(57)【要約】  ステップＳ５１の処理において、架線用スイッチング動作信号２７１がON、かつエンジン用スイッチング動作信号２７２がOFFである場合は、ステップＳ５２で、架線用コンバータ制御部２８１を動作させ、キャリア周波数=FCOHL [Hz]を選択する。ステップＳ５４において、架線用スイッチング動作信号２７１がOFF、かつエンジン用スイッチング動作信号２７２がONである場合は、ステップＳ５５で、エンジン用コンバータ制御部２８２を動作させ、キャリア周波数=FCENG [Hz]を選択する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の交流電源または第二の交流電源と接触器を介して接続され、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力または前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を行う電力変換回路と、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数と、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数とをそれぞれ制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動制御部は、前記第一の交流電源が接続されているときには、前記電力変換回路を第一のキャリア周波数の電力変換動作で駆動し、前記第二の交流電源が接続されているときには、前記電力変換回路を前記第一のキャリア周波数とは異なる第二のキャリア周波数の電力変換動作で駆動することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数よりも小さい値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数よりも大きい値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
第一の交流電源が接触器を介して電力変換回路に接続されている場合は、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を第一のキャリア周波で行なわせ、
第二の交流電源が接触器を介して前記電力変換回路に接続されている場合は、前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する前記電力変換動作を第二のキャリア周波で行なわせることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一のキャリア周波数と前記第二のキャリア周波数とは異なるキャリア周波数であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第一のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第二のキャリア周波数よりも小さい値であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第一のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第二のキャリア周波数よりも大きい値であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置および電力変換装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を駆動するための電力変換装置を搭載した鉄道車両が普及している。電力変換装置は、一般に架線から供給された単相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、変換された直流電力を電源として電動機を駆動するインバータとより構成される。コンバータは半導体素子（例えばＩＧＢＴ）をスイッチング動作させているが、この動作に伴う高調波の影響が架線に伝搬し、架線を介して接続されている鉄道インフラ（信号装置など）に悪影響を及ぼす。【０００３】
特許文献１には、鉄道車両に発電ユニットを設け、架線以外の発電ユニットからも交流電力の供給を受けることができる鉄道車両が記載されている。そして、電力変換装置内のコンバータが複数の交流電源とそれぞれ接続されており、架線と接続する手段とエンジンにより駆動される発電機と接続する手段を有し、コンバータは接続された交流電源に応じた電力変換動作を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４０２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の交流電源に応じた電力変換動作を行うコンバータのスイッチング動作について、各交流電源によらない同じスイッチング動作を採用することで制御を簡易化することができる。しかし、例えば、架線と接続した場合は、鉄道インフラへの高調波の影響やスイッチング素子への熱影響を考慮し、一方、発電機と接続した場合は、発電機に対する電流の含有高調波量やスイッチング素子への熱影響を考慮しなければならない。