つの車両1に複数の空調装置3a,3bが搭載される。空調装置3a,3bは、架線2から供給される電力により駆動される。図1には、1両編成の鉄道車両が2台の空調装置3a、3bを有する例を示すが、鉄道車両が有する空調装置3a、3bの台数は2台以上であれば何台であってもよい。例えば、2両編成の鉄道車両が、各車両1に1台ずつ空調装置3を有する構成でもよい。つまり、複数の空調装置3a,3bが同一の車両に搭載される構成でもよいし、複数の車両に分散して搭載される構成でもよい。以下、空調装置3aと空調装置3bとが同様の構成であり、空調装置3aと空調装置3bとを区別しない場合には、単に空調装置3という。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a railway vehicle according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a plurality of
次に、鉄道車両の電力変換システムについて、図面を参照して説明する。図2は、本実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す概略図である。図3は、本実施の形態に係る電力変換システムの変形例を示す概略図である。図4は、本実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す概略図である。 Next, a power conversion system for a railway vehicle will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the power conversion system according to this embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing a modification of the power conversion system according to this embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the power conversion device according to this embodiment.
図2に示すように、鉄道車両の電力変換システムは、鉄道車両に形成される車両電源回路4、空調装置3、及び制御部30から構成される。
As shown in FIG. 2, the power conversion system for a railway vehicle includes a vehicle
車両電源回路4は、変圧器5と、蓄電池6とを有し、鉄道車両に搭載された複数の空調装置3に電力を供給する。変圧器5は、架線2から供給される25kVの高圧交流電圧を空調装置3の駆動に適した440Vの交流電圧に変換して空調装置3a,3bにそれぞれ供給する。蓄電池6は、架線2からの電力供給が途絶えた場合に備えて鉄道車両に搭載される非常用の電源であり、予め充電されている。蓄電池6は、空調装置3の駆動に適した750Vの直流電圧を空調装置3a,3bにそれぞれ供給する。なお、架線2から供給される高圧交流電圧の値、変圧器5から空調装置3a,3bに供給される交流電圧の値、及び蓄電池6から空調装置3a,3bに供給される直流電圧の値は一例であり、これに限定するものではない。
The vehicle
空調装置3は、圧縮機(CP)8、室外送風機(CF)9、及び室内送風機(EF)10、等の負荷7と、電力変換装置11とを有する。以下、圧縮機8、室外送風機9、及び室内送風機10等を区別しない場合には、これらをまとめて負荷7という。負荷7は、電力変換装置11から供給される交流電力により駆動される。電力変換装置11の詳細は後述する。
The
制御部30は、電力変換装置11の動作を制御する。制御部30は、プログラムを読み込んで実行するマイコン、もしくはCPU(Central Processing Unit)で構成されても良いし、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、もしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の専用のハードウェアで構成されてもよい。なお、図2には、制御部30が空調装置3a,3bに接続され、単一の制御部30が空調装置3a,3bの電力変換装置11を制御する構成を示したが、それぞれの空調装置3a,3bに専用の制御部30を設け、各制御部30が個別に電力変換装置11を制御する構成としてもよい。例えば、図3に示すように、制御部51がインバータ装置52の内部に設けられる構成としてもよい。
