电车的辅助电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术的电车的辅助电源装置(100)包括将从直流电源(101)输入的直流电转换成交流电的谐振型的逆变器电路部(102)；具有输入来自逆变器电路部(102)的交流电的初级线圈和与初级线圈绝缘并输出交流电的次级线圈的变压器(103)；将从变压器(103)输出的交流电转换成直流电的转换器电路部(104)；用于平滑化转换器电路部(104)输出的直流电压的滤波电容器FC3；输出使逆变器电路部(102)的开关元件动作的栅极信号GS的逆变器控制部(105)。逆变器控制部(105)在充电滤波电容器FC3的充电模式下将栅极信号GS的脉冲宽度减小到比运行电车的运行模式时小且随着充电模式下控制时间经过而逐渐使其增大。

Auxiliary power supply device for tram

The auxiliary power supply device of the invention includes the tram (100) from the DC power supply (101) input DC power into AC resonant inverter circuit of the (102); with input from the inverter circuit part (102) of alternating current transformer primary coil and the primary coil insulation and output AC secondary coil the (103); from the transformer (103) output AC to DC converter circuit (104); used for smoothing converter circuit (104) filter capacitor FC3 output DC voltage of the inverter circuit; the output of the inverter (102) control gate signal GS switch element action the (105). The inverter control part (105) in the charging mode of charging filter capacitor under FC3 pulse width GS gate signal is reduced to the operation mode of the tram is small and with charging mode to control the time after gradually increased.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电车的辅助电源装置
本专利技术涉及电车的辅助电源装置。
技术介绍
电车的辅助电源装置通常包括:将从导电弓获取的电力转换成交流电的逆变器电路部；对从逆变器电路部输出的电压进行转换的变压器；将从变压器输出的交流电转换成用于提供给负载的直流电的转换器电路部；以及用于对从转换器电路部输出的直流电压进行平滑化的滤波电容器。辅助电源装置的滤波电容器在电车的维护过程中、停车过程中等情况下进行放电，导致有时在开始运行时没有蓄电。在这种情况下，通常在开始运行之前对辅助电源装置的滤波电容器进行充电。在辅助电源装置中，在对滤波电容器进行充电的情况下，若与电车行驶时同样地使逆变器电路部进行动作，则构成逆变器电路部的开关元件中会流过比电车行驶时要大的电流。尤其是在滤波电容器的蓄电量接近零的期间，流过逆变器电路部的开关元件的电流与电车行使时相比会变得极其大。例如在专利文献1中，公开了下述技术：在滤波电容器充电时，通过对固定周期的三角波与固定值的占空比进行比较，从而控制开关元件的开关频率。可以考虑将专利文献1所公开的技术应用于辅助电源装置的滤波电容器的充电。例如可考虑进行控制，使得在三角波小于阈值(占空比)的时间T1，从逆变器电路部输出用于充电的电流，在三角波为阈值以上的时间T2，逆变器电路部不输出用于充电的电流。若列举具体示例，则在将三角波的周期设为100微秒，且采用时间T1为3微秒的阈值的情况下，时间T2为97微秒。从逆变器电路部输出的电流通常是与三角波周期相同的正弦波形，因此，若时间T1是3微秒左右，那么从逆变器电路部输出的电流在相对较短的时间内被切断。