TW201806278A - 電力轉換系統 - Google Patents

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小田耕太郎
尾谷浩昭
真木康臣
吉川賢一
藤田常仁
森学人
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Abstract

一種電力轉換系統包含變壓器、用於行進之電力轉換裝置、輔助電力源之電力轉換裝置及電儲存裝置。該輔助電力源之電力轉換裝置包含第一AC至DC轉換單元、用於AC負載之電力轉換單元及用於DC負載之電力轉換單元。該用於AC負載之電力轉換單元將DC電力轉換成AC電力且將其供應至AC負載。該用於DC負載之電力轉換單元將藉由該第一AC至DC轉換單元轉換所產生之DC電力轉換成DC電力且將其供應至DC負載。該電儲存裝置被連接至電力線，該電力線連接該第一AC至DC轉換單元之DC電力輸出端子與該用於該AC及DC負載之該電力轉換單元兩者之DC電力輸入端子。當從該變壓器之三級繞組供應至該第一AC至DC轉換單元的電力被減少時，該電儲存裝置釋放對應於該電力減少量之電力。

Description

電力轉換系統
本發明之實施例係關於電力轉換系統。
當電動車輛通過沒有任何電力供應至架空線的非電氣區段時，電力不會從架空線被供應至電動車輛。在此種情況下，存在無法將電力供應至安裝在電動車輛中之負載的可能性。日本未審查專利申請案，第一次公開案第2010-215014號中揭示此相關技術之電力轉換裝置的轉換。
1‧‧‧電力轉換系統
1A‧‧‧電力轉換系統
1B‧‧‧電力轉換系統
100‧‧‧輔助電力源之電力轉換裝置
102‧‧‧用於負載之繞組
110‧‧‧用於負載之AC至DC轉換單元
110A‧‧‧閘控單元
110B‧‧‧電壓感測器
110a‧‧‧切換元件
110b‧‧‧切換元件
110c‧‧‧切換元件
110d‧‧‧切換元件
120‧‧‧用於AC負載之DC至AC轉換單元
122‧‧‧電容器
130‧‧‧負載電力控制單元
142‧‧‧線圈
144‧‧‧電容器
146‧‧‧變壓器
148‧‧‧變壓器
160‧‧‧用於DC負載之DC至AC轉換單元
162‧‧‧電容器
164‧‧‧變壓器
166‧‧‧變壓器
170‧‧‧用於DC負載之AC至DC轉換單元
172‧‧‧線圈
174‧‧‧電容器
200‧‧‧電池裝置
210‧‧‧充電電路
300‧‧‧用於行進之電力轉換裝置
302‧‧‧用於行進之繞組
310‧‧‧用於行進之充電電路
320‧‧‧用於行進之AC至DC轉換單元
330‧‧‧用於行進之DC至AC轉換單元
340‧‧‧行進電力控制單元
350‧‧‧用於行進之電力轉換單元
400‧‧‧電力收集器
500‧‧‧用於行進之繞組
M‧‧‧行進馬達
K1‧‧‧接觸器
K2‧‧‧接觸器
K3‧‧‧接觸器
K10‧‧‧接觸器
K11‧‧‧接觸器
K12‧‧‧接觸器
K13‧‧‧接觸器
r1‧‧‧電阻器
r10‧‧‧電阻器
r11‧‧‧電阻器
LAC‧‧‧AC負載
LDC‧‧‧DC負載
S100‧‧‧步驟
S102‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S106‧‧‧步驟
圖1係展示依照第一實施例之電力轉換系統1之一實例之圖式。
圖2係展示用於負載之交流電至直流電轉換單元110之一實例之圖式。
圖3係展示依照第一實施例之電力轉換系統1A之一實例之圖式。
圖4係展示依照第一實施例之電力轉換系統1B之一實例之圖式。
圖5係展示在第二實施例中用於切換行進模式之程序之一實例之流程圖。
圖6係展示在正常及緊急情況下之載波信號、調變波及PWM信號之實例之圖式。
【發明內容】與【實施方式】
在下文中，將參照該圖式來描述依照實施例之電力轉換系統。
(第一實施例)
