(57)【要約】【課題】電気車に供給される電力がバランス状態で交流架線が停電した場合であっても、従来技術よりも迅速かつ確実な停電検知を行うことができる。【解決手段】交流電気車の制御装置は、基本正弦波ＳＩＮの位相をずらし第３の演算処理部３４に出力する第１の位相ずらし回路３１ａを備えるとともに、複数の位相ずらし回路のうちの少なくとも一つを備えたコンバータ制御部１００を有し、複数の外乱が加えられたコンバータ電圧基準Ｖｃ＊を出力する。【選択図】    図１
2010115018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流架線より変圧器を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータを有する交流電気車に適用され、前記ＰＷＭコンバータの動作を制御するコンバータ制御部を備えた交流電気車の制御装置において、
前記コンバータ制御部は、
所定の直流電圧基準と実際のコンバータ直流電圧とに基づき、前記コンバータ直流電圧が一定となるようなコンバータ入力電流基準を算出して出力する第１の演算処理部と、
架線電圧フィルタ出力に基づき基本正弦波を算出して出力する第２の演算処理部と、
前記コンバータ入力電流基準、コンバータ入力電流、および前記基本正弦波に基づき、コンバータ電圧基準の生成に必要な第１の補正量を算出して出力する第３の演算処理部と、
コンバータ入力電流に基づき、前記コンバータ電圧基準の生成に必要な第２の補正量を算出して出力する第４の演算処理部と、
前記架線電圧フィルタ出力、前記第１の補正量、および前記第２の補正量に基づき、前記コンバータ電圧基準を算出して出力する第５の演算処理部と、
前記コンバータ電圧基準に基づきＰＷＭ信号を生成して前記ＰＷＭコンバータに出力する第６の演算処理部と、
前記基本正弦波の位相をずらし前記第３の演算処理部に出力する第１の位相ずらし回路と、
を備えるとともに、
前記架線電圧フィルタ出力の位相をずらし前記第５の演算処理部に出力する第２の位相ずらし回路、前記第２の補正量の位相をずらし前記第５の演算処理部に出力する第３の位相ずらし回路、または前記コンバータ電圧基準の位相をずらし前記第６の演算処理部に出力する第４の位相ずらし回路、のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴とする交流電気車の制御装置。
【請求項２】
交流架線より変圧器を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータを有する交流電気車に適用され、前記ＰＷＭコンバータの動作を制御するコンバータ制御部を備えた交流電気車の制御装置において、
前記コンバータ制御部は、
所定の直流電圧基準と実際のコンバータ直流電圧とに基づき、前記コンバータ直流電圧が一定となるようなコンバータ入力電流基準を算出して出力する第１の演算処理部と、
架線電圧フィルタ出力に基づき基本正弦波を算出して出力する第２の演算処理部と、
前記コンバータ入力電流基準、コンバータ入力電流、および前記基本正弦波に基づき、コンバータ電圧基準の生成に必要な第１の補正量を算出して出力する第３の演算処理部と、
コンバータ入力電流に基づき、前記コンバータ電圧基準の生成に必要な第２の補正量を算出して出力する第４の演算処理部と、
前記架線電圧フィルタ出力、前記第１の補正量、および前記第２の補正量に基づき、前記コンバータ電圧基準を算出して出力する第５の演算処理部と、
前記コンバータ電圧基準に基づきＰＷＭ信号を生成して前記ＰＷＭコンバータに出力する第６の演算処理部と、
を備えるとともに、
前記架線電圧フィルタ出力の位相をずらし前記第５の演算処理部に出力する第２の位相ずらし回路、前記第２の補正量の位相をずらし前記第５の演算処理部に出力する第３の位相ずらし回路、または前記コンバータ電圧基準の位相をずらし前記第６の演算処理部に出力する第４の位相ずらし回路、のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴とする交流電気車の制御装置。
