JP2003070160A - 直流機器及びこれを用いた車両 - Google Patents
直流機器及びこれを用いた車両Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流電源から供給される直流の電気量に含ま
れる交流成分を抑制すること。 【解決手段】 電力変換器８に印加される電圧を電圧検
出器７により検出し、この検出電圧Ｅｃｆに比例した電
圧を関数発生器１４から出力するとともに電圧Ｅｃｆに
重畳した交流分をハイパスフィルタ１０１で検出し、こ
の交流分にバイアス電圧Ｅｂを加算器１０３で加算し、
加算器１０３の出力と関数発生器１４の出力とを加算器
１４で加算し、加算器１４の出力と三角波発生器１３の
出力による三角波とを比較し、比較結果に応じてスイッ
チング素子１２をスイッチング素子１２をスイッチング
動作し、交流成分によって直流電流Ｉｄｃが減少すると
きには抵抗電流Ｉｂを増加させて、直流電流Ｉｄｃと抵
抗電流Ｉｂに重畳した交流成分を相殺する。
れる交流成分を抑制すること。 【解決手段】 電力変換器８に印加される電圧を電圧検
出器７により検出し、この検出電圧Ｅｃｆに比例した電
圧を関数発生器１４から出力するとともに電圧Ｅｃｆに
重畳した交流分をハイパスフィルタ１０１で検出し、こ
の交流分にバイアス電圧Ｅｂを加算器１０３で加算し、
加算器１０３の出力と関数発生器１４の出力とを加算器
１４で加算し、加算器１４の出力と三角波発生器１３の
出力による三角波とを比較し、比較結果に応じてスイッ
チング素子１２をスイッチング素子１２をスイッチング
動作し、交流成分によって直流電流Ｉｄｃが減少すると
きには抵抗電流Ｉｂを増加させて、直流電流Ｉｄｃと抵
抗電流Ｉｂに重畳した交流成分を相殺する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流機器に係り、
特に、電源電流の交流成分が抑制された直流電圧を電源
として用いるに好適な直流機器およびこれを用いた車両
に関する。
特に、電源電流の交流成分が抑制された直流電圧を電源
として用いるに好適な直流機器およびこれを用いた車両
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄道車両の分野では、架線の直流
電圧を電力変換器を用いて可変周波数・可変電圧の交流
電圧に変換し、電力変換器の出力により誘導機を制御
し、誘導機により、電気車を駆動する方式が広く普及し
ている。
電圧を電力変換器を用いて可変周波数・可変電圧の交流
電圧に変換し、電力変換器の出力により誘導機を制御
し、誘導機により、電気車を駆動する方式が広く普及し
ている。
【０００３】この種の方式を採用した鉄道車両では、架
線から電力変換器に供給された直流電圧の帰線電流を、
電気車が走行する軌道に流すようになっており、軌道
は、地上に設置される保安装置などが電気車の在線を検
知する軌道回路として利用されている。このため、電力
変換器の帰線電流に、軌道回路が利用する交流信号と同
一の周波数成分である障害電流が含まれていると、軌道
回路が誤動作する可能性がある。したがって、軌道を走
行する電気車を誘導機によって駆動するに際しては、帰
線電流に含まれる障害電流を除去する必要がある。な
お、軌道に流れる帰線電流とフィルタリアクトルに流れ
る架線電流は同じ値であるため、以下では、特に区別が
必要な場合を除いて架線電流で統一する。
線から電力変換器に供給された直流電圧の帰線電流を、
電気車が走行する軌道に流すようになっており、軌道
は、地上に設置される保安装置などが電気車の在線を検
知する軌道回路として利用されている。このため、電力
変換器の帰線電流に、軌道回路が利用する交流信号と同
一の周波数成分である障害電流が含まれていると、軌道
回路が誤動作する可能性がある。したがって、軌道を走
行する電気車を誘導機によって駆動するに際しては、帰
線電流に含まれる障害電流を除去する必要がある。な
お、軌道に流れる帰線電流とフィルタリアクトルに流れ
る架線電流は同じ値であるため、以下では、特に区別が
必要な場合を除いて架線電流で統一する。
【０００４】架線電流に含まれる障害電流は、架線と電
力変換器との間に設けられたフィルタリアクトルやフィ
ルタコンデンサにより除去することはできるが、分倍周
軌道回路のように、低い周波数、例えば、２５Ｈｚまた
は３０Ｈｚを用いる軌道回路に対応させるためには、フ
ィルタリアトルのインダクタンスやフィルタコンデンサ
の容量を大きくする必要がある。しかし、これらの素子
の容量を大きくすると重量が増加し、加減速性能が低下
したり消費電力が増加したりするなどの問題が発生す
る。
力変換器との間に設けられたフィルタリアクトルやフィ
ルタコンデンサにより除去することはできるが、分倍周
軌道回路のように、低い周波数、例えば、２５Ｈｚまた
は３０Ｈｚを用いる軌道回路に対応させるためには、フ
ィルタリアトルのインダクタンスやフィルタコンデンサ
の容量を大きくする必要がある。しかし、これらの素子
の容量を大きくすると重量が増加し、加減速性能が低下
したり消費電力が増加したりするなどの問題が発生す
る。
【０００５】そこで、特開昭５７−１４５５０３号公報
に記載されているように、フィルタコンデンサの両端電
圧に含まれる障害電流成分を検出し、この検出出力を基
に誘導機の周波数を操作することにより、障害電流を減
少させる方式が提案されている。
に記載されているように、フィルタコンデンサの両端電
圧に含まれる障害電流成分を検出し、この検出出力を基
に誘導機の周波数を操作することにより、障害電流を減
少させる方式が提案されている。
【０００６】また、フィルタコンデンサと並列に、直列
接続された抵抗器とスイッチング素子を接続し、抵抗器
と並列にダイオードを接続し、フィルタコンデンサの両
端電圧を電圧検出器により検出し、電圧検出器の出力を
関数発生器に入力し、この関数発生器から、フィルタコ
ンデンサの電圧Ｅｃｆが第１の基準電圧Ｅ１未満の場合
は０を出力し、第２の基準電圧Ｅ２以上の場合は１を出
力し、Ｅ１以上Ｅ２未満の場合にはフィルタコンデンサ
の電圧Ｅｃｆと第１の基準電圧Ｅ１との差に比例した電
圧を出力し、関数発生器の出力を比較器に入力するとと
もに、比較器に三角波発生器から、０〜１までの振幅を
有する三角波を入力し、比較器で三角波と関数発生器の
出力とを比較し、関数発生器の出力が三角波よりも大き
いときにスイッチング素子を導通し、小さいときにはス
イッチング素子を開放状態とし、比較器の出力によって
スイッチング素子をオンオフ制御して、電力変換器をバ
イパスして流れる電流を制御するようにしたものが提案
されている。
接続された抵抗器とスイッチング素子を接続し、抵抗器
と並列にダイオードを接続し、フィルタコンデンサの両
端電圧を電圧検出器により検出し、電圧検出器の出力を
関数発生器に入力し、この関数発生器から、フィルタコ
ンデンサの電圧Ｅｃｆが第１の基準電圧Ｅ１未満の場合
