(57)【要約】【課題】インバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路を接続する直流部の共振動作、ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング時に発生するサージ電圧、相間における負荷電流のアンバランスを抑制し、また、インバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路の安定制御を実現する。【解決手段】電力変換装置を構成するインバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路を、共通化した直流入力側のキャパシタとともに同一ユニットで構成することにより、インバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路間の配線インダクタンスならびに各相間の回路インダクタンスのばらつきを小さくする。【選択図】図１
2015006077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流電力を交流電力に変換する第１の電力変換手段と、
前記第１の電力変換手段の交流側に接続される交流負荷と、
前記第１の直流電力をその電圧レベルと異なる電圧レベルの第２の直流電力に変換する第２の電力変換手段と、
前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段が前記第１の直流電力を受ける側に共通に接続される第１のキャパシタと、
前記第２の電力変換手段により変換される前記第２の直流電力を蓄電する蓄電手段と、
前記第２の電力変換手段と前記蓄電手段との間に設けられる第１のリアクトルと、
前記蓄電手段に並列接続される第２のキャパシタと、を備え、
前記第１の電力変換手段、前記第２の電力変換手段および前記第１のキャパシタを同一ユニット内で一体構成に集約して、前記第１の電力変換手段と前記第２の電力変換手段との間の配線インダクタンスを小さくする
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１の電力変換手段、前記第２の電力変換手段および前記第１のキャパシタを、バスバー接続により前記同一ユニット内で一体構成に集約する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記バスバー接続により前記第１の電力変換手段、前記第２の電力変換手段および前記第１のキャパシタを最短経路で接続し、
正極電源用バスバーおよび負極電源用バスバーを、絶縁を確保した上で均一距離で重ね合わせて構成する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記第１の電力変換装置の電圧検出および前記第２の電力変換装置の電圧検出を前記第１のキャパシタの電圧を検出することにより共通化する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記第１のリアクトルと前記蓄電手段との間に遮断器を設け、該蓄電手段および該遮断器の直列回路を前記第２のキャパシタと並列に接続し、
さらに、前記第２のキャパシタと並列に第１の抵抗を接続し、
前記第１のキャパシタの放電を、前記第２の電力変換手段および前記第１の抵抗を介して行う
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記一体構成した同一ユニット内に、前記第１のキャパシタと並列に接続したスイッチ手段および抵抗の直列回路から成る放電回路を設け、
前記放電回路を介して前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタの放電を行う
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記第１の電力変換手段の交流側に、前記交流負荷および外部給電設備を切り替え接続する切替器を設け、
前記切替器の切替えにより前記第１の電力変換手段の交流側に前記外部給電設備が接続される場合には、前記外部給電設備から給電される電力が前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段を介して前記蓄電手段を充電する
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、蓄電装置を搭載した電力変換装置のシステム構成に関するもので、特に、直流を交流に変換するインバータ装置と、このインバータ装置に並列接続し第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換装置と、蓄電装置と、を備える電力変換装置の構成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業界で広く用いられているインバータ装置では、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式を用いた可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）制御により直流電力を交流電力に変換する方式が広く利用されている。
