电车的辅助电源装置的制作方法

本发明涉及电车的辅助电源装置。

背景技术：

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

技术实现要素：

发明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。

本发明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，本发明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。

发明效果

根据本发明，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是表示本发明的实施方式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是用于说明根据本发明的实施方式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是表示本发明的实施方式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是表示本发明的实施方式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是表示本发明的实施方式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是表示本发明的实施方式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

参照附图对本发明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。

实施方式1.

本发明的实施方式1所涉及的电车的辅助电源装置(以下，也简称为“辅助电源装置”)100如图1所示，包括：将从直流电源101输入的直流电转换成交流电的逆变器电路部102；具有输入来自逆变器电路部102的交流电的初级线圈、和与初级线圈绝缘的次级线圈，并从次级线圈输出交流电的变压器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；用于对从转换器电路部104输出的直流电压进行平滑化的滤波电容器FC3；以及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。

逆变器电路部102如同一附图所示，由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等两个开关元件、以及与各开关元件反向并联连接的二极管构成。在逆变器电路部102与直流电源101之间，连接有与逆变器电路部102串联连接的滤波电抗器FL、以及与逆变器电路部102并联连接的两个滤波电容器FC1、FC2。利用滤波电抗器FL、滤波电容器FC1、FC2来构成谐振电路。通过连接滤波电抗器FL、滤波电容器FC1、FC2及逆变器电路部102，从而构成谐振型的逆变器电路部。

该谐振电路的谐振频率，即谐振型的逆变器电路部102的谐振频率例如可以在设计时适当地设定，但在本实施方式中，设为10kHz。换言之，本实施方式所涉及的谐振型的逆变器电路部102(谐振电路)的谐振周期为100微秒。

变压器103的主要目的在于进行连接至初级线圈的电路与连接至次级线圈的电路间的绝缘，其例如具有一比一的变压比。

变压器103的初级线圈连接在逆变器电路部102的IGBT和二极管的组之间、以及滤波电容器FC1、FC2之间。变压器103的次级线圈与转换器电路部104相连接。

初级线圈和次级线圈通过互感相耦合，伴随着流过初级线圈的交流电流的变化，在次级线圈中流过交流电流。变压器103输出流过次级线圈的电流。

另外，变压器103的变压比不限于一比一，也可以适当地进行变更。

转换器电路部104由四个整流二极管构成。详细而言，并联连接两组整流二极管，每组整流二极管由串联连接的两个整流二极管构成。在各组的整流二极管之间连接变压器103的次级侧线圈，由此，向转换器电路部104输入经过变压器103变压后的电力。

从转换器电路部104输出的直流电在充电模式下被滤波电容器FC3消耗，在运行模式下被负载106消耗。作为负载106，可以列举设置于电车内的空调机、照明器具等。

滤波电容器FC3在电车运行时基本处于充满电的状态，因此，其电极间的电压VFc基本维持滤波电容器FC3的额定电压。与此相对，在电车开始运行的情况下，以及电车经过维护等出库的情况下，由于滤波电容器FC3没有充满电，因此其电极间的电压VFc小于额定电压。

逆变器控制部105输出栅极信号GS，该栅极信号GS是输入至逆变器电路部102的开关元件各自所具有的栅极端子的脉冲信号。若栅极信号GS输入至逆变器电路部102的开关元件各自的栅极端子，则逆变器电路部102的开关元件分别变为导通从而使电流通过。若向逆变器电路部102的开关元件各自的栅极端子进行的栅极信号GS的输入被断开，则逆变器电路部102的开关元件分别变为截止从而切断电流。由此，逆变器控制部105作为控制部对逆变器电路部102进行控制。

详细而言，逆变器控制部105在运行电车的期间、以及对滤波电容器FC3进行充电的期间，采用不同的控制方法来控制逆变器电路部102。以下，将用于运行电车的控制方法称为运行模式，将用于对滤波电容器FC3进行充电的控制方法称为充电模式。

在运行模式下，逆变器控制部105交替地向逆变器电路部102的各个开关元件输出具有固定脉冲间隔以及固定脉冲宽度的栅极信号GS。

由此，当在运行模式下进行动作时，逆变器控制部105控制逆变器电路部102，以使得从逆变器电路部102输出固定周期的交流电流。即，由于逆变器电路部102所具有的开关元件根据输入到各个栅极端子的栅极信号GS反复进行导通、截止，因此从逆变器电路部102输出固定周期的交流电流。

在充电模式下，逆变器控制部105使栅极信号GS的脉冲宽度比运行模式时要小，并且，随着充电模式下控制时间的经过，逐渐增大栅极信号GS的脉冲宽度。由此，当在充电模式下进行动作时，逆变器控制部105控制逆变器电路部102，以使得从逆变器电路部102输出的电流(充电电流Ich)在滤波电容器FC3充电的初期变得极其小，并且随着滤波电容器FC3的充电而逐渐变大。这里，充电电流Ich是在对滤波电容器FC3进行充电的期间从逆变器电路部102输出的电流。

