本發(fā)明涉及電車的輔助電源裝置。

背景技術(shù)：

電車的輔助電源裝置通常包括:將從導(dǎo)電弓獲取的電力轉(zhuǎn)換成交流電的逆變器電路部；對從逆變器電路部輸出的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換的變壓器；將從變壓器輸出的交流電轉(zhuǎn)換成用于提供給負(fù)載的直流電的轉(zhuǎn)換器電路部；以及用于對從轉(zhuǎn)換器電路部輸出的直流電壓進(jìn)行平滑化的濾波電容器。

輔助電源裝置的濾波電容器在電車的維護(hù)過程中、停車過程中等情況下進(jìn)行放電，導(dǎo)致有時(shí)在開始運(yùn)行時(shí)沒有蓄電。在這種情況下，通常在開始運(yùn)行之前對輔助電源裝置的濾波電容器進(jìn)行充電。

在輔助電源裝置中，在對濾波電容器進(jìn)行充電的情況下，若與電車行駛時(shí)同樣地使逆變器電路部進(jìn)行動作，則構(gòu)成逆變器電路部的開關(guān)元件中會流過比電車行駛時(shí)要大的電流。尤其是在濾波電容器的蓄電量接近零的期間，流過逆變器電路部的開關(guān)元件的電流與電車行使時(shí)相比會變得極其大。

例如在專利文獻(xiàn)1中，公開了下述技術(shù)：在濾波電容器充電時(shí)，通過對固定周期的三角波與固定值的占空比進(jìn)行比較，從而控制開關(guān)元件的開關(guān)頻率。

可以考慮將專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)應(yīng)用于輔助電源裝置的濾波電容器的充電。例如可考慮進(jìn)行控制，使得在三角波小于閾值(占空比)的時(shí)間T1，從逆變器電路部輸出用于充電的電流，在三角波為閾值以上的時(shí)間T2，逆變器電路部不輸出用于充電的電流。

若列舉具體示例，則在將三角波的周期設(shè)為100微秒，且采用時(shí)間T1為3微秒的閾值的情況下，時(shí)間T2為97微秒。從逆變器電路部輸出的電流通常是與三角波周期相同的正弦波形，因此，若時(shí)間T1是3微秒左右，那么從逆變器電路部輸出的電流在相對較短的時(shí)間內(nèi)被切斷。于是，若電流的輸出被切斷后經(jīng)過了97微秒，則逆變器電路部僅再次輸出3微秒電流。由此，在對輔助電源裝置的濾波電容器進(jìn)行充電的期間，能夠防止大電流流過構(gòu)成逆變器電路部的元件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2013/102960號

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

然而，要將從逆變器電路部輸出電流的時(shí)間T1準(zhǔn)確地控制在3微秒左右這樣的極其短的時(shí)間實(shí)際上是比較困難的。

一般情況下，構(gòu)成逆變器電路部的開關(guān)元件在從柵極驅(qū)動器基板輸出柵極信號的期間變?yōu)閷?dǎo)通，在開關(guān)元件導(dǎo)通的期間，從逆變器電路部輸出電流。由于柵極驅(qū)動器基板制造上的偏差等，導(dǎo)致有時(shí)柵極信號的輸出時(shí)間產(chǎn)生偏差、時(shí)間T1偏離設(shè)計(jì)上的時(shí)間。此外，一般情況下，開關(guān)元件本身的性能在制造上會產(chǎn)生一定程度的偏差。因此，由于開關(guān)元件的動作相對于開關(guān)信號存在延遲，時(shí)間T1有時(shí)會偏離設(shè)計(jì)上的時(shí)間。

盡管假設(shè)從逆變器電路部輸出電流的時(shí)間T1在設(shè)計(jì)上為3微秒，但由于上述那樣的原因，實(shí)際上來自逆變器電路部的電流在4微秒的時(shí)間內(nèi)輸出。從逆變器電路部輸出的電流如上所述通常是與三角波周期相同的正弦波形。因此，與來自逆變器電路部的3微秒后的電流相比，4微秒后的電流較大。從逆變器電路部輸出電流開始起4微秒后輸出的電流對逆變器電路部的開關(guān)元件而言有可能會成為過電流。

此外，即使假設(shè)能夠準(zhǔn)確地控制從逆變器電路部輸出電流的時(shí)間T1，由于輔助電源裝置的各電路的電感的偏差，也有可能有大電流流過逆變器電路部的開關(guān)元件。一般情況下，構(gòu)成逆變器電路部等的電路的浮地電感、變壓器的漏電感等在輔助電源裝置的制造上有時(shí)會產(chǎn)生偏差。從逆變器電路部輸出的電流的大小通常因浮地電感、漏電感等的影響而變化。因此，由于輔助電源裝置的各電路的電感的偏差，有時(shí)會有比設(shè)計(jì)值要大的電流流過逆變器電路部的開關(guān)元件。該比設(shè)計(jì)值要大的電流對逆變器電路部的開關(guān)元件而言有可能會成為過電流。

并且，為了減輕伴隨著高速的開關(guān)動作的損耗，廣泛使用諧振型的逆變器作為輔助電源裝置的逆變器。諧振型的逆變器中，通常為了在電流因諧振而變?yōu)榱愕臅r(shí)間點(diǎn)進(jìn)行開關(guān)動作，而設(shè)計(jì)為三角波的周期與諧振周期一致。但是，在將專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)應(yīng)用于輔助電源裝置的濾波電容器的充電的情況下，逆變器電路部在下述時(shí)間點(diǎn)，即不同于電流因諧振而變?yōu)榱愕臅r(shí)間點(diǎn)，停止電流的輸出。因此，伴隨著開關(guān)動作的損耗將變大，有可能導(dǎo)致開關(guān)元件過熱。

若上述那樣的過電流反復(fù)流過開關(guān)元件，或者開關(guān)元件持續(xù)過熱，則會成為導(dǎo)致開關(guān)元件損傷的原因。

本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種在對濾波電容器進(jìn)行充電時(shí)能夠抑制開關(guān)元件損傷的輔助電源裝置。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的電車的輔助電源裝置包括：諧振型的逆變器電路部，該諧振型的逆變器電路部將從直流電源輸入的直流電轉(zhuǎn)換成交流電；變壓器，該變壓器具有輸入來自逆變器電路部的交流電的初級線圈、以及與初級線圈絕緣的次級線圈，并從次級線圈輸出交流電；轉(zhuǎn)換器電路部，該轉(zhuǎn)換器電路部將從變壓器輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；濾波電容器，該濾波電容器用于對從轉(zhuǎn)換器電路部輸出的直流電壓進(jìn)行平滑化；以及控制部，該控制部輸出使逆變器電路部或轉(zhuǎn)換器電路部的開關(guān)元件動作的柵極信號，控制部在用于對濾波電容器進(jìn)行充電的控制方法即充電模式下，將柵極信號的脈沖寬度減小到比用于運(yùn)行電車的控制方法即運(yùn)行模式時(shí)要小，并且隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過，逐漸增大柵極信號的脈沖寬度。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，控制部在充電模式下將使開關(guān)元件動作的柵極信號的脈沖寬度設(shè)得比運(yùn)行模式時(shí)要小。由此，從逆變器電路部或轉(zhuǎn)換器電路部輸出電流的時(shí)間變得比運(yùn)行模式時(shí)要小，因此，能夠在流過開關(guān)元件的電流變大之前切斷電流的輸出。因此，能夠在濾波電容器的充電過程中，防止大電流流過開關(guān)元件。

