(57)【要約】【課題】インバータユニットを構成する複数のインバータ回路のうち、一部のインバータ回路を鉄道車両の非走行時にサービス電源供給用として用いる場合であっても安定して運用することが可能な鉄道車両用電力変換装置を提供する。【解決手段】実施形態の鉄道車両用電力変換装置は、複数のインバータ回路と、複数のインバータ回路で共用され、複数のインバータ回路を空気冷却するための冷却部と、を有するインバータユニットを備えている。そして、複数のインバータ回路のうち一つのインバータ回路は、少なくとも鉄道車両の非走行時に低電圧機器にサービス電源を供給するためのトランスに接続可能とされている。【選択図】図２
2017204914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインバータ回路と、前記複数のインバータ回路で共用され、前記複数のインバータ回路を空気冷却するための冷却部と、を有するインバータユニットを備え、
前記複数のインバータ回路のうち一つのインバータ回路は、少なくとも鉄道車両の非走行時に低電圧機器にサービス電源を供給するためのトランスに接続可能とされている、
鉄道車両用電力変換装置。
【請求項２】
前記サービス電源の供給時に、前記一つのインバータ回路以外のインバータ回路を停止状態とする制御部を備えた、
請求項１記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
前記一つのインバータ回路を駆動用電動機あるいは前記トランスに排他的に接続する切換回路を備え、
前記制御部は、前記サービス電源の供給時に、前記切換回路を前記トランス側に切り換える、
請求項２記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項４】
前記インバータユニットを収納する筐体を備え、
前記筐体は、前記冷却部に鉄道車両の走行時の走行風が当たらないように遮断する、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項５】
複数のインバータ回路と、前記複数のインバータ回路で共用され、前記複数のインバータ回路を空気冷却するための冷却部と、を有するインバータユニットを複数備え、
前記複数のインバータユニットのうちのいずれか一つである第１インバータユニットを構成している前記複数のインバータ回路のうち一つのインバータ回路である第１インバータ回路は、鉄道車両の非走行時に低電圧機器にサービス電源を供給するためのトランスに接続され、
前記複数のインバータユニットのうちのいずれか他の一つである第２インバータユニットを構成している前記複数のインバータ回路のうち一つのインバータ回路である第２インバータ回路は、鉄道車両の非走行時に低電圧機器にサービス電源を供給するためのトランスに接続可能とされ、
さらに、前記第１インバータ回路あるいは前記第２インバータ回路を前記トランスに排他的に接続する切換回路と、
前記第１インバータ回路が前記サービス電源を供給できなくなった場合に、前記切換回路を制御して前記第２インバータ回路を前記トランスに接続させる制御部と、
を備えた鉄道車両用電力変換装置。
【請求項６】
前記インバータユニットのそれぞれの前段に、集電装置を介してき電線から供給される電力の変動を抑制するためのフィルタコンデンサを備え、
前記切換回路は、前記第１インバータユニットの前段のフィルタコンデンサを、前記第２インバータユニットの前段のフィルタコンデンサに代えて接続可能であり、
前記制御部は、前記第１インバータ回路が前記サービス電源を供給できなくなった場合に、前記切換回路を制御して前記第１インバータユニットの前段のフィルタコンデンサを、前記第２インバータユニットの前段のフィルタコンデンサに代えて接続させる、
請求項５記載の鉄道車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動用の複数の主電動機を備えた鉄道車両が知られているが、このような鉄道車両において、複数の主電動機を同期電動機とした場合には、それぞれの主電動機に対応したインバータ回路を備えた電気車制御装置を構成する必要があった。
