DE112020006442T5 - NOISE REDUCTION DEVICE AND ELECTRIC VEHICLE CONTROL DEVICE - Google Patents

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Abstract

Eine Rauschreduzierungseinrichtung (100) weist eine Rauschreduzierungseinheit (80) und eine Steuerungseinheit (90) auf. Die Rauschreduzierungseinheit (80) weist auf: einen Kondensator (50), dessen negative Seite elektrisch mit einer negativen Busleiste (2b) über einen Verbindungsleiter verbunden ist; und eine Schaltschaltungseinheit (40), in der ein Oberer-Arm-Halbleiterelement (41) mit einer positiven Seite des Kondensators (50) verbunden ist, und ein Unterer-Arm-Halbleiterelement (42) mit einer negativen Seite des Kondensators (50) verbunden ist. Des Weiteren weist die Rauschreduzierungseinheit (80) eine Spule (30) auf, in der ein Ende verbunden ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Oberer-Arm-Halbleiterelement (41) und dem Unterer-Arm-Halbleiterelement (42) und ein anderes Ende elektrisch verbunden ist mit einer positiven Busleiste (2a). Die Steuerungseinheit (90) steuert die Schaltschaltungseinheit (40) gemäß einem Strom, der durch die positive Busleiste (2a) oder die negative Busleiste (2b) fließt.A noise reduction device (100) has a noise reduction unit (80) and a control unit (90). The noise reduction unit (80) comprises: a capacitor (50) whose negative side is electrically connected to a negative bus bar (2b) via a connecting conductor; and a switching circuit unit (40) in which an upper arm semiconductor element (41) is connected to a positive side of the capacitor (50) and a lower arm semiconductor element (42) is connected to a negative side of the capacitor (50). is. Further, the noise reduction unit (80) has a coil (30) in which one end is connected to a connection point between the upper arm semiconductor element (41) and the lower arm semiconductor element (42) and another end is electrically connected is with a positive bus bar (2a). The control unit (90) controls the switching circuit unit (40) according to a current flowing through the positive bus bar (2a) or the negative bus bar (2b).

Description

GebietArea

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rauschreduzierungseinrichtung, die einen Rauschkomponentenstrom reduziert, der von einem Leistungswandler leckt, und eine Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung, die in einem Elektrofahrzeug zu installieren ist und die Rauschreduzierungseinrichtung aufweist.The present invention relates to a noise reduction device that reduces a noise component current leaking from a power converter, and an electric vehicle control device to be installed in an electric vehicle and having the noise reduction device.

Hintergrundbackground

Die Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung weist einen Leistungswandler auf, der Leistung empfängt, die von einer Oberleitung zugeführt ist und treibt einen Hauptmotor an durch Nutzen der empfangenen Leistung. Der Leistungswandler weist intern ein Wandlerelement auf. Durch eine Schaltoperation bzw. einen Schaltbetrieb des Wandlerelements des Leistungswandlers fließt ein Rückstrom, der einen Rauschkomponentenstrom aufweist, durch eine Schiene, die ein Rückpfad zu einer Unterstation ist, die als Leistungszufuhr dient. Eine AC-Komponente, die in dem Rauschkomponentenstrom vorhanden ist, kann eine Fehlfunktion eines Schienensicherheitsgerät bewirken, das eine existierende Schienenkreuzungssteuerungseinrichtung und eine Auf-Schiene-Detektionseinrichtung aufweist. Daher gibt es einen Fall, wo es erforderlich ist, zuverlässig die AC-Komponente zu dämpfen, die in dem Rauschkomponentenstrom vorhanden ist.The electric vehicle controller includes a power converter that receives power supplied from a trolley wire and drives a main motor by utilizing the received power. The power converter internally has a converter element. By a switching operation of the conversion element of the power converter, a return current including a noise component current flows through a rail that is a return path to a substation serving as a power supply. An AC component present in the noise component stream may cause a malfunction of a rail safety device having an existing rail crossing control device and an on-rail detection device. Therefore, there is a case where it is necessary to reliably attenuate the AC component present in the noise component stream.

In Anbetracht des voranstehenden technischen Hintergrunds offenbart die folgende Patentliteratur 1 eine Konfiguration, in der in einer Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine DC-Spannung über eine Filterschaltung zu empfangen, die aus einer Filterspule und einem Filterkondensator besteht, ist die Filterschaltung, die eine Eingangsimpedanz in Bezug auf eine Leistungsfrequenz einer AC-Leistungszufuhr erhöht, die als eine Leistungszufuhr der DC-Spannung dient, parallel zu einer existierenden Filterschaltung verbunden.In view of the foregoing technical background, the following Patent Literature 1 discloses a configuration in which, in an electric vehicle control device configured to receive a DC voltage through a filter circuit composed of a filter coil and a filter capacitor, the filter circuit is the one Increased input impedance with respect to a power frequency of an AC power supply serving as a power supply of the DC voltage connected in parallel to an existing filter circuit.

Zitierungslistecitation list

Patentliteraturpatent literature

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2006-6002Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-6002

Kurzdarstellungabstract

Technisches ProblemTechnical problem

In der voranstehend beschriebenen herkömmlichen Technik wird eine neue Filterschaltung hinzugefügt, um eine AC-Komponente zu reduzieren, die in einem Rauschkomponentenstrom vorhanden ist. Jedoch, in der gesamten Filterschaltung, die die existierende Filterschaltung und die zusätzliche Filterschaltung aufweist, ist es nicht nur wünschenswert, den Rauschkomponentenstrom zu reduzieren, sondern auch eine ursprünglich notwendige DC-Stromkomponente, genauer gesagt ein Strom von ungefähr einigen hundert [A] bis eintausend [A] fließt. Daher tritt ein Problem auf, in dem ein zusätzliches Schaltungselement in einer Größe vergrößert werden muss, was zu einem Vergrößern des Fahrzeuggewichts und Wärmeerzeugung führt. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, den Rauschkomponentenstrom zu reduzieren, während ein Vergrößern einer Größe des zusätzlichen Schaltungselements vermieden wird.In the conventional technique described above, a new filter circuit is added to reduce an AC component present in a noise component stream. However, in the entire filter circuit comprising the existing filter circuit and the additional filter circuit, it is desirable to reduce not only the noise component current but also an originally necessary DC current component, more specifically, a current of about several hundred [A] to one thousand [A] flows. Therefore, there arises a problem in which an additional circuit element needs to be increased in size, resulting in increase in vehicle weight and heat generation. For this reason, it is desirable to reduce the noise component current while avoiding increasing a size of the additional circuit element.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Voranstehenden gemacht, und es ist eine Aufgabe davon, eine Rauschreduzierungseinrichtung zu erlangen, die dazu in der Lage ist, einen Rauschkomponentenstrom zu reduzieren, während ein Vergrößern einer Größe eines zusätzlichen Schaltungselements vermieden wird.The present invention has been made in view of the foregoing, and an object thereof is to obtain a noise reduction device capable of reducing a noise component current while avoiding increasing a size of an additional circuit element.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Um die voranstehend beschriebenen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung eine Rauschreduzierungseinrichtung, die in einem Elektrofahrzeug installiert ist, das einen Umrichter und eine Filterschaltung aufweist, die zwischen einer Oberleitung und dem Umrichter angeordnet sind, und die einen Rauschkomponentenstrom reduziert, der von dem Umrichter zu der Oberleitung oder einer Schiene leckt. Der Umrichter wandelt, in AC-Leistung zu einer Last, eine DC-Leistung, die über eine positive Busleiste zugeführt ist, die elektrisch mit der Oberleitung verbunden ist, und durch eine negative Busleiste zugeführt ist, die direkt mit der Schiene verbunden ist. Die Rauschreduzierungseinrichtung weist eine Rauschreduzierungseinheit und eine Steuerungseinheit auf. Die Rauschreduzierungseinheit weist einen Kondensator auf, dessen negative Seite elektrisch mit der negativen Busleiste über einen Verbindungsleiter verbunden ist. Des Weiteren weist die Rauschreduzierungseinheit eine Schaltschaltungseinheit auf, die ein Oberer-Arm-Halbleiterelement und ein Unterer-Arm-Halbleiterelement aufweist, die in Reihe verbunden sind, indem das Oberer-Arm-Halbleiterelement mit einer positiven Seite des Kondensators verbunden ist und das Unterer-Arm-Halbleiterelement mit einer negativen Seite des Kondensators verbunden ist. Des Weiteren weist die Rauschreduzierungseinheit eine Spule auf, in der ein Ende mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Oberer-Arm-Halbleiterelement und dem Unterer-Arm-Halbleiterelement verbunden ist, und ein anderes Ende ist elektrisch mit der positiven Busleiste verbunden. Die Steuerungseinheit steuert die Schaltschaltungseinheit gemäß einem Strom, der durch die positive Busleiste in die negative Busleiste fließt.In order to solve the problems described above and achieve the object, the present invention is a noise reduction device that is installed in an electric vehicle that has an inverter and a filter circuit disposed between a trolley wire and the inverter, and that reduces a noise component current , which leaks from the converter to the catenary or a rail. The inverter converts, into AC power to a load, DC power supplied through a positive bus bar electrically connected to the trolley wire and through a negative bus bar directly connected to the rail. The noise reduction device has a noise reduction unit and a control unit. The noise reduction unit has a capacitor whose negative side is electrically connected to the negative bus bar via a connecting conductor. Furthermore, the noise reduction unit includes a switching circuit unit including an upper arm semiconductor element and a lower arm semiconductor element connected in series by connecting the upper arm semiconductor element to a positive side of the capacitor and connecting the lower arm semiconductor element. Arm semiconductor element is connected to a negative side of the capacitor. Furthermore, the noise reduction unit includes a coil in which one end is connected to a connection point between the upper arm semiconductor element and the lower arm semiconductor element, and a other end is electrically connected to the positive bus bar. The control unit controls the switching circuit unit according to a current flowing through the positive bus bar into the negative bus bar.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der Rauschreduzierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Rauschkomponentenstrom zu reduzieren, während ein Vergrößern einer Größe eines zusätzlichen Schaltungselements vermieden wird.According to the noise reduction device of the present invention, it is possible to reduce a noise component current while avoiding increasing a size of an additional circuit element.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Schienenfahrzeugsystems darstellt, das eine Rauschreduzierungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. 1 12 is a diagram showing a configuration example of a railway vehicle system including a noise reduction device according to a first embodiment.
  • 2 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerungseinheit in der ersten Ausführungsform darstellt. 2 12 is a diagram showing a configuration example of a control unit in the first embodiment.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration darstellt, die Funktionen einer Umrichtersteuerungseinheit und der Steuerungseinheit in der ersten Ausführungsform implementiert. 3 12 is a block diagram showing an example of a hardware configuration that implements functions of an inverter control unit and the control unit in the first embodiment.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Hardwarekonfiguration darstellt, die Funktionen der Umrichtersteuerungseinheit und der Steuerungseinheit in der ersten Ausführungsform implementiert. 4 12 is a block diagram showing another example of a hardware configuration that implements functions of the converter control unit and the control unit in the first embodiment.
  • 5 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Schienenfahrzeugsystems darstellt, das eine Rauschreduzierungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform aufweist. 5 12 is a diagram showing a configuration example of a railway vehicle system including a noise reduction device according to a second embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Hiernach werden eine Rauschreduzierungseinrichtung und eine Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist.Hereinafter, a noise reduction device and an electric vehicle control device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited by the following embodiments.