【請求項３】
前記第１の位相ずらし回路は、
リセット信号および基準クロックが入力され、前記リセット信号が入力された後に入力される所定の基準クロック数に応じて増加する遅延量を算出するとともに、前記リセット信号が入力される度に前記遅延量をリセットする第１の遅延量算出部と、
前記遅延量、前記基本正弦波、および前記基準クロックが入力され、前記遅延量および前記基準クロックに基づいて、前記基本正弦波の位相をずらす第１の位相ずらし部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の交流電気車の制御装置。
【請求項４】
前記第２の位相ずらし回路は、
リセット信号および基準クロックが入力され、前記リセット信号が入力された後に入力される所定の基準クロック数に応じて増加する遅延量を算出するとともに、前記リセット信号が入力される度に前記遅延量をリセットする第２の遅延量算出部と、
前記遅延量、前記架線電圧フィルタ出力、および前記基準クロックが入力され、前記遅延量および前記基準クロックに基づいて、前記架線電圧フィルタ出力の位相をずらす第２の位相ずらし部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の交流電気車の制御装置。
【請求項５】
前記第３の位相ずらし回路は、
リセット信号および基準クロックが入力され、前記リセット信号が入力された後に入力される所定の基準クロック数に応じて増加する遅延量を算出するとともに、前記リセット信号が入力される度に前記遅延量をリセットする第３の遅延量算出部と、
前記遅延量、前記第２の補正量、および前記基準クロックが入力され、前記遅延量および前記基準クロックに基づいて、前記第２の補正量の位相をずらす第３の位相ずらし部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の交流電気車の制御装置。
【請求項６】
前記第４の位相ずらし回路は、
リセット信号および基準クロックが入力され、前記リセット信号が入力された後に入力される所定の基準クロック数に応じて増加する遅延量を算出するとともに、前記リセット信号が入力される度に前記遅延量をリセットする第４の遅延量算出部と、
前記遅延量、前記コンバータ電圧基準、および前記基準クロックが入力され、前記遅延量および前記基準クロックに基づいて、前記コンバータ電圧基準の位相をずらす第４の位相ずらし部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の交流電気車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電気車の制御装置に関するものであり、特に、回生ブレーキ中に発生した架線の停電を速やかに検知し安全に装置を停止させる機能を有する交流電気車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流架線から供給される電力または回生電力の授受により走行する交流電気車において、何等かの原因で交流架線が停電した場合、保安上の観点から、交流架線の停電を速やかに検知し、安全に装置を停止させることが従来から行われている。ここで、電気車が回生ブレーキを動作させている最中に交流架線で停電が発生した場合、交流架線から電力の供給を受ける他の車両が存在しないとき、あるいは他に車両が存在しても電気車に供給される電力が電力的にバランスしていないときには、電気車に搭載される制御装置は、交流架線の電圧値の上昇や下降を捉えて停電を検知することが可能である。しかしながら、交流架線から電力の供給を受ける他の車両との関係により、電気車に供給される電力が電力的にバランスした場合には、交流架線の電圧の上昇や下降が発生せず停電を検知し難いことが知られている。
【０００３】