The
図2を参照して、電力変換装置11の詳細を説明する。電力変換装置11は、空調装置3の内部に設けられ、インバータ装置12、電源切換装置13、及び電圧検出センサ16を含む。電力変換装置11は、鉄道車両に搭載された複数の空調装置3にそれぞれ設けられ、車両電源回路4から供給された電力を空調装置3の負荷7を駆動させるための交流電力に変換する。
Details of the
インバータ装置12は、第1接続線21により変圧器5に接続され、架線2から供給され変圧器5で降圧された正弦波の交流電力を所定の電圧および周波数に変換して出力する。また、インバータ装置12は、第2接続線22により蓄電池6に接続され、蓄電池6から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ装置12の詳細は、別の図を参照して後述する。
The
電源切換装置13は、車両電源回路4とインバータ装置12との間に設けられ、インバータ装置12に電力を供給する電力供給源の切り換えを行う。電力供給源とは、架線2、及び蓄電池6である。電源切換装置13は、第1切換部14、及び第2切換部15を備える。第1切換部14、及び第2切換部15は、スイッチング素子により構成され、電力を供給する状態(以下では供給状態ともいう)と電力を遮断する状態(以下では遮断状態ともいう)とに切り換え可能に構成される。また、第1切換部14、及び第2切換部15は、図示しない接続線により制御部30に接続され、第1切換部14、及び第2切換部15の状態は、制御部30により切り換えられる。なお、第1切換部14、及び第2切換部15は、スイッチング素子に限定されず、開閉器及び接触器などの機械的スイッチ、またはIGBTなどの半導体スイッチにより構成されてもよい。
The power
第1切換部14は、変圧器5とインバータ装置12とを接続する第1接続線21に設けられ、架線2から供給されて変圧器5で降圧された交流電力をインバータ装置12へ供給する供給状態と、架線2から供給されて変圧器5で降圧された交流電力のインバータ装置12への供給を遮断する遮断状態とに切り換え可能である。言い換えると、供給状態では、架線2とインバータ装置12との間が第1切換部14により導通され、遮断状態では、架線2とインバータ装置12との間が第1切換部14により切断される。
The
第2切換部15は、蓄電池6とインバータ装置12とを接続する第2接続線22に設けられ、蓄電池6から出力された直流電力をインバータ装置12へ供給する供給状態と、蓄電池6から出力された直流電力のインバータ装置12への供給を遮断する遮断状態とに切り換え可能である。言い換えると、供給状態では、蓄電池6とインバータ装置12との間が第2切換部15により導通され、遮断状態では、蓄電池6とインバータ装置12との間が第2切換部15により遮断される。
The
電圧検出センサ16は、変圧器5とインバータ装置12とを接続する第1接続線21の第1切換部14より上流側、つまり、第1切換部14が設けられる位置よりも変圧器5側の位置に設けられる。電圧検出センサ16は、架線2から供給されて変圧器5により降圧された交流電力の電圧値を検出する。また、電圧検出センサ16は、図示しない接続線により制御部30に接続され、検出した電圧値を制御部30に送信する。
The
制御部30は、電圧検出センサ16により検出された電圧値に基づいて、第1切換部14、及び第2切換部15の状態を切り換える。これにより、架線2から供給される交流電力、又は蓄電池6から供給される直流電力のいずれか一方がインバータ装置12に供給される。つまり、制御部30は、インバータ装置12、及び負荷7への電力供給源の切り換えを行う。
The
図4を参照して、本実施の形態の電力変換装置11のインバータ装置12の構成を詳細に説明する。インバータ装置12は、車両電源回路4から供給された電力を空調装置3の負荷7を駆動させるための交流電力に変換する。
With reference to FIG. 4, the configuration of the
インバータ装置12は、交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部17と、直流電力を交流電力に変換する直流交流変換部18とを有する。架線2から取り込まれて変圧器5で降圧された正弦波の交流電力は、インバータ装置12に供給され、交流直流変換部17、及び直流交流変換部18により所定の電圧および周波数の交流電力に変換される。交流直流変換部17は、コンバータ回路とも称される。直流交流変換部18は、インバータ回路とも称される。
The
交流直流変換部17は、第1接続線21により変圧器5に接続されるとともに、第3接続線23により直流交流変換部18に接続される。交流直流変換部17は、変圧器5から供給された交流電力を直流電力に変換する。交流直流変換部17で変換された直流電力は、直流交流変換部18へ供給される。
