JP5701460B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

電気車などに搭載される電力変換装置は、入力電圧を安定化させるためのフィルタコンデンサを有するインバータ回路と、インバータ回路への電力の投入を制御する制御演算部とを備える。例えば短絡などの原因となる破損がインバータ回路にある場合、インバータ回路へ電力を投入しても、フィルタコンデンサが充電されないことがある。この状態のインバータ回路に電力の投入を継続するとインバータ回路の破損が拡大する可能性がある。そのため、制御演算部は、フィルタコンデンサの充電不良を検知すると、インバータ回路への電力の投入を抑制する。

一般に、制御演算部に何らかの異常が生じると、制御演算部の動作を監視する制御演算監視部の指示により、制御演算部は再起動する。再起動の前にインバータ回路への電力の投入を抑制していたとしても、再起動した制御演算部は、再起動前の状態を保持していなければ、インバータ回路へ電力を投入する。インバータ回路は破損したままであるので、インバータ回路の破損が拡大する可能性がある。

特許文献１には、オフ状態とするための情報をメモリに保持させる技術が提案されている。この技術を電力変換装置に適用すると、制御演算部がフィルタコンデンサの充電不良を検知した情報をメモリに保持させることになる。再起動した制御演算部が正常に動作すれば、このメモリを参照することにより、再起動後も直ちにインバータ回路への電力の投入を抑制することができる。

特開２００９−１９５０３６号公報

しかしながら、制御演算部が再起動しても正常な動作を再開できない場合、メモリの情報に基づいてインバータ回路への電力の投入が抑制されるとは限らない。そのため、インバータ回路へ電力が投入されて、インバータ回路の破損が拡大するおそれがある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、制御演算部に異常が発生した場合であっても、インバータ回路の破損の拡大を防止することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、
直流電力を出力用電力に変換して出力する主回路と、主回路と並列に接続されるフィルタコンデンサとを有するインバータ回路と、
インバータ回路へ直流電力を投入するか否かを切り替える接触器を有する投入切替回路と、
投入切替回路を制御する制御部とを備え、
制御部は、
接触器に直流電力を投入させる投入信号を出力する制御演算部と、
制御演算部から投入信号が出力された後に、フィルタコンデンサの充電度が所定値以上とならない充電不良の履歴を含む充電履歴情報を記憶する記憶部と、
制御演算部から投入信号が出力された場合に、充電履歴情報に基づき、接触器を制御する投入制御部とを備える。

本発明によれば、制御演算部から投入信号が出力された場合に、充電履歴情報に基づき、接触器が制御される。そのため、異常の発生により再起動した制御演算部が正常な動作を回復できなくても、充電不良状態であるときには、インバータ回路への電力の投入を抑制することができる。したがって、制御演算部に異常が発生した場合であっても、インバータ回路の破損の拡大を防止することが可能になる。

実施の形態１に係る電気車の構成を示す図である。 実施の形態１に係る電力変換部の構成を示す図である。 実施の形態１に係る制御部の構成を示す図である。 実施の形態１に係る電力投入処理の流れを示すフローチャートである。 通常の場合と不良状態の場合との充電率の時間的な変化の例を示す図である。 実施の形態２に係る制御部の構成を示す図である。 実施の形態２に係る電力投入処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。全図を通じて同一の要素には同一の符号を付す。また、同一の要素に関して重複する説明は省略する。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００は、図１に示すように、電気車１０１に搭載される。電気車１０１は、電源１０２から架線（架空式電車線路）１０３を介して供給される直流の電力によってレール１０４上を運行する電車、電気機関車などである。供給される直流の電圧は任意であってよく、例えば３［ｋＶ］、１．５［ｋＶ］などである。

電力変換装置１００は、投入される直流の電力を所定の電力に変換して出力する装置である。

電力変換装置１００は、架線１０３から集電器１０５を介して投入される直流の電力を、モータ１０６を駆動するための電力に変換する。電力変換装置１００は、変換した電力をモータ１０６へ出力する。モータ１０６は、例えば三相交流誘導電動機であるが、これに限られず、直流電動機、同期電動機などであってもよい。

なお、電力変換装置１００は電力の変換動作をするとき、運転手１０７などが主幹制御器１０８を操作することにより出力されるノッチ指令を参照する。これにより、電気車１０１にノッチ指令に応じた運行をさせることができる。

