多電源式鐵路車輛用的空調電源系統的製作方法
2023-11-05 11:52:32 2
多電源式鐵路車輛用的空調電源系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及多電源式鐵路車輛用的空調電源系統。具備：輔助電源裝置（5），在來自跨越電源不同的區間的架空線（3）的電壓被變壓器（4）降壓時變換為低壓的直流電壓，在來自架空線（3）的電壓是直流時，直接導入並變換為與所述直流電壓相同的低壓的直流電壓；以及空氣調節器（10），具有逆變器裝置，所述逆變器裝置將來自輔助電源裝置（5）的直流電壓變換為交流電壓，供給到冷凍循環裝置的驅動部。
【專利說明】多電源式鐵路車輛用的空調電源系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及裝載於多電源式的鐵路車輛的空氣調節器的空調電源系統。
【背景技術】
[0002]以往，為了應對架空線的多電源化，用鐵路車輛用的輔助電源系統供給400V級的三相交流電壓來作為對空氣調節器的電源，但是，此時，為了謀求輔助電源側的輕量化、省空間化，省略了輸出部的絕緣變壓器並供給非絕緣型的電源。在該情況下，從輔助電源供給的電源波形變為峰值為600V級的矩形波。因為空氣調節器裝配在遠離輔助電源的位置，所以從輔助電源供給到空氣調節器的電源用的裝配線在長的情況下為40m以上，因此，可知供給到空氣調節器的電源波形的峰值有可能變為600V級(峰值)的2倍以上。這有可能助長空氣調節器所使用的電動機的線圈的絕緣破壞，對壽命造成壞影響。
[0003]以往，有在內置於空氣調節器的逆變器裝置的輸入側設置有交流電源輸入端子和直流電源輸入端子來應對兩個電源(交流電源/直流電源)的空調電源系統。在該情況下，在供給到空氣調節器的電源是交流的情況下，經過內置於空氣調節器的整流部從逆變器裝置供給到空氣調節器內的電動機。此外，在電源是直流的情況下，從逆變器裝置供給到空氣調節器內的電動機，因此電源波形的峰值不會變成600V級(峰值)的2倍以上，對電動機的線圈的壽命的影響變小(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本實公平5 - 10481號公報(第2頁、圖1)。
【發明內容】
[0005]發明要解決的課題
然而，在上述的專利文獻I所記載的技術中，需要裝配線裝配交流電源用和直流電源用的兩個系統，因此，鐵路車輛側的質量增加，存在造成壞影響的可能性。
[0006]本發明是為了解決上述那樣的課題而完成的，其目的在於，提供一種多電源式鐵路車輛用的空調電源系統，即使是在多電源式鐵路車輛的情況下，也能共有(一個系統)裝配線來抑制鐵路車輛側的質量增加，並且能提供能應對此的空氣調節器，此外，能謀求輔助電源裝置的輕量化、省空間化。
[0007]用於解決課題的方案
本發明提供了一種多電源式鐵路車輛用的空調電源系統，具備:輔助電源裝置，在來自跨越電源不同的區間的架空線的電壓被變壓器降壓時，變換為低壓的直流電壓，在來自所述架空線的電壓是直流時，直接導入並變換為與所述直流電壓相同的低壓的直流電壓；以及空氣調節器，具有逆變器裝置，所述逆變器裝置將來自輔助電源裝置的直流電壓變換為交流電壓，供給到冷凍循環裝置的驅動部。
[0008]發明效果 根據本發明，輔助電源裝置在來自跨越電源不同的區間的架空線的電壓被變壓器降壓時變換為低壓的直流電壓，在來自所述架空線的電壓是直流時直接導入並變換為與所述直流電壓相同的低壓的直流電壓，空氣調節器的逆變器裝置將該直流電壓變換為交流電壓，供給到冷凍循環裝置的驅動部。由此，在輔助電源裝置中不需要逆變器裝置，能對輔助電源裝置的輕量化、省空間化做出貢獻。此外，因為從輔助電源裝置輸出的直流電壓為一個系統，所以與以往的多個系統相比，能通過裝配線的減少來謀求鐵路車輛的輕量化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是示出實施方式I的多電源式鐵路車輛用的空調電源系統的框圖。
[0010]圖2是圖1所示的空氣調節器的概略框結構圖。
[0011]圖3是示出實施方式2的多電源式鐵路車輛用的空調電源系統的框圖。
[0012]圖4是圖3所示的空氣調節器的概略框結構圖。
