(57)【要約】【課題】  デッドセクション通過に伴う突入電流の発生を防止することのできる電気車用電力変換装置及びデッドセクション検知装置を提供する。【解決手段】  集電装置からの電力線を断続する遮断器と、充電抵抗と、インバータと、フィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサの両端電圧を測定する第１電圧検出器と、前記フィルタコンデンサの電圧が第１の閾値電圧以下の状態が第１の時間以上継続したときに低電圧が発生したと判断する低電圧検知装置と、前記フィルタコンデンサの電圧が前記第１の閾値電圧よりも高い第２の閾値電圧以下の状態が前記第１の時間よりも長い第２の時間以上継続したときに前記集電装置がデッドセクションにあると判断するデッドセクション検知装置と、前記低電圧検知装置またはデッドセクション検知装置が前記判断を行ったときは、前記遮断器を開状態に制御する制御装置とを備える電気車用電力変換装置である。【選択図】図１
2014103790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線から集電装置を介して取り入れた電力を負荷に供給する電気車用電力変換装置において、
前記集電装置からの電力線を断続する遮断器と、
前記遮断器に並列に接続される充電抵抗と、
前記遮断器の後段に設けられて前記集電装置からの電力を負荷に供給する電力に変換するインバータと、
前記インバータの入力端子に並列に接続するフィルタコンデンサと、
前記フィルタコンデンサの両端電圧を測定する第１電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサの電圧が第１の閾値電圧以下の状態が第１の時間以上継続したときに低電圧が発生したと判断する低電圧検知装置と、
前記フィルタコンデンサの電圧が前記第１の閾値電圧よりも高い第２の閾値電圧以下の状態が前記第１の時間よりも長い第２の時間以上継続したときに前記集電装置がデッドセクションにあると判断するデッドセクション検知装置と、
前記低電圧検知装置またはデッドセクション検知装置が前記判断を行ったときは、前記遮断器を開状態に制御する制御装置と
を備える電気車用電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデッドセクション検知装置に替わるデッドセクション検知装置は、
前記フィルタコンデンサの電圧が前記第２の閾値電圧よりも高い第３の閾値電圧以下の電圧において、前記フィルタコンデンサの電圧の時間変化率が所定の変化率以上の状態が第３の時間以上継続したときに前記集電装置がデッドセクションにあると判断する、請求項１に記載の電気車用電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載のデッドセクション検知装置に替わるデッドセクション検知装置は、
前記フィルタコンデンサの電圧の時間変化率が所定の変化率以上の状態が第４の時間以上継続し、前記フィルタコンデンサの電圧が前記第２の閾値電圧よりも高い第３の閾値電圧以下となったときに前記集電装置がデッドセクションにあると判断する、請求項１に記載の電気車用電力変換装置。
【請求項４】
前記遮断器の前段において、前記集電装置からの電圧を測定する第２電圧検出器を更に有し、
前記低電圧検知装置、及びデッドセクション検知装置は、前記フィルタコンデンサの電圧に替えて、前記第２電圧検出器が測定する電圧を用いて前記判断を行う、請求項１乃至３のうちの１項に記載の電気車用電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちの１項に記載の電気車用電力変換装置に用いられる前記デッドセクション検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気車用電力変換装置及びデッドセクション検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車には、電気車を駆動する電動機に電力を供給する主変換電源の他に、電気車に搭載される照明設備、空調装置、各種制御装置などに電力を供給する補助電源装置（ＳＩＶ）などが搭載されている。特に補助電源装置（ＳＩＶ）は、電気車のサービス電源供給を目的とするために、電気車の運用中は常に稼動状態に置かれる。
【０００３】
そして、このような電力変換装置には、内部に電圧検出器が設けられ、低電圧を検知して停電検知を行う機能が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、第３軌条（Third Rail）から電力を集電する方式の電気車では、第３軌条が断続して設けられていることから、給電の途切れる区間（デッドセクション）を通過することが避けられない。