従来、例えば下記特許文献１に示される交流電気車の制御装置は、コンバータの出力周波数の変化を促す外乱をコンバータ入力電流基準に加え、周波数変化を比較部で検出することにより、電気車に供給される電力がバランス状態であっても、停電を検知できるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４８１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示される従来の交流電気車の制御装置は、外乱がコンバータ入力電流基準にのみ加えられているため、このコンバータ入力電流基準が制御系後段で加減される制御量（例えば架線電圧のフィルタ出力）と比較して小さいとき、または制御系の応答が遅いときには、コンバータ電圧基準に外乱成分が現れ難くなり、その結果、停電検知に至る周波数変化が発生し難いという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電気車に供給される電力がバランス状態にあるときの交流架線の停電検知に関し、従来技術よりも迅速かつ確実な停電検知を行うことができる交流電気車の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる交流電気車の制御装置は、交流架線より変圧器を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータを有する交流電気車に適用され、前記ＰＷＭコンバータの動作を制御するコンバータ制御部を備えた交流電気車の制御装置において、前記コンバータ制御部は、所定の直流電圧基準と実際のコンバータ直流電圧とに基づき、前記コンバータ直流電圧が一定となるようなコンバータ入力電流基準を算出して出力する第１の演算処理部と、架線電圧フィルタ出力に基づき基本正弦波を算出して出力する第２の演算処理部と、前記コンバータ入力電流基準、コンバータ入力電流、および前記基本正弦波に基づき、コンバータ電圧基準の生成に必要な第１の補正量を算出して出力する第３の演算処理部と、コンバータ入力電流に基づき、前記コンバータ電圧基準の生成に必要な第２の補正量を算出して出力する第４の演算処理部と、前記架線電圧フィルタ出力、前記第１の補正量、および前記第２の補正量に基づき、前記コンバータ電圧基準を算出して出力する第５の演算処理部と、前記コンバータ電圧基準に基づきＰＷＭ信号を生成して前記ＰＷＭコンバータに出力する第６の演算処理部と、前記基本正弦波の位相をずらし前記第３の演算処理部に出力する第１の位相ずらし回路と、を備えるとともに、前記架線電圧フィルタ出力の位相をずらし前記第５の演算処理部に出力する第２の位相ずらし回路、前記第２の補正量の位相をずらし前記第５の演算処理部に出力する第３の位相ずらし回路、または前記コンバータ電圧基準の位相をずらし前記第６の演算処理部に出力する第４の位相ずらし回路、のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる交流電気車の制御装置によれば、基本正弦波の位相をずらす第１の位相ずらし回路を備えるとともに、複数の位相ずらし回路のうちの少なくとも一つを備えたコンバータ制御部を有し、コンバータ電圧基準に複数の外乱を加えるようにしたので、電気車に供給される電力がバランス状態で交流架線が停電した場合に、従来技術よりも迅速かつ確実な停電検知を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる交流電気車の制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
（交流電気車制御装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御部の構成を主体として示す機能ブロック図であり、上段部には交流電気車の駆動系を示し、下段部には交流電気車の制御系を成すコンバータ制御部１００を示している。
【００１１】
（駆動系の構成）