此外，在濾波電容器的蓄電量較少的期間，開關(guān)元件中流過特別大的電流的可能性較高，但控制部在充電模式下，逐漸增大使開關(guān)元件動作的柵極信號的脈沖寬度。由此，從逆變器電路部或轉(zhuǎn)換器電路部輸出電流的時(shí)間隨著濾波電容器的蓄電量的增加而逐漸變長。因此，能夠在濾波電容器的蓄電量較少的期間，減少流過開關(guān)元件的電流。

因此，在對濾波電容器進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制開關(guān)元件損傷。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電車的輔助電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的逆變器控制部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是表示根據(jù)實(shí)施方式1所涉及的逆變器控制部在充電模式下的動作來輸出的柵極信號的圖。

圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的逆變器控制部在運(yùn)行模式下的動作來輸出的柵極信號的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的電車的輔助電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是表示實(shí)施方式2所涉及的逆變器控制部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖7是表示實(shí)施方式2所涉及的三角波輸出部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖8是表示實(shí)施方式2所涉及的指令輸出部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電車的輔助電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖10是表示實(shí)施方式3所涉及的逆變器控制部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖11是表示實(shí)施方式3所涉及的指令輸出部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電車的輔助電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖13是表示實(shí)施方式4所涉及的逆變器控制部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的電車的輔助電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖15是表示實(shí)施方式5所涉及的逆變器控制部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖16是表示實(shí)施方式5所涉及的充電用信號輸出部的結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是表示實(shí)施方式5所涉及的運(yùn)行用信號輸出部的結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在所有附圖中對相同的要素標(biāo)注相同的參照標(biāo)號。

實(shí)施方式1.

本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電車的輔助電源裝置(以下，也簡稱為“輔助電源裝置”)100如圖1所示，包括：將從直流電源101輸入的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的逆變器電路部102；具有輸入來自逆變器電路部102的交流電的初級線圈、和與初級線圈絕緣的次級線圈，并從次級線圈輸出交流電的變壓器103；將從變壓器103輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電的轉(zhuǎn)換器電路部104；用于對從轉(zhuǎn)換器電路部104輸出的直流電壓進(jìn)行平滑化的濾波電容器FC3；以及輸出使逆變器電路部102的開關(guān)元件動作的柵極信號GS的逆變器控制部105。

逆變器電路部102如同一附圖所示，由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣柵雙極型晶體管)等兩個開關(guān)元件、以及與各開關(guān)元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成。在逆變器電路部102與直流電源101之間，連接有與逆變器電路部102串聯(lián)連接的濾波電抗器FL、以及與逆變器電路部102并聯(lián)連接的兩個濾波電容器FC1、FC2。利用濾波電抗器FL、濾波電容器FC1、FC2來構(gòu)成諧振電路。通過連接濾波電抗器FL、濾波電容器FC1、FC2及逆變器電路部102，從而構(gòu)成諧振型的逆變器電路部。

該諧振電路的諧振頻率，即諧振型的逆變器電路部102的諧振頻率例如可以在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，但在本實(shí)施方式中，設(shè)為10kHz。換言之，本實(shí)施方式所涉及的諧振型的逆變器電路部102(諧振電路)的諧振周期為100微秒。

變壓器103的主要目的在于進(jìn)行連接至初級線圈的電路與連接至次級線圈的電路間的絕緣，其例如具有一比一的變壓比。

變壓器103的初級線圈連接在逆變器電路部102的IGBT和二極管的組之間、以及濾波電容器FC1、FC2之間。變壓器103的次級線圈與轉(zhuǎn)換器電路部104相連接。

初級線圈和次級線圈通過互感相耦合，伴隨著流過初級線圈的交流電流的變化，在次級線圈中流過交流電流。變壓器103輸出流過次級線圈的電流。

另外，變壓器103的變壓比不限于一比一，也可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。

轉(zhuǎn)換器電路部104由四個整流二極管構(gòu)成。詳細(xì)而言，并聯(lián)連接兩組整流二極管，每組整流二極管由串聯(lián)連接的兩個整流二極管構(gòu)成。在各組的整流二極管之間連接變壓器103的次級側(cè)線圈，由此，向轉(zhuǎn)換器電路部104輸入經(jīng)過變壓器103變壓后的電力。

從轉(zhuǎn)換器電路部104輸出的直流電在充電模式下被濾波電容器FC3消耗，在運(yùn)行模式下被負(fù)載106消耗。作為負(fù)載106，可以列舉設(shè)置于電車內(nèi)的空調(diào)機(jī)、照明器具等。

濾波電容器FC3在電車運(yùn)行時(shí)基本處于充滿電的狀態(tài)，因此，其電極間的電壓VFc基本維持濾波電容器FC3的額定電壓。與此相對，在電車開始運(yùn)行的情況下，以及電車經(jīng)過維護(hù)等出庫的情況下，由于濾波電容器FC3沒有充滿電，因此其電極間的電壓VFc小于額定電壓。

逆變器控制部105輸出柵極信號GS，該柵極信號GS是輸入至逆變器電路部102的開關(guān)元件各自所具有的柵極端子的脈沖信號。若柵極信號GS輸入至逆變器電路部102的開關(guān)元件各自的柵極端子，則逆變器電路部102的開關(guān)元件分別變?yōu)閷?dǎo)通從而使電流通過。若向逆變器電路部102的開關(guān)元件各自的柵極端子進(jìn)行的柵極信號GS的輸入被斷開，則逆變器電路部102的開關(guān)元件分別變?yōu)榻刂箯亩袛嚯娏鳌Ｓ纱?，逆變器控制?05作為控制部對逆變器電路部102進(jìn)行控制。

詳細(xì)而言，逆變器控制部105在運(yùn)行電車的期間、以及對濾波電容器FC3進(jìn)行充電的期間，采用不同的控制方法來控制逆變器電路部102。以下，將用于運(yùn)行電車的控制方法稱為運(yùn)行模式，將用于對濾波電容器FC3進(jìn)行充電的控制方法稱為充電模式。

在運(yùn)行模式下，逆變器控制部105交替地向逆變器電路部102的各個開關(guān)元件輸出具有固定脈沖間隔以及固定脈沖寬度的柵極信號GS。

由此，當(dāng)在運(yùn)行模式下進(jìn)行動作時(shí)，逆變器控制部105控制逆變器電路部102，以使得從逆變器電路部102輸出固定周期的交流電流。即，由于逆變器電路部102所具有的開關(guān)元件根據(jù)輸入到各個柵極端子的柵極信號GS反復(fù)進(jìn)行導(dǎo)通、截止，因此從逆變器電路部102輸出固定周期的交流電流。