【０００３】
これは、同期電動機の場合には、インバータ回路の出力周波数と、主電動機の回転子の回転周波数が原理上一致する必要があるからである。
従って、主電動機として誘導電動機を用いる場合と比較して、インバータ回路の設置面積（及び設置容積）が増大し、ひいては、電気車制御装置が大型化する虞があった。
【０００４】
一方、主電動機としての効率は、同期電動機の方が誘導電動機よりも高いため省エネルギーの観点から主電動機として同期電動機を用いた鉄道車両が望まれた。
このため、近年において複数のインバータ回路を一つのインバータユニットに集約することで電気車制御装置の小型化を図ることが提案されている。
さらには、主電動機として誘導電動機を用いていた場合と同様に、主電動機の駆動と、サービス電源の供給とを一つのインバータユニットで行えるようにすることも望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２９３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、インバータユニットを構成する複数のインバータ回路のうち、一つをサービス電源の供給を行うインバータ回路として兼用する場合には、当該一つのインバータ回路当たりの発熱量は、同期電動機を駆動する場合よりもサービス電源の供給を行う場合の方が大きくなることが想定され、安定した運用が望めない虞があった。
【０００７】
上記課題を達成するために本発明の実施形態は、インバータユニットを構成する複数のインバータ回路のうち、一部のインバータ回路を鉄道車両の非走行時にサービス電源供給用として用いる場合であっても安定して運用することが可能な鉄道車両用電力変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の鉄道車両用電力変換装置は、複数のインバータ回路と、複数のインバータ回路で共用され、複数のインバータ回路を空気冷却するための冷却部と、を有するインバータユニットを備えている。
そして、複数のインバータ回路のうち一つのインバータ回路は、少なくとも鉄道車両の非走行時に低電圧機器にサービス電源を供給するためのトランスに接続可能とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態の電気車制御装置を搭載した鉄道車両の外観側面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の電力変換ユニットの概要回路構成を示す図である。
【図３】図３は、第２実施形態の電力変換ユニットの概要回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態の電気車制御装置を搭載した鉄道車両の外観側面図である。
鉄道車両１０は、鉄道車両本体１１と、直流き電線（架線）１２にパンタグラフ（集電装置）１３を介して接続されるとともに、車輪１４及び線路１５を介して設置される電力変換ユニット（インバータユニット）１６と、を備えている。
【００１１】
電力変換ユニット１６は、電力変換装置１７並びにこの電力変換装置１７を空気冷却するためのヒートパイプ及び冷却フィン等を有する空冷部１８を収納するユニット筐体２１を備えている。
ユニット筐体２１は、筐体本体２２と、筐体本体２２に対して突設され、空冷部１８を収納する空冷部カバー２３と、を備えている。
【００１２】
［１］第１実施形態
次に、第１実施形態の電力変換ユニットについて説明する。
図２は、第１実施形態の電力変換ユニットの概要回路構成を示す図である。
電力変換ユニット１６は、パンタグラフ１３を介して直流き電線１２に接続され、高速に遮断を行う高速遮断器３１と、高速遮断器３１に直列に接続された開放接触器３２と、開放接触器３２に直列に接続され、後述のフィルタコンデンサ３６への充電を行うための充電接触器３３と、充電接触器３３と並列に接続されフィルタコンデンサ３６の初期充電電流を制限するための充電抵抗器３４と、供給電力の電圧の安定化を図るためのフィルタリアクトル３５と、フィルタリアクトル３５と共働して供給電力の電圧の安定化を図るためのフィルタコンデンサ３６と、並列に接続された直流−三相交流変換を行う四つのインバータ３７−１〜３７−４が一体とされて４イン１インバータユニットとされたインバータユニット３８と、を備えている。
