(57)【要約】【課題】２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流電圧間にアンバランスが発生しないように制御して、永久磁石電動機を低速回生運転モードでも中断することなく運転継続できる鉄道車両駆動制御システムを提供する。【解決手段】本発明の鉄道車両駆動制御システムは、コンバータ制御部３０が変圧器４１の低電圧側巻線４３に交流電源と位相が９０度ずれた無効電流が流れるように２台の２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２を動作させた上で、２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流側電圧の差と変圧器の低電圧側巻線の電流瞬時値とに応じて２台のＰＷＭコンバータの交流出力電圧指令を補正し、補正後の交流出力電圧指令にて２台の２レベルＰＷＭコンバータの各々を動作制御することで、２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流電圧間にアンバランスが発生しないようにした。【選択図】      図３
2009296707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧側巻線と低電圧側巻線を有し、交流電源に前記高電圧側巻線側が接続された変圧器と、
交流端で直列接続され、かつ前記変圧器の低電圧側巻線に接続され、前記変圧器にて変圧された交流電力を直流電力に変換する２台の２レベルＰＷＭコンバータと、
前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側に接続され、前記２レベルＰＷＭコンバータの直流電力を交流電力に変換する複数台の電動機駆動用インバータと、
前記複数台の電動機駆動用インバータそれぞれに個別に接続された複数台の永久磁石電動機と、
前記変圧器の低電圧側巻線に前記交流電源と位相が９０度ずれた無効電流が流れるように前記２台の２レベルＰＷＭコンバータを動作させた上で、前記２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流側電圧の差と前記変圧器の低電圧側巻線の電流瞬時値とに応じて前記２台のＰＷＭコンバータの交流出力電圧指令を補正し、補正後の交流出力電圧指令にて前記２台の２レベルＰＷＭコンバータの各々を動作制御するコンバータ制御部とを備えたことを特徴とする鉄道車両駆動制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両駆動制御システムにおいて、前記コンバータ制御部は、前記２台のＰＷＭコンバータの交流出力電圧指令の補正動作を、前記永久磁石電動機の低速回生運転モード時にのみ機能させることを特徴とする鉄道車両駆動制御システム。
【請求項３】
高電圧側巻線と低電圧側巻線を有し、交流電源に前記高電圧側巻線側が接続された変圧器と、
交流端で直列接続され、前記変圧器の低電圧側巻線に接続され、直流端に直流側フィルタコンデンサが接続され、前記変圧器にて変圧された交流電力を直流電力に変換する２台の２レベルＰＷＭコンバータと、
前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側に接続され、前記２レベルＰＷＭコンバータの直流電力を交流電力に変換する複数台の電動機駆動用インバータと、
前記複数台の電動機駆動用インバータそれぞれに個別に接続された複数台の永久磁石電動機と、
前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側フィルタコンデンサに対して初期充電動作と過渡的な直流電圧アンバランスの抑制動作とを兼用する絶縁充電回路とを備えたことを特徴とする鉄道車両駆動制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の鉄道車両駆動制御システムにおいて、前記絶縁充電回路の出力電圧は、前記２レベルＰＷＭコンバータの定常直流制御電圧設定値の２倍の値から直流電圧許容最大値を減算した値であることを特徴とする鉄道車両駆動制御システム。
【請求項５】