在充電模式下，逆變器控制部105使柵極信號GS的脈沖寬度比運(yùn)行模式時(shí)要小，并且，隨著充電模式下控制時(shí)間的經(jīng)過，逐漸增大柵極信號GS的脈沖寬度。由此，當(dāng)在充電模式下進(jìn)行動作時(shí)，逆變器控制部105控制逆變器電路部102，以使得從逆變器電路部102輸出的電流(充電電流Ich)在濾波電容器FC3充電的初期變得極其小，并且隨著濾波電容器FC3的充電而逐漸變大。這里，充電電流Ich是在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電的期間從逆變器電路部102輸出的電流。

本實(shí)施方式所涉及的逆變器控制部105從逆變器控制部105開始動作時(shí)起到經(jīng)過充電時(shí)間Tch為止在充電模式下進(jìn)行動作，在充電時(shí)間Tch以后在運(yùn)行模式下進(jìn)行動作。充電時(shí)間Tch預(yù)先確定為逆變器控制部105在充電模式下進(jìn)行動作的時(shí)間。充電時(shí)間Tch例如是比用于將濾波電容器FC3充滿電而所需的時(shí)間要長的時(shí)間。

為了實(shí)現(xiàn)這種控制，本實(shí)施方式所涉及的逆變器控制部105如圖2所示，包括：分別根據(jù)充電模式和運(yùn)行模式輸出預(yù)先確定的指令信號GS的指令輸出部107；輸出與預(yù)先確定的三角波相應(yīng)的三角波信號TS的三角波輸出部108；比較指令信號CS和三角波信號TS分別包含的值，并基于比較后的結(jié)果，輸出比較結(jié)果信號CRS的比較部109；以及基于比較結(jié)果信號CRS，輸出柵極信號GS的柵極驅(qū)動器電路部110。

指令輸出部107預(yù)先保持表示從逆變器控制部105開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間與值的關(guān)系的指令信息，并輸出與指令信息相對應(yīng)的指令信號CS。

本實(shí)施方式所涉及的指令信息如圖2所示，表示斜坡函數(shù)。即，本實(shí)施方式所涉及的指令信息示出在從逆變器控制部105開始動作時(shí)起到充電時(shí)間Tch為止的期間，從最小值Tmin到最大值Tmax為止呈直線形增加的值。此外，在充電時(shí)間Tch以后，本實(shí)施方式所涉及的指令信息示出固定的值。

指令輸出部107在自身保持的指令信息中，確定與從逆變器控制部105開始動作時(shí)起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值。接著，指令輸出部107輸出包含所確定的值的指令信號CS。

即，本實(shí)施方式所涉及的指令輸出部107相當(dāng)于下述指令輸出部，該指令輸出部在充電模式下，輸出表示隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變大的值的第1指令信號，在運(yùn)行模式下，輸出表示固定的值的第2指令信號。另外，指令信息所表示的值隨著充電模式下控制時(shí)間的經(jīng)過，從最小值Tmin起到最大值Tmax為止，例如可以呈平滑的曲線狀增加，也可以呈階梯狀增加。

這里，最小值Tmin是逆變器控制部105在充電模式下開始動作時(shí)輸出的指令信號CS(第1指令信號)所表示的值，本實(shí)施方式中為零。最大值Tmax是逆變器控制部105在運(yùn)行模式下進(jìn)行動作的期間輸出的指令信號CS(第2指令信號)所表示的值，可以適當(dāng)設(shè)定為1、100等。

三角波輸出部108預(yù)先保持表示從逆變器控制部105開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間與值的關(guān)系的三角波信息，并輸出與三角波信息相對應(yīng)的三角波信號TS。

本實(shí)施方式所涉及的三角波信息如圖2所示，表示根據(jù)從逆變器控制部105開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間，反復(fù)進(jìn)行值的增加和減少的三角波。詳細(xì)而言，三角波是反復(fù)進(jìn)行下述動作的波形，即：從零開始向最大值Tmax呈直線形地增加然后向零呈直線形地減少，且從零增加到最大值Tmax的時(shí)間與從最大值Tmax減少到零的時(shí)間相等。

三角波輸出部108在自身保持的三角波信息中，確定與從逆變器控制部105開始動作時(shí)起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值。接著，三角波輸出部108輸出包含所確定的值的三角波信號TS。

即，本實(shí)施方式所涉及的三角波輸出部108相當(dāng)于下述三角波輸出部，該三角波輸出部在充電模式和運(yùn)行模式這兩個模式下，輸出表示與預(yù)先確定的第1三角波相應(yīng)的值的第1三角波信號。

這里，將由三角波輸出部108保持的三角波信息來表示的三角波的周期設(shè)為與逆變器電路部102的諧振周期相同的100微秒(即，頻率10kHz)。由此，在電車運(yùn)行時(shí)，能夠以與逆變器電路部102的諧振周期相同的周期，來切換逆變器電路部102的開關(guān)元件的導(dǎo)通和截止。其結(jié)果是，能夠減小功耗。另外，由三角波輸出部108保持的三角波信息來表示的三角波的周期并不限于此，也可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。

比較部109分別從指令輸出部107和三角波輸出部108獲取指令信號CS和三角波信號TS。比較部109對所獲取到的指令信號CS和三角波信號TS分別包含的值進(jìn)行比較。比較部109在三角波信號TS表示的值小于指令信號CS表示的值的情況下，輸出比較結(jié)果信號CRS。比較部109在三角波信號TS表示的值為指令信號CS表示的值以上的情況下，不輸出比較結(jié)果信號CRS。

柵極驅(qū)動器電路部110在從比較部109獲取比較結(jié)果信號CRS的期間，輸出柵極信號GS。此時(shí)，每當(dāng)來自比較部109的比較結(jié)果信號CRS中斷時(shí)，柵極驅(qū)動器電路部110對成為柵極信號GS的輸出對象的開關(guān)元件進(jìn)行切換。

即，本實(shí)施方式所涉及的柵極驅(qū)動器電路部110相當(dāng)于下述柵極驅(qū)動器電路部，該柵極驅(qū)動器電路部在充電模式和運(yùn)行模式這兩個模式下，在第1三角波信號表示的值小于第1指令信號表示的值的期間，輸出柵極信號GS。

另外，比較部109也可以基于比較的結(jié)果，輸出比較結(jié)果信號CRS，該比較結(jié)果信號CRS示出三角波信號TS表示的值小于指令信號CS表示的值的情況、或者三角波信號TS表示的值為指令信號CS表示的值以上的情況。并且，在通過比較結(jié)果信號CRS來示出三角波信號TS表示的值小于指令信號CS表示的值的情況下，柵極驅(qū)動器電路部110可以輸出柵極信號GS。

