JPH04150703A

JPH04150703A - 電気車用電源装置

Info

Publication number: JPH04150703A
Application number: JP27053190A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Koga; 猛古賀; Izumi Miura; 泉三浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1992-05-25

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電気車用電源装置に関する。

（従来の技術）電気車では一般に架線又は第３軌条といった電源ライン
から集電器によりエネルギーを受けているが、走行中に
集電器が電源ラインから離れることが応々にして発生す
る。電源ラインと集電器が離れれると、地上及び車上の
電気機器が正常であっても車上側でエネルギーの蓄積が
なければエネルギーが瞬断されることになり、走行に支
障を来たす。このため、車上には回転形の電動発電機が
装備されており、電源ラインからのエネルギーが瞬時停
止しても車両は走り続けることができるし、回転形の電
動発電機もその蓄積された回転エネルギーにて出力を発
生し続けることができるようになっている。

（発明が解決しようとするｆｉｌｉ）ところで、通常のパワー素子の発展に伴い、上述した回
転形の電動発電機に代って静止形電力変換装置の搭載が
考えられている。静止形電力変換装置は、電動発電機に
比べて小型軽量、メンテナンスフリーといった優れた面
を有する反面、エネルギーの蓄積機能をほとんど持たな
いため、入力エネルギーの瞬断に対して出力を停止させ
ざるを得ないという不具合を有しており、何らかの対策
が切望されていた。

なお、対策として、例えば複数の集電器を車両にとりつ
け同時離線の確率を減らすといったような対策が構じら
れているが、セクション切替といった車両の編成すべて
の電源が地上側で切替えられるような場合があり、十分
ではない。また、ψ上側の蓄電池で対応することも考え
られるが、大容量を必要とし、大型かつ重量増となると
いう別の問題が生ずる。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的として
は、架線からの給電が瞬断しても安定した給電を簡単な
構成で継続できるようにした電気車用電源装置を提共す
ることにある。

［発明の構成］（１１題を解決するための手段）上記目的を達成するため、集電器を介して架線から給電
され車上の電気設備を駆動させる駆動制御手段を有する
電気車において、本発明は、車上に設けられた超電導エ
ネルギー蓄積手段と、架線に対する集電器の接線時は架
線からの給電により超電導エネルギー蓄積手段を充電し
、架線に対する集電器の離線等には超電導エネルギ−１
１ｎ手段から前記駆動制御手段に放電さける充放電手段
とを有することを要旨とする。

（作用）本発明に係る電気車用電源装置にあっては、車上に超電
導エネルギー蓄積手段を設け、架線に対する集電器の接
線時には架線からの給電により超電導エネルギー蓄積手
段を充電し、架線に対する集電器の離線時には超電導エ
ネルギー蓄積手段から、集電器を介して架線から給電さ
れ車上の電気設備を駆動させる駆動制御手段に放電させ
ることで、常に連続した給電を行なうようにしている。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１ｖ４は本発、明の一実施例の構成を示す図である同
図において、１は架線、３は電気序の集電器であり、集
電器３を介して架線１から受けたエネルギーは、遮断器
５およびフィルタリアクトル７を経て駆動制御手段を構
成するフィルタコンデンサ９に蓄積される。そして、こ
のフィルタコンデンサ９を安定化基脚として、静止形電
力変換器１１を介して車上の電気設備に相当する負荷に
給電される構成である。

一方、フィルタコンデンサ９の両端には、充放電部１３
を介して超電導エネルギー蓄積手段を構成する超電導コ
イル１５が接続されている。充放電部１３は、架ｖＩＡ
１に対すＣ集電器３の接線時には架線１からの給電によ
り超電導コイル１５を充電し、架線１に対する集電ａ３
の離線時には超電導フィル１５からフィルタコンデンサ
９に対して放電させる機能を有するもので、電流検出器
１７゜ＧＴＯｌ９，２１およびダイオード２３．２５を
具備する構成である。

なお本実施例で蓄積エネルギー源として超電導コイル１
７を対象としたのは、超電導コイルが電流の形でエネル
ギーを貯蔵できるので効率の良さと起動の早さに優れ、
かつメンテナンス不要という車載機器に合致するもので
あるからである。具体的には超電導コイルにエルネギ−
を封じ込めた場合、３　Ｋ　Ｗ　Ｈ／　ｍ　’程度のエ
ネルギー密度が確保できる。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず、架線１からの集電器３による集電が正常な場合、
フィルタコンデンサ９を電源として静止形電力変換器１
１が車上の負荷に対し給電する。