請求項３に記載の鉄道車両駆動制御システムにおいて、前記絶縁充電回路は、絶縁電源から略一定電圧に充電されている１つの充電用コンデンサと、前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側フィルタコンデンサに対して充電側電流が流れる方向に接続されたダイオードとが接続された構成であることを特徴とする鉄道車両駆動制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の鉄道車両駆動制御システムにおいて、前記絶縁充電回路の充電用コンデンサの電圧は、前記２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの定常直流制御電圧設定値の２倍の値から直流電圧許容最大値を減算した値であることを特徴とする鉄道車両駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両駆動制御システムに用いられる駆動用電動機は誘導電動機が主に用いられてきた。近年、強力な永久磁石材料の開発により小型軽量高効率を特徴とする鉄道車両用永久磁石同期電動機が開発され実用化の検討が進められている。交流き電の鉄道車両駆動制御システムにおいては、給電された交流電力を変圧器を介してＰＷＭコンバータで交流電力から直流電力に変換し、直流電力を電動機駆動用インバータで交流に変換して交流電動機を駆動する。この電動機が永久磁石同期電動機となった場合、電動機駆動用インバータは、各永久磁石同期電動機に位相同期した交流電圧を供給する必要から、永久磁石同期電動機１台あたり１台ずつ搭載が必要になるため、回路構成は単純であることが望ましく、２レベル３相インバータを適用することが検討されている。
【０００３】
一方、交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータは、変圧器小型軽量化のための変圧器低圧側巻線電流の低減と、き電線への高調波流出量低減の目的で、直流電圧３０００Ｖ級の高電圧３レベルＰＷＭコンバータが用いられる。
【０００４】
以上により、交流き電の鉄道車両駆動制御システムの駆動用電動機に永久磁石同期電動機を適用する場合、３０００Ｖ級に接続可能な２レベル３相インバータを適用する必要があるが、３０００Ｖ級に接続可能な２レベルインバータを構成するために必要なＩＧＢＴスイッチング素子には、４．５ｋＶ乃至６．５ｋＶの高電圧ＩＧＢＴ素子の適用が不可欠である。しかしながら高電圧ＩＧＢＴはスイッチング損失が３．３ｋＶ以下の中低電圧ＩＧＢＴ素子と比較して非常に大きく、損失により発生する熱を処理するために非常に大きな冷却器を搭載しなければならず、装置の大型化、高コスト化を招いていた。
【０００５】
この課題を解決する技術として、交流き電で電力を供給され、給電された交流電力を変圧器を介してＰＷＭコンバータで交流電力から直流電力に変換し、直流電力を電動機駆動用インバータで交流に変換して駆動用交流電動機を駆動制御する鉄道車両駆動制御システムであって、駆動用交流電動機に永久磁石動機電動機を適用し、この永久磁石同期電動機をそれぞれ個別に接続された電動機駆動用インバータで制御するシステムにおいて、ＰＷＭコンバータには２台の２レベルＰＷＭコンバータを適用し、２レベルＰＷＭコンバータの直流側のそれぞれに少なくとも１台以上の電動機駆動用インバータを接続し、２台の２レベルＰＷＭコンバータは、その交流端を直列接続した上で上記変圧器の低電圧側巻線に接続した回路方式が提案されている。
【０００６】
この提案されている回路方式を採用すれば、交流き電で供給される交流電力を変圧してＰＷＭコンバータに供給する変圧器が小型軽量化でき、かつき電線への高調波流出量については従来と同等性能を保ったままにして、電動機駆動用インバータの入力直流電圧を半減させ、スイッチング損失の小さい耐電圧３．３ｋＶ以下のＩＧＢＴ素子を適用することが可能な鉄道車両駆動制御システムが実現できる。
【０００７】
しかしながら、上記の回路方式を採用した鉄道車両駆動制御システムの場合、低速回生運転モードにおいて、２レベルＰＷＭコンバータの直流電圧に２台の間でアンバランスが発生したときに運転継続ができなくなる場合があり（そのメカニズムについては、例えば、特許第２５９２５３７号公報に記載されている）、それを解決する技術の開発が必要とされていた。
【特許文献１】特許第２５９２５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の技術的課題に鑑みてなされたもので、２台の２レベルＰＷＭコンバータの制御を補正することによって直流電圧の均等化を図り、低速回生運転モードで２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流電圧間にアンバランスが発生しないように制御でき、永久磁石電動機を低速回生運転モードでも中断することなく運転継続できる鉄道車両駆動制御システム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】
