JP2018061376A - Auxiliary power supply apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the output voltage of an inverter device.SOLUTION: An auxiliary power supply apparatus 10 according to the present invention comprises an inverter device 14 for converting a DC voltage supplied from a DC power supply to an AC voltage, a filter capacitor 12 connected to the input side of the inverter device 14 in parallel with the inverter device 14, and a control circuit 16 for setting a filtered FC (Filter Capacitor) voltage so as to follow the FC voltage and controlling the inverter device 14 on the basis of the set filtered FC voltage. The control circuit 16, when the difference D between the filtered FC voltage and the FC voltage is within a predetermined range, causes the filtered FC voltage to follow the FC voltage at a speed according to a predetermined filter constant T, and, at the time point when the difference D becomes out of the predetermined range, sets the FC voltage at that time point is set as the filtered FC voltage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換して負荷回路に供給する補助電源装置に関する。   The present invention relates to an auxiliary power supply device that converts a DC voltage supplied from a DC power supply into an AC voltage and supplies the AC voltage to a load circuit.

架線からの電力供給により動作する電気車には、架線から供給された直流電圧(架線電圧)を交流電圧に変換して、電気車内の冷暖房装置、照明装置などの負荷回路に供給する補助電源装置が搭載されている(例えば、特許文献1参照)。   For an electric vehicle that operates by supplying power from an overhead wire, an auxiliary power supply device that converts a DC voltage (overhead voltage) supplied from the overhead wire into an AC voltage and supplies it to a load circuit such as an air conditioner or lighting device in the electric vehicle Is mounted (see, for example, Patent Document 1).

補助電源装置は、架線から供給された直流電圧が入力され、入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置を備えている。インバータ装置の入力側には、高調波電流の抑制などのための直流フィルタコンデンサが並列に接続されている。インバータ装置の入力電圧、すなわち、架線電圧は常に変化しており(揺らいでおり)、架線電圧の変化により、直流フィルタコンデンサの電圧(以下、FC電圧と称する)も常に変化する。インバータ装置を制御する制御回路は通常、図4に示すように、常に変化する(揺らいでいる)実際のFC電圧に対して、ある所定期間内(制御周期内)では、一定の電圧(以下、フィルタ付きFC電圧と称する)を設定し、設定したフィルタ付きFC電圧に基づき、インバータ装置を制御する。   The auxiliary power supply device includes an inverter device that receives a DC voltage supplied from an overhead wire, converts the input DC voltage into an AC voltage, and outputs the AC voltage. On the input side of the inverter device, a DC filter capacitor for suppressing harmonic current and the like is connected in parallel. The input voltage of the inverter device, that is, the overhead line voltage is constantly changing (fluctuating), and the voltage of the DC filter capacitor (hereinafter referred to as the FC voltage) is also constantly changed by the change of the overhead line voltage. As shown in FIG. 4, the control circuit for controlling the inverter device usually has a constant voltage (hereinafter, referred to as “the constant frequency”) within a predetermined period (within the control cycle) with respect to an actual FC voltage that constantly changes (fluctuates). (Referred to as an FC voltage with a filter), and the inverter device is controlled based on the set FC voltage with a filter.

フィルタ付きFC電圧は通常、以下の式(1)に基づき設定される。式(1)において、xkは実際のFC電圧を示し、ykはフィルタ付きFC電圧を示し、yk-1は1周期前のフィルタ付きFC電圧を示し、τは制御周期を示し、T1はフィルタ定数と称される定数を示す。 The FC voltage with filter is usually set based on the following equation (1). In equation (1), x k indicates the actual FC voltage, y k indicates the FC voltage with filter, y k-1 indicates the FC voltage with filter one period before, τ indicates the control period, and T 1 indicates a constant called a filter constant.