圖1係展示依照第一實施例之電力轉換系統1之一實例之圖式。電力轉換系統1被安裝在例如軌道車輛中。該軌道車輛係電動車輛之一實例。高電壓交流電(AC)電力經由電力收集器400及主變壓器之用於行進之繞組500及302而從架空線供應至電力轉換系統1。電力轉換系統1將高電壓AC電力轉換成用於行進之AC電力，且將用於行進之AC電力供應至行進馬達M。此允許電力轉換系統1能夠使行進馬達M產生行進力矩，致能該軌道車輛之行進。在本實施例中，該行進馬達M係例如感應馬達。
低電壓AC電力亦經由電力收集器400及主變壓器之用於負載之繞組500及102而從架空線供應至電力轉換系統1。從主變壓器之用於負載之繞組500及102所供應之AC電 力之電壓係低於從主變壓器之用於行進之繞組500及302所供應之AC電力之電壓。電力轉換系統1將低電壓AC電力轉換成用於負載之AC電力，且將用於負載之AC電力供應至AC負載LAC。此允許電力轉換系統1驅動該AC負載LAC。在本實施例中，該AC負載LAC係行進馬達M以外之軌道車輛之負載，且係例如以100V之AC電壓來操作之電子裝置等等。此外，電力轉換系統1將低電壓AC電力轉換成用於負載之直流電(DC)電力，且將用於負載之DC電力供應至DC負載LDC。此允許電力轉換系統1驅動該DC負載LDC。在本實施例中，該DC負載LDC係行進馬達M以外之軌道車輛之負載，且係例如以DC電壓來操作之電子裝置。
電力轉換系統1包含(例如)輔助電力源之電力轉換裝置100、電池裝置200及用於行進之電力轉換裝置300。
輔助電力源之電力轉換裝置100包含(例如)用於負載之AC至DC轉換單元110、用於AC負載之DC至AC轉換單元120、負載電力控制單元130、用於DC負載之DC至AC轉換單元160及用於DC負載之AC至DC轉換單元170。
用於負載之AC至DC轉換單元110經由該主變壓器之用於負載之繞組500及102而將由電力收集器400所供應之該低電壓AC電力轉換成DC電力。圖2係展示用於負載之AC至DC轉換單元110之一實例之圖式。用於負載之AC至DC轉換單元110包含(例如)切換元件110a、110b、110c及110d、閘控單元110A及電壓感測器110B。切換元件110a、110b、110c及110d被連接在正電極線與負電極線之 間。切換元件110a、110b、110c及110d係例如包含反並聯連接之二極體之絕緣閘雙極電晶體(IGBT)。切換元件110a、110b、110c及110d亦可以係其他類型的切換元件。
閘控單元110A基於從負載電力控制單元130所供應之命令電壓而將閘極信號提供至切換元件110a、110b、110c及110d之閘極。此允許閘控單元110A將切換元件110a、110b、110c及110d在導電狀態與非導電狀態之間切換，使得該輸出電壓接近該命令電壓。用於負載之AC至DC轉換單元110係不限於在圖2中所展示之實例，且可以係步升轉換器、步降轉換器及步升/步降轉換器中之任一者。
用於AC負載之DC至AC轉換單元120係切換電路，其包含橋接在供應電力之正電極線與負電極線之間的複數個切換元件。用於AC負載之DC至AC轉換單元120亦被稱為反相器。該切換元件係，例如，IGBT。亦可使用其他類型的切換元件作為該切換元件。在負載電力控制單元130之控制之下，用於AC負載之DC至AC轉換單元120將切換元件在導電狀態與非導電狀態之間切換，以將DC電力轉換成用於負載之AC電力。
電容器122在用於負載之AC至DC轉換單元110之其側處被連接至用於AC負載之DC至AC轉換單元120而與用於負載之AC至DC轉換單元110及用於AC負載之DC至AC轉換單元120並聯。電容器122之電容被設定為允許用於AC負載之DC至AC轉換單元120將穩定電力供應至AC負載LAC之位準。亦即，電容器122之電容不需要被設定得如此高， 使得當該軌道車輛在電力收集器400停止供應AC電力的非電氣區段中行進時，其可補償用於負載之AC電力供應至該AC負載LAC之缺乏。非電氣區段例如在軌道車輛行進的區段中係在預定距離間隔處設置。
