(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空調装置に設けられる圧縮機に接続され、架線の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換する第１のインバータと、
前記車両用空調装置に設けられる送風機に接続され、前記架線の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換する第２のインバータと、
前記架線から供給された電圧を平滑化する入力コンデンサと、
前記入力コンデンサの入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
前記第１のインバータ及び前記第２のインバータを駆動する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記入力電圧検出部において検出された入力電圧が、予め決められた閾値入力電圧よりも低いか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において前記入力電圧が前記閾値入力電圧よりも低いと判定された場合、前記圧縮機の動作能力が低下するように前記第１のインバータを制御し、前記第２のインバータを駆動させるインバータ制御手段と、を有する電力変換装置。
【請求項２】
車両用空調装置に設けられる圧縮機に接続され、架線の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換する第１のインバータと、
前記車両用空調装置に設けられる送風機に接続され、前記架線の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換する第２のインバータと、
前記架線からの電圧の供給が停止したことを検出し、その検出信号を出力する瞬停検出部と、
前記第１のインバータ及び前記第２のインバータを駆動する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記瞬停検出部から前記検出信号を受信した場合、前記圧縮機の動作能力が低下するように前記第１のインバータを制御し、前記第２のインバータを駆動させるインバータ制御手段を有する電力変換装置。
【請求項３】
前記インバータ制御手段は、
前記第１のインバータの前記圧縮機への電圧の供給を遮断させる動作停止手段を有する請求項１又は２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記インバータ制御手段は、
前記第１のインバータの周波数を低下させる周波数低下手段を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記インバータ制御手段は、
前記圧縮機の動作能力が低下するように前記第１のインバータを制御しているとき、前記第２のインバータの駆動状態を維持するように構成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１のインバータは、複数の前記圧縮機に接続されており、
複数の前記圧縮機をまとめて動作させるものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記圧縮機は、複数の圧縮機から構成されており、
前記第１のインバータは、複数のインバータから構成されており、
前記複数のインバータの夫々は、
前記複数の圧縮機の夫々を動作させるものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第２のインバータは、複数の前記送風機に接続されており、
複数の前記送風機をまとめて動作させるものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記送風機は、複数の送風機から構成されており、
前記第２のインバータは、複数のインバータから構成されており、
前記複数のインバータの夫々は、
前記複数の送風機の夫々を動作させるものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記架線から供給された電圧を昇降圧するチョッパ回路を更に備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置として、従来より、車両用空調装置に使用される電力変換装置が知られている。このような電力変換装置は、架線から給電された高電圧電力を、車両用空調装置の負荷の駆動周波数及び駆動電圧に応じた交流電力に変換し、負荷の運転を制御する。車両用空調装置の負荷としては、例えば、圧縮機、室内送風機又は室外送風機等が挙げられる。
【０００３】
ここで、架線には、変電所の給電区間を切り替えるためのセクションが設けられている。セクションにおいては、架線からの電力の供給が遮断される。車両は、セクションを通過する際、架線からの電力の供給が途切れ、瞬時電圧低下の状態となる。そして、電力変換装置の入力電圧が予め決められた低電圧設定値を下回った場合、低電圧保護機能が働く。これにより、電力変換装置は、トランジスタ等のゲート遮断が行われるため、圧縮機、室内送風機及び室外送風機等の運転が停止する。その後、架線からの給電が復帰した際、圧縮機は、再起動禁止時間が経過した後に再始動し、電力変換装置は、圧縮機を一定の傾きで加速、即ち駆動電圧及び駆動周波数を増加させる。
【０００４】