電力変換装置１００は、同図に示すように、電力変換部１１１と、制御部１１２とを備える。

電力変換部１１１は、制御部１１２の制御の下で動作する回路群から構成される。電力変換部１１１は、投入切替回路１１５と、インバータ回路１１６とを備える。投入切替回路１１５は、取込配線１１７を介して集電器１０５に電気的に接続される。投入切替回路１１５とインバータ回路１１６とは、接続配線１１８を介して電気的に接続される。インバータ回路１１６は、出力配線１１９を介して負荷であるモータ１０６に接続される。

詳細には、図２に示すように、投入切替回路１１５は、取込配線１１７と接続配線１１８との間で並列に設けられた抵抗１２１及び接触器１２２と、メインスイッチ１２３とを備える。抵抗１２１は一定の抵抗値を有する。接触器１２２とメインスイッチ１２３とは、並列の各回路の開閉を制御部１１２の制御の下で切り替える電磁スイッチなどである。

インバータ回路１１６は、同図に示すように、主回路１２５と、フィルタコンデンサ１２６と、電圧センサ１２７とを備える。

主回路１２５は、投入される直流の電力を制御部１１２の制御の下で三相交流の電力に変換する電気回路である。主回路１２５は、例えば高耐圧のＳｉＣ半導体などから構成され、これによって小型化、省電力化が可能になる。

主回路１２５は、接続配線（入力配線）１１８と、接地線１２９と、出力配線１１９とに接続される。接続配線１１８は、投入切替回路１１５から出力された直流の電力を主回路１２５に入力する。出力配線１１９は、主回路１２５により変換された電力を出力する。接地線１２９は基準電圧を既定する配線である。一般的に車輪１３１（図１参照）は金属製であり、金属製のレール１０４と接しているので、接地線１２９は車輪１３１に接続されることにより接地する。

フィルタコンデンサ１２６は、図２に示すように、接続配線１１８と接地線１２９とに接続されており、接続配線１１８に流れる一定周波数以上の電流を通過させることにより主回路１２５への入力電圧を安定化させる。

電圧センサ１２７は、フィルタコンデンサ１２６の電極間の電圧を計測するセンサである。電圧センサ１２７は、計測した電圧値を示す電圧信号を制御部１１２へ出力する。

制御部１１２は、車上電源であるバッテリ１３２（図１参照）を電源として稼動し、電力変換部１１１の全体を制御する。例えば制御部１１２は、架線１０３から電力の供給を受けて電気車１０１が通常の走行をしている間、ノッチ指令に応じて電力変換部１１１を制御する通常走行処理を実行する。また、制御部１１２は、インバータ回路１１６へ電力を投入するための電力投入処理（詳細後述する）を実行する。

制御部１１２は詳細には、図３に示すように、制御演算部１３５と、制御演算監視部１３６と、記憶部１３７と、投入制御部１３８とを備える。

制御演算部１３５は、例えば、予め組み込まれたソフトウェアプログラムを実行するプロセッサであり、通常走行処理と電力投入処理とを含む種々の処理を実行する。電力投入処理を実行するための機能として、制御演算部１３５は、投入切替回路制御部１４１と、充電不良検知部１４２とを備える。

投入切替回路制御部１４１は、接触器１２２とメインスイッチ１２３との各々を介してインバータ回路１１６へ直流電力を投入するか否かを制御するための信号を出力する。

詳細には、投入切替回路制御部１４１は、接触器１２２を投入する、すなわち、接触器１２２を介してインバータ回路１１６へ直流電力を投入するための投入信号を投入制御部１３８へ出力する。投入切替回路制御部１４１は、接触器１２２を開放にする（投入しない）ための開放信号を接触器１２２へ出力する。投入切替回路制御部１４１は、メインスイッチ１２３を閉鎖にするための接続信号をメインスイッチ１２３へ出力する。投入切替回路制御部１４１は、メインスイッチ１２３を開放にするための遮断信号をメインスイッチ１２３へ出力する。

投入切替回路制御部１４１は、取込配線１１７を流れる電流及び制御演算部１３５の再起動を監視し、所定の場合に、開放信号と遮断信号とを出力する。これにより、接触器１２２とメインスイッチ１２３とは開放になる。

