(57)【要約】【課題】  ブレーキチョッパを搭載するときに，追加機器を抑えるブレーキチョッパシステムを提案する【解決手段】  交流電力を集電する集電装置から入力された交流電力を変圧する変圧器と，前記変圧器で変圧した交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換装置と，直流電力を三相交流電力に変換する第二の電力変換装置と，前記第一と前記第二の電力変換装置の間に設置されたフィルタコンデンサと，を有する鉄道車両駆動装置において，  前記第一の電力変換装置と前記変圧器の間に設置され，前記変圧器から前記フィルタコンデンサへ流入する充電電流を制限する充電抵抗を有し，前記第一の電力変換装置は，車両のブレーキ時に前記三相交流モータで発生した回生電力を前記充電抵抗に供給して，前記充電抵抗により前記回生電力を消費する。【選択図】図１
2015056993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を集電する集電装置と，
前記集電装置から入力された交流電力を変圧する変圧器と，
前記変圧器で変圧した交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換装置と，
前記第一の電力変換装置から供給される直流電力を三相交流電力に変換し三相交流モータを駆動する第二の電力変換装置と，
前記第一の電力変換装置と前記第二の電力変換装置の間に設置され，一方が高圧側にもう一方が低圧側に接続されているフィルタコンデンサと，を有する鉄道車両駆動装置において，
前記第一の電力変換装置と前記変圧器の間に設置され，前記変圧器から前記フィルタコンデンサへ流入する充電電流を制限する充電抵抗を有し，
前記第一の電力変換装置は，車両のブレーキ時に前記三相交流モータで発生した回生電力を前記充電抵抗に供給して，前記充電抵抗により前記回生電力を消費することを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両駆動装置において，
前記充電抵抗と並列に接続された第１の接触器と，
前記変圧器に対して並列に接続されており，ブレーキリアクトルと第２の接触器とが直列接続された直列回路と，
前記直列回路と前記変圧器と間に配置された第３の接触器と，を備え，
車両のブレーキ時に，前記第２の接触器が投入され，前記第１及び第３の接触器が開放された状態となり，前記充電抵抗と前記ブレーキリアクトルに回生電流が流れることを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の鉄道車両駆動装置において，
前記充電抵抗と並列に接続された第１の接触器を備え，
車両のブレーキ時に，前記第１の接触器が開放された状態となり，前記充電抵抗と前記変圧器の二次側巻線に回生電流が流れることを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動装置において，
前記第一の電力変換装置は，４つのスイッチング素子を有し，第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子が直列接続された中間点は前記変圧器の二次側巻線の一方側と接続され，第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子が直列接続された中間点は前記変圧器の二次側巻線の他方側と接続され，
前記充電抵抗は，前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子が直列接続された中間点と，前記変圧器の二次側巻線の一方側との間に接続され，
前記第一の電力変換装置は，回生電力を前記充電抵抗に供給する際に，前記第１及び第４のスイッチング素子を通流させる第１通流経路と，前記第２及び第３のスイッチング素子を通流させる第２の通流経路とを切り替える手段を有し，
前記第一の電力変換装置が前記充電抵抗へ回生電力を供給した動作回数，または動作時間，あるいは前記充電抵抗に流れた電流の総量のうちの少なくとも一つが所定値を超えた場合に，前記通流経路を切り替えることを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動装置において，
前記第一の電力変換装置は，４つのスイッチング素子を有し，第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子が直列接続された中間点は前記変圧器の二次側巻線の一方側と接続され，第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子が直列接続された中間点は前記変圧器の二次側巻線の他方側と接続され，