【０００３】
例えば、鉄道車両の分野では、ＶＶＶＦインバータ装置を用いて電動機を駆動することで車両を加速させると共に、ブレーキ時に電動機を発電機として動作させることにより運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、架空電車線（以下、「架線」という）へ戻す回生ブレーキ制御が広く用いられている。
【０００４】
また近年、蓄電装置を応用して回生ブレーキにより得られる回生電力を有効活用し、更なる省エネルギー化を実現させる技術が検討・実用化されている。
例えば、先行技術文献として掲げる特許文献１、２には、インバータ装置の入力側に蓄電装置を並列に接続し、回生エネルギーを蓄電して有効利用することにより、車両を高効率に運転する技術が開示されている。
【０００５】
従来技術として、先の特許文献１に記載された電力変換装置を、図６に示す。
図６において、１は直流電車線、２は集電装置、３は接触器、４はリアクトル、５および８はキャパシタ、６はインバータ回路、７は電動機、９はＤＣ−ＤＣ変換回路、１１は蓄電装置、２１はインバータ回路ユニット、２２はＤＣ−ＤＣ変換回路ユニット、３１は抵抗、３２はスイッチング素子である。
【０００６】
ここで、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９は、一般に電力用半導体素子を用いたスイッチング素子で構成される。ＰＷＭ方式による電力変換では、スイッチング素子のスイッチング動作により直流電力を交流電力に変換するが、この電力変換の際に、高調波ひずみが発生することから、インバータ回路６による高調波ひずみは、リアクトル４とキャパシタ５からなるフィルタ回路で吸収するとともに、ＤＣ−ＤＣ変換回路９による高調波ひずみは、リアクトル４とキャパシタ８からなるフィルタ回路で吸収する構成とすることで、直流電車線１への高調波ひずみの流入を防いでいる。また、抵抗３１とスイッチング素子３２は、キャパシタの電荷を放電させるための放電回路を構成する。
【０００７】
前記電力変換装置は、車両を加速する力行時に、直流電車線１から集電装置２を通して直流電力を入力し、遮断器３とリアクトル４、キャパシタ５を介してインバータ回路６に電力を供給した後、インバータ回路６にて直流電力を三相交流電力に変換することで電動機７を駆動し、車両を加速させる。
【０００８】
また、車両を減速する回生ブレーキ時に、電動機より発生する回生電力を前記力行時と同経路により直流電車線に電力を戻すことで、前記回生電力は、同一線路上の他の車両の力行電力として用いられる。一方で、前述の回生ブレーキ時において、同一線路上で力行する電車が不足した状態であっても、電動機７より発生した回生電力を蓄電装置１１により吸収することで回生ブレーキを連続動作させ、回生電力を全て戻すことのできない回生失効の回数を低減し電力を有効利用できる装置構成としている。この場合、回生電力は、電動機７よりインバータ回路６とキャパシタ５、キャパシタ８、ＤＣ−ＤＣ変換回路９を介して蓄電装置１１に蓄電される。ここで、蓄電装置１１に充電される電力は、ＤＣ−ＤＣ変換回路９により制御される。
【０００９】
また、蓄電装置１１に蓄電された電力は、前記蓄電装置１１の充電時と同経路により放電され、力行時に車両を加速するための電力として用いるとともに、直流電車線１が停電するなどして電力供給を受けられない場合に、車両を駅舎まで緊急走行させるための電力としても活用することができる。
【００１０】
先行技術文献として掲げた特許文献２では、図７に示すように、ＤＣ−ＤＣ変換回路９がインバータ回路６と接続される側の直流入力部に並列にキャパシタ（図６に示すキャパシタ８に相当）が接続されず、インバータ回路６の入力部に並列に接続されたキャパシタ５を共用する構成となっている。本構成では、後述するようにインバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９の間の配線インダクタンス２３の影響によって、ＤＣ−ＤＣ変換回路９のスイッチング素子１０のサージ電圧が過大となる課題がある。
【００１１】
また、先行技術文献として掲げた特許文献３には、特許文献２と同様に、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路のキャパシタを共用しているが、スイッチング素子のサージ電圧が電源電圧に重畳することを防ぐため、バスバーの分割が必要である。また、相間で電源電極の取り出し位置までの距離に違いがあるため、相間で回路のインダクタンスが異なり、スイッチング時のサージ電圧への影響や、相間の電流アンバランスにつながる課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−１８６９４７号公報
【特許文献２】特開２００９−８９５０３号公報