は０を出力し、第２の基準電圧Ｅ２以上の場合は１を出
力し、Ｅ１以上Ｅ２未満の場合にはフィルタコンデンサ
の電圧Ｅｃｆと第１の基準電圧Ｅ１との差に比例した電
圧を出力し、関数発生器の出力を比較器に入力するとと
もに、比較器に三角波発生器から、０〜１までの振幅を
有する三角波を入力し、比較器で三角波と関数発生器の
出力とを比較し、関数発生器の出力が三角波よりも大き
いときにスイッチング素子を導通し、小さいときにはス
イッチング素子を開放状態とし、比較器の出力によって
スイッチング素子をオンオフ制御して、電力変換器をバ
イパスして流れる電流を制御するようにしたものが提案
されている。
【０００７】この方式によれば、誘導機を減速する場合
などにおいては、回転方向と逆方向のトルクを発生させ
ることにより、誘導機の運動エネルギーが電気エネルギ
ーに変換され、さらに電力変換器に入力された交流が直
流に変換される。すなわち誘導機を回生運転するときに
は、電気エネルギーが電力変換器を介して架線に回生さ
れる。しかし、電気エネルギーを架線を介して直流電源
に回生できないときには、フィルタコンデンサの電圧Ｅ
ｃｆは増加する。フィルタコンデンサＥｃｆが過大にな
ると、電力変換器やフィルタコンデンサが破損すること
がある。
などにおいては、回転方向と逆方向のトルクを発生させ
ることにより、誘導機の運動エネルギーが電気エネルギ
ーに変換され、さらに電力変換器に入力された交流が直
流に変換される。すなわち誘導機を回生運転するときに
は、電気エネルギーが電力変換器を介して架線に回生さ
れる。しかし、電気エネルギーを架線を介して直流電源
に回生できないときには、フィルタコンデンサの電圧Ｅ
ｃｆは増加する。フィルタコンデンサＥｃｆが過大にな
ると、電力変換器やフィルタコンデンサが破損すること
がある。
【０００８】そこで、このようなことを防止するため
に、関数発生器の出力が大きくなるように設定するとと
もに、スイッチング素子の導通期間を増やすことによ
り、抵抗器に流れる電流を増加させる制御が行われるよ
うになっている。抵抗器に流れる電流が増加すると電気
エネルギーが抵抗器によって消費されるため、フィルタ
コンデンサの電圧Ｅｃｆが高くなるのを抑制することが
できる。なお、ダイオードはスイッチング素子がオフす
る際に、抵抗器の誘導成分により流れる電流を還流させ
る働きを備えている。
に、関数発生器の出力が大きくなるように設定するとと
もに、スイッチング素子の導通期間を増やすことによ
り、抵抗器に流れる電流を増加させる制御が行われるよ
うになっている。抵抗器に流れる電流が増加すると電気
エネルギーが抵抗器によって消費されるため、フィルタ
コンデンサの電圧Ｅｃｆが高くなるのを抑制することが
できる。なお、ダイオードはスイッチング素子がオフす
る際に、抵抗器の誘導成分により流れる電流を還流させ
る働きを備えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のうち前者に
よれば、障害電流を減衰させることはできるが、誘導機
の周波数を操作して架線電流を制御しているため、操作
量である周波数と制御量である架線電流との間に制御遅
れが存在し、また誘導機の動作状態によって特性が変化
するため、障害電流を効果的に抑制することができず、
しかも減衰量は限られたものとなる。
よれば、障害電流を減衰させることはできるが、誘導機
の周波数を操作して架線電流を制御しているため、操作
量である周波数と制御量である架線電流との間に制御遅
れが存在し、また誘導機の動作状態によって特性が変化
するため、障害電流を効果的に抑制することができず、
しかも減衰量は限られたものとなる。
【００１０】一方、従来技術のうち後者のものには、フ
ィルタコンデンサの電圧Ｅｃｆが高くなると、スイッチ
ング素子がスイッチング動作している場合、すなわち、
回生動作時には、架線電流に含まれる障害電流を抑制す
ることはできるが、フィルタコンデンサの電圧Ｅｃｆが
低くなる誘導機の力行動作中には、スイッチング素子が
オフになるので障害電流を抑制することができない。
ィルタコンデンサの電圧Ｅｃｆが高くなると、スイッチ
ング素子がスイッチング動作している場合、すなわち、
回生動作時には、架線電流に含まれる障害電流を抑制す
ることはできるが、フィルタコンデンサの電圧Ｅｃｆが
低くなる誘導機の力行動作中には、スイッチング素子が
オフになるので障害電流を抑制することができない。
【００１１】本発明の課題は、直流電源から供給される
直流の電気量に含まれる交流成分を抑制することができ
る直流器およびこれを用いた車両を提供することにあ
る。
直流の電気量に含まれる交流成分を抑制することができ
る直流器およびこれを用いた車両を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、直流電源から供給される直流の電気量に
従って動作する電気機器と、前記直流電源の出力による
直流の電気量を検出する電気量検出器と、前記電気量検
出器の検出出力に重畳した交流分を検出する交流分検出
器と、前記電気機器をバイパスして流れる電流を前記交
流分検出器の検出出力に基づいて制御する制御系とを備
えてなる直流機器を構成したものである。
に、本発明は、直流電源から供給される直流の電気量に
従って動作する電気機器と、前記直流電源の出力による
直流の電気量を検出する電気量検出器と、前記電気量検
出器の検出出力に重畳した交流分を検出する交流分検出
器と、前記電気機器をバイパスして流れる電流を前記交
流分検出器の検出出力に基づいて制御する制御系とを備
えてなる直流機器を構成したものである。
【００１３】また、本発明は、直流電源から供給される
直流の電気量に従って動作する電気機器と、前記直流電
源の出力による直流の電気量に重畳した交流分を検出す
る交流分検出器と、前記電気機器をバイパスして流れる
電流を前記交流分検出器の検出出力に基づいて制御する
制御系とを備えてなる直流機器を構成したものである。
直流の電気量に従って動作する電気機器と、前記直流電
源の出力による直流の電気量に重畳した交流分を検出す
る交流分検出器と、前記電気機器をバイパスして流れる
電流を前記交流分検出器の検出出力に基づいて制御する
制御系とを備えてなる直流機器を構成したものである。
【００１４】前記各直流機器を構成するに際しては、以
下の要素を付加することができる。
下の要素を付加することができる。
【００１５】（１）前記制御系は、前記電気機器に並列
接続されて前記電気機器をバイパスして流れる電流をス
イッチング信号に従って制御するスイッチング素子と、
前記交流分検出器の検出出力に基づいてスイッチング信
号を生成して前記スイッチング素子のスイッチング動作
を制御するスイッチング制御器とを備えてなる。
接続されて前記電気機器をバイパスして流れる電流をス
イッチング信号に従って制御するスイッチング素子と、
前記交流分検出器の検出出力に基づいてスイッチング信
号を生成して前記スイッチング素子のスイッチング動作
