JPWO2015193964A1 - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2015193964A1
JPWO2015193964A1 JP2016528684A JP2016528684A JPWO2015193964A1 JP WO2015193964 A1 JPWO2015193964 A1 JP WO2015193964A1 JP 2016528684 A JP2016528684 A JP 2016528684A JP 2016528684 A JP2016528684 A JP 2016528684A JP WO2015193964 A1 JPWO2015193964 A1 JP WO2015193964A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
carrier wave
correction amount
converter
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016528684A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6150946B2 (ja
Inventor
徹大 菅原
徹大 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2015193964A1 publication Critical patent/JPWO2015193964A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6150946B2 publication Critical patent/JP6150946B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/06—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using substantially sinusoidal ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/20—AC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

電気車の制御装置（１００）は、交流電源から入力巻線に入力する交流電圧を変換し、変換された交流電圧を複数の出力巻線の各々から出力する主変圧器（１０２）と、各々が、複数の出力巻線に含まれる複数の二次巻線にそれぞれ接続されており、接続された二次巻線から出力される交流電圧を直流電圧に変換する複数のコンバータ主回路部（１０３）と、複数のコンバータ主回路部（１０３）のそれぞれを制御対象とし、各々が、信号波と搬送波とを比較し、これによって、制御対象のコンバータ主回路部（１０３）にパルス幅変調制御を行う複数のコンバータ制御部（１１１）とを備える。コンバータ制御部（１１１）の各々は、複数の出力巻線のうちの予め定められた出力巻線を介して電力の供給を受ける負荷の稼働状況に応じて、信号波及び搬送波の少なくとも一方の位相角の補正量を決定する。

Description

本発明は、電気車の制御装置に関する。
電車線から交流電力を受けて運行する電気車の制御装置は、一般的に、電車線から取り入れられた交流電圧を変圧するための主変圧器を備える。主変圧器は、多くの場合、複数のコンバータがそれぞれに接続される複数の二次巻線と、補助電源装置が接続される三次巻線とを有する。二次巻線に接続されるコンバータには、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コンバータが広く採用されている。
ＰＷＭコンバータは、その回路を構成するスイッチング素子の動作に伴って、変圧器の一次巻線を流れる一次電流に高調波を生じさせることがある。例えば特許文献１には、一次電流の高調波成分を低減させるためのＰＷＭコンバータの制御方法が開示されている。
特許文献１に記載のＰＷＭコンバータの制御方法は、複数台のＰＷＭコンバータにおけるパルス幅変調制御に用いる変調波は電源電圧と同位相とする。そして、この制御方法は、列車を構成する駆動車両を分割したグループのＰＷＭコンバータ間で、ＰＷＭコンバータのパルス幅変調制御に用いる搬送波に、予め定めた位相差をもたせる。
また、一般的に、複数の二次巻線及び三次巻線のうちの結合が密な巻線は、相互インダクタンスの影響を受ける。結合が密な巻線の各々について、電力を供給する負荷の稼働状況が均一でなければ、相互インダクタンスの影響のために、各巻線を流れる電流の位相差が予め定めた値からずれることがある。そのため、特許文献１に記載のＰＷＭコンバータの制御方法では、一次電流の高調波成分が十分に低減されないことがある。
このような相互インダクタンスの影響を低減するには、複数の二次巻線及び三次巻線の各々の間で、それぞれの相互インダクタンスがゼロに近くなるように、結合を疎にすることが有効である。そのため、複数の二次巻線及び三次巻線の各々の間に、セパレータなどが設けられることがある。
特開平８−５１７０３号公報
しかしながら、相互インダクタンスの影響を低減するためにセパレータなどを設けた変圧器は、サイズが大きく、重量が重く、製造コストが掛かるなどの問題がある。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない変圧器であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能な電気車の制御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、本発明に係る電気車の制御装置は、交流電源から入力巻線に入力する交流電圧を変換し、変換された交流電圧を複数の出力巻線の各々から出力する主変圧器と、各々が、複数の出力巻線に含まれる複数の二次巻線にそれぞれ接続されており、接続された二次巻線から出力される交流電圧を直流電圧に変換する複数のコンバータ主回路部と、複数のコンバータ主回路部のそれぞれを制御対象とし、各々が、信号波と搬送波とを比較し、これによって、制御対象のコンバータ主回路部にパルス幅変調制御を行う複数のコンバータ制御部とを備える。コンバータ制御部の各々は、複数の出力巻線のうちの予め定められた出力巻線を介して電力の供給を受ける負荷の稼働状況に応じて、信号波及び搬送波の少なくとも一方の位相角の補正量を決定する。
