JP4342051B2 - 車両用電源制御装置 - Google Patents
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両などで電源装置の３相電圧出力を三相インバータ装置により制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両等で電源供給のための３相電圧出力の制御を行うインバータ装置は、図２のブロック図に示すような基本構成ですでに実用化されている。
図２において、１は集電装置、２はリアクトル、３はコンデンサ、４はインバータ装置、５はＬ−Ｃフィルタ、６は負荷装置、１２は接地、１３は抵抗器であり、電源装置の出力電圧制御は、１２０°ずつ遅れた３相交流として与えられる電圧指令を基本波とするＰＷＭ波形を三相インバータ装置から出力することで行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す装置の構成からも判るように、抵抗器１３は過渡変動時のリアクトル２とコンデンサ３による電圧振動を抑制する機能を有しているが、定常的に電力を消費しているので、装置全体としての効率が低くなる。
効率を上げるためには、該抵抗器１３を取り去ることが望ましいが、その場合前述したリアクトル２とコンデンサ３による電圧振動を抑制する機能が失われ、集電装置の電圧変動がおきた場合にリアクトル２とコンデンサ３による電圧振動がおこり不安定な状態になる。
本発明は、上述した問題点を解消した車両用電源装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記述した電源装置は、集電装置とリアクトルとコンデンサとで構成される回路と、該コンデンサの電圧を電源とし一定周波数の電圧指令に応じた電圧を出力する三相インバータ装置と該三相インバータ装置出力を濾過して三相正弦波を作るためのＬ−Ｃフィルタとで構成され、集電装置の電圧とコンデンサ電圧の差を演算する電圧差演算手段と、該電圧差演算手段の出力を増幅する電圧差増幅手段と、該電圧差増幅手段の出力と前記電圧指令を入力とし補正電圧指令を作成する補正電圧指令作成手段を設け前記電圧指令の代わりに前記補正電圧指令を用いて出力電圧を制御することを特徴とした車両用電源制御装置である。
以下、本発明の一実施例を詳述する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。図２の従来技術と同一な部分は説明を省略し異なる部分のみを説明する。
【０００６】
図１において、電圧差演算手段７は、集電装置電圧検出器１０より検出された集電装置１の電圧Ｖｓとコンデンサ電圧検出器１１により検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｄｃとの差を演算し、直流電圧偏差Ａ＝Ｖｓ−Ｖｄｃを出力する。該直流電圧偏差Ａに電圧差増幅手段８によって適当な係数ｋを乗算するこにより得られる直流電圧偏差増幅値Ｇは
Ｇ＝Ａ・ｋ・・・（１）
で示される。
また、出力電圧指令Ｖ＊から補正電圧指令作成手段９で演算される補正電圧指令Ｖ＊＊は
Ｖ＊＊＝（１＋Ｇ）・Ｖ＊ ・・・（２）
で示される。
これらの式（１），（２）を用いて前記三相インバータを制御する。
以上のように制御した場合、前記負荷６が一定であると仮定すれば、負荷に流れる電流Ｉｏ’は定常状態に流れる負荷電流をＩｏとして式（３）で表すことができる。
Ｉｏ’＝Ｉｏ＋ΔＩｏ ・・・（３） ただし 、 ΔＩｏ＝Ｇ・Ｉｏ
ここに、Ｉｏ’を使って直流電源回路の状態方程式を表すと式（４）のようになる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ここで、負荷が一定であると仮定したので、Ｉｏは一定値であり、この条件を考慮して式（１）、（２）および式（３）を使って式（４）を書き直すと、集電装置側の直流電源回路の状態方程は、式（５）のように表すことができる。
なお、Ｉはリアクトル２に流れる電流である。
【０００９】
【数２】
【００１０】