透過藉由用於AC負載之DC至AC轉換單元120所轉換而產生的用於負載之AC電力係經由線圈142、電容器144及變壓器146及148而被供應至AC負載LAC。
負載電力控制單元130係由處理器來實現，諸如執行儲存在程式記憶體中之程式的中央處理單元(CPU)。此外，這些功能單元中的一些或全部可藉由諸如大型積體電路(LSI)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式閘極陣列(FPGA)等等的硬體來實現。負載電力控制單元130係例如藉由被供應有透過由輔助電力源之電力轉換裝置100所轉換而產生的100V之操作電力來進行操作。
負載電力控制單元130控制用於負載之AC至DC轉換單元110、用於AC負載之DC至AC轉換單元120、用於DC負載之DC至AC轉換單元160及用於DC負載之AC至DC轉換單元170。
與上述用於AC負載之DC至AC轉換單元120相似，用於DC負載之DC至AC轉換單元160係包含橋接在供應電力之正電極線與負電極線之間的複數個切換元件之切換電路。用於DC負載之DC至AC轉換單元160係藉由將切換元件在導電狀態與非導電狀態之間切換而將DC電力轉換成AC電力。
電容器162在用於負載之AC至DC轉換單元110之其側處被連接至用於DC負載之DC至AC轉換單元160而與用於負載之AC至DC轉換單元110及用於DC負載之DC至AC轉換單元160並聯。電容器162之電容被設定為允許用於DC負載之DC至AC轉換單元160將穩定電力供應至在其下游的用於DC負載之AC至DC轉換單元170之位準。電容器162之電容可與電容器122之電容相同或不同。
透過由用於DC負載之DC至AC轉換單元160所轉換而產生之AC電力係經由變壓器164及166而被供應至用於DC負載之AC至DC轉換單元170。變壓器164及166係例如將透過由用於DC負載之DC至AC轉換單元160所轉換而產生之AC電力之電壓步降至大約100V。
用於DC負載之AC至DC轉換單元170係經由變壓器164及166而將從用於DC負載之DC至AC轉換單元160所供應之AC電力轉換成DC電力。例如，用於DC負載之AC至DC轉換單元170將AC電力轉換成DC電力。與用於負載之AC至DC轉換單元110相似，用於DC負載之AC至DC轉換單元170可被組構為如上述在圖2中所展示的。
透過由用於DC負載之AC至DC轉換單元170所轉換而產生之DC電力係經由線圈172及電容器174而被供應至DC負載LDC。
電池裝置200被連接至電力線，該電力線係連接用於負載之AC至DC轉換單元110之DC電力輸出端子及用於AC負載之DC至AC轉換單元120與用於DC負載之DC至AC轉換 單元160兩者之DC電力輸入端子。電池裝置200係例如具有低絕緣分離電壓之電池。電池裝置200係例如蓄電池單元，其中蓄電池單元(諸如鋰離子電池)被串聯連接或並聯連接。
當從用於負載之AC至DC轉換單元110被供應至用於AC負載之DC至AC轉換單元120及用於DC負載之DC至AC轉換單元160之DC電力被減少時，電池裝置200釋放相對應於該DC電力減少的電力。此允許當該軌道車輛在非電氣區段中行進時，電池裝置200將釋放電力供應至用於AC負載之DC至AC轉換單元120及用於DC負載之DC至AC轉換單元160。
用於行進之電力轉換裝置300係包含(例如)用於行進之充電電路310、用於行進之AC至DC轉換單元320、用於行進之DC至AC轉換單元330及行進電力控制單元340。