The AC/
直流交流変換部18は、第3接続線23により交流直流変換部17に接続されるとともに、第2接続線22により蓄電池6に接続される。直流交流変換部18は、交流直流変換部17から供給された直流電力を交流電力に変換する。また、直流交流変換部18は、蓄電池6から供給された直流電力を交流電力に変換する。直流交流変換部18で変換された交流電力は、空調装置3の負荷7へ供給される。負荷7は、直流交流変換部18から供給された交流電力により駆動される。
The DC/
次に、図5を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置11の動作について説明する。図5は、本実施の形態に係る電力変換装置11の第1切換部14、及び第2切換部15の切換処理を示すフローチャートである。
Next, with reference to FIG. 5, the operation of the
図5に示すように、まず、制御部30は、電圧検出センサ16に変圧器5の電圧値の検出を開始させ、電圧検出センサ16により検出された電圧値を取得する(ステップS1)。
As shown in FIG. 5, first, the
次に、制御部30は、電圧検出センサ16により検出された電圧値と、予め定められた所定の電圧値THとを比較する(ステップS2)。電圧検出センサ16により検出された電圧値は、架線2の交流電力に基づく電圧値である。また、所定の電圧値THは、架線2の交流電力が許容範囲より低下した状態であることを示す値である。
Next, the
電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH以上である場合には(ステップS2:YES)、制御部30は、第1切換部14を供給状態に切り換えるとともに、第2切換部15を遮断状態に切り換える。これにより、架線2から取り込まれて変圧器5で降圧された交流電力は、第1接続線21を通じてインバータ装置12の交流直流変換部17に供給される。交流直流変換部17に供給された交流電力は、交流直流変換部17で直流電力に変換された後、直流交流変換部18で交流電力に変換され、各負荷7に供給される。すなわち、架線2が空調装置3の電力供給源となる。
If the voltage value detected by the
一方、電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH未満である場合には(ステップS2:NO)、制御部30は、第1切換部14を遮断状態に切り換えるとともに、第2切換部15を供給状態に切り換える。これにより、蓄電池6から供給された直流電力は、第2接続線22を通じてインバータ装置12の直流交流変換部18に供給される。直流交流変換部18に供給された直流電力は、直流交流変換部18で交流電力に変換され、各負荷7に供給される。すなわち、蓄電池6が空調装置3の電力供給源となる。電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH未満となるのは、停電や瞬停の影響により架線2からの電力供給が絶たれた場合等である。このような場合には、電力供給源を架線2から蓄電池6に切り換えることにより、空調装置3の各負荷7を駆動し続けることができる。
On the other hand, if the voltage value detected by the
以上で制御部30は切換処理を終了する。なお、制御部30は、切換処理の終了後、すぐに次の切換処理を開始してもよいし、所定時間後に次の切換処理を開始してもよい。
With this, the
以上説明した本実施の形態に係る電力変換装置11は、鉄道車両に搭載される複数の空調装置の内部にそれぞれ設けられる電力変換装置であって、架線から供給される交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、交流直流変換部から供給される直流電力、及び鉄道車両に搭載された蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の負荷に出力する直流交流変換部とを備え、直流交流変換部は、架線からの電力供給が絶たれると蓄電池の直流電力が供給されるように構成される。
The
このように、鉄道車両に搭載される複数の空調装置3にそれぞれ電力変換装置11が設けられ、電力変換装置11の直流交流変換部18で蓄電池6の直流電力が交流電力に変換されて負荷7に供給されるため、複数の空調装置3のうち、一部の空調装置の電力変換装置11に異常が発生したとしても、電力変換装置11に異常が発生していない空調装置3があれば、その空調装置3により車室の空調を継続することができる。また、本実施の形態の電力変換装置11を搭載した鉄道車両においては、電力変換装置11を空調装置3ごとに設ける冗長構成を適用したことにより、一部の電力変換装置11に異常が発生したとしても、全ての空調装置3が停止することはない。
