(57)【要約】【課題】装置構成の変更を抑制すると共に非常時に電気車を走行させることができる電力変換システムを提供することである。【解決手段】実施形態の電力変換システムは、変圧器と、電力変換装置と、交流接触器と、蓄電装置と、直流接触器と、接触器箱と、を持つ。電力変換装置は、変圧器の二次巻線を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、走行用電力に変換して走行用モータに供給する。交流接触器は、変圧器と電力変換装置とを接続する第１の電力線の途中に設けられ、電力を遮断する状態と、電力を導通する状態とを切り替える。蓄電装置は、第１の電力線における交流接触器と電力変換装置との途中に接続された。直流接触器は、蓄電装置と第１の電力線とを接続する第２の電力線の途中に設けられ、電力を遮断する状態と、電力を導通する状態とを切り替える。接触器箱は、交流接触器と直流接触器とを収容する。【選択図】図１
2017225321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線からの電力を降圧する変圧器と、
前記変圧器の二次巻線を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、電気車を走行させる走行用モータを駆動させるための走行用電力に変換して前記走行用モータに供給する電力変換装置と、
前記変圧器の二次巻線と前記電力変換装置とを接続する第１の電力線の途中に設けられ、電力を遮断する状態と、電力を導通する状態とを切り替える交流接触器と、
前記第１の電力線における前記交流接触器と前記電力変換装置との途中に接続された蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記第１の電力線とを接続する第２の電力線の途中に設けられ、電力を遮断する状態と、電力を導通する状態とを切り替える直流接触器と、
前記交流接触器と前記直流接触器とを収容する接触器箱と、
を備える、電力変換システム。
【請求項２】
前記架線から交流電力が供給されている場合、前記交流接触器は電力に導通する状態に切り替えられると共に前記直流接触器は電力を遮断する状態に切り替えられることで、前記変圧器から供給された交流電力を前記電力変換装置に供給し、
前記架線から交流電力が供給されていない場合、前記交流接触器は電力を遮断する状態に切り替えられると共に前記直流接触器は電力を導通する状態に切り替えられることで、前記蓄電装置から放電された電力を前記第２の電力線および前記第１の電力線を介して前記電力変換装置に供給する、
請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
操作部の操作に従って、前記交流接触器にオン信号を供給する第１の状態、前記交流接触器および前記直流接触器のいずれにもオン信号を供給しない第２の状態、および前記直流接触器にオン信号を供給する第３の状態をこれらの順序または逆の順序に従って切り替える操作装置を更に備え、
前記交流接触器および前記直流接触器は、前記オン信号が供給されている場合に電力を導通する状態に切り替え、前記オン信号が供給されていない場合に電力を遮断する状態に切り替える、
請求項１または２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記電気車の非常時ではない通常時において所定の周波数のキャリア信号に基づいて前記電力変換装置におけるスイッチング素子を駆動させることで前記走行用モータに走行トルクを発生させる第１の走行モードと、前記所定の周波数よりも低い周波数のキャリア信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動させることで前記走行用モータに走行トルクを発生させる第２の走行モードとの間で走行モードを切り替える走行電力制御部を更に備え、
前記走行電力制御部は、前記電気車の非常時に、前記走行モードを前記第２の走行モードに切り替える、