前記充電抵抗は，前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子が直列接続された中間点と，前記変圧器の二次側巻線の一方側との間に接続され，
前記第一の電力変換装置は，回生電力を前記充電抵抗に供給する際に，前記複数のスイッチング素子の少なくともいずれかの通流率を制御して，前記充電抵抗へ供給される回生電力を調整することを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両用駆動装置において，
前記第一の電力変換装置は，前記第１及び第４のスイッチング素子を通流させる第１通流経路を介して回生電力を前記充電抵抗に供給する際に，前記第１のスイッチング素子をスイッチングさせて通流率を制御する第１モードと，第４のスイッチング素子をスイッチングさせて通流率を制御する第２モードを切り替える手段を有し，
一方の前記モードにおいて，前記充電抵抗へ回生電力を供給した動作回数，または動作時間，あるいは前記充電抵抗に流れた電流の総量のうちの少なくとも一つが所定値を超えた場合に，前記モードを切り替えることを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動装置において，
前記第一の電力変換装置は，車両のブレーキ時にであって，パンタグラフの離線，デッドセクション通過や架線に電力を戻すことを許可されていない路線走行，架線電圧の所定値以上の上昇のいずれかを検知した場合に，前記三相交流モータで発生した回生電力を前記充電抵抗に供給して，前記充電抵抗により前記回生電力を消費することを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動装置において，
直流電力を集電する直流電力集電装置と，
前記第一の電力変換装置と前記第二の電力変換装置の間の直流部と前記直流電力集電装置の間に設置され，前記直流電力集電装置から前記フィルタコンデンサへ流入する充電電流を制限する第二の充電抵抗と，を備え，
前記車両が交流架線区間を走行中は，前記集電装置を介して交流電力を取り込み，前記車両が直流架線区間を走行中は，前記直流電力集電装置を介して直流電力を取り込むことを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動装置において，
前記集電装置を前記第一の電力変換装置と前記第二の電力変換装置の間の直流部と，前記変圧器のいずれかに接続するスイッチと，
前記直流部と前記スイッチの間に設置され，前記スイッチにより前記集電装置と前記直流部とが接続された場合に，前記集電装置から前記フィルタコンデンサへ流入する充電電流を制限する第二の充電抵抗と，を備え，
前記車両が交流架線区間を走行中は，前記スイッチにより前記集電装置と前記変圧器が接続されて，前記集電装置を介して交流電力が前記変圧器に供給され，前記車両が直流架線区間を走行中は，前記スイッチにより前記集電装置と前記直流部が接続されて，前記集電装置を介して直流電力が前記直流部に供給されることを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の鉄道車両用駆動装置を搭載した鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両用の駆動装置に係り，交流車および交直流車向け駆動装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電化区間を走行する電気鉄道車両は，架線から変圧器を介して入力された交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換装置と，直流電力を三相交流電力に変換する第二の電力変換装置からなる車両駆動制御装置を搭載している。上記車両が直流区間を走行する場合は，第一の電力変換装置と第二の電力変換装置の間の直流出力部に架線からの電力が入力される構造となっている。
【０００３】
電気鉄道車両は，加速時には，交流区間では架線から変圧器と第一の電力変換装置と第二の電力変換装置を介して三相交流電力がモータに供給され，直流区間では架線から第二の電力変換装置を介して三相交流電力がモータに供給され，モータを駆動している。電気鉄道車両は，減速時には，モータで発生した三相交流電力を，交流区間では第二の電力変換装置と第一の電力変換装置と変圧器を介して架線に戻し，直流区間では第二の電力変換装置を介して架線に電力を戻すことで，発電した電力を再利用する回生ブレーキを用いる。