Figure 2018061376
Figure 2018061376

式(1)から分かるように、フィルタ付きFC電圧は、実際のFC電圧と1周期前のフィルタ付きFC電圧との差分にフィルタ定数T1に応じた値(τ/T1)を乗算した値を、1周期前のフィルタ付きFC電圧に加えることで算出される。式(1)によれば、フィルタ定数T1に応じた速さで、フィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に追従させることができる。このようなフィルタ定数T1を用いたフィルタ付きFC電圧の設定により、安定した電圧値に基づくインバータ装置の制御が可能となる。 As can be seen from equation (1), the filtered FC voltage is a value obtained by multiplying the difference between the actual FC voltage and the filtered FC voltage one cycle before by a value (τ / T 1 ) corresponding to the filter constant T 1. Is added to the FC voltage with filter one cycle before. According to Expression (1), the FC voltage with filter can be made to follow the actual FC voltage at a speed according to the filter constant T 1 . By setting the FC voltage with a filter using such a filter constant T 1 , the inverter device can be controlled based on a stable voltage value.

特開2015−220890号公報JP2015-220890A

架線電圧の変化には、小さい範囲で電圧が増減する振動と称される現象と、振動よりもより大きい範囲で電圧が増減する変動と称される現象とがある。   The change in the overhead line voltage includes a phenomenon called a vibration in which the voltage increases or decreases in a small range and a phenomenon called a fluctuation in which the voltage increases or decreases in a range larger than the vibration.

上述したように、フィルタ付きFC電圧は、フィルタ定数T1に応じた速さで実際のFC電圧に追従する。振動の場合には、架線電圧、すなわち、FC電圧が増減する幅が小さいため、比較的速やかに、フィルタ付きFC電圧をFC電圧に追従させることができる。一方、変動の場合には、架線電圧(FC電圧)が増減する幅が大きいため、フィルタ付きFC電圧のFC電圧への追従に時間がかかってしまい、フィルタ付きFC電圧とFC電圧との差分が大きい状態が長時間にわたってしまう。このような状態では、補助電源装置の出力が不安定化してしまうという問題が生じる。 As described above, the FC voltage with filter follows the actual FC voltage at a speed according to the filter constant T 1 . In the case of vibration, since the overhead voltage, that is, the width in which the FC voltage increases or decreases is small, the FC voltage with filter can follow the FC voltage relatively quickly. On the other hand, in the case of fluctuation, since the width of increase / decrease of the overhead line voltage (FC voltage) is large, it takes time to follow the FC voltage with filter to the FC voltage, and the difference between the FC voltage with filter and the FC voltage is Large state will last for a long time. In such a state, there arises a problem that the output of the auxiliary power supply device becomes unstable.

本発明の目的は、上述した課題を解決し、出力電圧の安定化を図ることができる補助電源装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the auxiliary power supply device which can aim at the stabilization of an output voltage which solves the subject mentioned above.

上記課題を解決するため、本発明に係る補助電源装置は、直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換して負荷回路に供給する補助電源装置であって、前記直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置と、前記インバータ装置の入力側に、前記インバータ装置に並列に接続されたフィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサの電圧であるFC電圧に追従するようにフィルタ付きFC電圧を設定し、該設定したフィルタ付きFC電圧に基づき、前記インバータ装置を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記フィルタ付きFC電圧と前記FC電圧との差分が所定の範囲内にある場合には、予め定められたフィルタ定数に応じた速さで前記フィルタ付きFC電圧を前記FC電圧に追従させ、前記差分が前記所定の範囲を外れた時点で、該時点でのFC電圧を前記フィルタ付きFC電圧として設定する。   In order to solve the above-described problem, an auxiliary power supply according to the present invention is an auxiliary power supply that converts a DC voltage supplied from a DC power supply into an AC voltage and supplies the AC voltage to a load circuit, and is supplied from the DC power supply. An inverter device that converts a DC voltage into an AC voltage, a filter capacitor connected in parallel to the inverter device on the input side of the inverter device, and an FC with a filter so as to follow the FC voltage that is the voltage of the filter capacitor A control circuit configured to set a voltage and control the inverter device based on the set FC voltage with filter, wherein the control circuit has a difference between the FC voltage with filter and the FC voltage within a predetermined range. In the case of the above, the FC voltage with filter follows the FC voltage at a speed according to a predetermined filter constant, and the difference There when outside the predetermined range, sets the FC voltage at said time point as the FC voltage with said filter.

