特許 6847622 電気車用電力変換装置及び電気車用電力変換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6847622

(24)【登録日】2021年3月5日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】電気車用電力変換装置及び電気車用電力変換方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 1/00 20060101AFI20210315BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20210315BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20210315BHJP

   H02J 1/02 20060101ALI20210315BHJP

   G01R 15/18 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   B60L1/00 G

   B60L9/18 A

   H02M3/155 K

   H02M3/155 Y

   H02J1/02

   G01R15/18 B

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-201116(P2016-201116)

(22)【出願日】2016年10月12日

(65)【公開番号】特開2018-64364(P2018-64364A)

(43)【公開日】2018年4月19日

【審査請求日】2019年9月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河村 恒毅

【審査官】 吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０９６８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３９２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５７４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８７５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｈ０２Ｊ １／０２

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

架線から供給される直流電力を昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部により昇圧された直流電力を、電気車両に搭載された直流負荷を駆動させるための直流電力に変換する電力変換部と、
前記昇圧部の入力側の直流電流値と交流電流値とをそれぞれ検出する電流検出部と、
前記電力変換部の出力側の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により検出された直流電流値と交流電流値との和と、前記電圧検出部により検出された電圧値とに基づいて前記昇圧部を制御する昇圧制御部と、
を有する電気車用電力変換装置。

【請求項2】

前記電流検出部は、直流電流を検出する直流電流検出部と、交流電流を検出する交流電流検出部とを有し、
前記交流電流検出部は、前記直流電流検出部よりも検出精度が高い、
請求項１に記載の電気車用電力変換装置。

【請求項3】

前記直流電流検出部および前記交流電流検出部のそれぞれは、被測定電流線を囲む鉄心と、前記鉄心に巻かれる巻線と、前記巻線に接続される負荷抵抗と、を有し、
前記交流電流検出部の前記鉄心は、前記直流電流検出部の前記鉄心よりも、最大磁束密度が大きい、
請求項２に記載の電気車用電力変換装置。

【請求項4】

昇圧部が架線から供給される直流電力を昇圧する昇圧工程と、
電力変換部が前記昇圧部により昇圧された直流電力を、電気車両に搭載された直流負荷を駆動させるための直流電力に変換する電力変換工程と、
電流検出部が前記昇圧部の入力側の直流電流値と交流電流値とをそれぞれ検出する電流検出工程と、
電圧検出部が前記電力変換部の出力側の電圧を検出する電圧検出工程と、
前記電流検出部により検出された直流電流値と交流電流値との和と、前記電圧検出部により検出された電圧値とに基づいて前記昇圧部を制御する昇圧制御工程と、
を有する電気車用電力変換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電気車用電力変換装置及び電気車用電力変換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気車両には、架線から供給される電力を変換して、補機などの負荷に供給する電力変換装置が搭載されている。上記の電力変換装置として、電力を変換する高周波インバータと、電圧を調整するためのチョッパ回路を有し、電力変換装置を小型化したものが知られている。しかしながら、従来の電力変換装置では、電力変換装置の負荷の実効電力の脈動（変動）に起因する妨害電流が外部に流出する場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−１８７４６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、妨害電流が外部に流出することを抑制することができる電気車用電力変換装置及び電気車用電力変換方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の電気車用電力変換装置は、昇圧部と、電力変換部と、電流検出部と、電圧検出部と、昇圧制御部と、を持つ。昇圧部は、架線から供給される直流電力を昇圧する。電力変換部は、昇圧部により昇圧された直流電力を電気車両に搭載された直流負荷を駆動させるための直流電力に変換する。電流検出部は、昇圧部の入力側の直流電流値と交流電流値とをそれぞれ検出する。電圧検出部は、電力変換部の出力側の電圧を検出する。昇圧制御部は、電流検出部により検出された直流電流値と交流電流値との和と、電圧検出部により検出された電圧とに基づいて前記昇圧部を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態の電気車用電力変換装置１を搭載した電気車システムの構成図。

【図2】実施形態の昇圧部１０および昇圧制御部４１の機能ブロック図。

【図3】実施形態の昇圧部１０の制御を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の電気車用電力変換装置を、図面を参照して説明する。

【0008】

図１は、実施形態の電気車用電力変換装置１を搭載した電気車システムの構成図である。電気車用電力変換装置１が搭載された電気車両は、直流電力の供給源である架線Ｐに集電器２が接触することにより、架線Ｐから電力の供給を受けて線路Ｒ上を走行する。同図では、電気車両の車輪Ｗを駆動するのに必要な電力を生成する電力変換装置については図示しておらず、空調装置等のより低電圧な装置に電力を供給するための電気車用電力変換装置１を示している。