請求項１乃至３のいずれかに記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所から架線への電力が遮断されている場合に、電気車には、架線からの電力が供給されない。この場合、電気車に搭載された走行用モータに電力供給ができずに電気車が走行できなくなる可能性があった。また、架線からの電力が供給されない状態で電気車を走行させるために、既存の装置構成を変更する必要が生ずる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、装置構成の変更を抑制すると共に非常時に電気車を走行させることができる電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の電力変換システムは、電力変換装置と、交流接触器と、蓄電装置と、直流接触器と、接触器箱と、を持つ。前記電力変換装置は、架線から変圧器を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、電気車を走行させる走行用モータを駆動させるための走行用電力に変換して前記走行用モータに供給する。前記交流接触器は、前記変圧器と前記電力変換装置とを接続する第１の電力線の途中に設けられ、電力を遮断する状態と、電力を導通する状態とを切り替える。前記蓄電装置は、前記第１の電力線における前記交流接触器と前記電力変換装置との途中に接続されている。前記直流接触器は、前記蓄電装置と前記第１の電力線とを接続する第２の電力線の途中に設けられ、電力を遮断する状態と、電力を導通する状態とを切り替える。前記接触器箱は、前記交流接触器と前記直流接触器とを収容する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の電力変換システム１の一例を示す図。
【図２】実施形態の電力変換システム１における接触器箱１５０の一例を示す図。
【図３】実施形態において走行モードを通常走行モードから非常走行モードに切り替える流れの一例を示すフローチャート。
【図４】実施形態において走行モードを非常走行モードから通常走行モードに切り替える流れの一例を示すフローチャート。
【図５】他の実施形態において走行モードを切り替える流れの一例を示すフローチャート。
【図６】通常時および非常時におけるキャリア信号、変調波、およびＰＷＭ信号の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の電力変換システムを、図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、実施形態の電力変換システム１の一例を示す図である。電力変換システム１は、例えば鉄道車両に搭載される。鉄道車両は、電気車の一例である。電力変換システム１には、集電装置４００およびメイントランスの走行用巻線（５００および１０２）を介して、架線から高圧交流電力が供給される。電力変換システム１は、高圧交流電力を走行用交流電力に変換して、走行用モータＭに供給する。これにより電力変換システム１は、走行用モータＭに走行トルクを発生させ、鉄道車両を走行させる。実施形態において、走行用モータＭは、例えば、誘導電動機である。
【０００９】
電力変換システム１は、例えば、交流接触器１００と、走行用電力変換装置２００と、バッテリ装置３００と、直流接触器３１０とを含む。
【００１０】
交流接触器１００は、メイントランスの走行用巻線１０２と走行用電力変換装置２００とを接続する電力線（第１の電力線）１０４の途中に設けられている。交流接触器１００は、電力線１０４における正極線に接続された接触器Ｋ１と、電力線１０４における負極線に接続された接触器Ｋ２とを含む。また、交流接触器１００は、各接触器Ｋ１およびＫ２を電磁的に動作させるためのコイル（不図示）などを備える。交流接触器１００は、交流電力用の各接触器Ｋ１およびＫ２を遮断状態と導通状態との間で切り替える。なお、走行用充電回路２１０に抵抗体ｒ１０およびｒ１１があるため、交流接触器１００において突入電流を抑制する抵抗体を備えていなくてよい。
【００１１】
走行用電力変換装置２００は、例えば、走行用充電回路２１０と、走行用交流−直流変換部２２０と、走行用直流−交流変換部２３０と、走行電力制御部２４０とを含む。走行用充電回路２１０、走行用交流−直流変換部２２０、走行用直流−交流変換部２３０、および走行電力制御部２４０は、例えば、単一の箱体に収容される。また、走行用電力変換装置２００のうち、走行用充電回路２１０、走行用交流−直流変換部２２０、走行用直流−交流変換部２３０が単一の箱体に収容され、走行電力制御部２４０が箱体よりも外に配置されてもよい。この場合、走行電力制御部２４０は、信号線を介して走行用充電回路２１０、走行用交流−直流変換部２２０、走行用直流−交流変換部２３０に接続される。
【００１２】