【０００４】
しかし，パンタグラフが架線から離線した時やデッドセクション通過時の様に架線に電力を戻せない場合や，架線に電力を戻すことを許可されていない路線を走行する場合，または架線の電圧が所定値以上に上昇して架線に電力を戻せない場合には，空気ブレーキを用いて車両を減速させる。空気ブレーキは使用頻度に応じてブレーキシューが磨耗するため，空気ブレーキの使用頻度が高い場合には磨耗が進み，ブレーキシューの交換周期が短くなるという課題がある。そこで，回生ブレーキを使えない場合に，モータで発生した電力をブレーキ抵抗と呼ばれる抵抗器で消費することでブレーキ力を得るブレーキチョッパシステムが考案，実用化されている。このブレーキチョッパシステムにより空気ブレーキの使用頻度を減らすことができる。
【０００５】
一方で，ブレーキチョッパシステムは，第一の電力変換装置および第二の電力変換装置とは別にチョッパ装置と抵抗器とリアクトルを設置する必要があり，車両駆動装置が大きくなるという実装上の課題がある。
【０００６】
これに対して，第一の電力変換装置をチョッパ装置として使用することで，ブレーキチョッパシステムを構成する機器を減らす方法が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４-３１２９３９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら，特許文献１では，チョッパ装置には既存の機器を流用しているが，リアクトルとブレーキ抵抗は別途必要となるため，装置サイズの小型化の効果が小さかった。
【０００９】
本発明はこれら従来技術の課題を鑑みてなされたものであり，追加機器を低減したブレーキチョッパシステムを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するための手段として，交流電力を集電する集電装置から入力された交流電力を変圧する変圧器と，前記変圧器で変圧した交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換装置と，直流電力を三相交流電力に変換する第二の電力変換装置と，前記第一と前記第二の電力変換装置の間に設置されたフィルタコンデンサと，を有する鉄道車両駆動装置において，
前記第一の電力変換装置と前記変圧器の間に設置され，前記変圧器から前記フィルタコンデンサへ流入する充電電流を制限する充電抵抗を有し，前記第一の電力変換装置は，車両のブレーキ時に前記三相交流モータで発生した回生電力を前記充電抵抗に供給して，前記充電抵抗により前記回生電力を消費する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，従来のブレーキチョッパ装置に必要であったリアクトルやブレーキ抵抗を他の機器と共用することにより機器数を削減し，駆動装置の部品数を減らすことが出来，装置の小型化・軽量化を図れるのに加え，部品点数の低減により故障のリスクを減らし信頼性を向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１におけるシステム構成を示す図である。
【図２】実施例１における別のシステム構成を示す図である。
【図３】実施例１，実施例２，実施例３における電流の経路１を示す図である。
【図４】実施例１，実施例２，実施例３における電流の経路２を示す図である。
【図５】実施例１，実施例２，実施例３における制御論理を示す図である。
【図６】実施例２におけるシステム構成を示す図である。
【図７】実施例３におけるシステム構成を示す図である。
【図８】実施例３における別のシステム構成を示す図である。
【図９】実施例３における別のシステム構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を用いて、複数の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の鉄道車両用駆動装置における第一の実施例を図１に示す。
【００１５】
まず，機器の構成について説明する。第一の電力変換装置１は，交流架線用パンタグラフ２からスイッチ３と変圧器４を介して供給された交流電力を，直流電力に変換して第二の電力変換装置９に供給する。ここで，第一の電力変換装置１はスイッチング素子１ａ〜１ｄで構成される。具体的には，各スイッチング素子１ａ〜１ｄはIGBTなどのトランジスタと，当該トランジスタと逆並列に接続されたダイオードで構成され，１ａと１ｂ，１ｃと１ｄがそれぞれ直列に接続され，１ａと１ｂの直列回路と１ｃと１ｄの直列回路とが並列接続されている。また，スイッチング素子１ａと１ｂの中間点は，変圧器の二次側巻線の一方側と接続され，スイッチング素子１ｃと１ｄの中間点は，変圧器の二次側巻線の他方側と接続されている。
