多电源式铁路车辆用的空调电源系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多电源式铁路车辆用的空调电源系统。具备：辅助电源装置（5），在来自跨越电源不同的区间的架空线（3）的电压被变压器（4）降压时变换为低压的直流电压，在来自架空线（3）的电压是直流时，直接导入并变换为与所述直流电压相同的低压的直流电压；以及空气调节器（10），具有逆变器装置，所述逆变器装置将来自辅助电源装置（5）的直流电压变换为交流电压，供给到冷冻循环装置的驱动部。
【专利说明】多电源式铁路车辆用的空调电源系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及装载于多电源式的铁路车辆的空气调节器的空调电源系统。
【背景技术】
[0002]以往，为了应对架空线的多电源化，用铁路车辆用的辅助电源系统供给400V级的三相交流电压来作为对空气调节器的电源，但是，此时，为了谋求辅助电源侧的轻量化、省空间化，省略了输出部的绝缘变压器并供给非绝缘型的电源。在该情况下，从辅助电源供给的电源波形变为峰值为600V级的矩形波。因为空气调节器装配在远离辅助电源的位置，所以从辅助电源供给到空气调节器的电源用的装配线在长的情况下为40m以上，因此，可知供给到空气调节器的电源波形的峰值有可能变为600V级(峰值)的2倍以上。这有可能助长空气调节器所使用的电动机的线圈的绝缘破坏，对寿命造成坏影响。
[0003]以往，有在内置于空气调节器的逆变器装置的输入侧设置有交流电源输入端子和直流电源输入端子来应对两个电源(交流电源/直流电源)的空调电源系统。在该情况下，在供给到空气调节器的电源是交流的情况下，经过内置于空气调节器的整流部从逆变器装置供给到空气调节器内的电动机。此外，在电源是直流的情况下，从逆变器装置供给到空气调节器内的电动机，因此电源波形的峰值不会变成600V级(峰值)的2倍以上，对电动机的线圈的寿命的影响变小(例如，参照专利文献I)。
[0004]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本实公平5 - 10481号公报(第2页、图1)。
【发明内容】
[0005]发明要解决的课题
然而，在上述的专利文献I所记载的技术中，需要装配线装配交流电源用和直流电源用的两个系统，因此，铁路车辆侧的质量增加，存在造成坏影响的可能性。
[0006]本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于，提供一种多电源式铁路车辆用的空调电源系统，即使是在多电源式铁路车辆的情况下，也能共有(一个系统)装配线来抑制铁路车辆侧的质量增加，并且能提供能应对此的空气调节器，此外，能谋求辅助电源装置的轻量化、省空间化。
[0007]用于解决课题的方案
本发明提供了一种多电源式铁路车辆用的空调电源系统，具备:辅助电源装置，在来自跨越电源不同的区间的架空线的电压被变压器降压时，变换为低压的直流电压，在来自所述架空线的电压是直流时，直接导入并变换为与所述直流电压相同的低压的直流电压；以及空气调节器，具有逆变器装置，所述逆变器装置将来自辅助电源装置的直流电压变换为交流电压，供给到冷冻循环装置的驱动部。
[0008]发明效果 根据本发明，辅助电源装置在来自跨越电源不同的区间的架空线的电压被变压器降压时变换为低压的直流电压，在来自所述架空线的电压是直流时直接导入并变换为与所述直流电压相同的低压的直流电压，空气调节器的逆变器装置将该直流电压变换为交流电压，供给到冷冻循环装置的驱动部。由此，在辅助电源装置中不需要逆变器装置，能对辅助电源装置的轻量化、省空间化做出贡献。此外，因为从辅助电源装置输出的直流电压为一个系统，所以与以往的多个系统相比，能通过装配线的减少来谋求铁路车辆的轻量化。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是示出实施方式I的多电源式铁路车辆用的空调电源系统的框图。
[0010]图2是图1所示的空气调节器的概略框结构图。
[0011]图3是示出实施方式2的多电源式铁路车辆用的空调电源系统的框图。
[0012]图4是图3所示的空气调节器的概略框结构图。