を制御するスイッチング制御器とを備えてなる。
【００１６】（２）前記スイッチング制御器は、前記交
流分検出器の検出出力に基づいて、前記直流機器に供給
される直流の電気量に重畳した交流分と前記スイッチン
グ素子を流れる電流に重畳した交流分とが相殺関係とな
るスイッチング信号を生成してなる。
流分検出器の検出出力に基づいて、前記直流機器に供給
される直流の電気量に重畳した交流分と前記スイッチン
グ素子を流れる電流に重畳した交流分とが相殺関係とな
るスイッチング信号を生成してなる。
【００１７】（３）前記スイッチング制御器は、前記直
流電源の出力による直流の電気量が第１の設定値以下
で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上
の場合には、前記スイッチング素子が１秒間のうち少な
くとも１回は導通状態となるスイッチング信号を生成し
てなる。
流電源の出力による直流の電気量が第１の設定値以下
で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上
の場合には、前記スイッチング素子が１秒間のうち少な
くとも１回は導通状態となるスイッチング信号を生成し
てなる。
【００１８】（４）前記直流の電気量は、直流電圧であ
る。
る。
【００１９】（５）前記直流電源に直列に接続されたリ
アクトルと、前記電気機器に並列に接続されたコンデン
サとを備え、前記電気量検出器は、前記コンデンサの両
端電圧を検出してなる。
アクトルと、前記電気機器に並列に接続されたコンデン
サとを備え、前記電気量検出器は、前記コンデンサの両
端電圧を検出してなる。
【００２０】（６）前記直流電源に直列に接続されたリ
アクトルと、前記電気機器に並列に接続されたコンデン
サとを備え、前記交流分検出器は、前記リアクトルの両
端電圧を検出してなる。
アクトルと、前記電気機器に並列に接続されたコンデン
サとを備え、前記交流分検出器は、前記リアクトルの両
端電圧を検出してなる。
【００２１】（７）前記電気機器は、直流電圧を交流電
圧に変換する電力変換器である。
圧に変換する電力変換器である。
【００２２】（８）前記電力変換器の交流出力側に電動
機を接続してなる。
機を接続してなる。
【００２３】また、本発明は、電力変換器としての直流
機器を備え、前記電力変換器に接続された誘導機により
車両を駆動してなる車両を構成したものである。
機器を備え、前記電力変換器に接続された誘導機により
車両を駆動してなる車両を構成したものである。
【００２４】前記した手段によれば、電気量検出器の検
出出力に重畳した交流分または直流電源の出力による直
流の電気量に重畳した交流分を検出し、この検出出力に
基づいて、電気機器をバイパスして流れる電流を制御す
るようにしたため、直流電源から供給される直流の電気
量に重畳した交流成分を抑制することができる。
出出力に重畳した交流分または直流電源の出力による直
流の電気量に重畳した交流分を検出し、この検出出力に
基づいて、電気機器をバイパスして流れる電流を制御す
るようにしたため、直流電源から供給される直流の電気
量に重畳した交流成分を抑制することができる。
【００２５】すなわち、障害電流の原因となる電気機器
に流れる障害電流の交流成分を相殺するための電流を電
気機器をバイパスして流れる電流として制御系に流すこ
とで、直流の電気量に含まれる交流成分である障害電流
を抑制することができる。
に流れる障害電流の交流成分を相殺するための電流を電
気機器をバイパスして流れる電流として制御系に流すこ
とで、直流の電気量に含まれる交流成分である障害電流
を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２７】（実施形態１）図１は、本発明の第１実施
形態を示す直流機器のブロック構成図である。図１にお
いて、直流電源（１５００Ｖ）１には架線２と軌道３が
接続されており、架線２には、直流電源１からの直流の
電気量を導入する集電器４が摺動自在に配置されてい
る。集電器４の出力側にはフィルタリアクトル５が接続
されており、フィルタリアクトル５の出力側にはフィル
タコンデンサ６、電力変換器８などが接続されている。
フィルタコンデンサ６は電力変換器８の直流入力側に並
列に接続されており、フィルタコンデンサ６には直流電
源１の出力による直流の電気量として直流電圧を検出す
る電圧検出器７が設置されている。さらにフィルタコン
デンサ６と並列に、互いに直列に接続された抵抗器１０
とスイッチング素子１２が並列に接続されており、抵抗
器１０の両端にはダイオード１１が接続されている。ス
イッチング素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴが用い
られている。
形態を示す直流機器のブロック構成図である。図１にお
いて、直流電源（１５００Ｖ）１には架線２と軌道３が
接続されており、架線２には、直流電源１からの直流の
電気量を導入する集電器４が摺動自在に配置されてい
る。集電器４の出力側にはフィルタリアクトル５が接続
されており、フィルタリアクトル５の出力側にはフィル
タコンデンサ６、電力変換器８などが接続されている。
フィルタコンデンサ６は電力変換器８の直流入力側に並
列に接続されており、フィルタコンデンサ６には直流電
源１の出力による直流の電気量として直流電圧を検出す
る電圧検出器７が設置されている。さらにフィルタコン
デンサ６と並列に、互いに直列に接続された抵抗器１０
とスイッチング素子１２が並列に接続されており、抵抗
器１０の両端にはダイオード１１が接続されている。ス
イッチング素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴが用い
られている。
【００２８】電力変換器８は、複数のスイッチング素子
と、各スイッチング素子に逆並列接続されたダイオード
などを備え、スイッチング信号に応答して直流電圧を可
変周波数・可変電圧の交流電圧に変換し、変換された交
流電圧を４台の誘導機９に出力するようになっている。
各誘導機９は車輪に連結されており、誘導機９の駆動に
より車輪が回転駆動されることで、車両が軌道３に沿っ
て走行するように構成されている。
と、各スイッチング素子に逆並列接続されたダイオード
などを備え、スイッチング信号に応答して直流電圧を可
変周波数・可変電圧の交流電圧に変換し、変換された交
流電圧を４台の誘導機９に出力するようになっている。
各誘導機９は車輪に連結されており、誘導機９の駆動に
より車輪が回転駆動されることで、車両が軌道３に沿っ
て走行するように構成されている。
【００２９】スイッチング素子１２、抵抗器１０、ダイ
オード１１は、電気機器としての電力変換器８をバイパ
スして流れる電流を制御するための制御系の１要素とし
て構成されており、本実施形態における制御系には、ス
イッチング素子１２のスイッチング動作を制御するスイ
ッチング制御器として、三角波発生器１３、関数発生器