交流電気車の駆動系は、交流架線１からの交流電力が入力されるパンダグラフ２、パンダグラフ２から供給される交流電力を入力とする変圧器３、変圧器３の交流電圧が印加され、印加された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータ４、ＰＷＭコンバータ４の直流電圧を平滑化するフィルタコンデンサ（以下「ＦＣ」という）５、およびＦＣ５で平滑化された直流電圧によって駆動される負荷６を備えて構成される。なお、負荷６には、ＰＷＭコンバータ４から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ、インバータの交流電圧が印加される交流電動機、および交流電動機にて駆動される鉄道車両などが含まれる。
【００１２】
変圧器３の一次側の一端は、パンタグラフ２を介して交流架線１に接続され、他端は図示しない車輪を介して大地電位であるレールに接続されている。すなわち、図示されていない変電所から送電された電力は、交流架線１、パンタグラフ２、車輪およびレールを介して受電するように構成されている。
【００１３】
なお、交流電気車の制御装置は、電気車の力行時には、上記のような電力変換を行って電動機を駆動するが、ブレーキ時には電動機を発電機として作用させる。このとき、負荷６はコンバータ動作を行い、ＰＷＭコンバータ４はインバータ動作を行って交流電力回生ブレーキを作用させる。
【００１４】
ここで、地上設備などの事故で変電所の遮断器がオフとなった場合、架線１には、交流電力回生ブレーキを作用させている車両や力行中の車両が存在するため、電気車に供給される電力がバランスしてしまう可能性がある。実施の形態１にかかる交流電気車の制御装置は、このような場合においても、停電検出を迅速かつ確実に行い回生ブレーキ動作などを速やかに停止するために、停電検出の確実性や迅速性を向上させたコンバータ制御部１００を有して構成されている。以下、コンバータ制御部１００の構成を説明する。
【００１５】
（制御系の構成）
交流電気車の制御系を成すコンバータ制御部１００は、第１〜第３の演算処理部３２〜３４、第４の演算処理部であるＩｓ補正部１９、第５の演算処理部３５、第６の演算処理部であるＰＷＭゲートパルス制御回路１５、比較部２３、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃを有して構成されている。
【００１６】
（第１の演算処理部）
第１の演算処理部３２は、減算器１１ａおよび定電圧制御部１２を備えており、減算器１１ａにより、内部で生成されるあるいは外部から入力される所定の直流電圧基準Ｖｄ*と実際のコンバータ直流電圧Ｖｄとの差分である電圧偏差ΔＶｄが算出され、定電圧制御部１２により、コンバータ直流電圧Ｖｄが一定になるようなコンバータ入力電流基準Ｉｓｐが算出される。なお、コンバータ直流電圧Ｖｄには、ＦＣ５の両端電圧を検出した検出値を用いることができる。
【００１７】
（第２の演算処理部）
第２の演算処理部３３は、フィルタ１８、周波数演算部２１、および基本正弦波生成部２９を備えている。周波数演算部２１は、フィルタ１８を介して出力された架線電圧フィルタ出力ＶｓＯに基づいて架線周波数Ｆｖｓを算出する。基本正弦波生成部２９は、架線周波数Ｆｖｓを入力信号として、基本正弦波ＳＩＮを生成する。
【００１８】
（第３の演算処理部）
第３の演算処理部３４は、乗算器１６、減算器１１ｂ、およびゲイン部１７を備えている。乗算器１６は、定電圧制御部１２から出力されたコンバータ入力電流基準Ｉｓｐと、後述する第１の位相ずらし回路３１ａから出力された信号出力ＳＩＮＤＬと、を入力信号として、これらの信号を乗じて、外乱が加えられたコンバータ入力電流基準Ｉｓ＊を算出する。減算器１１ｂは、乗算器１６から出力されたコンバータ入力電流基準Ｉｓ＊と、電流検出器７を介して出力されたコンバータ入力電流Ｉｓと、を入力信号として、出力信号である電流偏差ΔＩｓを出力する。ゲイン部１７は、減算器１１ｂから出力された電流偏差ΔＩｓにゲインを乗じて、後述するコンバータ電圧基準Ｖｃ＊の生成に必要な第１の補正量Ｖｓｐを算出する。
【００１９】
（第４の演算処理部）
第４の演算処理部であるＩｓ補正部１９は、コンバータ入力電流Ｉｓを入力信号として、コンバータ電圧基準Ｖｃ＊の生成に必要な第２の補正量ＶＬを算出する。
【００２０】
（第５の演算処理部）