【００１３】
また、電力変換ユニット１６は、インバータユニット３８を構成しているインバータ３７−１に電気的に接続された主電動機３９−１と、インバータユニット３８を構成しているインバータ３７−２に電気的に接続された主電動機３９−２と、インバータユニット３８を構成しているインバータ３７−３に電気的に接続された主電動機３９−３と、インバータユニット３８を構成しているインバータ３７−４に電気的に接続された接触器ユニット４０−１と、接触器ユニット４０−２と、接触器ユニット４０−１を介してインバータ３７−４に電気的に接続される主電動機３９−４と、主電動機３９−４と排他的に接触器ユニット４０−２を介してインバータ３７−４に電気的に接続されるトランス４１と、電力変換ユニット１６全体を制御するコントローラ５０と、を備えている。
【００１４】
ここで、高速遮断器３１、開放接触器３２、充電接触器３３、充電抵抗器３４、フィルタリアクトル３５、フィルタコンデンサ３６、インバータユニット３８、トランス４１及びコントローラ５０は、電力変換装置１７を構成している。
【００１５】
上記構成において、トランス４１には、低圧機器群として構成された負荷装置４２が電気的に接続されている。
また、４イン１インバータユニットとしてのインバータユニット３８は、四つのインバータ３７−１〜３７−４が空冷部１８を構成している一つの受熱板６１の一方の面に熱的に結合可能に配置されており、受熱板６１の他方の面には、ヒートパイプ及び放熱フィン（放熱器）を備え空冷部１８を構成している放熱部６２が接続されている。
【００１６】
さらにインバータ３７−４は、鉄道車両１０の停車期間中に主電動機３９−４と排他的に接触器ユニット４０−２を介してトランス４１に電気的に接続された状態とされることにより、サービス電源供給用インバータとして機能することとなる。
【００１７】
ここで、冷却装置の冷却能力について説明する。
インバータユニット３８は、鉄道車両１０の走行時には、必要とされる駆動能力に応じて最大４個の主電動機３９−１〜３９−４を駆動する。
【００１８】
この場合において、冷却装置に必要とされる冷却能力（以下、必要冷却能力という）は、いずれか一つのインバータを駆動して主電動機を一つ駆動する場合の必要冷却能力を必要冷却能力ＣＭ１とし、いずれか二つのインバータを駆動して主電動機を二つ駆動する場合の必要冷却能力を必要冷却能力ＣＭ２とし、いずれか三つのインバータを駆動して主電動機を三つ駆動する場合の必要冷却能力を必要冷却能力ＣＭ３とし、全てのインバータを駆動して主電動機を四つ駆動する場合の必要冷却能力を必要冷却能力ＣＭ４とし、鉄道車両１０の非走行時にインバータ３７−４を駆動する場合の必要冷却能力をＣＳとすると、例えば、以下の関係が成り立つ。
ＣＭ１＜ＣＳ＜ＣＭ２＜ＣＭ３＜ＣＭ４
したがって、上記関係を満たす場合には、冷却装置の必要冷却能力ＣＣは、次式を満たすようにすることで、走行時及び非走行時に必要とされる冷却能力を満たすことが可能となる。
ＣＭ４≦ＣＣ
【００１９】
ところで、本実施形態においては、鉄道車両１０の走行時と非走行時とのいずれにおいても風（走行風）による冷却能力の変動を抑制するため、空冷部カバー２３により、鉄道車両１０の走行時に自然対流を妨げる走行風が流れ込まないように、走行風を遮断した構造とされている。
この結果、走行時と非走行時で同様の冷却効果が得られるようになっている。
【００２０】
次に第１実施形態の動作を説明する。
まず、走行時の動作について説明する。
直流き電線１２からの直流電力は、パンタグラフ１３を介して電気車制御装置に供給される。
【００２１】
パンタグラフ１３を介して供給された直流電力は、コントローラ５０により高速遮断器３１が閉状態（オン状態）とされ、さらに開放接触器３２が閉状態とされて、充電抵抗器３４、フィルタリアクトル３５を介してフィルタコンデンサ３６に供給される。
【００２２】
