(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線から交流電力を受電する一次側巻線と、前記一次側巻線に供給される交流電力をより低圧の交流電力に変換する複数の二次側巻線とを有し、電気車に設けられる変圧部と、
前記電気車に設けられ、それぞれが前記複数の二次側巻線から供給される交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータと、当該ＰＷＭコンバータの出力電圧に基づき、所定電圧の直流電力を出力させる制御を当該ＰＷＭコンバータに対して行う制御部と、を有する複数の変換部と、
前記複数の変換部それぞれから並列に供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから供給される交流電力を用いて前記電気車を駆動するモータと、
を備え、
前記複数の変換部のそれぞれが有する前記制御部は、前記所定電圧をＰＷＭコンバータの出力電流に応じて調整し、調整後の電圧と当該ＰＷＭコンバータの出力電圧との差を縮小させる制御を行う電気車制御装置。
【請求項２】
前記複数の変換部のそれぞれが有する前記制御部は、前記所定電圧からＰＷＭコンバータの出力電流の値を係数特性に基づき減じることで、当該所定電圧の値を調整することを特徴とする請求項１に記載の電気車制御装置。
【請求項３】
前記複数の変換部のそれぞれが有する前記制御部は、前記係数特性にしたがった係数に応じて、前記ＰＷＭコンバータの出力電流を電圧値に係数変換する係数変換部を更に有し、前記係数変換部で得られた前記電圧値を前記所定電圧から減じることで、当該所定電圧の値を調整することを特徴とする請求項２に記載の電気車制御装置。
【請求項４】
前記係数の値は、前記ＰＷＭコンバータの出力電流が大きくなるに従い単調増加することを特徴とする請求項３に記載の電気車制御装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭコンバータの出力電流の脈動成分を減じた後に前記係数変換することを特徴とする請求項３又は４に記載の電気車制御装置。
【請求項６】
前記ＰＷＭコンバータの出力電圧の脈動成分に基づき、前記出力電流における振動成分を減じることを特徴とする請求項５に記載の電気車制御装置。
【請求項７】
前記ＰＷＭコンバータの出力電流における脈動成分をバンドパスフィルタにより減じることを特徴とする請求項５に記載の電気車制御装置。
【請求項８】
前記インバータの力行動作時に前記制御部のそれぞれは前記所定電圧を出力させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電気車制御装置。
【請求項９】
前記インバータの回生動作時には前記制御部のそれぞれは前記所定電圧を出力させる制御を行わないことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
架線からパンタグラフおよび変圧器を介して供給される交流電力は、電気車に設けられた変換部において直流電力に変換され、電気車用モータを駆動するインバータに供給される。このような交直変換では容量を増加せるために、複数の変換部がインバータに並列に接続されている。
【０００３】
しかしながら、複数の変換部それぞれがインバータに直流電力を供給し得るので、複数の変換部間の負荷分担のバランスがくずれてしまう恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２３７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本実施形態は、このような点を考慮してなされたものであり、複数の変換部それぞれの負荷分担のバランスがくずれるのを回避した電気車制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係る電気車制御装置は、電気車に設けられる複数の変換部と、インバータと、モータと、を備えることを特徴とする。複数の変換部それぞれが、架線から供給される交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータの出力電圧値に基づき所定値の電圧を出力させる制御をＰＷＭコンバータに対して行う制御部と、を有する。インバータは、複数の変換部それぞれから並列に供給される直流電力を交流電力に変換する。モータは、インバータから供給される交流電力を用いて電気車を駆動する。
【発明の効果】
【０００７】
複数の変換部それぞれの負荷分担のバランスがくずれるのを回避した電気車制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る電気車制御装置における構成の一例を示す図。
【図２】第１実施形態に係る制御部の詳細な構成を示すブロック図。
【図３】コンバータの出力電流の値と係数ＫＧとの関係を係数特性として示す図（係数ＫＧが一定の場合）。
【図４】コンバータの出力電流の値と係数ＫＧとの関係を係数特性として示す図（係数ＫＧが出力電流の増加に従い増加する場合）。