【特許文献３】特開２００８−１９９７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これら先行技術文献として掲げた特許文献に示された回路には、以下に示すとおり、大きく三つの課題がある。
一つ目に、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路との間の接続は、ユニット間の接続となるため、一般的には電線を使用して行われる。このため、特許文献１に示される構成では、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路とを接続する電線の配線インダクタンスと、ＤＣ−ＤＣ変換回路に並列接続されるキャパシタとの間で共振現象を起こす可能性がある。特に、鉄道車両用で用いられるキャパシタの容量は数千μＦのオーダーであり、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路との間を電線で接続すると、このキャパシタの静電容量および配線（電線）のインダクタンスによって決まる共振周波数が、インバータやＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング動作周波数に接近し、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路とを接続する直流部の電流、電圧が共振する場合がある。この共振動作が発生すると、直流ステージで過電流・過電圧となる可能性、および、インバータ回路またはＤＣ−ＤＣ変換回路の出力側で過電流となる可能性、がある。
【００１４】
一方、特許文献２に示されるように、ＤＣ−ＤＣ変換回路がインバータ回路と接続される側の直流部において、直近に並列接続されるキャパシタを持たない構成とすると、ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング時に発生するサージ電圧が、配線インダクタンスの影響によって過大となり、ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング素子が破壊される可能性がある。このため、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路とを別々のユニットにより電線で接続した場合は、ＤＣ−ＤＣ変換回路と並列に接続されるキャパシタを無くすことが難しい。
【００１５】
また、特許文献３に示されるような、バスバーを分割した構成とすると、バスバーからキャパシタまでの配線長の影響で配線インダクタンスが増加したり、この文献に示されるようなスイッチング素子の配置構成では、相間で電源電極の取り出し位置までの距離に違いがあるため、相間で回路のインダクタンスが異なり、相間におけるスイッチング時のサージ電圧や負荷電流のアンバランスにつながる。
【００１６】
二つ目に、電力変換装置内のキャパシタは、その容積と重量が大きく、車両床下の艤装の制約などから、むやみに台数を増やすなどして大型化することは望ましくない。また、スイッチング素子は、そのスイッチング動作による発熱を冷却するため冷却器上に実装されるが、インバータ用のスイッチング素子を実装する冷却器、および、ＤＣ−ＤＣ変換回路を実装する冷却器、を分割して２ユニット分の冷却器として採用することは、機器の大型化を招くことになり好ましくない。このため、台数が少なく共通化できる部分は共通化するのが望ましい。
【００１７】
三つ目に、制御動作の面から見ると、インバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路でキャパシタを別々に設けてその電圧を検出し制御動作を行う場合は、それぞれのキャパシタの電圧値に差が生じる。また、センサを別々に設けている場合には、センサの検出誤差の影響で検出する電圧値に差分が生じる。そしてまた、インバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路で共通のキャパシタを持ちその電圧を検出し制御動作を行う場合であっても、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路との配線が長くなると、それぞれにおいて検出するキャパシタの電圧に差分が生じることがある。このようなキャパシタ電圧の差分によって、制御動作に問題が出る場合がある。
【００１８】
例えば、特許文献１や特許文献２の構成において、スイッチング信号の相および主回路各相の出力配線を、インバータ回路の各相やＤＣ−ＤＣ変換回路の相との間で切替え可能としておけば、インバータ回路の一相が故障したときなどにＤＣ−ＤＣ変換回路の相をインバータの一相として代用し、車両を継続走行できるように冗長性を持たせることができる。ただし、この場合でも先に示したキャパシタ電圧の差分によって、インバータの出力制御電圧が相間でアンバランスとなり誘導障害の要因となったり、インバータ負荷が電動機の場合にはトルク変動の要因となりうる。