これらを考慮しなければ、鉄道インフラに対する誘導障害、高調波電流による発電機の動作効率の低下、スイッチング素子の短寿命化といった問題を招くことになる。特許文献１に記載された鉄道車両では、こうした点を考慮していないため、コンバータのスイッチング動作による高調波の影響を防ぐことができない問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電力変換装置は、単相交流を供給する第一の交流電源から第一の接触器を介して、もしく三相交流を供給する第二の交流電源と第二の接触器を介して供給される交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換回路と、前記第一の電力変換回路で変換された前記直流電力を電源として電力変換動作を行って電動機を駆動する第二の電力変換回路と、を備える電力変換装置であって、前記第一の交流電源が前記第一の接触器を介して接続されているときの前記第一の電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数と、前記第二の交流電源が前記第二の接触器を介して接続されているときの前記第一の電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数をそれぞれ制御することを特徴とする。
本発明による電力変換装置の制御方法は、第一の交流電源が接触器を介して電力変換回路に接続されている場合は、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を第一のキャリア周波で行なわせ、第二の交流電源が接触器を介して前記電力変換回路に接続されている場合は、前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する前記電力変換動作を第二のキャリア周波で行なわせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コンバータのスイッチング動作による高調波の影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】駆動システムの構成を示す図である。
【図２】駆動システムを列車に搭載した場合の構成例を示す図である。
【図３】駆動制御装置の構成を示す図である。
【図４】駆動制御装置内の動作指令部の動作を示すフローチャートである。
【図５】駆動制御装置内のPWMコンバータ制御部の動作を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）（Ｂ）架線用コンバータ制御部によるキャリア周波数がエンジン用コンバータ制御部によるキャリア周波数よりも小さい値の場合の態様を説明する図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）架線用コンバータ制御部によるキャリア周波数がエンジン用コンバータ制御部によるキャリア周波数よりも大きい値の場合の態様を説明する図である。
【図８】コンバータの変形例を示す図である。
【図９】コンバータの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、駆動システム９の構成を示す図である。図1に示すように本実施形態の駆動システム９は、主変圧器１１を介して集電装置１と接続されている。集電装置１は、変電所と接続されることで単相交流電源として機能する架線（図示しない）から単相交流電力を取り込み、主変圧器１１の高圧側の巻線に出力する。主変圧器１１の低圧側には巻線が二つ配置されており、各巻線には架線からの単相交流電力が降圧されて供給される。主変圧器１１の高圧側の巻線の他端はレール１９に接続される。
【００１０】
駆動システム９は、エンジンおよびこのエンジンにより駆動される発電機からなり、三相交流電力を供給する三相交流電源として機能する発電ユニット６と、電力変換装置７と、発電ユニット６の三相交流出力と電力変換装置７との間に接続された接触器１３と、主変圧器１１と電力変換装置７との間に接続された接触器１２とを備える。
【００１１】
電力変換装置７は、電源用電力変換回路２１および２２と、電源用電力変換回路２１、２２の直流側に接続されて直流電圧を平滑する平滑コンデンサ３と、電動機駆動用変換回路４と、駆動制御装置２０とを備える。電源用電力変換回路２１、２２は、それぞれ、自己消弧能力を有する半導体素子（例えばＩＧＢＴ）とダイオードとが逆並列に接続された接続体を二個直列接続して構成されたスイッチング回路を二相分備えており、交流電力を直流電力に変換する。以下では、電源用電力変換回路２１および電源用電力変換回路２２をまとめて、コンバータとも称する。電動機駆動用変換回路４は、複数の半導体素子の組合せにより構成され、平滑コンデンサ３の両端の電圧を電圧源として、主電動機５を駆動する。駆動制御装置２０は、電源用電力変換回路２１、２２のスイッチング動作を制御する。
【００１２】