至此，對實(shí)施方式1所涉及的輔助電源裝置100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。下面，對輔助電源裝置100的動作進(jìn)行說明。

(充電模式下的動作)

在電車初次運(yùn)行的情況下，以及電車經(jīng)過維護(hù)等出庫的情況等下，逆變器控制部105在充電模式下進(jìn)行動作。這里，在濾波電容器FC3的充電的初期，濾波電容器FC3的電壓VFc設(shè)為零。

若在充電模式下開始動作，則指令輸出部107和三角波輸出部108分別輸出包含與在充電模式下的控制動作的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值的三角波信號TS和指令信號CS。這里，圖3(a)示出三角波信號TS和指令信號CS分別表示的值與充電模式下的控制時(shí)間的關(guān)系。圖3(a)的橫軸表示在充電模式下的控制時(shí)間，圖3(a)的縱軸表示三角波信號TS或指令信號CS表示的值。

比較部109對三角波信號TS和指令信號CS進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果信號CRS。柵極驅(qū)動器電路部110基于比較結(jié)果信號CRS，輸出柵極信號GS。

如上所述，比較部109在三角波信號TS表示的值小于指令信號CS表示的值的情況下，輸出比較結(jié)果信號CRS，在三角波信號TS表示的值為指令信號CS表示的值以上的情況下，不輸出比較結(jié)果信號CRS。并且，柵極驅(qū)動器電路部110在從比較部109獲取比較結(jié)果信號CRS的期間，輸出柵極信號GS。

因此，在包含圖3(a)所示的值的指令信號CS和包含圖3(a)所示的值的三角波信號TS分別從指令輸出部107和三角波輸出部108輸出的情況下，從柵極驅(qū)動器電路部110輸出的柵極信號GS成為圖3(b)所示那樣。圖3(b)的橫軸表示在充電模式下的控制時(shí)間，圖3(b)的縱軸表示柵極信號GS的輸出(高)或非輸出(低)。

如圖3(b)所示那樣，從本實(shí)施方式所涉及的逆變器控制部105輸出的柵極信號GS的脈沖寬度隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變大。并且，充電模式下的柵極信號GS的脈沖寬度比后述的運(yùn)行模式下的柵極信號GS的脈沖寬度要小(參照圖4(b))。

逆變器電路部102的各個開關(guān)元件若輸入有柵極信號GS則變?yōu)閷?dǎo)通(打開)，若柵極信號GS的輸入斷開則變?yōu)榻刂?切斷)。并且，每當(dāng)來自比較部109的比較結(jié)果信號CRS中斷時(shí)，柵極驅(qū)動器電路部110對成為柵極信號GS的輸出對象的開關(guān)元件進(jìn)行切換。

因此，逆變器電路部102所具有的開關(guān)元件的一個如圖3(c)所示那樣進(jìn)行切換導(dǎo)通和截止的動作。此外，逆變器電路部102所具有的開關(guān)元件的另一個如圖3(d)所示那樣進(jìn)行切換導(dǎo)通和截止的動作。

這里，圖3(c)和(d)的橫軸表示充電模式下的控制時(shí)間。圖3(c)和(d)的縱軸表示導(dǎo)通(ON、即打開)或者截止(OFF、即斷開)。

充電模式下，經(jīng)由導(dǎo)電弓等集電器從直流電源101通過濾波電抗器FL向逆變器電路部102施加直流電壓。

因此，伴隨著開關(guān)元件的動作，從逆變器電路部102輸出圖3(e)所示的充電電流Ich。圖3(e)的橫軸表示充電模式下的控制時(shí)間。圖3(e)的縱軸表示充電電流Ich的大小。

若輸出與比開關(guān)元件的最小響應(yīng)時(shí)間要長的時(shí)間相對應(yīng)的脈沖寬度的柵極信號GS，則開關(guān)元件動作。通過逆變器電路部102的開關(guān)元件輸出電流的時(shí)間如圖3(e)所示，隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而變長。

另一方面，伴隨著開關(guān)元件的各動作而從逆變器電路部102輸出的充電電流Ich的最大值如圖3(e)所示那樣基本固定。

理由如下所述。充電電流Ich的大小與下述電壓的差成比例，即，變壓器103的初級線圈的端子間電壓Vin與濾波電容器FC3的電壓VFc的差。隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過，濾波電容器FC3被充電，因此濾波電容器FC3的電壓VFc逐漸變大。因此，在將開關(guān)元件設(shè)為導(dǎo)通之后，在假設(shè)保持導(dǎo)通的情況下流過的充電電流Ich的峰值逐漸變小。這里，圖3(e)的正弦波狀的雙點(diǎn)劃線111分別表示在將開關(guān)元件設(shè)為導(dǎo)通之后，在假設(shè)保持導(dǎo)通的情況下流過的充電電流Ich的變化，直線的雙點(diǎn)劃線112表示峰值減少。其結(jié)果是，通過逆變器電路部102的開關(guān)元件而輸出電流的時(shí)間即使隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而變長，充電電流Ich的最大值也固定。

由此，利用從逆變器電路部102輸出的電流，濾波電容器FC3逐漸被充電。不久，濾波電容器FC3變?yōu)槌錆M電狀態(tài)。若經(jīng)過充電時(shí)間Tch，則逆變器控制部105結(jié)束充電模式下的動作，轉(zhuǎn)移到運(yùn)行模式下的動作。

另外，在圖3(a)～(e)中，為了便于理解本發(fā)明的特征，增大了指令信號表示的值的傾斜、柵極信號GS的脈沖寬度的變化、峰值電流的變化等來進(jìn)行表示，但實(shí)際上大多數(shù)情況下是更為平緩地進(jìn)行變化。

(運(yùn)行模式下的動作)

若在運(yùn)行模式下開始動作，則指令輸出部107和三角波輸出部108分別輸出包含與在運(yùn)行模式下的控制動作的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值的三角波信號TS和指令信號CS。這里，圖4(a)示出三角波信號TS和指令信號CS分別表示的值與運(yùn)行模式下的控制時(shí)間的關(guān)系。圖4(a)的橫軸示出在運(yùn)行模式下的控制時(shí)間，圖4(a)的縱軸示出三角波信號TS或指令信號CS表示的值。

比較部109和柵極驅(qū)動器電路部110分別與充電模式相同地進(jìn)行動作。因此，在包含圖4(a)所示的值的指令信號CS和包含圖4(a)所示的值的三角波信號TS分別從指令輸出部107和三角波輸出部108輸出的情況下，從柵極驅(qū)動器電路部110輸出的柵極信號GS成為圖4(b)所示那樣。圖4(b)的橫軸表示在運(yùn)行模式下的控制時(shí)間，圖4(b)的縱軸表示柵極信號GS的輸出(高)或非輸出(低)。