第５の演算処理部３５は、加減算器１１ｃで構成され、ゲイン部１７から出力された第１の補正量Ｖｓｐと、後述する第２の位相ずらし回路３１ｂから出力された信号出力ＶｓＯＤＬと、後述する第３の位相ずらし回路３１ｃから出力された信号出力ＶＬＤＬと、を入力信号としてコンバータ電圧基準Ｖｃ＊を出力する。
【００２１】
（第６の演算処理部）
第６の演算処理部であるＰＷＭゲートパルス制御回路１５は、コンバータ電圧基準Ｖｃ＊に基づいて、ＰＷＭコンバータ４に具備されるスイッチング素子（図示省略）を駆動するためのＰＷＭ信号を生成出力する。
【００２２】
比較部２３は、周波数の変化を検出するためのものであり、例えば、交流架線１における電源周波数の変化率の異常や位相急変などを監視し、停電の有無を判定することが可能である。
【００２３】
つぎに、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃにかかる構成および動作について説明する。
【００２４】
（第１の位相ずらし回路）
図２は、第１の位相ずらし回路の内部構成を表す図であり、第１の位相ずらし回路３１ａは、第１の遅延量算出部４２ａおよび第１の位相ずらしモジュール（第１の位相ずらし部）４１ａで構成されている。また、第１の位相ずらし回路３１ａには、基本正弦波生成部２９から出力された信号入力である基本正弦波ＳＩＮと、基本正弦波生成部２９から出力されたリセット信号ＲＳＴとが入力される。
【００２５】
第１の遅延量算出部４２ａには、リセット信号ＲＳＴおよび基準クロックＣｌｋが入力され、第１の遅延量算出部４２ａは、リセット信号ＲＳＴが入力された後に入力される所定の基準クロックＣｌｋの数に応じて増加する遅延量ＤＬを算出するとともに、リセット信号ＲＳＴが入力される度に遅延量ＤＬをリセットする構成である。
【００２６】
第１の位相ずらしモジュール４１ａには、遅延量ＤＬ、基本正弦波ＳＩＮ、および基準クロックＣｌｋが入力され、第１の位相ずらしモジュール４１ａは、遅延量ＤＬおよび基準クロックＣｌｋに基づいて、基本正弦波ＳＩＮの位相ずらし処理を行ない、信号出力であるＳＩＮＤＬを第３の演算処理部３４に出力する。なお、信号出力ＳＩＮＤＬの演算は、通常使われている基準クロックを用いた離散時間での処理である。
【００２７】
（第２の位相ずらし回路）
図３は、第２の位相ずらし回路の内部構成を表す図であり、第２の位相ずらし回路３１ｂは、第２の遅延量算出部４２ｂおよび第２の位相ずらしモジュール（第２の位相ずらし部）４１ｂで構成されている。また、第２の位相ずらし回路３１ｂには、フィルタ１８から出力された信号入力である架線電圧フィルタ出力ＶｓＯと、基本正弦波生成部２９から出力されたリセット信号ＲＳＴとが入力される。
【００２８】
第２の遅延量算出部４２ｂには、リセット信号ＲＳＴおよび基準クロックＣｌｋが入力され、第２の遅延量算出部４２ｂは、リセット信号ＲＳＴが入力された後に入力される所定の基準クロックＣｌｋの数に応じて増加する遅延量ＤＬを算出するとともに、リセット信号ＲＳＴが入力される度に遅延量ＤＬをリセットする構成である。
【００２９】
第２の位相ずらしモジュール４１ｂには、遅延量ＤＬ、架線電圧フィルタ出力ＶｓＯ、および基準クロックＣｌｋが入力され、第２の位相ずらしモジュール４１ｂは、遅延量ＤＬおよび基準クロックＣｌｋに基づいて、架線電圧フィルタ出力ＶｓＯの位相ずらし処理を行ない、信号出力であるＶｓＯＤＬを第５の演算処理部３５に出力する。なお、信号出力ＶｓＯＤＬの演算は、上述同様に基準クロックを用いた離散時間での処理である。
【００３０】
（第３の位相ずらし回路）
図４は、第３の位相ずらし回路の内部構成を表す図であり、第３の位相ずらし回路３１ｃは、第３の遅延量算出部４２ｃおよび第３の位相ずらしモジュール（第３の位相ずらし部）４１ｃで構成されている。また、第３の位相ずらし回路３１ｃには、Ｉｓ補正部１９から出力された信号入力である第２の補正量ＶＬと、基本正弦波生成部２９から出力されたリセット信号ＲＳＴとが入力される。
【００３１】
第３の遅延量算出部４２ｃには、リセット信号ＲＳＴおよび基準クロックＣｌｋが入力され、第３の遅延量算出部４２ｃは、リセット信号ＲＳＴとリセット後の基準クロックＣｌｋに基づいて、遅延量ＤＬを算出し、リセット信号ＲＳＴが入力される度にリセットされる構成である。