【具體實施方式】
[0013]實施方式1.圖1是示出實施方式I的多電源式鐵路車輛用的空調電源系統的框圖。
[0014]在圖1中，經由受電弓(pantograph) 2對鐵路車輛I供給電源的架空線3為例如跨越 DC1500V、DC3000V、AC15000V、AC25000V 的各區間的四個電源。
[0015]鐵路車輛I的空調電源系統具備輔助電源裝置5和多個空氣調節器10，所述輔助電源裝置5在鐵路車輛I將DC1500V、DC3000V的直流電壓作為電源進行行駛時，直接導入該直流電壓並變換為低壓的直流電壓(例如，DC600V級的直流電壓)，此外，在鐵路車輛I將AC15000V、AC25000V的交流電壓作為電源進行行駛時，將被變壓器4降壓的交流電壓(例如，單相800V級的交流電壓)變換為與所述直流電壓相同的低壓的直流電壓，所述多個空氣調節器10裝載於鐵路車輛I的例如各車頂，經由一個系統的裝配線6與輔助電源裝置5連接。
[0016]輔助電源裝置5具備在被輸入DC1500V、DC3000V的直流電壓時變換為低壓的DC600V級的直流電壓的DC/DC變換器、在被輸入單相800V級的交流電壓時變換為低壓的DC600V級的AC/DC變換器等。由輔助電源裝置5變換的DC600V級的直流電壓經由裝配於鐵路車輛I的裝配線6被供給到空氣調節器10。裝配線6對於每個空氣調節器10為連接布線(connecting wiring)。
[0017]圖2是圖1所示的空氣調節器的概略框結構圖。
[0018]空氣調節器10具備連接有裝配線6的2輸入端子11、逆變器裝置12、冷凍循環裝置等。冷凍循環裝置例如是壓縮機13、具有鼓風機15的冷凝熱交換器14、由毛細管(capillary tube)構成的減壓裝置16、具有鼓風機18的蒸發熱交換器17等通過製冷劑管19依次連接而構成的。再有，也可以是在壓縮機13的吐出側設置有四通閥而能進行製冷運轉和取暖運轉的切換的冷凍循環裝置。上述的逆變器裝置12將DC600V級的直流電壓變換為規定的三相交流電壓，供給到作為冷凍循環裝置的驅動部的壓縮機13、鼓風機15、18的各電動機。
[0019]在如上述那樣構成的空調電源系統中，例如，在鐵路車輛I在DC1500V、DC3000V的各區間進行行駛時，輔助電源裝置5直接導入該直流電壓，通過DC/DC變換器變換為低壓的DC600V級，經由裝配線6供給到多個空氣調節器10。此外，在鐵路車輛I從直流區間起在AC15000V、AC25000V的交流區間進行行駛時，變壓器4將該交流電壓降壓為單相800V級的交流電壓並供給到輔助電源裝置5。此時，輔助電源裝置5通過AC/DC變換器將單相800V級的交流電壓變換為DC600V級的直流電壓，經由裝配線6供給到多個空氣調節器10。在該情況下，因為在裝配線6中為直流電壓的交付，所以不會在裝配線6內在電源電壓方面產生異常的峰值電壓。
[0020]另一方面，各空氣調節器10的逆變器裝置12將經由2輸入端子11輸入的DC600V級的直流電壓變換為規定的交流電壓，供給到冷凍循環裝置的壓縮機13、鼓風機15、18的各電動機。
[0021]再有，雖然將AC15000V、AC25000V設為交流區間，但是，也存在AC12500V/25Hz這樣的頻率低的交流區間的情況。在鐵路車輛I在該交流區間進行行駛時，變壓器4降壓為單相800V級的交流電壓，輔助電源裝置5將單相800V級的交流電壓變換為DC600V級的直流電壓，經由裝配線6供給到多個空氣調節器10。
[0022]像以上那樣，根據實施方式1，即使鐵路車輛I在電源不同的區間(交流區間/直流區間)行駛，也從輔助電源裝置5對空氣調節器10供給DC600V級的直流電壓，利用逆變器裝置12進行三相交流化。因此，能抑制在三相電源產生的電壓的峰值異常的放大，能供給對空氣調節器10用的電動機的絕緣沒問題的電源。
[0023]此外，因為從輔助電源裝置5對空氣調節器10輸出DC600V級的直流電壓，所以不需要輔助電源裝置5內的逆變器裝置，能對小型輕量化做出貢獻。此外，因為裝配線6以一個系統進行共有，所以能對鐵路車輛I的輕量化做出貢獻。