ここで、所定の場合には、集電器１０５から電力が取り込まれなくなり、取込配線１１７を電流が流れなくなったときがある。具体例を挙げると、集電器１０５としてのパンダグラフを畳んで架線１０３から離したとき、集電器１０５が架線１０３のつぎ目（セクション）を通過するとき、停電が発生したときである。

また、所定の場合には、例えば落雷などで、取込配線１１７を流れる電流が異常値となった場合、制御演算部１３５が再起動する場合がある。この他にも、接触器１２２とメインスイッチ１２３とを開放にする場合は、適宜定められてよい。

充電不良検知部１４２は、電圧センサ１２７からの電圧信号を取得し、電圧信号が示す電圧に基づいてフィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知する。フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知すると、充電不良検知部１４２は、その充電不良を検知したことを示す充電履歴情報を記憶部１３７へ出力する。

詳細には、充電不良検知部１４２は、投入切替回路制御部１４１から投入信号が出力された後、予め定められた時間Ｔ［秒］が経過しても充電率（％）が閾値（例えば、９０％）以上にならない場合、フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知する。

ここで、充電率（％）は、フィルタコンデンサ１２６に充電されている度合いを示す値である充電度の一例であって、フィルタコンデンサ１２６が満充電である場合の電圧に対する、電圧信号が示す電圧の割合（％）である。また、閾値は、９０％に限らず、適宜設定されてよい。

時間Ｔ［秒］には、電力変換部１１１に異常がないとき、フィルタコンデンサ１２６を所定の充電度にするために要する時間ｔ［秒］以上の時間が適宜設定されてよい。この時間Ｔ［秒］は、例えばインバータ回路１１６へ投入される電力の電圧、抵抗１２１の大きさ、フィルタコンデンサ１２６の容量、投入信号を出力してから接触器１２２が投入されるまでの処理に要する時間などに基づいて、充電不良検知部１４２により算出されてもよい。

制御演算監視部１３６は、制御演算部１３５が正常に稼動しているか否かを監視するチップなどである。制御演算部１３５の異常を検知した場合、制御演算監視部１３６は、制御演算部１３５を再起動させる。制御演算部１３５の異常には、例えば、自身のメモリのデータを参照できなくなる、処理が停滞してしまうなど通常の処理において発生するもの、雷や衝撃など外的な要因で発生するものなどがある。

記憶部１３７は充電履歴情報を記憶する。記憶部１３７は例えば、フラッシュメモリなどの読み書き可能な不揮発性のメモリにより構成される。

本実施の形態に係る充電履歴情報は、フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知したか否かに対応付けられたフラグを示す。詳細には、充電履歴情報は、フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知したことに対応する「１」、又は、フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知しないことに対応する「０」を示す。

投入制御部１３８は、投入切替回路制御部１４１から投入信号を取得すると、記憶部１３７の充電履歴情報を参照する。充電履歴情報がフィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知したことを示す場合（すなわち、充電履歴情報が「１」を示す場合）、投入制御部１３８は、接触器１２２を投入にすることを抑制する。すなわち、投入制御部１３８は接触器１２２を開放にする。

充電履歴情報がフィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知しないことを示す場合（すなわち、充電履歴情報が「０」を示す場合）、投入制御部１３８は接触器１２２を投入する。

これまで、本実施の形態に係る電気車１０１及びそれに搭載される電力変換装置１００の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る電気車１０１及び電力変換装置１００が実行する電力投入処理について説明する。

電力投入処理は、上述のように、インバータ回路１１６へ電力を投入するための処理である。電力投入処理は、例えば投入切替回路制御部１４１により接触器１２２とメインスイッチ１２３とが開放にされた後であって、電流が取込配線１１７を正常に流れていることが投入切替回路制御部１４１により検知された場合、制御演算部１３５が再起動したことが投入切替回路制御部１４１により検知された場合などに実行される。

図４に示すように、投入切替回路制御部１４１は投入信号を投入制御部１３８へ出力する（ステップＳ１０１）。

投入制御部１３８は、記憶部１３７の充電履歴情報を参照し、不良状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、不良状態とは、接続配線１１８を介してインバータ回路１１６へ電力を投入しても、フィルタコンデンサ１２６に充電されない状態をいう。