逆變器電路部102的各個開關(guān)元件與充電模式下的動作同樣地，若輸入有柵極信號GS則變?yōu)閷?dǎo)通(打開)，若柵極信號GS的輸入斷開則變?yōu)榻刂?切斷)。并且，與充電模式下的動作同樣地，每當(dāng)來自比較部109的比較結(jié)果信號CRS中斷時(shí)，柵極驅(qū)動器電路部110對成為柵極信號GS的輸出對象的開關(guān)元件進(jìn)行切換。

因此，逆變器電路部102所具有的開關(guān)元件的一個如圖4(c)所示那樣進(jìn)行切換導(dǎo)通和截止的動作。此外，逆變器電路部102所具有的開關(guān)元件的另一個如圖4(d)所示那樣進(jìn)行切換導(dǎo)通和截止的動作。

這里，圖4(c)和(d)的橫軸表示運(yùn)行模式下的控制時(shí)間。圖4(c)和(d)的縱軸表示導(dǎo)通(ON、即打開)或者截止(OFF、即斷開)。

運(yùn)行模式下，經(jīng)由導(dǎo)電弓等集電器從直流電源101通過濾波電抗器FL向逆變器電路部102施加直流電壓。因此，伴隨著開關(guān)元件的動作，從逆變器電路部102輸出圖4(e)所示的充電電流Ich。圖4(e)的橫軸表示運(yùn)行模式下的控制時(shí)間。圖4(e)的縱軸表示充電電流Ich的大小。

以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行了說明。

根據(jù)本實(shí)施方式，逆變器控制部105在充電模式下將使開關(guān)元件動作的柵極信號GS的脈沖寬度設(shè)得比運(yùn)行模式時(shí)要小。由此，從逆變器電路部102輸出充電電流Ich的時(shí)間變得比運(yùn)行模式時(shí)要小，因此，能夠在流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的電流變大之前切斷電流的輸出。因此，能夠防止在濾波電容器FC3的充電過程中有較大的電流流過逆變器電路部102的開關(guān)元件。

此外，在濾波電容器FC3的蓄電量較少的期間，通常，逆變器電路部102的開關(guān)元件中流過特別大的電流的可能性較高。逆變器控制部105在充電模式下，逐漸增大使逆變器電路部102的開關(guān)元件動作的柵極信號GS的脈沖寬度。由此，從逆變器電路部102輸出充電電流Ich的時(shí)間隨著濾波電容器FC3的蓄電量的增加而逐漸變長。因此，能夠在濾波電容器FC3的蓄電量較少的期間減小流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的充電電流Ich。

因此，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制逆變器電路部102的開關(guān)元件損傷。

變形例1.

最小值Tmin可以采用充電模式下從柵極驅(qū)動器電路部110最開始輸出的柵極信號GS的脈沖寬度成為開關(guān)元件的最小響應(yīng)時(shí)間的值Vmin與零之間的值。

通過對最小值Tmin設(shè)定從零到值Vmin之間的值，從而能夠使逆變器控制部105在充電模式下開始動作后從逆變器電路部102最開始輸出的電流接近于逆變器電路部102能夠輸出的最小值。由此，在開關(guān)元件中流過特別大的電流的可能性較高的濾波電容器FC3的充電初期，能夠減小流過開關(guān)元件的電流。

其結(jié)果是，假設(shè)即使從逆變器電路部102輸出電流的時(shí)間產(chǎn)生了偏差，或者柵極信號GS的脈沖寬度產(chǎn)生了偏差，也能夠抑制對逆變器電路部102的開關(guān)元件而言成為過電流的大電流流過的情況。

因此，在對濾波電容器進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制開關(guān)元件損傷。

變形例2.

分別構(gòu)成逆變器電路部102和轉(zhuǎn)換器電路部104的元件數(shù)量和它們的連接方式可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。與此對應(yīng)，濾波電容器FC1、FC2的數(shù)量及連接方式也可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。濾波電容器FC3的數(shù)量也可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。

變形例3.

實(shí)施方式1中，通過下述示例來進(jìn)行了說明，即：逆變器電路部102具備開關(guān)元件，逆變器控制部105輸出使該開關(guān)元件動作的柵極信號GS。但是，轉(zhuǎn)換器電路部104例如也可以由開關(guān)元件和與其反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成。并且，輸出使轉(zhuǎn)換器電路部104的開關(guān)元件動作的柵極信號GS的轉(zhuǎn)換器控制部可以具備與實(shí)施方式1所涉及的逆變器控制部105相同的結(jié)構(gòu)，由此，在充電模式下，也可以逐漸增大柵極信號GS的脈沖寬度。由此，與實(shí)施方式1同樣地，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，也能夠抑制開關(guān)元件損傷。

變形例4.

逆變器控制部105還可以保持有對從開始動作起輸出柵極信號GS的次數(shù)N進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。該情況下，逆變器控制部105可以設(shè)為輸出具有預(yù)先確定的脈沖間隔、以及預(yù)先確定的值與N相乘得到的脈沖寬度的柵極信號GS。由此，也能夠獲得下述效果，即：在充電模式下，使柵極信號GS的脈沖寬度比運(yùn)行模式時(shí)要小，并且，隨著充電模式下控制時(shí)間的經(jīng)過，逐漸增大該柵極信號GS的脈沖寬度。因此，與實(shí)施方式1同樣地，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制開關(guān)元件損傷。

變形例5.

實(shí)施方式1中，說明了當(dāng)逆變器控制部105在充電模式下進(jìn)行動作時(shí)改變柵極信號GS的脈沖寬度的示例。取而代之，也可以對連接至變壓器103的初級線圈或次級線圈的電路并聯(lián)設(shè)置固定電阻或可變電阻。并且，逆變器控制部105也可以進(jìn)行切換開關(guān)的控制，以使得在充電模式下進(jìn)行動作時(shí)，逆變器控制部105與包含固定電阻或可變電阻的電路相連接，在運(yùn)行模式下進(jìn)行動作時(shí)，逆變器控制部105與不包含固定電阻或可變電阻的電路相連接。由此，與實(shí)施方式1同樣地，也能夠抑制濾波電容器FC3充電時(shí)有較大電流流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的情況。因此，與實(shí)施方式1同樣地，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制開關(guān)元件損傷。

實(shí)施方式2.

