車輛用輔助電源裝置制造方法
【專利摘要】在搭載于電車，并具備將所輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成所期望的三相交流電壓并施加給負(fù)載的三相逆變器的車輛用輔助電源裝置中，包括：濾波電抗器(5)，該濾波電抗器(5)與三相逆變器(3)的各輸出端相連接；濾波電容器(6)，該濾波電容器(6)在濾波電抗器(5)的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型、且中性點(diǎn)不接地；以及三相變壓器(7)，該三相變壓器(7)具備在濾波電抗器(5)的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型且中性點(diǎn)接地的一次繞組(7a1～7a3)、以及連接成Δ型的二次繞組(7b1～7b3)。
【專利說明】車輛用輔助電源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及搭載于電車、并向搭載于電車的負(fù)載提供所期望的功率的車輛用輔助電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的車輛用輔助電源裝置，在例如下述專利文獻(xiàn)I所示的車輛用輔助電源裝置中，公開了以下結(jié)構(gòu)，即:對(duì)來自交流架空線的交流輸入進(jìn)行變壓并輸出的主變壓器的輸出端與PWM整流器相連接，PWM整流器的輸出端與三相逆變器相連接，在這種結(jié)構(gòu)中，在三相逆變器的輸出端具備用于去除三相逆變器的輸出電壓中所包含的高次諧波分量的濾波電路。
[0003]其中，上述濾波電路構(gòu)成為包括:三個(gè)交流電抗器，該三個(gè)交流電抗器以一端與三相逆變器的輸出端連接，另一端與三相負(fù)載連接的方式分別插入連接在三相逆變器和三相負(fù)載之間的三相輸出線中；以及三個(gè)濾波電容器，該三個(gè)濾波電容器分別從位于各交流電抗器的另一端側(cè)的三相輸出線引出并連接成Y型，成為Y型接線的中性點(diǎn)的另一端彼此的連接點(diǎn)接地。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4391339號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]如上述專利文獻(xiàn)I所示，在三相逆變器的輸出級(jí)(以下，只要沒有特殊說明，則將“三相逆變器的輸出級(jí)”簡(jiǎn)稱為“輸出級(jí)”)未設(shè)有三相變壓器的三相功率轉(zhuǎn)換裝置中連接三相負(fù)載作為負(fù)載的情況下，在濾波電容器中會(huì)流過相當(dāng)于三相負(fù)載中各相電流間的電流差的電流(以下稱為“不平衡電流”)。因此，在假設(shè)三相負(fù)載作為負(fù)載的情況下，過濾電容器所要求的規(guī)格在假設(shè)不平衡電流的最大值時(shí)才是足夠的。
[0006]另一方面，在車輛用輔助電源裝置的情況下，有時(shí)除了三相負(fù)載，還要求連接單相負(fù)載。這里，在單相負(fù)載連接在三相輸出線的各相之間(U-N間、V-N間、W-N間)的情況下，若濾波電容器的三相中性點(diǎn)接地，則單相負(fù)載容量所對(duì)應(yīng)的電流全部流入濾波電容器。也就是說，在濾波電容器的三相中性點(diǎn)接地的結(jié)構(gòu)中使負(fù)載與單相負(fù)載相連接的情況下，除了濾波功能，濾波電容器還承擔(dān)輸出級(jí)的接地功能，對(duì)于這種濾波電容器，強(qiáng)制其具有在原來的濾波功能所需的電流容量以上的性能，因此存在濾波電容器的成本提高、并會(huì)導(dǎo)致尺寸增大的問題。
[0007]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種車輛用輔助電源裝置，在該車輛用輔助電源裝置中，對(duì)于承擔(dān)著濾波功能的濾波電容器，不強(qiáng)制其具有在原來的濾波功能所需的電流容量以上的性能。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段