【０００６】
このため、電力変換装置を無負荷に近い状態で運転しながらデッドセクションを通過した際、電力変換装置の電圧が低下するものの停電検知が機能せずに復電する場合がある。この結果、停電検知による設備保護動作が行われないまま復電することになり、突入電流が発生して過電流保護による接触器の開放動作が行われることがある。従って、デッドセクションを通過する度に接触器での遮断動作を行うことにもなり、接触器の寿命を大幅に縮めてしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、デッドセクション通過に伴う突入電流の発生を防止することのできる電気車用電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、電車線から集電装置を介して取り入れた電力を負荷に供給する電気車用電力変換装置において、前記集電装置からの電力線を断続する遮断器と、前記遮断器に並列に接続される充電抵抗と、前記遮断器の後段に設けられて前記集電装置からの電力を負荷に供給する電力に変換するインバータと、前記インバータの入力端子に並列に接続するフィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサの両端電圧を測定する第１電圧検出器と、前記フィルタコンデンサの電圧が第１の閾値電圧以下の状態が第１の時間以上継続したときに低電圧が発生したと判断する低電圧検知装置と、前記フィルタコンデンサの電圧が前記第１の閾値電圧よりも高い第２の閾値電圧以下の状態が前記第１の時間よりも長い第２の時間以上継続したときに前記集電装置がデッドセクションにあると判断するデッドセクション検知装置と、前記低電圧検知装置またはデッドセクション検知装置が前記判断を行ったときは、前記遮断器を開状態に制御する制御装置とを備える電気車用電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の電気車用電力変換装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション進入検知方法を説明するための図。
【図３】第１の実施の形態の電気車用電力変換装置における電圧低下検知装置の構成を示す図。
【図４】第２の実施形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション進入検知方法を説明するための図。
【図５】第２の実施の形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション検知装置の構成を示す図。
【図６】第３の実施形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション進入検知方法を説明するための図。
【図７】第３の実施の形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション検知装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[第１の実施の形態]  
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。  
図１は、第１の実施形態の電気車用電力変換装置の構成を示す図である。
【００１１】
直流電力が電車線１から集電装置２を介して電気車用電力変換装置１００に取り込まれる。電気車用電力変換装置１００は、取り込んだ直流電力を交流に変換し、その交流電力を負荷１１に供給する。電車線１は、例えば第３軌条である。
【００１２】
電気車用電力変換装置１００は、主回路１０１及び制御装置５０を備えている。主回路１０１は、集電装置２を介して取り込んだ直流電力を交流電力に変換して負荷１１に出力する。負荷１１は、例えば照明設備、空調装置、各種制御装置などである。制御装置５０は、主回路１０１の電力変換動作、シーケンス動作を制御する。
【００１３】
主回路１０１には、電圧検出器（ＤＣＰＴ）３、開放接触器４、接触器５、充電抵抗６、フィルタリアクトル７、電圧検出器（ＤＣＰＴ）８、フィルタコンデンサ９及びインバータ１０が設けられている。
【００１４】
電圧検出器（ＤＣＰＴ）３は、集電装置２を介して取り込まれた電圧を測定する。開放接触器４は、異常な直流電流を高速度で検知し、故障電流を遮断する。接触器５は、集電装置２とインバータ１０とを接続する電気経路を切断又は接続する。充電抵抗６は、接触器５の両端に並列して接続されて、接触器５を投入したときに、急激な電流が発生することを抑制する。
