(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、
前記各電源装置は、
出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、
前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に他の電源装置に対して補正指令を出力する比較部と、
前記他の電源装置の比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、
前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、
を備え、更に、
前記各電源装置は、
前記比較部から出力される補正指令を所定時間遅延させて前記他の電源装置の垂下特性制御部に対して入力させる遅延器を、
備えたことを特徴とする鉄道列車用電源システム。
【請求項２】
列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、
前記各電源装置は、
出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、
前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との差を求め、この差に基づき他の電源装置側の前記垂下特性についての補正量を演算する垂下特性補正量演算部と、
前記他の電源装置の垂下特性補正量演算部が演算した補正量に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、
前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、
を備えたことを特徴とする鉄道列車用電源システム。
【請求項３】
前記各電源装置は、
前記垂下特性補正量演算部から出力される補正量を所定時間遅延させて前記他の電源装置の垂下特性制御部に対して入力させる遅延器を、
備えたことを特徴とする請求項２記載の鉄道列車用電源システム。
【請求項４】
列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、
前記各電源装置は、
出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、
前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に補正指令を出力する比較部と、
前記比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、
前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、
を備え、更に、
いずれか一の電源装置は、
全ての電源装置の出力容量を入力し、これらの平均容量を演算する平均容量演算部と、
前記平均容量演算部が演算した平均容量と各電源装置の出力容量との間の差を演算し、この差が設定値を上回った電源装置がある場合に、この電源装置に対する補正指令を出力する判定部と、
を備え、当該設定値を上回った電源装置の垂下特性制御部は、前記判定部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させるものであり、しかも、
前記一の電源装置は、前記判定部から出力される補正指令を所定時間遅延させて当該設定値を上回った電源装置の垂下特性制御部に入力させる遅延器を、
備えたことを特徴とする鉄道列車用電源システム。
【請求項５】
列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、
前記各電源装置は、
出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、
前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に補正指令を出力する比較部と、
前記比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、
前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、
を備え、更に、
いずれか一の電源装置は、
全ての電源装置の出力容量を入力し、これらの平均容量を演算する平均容量演算部と、
前記平均容量演算部が演算した平均容量と各電源装置の出力容量との間の差を演算し、この差が設定値を上回った電源装置がある場合に、この電源装置以外の他の電源装置に対する補正指令を出力する判定部と、
を備え、当該他の電源装置の垂下特性制御部は、前記判定部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させるものである、
