(57)【要約】【課題】本発明の目的は、共振現象を抑制することのできる電力変換装置を提供することである。【解決手段】直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された出力電圧基準と加減算する加算器とを備えたことを特徴とする電力変換装置。【選択図】  図１
2004194368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧と予め入力された出力電圧基準とを加減算する加算器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、
前記ＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された出力電圧基準からＤＣフィルター回路の電気振動を抑制するような電圧指令値を算出する加算器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、
前記ＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力されている位相基準とを加減算する加算器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、
前記ＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力されている位相基準からＤＣフィルター回路の電気振動を抑制するような位相指令値を算出する加算器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなる第１のＤＣフィルターと、
前記第１のＤＣフィルターの出力電圧を変換するコンバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなる第２のＤＣフィルターと、
前記第２のＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された出力電圧基準と加減算する加算器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記請求項５記載の電力変換装置において、
前記加算器は、前記第２のＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力された位相基準とを加減算するものであることを
特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するインバータと、
前記インバータから供給される電力により駆動する誘導電動機と、
前記誘導電動機の速度を検出する速度検出器と、
前記ＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力された電圧基準と加減算する加算器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
前記請求項７記載の電力変換装置において、
前記加算器は、前記ＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力された位相基準とを加減算するものであることを
特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧が上昇した場合には、前記インバータの出力電圧を上げ、前記ＤＣフィルターの出力電圧が低下した場合には、前記インバータの出力電圧を下げる前記インバータの制御手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、
前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、
前記ＤＣフィルターの出力電圧が上昇した場合には、前記インバータの出力電圧の位相を進め、前記ＤＣフィルターの出力電圧が低下した場合には、前記インバータの出力電圧の位相を遅らせる前記インバータの制御手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、リアクトルとコンデンサからなる直列回路をフィルタコンデンサと並列に接続し、負荷側から生じる共振現象を抑制することの出来る電力変換装置が記載されている（特許文献１の図１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８２０１９３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された電力変換装置において、リアクトルとコンデンサから成る入力平滑用ＤＣフィルターは、電力変換装置の負荷が増加してくると、共振周波数にて共振現象を発生してしまう。この共振現象が起こると、信号機器などに誤動作が起きる可能性がある。
そこで、本発明の目的は、共振現象を抑制することのできる電力変換装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された出力電圧基準と加減算する加算器とを備えたことを特徴とする。
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された出力電圧基準からＤＣフィルター回路の電気振動を抑制するような電圧指令値を算出する加算器とを備えたことを特徴とする。
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力された位相基準と加減算する加算器とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルタの出力電圧の位相と予め入力されている位相基準からＤＣフィルター回路の電気振動を抑制するような位相指令値を算出する加算器とを備えたことを特徴とする。
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するコンバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなる第２のＤＣフィルターと、前記第２のＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された出力電圧基準と加減算する加算器とを備えたことを特徴とする。