Erste Ausführungsform.First embodiment.

1 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Schienensystems 150 mit einer Rauschreduzierungseinrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Das Schienensystem 150 weist eine Oberleitung 1, eine Stromsammlereinrichtung 2, einen Schalter 3, eine Leistungswandlereinheit 11, eine Last 8, ein Rad 9 und eine Schiene 10 auf. Die Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist konfiguriert durch die Rauschreduzierungseinrichtung 100 und die Leistungswandlereinheit 11. 1 12 is a diagram showing a configuration example of a rail system 150 including a noise reduction device 100 according to a first embodiment. The rail system 150 comprises an overhead line 1 , a current collector 2 , a switch 3 , a power converter unit 11 , a load 8 , a wheel 9 and a rail 10 . The electric vehicle control device according to the first embodiment is configured by the noise reduction device 100 and the power conversion unit 11.

Das Schienenfahrzeugsystem 150 ist ein Schienenfahrzeugsystem vom Gleichstromoberleitungstyp. Die Oberleitung 1 ist mit einer Unterstation (nicht dargestellt) verbunden. Die Unterstation und die Leistungswandlereinheit 11 sind elektrisch verbunden über die Stromsammlereinrichtung 2, eine positive Busleiste 2a, eine negative Busleiste 2b, den Schalter 3, das Rad 9 und die Schiene 10.The rail vehicle system 150 is a DC catenary type rail vehicle system. The overhead line 1 is connected to a substation (not shown). The substation and the power converter unit 11 are electrically connected via the current collector device 2, a positive bus bar 2a, a negative bus bar 2b, the switch 3, the wheel 9 and the rail 10.

Zu der Oberleitung 1 wird eine DC-Spannung zugeführt. Ein Nennwert einer allgemeinen DC-Spannung ist im Bereich von 600 V bis 3000 V. Die Stromsammlereinrichtung 2 ist in einem Elektrofahrzeug bereitgestellt, das nicht dargestellt ist. Die Stromsammlereinrichtung 2 empfängt DC-Leistung, die von der Oberleitung 1 zugeführt ist, durch einen Kontakt, der mit der Oberleitung 1 gleitet. Die empfangene DC-Leistung wird zu dem Schalter 3 durch die positive Busleiste 2a eingegeben. Der Schalter 3 ist ein Schalter, der eine elektrische Verbindung zwischen der Oberleitung 1 und der Leistungswandlereinheit 11 öffnet und schließt. Der Schalter 3 kann innerhalb der Leistungswandlereinheit 11 angeordnet sein. Der Schalter 3 schaltet, ob oder nicht eine Leistung zu der Leistungswandlereinheit 11 zugeführt wird. Während eines Normalbetriebs ist der Schalter 3 in einem AN-Zustand gesteuert. Zusätzlich, wenn ein Umrichter 6 gestoppt ist oder ausfällt, ist der Schalter 3 in einem AUS-Zustand gesteuert.A DC voltage is supplied to the overhead line 1 . A rated value of a general DC voltage is in a range of 600 V to 3000 V. The current collecting device 2 is provided in an electric vehicle, which is not illustrated. The current collector device 2 receives DC power supplied from the trolley wire 1 through a contact sliding with the trolley wire 1 . The received DC power is input to the switch 3 through the positive bus bar 2a. The switch 3 is a switch that opens and closes electrical connection between the trolley line 1 and the power conversion unit 11 . The switch 3 can be arranged inside the power converter unit 11 . The switch 3 switches whether or not power is supplied to the power converter unit 11 . During normal operation, the switch 3 is controlled in an ON state. In addition, when an inverter 6 is stopped or fails, the switch 3 is controlled in an OFF state.

Man beachte, dass in 1 ein elektrischer Draht der Oberleitung als die Oberleitung 1 dargestellt ist, und eine Pantographen-förmige Stromsammlereinrichtung als die Stromsammlereinrichtung 2 dargestellt ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt. Die Oberleitung 1 kann eine dritte Schiene sein, die in U-Bahnen und ähnlichem genutzt wird. Demgemäß, für die Stromsammlereinrichtung 2, kann eine Stromsammlereinrichtung für die dritte Schiene genutzt werden.Note that in 1 an electric wire of the trolley wire is shown as the trolley wire 1, and a pantograph-shaped current collector device is shown as the current collector device 2, but the present invention is not limited to these. The trolley wire 1 may be a third rail used in subways and the like. Accordingly, for the current collecting device 2, a current collecting device for the third rail can be used.

Die Leistungswandlereinheit 11 weist eine Filterspule 4a, einen Filterkondensator 4b, der an einer nachfolgenden Stufe der Filterspule 4 angeordnet ist, und den Umrichter 6 mit einer Mehrzahl von Halbleiterelementen 6a auf. Die Filterspule 4a ist eine Komponente, in der ein Leiter in eine Spulenform gewickelt ist. Die Filterspule 4a und der Filterkondensator 4b bilden eine Filterschaltung 4 aus. Die Filterschaltung 4 ist zwischen der Oberleitung 1 und dem Umrichter 6 angeordnet.The power conversion unit 11 includes a filter coil 4a, a filter capacitor 4b arranged at a subsequent stage of the filter coil 4, and the inverter 6 having a plurality of semiconductor elements 6a. The filter coil 4a is a component in which a conductor is wound into a coil shape. The filter coil 4a and the filter capacitor 4b form a filter circuit 4 . The filter circuit 4 is arranged between the overhead line 1 and the converter 6 .

Durch einen Schaltbetrieb des Halbleiterelements 6a, das in dem Umrichter 6 vorhanden ist, fließt ein Rückstrom, der einen Rauschkomponentenstrom aufweist, durch die Schiene 10, die als ein Rückpfad zu der Unterstation dient, die als eine Leistungszufuhr dient. Wie voranstehend beschrieben können die AC-Komponente, die in dem Rauschkomponentenstrom vorhanden ist, eine Fehlfunktion eines Schienensicherheitsgeräts bewirken, das eine existierendes Schienenkreuzungssteuerungseinrichtung und eine Auf-Schiene-Detektionseinrichtung aufweist. Durch Dämpfen des Rauschkomponentenstroms, der in dem Rückstrom vorhanden ist, reduziert die Filterschaltung 4 ein Ausströmen der AC-Komponente, die in dem Rauschkomponentenstrom vorhanden ist, in die Oberleitung 1 und die Schiene 10. Des Weiteren, zusätzlich zu der DC-Komponente, wird eine AC-Komponentenspannung aufgrund der Gleichrichtung von Wellen, die in einem Gleichrichter der Unterstation erzeugt ist, der DC-Spannung überlagert, die von der Oberleitung 1 ausgegeben wird. In einem Fall, wo diese AC-Komponentenspannung groß ist, reduziert die Filterschaltung 4 ein Fließen des Rauschkomponentenstroms, der durch diese AC-Komponentenspannung bewirkt ist, zu der Oberleitung 1 und der Schiene 10.By a switching operation of the semiconductor element 6a provided in the converter 6, a return current having a noise component current flows through the rail 10 serving as a return path to the substation serving as a power supply. As described above, the AC component present in the noise component stream can cause a malfunction of a rail safety device having an existing rail crossing control device and an on-rail detection device. By attenuating the noise component current present in the reverse current, the filter circuit 4 reduces leakage of the AC component present in the noise component current into the trolley wire 1 and the rail 10. Furthermore, in addition to the DC component, an AC component voltage due to the rectification of waves generated in a rectifier of the substation is superimposed on the DC voltage output from the trolley line 1 . In a case where this AC component voltage is large, the filter circuit 4 reduces the noise component current caused by this AC component voltage from flowing to the trolley wire 1 and the rail 10.

Große elektrische Leistung wird benötigt zum Antreiben eines Elektrofahrzeugs. Daher fließt ein großer Strom durch die Filterspule 4a. Um hiermit umzugehen, ist ein Querschnittsbereich des Leiters der Filterspule 4a, der aus Aluminium oder Kupfer hergestellt ist, vergrößert. Des Weiteren, um eine notwendige Induktivität sicherzustellen, ist die Filterspule 4a dazu konfiguriert, viele Male gewickelt zu sein. In einem Fall eines allgemeinen Pendlerzugs ist die Gefahr, dass die Filterspule 4a eine Stromkapazität aufweist, die einem Strom von ungefähr mehreren hundert [A] bis eintausend [A] widerstehen kann. Daher ist die Filterspule 4a eine schwere Komponente von ungefähr 500 [kg].Large electric power is required to drive an electric vehicle. Therefore, a large current flows through the filter coil 4a. To cope with this, a cross-sectional area of the conductor of the filter coil 4a made of aluminum or copper is increased. Furthermore, in order to ensure necessary inductance, the filter coil 4a is configured to be wound many times. In a case of a general commuter train, there is a danger that the filter coil 4a has a current capacity that can withstand a current of about several hundreds [A] to one thousand [A]. Therefore, the filter coil 4a is a heavy component of about 500 [kg].

Der Umrichter 6, der in dem Elektrofahrzeug vorhanden ist, ist allgemein dazu konfiguriert, eine Zwei-Stufen- oder Drei-Stufen-Drei-Phasen-Umrichterschaltung zu sein durch Nutzen der Mehrzahl von Halbleiterelementen 6a.The inverter 6 provided in the electric vehicle is generally configured to be a two-level or three-level three-phase inverter circuit by utilizing the plurality of semiconductor elements 6a.

Der Umrichter 6 wird gesteuert durch eine Umrichtersteuerungseinheit 7. Mit dem Umrichter 6 ist eine Last 8 verbunden.The converter 6 is controlled by a converter control unit 7. A load 8 is connected to the converter 6.

In einem Fall, wo der Umrichter 6 ein Umrichter einer Vortriebssteuerungseinrichtung ist, ist die Last 8 ein Hauptmotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs. Die Umrichtersteuerungseinheit 7 führt ein Antreiben und Bremsen des Elektrofahrzeugs durch, durch Betreiben des Umrichters 6 mit einer variablen Spannung und einer variablen Frequenz und Durchführen einer Leistungssteuerung oder Regenerativsteuerung des Hauptmotors. In einem Fall, wo der Umrichter 6 ein Umrichter einer Hilfsleistungszufuhreinrichtung ist, ist die Last 8 eine Hilfsmaschine mit einer Klimaanlageneinrichtung, einer Lichteinrichtung, einer Sicherheitseinrichtung, einem Kompressor, einer Batterie und einer Steuerungsleistungszufuhr. Die Umrichtersteuerungseinheit 7 führt stabile Leistung zu der Last 8 durch Betreiben des Umrichters 6 mit einer konstanten Spannung einer konstanten Frequenz zu.In a case where the inverter 6 is an inverter of a propulsion control device, the load 8 is a main motor for driving the electric vehicle. The inverter control unit 7 performs driving and braking of the electric vehicle by driving the inverter 6 at a variable voltage and a variable frequency and performing power control or regenerative control of the main motor. In a case where the inverter 6 is an inverter of an auxiliary power supply device, the load 8 is an auxiliary machine including an air conditioning device, a lighting device, a safety device, a compressor, a battery, and a control power supply. The inverter control unit 7 supplies stable power to the load 8 by driving the inverter 6 with a constant voltage at a constant frequency.