この場合において、電力変換ユニット１６の起動直後等には、フィルタコンデンサ３６には、十分な電荷が蓄積されていないので、コントローラ５０は、このときの充電電流を充電抵抗器３４により制限することとなる。
【００２３】
すなわち、コントローラ５０は、フィルタコンデンサ３６の電圧が所定の電圧に充電されるまでは、充電接触器３３は、開状態に維持するので、充電抵抗器３４により充電電流がゆっくりと流れ、大電流の過渡電流が充電電流として流れ込まないようするのである。
【００２４】
そして、フィルタコンデンサ３６の電圧が所定の電圧となると、あるいは、初期状態において既に電圧が所定の電圧となっていると、コントローラ５０により充電接触器３３が閉状態とされる。
【００２５】
これにより、直流き電線１２からの直流電力は、高速遮断器３１、開放接触器３２、充電接触器３３及びフィルタリアクトル３５を介して、インバータユニット３８を構成しているインバータ３７−１〜３７−４にそれぞれ供給される。
【００２６】
そして、鉄道車両の走行時においては、インバータ３７−１〜３７−４のそれぞれに供給された直流電力は、インバータ３７−１〜３７−４を構成しているＩＧＢＴ等の半導体素子のスイッチングによって三相交流電力に変換される。変換された交流電力は、４つの主電動機３９−１〜３９−４（実際には、鉄道車両１０の駆動に必要な数の主電動機）に供給され、主電動機３９−１〜３９−４の駆動が開始される。
【００２７】
本第１実施形態において、例えば、インバータユニット３８に１５００Ｖの架線電圧が印加される場合、インバータ３７−１〜３７−４にも同様の１５００Ｖの電圧が印加され、印加された電圧に見合う電流が主電動機３９−１〜３９−４に流れて駆動される。
【００２８】
ところで、主電動機３９−１〜３９−４の駆動に際しては、インバータユニット３８における電力変換により電力変換損失が発生し、インバータ３７−１〜３７−４を構成している半導体素子から熱が発生する。発生した熱は受熱板６１を伝導し、受熱板６１より放熱部６２に伝導されて放熱部６２から機外へと放熱されることになる。
このときの冷却装置の必要冷却能力ＣＣは、上述したように、
ＣＭ４≦ＣＣ
となっているので、インバータユニット３８を構成している全てのインバータ３７−１〜３７−４を駆動したとしても確実に冷却できることとなる。
【００２９】
次に非走行時の動作について説明する。
以下の説明においては、走行後に駅などで停車し、非走行状態となったものとする。
したがって、既にコントローラ５０により高速遮断器３１、開放接触器３２及び充電接触器３３が閉状態とされており、フィルタコンデンサ３６には、十分な電荷が蓄積されているものとする。
【００３０】
これにより、非走行状態においても、直流き電線１２からの直流電力は、高速遮断器３１、開放接触器３２、充電接触器３３及びフィルタリアクトル３５を介して、インバータユニット３８を構成しているインバータ３７−１〜３７−４にそれぞれ供給される。
【００３１】
しかしながら、鉄道車両の非走行時においては、インバータ３７−１〜３７−３は、コントローラ５０により非動作状態とされ、インバータ３７−４のみが動作状態となっている。
そして、コントローラ５０は、接触器ユニット４０−１を構成している三つの接触器を全て開状態（オフ状態）とする。この結果、主電動機３９−４への電力供給は停止される。
【００３２】
一方、コントローラ５０は、接触器ユニット４０−２を構成している三つの接触器を全て閉状態（オン状態）とする。
これにより、供給された三相交流電力は、トランス４１により降圧され、負荷装置４２に供給され、負荷装置４２を構成している低圧機器群を駆動するための低圧三相交流電力となり、低圧機器群が駆動される。
【００３３】
このときの冷却装置の必要冷却能力ＣＣは、上述したように、
ＣＳ＜ＣＭ４≦ＣＣ
となっているので、サービス電源供給用インバータとして機能しているインバータ３７−４を非走行時であっても確実に冷却できることとなる。
【００３４】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、鉄道車両の走行時における主電動機駆動及び非走行時のサービス電源供給に要求される仕様を同一構成で満たすことが可能となり、非走行時のサービス電源供給実現に伴う装置構成の冗長性の抑制に寄与することができる。
