(57)【要約】【課題】力行時に電車線電圧が低下すると力行電力量が絞られ、力行時間が延びてダイヤ遅延につながり、回生ブレーキ時における軽負荷時に回生電力量が絞られ、省エネルギー効果の低下やディスクブレーキ装置の摩耗につながる。【解決手段】直流電源および該直流電源と直列に接続された蓄電装置によって構成される３つの電位を有する電源と、該電源から得られる直流電力を三相交流電力に変換して交流電動機に出力するインバータ装置と、インバータ装置の三相交流出力電圧を制御する制御装置とを備え、制御装置は、力行時で蓄電装置の蓄電量が第１の所定値以上であれば、直流電源の電圧が第２の所定値より低下した場合に、三相交流電力に変換する電力に占める直流電源からの直流電力分を減らし、三相交流電力に変換する電力に占める蓄電装置からの直流電力分を増加させる。【選択図】図１
2019047553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源および該直流電源と直列に接続された蓄電装置によって構成され、高圧側の第一の電位と低圧側の第二の電位と前記直流電源および前記蓄電装置の接続点である第三の電位の３つの電位を有する電源と、
前記電源から得られる直流電力を三相交流電力に変換して出力するために、一方向に流れる電流を導通または遮断する電流制御素子および該電流制御素子に並列に接続して該電流制御素子と逆方向に電流を導通させる整流素子を組み合わせた電流制御部を複数個備えて構成されるかまたは当該電流制御部と双方向スイッチ素子との組み合わせから構成されるインバータ装置と、
前記インバータ装置の三相交流出力電圧を制御する制御装置と
を備え、
前記インバータ装置から出力される前記三相交流電力によって交流電動機を駆動し、
前記制御装置は、力行時で前記蓄電装置の蓄電量が第１の所定値以上であれば、前記直流電源の電圧が第２の所定値より低下した場合に、前記三相交流電力に変換する電力に占める前記直流電源からの直流電力分を減らし、前記三相交流電力に変換する電力に占める前記蓄電装置からの直流電力分を増加させる
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流電源および該直流電源と直列に接続された蓄電装置によって構成され、高圧側の第一の電位と低圧側の第二の電位と前記直流電源および前記蓄電装置の接続点である第三の電位の３つの電位を有する電源と、
前記電源から得られる直流電力を三相交流電力に変換して出力するために、一方向に流れる電流を導通または遮断する電流制御素子および該電流制御素子に並列に接続して該電流制御素子と逆方向に電流を導通させる整流素子を組み合わせた電流制御部を複数個備えて構成されるかまたは当該電流制御部と双方向スイッチ素子との組み合わせから構成されるインバータ装置と、
前記インバータ装置の三相交流出力電圧を制御する制御装置と
を備え、
前記インバータ装置から出力される前記三相交流電力によって交流電動機を駆動し、
前記制御装置は、回生ブレーキ時で前記蓄電装置の蓄電量が第３の所定値以下であれば、前記直流電源の電圧が第４の所定値より上昇した場合に、前記三相交流電力に変換する電力に占める前記直流電源からの直流電力分を減らし、前記三相交流電力に変換する電力に占める前記蓄電装置からの直流電力分を増加させる
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記三相交流電力に変換する電力に占める前記直流電源からの直流電力分および前記三相交流電力に変換する電力に占める前記蓄電装置からの直流電力分を、前記直流電源の検出電圧と前記直流電源の力行時または回生ブレーキ時における電圧目標値との差分から演算して決定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記直流電源は、集電装置を介して直流電車線に接続したものである