【００１６】
スイッチ３は電流の遮断が可能な真空遮断器でもよいし，電磁石の動作により電機回路を開閉する電磁接触器でもよいし，真空遮断器と電磁接触器を直列に接続した構成でもよい。第一の電力変換装置１と変圧器４の間には充電抵抗５と電磁接触器６が並列に接続された回路と電磁接触器１２が直列に接続されている。充電抵抗５および電磁接触器６と電磁接触器１２の間には，ブレーキリアクトル１４が変圧器４に対して並列に接続されており，ブレーキリアクトル１４の未使用時は電磁接触器１３で開放されるようになっている。
【００１７】
ここで，図１では電磁接触器１２は変圧器４と充電抵抗５および電磁接触器６との間に接続されているが，変圧器４とブレーキリアクトル１４の間に接続されていれば良く。つまり，図２のように変圧器４とスイッチング素子１ｃおよび１ｄとの間に電磁接触器１２が設置されていてもよく，変圧器の両端に設置されてもよい。また，ブレーキリアクトル１４を開放する電磁接触器１３も，ブレーキリアクトル１４のどちら側に設置されてもよく，ブレーキリアクトル１４の片端ではなく両端に設置されていてもよい。
【００１８】
第一の電力変換装置１と第二の電力変換装置９の間は直流ステージと呼ばれ，直流ステージには架線電圧周波数の2倍の整流リップルを吸収するフィルタ回路７やフィルタコンデンサ８が設置されている。フィルタ回路７は必ずしも設置する必要はない。第二の電力変換装置９は第一の電力変換装置１から供給される直流を三相交流電力に変換して三相モータ１０を駆動する。制御装置１１は第一の電力変換装置１および第二の電力変換装置９を制御する信号ＰｃとＰｉを出力する。
【００１９】
次に，駆動装置の具体的な動作について説明する。
【００２０】
まず，充電抵抗５を用いて架線からフィルタコンデンサ８へ過電流が流入することを防止するための動作について説明する。制御装置１１はスイッチ３を投入されていることを確認すると，スイッチ１２だけを投入する。この時，電流は充電抵抗５を介してフィルタコンデンサ８へ流れるため，フィルタコンデンサ８が充電されていない状態であっても，過電流が流れることを防止する。次に，フィルタコンデンサ８の電圧が所定の値を超えた時にスイッチ６を投入する。スイッチ６を投入する電圧は固定の値としてもよいし，変圧器の二次電圧に応じて変化させてもよい。
【００２１】
次に，回生電力を充電抵抗５で消費させる際の動作について説明する。制御装置１１は車両が回生中に，パンタグラフの離線やデッドセクション通過や架線に電力を戻すことを許可されていない路線走行や架線電圧の所定値以上の上昇のいずれかを検知した場合に，架線に回生電力を戻せないと判断して，制御装置１１は電力変換装置1をブレーキチョッパとして動作させるモード(以下ブレーキチョッパモード)に切り替える。ブレーキチョッパモードでは，まず第一の電力変換装置１と第二の電力変換装置９を停止させ，電磁接触器１２と電磁接触器６を開放する。スイッチ３は必ずしも開放する必要はないが，パンタグラフ２が架線と接触している場合は開放することが望ましい。この時，スイッチ３が真空遮断器と電磁接触器を直列に接続した構成の場合は，真空遮断器の動作回数を抑制するために電磁接触器のみを開放する。これらの機器が開放されたことを確認した後，電磁接触器１３を投入してブレーキリアクトル１４を主回路に接続する。
【００２２】
電磁接触器１３が投入されると，制御装置１１は，第二の電力変換装置９を再び回生動作させ，フィルタコンデンサ８の電圧が一定となるように充電抵抗５に流れる電流を制御するブレーキチョッパとして第一の電力変換装置１を動作させる。
【００２３】
第一の電力変換装置１をブレーキチョッパとして動作させる場合，電流が流れる経路としては，図３のようにスイッチング素子１ａと１ｄを経由する経路１と，図４のようにスイッチング素子１ｂと１ｃを経由する経路２が考えられ，電流をどちらの経路に流してもよい。
【００２４】
ここで，特許文献１の技術によると、チョッパ装置に流用するのは第一の電力変換装置の一部であるため，第一の電力変換装置の一部のスイッチング素子だけが頻繁に使用されて劣化が進み，第一の電力変換装置全体としての信頼性が低下するという課題があるが，例えば，第一の電力変換装置１を構成するスイッチング素子１ａ〜１ｄの劣化度合いを均一とするために，第一の電力変換装置１をチョッパとして動作させるたびに経路１と経路２を交互に入れ替えるとよい。その他，第一の電力変換装置１をチョッパ装置として動作させた回数が所定の回数に達した時に経路を替えたり，第一の電力変換装置をチョッパ装置として動作させた時間が所定の時間に達したときに経路を替えたり，一方の経路に流れた電流の時間積分値を計算して，時間積分値（つまり，電流の総量）が所定の値に達したときに経路を替えてもよい。電流経路の入れ替える時には，同相の高圧側のスイッチング素子と低圧側のスイッチング素子が同時にオンしないように，一時的に電力変換装置を停止させてから電流経路を入れ替えるとよい。