本实施方式所涉及的逆变器控制部105从逆变器控制部105开始动作时起到经过充电时间Tch为止在充电模式下进行动作，在充电时间Tch以后在运行模式下进行动作。充电时间Tch预先确定为逆变器控制部105在充电模式下进行动作的时间。充电时间Tch例如是比用于将滤波电容器FC3充满电而所需的时间要长的时间。

为了实现这种控制，本实施方式所涉及的逆变器控制部105如图2所示，包括：分别根据充电模式和运行模式输出预先确定的指令信号GS的指令输出部107；输出与预先确定的三角波相应的三角波信号TS的三角波输出部108；比较指令信号CS和三角波信号TS分别包含的值，并基于比较后的结果，输出比较结果信号CRS的比较部109；以及基于比较结果信号CRS，输出栅极信号GS的栅极驱动器电路部110。

指令输出部107预先保持表示从逆变器控制部105开始动作起经过的经过时间与值的关系的指令信息，并输出与指令信息相对应的指令信号CS。

本实施方式所涉及的指令信息如图2所示，表示斜坡函数。即，本实施方式所涉及的指令信息示出在从逆变器控制部105开始动作时起到充电时间Tch为止的期间，从最小值Tmin到最大值Tmax为止呈直线形增加的值。此外，在充电时间Tch以后，本实施方式所涉及的指令信息示出固定的值。

指令输出部107在自身保持的指令信息中，确定与从逆变器控制部105开始动作时起经过的经过时间相对应的值。接着，指令输出部107输出包含所确定的值的指令信号CS。

即，本实施方式所涉及的指令输出部107相当于下述指令输出部，该指令输出部在充电模式下，输出表示随着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，在运行模式下，输出表示固定的值的第2指令信号。另外，指令信息所表示的值随着充电模式下控制时间的经过，从最小值Tmin起到最大值Tmax为止，例如可以呈平滑的曲线状增加，也可以呈阶梯状增加。

这里，最小值Tmin是逆变器控制部105在充电模式下开始动作时输出的指令信号CS(第1指令信号)所表示的值，本实施方式中为零。最大值Tmax是逆变器控制部105在运行模式下进行动作的期间输出的指令信号CS(第2指令信号)所表示的值，可以适当设定为1、100等。

三角波输出部108预先保持表示从逆变器控制部105开始动作起经过的经过时间与值的关系的三角波信息，并输出与三角波信息相对应的三角波信号TS。

本实施方式所涉及的三角波信息如图2所示，表示根据从逆变器控制部105开始动作起经过的经过时间，反复进行值的增加和减少的三角波。详细而言，三角波是反复进行下述动作的波形，即：从零开始向最大值Tmax呈直线形地增加然后向零呈直线形地减少，且从零增加到最大值Tmax的时间与从最大值Tmax减少到零的时间相等。

三角波输出部108在自身保持的三角波信息中，确定与从逆变器控制部105开始动作时起经过的经过时间相对应的值。接着，三角波输出部108输出包含所确定的值的三角波信号TS。

即，本实施方式所涉及的三角波输出部108相当于下述三角波输出部，该三角波输出部在充电模式和运行模式这两个模式下，输出表示与预先确定的第1三角波相应的值的第1三角波信号。

这里，将由三角波输出部108保持的三角波信息来表示的三角波的周期设为与逆变器电路部102的谐振周期相同的100微秒(即，频率10kHz)。由此，在电车运行时，能够以与逆变器电路部102的谐振周期相同的周期，来切换逆变器电路部102的开关元件的导通和截止。其结果是，能够减小功耗。另外，由三角波输出部108保持的三角波信息来表示的三角波的周期并不限于此，也可以适当地进行设定。

比较部109分别从指令输出部107和三角波输出部108获取指令信号CS和三角波信号TS。比较部109对所获取到的指令信号CS和三角波信号TS分别包含的值进行比较。比较部109在三角波信号TS表示的值小于指令信号CS表示的值的情况下，输出比较结果信号CRS。比较部109在三角波信号TS表示的值为指令信号CS表示的值以上的情况下，不输出比较结果信号CRS。

栅极驱动器电路部110在从比较部109获取比较结果信号CRS的期间，输出栅极信号GS。此时，每当来自比较部109的比较结果信号CRS中断时，栅极驱动器电路部110对成为栅极信号GS的输出对象的开关元件进行切换。

即，本实施方式所涉及的栅极驱动器电路部110相当于下述栅极驱动器电路部，该栅极驱动器电路部在充电模式和运行模式这两个模式下，在第1三角波信号表示的值小于第1指令信号表示的值的期间，输出栅极信号GS。