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記直流電車線に接続された部分の前記直流電源の検出電圧が回生ブレーキ中に第５の所定値以下となった場合に、前記蓄電装置からの直流電力のみを前記三相交流電力に変換する
ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と蓄電装置の少なくとも一方から電力を得て交流電動機を駆動する電力変換装置に関する。本発明は、特に鉄道車両用の電力変換装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両において、蓄電池や電気二重層キャパシタなどのエネルギー蓄積手段で構成することで蓄電装置を活用したり、鉄道車両を構成する機器の効率向上により更なる省エネルギー化を実現する動きが活発となっている。
【０００３】
省エネルギー化を実現する方法の一つに、回生ブレーキ能力の拡大がある。回生ブレーキは、交流電動機の誘起電圧が電力変換装置（インバータ装置）入力側の電源電圧以下である必要がある。そのため、誘起電圧が電源電圧よりも高くなる高速度域では、界磁を弱めることで、誘起電圧が電源電圧以下となるように制御している。したがって、高速度域では回生ブレーキ力が不足し、空気ブレーキによるブレーキ力の補足が行われている。
【０００４】
これに対し、非特許文献１には、直流電源と蓄電装置を直列に接続し、インバータ装置の直流側の電圧を昇圧することで、高速度域における加速性能および回生ブレーキ力を向上する技術が報告されている。
【０００５】
この技術を鉄道車両に適用することで、車両の加減速性能を向上させるとともに、回生ブレーキ力を拡大することで、架線に戻す電力を増加させ、更なる省エネルギー化を実現できる。また、高速度域における空気ブレーキの使用量を抑えることができるため、ブレーキシューの磨耗が減りメンテナンス費を削減する効果も得られる。
【０００６】
また、この構成は、直流電源と蓄電装置を直列にした電源による、３レベルインバータ装置であり、通常、直流電源の電圧と蓄電装置の電圧は異なり、中間電位に対する上位電位との電位差（以下、「ＥｄｃＰ」とする）、および下位電位に対する中間電位との電位差（以下、「ＥｄｃＮ」とする）は異なる。
【０００７】
さらに、蓄電装置で使用できるエネルギーは、車両に搭載した蓄電装置の容量によって制限される。鉄道車両は、線路形状等による速度や運転上の制限がない限り、通常は一回の加速で最高速度まで達し、一回のブレーキで停止する。よって、蓄電装置からの放電時間または充電時間が長くなるため、蓄電装置を有効活用するためには、搭載する蓄電装置の容量を十分大きくする必要がある。
【０００８】
鉄道車両では、機器を艤装する制約上、搭載できる蓄電装置の容量に制限があり、非特許文献１に記載の技術を鉄道車両に適用する場合、少ない蓄電装置の容量で高い効果を得るように蓄電装置の充放電を制御する必要がある。このため、直流電源と蓄電装置を直列にした電源による３レベルインバータ装置では、直流電源と蓄電装置の電力配分を、蓄電装置の蓄電量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  оｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に応じて管理することが必要となる。
【０００９】
この課題に対して、非特許文献２には、蓄電装置が追従するべきエネルギー指令値を設定し、直流電源と蓄電装置の電力配分を蓄電装置の蓄電量に応じて変調波のオフセットを調整することで制御する技術が報告されている。
【００１０】
ところで、直流電源すなわち電車線電源に接続される鉄道車両駆動装置は、従来、車両を加速する力行時に電車線電圧が低下すると、電車線電圧の更なる低下を抑制するために、力行に必要な電力を絞る低電圧リミッタ制御を働かせることが一般的である。