In this way, a plurality of
更に、架線2から供給された正弦波の交流電力を所定の電圧および周波数に変換することを目的として各空調装置3の内部に設けられたインバータ装置12の直流交流変換部18に、直接、蓄電池6の直流電力を供給するため、特許文献1のように、蓄電池6の直流電力を交流電力に変換する直流交流変換部を空調装置3の外部に別途設ける必要が無い。これにより、特許文献1のように、蓄電池6の直流電力を交流電力に変換するための直流交流変換部を空調装置3の外部に別途設ける場合と比較して、電源回路を軽量化することができる。
Furthermore, a storage battery is directly connected to the DC/
また、本実施の形態に係る電力変換装置11は、架線と交流直流変換部とを接続する接続線に設けられ、架線の交流電力を遮断する遮断状態と供給する供給状態とに切り換え可能な第1切換部と、蓄電池と直流交流変換部とを接続する接続線に設けられ、蓄電池の直流電力を遮断する遮断状態と供給する供給状態とに切り換え可能な第2切換部とを備える。これにより、電力変換装置への電力供給源を切り換えることができる。
Further, the
また、本実施の形態に係る電力変換装置11は、架線からの電力供給が絶たれていない場合には、第1切換部を導通状態に切り換えるとともに、第2切換部を遮断状態に切り換え、架線からの電力供給が絶たれた場合には、第1切換部を遮断状態に切り換えるとともに、第2切換部を導通状態に切り換える制御部を備える。これにより、架線からの電力供給の状態に応じて、電力変換装置への電力供給源を切り換えることができる。
Furthermore, when the power supply from the overhead wire is not cut off, the
また、本実施の形態に係る電力変換装置11の制御部は、架線から供給される交流電力に基づく電圧値を検出する電圧検出センサの検出値が所定値以上であるときには、第1切換部を導通状態に切り換えるとともに、第2切換部を遮断状態に切り換え、電圧検出センサの検出値が所定値未満であるときには、第1切換部を遮断状態に切り換えるとともに、第2切換部を導通状態に切り換える。
Further, the control unit of the
このように、電圧検出センサの検出結果に基づいて、第1切換部、及び第2切換部の状態が切り換えられるため、架線2から供給される交流電力の変化に応じて、空調装置3の電力供給源を速やかに切り換えることができる。
In this way, the states of the first switching section and the second switching section are switched based on the detection result of the voltage detection sensor, so that the power of the
なお、本実施の形態の電力変換装置11では、第1切換部14、及び第2切換部15が同一の電源切換装置13に搭載される構成について説明したが、異なる電源切換装置13a,13bに搭載される構成でもよい。図6は、本実施の形態の電力変換装置の変形例1の構成を示す概略図である。図7は、本実施の形態の電力変換装置の変形例2の構成を示す概略図である。
In the
図6に示すように、電力変換装置11aは、第1切換部14が搭載される電源切換装置13aと、第2切換部15が搭載される電源切換装置13bとを備える。つまり、第1切換部14、及び第2切換部15は、異なる電源切換装置13a,13bに搭載される。
As shown in FIG. 6, the
また、図7に示すように、空調装置3a,3bは、電源切換装置13,13aの構成が異なる電力変換装置11,11aを備える構成としてもよい。つまり、空調装置3aは、第1切換部14、及び第2切換部15を同一の電源切換装置13に搭載した電力変換装置11を備え、空調装置3bは、第1切換部14、及び第2切換部15を異なる電源切換装置13a,13bに搭載した電力変換装置11aを備える構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 7, the
本実施の形態の変形例1、及び変形例2の電力変換装置11aによれば、電力変換装置11aの冗長性を更に向上することができる。
According to the
実施の形態2.