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧である直流電圧を変換するインバータと、前記インバータから供給される電力により駆動する誘導電動機と、前記誘導電動機の速度を検出する速度検出器と、前記ＤＣフィルタの出力電圧と予め入力された電圧基準と加減算する加算器とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧が上昇した場合には、前記インバータの出力電圧を上げ、前記ＤＣフィルターの出力電圧が低下した場合には、前記インバータの出力電圧を下げる前記インバータの制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明に基づく電力変換装置は、直流入力電源を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＤＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧を変換するインバータと、前記インバータの出力側に設けられ出力電圧を平滑するリアクトルとコンデンサからなるＡＣフィルターと、前記ＤＣフィルターの出力電圧が上昇した場合には、前記インバータの出力電圧の位相を進め、前記ＤＣフィルターの出力電圧が低下した場合には、前記インバータの出力電圧の位相を遅らせる前記インバータの制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置は、車両用架線１に接続され，パンタグラフ２，保護用フューズ３，入力電源開閉器４，接触器５，初期充電用抵抗器６，平滑用ＤＣリアクトル７，平滑用コンデンサ８，直流電圧から単相交流ＰＷＭ出力を得るための単相インバータ９，ＡＣフイルター１０，ＡＣフィルター１１，絶縁用商用周波数変圧器１２，負荷機器１３，出力電圧検出用ＰＴ１４，単相定電圧制御回路１５，直流架線電源帰線用レール１６，直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７，加算器１８から構成されている。
このように構成された電力変換装置において、車両用架線１と接するパンタグラフ２は、保護用フューズ３，入力電源開閉器４，接触器５，平滑用ＤＣリアクトル７を介して単相インバータ９の入力側の入力端に直列接続される。単相インバータ９の入力側に並列接続された平滑用コンデンサ８と直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７が並列接続される。単相インバータの出力側の入力端及び出力端は、ＡＣフィルター１０を介して絶縁用商用周波数変圧器１２が接続される。絶縁用商用周波数変圧器１２は、負荷機器１３と接続される。電圧検出用ＰＴ１４は、絶縁用商用周波数変圧器１２の出力側に接続される。電圧検出用ＰＴ１４の出力側は、単相定電圧制御回路１６と接続される。直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７は、加算器１８と接続される。加算器１８は、単相低電圧制御回路１６と接続される。単相定電圧制御回路１６は、単相インバータ９と接続される。
【０００８】
このように構成された電力変換装置において、入力電源開閉器９が閉路されると、直流架線１からパンタグラフ２により集電し、保護用フューズ３，開閉器４、初期充電抵抗器６及びＤＣリアクトル７を介して平滑用コンデンサ８に充電され、平滑用コンデンサ８の電位は所定の時定数にて上昇する。所定の時間または平滑用コンデンサ８の充電電位が所定の電位に達したところで、接触器５を閉じる。その後、単相インバータ９を動作させて、単相の正弦波ＰＷＭ出力電圧を得る。単相インバータ９にから出力される正弦波ＰＷＭ出力電圧は、ＡＣフイルター１０、及びＡＣフィルター１１にて高調波が除去されて、商用周波数の正弦波出力電圧を得る。更に絶縁用商用周波数変圧器１２で、高圧回路（図示しない）と絶縁され、負荷機器１３に供給される。尚負荷機器１３の状態により負荷電流が変化するが、この結果出力電圧が変化するので、出力電圧検出用ＰＴ１４にて電圧検出して、電圧制御回路１５に出力する。直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７は、入力主回路のＤＣフィルター、平滑コンデンサ８の直流出力電圧を検出して、加算器１８に出力する。加算器１８は、直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７から入力された電圧値と電圧基準値（（Ｖ−ＲＥＦ）データベースから入力されるがデータベースは図示しない）を加減算し、その差を電圧制御回路１５に出力する。電圧制御回路１５は、出力電圧検出用ＤＣＰＴ１４と加算器１８の結果から、ＤＣフィルターの電圧が上昇した場合には電力変換装置の出力電圧を上昇させ、ＤＣフィルターの電圧が低下した場合には、電力変換装置の出力電圧を低下させるように単相インバータ９を制御する。
【０００９】
このように構成された電力変換装置は、車両用電源装置の負荷が増加して、入力主回路のＤＣフィルターが共振現象を起こした場合には、ＤＣフィルターの電圧が振動して、電圧変化を起こす。そのためＤＣフィルターの電圧変化に応じて出力電圧基準を変える。ＤＣフィルターの出力の直流電圧が上昇した場合には、電源装置の単相出力電圧を上昇させることにより、負荷機器１３のＶ／Ｆ比（電圧／周波数比）が上昇し、負荷電流が増加（要求のエネルギー増加）して、前記単相インバータ９の入力電圧である直流電圧の上昇が抑制される。ＤＣフィルターの出力の直流電圧が低下した場合には、電源装置の単相出力電圧を低下させることにより、負荷機器のＶ／Ｆ比が下がり、負荷電流が減少（要求エネルギーの減少）して、直流電圧の低下が抑制される。
このように構成された電力変換装置は、共振現象を抑制するように動作することになり、振動を抑制して安定な直流電圧を得ることが可能となり、周辺信号機器の誤動作を回避することが出来る。
尚、本発明に基づく第１の実施形態の電力変換装置では、単相電源装置について説明しているが、単相インバータ９を多相インバータ（図示しない）に、単相ＡＣフイルター１０を多相ＡＣフイルター（図示しない）に、更に単相定電圧制御回路を多相定電圧制御回路に置き換えることにより、多相定電圧電源装置にも適用することが出来るため、本発明は第１の実施形態の電力変換装置のみに限定はしない。
【００１０】
また、本発明に基づく第１の実施形態の電力変換装置は、単相インバータ９により構成されているが、単相インバータ９をＤＣ／ＤＣコンバータ（図示しない）に置き換えＡＣフィルター１０，単相定電圧制御回路等多相ＡＣフイルター（図示しない），  多相定電圧制御回路に置き換えることにより、直流定電圧電源装置にも適用することが出来るため、本発明は記載されている第１の実施形態の電力変換装置の構成のみに限定はしない。
