電気車用電源装置
【課題】 電気車の照明や空調装置などに電源を供給する電気車用電源装置の小型軽量化を実現する。
【解決手段】 電気車電源装置１は、直流を３相交流に変換する第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃと、前記第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃに対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する制御部１５と、前記第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃの３相出力電圧を任意値の電圧に変換し、電車内の負荷に電力を供給するトランス６と、前記直流を単相交流に変換する待機相インバータ４ｄと、前記第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃの相単位の故障を検知する故障検知手段３８と、前記故障検知回路３８により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて運転を継続する切換手段とを具備する。
【解決手段】 電気車電源装置１は、直流を３相交流に変換する第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃと、前記第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃに対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する制御部１５と、前記第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃの３相出力電圧を任意値の電圧に変換し、電車内の負荷に電力を供給するトランス６と、前記直流を単相交流に変換する待機相インバータ４ｄと、前記第１〜第３インバータ相４ａ〜４ｃの相単位の故障を検知する故障検知手段３８と、前記故障検知回路３８により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて運転を継続する切換手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線から電力を受け取り、電気車の照明や空調装置などに電源を供給する電気車用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気車用電源装置は、電圧検出器にて架線電圧の有無を取得し、電圧が印加されている場合に動作を開始する。このような電気車用電源装置においては、冗長系を有するために１編成に２台以上の電源装置を搭載することがある。例えば、１０両編成の列車で、２車両にこのような電源装置を搭載し、通常は一方の電源を使用して、電源異常が発生した場合に他方の電源を使用するように構成する場合がある。あるいは、１電源装置内に２つ以上の３相インバータを備えることもある。一例として、１台もしくは全数ではないが複数台の３相インバータを待機させ、故障が発生した際に待機していた３相インバータに切り換えることを特徴とする電気車用電源装置が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２８７１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した電気車用電源装置は、電源装置内に３相インバータを２系統以上待機させるため、装置が大型化し重量が増大する問題があった。
【０００４】
本発明は、電気車用電源装置の小型軽量化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
故障を起こす可能性の高いインバータ部は、インバータ部の１相のみ故障となる場合がほとんどであることから、インバータ部の１相のみを待機させることにより、装置の小型軽量化を図ることが可能となる。
【０００６】
本発明に係る電気車電源装置は、直流を３相交流に変換する第１乃至第３インバータ相と、前記第１乃至第３インバータ相に対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する制御部と、前記第１乃至第３インバータ相の３相出力電圧を任意値の電圧に変換し、電車内の負荷に電力を供給するトランスと、前記直流を単相交流に変換する待機相インバータと、前記第１乃至第３インバータ相の相単位の故障を検知する故障検知手段と、前記故障検知回路により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて運転を継続する切換手段とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
電気車用電源装置の小型軽量化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る電気車用電源装置の実施例について、図面を参照して説明する。
【０００９】
［第１実施例］
（構成）
本発明による電気車用電源装置１の第１実施例の回路構成を図１、図２に示す。
【００１０】
図１において、架線３１から例えばＤＣ１５００Ｖの電圧が、パンタグラフ３２、電源装置１の接触器２、初期充電回路３及び複数の切替接点７ａ〜７ｄを介して複数のインバータ相（相単位インバータ）４ａ〜４ｄに供給される。初期充電回路３は、電源投入時のフィルタコンデンサ３６への突入電流を抑制する。各インバータ相４ａ〜４ｄは、自己消弧形素子（ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ等）３４及びダイオード３５等の電力用半導体素子で構成されるスイッチング回路、及び入力側に設けられたフィルタコンデンサ３５を含む。
【００１１】
インバータ相４ａ〜４ｄの出力は複数の切替接点８ａ〜８ｄ（８ｄ１〜８ｄ３）、ＡＣフィルタ５を介して絶縁トランス６に接続されている。ＡＣフィルタ５は各インバータ相の出力を正弦波に波形整形する。絶縁トランス６の出力電圧は、電車内に設けられた照明装置、空調装置等の負荷へ供給される。絶縁トランス６は、ＡＣフィルタ５の３相出力電圧を任意値の３相電圧に変換すると共に、上記インバータ相４ａ〜４ｄと負荷を直流的に絶縁する。この電源装置１のＧＮＤは、車輪３４に接続されている。
【００１２】
図２において、インバータ相４ａ〜４ｄは図１の４ａ〜４ｄに相当する。制御部１５は、待機回路切換論理１４、相ゲート信号出力回路９ａ〜９ｄを含んでいる。インバータ相４ａ〜４ｄはゲートアンプ回路１０ａ〜１０ｄを含んでいる。
【００１３】