[0008]為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的特征在于，在搭載于電車，并具備將所輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成所期望的三相交流電壓并施加給負(fù)載的三相逆變器的車輛用輔助電源裝置中，本發(fā)明的車輛用輔助電源裝置的特征在于，包括:濾波電抗器，該濾波電抗器與所述三相逆變器的各輸出端相連接；濾波電容器，該濾波電容器在所述濾波電抗器的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型、且中性點(diǎn)不接地；三相變壓器，該三相變壓器具備在所述濾波電抗器的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型且中性點(diǎn)接地的一次繞組、以及連接成Λ型的二次繞組。
發(fā)明效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明，能得到以下效果，即:對(duì)于承擔(dān)著濾波功能的濾波電容器，不強(qiáng)制其具有在原來的濾波功能所需的電流容量以上的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是表示在三相逆變器與單相負(fù)載相連接的情況下的現(xiàn)有技術(shù)所涉及的一般的連接結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是說明本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置的動(dòng)作的圖。
圖4是表示輸入電路的變化的一個(gè)示例(交流架空線的情況)的圖。
圖5是表示涉及輸入電路的變化的與圖4不同的一個(gè)示例(交流架空線的情況)的圖。圖6是表示涉及輸入電路的變化的與圖4、圖5不同的一個(gè)示例(直流架空線的情況)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置進(jìn)行說明。另夕卜，本發(fā)明并不局限于以下示出的實(shí)施方式。
[0012](實(shí)施方式)
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置I搭載于電車，構(gòu)成為其輸出端能夠與單相負(fù)載8相連接。該車輛用輔助電源裝置I如圖1所示，構(gòu)成為包括:輸入電路2、三相逆變器3、濾波電抗器5、濾波電容器6、以及三相變壓器7。另外，雖然在圖1中未進(jìn)行圖示，但車輛用輔助電源裝置I的輸出端還與三相負(fù)載相連接。
[0013]輸入電路2的一端經(jīng)由集電裝置11連接至架空線10，另一端經(jīng)由車輪13連接至具有與大地電位相同的電位的軌道12。由架空線10提供的直流功率或交流功率經(jīng)由集電裝置11輸入到輸入電路2的一端,輸入電路2的輸出端上所產(chǎn)生的功率(直流電壓)輸入(施加)到三相逆變器3。
[0014]三相逆變器3設(shè)置在輸入電路2的輸出端，將由輸入電路2施加的直流電壓轉(zhuǎn)換成任意頻率和任意電壓的交流電壓并進(jìn)行輸出。
[0015]濾波電抗器5具有三個(gè)電抗器，分別以一端連接至三相逆變器3的輸出端、另一端連接至單相負(fù)載8的方式插入連接在三相逆變器3和單相負(fù)載8之間的三相輸出線4中。濾波電容器6具有連接成Y型的三個(gè)電容器，各電容器的一端彼此相連接，各電容器的另一端連接至位于電抗器5的另一端側(cè)(負(fù)載側(cè))的三相輸出線4的某一相。另外，這些濾波電抗器5和濾波電容器6通過雙方的作用來起到濾波電路的作用。
[0016]三相變壓器7構(gòu)成為包括一次繞組7al~7a3以及二次繞組7bI~7b3。一次繞組7al~7a3各自的一端與濾波電容器6的各另一端同樣,連接至位于濾波電抗器5的另一端側(cè)的三相輸出線4中的某一相，并且一次繞組7al~7a3各自的另一端彼此相連接，從而連接成Y型。另一方面，二次繞組7bl~7b3中相鄰的繞組彼此相連，從而連接成Λ型。由此，三相變壓器7是構(gòu)成為所謂的Y-Λ接線的三相變壓器。
[0017]此外，在該三相變壓器7中，連接成Y型的一次繞組7al~7a3各自的另一端彼此連接至大地電位。同樣地，連接成Λ型的二次繞組7bl~7b3中的任意兩個(gè)二次繞組彼此的連接端(圖1的示例中為二次繞組7bl的一端與二次繞組7b3的另一端的連接端)均通過連接線9連接至大地電位進(jìn)行接地。其中，對(duì)二次繞組進(jìn)行接地是為了固定二次繞組的電位。因此，若二次繞 組的電位在動(dòng)作上保持穩(wěn)定，則無需通過連接線9連接至大地電位進(jìn)行接地，可以將二次繞組置為懸浮電位。