本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的電車的輔助電源裝置200如圖5所示，具備逆變器控制部205，來取代實(shí)施方式1所涉及的輔助電源裝置100所具備的逆變器控制部105。此外，輔助電源裝置200還具備電壓傳感器213，該電壓傳感器213對濾波電容器FC3的(電極間的)電壓VFc進(jìn)行測定，并將表示測定得到的結(jié)果的電壓信號輸出給逆變器控制部205。

逆變器控制部205在充電模式下，將柵極信號GS的脈沖間隔增大到比運(yùn)行模式時(shí)要長。

詳細(xì)而言，逆變器控制部205如圖6所示，具有指令輸出部207和三角波輸出部208來取代實(shí)施方式1所涉及的逆變器控制部105所具備的指令輸出部107和三角波輸出部108。逆變器控制部205還具有切換信號輸出部214，該切換信號輸出部214將濾波電容器FC3的電壓VFc和預(yù)先確定的參照電壓Vref進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果，輸出用于在充電模式下和運(yùn)行模式下切換指令輸出部207和三角波輸出部208的動作模式的切換信號SWS。這里，參照電壓Vref例如可以采用與濾波電容器FC3的額定電壓相對應(yīng)的值。

切換信號輸出部214從電壓傳感器213獲取電壓信號。切換信號輸出部214將獲取到的電壓信號所表示的電壓VFc與參照電壓Vref進(jìn)行比較。切換信號輸出部214在電壓VFc大于參照電壓Vref時(shí)，輸出表示為運(yùn)行模式這一信息的切換信號SWS。在電壓VFc在參照電壓Vref以下時(shí)，切換信號輸出部214輸出表示為充電模式這一信息的切換信號SWS。

三角波輸出部208基于切換信號SWS，輸出與充電模式和運(yùn)行模式中的任一個相對應(yīng)的三角波信號TS。

詳細(xì)而言，三角波輸出部208如圖7所示，具有：充電用三角波輸出部215，該充電用三角波輸出部215在充電模式下，輸出表示與預(yù)先確定的充電用三角波(第1三角波)相對應(yīng)的值的三角波信號TS1；運(yùn)行用三角波輸出部216，該運(yùn)行用三角波輸出部216在運(yùn)行模式下，輸出表示與預(yù)先確定的運(yùn)行用三角波(第2三角波)相對應(yīng)的值的三角波信號TS2；以及三角波切換部217，該三角波切換部217基于切換信號SWS，將從三角波輸出部208輸出的三角波信號TS切換為三角波信號TS1和三角波信號TS2中的任一個。

充電用三角波輸出部215預(yù)先保持表示從逆變器控制部205開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間與值的關(guān)系的充電用三角波信息，并輸出與充電用三角波信息相對應(yīng)的三角波信號TS1。詳細(xì)而言，充電用三角波輸出部215在自身保持的充電用三角波信息中，確定與從逆變器控制部205開始動作時(shí)起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值。接著，充電用三角波輸出部215輸出包含所確定的值的三角波信號TS1。

運(yùn)行用三角波輸出部216預(yù)先保持表示從逆變器控制部205開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間與值的關(guān)系的運(yùn)行用三角波信息，并輸出與運(yùn)行用三角波信息相對應(yīng)的三角波信號TS2。詳細(xì)而言，運(yùn)行用三角波輸出部216在自身保持的運(yùn)行用三角波信息中，確定與從逆變器控制部205開始動作時(shí)起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值。接著，運(yùn)行用三角波輸出部216輸出包含所確定的值的三角波信號TS2。

充電用三角波信息和運(yùn)行用三角波信息分別如圖7所示，表示根據(jù)從逆變器控制部205開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間，反復(fù)進(jìn)行值的增加和減少的三角波。充電用三角波的周期如同一附圖所示，比運(yùn)行用三角波信號的周期要長。

三角波切換部217從切換信號輸出部214獲取切換信號SWS。三角波切換部217在切換信號SWS表示為充電模式這一信息的情況下，將從三角波輸出部208輸出的三角波信號TS設(shè)定為來自充電用三角波輸出部215的三角波信號TS1。在切換信號SWS表示為運(yùn)行模式這一信息的情況下，三角波切換部217將從三角波輸出部208輸出的三角波信號TS設(shè)定為來自運(yùn)行用三角波輸出部216的三角波信號TS2。

指令輸出部207基于切換信號SWS，輸出與充電模式和運(yùn)行模式中的任一個相對應(yīng)的指令信號CS。

詳細(xì)而言，指令輸出部207如圖8所示，具有：充電用指令輸出部218，該充電用指令輸出部218在充電模式下，輸出表示預(yù)先確定的值Tc的指令信號CS1；運(yùn)行用指令輸出部219，該運(yùn)行用指令輸出部219在運(yùn)行模式下，輸出表示預(yù)先確定的值(與實(shí)施方式1相同的最大值Tmax)的指令信號CS2；以及指令切換部220，該指令切換部220基于切換信號SWS，將從指令輸出部207輸出的指令信號CS切換為指令信號TS1和指令信號TS2中的任一個。

充電用指令輸出部218預(yù)先保持表示預(yù)先確定的值Tc的充電用指令信息，輸出與充電用指令信息相對應(yīng)的指令信號CS1。詳細(xì)而言，充電用指令輸出部218輸出包含自身保持的充電用指令信息所表示的值Tc的指令信號CS1。

運(yùn)行用指令輸出部219預(yù)先保持表示預(yù)先確定的值Tmax的運(yùn)行用指令信息，輸出與運(yùn)行用指令信息相對應(yīng)的指令信號CS2。詳細(xì)而言，運(yùn)行用指令輸出部219輸出包含自身保持的運(yùn)行用指令信息所表示的值Tmax的指令信號CS2。

充電用指令信息表示的值Tc如圖7所示，比運(yùn)行用指令信息表示的值Tmax要小。

指令切換部220從切換信號輸出部214獲取切換信號SWS。指令切換部220在切換信號SWS表示為充電模式這一信息的情況下，將從指令輸出部207輸出的指令信號CS設(shè)定為來自充電用指令輸出部218的指令信號CS1。在切換信號SWS表示為運(yùn)行模式這一信息的情況下，指令切換部220將從指令輸出部207輸出的指令信號CS設(shè)定為來自運(yùn)行用指令輸出部219的指令信號CS2。

至此，對實(shí)施方式2所涉及的輔助電源裝置200的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。下面，對輔助電源裝置200的動作進(jìn)行說明。

(充電模式下的動作)

在充電模式下，三角波輸出部208輸出從充電用三角波輸出部215輸出的三角波信號TS1，以作為三角波信號TS。此外，指令輸出部207輸出從充電用指令輸出部218輸出的指令信號CS1，以作為指令信號CS。

比較部109和柵極驅(qū)動器電路部110分別與實(shí)施方式1相同地進(jìn)行動作。因此，在充電模式下，柵極信號GS在三角波信號TS1表示的值小于指令信號CS1表示的值Tc的期間，從柵極驅(qū)動器電路部110被輸出。

(運(yùn)行模式下的動作)

在運(yùn)行模式下，三角波輸出部208輸出從運(yùn)行用三角波輸出部216輸出的三角波信號TS2，以作為三角波信號TS。此外，指令輸出部207輸出從運(yùn)行用指令輸出部219輸出的指令信號CS2，以作為指令信號CS。

比較部109和柵極驅(qū)動器電路部110分別與實(shí)施方式1相同地進(jìn)行動作。因此，在運(yùn)行模式下，柵極信號GS在三角波信號TS2表示的值小于指令信號CS2表示的值Tmax的期間，從柵極驅(qū)動器電路部110被輸出。

通過按上述方式進(jìn)行動作，從逆變器控制部205輸出的柵極信號GS的脈沖間隔在充電模式下比運(yùn)行模式時(shí)要長。

一般情況下，在諧振型的逆變器電路部102中，在下述時(shí)間點(diǎn)，即不同于電流因諧振而變?yōu)榱愕臅r(shí)間點(diǎn)，停止從逆變器電路部102輸出電流，由于伴隨著開關(guān)動作的損耗，開關(guān)元件發(fā)熱。

根據(jù)本實(shí)施方式，逆變器控制部205在充電模式下，將柵極信號GS的脈沖間隔增大到比運(yùn)行模式時(shí)要長。因此，即使因伴隨著開關(guān)動作的損耗而導(dǎo)致開關(guān)元件發(fā)熱，也能夠在開關(guān)元件進(jìn)行了某一程度的冷卻之后再開始下一個開關(guān)動作。由此，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠防止逆變器電路部102的開關(guān)元件過熱。因此，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制逆變器電路部102的開關(guān)元件因具有過量的熱而損傷。

實(shí)施方式3.