用於行進之充電電路310係包含(例如)連接至正電極線之接觸器K10、並聯連接至接觸器K10之接觸器K11及電阻器r10、連接至負電極線之接觸器K12及並聯連接至接觸器K12之接觸器K13及電阻器r11。用於行進之充電電路310亦包含用於電磁地操作接觸器K10、K11、K12及K13之線圈(未圖示)等等。用於行進之充電電路310在行進電力控制單元340之控制之下，將接觸器K10、K11、K12及K13在非導電狀態與導電狀態之間切換。在開始供應高電壓AC電力時，用於行進之充電電路310首先將接觸器K11及K13切換至導電狀態。此後，用於行進之充電電路310將接 觸器K10及K12切換至導電狀態，且將接觸器K11及K13從導電狀態切換至非導電狀態。
用於行進之AC至DC轉換單元320係切換電路，其包含連接在供應高電壓AC電力之正電極線與負電極線之間的複數個切換元件。用於行進之AC至DC轉換單元320亦被稱為轉換器。用於行進之AC至DC轉換單元320可以係步升轉換器、步降轉換器及步升/步降轉換器中之任一者。該切換元件係IGBT，但本發明不被限制於此，且可使用其他類型的切換元件。在行進電力控制單元340之控制之下，用於行進之AC至DC轉換單元320將該切換元件在導電狀態與非導電狀態之間切換，以將透過該主變壓器之用於行進之繞組所供應之高電壓AC電力轉換成DC電力。
用於行進之DC至AC轉換單元330係切換電路，其包含橋接在供應電力之正電極線與負電極線之間的複數個切換元件。用於行進之DC至AC轉換單元330亦被稱為反相器。用於行進之DC至AC轉換單元330包含位在相對應於行進馬達M之三相位之上橋接側及下橋接側上的三對切換元件。該切換元件係IGBT，但本發明不被限制於此，且可使用其他類型的切換元件。在行進電力控制單元340之控制之下，用於行進之DC至AC轉換單元330將行進馬達M之各個相位之切換元件在導電狀態與非導電狀態之間切換，以將DC電力轉換成用於行進之AC電力。
行進電力控制單元340係由諸如執行儲存在程式記憶體中之程式之CPU之處理器來實現。此外，這些功能單元 中的一些或全部可藉由諸如LSI、ASIC或FPGA之硬體來實現。
行進電力控制單元340係例如藉由被供應有透過由輔助電力源之電力轉換裝置100所轉換而產生的100V之操作電力來進行操作。行進電力控制單元340控制用於行進之充電電路310、用於行進之AC至DC轉換單元320及用於行進之DC至AC轉換單元330。
電池裝置200經由充電電路210而被連接至電力線，該電力線連接用於行進之充電電路310之高電壓DC電力輸出端子及用於行進之AC至DC轉換單元320之高電壓DC電力輸入端子。例如，電池裝置200之釋放電力的電壓可低於由供應至用於行進之AC至DC轉換單元320之AC電力所產生的DC電壓，且大於供應至用於AC負載之DC至AC轉換單元120之DC電力的電壓，但本發明不被限制於此。
充電電路210包含例如連接至正電極線之接觸器K1、並聯連接至接觸器K1之接觸器K3及電阻器r1及連接至負電極線之接觸器K2。充電電路210亦包含用於電磁地操作接觸器K1、K2及K3的線圈(未圖示)等等。充電電路210將用於DC電力之各接觸器在非導電狀態與導電狀態之間切換。在開始從電池裝置200供應釋放電力時，充電電路210首先將接觸器K2及K3切換至導電狀態。此後，充電電路210將接觸器K1切換至導電狀態，且將接觸器K3從導電狀態切換至非導電狀態。
充電電路210係基於管理者(諸如該軌道車輛之駕駛) 的操縱來切換每個接觸器的狀態。例如，在由該駕駛所操縱的主控制器(未圖示)上操縱預定之操縱部分(未圖示)時，向充電電路210提供緊急信號。該主控制器之操縱部分係例如緊急按鈕等等，其接收在該軌道車輛的緊急情況下以由電池裝置200所釋放之電力來使軌道車輛行進之操縱。該軌道車輛的緊急情況可能包含當由於諸如地震的天然災害或諸如變電所停電的情況而沒有任何AC電力從電力收集器400供應至該軌道車輛時，但本發明不被限制於此，且緊急情況亦可能包含軌道車輛之故障等等。在接收到緊急信號時，充電電路210將每個接觸器的狀態從電力切斷狀態切換至電力供應狀態。