一方、特許文献１には、車両がセクションを通過する際、直流負荷への電力供給元を、瞬停用のバッテリに切り替え、交流負荷への電力供給を、コンデンサに蓄積された電荷によって賄う車両用電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８０１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電力変換装置は、車両がセクションを通過する際、圧縮機、室内送風機及び室外送風機等の運転が停止する。そして、このような車両用空調装置の停止状態は、走行中、３〜５分に１回の頻度で発生する。このため、乗客に対するサービスの低下につながる。また、特許文献１に開示された車両用電源装置は、交流負荷への電力供給を継続させるため、瞬停用のバッテリが別途必要である。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、瞬停用のバッテリを設けずとも、乗客へのサービスの低下を抑制する電力変換装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電力変換装置は、車両用空調装置に設けられる圧縮機に接続され、架線の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換する第１のインバータと、車両用空調装置に設けられる送風機に接続され、架線の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換する第２のインバータと、架線から供給された電圧を平滑化する入力コンデンサと、入力コンデンサの入力電圧を検出する入力電圧検出部と、第１のインバータ及び第２のインバータを駆動する制御部と、を備え、制御部は、入力電圧検出部において検出された入力電圧が、予め決められた閾値入力電圧よりも低いか否かを判定する判定手段と、判定手段において入力電圧が閾値入力電圧よりも低いと判定された場合、圧縮機の動作能力が低下するように第１のインバータを制御し、第２のインバータを駆動させるインバータ制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インバータ制御手段は、圧縮機の動作能力が低下するように第１のインバータを制御し、送風機の動作能力が維持されるように第２のインバータを制御する。このため、電力変換装置は、瞬停用のバッテリを設けずとも、乗客へのサービスの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用空調装置２を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるインバータ制御手段５３を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１における動作停止手段５４の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１における周波数低下手段５５の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における低電圧保護モードの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。
【図８】比較例における電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２における車両用空調装置２０２を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における車両用空調装置３０２を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置５００を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における周波数低下手段５５の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における車両用空調装置２を示す模式図である。図１に基づいて、車両用空調装置２について説明する。図１に示すように、鉄道等に使用される車両３は、架線４から供給された電圧によって運転している。なお、架線４には、変電所の給電区間を切り替えるためのセクション５が複数設けられている。
【００１３】
車両３は、車内の空気調和を行う車両用空調装置２を有しており、車両用空調装置２は、トランス２０、電力変換装置１及び負荷１０を有している。架線４から供給される例えば２５ｋＶの交流電圧は、トランス２０によって、例えば４００Ｖの交流電圧に降圧される。そして、降圧された交流電圧は、電力変換装置１によって負荷１０に適した交流電圧に変換されて、負荷１０に供給される。なお、負荷１０は、例えば圧縮機１１及び送風機１２である。また、圧縮機１１は、例えば２個の第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂから構成され、送風機１２は、例えば室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂから構成されている。更に、車両用空調装置２は、瞬停検出部２１と補助電源２２とを有している。瞬停検出部２１は、電力変換装置１の制御部５０に接続されており、架線４からの電圧の供給が停止したことを検出し、その検出信号を制御部５０に送信するものである。また、補助電源２２は、一端が架線４に接続され、他端が電力変換装置１の制御部５０に接続されている。補助電源２２は、非常時等に制御部５０に電源を供給するものである。