本発明に係る補助電源装置によれば、出力電圧の安定化を図ることができる。   According to the auxiliary power supply device of the present invention, the output voltage can be stabilized.

本発明の一実施形態に係る補助電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the auxiliary power supply device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す制御回路によるPWM制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the PWM control by the control circuit shown in FIG. 図1に示す制御回路によるPWM制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the PWM control by the control circuit shown in FIG. 図1に示す制御回路によるフィルタ付きFC電圧の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of FC voltage with a filter by the control circuit shown in FIG. 図1に示す制御回路によるフィルタ付きFC電圧の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of FC voltage with a filter by the control circuit shown in FIG. FC電圧およびフィルタ付きFC電圧について説明するための図である。It is a figure for demonstrating FC voltage and FC voltage with a filter.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は、本発明の一実施形態に係る補助電源装置10の構成を示す図である。本実施形態に係る補助電源装置10は、例えば、直流電源である架線1からの電力供給により動作する電気車に搭載され、架線1から供給された直流電圧を交流電圧に変換して、負荷回路2(電気車内の冷暖房装置、照明装置など)に供給する。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an auxiliary power supply device 10 according to an embodiment of the present invention. The auxiliary power supply device 10 according to the present embodiment is mounted on, for example, an electric vehicle that operates by supplying power from the overhead line 1 that is a DC power source, converts a DC voltage supplied from the overhead line 1 into an AC voltage, and loads a load circuit 2 (air conditioner, lighting device, etc. in an electric vehicle).

図1に示す補助電源装置10は、直流フィルタリアクトル11と、直流フィルタコンデンサ12(フィルタコンデンサ)と、電圧測定部13と、インバータ装置14と、ACフィルタ/トランス部15と、制御回路16とを備える。   The auxiliary power supply device 10 shown in FIG. 1 includes a DC filter reactor 11, a DC filter capacitor 12 (filter capacitor), a voltage measurement unit 13, an inverter device 14, an AC filter / transformer unit 15, and a control circuit 16. Prepare.

直流フィルタリアクトル11は、一端が架線1に接続され、他端が直流フィルタコンデンサ12の一端に接続される。直流フィルタコンデンサ12は、一端が直流フィルタリアクトル11の他端に接続され、他端が接地される。また、直流フィルタコンデンサ12は、後述するように、インバータ装置14の入力側に、インバータ装置14に並列に接続される。直流フィルタリアクトル11および直流フィルタコンデンサ12は、架線1からインバータ装置14を介して接地に流れる高調波電流を抑制するフィルタとして動作する。   The DC filter reactor 11 has one end connected to the overhead wire 1 and the other end connected to one end of the DC filter capacitor 12. The DC filter capacitor 12 has one end connected to the other end of the DC filter reactor 11 and the other end grounded. The DC filter capacitor 12 is connected in parallel to the inverter device 14 on the input side of the inverter device 14 as will be described later. The DC filter reactor 11 and the DC filter capacitor 12 operate as a filter that suppresses the harmonic current that flows from the overhead wire 1 to the ground via the inverter device 14.

電圧測定部13は、直流フィルタコンデンサ12の電圧(FC電圧)を測定し、測定結果を制御回路16に出力する。   The voltage measurement unit 13 measures the voltage (FC voltage) of the DC filter capacitor 12 and outputs the measurement result to the control circuit 16.