１４、比較器１５、ハイパスフィルタ１０１、バイアス
発生器１０２、加算器１０３、１０４が設けられてい
る。
オード１１は、電気機器としての電力変換器８をバイパ
スして流れる電流を制御するための制御系の１要素とし
て構成されており、本実施形態における制御系には、ス
イッチング素子１２のスイッチング動作を制御するスイ
ッチング制御器として、三角波発生器１３、関数発生器
１４、比較器１５、ハイパスフィルタ１０１、バイアス
発生器１０２、加算器１０３、１０４が設けられてい
る。
【００３０】三角波発生器１３は、０〜１までの振幅を
有する三角波を比較器１５に出力するようになってい
る。関数発生器１４は電圧検出器７の検出による電圧に
応じた信号を加算器１０４に出力するようになってい
る。この関数発生器１４は、図２の１点鎖線の特性で示
すように、電圧検出器７の検出によるフィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆの値が第１の基準電圧Ｅ１以下のときには
０を出力し、第２の基準電圧Ｅ２以上のときには１の信
号を出力し、フィルタコンデンサ電圧ＥｃｆがＥ１以上
Ｅ２未満の場合には、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆと
Ｅ１との差に比例する振幅（０〜１）の信号を出力する
ようになっている。
有する三角波を比較器１５に出力するようになってい
る。関数発生器１４は電圧検出器７の検出による電圧に
応じた信号を加算器１０４に出力するようになってい
る。この関数発生器１４は、図２の１点鎖線の特性で示
すように、電圧検出器７の検出によるフィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆの値が第１の基準電圧Ｅ１以下のときには
０を出力し、第２の基準電圧Ｅ２以上のときには１の信
号を出力し、フィルタコンデンサ電圧ＥｃｆがＥ１以上
Ｅ２未満の場合には、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆと
Ｅ１との差に比例する振幅（０〜１）の信号を出力する
ようになっている。
【００３１】一方、ハイパスフィルタ１０１は、例え
ば、遮断周波数として数１００Ｈｚの特性を有し、フィ
ルタコンデンサ電圧Ｅｃｆに重畳した交流分を検出する
交流分検出器として構成されており、ハイパスフィルタ
１０１からは交流成分の信号（２５Ｈｚ、３０Ｈｚの交
流信号）が加算器１０３に出力されるようになってい
る。バイアス発生器１０２は、直流のバイアス電圧Ｅｂ
を加算器１０３に出力するようになっている。加算器１
０３は、ハイパスフィルタ１０１の出力による交流分と
バイアス電圧Ｅｂとを加算した信号を加算器１０４に出
力するようになっている。加算器１０４は関数発生器１
４の出力と加算器１０３の出力とを加算した信号を比較
器１５に出力するようになっている。比較器１５におい
ては、加算器１０４の出力電圧と三角波発生器１３の出
力による三角波とが比較され、この比較結果に応じてパ
ルス幅が変化するスイッチング信号がスイッチング素子
１２に出力されるようになっている。
ば、遮断周波数として数１００Ｈｚの特性を有し、フィ
ルタコンデンサ電圧Ｅｃｆに重畳した交流分を検出する
交流分検出器として構成されており、ハイパスフィルタ
１０１からは交流成分の信号（２５Ｈｚ、３０Ｈｚの交
流信号）が加算器１０３に出力されるようになってい
る。バイアス発生器１０２は、直流のバイアス電圧Ｅｂ
を加算器１０３に出力するようになっている。加算器１
０３は、ハイパスフィルタ１０１の出力による交流分と
バイアス電圧Ｅｂとを加算した信号を加算器１０４に出
力するようになっている。加算器１０４は関数発生器１
４の出力と加算器１０３の出力とを加算した信号を比較
器１５に出力するようになっている。比較器１５におい
ては、加算器１０４の出力電圧と三角波発生器１３の出
力による三角波とが比較され、この比較結果に応じてパ
ルス幅が変化するスイッチング信号がスイッチング素子
１２に出力されるようになっている。
【００３２】この場合、比較器１５においては、電力変
換器８に供給される直流電流Ｉｄｃに重畳した交流分と
スイッチング素子１２に流れる抵抗電流Ｉｂに重畳した
交流分とが相殺関係を保つようなスイッチング信号が生
成され、このスイッチング信号によってスイッチング素
子１２がスイッチング動作され、このスイッチング素子
１２のスイッチング動作により、障害電流の原因となる
障害電流の交流分が相殺されるようになっている。
換器８に供給される直流電流Ｉｄｃに重畳した交流分と
スイッチング素子１２に流れる抵抗電流Ｉｂに重畳した
交流分とが相殺関係を保つようなスイッチング信号が生
成され、このスイッチング信号によってスイッチング素
子１２がスイッチング動作され、このスイッチング素子
１２のスイッチング動作により、障害電流の原因となる
障害電流の交流分が相殺されるようになっている。
【００３３】以下、本実施形態の具体的動作について説
明する。まず、関数発生器１４の出力が０の場合、すな
わち、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが関数発生器１４
における第１の基準電圧Ｅ１以下である場合について述
べる。
明する。まず、関数発生器１４の出力が０の場合、すな
わち、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが関数発生器１４
における第１の基準電圧Ｅ１以下である場合について述
べる。
【００３４】電力変換器８に流れる直流電流Ｉｄｃに交
流成分が含まれている場合、この交流成分はフィルタリ
アクトル５とフィルタコンデンサ６で構成されるフィル
タ回路により減衰し、その一部が架線電流Ｉｓの交流分
となり、この交流分が軌道回路に障害を与える障害電流
となる。このとき、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆに着
目すると、直流電流Ｉｄｃが交流分により減少するとき
には、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆは増加する。この
増加分は交流成分であるため、ハイパスフィルタ１０１
で減衰することなく、ハイパスフィルタ１０１を通過し
て加算器１０３に加算され、加算器１０４の出力が増加
する。加算器１０４の出力は、三角波発生器１３の出力
による三角波と比較器１５で比較され、比較器１５の出
力によってスイッチング素子１２がスイッチング動作さ
れ、抵抗器１０に流れる電流の期間が決定される。
流成分が含まれている場合、この交流成分はフィルタリ
アクトル５とフィルタコンデンサ６で構成されるフィル
タ回路により減衰し、その一部が架線電流Ｉｓの交流分
となり、この交流分が軌道回路に障害を与える障害電流
となる。このとき、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆに着