ことを特徴とする鉄道列車用電源システム。
【請求項６】
前記一の電源装置は、前記判定部から出力される補正指令を所定時間遅延させて当該他の電源装置の垂下特性制御部に入力させる遅延器を、
備えたことを特徴とする請求項５記載の鉄道列車用電源システム。
【請求項７】
前記比較部又は前記垂下特性補正量演算部は、前記設定容量の値を最適値に更新する学習手段を有するものである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鉄道列車用電源システム。
【請求項８】
列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、
前記各電源装置は、
出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、
前記垂下特性についての補正指令又は補正量の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、
前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、
を備え、
また、車両の運転室内又は車掌室内に設置された車両情報制御装置は、
前記各電源装置の出力容量演算部が演算した出力容量を伝送路を介して入力し、この出力容量と予め設定された設定容量との差に基づき、垂下特性についての補正指令又は補正量を前記各電源装置の垂下特性制御部に伝送路を介して出力する比較部又は垂下特性補正量演算部を、
備えている、
ことを特徴とする鉄道列車用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、並列運転される複数の電源装置により各車両の負荷に対して電力を供給する鉄道列車用電源システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電源装置により各車両の負荷に対して電力を供給する方式として、分離運転方式と並列運転方式とがある。分離運転方式とは、各電源装置毎に給電区分が分離されている方式であり、並列運転方式とは給電区分が分離されておらず並列運転される電源装置により全ての負荷に対して電力を供給しようとする方式である。
【０００３】
図２５は、このような並列運転方式を採用している鉄道列車用電源システムの概略構成図である。この図において、列車は６両の車両Ｔ1〜Ｔ6により構成されており、車両Ｔ2，Ｔ5に電源装置１Ａ，１Ｂが搭載されている。これらの電源装置１Ａ，１Ｂはインバータ装置等により構成されており、これらの電源装置の並列運転により生じる電力は引き通し線２を介して、各車両の負荷Ｌ1〜Ｌ6に供給されるようになっている。なお、分離方式の場合には、負荷Ｌ3と負荷Ｌ4との間に常時はオフとなっている接触器が設けられており、電源装置１Ａが負荷Ｌ1〜 Ｌ3を受け持ち、電源装置１Ｂが負荷Ｌ4〜Ｌ6を受け持つようになっている。
【０００４】
並列運転方式の場合、各電源装置が受け持つ負荷分は明確に区分されているわけではないが、通常は全負荷を電源装置の台数で割った値となる。また、並列運転時には各電源装置の出力容量が極力バランスした状態になっていることが要求される。このようなバランス状態を維持するために、各電源装置には、出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量を制御する機能が具備されている。図２６は、この垂下特性を示す説明図であり、垂下特性曲線ｆは傾きθを持ち、出力電流Ｉoが増加するに従って出力電圧Ｅoが減少するようになっている。
【０００５】
正常な状態では電源装置１Ａと電源装置１Ｂが受け持つ負荷の割合が５０：５０となるように定格出力容量が設計されている。しかし、並列運転時の種々の条件や各電源装置の製造上の誤差により、この割合が変化し、両者のバランスが崩れる場合も考えられる。このような場合、電源装置１Ａにおける垂下特性曲線ｆ上では出力電流Ｉoが増大するので、この増大に応じて出力電圧Ｅoを減少させることにより電源装置１Ａの出力容量を制限することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鉄道車両の設計を行う場合は、各機器の外形寸法や重量等などの種々の制約をクリアしなければならないために、電源装置に対しても極力小型化が要求されるが、このような要求に応えるためには、各電源装置の定格出力容量の値を極力小さなものとする必要がある。しかし、上記のように、各電源装置間のバランスが崩れるような場合をも考慮しなければならないために、従来の技術では各電源装置の定格出力容量の値を一定以下より小さくするのは困難であった。
【０００７】
