[发明专利]交流电动车辆的电源设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于AC(交流)电动车辆的电源设备，并且特别地涉及用于使电动车辆通过不同电源之间的区段的电源切换系统。

背景技术

由于诸如新干线(Shinkansen)的AC(交流)电动车辆是单相的，因此AC电源作为三相从电力公司接收到，并且被转换为单相，并且通过利用三相单相转换器馈送到AC电动车辆。作为这种三相单相转换器，有在次级侧配备有两个单相电源(M座和T座)的斯科特(Scott)变压器和在次级侧配备有两个单相电源(A座和B座)的Woodbridge变压器等。

由此，电动车辆运行通过其相位彼此不同的电源，并且在变电站和馈电分段点处提供不同电源彼此面对的区段，以防止不同相之间的短路。在常规的铁路线中，在其中不同电源彼此面对的这一区段处提供死区(dead section)，并且在新干线中，提供作为切换区段的中央区段，并且切换电源。

在新干线中采用的中央区段采用转换开关。但是，在这种系统中存在许多问题。在下文中，示出了主要问题。

在中央区段中，执行转换开关的打开/关闭，以每当电动车辆通过时切换电源。因此，需要能够经受频繁打开/关闭的设备。在现有技术中，每当执行50,000次打开/关闭时需要检查设备，每当执行100,000次时需要更换真空阀，并且每当执行200,000次时需要更换转换开关，因此，运行成本变高。

此外，经常发生由转换开关的打开/关闭电涌和电极之间绝缘的劣化引起的电极之间的短路故障。因此，馈电系统的可靠性变差，并且由于例如提供故障检测继电器而使得系统变得复杂。作为针对转换开关的打开/闭合电涌的措施，存在其中在中央区段处提供电容器C和电阻器R的业务运营商。

此外，需要检测电动车辆处于中央区段中的轨道上，以执行转换开关的打开/关闭，并且需要用于电动车辆轨上检测的轨道电路来检测该电动车辆处于中央区段中的轨道上。

当电源被切换时，瞬时停电发生大约300±50ms，并且因此采取以下措施(1)至(3)。但是，利用这些措施(1)至(3)，成本增加。

(1)在车辆中，当停电恢复时，自动执行逆变器的停止和重启，并且因此车辆驱动系统变得复杂。此外，海外制造商的车辆不能通过日本的切换区段。

(2)发生由电源的切换引起的瞬时停电，并且冲击电流反复地流到板载变压器。作为针对这一点的措施，需要在车辆上安装被设计为强健的板载变压器。因此，降低变压器的尺寸和重量变得困难，并且与车辆重量的降低相反。

(3)在东海道新干线中，由于当发生瞬时停电时乘坐的舒适度变差，因此在中央区段中发生停电之前关闭凹口一段时间，并且在停电恢复之后打开凹口一段时间，从而改善由瞬时停电引起的乘坐舒适度的变差。但是，为了做到这一点，需要采用具有高列车检测精度的ATC(自动列车控制)系统。

如上所述，在用于AC电动车辆的电源设备中，本发明解决了执行电源的相位切换而不在中央区段中引起瞬时停电的问题。

现有技术参考

专利文献

专利文献1：日本专利No.4082033

专利文献2：日本专利No.4207640

专利文献3：日本专利No.4396606

发明内容

本发明是考虑这种常规问题做出的。关于其一个方面，在用于AC电动车辆的电源设备中，其中在入口侧电源和出口侧电源的不同电源彼此面对的区段处提供中央区段，所述中央区段具有在其两端处提供的入口侧空气区段和出口侧空气区段，用于AC电动车辆的电源设备包括：相位转换器，其具有：在中央区段处的第一抽头切换变压器，其初级绕组连接到入口侧电源并且次级绕组具有切换抽头；在中央区段处的第二抽头切换变压器，其初级绕组连接到出口侧电源并且次级绕组具有切换抽头；以及在中央区段处的第三变压器，其第一绕组的两端分别连接到第一抽头切换变压器的切换抽头和第二抽头切换变压器的切换抽头，并且第二绕组连接到中央区段中的电车线和轨道，其中相位转换器将第一抽头切换变压器的抽头位置设置为大输出位置，并且将第二抽头切换变压器的抽头位置设置为小输出位置，直到电动车辆的所有受电弓通过入口侧空气区段，其中在电动车辆的前受电弓到达出口侧空气区段之前，在电动车辆的所有受电弓通过入口侧空气区段之后，相位转换器将第二抽头切换变压器的抽头位置逐渐切换到输出增加方向，同时第一抽头切换变压器的抽头位置在输出减少方向上切换，以及其中在电动车辆的所有受电弓通过出口侧空气区段之后，相位转换器将第一抽头切换变压器的抽头位置设置为大输出位置，并且将第二抽头切换变压器的抽头位置设置为小输出位置。