目すると、直流電流Ｉｄｃが交流分により減少するとき
には、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆは増加する。この
増加分は交流成分であるため、ハイパスフィルタ１０１
で減衰することなく、ハイパスフィルタ１０１を通過し
て加算器１０３に加算され、加算器１０４の出力が増加
する。加算器１０４の出力は、三角波発生器１３の出力
による三角波と比較器１５で比較され、比較器１５の出
力によってスイッチング素子１２がスイッチング動作さ
れ、抵抗器１０に流れる電流の期間が決定される。
【００３５】このため、加算器１０４の出力が増加した
場合、抵抗器１０に流れる電流の期間が増加すると、図
３に示すように、抵抗器１０に平均的に流れる抵抗電流
Ｉｂが増加し、交流成分によって減少する直流電流Ｉｄ
ｃを相殺することができ、障害電流を抑制することがで
きる。
場合、抵抗器１０に流れる電流の期間が増加すると、図
３に示すように、抵抗器１０に平均的に流れる抵抗電流
Ｉｂが増加し、交流成分によって減少する直流電流Ｉｄ
ｃを相殺することができ、障害電流を抑制することがで
きる。
【００３６】一方、交流成分によって直流電流Ｉｄｃが
増加する場合は、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが減少
し、交流成分を検出するハイパスフィルタ１０１の出力
が減少する。ハイパスフィルタ１０１の出力が減少する
と、そのままでは、加算器１０４の出力が負になり、ス
イッチング素子１２の導通期間が負になる恐れがある。
しかし、本実施形態においては、加算器１０４の出力が
負の値とならないように、加算器１０３にはバイアス電
圧Ｅｂが加算されている。これにより、直流電流Ｉｄｃ
が増加した場合でも、直流電流Ｉｄｃの交流分を相殺す
る交流成分が抵抗電流Ｉｂとして流れるため、障害電流
を抑制することができる。
増加する場合は、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが減少
し、交流成分を検出するハイパスフィルタ１０１の出力
が減少する。ハイパスフィルタ１０１の出力が減少する
と、そのままでは、加算器１０４の出力が負になり、ス
イッチング素子１２の導通期間が負になる恐れがある。
しかし、本実施形態においては、加算器１０４の出力が
負の値とならないように、加算器１０３にはバイアス電
圧Ｅｂが加算されている。これにより、直流電流Ｉｄｃ
が増加した場合でも、直流電流Ｉｄｃの交流分を相殺す
る交流成分が抵抗電流Ｉｂとして流れるため、障害電流
を抑制することができる。
【００３７】次に、関数発生器１４の出力が０より大き
い場合について述べる。この場合、第１の基準電圧Ｅ１
とフィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆとの差に比例する量の
信号が関数発生器１４から出力されるため、直流電流Ｉ
ｄｃが減少し、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが増加し
たときには、入力電圧の増加に伴って、関数発生器１４
の出力は増加する。このとき、フィルタコンデンサ電圧
Ｅｃｆに重畳した交流成分の増加に伴って、ハイパスフ
ィルタ１０１の出力も増加するとともに加算器１０３の
出力も増加する。すなわち、関数発生器１４の出力とフ
ィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加を抑制するように動
作する。したがって、直流電流Ｉｄｃの交流分を相殺す
る交流成分が抵抗電流Ｉｂとして流れ、障害電流を抑制
することができる。また直流電流Ｉｄｃが増加したとき
も同様の動作により障害電流を抑制することができる。
い場合について述べる。この場合、第１の基準電圧Ｅ１
とフィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆとの差に比例する量の
信号が関数発生器１４から出力されるため、直流電流Ｉ
ｄｃが減少し、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが増加し
たときには、入力電圧の増加に伴って、関数発生器１４
の出力は増加する。このとき、フィルタコンデンサ電圧
Ｅｃｆに重畳した交流成分の増加に伴って、ハイパスフ
ィルタ１０１の出力も増加するとともに加算器１０３の
出力も増加する。すなわち、関数発生器１４の出力とフ
ィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加を抑制するように動
作する。したがって、直流電流Ｉｄｃの交流分を相殺す
る交流成分が抵抗電流Ｉｂとして流れ、障害電流を抑制
することができる。また直流電流Ｉｄｃが増加したとき
も同様の動作により障害電流を抑制することができる。
【００３８】このように、本実施形態においては、障害
電流の原因となる直流電流Ｉｄｃに含まれる交流成分
が、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆを変動させることに
着目してスイッチング素子１２をスイッチング動作させ
ることで、障害電流を抑制することができる。
電流の原因となる直流電流Ｉｄｃに含まれる交流成分
が、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆを変動させることに
着目してスイッチング素子１２をスイッチング動作させ
ることで、障害電流を抑制することができる。
【００３９】なお、関数発生器１４の出力が１近傍にな
り、加算器１０４の出力が１以上になったときには、ス
イッチング素子１２のオフ期間を０より小さくすること
ができないため、直流電流の増加を相殺することはでき
ない。
り、加算器１０４の出力が１以上になったときには、ス
イッチング素子１２のオフ期間を０より小さくすること
ができないため、直流電流の増加を相殺することはでき
ない。
【００４０】このため、加算器１０４の出力が１以上に
ならないように、抵抗器１０を選定する必要がある。ま
た加算器１０４の出力が１近傍になった場合、電力変換
器８の回生電流を抑制するように、電力変換器８を制御
してもよい。
ならないように、抵抗器１０を選定する必要がある。ま
た加算器１０４の出力が１近傍になった場合、電力変換
器８の回生電流を抑制するように、電力変換器８を制御
してもよい。
【００４１】このように、本実施形態によれば、フィル
タコンデンサ電圧Ｅｃｆの大きさや力行回生状態によら
ず、スイッチング素子１２を常にスイッチング動作させ
ることにより、障害電流を抑制することができる。
タコンデンサ電圧Ｅｃｆの大きさや力行回生状態によら
ず、スイッチング素子１２を常にスイッチング動作させ
ることにより、障害電流を抑制することができる。
【００４２】なお、従来例では、関数発生器の出力が０