つまり、各電源装置間のバランスが崩れようとする場合、上記の出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づく出力容量の制御によりアンバランス状態の発生をある程度防止することは可能であるが、各電源装置間のアンバランス状態が大きな場合（例えば、極端な例として、電源装置１Ａと電源装置１Ｂが受け持つ負荷の割合が５０：５０から６０：４０のように大きく変化した場合）には、もはや上記のような垂下特性に基づく出力容量の制御ではアンバランス状態の発生を防止することは不可能となる。このように、各電源装置間のバランスが大きく崩れた状態においても、電源装置から負荷機器に対する電力供給を継続できるようにしておく必要があるため、各電源装置の定格出力容量の値を一定以下に低減するわけには行かず、したがって、各電源装置の充分な小型化を達成することができなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、各電源装置の定格出力容量の値を大幅に低減することができ、各電源装置の充分な小型化を達成することが可能な鉄道列車用電源システムを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に他の電源装置に対して補正指令を出力する比較部と、前記他の電源装置の比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、更に、前記各電源装置は、前記比較部から出力される補正指令を所定時間遅延させて前記他の電源装置の垂下特性制御部に対して入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との差を求め、この差に基づき他の電源装置側の前記垂下特性についての補正量を演算する垂下特性補正量演算部と、前記他の電源装置の垂下特性補正量演算部が演算した補正量に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記各電源装置は、前記垂下特性補正量演算部から出力される補正量を所定時間遅延させて前記他の電源装置の垂下特性制御部に対して入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に補正指令を出力する比較部と、前記比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、更に、いずれか一の電源装置は、全ての電源装置の出力容量を入力し、これらの平均容量を演算する平均容量演算部と、前記平均容量演算部が演算した平均容量と各電源装置の出力容量との間の差を演算し、この差が設定値を上回った電源装置がある場合に、この電源装置に対する補正指令を出力する判定部と、を備え、当該設定値を上回った電源装置の垂下特性制御部は、前記判定部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させるものであり、しかも、前記一の電源装置は、前記判定部から出力される補正指令を所定時間遅延させて当該設定値を上回った電源装置の垂下特性制御部に入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に補正指令を出力する比較部と、前記比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、更に、いずれか一の電源装置は、全ての電源装置の出力容量を入力し、これらの平均容量を演算する平均容量演算部と、前記平均容量演算部が演算した平均容量と各電源装置の出力容量との間の差を演算し、この差が設定値を上回った電源装置がある場合に、この電源装置以外の他の電源装置に対する補正指令を出力する判定部と、を備え、当該他の電源装置の垂下特性制御部は、前記判定部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させるものである、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記一の電源装置は、前記判定部から出力される補正指令を所定時間遅延させて当該他の電源装置の垂下特性制御部に入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記比較部又は前記垂下特性補正量演算部は、前記設定容量の値を最適値に更新する学習手段を有するものである、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記垂下特性についての補正指令又は補正量の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、また、車両の運転室内又は車掌室内に設置された車両情報制御装置は、前記各電源装置の出力容量演算部が演算した出力容量を伝送路を介して入力し、この出力容量と予め設定された設定容量との差に基づき、垂下特性についての補正指令又は補正量を前記各電源装置の垂下特性制御部に伝送路を介して出力する比較部又は垂下特性補正量演算部を、備えている、ことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。図１は、第１の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。この図に示すように、電源装置１Ａは、出力容量演算部３Ａと、比較部４Ａと、垂下特性制御部５Ａと、出力電圧制御部６Ａとを備えている。なお、この実施形態に係る鉄道列車用電源システムの概略構成は図２５と同様のものであるとする。