【００１５】
フィルタリアクトル７は、集電装置２とインバータ１０とを接続する電気経路の間に直列に設けられている。フィルタコンデンサ９は、インバータ１０の直流電力側の正極端子と負極端子との間に設けられている。フィルタリアクトル７及びフィルタコンデンサ９は、インバータ１０に入力される直流電力のフィルタ回路を構成する。電圧検出器８は、フィルタコンデンサ９の両端の電圧を測定する。インバータ１０は、集電装置２を介して供給された直流電力を交流電力に変換して負荷１１に出力する。
【００１６】
制御装置５０は、電圧検出器３、開放接触器４、接触器５、電圧検出器８と接続され、それぞれからの情報を取得している。そのため制御装置５０は、それぞれの検知器が検知した情報、主回路１０１を構成する機器の状態などの情報に基づいて主回路１０１のシーケンス動作を制御する。また制御装置５０は、入力されたそれぞれの検出情報に基づいてゲート指令をインバータ素子に出力してインバータ１０を駆動する。
【００１７】
次に、上述の構成の電気車用電力変換装置において、電気車がデッドセクションを通過した際の問題点について詳細に説明する。
【００１８】
電気車の運用中に稼働状態にある電力変換装置では、開放接触器４は常に投入状態にあるため、電車線１とフィルタコンデンサ９とが常に接続された状態となる。第３軌条集電の電気車の場合、給電の途切れる区間（デッドセクション）の通過を避けられない。電気車が、負荷が小さい状態でインバータ１０を運転しながらデッドセクションを通過した場合、フィルタコンデンサ９の電圧は急激に低下せず、デッドセクション進入後は徐々に低下する。
【００１９】
そのため、デッドセクション通過後、集電装置２が電車線１に再着線して復電した際に、電車線１の電圧とフィルタコンデンサ９の電圧との差電圧により、電車線１からフィルタコンデンサ９に対して突入電流が発生する。突入電流が発生すると、過電流保護機能が動作して開放接触器４が開放される。従って、デッドセクションを通過する度に開放接触器４で突入電流を遮断することになり、開放接触器４の寿命を大幅に縮めてしまうという問題点がある。
【００２０】
一般に、電気車用電力変換装置は、集電装置２に接続された電圧検出器３にて検出された電圧値を用いた低電圧検知機能を有している。従って、その機能によって低電圧を検知した場合に、接触器５を開放して充電抵抗６を主回路に接続すれば、復電後は充電抵抗６を介しての充電となるため、上記問題点を解決できると考えられる。しかしながら、開放接触器４が投入されている限り、フィルタコンデンサ９の電圧により集電装置２と電圧検出器３が加圧されるため、集電装置２が電車線１から離線しても、電圧検出器３による検出値は０にならず、停電検知は行われない。
【００２１】
また、一般に電気車用電力変換装置は、フィルタコンデンサ９に接続された電圧検出器８にて検出された電圧値を用いた低電圧検知機能を有している。従って、その機能によって低電圧を検知した場合に、接触器５を開放して充電抵抗６を主回路に接続すれば、復電後は充電抵抗６を介しての充電となるため、上記問題点を解決できるとも考えられる。しかしながら、フィルタコンデンサ９の電圧による低電圧検知では、電車線１の電圧が変動する範囲の下限値以下で作用するよう設定されるのが一般的である。即ち、フィルタコンデンサ９への突入電流を一定値以下に抑制するという観点で低電圧検知の閾値を設定していないため、電気車がデッドセクション通過中に、フィルタコンデンサ９の電圧が低電圧検知の閾値以下には低下しない場合、フィルタコンデンサ９の電圧に対して低電圧検知が行われない。このため、復電時において、フィルタコンデンサ９への突入電流が発生することになる。
【００２２】
次に、デッドセクションに進入したことを検知する方法について説明する。
【００２３】
図２は、第１の実施形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション進入検知方法を説明するための図である。
【００２４】
座標の縦軸は、フィルタコンデンサ９の電圧を表し、横軸は経過時間を表している。そして、曲線Ａは、低電圧検知機能が動作する場合の電圧の推移を示し、曲線Ｂは、低電圧検知機能が動作しない、デッドセクション進入時の電圧の推移を示している。
【００２５】
まず、曲線Ａに示す電圧の推移について説明する。時刻０において、集電装置２からの電圧が０になった場合で負荷が大きい場合、フィルタコンデンサ９の電圧は、電圧Ｖ０から曲線Ａに沿って減少する。そして、フィルタコンデンサ９の電圧が低電圧閾値Ｖｔｈ１以下となり、その状態が時間ｔ１の間継続したときに、低電圧検知機能が作動する。従って、低電圧検知機能が作動する場合は、フィルタコンデンサ９への突入電流が発生することはない。