【００１１】
また、車両が回生ブレーキにより減速する回生ブレーキ動作時に、電車線に接続される負荷が少なくなり（軽負荷回生状態で）電圧が上昇すると、電車線電圧の更なる上昇を抑制するため、回生ブレーキに必要な電力を絞る軽負荷回生制御を働かせることが一般的である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】嶋田ほか２名：直流入力側に蓄電素子を直列接続した不均等電圧形３レベルインバータの基礎特性、ＩＥＥＪａｐａｎ  ＭＤ−１１−１４  ＲＭ−１１−３５、２０１１
【非特許文献２】浅野ほか５名：回生エネルギーに応じた架線・蓄電素子ハイブリッド電源３レベルインバータの充放電制御、電気学会論文誌Ｄ  Ｖｏｌ．１３７  Ｎｏ．５  ｐｐ．３６９−３７６、２０１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
電力変換装置が、直流電源と蓄電装置の３レベルインバータ装置であっても、力行時に電車線電圧すなわち直流電源の電圧が低下すると、低電圧リミッタにより力行電力量が絞られ、力行時間が延びてダイヤ遅延につながる可能性がある。
同様に、回生ブレーキ時に軽負荷により、電車線電圧すなわち電源電圧が上昇すると、軽負荷回生制御により回生電力量が絞られ、省エネルギー効果の低下や、不足したブレーキを機械ブレーキで賄うことになりディスクブレーキ装置の摩耗につながる。
しかし、上記した各非特許文献には、これらの課題を解決する具体的な対応策までは示唆されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電力変換装置は、直流電源および該直流電源と直列に接続された蓄電装置によって構成され、高圧側の第一の電位と低圧側の第二の電位と直流電源および蓄電装置の接続点である第三の電位の３つの電位を有する電源と、当該電源から得た直流電力を三相交流電力に変換して出力するために、一方向に流れる電流を導通または遮断する電流制御素子および該電流制御素子に並列に接続して該電流制御素子と逆方向に電流を導通させる整流素子を組み合わせた電流制御部を複数個備えて構成されるかまたは当該電流制御部と双方向スイッチ素子との組み合わせから構成されるインバータ装置と、インバータ装置の三相交流出力電圧を制御する制御装置とを備え、インバータ装置から出力される三相交流電力によって交流電動機を駆動し、制御装置は、力行時で蓄電装置の蓄電量が第１の所定値以上であれば、直流電源の電圧が第２の所定値より低下した場合に、三相交流電力に変換する電力に占める直流電源からの直流電力分を減らし、三相交流電力に変換する電力に占める蓄電装置からの直流電力分を増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電装置の蓄電量が使用可能な範囲で、力行時の直流電源低下時や回生ブレーキ時の直流電源上昇時に、直流電源の電力の一部を蓄電装置の電力として負担させることできる。
これにより、力行時に直流電源の電圧低下による低電圧リミッタの絞り量を抑制し、ダイヤ遅延につながる可能性を減少させることができる。
また、回生ブレーキ時に直流電源の電圧上昇による軽負荷回生制御の絞り量を抑制し、省エネルギー効果の低下を回避しディスクブレーキ装置の摩耗を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施例１の構成を示す図である。
【図２】実施例１の変調波、キャリアおよび出力パルスを示す図である。
【図３】実施例１の制御ブロックの構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る実施例２および３の制御ブロックの構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る実施例３の構成を示す図である。
