(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄道車両の周囲状況も考慮して回生電力量を増大させる鉄道車両用電力変換装置を提供する。【解決手段】直流架線１から供給される直流電力を複数のスイッチング素子により直流−直流電力変換する第一の電力変換回路１０１と、当該第一の電力変換回路の出力電力を複数のスイッチング素子により直流−交流電力変換して電動機を駆動する第二の電力変換回路１０２と、を有する。【効果】ブレーキ時に必要な電動機のトルクが予め定められたトルクよりも高く、且つ、直流架線の電圧が予め定められた電圧よりも低いときに、第二の電力変換回路の入力電圧が前記直流架線の電圧よりも高くなり、回生電力を増大するための昇降圧回路の動作を最適化することにより、省エネルギー化できる。【選択図】図２
2018129897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流架線から供給される直流電力を複数のスイッチング素子により直流−直流電力変換する第一の電力変換回路と、当該第一の電力変換回路の出力電力を複数のスイッチング素子により直流−交流電力変換して電動機を駆動する第二の電力変換回路と、を有する鉄道車両用電力変換装置において、
ブレーキ時に必要な前記電動機のトルクが予め定められたトルクよりも高く、且つ前記直流架線の電圧が予め定められた電圧よりも低いときに、前記第二の電力変換回路の入力電圧が前記直流架線の電圧よりも高くなることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記第一の電力変換回路が、他の電気車の走行モードの情報に基づき制御されることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記走行モードが、力行または回生の動作情報であることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記スイッチング素子が、シリコンまたはシリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とすることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記スイッチング素子が、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴの電圧駆動型素子であることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置において、
上アームと下アームにかかる前記スイッチング素子が、同一のパッケージに封入された２ｉｎ１構成であることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記第一の電力変換回路にかかる前記複数のスイッチング素子が、同一のパッケージに封入された２ｉｎ１構成であることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記第一の電力変換回路および前記第二の電力変換回路が、同一の冷却器に実装されていることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置を搭載した鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に搭載される電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会の実現に向けて省エネルギー化が求められている。鉄道分野における省エネルギー化として、電力変換装置や電動機の高効率化が検討されている。電力変換装置では、電圧駆動型スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が適用されている。ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴをはじめとするパワー半導体は高速なスイッチング動作によりスイッチング損失を低減できる。
【０００３】
さらに、鉄道駆動システムは省エネルギー化を実現するために、電気ブレーキを用いており、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより電源に電力を回生している。この回生電力は他の車両や地上設備で使用される。このとき、電気ブレーキで不足しているブレーキ力は、機械的なブレーキ（以下、空気ブレーキ）を用いて補っている。しかしながら、車両が高速で走行しているときには電動機の出力トルクが制限されるため、十分な電気ブレーキ力を得られない。そこで、車両が高速で走行しているときの電動機出力トルクを向上するために、昇降圧チョッパを用いて電動機に印加する電圧を上昇することが検討されている。
【０００４】