[0024]此外，因為在空氣調節器10內具備DC600V級的直流電壓對應的逆變器裝置12，所以能控制空氣調節器10內的壓縮機13、熱交換器14、17的鼓風機15、18的電動機的轉速來進行節能運轉、細緻的溫度控制，能對提高鐵路車輛I內的舒適性做出貢獻。還包含架空線3處於AC12500V/25HZ這樣的頻率低的交流區間的情況，無論架空線3的電源狀況如何，都通過將電動機的頻率提升為60Hz以上，從而能加大空調能力，因此能對空氣調節器10的小型輕量化做出貢獻。
[0025]實施方式2.圖3是示出實施方式2的多電源式鐵路車輛用的空調電源系統的框圖。
[0026]在圖3中，經由受電弓2對鐵路車輛I供給電源的架空線3與實施方式I同樣地，為跨越DC1500V、DC3000V、AC15000V、AC25000V的各區間的四個電源。
[0027]鐵路車輛I的空調電源系統具備輔助電源裝置5和多個空氣調節器10，所述輔助電源裝置5在鐵路車輛I將DC1500V、DC3000V的直流電壓作為電源進行行駛時，直接導入該直流電壓並變換為低壓的直流電壓(例如，DC600V級的直流電壓)，此外，在鐵路車輛I將AC15000V、AC25000V的交流電壓作為電源進行行駛時，在被輸入由變壓器4降壓的交流電壓(例如，單相400V級的交流電壓)時，輸出該交流電壓，所述多個空氣調節器10裝載於鐵路車輛I的例如各車頂，經由裝配線6與輔助電源裝置5連接。
[0028]輔助電源裝置5具備在被輸入DC1500V、DC3000V的直流電壓時變換為低壓的DC600V級的直流電壓的DC/DC變換器。此外，如上所述，輔助電源裝置5在被輸入單相400V級的交流電壓時，將該交流電壓輸出到空氣調節器10。由輔助電源裝置5進行變換的DC600V級的直流電壓或單相400V級的交流電壓經由裝配於鐵路車輛I的裝配線6被供給到空氣調節器10。裝配線6對於每個空氣調節器10為連接線。
[0029]圖4是圖3所示的空氣調節器的概略框結構圖。
[0030]空氣調節器10具備連接有裝配線6的3輸入端子11、逆變器裝置12、冷凍循環裝置等。冷凍循環裝置與實施方式I同樣地是壓縮機13、具有鼓風機15的冷凝熱交換器14、由毛細管構成的減壓裝置16、具有鼓風機18的蒸發熱交換器17等通過製冷劑管19依次連接而構成的。再有，也可以是在壓縮機13的吐出側設置有四通閥而能進行製冷運轉和取暖運轉的切換的冷凍循環裝置。
[0031]上述的逆變器裝置12具備整流部12a和頻率可變部12b。整流部12a例如具備三相全波整流電路和將來自三相全波整流電路的輸出變換為規定的直流電壓的電路。例如，在3輸入端子11中的兩端的端子間被輸入直流電壓時，該整流部12a變換為規定的直流電壓，在相同端子被輸入單相400V級的交流電壓時，該整流部12a進行全波整流並變換為規定的直流電壓，在3輸入端子11被輸入三相交流電壓時，該整流部12a進行全波整流並變換為規定的直流電壓。該三相交流電壓也可以是從輔助電源裝置5以外的外部電源供給的。該外部電源例如是在將空氣調節器10裝載於鐵路車輛I之前在工廠進行運轉試驗時的電源。
[0032]在如上述那樣構成的空調電源系統中，例如，在鐵路車輛I在DC1500V、DC3000V的各區間進行行駛時，輔助電源裝置5直接導入該直流電壓，通過DC/DC變換器變換為低壓的DC600V級，經由裝配線6供給到多個空氣調節器10。此外，在鐵路車輛I從直流區間起在AC15000V、AC25000V的交流區間進行行駛時，變壓器4將該交流電壓降壓為單相400V級的交流電壓並供給到輔助電源裝置5。此時，輔助電源裝置5將單相400V級的交流電壓直接經由裝配線6供給到多個空氣調節器10。在該情況下，在裝配線6中為直流電壓和交流電壓的交付，而不是矩形波電源電壓交付，因此，不會在裝配線6內在電源電壓方面產生異常的峰值電壓。
[0033]另一方面，各空氣調節器10的整流部12a在3輸入端子11中的兩端的端子間被輸入直流電壓時進一步進行整流，並且，將該輸出變換為規定的直流電壓輸出到頻率可變部12b。此外，在相同端子被輸入單相400V級的交流電壓時，進行全波整流，並且，變換為規定的直流電壓輸出到頻率可變部12b。頻率可變部12b將來自整流部12a的直流電壓變換為三相的交流電壓，供給到作為冷凍循環裝置的驅動部的壓縮機13以及鼓風機15、18。