制御部１５は、インバータ部に対する３相ＰＷＭゲート信号（５Ｖ／０Ｖ振幅）を発生する回路（図示されず）を含む。制御部１５はこのゲート信号を発生するために、図示されないマイコン、メモリ、各種センサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器及び電源を含む。待機回路切換論理１４は、入力されるゲート異常信号１２ａ〜１２ｄに基づいて、ゲート出力指令１３ａ〜１３ｄ及び相切換接点投入信号１６ａ〜１６ｆを出力する。
【００１４】
相ゲート信号出力回路９（９ａ、９ｂ、９ｄ）は、ゲート出力指令１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｄ）に従って、制御部１５で発生されたゲート信号を１５Ｖ／０Ｖ振幅のゲート信号指令１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｄ）に変換して出力する。ゲートアンプ回路１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｄ）は、ゲート信号指令１１を＋１５Ｖ／−１５Ｖ振幅のゲート信号に変換して、インバータ相４のゲートに供給する。各ゲートアンプ回路１０は、各インバータ相のスイッチング回路を構成する電力用半導体素子（以下、スイッチング素子という）の故障を検知する故障検知部３８を有している。スイッチング素子の故障を検出した場合、故障検知部３８はゲート異常信号１２（１２ａ〜１２ｄ）を出力する。故障検知部３８は、例えばゲートアンプ回路１０の入出力信号の論理が互いに一致していない場合、ゲート異常信号１２を出力する。
【００１５】
インバータ相４の例えば自己消弧形素子３４が故障すると、一般にそのゲート電圧は０Ｖ付近の電圧となる。故障検知部３８は、入力ゲート信号指令１１が＋１５Ｖであるのにも係らず、ゲートアンプ回路１０の出力電圧（インバータ相のゲート電圧）が０Ｖであった場合、当該インバータ相が故障していると判断し、ゲート異常信号１２（例えばハイレベル信号）を出力する。尚、図２では説明を簡単にするため各インバータ相について、相ゲート信号出力回路９及びゲートアンプ回路１０を含む回路３６が１回路示されているが、実際にはインバータ相の２つのスイッチング回路に対してそれぞれ回路３６が設けられている。つまり回路３６は、各インバータ相について２回路設けられる。
【００１６】
（作用）
インバータＵ相４ａ、インバータＶ相４ｂ、インバータＷ相４ｃは通常時、３相インバータとして動作する。この時、相切換接点７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃは全て閉じており、待機相インバータ４ｄの前後に設けられた相切換接点７ｄと８ｄは開いている。
【００１７】
インバータ相４ａ〜４ｃのいずれかの相に故障が発生した場合、故障の発生した相の相切換接点７と８を開放し、待機相４ｄの切換接点７ｄを閉じ、故障の発生した相に対応する切換接点８ｄ（８ｄ１〜８ｄ３の１つ）が閉じる。このとき、待機相インバータ４ｄが、開放された（故障した）インバータ相と同じタイミングでスイッチング動作することにより、正常な３相インバータが構成される。
【００１８】
具体例を上げて以下説明する。
【００１９】
例えば、インバータＶ相４ｂにてスイッチング素子が壊れたとすると、Ｖ相ゲート異常信号１２ｂが制御部１５に入力する。制御部１５内の待機回路切換論理１４はＶ相ゲート異常信号１２ｂを受け取ると、Ｖ相相切換接点投入指令１６ｂとしてオフ信号（例えばローレベル信号）を出力し、同時に投入指令１６ｅとしてオン信号（例えばハイレベル信号）を出力する。投入指令１６ｂがオフ信号となると、図１に示す相切換接点７ｂと８ｂがオフすることにより、故障した相４ｂは３相インバータから切り離される。同時に投入指令１６ｅがオン信号となると、図１のＯＲ回路３３がオン信号を出力し、切換接点７ｄと８ｄ２がオンして待機相４ｄが３相インバータの１相として機能する。
【００２０】
図２において待機回路切換論理１４は、ゲート出力指令１３ｄとしてＶ相の信号指令を出力する。相ゲート出力回路９ｄはＶ相信号指令に応答して、制御部１５で発生されたＶ相ゲート信号を出力する。その結果、インバータ相４ａがＵ相、４ｃがＷ相、４ｄがＶ相となり正常な３相インバータが構成される。
【００２１】
（効果）
３相インバータの相単位に故障を検知して、故障した相のみを待機系に切換えることにより、復旧して正常起動することができる。待機する回路が３相インバータ単位でなく相単位なので、装置の小型軽量化が可能となる。
【００２２】
［第２実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第２実施例について説明する。
【００２３】
インバータの制御部１５は、インバータの各相４ａ〜４ｃと同様に故障する頻度が高い。制御部１５が故障すると、例えばインバータの故障を誤検知することがある。つまり、インバータの各相４ａ〜４ｃが正常であるにもかかわらず、異常と判断されることがある。そこで第２実施例では、第１実施例と同様にインバータの相単位に故障を検知すると共に、異常と判断されたインバータ相及び制御部が、待機系のインバータ相及び制御部に切換えられる。
【００２４】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第２実施例の回路構成を図１、図３に示す。
【００２５】
図１の回路構成は、第１実施例と同様に第２実施例に適用でき、各部の説明は省略される。
【００２６】
図３において、インバータの各相４ａ〜４ｄは図１の各相４ａ〜４ｄに相当する。以下、図２の第２実施例と異なる構成部についてのみ説明する。制御部１５ａの相ゲート信号出力回路９ａ〜９ｃの出力は、ゲート信号切換接点１７ａ〜１７ｃを介してゲートアンプ回路１０ａ〜１０ｃに接続されている。制御部１５ｂは待機系の制御部として設けられており、インバータ相４ａ〜４ｃのいずれかの相で故障が検出されると、制御部１５ａに代わって、インバータ相４ａ〜４ｃのうち正常な２相及び待機系インバータ相４ｄを３相インバータとして制御する。
【００２７】
（作用）
インバータの各相４ａ〜４ｃのいずれかにおいてスイッチング素子が壊れた場合、相内の対応するゲートアンプ回路１０にて、スイッチング素子のゲート電圧異常を検知して、制御部１５ａ内の待機回路切換論理１４ａに、対応するゲート異常信号１２が出力される。
【００２８】
具体例を上げて以下説明する。
【００２９】
正常状態では、図３のゲート信号切換接点１７ａ〜１７ｃは全てオンされ、ゲート信号切換接点１７ｅ〜１７ｇは全てオフされている。相切換接点投入指令１６ａ〜１６ｃとしては全てオン信号が出力され、１６ｄ〜１６ｆは全てオフ信号が出力される。
【００３０】
