JPH0398402A

JPH0398402A - 車両用電力変換装置

Info

Publication number: JPH0398402A
Application number: JP1234903A
Authority: JP
Inventors: Takuma Henmi; 琢磨逸見; Junichiro Yamada; 潤一郎山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1991-04-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、フィルタ要素を介して得られた直流を入力
し、この直流を直流または交流に変換して出力すると共
に、検出された入力電圧、出力電圧および出力基準電圧
に基づいて実際の出力電圧が出力基準電圧に近付くよう
に通流率を制御する車両用電力変換装置に関するもので
ある。

（従来の技術）第２図はこの種の従来の電力変換装置のｌＩ”Ｅ略｝１
，ｉ成園である。同図において、直流架線から果電する
パンタグラフ１には、電流制限用の抵抗器２およびフィ
ルタ用のりアクトル３を介して、インハータ制御回路６
を付帯するインバータ主回路５の正入力端が接続され、
このインバータ主同″Ｊ，Ｍ５の負入力端が接地されて
いる。また、このインバータ主回路５の正入力端と負入
力端との間にフィルタ用のコンデンサ４が接続されてい
る。一方、インバータ主回路５の交流出力端に空気調和
装置等、各種の負荷７が接続されている。

ここで、架線より取り込まれた直流は、リアクトル３お
よびコンデンサ４によってリップル分が平滑されてイン
バータ主回路５に入力される。インバータ主回路５はこ
の直流を、パルス幅変調方式にて交流に変換して負荷７
に供給する。この場合、インバータ制御回路６は図示省
略の検出器にて検出された入力電圧および出力電江と、
図示省略の設定器にて設定された出力基準電圧とに従っ
て、実際の交流出力電圧が出力電圧基準に一致するよう
に通流率を制御する。

第３図はインバータルリ御回路６の詳細な｛ト？或を示
すブロック図であり、主に、入力電圧制御系１０と出力
電圧フィードバック系２０とで構成されている。

このうち、入力電圧制御系１０は直流の入力電圧（コン
デンサ４の両端電圧）の変動に対して出力電圧を一定に
するように通流率を漬算する系で、一次遅れ要素１１と
、この一次遅れ要素１１の出力を正入力とする加算要素
１２と、この加算要素１２の出力電圧Ｅｚが大きくなる
ほど値が小さくなる通流率指令ＰＡを出力する電圧一通
流早変換要素１３とで構成されている。従って、入力電
圧が上昇すれば、通流率指令ＰＡを小さくして出力電圧
が上昇しないようにし、反対に、入力電圧が低下したら
通流率指令ＰＡを大きくして出力電圧が低下しないよう
にする。

また、出力電圧フィードバック系２０は出力電圧と出力
電圧基準との偏差により、出力電圧の誤差を補正するた
めの系で、出力基準電圧を正入力、出力電圧を負入力と
する加算要素２１と、この加算要素２１の時間遅れを考
慮した一次遅れ便素２２と、この一次遅れ要素２２の出
力が所定値を超えたときに大きさを制限して加算要素ｌ
２の負入力とするリミッタ要素２３とで構成されている
。

従って、出力電圧が過電圧となった場合には通流率指令
ＰＡを小さくするように作用し、反対に、出力電圧が低
下すれば通流率指令ＰＡを大きくするように作用する。

かくして、入力電圧制御系１０と出力電圧フィドバック
系２０とにより、負荷に加わる電圧を制御している。

（発明が解決しようとする課題）上述したりアクトル３およびコンデンサ４は架線電圧の
リップル分を平滑するフィルタ回路を構成するが、これ
らは共振点を持つため、これに近い周波数成分を有する
食動があると共振現象（以下ハンチングという）が起こ
る。すなわち、負殉７の変動によりコンデンサ４が急放
電すると、リアクトル３とコンデンサ４との電圧分担に
女動を坐じ、この変動によりインバータ主回路５の出力
電圧が変動し、この出力電圧の変動により再びコンデン
サ４の電圧が変動するというループを土じることかある
。