実施の形態1では、1つのインバータ装置12が1つの直流交流変換部18を有する構成について説明したが、実施の形態2は、1つのインバータ装置32が2つの直流交流変換部を有する点が実施の形態1と異なる。以下、実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
In the first embodiment, the configuration in which one
本実施の形態に係る電力変換装置31のインバータ装置32の構成について説明する。図8は、実施の形態2に係る電力変換装置31の構成を示す概略図である。
The configuration of the
図8に示すように、インバータ装置32は、第1直流交流変換部18aと、第2直流交流変換部19とを有する。
As shown in FIG. 8, the
第1直流交流変換部18aは、実施の形態1の直流交流変換部18と同様に、第3接続線23により交流直流変換部17に接続されるとともに、第2接続線22により蓄電池6に接続される。第1直流交流変換部18aは、交流直流変換部17から供給された直流電力を交流電力に変換する。また、第1直流交流変換部18aは、蓄電池6から供給された直流電力を交流電力に変換する。第1直流交流変換部18aで変換された交流電力は、空調装置3の室内送風機10に供給される。
Like the DC/
第2直流交流変換部19は、第4接続線24により交流直流変換部17に接続される。第2直流交流変換部19は、交流直流変換部17から供給された直流電力を交流電力に変換する。第2直流交流変換部19で変換された交流電力は、空調装置3の圧縮機8、及び室外送風機9に供給される。
The second DC/
次に、本実施の形態に係る電力変換装置31の動作について説明する。
Next, the operation of the
電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH以上である場合、制御部30は、第1切換部14を供給状態に切り換えるとともに、第2切換部15を遮断状態に切り換える。これにより、架線2から取り込まれて変圧器5で降圧された交流電力は、第1接続線21を通じてインバータ装置32の交流直流変換部17に供給される。交流直流変換部17に供給された交流電力は、交流直流変換部17で直流電力に変換された後、第1直流交流変換部18aで交流電力に変換され、室内送風機10に供給される。また、交流直流変換部17に供給された交流電力は、交流直流変換部17で直流電力に変換された後、第2直流交流変換部19で交流電力に変換され、圧縮機8、及び室外送風機9に供給される。
When the voltage value detected by the
一方、電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH未満である場合、制御部30は、第1切換部14を遮断状態に切り換えるとともに、第2切換部15を供給状態に切り換える。これにより、蓄電池6から供給された直流電力は、第2接続線22を通じてインバータ装置32の第1直流交流変換部18aに供給される。第1直流交流変換部18aに供給された直流電力は、第1直流交流変換部18aで交流電力に変換され、室内送風機10に供給される。
On the other hand, if the voltage value detected by the
本実施の形態によれば、架線2からの電力供給がある場合には、架線2から供給される電力により圧縮機8、室外送風機9、及び室内送風機10が駆動される。一方、架線2からの電力供給が途絶えた場合には、蓄電池6から供給される電力により室内送風機10が駆動される。
According to the present embodiment, when power is supplied from the
一般に、空調装置の圧縮機の消費電力量は、送風機の消費電力量よりも多い。そのため、蓄電池の容量が小さく、蓄電池で圧縮機を駆動することは困難でも、送風機を駆動することは可能な場合がある。本実施の形態によれば、蓄電池6の容量が小さい場合であっても、蓄電池6から供給される電力により室内送風機10を駆動することができる。
Generally, the amount of power consumed by the compressor of an air conditioner is greater than the amount of power consumed by the blower. Therefore, even if the capacity of the storage battery is small and it is difficult to drive the compressor with the storage battery, it may be possible to drive the blower. According to this embodiment, even if the capacity of the
以上説明した本実施の形態に係る電力変換装置31によれば、交流直流変換部から供給される直流電力、及び蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の室内送風機に出力する第1直流交流変換部と、交流直流変換部から供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の圧縮機に出力する第2直流交流変換部とを備えるように構成される。
According to the
これにより、蓄電池6の容量が小さく、架線2からの電力供給が絶たれたときに蓄電池6で空調装置3全体を駆動することが不可能な場合であっても、蓄電池6で室内送風機10を駆動し、車室の快適性を維持することができる。また、蓄電池6で圧縮機8、室外送風機9、及び室内送風機10を駆動する場合と比較して、室内送風機10を長時間駆動することができる。
As a result, even if the capacity of the
実施の形態3.