インバータ装置14は、架線1から直流フィルタリアクトル11および直流フィルタコンデンサ12を介して入力された直流電圧を交流電圧に変換して、ACフィルタ/トランス部15に出力する。インバータ装置14は、半導体スイッチ141−1〜144−4を備える。以下では、半導体スイッチ141−1〜144−4を区別しない場合には、半導体スイッチ141と称する。半導体スイッチ141は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子に、ダイオードが逆並列接続されて構成される。   The inverter device 14 converts the DC voltage input from the overhead wire 1 through the DC filter reactor 11 and the DC filter capacitor 12 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the AC filter / transformer unit 15. The inverter device 14 includes semiconductor switches 141-1 to 144-4. Hereinafter, the semiconductor switches 141-1 to 144-4 are referred to as semiconductor switches 141 when they are not distinguished. The semiconductor switch 141 is configured by connecting a diode in reverse parallel to a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

半導体スイッチ141−1と半導体スイッチ141−2とが直列に接続され、半導体スイッチ141−3と半導体スイッチ141−4とが直列に接続される。半導体スイッチ141−1および半導体スイッチ141−2からなる直列体は、一端が直流フィルタコンデンサ12の一端と接続され、他端が直流フィルタコンデンサ12の他端と接続される。半導体スイッチ141−3および半導体スイッチ141−4からなる直列体は、一端が直流フィルタコンデンサ12の一端と接続され、他端が直流フィルタコンデンサ12の他端と接続される。このように、インバータ装置14には、入力側に直流フィルタコンデンサ12が並列に接続される。また、半導体スイッチ141−1と半導体スイッチ141−2との接続点、および、半導体スイッチ141−3と半導体スイッチ141−4との接続点が、ACフィルタ/トランス部15に接続される。   The semiconductor switch 141-1 and the semiconductor switch 141-2 are connected in series, and the semiconductor switch 141-3 and the semiconductor switch 141-4 are connected in series. One end of the series body composed of the semiconductor switch 141-1 and the semiconductor switch 141-2 is connected to one end of the DC filter capacitor 12, and the other end is connected to the other end of the DC filter capacitor 12. One end of the series body composed of the semiconductor switch 141-3 and the semiconductor switch 141-4 is connected to one end of the DC filter capacitor 12, and the other end is connected to the other end of the DC filter capacitor 12. Thus, the DC filter capacitor 12 is connected in parallel to the input side of the inverter device 14. Further, the connection point between the semiconductor switch 141-1 and the semiconductor switch 141-2 and the connection point between the semiconductor switch 141-3 and the semiconductor switch 141-4 are connected to the AC filter / transformer unit 15.

このような構成を有するインバータ装置14によれば、各半導体スイッチ141のスイッチングを制御することで、架線1から直流フィルタリアクトル11および直流フィルタコンデンサ12を介して入力された直流電圧を交流電圧に変換し、半導体スイッチ141−1と半導体スイッチ141−2との接続点、および、半導体スイッチ141−3と半導体スイッチ141−4との接続点から出力することができる。   According to the inverter device 14 having such a configuration, by controlling the switching of each semiconductor switch 141, the DC voltage input from the overhead wire 1 through the DC filter reactor 11 and the DC filter capacitor 12 is converted into an AC voltage. Then, the data can be output from the connection point between the semiconductor switch 141-1 and the semiconductor switch 141-2 and the connection point between the semiconductor switch 141-3 and the semiconductor switch 141-4.

ACフィルタ/トランス部15は、インバータ装置14から出力された交流電圧を平滑化するとともに、所望の大きさの交流電圧に変換して、負荷回路2に出力する。   The AC filter / transformer unit 15 smoothes the AC voltage output from the inverter device 14, converts the AC voltage to an AC voltage having a desired magnitude, and outputs the AC voltage to the load circuit 2.

制御回路16は、電圧測定部13によるFC電圧の測定結果に基づき、フィルタ付きFC電圧を設定し、設定したフィルタ付きFC電圧に基づいて、インバータ装置14の半導体スイッチ141のオン/オフを制御(PWM(Pulse Width Modulation)制御)する制御信号(PWM信号)を各半導体スイッチ141に出力する。   The control circuit 16 sets the FC voltage with a filter based on the measurement result of the FC voltage by the voltage measuring unit 13, and controls on / off of the semiconductor switch 141 of the inverter device 14 based on the set FC voltage with the filter ( A control signal (PWM signal) for PWM (Pulse Width Modulation) control is output to each semiconductor switch 141.