図２は、駆動システム９を列車に搭載した場合の構成例を示す図である。図２では、図１に示した４つの駆動システム９が４つの車両に搭載された実施形態を示している。この実施形態においては、先頭及び後尾車両に集電装置１及び主変圧器１１をそれぞれ搭載し、各集電装置１からスイッチ１５、１６を介して各主変圧器１１に架線からの単相交流電力が供給される。そして、先頭側の２つの駆動システム９は、先頭車両に搭載された主変圧器１１から単相交流電力（巻線２つ分）を受ける。後尾側の２つの駆動システム９は、後尾車両に搭載された主変圧器１１から単相交流電力（巻線２つ分）を受ける。また、図２に示した電力変換装置（Traction Converter）７は、図１で示した電源用電力変換回路２１、２２と平滑コンデンサ３と電動機駆動用変換回路４と駆動制御装置２０とを含む。
【００１３】
図３は、駆動制御装置２０の構成を示す図である。駆動制御装置２０は、状態監視部２６と、動作指令部２７と、PWMコンバータ制御部２８を備えている。
状態監視部２６は、図示省略した上位の制御ユニットと接続され、電力変換装置７に架線からの単相交流電力が供給されているか、または発電ユニット６からの三相交流電力が供給されているかを監視する。そして、電力変換装置７に接続されている交流電源が架線であり、架線からの単相交流電力が電力変換装置７に供給されているときには、交流電源が架線状態を示す信号２６１を動作指令部２７へ出力する。一方、電力変換装置７に接続されている交流電源が発電ユニット６であり、発電ユニット６からの三相交流電力が電力変換装置７に供給されているときには、交流電源がエンジン状態を示す信号２６２を動作指令部２７へ出力する。さらに状態監視部２６は、架線からの単相交流電力でコンバータを起動するときには、架線でのコンバータスタートを指示する信号２６３を動作指令部２７へ出力し、発電ユニット６からの三相交流電力でコンバータを起動するときには、エンジンでのコンバータスタートを指示する信号２６４を動作指令部２７へ出力する。
【００１４】
動作指令部２７は、状態監視部２６から入力される信号２６１〜２６４の組み合わせに応じて、架線用スイッチング動作信号２７１またはエンジン用スイッチング動作信号２７２をPWMコンバータ制御部２８へ出力する。具体的には、交流電源が架線状態を示す信号２６１と、架線でのコンバータスタートを指示する信号２６３とが入力されている場合は、これらの入力信号に応じて、架線用スイッチング動作信号２７１をPWMコンバータ制御部２８への出力信号とする。一方、交流電源がエンジン状態を示す信号２６２と、エンジンでのコンバータスタートを指示する信号２６４とが入力されている場合は、これらの入力信号に応じて、エンジン用スイッチング動作信号２７２をPWMコンバータ制御部２８への出力信号とする。
【００１５】
PWMコンバータ制御部２８は、架線用スイッチング動作信号２７１に応答して、電源用電力変換回路２１、２２をキャリア周波数=FCOHL [Hz]で駆動する架線用コンバータ制御部２８１を備える。さらに、エンジン用スイッチング動作信号２７２に応答して、電源用電力変換回路２１、２２をキャリア周波数=FCENG [Hz]で駆動するエンジン用コンバータ制御部２８２を備える。なお、キャリア周波数=FCOHL [Hz]は、鉄道インフラに設置されている装置の動作周波数と重畳しない周波数であり、かつコンバータを構成する半導体素子の熱影響が許容以上にならない周波数である。キャリア周波数=FCENG [Hz]は、発電機に対する高調波電流量が許容以上にならない周波数であり、かつコンバータを構成する半導体素子の熱影響が許容以上にならない周波数である。
【００１６】
図４は、駆動制御装置内の動作指令部２７の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４１の処理において、交流電源が架線状態を示す信号２６１がON（信号有り）であり、かつ交流電源がエンジン状態を示す信号２６２がOFF（信号無し）であり、かつ架線でのコンバータスタートを指示する信号２６３がONであり、かつエンジンでのコンバータスタートを指示する信号２６４がOFFであるかを判定する。ステップＳ４１で条件を満たした場合はステップＳ４２の処理へ進む。
【００１７】
ステップＳ４２では、架線用スイッチング動作信号２７１をONにし、エンジン用スイッチング動作信号２７２をOFFにする。ステップＳ４１で条件を満たさない場合、ステップＳ４３へ進む。
【００１８】
ステップＳ４３では、交流電源が架線状態を示す信号２６１がOFFであり、かつ交流電源がエンジン状態を示す信号２６２がONであり、かつ架線でのコンバータスタートを指示する信号２６３がOFFであり、かつエンジンでのコンバータスタートを指示する信号２６４がONであるかを判定する。ステップＳ４３で条件を満たした場合はステップＳ４４の処理へ進む。
【００１９】
ステップＳ４４では、架線用スイッチング動作信号２７１をOFFにし、エンジン用スイッチング動作信号２７２をONにする。ステップＳ４３で条件を満たさない場合、ステップＳ４５へ進む。
【００２０】
ステップＳ４５では、架線用スイッチング動作信号２７１をOFFにし、エンジン用スイッチング動作信号２７２をOFFにする。ステップＳ４２、４３、４５の処理後に図４に示すフローチャートの処理を終了する。なお、図４に示すフローチャートは定期的に繰り返し処理を行う。