【０００９】
本発明は、高電圧側巻線と低電圧側巻線を有し、交流電源に前記高電圧側巻線側が接続された変圧器と、交流端で直列接続され、かつ前記変圧器の低電圧側巻線に接続され、前記変圧器にて変圧された交流電力を直流電力に変換する２台の２レベルＰＷＭコンバータと、前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側に接続され、前記２レベルＰＷＭコンバータの直流電力を交流電力に変換する複数台の電動機駆動用インバータと、前記複数台の電動機駆動用インバータそれぞれに個別に接続された複数台の永久磁石電動機と、前記変圧器の低電圧側巻線に前記交流電源と位相が９０度ずれた無効電流が流れるように前記２台の２レベルＰＷＭコンバータを動作させた上で、前記２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流側電圧の差と前記変圧器の低電圧側巻線の電流瞬時値とに応じて前記２台のＰＷＭコンバータの交流出力電圧指令を補正し、補正後の交流出力電圧指令にて前記２台の２レベルＰＷＭコンバータの各々を動作制御するコンバータ制御部とを備えた鉄道車両駆動制御システムを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、高電圧側巻線と低電圧側巻線を有し、交流電源に前記高電圧側巻線側が接続された変圧器と、交流端で直列接続され、前記変圧器の低電圧側巻線に接続され、直流端に直流側フィルタコンデンサが接続され、前記変圧器にて変圧された交流電力を直流電力に変換する２台の２レベルＰＷＭコンバータと、前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側に接続され、前記２レベルＰＷＭコンバータの直流電力を交流電力に変換する複数台の電動機駆動用インバータと、前記複数台の電動機駆動用インバータそれぞれに個別に接続された複数台の永久磁石電動機と、前記２台の２レベルＰＷＭコンバータそれぞれの直流側フィルタコンデンサに対して初期充電動作と過渡的な直流電圧アンバランスの抑制動作とを兼用する絶縁充電回路とを備えた鉄道車両駆動制御システムを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鉄道車両駆動制御システムによれば、２台の２レベルＰＷＭコンバータの制御を補正することによって直流電圧の均等化を図り、永久磁石電動機の低速回生運転モードで２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流電圧間にアンバランスが発生しない制御ができ、永久磁石電動機を低速回生運転モードでも中断することなく運転継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムについて、図１〜図３を用いて説明する。本実施の形態の鉄道車両駆動制御システム１は、第１の永久磁石電動機１１と、第２の永久磁石電動機１２と、第１の電動機駆動用インバータ２１と、第２の電動機駆動用インバータ２２と、第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１と、第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２と、変圧器４１とで構成されている。５１は交流電源である。
【００１４】
変圧器４１は単相交流変圧器であり、一次側巻線４２、二次側巻線４３、そして図１では図示していないが補助電源系統に給電するための三次巻線４４を備えていて、架線とレールの間に印加された、例えば単相交流６０Ｈｚ２００００Ｖの電圧を一次巻線４２に接続し、一次巻線４２と絶縁された二次巻線４３に単相交流６０Ｈｚ１２００Ｖを出力する。
【００１５】
第１の電動機駆動用インバータ２１と第２の電動機駆動用インバータ２２とは、３．３ｋＶ耐圧のＩＧＢＴスイッチング素子を適用した２レベルＰＷＭインバータである。
【００１６】
第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１と第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２とは、３．３ｋＶ耐圧のＩＧＢＴスイッチング素子を適用した単相２レベルコンバータである。