となる第１の基準電圧Ｅ１以下では、関数発生器の出力
が三角波発生器の出力よりも小さくなるため、スイッチ
ング素子は導通状態とならない。
となる第１の基準電圧Ｅ１以下では、関数発生器の出力
が三角波発生器の出力よりも小さくなるため、スイッチ
ング素子は導通状態とならない。
【００４３】これに対して本実施形態の場合には、関数
発生器１４の出力およびハイパスフィルタ１０１の出力
がともに０になった場合でも、バイアス発生器１０２の
出力によるバイアス電圧Ｅｂにより、三角波発生器１３
から出力される三角波の１周期に１度は、スイッチング
素子１２が導通状態になる。
発生器１４の出力およびハイパスフィルタ１０１の出力
がともに０になった場合でも、バイアス発生器１０２の
出力によるバイアス電圧Ｅｂにより、三角波発生器１３
から出力される三角波の１周期に１度は、スイッチング
素子１２が導通状態になる。
【００４４】ただし、スイッチング素子１２が過電圧で
破損することを防止するために、フィルタコンデンサ電
圧Ｅｃｆが第１の設定電圧より大きくなった場合、動作
を停止する。すなわち、スイッチング素子１２は導通状
態とはならない。また、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆ
が第１の設定電圧より小さい第２の設定電圧より小さく
なった場合、直流電源１や架線２に異常が発生すた可能
性が高いため、動作を停止する。それ以外の場合、すな
わち、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが第１の設定電圧
以下で、かつ第１の設定電圧より小さい第２の設定電圧
以上の場合には、三角波発生器１３の１周期に１度は、
スイッチング素子が導通状態になる。
破損することを防止するために、フィルタコンデンサ電
圧Ｅｃｆが第１の設定電圧より大きくなった場合、動作
を停止する。すなわち、スイッチング素子１２は導通状
態とはならない。また、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆ
が第１の設定電圧より小さい第２の設定電圧より小さく
なった場合、直流電源１や架線２に異常が発生すた可能
性が高いため、動作を停止する。それ以外の場合、すな
わち、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが第１の設定電圧
以下で、かつ第１の設定電圧より小さい第２の設定電圧
以上の場合には、三角波発生器１３の１周期に１度は、
スイッチング素子が導通状態になる。
【００４５】また、三角波発生器１３の周期は要求され
る応答から少なくとも１秒以下に設定することが望まし
い。よって、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが第１の設
定電圧以上、かつ第２の設定電圧以下の場合には、少な
くとも１秒に１度はスイッチング素子１２が導通状態と
なり、抵抗器１０に電流が流れる。
る応答から少なくとも１秒以下に設定することが望まし
い。よって、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが第１の設
定電圧以上、かつ第２の設定電圧以下の場合には、少な
くとも１秒に１度はスイッチング素子１２が導通状態と
なり、抵抗器１０に電流が流れる。
【００４６】（実施形態２）次に、本発明の第２実施形
態を図４にしたがって説明する。本実施形態は、架線電
流Ｉｓを検出する電流検出器２０１を設け、電流検出器
２０１の出力をハイパスフィルタ２０２に入力し、ハイ
パスフィルタ２０２により直流分を除去し、直流分の除
去された架線電流、すなわち架線電流Ｉｓに含まれる交
流分を減算器２０３に入力し、減算器２０３においてバ
イアス電圧Ｅｂからハイパスフィルタ２０２の出力を減
算し、この減算結果を加算器１０４に出力するようにし
たものであり、他の構成は図１のものと同様である。
態を図４にしたがって説明する。本実施形態は、架線電
流Ｉｓを検出する電流検出器２０１を設け、電流検出器
２０１の出力をハイパスフィルタ２０２に入力し、ハイ
パスフィルタ２０２により直流分を除去し、直流分の除
去された架線電流、すなわち架線電流Ｉｓに含まれる交
流分を減算器２０３に入力し、減算器２０３においてバ
イアス電圧Ｅｂからハイパスフィルタ２０２の出力を減
算し、この減算結果を加算器１０４に出力するようにし
たものであり、他の構成は図１のものと同様である。
【００４７】すなわち、前記実施形態では、障害電流の
原因となる直流電流Ｉｄｃに含まれる交流成分が、フィ
ルタコンデンサ電圧Ｅｃｆを変動させることに着目して
障害電流を抑制しているのに対して、本実施形態では、
架線電流Ｉｓを電流検出器２０１によって直接検出し、
架線電流Ｉｓに含まれる交流分をハイパスフィルタ２０
２から出力し、バイアス電圧Ｅｂから交流分を減算する
ようにしたものである。
原因となる直流電流Ｉｄｃに含まれる交流成分が、フィ
ルタコンデンサ電圧Ｅｃｆを変動させることに着目して
障害電流を抑制しているのに対して、本実施形態では、
架線電流Ｉｓを電流検出器２０１によって直接検出し、
架線電流Ｉｓに含まれる交流分をハイパスフィルタ２０
２から出力し、バイアス電圧Ｅｂから交流分を減算する
ようにしたものである。
【００４８】本実施形態においては、架線電流Ｉｓの交
流分が増加するときには、抵抗電流Ｉｂが減少し、抵抗
電流Ｉｂの減少に伴って架線電流Ｉｓの増加が抑制され
るため、障害電流を抑制することきる。また架線電流に
含まれる交流成分が減少したときには、抵抗電流Ｉｂが
増加することで、障害電流の発生を抑制することができ
る。
流分が増加するときには、抵抗電流Ｉｂが減少し、抵抗
電流Ｉｂの減少に伴って架線電流Ｉｓの増加が抑制され
るため、障害電流を抑制することきる。また架線電流に
含まれる交流成分が減少したときには、抵抗電流Ｉｂが
増加することで、障害電流の発生を抑制することができ
る。
【００４９】本実施形態においては、関数発生器１４の
出力は、加算器１４の出力が１以上にならなければ、実
施形態１と同様に、障害電流を抑制する効果を有するた
めに、上記動作による障害電流の抑制効果を阻害するこ
とはない。
出力は、加算器１４の出力が１以上にならなければ、実
施形態１と同様に、障害電流を抑制する効果を有するた
めに、上記動作による障害電流の抑制効果を阻害するこ
とはない。
【００５０】（実施形態３）次に、本発明の第３実施形
態を図５にしたがって説明する。本実施形態は、図１に
示すバイアス発生器１０２、加算器１０３を削除し、関
数発生器１４の代わりに、関数発生器３０１を設けたも
のであり、他の構成は図１のものと同様である。
態を図５にしたがって説明する。本実施形態は、図１に
示すバイアス発生器１０２、加算器１０３を削除し、関
数発生器１４の代わりに、関数発生器３０１を設けたも
のであり、他の構成は図１のものと同様である。