一方、充放電部１３においては、ＧＴＯｌ９，２１を導
通状態にしておき、電流検出１１ｉ１７で検出される電
流が超電導コイル１５の能力に達したときに一方のＧＴ
Ｏ２１を非導通状態とする。この超電導コイル１５は大
きなインダクタンスを有するものであるため、超電導コ
イル１５−Ｗｉ流検出器１７−ダイオード２３−ＧＴＯ
ｌ９−超電導コイル１５という循環経路で電流が循環し
電流エネルギー源としてエネルギーが蓄えられる状態を
作る。

次に、架線１に対して集電器３が離線状態となってフィ
ルタコンデンサ９の電位が低下した場合、直ちにＧＴＯ
ｌ　９が非導通状態となることにより、超電導コイル１
５−電流検出器１７→ダイオード２３−フィルタコンデ
ンサ９→ダイオード２５−超電導コイル１５の通電経路
が形成されてフィルタコンデンサ９が充電される。そし
て、フィルタコンデンサ９の電位が所要のレベルに達し
たときに、ＧＴＯ１９を導通状態に戻すことにより前述
した循環経路を再形成させる。

なお、フィルタコンデンサ９への充電により超電導コイ
ル１５における蓄積エネルギーが減少しだ場合には、前
述した循環経路形成前に、ＧＴＯ１９，２１が導通状態
とされ、超電導コイル１５に対して充電が行なわれる。

したがって、本実施例によれば、集電器が架線から離線
しても超電導コイルからフィルタコンデンサに直ちに充
電されるようにしたので、フィルタコンデンサを言わば
無停電電源とすることができ、静止形電力変換器を車載
した場合でも架線からの入力エネルギーの瞬断に対して
負荷への出力が停止するといった事態を確実に防止でき
る。また、複数の保守を要する集電器を設けたり、車載
の蓄電池の容量を大きくする必要もない。

第２図は本発明の他の実施例を示す図である。

同図において、２７はＶＶＶＦインバータ、２９は主電
動機であり、第１図と同一物には同一符号を付して詳細
な説明は省略する。そして、その特徴としては、車両の
運動エネルギーが制動時に電気エネルギーに変換されて
回生エネルギーとして架線１に帰されるが、離線状態時
には回生負荷がなく、回生制動機能が消滅することにな
るため、ＧＴＯ１９，２１を導通状態として超電導コイ
ル１５への充電モードを瞬時に構成することにより、常
に安定した電気ブレーキを得ることができるようにした
ことにあろうしたがって、本実施例によれば、第１図の実施例と同様
の効果に加えて回生ブレーキの信頼性の向上と省エネル
ギーに貢献することができる。

なお、上述した各実施例では、充放電部１３をＧＴＯ１
９，２１を用いて構成したが、これに限定されず、他の
半導体スイッチを用いて構成してもよいことはもちろん
である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、車上に超電導エネ
ルギー蓄積手段を設け、架線に対する集電器の接線時に
架線からの給電により超電導エネルギー蓄積手段を充電
し、架線に対する集電器の離線時には超電導エネルギー
蓄積手段から、集電器を介して架線から給電され車上の
電気設備を駆動させる駆動制御手段に放電させることで
、常に連続した給電を行なうようにしたので、架線から
の給電が瞬断して安定した給電を簡単な構成で継続でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は本
発明の他の一実施例の構成を示す図である。１・・・架線３・・・集電器５・・・遮断器７・・・フィルタリアクトル９・・・フィルタコンデンサ１１・・・静止形電力変換器１３・・・充放電部１５・・・超電導コイル１７・・・電流検出器１９・・・ＧＴＯ２１・・・ＧＴＯ２３・・・ダイオード２５・・・ダイオード２７・・・ＶＶＶＦインバータ２９・・・主電動機

Claims

【特許請求の範囲】

集電器を介して架線から給電され車上の電気設備を駆動
させる駆動制御手段を有する電気車において、車上に設
けられた超電導エネルギー蓄積手段と、架線に対する集
電器の接線時は架線からの給電により超電導エネルギー
蓄積手段を充電し、架線に対する集電器の離線等には超
電導エネルギー蓄積手段から前記駆動制御手段に放電さ
せる充放電手段とを有することを特徴とする電気車用電
源装置。