ここで例えば、図１のインバータのＶ相４ｂにてスイッチング素子が壊れたとすると、Ｖ相ゲート異常信号１２ｂが制御部１５ａに入力する。制御部１５ａ内の待機回路切換論理１４ａはＶ相ゲート異常信号１２ｂを受け取ると、Ｖ相相切換接点投入指令１６ｂとしてオフ信号を出力する。Ｖ相相切換接点投入指令１６ｂのオフ信号に応答して、図１に示す相切換接点７ｂと８ｂがオフされ、故障した相４ｂは３相インバータから切り離される。
【００３１】
これと同時に、図３の待機回路切換論理１４ａはゲート信号切換接点１７ａ〜１７ｃをオフして、待機系起動指令１８としてＶ相異常故障を検知した事を示す信号を、待機系制御部１５ｂ内の待機回路切換論理１４ｂに出力する。この待機系起動指令１８に応じて待機回路切換論理１４ｂは、投入指令１６ｅとしてオン信号を出力する。このオン信号の出力により、図１の切換接点７ｄと８ｄ２がオンして、待機相４ｄが３相インバータの１相として機能する。
【００３２】
また待機回路切換論理１４ｂは、故障と判断したＶ相のゲート信号切換接点１７ｆはオフしたまま、正常相のゲート信号切換接点１７ｅ、１７ｇをオンする。これと同時に待機相へのゲート出力指令１３ｄをＶ相運転指令に設定する。
【００３３】
以上の待機系への切換動作によりインバータ相４ａがＵ相、４ｃがＷ相、４ｄがＶ相となり、制御部も待機系に切り替わり、正常な３相インバータ回路が構成される。
【００３４】
（効果）
インバータの相単位に故障を検知して、異常が検出された相及び制御部を、待機系の相及び制御部に切換えることにより、インバータ部に故障が発生した場合に、復旧して正常起動することができる。第１実施例と同様に、待機する回路が３相インバータ単位でなく相単位なので、電源装置の小型軽量化が可能となる。
【００３５】
更に第２実施例では、インバータ回路部と同様に故障する頻度が高い制御部も待機系に切換えることにより、故障が検出された場合、第１実施例よりも復旧する確率が高くなっている。
【００３６】
［第３実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第３実施例について説明する。
【００３７】
第３実施例では、ゲート異常信号１２では検知できないインバータの欠相状態が、インバータの相出力電流検出器の検出信号に基づいて、インバータの各相４ａ〜４ｃの異常として検知される。
【００３８】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第３実施例の回路構成を図１、図４に示す。
【００３９】
図１の回路構成は、第１実施例と同様に第３実施例に適用でき、各部の説明は省略される。
【００４０】
図４において、インバータの各相４ａ〜４ｄは図１の各相４ａ〜４ｄに相当する。以下、図２の第２実施例と異なる構成についてのみ説明する。図４の各インバータ相４ａ〜４ｄの出力には、相４ａに代表して示されるように、相出力電流検出器１９（１９ａ〜１９ｄ）が設けられる。相出力電流検出器１９の検出値２０（２０ａ〜２０ｄ）は制御部１５の待機回路切換論理１４に提供される。
【００４１】
（作用）
待機回路切換論理１４は、相出力電流検出値２０に基づいて、各相の過電流もしくは相電流（実効値）のアンバランスを検出する。また待機回路切換論理１４は、ゲート異常信号１２としてゲート異常が入力されない場合でも、相出力電流検出値２０の過電流もしくは相電流アンバランスを検知した場合には、該当する相４が異常であることを検知する。異常を検知した後の待機系への切換動作は第１実施例と同様である。
【００４２】
（効果）
ゲート異常信号１２で検知できない欠相状態の場合に、相出力電流検出器１９の検出値信号に基づいて、相４ａ〜４ｃの異常を検知して、待機系への切換が可能となる。
【００４３】
［第４実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第４実施例について説明する。
【００４４】
この第４実施例では、インバータの故障を相単位で修復すると共に、通常運転時、４つの相単位インバータ４ａ〜４ｄの動作時間を均等化し、３相インバータならびに相切換接点の長寿命化を図る。
【００４５】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第４実施例の回路構成を図１、図２に示し、本実施例に係る動作情報例を図５に示す。
【００４６】
図１、図２の回路構成は、第１実施例と同様に第４実施例に適用でき、各部の説明は省略される。
【００４７】
（作用）
本実施例に係る電源装置の制御部は、図５に示す動作情報例を使用して、図１、図２に示す４つの相単位インバータ４ａ〜４ｄの動作時間を均等化して稼働させる論理を有している。また本実施例に係る電源装置は、６つの相切換接点８ａ〜８ｃ、８ｄ１〜８ｄ３の動作時間を均等化して稼働させる論理を有している。
【００４８】
図６は本実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【００４９】
本例では、図５の動作情報例Ｎｏ．１（時刻条件：午前／午後）を適用した電源装置の動作例を示す。図６のタイミングチャートのハイレベル時は動作期間を示し、ローレベル時は停止期間を示す。例えば、１日目の午前中は、インバータＵ相４ａ、Ｖ相４ｂ、Ｗ相４ｃが動作し、待機相４ｄが停止している。また１日目の午後は、Ｕ相４ａが停止し、Ｖ相４ｂ、Ｗ相４ｃ、待機相４ｄが動作している。このように、４つのインバータ相のうち停止相が順番に設定され、残りの３相により３相インバータが構成される。
【００５０】
図５の動作情報例Ｎｏ．２は、偶数日／奇数日すなわち１日単位に停止相が順番に設定される。この他に停止相の設定は、図５のＮｏ．３〜Ｎｏ．８のように、平日／休日、路線の上り／下り、２回毎、５時間毎、４日毎、前回とは違う相（１回毎）など、各路線の運行状態等に応じて適切な動作情報に基づいて行われる。ここで回数は、電源装置の電源ＯＮからＯＦＦまでの動作を１回とする。例えばラッシュアワーに２時間連続して動作した場合、それを１回の動作とする。従って２回毎とは、朝と夕方のラッシュアワーに動作する電源装置の場合は１日毎に設定を変更すことになる。
【００５１】
（効果）
相単位インバータの稼働時間を均等化することにより、期待される余寿命が均等化され、３相インバータとしての長寿命化を図れる。また、待機系インバータ相も定期的に動作することになるので、その故障を早期に発見することができる。
【００５２】
また、相切換接点８ａ〜８ｄの稼働時間を均等化することにより、相切換接点の余寿命が均等化され、長寿命化を図れる。また、待機系の相切換接点も定期的に動作することになるので、その故障を早期に発見することができる。
【００５３】
［第５実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第５実施例について説明する。
【００５４】
電源装置の直流入力電流に発生することがある高周波（交流分）は、電気車の地上側、車上側に設置されている各種の信号機器に対して誘導障害を与える場合がある。本実施例は、直流入力電流に生じるこのような交流分を、待機系のインバータ相を用いて除去あるいは抑制する。