充電履歴情報が「０」を示す場合、すなわち、フィルタコンデンサ１２６の充電不良が過去に検知されていないことを充電履歴情報が示す場合に、投入制御部１３８は不良状態でないと判断する（ステップＳ１０２；Ｎｏ）。

投入制御部１３８は接触器１２２を投入する（ステップＳ１０３）。このとき、メインスイッチ１２３は開放のままである。

充電不良検知部１４２は、ステップＳ１０１にて投入信号が出力されてからＴ［秒］が経過するまで、電圧センサ１２７から電圧信号を取得する。充電不良検知部１４２は、電圧信号が示す電圧に基づいて、フィルタコンデンサ１２６の充電率が９０％以上になるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

例えば図５の実線で示すように、通常の場合、接触器１２２が投入されてから充電期間ｔ［秒］でフィルタコンデンサ１２６が９０％まで充電されるとする。Ｔ［秒］には、ステップＳ１０１にて投入信号が出力されてからステップ１０３で接触器１２２が投入される時間［秒］とｔ［秒］とを加算した時間以上の時間長さが設定される。そのため、不良状態ではない場合、充電不良検知部１４２は、投入信号が出力されてからＴ［秒］が経過するまでに、フィルタコンデンサ１２６が９０％以上充電される。この場合、充電不良検知部１４２は、充電率が９０％以上であると判断する（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）。

充電率が９０％以上であると判断した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、投入切替回路制御部１４１は、充電不良検知部１４２から判断の結果を示す信号を受けて、開放信号と接続信号とを出力する。これにより、接触器１２２を開放にし、メインスイッチ１２３を閉鎖にする（ステップＳ１０５）。制御部１１２は電力投入処理を終了する。

このように、充電履歴情報により不良状態ではないと判断される場合、接触器１２２が投入される。これにより、直流の電力は取込配線１１７から抵抗１２１を通るので、比較的小さい電流がインバータ回路１１６に入力する。そして、フィルタコンデンサ１２６の充電率が９０％以上となることで、現在も不良状態ではないことを確認して、接触器１２２を開放にし、メインスイッチ１２３を閉鎖にする。これにより、抵抗１２１を介さない大きい電流をインバータ回路１１６に投入することができる。

これに対して、例えば図５の点線で示すように、不良状態の場合、投入信号が出力されてからＴ［秒］が経過しても、フィルタコンデンサ１２６は９０％以上充電されない。したがって、この場合、充電不良検知部１４２は、充電率が９０％以上でないと判断する（ステップＳ１０４；Ｎｏ）。

充電率が９０％以上でないと判断された場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、投入切替回路制御部１４１は、開放信号を出力する。これにより、投入切替回路制御部１４１は接触器１２２を開放にする（ステップＳ１０６）。このとき、メインスイッチ１２３は開放のままである。

充電不良検知部１４２は、記憶部１３７の充電履歴情報を「１」で更新する（ステップＳ１０７）。これによって、記憶部１３７は、充電不良検知部１４２検知された充電不良を充電不良情報として記憶する。制御部１１２は電力投入処理を終了する。

このように、フィルタコンデンサ１２６の充電率が、投入信号を出力してからＴ［秒］が経過するまでに、９０％以上とならないとき、接触器１２２は開放にされる。充電履歴情報により不良状態ではないと判断される場合であっても、現在、不良状態であるときには、インバータ回路１１６に大きい電力は投入されない。すなわち、インバータ回路１１６には、抵抗１２１を介した比較的小さい電流が入力するだけであるので、大きい電流が流れ込むことによってインバータ回路１１６の破損が拡大することを防ぐことができる。

充電履歴情報が「１」を示す場合、すなわち、フィルタコンデンサ１２６の充電不良が過去に少なくとも１度検知されたことを充電履歴情報が示す場合に、投入制御部１３８は不良状態であると判断する（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）。

投入制御部１３８は接触器１２２を投入することを抑制する（ステップＳ１０８）。これにより、接触器１２２は開放のままとなる。このとき、メインスイッチ１２３も開放のままである。