本発明によれば、コンバータ制御部の各々が、予め定められた出力巻線を介して電力の供給を受ける負荷の稼働状況に応じて、信号波及び搬送波の少なくとも一方の位相角の補正量を決定する。これにより、予め定められた出力巻線を介して電力の供給を受ける負荷の稼働状況に応じて、複数の二次巻線の各々を流れる電流の位相を補正することができる。そのため、予め定められた出力巻線と密に結合する二次巻線がある場合であっても、相互インダクタンスの影響を受けて生じる二次電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない変圧器であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本発明の実施の形態１に係る電気車の制御装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係るコンバータ制御部の構成を示す図である。 実施の形態１に係る搬送波位相設定部の構成を示す図である。 従来の制御装置による帰線電流のシミュレーションの結果を示す図である。 実施の形態１に係る制御装置による帰線電流のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るコンバータ制御部の構成を示す図である。 実施の形態２に係る力率補償部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る電気車の制御装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係るコンバータ制御部の構成を示す図である。 実施の形態３に係る搬送波位相設定部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るコンバータ制御部の構成を示す図である。 実施の形態４に係る力率補償部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る電気車の制御装置の構成を示す図である。 実施の形態５に係るコンバータ制御部の構成を示す図である。 実施の形態５に係る搬送波位相設定部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態６に係るコンバータ制御部の構成を示す図である。 実施の形態６に係る力率補償部の構成を示す図である。
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。全図を通じて同一の要素には同一の参照符号を付す。
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電気車の制御装置（以下、単に「制御装置」という。）１００は、交流電気車を制御するための装置である。制御装置１００は、図１に示すように、集電器１０１を介して交流電源から取り入れた交流電力の電圧を変換する主変圧器１０２と、各々が主変圧器１０２から出力される交流電力を直流電力に変換する２つのコンバータ主回路部１０３と、２つのコンバータ主回路部１０３のそれぞれから出力される直流電力を交流電力に変換し、各々に接続される２つの負荷１０４ａへ変換した交流電力を供給する２つのインバータ主回路部１０５と、主変圧器１０２から出力される交流電力を受けて、各々に接続される２つの負荷１０４ｂへ電力を供給する補助電源装置１０６と、２組のコンバータ主回路部１０３及びインバータ主回路部１０５のそれぞれが制御対象として対応付けられており、各々の制御対象である１組のコンバータ主回路部１０３及びインバータ主回路部１０５を制御する２つの主回路制御部１０７とを備える。
集電器１０１は、架線から交流電力を取り入れるパンダグラフである。なお、集電器１０１は、交流電源から交流電力を取り入れる機器であればよく、例えば、交流電源としての第三軌条から電力を取り入れる集電靴などであってもよい。
負荷１０４ａの各々は、電気車を駆動する誘導電動機などである。負荷１０４ａの各々は、１つのインバータ主回路部１０５を介して１つのコンバータ主回路部１０３に電気的に接続されており、これによって、そのコンバータ主回路部１０３が電気的に接続された二次巻線を介して電力の供給を受ける。このように受電することによって、負荷１０４ａの各々は、稼働することができる。
負荷１０４ｂの各々は、電気車に適宜設置される機器であって、例えば空調機、照明などである。負荷１０４ｂの各々は、１つの補助電源装置１０６に電気的に接続されており、三次巻線を介して電力の供給を受ける。このように受電することによって、負荷１０４ｂの各々は、稼働することができる。
主変圧器１０２は、交流電源から入力巻線に入力する交流電圧を変換し、変換された交流電圧を３つの出力巻線の各々から出力する。
詳細には、主変圧器１０２は、集電器１０１を介して交流電圧が入力する入力巻線としての一次巻線と、変換された交流電圧を出力する３つの出力巻線とを有する。本実施の形態に係る出力巻線は、２台のコンバータ主回路部１０３にそれぞれ接続する２つの二次巻線と、補助電源装置１０６が接続する１つの三次巻線とから構成される。
主変圧器１０２の一次巻線には、同図に示すように、集電器１０１が取り入れる電力の電圧値である架線電圧Ｖｓを測定するための電圧センサ１０８ａが設けられている。すなわち、架線電圧Ｖｓは、一次巻線に入力（印加）される電圧である。電圧センサ１０８ａは、測定した架線電圧Ｖｓを示す架線電圧信号を主回路制御部１０７へ出力する。
主変圧器１０２の二次巻線の各々には、二次巻線を流れる電流の大きさである二次電流Ｉｓ２を測定するための電流センサ１０９ａが設けられている。すなわち、二次電流Ｉｓ２は、二次巻線に接続されたコンバータ主回路部１０３へ流れる電流である。電流センサ１０９ａは、測定した二次電流Ｉｓ２を示す二次電流信号を主回路制御部１０７へ出力する。
主変圧器１０２の三次巻線には、三次巻線を流れる電流の大きさである補助機器電流ＩＳＩＶを測定するための電流センサ１０９ｂが設けられている。電流センサ１０９ｂは、測定した補助機器電流ＩＳＩＶを示す補助機器電流信号を主回路制御部１０７へ出力する。
コンバータ主回路部１０３の各々は、例えば、半導体スイッチング素子、ダイオードなどから構成される。半導体スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などである。
コンバータ主回路部１０３の各々は、対応付けて設けられた主回路制御部１０７によるパルス幅変調（ＰＷＭ）方式の制御の下で、半導体スイッチング素子のオンとオフとを切り替える。これによって、コンバータ主回路部１０３の各々は、接続された二次巻線から出力される交流電圧を、予め設定される直流電圧目標値（目標電圧）ＥＣＰの直流電圧に変換する。
複数のインバータ主回路部１０５は、例えば、半導体スイッチング素子、ダイオードなどから構成される。複数のインバータ主回路部１０５は、それぞれ、直流電流を安定させるための複数のフィルタコンデンサ１１０を介して複数のコンバータ主回路部１０３から直流電力を受ける。インバータ主回路部１０５の各々は、対応付けて設けられた主回路制御部１０７によるＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）制御方式の制御の下で動作する。これによって、受電した直流電力を三相交流電力に変換して出力し、負荷１０４ａを制御する。
フィルタコンデンサ１１０の各々には、各々に接続されるコンバータ主回路部１０３から出力された直流電圧の大きさである直流電圧ＥＦＣを測定するための電圧センサ１０８ｂが設けられている。電圧センサ１０８ｂは、測定した直流電圧ＥＦＣを示す直流電圧信号を主回路制御部１０７へ出力する。