另外，比较部109也可以基于比较的结果，输出比较结果信号CRS，该比较结果信号CRS示出三角波信号TS表示的值小于指令信号CS表示的值的情况、或者三角波信号TS表示的值为指令信号CS表示的值以上的情况。并且，在通过比较结果信号CRS来示出三角波信号TS表示的值小于指令信号CS表示的值的情况下，栅极驱动器电路部110可以输出栅极信号GS。

至此，对实施方式1所涉及的辅助电源装置100的结构进行了说明。下面，对辅助电源装置100的动作进行说明。

(充电模式下的动作)

在电车初次运行的情况下，以及电车经过维护等出库的情况等下，逆变器控制部105在充电模式下进行动作。这里，在滤波电容器FC3的充电的初期，滤波电容器FC3的电压VFc设为零。

若在充电模式下开始动作，则指令输出部107和三角波输出部108分别输出包含与在充电模式下的控制动作的经过时间相对应的值的三角波信号TS和指令信号CS。这里，图3(a)示出三角波信号TS和指令信号CS分别表示的值与充电模式下的控制时间的关系。图3(a)的横轴表示在充电模式下的控制时间，图3(a)的纵轴表示三角波信号TS或指令信号CS表示的值。

比较部109对三角波信号TS和指令信号CS进行比较，输出比较结果信号CRS。栅极驱动器电路部110基于比较结果信号CRS，输出栅极信号GS。

如上所述，比较部109在三角波信号TS表示的值小于指令信号CS表示的值的情况下，输出比较结果信号CRS，在三角波信号TS表示的值为指令信号CS表示的值以上的情况下，不输出比较结果信号CRS。并且，栅极驱动器电路部110在从比较部109获取比较结果信号CRS的期间，输出栅极信号GS。

因此，在包含图3(a)所示的值的指令信号CS和包含图3(a)所示的值的三角波信号TS分别从指令输出部107和三角波输出部108输出的情况下，从栅极驱动器电路部110输出的栅极信号GS成为图3(b)所示那样。图3(b)的横轴表示在充电模式下的控制时间，图3(b)的纵轴表示栅极信号GS的输出(高)或非输出(低)。

如图3(b)所示那样，从本实施方式所涉及的逆变器控制部105输出的栅极信号GS的脉冲宽度随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变大。并且，充电模式下的栅极信号GS的脉冲宽度比后述的运行模式下的栅极信号GS的脉冲宽度要小(参照图4(b))。

逆变器电路部102的各个开关元件若输入有栅极信号GS则变为导通(打开)，若栅极信号GS的输入断开则变为截止(切断)。并且，每当来自比较部109的比较结果信号CRS中断时，栅极驱动器电路部110对成为栅极信号GS的输出对象的开关元件进行切换。

因此，逆变器电路部102所具有的开关元件的一个如图3(c)所示那样进行切换导通和截止的动作。此外，逆变器电路部102所具有的开关元件的另一个如图3(d)所示那样进行切换导通和截止的动作。

这里，图3(c)和(d)的横轴表示充电模式下的控制时间。图3(c)和(d)的纵轴表示导通(ON、即打开)或者截止(OFF、即断开)。

充电模式下，经由导电弓等集电器从直流电源101通过滤波电抗器FL向逆变器电路部102施加直流电压。

因此，伴随着开关元件的动作，从逆变器电路部102输出图3(e)所示的充电电流Ich。图3(e)的横轴表示充电模式下的控制时间。图3(e)的纵轴表示充电电流Ich的大小。

若输出与比开关元件的最小响应时间要长的时间相对应的脉冲宽度的栅极信号GS，则开关元件动作。通过逆变器电路部102的开关元件输出电流的时间如图3(e)所示，随着充电模式下的控制时间的经过而变长。

另一方面，伴随着开关元件的各动作而从逆变器电路部102输出的充电电流Ich的最大值如图3(e)所示那样基本固定。

理由如下所述。充电电流Ich的大小与下述电压的差成比例，即，变压器103的初级线圈的端子间电压Vin与滤波电容器FC3的电压VFc的差。随着充电模式下的控制时间的经过，滤波电容器FC3被充电，因此滤波电容器FC3的电压VFc逐渐变大。因此，在将开关元件设为导通之后，在假设保持导通的情况下流过的充电电流Ich的峰值逐渐变小。这里，图3(e)的正弦波状的双点划线111分别表示在将开关元件设为导通之后，在假设保持导通的情况下流过的充电电流Ich的变化，直线的双点划线112表示峰值减少。其结果是，通过逆变器电路部102的开关元件而输出电流的时间即使随着充电模式下的控制时间的经过而变长，充电电流Ich的最大值也固定。

由此，利用从逆变器电路部102输出的电流，滤波电容器FC3逐渐被充电。不久，滤波电容器FC3变为充满电状态。若经过充电时间Tch，则逆变器控制部105结束充电模式下的动作，转移到运行模式下的动作。

另外，在图3(a)～(e)中，为了便于理解本发明的特征，增大了指令信号表示的值的倾斜、栅极信号GS的脉冲宽度的变化、峰值电流的变化等来进行表示，但实际上大多数情况下是更为平缓地进行变化。

