(57)【要約】【課題】車両単体ではなくき電システム全体での省エネルギ化を達成し得る鉄道車両用駆動装置を提案する。【解決手段】架線から入力された直流電力を三相交流に変換し三相交流モータを駆動する第一の電力変換装置と、車上に設置され直流電力を充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置と第一の電力変換装置との間に流れる電流を制御する第二の電力変換装置とを備える鉄道車両用駆動装置において、第二の電力変換装置は、第一の電力変換装置が力行動作中又は回生動作中に架線の電圧又は第一の電力変換装置の入力電圧のうちの少なくとも一方の電圧に応じて、蓄電装置の動作モードを充電動作、放電動作又は停止の三つ動作モードのうちの少なくとも二つ以上の動作モードに切り替えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線から直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一の電力変換装置と、
前記集電装置から入力される直流電力を蓄積し、充電又は放電する蓄電装置と、
前記集電装置と前記第一の電力変換装置との間に設置され、前記集電装置又は前記第一の電力変換装置から入力された直流電力を電圧値の異なる直流電力に変換し、前記蓄電装置の充電動作又は放電動作を制御する少なくとも一相以上で構成される第二の電力変換装置と、
前記第二の電力変換装置と前記蓄電装置との間に設置され、昇圧動作又は降圧動作に用いるリアクトルと
を備える鉄道車両用駆動装置において、
前記第二の電力変換装置は、
前記第一の電力変換装置が力行動作中に前記蓄電装置の動作モードを切り替えるための第一の基準電圧及び前記第一の基準電圧よりも高い第二の基準電圧と，前記第一の電力変換装置が回生動作中に前記動作モードを切り替えるための前記第一の基準電圧よりも高く第二の基準電圧以下の第三の基準電圧及び前記第一の基準電圧よりも低い第四の基準電圧を有し、
前記第一の電力変換装置が力行動作中に，前記架線の電圧又は前記第一の電力変換装置の入力電圧のうちの少なくとも一方の電圧が、前記第一の基準電圧以下の場合には前記蓄電装置の動作モードを放電動作に切り替え、前記第一の基準電圧よりも高く、かつ、前記第二の基準電圧以下の場合には前記蓄電装置の動作モードを停止に切り替え、前記第二の基準電圧よりも高い場合には前記蓄電装置の動作モードを充電動作に切り替え，
前記第一の電力変換装置が回生動作中に，前記架線の電圧又は前記第一の電力変換装置の入力電圧のうちの少なくとも一方の電圧が、前記第三の基準電圧以上の場合には前記蓄電装置の動作モードを充電動作に切り替え、前記第三の基準電圧よりも低く、かつ、前記第四の基準電圧以上の場合には前記蓄電装置の動作モードを停止に切り替え、前記第四の基準電圧よりも低い場合には前記蓄電装置の動作モードを放電動作に切り替える
ことを特徴とする鉄道車両用駆動装置。
【請求項２】
前記第二の電力変換装置は、
前記第一の電力変換装置が力行動作中に前記動作モードを切り替えるための第一の基準電圧を有し、前記架線の電圧又は前記第一の電力変換装置の入力電圧のうちの少なくとも一方の電圧が前記第一の基準電圧以下の場合、かつ、前記第一の電力変換装置が前記三相交流モータを駆動するために用いる電力が所定の値を超えた場合、前記蓄電装置の動作モードを放電動作に切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動装置。
【請求項３】
前記第二の電力変換装置が有する前記第一から第四の基準電圧は、
前記蓄電装置の充電率に応じて変化する
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動装置。
【請求項４】
前記集電装置と前記第一の電力変換装置との間に流せる電流には上限値があり、
第一の電力変換装置が力行動作中に前記第二の電力変換装置が前記蓄電装置の動作モードを充電動作に切り替える場合又は第一の電力変換装置が回生動作中に前記第二の電力変換装置が前記蓄電装置の動作モードを放電動作に切り替える場合、前記集電装置と前記第一の電力変換装置との間に流れる電流が前記上限値に達しないように前記第二の電力変換装置と前記集電装置との間に流れる電流を制御する制御装置を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動装置。
【請求項５】
前記第二の電力変換装置は、
少なくとも二相以上で構成されており、