主回路制御部１０７の各々は、同図に示すように、信号線を介して接続されることによって、制御対象となる１台のコンバータ主回路部１０３及びインバータ主回路部１０５に対応付けられている。主回路制御部１０７の各々は、制御対象のコンバータ主回路部１０３をＰＷＭ変調方式で制御するコンバータ制御部１１１と、制御対象のインバータ主回部１０５をＶＶＶＦ方式で制御するインバータ制御部１１２とを有する。
以下では、本願発明に特徴的なコンバータ制御部１１１について説明する。
コンバータ制御部１１１は、機能的には、信号波と搬送波とを比較し、比較した結果に基づいて制御対象のコンバータ主回路部１０３をＰＷＭ方式で制御する。
詳細には図２に示すように、コンバータ制御部１１１は、直流電圧ＥＦＣを直流電圧目標値ＥＣＰにするための電流指令を生成する定電圧制御部１１３と、電流指令が示す波形の電流をコンバータ主回路部１０３から出力させるための正弦波を示す力率補償前の電圧指令を生成する定電流制御部１１４と、架線電圧Ｖｓと電流Ｉｓ２との力率を１とする力率補償用の漏れインダクタンスＬを演算する力率補償部１１５と、電圧指令が示す力率補償前の正弦波に漏れインダクタンスＬを加算することにより力率補正後の正弦波を演算する加算器１１６と、力率補正後の正弦波を直流電圧ＥＦＣで規格化する除算器１１７と、主変圧器１０２の予め定められた出力巻線としての三次巻線から電力の供給を受ける負荷１０４ｂの稼働状況に応じて、搬送波の位相角を決定する搬送波位相設定部１１８と、搬送波の位相角θに応じた位相の搬送波を示す搬送波指令を生成する搬送波生成部１１９と、信号波と搬送波とを比較し、比較した結果に応じ主回路動作指令ＧＳを制御対象のコンバータ主回路部１０３へ出力するＰＷＭ制御部１２０とを有する。
定電圧制御部１１３は、予め設定された直流電圧目標値ＥＣＰを保持する。定電圧制御部１１３は、電圧センサ１０８ｂから直流電圧信号を取得する。定電圧制御部１１３は、取得した直流電圧信号が示す直流電圧ＥＦＣと直流電圧目標値ＥＣＰとの偏差に基づいて、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を実行する。これによって、定電圧制御部１１３は、コンバータ主回路部１０３から出力すべき電流の波形を示す電流指令を生成し、定電流制御部１１４へ出力する。
定電流制御部１１４は、電圧センサ１０８ａ及び電流センサ１０９ａのそれぞれから架線電圧信号及び二次電流信号を取得する。定電流制御部１１４は、定電圧制御部１１３から出力された電流指令を取得する。定電流制御部１１４は、取得した架線電圧信号が示す二次電流Ｉｓ２と、取得した架線電圧信号が示す架線電圧Ｖｓと、取得した電流指令が示す電流の波形とに基づいて、力率補償前の正弦波を示す力率補償前の電圧指令を生成する。定電流制御部１１４は、生成した力率補償前の電圧指令を加算器１１６へ出力する。
力率補償部１１５は、電圧センサ１０８ａ及び電流センサ１０９ａのそれぞれから架線電圧信号及び二次電流信号を取得する。力率補償部１１５は、取得した架線電圧信号が示す二次電流Ｉｓ２と、取得した架線電圧信号が示す架線電圧Ｖｓとの力率を１とする力率補償用の漏れインダクタンスＬを演算する。力率補償部１１５は、演算により得られた力率補償用の漏れインダクタンスＬを示す力率補償信号を出力する。
加算器１１６は、定電流制御部１１４及び力率補償部１１５のそれぞれから力率補償前の電圧指令及び力率補償信号を取得する。加算器１１６は、取得した力率補償前の電圧指令が示す力率補償前の正弦波に、取得した力率補償信号が示す力率補償用の漏れインダクタンスＬを加算することによって、力率補償後の正弦波を演算する。加算器１１６は、演算により得られた力率補償後の正弦波を示す力率補償後の電圧指令を生成し、除算器１１７へ出力する。
ここで、加算器１１６が漏れインダクタンスＬを加算することによって、力率補償前の正弦波の位相角が補正される。このように補正された正弦波（力率補償後の正弦波）に基づく信号波をＰＷＭ制御に採用することによって、架線電圧Ｖｓと電流Ｉｓ２との力率をほぼ１にすることができる。
除算器１１７は、加算器１１６及び電圧センサ１０８ｂのそれぞれから力率補償後の電圧指令及び直流電圧信号を取得する。除算器１１７は、取得した力率補償後の電圧指令が示す正弦波を、取得した直流電圧信号が示す直流電圧ＥＦＣで除することによって、規格化されたＰＷＭ制御用の正弦波（信号波）を演算する。除算器１１７は、演算により得られた信号波を示すＰＷＭ制御用の電圧指令を生成し、ＰＷＭ制御部１２０へ出力する。
搬送波位相設定部１１８は、負荷１０４ｂの稼働状況を示す値としての補助機器電流ＩＳＩＶに基づいて、搬送波の位相角を決定する。
詳細には図３に示すように、搬送波位相設定部１１８は、搬送波位相角の初期値（初期設定値）θ０を示す情報を予め保持する記憶部と、補助機器電流ＩＳＩＶに基づいて搬送波の補正量ηを決定する搬送波補正量決定部１２１と、搬送波位相角の初期値θ０と補正量ηとに基づいて搬送波の位相角を演算する演算器としての加算器１２２とを有する。
搬送波位相角の初期値θ０は、典型的には、それが設定される主回路制御部１０７ごと（すなわち、例えば編成の車両ごと）に異なる値である。本実施の形態のように、主変圧器１０２に設けられる二次巻線が２つである場合、例えば、一方のコンバータ制御部１１１の初期値θ０には０度が設定され、他方のコンバータ制御部１１１の初期値θ０には９０度が設定される。
搬送波補正量決定部１２１は、同図に示すように、補助機器電流ＩＳＩＶと搬送波の補正量ηとの関係を示す搬送波補正量データを予め保持する。搬送波補正量データが示す関係は、式、テーブルなどで表されるとよい。なお、本実施の形態では、搬送波の補正量ηは、角度で表されることとするが、例えば時間で表されてもよい。
搬送波補正量データが示す関係は、同図に示すように、補助機器電流ＩＳＩＶが大きくなるほど、搬送波の補正量ηを大きくするものである。このような関係は、例えば同図に示すように、横軸と縦軸とのそれぞれを補助機器電流ＩＳＩＶと搬送波の補正量ηとした場合、直線で表すことができる。この場合、補助機器電流ＩＳＩＶの変化に対する搬送波の補正量ηの変化の割合は、直線の傾きに相当する。直線の傾きには、それが設定される主回路制御部１０７ごと（すなわち、例えば編成の車両ごと）に異なる値が設定されるとよい。
搬送波補正量決定部１２１は、電流センサ１０９ｂから補助機器電流信号を取得し、取得した補助機器電流信号が示す補助機器電流ＩＳＩＶと搬送波補正量データに基づいて、補助機器電流ＩＳＩＶに応じた搬送波の補正量ηを決定する。
加算器１２２は、搬送波位相角の初期値θ０と搬送波補正量決定部１２１によって決定された搬送波の補正量ηとを加算し、加算することによって得られた値を搬送波の位相角θとして決定する。加算器１２２は、決定した搬送波の位相角θを示す搬送波位相角指令を搬送波生成部１１９へ出力する。これにより、決定した搬送波の位相角θが、搬送波生成部１１９に設定される。