走行用充電回路２１０は、例えば、電力線１０４における正極線に接続された接触器Ｋ１０、接触器Ｋ１０に対して並列に接続された接触器Ｋ１１および抵抗体ｒ１０と、電力線１０４における負極線に接続された接触器Ｋ１２、接触器Ｋ１２に対して並列に接続された接触器Ｋ１３および抵抗体ｒ１１と、を含む。また、走行用充電回路２１０は、各接触器Ｋ１０、Ｋ１１、Ｋ１２、およびＫ１３を電磁的に動作させるためのコイル（不図示）などを備える。走行用充電回路２１０は、走行電力制御部２４０の制御に従って、各接触器Ｋ１０、Ｋ１１、Ｋ１２、およびＫ１３を遮断状態と導通状態との間で切り替える。走行用充電回路２１０は、高圧交流電力の供給を開始する場合、まず接触器Ｋ１１およびＫ１３を導通状態に切り替える。その後、走行用充電回路２１０は、接触器Ｋ１０およびＫ１２を導通状態に切り替えると共に、接触器Ｋ１１およびＫ１３を導通状態から遮断状態に切り替える。
【００１３】
走行用交流−直流変換部２２０は、高圧交流電力が供給される正極線および負極線間に接続された複数のスイッチング素子を含むスイッチング回路である。走行用交流−直流変換部２２０は、コンバータとも称される。なお、走行用交流−直流変換部２２０は、昇圧コンバータまたは降圧コンバータ、昇降圧コンバータのいずれかであればよい。スイッチング素子は例えば逆並列に接続されたダイオードを内蔵したＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であるが、これに限定されず、他の種類のスイッチング素子を使用してもよい。走行用交流−直流変換部２２０は、走行電力制御部２４０の制御に従って、スイッチング素子を導通状態と遮断状態との間で切り替えることで、メイントランスの走行用巻線１０２および交流接触器１００を介して供給された高圧交流電力を直流電力に変換する。
【００１４】
走行用直流−交流変換部２３０は、電力が供給される正極線および負極線間にブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含むスイッチング回路である。なお、走行用直流−交流変換部２３０は、インバータとも称される。走行用直流−交流変換部２３０は、走行用モータＭの３相のそれぞれに対応した上ブリッジ側のスイッチング素子と下ブリッジ側のスイッチング素子との組を３つ備える。各スイッチング素子は、ＩＧＢＴであるが、これに限定されず、他の種類のスイッチング素子を使用してよい。走行用直流−交流変換部２３０は、走行電力制御部２４０の制御に従って、走行用モータＭにおける各相のスイッチング素子を導通状態と遮断状態との間で切り替えることで、直流電力を走行用交流電力に変換する。
【００１５】
走行電力制御部２４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現されてもよい。走行電力制御部２４０は、接触器２１０、走行用交流−直流変換部２２０、および走行用直流−交流変換部２３０を制御する。なお、走行電力制御部２４０は、例えば、１００Ｖバッテリ（不図示）から供給された動作電力が供給されることで動作する。
【００１６】
バッテリ装置３００は、直流接触器３１０を介して、メイントランスの走行用巻線１０２と走行用電力変換装置２００とを接続する電力線１０４における交流接触器１００と走行用電力変換装置２００との途中に、電力線３２０により接続されている。バッテリ装置３００は、例えば、リチウムイオン電池などの蓄電池セルが直列または並列に接続された蓄電池ユニットである。バッテリ装置３００は、集電装置４００から電力が供給されない非常時に、電力を放電するものである。バッテリ装置３００の放電電力の電圧は、例えば、架線電力を変換して走行用交流−直流変換部２２０に供給される直流電力の電圧よりも低くてよいが、これに限定されない。
【００１７】
なお、バッテリ装置３００は、当該バッテリ装置３００を充電する専用の充電器により充電される。バッテリ装置３００は、専用の充電器に接続されてよいが、これに限定されず、一次コイル５００を介して架線電力を取り出して、鉄道車両の負荷に電力を供給する電力変換装置（不図示）から供給された電力により充電されてよい。
【００１８】