Die Umrichtersteuerungseinheit 7 führt eine Schaltungssteuerung an dem Halbleiterelement 6a, das in dem Umrichter 6 vorhanden ist, auf der Basis eines Befehls von einem Steuerungssystem höherer Ordnung durch, das nicht dargestellt ist. Durch diese Steuerung wandelt der Umrichter 6 DC-Leistung, die in dem Filterkondensator 4b gehalten ist, in AC-Leistung, um sie zu der Last 8 zuzuführen.The converter control unit 7 performs switching control on the semiconductor element 6a provided in the converter 6 based on a command from a higher-order control system, which is not shown. With this control, the inverter 6 converts DC power held in the filter capacitor 4 b into AC power to be supplied to the load 8 .

Zu der Umrichtersteuerungseinheit 7 wird ein Signal S6, das von einer Steuerungseinheit 90 ausgegeben ist, eingegeben. Zusätzlich gibt die Umrichtersteuerungseinheit 7 ein Signal S3 an die Steuerungseinheit 90 aus und gibt ein Signal S7 an den Schalter 3 aus. An den Schalter 3 wird ein Signal S4, das von der Steuerungseinheit 90 ausgegeben ist, auch eingegeben. Man beachte, dass ein Betrieb von der Einheit durch diese Signale S3, S4, S6 und S7 später beschrieben wird.To the converter control unit 7, a signal S6 output from a control unit 90 is input. In addition, the converter control unit 7 outputs a signal S3 to the control unit 90 and outputs a signal S7 to the switch 3 . To the switch 3, a signal S4 output from the control unit 90 is also input. Note that an operation of the unit by these signals S3, S4, S6 and S7 will be described later.

Als Nächstes wird die Rauschreduzierungseinrichtung 100 beschrieben. Die Rauschreduzierungseinrichtung 100 weist eine Rauschreduzierungseinheit 80 und die Steuerungseinheit 90 auf, die die Rauschreduzierungseinheit 80 steuert. Die Rauschreduzierungseinrichtung 100 ist eine Einrichtung, die einen Rauschkomponentenstrom reduziert, der von dem Umrichter 6 der Oberleitung 1 oder der Schiene 10 leckt. Die Rauschreduzierungseinrichtung 100 ergänzt oder verbessert die Funktion der Filterschaltung 4, wie voranstehend beschrieben wurde. Obwohl detaillierte Funktionen später beschrieben werden, kann die Rauschreduzierungseinrichtung 100 effektiv eine AC-Komponente reduzieren, die in einem Rauschkomponentenstrom vorhanden ist, der auf einen Rückstrom überlagert ist und fließt.Next, the noise reduction device 100 will be described. The noise reduction device 100 has a noise reduction unit 80 and the control unit 90 that controls the noise reduction unit 80 . The noise reduction device 100 is a device that reduces a noise component current leaking from the inverter 6 of the trolley wire 1 or the rail 10 . The noise reducer 100 complements or enhances the function of the filter circuit 4 as described above. Although detailed functions will be described later, the noise reducer 100 can effectively reduce an AC component present in a noise component current superimposed on a reverse current and flowing.

Die Rauschreduzierungseinheit 80 weist einen Kondensator 50, eine Schaltschaltungseinheit 40, eine Spule 30, eine Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20, Stromdetektoren 60 und 70 und Spannungsdetektoren 81 und 82 auf. In der folgenden Beschreibung kann der Stromdetektor 60 bezeichnet werden als „erster Stromdetektor“, und der Stromdetektor 70 kann bezeichnet werden als ein „zweiter Stromdetektor“. Man beachte, dass für den Stromdetektor 70 und den Spannungsdetektor 82 existierende Detektoren genutzt werden können.The noise reduction unit 80 comprises a capacitor 50, a switching circuit unit 40, a coil 30, an opening and closing circuit unit 20, current detectors 60 and 70, and voltage detectors 81 and 82. In the following description, the current detector 60 may be referred to as a "first current detector", and the current detector 70 may be referred to as a "second current detector". Note that current detector 70 and voltage detector 82 can utilize existing detectors.

Die Schaltschaltungseinheit 40 weist ein Oberer-Arm-Halbleiterelement 41 und ein Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 auf. Das Oberer-Arm-Halbleiterelement 41 und das Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 sind in Reihe verbunden. Das Oberer-Arm-Halbleiterelement 41 ist mit einer positiven Seite des Kondensators 50 verbunden. Das Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 ist mit einer negativen Seite des Kondensators 50 verbunden. Die negative Seite des Kondensators 50 ist mit der negativen Busleiste 2b über einen Verbindungsleiter 84 verbunden. Ein Ende der Spule 30 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Oberer-Arm-Halbleiterelement 41 und dem Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 verbunden. Ein anderes Ende der Spule 30 ist mit der positiven Busleiste 2a über die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 verbunden. Das bedeutet, dass ein anderes Ende der Spule 30 elektrisch mit der positiven Busleiste 2a verbunden ist.The switching circuit unit 40 includes an upper arm semiconductor element 41 and a lower arm semiconductor element 42 . The upper arm semiconductor element 41 and the lower arm semiconductor element 42 are connected in series. The upper arm semiconductor element 41 is connected to a positive side of the capacitor 50 . The lower arm semiconductor element 42 is connected to a negative side of the capacitor 50 . The negative side of the capacitor 50 is connected to the negative bus bar 2b via a connecting conductor 84. FIG. One end of the coil 30 is connected to a connection point between the upper arm semiconductor element 41 and the lower arm semiconductor element 42 . Another end of the coil 30 is connected to the positive bus bar 2 a via the opening and closing circuit unit 20 . This means that another end of the coil 30 is electrically connected to the positive bus bar 2a.

Die Steuerungseinheit 90 steuert die Schaltschaltungseinheit 40 gemäß einem Strom IS1, der durch die positive Busleiste 2a über die negative Busleiste 2b strömt.The control unit 90 controls the switching circuit unit 40 according to a current IS1 flowing through the positive bus bar 2a via the negative bus bar 2b.

Die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 ist ein Schalter, der eine elektrische Verbindung zwischen der Spule 30 und der positiven Busleiste 2a öffnet und schließt. Die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 weist eine Schaltungseinheit auf, in der eine Schaltung mit einem Hauptschalter 21 wechselseitig parallel verbunden ist mit einer Ladeschaltung, in der ein Ladeschalter 22 und ein Ladewiderstand 23 in Reihe verbunden sind. Zu der Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 wird ein Signal S5, das von der Steuerungseinheit 90 ausgegeben ist, eingegeben. AN/AUS des Hauptschalters 21 und des Ladeschalters 22 ist durch das Signal S5 gesteuert.The opening and closing circuit unit 20 is a switch that opens and closes electrical connection between the coil 30 and the positive bus bar 2a. The opening and closing circuit unit 20 has a circuit unit in which a circuit including a main switch 21 is mutually connected in parallel with a charging circuit in which a charging switch 22 and a charging resistor 23 are connected in series. To the opening and closing circuit unit 20, a signal S5 output from the control unit 90 is input. ON/OFF of the main switch 21 and the charging switch 22 is controlled by the signal S5.

In einem Fall, wo die Rauschreduzierungseinrichtung 100 aus einem Stoppzustand aktiviert ist, ist es notwendig, den Kondensator 50 zu laden. Daher, zuerst, ist nur der Ladeschalter 22 dazu gesteuert, EIN geschaltet zu sein. Leistung von der positiven Busleiste 2a fließt in den Kondensator 50 über den Ladeschalter 22 und den Ladewiderstand 23 und der Kondensator 50 wird geladen. Wenn das Laden des Kondensators 50 abgeschlossen ist, wird der Hauptschalter 21 dazu gesteuert, EIN geschaltet zu sein. Man beachte, dass der Hauptschalter 21 und der Ladeschalter 22 durch das Signal S5 gesteuert sind, das von der Steuerungseinheit 90 ausgegeben ist, wie später beschrieben wird.In a case where the noise reduction device 100 is activated from a stopped state, it is necessary to charge the capacitor 50 . Therefore, first, only the charge switch 22 is controlled to be ON. Power from the positive bus bar 2a flows into the capacitor 50 via the charging switch 22 and the charging resistor 23, and the capacitor 50 is charged. When the charging of the capacitor 50 is completed, the main switch 21 is controlled to be ON. Note that the main switch 21 and the charging switch 22 are controlled by the signal S5 output from the control unit 90, as will be described later.

Ähnlich zu der Filterspule 4a ist die Spule 30 eine Komponente, in der ein Leiter in einer Spulenform gewickelt ist. Wobei ein Strom, der durch die Spule 30 fließt, so klein wie einige [A] als Maximum ist. Daher kann die Spule 30 eine bedeutend kleinere Stromkapazität als die Filterspule 4a aufweisen. Aus diesem Grund ist die Spule 30 eine kleine und leichtgewichtige Komponente von ungefähr einigen [kg].Similar to the filter coil 4a, the coil 30 is a component in which a conductor is wound in a coil shape. Wherein, a current flowing through the coil 30 is as small as several [A] at maximum. Therefore, the coil 30 can have a significantly smaller current capacity than the filter coil 4a. For this reason, the spool 30 is a small and lightweight component of about several [kg].

Der Stromdetektor 60 detektiert einen Strom ICH1, der durch die Spule 30 fließt. Ein Detektionswert ICH des Stroms ICH1, der durch den Stromdetektor 60 detektiert ist, wird in die Steuerungseinheit 90 eingegeben. In der folgenden Beschreibung kann der Detektionswert ICH bezeichnet werden als eine „erste Ausgabe“. Man beachte, dass ein Strom, der durch die Spule 30 fließt, und ein Strom, der durch den Verbindungsleiter 84 fließt, dieselbe Größe und entgegengesetzte Richtungen aufweist. Daher kann der Stromdetektor 60 in dem Verbindungsleiter 84 angeordnet sein.The current detector 60 detects a current ICH1 flowing through the coil 30 . A detection value ICH of the current ICH1 detected by the current detector 60 is input to the control unit 90 . In the following description, the detection value ICH can be referred to as a “first issue”. Note that a current flowing through the coil 30 and a current flowing through the connection conductor 84 have the same magnitude and opposite directions. Therefore, the current detector 60 can be arranged in the connection conductor 84 .