【００５１】関数発生器３０１は、図２の実線の特性で
示すように、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが第１の基
準電圧Ｅ１以下の場合、関数発生器３０１の出力はバイ
アス電圧Ｅｂとなり、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが
第２の基準電圧Ｅ２以上のときには１を出力し、Ｅ１以
上Ｅ２未満の場合にはＥｃｆとＥ１との差に比例する振
幅の信号であってバイアス電圧Ｅｂが加算された信号を
出力するようになっている。すなわち、関数発生器３０
１の特性は、出力の下限値がバイアスＥｂに設定されて
いる。これにより、加算器１０４の出力が負になるのを
防止することができ、バイアス発生器１０２、加算器１
０３を用いることなく、常にスイッチング素子１２をス
イッチング動作させることができる。
示すように、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが第１の基
準電圧Ｅ１以下の場合、関数発生器３０１の出力はバイ
アス電圧Ｅｂとなり、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが
第２の基準電圧Ｅ２以上のときには１を出力し、Ｅ１以
上Ｅ２未満の場合にはＥｃｆとＥ１との差に比例する振
幅の信号であってバイアス電圧Ｅｂが加算された信号を
出力するようになっている。すなわち、関数発生器３０
１の特性は、出力の下限値がバイアスＥｂに設定されて
いる。これにより、加算器１０４の出力が負になるのを
防止することができ、バイアス発生器１０２、加算器１
０３を用いることなく、常にスイッチング素子１２をス
イッチング動作させることができる。
【００５２】本実施形態によれば、バイアス発生器１０
２、加算器１０３を用いることなく、フィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆの大きさや力行回生状態によらず、スイッ
チング素子１２を常にスイッチング動作させることによ
り、障害電流を抑制することができる。
２、加算器１０３を用いることなく、フィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆの大きさや力行回生状態によらず、スイッ
チング素子１２を常にスイッチング動作させることによ
り、障害電流を抑制することができる。
【００５３】（実施形態４）次に、本発明の第４実施形
態を図６にしたがって説明する。本実施形態は、ハイパ
スフィルタ１０１の代わりにハイパスフィルタ２０２を
用い、架線電流Ｉｓを検出する電流検出器２０１の出力
をハイパスフィルタ２０２に入力し、ハイパスフィルタ
２０２の出力の符号を合わせるために、加算器１０４の
代わりに減算器３０２を用いたものであり、他の構成は
図５のものと同様である。
態を図６にしたがって説明する。本実施形態は、ハイパ
スフィルタ１０１の代わりにハイパスフィルタ２０２を
用い、架線電流Ｉｓを検出する電流検出器２０１の出力
をハイパスフィルタ２０２に入力し、ハイパスフィルタ
２０２の出力の符号を合わせるために、加算器１０４の
代わりに減算器３０２を用いたものであり、他の構成は
図５のものと同様である。
【００５４】本実施形態においては、関数発生器３０１
の特性は、出力の下限値がバイアス電圧Ｅｂに設定され
ているため、バイアス発生器１０２、加算器１０３を用
いることなく、スイッチング素子１２を常にスイッチン
グ動作させることができるとともに、障害電流の発生を
抑制することができる。
の特性は、出力の下限値がバイアス電圧Ｅｂに設定され
ているため、バイアス発生器１０２、加算器１０３を用
いることなく、スイッチング素子１２を常にスイッチン
グ動作させることができるとともに、障害電流の発生を
抑制することができる。
【００５５】本実施形態によれば、バイアス発生器１０
２、加算器１０３を用いることなく、フィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆの大きさや力行回生状態によらず、スイッ
チング素子１２を常にスイッチング動作させることによ
り、障害電流を抑制することができる。
２、加算器１０３を用いることなく、フィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆの大きさや力行回生状態によらず、スイッ
チング素子１２を常にスイッチング動作させることによ
り、障害電流を抑制することができる。
【００５６】前記各実施形態においては、電気機器とし
て電力変換器８を用いたものについて述べたが、電気機
器としては、直流によって動作する機器であれば、他の
機器であっても、電気機器に入力される障害電流を抑制
することができる。
て電力変換器８を用いたものについて述べたが、電気機
器としては、直流によって動作する機器であれば、他の
機器であっても、電気機器に入力される障害電流を抑制
することができる。
【００５７】また、第１実施形態および第２実施形態に
おいては、回生時におけるフィルタコンデンサ電圧Ｅｃ
ｆの上昇を抑制するために、関数発生器１４および加算
器１０４を備えているが、障害電流の抑制のみを目的と
する場合、関数発生器１４および加算器１０４を省略す
ることも可能である。この場合、抵抗器１０で消費され
る電力が小さくなるため、小型の抵抗器を用いることが
できる。
おいては、回生時におけるフィルタコンデンサ電圧Ｅｃ
ｆの上昇を抑制するために、関数発生器１４および加算
器１０４を備えているが、障害電流の抑制のみを目的と
する場合、関数発生器１４および加算器１０４を省略す
ることも可能である。この場合、抵抗器１０で消費され
る電力が小さくなるため、小型の抵抗器を用いることが
できる。
【００５８】また、第２実施形態および第４実施形態に
おいては、電流検出器２０１を用いて架線電流Ｉｓを検
出しているが、電流検出器２０１を用いる代わりに、フ
ィルタリアクトル５の両端の電圧を検出する電圧検出器
を用い、この電圧検出器を交流分検出器として用いるこ
とでも、障害電流を抑制することができる。この場合、
フィルタリアクトル５の両端電圧を交流分として検出し
ており、しかも、この検出電圧には直流分が含まれてい
ないため、ハイパスフィルタ２０２を省略することがで
きる。
おいては、電流検出器２０１を用いて架線電流Ｉｓを検
出しているが、電流検出器２０１を用いる代わりに、フ
ィルタリアクトル５の両端の電圧を検出する電圧検出器
を用い、この電圧検出器を交流分検出器として用いるこ
とでも、障害電流を抑制することができる。この場合、
フィルタリアクトル５の両端電圧を交流分として検出し
ており、しかも、この検出電圧には直流分が含まれてい
ないため、ハイパスフィルタ２０２を省略することがで
きる。
【００５９】さらに前記各実施形態においては、直流電
源１、架線２、軌道３を除くものを直流機器として車両