前記第一の電力変換装置が力行動作又は回生動作中に前記架線の電圧又は前記第一の電力変換装置の入力電圧のうちの少なくとも一方の電圧が急変した場合、前記蓄電装置の動作モードを充電動作から放電動作又は放電動作から充電動作へ停止状態を介さずに切り替え、
前記蓄電装置への充電電流又は放電電流が前記蓄電装置に対して流す最大電流の半分以下の場合、前記二相以上の各相を充電動作を行う相と放電動作を行う相とに分けて使用する
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用駆動装置。
【請求項６】
前記第二の電力変換装置は、
前記二相以上の各相が位相差を有するように動作し、
前記二相以上の各相を充電動作を行う相と放電動作を行う相とに分けて使用する場合、すべての相を用いて動作するときよりもスイッチング周波数を高くする
ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用駆動装置に関し、特に蓄電装置を備える鉄道車両用駆動装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両においては、制動時に主電動機を発電機として作用させて電力を発生することで制動力を得る回生ブレーキが使用されている。回生ブレーキは、主電動機で発電した電力を消費することで制動力を得ることから、使用するためには負荷が必要になる。
【０００３】
一般的な鉄道車両では、その鉄道車両と同じき電区間を走行する他の力行中の鉄道車両を負荷としている。すなわち回生ブレーキで発電した電力を架線に戻し、他の鉄道車両が力行電力として再利用するため、鉄道の省エネルギ化に貢献している。
【０００４】
ここで、同じき電区間を走行する鉄道車両数が多い場合は、回生中の鉄道車両と力行中の鉄道車両とのバランスが均等である確率は高いが、同じき電区間を走行する鉄道車両数が少ない場合は、回生中の鉄道車両と力行中の鉄道車両とのバランスが均等にならず、回生中の鉄道車両の方が多くなり回生負荷が不足する場合がある。この場合、回生電力によりインバータ装置の直流電圧が高くなり、インバータ装置の許容電圧を上回る。
【０００５】
そこで、許容電圧を上回る前に回生電力を絞り込む軽負荷回生制御を行っており、不足するブレーキ力は空気ブレーキで補うようにしている。また負荷となる力行中の鉄道車両が存在しない場合は架線に電力を戻せなくなる回生ブレーキ失効が発生し、失効中は回生ブレーキが動作せずに空気ブレーキだけで停車することになる。
【０００６】
何れの場合においてもエネルギの再利用が不可能な空気ブレーキを使用することになるため、回生ブレーキによる省エネルギ効果が減少してしまう。
【０００７】
このように、回生ブレーキ電力を架線に戻すためにはその電力を消費する負荷が存在している必要がある。そのため回生ブレーキ電力を蓄電することのできる蓄電装置を設けることで、他の力行中の鉄道車両が存在しているか否かに関わらず、回生ブレーキによる省エネルギ効果を得られる方法がある。蓄電装置を設ける位置としては、おもに地上側の給電設備に併設する場合と、車上側のインバータ装置に併設する場合とがある。
【０００８】
ここで、地上側の給電設備に蓄電装置を併設する場合、複数の鉄道車両との間で充放電を行う可能性があるため、蓄電池容量を大きくする必要があり、都心部などでは設置スペースを確保することができず地上側に蓄電設備を設置できない場合が多い。また鉄道車両が蓄電設備の近傍で回生しないと吸収効果が低下する。よって蓄電装置の設置場所としては、車上側のインバータ装置に併設するケースが多くなると考えられる。
【０００９】
車上側のインバータ装置に蓄電装置を併設する場合、自車の回生電力だけでなく架線を介して他車の回生電力を吸収することも可能であり、更なる省エネルギ効果を期待することができる。
【００１０】
特許文献１には、車上側に蓄電装置を設置した場合の省エネルギシステムとして、惰行中又は停車中に他の車両の運行情報を通信手段により取得し、取得した情報に応じて蓄電装置から充放電を行い編成間で電力の授受を行うシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−１７５８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１には、蓄電装置を設置した鉄道車両が他の鉄道車両と電力のやり取りを行うのは惰行中又は停車中に限定されており、力行中又は回生中における動作については記載されていない。
【００１３】