【００１４】
電力変換装置１は、第１のインバータ３４と、第２のインバータ３５と、制御部５０とを有している。電力変換装置１は、更に、整流器３０と、入力コンデンサ３１と、チョッパ回路３２と、バスコンデンサ３３と、入力電圧検出部３６と、バス電圧検出部３７と、第１の出力電流検出部３８と、第２の出力電流検出部３９とを有している。
【００１５】
整流器３０は、トランス２０に直列に接続されており、トランス２０によって降圧された交流電圧を整流して直流電圧に変換するものである。また、入力コンデンサ３１は、整流器３０に並列に接続されており、整流器３０によって整流された直流電圧を平滑化するものである。そして、チョッパ回路３２は、整流器３０に直列に接続され、且つ入力コンデンサ３１に並列に接続されている。チョッパ回路３２は、入力コンデンサ３１によって平滑化された直流電圧を昇降圧し、安定した直流電圧を生成するものである。バスコンデンサ３３は、チョッパ回路３２に並列に接続されており、チョッパ回路３２によって生成された直流電圧を平滑化するものである。
【００１６】
第１のインバータ３４は、チョッパ回路３２に直列に接続され、且つバスコンデンサ３３に並列に接続されている。第１のインバータ３４は、バスコンデンサ３３によって平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するものであり、例えば、複数のスイッチング素子で構成されている。このように、第１のインバータ３４は、架線４の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換するものである。この第１のインバータ３４は、例えば、第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂに接触器２３を介して接続されており、第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂに対して、任意の周波数の交流電流を供給する。このように、第１のインバータ３４は、第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂをまとめて動作させる。
【００１７】
第２のインバータ３５は、チョッパ回路３２に直列に接続され、且つバスコンデンサ３３に並列に接続されている。第２のインバータ３５は、バスコンデンサ３３によって平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するものであり、例えば、複数のスイッチング素子で構成されている。このように、第２のインバータ３５は、架線４の電圧から生成された直流電圧を交流電圧に変換するものである。この第２のインバータ３５は、例えば、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂに接触器２３を介して接続されており、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂに対して、任意の周波数の交流電流を供給する。このように、第２のインバータ３５は、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂをまとめて動作させる。
【００１８】
入力電圧検出部３６は、架線４から入力された入力電圧を検出するものであり、例えば入力コンデンサ３１に並列に接続され、入力コンデンサ３１の両電極間の電圧を検出する。バス電圧検出部３７は、チョッパ回路３２から出力されたバス電圧を検出するものであり、例えばバスコンデンサ３３に並列に接続され、バスコンデンサ３３の両電極間の電圧を検出する。第１の出力電流検出部３８は、第１のインバータ３４から出力された第１の出力電流を検出するものであり、例えば第１のインバータ３４に直列に接続されている。第２の出力電流検出部３９は、第２のインバータ３５から出力された第２の出力電流を検出するものであり、例えば第２のインバータ３５に直列に接続されている。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１を示すブロック図である。制御部５０は、第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５を駆動するものである。図２に示すように、制御部５０は、判定手段５１とインバータ制御手段５３とを有している。判定手段５１は、入力電圧検出部３６において検出された入力電圧が、予め決められた閾値入力電圧よりも低いか否かを判定するものである。
【００２０】
インバータ制御手段５３は、架線４の電圧が予め決められた閾値電圧よりも低い場合、圧縮機１１の動作能力が低下するように第１のインバータ３４を制御する。より具体的には、インバータ制御手段５３は、判定手段５１において入力電圧が閾値入力電圧よりも低いと判定された場合、圧縮機１１の動作能力が低下するように第１のインバータ３４を制御する。この場合、閾値入力電圧は、閾値電圧に相当する。なお、インバータ制御手段５３は、更に、第２のインバータ３５の駆動状態を維持するように構成されている。また、インバータ制御手段５３は、動作停止手段５４と周波数低下手段５５とを有している。動作停止手段５４は、第１のインバータ３４の圧縮機１１への電圧の供給を遮断させるものである。また、周波数低下手段５５は、第１のインバータ３４の周波数を低下させるものである。この周波数低下手段５５は、例えば周波数指令値を半減させるものであり、周波数半減制御設定がオンされている場合に、動作する。第１のインバータ３４の周波数指令値は、例えば６０Ｈｚである。
