JP6727093B2 - Auxiliary power supply - Google Patents

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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 (an overhead wire voltage) supplied from the overhead wire into an AC voltage and supplies it to a load circuit such as a cooling/heating device or a lighting device in the electric vehicle. Is mounted (for example, see 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 is provided with an inverter device to which the DC voltage supplied from the overhead wire is input and which converts the input DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage. The input side of the inverter device is connected in parallel with a DC filter capacitor for suppressing harmonic current. The input voltage of the inverter device, that is, the overhead wire voltage, is constantly changing (is fluctuating), and the voltage of the DC filter capacitor (hereinafter, referred to as FC voltage) is always changing due to the change of the overhead wire voltage. As shown in FIG. 4, a control circuit for controlling the inverter device normally has a constant voltage (hereinafter, referred to as a constant voltage) within a predetermined period (control period) with respect to an actual FC voltage that constantly changes (is fluctuating). The FC voltage with a filter) is set, and the inverter device is controlled based on the set FC voltage with the 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 a filter is usually set based on the following equation (1). In equation (1), x k represents the actual FC voltage, y k represents the FC voltage with the filter, y k−1 represents the FC voltage with the filter one cycle before, τ represents the control cycle, and T 1 indicates a constant called a filter constant.

Figure 0006727093
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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 the equation (1), the FC voltage with a filter is a value obtained by multiplying the difference between the actual FC voltage and the FC voltage with a filter one cycle before by a value (τ/T 1 ) according to the filter constant T 1. Is added to the FC voltage with a filter one cycle before. According to the equation (1), the FC voltage with filter can be made to follow the actual FC voltage at a speed corresponding to the filter constant T 1 . By setting the FC voltage with a filter using such a filter constant T 1 , it is possible to control the inverter device based on a stable voltage value.

特開2015−220890号公報JP, 2015-220890, A

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 wire voltage includes a phenomenon called vibration in which the voltage increases and decreases in a small range, and a phenomenon called fluctuation in which the voltage increases and decreases in a larger range 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 a filter follows the actual FC voltage at a speed according to the filter constant T 1 . In the case of vibration, since the overhead wire voltage, that is, the range in which the FC voltage increases and decreases, the FC voltage with a filter can follow the FC voltage relatively quickly. On the other hand, in the case of a fluctuation, the overhead wire voltage (FC voltage) has a large variation range, so 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 becomes large. The large state lasts 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。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an auxiliary power supply device capable of stabilizing the output voltage.

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 problems, an auxiliary power supply device according to the present invention is 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, and is supplied from the DC power supply. An inverter device for converting 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 a FC with a filter so as to follow the FC voltage which is the voltage of the filter capacitor. A control circuit that sets a voltage and controls the inverter device based on the set FC voltage with a filter, wherein the control circuit has a difference between the FC voltage with the filter and the FC voltage within a predetermined range. In the case of, the FC voltage with the filter is made to follow the FC voltage at a speed according to a predetermined filter constant, and when the difference is out of the predetermined range, the FC voltage at that time is Is set as the FC voltage with the 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, it is possible to stabilize the output voltage.

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。FIG. 3 is a diagram for explaining PWM control by the control circuit shown in FIG. 1. 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。FIG. 3 is a diagram for explaining PWM control by the control circuit shown in FIG. 1. 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。FIG. 3 is a diagram showing an example of setting an FC voltage with a filter by the control circuit shown in FIG. 1. 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。FIG. 3 is a diagram showing an example of setting an FC voltage with a filter by the control circuit shown in FIG. 1. 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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

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 an overhead wire 1 that is a DC power supply, converts a DC voltage supplied from the overhead wire 1 into an AC voltage, and loads the load circuit. 2 (cooling and heating devices in electric cars, lighting devices, etc.).

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 measuring 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 to the input side of the inverter device 14 in parallel with the inverter device 14, as described later. The DC filter reactor 11 and the DC filter capacitor 12 operate as a filter that suppresses a harmonic current flowing 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 measuring 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 via 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, when the semiconductor switches 141-1 to 144-4 are not distinguished, they are referred to as the semiconductor switch 141. The semiconductor switch 141 is composed of a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a diode connected in antiparallel.

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. The series body including the semiconductor switch 141-1 and the semiconductor switch 141-2 has one end connected to one end of the DC filter capacitor 12 and the other end connected to the other end of the DC filter capacitor 12. The series body including the semiconductor switch 141-3 and the semiconductor switch 141-4 has one end connected to one end of the DC filter capacitor 12 and the other end connected to the other end of the DC filter capacitor 12. As described above, 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 via the DC filter reactor 11 and the DC filter capacitor 12 is converted into an AC voltage. However, it is possible to 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 into 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 FC voltage with a filter by the control circuit 16, FIG. 2A shows a state in which the FC voltage with a filter is larger than the actual FC voltage, and FIG. , Shows a state in which 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 a command value that commands 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 logical level is A PWM signal of High (H) is output, and if the carrier wave is equal to or higher than the command value, a PWM signal of Low (L) logic level 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 a filter is higher than the actual FC voltage, the period of the logic level of the PWM signal being L (the period of the semiconductor switch 141 being off) becomes the actual FC voltage value. It becomes longer than when 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 power outflow to the load circuit 2 decreases. As a result, the actual FC voltage is likely to rise.

