(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ＤＣフィルターによる共振現象を抑制することの出来る電源装置を提供することである。【解決手段】リアクトルと、前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有することを特徴とする。【選択図】  図２
2004236419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続されたリアクトルと
前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、
前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、
前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、
前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、
前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、
前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有し、
前記抵抗器と前記半導体素子からなる直列回路は前記コンデンサーと並列に接続され、
前記リアクトルの出力電圧を前記フィルター回路にて平均化した値を電圧基準値とし、前記リアクトルの出力電圧が前記基準値以上の場合に、前記半導体素子をオンして導電状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が基準値未満の場合に前記半導体素子を非導電状態とすること
を特徴とする電源装置。
【請求項２】
電源に接続されたリアクトルと
前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、
前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、
前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、
前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、
前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、
前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有し、
前記抵抗器と前記半導体素子からなる直列回路は前記コンデンサーと並列に接続され
前記リアクトルの出力電圧が基準値以上の場合に、前記半導体素子をオンして導電状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が基準値未満の場合に前記半導体素子を非導電状態とすること
を特徴とする電源装置。
【請求項３】
電源に接続されたリアクトルと
前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、
前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、
前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、
前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、
前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、
前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有し、
前記抵抗器と前記半導体素子からなる直列回路は前記リアクトルと並列に接続され
前記リアクトルの出力電圧が基準値以上の場合に、前記半導体素子をオンして導電状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が基準値未満の場合に前記半導体素子を非導電状態とすること
を特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至３記載の電源装置において、
前記インバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
リアクトルと
前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、
前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、
前記振動抑制部と直列に接続されされ前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、
前記半導体駆動部と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、
前記振動抑制部及び前記半導体駆動部からなる直列回路に並列に前記リアクトル及び前記半導体素子と接続された抵抗器と、
前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータと、
前記インバータで駆動される電動機と、
前記電動機の速度を検出する速度検出器と、
前記電動機の電圧／速度基準信号と前記速度検出器から実速度信号を加算演算して前記インバータにＰＷＭ信号を出力する電動機速度制御回路とを有し
前記リアクトルの出力電圧をフイルター回路にて平均化し、前記平均化した電圧を基準値とし、前記リアクトルの出力電圧が前記基準値以上の場合に、前記半導体素子を導通状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が前記基準値以下の場合に非導通とすることにより、前記ＤＣフイルター回路の電気振動を抑制することを、