直流接触器３１０は、バッテリ装置３００と電力線１０４とを接続する電力線（第２の電力線）３２０の途中に設けられている。直流接触器３１０は、例えば、電力線３２０における正極線に接続された接触器Ｋ２１、接触器Ｋ２１に対して並列に接続された接触器Ｋ２３および抵抗体ｒ２１と、電力線３２０における負極線に接続された接触器Ｋ２２と、を含む。また、直流接触器３１０は、各接触器Ｋ２１、Ｋ２２、およびＫ２３を電磁的に動作させるためのコイル（不図示）などを備える。直流接触器３１０は、直流電力用の各接触器を遮断状態と導通状態との間で切り替える。直流接触器３１０は、バッテリ装置３００から走行用電力変換装置２００へ電力の供給を開始する場合、まず接触器Ｋ２２およびＫ２３を導通状態に切り替える。その後、直流接触器３１０は、接触器Ｋ２１を導通状態に切り替えると共に、接触器Ｋ２３を遮断状態から導通状態に切り替える。
【００１９】
図２は、実施形態の電力変換システム１における接触器箱１５０の一例を示す図である。電力変換システム１は、例えば、接触器箱１５０を含む。接触器箱１５０は、例えば、交流接触器１００を収容する交流接触器箱１００Ａと、直流接触器３１０を収容する直流接触器箱３１０Ａとを収容する。交流接触器箱１００Ａには、交流接触器１００をメイントランスの走行用巻線１０２と接続させる電力線、および交流接触器１００を走行用電力変換装置２００と接続させる電力線が引き出されている。交流接触器１００を走行用電力変換装置２００と接続させる電力線は、接触器箱１５０の外部において走行用電力変換装置２００に接続されている。
【００２０】
直流接触器箱３１０Ａには、直流接触器３１０をバッテリ装置３００と接続させる電力線、および直流接触器３１０を電力線１０４と接続させる電力線３２０が引き出されている。直流接触器３１０をバッテリ装置３００と接続させる電力線は、接触器箱１５０の外部においてバッテリ装置３００に接続されている。直流接触器箱３１０Ａから引き出された電力線３２０と、交流接触器１００を走行用電力変換装置２００に接続させる電力線とは、接触器箱１５０の内部で接続されている。
【００２１】
交流接触器箱１００Ａおよび直流接触器箱３１０Ａからそれぞれ引き出された信号線１５０ａは、電源切替操作部６００に接続されている。電源切替操作部６００は、例えば、運転者が操作するマスターコントローラ（不図示）に設けられている。電源切替操作部６００は、例えば、鉄道車両の非常時にバッテリ装置３００から放電された電力により鉄道車両を走行させる操作を受け付ける緊急用の操作スイッチなどである。鉄道車両の非常時とは、地震などの天災や変電所の停止などの事態により集電装置４００から鉄道車両に交流電力が供給されないことであってよいが、これに限定されず、鉄道車両の故障などが含まれていてよい。
【００２２】
電源切替操作部６００は、交流接触器１００と直流接触器３１０との双方が電力を導通する状態にさせない構成を有する。交流接触器１００と直流接触器３１０との双方が電力を導通する状態にさせないことは、インターロックをとると称される。電源切替操作部６００は、例えば、第１の接点部ａ、第２の接点部ｂ、第３の接点部ｃ、および第４の接点部ｄを含む。第４の接点部ｄには、オン信号が供給される。オン信号は、電力を導通させる状態に切り替えることを表すコマンドである。交流接触器１００および直流接触器３１０は、オン信号が供給されている場合に電力を導通する状態に切り替え、オン信号が供給されていない場合に電力を遮断する状態に切り替える。
【００２３】
第１の接点部ａ、第２の接点部ｂ、第３の接点部ｃは、電源切替操作部６００に対する切替操作に従って、いずれかが第４の接点部ｄに接続される。電源切替操作部６００は、第１の接点部ａ、第２の接点部ｂ、および第３の接点部ｃを、この順序または逆順序に従って切り替え操作が可能な構成を有している。すなわち、電源切替操作部６００は、第４の接点部ｄを第１の接点部ａに接続する状態から、第４の接点部ｄを第３の接点部ｃに接続する状態に切り換える場合に、第４の接点部ｄを第２の接点部ｂに接続する状態を経由する。逆に、電源切替操作部６００は、第４の接点部ｄを第３の接点部ｃに接続する状態から、第４の接点部ｄを第１の接点部ａに接続する状態に切り換える場合に、第４の接点部ｄを第２の接点部ｂに接続する状態を経由する。
【００２４】
第４の接点ｄと第１の接点ａとが接続された状態は、交流接触器１００にオン信号を供給する第１の状態に相当する。第４の接点部ｄと第２の接点部ｂとが接続された状態は、交流接触器１００および直流接触器３１０のいずれにもオン信号を供給しない第２の状態に相当する。第４の接点部ｄと第３の接点部ｃとが接続された状態は、直流接触器３１０にオン信号を供給する第３状態に相当する。
【００２５】