このように、充電履歴情報により不良状態であると判断される場合、インバータ回路１１６には電力が投入されない。例えばインバータ回路１１６が点検又は修理される時に、充電履歴情報が「０」にリセットされるように運用すれば、充電履歴情報により不良状態であると判断される場合、例えばインバータ回路１１６内での短絡など現在も不良状態である可能性が高い。抵抗１２１を介した小さい電流であってもインバータ回路１１６に投入されないので、インバータ回路１１６の破損が拡大することを防ぐことができる。

本実施の形態によれば、記憶部１３７と投入制御部１３８とが、制御演算部１３５とは別に設けられており、投入制御部１３８は、記憶部１３７の充電履歴情報を参照して不良状態であるか否かを判断する。不良状態であると判断した場合、投入制御部１３８は、接触器１２２を投入しない。したがって、制御演算部１３５に異常が発生した場合であっても、投入制御部１３８によってインバータ回路１１６への電力の投入が抑制され、インバータ回路の破損の拡大を防止することが可能になる。

例えば、制御演算部１３５が正常に動作している間に不良状態となり、その後、何らかの原因で制御演算部１３５に異常が発生した場合、再起動しても制御演算部１３５が正常に回復できなければ、制御演算監視部１３６により制御演算部１３５の再起動が繰り返される。その結果、再起動するたびに制御演算部１３５から投入信号が繰り返し出力されることがある。この投入信号に応じて接触器１２２の投入と開放とが繰り返されると、抵抗１２１を介した電流が繰り返しインバータ回路に投入される。抵抗１２１を介した比較的小さい電流であっても、繰り返し入力すると、インバータ回路１１６の破損が拡大するおそれがある。

本実施の形態によれば、記憶部１３７と投入制御部１３８とが、制御演算部１３５とは別に設けられる。そして、制御演算部１３５が正常に動作している間に不良状態となれば、記憶部１３７の充電履歴情報が「１」に更新される。そのため、その後、何らかの原因で制御演算部１３５に異常が発生し、制御演算部１３５の再起動が繰り返されて、投入信号が繰り返し出力されたとしても、投入制御部１３８により接触器１２２は投入されず、開放のまま維持される。したがって、制御演算監視部１３６が制御演算部１３５を再起動することによって制御演算部１３５の正常な動作を回復することが可能になるとともに、その正常な動作を回復できない場合であっても投入制御部１３８によってインバータ回路１１６の破損の拡大を防止することが可能になる。

電圧センサ１２７からの電圧信号に基づいて、フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知する。そのため、簡易な構成で、フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知することが可能になる。

記憶部１３７に不揮発性のメモリを採用することによって、制御演算部１３５が再起動された場合であっても、記憶部１３７に充電履歴情報を保持させておくことが可能になる。また、例えばバッテリ１３２の異常により、制御演算部１３５及び記憶部１３７へ供給される電力が小さくなった場合であっても、記憶部１３７に充電履歴情報を保持させておくことが可能になる。

実施の形態２．
本実施の形態では、充電不良が検知された回数に基づいて不良状態であるか否かを判断する。

本実施の形態に係る電気車と電力変換装置の電力変換部とのそれぞれの構成は、実施の形態１に係る電気車１０１と電力変換部１１１との構成と同様である。

本実施の形態に係る制御部２１２は、図６に示すように、実施の形態１に係る制御部１１２の記憶部１３７、投入制御部１３８及び充電不良検知部１４２に代えて、記憶部２３７、投入制御部２３８及び充電不良検知部２４２を備える。

記憶部２３７は、実施の形態１に係る記憶部１３７と同様に、充電履歴情報を記憶する。本実施の形態に係る充電履歴情報は、充電不良検知部１４２によりフィルタコンデンサ１２６の充電不良が検知された回数を示す。

投入制御部２３８は、投入切替回路制御部１４１から投入信号を取得すると、記憶部２３７の充電履歴情報を参照する。充電履歴情報が適宜定められる閾値Ｎ以上の回数を示す場合、投入制御部２３８は、接触器１２２を投入することを抑制する。すなわち、投入制御部２３８は接触器１２２を開放にする。充電履歴情報が閾値Ｎ未満の回数を示す場合、投入制御部２３８は接触器１２２を投入する。