【００１７】
第１の永久磁石電動機１１は第１の電動機駆動用インバータ２１の３相交流出力端に接続され、第１の電動機駆動用インバータ２１の直流端は第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１の直流端に接続されている。第２の永久磁石電動機１２は第２の電動機駆動用インバータ２２に接続され、第２の電動機駆動用インバータ２２の直流端は第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２の直流端に接続されている。
【００１８】
第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１のＶ相交流出力と第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２のＵ相交流出力は互いに接続され、第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１のＵ相交流出力が変圧器４１の二次巻線４３の一方に、第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２のＶ相交流出力が変圧器４１の二次巻線４３の他方にそれぞれ接続されている。
【００１９】
第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１と第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２との直流出力電圧は後に説明する図３に示すＰＷＭコンバータ制御部３０の動作によりそれぞれ均等一定に制御され、その結果、第１の電動機駆動用インバータ２１と第２の電動機駆動用インバータ２２との直流入力端には直流電圧１６５０Ｖの直流がそれぞれに入力される。
【００２０】
第１の電動機駆動用インバータ２１は、第１の永久磁石電動機１１が運転台指令などから与えられるトルク指令ＴｒｑＲｅｆに追従するトルクを出力することができるように、６つのスイッチング素子をパルス幅変調（ＰＷＭ）動作する。第１の電動機駆動用インバータ２１の制御動作は、一般的に知られた永久磁石電動機のベクトル制御方式で行われる。
【００２１】
以下、そのインバータ制御部２０について図２を用いて説明する。第１のインバータ２１、第２のインバータ２２それぞれのインバータ制御部２０は、電流指令演算部２０１と、ｄ軸電流制御部２０２と、ｑ軸電流制御部２０３と、ｄｑ３相変換部２０４と、３相ｄｑ変換部２０５とで構成される。尚、本実施の形態におけるｄ軸は永久磁石磁束方向と定義し、ｑ軸はそれと直角方向と定義する。これは一般的な文献に記載されている定義と同一である。
【００２２】
電流指令演算部２０１においては、トルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力として次の演算によりｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆ、ＩｑＲｅｆを求めて出力する。制御対象電動機が表面磁石式永久磁石電動機であった場合は、次の演算による。
【数１】
2009296707.tif 000003
【００２３】
ただし、ΦＰＭは永久磁石磁束である。
【００２４】
ｄ軸電流制御部２０２においては、ｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとｄ軸電流フィードバック値Ｉｄとの偏差を入力として、偏差がゼロとなるようにＰＩ（比例・積分）制御の結果をｄ軸電圧指令Ｖｄとして出力する。
【数２】
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【００２５】
ここで、ＫｐＡＣＲは電流制御比例ゲイン、ＫｉＡＣＲは電流制御積分ゲイン、ｓは微分演算子である。
【００２６】
ｑ軸電流制御部２０３においては、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとｑ軸電流フィードバック値Ｉｑとの偏差を入力として、偏差がゼロとなるようにＰＩ（比例・積分）制御の結果をｑ軸電圧指令Ｖｑとして出力する。
【数３】
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【００２７】
ここで、ＫｐＡＣＲは電流制御比例ゲイン、ＫｉＡＣＲは電流制御積分ゲイン、ｓは微分演算子である。
【００２８】
