JPS62217802A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気車内に設けられるバッテリを充電する電力
変換装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電気車は車内電気機器の電源としてバッテリを
用い、さらにその充電装置が設けられる。

バッテリ充電装置は架線より直流電力を得てＤＣ−ＤＣ
コンバータ（直流電力変換器）にて電力変換を行いバッ
テリを充電する。ＤＣ−ＤＣコンバータはゲートターン
オフサイリスタ等のパワー半導体素子で構成される。そ
のためゲートターンオフサイリスタのゲート制御を行う
制御回路が必要となる。この制御回路は電源としてバッ
テリより直流電力を得る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路はバッテリより電源を
得ているので、なんらかの原因によりバッテリの電圧が
低下した場合あるいは、バッテリが放電状態にある場合
は制御回路は充分な電力をバッテリより得ることができ
ずＤＣ−ＤＣコンバータを起動させることができないと
いう問題点が生じる。

本発明の目的はバッテリ電圧の異常低下あるいは、バッ
テリの放電時においてもバッテリ充電用の電力変換器を
起動できる電力変換装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による電力変換装置は直流電源より電力を得てバ
ッテリを充電する第１の電力変換器、この第１の電力変
換器と同様に直流電源より電力を得て所定の電力を出力
する第２の電力変換器、バッテリの電圧の大小によりバ
ッテリあるいは第２の電力変換器より電源を得て第１の
電力変換器を制御する制御回路とを有する。

（作　　用） 直流電源より電力を得て、バッテリを充電する第１の電
力変換装置の制御回路の稼動電源をバッテリの電圧が所
定値より大きいときは、バッテリより得て、バッテリの
電圧が所定値より小さいときは第２の電力変換装置より
得ることによりバッテリの電圧が低下した際においても
第１の電力変換装置を起動させることが可能となる。

〔発明の実施例〕

本発明に基づく一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例による電気車の電力変換装置の回路図で
ある。集電器ＰＡＮ架線りに接触し、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータＣＶＩは接触器ＣＴを介して直流電力が供給される
。ＤＣ−ＤＣコンバータＣＶの他端はアースＥに接続さ
れる。コンバータＣ■１の出力側にバッテリＢＴが接続
される。

ＤＣ−ＤＣコンバータＣＶＩの入力側は入力フィルタコ
ンデンサＣ１，Ｃ２、ゲートターンオフサイリスタ１，
２（以下、ＧＴ○と言う。）によるブリッジ回路及び入
力フィルタリアクトルＬ１によって構成される。コンデ
ンサＣ１，Ｃ２とＧＴＣ）ｌ、２のブリッジ回路の出方
端は変圧器′ｒの一次側巻線に接続される。変圧器Ｔの
二次側にはダイオードＤｉ、Ｄ２による整流回路、出方
フィルタリアクトルＬ２と出方フィルタコンデンサＣ３
による平滑回路が接続される。コンバータｃｖ１の出力
端にバッテリＢＴが接続される。

補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣＶ２は、入力端子ＣＩＩ、
ＣＩ２が集電器ＰＡＮ及び７−スＥに接続される。コン
バータＣＶ２の出力端子ｃ０１゜ＣＯ２４１ＤＣ−ＤＣ
コンバータｃｖ１のゲート制御回路ＧＳの電源端子ＶＴ
Ｉ、ＶＴ２に接続される。ゲート制御回路ＧＳはＤＣ−
ＤＣコンバータＣｖ１にゲート制御指令を与えて、ＤＣ
−ＤＣｍ＋？／バータＣＶＩを構成するＧＴＯＩ、ＧＴ
Ｏ２の通流率を制御する。またゲート制御回路Ｏ５はバ
ッテリＢＴの電圧が所定値以上になった際に補助コンバ
ータＣＶ２に停止指令Ｈ５を与える。

バッテリＢＴの一方の端子がダイオードＤ３を介してゲ
ート制御回路Ｇｓの電源端子ＶＴＩに接続される。バッ
テリＢＴの他方の端子はゲート制御回路ＧＳの電源端子
ＶＴ２に接続される。励磁コイルＥＣは接触器ＣＴの励
磁コイルであり、ゲート制御回路ＧＳにより励磁される
。

上記構成に基づく電力変換装置の動作について説明する
。集電器ＰＡＮを介して架線りより得られた電力はＤＣ
−ＤＣコンバータＣＶＩの入力側のＧＴＯＩ、２及びコ
ンデンサｃ１，２によるブリッジ回路で交流電力に変換
される。そのブリッジ回路の出方電力は変圧器Ｔを介し
てダイオードＤ１，２による整流回路で直流電力に変換
される。

その直流電力はりアクドルＬ２及びコンデンサＣ３によ
る平滑回路で平滑されバッテリＢＴを充電する。ＤＣ−
ＤＣコンバータＣＶＩの出力電力はバッテリＢＴを充電
するとともにダイオードＤＩを介してゲート制御回路Ｇ
ｓに電源を供給する。