【００２５】
出力容量演算部３Ａは、図示を省略してある電流検出器及び電圧検出器より出力電流Ｉo及び出力電圧Ｅoを入力し、出力容量Ｐoを演算するようになっている 。比較部４Ａは、出力容量演算部３Ａが演算した出力容量Ｐoと、予め設定され た設定容量Ｐsとを比較し、出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った場合に補正指 令Ｓpを出力するようになっている。垂下特性制御部５Ａは、比較部４Ａからの 補正指令Ｓpを入力すると垂下特性指令Ｆを出力電圧制御部６Ａに出力するよう になっている。出力電圧制御部６Ａは、この垂下特性指令Ｆに基づき出力電圧を決定し、その電圧制御指令Eｓを図示を省略してあるインバータ制御回路に出力 するようになっている。
【００２６】
図２は、垂下特性制御部５Ａの制御対象である垂下特性の内容を示す説明図である。この図に示すように、垂下特性としてｆ0，ｆ1の２つが設定されており、通常時は垂下特性ｆ0を用いて出力電圧の制御が行われるようになっている。こ れらの垂下特性ｆ0，ｆ1の傾きはθ0となっているが、この傾きθ0は図２６に示した従来技術における垂下特性ｆの傾きθよりも小さなものとなっている。垂下特性制御部５Ａが出力電圧制御部６Ａに出力する垂下特性指令Ｆは、これら２つの垂下特性ｆ0，ｆ1のうちのいずれかを選択すべき旨の指令である。
【００２７】
次に、図１の動作を図３のタイムチャートに基づき説明する。出力容量演算部３Ａは、所定周期毎に出力電流Ｉo及び出力電圧Ｅoの入力に基づき出力容量Ｐo を演算し、比較部４Ａは、この出力容量Ｐoを設定容量Ｐsと比較する。出力容量Ｐoは、図示のように時間の経過と共に上昇する傾向にあり、出力容量Ｐoが時刻ｔ1で設定容量Ｐsを上回ると、比較部４Ａは補正指令Ｓpを垂下特性制御部５Ａ に出力する。垂下特性制御部５Ａは、この補正指令Ｓpを入力すると、それまで 選択していた垂下特性ｆ0に代えて垂下特性ｆ1を選択すべき旨の指令として垂下特性指令Ｆを出力電圧制御部６Ａに出力する。そして、出力電圧制御部６Ａは、以後この垂下特性ｆ1に基づく電圧制御指令Eｓを出力する。
【００２８】
設定容量Ｐsは全負荷Ｌ1〜Ｌ6を２台の電源装置１Ａ，１Ｂで均等に分担した 場合の容量であり、電源装置１Ａ側の出力容量Ｐoがこの設定容量Ｐsを上回ったということは、電源装置１Ａの出力分担率（あるいは負荷分担率）が電源装置１Ｂよりも高くなっているということを意味している。このような状態で電源装置１Ａ側の垂下特性をｆ0からｆ1に下げて出力電圧制御を行うと、電源装置１Ａの出力部と各負荷との間の電位差が小さくなるため、それだけ電源装置１Ａから各負荷に対する給電が行いにくくなる。その結果、電源装置１Ａの出力容量Ｐoは 減少し、一方、電源装置１Ｂ側の出力容量が上昇することとなって両者の出力分担率が均等化されることになる。
【００２９】
そして、上述したように、図２に示した垂下特性の傾きθ0は図２６に示した 従来の垂下特性の傾きθよりも小さなものとなっているが、これは出力電流Ｉo の変化に対する出力電圧Ｅoの変化幅を小さくできること、すなわち定格出力容 量の値を小さくできることを意味している。したがって、電源装置１Ａ（及び電源装置１Ｂ）の小型化を図ることが可能になる。
【００３０】
図４は、第２の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図４が図１と異なる点は、比較部４Ａと垂下特性制御部５Ａとの間に遅延器７Ａが設けられている点である。この遅延器７Ａは、比較部４Ａから補正指令Ｓpを 入力した場合に、これよりも所定時間（本実施形態では１０秒）だけ遅れた遅延補正指令Ｓqを垂下特性制御部５Ａに出力するものである。図５は、この遅延補 正指令Ｓqが出力されるタイミングを示したタイムチャートである。この図に示 すように、出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った時点で発せられた補正指令Ｓp から１０秒経過した後に遅延補正指令Ｓqが発せられている。
【００３１】