在充電電路210中的接觸器K1或K3與接觸器K2被控制為處於導電狀態中之狀態下，將電池裝置200之釋放電力之電壓施加於連接至用於行進之DC至AC轉換單元330之輸入端子之正電極線與負電極線之間。用於行進之DC至AC轉換單元330將該釋放電力轉換成用於藉由在行進電力控制單元340之控制之下執行切換操作來驅動行進馬達M之三相位AC電力。
依照上述之電力轉換系統1，電池裝置200被連接於用於負載之AC至DC轉換單元110及用於AC負載之DC至AC轉換單元120與用於DC負載之DC至AC轉換單元160兩者之間，使得當從主變壓器之用於負載之繞組被供應至用於負載之AC至DC轉換單元110之電力減少時，電池裝置200釋放相對應於該電力減少之電力。因此，電池裝置200可將 釋放電力供應至用於AC負載之DC至AC轉換單元120及用於DC負載之DC至AC轉換單元160。因此，依照電力轉換系統1，其可抑制供應至該軌道車輛之AC負載LDC及DC負載LDC之電力減少。
此外，依照電力轉換系統1，用於負載之AC至DC轉換單元110係包含切換電路，該切換電路包含複數個切換元件110a、110b、110c及110d，使得其可穩定從用於負載之AC至DC轉換單元110所輸出之該DC電力。亦即，用於負載之AC至DC轉換單元110實現以比使用二極體之整流器更小的時間變化來轉換成DC電力。因此，依照電力轉換系統1，當從用於負載之AC至DC轉換單元110被供應至用於AC負載之DC至AC轉換單元120及用於DC負載之DC至AC轉換單元160之該DC電力被減少時，其可快速地將來自於電池裝置200之釋放電力供應至用於AC負載之DC至AC轉換單元120及用於DC負載之DC至AC轉換單元160。
再者，依照電力轉換系統1，其可供應來自於電池裝置200之釋放電力，且因此當該軌道車輛通過非電氣區段時，其不需要考慮到由於缺乏電力供應至AC負載LAC及DC負載LDC所要補償之電容來增加電容器122及電容器162之電容。
此外，依照電力轉換系統1，從用於負載之AC至DC轉換單元110所輸出之DC電力被控制成穩定，且輸出DC電力接著被供應至電池裝置200。因此，其可對電池裝置200進行充電而不會對電池裝置200之充電電阻造成大的負載。
再者，依照電力轉換系統1，其可在緊急情況下使電池裝置200釋放電力以將DC電力供應至用於行進之AC至DC轉換單元320。因此，依照電力轉換系統1，在緊急情況下，其可藉由使用電池裝置200之釋放電力來驅動行進馬達M以允許軌道車輛之行進。
在下文中，將描述依照第一實施例之電力轉換系統1之另一實例。圖3係展示依照該第一實施例之電力轉換系統1A之一實例之圖式。在電力轉換系統1A中，電池裝置200被連接至電力線，該電力線連接用於行進之AC至DC轉換單元320及用於行進之DC至AC轉換單元330。此外，在連接電池裝置200及用於行進之電力轉換裝置300之電力線的中間設置充電電路210。在電力轉換系統1A中，當充電電路210在緊急情況下被切換至電力供應狀態時，電池裝置200將釋放電力供應至用於行進之DC至AC轉換單元330。
依照電力轉換系統1A，其可在緊急情況下使電池裝置200釋放電力，以將DC電力供應至用於行進之DC至AC轉換單元330。因此，依照電力轉換系統1，在緊急情況下，其可藉由使用電池裝置200之釋放電力來驅動行進馬達M以允許軌道車輛之行進。
再者，依照電力轉換系統1A，與當將該釋放電力供應至用於行進之AC至DC轉換單元320時相比，其可抑制在用於行進之AC至DC轉換單元320中之電力損失且更有效率地使用電池裝置200之電力。因此，依照電力轉換系統1A， 其可允許軌道車輛在緊急情況下行進較長的距離。