【図５】第２実施形に係る制御部の詳細な構成示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る電気車制御装置は、複数の変換部それぞれが所定電圧の直流電力を出力するように、それぞれを独立に制御することにより、変換部それぞれの負荷分担のバランスが崩れるのを回避しようとしたものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００１１】
図１に基づき電気車制御装置１の構成を説明する。図１は、第１実施形態に係る電気車制御装置１における構成の一例を示す図である。この図１に示すように、第１実施形態に係る電気車制御装置１は、電気車に搭載され、架線２からパンダグラフ４を介して供給される交流電力を用いて電気車を走行させる。この電気車制御装置１は、変圧部２０と、指示部３５と、第１の変換部４０Ａと、第２の変換部４０Ｂと、インバータ６０と、モータ８０とを、備えて構成されている。すなわち、変換部４０Ａ、４０Ｂが二重化して設けられており、それぞれが独立して、交直変換を行い得るように構成されている。なお、以後の説明で、第１の変換部４０Ａの構成に関する符号にはＡを付するものとし、第２の変換部４０Ｂの構成に関する符号にはＢを付するものとする。
【００１２】
変圧部２０は、架線２から供給される交流電力をより低圧の交流電力に変換する。この変圧部２０は、一次側巻線２２と、第１の二次側巻線２４と、第２の二次側巻線２６と、電圧検出器２８、３０とを、備えて構成されている。
【００１３】
この一次側巻線２２は、パンダグラフ４と線路を介して接地された車輪６との間に接続されている。第１の二次側巻線２４は、架線２から供給される交流電力をより低圧の交流電力に変換し、第１の交流電力として出力する。第２の二次側巻線２６も、第１の二次側巻線２４と同等の構成であり、架線２から供給される交流電力をより低圧の交流電力に変換し、第２の交流電力として出力する。電圧検出器２８は、第１の交流電力の電圧ＳＶ１を検出し、電圧検出器３０は、第２の交流電力の電圧ＳＶ２を検出する。指示部３５は、直流電圧の値である電流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆを出力する。
【００１４】
第１の変換部４０Ａは、変圧部２０から供給される第１の交流電力を直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに従った電圧の直流電力に変換する。この第１の変換部４０Ａは、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａと、第１の制御部４４Ａと、電圧検出器４６Ａと、電流検出器４８Ａとを備えて構成されている。
【００１５】
第１のＰＷＭコンバータ４２Ａは、第１の二次側巻線２４に接続され、第１の交流電力を直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆの電圧値を示す直流電力に変換する。この第１のＰＷＭコンバータ４２Ａには、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに従った電圧指令値Ｖac＿s1として交流信号が入力され、この交流信号の振幅に応じた直流電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１を出力する。すなわち、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａは、例えば複数のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を有し、電圧指令値Ｖac＿s1に応じてＩＧＢＴそれぞれをＯＮ−ＯＦＦすることで、交流電力を電圧指令値Ｖac＿s1に基づく電圧の直流電力に変換する。
【００１６】
第１の制御部４４Ａは、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１に基づき、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆで指示される電圧の直流電力を第１のＰＷＭコンバータ４２Ａから出力させる制御を行う。すなわち、第１の制御部４４Ａは、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆで指示される所定電圧と出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１との差分を縮小させる制御信号を電圧指令値Ｖaｃ＿s1として、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａに出力する。
【００１７】
ここで、直流電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１は、電圧検出器４６Ａにより検出される。すなわち、電圧検出器４６Ａは、直流電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１を検出し、第１の制御部４４Ａに出力する。電流検出器４８Ａは、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力電流Ｉｏｕｔ１を検出し、第１の制御部４４Ａに出力する。
【００１８】