一般に、電源装置は「過負荷耐量」を有しており、出力容量が定格値を上回っても短時間であれば許容されるようになっている。本実施形態は、電源装置のこのような一般的特性を活用し、１０秒の過負荷耐量を保証している装置であれば、１０秒以内の過渡的な出力容量増加については垂下特性の切換を行わない構成としたものである。したがって、過渡的な出力容量の変化が頻発するような状況においては、この出力容量の変化に不必要に追随して垂下特性が切り換えられることを防止することができ、安定した制御を行うことができる。
【００３２】
図６は、第３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図６が図１と異なる点は比較部４Ａの代わりに垂下特性補正量演算部８Ａが設けられている点である。なお、垂下特性補正量演算部８Ａは、設定容量Ｐsとして 定格容量Ｐnを用いている。図１の第１の実施形態では、比較部４Ａは単に出力 容量Ｐoと設定容量Ｐsとを比較して前者が後者を上回った時点で補正指令Ｓpを 出力し、垂下特性制御部５Ａは予め用意されている垂下特性の中から１つを選択するものであった。これに対し、この実施形態では、出力容量Ｐoが定格容量Ｐnを上回った場合に、両者の差Ｐn−Ｐoを求め、これに基づき垂下特性の補正量Ｓrを演算するようになっている。そして、垂下特性制御部５Ａは、この補正量Ｓrに基づき垂下特性の補正を行うようになっている。
【００３３】
図７は、図６における垂下特性補正量演算部８Ａが演算する補正量Ｓrと差Ｐn−Ｐoとの関係を示す説明図である。この図に示すように、差Ｐn−Ｐoがゼロに 近づくほど、すなわち、出力容量Ｐoが定格容量Ｐnに近づくほど補正量Ｓrの値 は大きくなる。例えば、差Ｐn−ＰoがＰm1，Ｐm2（Ｐm1＞Ｐm2）の時、補正量ＳrはそれぞれＳr1，Ｓr2（Ｓr1＜Ｓr2）となる。図８は、この補正量Ｓrに基づき補正された垂下特性の内容を示す説明図である。垂下特性曲線ｆ0は補正前のも の、垂下特性曲線ｆ1はｆ0を補正量Ｓr1だけ移動させたもの、垂下特性曲線ｆ2 はｆ0を補正量Ｓr2だけ移動させたものである。本実施形態では、垂下特性制御 部５Ａが、垂下特性補正量演算部８Ａの演算した補正量Ｓrに基づき垂下特性を 補正するようになっているので、実際の状況に一層合致した垂下特性を得ることができる。
【００３４】
図９は、第４の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図９が図６と異なる点は、垂下特性補正量演算部８Ａと垂下特性制御部５Ａとの間に遅延器７Ａが設けられている点である。この遅延器７Ａは、垂下特性補正量演算部８Ａから補正量Ｓrを入力した場合に、これよりも所定時間（本実施形態 では１０秒）だけ遅れた遅延補正量Ｓsを垂下特性制御部５Ａに出力するもので ある。図１０は、この遅延補正量Ｓsが出力されるタイミングを示したタイムチ ャートである。この遅延器７Ａを設けた趣旨は、図４において既述した趣旨と同様である。
【００３５】
上述した各実施形態は、いずれも電源装置１Ａ側の垂下特性すなわち出力容量が増加した側の垂下特性を低める方向に変化させることにより、電源装置１Ａと電源装置１Ｂとの間における出力分担率のバランスを維持するものであった。しかし、電源装置１Ａ側の出力容量が増加した場合に、電源装置１Ｂ側の垂下特性を高める方向に変化させることによってもバランスを維持することが可能である。なぜなら、電源装置１Ｂ側の垂下特性を高めて出力電圧制御をおこなうと、電源装置１Ｂの出力部と各負荷との間の電位差が大きくなるため、それだけ電源装置１Ｂから各負荷に対する給電が行いやすくなる。そのため、電源装置１Ｂ側の出力容量が上昇すると共に電源装置１Ａ側の出力容量が減少し、両者の出力分担率が均等化されるからである。図１１乃至図１４は、このように出力容量が増大した側の電源装置でなく、他の電源装置側の垂下特性を変化させる構成を示したものである。
【００３６】
すなわち、図１１は、第５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。この図における電源装置１Ａの構成要素は、図１における電源装置１Ａと同様であるが、比較部４Ａからの補正指令Ｓpが他方の 電源装置１Ｂの垂下特性制御部５Ｂに出力され、また、垂下特性制御部５Ａが他方の電源装置１Ｂの比較部４Ｂからの補正指令Ｓpを入力するようになっている 点が異なっている。
【００３７】
そして、比較部４Ａは、電源装置１Ａ側の出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った場合（この時、電源装置１Ｂでは出力容量Ｐoが設定容量Ｐs以下の状態となっている。）に補正指令Ｓpを垂下特性制御部５Ｂに出力し、垂下特性制御部５Ｂ はこの補正指令Ｓpに基づき電源装置１Ｂ側の垂下特性を高める方向に変化させ る。出力電圧制御部６Ｂは、このように変化した垂下特性に基づき電源装置１Ｂ側の出力電圧を制御する。これにより、電源装置１Ｂ側の出力容量Ｐoが増大し て設定容量Ｐsに近づき、一方、電源装置１Ａ側も出力容量Ｐoが減少して設定容量Ｐsに近づくことになる。