【図６】実施例３の変調波、キャリアおよび出力パルスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態である各実施例について、図面を用いて説明する。本発明に係る電力変換装置は、主として鉄道車両用に適用するものであるが、それに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１に係る電力変換装置について説明する。最初に、実施例１に係る電力変換装置の構成について説明し、その後、実施例１に係る電力変換装置の動作態様について説明する。
【００１９】
図１は、実施例１に係る電力変換装置の構成を示す図である。図１の破線で囲まれたインバータ装置２は、高圧側から低圧側に流れる電流を導通または遮断できる電流制御素子と電流制御素子と逆方向に電流を導通できるダイオードを組み合わせた第１の電流制御部Ｔｕ１から第１２の電流制御部Ｔｗ４により構成される。
【００２０】
一般的に、電流制御素子としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌaｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）などのパワー半導体素子が用いられる。これらのパワー半導体素子は、材料としてシリコンを用いているものが多いが、近年になってＳｉＣ（炭化珪素）やＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたものも増えており、システムの低損失化に貢献している。そのため、電流制御素子はＳｉＣやＧａＮを用いたものでもよい。
【００２１】
インバータ装置２は、直流電源１（電圧Ｅｃｆ）ならびに蓄電装置２１（電圧Ｅｂ）から出力された直流電力を、三相交流電力に変換して交流電動機８を駆動する。
【００２２】
図１の一点鎖線で示す直流電源１は、図示のように、一般的に平滑リアクトル５と集電装置（パンタグラフ）４を介して直流電車線３に接続する構成、または交流架線による交流電力を整流して直流電力を得る構成、または第三軌条方式により直流電力を得る構成、または非接触電力伝送により交流電力を得て整流器により直流電力に変換する構成などが用いられる。
【００２３】
また、交流電動機８は、誘導電動機や永久磁石型同期電動機等が用いられる。図１では、インバータ装置２が１台の交流電動機８を駆動する構成としているが、インバータ装置２が複数台の交流電動機８を駆動する構成であってもよい。
【００２４】
蓄電装置２１は、例えば二次電池やキャパシタで構成され、車両の力行時には電力を放電し、車両の回生ブレーキ時には電力を充電する機能を持つ。
【００２５】
制御装置１１は、蓄電装置２１の蓄電量、電流、電圧および温度などの蓄電状態の情報と、インバータ装置２の電圧、電流および周波数等の動作状態の情報を取得し、後述する図２のＰＷＭ変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）により出力パルスを生成する。さらに、この出力パルスを電流制御部に与え、電流制御部のオン、オフを切り替えることで、直流電源１ならびに蓄電装置２１の直流電力を、三相交流電力に変換し、交流電動機８を駆動する。
【００２６】
次に、インバータ装置２の動作態様について説明する。
蓄電装置２１を図１のとおり低圧側に接続した場合、図２の（ｂ）に示すように、変調波Ｖｃ３２と、振幅ＥｃｆのキャリアＡ３１Ａまたは振幅ＥｂのキャリアＢ３１Ｂとの比較によって、出力パルス３４を決定する。図２では、三相交流のうち一相分について示し、インバータ装置２の出力する交流電圧の指令値をインバータ装置２の直流側の電圧で正規化した変調波Ｖｃ３２、三角波状のキャリアＡ３１ＡおよびキャリアＢ３１Ｂを示している。図２に示すキャリアは二つあり、キャリアＡは直流電源１の電圧、キャリアＢは蓄電装置２１の電圧でそれぞれ正規化したものである。