圖4係展示依照第一實施例之電力轉換系統1B之一實例之圖式。電力轉換系統1B包含用於行進之電力轉換單元350，用於行進之AC至DC轉換單元320及用於行進之DC至AC轉換單元330被整合至該用於行進之電力轉換單元350中。用於行進之電力轉換單元350係用於將經由主變壓器之用於行進之繞組所供應之高電壓AC電力轉換成用於行進之電力以用於驅動行進馬達來產生允許該軌道車輛行進之行進力矩且將用於行進之電力供應至行進馬達M。電力轉換系統1B經由充電電路210將電池裝置200連接至用於行進之電力轉換單元350之輸入端子。
依照電力轉換系統1B，即使用於行進之電力轉換單元350被整合式地建構，亦不需要將連接在電池裝置200與充電電路210之間之電力線連接至用於行進之電力轉換單元350之內部，且因此，在緊急情況下，其可在不改變用於行進之電力轉換單元350之設計的情況下，藉由使電池裝置200釋放電力來允許軌道車輛之行進。
(第二實施例)
在下文中將描述第二實施例。依照第二實施例之電力轉換系統1與第一實施例之電力轉換系統1的不同處在於，該軌道車輛之行進模式在第一行進模式與第二行進模式之間切換。以下的描述將集中焦點於此差異上。將參照其中其被施加至在圖1中所展示之電力轉換系統1的情況來描述 第二實施例。
電力轉換系統1允許該軌道車輛在其中從電力收集器400來供應AC電力的正常情況下以正常行進模式來行進。該正常行進模式係第一行進模式之一實例。在正常行進模式中，行進電力控制單元340基於具有預定頻率(亦被稱之為載波頻率)的載波信號而驅動在用於行進之DC至AC轉換單元330中之切換元件，以使行進馬達M產生行進力矩。
電力轉換系統1允許軌道車輛在其中沒有任何AC電力從電力收集器400被供應的緊急情況下以緊急行進模式來行進。該緊急行進模式係第二行進模式之實例，其係一種其中電力比在正常行進模式中被抑制損失得更多的行進模式。在該緊急行進模式中，行進電力控制單元340基於具有比預定頻率(亦被稱之為載波頻率)更低的頻率的載波信號而驅動在用於行進之DC至AC轉換單元330中之切換元件，以使行進馬達M產生行進力矩。
圖5係展示在第二實施例中用於切換行進模式之程序之一實例之流程圖。在正常情況下，行進電力控制單元340允許該軌道車輛以該正常行進模式來行進(步驟S100)。在此，行進電力控制單元340依照調變信號及具有預定頻率之載波信號來執行脈衝寬度調變(PWM)控制，以控制在用於行進之DC至AC轉換單元330中之切換元件之開/關。圖6係展示在正常及緊急情況下之載波信號、調變波及PWM信號之實例之圖式。行進電力控制單元340係基於在具有在圖(A1)中所展示之預定頻率的正常情況下所使用 之調變信號及載波信號而產生在圖(B1)中所展示之PWM信號。行進電力控制單元340依照PWM信號來控制在用於行進之DC至AC轉換單元330中之切換元件之開/關，以將用於行進之AC電力供應至行進馬達M。
接著，電力轉換系統1判定該架空線電力是否異常地被停止(步驟S102)。當操縱主控制器之操縱部分時，電力轉換系統1可判定架空線電力已被異常地停止，但是本發明不被限制於此。當設置在用於行進之電力轉換裝置300或電壓感測器(未圖示)中之用於偵測被施加至主變壓器之該電壓的感測器(未圖示)已偵測到架空線電力之電壓已經降至規格範圍以下時，則電力轉換系統1亦可判定該架空線電力係異常的。
當架空線電力已異常地停止時，電力轉換系統1將用於在緊急情況下之充電電路210切換至導電狀態(步驟S104)。此允許電池裝置200之釋放電力經由充電電路210而被供應用於行進之AC至DC轉換單元320。
行進電力控制單元340允許軌道車輛以緊急行進模式來行進(步驟S106)。在此，行進電力控制單元340依照調變信號及具有比在正常情況下所使用之載波信號更低的頻率之緊急載波信號來執行PWM控制，以控制在用於行進之DC至AC轉換單元330中之切換元件之開/關。行進電力控制單元340基於在圖(A2)中所展示之緊急載波信號及調變信號而產生在圖(B2)中所展示之PWM信號。行進電力控制單元340依照該PWM信號來控制在用於行進之DC至AC轉 換單元330中之切換元件之開/關，以將用於行進之AC電力供應至行進馬達M。