【００２１】
次に、制御部５０におけるインバータ制御手段５３について詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるインバータ制御手段５３を示すブロック図である。図３に示すように、インバータ制御手段５３は、入力電圧演算器６０、出力電流演算器６１、バス電圧演算器６５、周波数演算器６２、Ｖ／Ｆ演算器６３、ｄｑ軸電圧演算器６６、位相演算器６４及び電圧制御器６７を有している。
【００２２】
入力電圧演算器６０は、入力電圧検出部３６において検出された入力電圧を演算するものである。そして、演算された入力電圧と周波数半減制御設定のオンオフとに基づいて、周波数指令値が決定される。具体的には、判定手段５１において、入力電圧が閾値電圧以上と判定された場合、周波数指令ｆ１（６０Ｈｚ）が選択される。一方、判定手段５１において、入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、周波数指令ｆ２（３０Ｈｚ）又は周波数指令ｆ３（０Ｈｚ）が選択される。ここで、周波数半減制御設定がオンされている場合、周波数指令ｆ２（３０Ｈｚ）が選択される。一方、周波数半減制御設定がオフされている場合、周波数指令ｆ３（０Ｈｚ）が選択される。
【００２３】
出力電流演算器６１は、第１の出力電流検出部３８において検出された第１の出力電流を演算するものである。周波数演算器６２は、演算された第１の出力電流に基づいて周波数を演算するものである。そして、演算された周波数と、上記の周波数指令値とが比較され、その偏差が、Ｖ／Ｆ演算器６３及び位相演算器６４に入力される。Ｖ／Ｆ演算器６３は、この偏差に基づいて、周波数から電圧に変換するものである。位相演算器６４は、偏差に基づいて、位相を演算するものである。
【００２４】
バス電圧演算器６５は、バス電圧検出部３７において検出されたバス電圧を演算するものである。そして、演算されたバス電圧と、Ｖ／Ｆ演算器６３によって変換された電圧とが乗算され、乗算された電圧値が、ｄｑ軸電圧演算器６６に入力される。ｄｑ軸電圧演算器６６は、乗算された電圧値をｄｑ軸電圧に変換するものである。電圧制御器６７は、ｄｑ軸電圧演算器６６によって演算されたｄｑ軸電圧と、位相演算器６４によって演算された位相とに基づいて、電圧指令値を生成する。そして、生成された電圧指令値は、第１のインバータ３４に入力される。
【００２５】
次に、インバータ制御手段５３における動作停止手段５４の動作について説明する。図４は、本発明の実施の形態１における動作停止手段５４の動作を示すタイミングチャートである。図４に示すように、車両３がセクション５を通過する際、入力電圧が低下する。これに伴って、バス電圧も低下する。判定手段５１において、入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、動作停止手段５４は、第１のインバータ３４の圧縮機１１への電圧の供給を遮断させる。第１のインバータ３４がトランジスタで構成されている場合、動作停止手段５４は、ゲート電圧をオフする。そして、動作停止手段５４は、第１のインバータ３４の周波数を、６０Ｈｚから周波数指令ｆ３（０Ｈｚ）にする。
【００２６】
これにより、第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂは停止される。その後、圧縮機１１の仕様である再起動禁止時間が経過した後、再始動が行われる。その際、制御部５０は、第１のインバータ３４が目標周波数である６０Ｈｚまで到達するように、一定の傾きで第１のインバータ３４の周波数を上昇させる。一方、インバータ制御手段５３は、送風機１２の動作能力が維持されるように、第２のインバータ３５の周波数を、６０Ｈｚのまま維持する。これにより、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂは運転が継続される。従って、例えば冷房運転の場合、それまで冷却されていた冷媒によって、車内に冷風が供給される。なお、入力電圧が低下した場合、チョッパ回路３２の昇圧動作によって、バス電圧の低下が抑制されている。
【００２７】
次に、インバータ制御手段５３における周波数低下手段５５の動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における周波数低下手段５５の動作を示すタイミングチャートである。図５に示すように、車両３がセクション５を通過する際、入力電圧が低下する。これに伴って、バス電圧も低下する。判定手段５１において、入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、周波数低下手段５５は、第１のインバータ３４の周波数指令値を低下させる。具体的には、周波数低下手段５５は、第１のインバータ３４の周波数を、６０Ｈｚから周波数指令ｆ２（３０Ｈｚ）にする。
【００２８】
これにより、第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂの運転が継続される。この場合、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂよりも電力負担が大きい第１の圧縮機１１ａ及び第２の圧縮機１１ｂの周波数指令値が低下するため、バス電圧の低下を抑制することができる。その後、判定手段５１によって、入力電圧が、予め決められた復電電圧以上であると判定された場合、制御部５０は、第１のインバータ３４が目標周波数である６０Ｈｚまで到達するように、一定の傾きで第１のインバータ３４の周波数を上昇させる。一方、インバータ制御手段５３は、送風機１２の動作能力が維持されるように、第２のインバータ３５の周波数を、６０Ｈｚのまま維持する。これにより、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂの運転も継続される。