(运行模式下的动作)

若在运行模式下开始动作，则指令输出部107和三角波输出部108分别输出包含与在运行模式下的控制动作的经过时间相对应的值的三角波信号TS和指令信号CS。这里，图4(a)示出三角波信号TS和指令信号CS分别表示的值与运行模式下的控制时间的关系。图4(a)的横轴示出在运行模式下的控制时间，图4(a)的纵轴示出三角波信号TS或指令信号CS表示的值。

比较部109和栅极驱动器电路部110分别与充电模式相同地进行动作。因此，在包含图4(a)所示的值的指令信号CS和包含图4(a)所示的值的三角波信号TS分别从指令输出部107和三角波输出部108输出的情况下，从栅极驱动器电路部110输出的栅极信号GS成为图4(b)所示那样。图4(b)的横轴表示在运行模式下的控制时间，图4(b)的纵轴表示栅极信号GS的输出(高)或非输出(低)。

逆变器电路部102的各个开关元件与充电模式下的动作同样地，若输入有栅极信号GS则变为导通(打开)，若栅极信号GS的输入断开则变为截止(切断)。并且，与充电模式下的动作同样地，每当来自比较部109的比较结果信号CRS中断时，栅极驱动器电路部110对成为栅极信号GS的输出对象的开关元件进行切换。

因此，逆变器电路部102所具有的开关元件的一个如图4(c)所示那样进行切换导通和截止的动作。此外，逆变器电路部102所具有的开关元件的另一个如图4(d)所示那样进行切换导通和截止的动作。

这里，图4(c)和(d)的横轴表示运行模式下的控制时间。图4(c)和(d)的纵轴表示导通(ON、即打开)或者截止(OFF、即断开)。

运行模式下，经由导电弓等集电器从直流电源101通过滤波电抗器FL向逆变器电路部102施加直流电压。因此，伴随着开关元件的动作，从逆变器电路部102输出图4(e)所示的充电电流Ich。图4(e)的横轴表示运行模式下的控制时间。图4(e)的纵轴表示充电电流Ich的大小。

以上，对本发明的实施方式1进行了说明。

根据本实施方式，逆变器控制部105在充电模式下将使开关元件动作的栅极信号GS的脉冲宽度设得比运行模式时要小。由此，从逆变器电路部102输出充电电流Ich的时间变得比运行模式时要小，因此，能够在流过逆变器电路部102的开关元件的电流变大之前切断电流的输出。因此，能够防止在滤波电容器FC3的充电过程中有较大的电流流过逆变器电路部102的开关元件。

此外，在滤波电容器FC3的蓄电量较少的期间，通常，逆变器电路部102的开关元件中流过特别大的电流的可能性较高。逆变器控制部105在充电模式下，逐渐增大使逆变器电路部102的开关元件动作的栅极信号GS的脉冲宽度。由此，从逆变器电路部102输出充电电流Ich的时间随着滤波电容器FC3的蓄电量的增加而逐渐变长。因此，能够在滤波电容器FC3的蓄电量较少的期间减小流过逆变器电路部102的开关元件的充电电流Ich。

因此，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够抑制逆变器电路部102的开关元件损伤。

变形例1.

最小值Tmin可以采用充电模式下从栅极驱动器电路部110最开始输出的栅极信号GS的脉冲宽度成为开关元件的最小响应时间的值Vmin与零之间的值。

通过对最小值Tmin设定从零到值Vmin之间的值，从而能够使逆变器控制部105在充电模式下开始动作后从逆变器电路部102最开始输出的电流接近于逆变器电路部102能够输出的最小值。由此，在开关元件中流过特别大的电流的可能性较高的滤波电容器FC3的充电初期，能够减小流过开关元件的电流。

其结果是，假设即使从逆变器电路部102输出电流的时间产生了偏差，或者栅极信号GS的脉冲宽度产生了偏差，也能够抑制对逆变器电路部102的开关元件而言成为过电流的大电流流过的情况。

因此，在对滤波电容器进行充电时，能够抑制开关元件损伤。

变形例2.

分别构成逆变器电路部102和转换器电路部104的元件数量和它们的连接方式可以适当地进行变更。与此对应，滤波电容器FC1、FC2的数量及连接方式也可以适当地进行变更。滤波电容器FC3的数量也可以适当地进行变更。

变形例3.

实施方式1中，通过下述示例来进行了说明，即：逆变器电路部102具备开关元件，逆变器控制部105输出使该开关元件动作的栅极信号GS。但是，转换器电路部104例如也可以由开关元件和与其反向并联连接的二极管构成。并且，输出使转换器电路部104的开关元件动作的栅极信号GS的转换器控制部可以具备与实施方式1所涉及的逆变器控制部105相同的结构，由此，在充电模式下，也可以逐渐增大栅极信号GS的脉冲宽度。由此，与实施方式1同样地，在对滤波电容器FC3进行充电时，也能够抑制开关元件损伤。

变形例4.