特徴とする電源装置。
【請求項６】
リアクトルと、
前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、
前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、
前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、
前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、
前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、
前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有することを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図６は、従来の電源装置の構成図である。
従来の電源装置は、架線１より電力を集電するパンタグラフ２，ヒューズ３，開閉器４，接触器５，充電用抵抗器６，ＤＣリアクトル７，コンデンサ８，インバータ９，ＡＣフィルターリアクトル１０，ＡＣフィルターコンデンサ１１，変圧器１２，負荷１３，電圧検出器１４，インバータ制御部１５から構成されレール１６を介して、架線１から集電された電力を帰線させる。
このように構成された電源装置において、パンタグラフ２は、フューズ３，開閉器４を介して接触器５と接続される。充電用抵抗器６は、接触器５と並列接続される。接触器５は、ＤＣリアクトル７と接続される。ＤＣリアクトル７は、インバータ９の入力側の入力端と接続される。インバータ９の入力側の入力端と出力端の間にはコンデンサ８が接続される。インバータ９の入力側の出力端は、レール１７と電気的に接続されている。インバータ９の出力側には、ＡＣフィルターリアクトル１０が接続される。このＡＣフィルターリアクトル１０間にはＡＣフィルターコンデンサ１１が接続されている。変圧器１２は、ＡＣフィルターリアクトル１０と接続される。変圧器１２の出力側は、電圧検出器１４を介して負荷１３と接続される。電圧検出器１４は、インバータ制御部１５と接続される。インバータ制御部１５は、インバータ９と接続される。
【０００３】
このように構成された電源装置において、開閉器４が閉じられると、架線１からパンタグラフ２により集電された架線電力が、フューズ３，開閉器４、充電用抵抗器６及びＤＣリアクトル７を介してコンデンサ８に充電され、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。接触器５が閉じられた後、インバータ９を動作させて、電力を変換させる。インバータ９から出力される電力は、ＡＣフイルターリアクトル１０、及びＡＣフィルターコンデンサ１１にて高調波が除去されて、変圧器１２に供給される。変圧器１２に供給された電力は変圧され、負荷機器１３に供給される。尚負荷１３の状態により負荷電流が変化し、この結果としてインバータ９の出力電圧が変化するので、電圧検出器１４にて電圧検出して、インバータ制御部１５に出力する。インバータ制御部１５は、電圧検出器１４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）を利用し、インバータ９の出力電圧が一定になるように、インバータ９の出力電圧を制御する。
【０００４】
また、従来の電源装置において誘導電動機等の回転器を駆動する場合の構成について図を参照し詳細に説明する。図７は、従来の電源装置の構成図である。尚、図６に記載され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。
誘導電動機等の回転機を駆動するための電源装置は、架線１より電力を集電するパンタグラフ２，フューズ３，開閉器４，接触器５，充電用抵抗器６，ＤＣリアクトル７，コンデンサ８，インバータ１７，誘導電動機１８，速度検出器１９，インバータ制御部２０から構成されレール１６を介して、架線１から終電された電力を帰線させる。
このように構成された電源装置において、インバータ１７の入力側の入力端は、ＤＣリアクトル７と接続されている。インバータ１７の出力側は誘導電動機１８と接続されている。インバータ制御部２０は、誘導電動機１８と接続された速度検出器１９と接続されている。インバータ制御部２０は、インバータ１７と接続される。
このように構成された電源装置において、インバータ１７は電力を変換し誘導電動機１８へ変換後の電力を供給する。速度検出器１９は、誘導電動機１８の回転速度を検出し、回転速度値をインバータ制御部２０へ出力する。インバータ制御部２０は、電圧／速度基準値（（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）と速度検出器１９により検出された回転速度値を利用し、インバータ１７を制御する。
【０００５】
【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、従来の電源装置において、負荷１３や誘導電動機１８の負荷が増加してくると、ＤＣリアクトル７とコンデンサ８から成るＤＣフィルターが共振周波数にて共振現象を発生して架線入力電力が振動するようになる。架線入力電力が振動し始めると、ＤＣリアクトル７，コンデンサ８を介して架線入力電力がレール１７へも供給されてしまい、レール１６と接続されている地上設備（信号器等）の一部が誤作動してしまうという問題がある。