[0018]接著，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明，這里，作為與本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置具有非常優(yōu)異的效果的對(duì)比，首先對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所涉及的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0019]圖2是表示在三相逆變器與單相負(fù)載相連接的情況下的現(xiàn)有技術(shù)所涉及的一般的連接結(jié)構(gòu)的圖。圖2中，濾波電抗器5連接至三相逆變器3的輸出側(cè)，濾波電抗器5的輸出側(cè)與中性點(diǎn)接地的呈Y接線的濾波電容器107相連接，這種結(jié)構(gòu)是上述專利文獻(xiàn)I所示的車輛用輔助電源裝置的一般結(jié)構(gòu)。在具有這種結(jié)構(gòu)的車輛用輔助電源裝置與單相負(fù)載108相連接的情況下，單相負(fù)載108的一端側(cè)與三相輸出線104的各相相連接，另一端側(cè)彼此相連，并通過連接線109連接至大地電位進(jìn)行接地。另外，對(duì)單相負(fù)載108進(jìn)行接地是為了將單相負(fù)載108的一端的電位固定為大地電位。通過固定單相負(fù)載108 —端的電位，單相負(fù)載108本身的絕緣設(shè)計(jì)或耐壓設(shè)計(jì)則變得非常容易。
[0020]這里，在如圖2所示那樣構(gòu)成的車輛用輔助電源裝置中，假設(shè)有不平衡電流流過單相負(fù)載108的情況。這種不平衡電流作為如圖示那樣的全單相負(fù)載電流IA，流過連接線109。另一方面，在圖2的結(jié)構(gòu)中，由于中性點(diǎn)接地的濾波電容器107的各電容器中流過的電流的相位不同，因此單相負(fù)載電流(U-N，V-N，W-N間的各相電流)流過中性點(diǎn)接地的濾波電容器107。也就是說，連接至U相的電容器(以下稱為“U相電容器”、其他也相同)中流過的電流ICu等于單相負(fù)載U相電流，以下，V相電容器中流過的電流ICv等于單相負(fù)載V相電流，W相電容器中流過的電流ICw等于單相負(fù)載W相電流。
[0021]因此，在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，也像“發(fā)明所要解決的技術(shù)問題”這一部分所說明的那樣，承擔(dān)著輸出級(jí)的接地功能的濾波電容器需要具有原來的濾波功能所需電流容量以上的性能,因此電容器的成本提高,并會(huì)導(dǎo)致尺寸的增大。
[0022]圖3是說明本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置的動(dòng)作的圖，以在圖1的結(jié)構(gòu)圖上標(biāo)注動(dòng)作說明所需的電流和電壓的方式來進(jìn)行圖示。在圖3中，不平衡電流即全單相負(fù)載電流IA與圖2的情況相同，流過連接線20。然而，如本實(shí)施方式那樣在設(shè)置Υ-Λ接線的三相變壓器7來作為承擔(dān)輸出級(jí)的接地功能的電路部的情況下，具有△接線的三相變壓器7的各個(gè)二次繞組中流過的電流Izu2、Izv2、Izw2在接線內(nèi)封閉。因此，這些電流Izu2、Izv2、Izw2均為相位相同且同樣的電流。其結(jié)果是，連接成Y接線的I次側(cè)的各個(gè)一次繞組中流過的電流Izul、IzvU Izwl也在它們之間均為相位相同且同樣的電流。因此，承擔(dān)著輸出級(jí)的接地功能的三相變壓器7中僅流過由全單相負(fù)載電流IA產(chǎn)生的電流的量。此外，作為其結(jié)果，剩余的單相負(fù)載電流流過主電路，即三相輸出線4。另外，排除制造上的誤差等帶來的影響，連接成Y接線的I次側(cè)的各個(gè)一次繞組中流過的電流Izul、Izvl、Izwl的大小為全單相負(fù)載電流IA的1/3。
[0023]此外，由上述動(dòng)作說明可知，只要準(zhǔn)備電流容量與所假設(shè)的不平衡電流相匹配的三相變壓器7即可，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠力圖實(shí)現(xiàn)小型化、低成本化。
[0024]另外，在圖1(或圖3)的結(jié)構(gòu)中，將連接至所有的相出、￥、1的各相)的負(fù)載即單相負(fù)載8作為一個(gè)示例進(jìn)行示出，但也可以是僅連接至I到2個(gè)相的單相負(fù)載。