図2A,2Bは、制御回路16によるフィルタ付きFC電圧に基づくPWM制御について説明するための図であり、図2Aは、フィルタ付きFC電圧が実際のFC電圧よりも大きい状態を示し、図2Bは、フィルタ付きFC電圧が実際のFC電圧よりも小さい状態を示す。   2A and 2B are diagrams for explaining PWM control based on the filtered FC voltage by the control circuit 16, FIG. 2A shows a state where the filtered FC voltage is larger than the actual FC voltage, and FIG. The FC voltage with a filter is smaller than the actual FC voltage.

制御回路16は、インバータ装置14の出力電圧を指令する指令値と、フィルタ付きFC電圧の値に応じたキャリア波(例えば、三角波)とを比較し、キャリア波が指令値より小さければ論理レベルがHigh(H)のPWM信号を出力し、キャリア波が指令値以上であれば論理レベルがLow(L)のPWM信号を出力する。   The control circuit 16 compares the command value for instructing the output voltage of the inverter device 14 with a carrier wave (for example, a triangular wave) corresponding to the value of the FC voltage with filter, and if the carrier wave is smaller than the command value, the logic level is A High (H) PWM signal is output. If the carrier wave is equal to or greater than the command value, a PWM signal having a logic level of Low (L) is output.

図2Aに示すように、フィルタ付きFC電圧が実際のFC電圧よりも大きい場合、PWM信号の論理レベルがLである期間(半導体スイッチ141がオフである期間)は、実際のFC電圧の値に応じたキャリア波と指令値とを比較した場合よりも長くなる。すなわち、デューティー比は小さくなる。デューティー比が小さくなると、インバータ装置14の出力電圧は低下し、負荷回路2への電力流出は減少する。その結果、実際のFC電圧は上昇しやすくなる。   As shown in FIG. 2A, when the FC voltage with filter is larger than the actual FC voltage, the period when the logic level of the PWM signal is L (period when the semiconductor switch 141 is off) is set to the actual FC voltage value. It becomes longer than the case where the corresponding carrier wave and the command value are compared. That is, the duty ratio becomes small. When the duty ratio decreases, the output voltage of the inverter device 14 decreases, and the outflow of power to the load circuit 2 decreases. As a result, the actual FC voltage tends to increase.

一方、図2Bに示すように、フィルタ付きFC電圧が実際のFC電圧よりも小さい場合、PWM信号の論理レベルがLである期間は、実際のFC電圧の値に応じたキャリア波と指令値とを比較した場合よりも短くなる。すなわち、デューティー比は大きくなる。デューティー比が大きくなると、インバータ装置14の出力電圧は増加し、負荷回路2への電力流出は増加する。その結果、実際のFC電圧は低下しやすくなる。   On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the FC voltage with filter is smaller than the actual FC voltage, the carrier wave and the command value corresponding to the actual FC voltage value during the period when the logical level of the PWM signal is L It becomes shorter than the case of comparing. That is, the duty ratio increases. As the duty ratio increases, the output voltage of the inverter device 14 increases and the power outflow to the load circuit 2 increases. As a result, the actual FC voltage tends to decrease.

このように、実際のFC電圧とフィルタ付きFC電圧とに差分がある場合、この差分に起因して、FC電圧が上下しやすくなる。ここで、上述したように、小さい範囲でFC電圧が増減する振動の場合には、比較的速やかにフィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に追従させることができるが、振動よりも大きい範囲でFC電圧が増減する変動の場合には、フィルタ付きFC電圧がFC電圧に追従するのに時間がかかってしまう。この場合、実際のFC電圧とフィルタ付きFC電圧との差分が大きい状態が長く続き、その間はインバータ装置14の出力電圧が不安定化してしまう。   As described above, when there is a difference between the actual FC voltage and the FC voltage with a filter, the FC voltage easily rises and falls due to this difference. Here, as described above, in the case of vibration in which the FC voltage increases or decreases in a small range, the FC voltage with filter can follow the actual FC voltage relatively quickly. When the voltage fluctuates, it takes time for the filtered FC voltage to follow the FC voltage. In this case, the state where the difference between the actual FC voltage and the FC voltage with filter is large continues for a long time, and the output voltage of the inverter device 14 becomes unstable during that period.