本技術分野の背景技術として特開２００２−３６９３１０号公報（特許文献１）がある。この公報には、「パンタグラフ１１から入力された架線１８からの直流電圧を制御する昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とＤＣ／ＡＣ変換器であるインバータ１３とから成るＰＡＭ制御方式主回路２０と、鉄道車両などに使用される主電動機群１４と、ブレーキ信号を入力するブレーキ入力部１６と、ブレーキ入力部１６からのブレーキ信号に応じて、予め設定された応速度ブレーキ力パターン（期待粘着ブレーキパターン）μに基づいて、ＰＡＭ制御方式主回路２０を制御する制御部１７」が記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６９３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者が、鉄道車両のリアルタイムな状況も考慮した省エネルギー化について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
【０００７】
特許文献１は、速度に応じて減速度を変更することにより全電気ブレーキを実現するとともに、電動機のトルクが必要な最高速度において昇降圧回路の出力を最高電圧とすることにより、高速度域の電気ブレーキにより回生電力を増大している。しかし、鉄道では周囲の車両の走行状況に応じて回生可能な電力は異なるため、必ずしも最高速度で最高電圧を出力する必要があるとは限らない。すなわち、架線電圧や他の車両の走行状況をリアルタイムに検出して昇降圧回路を動作させる必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、鉄道車両の周囲状況も考慮して回生電力量を増大させることに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、直流架線から供給される直流電力を複数のスイッチング素子により直流−直流電力変換する第一の電力変換回路と、当該第一の電力変換回路の出力電力を複数のスイッチング素子により直流−交流電力変換して電動機を駆動する第二の電力変換回路と、を有する鉄道車両用電力変換装置において、ブレーキ時に必要な電動機のトルクが予め定められたトルクよりも高く、且つ直流架線の電圧が予め定められた電圧よりも低いときに、第二の電力変換回路の入力電圧が前記直流架線の電圧よりも高くなることに関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回生電力を増大するための昇降圧回路の動作を最適化することにより、省エネルギー化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１にかかる電気車の概略図である。
【図２】実施例１にかかる駆動装置の回路図である。
【図３】実施例１にかかる直流−直流電力変換回路が動作する時の電動機の回生特性である。
【図４】実施例１にかかる直流−直流電力変換回路の動作フローである。
【図５】実施例１にかかる直流−直流電力変換回路が動作する時のタイミングチャートである。
【図６】実施例１にかかる直流−直流電力変換回路が動作した時の消費電力量の内訳例である。
【図７】実施例２にかかる複数車両での電力融通における概略図である。
【図８】実施例３にかかる電力変換装置の実装例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施例では、直流架線から供給される直流電力を複数のスイッチング素子により直流−直流電力変換する第一の電力変換回路と、当該第一の電力変換回路の出力電力を複数のスイッチング素子により直流−交流電力変換して電動機を駆動する第二の電力変換回路と、を有し、ブレーキ時に必要な電動機のトルクが予め定められたトルクよりも高く、且つ直流架線の電圧が予め定められた電圧よりも低いときに、第二の電力変換回路の入力電圧が直流架線の電圧よりも高くなる鉄道車両用電力変換装置を開示する。また、当該電力変換装置を搭載した鉄道車両を開示する。
【００１３】
また、実施例では、第一の電力変換回路が、他の電気車の走行モードの情報に基づき制御されることを開示する。また、走行モードが、力行または回生の動作情報であることを開示する。
【００１４】
また、実施例では、スイッチング素子が、シリコンまたはシリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とすることを開示する。
【００１５】
また、実施例では、スイッチング素子が、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴの電圧駆動型素子であることを開示する。
【００１６】
また、実施例では、上アームと下アームにかかるスイッチング素子が、同一のパッケージに封入された２ｉｎ１構成であることを開示する。
【００１７】
また、実施例では、第一の電力変換回路にかかる複数のスイッチング素子が、同一のパッケージに封入された２ｉｎ１構成であることを開示する。
【００１８】
また、実施例では、第一の電力変換回路および第二の電力変換回路が、同一の冷却器に実装されていることを開示する。
【００１９】