【００２５】
このように，第一の電力変換装置１を従来のブレーキチョッパと同じように動作させる場合は，第一の電力変換装置１の制御装置１１に対して，通常の電力変換装置としての制御システムに加えて，ブレーキチョッパで動作する制御システムを搭載する必要がある。これらの制御は，ブレーキチョッパモードになった時点で切り替えるようにすればよい。
【００２６】
また，図３および図４において，電流が流れる経路上にないスイッチング素子は高圧側と低圧側が短絡することを防止するために常時オフ状態とする必要がある。しかし，装置によっては，制御装置１１内において高圧側のスイッチング素子(例えば１ａ）の制御信号のみを演算し，低圧側のスイッチング素子(例えば１ｂ)の制御信号は，高圧側の制御信号を反転させて作成する場合がある。この場合，高圧側もしくは低圧側のスイッチング素子のみ動作させるブレーキチョッパモードの制御信号を生成することが出来ない。そこで，電流が流れる経路ごとにスイッチングさせる素子を決めておき，その素子以外は流れる経路に応じて常時オンさせるか常時オフさせる処理を追加する。図５に，図３および図４の構成において，ブレーキチョッパの制御信号生成を実現する論理の一例を示す。
【００２７】
図５の論理では，スイッチング素子１ａ〜１ｄの制御信号はオン指令が１とオフ指令が０のディジタル信号とし，その他に電流経路を示すフラグと，１が許可，０が不許可を示すスイッチングの許可信号１ａＳＷ〜１ｄＳＷを用いる。例えば，経路１において高圧側のスイッチング素子１ａをスイッチングさせ，スイッチング素子１ｄは導通状態，スイッチング素子１ｂとスイッチング素子１ｃは常時オフさせる場合を考える。まず，電流は経路１を流れるため，経路２のフラグは立たずスイッチング素子１ｂと１ｃの制御信号の出力は常に０すなわちオフ指令となる。次に，１ｄのスイッチングの許可信号１ｄＳＷは０となるため，出力は常に１すなわちオン指令となり，スイッチング素子１ａについては，制御信号がそのまま出力されるようになっている。つまり，フィルタコンデンサ８の電圧が一定となるようにスイッチング素子１ａの通流率を制御する制御信号に基づいて，スイッチング素子１ａのスイッチングが制御される。ここで，車両の全ブレーキ力を充電抵抗で消費する場合には，フィルタコンデンサ８の電圧が一定となるようにスイッチング素子の通流率を制御する必要があるが，車両のブレーキ力を充電抵抗と空気ブレーキとに分担する場合には，スイッチング素子の通流率は，充電抵抗で負担する分のブレーキ量に従って定められる。
【００２８】
なお，スイッチングさせる素子は高圧側，低圧側のどちらでもよく，電流経路と同様に第一の電力変換装置１をチョッパとして動作させるたびに，スイッチングさせる素子を高圧側と低圧側で交互に入れ替えてもよい。その他，第一の電力変換装置１をチョッパ装置として動作させた回数が所定の回数に達した時に経路を替えたり，第一の電力変換装置をチョッパ装置として動作させた時間が所定の時間に達したときに経路を替えたり，一方の経路に流れた電流の時間積分値を計算して，時間積分値が所定の値に達したときにスイッチングさせる素子を高圧側と低圧側で替えてもよい。
【００２９】
第一の電力変換装置１をブレーキチョッパ装置として動作させている時に，架線に対して電力を戻せるようになった場合，まず，第一の電力変換装置１と第二の電力変換装置９の動作を一度停止させて，電磁接触器１３を開放した後，スイッチ３と電磁接触器６と電磁接触器１２を投入する各器機の投入および開放が確認されると，第二の電力変換装置９から第一の電力変換装置１と変圧器４を介して架線に電力を戻す通常の回生動作を行う。
【００３０】
このように，第一の電力変換装置１と充電抵抗５とブレーキリアクトル１４を用いてブレーキチョッパを構成することで，充電抵抗５をフィルタコンデンサ８への過大な充電電流を抑制する抵抗及び回生電力を消費する抵抗として利用することが可能となるため、従来のブレーキチョッパシステムよりも小型のブレーキチョッパシステムを実現できる。実施例１の図１では１台の三相モータを駆動するとして図示しているが，複数台の三相モータを駆動する構成であってもよい。また，変圧器４に１台の第一の電力変換装置が接続されるように図示しているが，複数台の第一の電力変換装置が接続される構成でもよく，その場合，第一の電力変換装置ごとに充電抵抗と電磁接触器の並列回路とブレーキリアクトルが接続されていればよい。