【具体实施方式】
[0013]实施方式1.图1是示出实施方式I的多电源式铁路车辆用的空调电源系统的框图。
[0014]在图1中，经由受电弓(pantograph) 2对铁路车辆I供给电源的架空线3为例如跨越 DC1500V、DC3000V、AC15000V、AC25000V 的各区间的四个电源。
[0015]铁路车辆I的空调电源系统具备辅助电源装置5和多个空气调节器10，所述辅助电源装置5在铁路车辆I将DC1500V、DC3000V的直流电压作为电源进行行驶时，直接导入该直流电压并变换为低压的直流电压(例如，DC600V级的直流电压)，此外，在铁路车辆I将AC15000V、AC25000V的交流电压作为电源进行行驶时，将被变压器4降压的交流电压(例如，单相800V级的交流电压)变换为与所述直流电压相同的低压的直流电压，所述多个空气调节器10装载于铁路车辆I的例如各车顶，经由一个系统的装配线6与辅助电源装置5连接。
[0016]辅助电源装置5具备在被输入DC1500V、DC3000V的直流电压时变换为低压的DC600V级的直流电压的DC/DC变换器、在被输入单相800V级的交流电压时变换为低压的DC600V级的AC/DC变换器等。由辅助电源装置5变换的DC600V级的直流电压经由装配于铁路车辆I的装配线6被供给到空气调节器10。装配线6对于每个空气调节器10为连接布线(connecting wiring)。
[0017]图2是图1所示的空气调节器的概略框结构图。
[0018]空气调节器10具备连接有装配线6的2输入端子11、逆变器装置12、冷冻循环装置等。冷冻循环装置例如是压缩机13、具有鼓风机15的冷凝热交换器14、由毛细管(capillary tube)构成的减压装置16、具有鼓风机18的蒸发热交换器17等通过制冷剂管19依次连接而构成的。再有，也可以是在压缩机13的吐出侧设置有四通阀而能进行制冷运转和取暖运转的切换的冷冻循环装置。上述的逆变器装置12将DC600V级的直流电压变换为规定的三相交流电压，供给到作为冷冻循环装置的驱动部的压缩机13、鼓风机15、18的各电动机。
[0019]在如上述那样构成的空调电源系统中，例如，在铁路车辆I在DC1500V、DC3000V的各区间进行行驶时，辅助电源装置5直接导入该直流电压，通过DC/DC变换器变换为低压的DC600V级，经由装配线6供给到多个空气调节器10。此外，在铁路车辆I从直流区间起在AC15000V、AC25000V的交流区间进行行驶时，变压器4将该交流电压降压为单相800V级的交流电压并供给到辅助电源装置5。此时，辅助电源装置5通过AC/DC变换器将单相800V级的交流电压变换为DC600V级的直流电压，经由装配线6供给到多个空气调节器10。在该情况下，因为在装配线6中为直流电压的交付，所以不会在装配线6内在电源电压方面产生异常的峰值电压。
[0020]另一方面，各空气调节器10的逆变器装置12将经由2输入端子11输入的DC600V级的直流电压变换为规定的交流电压，供给到冷冻循环装置的压缩机13、鼓风机15、18的各电动机。
[0021]再有，虽然将AC15000V、AC25000V设为交流区间，但是，也存在AC12500V/25Hz这样的频率低的交流区间的情况。在铁路车辆I在该交流区间进行行驶时，变压器4降压为单相800V级的交流电压，辅助电源装置5将单相800V级的交流电压变换为DC600V级的直流电压，经由装配线6供给到多个空气调节器10。
[0022]像以上那样，根据实施方式1，即使铁路车辆I在电源不同的区间(交流区间/直流区间)行驶，也从辅助电源装置5对空气调节器10供给DC600V级的直流电压，利用逆变器装置12进行三相交流化。因此，能抑制在三相电源产生的电压的峰值异常的放大，能供给对空气调节器10用的电动机的绝缘没问题的电源。
[0023]此外，因为从辅助电源装置5对空气调节器10输出DC600V级的直流电压，所以不需要辅助电源装置5内的逆变器装置，能对小型轻量化做出贡献。此外，因为装配线6以一个系统进行共有，所以能对铁路车辆I的轻量化做出贡献。
