JP7637573B2 - 鉄道車両用の駆動システムおよび該駆動システムの設置方法 - Google Patents
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Description
また、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。
図1に示す基本構成は、本発明に係る駆動装置21を搭載した車両1aおよび駆動装置を車載していない車両1bである。
駆動装置21は、変圧装置7、主変換装置8、電動機17、蓄電装置9、補助電源装置10および車両用補器19で構成され、集電装置5から架線4の交流電力を車両内へ取り込む。
駆動装置21は、DC/DCコンバータ装置36、インバータ装置15、電動機17、蓄電装置9、補助電源装置10および車両用補器19で構成され、集電装置5から架線4の直流電力を車両内へ取り込む。
コンバータ装置14は、1群側の単相3レベルコンバータ14aおよび2群側の単相3レベルコンバータ14bの2群で構成される。ここで、1群と2群とは、電気的に並列関係であり、必要な変換電力を満足するように複数設けられる。ただし、必ずしも2群構成である必然性はない。
図5に示す単相3レベルコンバータ14aおよび14bの構成は、図4に示す単相3レベルコンバータ14aおよび14bの構成に対して、ダイオード27を不要とする。また、コンバータ装置14の各動作モードにおいて、電流が通過するスイッチング素子やダイオードの数が減るため、高効率となる。
図6に示す構成では、図4および図5に示すそれぞれの構成に対して、スイッチング素子26の数が減るために、小型化ができる。コンバータ装置14は、1群側の単相2レベルコンバータ14cおよび2群側の単相2レベルコンバータ14dの2群で構成される。
DC/DCコンバータ装置36は、1群側のDC/DCコンバータ36aおよび2群側のDC/DCコンバータ36bの2群で構成される。ここで、1群と2群とは、電気的に並列関係であり、必要な変換電力を満足するように複数設けられる。ただし、必ずしも2群の構成である必然性はない。
蓄電装置は、一般に複数の蓄電池が直並列に接続されるが、図8に示す蓄電装置9も同様に、複数個の蓄電池23が直並列に接続されている。直列接続された蓄電池23の任意の蓄電池間電位点101は、正極側と負極側それぞれがヒューズ39を介して蓄電池23に接続される。
個々の装置で個別に接地した場合には、アース100に電流が流れる。この電流は、主変換装置8や補助電源装置10のスイッチング動作や、コンデンサ16aと16bや蓄電池23の特性のばらつきにより、瞬間的に正極と負極間の電圧が不一致となることで生じる。そのため、高周波成分を含んだ電流となる。
図8に示す構成とすることで、図10に示すとおり、アース100には理想状態として電流が流れなくなる。
リアクトル38の正極側と負極側とは、ほぼ同一の電流が流れるため、磁気的に結合し小型化を図る。
リアクトル38を、正極側と負極側で個々の鉄心42によりコイルを構成する一般的な場合に相当する。
リアクトル38を、正極側と負極側のコイルとして1つの鉄心42に2つの巻線を巻いて構成する。そのため、正極側と負極側のコイルとは磁気的に結合している。
中性点102に対して正極側または負極側のみが充放電し、電圧が不一致となることを防ぐために、遮断装置30の正極側および負極側は、連動して動作する必要がある。
図15は、遮断装置30として、複数の主接点43を持つ遮断器30aを使用した場合の構成である。2つの主接点43は、動作コイル44に電圧を印加すると動作する。この動作コイル44には、操作リレー45により電圧の印加または非印加が切り替えられる。2つの主接点43それぞれが、主変換装置8の直流線路それぞれに接続される(図8、参照)。
3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h…車輪、4…架線、5…集電装置、
6…車間連結器、7…変圧装置、8…主変換装置、9…蓄電装置、10…補助電源装置、
11…レール、14…コンバータ装置、14a,14b…単相3レベルコンバータ、
14c,14d…単相2レベルコンバータ、15…インバータ装置、
16a,16b,16c…コンデンサ、17…電動機、19…車両用補器、
21…駆動装置、23…蓄電池、26…スイッチング素子、27…ダイオード、
30…遮断装置、30a,30b,30c…遮断器、35…変圧器、
36…DC/DCコンバータ装置、36a,36b…DC/DCコンバータ、
37…接地抵抗器、38…リアクトル、39…ヒューズ、40…短絡箇所、
41…地絡箇所、42…鉄心、43…主接点、44…動作コイル、45…操作リレー、
46…補助接点、100…アース、101…蓄電池間電位点、102…中性点
Claims (12)
- 交流電圧から変換した直流電圧を出力する複数のコンバータと、
前記コンバータが出力する前記直流電圧を三相交流電圧に変換して電動機を駆動する複数のインバータと、
複数の蓄電池を直列接続した直列蓄電池群を有し前記コンバータまたは前記インバータとの間で充放電を行う蓄電装置と
を備え、
前記複数のコンバータそれぞれと当該コンバータに対応する前記複数のインバータそれぞれとをつなぐ直流線路それぞれの線間に設けた各中性点および前記蓄電装置内の前記直列蓄電池群の任意の蓄電池間電位点が接地される
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項1に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記各中性点は、前記直流線路それぞれの線間に設けた複数のコンデンサの直列回路の各中間点である
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項1または2に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記各中性点および前記蓄電池間電位点は、それぞれ抵抗器を介して接続されて接地される
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記蓄電装置の正極および負極は、前記直流線路それぞれの正極側および負極側にそれぞれリアクトルを介して接続される
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項4に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記蓄電装置の前記正極に接続される前記リアクトルと前記蓄電装置の前記負極に接続される前記リアクトルとは、磁気的に結合している
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記蓄電装置の正極および負極は、前記直流線路それぞれの正極側および負極側にそれぞれ遮断装置を介して接続される
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項6に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記蓄電装置の前記正極に接続される前記遮断装置および前記蓄電装置の前記負極に接続される前記遮断装置は、複数の主接点を持つ遮断器1台によって構成される
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項6に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記蓄電装置の前記正極に接続される前記遮断装置および前記蓄電装置の前記負極に接続される前記遮断装置は、一方の主接点に連動する補助接点が残る一方の主接点の動作コイルに接続される構造を有する
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の鉄道車両用の駆動システムであって、
前記蓄電池間電位点と前記蓄電装置の正極側の前記直列蓄電池群との間および前記蓄電池間電位点と前記蓄電装置の負極側の前記直列蓄電池群との間にそれぞれヒューズが設けられる
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システム。 - 交流電圧から変換した直流電圧を出力する複数のコンバータと、前記コンバータが出力する前記直流電圧を三相交流電圧に変換して電動機を駆動する複数のインバータと、複数の蓄電池を直列接続した直列蓄電池群を有し前記コンバータまたは前記インバータとの間で充放電を行う蓄電装置とを駆動システムとして鉄道車両に搭載し、
前記複数のコンバータそれぞれと当該コンバータに対応する前記複数のインバータそれぞれとをつなぐ直流線路それぞれの線間に設けた各中性点および前記蓄電装置内の前記直列蓄電池群の任意の蓄電池間電位点を接地する
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システムの設置方法。 - 請求項10に記載の鉄道車両用の駆動システムの設置方法であって、
前記直流線路それぞれの線間に設けた複数のコンデンサの直列回路の各中間点を前記各中性点として接地する
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システムの設置方法。 - 請求項10または11に記載の鉄道車両用の駆動システムの設置方法であって、
前記各中性点および前記蓄電池間電位点を、それぞれ抵抗器を介して接続して接地する
ことを特徴とする鉄道車両用の駆動システムの設置方法。
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