【００２１】
図５は、駆動制御装置２０内のPWMコンバータ制御部２８の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ５１の処理において、架線用スイッチング動作信号２７１がON、かつエンジン用スイッチング動作信号２７２がOFFであるかを判定する。ステップＳ５１の条件を満たせばステップＳ５２へ移行する。
【００２２】
ステップＳ５２では、架線用コンバータ制御部２８１を動作させ、キャリア周波数=FCOHL [Hz]を選択する。その後、ステップＳ５３に移行して、キャリア周波数=FCOHL [Hz] のPWMパルス信号を出力し、電源用電力変換回路２１、２２をスイッチング動作させる。
【００２３】
ステップＳ５１の条件を満たさない場合は、ステップＳ５４へ移行する。ステップＳ５４において、架線用スイッチング動作信号２７１がOFF、かつエンジン用スイッチング動作信号２７２がONであるかを判定する。ステップＳ５４の条件を満たせば、ステップＳ５５へ移行する。ステップＳ５５では、エンジン用コンバータ制御部２８２を動作させ、キャリア周波数=FCENG [Hz]を選択する。その後、ステップＳ５６に移行して、キャリア周波数=FCENG [Hz] のPWMパルス信号を出力し、電源用電力変換回路２１、２２をスイッチング動作させる。
【００２４】
ステップＳ５４の条件を満たさない場合は、ステップＳ５７へ移行する。ステップＳ５７では、PWMパルスを出力しない。ステップＳ５３、５６、５７の処理後に図５に示すフローチャートの処理を終了する。なお、図５に示すフローチャートは定期的に繰り返し処理を行う。
【００２５】
図６（Ａ）（Ｂ）は、架線用コンバータ制御部２８１によるキャリア周波数=FCOHL [Hz]がエンジン用コンバータ制御部２８２によるキャリア周波数=FCENG [Hz]よりも小さい値の場合の態様を説明する図である。図６（Ａ）（Ｂ）において横軸は周波数を示し、斜線で示す領域はコンバータのキャリア周波数と重畳した場合に影響が出る領域である。
図６（Ａ）は、本発明の実施形態を適用しない場合を、図６（Ｂ）は、本発明の実施形態を適用した場合を示す。
【００２６】
図６（Ａ）において、架線での拘束条件Ａ１として、インフラ側の装置の動作周波数帯Iには、インフラ側の装置Ａで使用している動作周波数帯ａとインフラ側の装置Ｂで使用している動作周波数帯ｂが存在する。さらに、架線での拘束条件Ａ１として、架線で動作するときのコンバータのスイッチング素子のキャリア周波数帯Ｃ１には、コンバータのキャリア周波数を高めた場合に生じる熱影響が許容以上になる領域ｓ1が存在する。一方で、エンジンでの拘束条件Ａ２として、発電機に流れる電流に高調波が含まれるキャリア周波数帯Ｅには、発電機に流れる電流の高調波量が許容以上になる領域ｅが存在する。さらに、エンジンで動作するときのコンバータのスイッチング素子のキャリア周波数帯Ｃ２には、コンバータのキャリア周波数を高めた場合に生じる熱影響が許容以上になる領域ｓ2が存在する。本発明の実施形態を適用しない場合は、架線での拘束条件Ａ１およびエンジンでの拘束条件Ａ２を回避するキャリア周波数は存在しない。なお、発電機に流れる電流の高調波量は、発電機に流れる電流に含まれるコンバータのスイッチング動作によって発生する1次調波以上の高調波電流量のことを表し、発電機に前記電流が流れることにより発電機の発熱量が大きくなるが、その許容値が発電機仕様によって決められている。
【００２７】
本発明の実施形態を適用した場合は、図６（Ｂ）に示すように、架線での拘束条件Ｂ１においては、キャリア周波数をキャリア周波数=FCOHL [Hz]に選択し、エンジンでの拘束条件Ｂ２においては、キャリア周波数をキャリア周波数=FCENG [Hz]に選択する。この場合は、単相交流電源である架線が集電装置１、主変圧器１１および第一の接触器１２を介して接続されているときの電源用電力変換回路２１、２２の電力変換動作のキャリア周波数=FCOHL [Hz]が、三相交流電源である発電ユニット６が第二の接触器１３を介して接続されているときの電源用電力変換回路２１、２２の電力変換動作のキャリア周波数=FCENG [Hz]よりも小さい値である。これにより、鉄道インフラおよび発電機に対してコンバータのスイッチング動作による高調波の影響を防ぐことができる。
【００２８】
図７（Ａ）（Ｂ）は、架線用コンバータ制御部２８１によるキャリア周波数=FCOHL [Hz]がエンジン用コンバータ制御部２８２によるキャリア周波数=FCENG [Hz]よりも大きい値の場合の態様を説明する図である。
図７（Ａ）は、本発明の実施形態を適用しない場合を、図７（Ｂ）は、本発明の実施形態を適用した場合を示す。
【００２９】