【００３２】
第３の位相ずらしモジュール４１ｃには、遅延量ＤＬ、第２の補正量ＶＬ、および基準クロックＣｌｋが入力され、第３の位相ずらしモジュール４１ｃは、遅延量ＤＬおよび基準クロックＣｌｋに基づいて、第２の補正量ＶＬの位相ずらし処理を行ない、信号出力であるＶＬＤＬを第５の演算処理部３５に出力する。なお、信号出力ＶＬＤＬの演算は、上述同様に基準クロックを用いた離散時間での処理である。
【００３３】
なお、第２の位相ずらし回路３１ｂおよび第３の位相ずらし回路３１ｃが、図２に示される第１の位相ずらし回路３１ａと相違する点は、入出力信号の名称のみであり、他の構成は、互いに共通である。以下、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃの動作を説明する。
【００３４】
（位相ずらし回路の動作）
図５は、図２〜図４に示される各位相ずらし回路における入出力信号の状態を表わす図である。図５の上部には、第１〜第３の位相ずらしモジュール４１ａ〜４１ｃに入力される基準クロックＣｌｋ、リセット信号ＲＳＴ、および遅延量ＤＬが示されている。図５の下部には、第１〜第３の位相ずらしモジュール４１ａ〜４１ｃに入力される各信号入力ＳＩＮ、ＶｓＯ、ＶＬ、および各信号出力ＳＩＮＤＬ、ＶｓＯＤＬ、ＶＬＤＬの信号状態が対比的に示されている。
【００３５】
（遅延量の変化）
ここで、遅延量ＤＬは、リセット信号ＲＳＴが入力された後に入力される所定の基準クロックＣｌｋの数に応じて増加していく構成となっている。例えば、最初のリセット信号ＲＳＴが入力された後、６回目の基準クロックＣｌｋが入力されたとき、遅延量ＤＬの値は、０から１に増加する。
【００３６】
また、例えば、最初のリセット信号ＲＳＴが入力された後、１５回目の基準クロックＣｌｋが入力されたとき、遅延量ＤＬの値は、１から２に増加する。さらに、ここから４つ目の基準クロックＣｌｋが入力されたときにリセット信号ＲＳＴが入力され、遅延量ＤＬの値は、このリセット信号ＲＳＴを受けて２から０に戻る。すなわち、第１〜第３の遅延量算出部４２ａ〜４２ｃは、リセット信号ＲＳＴ入力後の所定の基準クロックＣｌｋの数に応じて変化する遅延量ＤＬを算出し、さらに、リセット信号ＲＳＴが入力される度に遅延量ＤＬをリセットする。なお、所定の基準クロックＣｌｋの数は、上述した数値に限定されるものではなく、任意に設定可能である。
【００３７】
（信号出力の位相）
リセット信号ＲＳＴが入力された直後の信号出力の位相は、図５の信号出力状態６０に示されるように信号入力状態５０と同位相である。しかしながら、遅延量ＤＬの値が０から１に増加した場合、信号出力の位相は、信号出力状態６１に示されるように、信号入力状態５１からクロック１つ分遅れる。さらに、遅延量ＤＬの値が１から２に増加したとき、信号出力の位相は、信号出力状態６２に示されるように、信号入力状態５２からクロック２つ分遅れる。
【００３８】
すなわち、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃの信号出力の周波数は、信号入力の周波数がｆ［Ｈｚ］のときにｆ−Δｆ［Ｈｚ］となり、等価的に周波数外乱（位相ずらし）が加えられた状態になる。
【００３９】
このように、交流電気車の制御装置は、どのような制御系の応答や、加減される制御量であっても、架線電圧フィルタ出力Ｖｓ０および第２の補正量ＶＬにも外乱を加えることができるように構成されている。すなわち、コンバータ電圧基準Ｖｃ＊を生成する全構成要素に外乱が加えられるため、本実施の形態にかかる交流電気車の制御装置は、コンバータ入力電流基準Ｉｓ＊にのみ外乱を加える従来技術に比して、周波数変化を効果的に発生させることができ、電力がバランス状態で交流架線１が停電した場合であっても、速やかに停電を検知することができる。
【００４０】