実施の形態2では、蓄電池6の直流電力が供給されない第2直流交流変換部19がインバータ装置32に設けられる構成について説明したが、実施の形態3は、第2直流交流変換部19の代わりに、蓄電池6の直流電力が常に供給される第2直流交流変換部20がインバータ装置34に設けられる点が実施の形態1及び実施の形態2と異なる。以下、実施の形態1及び実施の形態2と異なる構成を中心に説明する。
In the second embodiment, the second DC/
本実施の形態に係る電力変換装置33のインバータ装置34の構成について説明する。図9は、実施の形態3に係る電力変換装置33の構成を示す概略図である。
The configuration of the
図9に示すように、インバータ装置34は、第1直流交流変換部18bと、第2直流交流変換部20とを有する。
As shown in FIG. 9, the
第1直流交流変換部18bは、実施の形態1の直流交流変換部18と同様に、第3接続線23により交流直流変換部17に接続されるとともに、第2接続線22により蓄電池6に接続される。第1直流交流変換部18bは、交流直流変換部17から供給された直流電力を交流電力に変換する。また、第1直流交流変換部18bは、蓄電池6から供給された直流電力を交流電力に変換する。第1直流交流変換部18bで変換された交流電力は、空調装置3の圧縮機8、及び室外送風機9に供給される。
Like the DC/
第2直流交流変換部20は、第5接続線25により、常時、蓄電池6に接続される。第2直流交流変換部20で変換された交流電力は、空調装置3の室内送風機10に供給される。
The second DC/
次に、本実施の形態に係る電力変換装置33の動作について説明する。
Next, the operation of the
電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH以上である場合、制御部30は、第1切換部14を供給状態に切り換えるとともに、第2切換部15を遮断状態に切り換える。これにより、架線2から取り込まれて変圧器5で降圧された交流電力は、第1接続線21を通じてインバータ装置34の交流直流変換部17に供給される。交流直流変換部17に供給された交流電力は、交流直流変換部17で直流電力に変換された後、第1直流交流変換部18bで交流電力に変換され、圧縮機8、及び室外送風機9に供給される。
When the voltage value detected by the
一方、電圧検出センサ16により検出された電圧値が予め定められた所定の電圧値TH未満である場合、制御部30は、第1切換部14を遮断状態に切り換えるとともに、第2切換部15を供給状態に切り換える。これにより、蓄電池6から供給された直流電力は、第2接続線22を通じてインバータ装置34の第1直流交流変換部18bに供給される。第1直流交流変換部18bに供給された直流電力は、第1直流交流変換部18bで交流電力に変換され、圧縮機8、及び室外送風機9に供給される。すなわち、停電や瞬停の影響により架線2からの電力供給が絶たれた場合には、電力供給源が架線2から蓄電池6に切り換えられ、圧縮機8、及び室外送風機9は、蓄電池6からの電力供給により駆動される。
On the other hand, if the voltage value detected by the
第2直流交流変換部20は、電圧検出センサ16により検出された電圧値によらず、常時、蓄電池6から供給された直流電力を交流電力に変換して室内送風機10に供給する。すなわち、室内送風機10は、架線2からの電力供給の状態とは無関係に、常時、蓄電池6からの電力供給により稼働される。
The second DC/
以上説明した本実施の形態に係る電力変換装置33は、交流直流変換部から供給される直流電力、及び架線からの電力供給が絶たれると蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の圧縮機に出力する第1直流交流変換部と、蓄電池から常時供給される直流電力を交流電力に変換して空調装置の室内送風機に出力する第2直流交流変換部とを備えるように構成される。
The
このように、常時、蓄電池6から室内送風機10に電力が供給されるため、架線2からの電力供給の状態とは無関係に室内送風機10を稼働状態に維持し、車室の快適性を維持することができる。
In this way, since power is always supplied from the
実施の形態3の電力変換装置33では、架線2の交流電力の状態を検知する電圧検出センサ16を備える構成について説明したが、電圧検出センサ16を省略することもできる。図10は、実施の形態3の電力変換装置の変形例の構成を示す概略図である。