また、第１の制御部４４Ａでは、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆを出力電流Ｉｏｕｔ１に応じて調整してもよい。この場合、第１の制御部４４Ａは、出力電流Ｉｏｕｔ１に応じて直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆを調整し、出力電流Ｉｏｕｔ１をより高速に所定値に近づける制御を行う。なお、第１の制御部４４Ａの詳細な構成については後述する。
【００１９】
さらにまた、第１の制御部４４Ａには、インバータ６０の動作状態を示す信号も入力されており、インバータ６０の力行動作時に、第１の制御部４４Ａは、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに従った電圧を出力させる制御を行う。一方で、第１の制御部４４Ａは、インバータ６０の回生動作時に、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに従った電圧を出力させる制御を停止する。これにより、力行動作時には、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａを直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに従った電圧を出力させることができ、回生動作時には、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａへの制御動作が回生動作へ影響することを回避できる。
【００２０】
第２の変換部４０Ｂも、第１の変換部４０Ａと同等の構成である。すなわち、この第２の変換部４０Ｂも、第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂと、第２の制御部４４Ｂと、電圧検出器４６Ｂと、電流検出器４８Ｂと、を備えて構成されており、第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂが第２の二次側巻線２６に接続され、第２の交流電力を直流電力に変換し、第２の制御部４４Ｂが、第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの出力電圧値ＶＤＣ＿ＤＥＴ２に基づき、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに従った電圧を出力させる。ここで、電圧検出器４６Ｂが、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ２を検出し、電流検出器４８Ｂが、出力電流値Ｉｏｕｔ２を検出し、それぞれが第２の制御部４４Ｂに出力する。
【００２１】
インバータ６０には、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａ及び第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂが並列に接続されている。このインバータ６０は、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａ及び第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂのそれぞれから並列に供給された直流電力を交流電力に変換する。
【００２２】
モータ８０は、電気車用交流モータである。このモータ８０は、インバータ６０から入力された例えば三相交流電力を用いて回転し、電気車の車輪を駆動する。
【００２３】
これらのことから分かるように、第１の制御部４４Ａは、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力値に基づき第１のＰＷＭコンバータ４２Ａに対して制御を行う。また、第２の制御部４４Ｂは、第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの出力値に基づき第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂに対して制御を行う。このため、第１の制御部４４Ａが制御に用いる情報と第２の制御部４４Ｂが制御に用いる情報とは相互に独立しており、第１の変換部４０Ａ、及び第２の変換部４０Ｂの間で信号のやり取りすることなく制御可能である。さらにまた、第１の変換部４０Ａ、及び第２の変換部４０Ｂそれぞれの出力電圧は、同等の値に制御されるので、複数の変換部４０Ａ，４０Ｂ間の負荷分担のバランスがくずれてしまうことが回避される。なお、図１では、変換部４０Ａ，４０Ｂを一例として二重化したが、例としてのみ提示したものであり、変換部４０Ａ，４０Ｂを３以上に多重化してもよい。
【００２４】
次に図２に基づいて制御部４４Ａ、４４Ｂの詳細な構成を説明する。図２は、制御部４４Ａ、４４Ｂの詳細な構成を示すブロック図である。この図２に示すように、第１の制御部４４Ａは、係数変換部４４２Ａと、第１減算器４４４Ａと、第２減算器４４６Ａと、ＰＩ制御部４４８Ａと、乗算部４５０Ａと、Ｐ制御部４５２Ａと、を備えて構成されている。
【００２５】
係数変換部４４２Ａは、出力電流Ｉｏｕｔ１の値を係数ＫＧに基づいて電圧値に変換する。例えばこの係数ＫＧは定数である。
【００２６】