そのため例えば蓄電装置を搭載した鉄道車両が力行中であり、この鉄道車両周辺には蓄電装置を搭載していない回生中の鉄道車両が多く存在する場合、蓄電装置を搭載した鉄道車両が蓄電装置から放電して力行エネルギとして利用すると、蓄電装置を搭載していない他の回生中の鉄道車両にとっては回生負荷が減少することになるため軽負荷回生状態になりやすくなる。
【００１４】
この場合、蓄電装置を搭載した鉄道車両単体では省エネルギ効果が得られても、蓄電装置を搭載していない他の鉄道車両が軽負荷回生制御を行うことで、き電システム全体では消費電力量が削減されない場合がある。
【００１５】
同様に、蓄電装置を搭載した鉄道車両が回生中であり、この鉄道車両周辺には蓄電装置を搭載していない力行中の鉄道車両が多く存在する場合、回生負荷が多く存在する中で自車の回生電力を蓄電装置に充電すると、架線に戻る電力が減る。結果として蓄電装置を搭載していない他の力行中の鉄道車両は近くの回生中の鉄道車両からではなく、遠くの変電所から電力を供給されることになるため送電損失が増加することになる。
【００１６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、省エネルギ効果を向上させ得る鉄道車両用駆動装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するために、本発明においては、架線から入力された直流電力を三相交流に変換し三相交流モータを駆動する第一の電力変換装置と、車上に設置され直流電力を充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置と第一の電力変換装置との間に流れる電流を制御する第二の電力変換装置とを備える鉄道車両用駆動装置において、第二の電力変換装置は、第一の電力変換装置が力行動作中又は回生動作中に架線の電圧又は第一の電力変換装置の入力電圧のうちの少なくとも一方の電圧に応じて、蓄電装置の動作モードを充電動作、放電動作又は停止の三つ動作モードのうちの少なくとも二つ以上の動作モードに切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、省エネルギ効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態における鉄道車両用駆動装置の電気回路図である。
【図２】力行時における第二の電力変換装置の動作を示す図である。
【図３】供給電力と放電動作との関係を示す図ある。
【図４】上限値と電流との関係を示す図である。
【図５】回生時における第二の電力変換装置の動作を示す図である。
【図６】上限値と電流との関係を示す図である。
【図７】他の実施の形態における鉄道車両用駆動装置の電気回路図である。
【図８】放電動作時の電流の流れを示す図である。
【図９】充電動作時の電流の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２１】
図１は、本実施の形態における鉄道車両用駆動装置１００の電気回路を示す。まず鉄道車両用駆動装置１００の各機器の構成について説明する。第一の電力変換装置１は、スイッチング素子１ａ〜１ｆを備えて構成され、架線からパンタグラフ２を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換して三相交流モータ３を駆動する。
【００２２】
フィルタリアクトル５は、フィルタコンデンサ６とともに、架線から流れてくる電流に含まれるリップル成分を除去する役割を有する。第二の電力変換装置４は、スイッチング素子４ａ〜４ｂを備えて構成されるＤＣ−ＤＣコンバータであり、リアクトル８に流れる電流を制御することにより、蓄電装置７の充電動作又は放電動作を制御する。
【００２３】
コンデンサ９は、蓄電装置７への充放電電流のリップル成分を吸収する役割を有する。なお第二の電力変換装置４のスイッチング周波数が高周波数である場合又はリアクトル８の容量が大きい等により充放電電流に含まれるリップル成分が蓄電装置７の許容値以下に抑制される場合、コンデンサ９は必ずしも設置する必要はない。
【００２４】
スイッチ１０は、架線側と主回路とを切り離すためのスイッチであり、少なくとも２台以上の遮断機や接触器により構成され、一方の遮断機又は接触器には並列にフィルタコンデンサ６に対する充電抵抗器が接続される。
【００２５】
スイッチ１１は、蓄電装置７が未使用の場合又は保護が発生した場合、蓄電装置７を電気的に切り離すためのスイッチである。なおスイッチ１１は、真空遮断器や電磁接触器のみで構成してもよいし、手動で開放が可能なナイフスイッチを組み合わせてもよい。
【００２６】