在正常行進模式中，用於行進之DC至AC轉換單元330可由如在圖6中之曲線圖(A1)及(B1)中所展示之從時間T1至T2上升及下降五次的PWM信號來控制。另一方面，在緊急行進模式中，用於行進之DC至AC轉換單元330可由如在圖6中之曲線圖(A2)及(B2)中所展示之從時間T1至T2上升及下降兩次的PWM信號來控制。
根據依照上述之第二實施例之電力轉換系統1，其可藉由在緊急情況下基於具有比在正常行進模式中之載波信號之頻率更低的頻率的載波信號來驅動行進馬達M以在緊急情況下抑制用於行進之DC至AC轉換單元330之電力損失。因此，根據依照第二實施例之電力轉換系統1，其可有效率地使用電池裝置200之該釋放電力係可能的，且因此欲在緊急情況下增加該軌道車輛之該行進距離。
依照上述之實施例中之至少一者，輔助電力源之電力轉換裝置100係包含：用於負載之AC至DC轉換單元110，其被組構成用以經由主變壓器之用於負載之繞組將從架空線所供應之低電壓AC電力轉換成DC電力；用於AC負載之DC至AC轉換單元120，其被組構成用以執行轉換成用於負載之AC電力，以用於驅動AC負載LAC；及用於DC負載之DC至AC轉換單元160及用於DC負載之AC至DC轉換單元170，其被組構成用以執行轉換成用於負載之DC電力，以用於驅動該DC負載LDC；及電池裝置200，其被連接至電 力線，該電力線連接用於負載之AC至DC轉換單元110之DC電力輸出端子及用於AC負載之DC至AC轉換單元120之DC電力輸入端子；及用於DC負載之DC至AC轉換單元160，且其被組構成當已經發生電力減少時，用以將相對應於從該主變壓器之該用於負載之繞組所供應之電力減少之電力釋放至用於負載之AC至DC轉換單元110，使得該釋放電力從電池裝置200被供應至所設置之用於AC負載之DC至AC轉換單元120，且因此，其可抑制被供應至電動車輛之負載之電力減少。
儘管已經描述本發明的一些實施例，但這些實施例以實例方式被闡述，而非旨在限制本發明的範圍。這些實施例能以各種其他的形式來實施，且可在不脫離本發明之本質的情況下進行各種省略、替換及改變。實施例及其修改係被包括在本發明之範圍及本質中，且亦類似地被包括在申請專利範圍及其等效範圍所描述之本發明中。
1‧‧‧電力轉換系統
100‧‧‧輔助電力源之電力轉換裝置
102‧‧‧用於負載之繞組
110‧‧‧用於負載之AC至DC轉換單元
120‧‧‧用於AC負載之DC至AC轉換單元
122‧‧‧電容器
130‧‧‧負載電力控制單元
142‧‧‧線圈
144‧‧‧電容器
146‧‧‧變壓器
148‧‧‧變壓器
160‧‧‧用於DC負載之DC至AC轉換單元
162‧‧‧電容器
164‧‧‧變壓器
166‧‧‧變壓器
170‧‧‧用於DC負載之AC至DC轉換單元
172‧‧‧線圈
174‧‧‧電容器
200‧‧‧電池裝置
210‧‧‧充電電路
300‧‧‧用於行進之電力轉換裝置
302‧‧‧用於行進之繞組
310‧‧‧用於行進之充電電路
320‧‧‧用於行進之AC至DC轉換單元
330‧‧‧用於行進之DC至AC轉換單元
340‧‧‧行進電力控制單元
400‧‧‧電力收集器
500‧‧‧用於行進之繞組
M‧‧‧行進馬達
K1‧‧‧接觸器
K2‧‧‧接觸器
K3‧‧‧接觸器
K10‧‧‧接觸器
K11‧‧‧接觸器
K12‧‧‧接觸器
K13‧‧‧接觸器
r1‧‧‧電阻器
r10‧‧‧電阻器
r11‧‧‧電阻器
LAC‧‧‧AC負載
LDC‧‧‧DC負載

Claims (6)