ｄｑ３相変換部２０４においては、ｄ軸電圧指令Ｖｄとｑ軸電圧指令Ｖｑとレゾルバ２３からのベクトル制御基準位相θｒとを入力とし、次の演算により３相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを求めて出力する。
【数４】
2009296707.tif 000006
【００２９】
３相ｄｑ変換部２０５においては、Ｕ相電流フィードバック値ＩｕとＷ相電流フィードバック値Ｉｗとベクトル制御基準位相θｒとを入力とし、次の演算によりｄｑ軸電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを求めて出力する。
【数５】
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【００３０】
ｄｑ３相変換部２０４から出力された３相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを三角波比較などの一般的に用いられるＰＷＭ（パルス幅変調）手法によりインバータ動作に変換し指令どおりの電圧を出力させることで、トルク指令どおりのトルクを永久磁石電動機に発生させることが可能になる。
【００３１】
図３は本実施の形態における特徴をなすＰＷＭコンバータ制御部３０の構成を示している。ＰＷＭコンバータ制御部３０は、直流電圧制御部３０１、交流電流指令値演算部３０２、コンバータ電圧指令演算部３０３、交流電流瞬時値制御部３０４、コンバータ電圧指令演算部３０５、変圧器巻数比換算部３０６、ゲート指令演算部３０７から構成されている。
【００３２】
直流電圧制御部３０１は、２台の２レベルＰＷＭコンバータの直流電圧検出値Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の加算値が直流電圧指令値ＶｄｃＲｅｆに追従するように電流指令振幅指令ａｂｓＩｓＲｅｆを演算する。交流電流指令値演算部３０２は、電源位相検出部３０２−１で検出された交流き電の電源電圧Ｖｓの位相θをｓｉｎ演算したｓｉｎθ、ｃｏｓ演算したｃｏｓθ、別の演算装置で演算された無効電流指令ＩｓＱｒｅｆ、直流電圧制御部３０１から出力される電流指令振幅指令ａｂｓＩｓＲｅｆから交流電流指令値ＩｓＲｅｆを求めて出力する。この直流電圧制御部３０１の演算式は次の通りである。
【数６】
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【００３３】
電圧振幅補正値演算部３０３は、第１の２レベルＰＷＭコンバータ直流電圧Ｖｄｃ１と第２の２レベルＰＷＭコンバータ直流電圧Ｖｄｃ２、無効電流指令ＩｓＱｒｅｆを入力として電圧振幅補正係数Ｋ１、Ｋ２を演算出力する。演算式は次の通りである。
【数７】
2009296707.tif 000009
【００３４】
交流電流瞬時値制御部３０４は、交流電流指令値ＩｓＲｅｆと変圧器二次電流Ｉｓを入力として、その偏差（ＩｓＲｅｆ−Ｉｓ）にゲインＨ（ｓ）を乗じてコンバータ電圧指令補正値ΔＶｃＲｅｆを演算出力する。
【００３５】
コンバータ電圧指令演算部３０５は、電源電圧Ｖｓを変圧器巻数比換算部３０６で換算した２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２の交流電圧検出値Ｖｄｅｔと、交流電流瞬時値制御部３０４から出力されるコンバータ電圧指令補正値ΔＶｃＲｅｆと、電圧振幅補正値演算部３０３から出力される電圧振幅補正係数Ｋ１，Ｋ２を入力として、ＰＷＭコンバータ電圧指令ＶｃＲｅｆ１，ＶｃＲｅｆ２を次のように演算して出力する。
【数８】
2009296707.tif 000010
【００３６】
ゲート指令演算部３０７は、コンバータ電圧指令演算部３０５からのＰＷＭコンバータ電圧指令ＶｃＲｅｆ１，ＶｃＲｅｆ２に基づき、２台の２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２のパルス幅変調を行う搬送波位相Ｕ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２を各組ごとに略９０度ずらして２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２を制御する。
【００３７】