以下、走行用電力変換装置２００の電力源を集電装置４００からバッテリ装置３００に切り替える動作について説明する。図３は、実施形態において走行モードを通常走行モードから非常走行モードに切り替える流れの一例を示すフローチャートである。走行電力制御部２４０は、通常時において、通常走行モードで鉄道車両を走行させる（ステップＳ１００）。このとき、走行電力制御部２４０は、所定の周波数のキャリア信号および変調信号に従ってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことで、走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子をオンオフ制御する。なお、通常走行モードでは架線から交流接触器１００を介して電力供給が行われており、電源切替操作部１００の第４の接点部ｄが、第１の接点部ａと接続された状態となっている。
【００２６】
次に、架線電力が異常停止したなどの非常時に、電源切替操作部６００は、第４の接点部ｄが第２の接点部ｂに切り替える操作が行われる（ステップＳ１０２）。これに応じ、電源切替操作部６００は、交流接触器１００に対するオン信号の供給を停止する。これにより、交流接触器１００は、電力を導通する状態から電力を遮断する状態に切り替える（ステップＳ１０４）。この状態において、走行用電力変換装置２００は、メイントランスの走行用巻線１０２およびバッテリ装置３００の双方から電力供給が遮断された状態となっている。
【００２７】
次に、電源切替操作部６００は、第４の接点部ｄが第３の接点部ｃに切り替える操作が行われる（ステップＳ１０６）。これに応じ、電源切替操作部６００は、直流接触器３１０に対するオン信号の供給を開始する。これにより、直流接触器３１０は、電力を遮断する状態から電力を導通する状態に切り替える（ステップＳ１０８）。
【００２８】
次に、走行電力制御部２４０は、非常走行モードで鉄道車両を走行させる（ステップＳ１１０）。このとき、走行電力制御部２４０は、直流接触器３１０を介して供給されたバッテリ装置３００の電力を変換して、走行用モータＭに供給する。走行電力制御部２４０は、通常走行モードよりも電力損失を少なくすることが望ましい。走行電力制御部２４０は、例えば、通常時のキャリア信号よりも低い周波数の非常時のキャリア信号および変調信号に従ってＰＷＭ制御を行うことで、走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子をオンオフ制御する。
【００２９】
以下、走行用電力変換装置２００の電力源をバッテリ装置３００から集電装置４００に切り替える動作について説明する。図４は、実施形態において走行モードを非常走行モードから通常走行モードに切り替える流れの一例を示すフローチャートである。走行電力制御部２４０は、非常走行モードで鉄道車両を走行させる（ステップＳ２００）。なお、非常走行モードではバッテリ装置３００から直流接触器３１０を介して電力供給が行われており、電源切替操作部１００の第４の接点部ｄが、第３の接点部ｃと接続された状態となっている。
【００３０】
次に、架線電力が復帰したなどの通常時に、電源切替操作部６００は、第４の接点部ｄが第２の接点部ｂに切り替える操作が行われる（ステップＳ２０２）。これに応じ、電源切替操作部６００は、直流接触器３１０に対するオン信号の供給を停止する。これにより、直流接触器３１０は、電力を導通する状態から電力を遮断する状態に切り替える（ステップＳ２０４）。この状態において、走行用電力変換装置２００は、メイントランスの走行用巻線１０２およびバッテリ装置３００の双方から電力供給が遮断された状態となっている。
【００３１】
次に、電源切替操作部６００は、第４の接点部ｄが第３の接点部ａに切り替える操作が行われる（ステップＳ２０６）。これに応じ、電源切替操作部６００は、交流接触器１００に対するオン信号の供給を開始する。これにより、交流接触器１００は、電力を遮断する状態から電力を導通する状態に切り替える（ステップＳ２０８）。
【００３２】
次に、走行電力制御部２４０は、通常走行モードで鉄道車両を走行させる（ステップＳ２１０）。
【００３３】
以上説明した電力変換システム１は、メイントランスの走行用巻線１０２と走行用電力変換装置２００との間に交流接触器１００を設け、交流接触器１００と走行用電力変換装置２００との間に直流接触器３１０を介してバッテリ装置３００を接続する。また、電力変換システム１は、交流接触器１００と直流接触器３１０とを単一の接触器箱１５０に収容する。これにより、電力変換システム１によれば、走行用電力変換装置２００の構成を変更することなく、非常時に走行用モータＭを駆動するためにバッテリ装置３００を追加することができる。また、電力変換システム１によれば、交流接触器１００および直流接触器３１０を追加する作業を容易にすることができる。