図７（Ａ）において、架線での拘束条件Ａ１として、インフラ側の装置の動作周波数帯Iには、インフラ側の装置Ａで使用している動作周波数帯ａとインフラ側の装置Ｂで使用している動作周波数帯ｂが存在する。さらに、架線での拘束条件Ａ１として、架線で動作するときのコンバータのスイッチング素子のキャリア周波数帯Ｃ１には、コンバータのキャリア周波数を高めた場合に生じる熱影響が許容以上になる領域ｓ1が存在する。一方で、エンジンでの拘束条件Ａ２として、発電機に流れる電流に高調波が含まれるキャリア周波数帯Ｅには、発電機に流れる電流の高調波量が許容以上になる領域ｅが存在する。さらに、エンジンで動作するときのコンバータのスイッチング素子のキャリア周波数帯Ｃ２には、コンバータのキャリア周波数を高めた場合に生じる熱影響が許容以上になる領域ｓ2が存在する。本発明の実施形態を適用しない場合は、架線での拘束条件Ａ１およびエンジンでの拘束条件Ａ２を回避するキャリア周波数は存在しない。
【００３０】
本発明の実施形態を適用した場合は、図７（Ｂ）に示すように、架線での拘束条件Ｂ１においては、キャリア周波数をキャリア周波数=FCOHL [Hz]に選択し、エンジンでの拘束条件Ｂ２においては、キャリア周波数をキャリア周波数=FCENG [Hz]に選択する。この場合は、単相交流電源である架線が集電装置１、主変圧器１１および第一の接触器１２を介して接続されているときの電源用電力変換回路２１、２２の電力変換動作のキャリア周波数=FCOHL [Hz]が、三相交流電源である発電ユニット６が第二の接触器１３を介して接続されているときの電源用電力変換回路２１、２２の電力変換動作のキャリア周波数=FCENG [Hz]よりも大きい値である。これにより、鉄道インフラおよび発電機に対してコンバータのスイッチング動作による高調波の影響を防ぐことができる。
【００３１】
以上のように、本発明の実施形態を適用した場合は、架線での電力変換動作がもつ拘束条件を満足するためのキャリア周波数FCOHLのスイッチング動作と、エンジンでの電力変換動作がもつ拘束条件を満足するためのキャリア周波数FCENGのスイッチング動作とをそれぞれ制御することが可能となり、交流電源に応じてコンバータ（電源用電力変換回路２１、２２）のスイッチング動作を変更して、各交流電源での電力変換動作の異なる拘束条件を満足することができる。
【００３２】
次に、図８、図９を用いてコンバータの変形例について説明する。
図１では、電源用電力変換回路２１および電源用電力変換回路２２（コンバータ）は、半導体素子とダイオードとが逆並列に接続された接続体を二個直列接続して構成されたスイッチング回路を二相分備えた。図８に示す例では、主変圧器１１の低圧側の一巻線に対して、図１に示したものと同様の電源用電力変換回路２１が接続され、さらに一相分の電力変換回路２３が接続された構成である。その他の構成は図１と同様である。
【００３３】
また、図９に示す例では、主変圧器１１の低圧側の一巻線に対して、図１に示したものと同様の電源用電力変換回路２１が接続され、さらに、図８に示す実施形態の一相分の電力変換回路２３に替わり、ダイオードが直列接続された電力変換回路２４を適用したものである。その他の構成は図１と同様である。
【００３４】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置７は、単相交流電源である架線または三相交流電源である発電ユニット６と接触器１２、１３を介して接続され、架線から供給される単相交流電力または発電ユニット６から供給される三相交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を行う電源用電力変換回路２１、２２（コンバータ）と、架線が接続されているときの電源用電力変換回路２１、２２の電力変換動作のキャリア周波数FCOHLと、発電ユニット６が接続されているときの電源用電力変換回路２１、２２の電力変換動作のキャリア周波数FCENGとをそれぞれ制御する駆動制御装置２０と、を備える。これにより、コンバータのスイッチング動作による高調波の影響を防ぐことができる。
【００３５】
なお、状態監視部２６、動作指令部２７、コンバータ制御部２８、架線用コンバータ制御部２８１、エンジン用コンバータ制御部２８２は、それぞれ、状態監視手段、動作指令手段、コンバータ制御手段、架線用コンバータ制御手段、エンジン用コンバータ制御手段と置き換えてもよい。また、電力変換回路、駆動制御部は、それぞれ電力変換手段、駆動制御手段と置き換えてもよい。
【００３６】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  集電装置
２  巻線
３  平滑コンデンサ
４  電動機駆動用変換回路
５  主電動機
６  発電ユニット
７  電力変換装置
９  駆動システム
１１  主変圧器
１２、１３  接触器
２０  駆動制御装置
２１、２２  電源用電力変換回路
２６  状態監視部
２７  動作指令部
２８  コンバータ制御部
２８１  架線用コンバータ制御部
２８２  エンジン用コンバータ制御部
【図１】
2019181162.tif 000003
【図２】
2019181162.tif 000004
【図３】
2019181162.tif 000005
【図４】
2019181162.tif 000006