従来のＰＷＭコンバータ制御部と比較して、本実施の形態のＰＷＭコンバータ制御部３０は交流電流指令値演算部３０２に無効電流指令ＩｓＱｒｅｆを入力した上で、電圧振幅補正値演算部３０３を新たに追加した点が異なる。従来の交流電流指令値演算部は無効電流指令ＩｓＱｒｅｆの入力がなく、力率＝１で動作するよう電流指令値ＩｓＲｅｆを出力していた。しかしその場合、負荷であるインバータ側電動機のトルク指令が小さい場合や電動機の回転周波数が小さい場合など、ＰＷＭコンバータ３１，３２の入力電流がごく小さい場合に電圧振幅補正値演算部３０３の補正動作が有効に動作せず、直流電圧アンバランスが発生する場合があった。
【００３８】
これに対して本実施の形態のＰＷＭコンバータ制御部３０の構成によれば、無効電流指令ＩｓＱｒｅｆを加味することにより、直流電圧アンバランスが発生するような運転条件においても電圧振幅補正値演算部３０３による直流電圧バランス制御が有効に動作し、運転継続が可能になる。
【００３９】
（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムについて、図４を用いて説明する。本実施の形態における鉄道車両駆動制御システムは、第１の実施の形態の構成要素に付加して、インバータ制御部２０にトルク指令補正値演算部２０６を追加した構成を特徴とする。尚、その他の構成要素については第１の実施の形態と共通であるので、以下、共通する要素については第１の実施の形態と共通の符号を用いて説明する。
【００４０】
インバータ制御部２０におけるトルク指令補正値演算部２０６は、第１の２レベルＰＷＭコンバータ直流電圧Ｖｄｃ１、第２の２レベルＰＷＭコンバータ直流電圧Ｖｄｃ２を入力として、次の式によりトルク指令補正値ΔＴｒｑＲｅｆを求め、これを運転指令などからのトルク指令ＴｒｑＲｅｆに加算する補正をし、この補正後のトルク指令（ＴｒｑＲｅｆ＋ΔＴｒｑＲｅｆ）を正規のトルク指令とし、第１の実施の形態と同様にインバータ制御を行う。
【数９】
2009296707.tif 000011
【００４１】
本実施の形態の鉄道車両駆動制御システムでは、低速回生運転モードでは、ＰＷＭコンバータ制御部３０が第１の実施の形態に記したようにゼロでない無効電流指令ＩｓＱｒｅｆを入力した上で電圧振幅補正値演算部３０３の動作により２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２で直流電圧バランス制御を行い、力行運転モード及び中高速回生運転モードでは、図４に示したインバータ制御部２０がトルク指令補正値演算部２０６の動作により直流電圧バランス制御を行うように切替動作する。
【００４２】
この構成による鉄道車両駆動制御システムによれば、直流電圧アンバランスが発生しやすい低速回生運転モードにおいても確実な直流電圧バランス制御ができ、それ以外の運転領域ではコンバータ無効電流を流すことなく直流電圧バランス制御をしながら運転継続できる。
【００４３】
（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムについて、図５を用いて説明する。本実施の形態における鉄道車両駆動制御システムは、図１に示した第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムに対して、充電トランス５１、充電整流器６１、充電整流器６２を付加した構成を特徴とする。
【００４４】
充電トランス５１は、変圧器４１に通常設置される車両内補助電源用３次巻線４４に接続され、２つの出力巻線５２，５３から充電整流器６１と充電整流器６２とに電力を供給する。入力電圧はＡＣ４４０Ｖであるのに対して、出力電圧はＡＣ９２０Ｖ程度のものを選定している。充電整流器６１はダイオードＤ１１〜Ｄ１４にて構成され、充電整流器６２はダイオードＤ２１〜Ｄ２４にて構成されている。
【００４５】
充電整流器６１は、充電トランス５１の一方の出力巻線５２から交流電力を供給され、整流動作により直流電力を第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１のフィルタコンデンサ３３に供給する。この充電整流器６１は、フィルタコンデンサ３３のコンデンサ電圧がＡＣ９２０Ｖを整流したＤＣ１３００Ｖ以下になると電力供給を開始し、コンデンサ電圧がＤＣ１３００Ｖ以上ではダイオードＤ１１〜Ｄ１４によりブロックされて電力供給を停止する。充電整流器６２も同様の構成・動作となる。
【００４６】