[0034]再有，與實施方式I同樣地，在交流區間中也存在AC12500V/25HZ這樣的頻率低的區間的情況。在鐵路車輛I在該交流區間進行行駛時，變壓器4降壓為單相400V級的交流電壓，輔助電源裝置5經由裝配線6將該單相400V級的交流電壓供給到多個空氣調節器10。
[0035]像以上那樣，根據實施方式2，在鐵路車輛I在直流區間進行行駛時，輔助電源裝置5將輸出設為DC600V級的直流電壓，此外，在鐵路車輛I在交流區間進行行駛時，輔助電源裝置5將被變壓器4降壓的單相400V級的交流電壓直接輸出。由此，不需要輔助電源裝置5內的逆變器裝置，此外，不需要使單相電源為直流的AC/DC變換器，因此，能使輔助電源裝置5更加小型輕量化。[0036]此外，因為使內置於空氣調節器10的逆變器裝置12的整流部12a既能應對直流電源，又能應對單相交流電源、三相交流電源，所以只有一個3輸入端子11即可。由此，能以一個系統共有裝配線6，能對鐵路車輛I的輕量化做出貢獻。
[0037]此外，因為在整流部12a設置有三相全波整流電路，所以具有能連接工廠中的例如三相400V的交流電壓並且不需要準備保養時的電源的優點。
[0038]進而，因為在空氣調節器10內內置有逆變器裝置12，所以能控制空氣調節器10內的壓縮機13、熱交換器14、17的鼓風機15、18的電動機的轉速來進行節能運轉、細緻的溫度控制，能對提高鐵路車輛I內的舒適性做出貢獻。還包含架空線3處於AC12500V/25HZ這樣的頻率低的交流區間的情況，無論架空線3的電源狀況如何，都通過將電動機的頻率提升為60Hz以上，從而能加大空調能力，因此，對空氣調節器10的小型輕量化做出貢獻。
[0039]再有，在實施方式2中，雖然在空氣調節器10設置有3輸入端子11，進而，在整流部12a設置有三相全波整流電路，使得對來自外部電源的三相交流電壓也能進行整流，但是，也可以代替三相全波整流電路而採用單相全波整流電路。在該情況下，雖然不能輸入來自外部電源的三相交流電壓，但是，如上所述，能使輔助電源裝置5更加小型輕量化，能利用裝配線6的一個系統對鐵路車輛I的輕量化做出貢獻。
[0040]附圖標記的說明:
I鐵路車輛、2受電弓、3架空線、4變壓器、5輔助電源裝置、6裝配線、10空氣調節器、11輸入端子或3輸入端子、12逆變器裝置、12a整流部、12b頻率可變部、13壓縮機、14冷凝熱交換器、15鼓風機、16減壓裝置、17蒸發熱交換器、18鼓風機、19製冷劑管。
【權利要求】
1.一種多電源式鐵路車輛用的空調電源系統，其特徵在於，具備: 輔助電源裝置，在來自跨越電源不同的區間的架空線的電壓被變壓器降壓時，變換為低壓的直流電壓，在來自所述架空線的電壓是直流時，直接導入並變換為與所述直流電壓相同的低壓的直流電壓；以及 空氣調節器，具有逆變器裝置，所述逆變器裝置將來自所述輔助電源裝置的所述直流電壓變換為交流電壓，供給到冷凍循環裝置的驅動部。
2.一種多電源式鐵路車輛用的空調電源系統，其特徵在於，具備: 輔助電源裝置，在來自跨越電源不同的區間的架空線的電壓被變壓器降壓時，輸出該交流電壓，在來自所述架空線的電壓是直流時，直接導入並變換為低壓的直流電壓；以及 空氣調節器，具有整流部和頻率可變部，所述整流部在被輸入來自所述輔助電源裝置的所述直流電壓時，變換為規定的直流電壓，在被輸入來自所述輔助電源裝置的所述交流電壓時，變換為與所述直流電壓相同的規定的直流電壓，所述頻率可變部將來自所述整流部的直流電壓變換為交流電壓，供給到冷凍循環裝置的驅動部。
3.根據權利要求2所述的多電源式鐵路車輛用的空調電源系統，其特徵在於，所述整流部在被輸入來自所述輔助電源裝置以外的外部電源的三相交流電壓時，變換為規定的直流電壓，供給到所述頻率可變部。
4.根據權利要求1至3的任一項所述的多電源式鐵路車輛用的空調電源系統，其特徵在於，所述輔助電源裝置與靠近該輔助電源裝置的空氣調節器、以及空氣調節器之間通過裝配於鐵路車輛的一個系統的裝配線進行連接。
【文檔編號】B60L1/00GK103561992SQ201280026855
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月29日 優先權日:2011年6月3日
【發明者】吉村圭二, 梅崎達昭 申請人:三菱電機株式會社