以下、上記およびその他の新規な特徴と効果について図面を参酌して説明する。なお、図面は専ら発明の理解のために用いるものであり、権利範囲を限縮するものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本実施例にかかる電気車の概略図である。車両８は、レール２上を走行する車輪３を備えた台車４により支えられている。車両８の上部には架線１と電気的に接触する集電装置１が設置され、車両８の床下には電力変換装置６が設置されている。台車４には、車輪３を駆動する電動機５が搭載されている。電気車を加速するための力行動作では、電力源である架線１から集電装置７を介して車両８に電力が供給される。供給された電力は電力変換装置６を介して電動機５を駆動し、車輪３が回転することにより車両８が前進または後進する。また、電気車を減速するための回生動作では、力行動作と電力の流れが逆になる。すなわち、電動機５が発電機として動作することにより発生した電力は、電力変換装置６により電力変換された後に、集電装置７を介して架線１に回生される。なお、電気的なグランドとして、電力変換装置６の負電圧側は車輪３を介してレール２に接続されている。以下、本実施例では、架線１の電圧を直流１５００Ｖとした例を説明する。なお、架線１の代わりに導電レールなどを用いてもよい。
【００２１】
図２は、本実施例にかかる駆動装置の回路図であり、基本回路構成を示す。直流−直流電力変換回路１０１は、リアクトル１０３とスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えており、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は直列接続されて一相を構成している。リアクトル１０３は、集電装置７と電圧センサ１０５の間およびスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の間を繋ぐように配置されている。また、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２には、通流方向が逆方向となるようにダイオードＤ１、Ｄ２が並列接続される。ここで、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がＩＧＢＴの場合にはダイオードＤ１、Ｄ２を接続する必要があるが、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がＭＯＳＦＥＴである場合には、ダイオードＤ１、Ｄ２を接続せずにＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを利用できる。なお、スイッチング素子は、シリコンまたはシリコンより大きいバンドギャップを有するＳｉＣなどの半導体材料で構成される。
【００２２】
直流−交流電力変換回路１０２は、キャパシタ１０４とスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８を備えており、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は直列接続されてＵ相、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は直列接続されてＶ相、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は直列接続されてＷ相をそれぞれ構成する。各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８には、通流方向が逆方向となるようにダイオードＤ３〜Ｄ８が並列接続される。ここで、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８がＩＧＢＴの場合にはダイオードＤ３〜Ｄ８を接続する必要があるが、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８がＭＯＳＦＥＴである場合には、ダイオードＤ３〜Ｄ８を接続せずにＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを利用できる。また、直流−直流電力変換回路１０１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をＩＧＢＴとし、直流−交流電力変換回路１０２のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８をＭＯＳＦＥＴとしたり、またはこの逆にしたりするなど、スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴおよびＩＧＢＴの電圧駆動型素子を混載させてもよい。
【００２３】
