[发明专利]电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及经由架设线或者第三线路获取直流电力的轨道车辆的电力变换装置，尤其是涉及用于直流电压的稳定化的倾卸(dumping)控制。

背景技术

在轨道车辆中，例如作为代表辅助电源装置、二次电池及双电层电容器的蓄电装置的控制装置，广泛使用DC-DC变换装置。为了对从直流架设线经由受电弓(pantograph)输入的直流电压进行升压或者降压、针对以受电弓离线(pantograph bounce)为代表的架设线变动稳定地控制输出电压、通过在DC-DC变换装置中组装绝缘变压器来使输入侧的电路和输出侧的电路电绝缘等目的，使用该DC-DC变换装置。

上述的DC-DC变换装置一般包括由电力变换用的半导体构成的开关元件、续流二极管、整流用二极管等，通过使开关元件的接通状态和断开状态交替地出现，从而控制从DC-DC变换装置输出的电压或者电流。该DC-DC变换装置的输出电路中设有LC滤波电路，该LC滤波电路由用于使输出电流稳定的平滑电抗器、和用于使输出电压稳定的平滑电容器构成。

此外，基于开关元件的开关动作在DC-DC变换装置的输入电路上产生高频开关噪声，因此为了切断这种噪声，在受电弓与DC-DC变换装置之间设有由滤波电抗器和滤波电容器构成的LC滤波电路。

该LC滤波电路在控制系统中作为振动系统而工作，例如，为了抑制因架设线变动而产生的电振动，并使输入电路的滤波电抗器的电流(以下称为架设线电流)及滤波电容器电压稳定，需要进行倾卸控制。

作为倾卸控制的一例，例如在专利文献1中公开了如下结构：通过带通滤波器提取滤波电容器电压的交流分量，并与电流指令值相乘。在该方式中，通过进行当交流分量的瞬间值为正时向负载释放LC滤波器的谐振能量、并且当瞬间值为负时缩小谐振能量的释放的动作，从而抑制LC滤波器的电振动。

此外，在专利文献2中公开了如下结构：与滤波电抗器串联连接电阻器，并且与电阻器并联连接半导体开关元件。在该方式中，根据滤波电容器电压的谐振频率分量的振幅来切换接通状态和断开状态，并使电阻器消耗LC滤波器的谐振能量，从而抑制LC滤波器的谐振。

专利文献1：专利第4357592号公报

专利文献2：JP特开2004-236395号公报

非专利文献1：深海登世司、藤巻忠雄監修、「改訂 制御工学(上)」、東京電機大学出版局、1995年、p.135～138

在专利文献1公开的方式中，在倾卸控制的控制量中使用了滤波电容器电压，但是例如在产生了伴随架设线电压的变动的电压上升或下降的情况下，流过滤波电抗器的架设线电流发生变动，而该变动被传播，从而变动传至滤波电容器电压。即，若关注相对于架设线电压的架设线电流、及相对于架设线电流的滤波电容器电压、各交流分量的相位，则可知分别是延迟相位的关系。因此存在原理上根据LC滤波电路的常数而在能量传播上产生延迟，无法得到足够的控制响应的课题。

另一方面，在专利文献2记载的方式中，除了与专利文献1相同的课题外，因由电阻器消耗LC滤波器产生的谐振能量，因此存在需要对能量效率的降低、电阻器的温度上升及散热采取对策等课题。

发明内容

为了解决上述课题，本发明具备电力变换装置，该电力变换装置将从直流电源供给的直流电力经由由第一电抗器和第一电容器构成的第一LC滤波器而供给至DC-DC变换装置，并将由该DC-DC变换装置进行电力变换后的直流电力经由由第二电抗器和第二电容器构成的第二LC滤波器而供给至负载，作为该DC-DC变换装置的控制装置，具备：减法器，其检测第一滤波电容器电压和直流电源的电压，并从滤波电容器电压中减去直流电源电压；和高通滤波器，其针对该减法器的运算结果而切断直流分量，并且使交流分量的相位移位之后输出倾卸控制量；通过将该倾卸控制量相加到DC-DC变换装置的电压指令上，从而抑制在第一LC滤波器中产生的电振动。

(发明效果)

根据本发明，在以受电弓离线为代表的架设线电压的变动中，能够提高控制响应，能够使电力供给稳定。由此，能够抑制电压降低时产生的照明器具的闪烁、或电气设备的瞬间停止。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的电力变换装置的结构例的图。

图2是表示架设线变动时简化了电压及电流的动作的图。

图3是简化表示了实施例1的初级侧LC滤波器5及其外围电路的图。

图4是应用了现有技术时的架设线电压降低时的仿真波形。

图5是应用了实施例1时的架设线电压降低时的仿真波形。