なお、コンバータ制御部１００は、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃを全て備えていなければ交流架線１の停電を検知することができないというものではなく、第１の位相ずらし回路３１ａに加え、第２の位相ずらし回路３１ｂまたは第３の位相ずらし回路３１ｃのうち少なくとも一つを備えていれば、従来技術よりも迅速かつ確実な停電検知を行うことが可能である。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態１にかかる交流電気車の制御装置によれば、基本正弦波ＳＩＮの位相をずらし第３の演算処理部３４に出力する第１の位相ずらし回路３１ａを備えるとともに、複数の位相ずらし回路のうちの少なくとも一つを備えたコンバータ制御部１００を有し、コンバータ電圧基準Ｖｃ＊に複数の外乱を加えるようにしたので、コンバータ入力電流基準Ｉｓ＊に加減される制御量が小さいとき、あるいは制御系の応答が遅いときであっても、交流架線１の停電を迅速かつ確実に検出することができる。そのため、交流電気車の制御装置は、電気車に供給される電力がバランス状態で交流架線が停電した場合に、従来技術よりも迅速かつ確実な停電検知を行うことが可能となり、車両運行の安定化を実現することができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１にかかる交流電気車の制御装置は、３つの位相ずらし回路を用いて構成されていたが、実施の形態２にかかる交流電気車の制御装置では、３つの位相ずらし回路を１つに集約して構成されている。
【００４３】
図６は、実施の形態２にかかるコンバータ制御部の構成を主体として示す機能ブロック図であり、上段部には交流電気車の駆動系を示し、下段部には交流電気車の制御系を成すコンバータ制御部２００を示している。実施の形態１にかかるコンバータ制御部１００では、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃから出力された信号出力を第３の演算処理部３４と第５の演算処理部３５に印加する構成であったが、実施の形態２にかかるコンバータ制御部２００は、第４の位相ずらし回路３１ｄを加減算器１１ｃの後段に設置している。
【００４４】
（第４の位相ずらし回路）
図７は、第４の位相ずらし回路の内部構成を表す図であり、第４の位相ずらし回路３１ｄは、第４の遅延量算出部４２ｄおよび第４の位相ずらしモジュール（第４の位相ずらし部）４１ｄで構成されている。また、第４の位相ずらし回路３１ｄには、加減算器１１ｃから出力された信号入力である処理前コンバータ電圧基準ＶｃＯと、基本正弦波生成部２９から出力されたリセット信号ＲＳＴとが入力される。
【００４５】
第４の遅延量算出部４２ｄには、リセット信号ＲＳＴおよび基準クロックＣｌｋが入力され、第４の遅延量算出部４２ｄは、リセット信号ＲＳＴとリセット後の基準クロックＣｌｋに基づいて、遅延量ＤＬを算出し、リセット信号ＲＳＴが入力される度にリセットされる構成である。
【００４６】
第４の位相ずらしモジュール４１ｄには、遅延量ＤＬ、処理前コンバータ電圧基準ＶｃＯ、および基準クロックＣｌｋが入力され、第４の位相ずらしモジュール４１ｄは、遅延量ＤＬおよび基準クロックＣｌｋに基づいて、処理前コンバータ電圧基準ＶｃＯの位相ずらし処理を行ない、信号出力であるコンバータ電圧基準Ｖｃ＊を第６の演算処理部であるＰＷＭゲートパルス制御回路１５に出力する。なお、信号出力コンバータ電圧基準Ｖｃ＊の演算は、上述同様に基準クロックを用いた離散時間での処理である。
【００４７】
なお、第４の位相ずらし回路３１ｄの信号出力Ｖｃ＊の周波数は、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃの場合と同様に、処理前コンバータ電圧基準ＶｃＯの周波数がｆ［Ｈｚ］のときにｆ−Δｆ［Ｈｚ］となり、等価的に周波数外乱（位相ずらし）が加えられた状態になる。また、第４の位相ずらし回路３１ｄ以外の各部の構成は、実施の形態１にかかるコンバータ制御部１００と同様であるため、説明を割愛する。
【００４８】