【００３４】
また、電力変換システム１によれば、非常時においてバッテリ装置３００を放電させて、直流電力を走行用電力変換装置２００に供給することができる。これにより、電力変換システム１によれば、非常時に、バッテリ装置３００の放電電力を使用して走行用モータＭを駆動させることで、鉄道車両を走行させることができる。
【００３５】
さらに、電力変換システム１によれば、架線から交流電力が供給されていない場合、交流接触器１００を、電力を遮断する状態に切り替えると共に、直流接触器３１０を、電力を導通する状態に切り替えることで、交流接触器１００と直流接触器３１０との双方が電力を導通する状態にさせないインターロックをとって、バッテリ装置３００から放電された電力を走行用電力変換装置２００に供給する。これにより、電力変換システム１によれば、バッテリ装置３００から放電した直流電力がメイントランスの走行用巻線１０２に供給されることを抑制することができる。この結果、電力変換システム１によれば、メイントランスの走行用巻線１０２を直流電力から保護することができる。また、同様にバッテリ装置３００による電力供給から架線による電力供給に切り替える場合、交流接触器１００と直流接触器３１０との双方が電力を導通する状態にさせないインターロックをとることで、メイントランスの走行用巻線１０２から供給された交流電力がバッテリ装置３００に供給されることを抑制することができる。この結果、電力変換システム１によれば、バッテリ装置３００を高圧交流電力から保護することができる。
【００３６】
さらに、電力変換システム１によれば、交流接触器１００にオン信号を供給する第１の状態、交流接触器１００および直流接触器３１０のいずれにもオン信号を供給しない第２の状態、および直流接触器３１０にオン信号を供給する第３の状態をこれらの順序または逆の順序に従って切り替えるので、交流接触器１００と直流接触器３１０との双方が同時に電力を導通する状態となる期間をなくすことができる。これにより、電力変換システム１は、より確実にメイントランスの走行用巻線１０２およびバッテリ装置３００を保護することができる。
さらに、電力変換システム１は、交流接触器１００と直流接触器３１０とを単一の接触器箱１５０に収容することで、交流接触器１００と直流接触器３１０との配線が容易になりより確実に交流接触器１００と直流接触器３１０との双方が電力を導通する状態にさせないインターロックをとることができ、メイントランスの走行用巻線１０２およびバッテリ装置３００を保護することができる。
【００３７】
（走行モード切替処理）
以下、他の実施形態について説明する。他の実施形態の電力変換システム１は、第１の走行モードと、第２の走行モードとの間で、鉄道車両の走行モードを切り替える点で、上述した実施形態とは異なる。以下、この点を中心に説明する。なお、他の実施形態の説明は、図１に示した電力変換システム１に適用した場合を説明するものとする。
【００３８】
電力変換システム１は、集電装置４００から交流電力が供給されている通常時において、通常走行モードで鉄道車両を走行させる。通常走行モードは、第１の走行モードの一例である。通常走行モードにおいて、走行電力制御部３４０は、所定の周波数（キャリア周波数ともいう）のキャリア信号に基づいて走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子を駆動させることで走行用モータＭに走行トルクを発生させる。
【００３９】
電力変換システム１は、集電装置４００から交流電力が供給されていない非常時において、非常走行モードで鉄道車両を走行させる。非常走行モードは、通常走行モードよりも電力の損失を抑制する走行モードであって、第２の走行モードの一例である。非常走行モードにおいて、走行電力制御部２４０は、所定の周波数（キャリア周波数ともいう）よりも低い周波数のキャリア信号に基づいて走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子を駆動させることで走行用モータＭに走行トルクを発生させる。
【００４０】