【００３８】
図１２は、第６の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１２が図１１と異なる点は、比較部４Ａと垂下特性制御部５Ａとの間、及び比較部４Ｂと垂下特性制御部５Ｂとの間にそれぞれ遅延器７Ａ，７Ｂが設けられている点である。この図１２の詳しい構成及び動作は既述した図４及び図１１の説明から容易に類推できるので、その説明については省略する。
【００３９】
図１３は、第７の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。この図における電源装置１Ａの構成要素は、図６における電源装置１Ａと同様であるが、垂下特性補正量演算部８Ａからの補正量Ｓrが他方 の電源装置１Ｂの垂下特性制御部５Ｂに出力され、また、垂下特性制御部５Ａが他方の電源装置１Ｂの垂下特性補正量演算部８Ｂからの補正量Ｓrを入力するよ うになっている点が異なっている。
【００４０】
そして、垂下特性補正量演算部８Ａは、電源装置１Ａ側の出力容量Ｐoが設定 容量Ｐsを上回った場合（この時、電源装置１Ｂでは出力容量Ｐoが設定容量Ｐs 以下の状態となっている。）に補正量Ｓrを垂下特性制御部５Ｂに出力し、垂下 特性制御部５Ｂはこの補正量Ｓrに基づき電源装置１Ｂ側の垂下特性を高める方 向に変化させる。出力電圧制御部６Ｂは、このように変化した垂下特性に基づき電源装置１Ｂ側の出力電圧を制御する。これにより、電源装置１Ｂ側の出力容量Ｐoが増大して設定容量Ｐsに近づき、一方、電源装置１Ａ側も出力容量Ｐoが減 少して設定容量Ｐsに近づくことになる。
【００４１】
図１４は、第８の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１４が図１３と異なる点は、垂下特性補正量演算部８Ａと垂下特性制御部５Ａとの間、及び垂下特性補正量演算部８Ａと垂下特性制御部５Ｂとの間にそれぞれ遅延器７Ａ，７Ｂが設けられている点である。この図１４の詳しい構成及び動作は既述した図９及び図１３の説明から容易に類推できるので、その説明については省略する。
【００４２】
図１５は、第９の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図である。既述した第１乃至第８の実施形態に係る鉄道列車用電源システムの概略構成は図２５と同様のものであり、電源装置の台数は１Ａ，１Ｂの２台であったが、この実施形態では電源装置１Ｃが追加されて合計３台となっている。なお、図１５においては、図示の都合上、各電源装置における比較部や出力電圧制御部などの構成要素を省略してある。
【００４３】
図１５における電源装置１Ａは、図１（又は図６）における電源装置１Ａに平均容量演算部９及び判定部１０を追加した構成となっており、また、図１５における電源装置１Ｂ，１Ｃは図１（又は図６）における電源装置１Ａと同様の構成となっている。
【００４４】
平均容量演算部９は、出力容量演算部３Ａ，３Ｂ，３Ｃからの出力容量Ｐa， Ｐb，Ｐcを入力し、これらの平均値Ｐｖを判定部１０に出力するようになっている。判定部１０は、この平均値Ｐｖと、出力容量Ｐa，Ｐb，Ｐcと、予め設定さ れている基準値Ｐtとを入力し、Ｐa−Ｐv，Ｐb−Ｐv，Ｐc−ＰvとＰtとの大小関係を判定する。そして、判定部１０は、この判定結果に応じて補正指令（又は補正量）Ｓa，Ｓb，Ｓcをそれぞれ垂下特性制御部５Ａ，５Ｂ，５Ｃに出力するよ うになっている。
【００４５】
図１６は、図１５の動作の一例に係るタイムチャートである。この例では、時刻ｔ1においてＰa−Ｐvのみが基準値Ｐtを上回ったので、判定部１０は垂下特性制御部５Ａのみに補正指令Ｓaを出力する。垂下特性制御部５Ａは、それまで図 １７に示した垂下特性ｆ0に基づく垂下特性指令を出力電圧制御部に出力してい たが、この補正指令Ｓaを入力した時点で、垂下特性ｆ0よりも低く設定された垂下特性ｆ2に基づく垂下特性指令を出力電圧制御部に出力することになる。これ により、電源装置１Ａの出力容量Ｐaが減少して平均値Ｐvに近づき、また、電源装置１Ｂ，１Ｃの出力容量Ｐb，Ｐcは増加して平均値Ｐvに近づくことになる。
【００４６】
図１８は、第１０の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１８が図１５と異なる点は、判定部１０と垂下特性制御部５Ａとの間に遅延器７Ａが設けられている点である。すなわち、遅延器７Ａは、判定部１０から補正指令Ｓa，Ｓb，Ｓcを入力した場合に、 これらを１０秒遅らせた遅延補正指令Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1をそれぞれ垂下特性制御部５Ａ，５Ｂ，５Ｃに出力するようになっている。