本実施の形態においては、充電整流器６１，６２が２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２の動作開始前のフィルタコンデンサ初期充電回路として動作し、過渡的な直流電圧アンバランス発生時には直流電圧低下側のフィルタコンデンサのコンデンサ電圧がＤＣ１３００Ｖ以下に低下するのを抑制でき、ＰＷＭコンバータ直流電圧制御の目標値が３３００Ｖの場合（各ＰＷＭコンバータ３１，３２の直流電圧はその１／２で１６５０Ｖ）、直流電圧上昇側のフィルタコンデンサのコンデンサ電圧が３３００Ｖ−１３００Ｖ＝２０００Ｖ以上に上昇してしまうことを抑制することができ、過渡的に直流電圧バランス制御の応答が間に合わないような突発的なパワーアンバランスが発生したとしても、運転継続が可能になる。
【００４７】
（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムについて、図６を用いて説明する。本実施の形態における鉄道車両駆動制御システムは、図１に示した第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムに対して、出力巻線が１つの充電トランス５４、ダイオードＤ１〜Ｄ４で成る１つの充電整流器６３、充電用フィルタコンデンサ６４、ブロックダイオードＤ５〜Ｄ８を付加した構成を特徴とする。
【００４８】
充電トランス５４は、変圧器４１に通常設置される車両内補助電源用３次巻線４４に接続され、１つの出力巻線５５から１つの充電整流器６３に電力を供給する。入力電圧はＡＣ４４０Ｖであるのに対して、出力電圧はＡＣ９２０Ｖ程度のものを選定している。
【００４９】
充電整流器６３は、充電トランス５４の出力巻線５５から交流電力を供給され、整流動作により直流電力を充電用フィルタコンデンサ６４に供給する。
【００５０】
充電用フィルタコンデンサ６４は、ブロックダイオードＤ５〜Ｄ８を介して第１の２レベルＰＷＭコンバータ３１のフィルタコンデンサ３３と第２の２レベルＰＷＭコンバータ３２のフィルタコンデンサ３４に接続されている。
【００５１】
本実施の形態においては、充電整流器６３が２レベルＰＷＭコンバータ３１，３２の動作開始前のフィルタコンデンサ初期充電回路として動作し、過渡的な直流電圧アンバランス発生時には直流電圧低下側のフィルタコンデンサのコンデンサ電圧がＤＣ１３００Ｖ以下に低下することを抑制することが可能になるため、ＰＷＭコンバータ直流電圧制御の目標値が３３００Ｖの場合（各ＰＷＭコンバータの直流電圧はその１／２で１６５０Ｖ）、直流電圧上昇側のフィルタコンデンサのコンデンサ電圧が３３００Ｖ−１３００Ｖ＝２０００Ｖ以上に上昇してしまうのを抑制することができ、過渡的に直流電圧バランス制御の応答が間に合わないような突発的なパワーアンバランスが発生したとしても運転継続が可能になる。
【００５２】
また、本実施の形態の回路構成は、図５に示した第３の実施の形態の回路構成と比較して重量の重い充電トランスの構成が簡素化されるため、システム重量の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムのブロック図。
【図２】上記第１の実施の形態におけるインバータ制御部のブロック図。
【図３】上記第１の実施の形態における２レベルＰＷＭコンバータ制御部のブロック図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムにおけるインバータ制御部のブロック図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムのブロック図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の鉄道車両駆動制御システムのブロック図。
【符号の説明】
【００５４】
１１，１２  永久磁石電動機
２１，２２  電動機駆動用インバータ
３１，３２  ２レベルＰＷＭコンバータ
４１  変圧器
４２  一次巻線
４３  二次巻線
４４  三次巻線
５１  充電トランス
５２，５３，５４  出力巻線
６１，６２，６３  充電整流器
６４  充電用フィルタコンデンサ
２０１  電流指令値演算部
２０２  ｄ軸電流制御部
２０３  ｑ軸電流制御部
２０４  ｄｑ３相変換部
２０５  ３相ｄｑ変換部
２０６  トルク指令補正値演算部
３０１  直流電圧制御部
３０２  交流電流指令値演算部
３０３  電圧振幅補正値演算部
３０４  交流電流瞬時値制御部
３０５  コンバータ電圧指令演算部
３０６  変圧器巻数比換算部
３０７  ゲート指令演算部
【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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