一方、省エネルギーの要請から電力回１車、すなわち、
減速貼に坐じる運動エネルギーを電スエネルギーに変換
して架線に戻す車か増加したため、架線電圧の急昇が発
生しやすかった。この架線電圧の急昇はコンデンサ４の
電圧を上昇させ、結果として出力電圧を過電圧にするこ
とがあった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、入力電圧制御系および出力電圧フィードバック系の
一次遅れ要素等に起囚するハンチングや出力の過電圧現
象を確夫に抑制することのできる車両用電力変換装置を
得ることを口的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明は、フィルタ要素を介して得られた直流を入力
し、この直流を直流または交流に変換して出力すると共
に、検出された入力電圧、出力市圧および出力基準電圧
に基づいて丈際の出力電圧が前記出力基準電圧に近付く
ように通流弔を制御する車両川電力変換装置において、
前記入力゛１シ圧を加算要素の正入力とし、この加算要
累の出力か大きくなるほど値か小さくなる通流率指令を
出力する第１の系と、前記出力電圧基準に対する出力電
圧の偏差を演算し、この偏差分を前記加算要素の負入力
とする第２の系と、前記入力電圧を微分し、得られた値
が所定値を超えたとき大きさを制限して前記加算要素の
負入力とする第３の系と、前記入力電圧を微分し、得ら
れた値が前記所定値を超えたとき、この所定値との偏差
を前記加算要素の正入力とする第４の系とを備えたこと
を特徴とするものである。

（作　用）この発明においては、従来の入力電圧制御系および出力
電圧フィードバック系の他に、入力電江微分リミッタ制
御系と、入力電圧微分デッドバンド制御系とを並列に組
み合わせた二重微分構造になる系を付加したため、負荷
の変動に伴う比較的小さな入力電圧変動（以下小さな変
動という）に対しては、入力電圧微分リミッタ制御系の
微分動作で遅れを補償するように入力電圧制御系とは逆
の極性で通流率を補正する。また、架線電圧の急昇にけ
う比較的大きな入力電圧変動（以下大きな変動という）
に対しては、入力電圧微分リミッタ制御系の制御量がリ
ミッタ動作で制限されるため、入力電圧微分デッドバン
ド制御系のデッドバンド動作によって、入力電圧制御系
と同じ極性で通流率を補償する。

（尖施例）第１図はこの発明の一実施例の措成を示すブロック図で
あり、図中、第３図と同一の要素には同一の符号を付し
てその説明を省略する。

ここでは、一次遅れ要素８を介して入力電江を並列的に
取り込み、それぞれの出力を、加算変索９を介して加算
要素１２に加える入力電服微分リミッタ制御系３０と、
入力電圧微分デッドバンド制御系４０とが新たに付加さ
れている。

このうち、入力電圧微分リミッタ制御系３０は、微分要
素３１と、この微分要素３１の出力が所定値を超えたと
きに大きさを制限して、加算要素９の負入力とするリミ
ッタ要素３２とで構成されている。

また、入力電圧微分デッドバンド制御系４ｏは、微分要
素４１と、この微分要素４１の出力が所定値を超えるま
で出力を零に抑え、所定値を超えたときこの所定値との
偏差を加算要素９の正入力として加えるデッドバンド要
素４２とで構成されている。

なお、加算要素９の出力が加算要素１２の正入力として
加えられるため、入力電圧微分リミッタ１１１７御系３
０の出力は加算要素１２の負入力となり、入力電圧微分
デッドバンド制御系４０の出力は加算要素１２の正入力
となっている。

