电气机车的电力转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及电气机车的电力转换装置。
【背景技术】
[0002]从交流架线被供给电力的电气机车的电力转换装置主要具备:主电力转换装置，对驱动用电动机进行控制；以及辅助电力转换装置(辅助电源装置)，用于提供机车内的压缩机和冷却用的鼓风机等的电源。
[0003]主电力转换装置以及辅助电力转换装置在接受交流架线电力的主变压器中分别设置有各自的次级线圈，并由它们通过各自的转换器(AC/DC转换电路)转换成直流电力。
[0004]而且，在主电力转换装置中，在转换器的后段连接有可变电压-可变频率的逆变器。
[0005]另外，在辅助电力转换装置中，在转换器的后段连接有固定电压-固定频率的逆变器(APU:Auxiliary Power Unit，辅助动力单元)。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:日本特开2007-151392号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的技术问题
[0010]然而，在上述以往的辅助电力转换装置中，为了减少三相交流输出的高次谐波成分并形成接近正弦波的波形，设置有三相的LC共振滤波器(低通滤波器)。
[0011]在电气机车的情况下，该LC共振滤波器中的电抗器L为电感380μΗ左右，需要具有380V-50Hz、230kVA左右的负载能力。
[0012]因此，存在如下的技术问题，S卩、电抗器L的重量为400kg以上，相当大型，是导致包含该APU电路的电力转换装置大型化的一个原因。
[0013]用于解决技术问题的技术方案
[0014]实施方式的电气机车的电力转换装置的绝缘变压器从交流架线接受高压交流电力的供给，进行高压/低压转换并输出低压交流电力。
[0015]AC/DC转换器被输入低压交流电力，进行交流/直流转换并输出到逆变器。
[0016]另一方面，PffM控制部向逆变器输出PffM控制信号，所述PWM控制信号具有用于从逆变器的输出中去除特定的高次谐波成分或者使特定的高次谐波成分衰减到规定级别以下的规定图形。
[0017]而且，电压控制部对AC/DC转换器的输出直流电压进行控制。
[0018]其结果是，逆变器被输入AC/DC转换器的输出信号，在电压控制部的控制下进行直流/交流转换，并供给到负载。
【附图说明】
[0019]图1是第一实施方式的铁道车辆用电力转换装置的概要结构框图。
[0020]图2是PffM控制部输出的PffM控制信号的波形说明图。
[0021]图3是第一实施方式的变形例的铁道车辆用电力转换装置的概要结构框图。
[0022]图4是第二实施方式的铁道车辆用电力转换装置的概要结构框图。
【具体实施方式】
[0023]下面，参照附图，对【具体实施方式】进行说明。
[0024][I]第一实施方式
[0025]图1是第一实施方式的铁道车辆用电力转换装置的概要结构框图。
[0026]在以下的说明中，高压以及低压设为遵从电技省令第3条规定的电压分类。
[0027]铁道车辆用电力转换装置10大体具备:辅助电力转换装置11，向搭载在铁道车辆上的各种设备供给电力；以及主电力转换装置13，驱动铁道车辆驱动用的三相交流电机12。
[0028]另外，铁道车辆用电力转换装置10在受电弓16与车轮18之间串联连接有高速断路器19、变压器20的初级侧线圈20-1，所述受电弓16从交流架线(交流电线)15(高电位侧电源)被供给交流电力，所述车轮18通过线路17接地(低电位侧电源)。
[0029]辅助电力转换装置11具备:第一转换器21，连接在变压器20的低压侧(低压交流电力侧)的第一次级侧线圈20-2L上，将所供给的低压交流电力转换成直流电力;滤波电容器22，设置在第一转换器21的输出侧端子间，用于去除高次谐波电流;第一逆变器23，与第一转换器21串联连接，将从第一转换器21输入的直流电力转换成三相交流电力;直流电压传感器24，与滤波电容器22并联连接，对滤波电容器22的两端电压、即第一转换器21的输出直流电压进行检测，并输出直流电压检测信号DCD;以及三相电抗器26，连接在第一逆变器23的输出端子上，用于抑制向负载25施加的施加电压的变化率。