本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電車的輔助電源裝置300如圖9所示，具備逆變器控制部305，來取代實(shí)施方式2所涉及的輔助電源裝置200所具備的逆變器控制部205。

逆變器控制部305在充電模式下，使柵極信號GS的脈沖寬度比運(yùn)行模式時(shí)要小，并且，隨著充電模式下控制時(shí)間的經(jīng)過，逐漸增大柵極信號GS的脈沖寬度，并將柵極信號GS的脈沖間隔增大到比運(yùn)行模式時(shí)要長。

詳細(xì)而言，逆變器控制部305如圖10所示，具有指令輸出部307，來取代實(shí)施方式2所涉及的逆變器控制部205所具備的指令輸出部207。

指令輸出部307與實(shí)施方式2所涉及的指令輸出部207同樣地，基于切換信號SWS，輸出與充電模式和運(yùn)行模式中的任一個相對應(yīng)的指令信號CS。本實(shí)施方式中，充電模式下輸出的指令信號CS與實(shí)施方式2不同。

詳細(xì)而言，指令輸出部307如圖11所示，具有充電用指令輸出部318，來取代實(shí)施方式2所涉及的指令輸出部207所具備的充電用指令輸出部218。

充電用指令輸出部318預(yù)先保持表示從逆變器控制部305開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間與值的關(guān)系的充電用指令信息，并輸出與充電用指令信息相對應(yīng)的指令信號CS1。

本實(shí)施方式所涉及的充電用指令信息如圖11所示，表示斜坡函數(shù)。即，本實(shí)施方式所涉及的充電用指令信息示出在從逆變器控制部305開始動作時(shí)起到充電時(shí)間Tch為止的期間，從最小值Tmin到最大值Tmax為止呈直線形增加的值。最小值Tmin與實(shí)施方式1相同，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定，例如設(shè)為零。

至此，對實(shí)施方式3所涉及的輔助電源裝置300的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。

本實(shí)施方式所涉及的輔助電源裝置300與實(shí)施方式2所涉及的輔助電源裝置200同樣地進(jìn)行動作。其結(jié)果是，在充電模式下，從指令輸出部307輸出的指令信號CS與實(shí)施方式2所涉及的指令信號CS不同，表示隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變大的值。

通過按上述方式進(jìn)行動作，在充電模式下，從逆變器控制部305輸出的柵極信號GS的脈沖寬度與實(shí)施方式1相同，變得比運(yùn)行模式時(shí)要小，且隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變大。此外，從逆變器控制部305輸出的柵極信號GS的脈沖間隔與實(shí)施方式2相同，在充電模式下，變得比運(yùn)行模式時(shí)要長。

根據(jù)本實(shí)施方式，與實(shí)施方式1同樣地，能夠防止在濾波電容器FC3充電過程中有較大電流流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的情況。此外，能夠在濾波電容器FC3的蓄電量較少的期間，減小流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的充電電流Ich。

并且，與實(shí)施方式2同樣地，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠防止逆變器電路部102的開關(guān)元件過熱。

因此，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制逆變器電路部102的開關(guān)元件損傷。

實(shí)施方式4.

本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電車的輔助電源裝置400如圖12所示，具備逆變器控制部405來取代實(shí)施方式1所涉及的輔助電源裝置100所具備的逆變器控制部105。

逆變器控制部405與實(shí)施方式3所涉及的逆變器控制部305同樣地，在充電模式下，使柵極信號GS的脈沖寬度比運(yùn)行模式時(shí)要小，并且，隨著充電模式下控制時(shí)間的經(jīng)過，逐漸增大柵極信號GS的脈沖寬度，并將柵極信號GS的脈沖間隔增大到比運(yùn)行模式時(shí)要長。并且，逆變器控制部405隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸縮短脈沖間隔。

詳細(xì)而言，逆變器控制部405如圖13所示，具有三角波輸出部408來取代實(shí)施方式1所涉及的逆變器控制部105所具備的三角波輸出部108。

三角波輸出部408與實(shí)施方式1所涉及的三角波輸出部108同樣地，預(yù)先保持表示從逆變器控制部405開始動作起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間與值的關(guān)系的三角波信息，并輸出與三角波信息相對應(yīng)的三角波信號TS。并且，三角波輸出部408在自身保持的三角波信息中，確定與從逆變器控制部405開始動作時(shí)起經(jīng)過的經(jīng)過時(shí)間相對應(yīng)的值。接著，三角波輸出部408輸出包含所確定的值的三角波信號TS。

本實(shí)施方式所涉及的三角波信息在表示三角波這一點(diǎn)上與實(shí)施方式1所涉及的三角波信息相同。本實(shí)施方式所涉及的三角波信息如圖13所示，與實(shí)施方式1所涉及的三角波信息不同，從逆變器控制部405開始動作起到充電時(shí)間Tch為止，即，在逆變器控制部405以充電模式進(jìn)行動作的期間，周期逐漸變短。

此外，本實(shí)施方式所涉及的三角波信息所表示的三角波中，逆變器控制部405以充電模式進(jìn)行動作的期間的周期比從逆變器控制部405開始動作起超過充電時(shí)間Tch的運(yùn)行模式下的周期要長。

至此，對實(shí)施方式4所涉及的輔助電源裝置400的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。

本實(shí)施方式所涉及的輔助電源裝置400與實(shí)施方式1所涉及的輔助電源裝置100同樣地進(jìn)行動作。其結(jié)果是，在充電模式下，從三角波輸出部408輸出的三角波信號TS與實(shí)施方式1所涉及的三角波信號TS不同，其周期隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變短。

通過按上述方式進(jìn)行動作，在充電模式下，從逆變器控制部405輸出的柵極信號GS的脈沖寬度與實(shí)施方式1相同，變得比運(yùn)行模式時(shí)要小，且隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變大。此外，從逆變器控制部405輸出的柵極信號GS的脈沖間隔與實(shí)施方式2相同，在充電模式下，變得比運(yùn)行模式時(shí)要長。并且，從逆變器控制部405輸出的柵極信號GS的脈沖間隔在充電模式下隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變短。

根據(jù)本實(shí)施方式，與實(shí)施方式1同樣地，能夠防止在濾波電容器FC3充電過程中有較大電流流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的情況。此外，能夠在濾波電容器FC3的蓄電量較少的期間，減小流過逆變器電路部102的開關(guān)元件的充電電流Ich。

并且，與實(shí)施方式2同樣地，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠防止逆變器電路部102的開關(guān)元件過熱。

因此，在對濾波電容器FC3進(jìn)行充電時(shí)，能夠抑制逆變器電路部102的開關(guān)元件損傷。

并且，在本實(shí)施方式中，由于柵極信號GS的脈沖間隔隨著充電模式下的控制時(shí)間的經(jīng)過而逐漸變短，因此，能夠?qū)V波電容器FC3的充電所需的時(shí)間縮短到比實(shí)施方式3要短。

實(shí)施方式5.