図２を参照する。搬送波生成部１１９は、搬送波位相設定部１１８により設定された搬送波位相角指令が示す搬送波の位相角θを参照する。搬送波生成部１１９は、参照した搬送波の位相角θに応じた位相角の三角波を示す搬送波指令を生成する。ここで、生成される搬送波指令が示す三角波の位相角は、例えば、搬送波の位相角θがゼロである場合に搬送波生成部１１９が生成する搬送波の位相（基準値）に搬送波の位相角θを加算した位相の三角波である。搬送波生成部１１９は、生成した搬送波指令をＰＷＭ制御部１２０へ出力する。
ＰＷＭ制御部１２０は、除算器１１７及び搬送波生成部１１９のそれぞれからＰＷＭ制御用の電圧指令及び搬送波指令を取得する。ＰＷＭ制御部１２０は、取得したＰＷＭ制御用の電圧指令が示す信号波と、取得した搬送波指令が示す搬送波とを比較する。ＰＷＭ制御部１２０は、比較した結果に基づいて、制御対象のコンバータ主回路部１０３のスイッチング動作を制御するための主回路動作指令ＧＳを生成する。ＰＷＭ制御部１２０は、生成した主回路動作指令ＧＳを制御対象のコンバータ主回路部１０３に出力する。これによって、コンバータ制御部１１１は、制御対象のコンバータ主回路部１０３にＰＷＭ制御を行う。
このようなコンバータ制御部１１１は物理的には、例えば、１つ又は複数のプロセッサ、各種データが予め格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、プロセッサの作業領域であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、センサ及びコンバータ主回路部１０３との間で信号を授受するためのインタフェースなどから構成されるとよい。そして、コンバータ制御部１１１の機能は、例えばＲＯＭに組み込まれたソフトウェアプロラムを実行することによって、実現されるとよい。なお、コンバータ制御部１１１の各々は、機能的及び物理的には概ね同様の構成を備える。
本実施の形態によれば、コンバータ制御部１１１の各々が、補助機器電流ＩＳＩＶに応じて、ＰＷＭ制御のための搬送波の位相角の補正量を決定する。これにより、補助機器電流ＩＳＩＶに応じて、主変圧器１０２の二次巻線の各々を流れる電流の位相を補正することができる。そのため、三次巻線と密に結合する二次巻線がある場合であっても、相互インダクタンスの影響を受けて生じる二次電流の位相差を、一次電流の高調波を低減する値で維持することができる。従って、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない主変圧器１０２であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
図４及び図５は、２つの二次巻線及び三次巻線の相互の結合が同程度であるとした場合のシミュレーション結果であり、帰線電流の周波数とその大きさ（帰線電流値）との関係を示す。図４は、搬送波位相設定部１１８に搬送波補正量決定部１２１を備えない従来の制御装置でのシミュレーション結果の例である。図５は、本実施の形態に係る制御装置１００でのシミュレーション結果の例である。シミュレーションでは、搬送波の周波数を１２５０Ｈｚとしている。
図４及び図５の点線１２３ａ，１２４ａと点線１２３ｂ，１２４ｂとを比較すると分かるように、本実施の形態に係る制御装置１００では、２５００Ｈｚ近傍と７５００Ｈｚ近傍とで一次電流の高調波が、低減している。このように、本実施の形態によれば、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
このシミュレーションの結果は、上述の通り、二次巻線を２つ設けた場合の例であるが、例えば二次巻線を４つ設けた場合には、５０００Ｈｚ近傍の一次電流の高調波を低減させることができる。
本実施の形態によれば、信号波の位相を変化させることによって、力率補償がなされているため、架線電圧Ｖｓと電流Ｉｓ２との力率を１とすることが可能になる。
一般的に、補助機器電流ＩＳＩＶが大きいほど、二次巻線の各々は、三次巻線との間の相互インダクタンスの影響を強く受ける。その結果、補助機器電流ＩＳＩＶが大きいほど、二次電流の位相のずれが大きくなる。
本実施の形態では、補助機器電流ＩＳＩＶが大きくなるほど、搬送波の補正量ηが大きくなる。これにより、一次電流の高調波を低減する値で二次巻線の各々に流れる電流の位相差を維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
一般的に、２つの二次巻線の各々に流れる電流の位相差は、補助機器電流ＩＳＩＶだけではなく、二次巻線の各々と三次巻線との相互インダクタンスなどによっても変わる。
本実施の形態では、補助機器電流ＩＳＩＶと搬送波の補正量ηとの関係を主回路制御部１０７ごとに設定することができる。すなわち、例えば、補助機器電流ＩＳＩＶと搬送波の補正量ηとが図３に示すように直線で表される関係にある場合、その直線の傾き、補助機器電流ＩＳＩＶがゼロであるときの値などを設定することができる。これにより、補助機器電流ＩＳＩＶと搬送波の補正量ηとの関係に相互インダクタンスの影響などを盛り込むことができる。そのため、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態によれば、搬送波の位相角は、初期値θ０に対して補正をすることにより決定される。初期値θ０を採用することによって、搬送波の位相をコンバータ制御部１１１ごとに設定しておくことができる。コンバータ制御部１１１ごとに異なる位相差を設定することによって、一次電流の高調波を低減させる位相差を予め設定しておくことができる。
以上、本発明の実施の形態１に係る制御装置１００ついて説明したが、本発明は、実施の形態１に限られず、以下のように変形されてもよい。
例えば、実施の形態１では、コンバータ主回路部１０３が２つであり、負荷１０４ａがコンバータ主回路部１０３に２つずつ接続される例により説明した。しかし、コンバータ主回路部１０３の数、コンバータ主回路部１０３の各々に接続される負荷１０４ａの数は、適宜変更されてよい。また、コンバータ主回路部１０３の各々は、通常、別個の主回路制御部１０７によって制御されるので、主回路制御部１０７の数は、コンバータ主回路部１０３の数に応じて、適宜変更されるとよい。
例えば、実施の形態１では、２つの負荷１０４ｂが、補助電源装置１０６に接続される例により説明した。しかし、補助電源装置１０６に接続される負荷１０４ｂの数は、適宜変更されてよい。
例えば、出力巻線の数は、３つに限られない。１つの二次巻線には、実施の形態１のように、１つのコンバータ主回路部１０３が電気的に接続されることが多い。このような場合、主変圧器１０２の二次巻線の数は、制御装置１００が有するコンバータ主回路部１０３の数と同数になる。また、出力巻線に含まれる補助巻線は、１つの三次巻線に限られず、複数であってもよい。
例えば、本実施の形態では、搬送波位相設定部１１８が、θ０初期値に補正量を加算することによって、搬送波の位相角θが決定される例を説明した。しかし、搬送波の位相角θは、初期値θ０から搬送波の補正量ηを減算することによって決定されてもよい。
例えば、初期値θ０を予め設定せずに、搬送波補正量データと補助機器電流ＩＳＩＶとに基づいて、搬送波の位相角θが直接的に演算されてもよい。この場合、例えば、補助機器電流ＩＳＩＶがゼロである場合の搬送波の補正量ηを初期値θ０に相当する値とすればよい。
変形例１.
主変圧器１０２の予め定められた出力巻線としての三次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ｂの稼働状況を示す値は、三次巻線から出力される電流（出力電流）である補助機器電流ＩＳＩＶに限られない。負荷１０４ｂの稼働状況を示す値には、補助機器電流ＩＳＩＶに代えて、例えば、負荷１０４ｂの消費電力、三次巻線を介して供給される電力（供給電力）などが採用されてもよい。
負荷１０４ｂの消費電力又は三次巻線を介して供給される電力は、各種センサからの情報に基づいて算出されてもよく、電力計から取得されてもよい。負荷１０４ｂの消費電力は、通常、負荷１０４ｂから運転台へ電送されるので、運転台からの電送などにより取得されてもよい。補助機器電流ＩＳＩＶ、三次巻線を介して供給される電力なども、運転台から取得されてもよい。
本変形例によっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
実施の形態２．
実施の形態１では、補助機器電流ＩＳＩＶに応じた補正量ηで搬送波の位相角を補正した。本実施の形態では、補助機器電流ＩＳＩＶに応じた補正量ｌで力率補償用の漏れインダクタンスＬを補正する。すなわち、本実施の形態では、補助機器電流ＩＳＩＶに応じて、ＰＷＭ制御のための信号波の位相を補正する。
本実施の形態に係る制御装置は、実施の形態１に係る制御装置１００のコンバータ制御部１１１に代えて、機能的な構成を図６に示すコンバータ制御部２１１を備える。本実施の形態に係るコンバータ制御部２１１は、実施の形態１に係るコンバータ制御部１１１の搬送波位相設定部１１８及び力率補償部１１５に代えて、搬送波位相設定部２１８及び力率補償部２１５を有する。
搬送波位相設定部２１８は、搬送波位相角の初期値θ０を示す情報を予め保持する。本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、搬送波位相角の初期値θ０のみにより搬送波の位相角が決定される。
力率補償部２１５は、補助機器電流ＩＳＩＶに基づいて、力率補償用の漏れインダクタンスＬを演算する。
詳細には、図７に示すように、力率補償部２１５は、予め設定される漏れインダクタンス初期値Ｌ０を保持する記憶部と、力率補償量決定部２２５と、加算器２２６とを有する。
力率補償量決定部２２５は、補助機器電流ＩＳＩＶと漏れインダクタンスの補正量ｌとの関係を示す漏れインダクタンス補正量データを予め保持する。
漏れインダクタンス補正量データが示す関係は、搬送波補正量データが示す関係と同様に、式、テーブルなどで表されるとよい。
漏れインダクタンス補正量データが示す関係は、同図に示すように、補助機器電流ＩＳＩＶが大きくなるほど、漏れインダクタンスの補正量ｌを大きくするものである。このような関係は、例えば同図に示すように、横軸と縦軸とのそれぞれを補助機器電流ＩＳＩＶと漏れインダクタンスの補正量ｌとした場合、直線で表すことができる。この場合、補助機器電流ＩＳＩＶの変化に対する漏れインダクタンスの補正量ｌの変化の割合は、直線の傾きに相当する。直線の傾きには、それが設定される主回路制御部ごと（すなわち、例えば編成の車両ごと）に異なる値が設定されるとよい。
力率補償量決定部２２５は、電流センサ１０９ｂから補助機器電流信号を取得すると、取得した補助機器電流信号が示す補助機器電流ＩＳＩＶとインダクタンス補正量データとに基づいて、漏れインダクタンスの補正量ｌを決定する。
加算器２２６は、漏れインダクタンス初期値Ｌ０と、力率補償量決定部２２５により決定された漏れインダクタンスの補正量ｌとを加算する。これによって、漏れインダクタンスＬを演算する。加算器２２６は、演算により得られた漏れインダクタンスＬを示す力率補償信号を出力する。
本実施の形態によれば、補助機器電流ＩＳＩＶに応じた漏れインダクタンスの補正量ｌで補正した漏れインダクタンスＬを採用する。すなわち、補助機器電流ＩＳＩＶに応じて、信号波の位相角を補正するための補正量が決定される。従って、実施の形態１と同様に、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない主変圧器１０２であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態では、補助機器電流ＩＳＩＶが大きくなるほど、漏れインダクタンスの補正量ｌが大きくなる。これにより、一次電流の高調波を低減する値で二次巻線の各々に流れる電流の位相差を維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態では、補助機器電流ＩＳＩＶと漏れインダクタンスの補正量ｌとの関係を主回路制御部ごとに設定することができる。すなわち、例えば、補助機器電流ＩＳＩＶと漏れインダクタンスの補正量ｌとが図７に示すように直線で表される関係にある場合、その直線の傾き、補助機器電流ＩＳＩＶがゼロであるときの値などを設定することができる。これにより、補助機器電流ＩＳＩＶと漏れインダクタンスの補正量ｌとの関係に相互インダクタンスの影響などを盛り込むことができる。そのため、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
変形例２．
例えば、搬送波位相設定部２１８を備えず、搬送波位相角の初期値θに相当する位相角を信号波に与えるような初期値（初期設定値）を力率補償部２１５が保持していてもよい。このような初期値は、漏れインダクタンス初期値Ｌ０に盛り込まれるとよい。これによっても、搬送波位相角の初期値θを設定する場合と同様の効果を奏する。
変形例３．
実施の形態２に係る制御装置は、搬送波位相設定部２１８に代えて、実施の形態１と同様の搬送波位相設定部１１８を備えてもよい。これによれば、ＰＷＭ制御のための搬送波と信号波との両方の位相を補助機器電流ＩＳＩＶに応じて補正することができる。
これによっても、実施の形態１及び２と同様に、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、三次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ｂの稼働状況に応じて、ＰＷＭ制御のための搬送波又は信号波の位相角の補正量を決定する例について説明した。本実施の形態では、二次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ａの稼働状況に応じて、ＰＷＭ制御のための搬送波の位相角の補正量を決定する例を説明する。
本実施の形態に係る制御装置３００は、図８に示すように、電流センサ１０９ｂを備えておらず、実施の形態１に係る制御装置１００の主回路制御部１０７に代えて、主回路制御部３０７を備える。本実施の形態に係る主回路制御部３０７は、同図に示すように、実施の形態１に係る主回路制御部１０７のコンバータ制御部１１１に代えて、コンバータ制御部３１１を有する。
本実施の形態に係るコンバータ制御部３１１は、図９に示すように、実施の形態１に係るコンバータ制御部１１１の搬送波位相設定部１１８に代えて、搬送波位相設定部３１８を有する。
本実施の形態に係る搬送波位相設定部３１８は、図１０に示すように、実施の形態１に係る搬送波位相設定部１１８の搬送波補正量決定部１２１に代えて、搬送波補正量決定部３２１を有する。
本実施の形態に係る搬送波補正量決定部３２１は、図１０に示すように、二次電流Ｉｓ２に基づいて搬送波の補正量ηを決定する。
詳細には、搬送波補正量決定部３２１は、同図に示すように、二次電流Ｉｓ２と搬送波の補正量ηとの関係を示す搬送波補正量データを予め保持する。搬送波補正量データが示す関係は、搬送波補正量データ式、テーブルなどで表されるとよい。
本実施の形態に係る搬送波補正量データが示す関係は、同図に示すように、二次電流Ｉｓ２が大きくなるほど、搬送波の補正量ηを大きくするものである。このような関係は、例えば同図に示すように、横軸と縦軸とのそれぞれを二次電流Ｉｓ２と搬送波の補正量ηとした場合、直線で表すことができる。この場合、二次電流Ｉｓ２の変化に対する搬送波の補正量ηの変化の割合は、直線の傾きに相当する。直線の傾きには、それが設定される主回路制御部１０７ごと（すなわち、例えば編成の車両ごと）に異なる値が設定されるとよい。
搬送波補正量決定部３２１は、電流センサ１０９ａから二次電流信号を取得し、取得した二次電流信号が示す二次電流Ｉｓ２と搬送波補正量データに基づいて、二次電流Ｉｓ２に応じた搬送波の補正量ηを決定する。
本実施の形態によれば、コンバータ制御部３１１の各々が、他のコンバータ制御部３１１が制御するコンバータ主回路部１０３に接続された二次巻線の二次電流Ｉｓ２に応じて、ＰＷＭ制御のための搬送波の位相角の補正量を決定する。これにより、二次電流Ｉｓ２に応じて、主変圧器１０２の二次巻線の各々を流れる電流の位相を補正することができる。そのため、二次巻線同士が密に結合する場合であっても、相互インダクタンスの影響を受けて生じる二次電流の位相差を、一次電流の高調波を低減する値で維持することができる。従って、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない主変圧器１０２であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態では、二次電流Ｉｓ２が大きくなるほど、搬送波の補正量ηが大きくなる。これにより、一次電流の高調波を低減する値で二次巻線の各々に流れる電流の位相差を維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態では、二次電流Ｉｓ２と搬送波の補正量ηとの関係を主回路制御部３０７ごとに設定することができる。すなわち、例えば、二次電流Ｉｓ２と搬送波の補正量ηとが図１０に示すように直線で表される関係にある場合、その直線の傾き、二次電流Ｉｓ２がゼロであるときの値などを設定することができる。これにより、二次電流Ｉｓ２と搬送波の補正量ηとの関係に相互インダクタンスの影響などを盛り込むことができる。そのため、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
変形例４.
主変圧器１０２の予め定められた出力巻線としての二次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ａの稼働状況を示す値は、二次巻線から出力される電流（出力電流）である二次電流Ｉｓ２に限られない。負荷１０４ａの稼働状況を示す値には、二次電流Ｉｓ２に代えて、例えば、負荷１０４ａの消費電力、二次巻線を介して供給される電力（供給電力）などが採用されてもよい。
負荷１０４ａの消費電力又は三次巻線を介して供給される電力は、各種センサからの情報に基づいて算出されてもよく、電力計から取得されてもよい。負荷１０４ａの消費電力、二次電流Ｉｓ２、二次巻線を介して供給される電力などは、これらが運転台へ電送され場合には、運転台からの電送などにより取得されてもよい。本変形例によって、実施の形態３と同様の効果を奏する。
実施の形態４．
実施の形態２では、補助機器電流ＩＳＩＶに応じた補正量ｌで力率補償用の漏れインダクタンスＬを補正する例を説明した。本実施の形態では、二次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ａの稼働状況に応じて、ＰＷＭ制御のための信号波の位相角の補正量を決定する例を説明する。すなわち、本実施の形態では、二次電流Ｉｓ２に応じて、ＰＷＭ制御のための信号波の位相を補正する。
本実施の形態に係る制御装置は、実施の形態３に係る制御装置３００のコンバータ制御部３１１に代えて、機能的な構成を図１１に示すコンバータ制御部４１１を備える。本実施の形態に係るコンバータ制御部４１１は、実施の形態３に係る制御装置３００の搬送波位相設定部３１８に代えて、実施の形態２と同様の搬送波位相設定部２１８を備え、実施の形態３に係る制御装置３００の力率補償部１１５に代えて、力率補償部４１５を有する。
力率補償部４１５は、二次電流Ｉｓ２に基づいて、力率補償用の漏れインダクタンスＬを演算する。
詳細には、図１２に示すように、力率補償部４１５は、実施の形態２と同様に、漏れインダクタンス初期値Ｌ０を予め保持する記憶部と、加算器２２６とを有する。力率補償部４１５は、実施の形態２に係る力率補償部２１５の力率補償量決定部２２５に代えて、力率補償量決定部４２５を有する。
力率補償量決定部４２５は、二次電流Ｉｓ２と漏れインダクタンスの補正量ｌとの関係を示す漏れインダクタンス補正量データを予め保持する。漏れインダクタンス補正量データが示す関係は、搬送波補正量データが示す関係と同様に、式、テーブルなどで表されるとよい。
漏れインダクタンス補正量データが示す関係は、同図に示すように、二次電流Ｉｓ２が大きくなるほど、漏れインダクタンスの補正量ｌを大きくするものである。このような関係は、例えば同図に示すように、横軸と縦軸とのそれぞれを二次電流Ｉｓ２と漏れインダクタンスの補正量ｌとした場合、直線で表すことができる。この場合、二次電流Ｉｓ２の変化に対する漏れインダクタンスの補正量ｌの変化の割合は、直線の傾きに相当する。直線の傾きには、それが設定される主回路制御部ごと（すなわち、例えば編成の車両ごと）に異なる値が設定されるとよい。
このような力率補償量決定部４２５は、電流センサ１０９ａから二次電流信号を取得すると、取得した二次電流信号が示す二次電流Ｉｓ２とインダクタンス補正量データとに基づいて、漏れインダクタンスの補正量ｌを決定する。
本実施の形態によれば、二次電流Ｉｓ２に応じた漏れインダクタンスの補正量ｌで補正した漏れインダクタンスＬを採用する。すなわち、二次電流Ｉｓ２に応じて、信号波の位相角を補正するための補正量が決定される。従って、実施の形態１と同様に、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない主変圧器１０２であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態では、二次電流Ｉｓ２が大きくなるほど、漏れインダクタンスの補正量ｌが大きくなる。これにより、一次電流の高調波を低減する値で二次巻線の各々に流れる電流の位相差を維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
本実施の形態では、二次電流Ｉｓ２と漏れインダクタンスの補正量ｌとの関係を主回路制御部ごとに設定することができる。すなわち、例えば、二次電流Ｉｓ２と漏れインダクタンスの補正量ｌとが図１２に示すように直線で表される関係にある場合、その直線の傾き、二次電流Ｉｓ２がゼロであるときの値などを設定することができる。これにより、二次電流Ｉｓ２と漏れインダクタンスの補正量ｌとの関係に相互インダクタンスの影響などを盛り込むことができる。そのため、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
変形例５．
実施の形態４に係る制御装置は、搬送波位相設定部２１８に代えて、実施の形態３と同様の搬送波位相設定部３１８を備えてもよい。これによれば、ＰＷＭ制御のための搬送波と信号波との両方の位相を二次電流Ｉｓ２に応じて補正することができる。
これによっても、実施の形態３及び４と同様に、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
実施の形態５．
本実施の形態では、三次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ｂの稼働状況と二次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ａの稼働状況とに応じて、ＰＷＭ制御のための搬送波の位相角の補正量を決定する例を説明する。
本実施の形態に係る制御装置５００は、図１３に示すように、実施の形態１に係る制御装置１００の主回路制御部１０７に代えて、主回路制御部５０７を備える。本実施の形態に係る主回路制御部５０７は、同図に示すように、実施の形態１に係る主回路制御部１０７のコンバータ制御部１１１に代えて、コンバータ制御部５１１を有する。
本実施の形態に係る主回路制御部５０７は、図１４に示すように、実施の形態１に係る主回路制御部１０７の搬送波位相設定部１１８に代えて、搬送波位相設定部５１８を有する。
本実施の形態に係る搬送波位相設定部５１８は、図１５に示すように、実施の形態１に係る搬送波補正量決定部１２１に加えて、実施の形態３に係る搬送波補正量決定部３２１を有する。搬送波位相設定部５１８は、実施の形態１に係る搬送波位相設定部１１８の加算器１２２に代えて、加算器５２２を有する。
加算器５２２は、搬送波位相角の初期値θ０と、搬送波補正量決定部１２１によって決定された搬送波の補正量ηと、搬送波補正量決定部３２１によって決定された搬送波の補正量ηとを加算する。加算器５２２は、加算することによって得られた値を搬送波の位相角θとして決定する。加算器５２２は、決定した搬送波の位相角θを示す搬送波位相角指令を搬送波生成部１１９へ出力する。これにより、決定した搬送波の位相角θが、搬送波生成部１１９に設定される。
本実施の形態によれば、実施の形態１及び３と同様の効果を奏する。例えば、コンバータ制御部５１１の各々が、補助機器電流ＩＳＩＶと二次電流Ｉｓ２とに応じて、ＰＷＭ制御のための搬送波の位相角の補正量を決定する。これにより、補助機器電流ＩＳＩＶと二次電流Ｉｓ２とに応じて、主変圧器１０２の二次巻線の各々を流れる電流の位相を補正することができる。そのため、三次巻線と密に結合する二次巻線があり、かつ、二次巻線同士が密に結合している場合であっても、相互インダクタンスの影響を受けて生じる二次電流の位相差を、一次電流の高調波を低減する値で維持することができる。従って、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない主変圧器１０２であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
実施の形態６．
本実施の形態では、三次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ｂの稼働状況と二次巻線を介して電力の供給を受ける負荷１０４ａの稼働状況とに応じて、ＰＷＭ制御のための信号波の位相角の補正量を決定する例を説明する。
本実施の形態に係る制御装置は、実施の形態５に係る制御装置５００のコンバータ制御部５１１に代えて、機能的な構成を図１６に示すコンバータ制御部６１１を備える。本実施の形態に係るコンバータ制御部６１１は、実施の形態５に係るコンバータ制御部５１１の搬送波位相設定部５１８及び力率補償部１１５に代えて、搬送波位相設定部２１８及び力率補償部６１５を有する。
力率補償部６１５は、補助機器電流ＩＳＩＶと二次電流Ｉｓ２とに基づいて、力率補償用の漏れインダクタンスＬを演算する。
詳細には、図７に示すように、力率補償部６１５は、実施の形態２に係る力率補償部２１５と同様に、漏れインダクタンス初期値Ｌ０を予め保持する記憶部と、実施の形態２に係る力率補償量決定部２２５とを有する。これに加えて、力率補償部６１５は、実施の形態４に係る力率補償量決定部４２５を有する。力率補償部６１５は、実施の形態２に係る力率補償部２１５の加算器２２６に代えて、加算器６２６を有する。
加算器６２６は、漏れインダクタンス初期値Ｌ０と、力率補償量決定部２２５により決定された漏れインダクタンスの補正量ｌと、力率補償量決定部４２５により決定された漏れインダクタンスの補正量ｌとを加算する。これによって、漏れインダクタンスＬを演算する。加算器６２６は、演算により得られた漏れインダクタンスＬを示す力率補償信号を出力する。
本実施の形態によれば、補助機器電流ＩＳＩＶと二次電流Ｉｓ２とに応じた漏れインダクタンスの補正量ｌで補正した漏れインダクタンスＬを採用する。すなわち、補助機器電流ＩＳＩＶと二次電流Ｉｓ２とに応じて、信号波の位相角を補正するための補正量が決定される。従って、実施の形態５と同様に、巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していない主変圧器１０２であっても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
変形例６．
実施の形態６に係る制御装置は、搬送波位相設定部２１８に代えて、実施の形態５と同様の搬送波位相設定部５１８を備えてもよい。これによれば、ＰＷＭ制御のための搬送波と信号波との両方の位相を補助機器電流ＩＳＩＶと二次電流Ｉｓ２とに応じて補正することができる。
これによっても、実施の形態５及び６と同様に、二次巻線の各々に流れる電流の位相差を、一次電流の高調波成分を低減する値で維持することができる。従って、主変圧器１０２の巻線間の相互インダクタンスを低減するための対策を施していなくても、一次電流の高調波成分を低減することが可能になる。
以上、本発明の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態及び変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。
本発明は、電気車の制御装置に適用することができ、特にパルス幅変調コンバータ装置を搭載したものに有用である。
１００，３００，５００ 制御装置、１０２ 主変圧器、１０３ コンバータ主回路部、１０４ａ，１０４ｂ 負荷、１０５ インバータ主回路部、１０６ 補助電源装置、１０７，３０７，５０７ 主回路制御部、１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ コンバータ制御部、１１２ インバータ制御部、１１３ 定電圧制御部、１１４ 定電流制御部、１１５，２１５，４１５，６１５ 力率補償部、１１８，２１８，３１８，５１８ 搬送波位相設定部、１１９ 搬送波生成部、１２０ ＰＷＭ制御部、１２１，３２１ 搬送波補正量決定部、２２５，４２５ 力率補償量決定部。

Claims (8)

  1. 交流電源から入力巻線に入力する交流電圧を変換し、変換された交流電圧を複数の出力巻線の各々から出力する主変圧器と、
    各々が、前記複数の出力巻線に含まれる複数の二次巻線にそれぞれ接続されており、当該接続された二次巻線から出力される交流電圧を直流電圧に変換する複数のコンバータ主回路部と、
    前記複数のコンバータ主回路部のそれぞれを制御対象とし、各々が、信号波と搬送波とを比較し、これによって、前記制御対象のコンバータ主回路部にパルス幅変調制御を行う複数のコンバータ制御部とを備え、
    前記コンバータ制御部の各々は、前記複数の出力巻線のうちの予め定められた出力巻線を介して電力の供給を受ける負荷の稼働状況に応じて、前記信号波及び前記搬送波の少なくとも一方の位相角の補正量を決定する電気車の制御装置。
  2. 前記負荷の稼働状況は、前記予め定められた出力巻線から出力される出力電流、前記予め定められた出力巻線を介して電力の供給を受ける負荷の消費電力、又は、前記予め定められた出力巻線を介して供給される供給電力である
    請求項１に記載の電気車の制御装置。
  3. 前記コンバータ制御部の各々は、前記出力電流、前記消費電力又は前記供給電力が大きくなるほど、前記補正量を大きくする
    請求項２に記載の電気車の制御装置。
  4. 前記出力電流、前記消費電力又は前記供給電力の変化に対する前記補正量の変化の割合が、前記コンバータ制御部ごとに異なる
    請求項３に記載の電気車の制御装置。
  5. 前記補正量は、前記信号波及び前記搬送波の少なくとも一方の初期設定値に対して補正をする量である
    請求項１に記載の電気車の制御装置。
  6. 前記初期設定値は、前記コンバータ制御部ごとに異なる
    請求項５に記載の電気車の制御装置。
  7. 前記複数の出力巻線は、補助電源装置が接続される三次巻線を含み、
    前記予め定められた出力巻線は、前記三次巻線である
    請求項１に記載の電気車の制御装置。
  8. 前記予め定められた出力巻線は、他のコンバータ制御部が制御対象とするコンバータ主回路部に接続された前記二次巻線である
    請求項１に記載の電気車の制御装置。
JP2016528684A 2014-06-17 2014-06-17 電気車の制御装置 Active JP6150946B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/066010 WO2015193964A1 (ja) 2014-06-17 2014-06-17 電気車の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015193964A1 true JPWO2015193964A1 (ja) 2017-04-20
JP6150946B2 JP6150946B2 (ja) 2017-06-21

Family

ID=54934997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016528684A Active JP6150946B2 (ja) 2014-06-17 2014-06-17 電気車の制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10486536B2 (ja)