式（５）の特性根λは、式（６）で表される。式（６）の第１項 ｋ・Ｉｏ／２Ｃはｋを０未満（ｋ＜０）に選べば減衰項を意味するので、過渡変動時のリアクトル２とコンデンサ３による振動を抑制する効果があることが判る。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、集電装置とリアクトルとコンデンサとで構成される回路と、該コンデンサの電圧を電源とし一定周波数の電圧指令に応じた電圧を出力する三相インバータ装置と該三相インバータ装置出力を濾過して三相正弦波を作るためのＬ−Ｃフィルタとで構成され、集電装置の電圧とコンデンサ電圧の差を演算する電圧差演算手段と、該電圧差演算手段の出力を増幅する電圧差増幅手段と、該電圧差増幅手段の出力と前記電圧指令を入力とし補正電圧指令を作成する補正電圧指令作成手段を設けたことによって、抵抗器による定常的な損失がなく装置としての効率を上げることができ、また抵抗器を取り除いたことにより生じるリアクトルとコンデンサによる電圧振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実例を示すブロック図である。
【図２】従来技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 集電装置
２ リアクトル
３ コンデンサ
４ インバータ装置
５ Ｌ−Ｃフィルタ
６ 負荷装置
７ 電圧差演算手段
８ 電圧差増幅手段
９ 補正電圧指令作成手段
１０ 集電装置電圧検出器
１１ コンデンサ電圧検出器
１２ 接地
１３ 抵抗器
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両などで電源装置の３相電圧出力を三相インバータ装置により制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両等で電源供給のための３相電圧出力の制御を行うインバータ装置は、図２のブロック図に示すような基本構成ですでに実用化されている。
図２において、１は集電装置、２はリアクトル、３はコンデンサ、４はインバータ装置、５はＬ−Ｃフィルタ、６は負荷装置、１２は接地、１３は抵抗器であり、電源装置の出力電圧制御は、１２０°ずつ遅れた３相交流として与えられる電圧指令を基本波とするＰＷＭ波形を三相インバータ装置から出力することで行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す装置の構成からも判るように、抵抗器１３は過渡変動時のリアクトル２とコンデンサ３による電圧振動を抑制する機能を有しているが、定常的に電力を消費しているので、装置全体としての効率が低くなる。
効率を上げるためには、該抵抗器１３を取り去ることが望ましいが、その場合前述したリアクトル２とコンデンサ３による電圧振動を抑制する機能が失われ、集電装置の電圧変動がおきた場合にリアクトル２とコンデンサ３による電圧振動がおこり不安定な状態になる。
本発明は、上述した問題点を解消した車両用電源装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記述した電源装置は、集電装置とリアクトルとコンデンサとで構成される回路と、該コンデンサの電圧を電源とし一定周波数の電圧指令に応じた電圧を出力する三相インバータ装置と該三相インバータ装置出力を濾過して三相正弦波を作るためのＬ−Ｃフィルタとで構成され、集電装置の電圧とコンデンサ電圧の差を演算する電圧差演算手段と、該電圧差演算手段の出力を増幅する電圧差増幅手段と、該電圧差増幅手段の出力と前記電圧指令を入力とし補正電圧指令を作成する補正電圧指令作成手段を設け前記電圧指令の代わりに前記補正電圧指令を用いて出力電圧を制御することを特徴とした車両用電源制御装置である。
以下、本発明の一実施例を詳述する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。図２の従来技術と同一な部分は説明を省略し異なる部分のみを説明する。
【０００６】
図１において、電圧差演算手段７は、集電装置電圧検出器１０より検出された集電装置１の電圧Ｖｓとコンデンサ電圧検出器１１により検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｄｃとの差を演算し、直流電圧偏差Ａ＝Ｖｓ−Ｖｄｃを出力する。該直流電圧偏差Ａに電圧差増幅手段８によって適当な係数ｋを乗算するこにより得られる直流電圧偏差増幅値Ｇは
Ｇ＝Ａ・ｋ・・・（１）
で示される。
また、出力電圧指令Ｖ＊から補正電圧指令作成手段９で演算される補正電圧指令Ｖ＊＊は
Ｖ＊＊＝（１＋Ｇ）・Ｖ＊ ・・・（２）
で示される。
これらの式（１），（２）を用いて前記三相インバータを制御する。
以上のように制御した場合、前記負荷６が一定であると仮定すれば、負荷に流れる電流Ｉｏ’は定常状態に流れる負荷電流をＩｏとして式（３）で表すことができる。
Ｉｏ’＝Ｉｏ＋ΔＩｏ ・・・（３） ただし 、 ΔＩｏ＝Ｇ・Ｉｏ
ここに、Ｉｏ’を使って直流電源回路の状態方程式を表すと式（４）のようになる。
【０００７】