逆变器控制部105还可以保持有对从开始动作起输出栅极信号GS的次数N进行计数的计数器。该情况下，逆变器控制部105可以设为输出具有预先确定的脉冲间隔、以及预先确定的值与N相乘得到的脉冲宽度的栅极信号GS。由此，也能够获得下述效果，即：在充电模式下，使栅极信号GS的脉冲宽度比运行模式时要小，并且，随着充电模式下控制时间的经过，逐渐增大该栅极信号GS的脉冲宽度。因此，与实施方式1同样地，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够抑制开关元件损伤。

变形例5.

实施方式1中，说明了当逆变器控制部105在充电模式下进行动作时改变栅极信号GS的脉冲宽度的示例。取而代之，也可以对连接至变压器103的初级线圈或次级线圈的电路并联设置固定电阻或可变电阻。并且，逆变器控制部105也可以进行切换开关的控制，以使得在充电模式下进行动作时，逆变器控制部105与包含固定电阻或可变电阻的电路相连接，在运行模式下进行动作时，逆变器控制部105与不包含固定电阻或可变电阻的电路相连接。由此，与实施方式1同样地，也能够抑制滤波电容器FC3充电时有较大电流流过逆变器电路部102的开关元件的情况。因此，与实施方式1同样地，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够抑制开关元件损伤。

实施方式2.

本发明的实施方式2所涉及的电车的辅助电源装置200如图5所示，具备逆变器控制部205，来取代实施方式1所涉及的辅助电源装置100所具备的逆变器控制部105。此外，辅助电源装置200还具备电压传感器213，该电压传感器213对滤波电容器FC3的(电极间的)电压VFc进行测定，并将表示测定得到的结果的电压信号输出给逆变器控制部205。

逆变器控制部205在充电模式下，将栅极信号GS的脉冲间隔增大到比运行模式时要长。

详细而言，逆变器控制部205如图6所示，具有指令输出部207和三角波输出部208来取代实施方式1所涉及的逆变器控制部105所具备的指令输出部107和三角波输出部108。逆变器控制部205还具有切换信号输出部214，该切换信号输出部214将滤波电容器FC3的电压VFc和预先确定的参照电压Vref进行比较，基于比较结果，输出用于在充电模式下和运行模式下切换指令输出部207和三角波输出部208的动作模式的切换信号SWS。这里，参照电压Vref例如可以采用与滤波电容器FC3的额定电压相对应的值。

切换信号输出部214从电压传感器213获取电压信号。切换信号输出部214将获取到的电压信号所表示的电压VFc与参照电压Vref进行比较。切换信号输出部214在电压VFc大于参照电压Vref时，输出表示为运行模式这一信息的切换信号SWS。在电压VFc在参照电压Vref以下时，切换信号输出部214输出表示为充电模式这一信息的切换信号SWS。

三角波输出部208基于切换信号SWS，输出与充电模式和运行模式中的任一个相对应的三角波信号TS。

详细而言，三角波输出部208如图7所示，具有：充电用三角波输出部215，该充电用三角波输出部215在充电模式下，输出表示与预先确定的充电用三角波(第1三角波)相对应的值的三角波信号TS1；运行用三角波输出部216，该运行用三角波输出部216在运行模式下，输出表示与预先确定的运行用三角波(第2三角波)相对应的值的三角波信号TS2；以及三角波切换部217，该三角波切换部217基于切换信号SWS，将从三角波输出部208输出的三角波信号TS切换为三角波信号TS1和三角波信号TS2中的任一个。

充电用三角波输出部215预先保持表示从逆变器控制部205开始动作起经过的经过时间与值的关系的充电用三角波信息，并输出与充电用三角波信息相对应的三角波信号TS1。详细而言，充电用三角波输出部215在自身保持的充电用三角波信息中，确定与从逆变器控制部205开始动作时起经过的经过时间相对应的值。接着，充电用三角波输出部215输出包含所确定的值的三角波信号TS1。

运行用三角波输出部216预先保持表示从逆变器控制部205开始动作起经过的经过时间与值的关系的运行用三角波信息，并输出与运行用三角波信息相对应的三角波信号TS2。详细而言，运行用三角波输出部216在自身保持的运行用三角波信息中，确定与从逆变器控制部205开始动作时起经过的经过时间相对应的值。接着，运行用三角波输出部216输出包含所确定的值的三角波信号TS2。

充电用三角波信息和运行用三角波信息分别如图7所示，表示根据从逆变器控制部205开始动作起经过的经过时间，反复进行值的增加和减少的三角波。充电用三角波的周期如同一附图所示，比运行用三角波信号的周期要长。