上記のように構成された本丈施例の動作を、特に、従来
装置に対して要素を新たに付加した部分について説明す
る。

入力電圧は一次遅れ要素８を介して、入力電圧微分リミ
ッタ制御系３０と入力電）Ｊｌ微分デッドバンド制御系
４０にそれぞれ入力される。

入力電圧微分リミッタ制御系３０においては、この入力
電圧に対して、微分要素３１により微分してリミッタ要
素３２に加える。リミッタ要素３２はその入力をＸ、出
力をＹ、制眼値をＡとすると次式の関係を満たす電圧を
出力する。

一方、入力電圧微分デッドバンド制御系４０においては
、入力電圧に対して、微分要素４１により微分してデッ
ドバンド要素４２に加える。デノドバンド要素４２はそ
の入力をＸ、出力をＹ，１７１Ｊ限値をＢとすると次式
の関係を満たす電圧を出力する。

従って、空気調和装置を稼働した場畠）、負｛１：ｆの
疫動に伴う入力電圧の小さい童動／／′ｌは入力電江微
分デッドバンド制御系４０によって吸収されるが、入力
電江微分リミッタ制御系３ｏが作川し−Ｃ制御ｄれを補
償するように通流Ｂ指令ＰＡを小さくする。一方、架線
電佳の魚シーに１゛卜う、入力車ｊ上の大きな変動に対
しては、入力゛，゛ｂＩＬ微／，）リミノタ制御系３０
の出力に制限が加えられるが、その代わりに入力電圧微
分デッドバンド制御系４０が作用して値の大きい電圧が
出力されることとなり、これによって制御遅れを補償す
るように通流率指令ＰＡを小さ、くする。

この場合、入力電正微分リミッタ制御系３０および入力
電圧微分デッドバンド制御系４０は個々に動作するので
、微分要素３１および微分要索４１のゲインを個別に調
整することができる。

なお、上記実施例においては、直流を交流に変換するＤ
Ｃ−ＡＣ電力変換装置について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、直流を直流に変換するＤ
Ｃ−ＤＣ変換装置にも適用できることは言うまでもない
。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、負萄変動に伴う入力電圧の小さい変動と架線電圧の急
昇に伴う入力電圧の大きな変動に対応して、微分して得
られた値が所定値を超えたとき大きさを制限して出力す
る系と、微分して得られた値が所定値を超えたときに限
り、この所定値との偏差を逆極性にて出力する系とを備
えているので、入力電圧制御系および出力電圧フィード
バック系の一次遅れ要素等に起因するハンチングや出力
の過電圧現象を確丈に抑制することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の主要部の｛１４成を示す
ブロック図、第２図は従来の車両用電力変換装置の概略
構成図、第３図はこの装置の主ザ部の詳細な構成を示す
ブロック図である。１・・・パンタグラフ、２・・・抵抗器、３・・・リア
クトル、４・・・コンデンサ、５・・・インバータ主回
路、６・・・インバータ制御回路、１０・・・入力電圧
制御系、２０・・・出力電圧フィードバック系、３０・
・・入力心圧微分リミッタ制御系、４０・・・入力電圧
微分デッドバンド制御系。

Claims

【特許請求の範囲】

フィルタ要素を介して得られた直流を入力し、この直流
を直流または交流に変換して出力すると共に、検出され
た入力電圧、出力電圧および出力基準電圧に基づいて実
際の出力電圧が前記出力基準電圧に近付くように通流率
を制御する車両用電力変換装置において、前記入力電圧
を加算要素の正入力とし、この加算要素の出力が大きく
なるほど値が小さくなる通流率指令を出力する第１の系
と、前記出力電圧基準に対する出力電圧の偏差を演算し
、この偏差分を前記加算要素の負入力とする第２の系と
、前記入力電圧を微分し、得られた値が所定値を超えた
とき大きさを制限して前記加算要素の負入力とする第３
の系と、前記入力電圧を微分し、得られた値が前記所定
値を超えたとき、この所定値との偏差を前記加算要素の
正入力とする第４の系とを備えたことを特徴とする車両
用電力変換装置。