【００５５】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第５実施例の回路構成を図７、図８に示す。
【００５６】
図７に示す電源装置は図１の装置に比べ、電源装置１の直流入力側に直列に設けられたリアクトル２３及び電流検出器２４と、待機系インバータ相４ｄの出力と入力中間電位間に直列に接続された相切換接点２１、電流検出器２５、リアクトル２２を有している。図８に示す制御部１５は、図１の制御部１５に比べ、相切換接点投入指令１６ｇが追加され、この投入指令１６ｇは図７の相切換接点２１にオン／オフ信号を提供する。
【００５７】
（作用）
第１実施例と同様に、インバータＵ相４ａ、インバータＶ相４ｂ、インバータＷ相４ｃが、通常動作時に３相インバータ動作をしている。この時、相切換接点７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃは全て閉じている。また通常動作時に、待機相４ｄの前後に接続された相切換接点７ｄと２１が閉じている。相切換接点８ｄ１〜８ｄ３は開いている。
【００５８】
インバータ相４ａ〜４ｃのいずれかの相に故障が発生した場合、故障の発生した相の相切換接点を開放し、待機相の切換接点２１をオフして、切換接点８ｄの対応する接点を閉じる。待機相４ｄが第１実施例と同様に、開放された（故障した）相と同じタイミングでスイッチングされることにより、正常な３相インバータが構成される。
【００５９】
第５実施例では、全ての回路が健全な場合、待機相４ｄは入力電流内に発生することのある交流分と同様の電流をリアクトル２２に流すように作用する。図８の制御部１５は、図７の電流検出器２４にて入力電流を検出して、その交流分（振幅及び位相角）をフィルタ演算により分離し検知する。制御部１５は、検知した入力電流の交流分と同様（同一振幅、同相）の電流がリアクトル２２に流れるように、電流検出器２５の検出値を参照して待機相４ｄに対するゲート信号を発生する。同時に待機回路切換論理１４は、相ゲート信号出力回路９ｄにゲート出力指令１３ｄ（例えばハイレベル信号）を出力する。相ゲート信号出力回路９ｄは制御部１５により発生された前記ゲート信号を電圧変換して出力する。その結果、待機相４ｄは上記交流分と同様な電流を出力し、該電流がリアクトル２２を流れる。
【００６０】
尚、制御部１５は、入力電流の交流分の減衰を考慮して、リアクトル２２に流れる電流の位相を、９０度進める制御も可能である。その他の動作は、第１実施例の動作に順ずる。
【００６１】
（効果）
待機相４ｄにより無効電流を制御することにより、インバータ相４ａ〜４ｃに内蔵のフィルタコンデンサ３７とリアクトル２３で構成される逆Ｌ型フィルタ回路による入力電流の振動抑制を行うことや、インバータ動作している相４ａ〜４ｃの３相インバータが入力電流に放出する高調波電流（交流分）をリアクトル２２に流すことによって、入力電流に含まれる高調波電流を抑制でき、電気車の地上側、車上側に設置されている各種信号機器に対する誘導障害を解消することができる。
【００６２】
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に基づく第１実施例に係る電気車用電源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に基づく第１実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【図３】本発明に基づく第２実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【図４】本発明に基づく第３実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【図５】本発明に基づく第４実施例に係る動作情報の例を示す図である。
【図６】本発明に基づく第４実施例に係る動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に基づく第６実施例に係る電気車用電源装置である。
【図８】本発明に基づく第６実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…架線、２…接触器（ＣＴＴ）、３…初期充電用回路、４…インバータ、５…ＡＣフィルタ、６…絶縁トランス、７…相切換え接点、８…相切換え接点、１４…待機回路切換論理部、１５…制御部、１９…相出力電流検出器、２０…相出力電流検出値２１…相切換え接点、２２…リアクトル、２３…リアクトル、２４…電流検出器、２５…電流検出器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線から電力を受け取り、電気車の照明や空調装置などに電源を供給する電気車用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気車用電源装置は、電圧検出器にて架線電圧の有無を取得し、電圧が印加されている場合に動作を開始する。このような電気車用電源装置においては、冗長系を有するために１編成に２台以上の電源装置を搭載することがある。例えば、１０両編成の列車で、２車両にこのような電源装置を搭載し、通常は一方の電源を使用して、電源異常が発生した場合に他方の電源を使用するように構成する場合がある。あるいは、１電源装置内に２つ以上の３相インバータを備えることもある。一例として、１台もしくは全数ではないが複数台の３相インバータを待機させ、故障が発生した際に待機していた３相インバータに切り換えることを特徴とする電気車用電源装置が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２８７１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した電気車用電源装置は、電源装置内に３相インバータを２系統以上待機させるため、装置が大型化し重量が増大する問題があった。
【０００４】
本発明は、電気車用電源装置の小型軽量化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
故障を起こす可能性の高いインバータ部は、インバータ部の１相のみ故障となる場合がほとんどであることから、インバータ部の１相のみを待機させることにより、装置の小型軽量化を図ることが可能となる。
【０００６】