三角波切换部217从切换信号输出部214获取切换信号SWS。三角波切换部217在切换信号SWS表示为充电模式这一信息的情况下，将从三角波输出部208输出的三角波信号TS设定为来自充电用三角波输出部215的三角波信号TS1。在切换信号SWS表示为运行模式这一信息的情况下，三角波切换部217将从三角波输出部208输出的三角波信号TS设定为来自运行用三角波输出部216的三角波信号TS2。

指令输出部207基于切换信号SWS，输出与充电模式和运行模式中的任一个相对应的指令信号CS。

详细而言，指令输出部207如图8所示，具有：充电用指令输出部218，该充电用指令输出部218在充电模式下，输出表示预先确定的值Tc的指令信号CS1；运行用指令输出部219，该运行用指令输出部219在运行模式下，输出表示预先确定的值(与实施方式1相同的最大值Tmax)的指令信号CS2；以及指令切换部220，该指令切换部220基于切换信号SWS，将从指令输出部207输出的指令信号CS切换为指令信号TS1和指令信号TS2中的任一个。

充电用指令输出部218预先保持表示预先确定的值Tc的充电用指令信息，输出与充电用指令信息相对应的指令信号CS1。详细而言，充电用指令输出部218输出包含自身保持的充电用指令信息所表示的值Tc的指令信号CS1。

运行用指令输出部219预先保持表示预先确定的值Tmax的运行用指令信息，输出与运行用指令信息相对应的指令信号CS2。详细而言，运行用指令输出部219输出包含自身保持的运行用指令信息所表示的值Tmax的指令信号CS2。

充电用指令信息表示的值Tc如图7所示，比运行用指令信息表示的值Tmax要小。

指令切换部220从切换信号输出部214获取切换信号SWS。指令切换部220在切换信号SWS表示为充电模式这一信息的情况下，将从指令输出部207输出的指令信号CS设定为来自充电用指令输出部218的指令信号CS1。在切换信号SWS表示为运行模式这一信息的情况下，指令切换部220将从指令输出部207输出的指令信号CS设定为来自运行用指令输出部219的指令信号CS2。

至此，对实施方式2所涉及的辅助电源装置200的结构进行了说明。下面，对辅助电源装置200的动作进行说明。

(充电模式下的动作)

在充电模式下，三角波输出部208输出从充电用三角波输出部215输出的三角波信号TS1，以作为三角波信号TS。此外，指令输出部207输出从充电用指令输出部218输出的指令信号CS1，以作为指令信号CS。

比较部109和栅极驱动器电路部110分别与实施方式1相同地进行动作。因此，在充电模式下，栅极信号GS在三角波信号TS1表示的值小于指令信号CS1表示的值Tc的期间，从栅极驱动器电路部110被输出。

(运行模式下的动作)

在运行模式下，三角波输出部208输出从运行用三角波输出部216输出的三角波信号TS2，以作为三角波信号TS。此外，指令输出部207输出从运行用指令输出部219输出的指令信号CS2，以作为指令信号CS。

比较部109和栅极驱动器电路部110分别与实施方式1相同地进行动作。因此，在运行模式下，栅极信号GS在三角波信号TS2表示的值小于指令信号CS2表示的值Tmax的期间，从栅极驱动器电路部110被输出。

通过按上述方式进行动作，从逆变器控制部205输出的栅极信号GS的脉冲间隔在充电模式下比运行模式时要长。

一般情况下，在谐振型的逆变器电路部102中，在下述时间点，即不同于电流因谐振而变为零的时间点，停止从逆变器电路部102输出电流，由于伴随着开关动作的损耗，开关元件发热。

根据本实施方式，逆变器控制部205在充电模式下，将栅极信号GS的脉冲间隔增大到比运行模式时要长。因此，即使因伴随着开关动作的损耗而导致开关元件发热，也能够在开关元件进行了某一程度的冷却之后再开始下一个开关动作。由此，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够防止逆变器电路部102的开关元件过热。因此，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够抑制逆变器电路部102的开关元件因具有过量的热而损伤。

实施方式3.

本发明的实施方式3所涉及的电车的辅助电源装置300如图9所示，具备逆变器控制部305，来取代实施方式2所涉及的辅助电源装置200所具备的逆变器控制部205。

逆变器控制部305在充电模式下，使栅极信号GS的脉冲宽度比运行模式时要小，并且，随着充电模式下控制时间的经过，逐渐增大栅极信号GS的脉冲宽度，并将栅极信号GS的脉冲间隔增大到比运行模式时要长。

详细而言，逆变器控制部305如图10所示，具有指令输出部307，来取代实施方式2所涉及的逆变器控制部205所具备的指令输出部207。

指令输出部307与实施方式2所涉及的指令输出部207同样地，基于切换信号SWS，输出与充电模式和运行模式中的任一个相对应的指令信号CS。本实施方式中，充电模式下输出的指令信号CS与实施方式2不同。