【００３５】
［２］第２実施形態
次に、第２実施形態の電力変換ユニットについて説明する。
図３は、第２実施形態の電力変換ユニットの概要回路構成を示す図である。
図３において、図２と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
電力変換ユニット１６Ｘは、大別すると、主電動機３９−１Ａ〜３９−４Ａを備えた第１電力変換部１６Ａと、負荷装置４２が電気的に接続される第２電力変換部１６Ｂと、電力変換ユニット１６Ｘ全体を制御するコントローラ５０Ａと、を備えている。
第１電力変換部１６Ａは、パンタグラフ１３を介して直流き電線１２に接続され、高速に遮断を行う高速遮断器３１Ａと、高速遮断器３１Ａに直列に接続された開放接触器３２Ａと、開放接触器３２Ａに直列に接続され、後述のフィルタコンデンサ３６Ａへの充電を行うための充電接触器３３Ａと、充電接触器３３Ａと並列に接続されフィルタコンデンサ３６Ａの初期充電電流を制限するための充電抵抗器３４Ａと、供給電力の電圧の安定化を図るためのフィルタリアクトル３５Ａと、フィルタリアクトル３５Ａと共働して供給電力の電圧の安定化を図るためのフィルタコンデンサ３６Ａと、並列に接続された直流−三相交流変換を行う四つのインバータ３７−１Ａ〜３７−４Ａが一体とされて４イン１インバータユニットとされたインバータユニット３８Ａと、を備えている。
【００３６】
また、第１電力変換部１６Ａは、フィルタリアクトル３５Ａとインバータユニット３８Ａとの間に挿入された直流切換接触器５１Ａと、インバータユニット３８Ａを構成しているインバータ３７−１Ａに電気的に接続された主電動機３９−１Ａと、インバータユニット３８Ａを構成しているインバータ３７−２Ａに電気的に接続された主電動機３９−２Ａと、インバータユニット３８Ａを構成しているインバータ３７−３Ａに電気的に接続された主電動機３９−３Ａと、インバータユニット３８Ａを構成しているインバータ３７−４Ａに電気的に接続された接触器ユニット４０−１と、接触器ユニット４０−１に並列に接続された接触器ユニット４０−２と、接触器ユニット４０−１を介してインバータ３７−４Ａに電気的に接続される主電動機３９−４Ａと、を備えている。
【００３７】
第２電力変換部１６Ｂは、パンタグラフ１３を介して直流き電線１２に接続され、高速に遮断を行う高速遮断器３１Ｂと、高速遮断器３１Ｂに直列に接続された開放接触器３２Ｂと、開放接触器に直列に接続され、後述のフィルタコンデンサへの充電を行うための充電接触器３３Ｂと、充電接触器３３Ｂと並列に接続されフィルタコンデンサの初期充電電流を制限するための充電抵抗器３４Ｂと、供給電力の電圧の安定化を図るためのフィルタリアクトル３５Ｂと、フィルタリアクトル３５Ｂ及び第１電力変換部１６−１の直流切換接触器５１Ａの間に接続された直流切換接触器５１Ｂと、フィルタリアクトル３５Ｂと共働して供給電力の電圧の安定化を図るためのフィルタコンデンサ３６Ｂと、並列に接続された直流−三相交流変換を行う四つのインバータ３７−１Ｂ〜３７−４Ｂが一体とされて４イン１インバータユニットとされたインバータユニット３８Ｂと、を備えている。
【００３８】
また、第２電力変換部１６Ｂは、フィルタリアクトル３５Ｂとインバータユニット３８Ｂとの間に挿入された直流切換接触器５１Ｃと、インバータユニット３８Ｂを構成している四つのインバータ３７−１Ｂ〜３７−４Ｂのうちいずれか一つのインバータ（図３の例の場合、インバータ３７−３Ｂ）に電気的に接続された接触器ユニット４０−３と、接触器ユニット４０−３を介してインバータ３７−３Ｂに電気的に接続されるトランス４１と、を備えている。
【００３９】
上記構成において、トランス４１には、低圧機器群として構成された負荷装置４２が電気的に接続されている。