【００２７】
ここで、変調波Ｖｃ３２と振幅ＥｃｆのキャリアＡ３１Ａとの比較によって、電流制御部Ｔｕ１、Ｔｕ３、Ｔｖ１、Ｔｖ３、Ｔｗ１およびＴｗ３を制御する。また、変調波Ｖｃ３２と振幅ＥｂのキャリアＢ３１Ｂとの比較によって、電流制御部Ｔｕ２、Ｔｕ４、Ｔｖ２、Ｔｖ４、Ｔｗ２およびＴｗ４を制御する。電流制御部Ｔｕ１からＴｗ４は、変調波とキャリアとの大小関係に基づいて、変調波Ｖｃ３２がキャリアより大きい場合はオン指令となり、変調波Ｖｃ３２がキャリアより小さい場合はオフ指令となる。
【００２８】
例えば、力行時においては、図２の（ｂ）の区間Ｘでは、変調波Ｖｃ３２が、キャリアＡ３１ＡおよびキャリアＢ３１Ｂより小さいところでは、Ｔｘ１オフ、Ｔｘ２オフ、Ｔｘ３オンおよびＴｘ４オンとなる。また、変調波Ｖｃ３２が、キャリアＡ３１Ａより小さく、キャリアＢ３１Ｂより大きいところでは、Ｔｘ１オフ、Ｔｘ２オン、Ｔｘ３オンおよびＴｘ４オフとなる動作を繰り返す。これにより、蓄電装置２１から交流電動機８を駆動するための電力を放電する。ここで、添え字ｘは、３相のｕ、ｖおよびｗのどれか１相を示すもので、以降同様である。
【００２９】
また、図２の（ｂ）の区間Ｙでは、変調波Ｖｃ３２が、キャリアＡ３１Ａより小さく、キャリアＢ３１Ｂより大きいところでは、Ｔｘ１オフ、Ｔｘ２オン、Ｔｘ３オンおよびＴｘ４オフとなる。また、変調波Ｖｃ３２が、キャリアＡ３１ＡおよびキャリアＢ３１Ｂより大きいところでは、Ｔｘ１オン、Ｔｘ２オン、Ｔｘ３オフおよびＴｘ４オフとなる。これにより、直流電源１から交流電動機８を駆動するための電力を放電する。
【００３０】
このように、変調波Ｖｃ３２がキャリアＢ３１Ｂと交差する場合、蓄電装置２１から放電、または蓄電装置２１に充電する動作が行われる。
【００３１】
ところで、車両を加速させるときには、ＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、可変電圧可変周波数）制御を行う。ＶＶＶＦ制御は、交流電動機８を任意の回転数で駆動するため、交流電動機８の回転数が上がるに従い、変調波Ｖｃ３２の振幅を大きくし、かつ周波数を上げていく制御方法である。このとき、変調波Ｖｃ３２の中心３３を、蓄電装置２１の状態に応じオフセット調整を行う。すなわち、変調波Ｖｃ３２の中心３３を上下にシフトすることにより、Ｔｘ１からＴｘ４のそれぞれのオン時間を変え、交流電動機８を駆動するための電力について、直流電源１が負担する電力と蓄電装置２１が負担する電力で電力配分を制御することができる。
【００３２】
なお、上記ＥｄｃＰに相当する電圧Ｅｃｆと、ＥｄｃＮに相当する電圧Ｅｂが同値であるか否かは問わず、キャリアＡ３１ＡをＥｃｆ、キャリアＢ３１ＢをＥｂの各電圧で正規化し、出力電力調整のため、変調波Ｖｃ３２のオフセット調整を行うことに加え、変調波Ｖｃ３２の振幅調整を行うことで、任意の電圧比で運用できる。
【００３３】
次に、本発明において、力行時に直流電源１の電圧が低下した場合の動作態様について説明する。
図３は、力行時に、上述した変調波Ｖｃ３２の力行低電圧時のオフセット操作量оｆｓｐを決定する方法の一例を示す図である。直流電源１の電圧Ｅｃｆと力行時の直流電源低電圧基準値Ｅｃｆ−ｌとの差分を乗算器５１Ａに入力し、さらに制限器５２Ａを通過させて、変調波Ｖｃ３２の力行低電圧時のオフセット操作量оｆｓｐを決定する。
【００３４】
このオフセット操作量оｆｓｐにより、図２の（ｃ）に示すように、変調波Ｖｃ３２が下側にシフトされる。ただし、このシフト動作は、蓄電装置２１の蓄電量（ＳＯＣ）が、蓄電装置２１の力行時に使用可能なＳＯＣ下限値（ＳＯＣｐｍｉｎ）以上の場合に動作させるものであり、使用可能なＳＯＣ下限値（ＳＯＣｐｍｉｎ）以下の場合には動作させない。なぜならば、蓄電装置２１の過放電を防止するためである。