于是，若电流的输出被切断后经过了97微秒，则逆变器电路部仅再次输出3微秒电流。由此，在对辅助电源装置的滤波电容器进行充电的期间，能够防止大电流流过构成逆变器电路部的元件。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/102960号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，要将从逆变器电路部输出电流的时间T1准确地控制在3微秒左右这样的极其短的时间实际上是比较困难的。一般情况下，构成逆变器电路部的开关元件在从栅极驱动器基板输出栅极信号的期间变为导通，在开关元件导通的期间，从逆变器电路部输出电流。由于栅极驱动器基板制造上的偏差等，导致有时栅极信号的输出时间产生偏差、时间T1偏离设计上的时间。此外，一般情况下，开关元件本身的性能在制造上会产生一定程度的偏差。因此，由于开关元件的动作相对于开关信号存在延迟，时间T1有时会偏离设计上的时间。尽管假设从逆变器电路部输出电流的时间T1在设计上为3微秒，但由于上述那样的原因，实际上来自逆变器电路部的电流在4微秒的时间内输出。从逆变器电路部输出的电流如上所述通常是与三角波周期相同的正弦波形。因此，与来自逆变器电路部的3微秒后的电流相比，4微秒后的电流较大。从逆变器电路部输出电流开始起4微秒后输出的电流对逆变器电路部的开关元件而言有可能会成为过电流。此外，即使假设能够准确地控制从逆变器电路部输出电流的时间T1，由于辅助电源装置的各电路的电感的偏差，也有可能有大电流流过逆变器电路部的开关元件。一般情况下，构成逆变器电路部等的电路的浮地电感、变压器的漏电感等在辅助电源装置的制造上有时会产生偏差。从逆变器电路部输出的电流的大小通常因浮地电感、漏电感等的影响而变化。因此，由于辅助电源装置的各电路的电感的偏差，有时会有比设计值要大的电流流过逆变器电路部的开关元件。该比设计值要大的电流对逆变器电路部的开关元件而言有可能会成为过电流。并且，为了减轻伴随着高速的开关动作的损耗，广泛使用谐振型的逆变器作为辅助电源装置的逆变器。谐振型的逆变器中，通常为了在电流因谐振而变为零的时间点进行开关动作，而设计为三角波的周期与谐振周期一致。但是，在将专利文献1所公开的技术应用于辅助电源装置的滤波电容器的充电的情况下，逆变器电路部在下述时间点，即不同于电流因谐振而变为零的时间点，停止电流的输出。因此，伴随着开关动作的损耗将变大，有可能导致开关元件过热。若上述那样的过电流反复流过开关元件，或者开关元件持续过热，则会成为导致开关元件损伤的原因。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种在对滤波电容器进行充电时能够抑制开关元件损伤的辅助电源装置。解决技术问题的技术方案为了达到上述目的，本专利技术所涉及的电车的辅助电源装置包括：谐振型的逆变器电路部，该谐振型的逆变器电路部将从直流电源输入的直流电转换成交流电；变压器，该变压器具有输入来自逆变器电路部的交流电的初级线圈、以及与初级线圈绝缘的次级线圈，并从次级线圈输出交流电；转换器电路部，该转换器电路部将从变压器输出的交流电转换成直流电；滤波电容器，该滤波电容器用于对从转换器电路部输出的直流电压进行平滑化；以及控制部，该控制部输出使逆变器电路部或转换器电路部的开关元件动作的栅极信号，控制部在用于对滤波电容器进行充电的控制方法即充电模式下，将栅极信号的脉冲宽度减小到比用于运行电车的控制方法即运行模式时要小，并且随着充电模式下的控制时间的经过，逐渐增大栅极信号的脉冲宽度。专利技术效果根据本专利技术，控制部在充电模式下将使开关元件动作的栅极信号的脉冲宽度设得比运行模式时要小。由此，从逆变器电路部或转换器电路部输出电流的时间变得比运行模式时要小，因此，能够在流过开关元件的电流变大之前切断电流的输出。因此，能够在滤波电容器的充电过程中，防止大电流流过开关元件。此外，在滤波电容器的蓄电量较少的期间，开关元件中流过特别大的电流的可能性较高，但控制部在充电模式下，逐渐增大使开关元件动作的栅极信号的脉冲宽度。由此，从逆变器电路部或转换器电路部输出电流的时间随着滤波电容器的蓄电量的增加而逐渐变长。因此，能够在滤波电容器的蓄电量较少的期间，减少流过开关元件的电流。因此，在对滤波电容器进行充电时，能够抑制开关元件损伤。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电车的辅助电源装置的结构的图。图2是表示实施方式1所涉及的逆变器控制部的结构的图。图3是表示根据实施方式1所涉及的逆变器控制部在充电模式下的动作来输出的栅极信号的图。