【００２９】
次に、インバータ制御手段５３における低電圧保護モードの動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態１における低電圧保護モードの動作を示すタイミングチャートである。低電圧保護モードは、運転中の電力変換装置１を停止させて、電力変換装置１等を保護するモードである。図６に示すように、車両３がセクション５を通過する際、入力電圧が低下する。これに伴って、バス電圧も低下する。判定手段５１において、入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、制御部５０は、その電圧低下時間を計測する。制御部５０は、電圧低下時間が、予め決められた閾値時間以上である場合、瞬停であるとみなされず、第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５の周波数を、０Ｈｚにする。なお、閾値時間は、例えば０．５ｓｅｃである。また、チョッパ回路３２は停止される。
【００３０】
そして、第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５がトランジスタで構成されている場合、動作停止手段５４は、いずれのゲート電圧もオフする。これにより、第１の圧縮機１１ａ、第２の圧縮機１１ｂ、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂは、いずれも停止する。なお、図６においては、周波数半減制御設定がオンされており、入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、先ず、第１のインバータ３４の周波数を、６０Ｈｚから周波数指令ｆ２（３０Ｈｚ）にする。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作について説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。図７に示すように、先ず、判定手段５１によって、入力電圧が閾値電圧よりも低いか否かが判定される（ステップＳＴ１）。入力電圧が閾値電圧以上であると判定された場合（ステップＳＴ１のＮｏ）、制御部５０は、第１のインバータ３４の運転指令をオンのまま継続し、第１のインバータ３４の周波数指令値を目標周波数である周波数指令ｆ１（６０Ｈｚ）にする（ステップＳＴ１０）。一方、入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合（ステップＳＴ１のＹｅｓ）、制御部５０は、その電圧低下時間を測定する（ステップＳＴ２）。
【００３２】
そして、制御部５０によって、電圧低下時間が閾値時間未満、例えば０．５ｓｅｃ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ３）。電圧低下時間が閾値時間以上である場合（ステップＳＴ３のＮｏ）、瞬停であるとみなされず、低電圧保護モードに移行され、制御部５０は、第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５の周波数を０Ｈｚにする。これにより、第１の圧縮機１１ａ、第２の圧縮機１１ｂ、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂは、いずれも停止する（ステップＳＴ９）。一方、電圧低下時間が閾値時間未満である場合（ステップＳＴ３のＹｅｓ）、制御部５０によって、周波数半減制御設定がオンされているか否かが判定される（ステップＳＴ４）。
【００３３】
周波数半減制御設定がオフされている場合（ステップＳＴ４のＮｏ）、動作停止手段５４によって、第１のインバータ３４の圧縮機１１への電圧の供給が遮断される（ステップＳＴ８）。即ち、動作停止手段５４は、第１のインバータ３４の運転指令をオフする。その後、判定手段５１によって、入力電圧が復電電圧以上であるか否かが判定される（ステップＳＴ６）。入力電圧が復電電圧以上であると判定された場合（ステップＳＴ６のＹｅｓ）で且つ再起動禁止時間が経過した後、制御部５０は、第１のインバータ３４の運転指令をオンし、第１のインバータ３４の周波数指令値を目標周波数である周波数指令ｆ１（６０Ｈｚ）にする（ステップＳＴ７）。一方、周波数半減制御設定がオンされている場合（ステップＳＴ４のＹｅｓ）、周波数低下手段５５によって、第１のインバータ３４の周波数指令値が、周波数指令ｆ２（３０Ｈｚ）に低下される（ステップＳＴ５）。なお、第１のインバータ３４の運転指令はオンのまま継続される。
【００３４】