Der Stromdetektor 70 detektiert den Strom IS1, der durch die positive Busleiste 2a fließt. Der Strom IS1 ist auch ein Eingangsstrom in die Filterschaltung 4. Ein Detektionswert IS des Stroms IS1, der durch den Stromdetektor 70 detektiert ist, wird in die Steuerungseinheit 90 eingegeben. In der folgenden Beschreibung kann der Detektionswert IS bezeichnet werden als eine „zweite Ausgabe“. Man beachte, dass ein Strom, der durch die positive Busleiste 2a fließt, und ein Strom, der durch die negative Busleiste 2b fließt, dieselbe Größe und entgegengesetzte Richtungen aufweisen. Daher kann der Stromdetektor 70 in der negativen Busleiste 2b angeordnet sein.The current detector 70 detects the current IS1 flowing through the positive bus bar 2a. The current IS1 is also an input current to the filter circuit 4. A detection value IS of the current IS1 detected by the current detector 70 is input to the control unit 90. FIG. In the following description, the detection value IS can be referred to as a “second issue”. Note that a current flowing through the positive bus bar 2a and a current flowing through the negative bus bar 2b have the same magnitude and opposite directions. Therefore, the current detector 70 can be arranged in the negative bus bar 2b.

Ein Beispiel des Oberer-Arm-Halbleiterelements 41 und das Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 ist der dargestellte Isoliertes-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), der eine antiparallele Diode aufweist, aber andere Schaltelemente können genutzt werden. Ein weiteres Beispiel des Oberer-Arm-Halbleiterelements 41 und des Unterer-Arm-Halbleiterelements 42 ist ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Zusätzlich kann nicht nur Silizium (Si), sondern auch Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Galliumoxid (Ga2O3), Diamant und Ähnliches, die Halbleiter mit breiter Bandlücke sind, genutzt werden als Material, das die Schaltelemente ausbildet. Wenn das Oberer-Arm-Halbleiterelement 41 und das Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 mit einem Halbleitermaterial mit breiter Bandlücke ausgebildet sind, ist es möglich, geringe Verluste und Hochgeschwindigkeitsschalten zu erreichen.An example of the upper arm semiconductor element 41 and the lower arm semiconductor element 42 is the illustrated insulated gate bipolar transistor (IGBT) having an anti-parallel diode, but other switching elements can be used. Another example of the upper arm semiconductor element 41 and the lower arm semiconductor element 42 is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). In addition, not only silicon (Si), but also silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), diamond and the like, which are wide bandgap semiconductors, can be used as the material constituting the switching elements. If the upper arm semiconductor element 41 and the lower arm semiconductor element 42 are formed with a wide band gap semiconductor material, it is possible to achieve low loss and high speed switching.

An die Schaltschaltungseinheit 40 werden Signale S1 und S2, die von der Steuerungseinheit 90 ausgegeben sind, eingegeben. Das Signal S1 ist ein Schaltsignal zum Steuern einer Leitung des Oberer-Arm-Halbleiterelements 41. Das Signal S2 ist ein Schaltsignal zum Steuern der Leitung des Unterer-Arm-Halbleiterelements 42.To the switching circuit unit 40, signals S1 and S2 output from the control unit 90 are input. The signal S1 is a switching signal for controlling conduction of the upper arm semiconductor element 41. The signal S2 is a switching signal for controlling conduction of the lower arm semiconductor element 42.

Der Spannungsdetektor 82 detektiert eine Oberleitungsspannung, die eine Spannung der Oberleitung 1 ist. Ein Detektionswert ES der Oberleitungsspannung, die durch den Spannungsdetektor 82 detektiert ist, wird durch die Steuerungseinheit 90 eingegeben.The voltage detector 82 detects a trolley wire voltage, which is a voltage of the trolley wire 1 . A detection value ES of the trolley wire voltage detected by the voltage detector 82 is inputted through the control unit 90 .

Der Spannungsdetektor 81 detektiert eine Kondensatorspannung, die eine Spannung über dem Kondensator 50 ist. Ein Detektionswert ECH der Kondensatorspannung, die durch den Spannungsdetektor 81 detektiert ist, wird an die Steuerungseinheit 90 eingegeben.The voltage detector 81 detects a capacitor voltage, which is a voltage across the capacitor 50 . A detection value ECH of the capacitor voltage detected by the voltage detector 81 is input to the control unit 90 .

Der Kondensator 50 hält eine DC-Spannung höher als die Oberleitungsspannung, unter Steuerung der Steuerungseinheit 90. Der Kondensator 50 funktioniert als Hauptleistungszufuhr der Rauschreduzierungseinrichtung 100.The capacitor 50 keeps a DC voltage higher than the trolley line voltage under the control of the control unit 90. The capacitor 50 functions as the main power supply of the noise reduction device 100.

Als Nächstes wird eine detaillierte Konfiguration der Steuerungseinheit 90 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Steuerungseinheit 90 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Steuerungseinheit 90 weist eine erste Steuerungseinheit 90a, eine zweite Steuerungseinheit 90b, eine dritte Steuerungseinheit 90c, einen Subtrahierer 90d, einen Teiler 90e und eine Sequenzsteuerungseinheit 91 auf.Next, a detailed configuration of the control unit 90 will be described. 2 12 is a diagram showing a configuration example of the control unit 90 according to the first embodiment. The control unit 90 has a first control unit 90a, a second control unit 90b, a third control unit 90c, a subtractor 90d, a divider 90e and a sequence control unit 91.

An die erste Steuerungseinheit 90a wird der Detektionswert IS des Stroms IS1 eingegeben, der durch den Stromdetektor 70 detektiert ist. In der ersten Steuerungseinheit 90a wird eine DC-Komponente des Detektionswerts IS des Stroms IS1 abgeschnitten bzw. beschränkt oder entfernt und ein Signal IAC*, das hauptsächlich eine Rauschkomponente aufweist, wird erzeugt. Das Signal IAC* repräsentiert eine Rauschkomponente, die durch den Filterreaktor 4a fließt.To the first control unit 90a, the detection value IS of the current IS1 detected by the current detector 70 is input. In the first control unit 90a, a DC component of the detection value IS of the current IS1 is clipped or removed, and a signal IAC* mainly including a noise component is generated. The signal IAC* represents a noise component flowing through the filter reactor 4a.

Zu der zweiten Steuerungseinheit 90b wird der Detektionswert ECH der Kondensatorspannung eingegeben, die durch den Spannungsdetektor 81 detektiert ist. In der zweiten Steuerungseinheit 90b wird eine Abweichung DE zwischen dem Detektionswert ECH und einem Signal ECH*, welcher ein Befehlswert der Kondensatorspannung ist, einer Proportional-Integral(PI)-Steuerung unterzogen und ein gesteuerter Wert wird als Signal DEP erzeugt. Die PI-Steuerung ist eine arithmetische Steuerung mit einem Proportionalelement und einem Integralelement und ist ein generelles arithmetisches Verfahren zum Betreiben des Signals DEP.To the second control unit 90b, the detection value ECH of the capacitor voltage detected by the voltage detector 81 is input. In the second control unit 90b, a deviation DE between the detection value ECH and a signal ECH*, which is a command value of the capacitor voltage, is subjected to proportional-integral (PI) control, and a controlled value is generated as a signal DEP. The PI control is an arithmetic control with a proportional element and an integral element and is a general arithmetic method for operating the signal DEP.

Das Signal DEP ist ein Signal zum Aufrechterhalten des Detektionswerts ECH der Kondensatorspannung an dem Signal ECH*, das den Befehlswert der Kondensatorspannung repräsentiert. In einem Fall, wo der Detektionswert ECH größer als das Signal ECH* ist, wird das Signal DEP derart erzeugt, dass der Kondensator 50 entladen wird. In einem Fall, wo der Detektionswert ECH kleiner als das Signal ECH* ist, wird das Signal DEP derart erzeugt, dass ein Strom in eine Richtung des Ladens des Kondensators 50 fließt.The signal DEP is a signal for maintaining the detection value ECH of the capacitor voltage on the signal ECH* representing the command value of the capacitor voltage. In a case where the detection value ECH is larger than the signal ECH*, the signal DEP is generated such that the capacitor 50 is discharged. In a case where the detection value ECH is smaller than the signal ECH*, the signal DEP is generated such that a current flows in a direction of charging the capacitor 50 .

Zu dem Subtrahierer 90d werden das Signal IAC* und das Signal DEP eingegeben. In dem Subtrahierer 90d wird das Signal DEP von dem Signal IAC* subtrahiert, und ein betriebener Wert davon wird als das Signal ICH* erzeugt. Das Signal ICH* ist ein Strombefehlssignal, das einen Befehlswert eines Stroms repräsentiert, der durch die Spule 30 fließen soll.To the subtractor 90d, the IAC* signal and the DEP signal are input. In the subtractor 90d, the DEP signal is subtracted from the IAC* signal, and an operated value thereof is generated as the ICH* signal. The signal ICH* is a current command signal representing a command value of a current to flow through the coil 30 .

Man beachte, dass in der folgenden Beschreibung das Signal ICH*, welches eine Ausgabe des Subtrahierers 90d ist, bezeichnet werden kann als ein „erstes Signal“ und das Signal IAC*, das eine Eingabe des Subtrahierers 90d ist, als ein „zweites Signal“ bezeichnet werden kann.Note that in the following description, the ICH* signal, which is an output of the subtractor 90d, can be referred to as a "first signal" and the IAC* signal, which is an input of the subtracter 90d, as a "second signal". can be designated.

Dem Teiler 90e wird der Detektionswert ES der Oberleitungsspannung und der Detektionswert ICH des Stroms ICH1 eingegeben, der durch den Stromdetektor 60 detektiert ist. In dem Teiler 90e wird der Detektionswert ES durch den Detektionswert ECH geteilt und ein betriebener Wert davon wird als ein Signal EM erzeugt. Das Signal EM ist ein Signal, das ein Verhältnis zwischen einer Spannung auf einer Eingangsseite und einer Spannung auf einer Ausgangsseite der Schaltschaltungseinheit 40 repräsentiert. Die Eingangsseite ist eine Seite des Kondensators 50 und die Ausgangsseite ist eine Seite der Spule 30. Das Signal EM nimmt einen Wert von 0 oder mehr und 1 oder weniger an.The detection value ES of the trolley line voltage and the detection value ICH of the current ICH1 detected by the current detector 60 are inputted to the divider 90e. In the divider 90e, the detection value ES is divided by the detection value ECH and an operated value thereof is generated as a signal EM. The signal EM is a signal representing a relationship between a voltage on an input side and a voltage on an output side of the switching circuit unit 40 . The input side is one side of the capacitor 50 and the output side is one side of the coil 30. The signal EM takes a value of 0 or more and 1 or less.

Die dritte Steuerungseinheit 90c der dritten Steuerungseinheit 90c wird das Signal ICH* eingegeben, das eine Ausgabe des Subtrahierers 90d ist, das der Detektionswert ICH des Stroms ICH1, das Signal EM, das eine Ausgabe des Teilers 90e ist, und ein Signal S8, das eine Ausgabe der Sequenzsteuerungseinheit 91 ist, wie später beschrieben wird. In der dritten Steuerungseinheit 90c wird eine Abweichung DI zwischen dem Signal ICH* und dem Detektionswert ICH des Stroms ICH1 einer PI-Steuerung unterzogen, und ein gesteuerter Wert wird als ein Signal DIP erzeugt. Das Signal DIP und das Signal EM werden addiert und ein betriebener Wert davon wird als das Signal M* erzeugt. Das Signal M* gibt ein Leitungsverhältnis der Schaltschaltungseinheit 40 an.The third control unit 90c of the third control unit 90c is inputted with the signal ICH* which is an output of the subtractor 90d which is the detection value ICH of the current ICH1, the signal EM which is an output of the divider 90e, and a signal S8 which is a Output of the sequence control unit 91 as will be described later. In the third control unit 90c, a deviation DI between the signal ICH* and the detection value ICH of the current ICH1 is subjected to PI control, and a controlled value is generated as a signal DIP. The signal DIP and the signal EM are added, and an operated value thereof is generated as the signal M*. The signal M* indicates a conduction ratio of the switching circuit unit 40 .

