JPS63186501A - 交流電気車の補助電源方式 - 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〕 この発明は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式のインバータ
により交流主電動機を制御するよう構成した可変電圧可
変周波数（ＶＶＶＦ）主回路を有する交流電気車の補助
電源方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、交流電気車において、車両内の付属電気設備に所
要の低電圧電力を供給するための補助電源方式として、
例えば、主変圧器に３次巻線を設け、その３次巻線によ
り供給された単相交流電力を所望の低電圧電力に変換す
る方式として電動発電機（ＭＧ）方式並びに定電圧トラ
ンス方式の２方式が知られている。

第３図は、前記電動発電機（ＭＧ）方式を採用した車両
用補助電源方式の要部概略構成図である。図において、
Ｐａｎはパンタグラフを示し、このパンタグラフＰａｎ
によって架線から交流電力を受電し、この受電された電
力の一部が前記パンタグラフＰａｎに接続された主変圧
器内に設けられた３次巻線を介して３次側回路に伝送さ
れ、この３次側回路内に並列接続された電動機１０に供
給されるよう構成される。さらに、この電動機１０の回
転軸には、所望の低電圧電力を発生する発電機１２が直
結され、前記電動戴１０が電力供給を受けて回転駆動す
ると、その回転駆動力により発電機１２が運転されるよ
う構成される。この発電機１２の出力側回路には、冷却
器、温水器、螢光燈等の各車両用付属電気設備および交
流電力を直流変換してブレーキ制御回路等に所望の直流
電力を供給する補助整流装置が並列に接続配置され、発
電機１２によって発生した所望の低電圧単相交流電力を
これらの各付属電気設備に供給するよう構成される。

一方、第４図は、定電圧トランス方式を採用した車両用
補助電源方式の概略構成を示すものである。第４図に示
す方式においては、主変圧器ＭＴｒの３次側回路内に直
接定電圧トランス１４および補助トランス１６を並列接
続し、これらの各トランスによって所望の電圧に降圧さ
れた単相交流電力を各トランスの出力側回路に接続され
た各付属電気設備に供給するよう構成されている。

このように、従来においては、前述した構成からなる各
補助電源方式によって、主変圧器ＭＴｒの３次巻線から
供給された高圧の単相交流電力を所望の低電圧単相交流
電力に降圧し、前記各車両用付属電気設備に供給するこ
とができる。なお、前述した従来の各補助電源方式にお
いては、いずれの方式においても主回路機器冷却用電動
送風機、空調用電動送風機２電動空気圧縮機などの大容
量負荷に対しては、直接３次巻線から電力供給を受ける
必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した構成からなる従来の補助電源方
式においては、供給される電力は単相交流電力であるた
め、主回路機器冷却用電動送風機、空調用電動送風機、
電動空気圧縮殿等の補助電源回路回転機類として単相誘
導電動機を使用しなければならず、このため運転効率が
悪く、しかも車両重量が増大するという難点がある。ま
た、特に定電圧トランス方式においては、電源異周波数
走行のためには、定電圧トランス用異周波共用ＬＣ共振
フィルタおよび異周波数検知、切換機構の設置が必要と
なり、さらに重量増加の要因となる難点がある。

そこで、本発明の目的は、交流電気車用主電動機を駆動
するＰＷＭ方式のインバータを備えたＶＶＶＦ主回路の
直流入力回路から直流電力を取り出すことにより安定し
た補助電源を得ると共に、この補助電源を３相交流電力
に変換して補助回路回転殿類を３相誘導電源機で駆動し
、補助電源システムの高効率化および軽量化を図ること
のできるＶＶＶＦ主回路を有する交流電気車の補助電源
方式を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る交流電気車の補助電源方式は、架線に供給
される交流起電力をパンタグラフを介して主変圧器の２
次巻線に取り出し、この主変圧器の２次巻線側に主回路
コンバータおよびパルス幅変調方式の主回路インバータ
を接続して可変電圧可変周波数電源を得、これにより主
電動機を駆動するよう構成した交流電気車において、前
記主回路インバータに供給される直流入力電圧を補助直
流電源として取り出し、この補助直流電源を補助インバ
ータにより３相交流電力に変換することを特徴とする。

この場合、主回路コンバータと共用冷却を行う一体化さ
れた補助Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータを設け、主回路イン
バータの直流入力電力を前記補助Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバ
ータに入力するよう構成することができる。

また、主回路インバータの直流入力電力を直接補助イン
バータに入力して３相交流電力に変換するよう構成する
ことができる。

〔作用〕

本発明に係る交流電気車の補助電源方式によれば、交流
電気車の主電動機を駆動する可変電圧可変周波数電源を
構成するパルス幅変調方式の主回路インバータの直流入
力電力を補助直流電力として取り出し、この補助直流電
力を補助インバータによって３相交流電力に変換するこ
とにより、主回路機器冷却用電動送風機や空調用電動送
風機および電動空気圧縮機等の補助回路回転機類として
、３相誘導電動機を使用することができ、簡単な構成で
補助電源システムの高効率化が図れると共に交流電気車
の軽量化を容易に達成することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る交流電気車の補助電源方式の実施例
につき、添付図面を参照しながら以下詳Ｉｍに説明する
。