详细而言，指令输出部307如图11所示，具有充电用指令输出部318，来取代实施方式2所涉及的指令输出部207所具备的充电用指令输出部218。

充电用指令输出部318预先保持表示从逆变器控制部305开始动作起经过的经过时间与值的关系的充电用指令信息，并输出与充电用指令信息相对应的指令信号CS1。

本实施方式所涉及的充电用指令信息如图11所示，表示斜坡函数。即，本实施方式所涉及的充电用指令信息示出在从逆变器控制部305开始动作时起到充电时间Tch为止的期间，从最小值Tmin到最大值Tmax为止呈直线形增加的值。最小值Tmin与实施方式1相同，可以适当地进行设定，例如设为零。

至此，对实施方式3所涉及的辅助电源装置300的结构进行了说明。

本实施方式所涉及的辅助电源装置300与实施方式2所涉及的辅助电源装置200同样地进行动作。其结果是，在充电模式下，从指令输出部307输出的指令信号CS与实施方式2所涉及的指令信号CS不同，表示随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变大的值。

通过按上述方式进行动作，在充电模式下，从逆变器控制部305输出的栅极信号GS的脉冲宽度与实施方式1相同，变得比运行模式时要小，且随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变大。此外，从逆变器控制部305输出的栅极信号GS的脉冲间隔与实施方式2相同，在充电模式下，变得比运行模式时要长。

根据本实施方式，与实施方式1同样地，能够防止在滤波电容器FC3充电过程中有较大电流流过逆变器电路部102的开关元件的情况。此外，能够在滤波电容器FC3的蓄电量较少的期间，减小流过逆变器电路部102的开关元件的充电电流Ich。

并且，与实施方式2同样地，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够防止逆变器电路部102的开关元件过热。

因此，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够抑制逆变器电路部102的开关元件损伤。

实施方式4.

本发明的实施方式4所涉及的电车的辅助电源装置400如图12所示，具备逆变器控制部405来取代实施方式1所涉及的辅助电源装置100所具备的逆变器控制部105。

逆变器控制部405与实施方式3所涉及的逆变器控制部305同样地，在充电模式下，使栅极信号GS的脉冲宽度比运行模式时要小，并且，随着充电模式下控制时间的经过，逐渐增大栅极信号GS的脉冲宽度，并将栅极信号GS的脉冲间隔增大到比运行模式时要长。并且，逆变器控制部405随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐缩短脉冲间隔。

详细而言，逆变器控制部405如图13所示，具有三角波输出部408来取代实施方式1所涉及的逆变器控制部105所具备的三角波输出部108。

三角波输出部408与实施方式1所涉及的三角波输出部108同样地，预先保持表示从逆变器控制部405开始动作起经过的经过时间与值的关系的三角波信息，并输出与三角波信息相对应的三角波信号TS。并且，三角波输出部408在自身保持的三角波信息中，确定与从逆变器控制部405开始动作时起经过的经过时间相对应的值。接着，三角波输出部408输出包含所确定的值的三角波信号TS。

本实施方式所涉及的三角波信息在表示三角波这一点上与实施方式1所涉及的三角波信息相同。本实施方式所涉及的三角波信息如图13所示，与实施方式1所涉及的三角波信息不同，从逆变器控制部405开始动作起到充电时间Tch为止，即，在逆变器控制部405以充电模式进行动作的期间，周期逐渐变短。

此外，本实施方式所涉及的三角波信息所表示的三角波中，逆变器控制部405以充电模式进行动作的期间的周期比从逆变器控制部405开始动作起超过充电时间Tch的运行模式下的周期要长。

至此，对实施方式4所涉及的辅助电源装置400的结构进行了说明。

本实施方式所涉及的辅助电源装置400与实施方式1所涉及的辅助电源装置100同样地进行动作。其结果是，在充电模式下，从三角波输出部408输出的三角波信号TS与实施方式1所涉及的三角波信号TS不同，其周期随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变短。

通过按上述方式进行动作，在充电模式下，从逆变器控制部405输出的栅极信号GS的脉冲宽度与实施方式1相同，变得比运行模式时要小，且随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变大。此外，从逆变器控制部405输出的栅极信号GS的脉冲间隔与实施方式2相同，在充电模式下，变得比运行模式时要长。并且，从逆变器控制部405输出的栅极信号GS的脉冲间隔在充电模式下随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变短。

根据本实施方式，与实施方式1同样地，能够防止在滤波电容器FC3充电过程中有较大电流流过逆变器电路部102的开关元件的情况。此外，能够在滤波电容器FC3的蓄电量较少的期间，减小流过逆变器电路部102的开关元件的充电电流Ich。

并且，与实施方式2同样地，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够防止逆变器电路部102的开关元件过热。

因此，在对滤波电容器FC3进行充电时，能够抑制逆变器电路部102的开关元件损伤。

并且，在本实施方式中，由于栅极信号GS的脉冲间隔随着充电模式下的控制时间的经过而逐渐变短，因此，能够将滤波电容器FC3的充电所需的时间缩短到比实施方式3要短。

实施方式5.