Des Weiteren, in der dritten Steuerungseinheit 90c, werden die Signale S1 und S2 durch Pulsweitenmodulation(PWM)-Steuerung an dem Signal M* erzeugt. Wie voranstehend beschrieben ist das Signal S1 ein Schaltsignal zum Steuern einer Leitung des Oberer-Arm-Halbleiterelements 41 und das Signal S2 ist ein Schaltsignal zum Steuern einer Leitung des Unterer-Arm-Halbleiterelements 42. Eine bekannte Technik kann genutzt werden für die PWM-Steuerung. Ein Dreieckswellenvergleichsverfahren unter Nutzung einer Dreieckswelle als ein Vergleichssignal, ein Sägezahnvergleichsverfahren unter Nutzung einer Sägezahnwelle als ein Vergleichssignal und Ähnliches werden allgemein verwendet.Furthermore, in the third control unit 90c, the signals S1 and S2 are generated by pulse width modulation (PWM) control on the signal M*. As described above, the signal S1 is a switching signal for controlling a line of the upper arm semiconductor element 41, and the signal S2 is a switching signal for controlling conduction of the lower arm semiconductor element 42. A known technique can be used for the PWM control. A triangular wave comparison method using a triangular wave as a comparison signal, a sawtooth comparison method using a sawtooth wave as a comparison signal, and the like are commonly used.

Als Nächstes wird die Sequenzsteuerungseinheit 91 beschrieben. Die Sequenzsteuerungseinheit 91 empfängt das Signal S3, das von der Umrichtersteuerungseinheit 7 ausgegeben ist. Das Signal S3 ist ein Signal, das einen Betriebsbefehl oder einen Stoppbefehl der Rauschreduzierungseinheit 80 repräsentiert. In einem Fall, wo das Signal S3 einen Betriebsbefehl zum Befehlen eines Betriebs der Rauschreduzierungseinheit 80 ist, setzt die Sequenzsteuerungseinheit 91 das Signal S8 auf AN fest, um die PWM-Steuerung auszuführen, und setzt das Signal S5 auf AN, um zu steuern, dass die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 AN geschaltet wird.Next, the sequence control unit 91 will be described. The sequence control unit 91 receives the signal S3 output from the converter control unit 7 . The signal S3 is a signal representing an operation command or a stop command of the noise reduction unit 80 . In a case where the signal S3 is an operation command for commanding an operation of the noise reduction unit 80, the sequence control unit 91 sets the signal S8 ON to perform the PWM control and sets the signal S5 ON to control that the opening and closing circuit unit 20 is turned ON.

In einem Fall, wo das Signal S3 einen Stoppbefehl zum Befehlen eines Stoppens des Betriebs der Rauschreduzierungseinheit ist, setzt die Sequenzsteuerungseinheit 91 das Signal S8 auf AUS zum Stoppen eines Ausführens der PWM-Steuerung und setzt das Signal S5 auf AUS zum Steuern, das die Öffnungs- und Schließungschaltungseinheit 20 AUS geschaltet wird.In a case where the signal S3 is a stop command for commanding a stop of the operation of the noise reduction unit, the sequence control unit 91 turns OFF the signal S8 for stopping executing the PWM control and turns the signal S5 OFF for controlling the opening - and closing circuit unit 20 is turned OFF.

Des Weiteren, in einem Fall, wo die Rauschreduzierungseinheit 80 ausgefallen ist, erzeugt die Sequenzsteuerungseinheit 91 das Signal S6, das das Ausfallen angibt, und sendet an die Umrichtersteuerungseinheit 7. In einem Fall, wo das Signal S6 einen Fehler der Rauschreduzierungseinheit angibt, stoppt die Umrichtersteuerungseinheit 7 einen Betrieb des Umrichters 6 und steuert den Schalter 3 dazu, AUS geschaltet zu werden durch Festsetzen des Signals S7 auf AUS geschaltet zu werden durch Festsetzen des Signals S7 auf AUS. Man beachte, dass der „Fall, wo die Rauschreduzierungseinheit 80 ausgefallen ist“ einen Fall bedeutet, wo ein Fehler in einer der Komponenten der Rauschreduzierungseinheit 80 aufgetreten ist.Furthermore, in a case where the noise reduction unit 80 has failed, the sequence control unit 91 generates the signal S6 indicating the failure and sends it to the inverter control unit 7. In a case where the signal S6 indicates failure of the noise reduction unit, the stops Inverter control unit 7 controls operation of inverter 6 and controls switch 3 to be turned OFF by setting signal S7 to OFF by setting signal S7 to OFF. Note that the “case where the noise reduction unit 80 has failed” means a case where an error has occurred in one of the components of the noise reduction unit 80.

Des Weiteren, in einem Fall, wo die Rauschreduzierungseinheit 80 ausgefallen ist, erzeugt die Sequenzsteuerungseinheit 91 das Signal S4. Das Signal S4 ist ein Signal zum Steuern des Schalters 3 dazu, AUS geschaltet zu sein, und wird an den Schalter 3 ausgegeben.Furthermore, in a case where the noise reduction unit 80 has failed, the sequence control unit 91 generates the signal S4. The signal S4 is a signal for controlling the switch 3 to be turned OFF and is output to the switch 3 .

Man beachte, dass in der Konfiguration in der ersten Ausführungsform, in einem Fall, wo die Rauschreduzierungseinheit 80 ausgefallen ist, das Signal S4 für eine Steuerungseinheit 90 und das Signal S7 von der Umrichtersteuerungseinheit 7 an den Schalter 3 ausgegeben werden. Daher, sogar in einem Fall, wo nicht nur die Rauschreduzierungseinheit 80, sondern auch die Steuerungseinheit 90 ausgefallen ist, kann der Schalter 3 zuverlässig zugesteuert werden, um AUS geschaltet zu sein. Demgemäß kann eine Zuverlässigkeit der Einrichtung verbessert werden.Note that in the configuration in the first embodiment, in a case where the noise reduction unit 80 has failed, the signal S4 for a control unit 90 and the signal S7 from the converter control unit 7 are output to the switch 3. Therefore, even in a case where not only the noise reduction unit 80 but also the control unit 90 has failed, the switch 3 can be reliably controlled to be turned OFF. Accordingly, reliability of the device can be improved.

Man beachte, dass in der folgenden Beschreibung die Signale S3 und S7, die von der Umrichtersteuerungseinheit 7 ausgegeben werden, bezeichnet werden können als ein „drittes Signal“ bzw. ein „siebtes Signal“. Zusätzlich können die Signale S4, S5, S6 und S8, die von der Sequenzsteuerungseinheit 91 ausgegeben werden, bezeichnet werden als ein „viertes Signal“, ein „fünftes Signal“, ein „sechstes Signal“ bzw. ein „achtes Signal“.Note that in the following description, the signals S3 and S7 output from the converter control unit 7 may be referred to as a “third signal” and a “seventh signal”, respectively. In addition, the signals S4, S5, S6, and S8 output from the sequence control unit 91 may be referred to as a “fourth signal,” a “fifth signal,” a “sixth signal,” and an “eighth signal,” respectively.

Wie voranstehend beschrieben weist die Rauschreduzierungseinheit 80 gemäß der ersten Ausführungsform auf: den Kondensator 50, dessen negative Seite elektrisch mit der negativen Busleiste 2b über den Verbindungsleiter 84 verbunden ist; und die Schaltschaltungseinheit 40, in der das Oberer-Arm-Halbleiterelement verbunden ist mit der positiven Seite des Kondensators 50 und das Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 verbunden ist mit der negativen Seite des Kondensators 50. Des Weiteren weist die Rauschreduzierungseinheit 80 die Spule 30 auf, in der ein Ende verbunden ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Oberer-Arm-Halbleiterelement 41 und dem Unterer-Arm-Halbleiterelement 42 und ein anderes Ende ist elektrisch verbunden mit der positiven Busleiste 2a. Des Weiteren weist die Steuerungseinheit 90 die zweite Steuerungseinheit 90b auf, die eine Spannungsrückkopplungssteuerung derart ausführt, dass der Detektionswert ECH der Kondensatorspannung zu dem Signal ECH* passt, das ein Befehlswert der Kondensatorspannung ist. Durch diese Spannungsrückkopplungssteuerung kann der Kondensator 50 die notwendige Leistung von der Oberleitung 1-Seite über die Spule 30 und die Schaltschaltungseinheit 40 erlangen, und die Kondensatorspannung an den Befehlswert halten. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer Konfiguration zum Erhalten der Kondensatorspannung durch Nutzen einer anderen Ladeeinrichtung oder einer anderen Leistungszufuhreinrichtung. Daher ist es möglich, eine Größe und ein Gewicht der Rauschreduzierungseinrichtung 100 zu reduzieren und eine Handhabung zu vereinfachen.As described above, the noise reduction unit 80 according to the first embodiment includes: the capacitor 50 whose negative side is electrically connected to the negative bus bar 2b via the connection conductor 84; and the switching circuit unit 40 in which the upper arm semiconductor element is connected to the positive side of the capacitor 50 and the lower arm semiconductor element 42 is connected to the negative side of the capacitor 50. Further, the noise reduction unit 80 has the coil 30 , in which one end is connected to a connection point between the upper arm semiconductor element 41 and the lower arm semiconductor element 42 and another end is electrically connected to the positive bus bar 2a. Further, the control unit 90 includes the second control unit 90b that performs voltage feedback control such that the detection value ECH of the capacitor voltage matches the signal ECH* that is a command value of the capacitor voltage. By this voltage feedback control, the capacitor 50 can acquire the necessary power from the trolley line 1 side via the coil 30 and the switching circuit unit 40, and keep the capacitor voltage at the command value. This eliminates the need for a configuration to maintain the capacitor voltage by using another charging device or another power supply device. Therefore, it is possible to reduce a size and weight of the noise reduction device 100 and to simplify handling.