【００２６】
次に、曲線Ｂに示す電圧の推移について説明する。時刻０において、デッドセクション通過により集電装置２からの電圧が０になった場合で負荷が小さい場合、フィルタコンデンサ９の電圧は、電圧Ｖ０から曲線Ｂに沿って減少する。そして、時間Ｔ経過後にデッドセクションを通過して電車線１に集電装置２が着線する。この着線直前の電圧と電圧Ｖ０との差に従って突入電流が発生する。
【００２７】
そこで、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２を低電圧閾値Ｖｔｈ１よりも高い値に設定し、フィルタコンデンサ９の電圧がこのデッドセクション閾値Ｖｔｈ２よりも低くなった状態が時間ｔ２継続したときに電気車がデッドセクションに侵入したと判断する。従って、図中の検出ポイントでデッドセクションへの侵入が判断され、接触器５を開放して充電抵抗６が主回路に接続される。ここで、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２を用いた条件の他に時間ｔ２継続を判断の条件としているのは、デッドセクションに侵入していない状態において電圧が変動するなどに起因した誤判断を防止するためである。
【００２８】
なお、デッドセクションが終了する時間Ｔ以内にデッドセクションへの進入検知を行う必要がある。即ち、検出ポイントがデッドセクションが終了する時間Ｔ以内になるように、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２及び時間ｔ２を設定することが必要である。時間Ｔは電気車の走行速度とデッドセクションの長さによって決まる値であり、一般的には０．５秒〜２秒の間の値である。しかしながら、電気車が走行する路線は固定されており、電気車の走行速度とデッドセクションの長さも路線によって定まる所定の値として把握することができる。従って、時間Ｔ及び時間ｔ２を妥当な値に設定することができる。また、走行中における負荷１１の状態、電源の変動状態も路線ごとに把握することができるため、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２を妥当な値に設定することができる。
【００２９】
なお、デッドセクション検知と低電圧検知とが共に検知された場合であっても、その処理内容は同じであるため、両方の検知が競合して動作不良を生ずる恐れは無い。さらに、デッドセクションを通過して復電された時の動作についても、低電圧検知での復電処理と同じであるため、特別な処理機能を追加する必要が無い。
【００３０】
図３は、第１の実施の形態の電気車用電力変換装置における電圧低下検知装置５５の構成を示す図である。電圧低下検知装置５５は、制御装置５０内に設けられている。
【００３１】
電圧低下検知装置５５は、低電圧検知装置５５ａ及びデッドセクション検知装置５５ｂを備えている。低電圧検知装置５５ａ及びデッドセクション検知装置５５ｂでの検知ロジックは同じである。
【００３２】
低電圧検知装置５５ａでは、フィルタコンデンサ電圧２１と低電圧閾値Ｖｔｈ１とが比較器２３ａに入力される。比較器２３ａは、（低電圧閾値Ｖｔｈ１−フィルタコンデンサ電圧２１）を表す信号を処理器２５ａに出力する。処理器２５ａには、時間を表す検知時素２４ａも入力される。処理器２５ａは、比較器２３ａからの入力が正の値である状態が検知時素２４ａ以上継続したときは、第１の低電圧検知信号２６ａを出力する。
【００３３】
デッドセクション検知装置５５ｂでは、フィルタコンデンサ電圧２１とデッドセクション閾値Ｖｔｈ２とが比較器２３ｂに入力される。比較器２３ｂは、（デッドセクション閾値Ｖｔｈ２−フィルタコンデンサ電圧２１）を表す信号を処理器２５ｂに出力する。処理器２５ｂには、時間を表す検知時素２４ｂも入力される。処理器２５ｂは、比較器２３ｂからの入力が正の値である状態が検知時素２４ｂ以上継続したときは、第２の低電圧検知信号（デッドセクション検知信号）２６ａを出力する。
【００３４】
なお、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２は、低電圧閾値Ｖｔｈ１よりも閾値が高く、またデッドセクション検知の検知時素２４ｂは、低電圧検知の検知時素２４ａより大きい。
【００３５】