充電不良検知部２４２は、実施の形態１に係る充電不良検知部１４２と同様に、電圧信号により示される電圧に基づいてフィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知する。フィルタコンデンサ１２６の充電不良を検知すると、充電不良検知部２４２は、充電履歴情報が示す回数を＋１加算する。充電不良検知部２４２は、加算した回数を示す充電履歴情報を記憶部２３７へ出力する。

これまで、本実施の形態に係る電気車及びそれに搭載される電力変換装置の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る電気車及び電力変換装置が実行する電力投入処理について説明する。

本実施の形態に係る電力投入処理は、図７に示すように、実施の形態１に係る電力投入処理のステップＳ１０２とステップＳ１０７とのそれぞれに代えて、ステップＳ２０２とステップＳ２０７とを含む。

投入制御部２３８は、記憶部２３７の充電履歴情報を参照し、不良状態であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。充電履歴情報により示される回数がＮ未満である場合、投入制御部２３８は不良状態でないと判断する（ステップＳ２０２；Ｎｏ）。充電履歴情報により示される回数がＮ以上である場合、投入制御部２３８は不良状態であると判断する（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）。

充電不良検知部２４２は、記憶部２３７の充電履歴情報を＋１加算した回数で更新する（ステップＳ２０７）。これによって、記憶部２３７は、充電不良検知部２４２検知された充電不良を充電不良情報として記憶する。制御部２１２は電力投入処理を終了する。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、記憶部２３７と投入制御部２３８とが、制御演算部１３５とは別に設けられており、投入制御部２３８は、記憶部２３７の充電履歴情報を参照して不良状態であるか否かを判断する。不良状態であると判断した場合、投入制御部２３８は、接触器１２２を投入しない。したがって、制御演算部１３５に異常が発生した場合であっても、投入制御部２３８によってインバータ回路１１６への電力の投入が抑制され、インバータ回路の破損の拡大を防止することが可能になる。

本実施の形態によれば、充電不良が検知された回数に基づいて不良状態であるか否かを判断する。これにより、例えば一時的な接触不良などによる偶発的な充電不良のために、不良状態であると判断されて、接触器１２２の投入が抑制されることを防ぐことができる。そのため、インバータ回路１１６が稼動可能であるにもかかわらず電力の投入を抑制することを防止しつつ、インバータ回路１１６の破損の拡大を防止することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されない。

例えば、本発明は、インバータ回路を有する電力変換装置１００に適用することができる。そのため、本発明は、交流電気車、交直流電気車に搭載される電力変換装置１００にも適用することができる。

例えば、充電履歴情報は、フィルタコンデンサ１２６の充電不良の履歴を示す情報であればよい。例えば、充電履歴情報は、実施の形態で説明したものの他、フィルタコンデンサ１２６の充電不良が検知された日時を示す情報であってもよい。この場合、投入制御部１３８は、予め定められた期間（例えば、前回の電気車１０１のメンテナンス時刻から現在まで）の日時を示す充電履歴情報があるか否か、その日時を示す充電履歴情報の数などに基づいて、充電不良であるか否かを判断するとよい。

例えば、制御演算部１３５と、制御演算監視部１３６と、記憶部１３７，２３７と、投入制御部１３８，２３８とはそれぞれ、別個に設けられ、好ましくはこれらを接続される配線を除いて絶縁される。これにより、例えば落雷などでこれらが同時に破損する可能性を抑えることができる。

例えば、記憶部１３７，２３７と投入制御部１３８，２３８とは、バッテリ１３２とは別の補助電源により稼動してもよい。これにより、例えばバッテリ１３２からの供給電圧の低下に起因して制御演算部１３５に異常が発生した場合であっても、記憶部１３７，２３７と投入制御部１３８とは安定して動作できる。その結果、フィルタコンデンサ１２６に充電不良となる不良状態であるにもかかわらず、接触器１２２が投入されることをより確実に防ぎ、インバータ回路の破損の拡大を防止することが可能になる。

例えば、本実施の形態では、投入信号のみを投入制御部１３８，２３８を介して制御部１１２，２１２から出力することにしたが、接続信号をも投入制御部１３８，２３８を介して制御部１１２，２１２から出力してもよい。これにより、不良状態において、接触器１２２が投入されることだけでなく、メインスイッチ１２３が閉鎖になることを抑制することができる。したがって、不良状態においてインバータ回路１１６へ電力が投入されることをより確実に防ぐことができ、インバータ回路の破損の拡大をより確実に防止することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に種々の変更を加えた態様やそれらと均等な技術的範囲をも含む。