Des Weiteren weist die Steuerungseinheit 90 auch die dritte Steuerungseinheit 90c auf, die eine Stromrückkopplungssteuerung derart durchführt, dass der Detektionswert ICH des Stroms ICH1 durch die Spule 30, der durch die Spule 30 fließt, zu dem Signal ICH* passt, das ein Befehlswert eines Stroms ist, der durch die Spule 30 fließen soll. Aufgrund der Stromrückkopplungssteuerung kann die Rauschreduzierungseinheit 80 einen Strom erzeugen, der dieselbe Größe wie eine entgegengesetzte Phase zu dem Rauschkomponentenstrom aufweist, der in dem Strom IS1 vorhanden ist, der durch die Filterspule 4a fließt. Als ein Ergebnis löschen Rauschkomponentenströme an Punkten der Stromsammlereinrichtung 2 und des Rads 9 einander aus, so dass der Rauschkomponentenstrom reduziert werden kann. Zusätzlich, aufgrund der Aktionen der Spule 30 und der Schaltschaltungseinheit 40, kann die Oberleitungsspannung verstärkt werden und zu dem Kondensator 50 zugeführt werden, so dass eine Spannung höher als die Oberleitungsspannung gehalten werden kann. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Hochspannungsenergie zu halten, ohne eine externe Leistungszufuhreinrichtung oder Ähnliches aufzuweisen, so dass es möglich ist, ein Ausströmen des Rauschkomponentenstroms zu der Oberleitung 1 und der Schiene 10 effektiv zu reduzieren, während eine Größe und ein Gewicht der Rauschreduktionseinheit 80 reduziert wird.Furthermore, the control unit 90 also includes the third control unit 90c that performs current feedback control such that the detection value ICH of the current ICH1 through the coil 30 flowing through the coil 30 becomes matches the signal ICH*, which is a command value of a current to flow through the coil 30. Due to the current feedback control, the noise reduction unit 80 can generate a current having the same magnitude as an opposite phase to the noise component current included in the current IS1 flowing through the filter coil 4a. As a result, noise component currents at points of the current collector 2 and the wheel 9 cancel each other, so that the noise component current can be reduced. In addition, due to the actions of the coil 30 and the switching circuit unit 40, the trolley line voltage can be boosted and supplied to the capacitor 50, so that a voltage higher than the trolley line voltage can be maintained. As a result, it is possible to hold the high-voltage power without having an external power supply device or the like, so that it is possible to effectively reduce leakage of the noise component current to the trolley wire 1 and the rail 10 while reducing a size and weight of the noise reduction unit 80 is reduced.

Zusätzlich, von der Rauschreduzierungseinheit 80, wird nur ein Strom, der dieselbe Größe wie und die entgegengesetzte Phase zu dem Rauschkomponentenstrom aufweist, zu der positiven Busleiste 2a und der negativen Busleiste 2b gesendet, und ein Einströmen eines DC-Stroms, der notwendig zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, wird vermieden. Als ein Ergebnis kann ein Gewicht des Oberer-Arm-Halbleiterelements 41, des Unterer-Arm-Halbleiterelements 42, des Katalysators 50 und der Spule 30, die zusätzliche Schaltungselemente sind, auf ungefähr einige zehn [kg] insgesamt reduziert werden. In einem Fall, wo, um einen äquivalenten Rauschreduzierungseffekt zu erlangen, ein Induktivitätswert der Filterspule 4a vergrößert ist, eine Kapazität des Filterkondensators 4b vergrößert ist oder ein neuer Filterschalter hinzugefügt ist, für eine Vergrößerung um einige hundert [kg] erwartet. Daher, durch Nutzen des Verfahrens der ersten Ausführungsform, ist es möglich, den Rauschkomponentenstrom zu reduzieren, während ein Vergrößern der Größe zusätzlicher Schaltungselemente vermieden wird.In addition, from the noise reduction unit 80, only a current having the same magnitude and opposite phase to the noise component current is sent to the positive bus bar 2a and the negative bus bar 2b, and an inflow of a DC current necessary for driving the Electric vehicle is avoided. As a result, a weight of the upper arm semiconductor element 41, the lower arm semiconductor element 42, the catalyst 50, and the coil 30, which are additional circuit elements, can be reduced to about several tens [kg] in total. In a case where, in order to obtain an equivalent noise reduction effect, an inductance value of the filter coil 4a is increased, a capacitance of the filter capacitor 4b is increased, or a new filter switch is added, an increase of several hundreds [kg] is expected. Therefore, by utilizing the method of the first embodiment, it is possible to reduce the noise component current while avoiding increasing the size of additional circuit elements.

Des Weiteren ist die Umrichtersteuerungseinheit 7 dazu konfiguriert, in der Lage zu sein, ein Arbeiten und ein Stoppen der Rauschreduzierungseinrichtung 10 zu befehlen. Daher kann der Betrieb des Umrichters 6 und der Betrieb der Rauschreduktionseinrichtung 100 verknüpft werden. Als ein Ergebnis, weil die Rauschreduzierungseinrichtung 100 nur arbeiten, wenn der Umrichter 6 arbeitet, ist es möglich, einen nutzlosen Betrieb zu eliminieren und die Rauschreduktionseinrichtung 100 effektiv zu betreiben.Furthermore, the inverter control unit 7 is configured to be able to command operation and stop of the noise reduction device 10 . Therefore, the operation of the inverter 6 and the operation of the noise reduction device 100 can be linked. As a result, because the noise reduction device 100 operates only when the inverter 6 operates, it is possible to eliminate useless operation and operate the noise reduction device 100 effectively.

Zusätzlich, in einem Fall, wo die Rauschreduzierungseinheit 80 ausgefallen ist, kann die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 dazu gesteuert werden, AUS geschaltet zu sein durch die Steuerungseinheit 90. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Ausströmen eines ungewollten Rauschkomponentenstroms zu der Oberleitung 1 oder der Schiene 10 zu vermeiden.In addition, in a case where the noise reduction unit 80 has failed, the opening and closing circuit unit 20 can be controlled to be turned OFF by the control unit 90. As a result, it is possible to prevent leakage of an unwanted noise component current to the trolley wire 1 or the rail 10 to avoid.

Zusätzlich, in einem Fall, wo die Rauschreduzierungseinheit 80 ausgefallen ist, kann der Schalter 3 dazu gesteuert werden, AUS geschaltet zu werden durch die Steuerungseinheit 90 oder die Umrichtersteuerungseinheit 7, und der Betrieb des Umrichters 6 kann auch angehalten werden. Daher setzt der Umrichter 6 den Betrieb nicht fort, ohne das Ausfallen der Rauschreduktionseinheit 80 zu bemerken. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Ausströmen von unnötigem Rauschkomponentenstrom zu der Oberleitung 1 oder der Schiene 10 zu vermeiden.In addition, in a case where the noise reduction unit 80 has failed, the switch 3 can be controlled to be turned OFF by the control unit 90 or the converter control unit 7, and the operation of the converter 6 can also be stopped. Therefore, the inverter 6 does not continue operation without noticing the failure of the noise reduction unit 80. As a result, it is possible to prevent unnecessary noise component current from flowing out to the trolley wire 1 or the rail 10 .

Man beachte, dass, wie in 1 dargestellt, es wichtig ist, dass das andere Ende der Spule 30 elektrisch verbunden ist mit der positiven Busleiste 2a an einem Verbindungspunkt zwischen der Stromsammlereinrichtung 2 und der Filterspule 4a. Zum Beispiel, wenn das andere Ende der Spule 30 mit der positiven Busleiste 2a an einem Verbindungspunkt der Filterspule 4a und dem Umrichter 6 verbunden ist, wird das meiste des Stroms ICH1, der durch die Rauschreduzierungseinrichtung 100 erzeugt ist, durch den Filterkondensator 4b absorbiert. Daher kann der Rauschkomponentenstrom nicht fließen und ein gewünschter Effekt kann nicht eintreten.Note that, as in 1 As illustrated, it is important that the other end of the coil 30 is electrically connected to the positive bus bar 2a at a connection point between the current collector device 2 and the filter coil 4a. For example, when the other end of the coil 30 is connected to the positive bus bar 2a at a connection point of the filter coil 4a and the inverter 6, most of the current ICH1 generated by the noise reduction device 100 is absorbed by the filter capacitor 4b. Therefore, the noise component current cannot flow and a desired effect cannot be exhibited.

Als Nächstes wird eine Hardwarekonfiguration zum Implementieren der Funktionen der Umrichtersteuerungseinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 in der ersten Ausführungsform beschrieben in Bezug auf die 3 und 4. 3 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration darstellt, die die Funktion der Umrichtersteuerungseinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 in der ersten Ausführungsform implementiert. 4 zeigt ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel einer Hardwarekonfiguration darstellt, die die Funktion der Umrichtersteuerungseinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 in der ersten Ausführungsform implementiert.Next, a hardware configuration for implementing the functions of the converter control unit 7 and the control unit 90 in the first embodiment will be described with reference to FIG 3 and 4 . 3 12 is a block diagram showing an example of a hardware configuration that implements the function of the converter control unit 7 and the control unit 90 in the first embodiment. 4 12 is a block diagram showing another example of a hardware configuration that implements the function of the inverter control unit 7 and the control unit 90 in the first embodiment.

Zum Implementieren einiger oder aller der Funktionen der Umrichtersteuerungseinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 in der ersten Ausführungsform kann eine Konfiguration wie in 3 dargestellt angewendet werden, die ein Prozessor 300 aufweist, der eine arithmetische Arbeit durchführt, einen Speicher 302 aufweist, der ein Programm speichert, das durch den Prozessor 300 zu lesen ist, und eine Schnittstelle 304 aufweist, die Signale eingibt und ausgibt.To implement some or all of the functions of the converter control unit 7 and the control unit 90 in the first embodiment, a configuration as shown in FIG 3 shown, comprising a processor 300 that performs arithmetic work, a memory 302 that stores a program to be read by the processor 300, and a Has interface 304 that inputs and outputs signals.

Der Prozessor 300 kann ein arithmetisches Mittel sein wie etwa eine arithmetische Einrichtung, ein Mikroprozessor, ein Computer, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder einen digitalen Signalprozessor (DSP). Des Weiteren können Beispiele des Speichers 302 einen nicht-flüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher wie etwa einen Zufallszugangsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher, einen löschbaren programmierbaren ROM (EPROM), oder einen elektrischen EPROM (EEPROM, eingetragene Marke), eine magnetische Scheibe, eine flexible Scheibe, eine optische Scheibe, eine Compact Disk, eine Minidisk und eine digitale vielseitige Scheibe (DVD) aufweisen.The processor 300 may be an arithmetic means such as an arithmetic device, a microprocessor, a computer, a central processing unit (CPU), or a digital signal processor (DSP). Furthermore, examples of memory 302 may be non-volatile or volatile semiconductor memory such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), flash memory, erasable programmable ROM (EPROM), or electronic EPROM ( EEPROM, registered trademark), a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk and a digital versatile disk (DVD).

Der Speicher 302 speichert ein Programm zum Ausführen der Funktionen der Umrichtersteuerungseinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 in der ersten Ausführungsform. Der Prozessor 300 tauscht notwendige Informationen über die Schnittstelle 304 aus, der Prozessor 300 führt ein Programm aus, das in dem Speicher 302 gespeichert ist, und der Prozessor 300 bezieht sich auf eine Tabelle, die im Speicher 302 gespeichert ist, wodurch die voranstehend beschriebene Verarbeitung durchgeführt werden kann. Ein Verarbeitungsergebnis durch den Prozessor 300 kann im Speicher 302 gespeichert sein.The memory 302 stores a program for executing the functions of the inverter control unit 7 and the control unit 90 in the first embodiment. The processor 300 exchanges necessary information through the interface 304, the processor 300 executes a program stored in the memory 302, and the processor 300 refers to a table stored in the memory 302, thereby performing the processing described above can be carried out. A processing result by processor 300 may be stored in memory 302 .