图4是用于说明根据本专利技术的实施方式1所涉及的逆变器控制部在运行模式下的动作来输出的栅极信号的图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的电车的辅助电源装置的结构的图。图6是表示实施方式2所涉及的逆变器控制部的结构的图。图7是表示实施方式2所涉及的三角波输出部的结构的图。图8是表示实施方式2所涉及的指令输出部的结构的图。图9是表示本专利技术的实施方式3所涉及的电车的辅助电源装置的结构的图。图10是表示实施方式3所涉及的逆变器控制部的结构的图。图11是表示实施方式3所涉及的指令输出部的结构的图。图12是表示本专利技术的实施方式4所涉及的电车的辅助电源装置的结构的图。图13是表示实施方式4所涉及的逆变器控制部的结构的图。图14是表示本专利技术的实施方式5所涉及的电车的辅助电源装置的结构的图。图15是表示实施方式5所涉及的逆变器控制部的结构的图。图16是表示实施方式5所涉及的充电用信号输出部的结构的图。图17是表示实施方式5所涉及的运行用信号输出部的结构的图。具体实施方式参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在所有附图中对相同的要素标注相同的参照标号。实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电车的辅助电源装置，其特征在于，包括：谐振型的逆变器电路部，该谐振型的逆变器电路部将从直流电源输入的直流电转换成交流电；变压器，该变压器具有输入来自所述逆变器电路部的交流电的初级线圈、以及与所述初级线圈绝缘的次级线圈，并从所述次级线圈输出交流电；转换器电路部，该转换器电路部将从所述变压器输出的交流电转换成直流电；滤波电容器，该滤波电容器用于对从所述转换器电路部输出的直流电压进行平滑化；以及控制部，该控制部输出使所述逆变器电路部或所述转换器电路部的开关元件动作的栅极信号，所述控制部在用于对所述滤波电容器进行充电的控制方法即充电模式下，将所述栅极信号的脉冲宽度减小到比用于运行电车的控制方法即运行模式时要小，并且随着充电模式下的控制时间的经过，逐渐增大所述栅极信号的脉冲宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电车的辅助电源装置，其特征在于，包括：谐振型的逆变器电路部，该谐振型的逆变器电路部将从直流电源输入的直流电转换成交流电；变压器，该变压器具有输入来自所述逆变器电路部的交流电的初级线圈、以及与所述初级线圈绝缘的次级线圈，并从所述次级线圈输出交流电；转换器电路部，该转换器电路部将从所述变压器输出的交流电转换成直流电；滤波电容器，该滤波电容器用于对从所述转换器电路部输出的直流电压进行平滑化；以及控制部，该控制部输出使所述逆变器电路部或所述转换器电路部的开关元件动作的栅极信号，所述控制部在用于对所述滤波电容器进行充电的控制方法即充电模式下，将所述栅极信号的脉冲宽度减小到比用于运行电车的控制方法即运行模式时要小，并且随着充电模式下的控制时间的经过，逐渐增大所述栅极信号的脉冲宽度。2.如权利要求1所述的电车的辅助电源装置，其特征在于，所述控制部包括：指令输出部，该指令输出部在所述充电模式下，输出表示随着所述充电模式下的控制时间的经过而逐渐变大的值的第1指令信号；三角波输出部，该三角波输出部在所述充电模式下，输出与预先确定的第1三角波相对应的值的第1三角波信号；以及栅极驱动器电路部，该栅极驱动器电路部在由所述第1三角波信号表示的值小于由所述第1指令信号表示的值的期间，输出所述栅极信号。3.如权利要求2所述的电车的辅助电源装置，其特征在于，对于所述第1指令信号在所述充电模式开始时所表示的值，其在所述充电模式下从所述栅极驱动器电路部最开始输出的所述栅极信号的脉冲宽度在所述开关元件的最小响应时间与零之间。4.如权利要求1所述的电车的辅助电源装置，其特征在于，所述控制部在所述充电模式下，将所述栅极信号的脉冲间隔增大到比用于运行电车的控制方法即运行模式时要长。5.如权利要求4所述的电车的辅助电源装置，其特征在于，所述控制部包括：指令输出部，该指令输出部在所述充电模式下，输出表示随着所述充电模式下的控制时间的经过而逐渐变大的值的第1指令信号，在所述运行模式下，输出表示固定值的第2指令信号；三角波输出部，该三角波输出部在所述充电模式下，输出表示与预先确定的第1三角波相对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中毅，山本刚史，仓场直树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP