(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄道車両用駆動システムに好ましいアクティブフィルタ装置を提供する。【解決手段】アクティブフィルタ装置１５５は、鉄道車両用駆動システムの主回路におけるインバータ１１３が発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作を行う状態であるメイン動作状態において、アクティブフィルタ装置に関する第１種の異常が検出された場合には、停止状態に遷移するが、アクティブフィルタ装置に関して第１種の異常よりも軽度の異常である第２種の異常が検出された場合には、起動処理を行うこと無しにメイン動作状態へ遷移可能な状態であるスタンバイ状態に遷移する。【選択図】図１
2020005424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線からの直流電力を遮断する断流器と、鉄道車両を駆動する電動機を負荷とし直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記架線と前記インバータとに直列に接続された電流遮断器と、前記断流器と前記インバータとの間に介在し前記インバータを動作する際に発生する電圧の脈動を抑えるフィルタリアクトル及びフィルタコンデンサとを有する主回路を含んだ鉄道車両用駆動システムにおいて、
前記インバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制するアクティブフィルタ装置を有し、
前記アクティブフィルタ装置は、停止状態において前記アクティブフィルタ装置の電源が投入された場合に所定の起動処理を行うようになっており、
前記アクティブフィルタ装置は、前記インバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作を行う状態であるメイン動作状態において、
前記アクティブフィルタ装置に関する第１種の異常が検出された場合には、前記停止状態に遷移し、
前記アクティブフィルタ装置に関する異常であり前記第１種の異常よりも軽度の異常である第２種の異常が検出された場合には、前記起動処理を行うこと無しに前記メイン動作状態へ遷移可能な状態であるスタンバイ状態に遷移する、
ことを特徴とする鉄道車両用駆動システム。
【請求項２】
前記起動処理は、前記アクティブフィルタ装置の自己診断を含み、
前記自己診断の結果が正常の場合に、前記アクティブフィルタ装置は、前記スタンバイ状態に遷移する、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項３】
前記アクティブフィルタ装置は、前記架線と前記インバータが電気的に接続される前に、前記自己診断を行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項４】
前記アクティブフィルタ装置は、前記フィルタリアクトルを一次リアクトルとしたトランスにおける二次リアクトルに接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項５】
前記主回路に、前記主回路に重畳された交流電流成分を検出する電流センサが設置されており、
前記アクティブフィルタ装置は、前記電流センサにより検出された交流電流成分に基づき、前記二次リアクトルを介して前記主回路に伝搬される交流電圧信号を制御するようになっており、
前記第１種の異常は、前記検出された交流電流成分が規定レベルを超えたことと、前記電流センサの故障とのうちの少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項６】
前記電流センサとして、第１の電流センサと第２の電流センサとがあり、
前記電流センサの故障とは、前記第１の電流センサにより検出された交流電流成分と、前記第２の電流センサにより検出された交流電流成分との差分が規定値を超えたことである、
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項７】
前記電流センサは、交流電流センサである、
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項８】
前記アクティブフィルタ装置は、前記主回路のP側と前記二次リアクトルを介して磁気結合されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項９】
前記第２種の異常は、前記フィルタリアクトルから前記二次リアクトル経由で伝搬した過電流である、
ことを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１０】
前記アクティブフィルタ装置は、前記二次リアクトルに接続されたスイッチを有し、
前記アクティブフィルタ装置は、前記フィルタリアクトルから前記二次リアクトル経由で伝搬した過電流を検出した場合に、前記スイッチをオフとする、
ことを特徴とする請求項９に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１１】
前記インバータは、第１のインバータであり、
前記アクティブフィルタ装置は、
前記スイッチを介して前記二次リアクトルに接続された第２のインバータと、
前記第２のインバータを制御する制御回路と
を備え、
前記主回路のP側に、前記主回路に重畳された交流電流成分を検出する電流センサが設置されており、
前記制御回路は、前記電流センサにより検出された交流電流成分に基づき、前記二次リアクトルを介して前記主回路に伝搬される交流電圧信号を出力する前記第２のインバータを制御する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１２】
前記断流器及び前記アクティブフィルタ装置に接続された制御装置を更に有し、
前記制御装置が、前記断流器をオンにする前に、第１の指令を前記アクティブフィルタ装置に送信し、
前記アクティブフィルタ装置は、前記第１の指令に応答して、前記自己診断を行い、前記スタンバイ状態に遷移し、
前記制御装置が、前記第１の指令に対して前記アクティブフィルタ装置から受信した応答が正常を示している場合に、前記断流器をオンにする、
ことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１３】
前記断流器がオンとされた場合に前記フィルタコンデンサの充電が開始され、
前記制御装置は、前記フィルタコンデンサの充電後に、第２の指令を前記アクティブフィルタ装置に送信し、
前記アクティブフィルタ装置は、前記第２の指令に応答して、前記スタンバイ状態から前記メイン動作状態に遷移する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１４】
前記アクティブフィルタ装置に接続された制御装置を更に有し、
前記スタンバイ状態の前記アクティブフィルタ装置は、前記制御装置からの所定の指令に応答して、前記スタンバイ状態から前記起動処理無しに前記メイン動作状態へ遷移する、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１５】
前記電動機として、複数の電動機があり、
前記インバータが、複数のインバータ部を有し、
前記複数のインバータ部の各々について、
当該インバータ部には、前記複数の電動機のうち、当該インバータ部以外のいずれのインバータ部にも接続されていない一部の電動機が接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のうちのいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動システム。
【請求項１６】
鉄道車両を駆動する電動機を負荷とし直流電力を交流電力に変換する第１のインバータと、架線と前記第１のインバータとの間に介在し前記第１のインバータを動作する際に発生する電圧の脈動を抑えるフィルタリアクトル及びフィルタコンデンサとを有する主回路を含んだ鉄道車両用駆動システムの前記第１のインバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制する第２のインバータと、
前記第２のインバータを制御する制御回路と
を有し、
前記制御回路は、停止状態において前記アクティブフィルタ装置の電源が投入された場合に所定の起動処理を行うようになっており、
前記制御回路は、前記第１のインバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作を前記第２のインバータに行わせる状態であるメイン動作状態において、前記アクティブフィルタ装置に関する第１種の異常が検出された場合には、前記停止状態に遷移するが、前記アクティブフィルタ装置に関する異常であり前記第１種の異常よりも軽度の異常である第２種の異常が検出された場合には、前記起動処理を行うこと無しに前記メイン動作状態へ遷移可能な状態であるスタンバイ状態に遷移する、
ことを特徴とするアクティブフィルタ装置。
【請求項１７】
架線からの直流電力を遮断する断流器と、鉄道車両を駆動する電動機を負荷とし直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記架線と前記インバータとに直列に接続された電流遮断器と、前記断流器と前記インバータとの間に介在し前記インバータを動作する際に発生する電圧の脈動を抑えるフィルタリアクトル及びフィルタコンデンサとを有する主回路を含んだ鉄道車両の駆動方法において、
前記インバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制するアクティブフィルタ装置の電源が、前記アクティブフィルタ装置の停止状態において投入された場合に、前記アクティブフィルタ装置は、所定の起動処理を行い、
前記アクティブフィルタ装置は、前記インバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作を行う状態であるメイン動作状態において、
前記アクティブフィルタ装置に関する第１種の異常が検出された場合には、前記停止状態に遷移し、
前記アクティブフィルタ装置に関する異常であり前記第１種の異常よりも軽度の異常である第２種の異常が検出された場合には、前記起動処理を行うこと無しに前記メイン動作状態へ遷移可能な状態であるスタンバイ状態に遷移する、
ことを特徴とする鉄道車両の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、鉄道車両用駆動システム及び同システムにおけるアクティブフィルタ装置、並びに、鉄道車両の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用の駆動システムの主回路には、一般に、鉄道車両を駆動する電動機を負荷としたインバータを動作する際に発生する電圧の脈動を抑えるフィルタリアクトル及びフィルタコンデンサが設けられる。フィルタコンデンサとフィルタリアクトルとを含んだフィルタが、インバータから発生し帰線に出る高調波電圧である帰線ノイズ電流の増加を抑える。帰線ノイズ電流の増加を一層抑えるためのアクティブフィルタ装置が備えられることが好ましいと考えられる。アクティブフィルタ装置の一例として、例えば、特許文献１〜３に開示の装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平5-260662号公報
【特許文献２】特開2012-143095号公報
【特許文献３】特開2014-147234号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、アクティブフィルタ装置に関する異常が検出された場合には、アクティブフィルタ装置は停止状態とされると考えられる。なぜなら、アクティブフィルタ装置に関する異常があると、帰線ノイズ電流の増加を抑える性能が低下すると考えられ、故に、異常が検出されてもメイン動作（インバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作）が継続されると、帰線ノイズ電流が増加し得るからである。
【０００５】
しかし、本願発明者が、鉄道車両用駆動システムのアクティブフィルタ装置について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。すなわち、鉄道車両用駆動システムに関して、アクティブフィルタ装置に関する異常が検出された場合に一律にアクティブフィルタ装置を停止状態とすることは好ましくないと考えられる。１つの理由として、鉄道車両が移動体であることが挙げられる。具体的には、例えば、鉄道車両の走行中に、アクティブフィルタ装置を一旦停止状態としその後に起動処理を経て再びメイン動作を行わせるようにするためには、走行している鉄道車両を止める必要が生じ得るが、そのようなことを行うことは好ましくない。
【０００６】
特許文献１〜３には、上述した通り、アクティブフィルタ装置が開示されているが、鉄道車両用駆動システムのアクティブフィルタ装置についての上記課題（知見）を解決する技術は、開示も示唆もされていない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、鉄道車両用駆動システムに好ましいアクティブフィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
アクティブフィルタ装置は、鉄道車両用駆動システムの主回路におけるインバータが発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作を行う状態であるメイン動作状態において、アクティブフィルタ装置に関する第１種の異常が検出された場合には、停止状態に遷移するが、アクティブフィルタ装置に関して第１種の異常よりも軽度の異常である第２種の異常が検出された場合には、起動処理を行うこと無しにメイン動作状態へ遷移可能な状態であるスタンバイ状態に遷移する。
【発明の効果】
【０００９】
軽度の異常のままアクティブフィルタがメイン動作を行うと、アクティブフィルタからノイズを発生させてしまうおそれがあるが、停止状態となると、起動処理を経てメイン動作状態となるため、アクティブフィルタの復帰が遅くなる。そこで、軽度の異常が検出された場合には、メイン動作を行わず迅速にメイン動作状態へと遷移可能な状態であるスタンバイ状態へと遷移するため、アクティブフィルタからノイズを出さず且つ迅速な復帰ができる。本発明によれば、鉄道車両用駆動システムに好ましいアクティブフィルタ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る鉄道車両用駆動システムの構成図である。
【図２】図１におけるAF（アクティブフィルタ）の構成図である。
【図３】AFの状態遷移図である。
【図４】AFのメイン動作状態において検出された異常の種類に応じた処理を示すフローチャートである。
【図５】AF起動からメイン動作までに関する制御のタイミングチャートである。
【図６】メイン動作期間において交流電流センサの出力電圧に差が生じた場合のAFのタイミングチャートの一例である。
【図７】メイン動作期間において主回路で過電流が発生した場合のAFのタイミングチャートである。
【図８】実施例２に係る鉄道車両用駆動システムの構成図である。
【図９】実施例３に係る鉄道車両用駆動システムの構成図である。
【図１０】実施例４に係る鉄道車両用駆動システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施例の説明においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクション又は実施例に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施例の説明において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特性の数以上でも以下でもよい。
【００１２】
さらに、以下の実施例の説明において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施例の説明において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値及び範囲についても同様である。
【実施例１】
【００１３】
実施例１に係る駆動システム及びそれを用いた鉄道車両について、図１から図５を用いて説明する。
【００１４】
図１は、実施例１に係る鉄道車両用駆動システムの構成図である。
【００１５】
鉄道車両用駆動システムは、鉄道車両を駆動する１又は複数の主電動機１０１（本実施例では、IM1〜IM4）を駆動する。鉄道車両用駆動システムは、IM1〜IM4を含んでも含まなくてもよい。鉄道車両用駆動システムは、架線１０２（言い換えれば、パンタグラフ５０（以下、PAN））からの直流電力を交流電力に変換してIM1〜IM4へ出力する主回路１００と、主回路１００のP側（High側）と磁気結合されているアクティブフィルタ装置１５５（以下、AF）と、AFや主回路１００等を制御する制御論理部１５０（制御装置の一例）とを有する。
【００１６】
主回路１００が、架線１０２（PAN）からの架線電圧（例えば直流1500V）と主回路１００とを電気的に切り離すための主スイッチ１１１（以下、MS）と、アース側と主回路１００とを電気的に切り離すための接地スイッチ１１２（以下、GS）と、インバータ１１３（以下、INV）側で過電流（事故電流）が発生したときにその過電流を遮断する高速度遮断器１９０（以下、HB）と、INVが動作不良となった場合の主回路１００を開放するための１又は複数の断流器１１５（本実施例では、２つの断流器１１５であるLB1及びLB2）とを有する。また、主回路１００は、電圧計１１６（以下、DCPT1）と、電圧計１１７（以下、DCPT2）と、放電抵抗１１８（以下、DCHRe）と、放電用スイッチ１１９（以下、DS）と、過電圧放電用素子１２０（以下、OVTr）と、放電抵抗１２１（以下、OVRe）と、フィルタリアクトル１２２（以下、FL1）と、フィルタコンデンサ１２４（以下、FC）と、コンタクタ１２５（以下、AFK）と、INV（第１のインバータの一例）とを有する。また、主回路１００は、LB2と並列に接続された充電抵抗１４８（以下、CHRe）を有する。
【００１７】
INVは、IM1〜IM4を負荷としPANからの直流電力を交流電力に変換する。INVは、１つの素子群から構成されており、当該素子群が、複数（又は１つ）の素子ユニット１４０（本実施例では、３つの素子ユニットA〜C）を有する。各素子ユニット１４０は、１又は複数の半導体スイッチ素子を有する。INVは、半導体スイッチ素子で２レベルあるいは３レベル回路を構成し、直流電力を三相の可変周波数及び可変電圧に変換する一般的なインバータでよい。なお、INVの負荷となるIM1〜IM4の各々も、一般的な電動機（例えば同期電動機）でよい。
【００１８】
FL1及びFCは、LB1及びLB2とINVとの間に介在しINVを動作する際に発生する電圧の脈動を抑える。
【００１９】
AFKは、AFとそれの図示しない電源（以下、AF電源）とに接続されている。AFKがオンとなると、AF電源からの電力がAFK通じてAFに提供される。なお、AF電源は、図示しないが、主回路１００の外部電源（例えば、PANからの電力に基づく電源、又は、別の電源）である。
【００２０】
制御論理部１５０は、プログラムがプロセッサによって実行されることで実現されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなハードウェア回路によって実現されてもよい。制御論理部１５０は、AFK、AF及びHB等の動作を制御する。例えば、最初にFCを充電するため、制御論理部１５０は、HB及びLB1をオンする（LB2はオフの状態）。PANからHB、LB1、CHRe及びFL1経由でFCが充電される。FCの充電完了後、制御論理部１５０は、LB2をオンする。これにより、PANからINVに至る直流電流経路が導通する。INVが動作すると、IM1〜IM4が動作し、鉄道車両は走行する。地絡事故等により生じた事故電流（過電流）が制御論理部１５０により検出された場合、HBのセルフトリップ機能によりPANと主回路が電気的に切断され、その後制御論理部１５０は、LB1及びLB2をオフすることで電流経路を遮断する。
【００２１】
上述したように、本実施例では、駆動システムにAFが用意される。AFにより、帰線ノイズ電流が低減される。具体的には、FL1に対向したリアクトル１２３（以下、FL2）が用意される。FL1（主回路高圧線側）を一次リアクトルとしFL2を二次リアクトルとしたトランス（例えば空芯トランスや鉄芯トランス）が構成される。FL2に、AFが接続される。AFにより、FL1の低インダクタンス化により増加した帰線ノイズ電流を低減することができる。
【００２２】
図２は、AF（アクティブフィルタ装置１５５）の構成図である。
【００２３】
図に示すように、AFは、制御基板２００（制御回路の一例）とインバータ基板２５０から構成される（制御基板２００とインバータ基板２５０のように基板が区別されておらずAFは一体基板で構成されてもよい）。制御基板２００は、信号トリマ２０２と、比較器２０３と、マイコン２０４と、PWM（Pulse Width Modulation）生成器２０５と、入力部（例えば入力端子）２１１〜２１５と、出力部（例えば出力端子）２２１〜２２４とを有する。インバータ基板２５０は、電源生成器２５１と、減流抵抗２５２（以下、RCL）と、電源用スイッチ２５３と、駆動回路２５４（以下、GD）と、交流スイッチ２５５と、リアクトル２５６（以下、Lf）と、コンデンサ２５７（以下、Cf）と、インバータ（第２のインバータの一例）２５８と、直流電流センサ２５９（以下、DCCT）と、入力部（例えば入力端子）２６１〜２６４と、出力部（例えば出力端子）２７１及び２７２とを有する。
【００２４】
インバータ基板２５０の出力部２７１は、FL2と接続され、主回路１００のP側と磁気結合されている。なお、磁気結合されたFL1及びFL2の結合係数kは、１未満（例えば、0<k<1）であるとよい。これにより、一次側の高圧主回路側の電圧変動が二次側のAFに与える影響を低減できる利点がある。この利点は、鉄道車両について大きいと考えられる。なぜなら、一般に、FL1は、鉄道車両の床下に設けられており、鉄道車両の床下は、雨や雪に晒されるため、FL1に地絡が発生する可能性があり、地絡が発生すると、PANから主回路１００に大電流が流れるためである。なお、結合係数kを１未満とすることは、FL1とFL2の巻線比や、FL1とFL2の相対的な位置を調整することで実現することが期待できる。
【００２５】
また、本実施例では、インバータ基板２５０が、DCCTと、交流スイッチ２５５と、交流スイッチ２５５を駆動するGDとを有する。これにより、FL1及びFL2経由でAF内のインバータ２５８に伝搬する一次側の過電流を最小限に抑えることができ、結果として、結合係数kを実行的に下げることができる。具体的には、二次側に伝搬した過電流をDCCTが検知した場合、GDが交流スイッチ２５５をオフとする。より具体的には、次の通りである。すなわち、インバータ２５８とFL2との間に介在する交流スイッチ２５５は、通常はオン状態である。なぜなら、後述するように、インバータ２５８から交流電圧信号（ノイズ低減信号）をFL2経由でFL1に転送することで帰線ノイズ電流を低減するためである。DCCTが検知した直流電流を示す出力電圧が、出力部２７２及び入力部２１５経由でマイコン２０４に入力される。DCCTからの出力電圧が、二次側に伝搬した過電流を示している場合、マイコン２０４は、GDの駆動信号を出力する。駆動信号は、出力部２２３及び入力部２６３経由でGDに入力される。GDは、その駆動信号に応答して、交流スイッチ２５５をオフにする。これにより、FL2とインバータ２５８間の経路が遮断され、結果として、一次側と二次側の磁気結合が遮断される。このような制御が行われることで、二次側に伝搬する過電流を最小限に抑えることができ、結果として、AFのノイズ耐性を強化し信頼性の向上やインバータ２５８の小型化を実現することができる。なお、交流スイッチ２５５の構成は特に限定しない。交流スイッチ２５５は、交流電圧を伝搬できるいわゆるアナログスイッチと抵抗素子を並列接続した回路でもよい。
【００２６】
AFは、一次側である主回路P側に設置した１又は複数の交流電流センサ２０１（本実施例では、２つの交流電流センサ２０１であるACCT1及びACCT2）からの交流出力電圧を入力信号として利用する。AFの一つの目的は、PANからの直流電流に含まれ得る交流成分を無くすことである。このため、センサとして、ACCT1及びACCT2のように交流専用のセンサが採用されればよく、結果として、交流成分だけでなく直流成分も抽出可能なセンサ（例えばホールセンサ）に比べて小型のセンサが採用されればよい。交流電流センサ２０１は、主回路１００に重畳された交流電流成分を検出する電流センサの一例である。
【００２７】
信号トリマ２０２は、ACCT1及びACCT2からの入力信号（例えば、全周波数帯の交流成分の信号）から所望の周波数帯の入力信号をトリミングする。具体的には、例えば、信号トリマ２０２は、マイコン２０４内にて構築された制御ゲインKとバンドパスフィルタ（BPF）とに相当し、所望の周波数帯の入力信号をトリミングする。これらのトリミングされた信号が、PWM生成器２０５への搬送波２８０として適用され、マイコン２０４で生成したPWM制御信号（上記所望の周波数帯の交流成分を消すためのPWM制御信号）２８１が、PWM生成器２０５へ入力される。PWM生成器２０５により、搬送波２８０及びPWM制御信号２８１に基づく信号が生成されてインバータ基板２５０内のインバータ２５８に当該信号が出力部２２４及び入力部２６４経由で入力され、当該信号に基づきインバータ２５８から交流電圧Vcが出力される。このVcは、一次側の主回路線に設置されたACCT1で検知された帰線ノイズ電流を低減するように制御された電圧信号である。このノイズ低減信号は、Lf及びCfから構成されるフィルタ回路で成形され、FL2からFL1に転送される（図示のVafは、AFの出力電圧である）。FL1に転送されたノイズ低減信号（電圧信号）は、FL1における信号の交流成分の逆相の信号である。以上のような構成とすることで、FL1を低インダクタンス化した場合においても、帰線ノイズ電流を低減することができ、結果として、軌道回路上の信号機器が誤動作することを防ぐことができる。
【００２８】
なお、AFは、帰線ノイズ電流を低減するが、AFが正常でなければ、AF自体がノイズを生成することになり得る。
【００２９】
そこで、AFは、セルフチェック機能とモニタ機能とを有する。
【００３０】
モニタ機能について説明する。モニタ機能によれば、下記の比較が行われる（なお、セルフチェック機能については、図３以降で説明する）。
【００３１】
第１に、比較器２０３は、AF全体が正常か否かを検出るための比較である第１の比較を行う。具体的には、比較器２０３は、AFへ入力部２１２経由で入力されトリミングされた交流電流成分が、所望のレベル、即ち軌道回路の規定レベル以下かを判定する。
【００３２】
第２に、比較器２０３は、交流電流センサ２０１の故障の有無を検出するための比較である第２の比較を行う。具体的には、比較器２０３は、ACCT1及びACCT2から信号トリマ２０２経由でそれぞれ入力された２つの信号の差分が交流電流センサ２０１の仕様規定値以下かを判定する。
【００３３】
第１及び第２の比較の結果に基づくAFモニタ信号２９１及びAF動作信号２９２が出力される。具体的には、上記交流電流成分が規定レベルを超過した場合（つまり、帰線ノイズ電流が規定レベルを超過した場合）、又は、上記差分が交流電流センサ２０１の仕様規定値を超過した場合、AFモニタ信号２９１及びAF動作信号２９２は、そのようなAF異常であることを示す信号である。
【００３４】
出力されたAFモニタ信号２９１は、出力部２２１経由で制御論理部１５０に入力される。また、AF動作信号２９２が、出力部２２２経由で制御論理部１５０に入力される。制御論理部１５０は、AFモニタ信号２９１及びAF動作信号２９２のうちの少なくとも１つに基づき、必要に応じて、AFのメイン動作を停止する。
【００３５】
なお、第２の比較の意義は、例えば次の通りである。AFは交流電流センサの出力信号を入力値として用いる。このため、入力値が実際の帰線ノイズ電流値とずれてしまうと、AFから所望の信号が出力されずAF自体が軌道回路の信号機器にとってノイズ電流を生成してしまう恐れがある。そこで、本実施例では、少なくとも２つの交流電流センサの一例としてACCT1及びACCT2が備えられ、ACCT1及びACCT2がそれぞれ検知した交流電流成分の差分が既定値を超えているか否かが判定され、その判定結果が真の場合には、ACCT1及びACCT2の一方が故障していると判定される。
【００３６】
また次のような場合においても、ACCTの出力電圧を比較器にて判定することでAF装置の健全性を確保できる。例えば路線を走行する鉄道車両からの回生電力が架線に入ることで架線電圧が急上昇したり、またその逆で周囲を走行する鉄道車両が急加速した場合には架線電圧が急下降したりするいわゆる架線電圧急変が発生する場合がある。この場合、架線の寄生インダクタンスや鉄道車両内のFL1及びFCに依存した共振電流が発生する。AFは帰線ノイズ電流を低減するように制御を行う。共振電流も帰線ノイズ電流同様に交流成分であるため、共振電流を低減するような制御がされ得る。このため、AF内のインバータ２５８に大きな負荷がかかるおそれがあり、結果として、AF内の構成要素、例えば、交流電流センサが破損するおそれがある。そこで、本実施例では、少なくとも２つの交流電流センサの一例としてACCT1及びACCT2が備えられ、ACCT1及びACCT2のいずれかが検知した交流電流成分が既定値を超えているか否かが判定され、その判定結果が真の場合には、架線急変が発生していると判定しAFのメイン動作を停止するよう制御する。
【００３７】
以上のモニタ機能により、AFが正常か否かの状態を監視することが可能となる。なお、AFと外部機器（例えば制御論理部１５０）のインターフェースとしては、例えば、AFモニタ信号２９１の他に、AFをスタンバイ状態にするAFスタンバイ指令２９３、AF内のインバータ２５５を活性化するAFゲートスタート指令、及び、AFが正常動作しているかを伝達するAF動作信号２９２がある。AFスタンバイ指令２９３は、制御論理部１５０から入力部２１１経由で入力される。AFゲートスタート指令は、制御論理部１５０から入力部２１３経由で入力される。AF動作信号２９２は、出力部２２２経由で制御論理部１５０へ出力される。また、好適には、マイコン２０４を用いて上記の制御が行われてよく、例えば、ウォッチドッグタイマ、割込みコントローラ、任意のパルス出力IF（インターフェース）、インバータ基板２５０内のインバータ２５８の制御のためのPWMタイマといったものが利用されてよい。
【００３８】
なお、本実施例では、AF電源は、外部のDC100V電源である。外部からDC100V電源が、AFKを介して、インバータ基板２５０内の電源生成部２５６に入力される。電源生成部２５６が、AFに必要な各種電源レベルを生成する。インバータ基板２５０に高圧電源を投入する際には、RCL経由で充電が行われ、その後に、電源用スイッチ２５３が導通されることで、突入電流発生が防止される。
【００３９】
次に、AFのシーケンスについて、図３の状態遷移図を用いて説明する。なお、図３において、実線矢印は、指令による遷移を示し、点線矢印は、指令無しの遷移を示す。
【００４０】
AFの状態として、停止状態３００、監視状態３０１、セルフチェック状態３０２、スタンバイ状態３０３及びメイン動作状態３０４がある。
【００４１】
停止状態３００は、AF電源（AFK）が遮断されている状態、又は、AF電源は投入されていてもAFスタンバイ指令２９３（及びAFゲートスタート指令２９４）が投入されていない状態である。
【００４２】
AF電源（AFK）が投入された場合、まず、AFは、監視状態３０１となる。監視状態３０１は、制御論理部１５０との間で信号（指令）を送受信可能な状態である。
【００４３】
制御論理部１５０からAFスタンバイ指令２９３（オン）がマイコン２０４に投入されると、AFは、セルフチェック状態３０２となる。具体的には、AFのマイコン２０４の初期化や、AFのインバータ基板２５０や制御基板２００への電源投入がされ、マイコン２０４により、セルフチェック（自己診断）が実施される。セルフチェックは、例えば、マイコン２０４のリセット動作（電源投入や各種設定）、マイコン２０４内の図示しないA/D（アナログデジタル変換）制御部にて、アナログ電圧信号を正確にマイコン２０４に取り込むための基準電圧を補正すること、PWMテストパターンの出力、及び、DCCTからの電圧信号の検出、を含む。セルフチェックの際には、PWM生成器２０５によりインバータ２５８にPWM信号を入力し、そのPWM信号に基づきインバータ２５８により所定周波数の正弦波を出力する。その際に、DCCTでその電流値を検知し、DCCTが検出した電流値を示す電圧信号がマイコン２０４のアナログ端子に入力される。つまり、AFの閉じたループにおいて電流が流れ、その電流の値がDCCTにより検知されマイコン２０４にフィードバックされる。入力されたアナログ値が、出力された所定周波数の正弦波として妥当な値であれば、マイコン２０４は、AFが正常であると判定する。なお、セルフチェックは、PANとINVが電気的に接続される前、具体的には、HB、LB1及びLB2がオンとされる前に行われる。AFに異常があると、AFのセルフチェックにおいてAFがノイズを発生し、そのノイズがFL2を経由して一次側に伝搬するおそれがあるが、セルフチェックの際には、LB1及びLB2がオフとなっているため、AFの出力電流（ノイズ）が帰線に流出することを防ぐことができる。また、AF電源投入からセルフチェックの完了までの処理が、起動処理の一例である。
【００４４】
このセルフチェックにより何らかのAF異常が検知された場合には、AFの状態は、監視状態３０１に戻る。マイコン２０４は、制御論理部１５０へのAF動作信号２９２をネゲートする、すなわち、AF異常を制御論理部１５０に伝達する。
【００４５】
一方、セルフチェックにおいて異常が検知されなかった場合は、AFはスタンバイ状態３０３になる。なお、図５において後述するが、AFのスタンバイ状態３０３において、主回路１００側ではHBが投入され、LB1は開放（オフ）状態である。このため、AF及びFL1及びFL2は閉回路であり、AFゲートスタート信号の投入により、AFのメイン動作を実施できる状態である。なお、監視状態３０１からセルフチェック状態３０２を経てスタンバイ状態３０３に遷移することに代えて、監視状態３０１からAFゲートスタート信号を契機にセルフチェック状態３０２への遷移無しにスタンバイ状態３０３への遷移が行われてもよい（この場合、そのスタンバイ状態３０３を経てメイン動作状態３０４への遷移が行われる）。
【００４６】
制御論理部１５０からAFゲートスタート指令２９４が投入された場合、AFは、スタンバイ状態３０３からメイン動作状態３０４へ遷移する。メイン動作状態３０４では、AFは、帰線ノイズ電流を低減するメイン動作を行う。また、メイン動作状態３０４では、AFの健全性を維持するためにAFの挙動が監視される（上述のモニタ機能が実行される）。
【００４７】
図４を用いて、メイン動作状態３０４において異常が検知された場合のシーケンスについて説明する。図４によれば、本実施例では、８種類のAF異常がある。具体的には、下記である。下記（ａ）及び（ｂ）のいずれも、重故障（第１種の異常の一例）に該当し、下記（ｃ）〜（ｈ）のいずれも、軽故障（第２種の異常の一例）に該当する。なお、軽故障は、重故障よりも軽度の故障である。
（ａ）帰線ノイズ電流が規定レベルを超過したこと（ACCT1及びACCT2のいずれかが検出した交流電流成分が規定レベルを超過したこと）。
（ｂ）ACCT1及びACCT2のいずれかの故障。
（ｃ）主回路一次側での過電流（事故電流）。
（ｄ）架線電流急変。
（ｅ）AF内での過電流（DCCTが検出した電流値が規定値を超えたこと）。
（ｆ）AFの主電圧、又は、制御基板２０００の電源電圧の低下。
（ｇ）AF内のインバータ２５８の過昇温。
（ｈ）AF内のインバータ２５８の故障。
【００４８】
メイン動作状態３０４においてAF異常が検知された場合（Ｓ４０１：Ｙｅｓ）、マイコン２０４が、検知されたAF異常が重故障か否かを判定する（Ｓ４０２）。
【００４９】
Ｓ４０２の判定結果が真の場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、AFは、監視状態３０１を経て停止状態３００へ遷移する（Ｓ４０３）。具体的には、例えば、マイコン２０４は、交流スイッチ２５５をオフし、監視状態３０１へ遷移し、重故障を示すAF動作信号２９２及びAFモニタ信号２９１を制御論理部１５０に送信する。それに応答して、制御論理部１５０により、AFスタンバイ指令２９３及びAFゲートスタート指令２９４がネゲートされること等により、AFは停止状態３００へ遷移し、且つ、制御論理部１５０によりLB1及びLB2が開放（オフ）される。
【００５０】
Ｓ４０２の判定結果が偽の場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、すなわち、検知されたAF異常が軽故障の場合、AFの状態がスタンバイ状態３０３へ遷移する。AFの状態がスタンバイ状態３０３へ遷移した場合、AFは、再度AFゲートスタート信号２０４が投入されたら、直ちにメイン動作状態３０４へ遷移する。
【００５１】
以下、図４のシーケンスの具体例を説明する。
【００５２】
まず、重故障に関する一例を説明する。例えば、検知されたAF異常が、上記（ａ）又は（ｂ）の異常の場合、当該AF異常は、重故障と判定される。上記（ａ）及び（ｂ）のいずれも、軌道回路の信号機器への影響度が相対的に高い異常であると定義されているためである。重故障の判定は、比較器２０３で実施され、重故障であるとの判定結果はマイコン２０４に入力される。当該判定結果の入力に応答して、マイコン２０４は、AF内のインバータ２５８をゲートオフすることでインバータ２５８を停止する。AF動作信号が比較器２０３によりネゲートされる（つまり、異常を示すAF動作信号２９２とされる）。制御論理部１５０は、AF動作信号がネゲートされたこと（及びAFモニタ信号２９１）からAF異常が重故障であることを判定した場合は、主回路１００のLB1及びLB2を開放し、且つ、AFKをオフとする。これにより、AFへの電源供給が停止され、AFが完全に停止する。AF動作信号２９２は、制御論理部１５０が、AF故障が生じているか否か（AF故障の軽重は問わない）をモニタするための信号（2ビットのバス配線を流れる信号）であり、AFモニタ信号２９１は、上記（ａ）〜（ｈ）がそれぞれ生じているか否かの信号（8ビットのバス配線を流れる信号）である。制御論理部１５０は、AF動作信号２９２がAF故障が生じていることを示している場合、AFモニタ信号２９１を構成する8ビットフラグのいずれのフラグが立っているかに応じて、AF故障が重故障か軽故障かを判断する。
【００５３】
次に、軽故障に関する一例を説明する。例えば、検知されたAF異常が、上記（ｃ）〜（ｈ）の異常の場合、当該AF異常は、軽故障と判定される。上記（ｃ）〜（ｈ）のいずれも、軌道回路の信号機器への影響度が相対的に低い異常であると定義されているためである。軽故障の判定は、AF内のインバータ２５８からの各種異常信号を基にマイコン２０４により実施される。軽故障が検知された場合には、マイコン２０４はPWM制御信号２８１を非活性化し、AF内のインバータ２５８をゲートオフすることでインバータ２５８を停止する。AF動作信号がネゲートされる。制御論理部１５０は、AF動作信号がネゲートされた（及びAFモニタ信号２９１）からAF異常が軽故障であることを判定した場合は、AFにAFゲートスタート信号を再投入する。軽故障が検知されたAFの状態はスタンバイ状態３０３であるため、AそのFゲートスタート指令の再投入により、AFが再びメイン動作状態３０４となる。
【００５４】
次に、図５を用いて、AF起動からメイン動作までに関する制御を説明する。なお、図５において、符号５００は、AF電源（DC100V）を示す。符号５０１〜５０３は、電源生成器２５１によって生成された電源を示す。符号５０４は、主回路P側の電源を示す。符号５０５は、PWM信号（U相）を示す。符号５０６は、PWM信号（V相）を示す。Vcは、INV出力電圧を示す。Vafは、AFの出力電圧を示す。符号５０７は、ACCT（例えばACCT1）の出力電圧を示す。
【００５５】
図５によれば、AF電源が投入されセルフチェックが完了するまでが、AFの起動期間５５０である。制御論理部１５０が、HBを投入した後（ｔ５１）、AFKを投入（つまりDC100VのAF電源を投入）し、AFスタンバイ指令２９３を投入する（ｔ５２）。AFスタンバイ指令２９３の投入により、AFの初期化が行われる。具体的には、例えば、マイコン２０４のリセット端子の活性化、AFの各種電源電圧５０１〜５０４の活性化、制御定数の活性化、及び、交流スイッチ２５５の活性化（オン）が行われる。AFの主回路充電（Cfへの100V充電）がされた後（ｔ５３）、マイコン２０４（又は制御論理部１５０）が電源用スイッチ２５３をオンとすることで（ｔ５４）、AFの初期化が完了する。その後、AFがセルフチェック状態３０３となる。つまり、セルフチェックが実施される。セルフチェックにおいて異常がなければ、AF動作信号２９２がアサートされ（且つ、LB1が投入され）（ｔ５５）、結果として、制御論理部１５０に正常が伝達される。セルフチェックでは、LB1は開放状態のため、AFは架線１０２とは非接続の状態である。なお、セルフチェックでは、例えば、マイコン２０４が、所定のテストパターン（所定周波数の正弦波）を出力し、その際の出力電流をDCCTにて検知する。その電流値が規定値以下であれば、セルフチェックの結果は正常との結果である。図５の例によれば、セルフチェック完了時に、異常が無ければ（つまりセルフチェックの結果が正常であれば）、LB1が投入される。
【００５６】
セルフチェック完了後は、AFは、スタンバイ状態３０３、すなわち、AFゲートスタート指令２９４を待つ状態となる。その後、力行指令が投入された場合は、制御論理部１５０が、FC充電を実施するためLB2を投入して、AFゲートスタート指令２９４を投入する（ｔ５６）。これにより、力行動作が開始し、AFがメイン動作状態３０４へと遷移する。なお、FC充電の際は、制御論理部１５０は、AFゲートスタート指令２９４を投入しない（つまり、AFのメイン動作は実施させない）。なぜなら、FC充電中にAFのメイン動作が行われると、FC充電時の交流電流成分に関してもAFによりノイズ低減が行われ（インバータ２８５から出力電圧がFL2経由でFL1へと伝搬され）、結果として、FC充電を妨げる（FC充電電流を相殺する）恐れがあるためである。
【００５７】
AFメイン動作では、AFのマイコン２０４からPWM制御信号（U相）及びPWM制御信号（V相）がPWM生成器２０５に出力されると、PWM生成器２０５の制御により、INVから出力電圧Vcが出力される。出力信号Vcは、Lf及びCfを有するフィルタ回路を経由してAFの出力電圧VafとしてFL2からFL1へと伝搬する。これにより、主回路１００を流れる帰線ノイズ電流が低減する。なお、既に説明したが、メイン動作状態３０４では、上述したモニタ機能（すなわち、その帰線電流値が規定レベル以下であるかの監視やACCT1及びACCT2の検出電流値の差分（センサ誤差）が規定値以下であるかの監視）が実行される。
【００５８】
なお、図５において、符号５１１は、ACCT（例えばACCT1）の出力電圧（交流電流成分）と比較される規定レベルを示す。
【００５９】
図６は、メイン動作期間においてACCT1の出力電圧に差が生じた場合のAFのタイミングチャートである。
【００６０】
交流電流センサの精度が低下した場合、入力データの信頼性が確保できないため、AFの健全性を維持できない可能性がある。結果として、交流電流センサの精度の低下が、軌道回路上の信号機器の誤動作の要因となり得る。このため、本実施例では、交流電流センサの精度の低下が、交流電流センサの故障であり、交流電流センサの故障が、重故障と判定される。
【００６１】
図６に示すように、ACCT1の出力電圧に誤差（Err）が発生し、Err（ACCT1の出力電圧とACCT2の出力電圧との差分）が規定値を超えている場合（ｔ６１）、AFの各種信号がネゲートされる（ｔ６２）。結果として、電源用スイッチ２５３及び交流スイッチ２５５がオフとされ、PWM制御信号（U相）及びPWM制御信号（V相）の出力が止まり、AF動作信号２９２がネゲートする。なお、図６において、符号５０７に関し、実線波形は、ACCT1の出力電圧を示し、破線波形は、ACCT2の出力電圧を示す。
【００６２】
制御論理部１５０は、AF内で重故障が発生したことをAF動作信号２９２及びAFモニタ信号２９１から検知すると、AFへの100V電源供給を停止する（AFKをオフする）（ｔ６３）。つまり、ｔ６２〜ｔ６３で、マイコン２０４の出力信号が遮断される。結果として、AFが主回路１００に対して完全に遮断される。また、制御論理部１５０は、AFが搭載された主回路１００内のLB1及びLB2を開放する。
【００６３】
図７は、メイン動作期間において主回路１００で過電流が発生した場合のAFのタイミングチャートである。なお、符号７００は、DCCTの出力電圧を示す。
【００６４】
主回路１００での過電流が発生した場合、その過電流の一部がFL1及びFL2経由でAFの出力側に伝搬する。この伝搬電流をDCCTが検知する（ｔ７１）。DCCTが過電流（既定値を超える値の電流）を検知した場合（例えば、DCCT検出値が更に一定値まで上昇した場合）、マイコン２０４が交流スイッチ２５５を遮断する（ｔ７２）。交流スイッチ２５５が遮断されると、トランス型リアクトル（FL1及びFL2）の磁気結合が低減され、伝搬された過電流増加が抑制される。結果として、AF内に過電流が流れることを防止し、装置破損を防ぐことができる。
【００６５】
また、過電流発生後は、AFスタンバイ指令２９３、AFゲートスタート指令２９４、電源用スイッチ、AF動作信号がネゲートされる。主回路１００での過電流の発生は、AF動作信号２９２及びAFモニタ信号２９１に基づき制御論理部１５０も検知する。過電流発生は一時的な事象であり、また、主回路１００では過電流遮断が行われる。この点から、本実施例では、主回路１００での過電流発生は、軽故障である。このため、制御論理部１５０は、AFへの100V電源供給を継続し（AFKをオフとせず）、AFは、AFゲートスタート指令２９４が再投入されることを待つスタンバイ状態に遷移する。
【００６６】
以上が、実施例１の説明である。実施例１によれば、AFは、鉄道車両用駆動システムの主回路におけるINVが発生する帰線ノイズ電流を抑制する動作を行う状態であるメイン動作状態３０４において、AFに関して重故障が検出された場合には、停止状態３００に遷移するが、AFに関して軽故障が検出された場合には、起動処理を行うこと無しにメイン動作状態３０４へ遷移可能な状態であるスタンバイ状態３０３に遷移する。軽故障のままAFがメイン動作を行うとAFからノイズを発生させてしまうおそれがあるが、停止状態３００となると、起動処理を経てメイン動作状態３０４となるため、AFの復帰が遅くなる。本実施例によれば、軽故障が検出された場合には、メイン動作を行わず（AFから電圧出力を行わず）迅速にメイン動作状態３０４へと遷移可能な状態であるスタンバイ状態３０３へと遷移するため、AFからノイズを出さず且つ迅速な復帰が期待できる。
【実施例２】
【００６７】
次に本発明の実施例２を説明する。その際、実施例１との相違点を主に説明し、実施例１との共通点については説明を省略又は簡略する。
【００６８】
図８は、実施例２に係る鉄道車両用駆動システムの構成図の一例である。
【００６９】
実施例１と異なる点は、HBに代えて半導体減流器１１４（以下、SHB）が採用されている点である。SHBは、減流用素子１４５（以下、SHBTr1）と、減流抵抗１４６（以下、DRe）と、充電用素子１４７（以下、SHBTr2）と、CHReとから構成される。SHBにおいて、SHBTr1が、LB2（少なくとも１つの断流器の一例）とINVとに直列に接続されている。また、CHReとSHBTr2とが並列に接続されており、DReが、CHReとSHBTr2との並列体に直列に接続されている。CHRe及びDReが、ＳＨＢにおける抵抗の一例であり、SHBTr1及びSHBTr2が、SHBにおける半導体スイッチ素子の一例である。本実施例において、半導体スイッチ素子は、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、SHBTr1及びSHBTr2の各々は、パワーモジュール（半導体スイッチ素子と、回生電力を通流する方向に並列接続したダイオードとの並列体）である。SHBTr1及びSHBTr2の少なくとも１つは、MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等他のパワーデバイスとしてもよい。MOSFET等のボディーダイオードを有するパワーデバイスが用いられる場合には、ダイオードは省略されてもよい。
【００７０】
制御論理部１５０は、AFK、AF及びSHB等の動作を制御する。例えば、最初にFCを充電するため、制御論理部１５０は、SHBTr1及びSHBTr2がオフの状態でLB1及びLB2をオンする（例えばLB1及びLB2にオン指令を出す）。PANからLB1、LB2、DRe、CHRe及びFL1経由でFCが充電される。FCの充電完了後、制御論理部１５０は、SHBTr1をオンする（例えばSHBTr1及びSHBTr2にオン指令を出す）。これにより、SHBTr1からINVに至る直流電流経路が導通する。INVが動作すると、IM1〜IM4が動作し、鉄道車両は走行する。地絡事故等により生じた事故電流（過電流）が制御論理部１５０により検出された場合、制御論理部１５０は、SHBTr1をオフする（例えばSHBTr1にオフ指令を出す）ことで電流をDReに転流する。結果、電流が減流する。電流がLB1及びLB2の直列体で遮断可能なレベルまで減流したら、制御論理部１５０は、LB1及びLB2を例えば同時にオフすることで電流経路（主電流）を遮断する。一般的な機械式高速遮断器（例えばHB）では、事故電流の遮断に10ms程度の時間を要するのに対し、SHBTr1は数μsの短時間でオフし、減流動作に移行することができる。このため、FL1を低インダクタンス化することで事故時の電流増加速度が増加しても（例えば、FL1のインダクタンス値を1mH以上4mH以下としても）、変電所の動作に影響を与えない、低い電流値で遮断完了することができる。なお、本実施例によれば、SHBがFL1よりもPAN側にあるので、SHBによる保護範囲が拡大する。また、本実施例によれば、LB1及びLB2（複数の断流器１１５のうち直列に接続された２以上の断流器１１５の一例）は直列に接続されているので、１つの断流器を単体で使用した場合に比べ、遮断電流容量を増加させることができる。
【００７１】
SHBの特徴は、HBより遮断速度を大幅に高速化できる点である。このため、FL1（及びFL2）を低インダクタンス化して小型軽量化が図れる。なお、FL1が低インダクタンス化されると、FCとFL1とを含んだフィルタの性能、すなわち、INVから発生し帰線に出る高調波電圧である帰線ノイズ電流の増加を抑える性能が低下してしまうが、AFがあるため、FL1の低インダクタンス化がされても、帰線ノイズ電流の増加を抑制することができる。
【実施例３】
【００７２】
次に本発明の実施例３を説明する。その際、実施例２との相違点を主に説明し、実施例２との共通点については説明を省略又は簡略する。
【００７３】
図９は、実施例３に係る鉄道車両用駆動システムの構成図の一例である。
【００７４】
実施例２と異なる点は、INVが、複数の素子群の一例として、２つの素子群６０１Ａ及び６０１Ｂを有し、各素子群６０１で制御する主電動機が２つであることである。１つの素子群６０１の制御対象となる主電動機１０１の数が４から２に減っているため、主電動機１０１をより精度よく制御できる利点がある。なお、各素子群は、実施例１と同様、複数の素子ユニット１４０の一例として３つの素子ユニットを有する。
【００７５】
また、本実施例によれば、INV以外のFCやOVTr等の回路部品（構成要素）は、２つの素子群６０１Ａ及び６０１Ｂで共通利用される。このように、いわゆる1C2M（１インバータ２モータ）制御の一部回路部品を共通利用とすることで、駆動システムの部品点数が増加するのを抑えることが可能となる。
【００７６】
なお、本実施例では、SHBに代えてHBが採用されてもよい。
【実施例４】
【００７７】
次に本発明の実施例４を説明する。その際、実施例２との相違点を主に説明し、実施例２との共通点については説明を省略又は簡略する。
【００７８】
図１０は、実施例４に係る鉄道車両用駆動システムの構成図の一例である。
【００７９】
実施例２と異なる点は、SHBの構成、具体的には、DReとCHReが並列接続されている点である。FC充電動作や、事故電流（過電流）検知時にSHBTr1をオフするためのシーケンスは実施例２と同じである。DReとCHReを並列接続する利点としては、減流電流が流れる経路がDReとCHReの２つの経路となるため、減流時に抵抗から発生する発熱量を、２つの抵抗で消費することができ、結果的に、減流抵抗と充電抵抗の本数を削減できることにある。実施例２では、減流電流をDReのみで消費する必要があるため、実施例４に比べて減流抵抗の質量（比熱）を大きく取らなければならない。このように、実施例４によれば、それぞれの抵抗を並列接続することで、SHBの小型化が可能となる。
【００８０】
以上、上記実施例で説明したようなAFのシーケンス制御とすることで、AFの健全性を高めることが可能となり、フィルタリアクトルを低インダクタンス化しても帰線ノイズ電流の増加を抑制することが可能となる。
【００８１】
以上、幾つかの実施例を説明したが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８２】
上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除及び置換の少なくとも１つをすることが可能である。
【００８３】
例えば、実施例４に係るSHBの回路構成と、実施例３に係る1C2M制御方式が組み合わされてもよい。また、INVに用いられている素子群の構成は、上下アームを一つに纏めたいわゆる2in1型のパワーモジュール構成であるが、もちろんこれに限定されない。素子群として、各アームを実装したいわゆる1in1型のパワーモジュールが用いられてもよい。さらには、INVの構成が、インバータパワーユニットとブレーキチョッパ素子を共通化したパワーユニット構成であってもよいことは言うまでもない。さらには、トランス（例えば、トランス型のフィルタリアクトルであるFL1）は空芯型でもよいし、鉄芯型でもよい。また、電動機１０１は、誘導電動機でもよいし永久磁石同期電動機でもよい。電動機１０１として永久磁石同期電動機を用いる場合は、図９に示したようにINVが複数（例えば４群分）の素子群を有し、一部の素子群でFCやOVTr等の部材は共通化する構成とすれば、主電動機の低損失化と駆動システムの軽量化に貢献できる。
【００８４】
また、例えば、本発明は、鉄道車両用駆動システムに限定されるものではなく、リアクトル（例えば上述したフィルタリアクトル）、コンデンサ及び電力変換器（例えばインバータ）のうちの少なくとも１つを含むシステム（例えば、風力発電システムや太陽光発電システムといった電力制御システム全般）などにも適用することが期待できる。
【００８５】
また、例えば、AFスタンバイ指令２９３（第１の指令の一例）、AFゲートスタート指令２９４（第２の指令の一例）及びAF動作信号の各々について、当該の指令（信号）の送信の一例が、指令（信号）のオン又はアサートでよい。また、AFスタンバイ指令２９３及びAFゲートスタート指令２９４の各々について、当該指令に従う動作の終了の指令の送信の一例が、AFスタンバイ指令２９３及びAFゲートスタート指令２９４のうちの該当の指令のオフ又はネゲートでよい。
【符号の説明】
【００８６】
１５５：アクティブフィルタ装置
【図１】
2020005424.tif 000003
【図２】
2020005424.tif 000004
【図３】
2020005424.tif 000005
【図４】
2020005424.tif 000006
【図５】
2020005424.tif 000007
【図６】
2020005424.tif 000008
【図７】
2020005424.tif 000009
【図８】
2020005424.tif 000010
【図９】
2020005424.tif 000011
【図１０】
2020005424.tif 000012