第１減算器４４４Ａは、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆから、係数変換部４４２Ａで得られた電圧値を減じ、調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’として出力する。第２減算器４４６Ａは、第１減算器４４４Ａが出力した調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’から、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１を減じる演算を行い、減算値として出力する。
【００２７】
ＰＩ制御部４４８Ａは、比例積分補償演算を行い、第２減算器４４６Ａで演算された減算値を０に近づけるための電圧制御量ΔＶ１を出力する。乗算部４５０Ａは、電圧検出器２８から入力された入力電圧ＶＳ１と電圧制御量ΔＶ１とを乗算する。
【００２８】
そして、Ｐ制御部４５２Ａは、第１乗算部４５０Ａの出力値とゲインとを乗算し、電圧指令値Ｖaｃ＿s1として第１のＰＷＭコンバータ４２Ａに出力する。
【００２９】
これらのことから分かるように、電圧指令値Ｖaｃ＿s1である交流信号の周波数は入力電圧ＶＳ１の周波数と等しく、振幅は電圧制御量ΔＶ１に応じて変更される。このように、電圧指令値Ｖaｃ＿s1である交流信号の振幅は、出力電流Ｉｏｕｔ１と出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１とに応じて変更される。すなわち、出力電流Ｉｏｕｔ１が増加すると、電圧指令値Ｖaｃ＿s1である交流信号の振幅は小さくなるように制御され、出力電流Ｉｏｕｔ１が減少すると、この交流信号の振幅は大きくなるように制御され、出力電流Ｉｏｕｔ１が所定値に収束するように制御される。一方で、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１は、収束した出力電流Ｉｏｕｔ１の値で定まる調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’ に収束するように制御されるのである。
【００３０】
第２の制御部４４Ｂも、第１の制御部４４Ａと同等の構成であり、第２の係数変換部４４２Ｂと、第１減算器４４４Ｂと、第２減算器４４６Ｂと、ＰＩ制御部４４８Ｂと、乗算部４５０Ｂと、Ｐ制御部４５２Ｂと、を備えて構成されている。すなわち、係数変換部４４２Ｂが、出力電流Ｉｏｕｔ２の値を係数ＫＧに基づいて変換し、第１減算器４４４Ｂが、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆの値から係数変換部４４２Ｂで値が変換された出力電流Ｉｏｕｔ１の値を減じる。また、第２減算器４４６Ｂが、値が調整された直流電圧指令値Ｖｄｃ２＿Ｒｅｆ’から第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ２を減じることで減算値として出力し、ＰＩ制御部４４８Ｂがこの減算値に対して比例積分補償演算を行いうことで電圧制御量ΔＶ２を出力し、第２乗算部４５０Ｂが、第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの入力電圧ＶＳ２と電圧制御量ΔＶ２とを乗算し、電圧指令値Ｖaｃ＿s２として第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂに出力する。
【００３１】
以上が本実施形態に係る電気車制御装置１の構成の説明であるが、次に電気車制御装置１の制御動作例を説明する。
【００３２】
図２を参照にしつつ図３及び図４に基づいて、制御動作例を説明する。図３及び図４は、コンバータ４２Ａの出力電流Ｉｏｕｔ１の値と係数ＫＧとの関係を係数特性として示す図である。横軸は第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力電流Ｉｏｕｔ１をあらわし、縦軸は係数の大きさをあらわしている。第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂに関しても同等の係数特性を用いて制御する。図３に示す係数は定数である。一方、図４で示す係数は出力電流における電流値の増加に従い単調増加する。また、この図４に示すように、目標値近傍における係数の値は、０に設定されている。
【００３３】
一般にＰＷＭコンバータ４２Ａ、４２Ｂの半導体素子及び配線のインピーダンスのうちのいずれかにばらつきがあり得る。また、電流検出器４６Ａ、４６Ｂ、及び電圧検出器２８、３０，４４Ａ、４４Ｂなどのいずれかにもばらつきがあり得る。これにより、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａ及び第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂを同等の条件で制御すると、出力電流Ｉｏｕｔ１と出力電流Ｉｏｕｔ２との間にアンバランスが生じる場合がある。特に、無負荷の時は、一方のコンバータからもう一方のコンバータに電流が流れることになる。このため、この動作例では、第１の制御部４４Ａが第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆを出力電流Ｉｏｕｔ１に応じて調整し、第２の制御部４４Ｂが第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの直流電圧指令値Ｖｄｃ＿ＲｅｆをＩｏｕｔ２に応じて調整する。これにより、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力電流Ｉｏｕｔ１と第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの出力電流Ｉｏｕｔ２とをそれぞれ独立に制御すると共に、負荷分担のバランスが崩れることを回避しようとしたものである。