直流−交流電力変換回路１０２は、直流−直流電力変換回路１０１が出力した直流電力を平滑化し、ノイズを除去するためのキャパシタ１０４を備えている。キャパシタ１０４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、ならびにＵ相を構成するスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４、Ｖ相を構成するスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、およびＷ相を構成するスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８と並列接続されている。また、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８が例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されて、キャパシタ１０４の直流電力を交流電力に変換することにより、電動機５に交流電力を供給する。また、電圧センサ１０５は、架線１の電圧を検出するために集電装置７とレール２（電気的なグランド）の間に配置されている。
【００２４】
図３は、本実施例にかかる直流−直流電力変換回路１０１が動作した時の電動機５の回生特性である。電動機５の特性としては、車両８の速度の低い領域おいては速度に応じて電動機５に印加される電圧が上昇するため一定のトルクを出力する。従来の駆動装置では直流−交流電力変換回路１０２の直流電圧は架線１の電圧に等しいため、架線１の電圧より高い電圧を電動機５に印加することはできない。
【００２５】
特に車両８の速度が上昇すると、電動機５の逆起電力の増大に伴い電動機５の電流が減少する。すなわち、直流−交流電力変換回路１０２が出力できる電圧が頭打ちになると、電動機５が出力できる最大のトルクが低減する。電動機５の最大トルクを増やすために電動機５および直流−交流電力変換回路１０２の電流容量を増大させると、電動機５および直流−交流電力変換回路１０２は大型化してしまう。
【００２６】
また、車両８がブレーキ動作するときには必要ブレーキ力に対して空気ブレーキと電気ブレーキを併用している。特に車両８が高速（例えば１００ｋｍ／ｈ）で走行している状態からブレーキをかけるとき、従来の駆動装置では電動機５に印加可能な電圧が頭打ちとなっているため、出力トルクが制限される。不足したブレーキ力は空気ブレーキで賄うため、熱エネルギーとして消費され、省エネルギー化の弊害となっていた。
【００２７】
これを回避するために本実施例の駆動装置では架線１と直流−交流電力変換回路１０２の間に直流−直流電力変換回路１０１を搭載している。
【００２８】
直流−直流電力変換回路１０１の動作を説明する。車両８を加速するため電力変換装置６が力行する動作モードにおいて、架線１からリアクトル１０３を介して直流電力が供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態、スイッチング素子Ｑ２がオン状態になっていると、リアクトル１０３には電力が蓄えられる。次に、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態になると、リアクトル１０３に蓄えられた電力はダイオードＤ１を介してキャパシタ１０４に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ１はオン状態となっており同期整流していてもよい。
【００２９】
すなわち、直流−直流電力変換回路１０１がキャパシタ１０４に供給する電力は、架線１とリアクトル１０３に蓄えられた電力の和になる。リアクトル１０３に蓄えられる電力は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンデューティに起因している。例えば、架線１の電圧が直流１５００Ｖであり、直流−直流電力変換回路１０１の出力電圧すなわちキャパシタ１０４に供給される電圧が直流１８００Ｖとすると、スイッチング素子Ｑ２のオンデューティは０．１７（＝１−１５００／１８００）となる。一方、ダイオードＤ１（同期整流時はスイッチング素子Ｑ１）のオンデューティは０．８３（＝１−０．１７）となる。
【００３０】
一方、車両８が減速するために電力変換装置６が回生するとき、電動機５が交流電圧源となり、架線１に電力が回生される。このとき、直流−交流電力変換回路１０２は電動機５の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換し、キャパシタ１０４に電力を蓄える。このとき、キャパシタ１０４に供給される電圧は例えば直流１８００Ｖである。
【００３１】
直流−直流電力変換回路１０１は、キャパシタ１０４の電圧、例えば１８００Ｖを架線１の電圧を１５００Ｖとするために、降圧動作を行う。スイッチング素子Ｑ１がオン状態、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態になっていると、リアクトル１０３を介して架線１に電力が回生される。次に、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態になると、リアクトル１０３に流れる電流は一定であろうとするため、ダイオードＤ２を介して架線１に電力が回生される。このとき、スイッチング素子Ｑ２はオン状態となっており、同期整流していてもよい。
【００３２】