本発明に係る電気車電源装置は、直流を３相交流に変換する第１乃至第３インバータ相と、前記第１乃至第３インバータ相に対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する制御部と、前記第１乃至第３インバータ相の３相出力電圧を任意値の電圧に変換し、電車内の負荷に電力を供給するトランスと、前記直流を単相交流に変換する待機相インバータと、前記第１乃至第３インバータ相の相単位の故障を検知する故障検知手段と、前記故障検知回路により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて運転を継続する切換手段とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
電気車用電源装置の小型軽量化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る電気車用電源装置の実施例について、図面を参照して説明する。
【０００９】
［第１実施例］
（構成）
本発明による電気車用電源装置１の第１実施例の回路構成を図１、図２に示す。
【００１０】
図１において、架線３１から例えばＤＣ１５００Ｖの電圧が、パンタグラフ３２、電源装置１の接触器２、初期充電回路３及び複数の切替接点７ａ〜７ｄを介して複数のインバータ相（相単位インバータ）４ａ〜４ｄに供給される。初期充電回路３は、電源投入時のフィルタコンデンサ３６への突入電流を抑制する。各インバータ相４ａ〜４ｄは、自己消弧形素子（ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ等）３４及びダイオード３５等の電力用半導体素子で構成されるスイッチング回路、及び入力側に設けられたフィルタコンデンサ３５を含む。
【００１１】
インバータ相４ａ〜４ｄの出力は複数の切替接点８ａ〜８ｄ（８ｄ１〜８ｄ３）、ＡＣフィルタ５を介して絶縁トランス６に接続されている。ＡＣフィルタ５は各インバータ相の出力を正弦波に波形整形する。絶縁トランス６の出力電圧は、電車内に設けられた照明装置、空調装置等の負荷へ供給される。絶縁トランス６は、ＡＣフィルタ５の３相出力電圧を任意値の３相電圧に変換すると共に、上記インバータ相４ａ〜４ｄと負荷を直流的に絶縁する。この電源装置１のＧＮＤは、車輪３４に接続されている。
【００１２】
図２において、インバータ相４ａ〜４ｄは図１の４ａ〜４ｄに相当する。制御部１５は、待機回路切換論理１４、相ゲート信号出力回路９ａ〜９ｄを含んでいる。インバータ相４ａ〜４ｄはゲートアンプ回路１０ａ〜１０ｄを含んでいる。
【００１３】
制御部１５は、インバータ部に対する３相ＰＷＭゲート信号（５Ｖ／０Ｖ振幅）を発生する回路（図示されず）を含む。制御部１５はこのゲート信号を発生するために、図示されないマイコン、メモリ、各種センサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器及び電源を含む。待機回路切換論理１４は、入力されるゲート異常信号１２ａ〜１２ｄに基づいて、ゲート出力指令１３ａ〜１３ｄ及び相切換接点投入信号１６ａ〜１６ｆを出力する。
【００１４】
相ゲート信号出力回路９（９ａ、９ｂ、９ｄ）は、ゲート出力指令１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｄ）に従って、制御部１５で発生されたゲート信号を１５Ｖ／０Ｖ振幅のゲート信号指令１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｄ）に変換して出力する。ゲートアンプ回路１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｄ）は、ゲート信号指令１１を＋１５Ｖ／−１５Ｖ振幅のゲート信号に変換して、インバータ相４のゲートに供給する。各ゲートアンプ回路１０は、各インバータ相のスイッチング回路を構成する電力用半導体素子（以下、スイッチング素子という）の故障を検知する故障検知部３８を有している。スイッチング素子の故障を検出した場合、故障検知部３８はゲート異常信号１２（１２ａ〜１２ｄ）を出力する。故障検知部３８は、例えばゲートアンプ回路１０の入出力信号の論理が互いに一致していない場合、ゲート異常信号１２を出力する。
【００１５】
インバータ相４の例えば自己消弧形素子３４が故障すると、一般にそのゲート電圧は０Ｖ付近の電圧となる。故障検知部３８は、入力ゲート信号指令１１が＋１５Ｖであるのにも係らず、ゲートアンプ回路１０の出力電圧（インバータ相のゲート電圧）が０Ｖであった場合、当該インバータ相が故障していると判断し、ゲート異常信号１２（例えばハイレベル信号）を出力する。尚、図２では説明を簡単にするため各インバータ相について、相ゲート信号出力回路９及びゲートアンプ回路１０を含む回路３６が１回路示されているが、実際にはインバータ相の２つのスイッチング回路に対してそれぞれ回路３６が設けられている。つまり回路３６は、各インバータ相について２回路設けられる。
【００１６】
（作用）
インバータＵ相４ａ、インバータＶ相４ｂ、インバータＷ相４ｃは通常時、３相インバータとして動作する。この時、相切換接点７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃは全て閉じており、待機相インバータ４ｄの前後に設けられた相切換接点７ｄと８ｄは開いている。
【００１７】
インバータ相４ａ〜４ｃのいずれかの相に故障が発生した場合、故障の発生した相の相切換接点７と８を開放し、待機相４ｄの切換接点７ｄを閉じ、故障の発生した相に対応する切換接点８ｄ（８ｄ１〜８ｄ３の１つ）が閉じる。このとき、待機相インバータ４ｄが、開放された（故障した）インバータ相と同じタイミングでスイッチング動作することにより、正常な３相インバータが構成される。
【００１８】
具体例を上げて以下説明する。
【００１９】
例えば、インバータＶ相４ｂにてスイッチング素子が壊れたとすると、Ｖ相ゲート異常信号１２ｂが制御部１５に入力する。制御部１５内の待機回路切換論理１４はＶ相ゲート異常信号１２ｂを受け取ると、Ｖ相相切換接点投入指令１６ｂとしてオフ信号（例えばローレベル信号）を出力し、同時に投入指令１６ｅとしてオン信号（例えばハイレベル信号）を出力する。投入指令１６ｂがオフ信号となると、図１に示す相切換接点７ｂと８ｂがオフすることにより、故障した相４ｂは３相インバータから切り離される。同時に投入指令１６ｅがオン信号となると、図１のＯＲ回路３３がオン信号を出力し、切換接点７ｄと８ｄ２がオンして待機相４ｄが３相インバータの１相として機能する。
【００２０】
図２において待機回路切換論理１４は、ゲート出力指令１３ｄとしてＶ相の信号指令を出力する。相ゲート出力回路９ｄはＶ相信号指令に応答して、制御部１５で発生されたＶ相ゲート信号を出力する。その結果、インバータ相４ａがＵ相、４ｃがＷ相、４ｄがＶ相となり正常な３相インバータが構成される。
【００２１】
（効果）
３相インバータの相単位に故障を検知して、故障した相のみを待機系に切換えることにより、復旧して正常起動することができる。待機する回路が３相インバータ単位でなく相単位なので、装置の小型軽量化が可能となる。
【００２２】