その後、判定手段５１によって、入力電圧が復電電圧以上であるか否かが判定される（ステップＳＴ６）。入力電圧が復電電圧未満であると判定された場合（ステップＳＴ６のＮｏ）、制御が終了し、再びステップＳＴ１に戻る。入力電圧が復電電圧以上であると判定された場合（ステップＳＴ６のＹｅｓ）、制御部５０は、第１のインバータ３４の運転指令をオンし、第１のインバータ３４の周波数指令値を目標周波数である周波数指令ｆ１（６０Ｈｚ）にする（ステップＳＴ７）。これにより、制御が終了する。そして、再びステップＳＴ１に戻る。なお、この制御は、一定の周期、例えば５ｍｓｅｃの周期で行われる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の作用について説明する。前述の如く、インバータ制御手段５３は、圧縮機１１の動作能力が低下するように第１のインバータ３４を制御する。また、インバータ制御手段５３は、第２のインバータ３５の駆動状態を維持するように構成されている。このため、例えば冷房運転の場合、それまで冷却されていた冷媒によって、車内に冷風が供給される。従って、電力変換装置１は、車内のシームレスな温度調和を実現し、車内の快適性を維持することができるため、乗客へのサービスが向上する。また、電力変換装置１は、乗客へのサービス向上を、第１のインバータ３４を制御するだけで賄っているため、別途瞬停用のバッテリ等が不要である。このため、コストダウンを図ることができる。このように、電力変換装置１は、瞬停用のバッテリを設けずとも、乗客へのサービスの低下を抑制することができる。
【００３６】
また、動作停止手段５４は、判定手段５１において入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、第１のインバータ３４の圧縮機１１への電圧の供給を遮断させる。これにより、圧縮機１１は停止するものの、送風機１２の運転は継続される。従って、例えば冷房運転の場合、それまで冷却されていた冷媒によって、車内に冷風が供給される。
【００３７】
更に、周波数低下手段５５は、判定手段５１において入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、第１のインバータ３４の周波数を低下させる。これにより、圧縮機１１の動作能力は低下するものの、その運転は継続される。また、送風機１２の運転も継続される。従って、車両用空調装置２の運転が継続される。また、圧縮機発停回数が低減することにより、圧縮機１１の長寿命化にも貢献できる。
【００３８】
ここで、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１と比較するため、比較例における電力変換装置の動作について説明する。図８は、比較例における電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。図８に示すように、車両３がセクション５を通過する際、入力電圧が低下する。これに伴って、バス電圧も低下する。判定手段５１において入力電圧が閾値電圧よりも低いと判定された場合、制御部５０は、第１のインバータ３４の圧縮機１１への電圧の供給を停止し、また、第２のインバータ３５の室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂへの電圧の供給を停止する。第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５がトランジスタで構成されている場合、動作停止手段５４は、それらのゲート電圧をオフする。
【００３９】
更に、制御部５０は、第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５の周波数指令値を０Ｈｚにする。これにより、圧縮機１１、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂは停止して、モータが惰性で回転し続けるフリーランとなる。車両用空調装置は、制約により、圧縮機１１のみの駆動はできず、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂを先に駆動する必要がある。このため、室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂが先に始動され、これに伴い、制御部５０は、第２のインバータ３５が目標周波数である６０Ｈｚまで到達するように、一定の傾きで第２のインバータ３５の周波数を上昇させる。室内送風機１２ａ及び室外送風機１２ｂが始動された後、且つ再起動禁止時間が経過した後、圧縮機１１が始動される。また、これに伴い、制御部５０は、第１のインバータ３４が目標周波数である６０Ｈｚまで到達するように、一定の傾きで第１のインバータ３４の周波数を上昇させる。このように、比較例においては、圧縮機１１及び送風機１２のいずれもが停止する。
【００４０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置２００について説明する。図９は、本発明の実施の形態２における車両用空調装置２０２を示す模式図である。本実施の形態２は、架線４から供給される電圧が直流電圧であり、車両用空調装置２０２がフィルタ２２０を有している点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４１】
本実施の形態２では、図９に示すように、架線４から供給される例えば６００Ｖの直流電圧は、フィルタ２２０によってノイズが除去される。これにより、実施の形態１におけるトランス２０と整流器３０とが不要となる。このように、本実施の形態２のように、架線４から供給される電圧が直流電圧の場合でも、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４２】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置３００について説明する。図１０は、本発明の実施の形態３における車両用空調装置３０２を示す模式図である。本実施の形態３は、第１のインバータ３４及び第２のインバータ３５が複数のインバータから構成されている点で、実施の形態１、２と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１、２と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１、２との相違点を中心に説明する。