また、第１実施形態と同様に、４イン１インバータユニットとしてのインバータユニット３８Ａは、四つのインバータ３７−１Ａ〜３７−４Ａが一つの受熱板の一方の面に熱的に結合可能に配置されており、受熱板６１の他方の面には、ヒートパイプを介して放熱フィン（放熱器）が接続され、同様に４イン１インバータユニットとしてのインバータユニット３８Ｂは、四つのインバータ３７−１Ｂ〜３７−４Ｂが一つの受熱板６１の一方の面に熱的に結合可能に配置されており、受熱板６１の他方の面には、ヒートパイプを介して放熱フィン（放熱器）が接続されている。ここで、ヒートパイプ及び放熱フィンは、放熱部６２を構成している。
さらに通常時には、インバータユニット３８Ｂのインバータ３７−３Ｂは、サービス電源供給用インバータとして機能することとなる。
【００４０】
一方、インバータユニット３８Ｂが故障した場合には、インバータユニット３８Ａのインバータ３７−４Ａは、主電動機３９−４Ａと排他的に接触器ユニット４０−２を介してトランス４１に電気的に接続された状態とされることにより、インバータユニット３８Ｂのインバータ３７−３Ｂに代わり、サービス電源供給用インバータとして機能することとなる。
【００４１】
次に第２実施形態の動作を説明する。
まず、インバータユニット３８Ｂの正常時、かつ、走行しようとする際の動作について説明する。
この場合において、コントローラ５０Ａは、接触器ユニット４０−１は閉状態、接触器ユニット４０−２は開状態、接触器ユニット４０−３は閉状態としているものとする。
【００４２】
ここでは、先に第１電力変換部１６Ａの動作について説明する。
第１電力変換部１６Ａにおいて、直流き電線１２からの直流電力は、パンタグラフ１３を介して電気車制御装置に供給される。
【００４３】
パンタグラフ１３を介して第１電力変換部１６Ａに供給された直流電力は、コントローラ５０Ａにより高速遮断器３１Ａが閉状態（オン状態）とされ、さらに開放接触器３２Ａが閉状態とされて、充電抵抗器３４Ａ、フィルタリアクトル３５Ａを介してフィルタコンデンサ３６Ａに供給される。
【００４４】
そして、フィルタコンデンサ３６Ａの電圧が所定の電圧となると、あるいは、初期状態において既に電圧が所定の電圧となっていると、コントローラ５０Ａにより充電接触器３３Ａが閉状態とされる。
【００４５】
これにより、直流き電線１２からの直流電力は、高速遮断器３１Ａ、開放接触器３２Ａ、充電接触器３３Ａ及びフィルタリアクトル３５Ａを介して、インバータユニット３８Ａを構成しているインバータ３７−１Ａ〜３７−４Ａにそれぞれ供給され、三相交流電力に変換されて４つの主電動機３９−１Ａ〜３９−４Ａに供給され、主電動機３９−１Ａ〜３９−４Ａが駆動されて、鉄道車両１０が走行することとなる。
【００４６】
上記動作と並行して、第２電力変換部１６Ｂが動作する。
第２電力変換部１６Ｂにおいても、直流き電線１２からの直流電力は、パンタグラフ１３を介して電気車制御装置に供給される。
【００４７】
パンタグラフ１３を介して第２電力変換部１６Ｂに供給された直流電力は、コントローラ５０Ａにより高速遮断器３１Ｂが閉状態（オン状態）とされ、さらに開放接触器３２Ｂが閉状態とされて、充電抵抗器３４Ｂ、フィルタリアクトル３５Ｂを介してフィルタコンデンサ３６Ｂに供給される。
【００４８】
そして、フィルタコンデンサ３６Ｂの電圧が所定の電圧となると、あるいは、初期状態において既に電圧が所定の電圧となっていると、コントローラ５０Ａにより充電接触器３３Ｂが閉状態とされる。
【００４９】
これにより、直流き電線１２からの直流電力は、高速遮断器３１Ｂ、開放接触器３２Ｂ、充電接触器３３Ｂ及びフィルタリアクトル３５Ｂを介して、インバータユニット３８Ｂを構成しているインバータ３７−３Ｂで三相交流電力に変換されてトランス４１に供給される。
そして、供給された三相交流電力は、トランス４１により降圧され、負荷装置４２に供給され、負荷装置４２を構成している低圧機器群が駆動される。
【００５０】
次に、インバータユニット３８Ａが正常な状態で、インバータ３７−３Ｂに異常が発生した場合、かつ、鉄道車両１０の非走行時（停車時）の動作について説明する。
この場合において、コントローラ５０Ａは、インバータ３７−３Ｂの異常を検出していたとすると、直流切換接触器５１Ａは開状態、直流切換接触器５１Ｂは閉状態、直流切換接触器５１Ｃは開状態とされ、接触器ユニット４０−１は開状態、接触器ユニット４０−２は閉状態、接触器ユニット４０−３は開状態とされる。