このように、実施の形態２にかかる交流電気車の制御装置は、第１〜第３の位相ずらし回路３１ａ〜３１ｃが１つに集約されているため、ハードウエアを設置するスペース等の制約により複数の位相ずらし回路を車両に搭載することが困難な場合、特に有効な手段である。
【００４９】
なお、実施の形態１または実施の形態２にかかる交流電気車の制御装置では、図示しないＲＡＭ等で構成された第１〜第３の位相ずらしモジュール４１ａ〜４１ｃを用いて外乱を印加しているが、これに限定されるものではなく、他の手段を用いて外乱を印加しても同様な効果を奏する。
【００５０】
また、実施の形態１または実施の形態２にかかる交流電気車の制御装置は、第１の位相ずらし回路３１ａを備えるとともに、第２の位相ずらし回路３１ｂ、第３の位相ずらし回路３１ｃ、または第４の位相ずらし回路３１ｄ、のうち少なくとも一つを備えて構成してもよい。さらに、実施の形態１または実施の形態２にかかる交流電気車の制御装置は、第２の位相ずらし回路３１ｂ、第３の位相ずらし回路３１ｃ、または第４の位相ずらし回路３１ｄ、のうち少なくとも一つを備えて構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる交流電気車の制御装置は、特に、回生ブレーキ中に発生した架線の停電を速やかに検知し、交流電気車を停止させる制御装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態１にかかるコンバータ制御部の構成を主体として示す機能ブロック図である。
【図２】第１の位相ずらし回路の内部構成を表す図である。
【図３】第２の位相ずらし回路の内部構成を表す図である。
【図４】第３の位相ずらし回路の内部構成を表す図である。
【図５】図２〜図４に示される各位相ずらし回路における入出力信号の状態を表す図である。
【図６】実施の形態２にかかるコンバータ制御部の構成を主体として示す機能ブロック図である。
【図７】第４の位相ずらし回路の内部構成を表す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  交流架線
２  パンタグラフ
３  変圧器
４  ＰＷＭコンバータ
５  フィルタコンデンサ（ＦＣ）
６  負荷
７  電流検出器
１１ａ，１１ｂ  減算器
１１ｃ  加減算器
１２  定電圧制御部
１５  ＰＷＭゲートパルス制御回路（第６の演算処理部）
１６  乗算器
１７  ゲイン部
１８  フィルタ
１９  Ｉｓ補正部（第４の演算処理部）
２１  周波数演算部
２３  比較部
２９  基本正弦波生成部
３１ａ  第１の位相ずらし回路
３１ｂ  第２の位相ずらし回路
３１ｃ  第３の位相ずらし回路
３１ｄ  第４の位相ずらし回路
３２  第１の演算処理部
３３  第２の演算処理部
３４  第３の演算処理部
３５  第５の演算処理部
４１ａ  第１の位相ずらしモジュール（第１の位相ずらし部）
４１ｂ  第２の位相ずらしモジュール（第２の位相ずらし部）
４１ｃ  第３の位相ずらしモジュール（第３の位相ずらし部）
４１ｄ  第４の位相ずらしモジュール（第４の位相ずらし部）
４２ａ  第１の遅延量算出部
４２ｂ  第２の遅延量算出部
４２ｃ  第３の遅延量算出部
４２ｄ  第４の遅延量算出部
５０，５１，５２  信号入力状態
６０，６１，６２  信号出力状態
１００，２００  コンバータ制御部
Ｃｌｋ  基準クロック
ＤＬ  遅延量
Ｆｖｓ  架線周波数
Ｉｓ  コンバータ入力電流
Ｉｓｐ  コンバータ入力電流基準
Ｉｓ＊  外乱が加えられたコンバータ入力電流基準
ＲＳＴ  リセット信号
ＳＩＮ  基本正弦波
ＳＩＮＤＬ、ＶＬＤＬ、ＶｓＯＤＬ  信号出力
Ｖｃ＊  コンバータ電圧基準
ＶｃＯ  処理前コンバータ電圧基準
Ｖｄ  コンバータ直流電圧
Ｖｄ＊  直流電圧基準
ＶＬ  第２の補正量
Ｖｓ  架線電圧
ＶｓＯ  架線電圧フィルタ出力
Ｖｓｐ  第１の補正量
ΔＩｓ  電流偏差
ΔＶｄ  電圧偏差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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