［第２実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第２実施例について説明する。
【００２３】
インバータの制御部１５は、インバータの各相４ａ〜４ｃと同様に故障する頻度が高い。制御部１５が故障すると、例えばインバータの故障を誤検知することがある。つまり、インバータの各相４ａ〜４ｃが正常であるにもかかわらず、異常と判断されることがある。そこで第２実施例では、第１実施例と同様にインバータの相単位に故障を検知すると共に、異常と判断されたインバータ相及び制御部が、待機系のインバータ相及び制御部に切換えられる。
【００２４】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第２実施例の回路構成を図１、図３に示す。
【００２５】
図１の回路構成は、第１実施例と同様に第２実施例に適用でき、各部の説明は省略される。
【００２６】
図３において、インバータの各相４ａ〜４ｄは図１の各相４ａ〜４ｄに相当する。以下、図２の第２実施例と異なる構成部についてのみ説明する。制御部１５ａの相ゲート信号出力回路９ａ〜９ｃの出力は、ゲート信号切換接点１７ａ〜１７ｃを介してゲートアンプ回路１０ａ〜１０ｃに接続されている。制御部１５ｂは待機系の制御部として設けられており、インバータ相４ａ〜４ｃのいずれかの相で故障が検出されると、制御部１５ａに代わって、インバータ相４ａ〜４ｃのうち正常な２相及び待機系インバータ相４ｄを３相インバータとして制御する。
【００２７】
（作用）
インバータの各相４ａ〜４ｃのいずれかにおいてスイッチング素子が壊れた場合、相内の対応するゲートアンプ回路１０にて、スイッチング素子のゲート電圧異常を検知して、制御部１５ａ内の待機回路切換論理１４ａに、対応するゲート異常信号１２が出力される。
【００２８】
具体例を上げて以下説明する。
【００２９】
正常状態では、図３のゲート信号切換接点１７ａ〜１７ｃは全てオンされ、ゲート信号切換接点１７ｅ〜１７ｇは全てオフされている。相切換接点投入指令１６ａ〜１６ｃとしては全てオン信号が出力され、１６ｄ〜１６ｆは全てオフ信号が出力される。
【００３０】
ここで例えば、図１のインバータのＶ相４ｂにてスイッチング素子が壊れたとすると、Ｖ相ゲート異常信号１２ｂが制御部１５ａに入力する。制御部１５ａ内の待機回路切換論理１４ａはＶ相ゲート異常信号１２ｂを受け取ると、Ｖ相相切換接点投入指令１６ｂとしてオフ信号を出力する。Ｖ相相切換接点投入指令１６ｂのオフ信号に応答して、図１に示す相切換接点７ｂと８ｂがオフされ、故障した相４ｂは３相インバータから切り離される。
【００３１】
これと同時に、図３の待機回路切換論理１４ａはゲート信号切換接点１７ａ〜１７ｃをオフして、待機系起動指令１８としてＶ相異常故障を検知した事を示す信号を、待機系制御部１５ｂ内の待機回路切換論理１４ｂに出力する。この待機系起動指令１８に応じて待機回路切換論理１４ｂは、投入指令１６ｅとしてオン信号を出力する。このオン信号の出力により、図１の切換接点７ｄと８ｄ２がオンして、待機相４ｄが３相インバータの１相として機能する。
【００３２】
また待機回路切換論理１４ｂは、故障と判断したＶ相のゲート信号切換接点１７ｆはオフしたまま、正常相のゲート信号切換接点１７ｅ、１７ｇをオンする。これと同時に待機相へのゲート出力指令１３ｄをＶ相運転指令に設定する。
【００３３】
以上の待機系への切換動作によりインバータ相４ａがＵ相、４ｃがＷ相、４ｄがＶ相となり、制御部も待機系に切り替わり、正常な３相インバータ回路が構成される。
【００３４】
（効果）
インバータの相単位に故障を検知して、異常が検出された相及び制御部を、待機系の相及び制御部に切換えることにより、インバータ部に故障が発生した場合に、復旧して正常起動することができる。第１実施例と同様に、待機する回路が３相インバータ単位でなく相単位なので、電源装置の小型軽量化が可能となる。
【００３５】
更に第２実施例では、インバータ回路部と同様に故障する頻度が高い制御部も待機系に切換えることにより、故障が検出された場合、第１実施例よりも復旧する確率が高くなっている。
【００３６】
［第３実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第３実施例について説明する。
【００３７】
第３実施例では、ゲート異常信号１２では検知できないインバータの欠相状態が、インバータの相出力電流検出器の検出信号に基づいて、インバータの各相４ａ〜４ｃの異常として検知される。
【００３８】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第３実施例の回路構成を図１、図４に示す。
【００３９】
図１の回路構成は、第１実施例と同様に第３実施例に適用でき、各部の説明は省略される。
【００４０】
図４において、インバータの各相４ａ〜４ｄは図１の各相４ａ〜４ｄに相当する。以下、図２の第２実施例と異なる構成についてのみ説明する。図４の各インバータ相４ａ〜４ｄの出力には、相４ａに代表して示されるように、相出力電流検出器１９（１９ａ〜１９ｄ）が設けられる。相出力電流検出器１９の検出値２０（２０ａ〜２０ｄ）は制御部１５の待機回路切換論理１４に提供される。
【００４１】
（作用）
待機回路切換論理１４は、相出力電流検出値２０に基づいて、各相の過電流もしくは相電流（実効値）のアンバランスを検出する。また待機回路切換論理１４は、ゲート異常信号１２としてゲート異常が入力されない場合でも、相出力電流検出値２０の過電流もしくは相電流アンバランスを検知した場合には、該当する相４が異常であることを検知する。異常を検知した後の待機系への切換動作は第１実施例と同様である。
【００４２】
（効果）
ゲート異常信号１２で検知できない欠相状態の場合に、相出力電流検出器１９の検出値信号に基づいて、相４ａ〜４ｃの異常を検知して、待機系への切換が可能となる。
【００４３】
［第４実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第４実施例について説明する。
【００４４】
この第４実施例では、インバータの故障を相単位で修復すると共に、通常運転時、４つの相単位インバータ４ａ〜４ｄの動作時間を均等化し、３相インバータならびに相切換接点の長寿命化を図る。
【００４５】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第４実施例の回路構成を図１、図２に示し、本実施例に係る動作情報例を図５に示す。
【００４６】
図１、図２の回路構成は、第１実施例と同様に第４実施例に適用でき、各部の説明は省略される。
【００４７】
（作用）
本実施例に係る電源装置の制御部は、図５に示す動作情報例を使用して、図１、図２に示す４つの相単位インバータ４ａ〜４ｄの動作時間を均等化して稼働させる論理を有している。また本実施例に係る電源装置は、６つの相切換接点８ａ〜８ｃ、８ｄ１〜８ｄ３の動作時間を均等化して稼働させる論理を有している。