本實(shí)施方式所涉及的電車的輔助電源裝置500如圖14所示，具備逆變器控制部505來取代實(shí)施方式2所涉及的輔助電源裝置200所具備的逆變器控制部205。

逆變器控制部505輸出與實(shí)施方式4所涉及的逆變器控制部405相同的柵極信號GS。

詳細(xì)而言，逆變器控制部505如圖15所示，具備：電壓比較部521，該電壓比較部521將電壓信號表示的濾波電容器FC3的電壓VFc與參照電壓Vref進(jìn)行比較，并輸出表示比較得到的結(jié)果的信號；充電用信號輸出部522，該充電用信號輸出部522在充電用模式下輸出充電用信號CHS；運(yùn)行用信號輸出部523，該運(yùn)行用信號輸出部523在運(yùn)行模式下輸出運(yùn)行用信號RS；輸出信號切換部524，該輸出信號切換部524基于從電壓比較部521輸出的信號，對輸出充電用信號還是輸出運(yùn)行用信號進(jìn)行切換；以及與實(shí)施方式1相同的柵極驅(qū)動器電路部110，該柵極驅(qū)動器電路部110基于從輸出信號切換部524輸出的信號，來輸出柵極信號。

電壓比較部521從電壓傳感器213獲取電壓信號。電壓比較部521將獲取到的電壓信號所表示的電壓VFc與參照電壓Vref進(jìn)行比較。電壓比較部521在電壓VFc大于參照電壓Vref時(shí)，輸出表示為運(yùn)行模式這一信息的信號。在電壓VFc在參照電壓Vref以下時(shí)，電壓比較部521輸出表示為充電模式這一信息的信號。

輸出信號切換部524在從電壓比較部521輸出的信號表示為充電模式這一信息的情況下，輸出從充電用信號輸出部522輸出的充電用信號CHS。在從電壓比較部521輸出的信號表示為運(yùn)行模式這一信息的情況下，輸出信號切換部524輸出從運(yùn)行用信號輸出部523輸出的運(yùn)行用信號RS。

充電用信號輸出部522從電壓傳感器213獲取電壓信號，基于獲取到的電壓信號所表示的電壓VFc，來決定柵極信號GS的頻率和脈沖寬度。充電用信號輸出部522生成包含所決定的頻率和脈沖寬度的充電用信號CHS并進(jìn)行輸出。

詳細(xì)而言，充電用信號輸出部522如圖16所示，具有：基于電壓VFc來決定柵極信號GS的頻率的頻率決定部525；基于電壓VFc來決定柵極信號GS的脈沖寬度的脈沖寬度決定部526；以及生成包含分別由頻率決定部525和脈沖寬度決定部526決定的頻率和脈沖寬度的充電用信號CHS并進(jìn)行輸出的信號生成部527。

頻率決定部525如圖16所示，保持確定有下述關(guān)系的信息，即：隨著電壓VFc變大，頻率f從預(yù)先確定的最小值fmin開始逐漸(例如，呈直線形地)變大。頻率決定部525從電壓傳感器213獲取電壓信號。頻率決定部525通過參照自身保持的信息，從而決定與獲取到的電壓信號所表示的電壓VFc相對應(yīng)的頻率。

脈沖寬度決定部526如圖16所示，保持確定有下述關(guān)系的信息，即：隨著電壓VFc變大，脈沖寬度Pw從預(yù)先確定的最小值Pmin開始逐漸(例如，呈直線形地)變大。脈沖寬度決定部526從電壓傳感器213獲取電壓信號。脈沖寬度決定部526通過參照自身保持的信息，從而決定與獲取到的電壓信號所表示的電壓VFc相對應(yīng)的脈沖寬度。

運(yùn)行用信號輸出部523輸出與實(shí)施方式2中在運(yùn)行模式下比較部109輸出的比較結(jié)果信號CRS相同的運(yùn)行用信號RS。詳細(xì)而言，運(yùn)行用信號輸出部523如圖17所示，具有與實(shí)施方式1相同的三角波輸出部108和比較部109、以及與實(shí)施方式2所涉及的運(yùn)行用指令輸出部219相同的指令輸出部507。

通過具有該結(jié)構(gòu)的逆變器控制部505進(jìn)行動作，來從逆變器控制部505輸出與實(shí)施方式4所涉及的逆變器控制部405相同的柵極信號GS。因此，即使采用本實(shí)施方式，也可獲得與實(shí)施方式4相同的效果。

變形例6.

各實(shí)施方式所涉及的逆變器控制部105、205、305、405、505所發(fā)揮的功能能夠通過逆變器控制部105、205、305、405、505執(zhí)行軟件程序來實(shí)現(xiàn)。此外，通過模式化，通過決定柵極信號GS各自的脈沖寬度，也能夠輸出與各實(shí)施方式所涉及的逆變器控制部105、205、305、405、505輸出的柵極信號GS相同的柵極信號GS。即使采用這種方法，也可獲得與各實(shí)施方式相同的效果。

以上，明確示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及變形例，但本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明包含實(shí)施方式與變形例的適當(dāng)組合、以及在此基礎(chǔ)上的適當(dāng)變更。

標(biāo)號說明

100、200、300、400、500 電車的輔助電源裝置，101 直流電源，102 逆變器電路部，103 變壓器，104 轉(zhuǎn)換器電路部，105、205、305、405、505 逆變器控制部，107、207、307、507 指令輸出部，108、208、408 三角波輸出部，109 比較部，110 柵極驅(qū)動器電路部，213 電壓傳感器，214 切換信號輸出部，215 充電用三角波輸出部，216 運(yùn)行用三角波輸出部，217 三角波切換部，218、318 充電用指令輸出部，219 運(yùn)行用指令輸出部，220 指令切換部，521 電壓比較部，522 充電用信號輸出部，523 運(yùn)行用信號輸出部，524 輸出信號切換部，525 頻率決定部，526 脈沖寬度決定部，527 信號生成部。