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 a filter is smaller than the actual FC voltage, during the period when the logic level of the PWM signal is L, the carrier wave and the command value according to the value of the actual FC voltage Will be shorter than when compared. That is, the duty ratio becomes large. When 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 is likely to drop.

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。 In this way, when there is a difference between the actual FC voltage and the FC voltage with 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 and decreases in a small range, the FC voltage with a filter can be made to follow the actual FC voltage relatively quickly, but the FC voltage in a range larger than the vibration can be achieved. When the voltage fluctuates, it takes time for the FC voltage with filter to follow the FC voltage. In this case, the state in which the difference between the actual FC voltage and the FC voltage with a filter is large continues for a long time, and the output voltage of the inverter device 14 becomes unstable during that time.

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, it is considered that when the vibration occurs, the control circuit 16 gradually causes the FC voltage with a filter to follow the FC voltage (follows the formula (1)) to cause a fluctuation. In this case, the FC voltage with a filter is made to immediately follow 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 the difference D between the FC voltage with a filter (FC voltage with a filter one sample before) and the actual FC voltage is within a predetermined range. Then, 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 the fluctuation has occurred. In this case, the control circuit 16 sets the FC voltage at the time when it is determined that the difference D is not within the predetermined range as the FC voltage with filter. Therefore, when fluctuation is considered to occur, 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 the output of the inverter device 14 from being unstable for a long period of 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 an example of setting the FC voltage with a filter by the control circuit 16, and FIG. 3A shows an example of setting the FC voltage with a filter when the FC voltage is oscillated in small increments. FIG. 3B is a diagram showing an example of setting the FC voltage with a filter when the FC voltage fluctuates greatly over a long period of time.

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 the difference D between the FC voltage with filter 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. Note that the limiter value Th is such that vibration and fluctuation can be distinguished from each other, that is, in the case of vibration, −Th≦D≦Th, and in the case of fluctuation, if the difference D<0, then D< -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 fluctuations occur, and as shown in FIG. 3B, the FC voltage greatly increases from time T1 to time T3, and is maintained substantially at the same level after time T3.

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 a filter follows the actual FC voltage according to the equation (1), the FC voltage with a 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 system according to the present embodiment (this system), when D(<0)<−Th is satisfied 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 becomes zero. After that, the FC voltage gradually increases until time T3, but since −Th≦D≦Th, the control circuit 16 causes the FC voltage with filter 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 filter. Therefore, in the present method, as compared with the conventional method, even if the FC voltage with a filter is made to follow the FC voltage according to the equation (1) after time T2 as in the conventional method, at time T4 before time T5. , FC voltage with a filter can be matched with FC voltage. Therefore, even when fluctuations occur, the difference D between the FC voltage and the FC voltage with a filter is large, and it is possible to prevent the output of the inverter device 14 from being unstable for a long period of time.

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 supply device 10 includes the inverter device 14 that converts the DC voltage supplied from the overhead wire 1 that is the DC power supply into the AC voltage, and the inverter device 14 on the input side of the inverter device 14. The DC filter capacitor 12 connected in parallel with the DC filter capacitor 12 and the FC voltage with the filter are set so as to follow the FC voltage which is the voltage of the DC filter capacitor 12, and the inverter device 14 is controlled based on the set FC voltage with the filter. And a control circuit 16. When the difference D between the FC voltage with a filter and the FC voltage is within a predetermined range, the control circuit 16 follows the FC voltage with a filter to the FC voltage at a speed according to a predetermined filter constant T 1. Then, when the difference D is outside 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 deviates from the predetermined range and the variation is considered to occur, the FC voltage with the filter can be made to follow the FC voltage at that time, and the actual FC voltage and the FC voltage with the filter can be obtained. It is possible to prevent the state in which the output of the inverter device 14 is unstable for a long period of time due to the large difference in

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 the 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, the functions included in each block can be rearranged so as not to logically contradict each other, 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 Measuring 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 for converting a DC voltage supplied from a DC power supply into an AC voltage and supplying the AC voltage to a load circuit,
An inverter device for converting a DC voltage supplied from the DC power supply 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 a FC voltage with a filter so as to follow the FC voltage that is the voltage of the filter capacitor, and controls the inverter device based on the set FC voltage with the filter;
When the difference between the FC voltage with the filter and the FC voltage is within a predetermined range, the control circuit converts the FC voltage with the filter into the FC voltage at a speed according to a predetermined filter constant. An auxiliary power supply device characterized in that when the difference is out of the predetermined range, the FC voltage at that time is set as the FC voltage with the filter when the difference is made to follow.
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