【００３４】
ここで、図３で示す係数特性にしたがった制御動作例について説明する。ここでは、処理の開始時刻Ｔ０において、出力電流Ｉｏｕｔ１＞出力電流Ｉｏｕｔ２である場合の制御動作例を説明する。
【００３５】
まず、出力電流Ｉｏｕｔ１及び出力電流Ｉｏｕｔ２がそれぞれ同等の所定値に収束する制御動作例を説明する。図２及び図３に示すように、係数変換部４４２Ａは、出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）に係数ＫＧ（例えば０．１）を乗算し、第１減算器４４４Ａに出力する。
【００３６】
次に、第１減算器４４４Ａは、入力された直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆから係数変換部４４２Ａが出力する値を減算し、調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’（Ｔ０）として第２減算器４４６Ａに出力する。続いて、第２減算器４４６Ａは、調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’（Ｔ０）から第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１（Ｔ０）を減じ、減算値をＰＩ制御部４４８Ａに出力する。そして、ＰＩ制御部４４８Ａは、入力された減算値に応じた電圧制御量ΔＶ１（Ｔ０）を第１乗算部４５０Ａに出力する。
【００３７】
次に、電圧制御量ΔＶ１（Ｔ０）と入力電圧値ＶＳ１とが乗算部４５０Ａにて乗算され、続いて、Ｐ制御部４５２Ａでゲインが乗算される。Ｐ制御部４５２Ａの出力値は、電圧指令値Ｖaｃ＿s1として第１のＰＷＭコンバータ４２Ａに出力される。そして、この電圧指令値Ｖaｃ＿s1に従った次のタイミングＴ１における出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ１）が第１のＰＷＭコンバータ４２Ａから出力され、処理が順次繰り返される。
【００３８】
この一連の処理の中では、出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）は正の値なので、調整後の第１の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’（Ｔ０）の値は、調整前の直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆ（Ｔ０）の値より小さくなり、次に出力される出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ１）は出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）よりも減少する。このため、次の処理で演算される調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’（Ｔ１）の値は、最初に演算された調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’（Ｔ０）の値よりも大きく、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆ（Ｔ０）よりも小さくなる。これにより、次のタイミングＴ２に出力される出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ２）は、Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）よりも小さく、Ｉｏｕｔ１（Ｔ１）よりも大きくなる。
【００３９】
このように、処理を繰り返すことで、出力電流Ｉｏｕｔ１は振動を繰り返しながら、Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）よりも小さく、且つＩｏｕｔ１（Ｔ１）よりも大きい所定値に収束する。この所定値は、係数ＫＧの値に応じて定められる。すなわち、係数ＫＧが大きくなる程、所定値の値は小さくなり、係数ＫＧが小さくなる程、所定値の値は大きくなる。
【００４０】
同様に、第２の制御部４４Ｂの制御にしたがい、出力電流Ｉｏｕｔ２の値も、出力電流Ｉｏｕｔ１の収束値と同等の値に収束する。このように、出力電流Ｉｏｕｔ１及び出力電流Ｉｏｕｔ２は、独立に制御され、それぞれが係数ＫＧで定まる所定値の電流に収束する。
【００４１】