本实施方式所涉及的电车的辅助电源装置500如图14所示，具备逆变器控制部505来取代实施方式2所涉及的辅助电源装置200所具备的逆变器控制部205。

逆变器控制部505输出与实施方式4所涉及的逆变器控制部405相同的栅极信号GS。

详细而言，逆变器控制部505如图15所示，具备：电压比较部521，该电压比较部521将电压信号表示的滤波电容器FC3的电压VFc与参照电压Vref进行比较，并输出表示比较得到的结果的信号；充电用信号输出部522，该充电用信号输出部522在充电用模式下输出充电用信号CHS；运行用信号输出部523，该运行用信号输出部523在运行模式下输出运行用信号RS；输出信号切换部524，该输出信号切换部524基于从电压比较部521输出的信号，对输出充电用信号还是输出运行用信号进行切换；以及与实施方式1相同的栅极驱动器电路部110，该栅极驱动器电路部110基于从输出信号切换部524输出的信号，来输出栅极信号。

电压比较部521从电压传感器213获取电压信号。电压比较部521将获取到的电压信号所表示的电压VFc与参照电压Vref进行比较。电压比较部521在电压VFc大于参照电压Vref时，输出表示为运行模式这一信息的信号。在电压VFc在参照电压Vref以下时，电压比较部521输出表示为充电模式这一信息的信号。

输出信号切换部524在从电压比较部521输出的信号表示为充电模式这一信息的情况下，输出从充电用信号输出部522输出的充电用信号CHS。在从电压比较部521输出的信号表示为运行模式这一信息的情况下，输出信号切换部524输出从运行用信号输出部523输出的运行用信号RS。

充电用信号输出部522从电压传感器213获取电压信号，基于获取到的电压信号所表示的电压VFc，来决定栅极信号GS的频率和脉冲宽度。充电用信号输出部522生成包含所决定的频率和脉冲宽度的充电用信号CHS并进行输出。

详细而言，充电用信号输出部522如图16所示，具有：基于电压VFc来决定栅极信号GS的频率的频率决定部525；基于电压VFc来决定栅极信号GS的脉冲宽度的脉冲宽度决定部526；以及生成包含分别由频率决定部525和脉冲宽度决定部526决定的频率和脉冲宽度的充电用信号CHS并进行输出的信号生成部527。

频率决定部525如图16所示，保持确定有下述关系的信息，即：随着电压VFc变大，频率f从预先确定的最小值fmin开始逐渐(例如，呈直线形地)变大。频率决定部525从电压传感器213获取电压信号。频率决定部525通过参照自身保持的信息，从而决定与获取到的电压信号所表示的电压VFc相对应的频率。

脉冲宽度决定部526如图16所示，保持确定有下述关系的信息，即：随着电压VFc变大，脉冲宽度Pw从预先确定的最小值Pmin开始逐渐(例如，呈直线形地)变大。脉冲宽度决定部526从电压传感器213获取电压信号。脉冲宽度决定部526通过参照自身保持的信息，从而决定与获取到的电压信号所表示的电压VFc相对应的脉冲宽度。

运行用信号输出部523输出与实施方式2中在运行模式下比较部109输出的比较结果信号CRS相同的运行用信号RS。详细而言，运行用信号输出部523如图17所示，具有与实施方式1相同的三角波输出部108和比较部109、以及与实施方式2所涉及的运行用指令输出部219相同的指令输出部507。

通过具有该结构的逆变器控制部505进行动作，来从逆变器控制部505输出与实施方式4所涉及的逆变器控制部405相同的栅极信号GS。因此，即使采用本实施方式，也可获得与实施方式4相同的效果。

变形例6.

各实施方式所涉及的逆变器控制部105、205、305、405、505所发挥的功能能够通过逆变器控制部105、205、305、405、505执行软件程序来实现。此外，通过模式化，通过决定栅极信号GS各自的脉冲宽度，也能够输出与各实施方式所涉及的逆变器控制部105、205、305、405、505输出的栅极信号GS相同的栅极信号GS。即使采用这种方法，也可获得与各实施方式相同的效果。

以上，明确示出了本发明的实施方式及变形例，但本发明并不限于此。本发明包含实施方式与变形例的适当组合、以及在此基础上的适当变更。

标号说明

100、200、300、400、500 电车的辅助电源装置，101 直流电源，102 逆变器电路部，103 变压器，104 转换器电路部，105、205、305、405、505 逆变器控制部，107、207、307、507 指令输出部，108、208、408 三角波输出部，109 比较部，110 栅极驱动器电路部，213 电压传感器，214 切换信号输出部，215 充电用三角波输出部，216 运行用三角波输出部，217 三角波切换部，218、318 充电用指令输出部，219 运行用指令输出部，220 指令切换部，521 电压比较部，522 充电用信号输出部，523 运行用信号输出部，524 输出信号切换部，525 频率决定部，526 脉冲宽度决定部，527 信号生成部。