【００４７】
図１９は、図１８の動作の一例に係るタイムチャートである。この例では、Ｐa−Ｐvが基準値Ｐtを上回った時刻ｔ1から１０秒経過後に、遅延器７Ａが遅延補正指令Ｓa1を出力している。
【００４８】
図２０及び図２１は、それぞれ第１１及び第１２の実施形態に係る各電源装置の動作の一例に係るタイムチャートである。これらの実施形態における各電源装置の構成を示すブロック図の図示は省略することとする。
【００４９】
すなわち、第１１の実施形態は図１５に示した第９の実施形態と同様の構成を有しているが、判定部１０は、時刻ｔ1においてＰa−Ｐvが基準値Ｐtを上回った場合に、垂下特性制御部５Ａに補正指令Ｓaを出力するのではなく、垂下特性制 御部５Ｂ，５Ｃに対して補正指令Ｓb，Ｓcを出力する。垂下特性制御部５Ｂ，５Ｃは、それまで図１７に示した垂下特性ｆ0に基づく垂下特性指令をそれぞれの 出力電圧制御部に出力していたが、この補正指令Ｓb，Ｓcを入力した時点で、垂下特性ｆ0よりも高く設定された垂下特性ｆ1に基づく垂下特性指令を出力電圧制御部に出力することになる。これにより、図１５の第９の実施形態の場合と同様に、電源装置１Ａの出力容量Ｐaが減少して平均値Ｐvに近づき、また、電源装置１Ｂ，１Ｃの出力容量Ｐb，Ｐcは増加して平均値Ｐvに近づくことになる。
【００５０】
第１２の実施形態は図１８に示した第１０の実施形態と同様の構成を有している。図２１の例では、Ｐa−Ｐvが基準値Ｐtを上回った時刻ｔ1から１０秒経過後に、遅延器７Ａが遅延補正指令Ｓb1，Ｓc1を出力している。
【００５１】
図２２は、第１３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図２２が図１と異なる点は、比較部４Ａが設定容量Ｐsを更新するための学 習手段１１を有している点である。この学習手段１１は、図６における垂下特性補正量演算部８Ａに設けることも可能である。この実施形態によれば、比較部４Ａは過去の制御データに基づき設定容量Ｐsを常に最適の値に更新することがで きる。
【００５２】
図２３は、第１４の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図である。車両情報制御装置１２は、運転室室内又は車掌室内に設置され、全車両の情報を管理する装置である。この実施形態では、各電源装置における比較部の機能をこの車両情報制御装置１２に設け、各電源装置の出力容量についても車両情報制御装置１２で集中管理を行うことが可能な構成としたものである。
【００５３】
すなわち、車両情報制御装置１２は比較部４を有している。そして、この比較部４は電源装置１Ａ，１Ｂの出力容量演算部３Ａ，３Ｂからそれぞれの出力容量Ｐoを伝送路を介して入力し、これらの出力容量Ｐoがそれぞれについて設定されている設定容量Ｐsを上回った場合に、その垂下特性制御部５Ａ又は５Ｂに補正 指令Ｓpを伝送路を介して出力するようになっている。図２３では、車両情報制 御装置１２が比較部４を有する構成について示したが、車両情報制御装置１２は比較部４の代わりに垂下特性補正量演算部８を有することもできる。
【００５４】
図２４は、第１５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図である。この実施形態は、実際に列車を運転することなく、模擬信号を用いて所謂車上試験を実施することが可能な構成としたものである。
【００５５】
すなわち、この実施形態における電源装置１Ａは、これまでに説明してきた出力容量演算部３Ａ、比較部４Ａ、垂下特性制御部５Ａ、出力電圧制御部６Ａの各構成要素の他に、新たにパターン発生器１３Ａ、及び出力容量適否判別部１４Ａが追加された構成となっている。また、車両情報制御装置１２はモニタ部１５を有している。
【００５６】
そして、車両情報制御装置１２が車上試験実行指令を伝送路を介してパターン発生器１３Ａに出力すると、パターン発生器１３Ａは出力電流及び出力電圧についての模擬信号ＩOM，ＥOMを出力容量演算部３Ａに出力し、出力容量演算部３Ａはこれらの模擬信号に基づき出力容量を演算する。比較部４Ａ、垂下特性制御部５Ａ、及び出力電圧制御部６Ａは既述したのと同様の動作を行い、出力容量適否判別部１４Ａは出力電圧制御部６Ａの制御結果から電源装置１Ａの出力容量の適否を判別する。この判別結果は伝送路を介してモニタ部１５に入力され、モニタ部１５の表示画面に表示されるようになっている。本実施形態によれば、列車の実際の運転前に、種々の負荷状況を想定して出力容量制御に関するシミュレーションを実行することができる。また、車両製造メーカーから鉄道会社への納品前に出力容量制御に関するチェックを容易且つ確実に行うことができる。