[0025]圖4~圖6是說明輸入電路2的變化的圖，圖4、圖5是交流架空線的情況下的一個(gè)示例，圖6是直流架空線的情況下的一個(gè)示例。
[0026]在交流架空線的情況下，作為輸入電路2A，例如如圖4所示，能夠使用變壓器21和單相整流器22來構(gòu)成。此外，在交流架空線的電壓較高的情況下，作為輸入電路2B，例如如圖5所示，通過構(gòu)成為在變壓器21的前級(jí)設(shè)置變壓器23、單相整流器24以及單相逆變器25，能夠利用這兩個(gè)單相整流器22、24來對(duì)電壓進(jìn)行階梯式地降壓。此外，在直流架空線的情況下，作為輸入電路2C，例如如圖6所示，能夠使用單相逆變器26、變壓器27以及單相整流器28來構(gòu)成。
[0027]另外，在圖4~圖6中，采用設(shè)置單相整流器的結(jié)構(gòu)，但也可以使用整流電路取代這些單相整流器來構(gòu)成。 [0028]如上述所說明的那樣，在本實(shí)施方式所涉及的車輛用輔助電源裝置中，由于設(shè)置有:濾波電抗器，該濾波電抗器連接至三相逆變器的各輸出端；濾波電容器，該濾波電容器在濾波電抗器的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型，且中性點(diǎn)不接地；以及三相變壓器，該三相變壓器具備在濾波電抗器的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型且中性點(diǎn)接地的一次繞組以及連接成Λ型的二次繞組，因此即使在連接單相負(fù)載作為負(fù)載的情況下，也能夠得到以下效果，即:對(duì)于承擔(dān)著濾波功能的濾波電容器，無需強(qiáng)制該濾波電容器具有在其原來的濾波功能所需的電流容量以上的性能。
[0029]另外，在上述結(jié)果中，只要使連接成Λ型的二次繞組彼此的連接端中的任一個(gè)連接端接地，就能夠使二次繞組的電位保持穩(wěn)定。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0030]如上所述，本發(fā)明作為車輛用輔助電源裝置是有用的，在該車輛用輔助電源裝置中，對(duì)于承擔(dān)著濾波功能的濾波電容器，不強(qiáng)制其具有在原來的濾波功能所需的電流容量以上的性能。
標(biāo)號(hào)說明
[0031]I車輛用輔助電源裝置
2、2A、2B、2C輸入電路
3三相逆變器 4三相輸出線 5濾波電抗器6濾波電容器7三相變壓器7al?7a3 —次繞組7b I?7b3 二次繞組8單相負(fù)載9、20連接線10架空線11集電裝置12軌道13車輪
21、23、27變壓器
22、24、28單相整流器25、26單相逆變器
【權(quán)利要求】
1.一種車輛用輔助電源裝置，該車輛用輔助電源裝置搭載于電車，并具有將所輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成所期望的三相交流電壓并施加給負(fù)載的三相逆變器，所述車輛用輔助電源裝置的特征在于，包括: 濾波電抗器，該濾波電抗器與所述三相逆變器的各輸出端相連接； 濾波電容器，該濾波電容器在所述濾波電抗器的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型，且中性點(diǎn)不接地；以及 三相變壓器，該三相變壓器具備:在所述濾波電抗器的負(fù)載側(cè)的一端連接成Y型且中性點(diǎn)接地的一次繞組、以及連接成Λ型的二次繞組。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛用輔助電源裝置，其特征在于， 連接成△型的所述二次繞組彼此的連接端中的任一個(gè)連接端接地。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車輛用輔助電源裝置，其特征在于， 將來自交流架空線的交流功率提供給所述電車。
4.如權(quán)利要求1或2 所述的車輛用輔助電源裝置，其特征在于， 將來自直流架空線的直流功率提供給所述電車。
【文檔編號(hào)】B60L1/00GK103946050SQ201180074975
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月24日
【發(fā)明者】原田領(lǐng)太郎, 田中毅 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社