そこで本発明の目的は、ＤＣフィルターによる共振現象を抑制することの出来る電源装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく電源装置は、リアクトルと、前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有し、前記抵抗器と前記半導体素子からなる直列回路は前記コンデンサーと並列に接続され、前記リアクトルの出力電圧をフィルター回路にて平均化した値を電圧基準値とした場合に、前記リアクトルの出力電圧が基準値以上の場合に、前記半導体素子をオンして導電状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が基準値未満の場合に前記半導体素子を非導電状態とすることを特徴とする。
本発明に基づく電源装置は、リアクトルと、前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有し、前記抵抗器と前記半導体素子からなる直列回路は前記コンデンサーと並列に接続され前記リアクトルの出力電圧が基準値以上の場合に、前記半導体素子をオンして導電状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が基準値未満の場合に前記半導体素子を非導電状態とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明に基づく電源装置は、リアクトルと、前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、前記リアクトルに接続され前記コンデンサに並列に接続された抵抗器と、前記振動抑制部と直列に接続され前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、前記半導体駆動部と前記抵抗器と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータとを有し、前記抵抗器と前記半導体素子からなる直列回路は前記リアクトルと並列に接続され前記リアクトルの出力電圧が基準値以上の場合に、前記半導体素子をオンして導電状態にして前記抵抗器に電流を流し、前記リアクトルの出力電圧が基準値未満の場合に前記半導体素子を非導電状態とすることを特徴とする。
本発明に基づく電源装置は、リアクトルと、前記リアクトルと直列接続されたコンデンサと、前記リアクトルと接続され前記コンデンサに並列に接続された振動抑制部と、前記振動抑制部と直列に接続されされ前記振動抑制部からの指令により駆動する半導体駆動部と、前記半導体駆動部と接続され、前記半導体駆動部によりオン及びオフされる半導体素子と、前記振動抑制部及び前記半導体駆動部からなる直列回路に並列に前記リアクトル及び前記半導体素子と接続された抵抗器と、前記リアクトルと接続され電力を変換するインバータと、前記インバータで駆動される電動機と、前記電動機の速度を検出する速度検出器と、前記電動機の電圧／速度基準信号と前記速度検出器から実速度信号を加算演算して前記インバータにＰＷＭ信号を出力する電動機速度制御回路とを有し前記リアクトルの出力電圧をフイルター回路にて平均化された電圧を基準値として、前記リアクトルの出力電圧と比較して基準値以上の場合に、前記半導体素子を導通状態にして前記抵抗器に電流を流し、他の基準値以下の場合に非導通とすることにより、前記ＤＣフイルター回路の電気振動を抑制することを特徴とする。
【０００８】
【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の実施の形態の電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の電源装置の構成図である。尚図６及び図７に記載され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１の実施の形態の電源装置は、パンタグラフ２，フューズ３，開閉器４，接触器５，充電用抵抗器６，ＤＣリアクトル７，コンデンサ８，インバータ９，ＡＣフィルターリアクトル１０，ＡＣフィルターコンデンサ１１，変圧器１２，負荷１３，電圧検出器１４，インバータ制御部１５，電圧振動抑制部２１，半導体駆動回路２２，自己消弧型半導体素子２３，抵抗器２４から構成されている。
このように構成された電源装置において、電圧振動抑制部２１は、ＤＣフィルターの出力電圧が振動した場合に動作し、半導体素子駆動回路２２にて自己消弧型半導体素子２３を駆動する。その結果、抵抗器２４に電流が流れる。
このように構成された電源装置の電圧振動抑制部２１について、図を参照し詳細に説明する。図２は、本発明に基づく電圧振動抑制部２１の構成図である。
【０００９】
このように構成された電源装置の電圧振動抑制部２１は、１次遅れフィルター２５，比較器２６，周波数同期回路２７から構成される。
このように構成された電圧振動抑制部おいて、１次遅れフィルター２５は、ＤＣフィルターの出力電圧の共振振動数の約３倍以上の次定数を有するフィルターで、１次遅れフィルター２５の出力電圧を基準電圧として比較器２６は、ＤＣフィルターの出力電圧と比較し、ＤＣフィルターの出力電圧が基準電圧よりも高い場合に、信号を出力する。比較器２６から出力された信号によって、スイッチング周波数同期回路２７は、半導体素子２３の発生ロスが少なくなるように所定の周波数と同期させる。
このように構成された電源装置において、電源装置の負荷が増加して、ＤＣフィルターが共振現象を起こした場合、ＤＣフィルターの電圧が共振周波数で振動して電圧変化を起こすので、一次遅れフィルター回路２５にて平均化して、この値を電圧基準として、ＤＣフィルターの出力電圧と比較し、ＤＣフィルターの電圧のほうが高い場合には、スイッチング周波数と同期させ、半導体素子２３を導通状態にして抵抗器２４に電流を流し、ＤＣフィルター出力電圧の上昇を抑制する。また、ＤＣフィルターの出力電圧が、基準電圧値以下に降下した場合には、任意のヒステリシス値以下で、半導体パワー素子を非導電状態にする。この繰返し動作によって、前記ＤＣフィルターの出力電圧を一次遅れの基準電圧値に保ち、見かけ上のダンピング抵抗となり共振振動を抑制することができる。
【００１０】