に搭載し、電力変換器８に接続された誘導機９により車
輪を駆動することもできる。
源１、架線２、軌道３を除くものを直流機器として車両
に搭載し、電力変換器８に接続された誘導機９により車
輪を駆動することもできる。
【００６０】このように、各実施形態によれば、フィル
タリアクトル５やフィルタコンデンサ６を大型化するこ
となく、また誘導機９の力行・回生動作によらず、架線
電流Ｉｓに含まれる障害電流を効果的に抑制することが
できる。
タリアクトル５やフィルタコンデンサ６を大型化するこ
となく、また誘導機９の力行・回生動作によらず、架線
電流Ｉｓに含まれる障害電流を効果的に抑制することが
できる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィルタリアクトルやフィルタコンデンサを大型化する
ことなく、直流電源から供給される直流の電気量に重畳
した交流成分を抑制することができる。
フィルタリアクトルやフィルタコンデンサを大型化する
ことなく、直流電源から供給される直流の電気量に重畳
した交流成分を抑制することができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す直流機器のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図２】関数発生器の特性を説明するための特性図であ
る。
る。
【図３】抵抗電流と直流電流との関係を説明するための
波形図である。
波形図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す直流機器のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す直流機器のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示す直流機器のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ 架線
３ 軌道
４ 集電器
５ フィルタリアクトル
６ フィルタコンデンサ
７ 電圧検出器
８ 電力変換器
９ 誘導機
１０ 抵抗器
１２ スイッチング素子
１３ 三角波発生器
１４ 関数発生器
１５ 比較器
１０１ ハイパスフィルタ
１０２ バイアス発生器
１０３、１０４ 加算器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 児島 徹郎
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
(72)発明者 仲田 清
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
(72)発明者 堀江 哲
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
Ｆターム(参考） 5G065 AA05 DA07 GA09 HA01 JA01
LA01
5H007 AA01 AA08 BB06 CA01 CC12
DB01 DC02 DC05 EA02
Claims (11)
- 【請求項１】 直流電源から供給される直流の電気量に
従って動作する電気機器と、前記直流電源の出力による
直流の電気量を検出する電気量検出器と、前記電気量検
出器の検出出力に重畳した交流分を検出する交流分検出
器と、前記電気機器をバイパスして流れる電流を前記交
流分検出器の検出出力に基づいて制御する制御系とを備
えてなる直流機器。 - 【請求項２】 直流電源から供給される直流の電気量に
従って動作する電気機器と、前記直流電源の出力による
直流の電気量に重畳した交流分を検出する交流分検出器
と、前記電気機器をバイパスして流れる電流を前記交流
分検出器の検出出力に基づいて制御する制御系とを備え
てなる直流機器。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の直流機器にお
いて、前記制御系は、前記電気機器に並列接続されて前
記電気機器をバイパスして流れる電流をスイッチング信
号に従って制御するスイッチング素子と、前記交流分検
出器の検出出力に基づいてスイッチング信号を生成して
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するス
イッチング制御器とを備えてなることを特徴とする直流
機器。 - 【請求項４】 請求項３に記載の直流機器において、前
記スイッチング制御器は、前記交流分検出器の検出出力
に基づいて、前記直流機器に供給される直流の電気量に
重畳した交流分と前記スイッチング素子を流れる電流に
重畳した交流分とが相殺関係となるスイッチング信号を
生成してなることを特徴とする直流機器。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の直流機器にお
いて、前記スイッチング制御器は、前記直流電源の出力
による直流の電気量が第１の設定値以下で、かつ前記第
１の設定値より小さい第２の設定値以上の場合には、前
記スイッチング素子が１秒間のうち少なくとも１回は導
通状態となるスイッチング信号を生成してなることを特
徴とする直流機器。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５のうちい
ずれか１項に記載の直流機器において、前記直流の電気
量は、直流電圧であることを特徴とする直流機器。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４または５のうちい
ずれか１項に記載の直流機器において、前記直流電源に
直列に接続されたリアクトルと、前記電気機器に並列に
接続されたコンデンサとを備え、前記電気量検出器は、
前記コンデンサの両端電圧を検出してなることを特徴と
する直流機器。 - 【請求項８】 請求項１、２、３、４または５のうちい
ずれか１項に記載の直流機器において、前記直流電源に
直列に接続されたリアクトルと、前記電気機器に並列に
接続されたコンデンサとを備え、前記交流分検出器は、
前記リアクトルの両端電圧を検出してなることを特徴と
する直流機器。 - 【請求項９】 請求項１から８のうちいずれか１項に記
載の直流機器において、前記電気機器は、直流電圧を交
流電圧に変換する電力変換器であることを特徴とする直
流機器。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の直流機器において、
前記電力変換器の交流出力側に電動機を接続してなるこ
とを特徴とする直流機器。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の直流機器を備え、
前記電動機により車輪を駆動してなることを特徴とする
車両。
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