デッドセクション閾値Ｖｔｈ２は、復電後の突入電流の振幅が電力変換装置に許容される値以下となるように設定することが望ましい。時間内に検知できなかった場合であっても設備に対する影響をできるだけ少なくするためである。低電圧閾値Ｖｔｈ１は、電力変換装置の許容動作電圧範囲の下限に設定されることが多い。そのため、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２は、低電圧閾値Ｖｔｈ１に比べて高くなる場合が殆どであると考えられる。
【００３６】
一方、デッドセクションによる停電は一時的（一般に数秒）なものであることを考慮し、第２の低電圧検知の検知時素２４ｂは、デッドセクションでの停電を検知するに十分な長さとする。この値は第１の低電圧検知の検知時素２４ａより長くなる。一般的には０．５秒〜２秒の間と考えられる。
【００３７】
図３に示す電圧低下検知装置５５により第１の低電圧検知信号２６ａまたは第２の低電圧検知信号２６ｂを検知したときは、インバータ１０の動作を停止し、また接触器５をオフして充電抵抗６を主回路に接続するよう動作させる。これによって、復電後には充電抵抗６を介して充電が行われることになるため、突入電流を防止することが可能になる。
【００３８】
なお、図２の処理は、ハードウェアにより構成されることに限られず、ソフトウェアにより構成することも可能である。ソフトウェアによって構成した場合は、新たに特別なハードウェアを追加する必要がない。
【００３９】
[第２の実施の形態]  
第２の実施形態の電気車用電力変換装置は、デッドセクションの検知方法が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００４０】
図４は、第２の実施形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション進入検知方法を説明するための図である。
【００４１】
座標の縦軸は、フィルタコンデンサ９の電圧を表し、横軸は経過時間を表している。そして、図２に示す曲線Ｂ（低電圧検知機能が動作しない、デッドセクション進入時の電圧の推移）のみを示している。
【００４２】
第２の実施の形態では、フィルタコンデンサ電圧の変化率を用いる。即ち、デッドセクション通過により集電装置２からの電圧が０になった場合で負荷が小さい場合、フィルタコンデンサ９の電圧は、電圧Ｖ０から曲線Ｂに沿って減少する。このとき、曲線Ｂの変化率（曲線Ｂを時間微分した値）の絶対値は、経過時間が短いほど大きな値となり、時間経過と共に減少する。従って、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値が所定値以上となったことを検知することでデッドセクション通過開始時点を把握することができる。
【００４３】
しかし、実際のフィルタコンデンサ電圧２１には、直流分の他、インバータ１０のスイッチングに起因する脈動分（交流分）が含まれる。そのため、デッドセクション通過でなくとも変化率の絶対値が大きくなることがある。従って、フィルタコンデンサ電圧がデッドセクション閾値Ｖｔｈ３以下であるとの条件を加えることで変動による誤検知を防止する。
【００４４】
即ち、フィルタコンデンサ電圧がデッドセクション閾値Ｖｔｈ３以下の状態において、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値が所定値以上の状態が所定時間ｔ３継続することを検知してデッドセクション通過が発生したと判断する。
【００４５】
なお、デッドセクション閾値Ｖｔｈ３は、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２よりも高い値に設定する。そうすることによって、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値を大きくすることができ、かつデッドセクション通過を早期に把握することができる。従って、検出ポイントを、図２に示す第１の実施の形態の検出ポイントよりも早くすることができる。
【００４６】
図５は、第２の実施の形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション検知装置５６の構成を示す図である。デッドセクション検知装置５６は、制御装置５０内に設けられている。なお、第１の実施の形態の図３に示す低電圧検知装置５５ａは、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様に設けられているが、図５では省略する。
【００４７】
デッドセクション検知装置５６では、フィルタコンデンサ電圧２１が微分器２７ａによって微分され、電圧変化率信号２８ａとして比較器２３ｃに入力される。比較器２３ｃには、電圧変化率閾値２９ａも入力される。比較器２３ａは、（電圧変化率信号２８ａ−電圧変化率閾値２９ａ）を表す信号を乗算器３０ａに出力する。