[0030]另外，辅助电力转换装置11具备:交流电压传感器(电压转换器)27，对三相电抗器26的输出电压进行检测；电压控制部28，基于直流电压传感器24的输出以及交流电压传感器27的输出，进行第一转换器21的电流控制，从而间接地对第一逆变器23的输出电压进行控制;交流输入电流传感器29，对第一转换器21的输入电流进行检测，并输出交流输入电流检测信号ACIN;以及P丽控制部30，输出P丽控制信号SP丽，所述PWM控制信号SPWM具有用于从第一逆变器23的输出中去除特定的高次谐波成分或者使特定的高次谐波成分衰减到规定级别以下的规定图形。
[0031 ]在上述结构中，第一逆变器23发挥APU的功能。
[0032]电压控制部28具备:三相输出电压控制部31，比较交流电压传感器27的检测电压VAC与作为向负载25输出的输出电压的基准值的输出基准电压VREF，并输出直流电压指令值(直流电压指令信号)CDC;直流电压控制部32，根据直流电压指令值CDC以及直流电压检测信号DCD，输出用于对第一转换器21的直流侧输出电压进行控制的交流输入电流指令值(交流输入电流指令信号)CAC;以及转换器电流控制部33，根据交流输入电流检测信号ACIN以及交流输入电流指令值CAC，输出用于对第一转换器21的输出电压进行控制的转换器PWM输出信号CPWMC。
[0033]进一步，在变压器20的低压侧的第一次级侧线圈20-2L上串联连接有交流断路器34，并与交流断路器34并联地设置有串联连接的充电电阻35以及充电电阻连接用接触器36，所述充电电阻连接用接触器36用于使充电电阻35与变压器20的低压侧的第一次级侧线圈20-2L电连接。
[0034]主电力转换装置13具备:第二转换器(第二AC/DC转换器)41，连接在变压器20的第二次级侧线圈20-2H上，将通过输入部44供给的高压交流电力转换成直流电力;滤波电容器42，设置在第二转换器41的输出端子间，用于去除高次谐波电流；以及第二逆变器43，与第二转换器41串联连接，将从第二转换器41输入的直流电力转换成三相交流电力，并输出到三相交流电机12。
[0035]在上述结构中，输入部44设置有串联连接在第二次级侧线圈20-2H与第二转换器41之间的未图示的交流断路器，以及与该交流断路器并联地设置有串联连接的未图示的充电电阻和未图示的充电电阻连接用接触器，所述未图示的充电电阻连接用接触器用于使该充电电阻电与第二次级侧线圈20-2H电连接。这些交流断路器、充电电阻以及充电电阻连接用接触器具有与交流断路器34、充电电阻35以及充电电阻连接用接触器36同样的功能。
[0036]接下来，对第一实施方式的动作进行说明。
[0037]当经由受电弓16以及高速断路器19从交流架线15向铁道车辆用电力转换装置10的变压器20的初级侧线圈20-1供给交流电力时，辅助电力转换装置11在将交流断路器34设置成闭合状态(导通状态)之前，将充电电阻连接用接触器36设置成闭合状态(导通状态)。
[0038]由此，借助与构成第一转换器21的四个开关晶体管(例如IGBT)并联连接的二极管，对经由充电电阻35供给的交流电力的电流进行全波整流，并对滤波电容器22进行充电。
[0039]然后，当滤波电容器22的充电结束时，交流电力的电流变得微小或者不能流动。因此，辅助电力转换装置11通过将交流断路器34设置成闭合状态(导通状态)，能够防止交流断路器34闭合时流过瞬间大电流，防止交流断路器34的熔敷等。
[0040]此后，能够向第一转换器21供给来自交流架线15(交流电线)的大电力，从变压器20的低压侧(低压交流电力侧)的第一次级侧线圈20-2L向辅助电力转换装置11的第一转换器21供给低压交流电力(例如400V)。
[0041 ]由此，第一转换器21将所输入的低压交流电力转换成直流电力，并从输出端子输出。
[0042]设置在第一转换器21的输出端子间的滤波电容器22从第一转换器21输出的直流电力中去除高次谐波电流，并向第一逆变器23输出。
[0043]如将在下文中详细说明的那样，第一逆变器23根据PWM控制部30输出的具有规定图形的PWM控制信号SPWM，从输出信号中去除特定的高次谐波成分或者使特定的高次谐波成分衰减到规定级别以下，并且将从第一转换器21输入的直流电力转换成三相交流电力，并输出到三相电抗器26。
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