バッテリＢＴの電圧がなんらかの原因により急激に低下
した場合あるいは、起動時などのようにバッテリＢＴが
放電状態となることがある。このような場合、ゲート制
御回路ＧＳはバッテリＢＴの電圧が所定値より小さくな
ったことを検出して補助コンバータＣＶ２に対して停止
指令ＨＳの送出を止めると同時に励磁コイルＥＣの接触
器ＣＴを開放する。ゲート制御回路ＧＳによる停止指令
Ｈ５がなくなるので補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣｖ２が
起動する。補助ＤＣ−ＤＣコンバータは集電器ＰＡＮよ
り電力を得てゲート制御回路ＧＳを起動させるのに充分
な電力を供給する。ダイオードＤ３は補助ＤＣ−ＤＣコ
ンバータＣＶ２がバッテリ［３Ｔ充電することを阻止す
るものである。

ゲート制御回路ＧＳは補助ＤＣ−ＤＣコンパ−タＣＶ２
より電源が与えられると、接触器ＣＴを閉じると同時に
ＤＣ−ＤＣコンバータＣｖ１のＧＴＯＩ、２にゲート制
御指令を与える。ＤＣ−ＤＣコンバータＣｖ１はゲート
制御回路ＧＳにより起動し、バッテリＢＴを充電する。

バッテリＢＴの電圧が上昇し所定値になると、ゲート制
御回路ＧＳは補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣＶ２に停止指
令Ｈ８を与える。補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣｖ２の停
止後、ゲート制御回路ＧＳはバッテリＢＴより電源を得
る。

次に補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣＶ２について図面を用
いて説明する。第２図は補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣＶ
２の回路図である。第１図と同一の部品には同一符号を
付してその説明を省略する。

入力端子ＣＴＩ及びＣｒ２間にブリッジ回路ＢＴｌ、Ｂ
Ｒ２，ＢＲ３及び抵抗Ｒ１が直列接続され、抵抗Ｒ１に
は抵抗Ｒ２及びツェナーダイオードＺＤによる直列回路
が並列に設けられている。

ブリッジ回路ＢＲＩは抵抗Ｒ３，Ｒ４，コンデンサＣ４
，Ｃ５及びトランジスタＴＲＩ、ＴＲ２により構成され
、出力端が変圧器Ｔ２の一次側巻線に接続される。ブリ
ッジ回路ＢＲ２，ＢＲ３はブリッジ回路ＢＲＩと同様な
構成を有する。変圧器Ｔ２にはブリッジ回路ＢＲＩ、Ｂ
Ｔ２．ＢＲ３の出力電力が重なり合って供給される。ベ
ース制御回路ＢＳはトランジスタＴＲＩ、ＴＲ２，ＴＲ
３゜ＴＲ４，ＴＲ５，ＴＲ６にベース電流を与えること
によって各トランジスタをスイッチイングさせる。ベー
ス制御回路ＢＳはツェナーダイオード２Ｄの両端より電
源を得る。変圧器Ｔ２の二次側巻線にはダイオードＤ４
．Ｄ５による整流回路が接続される。この整流回路の出
力側にリアクトルＬ３、コンデンサＣＩＯによる平滑回
路が設けられる。

上記構成による補助ＤＣ−ＤＣコンバータＣｖ２の動作
について説明する。入力端子ＣＩＩ、Ｃ■２より入力し
た直流電力は各々のブリッジ回路ＢＲＩ、ＢＲ２，ＢＲ
３によって交流に変換されＲ６は補助ＤＣ−ＤＣコンバ
ータＣＶ２の出力端ＣＯＩ、ＣＯ２にゲート制御回路Ｏ
５を動作させるのに十分な電力が得られるようにベース
制御回路ＢＳによって制御される。変圧器Ｔ２の二次側
巻線に得られる交流電力は、ダイオードＤ４．Ｄ５によ
って整流され、リアクトルＬ３及びコンデンサＣＩＯに
よる回路によって平滑される。リアクトルＬ３及びコン
デンサＣ１０によって得られる直流電力は出力端ＣＯＩ
、ＣＯ２を介してゲート制御回路ＧＳに供給される。

〔発明の効果〕

本発明によれば直流電源より電源を得て動作する第２の
電力変換器を設けて、バッテリ電圧の低下時に制御回路
はこの第２の電力変換器より電源を得て、バッテリを充
電する第１の電力変換器の制御回路に電力供給すること
によってバッテリ電圧の異常低下時あるいはバッテリの
放電時においても第１の電力変換器を動作させ、バッテ
リを充電することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例の電力変換装置の回路
図、第２図は第１図に示す補助ＤＣ−ＤＣコンバータの
回路図である。 ＣＶ　１−Ｄ　Ｃ−Ｄ　Ｃｍｌ　ンバータＢＴ・・・バ
ッテリ ＧＳ・・・ゲート制御回路 ＣＶ２・・・補助ＤＣ−ＤＣコンバータ代理人　弁理士
　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 Ｈ） 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電源より電力を得てバッテリを充電する第１の電力
   変換器と、 前記直流電源より電力を得て所定の電力を出力する第２
   の電力変換器と、 前記バッテリの電圧が所定値より小さいときには前記第
   ２の電力変換器の出力を電源とし所定値より大きいとき
   には前記バッテリの電圧を電源とした前記第１の電力変
   換器を制御する制御回路とを有する電力変換装置。