【００３５】
図２の（ａ）は、直流電源１の電圧Ｅｃｆが力行時の直流電源低電圧基準値Ｅｃｆ−ｌより低下した場合に、蓄電装置２１の蓄電量（ＳＯＣ）が蓄電装置２１の力行時に使用可能なＳＯＣ下限値（ＳＯＣｐｍｉｎ）相当の電圧値以上であれば、変調波Ｖｃ３２の力行低電圧時のオフセット操作量оｆｓｐを出力する例を示している。力行低電圧時のオフセット操作量оｆｓｐは、制限器５２Ａによりоｆｓｐｍａｘで制限している。
【００３６】
これにより、蓄電装置２１が負担する力行電力が増え、直流電源１が負担する力行電力が減る。直流電源１が負担する力行電力が減ることで、従来装置の低電圧リミッタ制御と同様、直流電源１すなわち電車線電源の負担を抑制し、直流電源１の更なる電圧低下を抑制することができる。このことは、直流電源電圧の低下によって車両の駆動特性が低下した影響によるダイヤ遅延の可能性を減少させることにつながる。
【００３７】
また、ここでは、力行低電圧時のオフセット操作量оｆｓｐを提供する回路を、制限器と乗算器で構成したが、ＰＩ制御器のような制御器と出力制限器を組み合わせてもよい。
【実施例２】
【００３８】
本発明に係る実施例２として、回生ブレーキ時の直流電源１の電圧上昇時の動作について説明する。
図４の（ａ）は、回生ブレーキ時に、上述した変調波Ｖｃ３２の回生ブレーキ軽負荷回生時のオフセット操作量оｆｓｂを決定する方法の一例を示す図である。直流電源１の電圧Ｅｃｆと回生ブレーキ時の直流電源低電圧基準値Ｅｃｆ−ｈとの差分を乗算器５１Ｂに入力し、さらに制限器５２Ｂを通過させて、変調波Ｖｃ３２の回生ブレーキ軽負荷回生時のオフセット操作量оｆｓｂが決定される。
【００３９】
変調波Ｖｃ３２の回生ブレーキ軽負荷回生時のオフセット操作量оｆｓｂにより、図２の（ｃ）に示すように、変調波Ｖｃ３２が下側にシフトされる。これにより、蓄電装置２１が負担する回生電力が増え、直流電源１が負担する回生電力が減ることになる。直流電源１の負担する回生電力が減ることで、従来装置の軽負荷回生制御と同様、直流電源１すなわち電車線電源の更なる上昇と軽負荷回生制御による回生電力の絞り量を抑制する。このようにすることで、省エネルギー効果を上げ、回生ブレーキで不足するブレーキ力を機械ブレーキで負担することも減るため、ディスクブレーキ装置の摩耗も低減できる。
【００４０】
特に、軽負荷回生時では、電源電圧１が大幅に上昇し、回生電力が完全にゼロ（以下、「回生失効」とよぶ）になった場合、一度ブレーキ操作を解除した後に再度ブレーキ操作を扱わない限り回生失効状態が継続することになり、大きな回生エネルギーを失うことになる。このため、実施例２により極力回生失効を抑制することは、省エネルギー化に大きな効果がある。
【００４１】
ただし、上記シフト動作は、蓄電装置２１の蓄電量（ＳＯＣ）が、蓄電装置２１の回生ブレーキ時に使用可能なＳＯＣ上限（ＳＯＣｂｍａｘ）以下の場合に動作させるものであり、使用可能なＳＯＣ上限（ＳＯＣｂｍａｘ）以上の場合には動作させない。なぜならば、蓄電装置２１の過充電を防止するためである。
【００４２】
また、ここでは、オフセット操作量оｆｓｂを提供する回路を、制限器と乗算器で構成したが、ＰＩ制御器のような制御器と出力制限器を組み合わせてもよい。
【実施例３】
【００４３】
図５は、本発明に係る実施例３の構成を示す図である。
図１に示す実施例１との構成の違いは、直流電車線電圧Ｅｓを制御装置１１に入力する点である。回生ブレーキ中に、集電装置（パンタグラフ）４が直流電車線３から離線すると回生失効状態となるが、この離線状態時に、変調波Ｖｃ３２のオフセット調整を行い、変調波Ｖｃ３２の中心３３を下にシフトして、変調波Ｖｃ３２の振幅をＥｂ以下で制限する。このように、蓄電装置２１の電力を交流電動機８の駆動電力として使用することで、回生動作を継続することができ、回生失効状態を防ぐことができる。