直流−直流電力変換回路１０１が架線１に回生する電力は、リアクトル１０３に蓄えられた電力になる。リアクトル１０３に蓄えられる電力は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンデューティに起因している。例えば、キャパシタ１０４の電圧が直流１８００Ｖであり、直流−直流電力変換回路１０１の出力電圧すなわち架線１に供給される電圧が直流１５００Ｖとすると、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティは０．８３（＝１５００／１８００）となる。一方、ダイオードＤ２（同期整流時はスイッチング素子Ｑ２）のオンデューティは０．１７（＝１−０．８３）となる。
【００３３】
直流−直流電力変換回路１０１を搭載することにより電動機５には架線１の電圧よりも高い電圧を電動機５に印加できる。これは、回生時にも同様であり、電動機５が架線１の電圧より高い電圧を印加できるため、車両８が高速で走行しているときの電気ブレーキを強くできる。
【００３４】
例えば、従来の駆動装置では電動機５に印加される電圧が最大となる車両８の速度が５０ｋｍ／ｈであったのに対して、直流−直流電力変換回路１０１を搭載することによって、電圧が最大となる車両８の速度が６０ｋｍ／ｈに拡大する。すなわち、全電気ブレーキ可能な領域が１０ｋｍ／ｈ上昇するため、当該領域において空気ブレーキを使用する必要が無くなり、回生電力を最大限に回収できる。
【００３５】
図４に、本実施例にかかる直流−直流電力変換回路１０１の動作フローを示す。車両８がブレーキ動作を開始するに当たり、運転士がブレーキハンドルを操作する。そのブレーキハンドルのノッチ情報に基づいて、車両８が目標位置に停止するために必要なブレーキ力が計算される。前述の通り、回生電力を発生する電気ブレーキは省エネルギーに有効なため、電気ブレーキ力の指令が優先して出力される。
【００３６】
次に電気ブレーキ力の指令に基づき、電動機５に必要な出力トルクの指令値を演算する。この電動機出力トルク指令値がその電動機が出力できる最大のトルク（停動トルク）を超過していると、空気ブレーキを使用する必要があるため省エネルギー化の弊害となる。
【００３７】
一方で、回生電力を架線１に戻す際に、電気ブレーキをかけている車両の周辺に回生電力を消費する車両がいないとき（軽負荷回生）には、回生電流により架線１の電圧が上昇していく。架線１の電圧の上限値は例えば１８３０Ｖなど予め定められているため、特に、直流−直流電力変換回路１０１が動作し、電動機５の電気ブレーキを強くすると、軽負荷回生の状態が増えることが課題となる。
【００３８】
そこで，直流−直流電力変換回路１０１の動作フローとしては、電動機５の出力トルク指令値が出力された後に架線１の電圧を、電圧センサ１０５を用いて検出し、架線電圧上限値と比較する。このとき、架線電圧上限値を超えていれば軽負荷回生の状態となるため、電力回生してもその消費先が存在しない。このため、電気ブレーキ力をフィードバックし、必要なブレーキ力との差分から空気ブレーキ力指令を出力し、空気ブレーキを開始する動作をする。
【００３９】
これに対して、架線１の電圧が架線電圧上限値以下の場合には回生電力を消費する車両が存在するため、電気ブレーキを使用することが省エネルギー化に有効である。このとき、電動機５の出力トルク指令値が停動トルク以下であれば、直流−直流電力変換回路１０１が動作せずとも全電気ブレーキが可能となる。
【００４０】
一方、電動機５の出力トルク指令値が停動トルクを上回っている場合には、直流−直流電力変換回路によって高速域での電動機５の出力トルクを向上することにより全電気ブレーキが可能となる。このとき、直流−直流電力変換回路１０１の出力電圧がスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の定格を超過すると、電力変換装置６が故障する。そこで、例えばスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の電圧定格が３３００Ｖの場合、直流−直流電力変換回路１０１の出力電圧は例えば２０００Ｖ以下とする必要がある。
【００４１】
本実施例にかかる直流−直流電力変換回路１０１の動作フローによれば、架線１の電圧を常時監視しながらブレーキ時の電動機５の出力トルク指令値と停動トルクを比較することにより、直流−直流電力変換回路１０１の動作を必要最小限に抑えることができ、省エネルギー化につながる。
【００４２】
また、例えば一車両が速度７０ｋｍ／ｈで走行している場合において周囲に回生電力を消費する車両がいないときには、直流−直流電力変換回路１０１を動作する必要が無い。しかし、その後減速して６０ｋｍ／ｈになった場合において周囲に回生電力を消費する車両が現れたときには、直流−直流電力変換回路１０１を動作して電気ブレーキ力を増大することが省エネルギー化につながる。すなわち、本実施例によると車両が最高速度で走行して電動機５に印加される電圧が最大となる場合に限らず、架線１の電圧と、ブレーキに必要な電動機５のトルクに応じて直流−直流電力変換回路１０１を動作することが有効である。
【００４３】