【実施例２】
【００３１】
本発明の鉄道車両用駆動装置における第二の実施例を図６に示す。実施例１と異なる点は，ブレーキリアクトル１４が接続されていない点である。
【００３２】
まず，機器の構成について説明する。図１とはほぼ同じ構成であるため，異なる点についてのみ説明する。実施例２では，ブレーキリアクトル１４の代わりに変圧器４の二次側巻線をブレーキリアクトルとして用いてブレーキチョッパシステムを構成するため，図１の回路からブレーキリアクトル１４と電磁接触器１２と１３が撤去されているが，電磁接触器１２については設置されていてもよい。
【００３３】
次に，駆動装置の具体的な動作について説明する。制御装置１１は，車両が回生中に，パンタグラフの離線やデッドセクション通過や架線に電力を戻すことを許可されていない路線走行や架線電圧の所定値以上の上昇のいずれかを検知した場合に，架線に回生電力を戻せないと判断して，ブレーキチョッパモードとなり，まず，第一の電力変換装置１と第二の電力変換装置９を停止させ，スイッチ３と電磁接触器６を開放する。この時，スイッチ３が真空遮断器と電磁接触器を直列に接続した構成の場合は，真空遮断器の動作回数を抑制するために電磁接触器のみを開放する。これらの機器が開放されたことを確認した後，第二の電力変換装置９を再び回生動作させ，第一の電力変換装置１はフィルタコンデンサ８の電圧が一定となるように充電抵抗５に流れる電流を制御するブレーキチョッパとして動作させる。ブレーキチョッパとしての動作は実施例１と同じ動作となる。
【００３４】
第一の電力変換装置１をブレーキチョッパ装置として動作させている時に，架線に対して電力を戻せるようになった場合，まず，第一の電力変換装置１と第二の電力変換装置９の動作を一度停止させて，スイッチ３と電磁接触器６と投入したのち，第二の電力変換装置９から第一の電力変換装置１と変圧器４を介して架線に電力を戻す通常の回生動作を行う。なお，変圧器４の二次側巻線をブレーキリアクトルとして使用する場合，使用後に変圧器が偏磁している場合があるため，スイッチ３と電磁接触器６を投入する前に変圧器４に溜まった磁束を消すように第一の電力変換装置１を制御するとよい。例えば，経路１を流れる電流には正，経路２を流れる電流には負というように符号をつけて変圧器４に流れる電流を時間積算し，スイッチ３と電磁接触器６を投入する前に，上記の積算結果が０となるように変圧器４に電流を流せばよい。つまり，変圧器４を逆向きに流れる電流の積算量がおおよそ等しくなるようにすれば良い。
【００３５】
このように，第一の電力変換装置１と変圧器４と充電抵抗５を用いてブレーキチョッパを構成することで，実施例１からブレーキリアクトル１４と電磁接触器１３を省略し，ブレーキチョッパシステムを更に小型化することができる。実施例２の図６では１台の三相モータを駆動するとして図示しているが，複数台の三相モータを駆動する構成であってもよい。また，変圧器に１台の第一の電力変換装置が接続されるように図示しているが，複数台の第一の電力変換装置が接続される構成でもよく，その場合，第一の電力変換装置ごとに充電抵抗と電磁接触器が並列に接続されていればよい。
【実施例３】
【００３６】
本発明の鉄道車両用駆動装置における第三の実施例を図７に示す。実施例１と異なる点は，直流架線区間も走行可能な交直流車両である点である。
【００３７】
まず機器の構成について説明する。図１と共通する機器については，同じ項番として説明を省略する。直流架線用パンタグラフ１５は直流架線区間を走行するときのみ架線と接しており，パンタグラフ１５から高速遮断器１６とフィルタリアクトル１９を介して，直流ステージ部に直流電力が供給される。
【００３８】
高速遮断器１６とフィルタリアクトル１９の間には，断流器１８と直流用充電抵抗１７が接続されている。ここで，図７では，フィルタリアクトル１９の出力側はフィルタ回路７の中間部に接続されているが，これはフィルタ回路７を構成するリアクトルにフィルタリアクトル１９と同じ機能を持たせるためであり，フィルタリアクトルの出力側が，直流ステージの高圧側に直接接続されていてもよい。直流架線区間を走行する場合は，スイッチ３と電磁接触器６と１２が開放され，電磁接触器１３が投入される。交流架線区間を走行するときは高速遮断器１６と断流器１８が開放される。
【００３９】