制御装置１２は、一般にマイコン，アナログ回路及びＩＣ素子により構成される電子回路であり、回路第一の電力変換装置１を制御するための信号Ｐｉ及び第二の電力変換装置４を制御するためのＰｃをそれぞれ第一の電力変換装置１及び第二の電力変換装置４に出力する。
【００２７】
次に鉄道車両用駆動装置１００の具体的な動作について説明する。第一の電力変換装置１が力行動作を開始すると、制御装置１２は、架線又はフィルタコンデンサ６のうちの少なくとも一方の電圧を常時監視し、監視電圧と、第一の基準電圧Ｖ１及び第一の基準電圧Ｖ１よりも高い第二の基準電圧Ｖ２とを比較する。
【００２８】
そして制御装置１２は、比較結果に基づいて、第二の電力変換装置４を制御するための信号Ｐｃを生成し、生成した信号Ｐｃを第二の電力変換装置４に出力する。第二の電力変換装置４は、制御装置１２からの信号Ｐｃに基づいて、蓄電装置７の充放電動作を制御することになる。
【００２９】
図２は、力行時における第二の電力変換装置４の動作を示す。力行時における第二の電力変換装置４の動作は、監視電圧と第一の基準電圧Ｖ１及び第二の基準電圧Ｖ２との関係に基づいて制御装置１２により決定される。
【００３０】
第一の基準電圧Ｖ１及び第二の基準電圧Ｖ２は、蓄電装置７の充電率に応じて変化させるようにしてもよいし、動作の切り替わりの頻度が高くならないようにヒステリシスを持たせてもよい。また蓄電装置７の放電動作は、三相交流モータ３に供給される供給電力が予め定められた基準電力を超過した場合に限って行われる。
【００３１】
図３は、供給電力と放電動作との関係を示す。力行時において制御装置１２は、第一の電力変換装置１が力行動作を開始すると、第一の電力変換装置１から三相交流モータ３に供給される電力を算出し、算出した供給電力が予め定められた基準電力を超えた場合に限って蓄電装置７からの放電を可能と判断する。
【００３２】
三相交流モータ３に供給される供給電力の算出は、三相交流モータ３による引張力と車両速度とに基づいて算出されるとしてもよいし、三相交流モータ３の軸トルクと回転数とに基づいて算出されるとしてもよい。また第一の電力変換装置１から出力される電流と三相の線間電圧又は相電圧とに基づいて算出されるとしてもよい。なお電力算出時は機器の効率を考慮する必要がある。
【００３３】
図２及び図３を参照して具体的な動作について説明すると、制御装置１２は、放電可能と判断した状態で監視電圧が第一の基準電圧Ｖ１以下の場合、蓄電装置７から第一の電力変換装置１に対して放電するように第二の電力変換装置４を制御する。
【００３４】
このとき蓄電装置７から放電される電力は、第一の電力変換装置１から三相交流モータ３に供給される電力を超えないように制御する。或いは制御装置１２が蓄電装置７からの放電が可能と判断する基準電力を超過した分だけ放電するようにしてもよい。
【００３５】
次に制御装置１２は、放電可能と判断した状態で監視電圧が第一の基準電圧Ｖ１を超過している場合、回生負荷を必要とする他の鉄道車両が出現したものと判断し、回生負荷の不足を避けるために第二の電力変換装置４の動作を行わないようにする。また第二の電力変換装置４が動作中に監視電圧が第一の基準電圧Ｖ１を超過した場合、その時点で第二の電力変換装置４の動作を止める。
【００３６】
このとき第二の電力変換装置４が急に停止することで第一の電力変換装置１の動作が不安定とならないように、監視電圧が上昇して第一の基準電圧Ｖ１に近づいてきたら、蓄電装置７からの放電電流を絞るように制御してもよい。
【００３７】
また監視電圧が第二の基準電圧Ｖ２を超過すると、蓄電装置７からの放電動作を停止しても回生負荷が不足していると判断し、架線から蓄電装置７に電力を充電するように第二の電力変換装置４を制御する。なお充電動作を行う場合は、制御装置１２が放電可能と判断している必要はない。
【００３８】
図４は、スイッチ１０に流せる電流の上限値と電流との関係を示す。スイッチ１０には流せる電流の上限値が決まっている場合がある。この場合、制御装置１２は第一の電力変換装置１に与える指令値から、スイッチ１０を介して第一の電力変換装置１に流れる電流を常に計算する。
【００３９】
第一の電力変換装置１に流れる電流と第二の電力変換装置４に流せる最大電流との合計値がスイッチ１０の上限値を超える場合、合計値がスイッチ１０の上限電流値を超えないように第二の電力変換装置４に流れる電流を制御する。
【００４０】
なお図２では監視電圧の値に応じて３種類の動作モードを用いるとしているが、第一の基準電圧Ｖ１及び第二の基準電圧Ｖ２を統合して停止モードをなくし、力行時においては放電モード及び充電モードの２種類のモードを切り替えるようにしてもよい。
【００４１】