また、外部に給電設備を設けて蓄電装置を充電するような方式を用いる場合には、充電効率が低下したり安定した制御が困難になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために本発明は、第１の直流電力を交流電力に変換する第１の電力変換手段と、第１の電力変換手段の交流側に接続される交流負荷と、第１の直流電力をその電圧レベルと異なる電圧レベルの第２の直流電力に変換する第２の電力変換手段と、第１の電力変換手段および第２の電力変換手段が第１の直流電力を受ける側に共通に接続される第１のキャパシタと、第２の電力変換手段により変換される第２の直流電力を蓄電する蓄電手段と、第２の電力変換手段と蓄電手段との間に設けられる第１のリアクトルと、蓄電手段に並列接続される第２のキャパシタと、を備え、第１の電力変換手段、第２の電力変換手段および第１のキャパシタンスを同一ユニット内で一体構成に集約して、第１の電力変換手段と第２の電力変換手段との間の配線インダクタンスを小さくすることを特徴とする電力変換装置である。
また、配線インダクタンスを小さくするために、バスバー構成により第１の電力変換手段、第２の電力変換手段および第１のキャパシタンスを同一ユニット内で組み、第１のキャパシタと第１および第２の電力変換手段とをバスバーにより最短経路で接続し、正極電源用バスバーおよび負極電源用バスバーは、絶縁を確保した上で均一距離で重ね合わされていることが望ましい。
さらには、第１のリアクトルと蓄電手段との間に遮断器を設け、蓄電手段および遮断器の直列回路を第２のキャパシタと並列に接続し、第２のキャパシタと並列に第１の抵抗を接続し、第１のキャパシタの放電を、第２の電力変換手段および第１の抵抗を介して行うようにしてもよい。
また、第１のキャパシタと並列に接続したスイッチ手段および抵抗の直列回路から成る放電回路を上記同一ユニット内に設けるように構成してもよい。
さらには、第１の電力変換手段の交流側に、交流負荷および外部給電設備を切り替え接続する切替器を設け、この切替器の切替えにより第１の電力変換手段の交流側に外部給電設備が接続される場合には、この外部給電設備から給電される電力が第１の電力変換手段および第２の電力変換手段を介して蓄電手段を充電するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、インバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路とが並列接続される直流部の共振現象を防ぐことができる。
また、インバータ回路およびＤＣ−ＤＣ変換回路の配線インダクタンスを小さく構成することで、スイッチング素子の動作時のサージ電圧を抑制することや相間アンバランスを低減することができる。
そしてまた、キャパシタの台数削減、冷却器の小型化によって、システム全体の装置小型化ができ経済的である。さらに、キャパシタの共通化によって、故障時の緊急運転においてもインバータの制御電圧の相間アンバランスを防ぐことができ、信頼性のあるシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の図１に示した一体ユニットの機器構成例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例３に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例４に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
【図６】図６は、従来の電力変換装置の主回路構成例を示す図である。
【図７】図７は、従来の電力変換装置の別の主回路構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
図１の電力変換装置において、１は直流電車線、２は集電装置、３は接触器、４はリアクトル、２０はインバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との一体ユニット、７は電動機、１１は蓄電装置、１２は蓄電装置１１と並列に接続されるキャパシタ、１３はリアクトルである。インバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との一体ユニット２０内（図中で、点線枠で囲った部分）にあって、５はキャパシタ、１０ａ、１０ｂはＤＣ−ＤＣ変換を行うためのスイッチング素子である。また、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９の配線に含まれるインダクタンスを配線インダクタンス２３として示している。３１は抵抗、３２はスイッチング素子であり、キャパシタ５およびキャパシタ１２の電荷を放電させるための放電回路を構成する。
【００２４】
図１の動作例として、まず車両が回生ブレーキにより減速する場合について説明する。
回生ブレーキにより電動機７から発生する回生電力は、インバータ回路６とキャパシタ５、リアクトル４、接触器３を介して集電装置２から直流電車線１に出力される。しかし、例えば、変電所がこの回生電力を吸収できない場合や同一軌道上に力行車両が存在せずこの回生電力を消費できない場合などには、この回生電力は、インバータ回路６およびキャパシタ５からＤＣ−ＤＣ変換回路９、リアクトル１３、キャパシタ１２を介して蓄電装置１１に充電される。