Although the
図10に示すように、電圧検出センサ16が省略された電力変換装置35においては、架線2の電力供給が途絶えたことを認識した車掌等が、電源切換装置13に搭載された第1切換部14及び第2切換部15を手動で操作し、蓄電池6から負荷7への電力供給を開始させる。
As shown in FIG. 10, in the
実施の形態3の変形例によれば、室内送風機10は、常時、蓄電池6から電力が供給されて稼働状態に維持される。このため、圧縮機8、及び室外送風機9への電力供給が停止されてから車掌等によって再開されるまでの間、圧縮機8、及び室外送風機9の駆動が停止したとしても、室内送風機10の駆動は継続されるため、車両1内の快適性が損なわれ難い。
According to the modification of the third embodiment, the
なお、実施の形態1及び実施の形態2の電力変換装置においても、実施の形態3の変形例と同様に、電圧検出センサ16を省略し、架線2からの電力供給が途絶えたことを認識した車掌等が手動で電源切換装置13を操作し、電力供給源を蓄電池6に切り替えてもよい。
Note that in the power conversion devices of
また、実施の形態1から実施の形態3の電力変換装置において、制御部30は、電圧検出センサ16により検出された電圧値の代わりに、セクション検知信号等の外部信号を受信し、受信した外部信号に基づいて電力供給源を切り替えるように構成してもよい。これにより、実施の形態1から実施の形態3と同様の効果が得られる。
Further, in the power conversion devices of
さらに、実施の形態1から実施の形態3の電力変換装置は、電圧検出センサ16の代わりに、インバータ装置に内蔵されたコンデンサ電圧検出回路(図示せず)を備える構成としてもよい。制御部30は、コンデンサ電圧検出回路の検出値に基づいて電力供給源を切り替える。これにより、実施の形態1から実施の形態3と同様の効果が得られる。
Furthermore, the power conversion devices of
また、実施の形態1から実施の形態3の電力変換装置では、第1切換部14、第2切換部15、及び電圧検出センサ16が電力変換装置の内部に配置される構成について説明したが、第1切換部、第2切換部、及び電圧検出センサが空調装置の外部に配置される構成としてもよい。図11は、第1切換部44及び第2切換部45が搭載された電源切換装置43と、電圧検出センサ46とが空調装置3の外部に配置される電力変換装置41の構成を示す概略図である。
Furthermore, in the power conversion devices of
図11に示すように、第1切換部44及び第2切換部45が搭載された電源切換装置43と、電圧検出センサ46とは、電力変換装置41ごとに設けられ、空調装置3の外部、例えば、車両の空きスペースに配置される。電力変換装置41に電力を供給する電力供給源の供給の切り換えは、実施の形態1から実施の形態3の電力変換装置と同様に、個別に行われる。これにより、実施の形態1から実施の形態3と同様の効果が得られる。
As shown in FIG. 11, a power
本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態、及び変形が可能とされる。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。 Various embodiments and modifications are possible without departing from the broad spirit and scope of this disclosure. Further, the embodiments described above are for explaining the present disclosure, and do not limit the scope of the present disclosure. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the embodiments. Various modifications that come within the scope of the claims and the meaning of equivalent disclosures are deemed to be within the scope of the present disclosure.