Zusätzlich, zum Implementieren einiger der Funktionen der Umrichtersteuerungseinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 in der ersten Ausführungsform, kann auch die Verarbeitungsschaltung 303, die in 4 dargestellt ist, genutzt werden. Die Verarbeitungsschaltung 303 entspricht einer Einzelschaltung, einer zusammengesetzten Schaltung, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate Array (FPGA) oder einer Kombination von diesen. Information, die in die Verarbeitungsschaltung 303 eingegeben ist und Information, die von der Verarbeitungsschaltung 303 ausgegeben ist, kann jeweils über die Schnittstelle 304 erlangt werden.In addition, to implement some of the functions of the converter control unit 7 and the control unit 90 in the first embodiment, the processing circuit 303 shown in FIG 4 is shown to be used. The processing circuitry 303 corresponds to a single circuit, a composite circuit, an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), or a combination of these. Information input to the processing circuit 303 and information output from the processing circuit 303 can be acquired through the interface 304, respectively.

Man beachte, dass einige Verarbeitungen der Umrichtereinheit 7 und der Steuerungseinheit 90 durch die Verarbeitungsschaltung 303 durchgeführt werden kann und die Verarbeitung, die nicht durch die Verarbeitungsschaltung 303 durchgeführt wird, kann durch den Prozessor 300 und den Speicher 302 durchgeführt werden.Note that some processing of the inverter unit 7 and the control unit 90 can be performed by the processing circuit 303 , and the processing that is not performed by the processing circuit 303 can be performed by the processor 300 and the memory 302 .

Zweite Ausführungsform.Second embodiment.

5 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Schienenfahrzeugsystems 150A darstellt, das eine Rauschreduzierungseinrichtung 100A gemäß einer zweiten Ausführungsform aufweist. In dem Schienenfahrzeugsystem 150A, das in 5 dargestellt ist, in Bezug auf die Konfiguration des Schienenfahrzeugsystems 150, das in 1 dargestellt ist, ist die Rauschreduzierungseinrichtung 100 mit der Rauschreduzierungseinrichtung 100A ersetzt, und der Schalter 3 ist mit der Ladeschaltungseinheit 3A ersetzt. Des Weiteren, in der Rauschreduzierungseinrichtung 100A, ist die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 in der Konfiguration der Rauschreduzierungseinrichtung 100 entfernt, die in 1 dargestellt ist. In 5 ist das andere Ende der Spule 30 geändert, in einem Verbindungspunkt zwischen der Ladeschaltungseinheit 3A und der Filterspule 4A an der positiven Busleiste 2a verbunden zu sein. Des Weiteren sind die Signale S4, S5 und S7 dazu geändert, an die Ladeschaltungseinheit 3A ausgegeben zu werden und nicht an den Schalter 3. Andere Konfigurationen sind identisch oder äquivalent zu denen der 1. Die identischen oder äquivalenten Konfigurationseinheiten sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und eine redundante Beschreibung wird ausgelassen. 5 15 is a diagram showing a configuration example of a railway vehicle system 150A including a noise reduction device 100A according to a second embodiment. In the 150A rail vehicle system used in 5 is shown in relation to the configuration of the rail vehicle system 150 shown in FIG 1 1, the noise reducer 100 is replaced with the noise reducer 100A, and the switch 3 is replaced with the charging circuit unit 3A. Furthermore, in the noise reduction device 100A, the opening and closing circuit unit 20 is removed in the configuration of the noise reduction device 100 shown in FIG 1 is shown. In 5 For example, the other end of the coil 30 is changed to be connected in a connection point between the charging circuit unit 3A and the filter coil 4A on the positive bus bar 2a. Furthermore, the signals S4, S5 and S7 are changed to be output to the charging circuit unit 3A instead of to the switch 3. Other configurations are identical or equivalent to those of FIG 1 . The identical or equivalent configuration units are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

In der ersten Ausführungsform, weil der Schalter 3 und die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 zum Zwecke des Öffnens und Schließens der Schalter installiert sind, sind sie nicht wesentliche Teile der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist ein allgemeines Elektrofahrzeug bereitgestellt mit einer Ladeschaltung zum initialen Laden des Filterkondensators 4b, der eine große Kapazität aufweist. Die Ladeschaltungseinheit 3A der 5 entspricht dieser Ladeschaltung.In the first embodiment, because the switch 3 and the opening and closing circuit unit 20 are installed for the purpose of opening and closing the switches, they are not essential parts of the present invention. In addition, a general electric vehicle is provided with a charging circuit for initially charging the filter capacitor 4b having a large capacity. The charging circuit unit 3A of FIG 5 corresponds to this charging circuit.

Ähnlich zu der Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit 20 weist die Ladeschaltungseinheit 3A eine Schaltungseinheit auf, in der eine Schaltung, die einen Hauptschalter 3A1 aufweist, wechselseitig parallel verbunden ist mit einer Ladeschaltung, in der ein Ladeschalter 3A2 und ein Ladewiderstand 3A3 in Reihe verbunden sind. In der Ladeschaltungseinheit 3A wird AN/AUS des Hauptschalters 3A1 und des Ladeschalters 3A2 durch die Signale S4 und S5 gesteuert, die von der Steuerungseinheit 90 ausgegeben sind, und das Signal S7, das von der Umrichtersteuerungseinheit 7 ausgegeben ist. Man beachte, dass eine Konfiguration und ein Betrieb der Steuerungseinheit 90 äquivalent zu denen der ersten Ausführungsform sind und eine Beschreibung davon wird auch hier ausgelassen.Similar to the opening and closing circuit unit 20, the charging circuit unit 3A has a circuit unit in which a circuit including a main switch 3A1 is mutually connected in parallel with a charging circuit in which a charging switch 3A2 and a charging resistor 3A3 are connected in series. In the charging circuit unit 3A, ON/OFF of the main switch 3A1 and the charging switch 3A2 is controlled by the signals S4 and S5 output from the control unit 90 and the signal S7 output from the converter control unit 7 . Note that a configuration and an operation of the control unit 90 are equivalent to those of the first embodiment, and a description thereof is also omitted here.

Man beachte, dass die Konfiguration, die in der voranstehenden Ausführungsform dargestellt ist, ein Beispiel der Inhalte der vorliegenden Erfindung darstellt und mit anderen bekannten Techniken kombiniert werden kann, und es ist auch möglich, einen Teil der Konfiguration auszulassen und zu ändern, ohne sich von dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu entfernen.Note that the configuration shown in the above embodiment is an example of the contents of the present invention and can be combined with other known techniques, and it is also possible to omit part of the configuration and add change without departing from the subject matter of the present invention.

Zum Beispiel sind in 1 die Steuerungseinheit 90 und die Umrichtersteuerungseinheit 7 als separate Komponenten beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Beide Steuerungseinheiten können in eine Steuerungseinheit integriert sein.For example are in 1 the control unit 90 and the inverter control unit 7 are described as separate components, but the present invention is not limited thereto. Both control units can be integrated into one control unit.

Des Weiteren wurde die Rauschreduzierungseinrichtung 100 beschrieben als eine Einrichtung, die intern in der Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung vorhanden ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Rauschreduzierungseinrichtung 100 und die Leistungswandlereinheit 11 müssen nur elektrisch verbunden sein, und die Rauschreduzierungseinrichtung 100 kann konfiguriert sein als eine Einrichtung außerhalb der Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung.Furthermore, the noise reduction device 100 has been described as a device that is internal to the electric vehicle control device, but the present invention is not limited thereto. The noise reduction device 100 and the power conversion unit 11 need only be electrically connected, and the noise reduction device 100 can be configured as a device outside the electric vehicle control device.

Des Weiteren, in der vorliegenden Beschreibung, wurden die Inhalte der Erfindung in Anbetracht der Anwendung auf die Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung beschrieben, aber das Anwendungsfeld ist nicht darauf beschränkend. Es muss nicht gesagt werden, dass die Erfindung in verschiedenen verwandten Gebieten angewendet werden kann.Furthermore, in the present specification, the contents of the invention have been described in consideration of application to the electric vehicle control device, but the application field is not limited thereto. Needless to say, the invention can be applied to various related fields.

BezugszeichenlisteReference List

11
Oberleitung;catenary;
22
Stromsammlereinrichtung; current collector device;
2a2a
positive Busleiste;positive bus bar;
2b2 B
negative Busleiste;negative bus bar;
33
Schalter;Switch;
3A3A
Ladeschaltungseinheit;charging circuit unit;
3A13A1
Hauptschalter;main switch;
3A23A2
Ladungs- schalter;charge switch;
3A33A3
Ladewiderstand;load resistance;
44
Filterschaltung;filter circuit;
4a4a
Filterspule;filter coil;
4b4b
Filterkondensator;filter capacitor;
66
Umrichter;converter;
6a6a
Halbleiterelement;semiconductor element;
77
Umrichtersteuerungseinheit;converter control unit;
88th
Last;Load;
99
Rad;Wheel;
1010
Schiene;Rail;
1111
Leistungswandlereinheit;power converter unit;
2020
Offnungs und Schließungsschaltungseinheit;opening and closing circuit unit;
2121
Hauptschalter;main switch;
2222
Ladeschalter;charge switch;
2323
Ladewiderstand;load resistance;
3030
Spule;Kitchen sink;
4040
Schalt- schaltungseinheit;switching circuit unit;
4141
Oberer-Arm-Halbleiterelement;upper arm semiconductor element;
4242
Unterer-Arm-Halbleiterelement;lower arm semiconductor element;
5050
Kondensator;Capacitor;
60, 7060, 70
Stromdetektor;current detector;
8080
Rauschreduzierungseinheit;noise reduction unit;
81, 8281, 82
Spannungsdetektor;voltage detector;
8484
Verbindungsleiter;connecting conductors;
9090
Steuerungs- einheit;control unit;
90a90a
erste Steuerungseinheit;first control unit;
90b90b
zweite Steuerungseinheit;second control unit;
90c90c
dritte Steuerungseinheit;third control unit;
90d90d
Subtrahierer;subtractor;
90e90e
Dividierer;divider;
9191
Sequenzsteuerungs- einheit;sequence control unit;
100, 100A100, 100A
Rauschreduzierungseinrichtung;noise reduction device;
150,150A150.150A
Schienenfahrzeugsystem;rail vehicle system;
300300
Prozessor;Processor;
302302
Speicher;Storage;
303303
Verarbeitungsschaltung;processing circuit;
304304
Schnittstelle.Interface.