[0024]此外，因为在空气调节器10内具备DC600V级的直流电压对应的逆变器装置12，所以能控制空气调节器10内的压缩机13、热交换器14、17的鼓风机15、18的电动机的转速来进行节能运转、细致的温度控制，能对提高铁路车辆I内的舒适性做出贡献。还包含架空线3处于AC12500V/25HZ这样的频率低的交流区间的情况，无论架空线3的电源状况如何，都通过将电动机的频率提升为60Hz以上，从而能加大空调能力，因此能对空气调节器10的小型轻量化做出贡献。
[0025]实施方式2.图3是示出实施方式2的多电源式铁路车辆用的空调电源系统的框图。
[0026]在图3中，经由受电弓2对铁路车辆I供给电源的架空线3与实施方式I同样地，为跨越DC1500V、DC3000V、AC15000V、AC25000V的各区间的四个电源。
[0027]铁路车辆I的空调电源系统具备辅助电源装置5和多个空气调节器10，所述辅助电源装置5在铁路车辆I将DC1500V、DC3000V的直流电压作为电源进行行驶时，直接导入该直流电压并变换为低压的直流电压(例如，DC600V级的直流电压)，此外，在铁路车辆I将AC15000V、AC25000V的交流电压作为电源进行行驶时，在被输入由变压器4降压的交流电压(例如，单相400V级的交流电压)时，输出该交流电压，所述多个空气调节器10装载于铁路车辆I的例如各车顶，经由装配线6与辅助电源装置5连接。
[0028]辅助电源装置5具备在被输入DC1500V、DC3000V的直流电压时变换为低压的DC600V级的直流电压的DC/DC变换器。此外，如上所述，辅助电源装置5在被输入单相400V级的交流电压时，将该交流电压输出到空气调节器10。由辅助电源装置5进行变换的DC600V级的直流电压或单相400V级的交流电压经由装配于铁路车辆I的装配线6被供给到空气调节器10。装配线6对于每个空气调节器10为连接线。
[0029]图4是图3所示的空气调节器的概略框结构图。
[0030]空气调节器10具备连接有装配线6的3输入端子11、逆变器装置12、冷冻循环装置等。冷冻循环装置与实施方式I同样地是压缩机13、具有鼓风机15的冷凝热交换器14、由毛细管构成的减压装置16、具有鼓风机18的蒸发热交换器17等通过制冷剂管19依次连接而构成的。再有，也可以是在压缩机13的吐出侧设置有四通阀而能进行制冷运转和取暖运转的切换的冷冻循环装置。
[0031]上述的逆变器装置12具备整流部12a和频率可变部12b。整流部12a例如具备三相全波整流电路和将来自三相全波整流电路的输出变换为规定的直流电压的电路。例如，在3输入端子11中的两端的端子间被输入直流电压时，该整流部12a变换为规定的直流电压，在相同端子被输入单相400V级的交流电压时，该整流部12a进行全波整流并变换为规定的直流电压，在3输入端子11被输入三相交流电压时，该整流部12a进行全波整流并变换为规定的直流电压。该三相交流电压也可以是从辅助电源装置5以外的外部电源供给的。该外部电源例如是在将空气调节器10装载于铁路车辆I之前在工厂进行运转试验时的电源。
[0032]在如上述那样构成的空调电源系统中，例如，在铁路车辆I在DC1500V、DC3000V的各区间进行行驶时，辅助电源装置5直接导入该直流电压，通过DC/DC变换器变换为低压的DC600V级，经由装配线6供给到多个空气调节器10。此外，在铁路车辆I从直流区间起在AC15000V、AC25000V的交流区间进行行驶时，变压器4将该交流电压降压为单相400V级的交流电压并供给到辅助电源装置5。此时，辅助电源装置5将单相400V级的交流电压直接经由装配线6供给到多个空气调节器10。在该情况下，在装配线6中为直流电压和交流电压的交付，而不是矩形波电源电压交付，因此，不会在装配线6内在电源电压方面产生异常的峰值电压。
[0033]另一方面，各空气调节器10的整流部12a在3输入端子11中的两端的端子间被输入直流电压时进一步进行整流，并且，将该输出变换为规定的直流电压输出到频率可变部12b。此外，在相同端子被输入单相400V级的交流电压时，进行全波整流，并且，变换为规定的直流电压输出到频率可变部12b。频率可变部12b将来自整流部12a的直流电压变换为三相的交流电压，供给到作为冷冻循环装置的驱动部的压缩机13以及鼓风机15、18。