本発明は、インバータ回路を含む電力変換装置、インバータ回路への電力投入方法などに利用することができる。

１００ 電力変換装置
１０１ 電気車
１０２ 電源
１１１ 電力変換部
１１２，２１２ 制御部
１１５ 投入切替回路
１１６ インバータ回路
１１７ 取込配線
１１８ 接続配線
１１９ 出力配線
１２１ 抵抗
１２２ 接触器
１２３ メインスイッチ
１２５ 主回路
１２６ フィルタコンデンサ
１２７ 電圧センサ
１２９ 接地線
１３５ 制御演算部
１３６ 制御演算監視部
１３７，２３７ 記憶部
１３８，２３８ 投入制御部
１４１ 投入切替回路制御部
１４２，２４２ 充電不良検知部

Claims (7)

1. 直流電力を出力用電力に変換して出力する主回路と、前記主回路と並列に接続されるフィルタコンデンサとを有するインバータ回路と、
   前記インバータ回路へ前記直流電力を投入するか否かを切り替える接触器を有する投入切替回路と、
   前記投入切替回路を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記接触器に前記直流電力を投入させる投入信号を出力する制御演算部と、
   前記制御演算部から前記投入信号が出力された後に、前記フィルタコンデンサの充電度が所定値以上とならない充電不良の履歴を含む充電履歴情報を記憶する記憶部と、
   前記制御演算部から前記投入信号が出力された場合に、前記充電履歴情報に基づき、前記接触器を制御する投入制御部とを備える
   電力変換装置。
2. 前記投入制御部は、
   前記制御演算部から前記投入信号が出力された場合に、前記充電履歴情報に基づいて、前記フィルタコンデンサが前記充電不良であるか否かを判断し、
   前記充電不良状態でないと判断したとき、前記投入信号を前記投入切替回路へ出力し、
   前記充電不良状態であると判断したとき、前記投入信号の前記投入切替回路への出力を抑制する
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御演算部は、
   前記フィルタコンデンサの電圧を示す電圧信号に基づいて前記充電不良を検知する充電不良検知部と、
   前記投入信号を出力する投入切替回路制御部とを備え、
   前記記憶部は、前記充電不良検知部により前記充電不良が検知された場合に、当該検知された充電不良を前記充電履歴情報として記憶する
   請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記制御演算部の状態を監視し、前記制御演算部の異常を検知した場合に、前記制御演算部を再起動させる制御演算監視部をさらに備え、
   前記制御演算部は、再起動した場合に、前記投入信号を前記投入制御部へ出力する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記投入切替回路は、
   前記接触器に直列に接続される抵抗と、
   前記接触器と前記抵抗とに並列に設けられ、前記インバータ回路へ前記直流電力を前記入力配線へ投入するか否かを切り替えるメインスイッチとをさらに備え、
   前記制御演算部は、前記投入信号を前記投入制御部へ出力するとともに前記メインスイッチを開放にし、前記投入信号を出力した後に前記フィルタコンデンサの前記充電度が前記閾値以上となった場合、前記メインスイッチを閉鎖にするとともに前記接触器を開放にする
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記充電履歴情報は、前記投入信号を出力した後に前記フィルタコンデンサの前記充電度が前記所定値以上とならない回数を示し、
   前記制御演算部は、前記投入信号を出力した後に前記フィルタコンデンサの前記充電度が所定値以上とならない場合、前記充電履歴情報が示す回数を加算し、当該加算された回数を示す前記充電履歴情報を前記記憶部へ出力する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記投入制御部は、
   前記投入信号を取得した場合、前記フィルタコンデンサが前記充電不良であるか否かを前記充電履歴情報により示される回数に基づいて判断し、
   前記充電不良状態でないと判断したとき、前記投入信号を前記投入切替回路へ出力し、
   前記充電不良状態であると判断したとき、前記投入信号の前記投入切替回路への出力を抑制する
   請求項６に記載の電力変換装置。

Images