【００４８】
図６は本実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【００４９】
本例では、図５の動作情報例Ｎｏ．１（時刻条件：午前／午後）を適用した電源装置の動作例を示す。図６のタイミングチャートのハイレベル時は動作期間を示し、ローレベル時は停止期間を示す。例えば、１日目の午前中は、インバータＵ相４ａ、Ｖ相４ｂ、Ｗ相４ｃが動作し、待機相４ｄが停止している。また１日目の午後は、Ｕ相４ａが停止し、Ｖ相４ｂ、Ｗ相４ｃ、待機相４ｄが動作している。このように、４つのインバータ相のうち停止相が順番に設定され、残りの３相により３相インバータが構成される。
【００５０】
図５の動作情報例Ｎｏ．２は、偶数日／奇数日すなわち１日単位に停止相が順番に設定される。この他に停止相の設定は、図５のＮｏ．３〜Ｎｏ．８のように、平日／休日、路線の上り／下り、２回毎、５時間毎、４日毎、前回とは違う相（１回毎）など、各路線の運行状態等に応じて適切な動作情報に基づいて行われる。ここで回数は、電源装置の電源ＯＮからＯＦＦまでの動作を１回とする。例えばラッシュアワーに２時間連続して動作した場合、それを１回の動作とする。従って２回毎とは、朝と夕方のラッシュアワーに動作する電源装置の場合は１日毎に設定を変更すことになる。
【００５１】
（効果）
相単位インバータの稼働時間を均等化することにより、期待される余寿命が均等化され、３相インバータとしての長寿命化を図れる。また、待機系インバータ相も定期的に動作することになるので、その故障を早期に発見することができる。
【００５２】
また、相切換接点８ａ〜８ｄの稼働時間を均等化することにより、相切換接点の余寿命が均等化され、長寿命化を図れる。また、待機系の相切換接点も定期的に動作することになるので、その故障を早期に発見することができる。
【００５３】
［第５実施例］
次に、本発明に係る電気車用電源装置の第５実施例について説明する。
【００５４】
電源装置の直流入力電流に発生することがある高周波（交流分）は、電気車の地上側、車上側に設置されている各種の信号機器に対して誘導障害を与える場合がある。本実施例は、直流入力電流に生じるこのような交流分を、待機系のインバータ相を用いて除去あるいは抑制する。
【００５５】
（構成）
本発明による電気車用電源装置の第５実施例の回路構成を図７、図８に示す。
【００５６】
図７に示す電源装置は図１の装置に比べ、電源装置１の直流入力側に直列に設けられたリアクトル２３及び電流検出器２４と、待機系インバータ相４ｄの出力と入力中間電位間に直列に接続された相切換接点２１、電流検出器２５、リアクトル２２を有している。図８に示す制御部１５は、図１の制御部１５に比べ、相切換接点投入指令１６ｇが追加され、この投入指令１６ｇは図７の相切換接点２１にオン／オフ信号を提供する。
【００５７】
（作用）
第１実施例と同様に、インバータＵ相４ａ、インバータＶ相４ｂ、インバータＷ相４ｃが、通常動作時に３相インバータ動作をしている。この時、相切換接点７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃは全て閉じている。また通常動作時に、待機相４ｄの前後に接続された相切換接点７ｄと２１が閉じている。相切換接点８ｄ１〜８ｄ３は開いている。
【００５８】
インバータ相４ａ〜４ｃのいずれかの相に故障が発生した場合、故障の発生した相の相切換接点を開放し、待機相の切換接点２１をオフして、切換接点８ｄの対応する接点を閉じる。待機相４ｄが第１実施例と同様に、開放された（故障した）相と同じタイミングでスイッチングされることにより、正常な３相インバータが構成される。
【００５９】
第５実施例では、全ての回路が健全な場合、待機相４ｄは入力電流内に発生することのある交流分と同様の電流をリアクトル２２に流すように作用する。図８の制御部１５は、図７の電流検出器２４にて入力電流を検出して、その交流分（振幅及び位相角）をフィルタ演算により分離し検知する。制御部１５は、検知した入力電流の交流分と同様（同一振幅、同相）の電流がリアクトル２２に流れるように、電流検出器２５の検出値を参照して待機相４ｄに対するゲート信号を発生する。同時に待機回路切換論理１４は、相ゲート信号出力回路９ｄにゲート出力指令１３ｄ（例えばハイレベル信号）を出力する。相ゲート信号出力回路９ｄは制御部１５により発生された前記ゲート信号を電圧変換して出力する。その結果、待機相４ｄは上記交流分と同様な電流を出力し、該電流がリアクトル２２を流れる。
【００６０】
尚、制御部１５は、入力電流の交流分の減衰を考慮して、リアクトル２２に流れる電流の位相を、９０度進める制御も可能である。その他の動作は、第１実施例の動作に順ずる。
【００６１】
（効果）
待機相４ｄにより無効電流を制御することにより、インバータ相４ａ〜４ｃに内蔵のフィルタコンデンサ３７とリアクトル２３で構成される逆Ｌ型フィルタ回路による入力電流の振動抑制を行うことや、インバータ動作している相４ａ〜４ｃの３相インバータが入力電流に放出する高調波電流（交流分）をリアクトル２２に流すことによって、入力電流に含まれる高調波電流を抑制でき、電気車の地上側、車上側に設置されている各種信号機器に対する誘導障害を解消することができる。
【００６２】
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に基づく第１実施例に係る電気車用電源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に基づく第１実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【図３】本発明に基づく第２実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【図４】本発明に基づく第３実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【図５】本発明に基づく第４実施例に係る動作情報の例を示す図である。
【図６】本発明に基づく第４実施例に係る動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に基づく第６実施例に係る電気車用電源装置である。
【図８】本発明に基づく第６実施例に係る制御部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…架線、２…接触器（ＣＴＴ）、３…初期充電用回路、４…インバータ、５…ＡＣフィルタ、６…絶縁トランス、７…相切換え接点、８…相切換え接点、１４…待機回路切換論理部、１５…制御部、１９…相出力電流検出器、２０…相出力電流検出値２１…相切換え接点、２２…リアクトル、２３…リアクトル、２４…電流検出器、２５…電流検出器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流を３相交流に変換する第１乃至第３インバータ相と、