1 車両、2 架線、3 空調装置、3a 空調装置、3b 空調装置、4 車両電源回路、5 変圧器、6 蓄電池、7 負荷、 圧縮機、9 室外送風機、10 室内送風機、11 電力変換装置、12 インバータ装置、13 電源切換装置、14 第1切換部、15 第2切換部、16 電圧検出センサ、17 交流直流変換部、18 直流交流変換部、18a 第1直流交流変換部、19 第2直流交流変換部、20 第2直流交流変換部、21 第1接続線、22 第2接続線、23 第3接続線、24 第4接続線、25 第5接続線、30 制御部、33 電力変換装置、34 インバータ装置、35 電力変換装置、41 電力変換装置、43 電源切換装置、44 第1切換部、45 第2切換部、46 電圧検出センサ、51 制御部、52 インバータ装置。 1 Vehicle, 2 Overhead line, 3 Air conditioner, 3a Air conditioner, 3b Air conditioner, 4 Vehicle power circuit, 5 Transformer, 6 Storage battery, 7 Load, Compressor, 9 Outdoor blower, 10 Indoor blower, 11 Power converter, 12 inverter device, 13 power switching device, 14 first switching section, 15 second switching section, 16 voltage detection sensor, 17 AC/DC converter, 18 DC/AC converter, 18a first DC/AC converter, 19 second DC/AC Conversion unit, 20 Second DC/AC conversion unit, 21 First connection line, 22 Second connection line, 23 Third connection line, 24 Fourth connection line, 25 Fifth connection line, 30 Control unit, 33 Power converter, 34 inverter device, 35 power converter device, 41 power converter device, 43 power supply switching device, 44 first switching section, 45 second switching section, 46 voltage detection sensor, 51 control section, 52 inverter device.
Claims (6)
架線から供給される交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、
前記交流直流変換部から供給される直流電力、及び前記鉄道車両に搭載された蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して前記空調装置の負荷に出力する直流交流変換部とを備え、
前記直流交流変換部は、前記架線からの電力供給が絶たれると前記蓄電池の直流電力が供給され、
前記直流交流変換部は、
前記交流直流変換部から供給される直流電力、及び前記架線からの電力供給が絶たれると前記蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換して前記空調装置の圧縮機に出力する第1直流交流変換部と、
前記蓄電池から常時供給される直流電力を交流電力に変換して前記空調装置の室内送風機に出力する第2直流交流変換部とを備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device provided inside each of a plurality of air conditioners mounted on a railway vehicle,
an AC/DC converter that converts AC power supplied from the overhead wire into DC power;
comprising a DC power supplied from the AC/DC converter and a DC/AC converter that converts the DC power supplied from the storage battery mounted on the railway vehicle into AC power and outputs it to the load of the air conditioner;
The DC/AC converter is supplied with DC power from the storage battery when the power supply from the overhead wire is cut off ,
The DC/AC converter includes:
A first direct current that converts the direct current power supplied from the AC/DC converter and the direct current power supplied from the storage battery when the power supply from the overhead line is cut off into alternating current power and outputs the converted alternating current power to the compressor of the air conditioner. AC converter,
A power conversion device comprising: a second DC/AC converter that converts DC power constantly supplied from the storage battery into AC power and outputs the converted AC power to an indoor blower of the air conditioner .
前記蓄電池と前記直流交流変換部とを接続する接続線に設けられ、前記蓄電池の直流電力を遮断する遮断状態と供給する供給状態とに切り換え可能な第2切換部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 a first switching section that is provided on a connection line that connects the overhead wire and the AC/DC converter and is capable of switching between a cutoff state that cuts off AC power of the overhead wire and a supply state that supplies the AC power;
The second switching unit is provided on a connection line connecting the storage battery and the DC/AC converter and is capable of switching between a cutoff state in which DC power of the storage battery is cut off and a supply state in which DC power is supplied. The power conversion device according to claim 1.
前記架線から供給される交流電力に基づく電圧値を検出する電圧検出センサの検出値が所定値以上であるときには、前記第1切換部を導通状態に切り換えるとともに、前記第2切換部を遮断状態に切り換え、
前記電圧検出センサの検出値が所定値未満であるときには、前記第1切換部を遮断状態に切り換えるとともに、前記第2切換部を導通状態に切り換えることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 The control unit includes:
When a detection value of a voltage detection sensor that detects a voltage value based on the AC power supplied from the overhead wire is equal to or higher than a predetermined value, the first switching section is switched to a conductive state, and the second switching section is switched to a cutoff state. switching,
The power converter according to claim 3, wherein when the detected value of the voltage detection sensor is less than a predetermined value, the first switching section is switched to a cutoff state, and the second switching section is switched to a conduction state. Device.
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