【００４８】
一方、フィルタコンデンサ電圧２１とデッドセクション閾値Ｖｔｈ３とが比較器２３ｂに入力される。比較器２３ｂは、（デッドセクション閾値Ｖｔｈ３−フィルタコンデンサ電圧２１）を表す信号を乗算器３０ａに出力する。
【００４９】
乗算器３０ａは、電圧変化率信号２８ａ−電圧変化率閾値２９ａが正であって、かつデッドセクション閾値Ｖｔｈ３−フィルタコンデンサ電圧２１が正であるときに、正の信号を処理器２５ｃに出力する。処理器２５ｃには、時間を表す検知時素２４ｃも入力される。処理器２５ｃは、乗算器３０ａからの入力が正の値である状態が検知時素２４ｃ以上継続したときは、デッドセクション検知信号３１ａを出力する。
【００５０】
図５に示すデッドセクション検知装置５６によりデッドセクション検知信号３１ａを検知したときは、インバータ１０の動作を停止し、また接触器５をオフして充電抵抗６を主回路に接続するよう動作させる。これによって、復電後には充電抵抗６を介して充電が行われることになるため、突入電流を防止することが可能になる。
【００５１】
なお、図５の処理は、ハードウェアにより構成されることに限られず、ソフトウェアにより構成することも可能である。ソフトウェアによって構成した場合は、新たに特別なハードウェアを追加する必要がない。
【００５２】
[第３の実施の形態]  
第３の実施形態の電気車用電力変換装置は、デッドセクションの検知方法が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００５３】
図６は、第３の実施形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション進入検知方法を説明するための図である。
【００５４】
座標の縦軸は、フィルタコンデンサ９の電圧を表し、横軸は経過時間を表している。そして、図２に示す曲線Ｂ（低電圧検知機能が動作しない、デッドセクション進入時の電圧の推移）のみを示している。
【００５５】
第３の実施の形態では、フィルタコンデンサ電圧の変化率を用いる。即ち、デッドセクション通過により集電装置２からの電圧が０になった場合で負荷が小さい場合、フィルタコンデンサ９の電圧は、電圧Ｖ０から曲線Ｂに沿って減少する。このとき、曲線Ｂの変化率（曲線Ｂを時間微分した値）の絶対値は、経過時間が短いほど大きな値となり、時間経過と共に減少する。従って、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値が所定値以上となったことを検知することでデッドセクション通過開始時点を把握することができる。
【００５６】
しかし、実際のフィルタコンデンサ電圧２１には、直流分の他、インバータ１０のスイッチングに起因する脈動分（交流分）が含まれる。そのため、デッドセクション通過でなくとも変化率の絶対値が大きくなることがある。また、変化率の絶対値は時間と共に減少するため、早期に検知しなければ変化率の絶対値が小さくなって検知できない場合が考えられる。従って、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値が所定時間ｔ４以上継続したことと、フィルタコンデンサ電圧がデッドセクション閾値Ｖｔｈ３以下となったとの条件を加えることで変動による誤検知を防止する。
【００５７】
即ち、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値が所定値以上の状態が所定時間ｔ４継続することを検知した後、フィルタコンデンサ電圧がデッドセクション閾値Ｖｔｈ３以下の状態において、デッドセクション通過が発生したと判断する。これによって、フィルタコンデンサ電圧の変化率の絶対値を大きくして見逃しを防止することができ、かつデッドセクション通過を早期に把握することができる。従って、検出ポイントを、図４に示す第２の実施の形態の検出ポイントよりも早くすることができる。
【００５８】
図７は、第３の実施の形態の電気車用電力変換装置におけるデッドセクション検知装置５７の構成を示す図である。デッドセクション検知装置５７は、制御装置５０内に設けられている。なお、第１の実施の形態の図３に示す低電圧検知装置５５ａは、第３の実施の形態でも第１の実施の形態と同様に設けられているが、図７では省略する。
【００５９】