そこで、本実施形態においては、制御回路16は、振動が発生した場合には、フィルタ付きFC電圧をFC電圧に徐々に追従させ(式(1)に従い追従させ)、変動が発生したと考えられる場合には、フィルタ付きFC電圧をFC電圧に即座に追従させる。   Therefore, in the present embodiment, when vibration occurs, the control circuit 16 causes the FC voltage with filter to gradually follow the FC voltage (follows according to the equation (1)), and the fluctuation is considered to have occurred. In some cases, the FC voltage with filter is immediately followed by the FC voltage.

具体的には、制御回路16は、フィルタ付きFC電圧(1サンプル前のフィルタ付きFC電圧)と実際のFC電圧との差分Dが所定の範囲内にあるか否かを判定する。そして、制御回路16は、差分Dが所定の範囲内にある場合には、振動が発生したと判定し、式(1)に従い、フィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に追従させる。一方、制御回路16は、差分Dが所定の範囲内にない場合には、変動が発生したと判定する。この場合、制御回路16は、差分Dが所定の範囲内にないと判定した時点でのFC電圧をフィルタ付きFC電圧と設定する。したがって、変動が発生したと考えられる場合には、フィルタ付きFC電圧をFC電圧に即座に追従させることができる。そのため、実際のFC電圧とフィルタ付きFC電圧との差分Dが大きく、インバータ装置14の出力が不安定な状態が長期間にわたることを防ぐことができる。   Specifically, the control circuit 16 determines whether or not the difference D between the filtered FC voltage (filtered FC voltage one sample before) and the actual FC voltage is within a predetermined range. When the difference D is within the predetermined range, the control circuit 16 determines that vibration has occurred, and causes the FC voltage with filter to follow the actual FC voltage according to the equation (1). On the other hand, when the difference D is not within the predetermined range, the control circuit 16 determines that a change has occurred. In this case, the control circuit 16 sets the FC voltage at the time of determining that the difference D is not within the predetermined range as the FC voltage with filter. Therefore, when it is considered that the fluctuation has occurred, the FC voltage with filter can immediately follow the FC voltage. Therefore, the difference D between the actual FC voltage and the FC voltage with filter is large, and it is possible to prevent a state where the output of the inverter device 14 is unstable for a long time.

図3A,3Bは、制御回路16によるフィルタ付きFC電圧の設定例を示す図であり、図3Aは、FC電圧が小刻みに小さく増減する振動が発生した場合のフィルタ付きFC電圧の設定例を示す図であり、図3Bは、FC電圧が長い時間をかけて大きく増減する変動が発生した場合のフィルタ付きFC電圧の設定例を示す図である。   3A and 3B are diagrams showing examples of setting of the FC voltage with filter by the control circuit 16, and FIG. 3A shows an example of setting of the FC voltage with filter when the vibration in which the FC voltage is increased or decreased in small increments occurs. FIG. 3B is a diagram illustrating a setting example of the FC voltage with a filter when the fluctuation in which the FC voltage greatly increases and decreases over a long time occurs.

制御回路16は、フィルタ付きFC電圧と実際のFC電圧との差分Dが所定の範囲内にあるか否かを判定する。具体的には、制御回路16は、予め設定されたリミッタ値をThとすると、−Th≦D≦Thであるか否かを判定する。なお、リミッタ値Thは、振動と変動とを区別可能なように、すなわち、振動の場合には、−Th≦D≦Thとなり、変動の場合には、差分D<0であれば、D<−Thとなり、D>0であれば、Th<Dとなるような値が設定される。   The control circuit 16 determines whether or not the difference D between the filtered FC voltage and the actual FC voltage is within a predetermined range. Specifically, the control circuit 16 determines whether or not −Th ≦ D ≦ Th, where Th is a preset limiter value. The limiter value Th is such that vibration and fluctuation can be distinguished, that is, −Th ≦ D ≦ Th in the case of vibration, and D <0 if the difference D <0 in the case of fluctuation. -Th, and if D> 0, a value such that Th <D is set.