EP (1) EP3159203B1 (ja)
JP (1) JP6150946B2 (ja)
CN (1) CN106458045B (ja)
WO (1) WO2015193964A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3023291A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 ABB Technology AG Umrichtersystem zum elektrischen antreiben eines fahrzeuges
JP7034182B2 (ja) * 2018-01-26 2022-03-11 三菱電機株式会社 交流電気車の制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07274517A (ja) * 1994-03-28 1995-10-20 Central Japan Railway Co Ｐｗｍコンバータの制御装置
WO1998043848A1 (en) * 1997-03-31 1998-10-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pwm converter control apparatus
JP2000217202A (ja) * 1999-01-22 2000-08-04 Hitachi Ltd 交流電気車の制御装置
JP2010130788A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Toshiba Corp 電力変換装置
JP2010215013A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Toshiba Corp 鉄道車両システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4729082A (en) * 1985-11-21 1988-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for power converter
JP2783204B2 (ja) 1995-08-07 1998-08-06 富士電機株式会社 Ｐｗｍコンバータの制御方法
CN1121584C (zh) * 1998-02-03 2003-09-17 三洋电机株式会社 空调器的控制装置
JP4410769B2 (ja) 2006-04-11 2010-02-03 三菱電機株式会社 交流列車車両用の電力変換システム
DE102009008549A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-19 Bombardier Transportation Gmbh Anordnung zum Betreiben von Verbrauchern in einem Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie, wahlweise aus einem Energieversorgungsnetz oder aus einer Motor-Generator-Kombination
WO2010103859A1 (ja) 2009-03-13 2010-09-16 株式会社 東芝 鉄道車両システムとその制御方法
WO2015079540A1 (ja) * 2013-11-28 2015-06-04 三菱電機株式会社 電力変換装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07274517A (ja) * 1994-03-28 1995-10-20 Central Japan Railway Co Ｐｗｍコンバータの制御装置
WO1998043848A1 (en) * 1997-03-31 1998-10-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pwm converter control apparatus
JP2000217202A (ja) * 1999-01-22 2000-08-04 Hitachi Ltd 交流電気車の制御装置
JP2010130788A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Toshiba Corp 電力変換装置
JP2010215013A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Toshiba Corp 鉄道車両システム

Also Published As

Publication number Publication date
US10486536B2 (en) 2019-11-26
EP3159203A1 (en) 2017-04-26
JP6150946B2 (ja) 2017-06-21
EP3159203A4 (en) 2018-02-14
CN106458045A (zh) 2017-02-22
US20170036549A1 (en) 2017-02-09
WO2015193964A1 (ja) 2015-12-23
EP3159203B1 (en) 2020-04-29
CN106458045B (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9515484B2 (en) System and method for reducing reactive current on a common DC bus with multiple inverters
US10116241B2 (en) Motor control device and motor control method
JP6001587B2 (ja) 電力変換装置
JP6485130B2 (ja) 三相インバータ装置及びその制御方法
US9071164B2 (en) Multi-phase converter system and method
US10734917B2 (en) Power conversion device and power conversion method
JP2015201996A (ja) 電力変換装置、電力変換装置の制御装置および電力変換装置の制御方法
JP5622437B2 (ja) 中性点クランプ式電力変換装置
JP2016019298A (ja) 電力変換装置
US10749445B2 (en) Regulation of an output current of a converter
WO2022239586A1 (ja) インバータ制御装置、電力変換装置
JP2010130788A (ja) 電力変換装置
JP6150946B2 (ja) 電気車の制御装置
JP5527386B2 (ja) 電流形電力変換装置
KR20170110985A (ko) 외란 관측기를 이용한 계통 연계형 인버터의 제어 시스템 및 방법
JP4779565B2 (ja) インバータ制御回路
JP2012130228A (ja) ３相ｖ結線コンバータの制御装置
CN107748301B (zh) 一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路
WO2024042942A1 (ja) 回転電機の駆動制御装置および駆動制御方法
WO2015064131A1 (ja) コンバータの制御装置及び制御方法並びに空気調和機
JP2020115719A (ja) 電力制御方法、及び、電力制御装置
JP2017034805A (ja) 電力変換装置
JP2019193546A (ja) インバータ
JP2014023261A (ja) 電力変換装置および電力変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170523

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6150946

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250