【００４４】
ここで、離線の判定は、例えば図４の（ｂ）に示すように、制御装置１１に入力した直流電車線電圧Ｅｓと離線判定電圧Ｅｓ−ｌとを比較演算器５３で比較し、直流電車線電圧Ｅｓが離線判定電圧Ｅｓ−ｌ以下となったときに、比較演算器５３は“１”を出力する。この出力により、比較演算器５３に続く乗算器５１Ｃおよび制限器５２Ｃを通して、回生ブレーキ離線時のオフセット量ｏｆｓｂｒが決定され、変調波Ｖｃ３２の中心３３が下にシフトされる。これにより、変調波Ｖｃ３２は、図６に示す状態となり、蓄電装置２１のみで回生電力を賄う動作となり、回生失効状態を防ぐことができる。
【００４５】
ただし、実施例２と同様、このシフト動作は、蓄電装置２１の蓄電量（ＳＯＣ）が、蓄電装置２１の回生ブレーキ時に使用可能なＳＯＣ上限（ＳＯＣｂｍａｘ）以下の場合に動作させるものであり、使用可能なＳＯＣ上限（ＳＯＣｂｍａｘ）以上の場合には動作させない。なぜならば、蓄電装置２１の過充電を防止するためである。
【００４６】
また、上記各実施例のインバータ装置２では、一方向に流れる電流を導通または遮断する電流制御素子および該電流制御素子と逆方向に電流を導通するダイオードを組み合わせたものを電流制御部として複数個備えて構成する例を示したが、変形例として、上記電流制御部に加えて双方向スイッチ素子を用い、複数個の上記電流制御部と複数個の双方向スイッチ素子とを組み合わせてインバータ装置２を構成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  直流電源、２  インバータ装置、３  直流電車線、４  集電装置（パンタグラフ）、
５  平滑リアクトル、６  蓄電装置に並列接続された平滑コンデンサ、
７  直流電源に並列接続された平滑コンデンサ、８  交流電動機、９  接地、
１１  制御装置、２１  蓄電装置、３１Ａ  キャリアＡ、３１Ｂ  キャリアＢ、
３２  変調波Ｖｃ、３３  変調波Ｖｃの中心、３４  出力パルス、
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ  乗算器、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ  制限器、
Ｅｂ  蓄電装置２１の電圧、Ｅｃｆ  直流電源１の電圧、
Ｅｃｆ−ｌ  力行時の直流電源低電圧基準値、
Ｅｃｆ−ｈ  回生ブレーキ時の直流電源軽負荷電圧基準値、
Ｅｓ  直流電車線３の電圧、Ｅｓ−ｌ  離線判定電圧、Ｋ  ゲイン係数、
оｆｓｂ  回生ブレーキ軽負荷回生時のオフセット操作量、
оｆｓｂｒ  回生ブレーキ離線時のオフセット操作量、
оｆｓｐ  力行低電圧時のオフセット操作量
ＳＯＣ  蓄電装置２１の蓄電量、
ＳＯＣｂｍａｘ  蓄電装置２１の回生ブレーキ時に使用可能なＳＯＣ上限、
ＳＯＣｐｍｉｎ  蓄電装置２１の力行時に使用可能なＳＯＣ下限、
Ｔｕ１  第１の電流制御部、Ｔｕ２  第２の電流制御部、Ｔｕ３  第３の電流制御部、
Ｔｕ４  第４の電流制御部、Ｔｖ１  第５の電流制御部、Ｔｖ２  第６の電流制御部、
Ｔｖ３  第７の電流制御部、Ｔｖ４  第８の電流制御部、Ｔｗ１  第９の電流制御部、
Ｔｗ２  第１０の電流制御部、Ｔｗ３  第１１の電流制御部、
Ｔｗ４  第１２の電流制御部、Ｖｃ  インバータ装置２の変調波
【図１】
2019047553.tif 000003
【図２】
2019047553.tif 000004
【図３】
2019047553.tif 000005
【図４】
2019047553.tif 000006
【図５】
2019047553.tif 000007
【図６】
2019047553.tif 000008