第１図は、本発明補助電源方式の一実施例を示す電気系
統図であり、ＶＶＶＦ主回路を構成するＰＷＭ方式のイ
ンバータに入力される直流電力を取り出し、この直流電
力を補助電源回路に伝送するよう構成したものである。

そこで、本実施例において、ＶＶＶＦ主回路は、主変圧
器ＭＴｒの２次巻線側の出力端子に、主変圧器ＭＴｒに
よって供給される交流電力を直流電力に変換する主回路
コンバータ１８を接続配置し、この主回路コンバータ１
８の出力側に断流器２゜を介して主回路インバータ２２
を接続配置し、この主回路インバータ２２によって前記
主回路コンバーク１８の直流出力電力を３相交流変換し
てこれを前記主回路インバータ２２の出力側に接続配置
した交流電気車の主電動機２４に供給するよう構成され
る。しかるに、前記主回路インバータ２２の直流入力側
に補助Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ２６を接続配置し、こ
の補助ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ２６の出力側を補助直流電
源として構成する。さらに、この補助直流電源に対し補
助インバータ２８を接続配置して、３相交流補助電源を
構成する。このように構成した３相交流補助電源の電源
ラインには、例えば電動送風機３０．電動空気圧縮機３
２および補助整流回路３４等をそれぞれ接続することが
でき、さらに前記補助整流回路３４を介して得られる直
流出力ラインにそれぞれブレーキ制御回路３６゜車内螢
光燈３８等の車両用付属電気設備を並列に接続配置する
ことができる。

このように構成された本実施例の補助電源方式によれば
、パンタグラフＰａｎによって架線から単相交流電力を
受電し、この受電された交流電力は主変圧器ＭＴｒによ
って主回路コンバータ１８に入力されて直流電力に変換
される。

この変換された直流電力はＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ２
６を介して補助直流電源ラインに伝送される。この補助
直流電源ラインに伝送された電力は、補助インバータ２
８によって３相交流電力に変換されて前記各種の車両用
付属電気設備に供給される。これにより、補助電源に接
続される補助回転機としては、低コストの３相誘導電動
機を使用することができる。また、本実施例の補助電源
方式では、補助Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ２６の構成素
子を主回路コンバータ１８の構成素子と共用冷却するこ
とにより、補助ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ２６と主回路コン
バータ１８とを一体化することができる。

第２図は、本発明補助電源方式の別の実施例を示すもの
で、主回路コンバータ１８により出力される直流電力を
直接３相交流電力に変換するよう構成したものである。

すなわち、本実施例によれば、主回路コンバータ１８の
直流出力側に直接補助インバータ２８を接続配置して３
相交流補助電源を構成する。

このように構成した本実施例の補助電源方式では、前述
した実施例と同様に、３相交流補助電源の電源ラインに
対し、電動送風機３０．電動空気圧縮機３２および補助
整流回路３２等をそれぞれ接続することができ、さらに
前記補助整流回路３４を介して得られる直流出力ライン
にそれぞれブレーキ制御回路３６．車内螢光燈３８等の
車両用付属電気設備を並列に接続配置することができる
。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
交流電気車の主電動機を制御するＶＶＶＦ主回路を構成
するＰＷＭ方式のインバータの直流入力回路から補助電
源用の直流電力を取り出すことにより、安定した補助直
流電源を得ることができる。この場合、補助電源用の補
助Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータを使用する場合、主回路コ
ンバータとの一体化が可能となり、しかも主変圧器の３
次巻線を省略できることから車両重量の軽量化を図るこ
とができる。

また、このように安定した補助直流電源に対し補助イン
バータを設けて３相交流電力に変換することにより、こ
の補助電源により駆動する回転機に３相誘導電動機を使
用することができ、補助電源システムの高効率化を実現
することができる。さらに本発明の補助電源方式によれ
ば、補助Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータの設置を省略するこ
とも可能であるから、これによる補助電源システムの低
コスト化と共に一層の軽量化を実現できる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る交流電気車の補助電源方式の一実
施例を示す要部系統図、第２図は本発明補助電源方式の
別の実施例を示す要部系統図、第３図および第４図は従
来の交流電気車における補助電源方式のそれぞれ異なる
構成例を示す要部系統図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）架線に供給される交流起電力をパンタグラフを介
   して主変圧器の２次巻線に取り出し、この主変圧器の２
   次巻線側に主回路コンバータおよびパルス幅変調方式の
   主回路インバータを接続して可変電圧可変周波数電源を
   得、これにより主電動機を駆動するよう構成した交流電
   気車において、前記主回路インバータに供給される直流
   入力電圧を補助直流電源として取り出し、この補助直流
   電源を補助インバータにより３相交流電力に変換するこ
   とを特徴とする交流電気車の補助電源方式。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の交流電気車の補助電
   源方式において、主回路コンバータと共用冷却を行う一
   体化された補助ＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主回路イ
   ンバータの直流入力電力を前記補助ＤＣ／ＤＣコンバー
   タに入力するよう構成してなる交流電気車の補助電源方
   式。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の交流電気車の補助電
   源方式において、主回路インバータの直流入力電力を直
   接補助インバータに入力して３相交流電力に変換するよ
   う構成してなる交流電気車の補助電源方式。