【００５７】
なお、上記した各実施形態においては、電源装置が直流入力車又は交流入力車のいずれについて使用されるものであるかにつき明示しなかったが、本発明の電源装置はいずれについても使用可能である。
【００５８】
また、上記の各実施形態では、図２、図８、図１７等に示したように、垂下特性を変化させる方向を上下方向とする例につき説明したが、垂下特性の傾き（図２のθ0）を変化させるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ある電源装置の出力容量が設定容量を上回り、他の電源装置との間の出力分担率についてバランスが崩れた場合に、その電源装置側あるいは他の電源装置側の垂下特性を変化させることにより良好なバランスを維持できる構成としたので、各電源装置の定格出力容量の値を大幅に軽減することができ、もって、各電源装置の充分な小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図２】図１における垂下特性制御部５Ａの制御対象である垂下特性の内容を示す説明図。
【図３】図１の動作についてのタイムチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図５】図４の動作についてのタイムチャート。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図７】図６における垂下特性補正量演算部８Ａが演算する補正量Ｓrと差Ｐn−Ｐoと の関係を示す説明図。
【図８】図７の補正量Ｓrに基づき補正された垂下特性の内容を示す説明図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図１０】図９の動作についてのタイムチャート。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第８の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第９の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図。
【図１６】図１５の動作についてのタイムチャート。
【図１７】図１５における垂下特性制御部５Ａの制御対象である垂下特性の内容を示す説明図。
【図１８】本発明の第１０の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図。
【図１９】図１８の動作についてのタイムチャート。
【図２０】本発明の第１１の実施形態に係る各電源装置の動作についてのタイムチャート。
【図２１】本発明の第１２の実施形態に係る各電源装置の動作についてのタイムチャート。
【図２２】本発明の第１３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図２３】本発明の第１４の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図。
【図２４】本発明の第１５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図
【図２５】従来例に係る鉄道列車用電源システムの概略構成図。
【図２６】従来例に係る電源装置の垂下特性の説明図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ,１Ｃ  電源装置
２  引き通し線
３Ａ，３Ｂ,３Ｃ  出力容量演算部
４Ａ，４Ｂ  比較部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  垂下特性制御部
６Ａ，６Ｂ  出力電圧制御部
７Ａ，７Ｂ  遅延器
８Ａ，８Ｂ  垂下特性補正量演算部
９  平均容量演算部
１０  判定部
１１  学習手段
１２  車両情報制御装置
１３Ａ  パターン発生器
１４Ａ  出力容量適否判別手段
１５  モニタ部
Ｔ1〜Ｔ6  車両
Ｌ1〜Ｌ6  負荷
ｆ，ｆ0，ｆ1，ｆ2  垂下特性
Ｉo  出力電流
Ｅo  出力電圧
Ｐo  出力容量
Ｐs  設定容量
Ｐn  定格容量
Ｓp  補正指令
Ｓq  遅延補正指令
Ｓr  補正量
Ｓs  遅延補正量
Ｆ  垂下特性指令
Eｓ  電圧制御指令
Ｐa，Ｐb，Ｐc  出力容量
Ｐv  平均値
Ｐt  基準値
Ｓa，Ｓb，Ｓc  補正指令
Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1  遅延補正指令
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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