したがって、振動の場合には、図3Aに示すように、−Th≦D≦Thとなる。この場合、制御回路16は、式(1)に従い、フィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に追従させる。   Therefore, in the case of vibration, as shown in FIG. 3A, −Th ≦ D ≦ Th. In this case, the control circuit 16 causes the FC voltage with filter to follow the actual FC voltage according to the equation (1).

一方、変動が発生し、図3Bに示すように、時刻T1から時刻T3にかけて、FC電圧が大きく上昇し、時刻T3以降は略一体に保たれたとする。   On the other hand, it is assumed that the fluctuation occurs and the FC voltage greatly increases from time T1 to time T3 as shown in FIG. 3B.

この場合、式(1)に従いフィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に追従させる従来方式では、図3Bに示すように、時刻T1からフィルタ付きFC電圧を徐々に増加させ、時刻T5において、フィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に一致させることができる。   In this case, in the conventional method in which the FC voltage with filter follows the actual FC voltage according to Equation (1), the FC voltage with filter is gradually increased from time T1 as shown in FIG. The FC voltage can be matched to the actual FC voltage.

一方、本実施形態に係る方式(本方式)おいては、時刻T1以降であって、時刻T3よりも前の時刻T2において、D(<0)<−Thとなると、制御回路16は、図3Bに示すように、その時点でのFC電圧を新たなフィルタ付きFC電圧として設定する。そのため、差分Dはゼロとなる。その後、FC電圧は時刻T3まで徐々に増加するが、−Th≦D≦Thであるため、制御回路16は、式(1)に従い、フィルタ付きFC電圧を実際のFC電圧に追従させる。   On the other hand, in the method according to the present embodiment (this method), when D (<0) <− Th at time T2 after time T1 and before time T3, the control circuit 16 As shown in 3B, the FC voltage at that time is set as a new FC voltage with a filter. Therefore, the difference D is zero. Thereafter, the FC voltage gradually increases until time T3. However, since −Th ≦ D ≦ Th, the control circuit 16 causes the filtered FC voltage to follow the actual FC voltage according to the equation (1).

ここで、本方式においては、差分Dが所定の範囲内から外れた時点(図3Bでは時刻T2)で、その時点でのFC電圧をフィルタ付きFC電圧として設定する。そのため、本方式においては、従来方式と比べて、時刻T2以降、従来方式と同様に、式(1)に従いフィルタ付きFC電圧をFC電圧に追従させても、時刻T5よりも前の時刻T4において、フィルタ付きFC電圧をFC電圧に一致させることができる。したがって、変動が発生した場合にも、FC電圧とフィルタ付きFC電圧との差分Dが大きく、インバータ装置14の出力が不安定な状態が長期間にわたることを防ぐことができる。   Here, in this method, when the difference D is out of the predetermined range (time T2 in FIG. 3B), the FC voltage at that time is set as the FC voltage with a filter. Therefore, in this method, compared with the conventional method, after time T2, as in the conventional method, even if the FC voltage with a filter follows the FC voltage according to the equation (1), at time T4 prior to time T5. The FC voltage with filter can be matched with the FC voltage. Therefore, even when the fluctuation occurs, the difference D between the FC voltage and the filtered FC voltage is large, and it is possible to prevent the output of the inverter device 14 from being unstable for a long period.