また第二の基準電圧Ｖ２を設けずに放電モード及び停止モードの２種類の動作モードを切り替えるようにしてもよい。また第一の基準電圧Ｖ１及び第二の基準電圧Ｖ２は蓄電装置７の充電率に応じて変化するとしてもよいし、動作の切り替わりの頻度が高くならないようにヒステリシスを持たせてもよい。
【００４２】
次いで回生時における動作について説明する。第一の電力変換装置１が回生動作を開始すると、制御装置１２は架線又はフィルタコンデンサ６のうちの少なくとも一方の電圧を常時監視し、監視電圧と、第一の基準電圧Ｖ１よりも高く第二の基準電圧Ｖ２以下の第三の基準電圧Ｖ３及び第一の基準電圧Ｖ１よりも低い第四の基準電圧Ｖ４とを比較する。第三の基準電圧Ｖ３は，回生時における第二の電力変換装置４の充電動作に関係する基準電圧である。充電動作は回生負荷が少ないときに，蓄電装置７を回生負荷として動作させることが目的のため，放電動作に関係する第一の基準電圧Ｖ１及び第四の基準電圧Ｖ１より高くする。第二の基準電圧Ｖ２は力行時における充電動作に関係する基準電圧である。力行時に安易に充電動作を行うようにすると，回生時に蓄電装置７の充電率が満充電近くになり，回生時に充電動作を実施できなくなることで空気ブレーキを併用する事態になる場合がある。空気ブレーキの利用頻度が高くなるとブレーキパッド交換など保守コストが増加するため，空気ブレーキの利用頻度は低く抑えることが望ましい。よって，力行時における充電動作は動作頻度を抑制するために，第二の基準電圧Ｖ２は第三の基準電圧Ｖ３以上の値とする。一方で，第四の基準電圧Ｖ４は回生時における放電動作に関係する基準電圧である。回生時に安易に放電動作を行うと，充電率が低下し次の力行時に放電できない場合がある。これを防止するために，第四の基準電圧Ｖ４は第一の基準電圧Ｖ１より低くする。このように第二の基準電圧Ｖ２を第三の基準電圧Ｖ３以上の値に設定し，第四の基準電圧Ｖ４を第一の基準電圧Ｖ１より低い値に設定することで，自車両の回生電力は自車両の蓄電装置７で吸収し易くなり，自車両の蓄電装置７に蓄えたれた電力を自車両の力行電力として利用し易くなる。つまり，自車両の蓄電装置を自車両で要求される充電手段及び放電手段として利用し易くでき，回生失効や力行電力不足などの状態に陥ることを減少させることができる。
【００４３】
図５は、回生時における第二の電力変換装置４の動作を示す。回生時における第二の電力変換装置４の動作は、監視電圧と第三の基準電圧Ｖ３及び第四の基準電圧Ｖ４との関係に基づいて制御装置１２により決定される。
【００４４】
制御装置１２は、監視電圧が第三の基準電圧Ｖ３以上の場合、三相交流モータ３から架線に戻す電力の一部を蓄電装置７に充電するように第二の電力変換装置４を制御する。このとき蓄電装置７に充電される電力は、三相交流モータ３で発電した電力を超えないように制御する。
【００４５】
次に監視電圧が第三の基準電圧Ｖ３を下回った場合、制御装置１２は回生負荷となる他の鉄道車両が出現したものと判断し、変電所からの供給電力を減らすために第二の電力変換装置４の動作を行わないようにする。
【００４６】
また第二の電力変換装置４が動作中に監視電圧が第三の基準電圧Ｖ３を下回った場合、その時点で第二の電力変換装置４の動作を止める。このとき第二の電力変換装置４が急に停止することで第一の電力変換装置１の動作が不安定とならないように、監視電圧が下降し基準電圧Ｖ３に近づいてきたら、蓄電装置７からの充電電流を絞るように制御してもよい。
【００４７】
また監視電圧が第四の基準電圧Ｖ４よりも低くなると、蓄電装置７への充電動作を停止しても変電所からの供給電力が増加していると判断し、蓄電装置７から架線に対して電力を放電するように第二の電力変換装置４を制御する。
【００４８】
図６は、スイッチ１０に流せる電流の上限値と電流との関係を示す。スイッチ１０には流せる電流の上限値が決まっている場合がある。この場合、制御装置１２は第一の電力変換装置１に与える指令値から、スイッチ１０を介して第一の電力変換装置１から架線に流れる電流を常に計算する。
【００４９】
第一の電力変換装置１に流れる電流と第二の電力変換装置４から流れる最大電流との合計値がスイッチ１０の上限値を超える場合、合計値がスイッチ１０の上限電流値を超えないように第二の電力変換装置４から流れる電流を制御する。
【００５０】
なお図５では監視電圧の値に応じて３種類の動作モードを用いるとしているが、第三の基準電圧Ｖ３と第四の基準電圧Ｖ４とを統合して停止モードをなくし、回生時に放電モード及び充電モードの２種類の動作モードを切り替えるようにしてもよい。また第四の基準電圧Ｖ４を設けずに回生時は充電モード及び停止モードの２種類の動作モードを切り替えるようにしてもよい。