図５は、他の実施形態において走行モードを切り替える流れの一例を示すフローチャートである。走行電力制御部２４０は、通常時において、通常走行モードで鉄道車両を走行させる（ステップＳ３００）。このとき、走行電力制御部２４０は、所定の周波数のキャリア信号および変調信号に従ってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことで、走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子をオンオフ制御する。図６は、通常時および非常時におけるキャリア信号、変調波、およびＰＷＭ信号の一例を示す図である。走行電力制御部２４０は、（Ａ１）に示す所定の周波数の通常時のキャリア信号および変調信号に基づいて、（Ｂ１）に示すＰＷＭ信号を生成する。走行電力制御部２４０は、ＰＷＭ信号に従って走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子をオンオフ制御することで、走行用モータＭに走行用交流電力を供給する。
【００４１】
次に、電力変換システム１は、架線電力が異常停止したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。電力変換システム１は、マスターコントローラにおける操作部が操作された場合に、架線電力が異常停止したと判定してよいが、これに限定されない。電力変換システム１は、走行用電力変換装置２００に設けたセンサ（不図示）または負荷用の電力変換装置における電圧センサ（不図示）により架線電力の電圧が仕様範囲より低下した範囲にある場合に異常を判定してよい。
【００４２】
電力変換システム１は、架線電力が異常停止した場合、非常用としての直流接触器３１０を導通状態に切り替える（ステップＳ３０４）。これにより、バッテリ装置３００の放電電力が直流接触器３１０を介して走行用交流−直流変換部２２０に供給される。
【００４３】
走行電力制御部２４０は、非常走行モードで鉄道車両を走行させる（ステップＳ３０６）。このとき、走行電力制御部２４０は、通常時のキャリア信号よりも低い周波数の非常時のキャリア信号および変調信号に従ってＰＷＭ制御を行うことで、走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子をオンオフ制御する。走行電力制御部２４０は、（Ａ２）に示す非常時のキャリア信号および変調信号に基づいて、（Ｂ２）に示すＰＷＭ信号を生成する。走行電力制御部２４０は、ＰＷＭ信号に従って走行用直流−交流変換部２３０におけるスイッチング素子をオンオフ制御することで、走行用モータＭに走行用交流電力を供給する。
【００４４】
通常走行モードは、図６における（Ａ１）および（Ｂ１）に示すように、時刻Ｔ１からＴ２において５回立ち上がりおよび立ち下がるＰＷＭ信号によって走行用直流−交流変換部２３０を制御したのに対し、非常走行モードは、図６における（Ａ２）および（Ｂ２）に示すように、時刻Ｔ１からＴ２において２回立ち上がりおよび立ち下がるＰＷＭ信号によって走行用直流−交流変換部２３０を制御することができる。
【００４５】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、メイントランスの走行用巻線（５００および１０２）と走行用電力変換装置２００とを接続する電力線１０４の途中に設けられた交流接触器１００と、電力線１０４における交流接触器１００と走行用電力変換装置２００との途中に接続されたバッテリ装置３００と、バッテリ装置３００と電力線１０４とを接続する電力線３２０の途中に設けられた直流接触器３１０と、交流接触器１００と直流接触器３１０とを収容する接触器箱１５０とを持つので、バッテリ装置３００および接触器箱１５０を電力線１０４に接続することで、既存の装置構成の変更を抑制して、非常時に鉄道車両を走行させることができる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１…電力変換システム、１００…交流接触器、１００Ａ…交流接触器箱、１５０…接触器箱、１０２、５００…メイントランス、１０４、３２０…電力線、２００…走行用電力変換装置、２１０…走行用充電回路、２２０…走行用交流−直流変換部、２３０…走行用直流−交流変換部、２４０…走行電力制御部、３００…バッテリ装置、３１０…直流接触器、３１０Ａ…直流接触器箱、４００…集電装置、６００…電源切替操作部
【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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