【００４３】
本実施の形態３では、図１０に示すように、第１のインバータ３４は、第１の圧縮機用インバータ３３４ａ及び第２の圧縮機用インバータ３３４ｂから構成されている。第１の圧縮機用インバータ３３４ａは、第１の圧縮機１１ａを動作させるものであり、第２の圧縮機用インバータ３３４ｂは、第２の圧縮機１１ｂを動作させるものである。また、第２のインバータ３５は、室内送風機用インバータ３３５ａ及び室外送風機用インバータ３３５ｂから構成されている。室内送風機用インバータ３３５ａは、室内送風機１２ａを動作させるものであり、室外送風機用インバータ３３５ｂは、室外送風機１２ｂを動作させるものである。このように、本実施の形態３は、複数のインバータの夫々が、複数の圧縮機の夫々を動作させ、また、複数のインバータの夫々が、複数の送風機の夫々を動作させる。本実施の形態３は、実施の形態１で得られる効果に加え、負荷１０を、それぞれ個別のインバータで制御することにより、より精密な制御が可能であるという効果を得ることができる。
【００４４】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置４００について説明する。本実施の形態４は、チョッパ回路３２を省略している点で、実施の形態１、２、３と相違する。架線４から供給される電圧又はトランス２０の種類によっては、チョッパ回路３２を省略することが可能である。この場合、チョッパ回路３２を省略しても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４５】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る電力変換装置５００について説明する。図１１は、本発明の実施の形態５に係る電力変換装置５００を示すブロック図、図１２は、本発明の実施の形態５における周波数低下手段５５の動作を示すタイミングチャートである。本実施の形態５は、制御部５５０が判定手段５１を有していない点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態５では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４６】
本実施の形態５では、図１１に示すように、インバータ制御手段５３が、瞬停検出部２１から検出信号を受信した場合、圧縮機１１の動作能力が低下するように第１のインバータ３４を制御する。
【００４７】
次に、インバータ制御手段５３における周波数低下手段５５の動作について説明する。図１２に示すように、車両３がセクション５を通過する際、入力電圧が低下する。これに伴って、バス電圧も低下する。周波数低下手段５５によって、検出信号が受信された場合、周波数低下手段５５は、第１のインバータ３４の周波数指令値を低下させる。具体的には、周波数低下手段５５は、第１のインバータ３４の周波数を、６０Ｈｚから周波数指令ｆ２（３０Ｈｚ）にする。
【００４８】
このように、本実施の形態５は、架線４の電圧が閾値電圧よりも低いか否かが、瞬停検出部２１によって判定されている。この場合も、実施の形態１と同様の効果を奏する。なお、架線４の電圧が閾値電圧よりも低いか否かが、実施の形態１における判定手段５１及び実施の形態５における瞬停検出部２１のいずれもによって判定されてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  電力変換装置、２  車両用空調装置、３  車両、４  架線、５  セクション、１０  負荷、１１  圧縮機、１１ａ  第１の圧縮機、１１ｂ  第２の圧縮機、１２  送風機、１２ａ  室内送風機、１２ｂ  室外送風機、２０  トランス、２１  瞬停検出部、２２  補助電源、２３  接触器、３０  整流器、３１  入力コンデンサ、３２  チョッパ回路、３３  バスコンデンサ、３４  第１のインバータ、３５  第２のインバータ、３６  入力電圧検出部、３７  バス電圧検出部、３８  第１の出力電流検出部、３９  第２の出力電流検出部、５０  制御部、５１  判定手段、５３  インバータ制御手段、５４  動作停止手段、５５  周波数低下手段、６０  入力電圧演算器、６１  出力電流演算器、６２  周波数演算器、６３  Ｖ／Ｆ演算器、６４  位相演算器、６５  バス電圧演算器、６６  ｄｑ軸電圧演算器、６７  電圧制御器、２００  電力変換装置、２０２  車両用空調装置、２２０  フィルタ、３００  電力変換装置、３０２  車両用空調装置、３３４ａ  第１の圧縮機用インバータ、３３４ｂ  第２の圧縮機用インバータ、３３５ａ  室内送風機用インバータ、３３５ｂ  室外送風機用インバータ、４００  電力変換装置、５００  電力変換装置、５５０  制御部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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