前記第１乃至第３インバータ相に対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する制御部と、
前記第１乃至第３インバータ相の３相出力電圧を任意値の電圧に変換し、電車内の負荷に電力を供給するトランスと、
前記直流を単相交流に変換する待機相インバータと、
前記第１乃至第３インバータ相の相単位の故障を検知する故障検知手段と、
前記故障検知回路により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて、該故障を検知されたインバータ相に前記制御部により発生されたゲート信号を供給し運転を継続する切換手段と、
を具備することを特徴とする電気車用電源装置。
【請求項２】
前記第１乃至第３インバータ相に対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する第２制御部と、
前記故障検知回路により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて、前記第１乃至第３インバータ相のうち正常なインバータ相及び前記故障を検知されたインバータ相に、前記第２制御部により発生された前記３相ゲート信号を供給し運転を継続する第２切換手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項３】
前記故障検知手段は、各インバータ相の故障を、該インバータ相に入力されるゲート信号電圧の値、または各インバータ相出力電流の値に基づいて検知することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項４】
前記制御部は通常動作時に、前記第１乃至第３インバータ相と、前記待機相インバータの４つの相のうち、いずれか３相が３相インバータとして動作するよう前記切換手段を制御し、使用しない相を所定動作条件に従って、順番に設定することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項５】
前記電源装置に供給される前記直流の電流経路内に直列に設けられた第１リアクトルと、
前記第１乃至第３インバータ相の直流入力側に並列にそれぞれ設けられたフィルタコンデンサと、
前記待機相インバータの出力端と所定電位間に直列に接続される、第２リアクトル、該リアクトルに流れる電流のオン／オフを行うスイッチ及び該リアクトルに流れる電流を検出する第１電流検出器と、
前記第１リアクトルから前記第１乃至第３インバータ相に流れ込む入力電流を検出する第２電流検出器を更に具備し、
前記制御部は、通常動作時に前記スイッチをオンとし、前記第１リアクトルと前記フィルタコンデンサにより生じる前記直流電流内の交流分を、前記第１電流検出器にて検出し、該交流分と同様の電流が、前記待機相インバータを介して前記第２リアクトルに流れるように、前記第２電流検出器の検出値を参照して前記待機相インバータにゲート信号を提供することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項１】
直流を３相交流に変換する第１乃至第３インバータ相と、
前記第１乃至第３インバータ相に対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する制御部と、
前記第１乃至第３インバータ相の３相出力電圧を任意値の電圧に変換し、電車内の負荷に電力を供給するトランスと、
前記直流を単相交流に変換する待機相インバータと、
前記第１乃至第３インバータ相の相単位の故障を検知する故障検知手段と、
前記故障検知回路により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて、該故障を検知されたインバータ相に前記制御部により発生されたゲート信号を供給し運転を継続する切換手段と、
を具備することを特徴とする電気車用電源装置。
【請求項２】
前記第１乃至第３インバータ相に対して、３相インバータ用のゲート信号を発生する第２制御部と、
前記故障検知回路により故障を検知されたインバータ相を、前記待機相インバータに切換えて、前記第１乃至第３インバータ相のうち正常なインバータ相及び前記故障を検知されたインバータ相に、前記第２制御部により発生された前記３相ゲート信号を供給し運転を継続する第２切換手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項３】
前記故障検知手段は、各インバータ相の故障を、該インバータ相に入力されるゲート信号電圧の値、または各インバータ相出力電流の値に基づいて検知することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項４】
前記制御部は通常動作時に、前記第１乃至第３インバータ相と、前記待機相インバータの４つの相のうち、いずれか３相が３相インバータとして動作するよう前記切換手段を制御し、使用しない相を所定動作条件に従って、順番に設定することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項５】
前記電源装置に供給される前記直流の電流経路内に直列に設けられた第１リアクトルと、
前記第１乃至第３インバータ相の直流入力側に並列にそれぞれ設けられたフィルタコンデンサと、
前記待機相インバータの出力端と所定電位間に直列に接続される、第２リアクトル、該リアクトルに流れる電流のオン／オフを行うスイッチ及び該リアクトルに流れる電流を検出する第１電流検出器と、
前記第１リアクトルから前記第１乃至第３インバータ相に流れ込む入力電流を検出する第２電流検出器を更に具備し、
前記制御部は、通常動作時に前記スイッチをオンとし、前記第１リアクトルと前記フィルタコンデンサにより生じる前記直流電流内の交流分を、前記第１電流検出器にて検出し、該交流分と同様の電流が、前記待機相インバータを介して前記第２リアクトルに流れるように、前記第２電流検出器の検出値を参照して前記待機相インバータにゲート信号を提供することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１５３３４８（Ｐ２００９−１５３３４８Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１０５０（Ｐ２００７−３３１０５０）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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