この結果、主電動機３９−４Ａに電気的に接続されていたインバータ３７−４Ａは主電動機３９−４Ａから電気的に切断された状態となり、トランス４１に電気的に接続されていたインバータ３７−３Ｂはトランス４１から電気的に切断された状態となる。
【００５１】
この場合において、直流切換接触器５１Ａは開状態であるので、高速遮断器３１Ａ、開放接触器３２Ａ、充電抵抗器３４Ａ及びフィルタリアクトル３５Ａは実効的に停止状態となる。
これらに対し、直流切換接触器５１Ｂは閉状態、直流切換接触器５１Ｃは開状態であるので、高速遮断器３１Ｂ、開放接触器３２Ｂ、充電抵抗器３４Ｂ及びフィルタリアクトル３５Ｂは、インバータユニット３８Ａに接続されることとなる。
この結果、第２電力変換部１６Ｂに供給された直流電力は、コントローラ５０Ａにより高速遮断器３１Ｂが閉状態（オン状態）とされ、さらに開放接触器３２Ｂが閉状態とされて、充電抵抗器３４Ｂ、フィルタリアクトル３５Ｂを介してフィルタコンデンサ３６Ａに供給される。
【００５２】
これにより、直流き電線１２からの直流電力は、高速遮断器３１Ｂ、開放接触器３２Ｂ、充電接触器３３Ｂ及びフィルタリアクトル３５Ｂを介して、インバータユニット３８Ａを構成しているインバータ３７−１Ａ〜３７−４Ａにそれぞれ供給されるが、インバータ３７−１Ａ〜３７−３Ａは、停止状態とされているため、主電動機３９−１Ａ〜３９-３Ａは、非駆動状態となる。
これに対し、インバータ３７−４Ａに供給された直流電力は、三相交流電力に変換され、接触器ユニット４０−２を介して、トランス４１に供給される。
そして、供給された三相交流電力は、トランス４１により降圧され、負荷装置４２に供給され、負荷装置４２を構成している低圧機器群が駆動される。
このときのインバータユニット３８Ａ及びインバータユニット３８Ｂのそれぞれに対応する冷却装置の必要冷却能力ＣＣは、上述した場合と同様に、
ＣＳ＜ＣＭ４≦ＣＣ
となっているので、サービス電源供給用インバータとして機能するインバータ３７−４Ａあるいはインバータ３７−３Ｂを非走行時であっても確実に冷却できることとなる。
【００５３】
以上の説明のように、本第２実施形態によれば、鉄道車両の走行時における主電動機駆動及び非走行時のサービス電源供給に要求される仕様を同一構成で満たすことが可能となるとともに、必要最低限なシステムの冗長性を確保することができる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以上の説明においては、サービス電源供給用インバータとして機能するインバータを１系統のみとしていたが、複数系統用いるように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    鉄道車両
１１    鉄道車両本体
１２    直流き電線（架線）
１３    パンタグラフ（集電装置）
１４    車輪
１５    線路
１６、１６Ｘ    電力変換ユニット
１６Ａ  第１電力変換部
１６Ｂ  第２電力変換部
１７    電力変換装置
１８    空冷部
２１    ユニット筐体
２２    筐体本体
２３    空冷部カバー
３１、３１Ａ、３１Ｂ  高速遮断器
３２、３２Ａ、３２Ｂ  開放接触器
３３、３３Ａ、３３Ｂ  充電接触器
３４、３４Ａ、３４Ｂ  充電抵抗器
３５、３５Ａ、３５Ｂ  フィルタリアクトル
３６、３６Ａ、３６Ｂ  フィルタコンデンサ
３７−１〜３７−４    インバータ
３７−１Ａ〜３７−４Ａ    インバータ
３７−１Ｂ〜３７−４Ｂ    インバータ
３８、３８Ａ、３８Ｂ  インバータユニット
３９−１Ａ〜３９−４Ａ    主電動機
３９−１Ｂ〜３９−４Ｂ    主電動機
４０−１〜４０−３    接触器ユニット
４１    トランス
４２    負荷装置
５０Ａ  コントローラ
５１Ａ〜５１Ｃ  直流切換接触器
６１    受熱板
６２    放熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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