  1. 一種電力轉換系統，包括：變壓器，被組構成用以步降來自於架空線之電力；用於行進之電力轉換裝置，被組構成用以將經由該變壓器之二級繞組所供應之第一交流電電力轉換成用於行進之電力以驅動被組構成可使電動車輛行進之行進馬達且用以供應該用於行進之電力至該行進馬達；輔助電力源之電力轉換裝置，其包含：第一交流電至直流電轉換單元，被組構成用以將經由該變壓器之三級繞組所供應之第二交流電電力轉換成直流電電力；用於交流電負載之電力轉換單元，被組構成用以將藉由該第一交流電至直流電轉換單元轉換所產生之直流電電力轉換成用於驅動被安裝在該電動車輛中之交流電負載之交流電電力且用以將該交流電電力供應至該交流電負載；及用於直流電負載之電力轉換單元，被組構成用以將藉由該第一交流電至直流電轉換單元轉換所產生之該直流電電力轉換成用於驅動被安裝在該電動車輛中之直流電負載之直流電電力且用以將該直流電電力供應至該直流電負載；及電儲存裝置，其被連接至電力線，該電力線將該第一交流電至直流電轉換單元之直流電電力輸出端子連接至該用於交流電負載之電力轉換單元與該用於直流電負載之電力轉換單元兩者之直流電電力輸入端子，該電儲存裝置被組構成用以當該電力減少已發生時釋放對應於從該變壓器 之該三級繞組供應至該第一交流電至直流電轉換單元之電力的減少量的電力。
  2. 如申請專利範圍第1項之電力轉換系統，其中，該第一交流電至直流電轉換單元包含：切換電路，其包含複數個切換元件及與該複數個切換元件反並聯連接之二極體；及控制單元，被組構成用以將該複數個切換元件在導電狀態與非導電狀態之間切換以將該第二交流電電力轉換成直流電電力。
  3. 如申請專利範圍第1項之電力轉換系統，其中，該電儲存裝置被連接至將該用於行進之電力轉換裝置與該變壓器之該二級繞組連接之電力線，被組構成在電力切斷狀態與電力供應狀態之間被切換之接觸器被設置在連接該用於行進之電力轉換裝置與該變壓器之該二級繞組之該電力線的中間；且該電儲存裝置被組構成用以當該接觸器已被切換至該電力供應狀態時將釋放電力供應至該用於行進之電力轉換裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項之電力轉換系統，其中，該用於行進之電力轉換裝置包含被組構成用以將該第一交流電電力轉換至直流電電力之第二交流電至直流電轉換單元， 及被組構成用以將藉由該第二交流電至直流電轉換單元轉換所產生之該直流電電力轉換成該用於行進之電力的直流電至交流電轉換單元，該電儲存裝置被連接至連接該第二交流電至直流電轉換單元與該直流電至交流電轉換單元之電力線，被組構成在電力切斷狀態與電力供應狀態之間被切換之接觸器被設置在連接該第二交流電至直流電轉換單元與該直流電至交流電轉換單元之該電力線的中間；及該電儲存裝置被組構成用以當該接觸器已被切換至該電力供應狀態時將釋放電力供應至該直流電至交流電轉換單元。
  5. 如申請專利範圍第3項之電力轉換系統，其進一步包括操縱部分，其被組構成用以當該電動車輛處在緊急情況時接收造成該電動車輛利用由該電儲存裝置釋放之電力行進之操縱，其中，該接觸器被組構成用以在藉由該操縱部分接收該操縱後即從該電力切斷狀態被切換至該電力供應狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項之電力轉換系統，其進一步包括被組構成用以在第一行進模式與第二行進模式之間切換行進模式之行進電力控制單元，在該第一行進模式中，該行進電力控制單元根據具有預定頻率之載波信號在其中該電動車輛非處在緊急情況的正常情況中來驅動在該用於行 進之電力轉換裝置中之切換元件以造成該行進馬達產生行進力矩，且在該第二行進模式中，該行進電力控制單元根據具有比該預定頻率還低之頻率之載波信號來驅動該切換元件以造成該行進馬達產生行進力矩，其中，該行進電力控制單元被被組構成用以當該電動車輛處在緊急情況中時將該行進模式切換至該第二行進模式。
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