次に、出力電流Ｉｏｕｔ１及び出力電流Ｉｏｕｔ２の大小関係の変動について説明する。出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）＞出力電流Ｉｏｕｔ２（Ｔ０）の場合、調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’（Ｔ０）よりも調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ２＿Ｒｅｆ’（Ｔ０）の値の方が大きくなるように演算される。また、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１（Ｔ０）＞出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ２（Ｔ０）であるので、電圧制御量ΔＶ１（Ｔ０）＜電圧制御量ΔＶ２（Ｔ０）となる。
【００４２】
このことから分かるように、出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ０）＞出力電流Ｉｏｕｔ２（Ｔ０）の場合、電圧制御量ΔＶ１（Ｔ０）＜電圧制御量ΔＶ２（Ｔ０）であり、出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ１）＜出力電流Ｉｏｕｔ２（Ｔ１）となるように制御される。次の制御処理では、出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ１）＜出力電流Ｉｏｕｔ２（Ｔ１）となった出力電流は、出力電流Ｉｏｕｔ１（Ｔ２）＞出力電流Ｉｏｕｔ２（Ｔ２）となるように制御される。
【００４３】
そして、このような大小関係が入れ替わる振動を繰り返しながら出力電流Ｉｏｕｔ１は上述の所定値に収差し、同様に出力電流Ｉｏｕｔ２は出力電流Ｉｏｕｔ１とほぼ同じ値に収差する。このように、出力電流Ｉｏｕｔ１と出力電流Ｉｏｕｔ２とは、相互に大小関係が入れ替わりながら所定値に収束する。
【００４４】
このことから分かるように、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの直流電流Ｉｏｕｔ１の値と、第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの直流電流Ｉｏｕｔ２の値とが所定値に収束することでバランスする。また、直流電流Ｉｏｕｔ１及び出力電流Ｉｏｕｔ２が所定値に収束した場合、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１と出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ２も、ほぼ同一の電圧に収束する。これにより、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａと第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂ２との負荷分担のバランスがくずれることが回避される。
【００４５】
次に図４に基づき、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａの直流電流Ｉｏｕｔ１の値、及び第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂの直流電流Ｉｏｕｔ２の値の振動を抑制する場合の制御動作例について説明する。図３に示すように係数ＫＧが一定の値である場合、モータ８０の負荷に依存せず、電流値のアンバランスをより急速にバランスさせる場合に有効である。ところが、出力電流の減衰に時間がかかる。以下では上述した図３に基づく動作例と異なる部分を説明する。
【００４６】
再び図４に示すように、出力電流Ｉｏｕｔ１が目標値よりも大きい場合、係数ＫＧは正の値であり、調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’は減少する。これにより出力電流Ｉｏｕｔ１は減少し、目標値に近づく。出力電流Ｉｏｕｔ１が目標値に近づくに従い、係数ＫＧは０に近づく。このため、このような処理を繰り返すことで、出力電流Ｉｏｕｔ１は減少をしながら目標値近傍に、より高速に収束する。これにより、出力電流Ｉｏｕｔ１が目標値に近づくとともに係数ＫＧは０となり、振動は停止する。
【００４７】
一方で、出力電流Ｉｏｕｔ１が目標値よりも小さい場合、係数ＫＧは負の値であり、調整後の直流電圧指令値Ｖｄｃ１＿Ｒｅｆ’は増加する。このような処理を繰り返すことで、出力電流Ｉｏｕｔ１は増加をしながら目標値近傍に、より高速に収束する。これにより、出力電流Ｉｏｕｔ１が目標値に近づくとともに係数ＫＧは０となり、振動は停止する。
【００４８】
このように、直流電流Ｉｏｕｔ１が目標値近傍に収束し、出力電流Ｉｏｕｔ２も直流電流Ｉｏｕｔ１と同様に、目標値近傍に収束する。そして、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１及び出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ２のそれぞれも、ほぼ同一の電圧値に収束する。これにより、第１のＰＷＭコンバータ４２Ａと第２のＰＷＭコンバータ４２Ｂとの負荷分布をバランスさせることが可能である。
【００４９】