【数１】
ここで、負荷が一定であると仮定したので、Ｉｏは一定値であり、この条件を考慮して式（１）、（２）および式（３）を使って式（４）を書き直すと、集電装置側の直流電源回路の状態方程は、式（５）のように表すことができる。
なお、Ｉはリアクトル２に流れる電流である。
【０００９】
【数２】
式（５）の特性根λは、式（６）で表される。式（６）の第１項 ｋ・Ｉｏ／２Ｃはｋを０未満（ｋ＜０）に選べば減衰項を意味するので、過渡変動時のリアクトル２とコンデンサ３による振動を抑制する効果があることが判る。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、集電装置とリアクトルとコンデンサとで構成される回路と、該コンデンサの電圧を電源とし一定周波数の電圧指令に応じた電圧を出力する三相インバータ装置と該三相インバータ装置出力を濾過して三相正弦波を作るためのＬ−Ｃフィルタとで構成され、集電装置の電圧とコンデンサ電圧の差を演算する電圧差演算手段と、該電圧差演算手段の出力を増幅する電圧差増幅手段と、該電圧差増幅手段の出力と前記電圧指令を入力とし補正電圧指令を作成する補正電圧指令作成手段を設けたことによって、抵抗器による定常的な損失がなく装置としての効率を上げることができ、また抵抗器を取り除いたことにより生じるリアクトルとコンデンサによる電圧振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実例を示すブロック図である。
【図２】従来技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 集電装置
２ リアクトル
３ コンデンサ
４ インバータ装置
５ Ｌ−Ｃフィルタ
６ 負荷装置
７ 電圧差演算手段
８ 電圧差増幅手段
９ 補正電圧指令作成手段
１０ 集電装置電圧検出器
１１ コンデンサ電圧検出器
１２ 接地
１３ 抵抗器
Claims (1)
- 集電装置とリアクトルとコンデンサとで構成される直流電源回路と、該コンデンサの電圧を電源とし一定周波数の電圧指令に応じたスイッチング電圧を出力する三相インバータ装置と該三相インバータ装置出力を濾過して三相正弦波電圧を作るためのＬ−Ｃフィルタとで構成される車両用電源制御装置において、前記集電装置の電圧と前記コンデンサ電圧の差を演算する電圧差演算手段と、該電圧差演算手段の出力を増幅する電圧差増幅手段と、該電圧差増幅手段の出力と前記電圧指令を入力とし補正電圧指令を作成する補正電圧指令作成手段を設け、前記電圧指令の代わりに前記補正電圧指令を用いて前記三相インバータ装置出力電圧を制御するよう構成したことを特徴とする車両用電源制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27586099A JP4342051B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 車両用電源制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27586099A JP4342051B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 車両用電源制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001103764A JP2001103764A (ja) | 2001-04-13 |
| JP4342051B2 true JP4342051B2 (ja) | 2009-10-14 |
Family
ID=17561450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27586099A Expired - Lifetime JP4342051B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 車両用電源制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4342051B2 (ja) |
-
1999
- 1999-09-29 JP JP27586099A patent/JP4342051B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001103764A (ja) | 2001-04-13 |
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