図５は、本実施例にかかる直流−直流電力変換回路１０１が動作する時のタイミングチャートであり、直流−直流電力変換回路１０１の動作有無における回生電力の計算結果を示す。図５では、車両が高速度で惰行している状態からブレーキをかけている場合を示す。このとき、直流−直流電力変換回路１０１が動作していないと、ブレーキのかけ始めのタイミングで電動機出力トルクが低いため空気ブレーキを多用することとなる。すなわち、回生電力が十分に得られず省エネルギー化に寄与できない。
【００４４】
これに対して、ブレーキのかけ始めのタイミングで直流−直流電力変換回路１０１を動作することによって、電動機の出力トルクが増大している。これにより、空気ブレーキの使用を抑制でき、回生電力を増大できる。
【００４５】
図６は、本実施例にかかる直流−直流電力変換回路１０１が動作した時の消費電力量の内訳例である。本実施例の直流−直流電力変換回路１０１の制御フローを適用することにより空気ブレーキによる消費電力量を抑制し、回生電力量を増大できる。その結果、車両１両が１ｋｍ進む際に消費する電力量（車両原単位［ｋＷｈ／ｋｍ／Ｃａｒ］を低減でき、省エネルギー化に大きく寄与する。
【実施例２】
【００４６】
本実施例は、複数車両で電力融通するものである。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００４７】
図７は、本実施例にかかる複数車両での電力融通における概略図である。実施例１では架線１の電圧およびブレーキに必要な電動機５のトルクに応じて、直流−直流電力変換回路１０１を制御していたが、これに対して、本実施例では、直流−直流電力変換回路１０１の制御フローとして、架線１の電圧情報だけでなく、他の車両の走行モードに基づいて制御する。各車両には、力行や回生の動作情報などの走行モードの情報を送受信する車両情報制御装置９が搭載されており、走行モードの情報は車両情報演算装置１０に収集される。ここで、車両情報演算装置１０が複数の車両の力行や回生の動作情報によって、直流−直流電力変換回路１０１の制御を行うことにより、回生電力を最大化できる。
【００４８】
例えば、一車両が回生しているときに、同一の架線に接続されている車両の中で力行をしようとしている車両がいることを車両情報演算装置１０が検出する。この検出した信号を元に、車両情報制御装置９に信号を伝達することにより、回生車の電動機出力トルクが不足していれば、直流−直流電力変換回路１０１を動作することにより、より多くの回生電力を力行車に融通できる。
【００４９】
すなわち本実施例によれば、複数の車両の走行状況とそれらの中の回生車の電動機出力トルクの情報から、直流−直流電力変換回路１０１を制御し、回生電力を最大化できる。
【実施例３】
【００５０】
本実施例は、電力変換装置の実装例である。以下、実施例１および２との相違点を中心に説明する。
【００５１】
図８は、本実施例にかかる電力変換装置６の実装例である。電力変換装置６は従来の直流−交流電力変換回路１０２に加えて直流−直流電力変換回路１０１を搭載しているため、鉄道のように床下スペースが限られた用途では小型化が望ましい。
【００５２】
そこで、本実施例の電力変換装置６はスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１が同一のパッケージに封入された１ｉｎ１モジュールを８台使用する。更に、直流−直流電力変換回路１０１と直流−交流電力変換回路１０２を同一の冷却器１０６に実装することにより、デッドスペースを削除でき、小型化に寄与する。
【００５３】
なお、電力変換装置６の上下アーム（例えば、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２とダイオードＤ１、Ｄ２）が同一パッケージに封入された２ｉｎ１モジュールを用いてもよく、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８は複数台のモジュールを並列に接続してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  架線
２  レール
３  車輪
４  台車
５  電動機
６  電力変換装置
７  集電装置
８  車両
９  車両情報制御装置
１０  車両情報演算装置
１００  直流−直流電力変換回路の動作フロー
１０１  直流−直流電力変換回路
１０２  直流−交流電力変換回路
１０３  リアクトル
１０４  キャパシタ
１０５  電圧センサ
１０６  冷却器
Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード
【図１】
2018129897.tif 000003
【図２】
2018129897.tif 000004
【図３】
2018129897.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018129897.tif 000007
【図６】
2018129897.tif 000008
【図７】
2018129897.tif 000009
【図８】
2018129897.tif 000010