デッドセクション検知装置５７では、フィルタコンデンサ電圧２１が微分器２７ｂによって微分され、電圧変化率信号２８ｂとして比較器２３ｄに入力される。比較器２３ｄには、電圧変化率閾値２９ｂも入力される。比較器２３ｄは、（電圧変化率信号２８ｂ−電圧変化率閾値２９ｂ）を表す信号を処理器２５ｄに出力する。処理器２５ｄには、時間を表す検知時素２４ｄも入力される。処理器２５ｄは、比較器２３ｄからの入力が正の値である状態が検知時素２４ｄ以上継続したときは、保持器２９ａに継続検知信号を出力する。保持器２９ａは、継続検知信号を保持して乗算器３０ｂに出力する。従って、過去に継続検知信号が出力されたときは、その後、継続検知信号がリセットされた場合であっても乗算器３０ｂへの出力は保持されている。
【００６０】
一方、比較器２３ｅには、フィルタコンデンサ電圧２１とデッドセクション閾値Ｖｔｈ３とが入力される。比較器２３ｅは、（デッドセクション閾値Ｖｔｈ３−フィルタコンデンサ電圧２１）を表す信号を乗算器３０ｂに出力する。乗算器３０ｂは、比較器２３ｅからの出力信号（デッドセクション閾値Ｖｔｈ３−フィルタコンデンサ電圧２１）が正の値であり、かつ継続検知信号が入力されているときは、デッドセクション検知信号３１ｂを出力する。
【００６１】
図７に示すデッドセクション検知装置５７によりデッドセクション検知信号３１ｂを検知したときは、インバータ１０の動作を停止し、また接触器５をオフして充電抵抗６を主回路に接続するよう動作させる。これによって、復電後には充電抵抗６を介して充電が行われることになるため、突入電流を防止することが可能になる。
【００６２】
なお、図７の処理は、ハードウェアにより構成されることに限られず、ソフトウェアにより構成することも可能である。ソフトウェアによって構成した場合は、新たに特別なハードウェアを追加する必要がない。
【００６３】
[第１乃至第３の実施の形態の変形例]  
第１乃至第３の実施の形態では、フィルタコンデンサ電圧２１を用いて演算していた。第１乃至第３の実施形態の変形例では、フィルタコンデンサ電圧２１の代わりに、集電装置２に接続された電圧検出器３が検出する電圧（入力電圧）を用いて演算する。
【００６４】
入力電圧は、集電装置２と電車線１が電気的に接続されている場合は電車線１電圧と等しい。しかし、集電装置２と電車線１とが離線等により切り離されると、開放接触器４が投入されている限り、フィルタコンデンサ９の電圧とほぼ等しくなる。よって、入力電圧をフィルタコンデンサ電圧２１の代わりに用いても、第１乃至第３の実施の形態で述べたことと同様の目的を達することが出来る。
【００６５】
入力電圧を用いる場合の利点として、電車線１と集電装置２が電気的に接続された通常運転時において、フィルタコンデンサ電圧２１を用いる場合と異なり、インバータ１０のスイッチングに起因する電圧脈動の影響が少ないことが挙げられる。これは、集電装置２とフィルタコンデンサ９の間に存在するフィルタリアクトル７が、フィルタの役割を果たすためである。よって、フィルタコンデンサ９の電圧を用いる場合に比べ、通常運転時における電圧変化率検知の誤検知が少なくなるため、検知時素をより短くして検知感度を上げることができる。
【００６６】
[効果]  
以上の説明した各実施の形態によれば、外部の停電予告信号が無い一般的な電気車用電力変換装置において、開放接触器を投入したまま無負荷に近い状態で運転して離線再着線させても、再着線時の突入電流が発生しなくなるため、突入電流による誘導障害防止、開放接触器の動作頻度低減、突入電流を遮断することによる開放接触器の消耗防止といった効果が得られ、電気車用電力変換装置の安定動作に寄与することができる。
【００６７】
なお、上述の各実施の形態で説明した、低電圧閾値Ｖｔｈ１は第１の閾値電圧、デッドセクション閾値Ｖｔｈ２は第２の閾値電圧、デッドセクション閾値Ｖｔｈ３は第３の閾値電圧、時間ｔ１は第１の時間、時間ｔ２は第２の時間、時間ｔ３は第３の時間、時間ｔ４は第４の時間と、電圧検出器３は第１電圧検出器と、電圧検出器８は第２電圧検出器と、一般化して規定することができる。
【００６８】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。  
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…電車線、２…集電装置、３…電圧検出器、４…開放接触器、５…接触器、６…充電抵抗、７…フィルタリアクトル、８…電圧検出器、９…フィルタコンデンサ、１０…インバータ、１１…負荷、５０…制御装置、５５…電圧低下検知装置、５５ａ…低電圧検知装置、５５ｂ、５６、５７…デッドセクション検知装置、１００…電気車用電力変換装置、１０１…主回路。
【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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