また，直流架線用パンタグラフ１５は交流架線用パンタグラフ２と共通化されていてもよく，その場合は図８のようにパンタグラフ２とスイッチ３および高速遮断器１６の間に，スイッチ２０を設置し，交流区間と直流区間で電流の経路を切り替える。図８のような構成では，直流架線区間を走行する場合は，スイッチ２０が高速遮断器１６側に接続し，スイッチ３と電磁接触器６と１２が開放され，電磁接触器１３が投入される。交流架線区間を走行するときはスイッチ２０がスイッチ３側に接続し，高速遮断器１６と断流器１８が開放される。
【００４０】
次に，図７及び図８に示した駆動装置の具体的な動作について説明する。
【００４１】
まず，交流架線区間を走行する場合について説明する。交流架線区間を走行する場合は遮断器１６と断流器１８が開放されており（さらに，図８の場合は，スイッチ２０がスイッチ３側に接続されており），実施例１と同じ主回路構成となるため，実施例１と同じ動作となる。ここで、充電抵抗５を用いて架線からフィルタコンデンサ８へ過電流が流入することを防止するための動作について説明する。制御装置１１はスイッチ３を投入されていることを確認すると，スイッチ１２だけを投入する。この時，電流は充電抵抗５を介してフィルタコンデンサ８へ流れるため，フィルタコンデンサ８が充電されていない状態であっても，過電流が流れることを防止する。次に，フィルタコンデンサ８の電圧が所定の値を超えた時にスイッチ６を投入する。スイッチ６を投入する電圧は固定の値としてもよいし，変圧器の二次電圧に応じて変化させてもよい。
【００４２】
次に，直流架線区間を走行する場合について説明する。直流架線区間を走行する場合は，第一の電力変換装置１は常にブレーキチョッパ装置として動作できるので，ブレーキチョッパとしての動作は実施例１と同じである。また，車両が回生中にパンタグラフの離線やデッドセクション通過や架線に電力を戻すことを許可されていない路線走行のいずれかを検知した場合であっても，高速遮断機１６と断流器１８については，開放しなくても第一の電力変換装置１のチョッパ動作には影響しないため，開放する必要はない。なお，本実施例のような構成のときは，架線電圧の所定値以上の上昇を検知した場合に制御装置１１が軽負荷回生動作を実施する場合があるため，高速遮断機１６と断流器１８を開放したほうが良い。
【００４３】
また，実施例２のように変圧器４の二次側巻線をブレーキリアクトルとして使用してもよく，この場合の回路構成を図９に示す。電磁接触器１３とブレーキリアクトル１４がないこと以外は，図７と同じ構成となる。
【００４４】
直流架線区間の場合，規格によって回生ブレーキによる回生電力を架線に送り出すことが許可されていない路線がある。このような路線を走行している場合，常に架線に電力を戻すことができないため，ブレーキチョッパモードというものを設け，該当する区間では第二の電力変換装置９がブレーキ動作を始めると同時に，第一の電力変換装置１をブレーキチョッパ装置として動作させるようにしてもよい。
【００４５】
このように，第一の電力変換装置１と変圧器４と充電抵抗５を用いてブレーキチョッパを構成することで，機器の追加を少なくして，ブレーキチョッパシステムを小型化することができる。実施例３の図７〜９では１台の三相モータを駆動するとして図示しているが，複数台の三相モータを駆動する構成であってもよい。また，変圧器に１台の第一の電力変換装置が接続されるように図示しているが，複数台の第一の電力変換装置が接続さる厚生でもよく，その場合，第一の電力変換装置ごとに充電抵抗と電磁接触器が並列に接続されていればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１，９・・・・・電力変換装置
２，１５・・・・パンタグラフ
３，２０・・・・・・スイッチ
４・・・・・・・・・変圧器
５，１７・・・・・・充電抵抗
６，１２，１３・・・電磁接触器
７・・・・・・・・・共振フィルタ
８・・・・・・・・・フィルタコンデンサ
１０・・・・・・・・三相モータ
１１・・・・・・・・制御装置
１４・・・・・・・・ブレーキリアクトル
１６・・・・・・・・高速遮断器
１８・・・・・・・・断流器
１９・・・・・・・・フィルタリアクトル
１ａ〜１ｄ・・・・・スイッチング素子
Ｐｉ，Ｐｃ・・・・・制御信号
【図１】
2015056993.tif 000003
【図２】
2015056993.tif 000004
【図３】
2015056993.tif 000005
【図４】
2015056993.tif 000006
【図５】
2015056993.tif 000007
【図６】
2015056993.tif 000008
【図７】
2015056993.tif 000009
【図８】
2015056993.tif 000010
【図９】
2015056993.tif 000011