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月20日(2019.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の交流電源または第二の交流電源と接触器を介して接続され、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力または前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を行う電力変換回路と、
前記第一の交流電源から前記第一の交流電力が供給されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数を、前記第一の交流電源に応じて予め定められた第一のキャリア周波数帯から選択し、前記第二の交流電源から前記第二の交流電力が供給されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数を、前記第二の交流電源に応じて予め定められた第二のキャリア周波数帯から選択するように制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動制御部は、前記第一の交流電源が接続されているときには、前記電力変換回路を第一のキャリア周波数の電力変換動作で駆動し、前記第二の交流電源が接続されているときには、前記電力変換回路を前記第一のキャリア周波数とは異なる第二のキャリア周波数の電力変換動作で駆動することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数よりも小さい値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数よりも大きい値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
第一の交流電源が接触器を介して電力変換回路に接続されている場合は、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を、前記第一の交流電源に応じて予め定められた第一のキャリア周波数帯から選択された第一のキャリア周波で行なわせ、
第二の交流電源が接触器を介して前記電力変換回路に接続されている場合は、前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する前記電力変換動作を、前記第二の交流電源に応じて予め定められた第二のキャリア周波数帯から選択された第二のキャリア周波で行なわせることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一のキャリア周波数と前記第二のキャリア周波数とは異なるキャリア周波数であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第一のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第二のキャリア周波数よりも小さい値であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第一のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第二のキャリア周波数よりも大きい値であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月24日(2020.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の交流電源または第二の交流電源と接触器を介して接続され、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力または前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を行う電力変換回路と、
前記第一の交流電源から前記第一の交流電力が供給されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数を、前記第一の交流電源に応じて予め定められた第一のキャリア周波数帯から選択し、前記第二の交流電源から前記第二の交流電力が供給されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数を、前記第二の交流電源に応じて予め定められた第二のキャリア周波数帯から選択するように制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動制御部は、前記第一の交流電源が接続されているときには、前記電力変換回路を第一のキャリア周波数の電力変換動作で駆動し、前記第二の交流電源が接続されているときには、前記電力変換回路を前記第一のキャリア周波数とは異なる第二のキャリア周波数の電力変換動作で駆動することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数よりも小さい値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数よりも大きい値であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