このように構成された電源装置はＤＣフィルターによる共振現象を抑制することが出来る。
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第２の実施の形態の電源装置の部分図である。尚図１及び図２に記載され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の実施の形態の電源装置は、パンタグラフ２，フューズ３，開閉器４，接触器５，充電用抵抗器６，ＤＣリアクトル７，コンデンサ８，インバータ９，ＡＣフィルターリアクトル１０，ＡＣフィルターコンデンサ１１，変圧器１２，負荷１３，電圧検出器１４，インバータ制御部１５，電圧振動抑制部２１，半導体駆動回路２２，自己消弧型半導体素子２３，抵抗器２４から構成されている。
このように構成された電源装置において、電圧振動抑制部２１は比較器２６，周波数同期回路２７，加算器２８，設定器２９から構成されている。
このように構成された電源装置において、加算器２８はＤＣリアクトル７の両端電圧を加算器２８にて加算し、ＤＣリアクトル７の電圧を求める。比較器２６は、設定器２９から出力される基準電圧値と加算器２８により求められたＤＣリアクトル７の電圧値とを比較する。
【００１１】
このように構成された電源装置は、ＤＣフィルターの共振現象による振動を抑制することができる。このように構成された電源装置は、ＤＣフィルターの共振現象を抑制することができるので、安定した電力供給を行なう事が可能となる。そのため、信号機などの周辺機器の誤動作も防止することができる。
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図４は、本発明に基づく第３の実施の形態の電源装置の部分図である。尚図１乃至図３に記載され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の実施の形態の電源装置は、本発明に基づく第２の実施意形態の電源装置に、ダイオード３０を組み込んだものである。
このように構成された電源装置において、抵抗器２４，半導体素子２３，ダイオード３０を直列に接続している。この抵抗器２４，半導体素子２３，ダイオード３０から成る直列回路は、ＤＣリアクトル７と並列に接続される。
このように構成された電源装置において、ＤＣリアクトル７の電圧が基準電圧値よりも高い場合には、半導体素子２３が導電状態になり、抵抗器２４，半導体素子２３，ダイオード３０を介して還流消費されるため、コンデンサ８には充電されない。そのため、本発明に基づく第２の実施形態の電源装置よりも安定した電力供給が可能となる。
【００１２】
（第４の実施の形態）
本発明に基づく第４の実施の形態の電源装置について、図を参照し詳細に説明する。図５は、本発明に基づく第４の実施の形態の電源装置の部分図である。尚図１乃至図３に記載され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４の実施の形態の電源装置は、第１の実施の形態の電源装置を駆動装置に適用したものである。
このように構成された電源装置において、振動を抑制することができるので安定した電力を供給することができる。
本発明に基づく電源装置は、第３の実施形態の電源装置のように、ダイオード３０を抵抗器２４と半導体素子２３の間に設ける構成としてもＤＣフィルターによる共振現象を抑制することができるため、第３の実施形態の電源装置のみに限定はしない。
尚、本発明に基づく電源装置では、単相電源装置や多相定電圧電源装置などあるため、単相電源装置のみに限定はしない。
本発明に基づく電源装置は、インバータ９により主に構成されているが、インバータ９をＤＣ／ＤＣコンバータ（図示しない）に置き換え構成を多少変える事により、直流定電圧電源装置にも適用することが出来るため、本発明はインバータを含む構成のみに限定はしない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明により、ＤＣフィルターによる共振現象を抑制することの出来る電源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の実施の形態の電源装置の構成図である。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の電源装置の電圧振動抑制部の構成図である。
【図３】本発明に基づく第２の実施の形態の電源装置の部分構成図である。
【図４】本発明に基づく第３の実施の形態の電源装置の部分構成図である。
【図５】本発明に基づく第４の実施の形態の電源装置の部分構成図である。
【図６】従来の電源装置の構成図である。
【図７】従来の電源装置の構成図である。
【符号の説明】
１・・・架線
２・・・パンタグラフ
３・・・フューズ
４・・・開閉器
５・・・接触器
６・・・充電用抵抗器
７・・・ＤＣリアクトル
８・・・コンデンサ
９・・・インバータ
１０・・・ＡＣフィルター
１１・・・ＡＣフィルター
１２・・・変圧器
１３・・・負荷
１４・・・電圧検出器
１５・・・インバータ制御部
１６・・・レール
１７・・・インバータ
１８・・・誘導電動機
１９・・・速度検出器
２０・・・インバータ制御部
２１・・・電圧振動抑制部
２２・・・半導体駆動回路
２３・・・自己消弧型半導体素子
２４・・・抵抗器
２５・・・１次遅れフィルター
２６・・・比較器
２７・・・周波数同期回路
２８・・・加算器
２９・・・設定器
３０・・・ダイオード
【図１】
2004236419.tif 000003
【図２】
2004236419.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004236419.tif 000007
【図６】
2004236419.tif 000008
【図７】
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