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図２は、本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置の部分構成図である。尚図１に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置は、車両用架線１に接続され，パンタグラフ２，保護用フューズ３，入力電源開閉器４，接触器５，初期充電用抵抗器６，平滑用ＤＣリアクトル７，平滑用コンデンサ８，直流電圧から単相交流ＰＷＭ出力を得るための単相インバータ９，ＡＣフイルター１０，ＡＣフィルター１１，絶縁用商用周波数変圧器１２，出力電圧検出用ＰＴ１４，単相定電圧制御回路１５，直流架線電源帰線用レール１６，直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７，位相変化器１９から構成されている。本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置は、本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置の加算器１８を位相変化器１９に置き換えた構成となっている。
【００１１】
このように構成された電力変換装置において、位相変化器１９は、電圧基準の位相を、直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７により検出された直流電圧値の位相とを加減算しその差を算出する。直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７により検出される電圧値（ＤＣフィルターの電圧値）が、所定の値よりも上昇した場合には、電圧基準の位相を進め、直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７により検出される電圧値が所定の値よりも低下した場合には、出力電圧位相を遅らせる。
このように構成された電力変換装置において、ＤＣフィルターの出力である直流電圧が上昇した場合、電源装置の出力電圧の位相を進めることにより、負荷電流が増加して、単相インバータ９の入力電圧である直流電圧の上昇が抑制される。ＤＣフィルターの出力である直流電圧が低下した場合、電源装置の出力電圧の位相を遅らせることにより、負荷電流が現象して、単相インバータ９の入力電圧である直流電圧の低下が抑制される。
このように構成された電力変換装置において、共振現象を抑制するように動作することになり、振動を抑制して安定な直流電圧を得ることが可能となり、周辺信号機器の誤動作を回避することが出来る。
【００１２】
本発明に基づく第２の実施形態の電力変換装置は、単相インバータ９により構成されているが、単相インバータ９をＤＣ／ＤＣコンバータ（図示しない）に置き換えＡＣフィルター１０，単相定電圧制御回路等多相ＡＣフイルター（図示しない），  多相定電圧制御回路に置き換えることにより、直流定電圧電源装置にも適用することが出来るため、本発明は第２の実施形態の電力変換装置に記載されている電力変換装置の構成のみに限定はしない。
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。尚図１及び図２に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置は、車両用架線１に接続され，パンタグラフ２，保護用フューズ３，入力電源開閉器４，接触器５，初期充電用抵抗器６，平滑用ＤＣリアクトル７，平滑用コンデンサ８，直流電圧検出用ＤＣＰＴ１７，加算器１８，インバータ２０，誘導電動機２１，電動機速度検出用の速度検出器２２，電動機速度制御回路２３から構成されている。
【００１３】
このように構成された電力変換装置において、インバータ２０により変換された三相交流電流によって誘導電動機２１は駆動する。速度検出器２２は、電動機の速度を検出する。速度検出器２２により検出された電動機速度は、電動機速度制御回路２３に出力される。加算器１８は、電圧検出用ＤＣＰＴ１７にて検出された電圧値から電圧基準値（（Ｓ−ＲＥＦ）データベースから入力されるがデータベースは図示しない）とを加減算しその差を電動機速度制御回路２３に出力する。電動機速度制御回路２３は、電圧検出用ＤＣＰＴ１７にて検出された電圧値が上昇した場合には、インバータ２０の電圧指令を上昇させ、結果として、誘導電動機２１の電圧／速度比を上昇させる。電動機速度制御回路２３は、電圧検出用ＤＣＰＴ１７にて検出された電圧値が低下した場合には、インバータ２０の電圧指令を低下させ、結果として誘導電動機２１の電圧／速度比（Ｖ／Ｆ比）を低下させる。
このように構成された電力変換装置は、電圧検出用ＤＣＰＴ１７にて検出された電圧が、低下した場合には、インバータ２０の出力電圧を低下させるため、誘導電動機２１のＶ／Ｆ比が下がり、負荷電流が減少して直流電圧の低下が抑制され、共振現象が抑制される。
【００１４】
本発明に基づく第３の実施形態の電力変換装置では、インバータ２０の出力電圧を変化させ共振現象を抑制させていたが、図４に示すようにインバータ２０の出力電力の周波数を変化させ共振現象を抑制させる方法を取ってもよい。
本発明に基づく第３の実施形態の電力変換装置は、インバータ２０により構成されているが、インバータ２０をＤＣ／ＤＣコンバータ（図示しない）に置き換えＡＣフィルター１０，単相定電圧制御回路等多相ＡＣフイルター（図示しない），  多相定電圧制御回路に置き換えることにより、直流定電圧電源装置にも適用することが出来るため、本発明は第３の実施形態の電力変換装置は、記載されている電力変換装置の構成のみに限定はしない。
尚、本発明において、電動機速度制御回路２３，加算器１８，位相変化器１９などのように、回路を実際に設置しなくてもプログラムによって処理をすることが可能であるものについては、回路のみに限定はせずプログラムも含める。
【００１５】
【発明の効果】
本発明により、共振現象を抑制することのできる電力変換装置を提供することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図２】本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置の部分構成図である。
【図３】本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図４】本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【符号の説明】
１・・・車両用架線
２・・・パンタグラフ
３・・・保護用フューズ
４・・・入力電源開閉器
５・・・接触器
６・・・初期充電用抵抗器
７・・・平滑用ＤＣリアクトル
８・・・平滑用コンデンサ
９・・・単相インバータ
１０・・・ＡＣフイルター
１１・・・ＡＣフィルター
１２・・・絶縁用商用周波数変圧器
１３・・・負荷機器
１４・・・出力電圧検出用ＰＴ
１５・・・単相定電圧制御回路
１６・・・直流架線電源帰線用レール
１７・・・直流電圧検出用ＤＣＰＴ
１８・・・加算器
１９・・・位相変化器
２０・・・インバータ
２１・・・誘導電動機
２２・・・速度検出器
２３・・・電動機速度制御回路
【図１】
2004194368.tif 000003
【図２】
2004194368.tif 000004
【図３】
2004194368.tif 000005
【図４】
2004194368.tif 000006