[0034]再有，与实施方式I同样地，在交流区间中也存在AC12500V/25HZ这样的频率低的区间的情况。在铁路车辆I在该交流区间进行行驶时，变压器4降压为单相400V级的交流电压，辅助电源装置5经由装配线6将该单相400V级的交流电压供给到多个空气调节器10。
[0035]像以上那样，根据实施方式2，在铁路车辆I在直流区间进行行驶时，辅助电源装置5将输出设为DC600V级的直流电压，此外，在铁路车辆I在交流区间进行行驶时，辅助电源装置5将被变压器4降压的单相400V级的交流电压直接输出。由此，不需要辅助电源装置5内的逆变器装置，此外，不需要使单相电源为直流的AC/DC变换器，因此，能使辅助电源装置5更加小型轻量化。[0036]此外，因为使内置于空气调节器10的逆变器装置12的整流部12a既能应对直流电源，又能应对单相交流电源、三相交流电源，所以只有一个3输入端子11即可。由此，能以一个系统共有装配线6，能对铁路车辆I的轻量化做出贡献。
[0037]此外，因为在整流部12a设置有三相全波整流电路，所以具有能连接工厂中的例如三相400V的交流电压并且不需要准备保养时的电源的优点。
[0038]进而，因为在空气调节器10内内置有逆变器装置12，所以能控制空气调节器10内的压缩机13、热交换器14、17的鼓风机15、18的电动机的转速来进行节能运转、细致的温度控制，能对提高铁路车辆I内的舒适性做出贡献。还包含架空线3处于AC12500V/25HZ这样的频率低的交流区间的情况，无论架空线3的电源状况如何，都通过将电动机的频率提升为60Hz以上，从而能加大空调能力，因此，对空气调节器10的小型轻量化做出贡献。
[0039]再有，在实施方式2中，虽然在空气调节器10设置有3输入端子11，进而，在整流部12a设置有三相全波整流电路，使得对来自外部电源的三相交流电压也能进行整流，但是，也可以代替三相全波整流电路而采用单相全波整流电路。在该情况下，虽然不能输入来自外部电源的三相交流电压，但是，如上所述，能使辅助电源装置5更加小型轻量化，能利用装配线6的一个系统对铁路车辆I的轻量化做出贡献。
[0040]附图标记的说明:
I铁路车辆、2受电弓、3架空线、4变压器、5辅助电源装置、6装配线、10空气调节器、11输入端子或3输入端子、12逆变器装置、12a整流部、12b频率可变部、13压缩机、14冷凝热交换器、15鼓风机、16减压装置、17蒸发热交换器、18鼓风机、19制冷剂管。
【权利要求】
1.一种多电源式铁路车辆用的空调电源系统，其特征在于，具备: 辅助电源装置，在来自跨越电源不同的区间的架空线的电压被变压器降压时，变换为低压的直流电压，在来自所述架空线的电压是直流时，直接导入并变换为与所述直流电压相同的低压的直流电压；以及 空气调节器，具有逆变器装置，所述逆变器装置将来自所述辅助电源装置的所述直流电压变换为交流电压，供给到冷冻循环装置的驱动部。
2.一种多电源式铁路车辆用的空调电源系统，其特征在于，具备: 辅助电源装置，在来自跨越电源不同的区间的架空线的电压被变压器降压时，输出该交流电压，在来自所述架空线的电压是直流时，直接导入并变换为低压的直流电压；以及 空气调节器，具有整流部和频率可变部，所述整流部在被输入来自所述辅助电源装置的所述直流电压时，变换为规定的直流电压，在被输入来自所述辅助电源装置的所述交流电压时，变换为与所述直流电压相同的规定的直流电压，所述频率可变部将来自所述整流部的直流电压变换为交流电压，供给到冷冻循环装置的驱动部。
3.根据权利要求2所述的多电源式铁路车辆用的空调电源系统，其特征在于，所述整流部在被输入来自所述辅助电源装置以外的外部电源的三相交流电压时，变换为规定的直流电压，供给到所述频率可变部。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的多电源式铁路车辆用的空调电源系统，其特征在于，所述辅助电源装置与靠近该辅助电源装置的空气调节器、以及空气调节器之间通过装配于铁路车辆的一个系统的装配线进行连接。
【文档编号】B60L1/00GK103561992SQ201280026855
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2011年6月3日
【发明者】吉村圭二, 梅崎达昭 申请人:三菱电机株式会社