Claims (11)

Rauschreduzierungseinrichtung, die in einem Elektrofahrzeug installiert ist und dazu vorgesehen ist, einen Rauschkomponentenstrom zu reduzieren, der von einem Umrichter zu einer Oberleitung oder einer Schiene leckt, wobei das Elektrofahrzeug aufweist: den Umrichter zum Wandeln, in Wechselstromleistung zu einer Last, einer Gleichstrom(DC)-Leistung, die durch eine positive Busleiste, die elektrisch mit der Oberleitung verbunden ist, und durch eine negative Busleiste zugeführt ist, die elektrisch mit der Schiene verbunden ist; und eine Filterschaltung, die zwischen der Oberleitung und dem Umrichter angeordnet ist, und wobei die Rauschreduzierungseinrichtung aufweist: eine Rauschreduzierungseinheit, mit einem Kondensator, dessen negative Seite elektrisch mit der negativen Busleiste über einen Verbindungsleiter verbunden ist, einer Schaltschaltungseinheit, die ein Oberer-Arm-Halbleiterelement und ein Unterer-Arm-Halbleiterelement aufweist, die in Reihe verbunden sind, wobei das Oberer-Arm-Halbleiterelement zu einer positiven Seite des Kondensators verbunden ist, wobei das Unterer-Arm-Halbleiterelement zu einer negativen Seite des Kondensators verbunden ist, und einer Spule, in der ein Ende mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Oberer-Arm-Halbleiterelement und dem Unterer-Arm-Halbleiterelement verbunden ist, und ein anderes Ende elektrisch mit der positiven Busleiste verbunden ist; und einer Steuerungseinheit zum Steuern der Schaltschaltungseinheit gemäß einem Strom, der durch die positive Busleiste oder die negative Busleiste fließt. A noise reduction device installed in an electric vehicle and intended to reduce a noise component current leaking from an inverter to a trolley wire or a rail, the electric vehicle comprising: the inverter for converting, into AC power to a load, a direct current (DC ) power supplied through a positive bus bar electrically connected to the trolley wire and through a negative bus bar electrically connected to the rail; and a filter circuit which is arranged between the trolley line and the converter, and wherein the noise reduction device comprises: a noise reduction unit, having a capacitor whose negative side is electrically connected to the negative bus bar via a connecting conductor, a switching circuit unit comprising an upper arm semiconductor element and a lower arm semiconductor element connected in series, the upper arm semiconductor element being connected to a positive side of the capacitor, the lower arm semiconductor element being connected to a negative side of the capacitor, and a coil in which one end is connected to a connection point between the upper arm semiconductor element and the lower arm semiconductor element and another end is electrically connected to the positive bus bar; and a control unit for controlling the switching circuit unit according to a current flowing through the positive bus bar or the negative bus bar. Rauschreduzierungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Kondensator eine Spannung höher als eine Spannung der Oberleitung gehalten ist.noise reduction device claim 1 , wherein a voltage higher than a voltage of the overhead line is held in the capacitor. Rauschreduzierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit: einem ersten Stromdetektor zum Detektieren eines Stroms, der durch die Spule oder den Verbindungsleiter fließt; und einem zweiten Stromdetektor zum Detektieren eines Stroms, der durch die positive Busleiste oder die negative Busleiste fließt, wobei die Steuerungseinheit die Schaltschaltungseinheit derart steuert, dass eine erste Ausgabe, die eine Ausgabe des ersten Stromdetektors ist, zu einem ersten Signal passt, das erzeugt ist basierend auf einer zweiten Ausgabe, die eine Ausgabe des zweiten Stromdetektors ist.noise reduction device claim 1 or 2 comprising: a first current detector for detecting a current flowing through the coil or the connection conductor; and a second current detector for detecting a current flowing through the positive bus bar or the negative bus bar, wherein the control unit controls the switching circuit unit such that a first output, which is an output of the first current detector, matches a first signal that is generated based on a second output that is an output of the second current detector. Rauschreduzierungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Ausgabe zu der Steuerungseinheit eingegeben ist, und das erste Signal erzeugt ist basierend auf einem zweiten Signal, das erlangt ist durch Entfernen einer DC-Komponente, die in der zweiten Ausgabe vorhanden ist.noise reduction device claim 3 , wherein the second output is input to the control unit, and the first signal is generated based on a second signal obtained by removing a DC component present in the second output. Rauschreduzierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Elektrofahrzeug eine Umrichtersteuerungseinheit zum Steuern eines Betriebs des Umrichters aufweist, die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, ein drittes Signal eingegeben zu bekommen, dass ein Betrieb der Rauschreduzierungseinheit befiehlt, von der Umrichtersteuerungseinheit, und Schaltungssteuerung durchgeführt wird an dem Oberer-Arm-Halbleiterelement und dem Unterer-Arm-Halbleiterelement in einem Fall, wo ein Betrieb der Schaltschaltungseinheit befohlen wird durch das dritte Signal.Noise reduction device according to one of Claims 1 until 4 , wherein the electric vehicle has an inverter control unit for controlling an operation of the inverter, the control unit is configured to receive a third signal that commands an operation of the noise reduction unit input from the inverter control unit, and circuit control is performed on the upper-arm semiconductor element and the lower arm semiconductor element in a case where an operation of the switching circuit unit is commanded by the third signal. Rauschreduzierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Elektrofahrzeug einen Schalter aufweist, um eine elektrische Verbindung zwischen der Oberleitung und dem Umrichter zu öffnen und zu schließen, an einer vorhergehenden Stufe der Filterschaltung, und in einem Fall, wo ein Fehler in einer der Komponenten der Rauschreduzierungskomponenten auftritt, die Steuerungseinheit ein viertes Signal erzeugt, um den Schalter AUS zu schalten und das vierte Signal an den Schalter auszugeben.Noise reduction device according to one of Claims 1 until 5 , wherein the electric vehicle has a switch to open and close an electrical connection between the trolley line and the inverter, at a previous stage of the filter circuit, and in a case where a failure occurs in one of the components of the noise reduction components, the control unit fourth signal is generated to turn OFF the switch and output the fourth signal to the switch. Rauschreduzierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit: einer Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit zum Öffnen und Schließen einer elektrischen Verbindung zwischen der Spule und der positiven Busleiste, wobei in einem Fall, wo ein Fehler in einer der Komponenten der Rauschreduzierungseinheit auftritt, die Steuerungseinheit ein fünftes Signal zum Steuern der Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit AUS geschaltet zu werden erzeugt und das fünfte Signal an die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit ausgibt.Noise reduction device according to one of Claims 1 until 6 , comprising: an opening and closing circuit unit for opening and closing an electrical connection between the coil and the positive bus bar, wherein in a case where a fault occurs in one of the components of the noise reduction unit, the control unit outputs a fifth signal for controlling the opening and closing circuit unit to be turned OFF and outputs the fifth signal to the opening and closing circuit unit. Rauschreduzierungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Öffnungs- und Schließungsschaltungseinheit in der Rauschreduzierungseinrichtung installiert ist.noise reduction device claim 7 wherein the opening and closing circuit unit is installed in the noise reduction device. Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung, mit: der Rauschreduzierungseinheit nach Anspruch 8; und einer Leistungswandlereinheit, die mit dem Umrichter, der Filterschaltung und einer Umrichtersteuerungseinheit zum Steuern eines Betriebs des Umrichters installiert ist, wobei das Elektrofahrzeug einen Schalter zum Öffnen und Schließen einer elektrischen Verbindung zwischen der Oberleitung und dem Umrichter aufweist, in einer vorhergehenden Stufe der Filterschaltung, die Steuerungseinheit ein sechstes Signal erzeugt, das eine Information darüber aufweist, ob oder nicht ein Fehler aufgetreten ist in der Rauschreduzierungseinheit, und das sechste Signal an die Umrichtersteuerungseinheit ausgibt, und in einem Fall, wo das sechste Signal einen Fehler der Rauschreduzierungseinheit angibt, die Umrichtersteuerungseinheit ein siebtes Signal zum AUS schalten des Schalters erzeugt und das siebte Signal an den Schalter ausgibt.Electric vehicle control device, comprising: the noise reduction unit after claim 8 ; and a power converter unit installed with the converter, the filter circuit and a converter control unit for controlling an operation of the converter, wherein the electric vehicle has a switch for opening and closing an electrical connection between the trolley line and the converter, in a preceding stage of the filter circuit, the control unit generates a sixth signal including information on whether or not a fault has occurred in the noise reduction unit, and outputs the sixth signal to the converter control unit, and in a case where the sixth signal indicates a fault of the noise reduction unit, the converter control unit generates a seventh signal to turn OFF the switch and outputs the seventh signal to the switch. Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung, mit: der Rauschreduzierungseinrichtung nach Anspruch 6; und einer Leistungswandlereinheit, die mit dem Umrichter, der Filterschaltung und einer Umrichtersteuerungseinheit zum Steuern eines Betriebs des Umrichters installiert ist, wobei die Filterschaltung einen Filterkondensator aufweist, das Elektrofahrzeug eine Ladeschaltungseinheit zum Laden des Filterkondensators aufweist, und in einem Fall, wo ein Fehler in einer der Komponenten der Rauschreduzierungseinheit auftritt, die Steuerungseinheit ein fünftes Signal zum Steuern der Ladeschaltungseinheit AUS geschaltet zu sein erzeugt und das fünfte Signal an die Ladeschaltungseinheit ausgibt.Electric vehicle control device, comprising: after the noise reduction device claim 6 ; and a power converter unit connected to the converter, the filter circuit and a converter control unit for controlling an operation of the inverter is installed, the filter circuit having a filter capacitor, the electric vehicle having a charging circuit unit for charging the filter capacitor, and in a case where a failure occurs in one of the components of the noise reduction unit, the control unit a fifth signal for controlling of the charging circuit unit to be turned OFF and outputs the fifth signal to the charging circuit unit. Elektrofahrzeugsteuerungseinrichtung, mit: der Rauschreduzierungseinrichtung nach Anspruch 6; und einer Leistungswandlereinheit, die mit dem Umrichter, der Filterschaltung und einer Umrichtersteuerungseinheit zum Steuern eines Betriebs des Umrichters installiert ist, wobei die Filterschaltung einen Filterkondensator aufweist, das Elektrofahrzeug eine Ladeschaltungseinheit zum Laden des Filterkondensators aufweist, die Steuerungseinheit ein sechstes Signal erzeugt, das Information darüber aufweist, ob oder nicht ein Fehler in der Rauschreduzierungseinheit aufgetreten ist und das sechste Signal an die Umrichtersteuerungseinheit ausgibt, und in einem Fall, wo das sechste Signal einen Fehler der Rauschreduzierungseinheit angibt, die Umrichtersteuerungseinheit ein siebtes Signal zum AUS schalten der Ladeschaltungseinheit erzeugt, und das siebte Signal an die Ladeschaltungseinheit ausgibt.Electric vehicle control device, comprising: after the noise reduction device claim 6 ; and a power converter unit installed with the converter, the filter circuit, and a converter control unit for controlling an operation of the converter, the filter circuit having a filter capacitor, the electric vehicle having a charging circuit unit for charging the filter capacitor, the control unit generating a sixth signal containing information about it whether or not a fault has occurred in the noise reduction unit and outputs the sixth signal to the converter control unit, and in a case where the sixth signal indicates a fault of the noise reduction unit, the converter control unit generates a seventh signal for turning OFF the charging circuit unit, and that seventh signal to the charging circuit unit outputs.
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