以上のように本実施形態に係る電気車制御装置１によれば、複数の変換部４０Ａ、４０Ｂそれぞれが出力する電圧値ＶＤＣ＿ＤＥＴ１、ＶＤＣ＿ＤＥＴ２を直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆの電圧に近づける制御をＰＷＭコンバータ４２Ａ、４２Ｂそれぞれに対して行うこととした。このため、複数の変換部４０Ａ、４０Ｂそれぞれが出力する電圧値が同じ直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆに近づき、複数の変換部４０Ａ、４０Ｂそれぞれにおける負荷分担のバランスが崩れることを回避させることができる。さらにまた、複数の変換部４０Ａ、４０Ｂそれぞれが出力する電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２に応じて、直流電圧指令値Ｖｄｃ＿Ｒｅｆを調整するようにしたので、複数の変換部４０Ａ、４０Ｂそれぞれが出力する電流値もより高速にバランスさせることができる。  
（第２実施形態）
第２実施形態に係る電気車制御装置１は、脈動成分を減衰させたＰＷＭコンバータの出力電流を係数変換部で係数変換させることにより、脈動成分の影響を低減した制御を変換部に対してしようとしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００５０】
図５に基づき第２実施形に係る制御部４４Ａ、４４Ｂの構成を説明する。図５は、第２実施形に係る制御部４４Ａ、４４Ｂの詳細な構成示すブロック図である。この図５に示すように、第１の制御部４４Ａは、第１のバンドパスフィルタ４５４Ａと、第１３減算器４５６Ａと、を更に備えて構成されている。
【００５１】
第１のバンドパスフィルタ４５４Ａは、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１から所定の周波数帯の脈動成分を抽出する。単相コンバータである第１のＰＷＭコンバータ４２Ａでは、一般に入力電力ＶＳ１の周波数の２倍の周波数の脈動成分が出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１及び出力電流Ｉｏｕｔ１に重畳される。このため、第１のバンドパスフィルタ４５４Ａは、入力電力ＶＳ１の周波数の２倍の周波数の脈動成分を抽出する。
【００５２】
第１３減算器４５６Ａは、出力電流Ｉｏｕｔ１の値から第１のバンドパスフィルタ４５４Ａの出力値を減じる。すなわち、この第１３減算器４５６Ａは、出力電流Ｉｏｕｔ１の値から入力電力ＶＳ１の２倍の周波数である脈動成分を減じ、第１の係数変換部４４２Ａに出力する。このように、脈動成分を減衰した出力電流Ｉｏｕｔ１を用いて係数変換を行うので、脈動成分の影響を低減させることができる。
【００５３】
第２の制御部４４Ｂも第１の制御部４４Ａと同等の構成であり、第２のバンドパスフィルタ４５４Ｂと、第２３減算器４５６Ｂと、を更に備えて構成されている。第２のバンドパスフィルタ４５４Ｂが、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ２から所定の周波数帯の脈動成分を抽出し、第２３減算器４５６Ｂが、出力電流Ｉｏｕｔ２の値から第２のバンドパスフィルタ４５８４の出力値を減じる。
【００５４】
なお、バンドパスフィルタ４５４Ａ、４５４Ｂは、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１、ＶＤＣ＿ＤＥＴ２から所定の周波数帯の脈動成分を抽出しているが、これは必ずしも出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１、ＶＤＣ＿ＤＥＴ２でなくともよく、出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２から所定の周波数帯の脈動成分を抽出してもよい。この場合、出力電圧ＶＤＣ＿ＤＥＴ１、ＶＤＣ＿ＤＥＴ２を用いなくとも、同等の脈動成分を抽出できる。
【００５５】
以上のように本実施形態に係る電気車制御装置１によれば、バンドパスフィルタ４５４Ａ、４５４Ｂが出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２に重畳される脈動成分を抽出し、第１３及び第２３減算器４５６Ａ、４５６Ｂが脈動成分を出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２から減ずることとした。このため、出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２から脈動成分を減衰させることができ、脈動成分の影響を低減した制御を変換部４０Ａ，４０Ｂに対して行うことができる。
【００５６】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００５７】
１：電気車制御装置、４０Ａ：第１の変換部、４０Ｂ：第２の変換部、４２Ａ：第１のＰＷＭコンバータ、４２Ｂ：第２のＰＷＭコンバータ、４４Ａ：第１の制御部、４４Ｂ：第２の制御部、６０：インバータ、８０：モータ、４５４Ａ：第１のバンドパスフィルタ、４５４Ｂ：第２のバンドパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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