第一の交流電源が接触器を介して電力変換回路に接続されている場合は、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を、前記第一の交流電源に応じて予め定められた第一のキャリア周波数帯から選択された第一のキャリア周波数で行なわせ、
第二の交流電源が接触器を介して前記電力変換回路に接続されている場合は、前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する前記電力変換動作を、前記第二の交流電源に応じて予め定められた第二のキャリア周波数帯から選択された第二のキャリア周波数で行なわせることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一のキャリア周波数と前記第二のキャリア周波数とは異なるキャリア周波数であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第一のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第二のキャリア周波数よりも小さい値であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記第一の交流電力は、架線から供給される交流電力であり、
前記第二の交流電力は、エンジンの運転で発電機を駆動して発生する交流電力であり、
前記第一の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第一のキャリア周波数が、前記第二の交流電源が接続されているときの前記電力変換回路の電力変換動作の前記第二のキャリア周波数よりも大きい値であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明による電力変換装置は、第一の交流電源または第二の交流電源と接触器を介して接続され、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力または前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を行う電力変換回路と、前記第一の交流電源から前記第一の交流電力が供給されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数を、前記第一の交流電源に応じて予め定められた第一のキャリア周波数帯から選択し、前記第二の交流電源から前記第二の交流電力が供給されているときの前記電力変換回路の電力変換動作のキャリア周波数を、前記第二の交流電源に応じて予め定められた第二のキャリア周波数帯から選択するように制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明による電力変換装置の制御方法は、第一の交流電源が接触器を介して電力変換回路に接続されている場合は、前記第一の交流電源から供給される第一の交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を、前記第一の交流電源に応じて予め定められた第一のキャリア周波数帯から選択された第一のキャリア周波数で行なわせ、第二の交流電源が接触器を介して前記電力変換回路に接続されている場合は、前記第二の交流電源から供給される第二の交流電力を直流電力に変換する前記電力変換動作を、前記第二の交流電源に応じて予め定められた第二のキャリア周波数帯から選択された第二のキャリア周波数で行なわせることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ステップＳ５４の条件を満たさない場合は、ステップＳ５７へ移行する。ステップＳ５７では、PWMパルス信号を出力しない。ステップＳ５３、５６、５７の処理後に図５に示すフローチャートの処理を終了する。なお、図５に示すフローチャートは定期的に繰り返し処理を行う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
なお、状態監視部２６、動作指令部２７、PWMコンバータ制御部２８、架線用コンバータ制御部２８１、エンジン用コンバータ制御部２８２は、それぞれ、状態監視手段、動作指令手段、コンバータ制御手段、架線用コンバータ制御手段、エンジン用コンバータ制御手段と置き換えてもよい。また、電力変換回路、駆動制御部は、それぞれ電力変換手段、駆動制御手段と置き換えてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
１  集電装置
２  巻線
３  平滑コンデンサ
４  電動機駆動用変換回路
５  主電動機
６  発電ユニット
７  電力変換装置
９  駆動システム
１１  主変圧器
１２、１３  接触器
２０  駆動制御装置
２１、２２  電源用電力変換回路
２６  状態監視部
２７  動作指令部
２８  PWMコンバータ制御部
２８１  架線用コンバータ制御部
２８２  エンジン用コンバータ制御部
【国際調査報告】
2019181162.tif 000012
2019181162.tif 000013
2019181162.tif 000014
2019181162.tif 000015