【００２５】
一方、車両が加速動作をする力行時には、直流電車線１から集電装置２、接触器３、リアクトル４を介して、キャパシタ５およびインバータ回路６に力行電力が供給され、電動機７を駆動する。また、これと同時に、蓄電装置１１からも力行電力が放電され、キャパシタ１２、リアクトル１３、ＤＣ−ＤＣ変換回路９を介してこの力行電力が、キャパシタ５およびインバータ回路６に供給される。
【００２６】
この図１の回路において、キャパシタ５を含むインバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９とを一体ユニット２０（図中で、点線枠で囲った部分）で構成することにより、インバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との配線を短くすることができ、インバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との配線に含まれる配線インダクタンス２３も小さくすることができる。一体ユニット２０について、この配線インダクタンス２３を小さくするための機器構成例を図２に示す。
【００２７】
図２は、ＤＣ−ＤＣ変換回路９やインバータ回路６に代表される電力変換装置を一体構成に集約して同一ユニット化した機器構成例である。１０１は電力変換装置のキャパシタ、１０２はスイッチング素子を取り付けた基板、１０３および１０４はバスバーを示している。ここで、図２のキャパシタ１０１は、図１のキャパシタ５に相当し、図２の基板１０２に取り付けたスイッチング素子は、図１のＤＣ−ＤＣ変換回路９を構成するスイッチング素子１０ａ、１０ｂとインバータ回路６を構成するスイッチング素子に相当する。それらをバスバーにより配線接続して一体ユニット２０として構成したものが、図２に示す構成例である。
【００２８】
図２で示すように、キャパシタ１０１とスイッチング素子を取り付けた基板１０２とを直近に配置する構成とし、最短経路でバスバーにより接続し、さらに、電源の正極用のバスバー１０３および負極用のバスバー１０４を、絶縁を確保した上で重ね合わせて構成する。これにより、図１における配線インダクタンス２３を含めたスイッチング回路のインダクタンスを、インバータ回路と同じ値程度に小さくすることができる。
【００２９】
これによって、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９を別々のユニットで組み電線で接続した場合に比べると、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９間の配線インダクタンス２３およびスイッチング素子を含めた回路のインダクタンスを、数十〜数百分の一に低減することができる。したがって、キャパシタ５および配線インダクタンス２３による共振周波数を、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９の動作周波数よりもはるかに高い周波数に設定できる。
【００３０】
このため、先に説明したような回生ブレーキ時や力行動作時にスイッチング動作するインバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９において、これらのスイッチング動作周波数に対して回路の共振周波数が十分に高く、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９が接続される直流部の電流や電圧の共振を防ぐことができる。
【００３１】
さらに、回路のインダクタンスを小さくしたことで、ＤＣ−ＤＣ変換回路９のスイッチング素子１０ａ、１０ｂがスイッチングする時に発生するサージ電圧も抑制することができ、サージ電圧の電源回路への重畳も少なくなる効果がある。
【００３２】
また、インバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との間の配線インダクタンス２３を小さくしたことによって、キャパシタの共用化ができる。このキャパシタの共用化による台数削減、冷却器の小型化によって、システム全体の装置小型化が図られ経済的である。
【００３３】
そしてまた、キャパシタの共通化、および、キャパシタの電圧センサを共通にして制御に使用することによって、例えば、インバータ一相が故障した場合に、ＤＣ−ＤＣ変換回路の相をインバータの一相分として動作させることができる。そしてこの場合にも、出力制御電圧値は共通化され、インバータの制御電圧の相間アンバランスを防ぐことができる。
【実施例２】
【００３４】
図３は、本発明の実施例２に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
図３の電力変換装置において、図１の実施例１にて示した構成と異なる部分を以下に説明する。
【００３５】
図３において、キャパシタ１２が蓄電装置１１と接続される側に、この蓄電装置１１と直列に遮断器１４を設けるとともに、キャパシタ１２と並列に抵抗１５を設けている点が異なる。さらに、図１に示す、抵抗３１およびスイッチング素子３２から成る放電回路を省略している。