このように本実施形態によれば、補助電源装置10は、直流電源である架線1から供給された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置14と、インバータ装置14の入力側に、インバータ装置14に並列に接続された直流フィルタコンデンサ12と、直流フィルタコンデンサ12の電圧であるFC電圧に追従するようにフィルタ付きFC電圧を設定し、設定したフィルタ付きFC電圧に基づき、インバータ装置14を制御する制御回路16とを備える。制御回路16は、フィルタ付きFC電圧とFC電圧との差分Dが所定の範囲内にある場合には、予め定められたフィルタ定数T1に応じた速さでフィルタ付きFC電圧をFC電圧に追従させ、差分Dが所定の範囲を外れた時点で、その時点でのFC電圧をフィルタ付きFC電圧として設定する。 As described above, according to the present embodiment, the auxiliary power device 10 includes the inverter device 14 that converts the DC voltage supplied from the overhead line 1 that is a DC power source into the AC voltage, and the inverter device 14 on the input side of the inverter device 14. And the DC filter capacitor 12 connected in parallel with each other, and the FC voltage with a filter set so as to follow the FC voltage that is the voltage of the DC filter capacitor 12, and the inverter device 14 is controlled based on the set FC voltage with filter. And a control circuit 16. When the difference D between the FC voltage with filter and the FC voltage is within a predetermined range, the control circuit 16 follows the FC voltage with filter at the speed corresponding to the predetermined filter constant T 1. When the difference D is out of the predetermined range, the FC voltage at that time is set as the FC voltage with filter.

そのため、差分Dが所定の範囲から外れ、変動が発生したと考えられる時点で、その時点でのFC電圧にフィルタ付きFC電圧を追従させることができるので、実際のFC電圧とフィルタ付きFC電圧との差分が大きく、インバータ装置14の出力が不安定な状態が長期間にわたることを防ぐことができる。   Therefore, when the difference D is out of the predetermined range and the fluctuation is considered to have occurred, the FC voltage with filter can be made to follow the FC voltage at that time. It is possible to prevent a state in which the output of the inverter device 14 is unstable and the output of the inverter device 14 from being unstable for a long period of time.

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。   Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, functions included in each block or the like can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of blocks can be combined into one or divided.

1 架線
2 負荷回路
10 補助電源装置
11 直流フィルタリアクトル
12 直流フィルタコンデンサ
13 電圧測定部
14 インバータ装置
141 半導体スイッチ
15 ACフィルタ/トランス部
1 Overhead Line 2 Load Circuit 10 Auxiliary Power Supply Device 11 DC Filter Reactor 12 DC Filter Capacitor 13 Voltage Measurement Unit 14 Inverter Device 141 Semiconductor Switch 15 AC Filter / Transformer Unit

Claims (1)

直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換して負荷回路に供給する補助電源装置であって、
前記直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置と、
前記インバータ装置の入力側に、前記インバータ装置に並列に接続されたフィルタコンデンサと、
前記フィルタコンデンサの電圧であるFC電圧に追従するようにフィルタ付きFC電圧を設定し、該設定したフィルタ付きFC電圧に基づき、前記インバータ装置を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記フィルタ付きFC電圧と前記FC電圧との差分が所定の範囲内にある場合には、予め定められたフィルタ定数に応じた速さで前記フィルタ付きFC電圧を前記FC電圧に追従させ、前記差分が前記所定の範囲を外れた時点で、該時点でのFC電圧を前記フィルタ付きFC電圧として設定することを特徴とする補助電源装置。
An auxiliary power supply device that converts a DC voltage supplied from a DC power source into an AC voltage and supplies the converted voltage to a load circuit,
An inverter device for converting a DC voltage supplied from the DC power source into an AC voltage;
On the input side of the inverter device, a filter capacitor connected in parallel to the inverter device,
A control circuit that sets an FC voltage with a filter so as to follow an FC voltage that is a voltage of the filter capacitor, and controls the inverter device based on the set FC voltage with a filter;
When the difference between the FC voltage with filter and the FC voltage is within a predetermined range, the control circuit converts the FC voltage with filter into the FC voltage at a speed according to a predetermined filter constant. The auxiliary power supply device is characterized in that when the difference is outside the predetermined range, the FC voltage at that time is set as the FC voltage with filter.
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