【００５１】
以上のように本実施の形態における鉄道車両用駆動装置１００によれば、架線電圧の状態から回生車両と回生負荷車両の割合を推定し、蓄電装置７の充放電を切り替えることにより、車両単体ではなくき電システム全体での省エネルギ化を実現することができる。
【００５２】
なお本実施の形態の図１においては第一の電力変換装置１は１台の三相交流モータ３を駆動するとしているが、複数台の三相交流モータ３を駆動する構成であってもよい。また第二の電力変換装置４は１相で構成されているが、複数の相で構成されていてもよい。この場合、各相に対してリアクトル８を設置する。
【００５３】
次いで図７〜図９を参照して他の実施の形態について説明する。
図７は、他の実施の形態における鉄道車両用駆動装置１００Ａの電気回路を示す。第二の電力変換装置４が二相以上で構成される点で、上記説明していた本実施の形態と異なる。なお図１と共通する機器については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
制御装置１２は、蓄電装置７への充放電電流の指令値がリアクトル８ａ及びリアクトル８ｂの合計電流となるように制御する。なお第二の電力変換装置４を構成する各相は同相で動作してもよいし、位相差を持って動作してもよい。
【００５５】
次に具体的な動作について説明する。力行時においては第一の基準電圧Ｖ１と第二の基準電圧Ｖ２とが統合されている場合又は第一の基準電圧Ｖ１と第二の基準電圧Ｖ２との差が小さく架線急変時に停止モードを介さずに放電モードから充電モード或いは逆に動作する場合を考える。
【００５６】
このとき蓄電装置７への充電電流又は放電電流が蓄電装置７に対して流す最大電流の半分以下の場合に、第二の電力変換装置４は少なくとも１相のスイッチング素子を動作させず、残りのスイッチング素子で充電又は放電を行う。このとき第二の電力変換装置４を構成する各相が位相差を持って動作している場合は、スイッチング周波数を全相が動作しているときよりも高くする。
【００５７】
図８及び図９は、放電動作時及び充電動作時の電流の流れを示す。架線変動により第二の電力変換装置４の充電モードと放電モードとが停止モードを介さずに切り替わった場合、切り替わる前は動作していたスイッチング素子は動作せず、切り替わる前は動作していなかった素子により切り替わり後の動作を行う。
【００５８】
回生時においては第三の基準電圧Ｖ３と第四の基準電圧Ｖ４とが統合されている場合又は第四の基準電圧Ｖ４と第四の基準電圧Ｖ４との差が小さく架線急変時に停止状態を介さずに放電動作から充電動作或いは逆に動作する場合も力行時と同様に動作する。これにより、第二の電力変換装置４の充電モードと放電モードとが停止モードを介さずに切り替わった場合でも安定して動作する。
【００５９】
なお図７では第一の電力変換装置１は１台の三相交流モータ３を駆動するとしているが、複数台の三相交流モータ３を駆動する構成であってもよい。また図８では放電動作時にリアクトル８ａに電流が流れ、図９では充電動作時にリアクトル８ｂに電流が流れるように制御しているが、放電動作時にリアクトル８ｂに電流が流れ充電動作時にリアクトル８ａに電流が流れるように制御してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１、４                  電力変換装置
２                      パンタグラフ
３                      三相交流モータ
５                      フィルタリアクトル
６                      フィルタコンデンサ
７                      蓄電装置
８、８ａ、８ｂ          リアクトル
９                      コンデンサ
１０、１１              スイッチ
１２                    制御装置
１ａ〜１ｄ、４ａ〜４ｄ  スイッチング素子
Ｐｉ、Ｐｃ              制御信号
【図１】
2015167466.tif 000003
【図２】
2015167466.tif 000004
【図３】
2015167466.tif 000005
【図４】
2015167466.tif 000006
【図５】
2015167466.tif 000007
【図６】
2015167466.tif 000008
【図７】
2015167466.tif 000009
【図８】
2015167466.tif 000010
【図９】
2015167466.tif 000011