【００３６】
この回路構成は、一体ユニット２０内のキャパシタ５を放電させたい場合に、遮断器１４を開放した後、ＤＣ−ＤＣ変換回路９中の上アーム側のスイッチング素子１０ａをオンさせる。これにより、キャパシタ５からＤＣ−ＤＣ変換回路９中の上アームスイッチング素子１０ａ、リアクトル１３、抵抗１５を通る経路により、キャパシタ５を通る閉回路が構成され、キャパシタ５の放電回路として使用することができる。
【００３７】
この回路構成によって、キャパシタ５を含むインバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との一体ユニット２０の外部の正極と負極間に、図１に示す、抵抗３１およびスイッチング素子３２を設けて放電回路を構成する場合に比べて、この放電用のスイッチング素子１つ分を省略でき、装置を小型化することができる。
【実施例３】
【００３８】
図４は、本発明の実施例３に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
図４の電力変換装置において、図１の実施例１にて示した構成と異なる部分を以下に説明する。
【００３９】
図１に示した回路構成に対して、本構成は、キャパシタ５を含むインバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との一体ユニット２０の内に、キャパシタ５と並列に、抵抗３１およびスイッチング素子３２の直列回路を設けている。
【００４０】
抵抗３１およびスイッチング素子３２の直列回路は、キャパシタ５およびキャパシタ１２の放電を行うための放電回路である。この放電回路を、キャパシタ５を含むインバータ６とＤＣ−ＤＣ変換回路９との一体ユニット２０に実装することで、この放電回路までの配線インダクタンスが低減される。このため、キャパシタ５およびキャパシタ１２の放電を瞬時に行うことができ、キャパシタの過電圧保護などで瞬時に放電したい場合により早く放電動作を行うことが可能となる。
【実施例４】
【００４１】
図５は、本発明の実施例４に係る電力変換装置の主回路の構成例を示す図である。
図５の電力変換装置において、図１の実施例１にて示した構成と異なる部分を以下に説明する。
【００４２】
図１に示した回路構成に対し、本構成は、インバータ回路６の三相交流出力側に切替器４１を設け、この切替器４１の出力側を、電動機７または外部給電結線部４２と接続する。この外部給電結線部４２は、駅構内、車両基地等に備えられた外部給電設備４３からの電力を受け取る部分である。
【００４３】
この構成では、蓄電装置１１を外部から充電する場合、切替器４１を外部給電設備４３と接続される側に切替え、外部給電設備４３から給電された電力は、外部給電結線部４２を通してインバータ回路６に受電される。インバータ回路６は、受電した三相交流電力を直流電力に変換し、キャパシタ５を充電する。インバータ回路６を動作させてキャパシタ５を充電した状態で、ＤＣ−ＤＣ変換回路９を動作させれば蓄電装置１１を充電することができる。
【００４４】
このとき、図５で示す構成のように、キャパシタ５を含むインバータ回路６とＤＣ−ＤＣ変換回路９とを一体ユニット２０とし、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９の接続部分の配線を短くしてインダクタンスを小さくする。このように、インバータ回路６およびＤＣ−ＤＣ変換回路９が接続されるキャパシタ５を共通に扱うことで、インバータ回路６がキャパシタ５の充電制御を行うために検知するキャパシタ５の電圧値と、ＤＣ−ＤＣ変換回路９が蓄電装置１１を充電制御するために検知するキャパシタ５の電圧値を同じにすることができる。
【００４５】
これによって、外部給電設備４３からの蓄電装置１１への充電制御による損失を減らすことができ、また、制御誤差を小さくすることで安定的に充電制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１…直流電車線
２…集電装置
３…接触器
４、１３…リアクトル
５、８、１２、１０１…キャパシタ
６…インバータ回路
７…電動機
９…ＤＣ−ＤＣ変換回路
１０ａ、１０ｂ、３２…スイッチング素子
１１…蓄電装置
１４…遮断器
１５、３１…抵抗
２０…キャパシタを含むインバータ回路とＤＣ−ＤＣ変換回路との一体ユニット
２１…インバータ回路ユニット
２２…ＤＣ−ＤＣ変換回路ユニット
２３…配線インダクタンス
４１…切替器
４２…外部給電結線部
４３…外部給電設備
１０２…スイッチング素子を取り付けた基板
１０３、１０４…バスバー
【図１】
2015006077.tif 000003
【図２】
2015006077.tif 000004
【図３】
2015006077.tif 000005
【図４】
2015006077.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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