【0009】

電気車用電力変換装置１は、変換した直流電力の電流が直流負荷５０によって消費されなかった場合、変換した直流電力の電流の一部を架線Ｐおよび線路Ｒに帰還させる。
ここで、電気車用電力変換装置１が帰還させる帰還電流に、電気車用電力変換装置１のスイッチング制御に起因する比較的周波数の高い電流と、空調装置等の装置の実効電力の変動に起因する比較的周波数の低い電流とが、妨害電流として含まれる場合がある。ここでいう妨害電流とは、架線Ｐや線路Ｒに流れることによって、本来、線路Ｒ流れている信号に重畳することで信号の伝達を妨害し得る電流のことである。
例えば、線路Ｒには、地上信号を制御するための交流電流が流れている。このため、電気車用電力変換装置１から線路Ｒへの帰還電流に含まれる比較的周波数の低い妨害電流が、地上信号を制御するための交流電流と同じ周波数成分を持つ場合、帰還電流は、地上信号を誤動作させる原因となり得る。このため、電気車用電力変換装置１は、妨害電流となる周波数成分を持つ電流を線路Ｒへ流さないようにする工夫が必要である。

【0010】

図１に示すように、電気車用電力変換装置１は、主要な構成要素として、例えば、電流検出部３と、昇圧部１０と、電力変換部２０と、電圧検出部３０と、制御部４０と、を有する。
電気車用電力変換装置１は、入力側に集電器２を介して架線Ｐと接続される。また、電気車用電力変換装置１は、出力側において直流負荷５０と接続され、直流負荷５０へ変換した直流電力を供給する。

【0011】

電流検出部３は、集電器２と昇圧部１０との間にとり付けられる。電流検出部３は、直流電流を検出する直流電流検出部３−１と交流電流を検出する交流電流検出部３−２とを有する。
直流電流検出部３−１と交流電流検出部３−２とは、共に、集電器２と昇圧リアクトル１２との間に設置される。

【0012】

直流電流検出部３−１と交流電流検出部３−２とのそれぞれは、例えば、円環状の鉄心と、鉄心に巻かれた巻線と、巻線の両端に接続される負荷抵抗を有する電流計である。この場合、電流計は、正極線ＬＰを流れる被測定電流線が鉄心の中心部を貫通するように配置される。
被測定電流線に電流が流れると、その周囲に磁束が発生し、鉄心は、発生した磁束を集磁する。巻線は、鉄心内に発生した磁束の変化を検出する。被測定電流線に流れる交流電流により磁束が時間変化すると、それに伴い巻線に誘導電流が生ずる。そこで、外部測定器を用いて巻線の両端に接続される負担抵抗による電圧降下を計測することにより、被測定電流線に流れる電流の振幅、周波数および位相を測定することができる。このような電流計は変流器として動作可能である。

【0013】

ここで、直流電流検出部３−１が検出する入力電流検出値は、例えば１００〜３００［Ａ］程度の比較的大きな電流（大電流）を検出する。これに対し、交流電流検出部３−２が検出する入力電流検出値は、直流電流検出部３−１が検出する入力電流検出値の１％以下、例えば０．５［Ａ］程度の比較的小さな電流（小電流）の変化を選択的に検出する。
交流電流検出部３−２は、小電流を精度よく検出するために、例えば、巻線の巻き数を大きくする。こうすることで、誘導電流を抑え、微少な交流電流を検出することができる。

【0014】

交流電流検出部３−２の巻線の巻き数を大きくした場合、鉄心が磁束飽和しないように設計する必要がある。
以下の式（１）に示すように、鉄心内に発生した磁束の密度（磁束密度）は、巻線を流れる電流および巻線の巻き数に比例し、鉄心の断面積に反比例する。ここで、Ｂは磁束密度、Ｉは巻線を流れる電流、Ｎは巻線の巻き数、Ｓは鉄心の断面積、を示す。

【0015】

Ｂ ∝ （Ｉ×Ｎ）／Ｓ ・・・（１）

【0016】

式（１）に示すように、計測する電流が大きいほど、鉄心に発生する磁束密度が大きくなる。また、巻線の巻き数が大きいほど、鉄心に発生する磁束密度が大きくなる。鉄心に発生した磁束密度が飽和領域に入ると磁束飽和する。磁束飽和すると電流値を正確に測定することができなくなる。
このため、交流電流検出部３−２においては、飽和磁束密度が高い鉄心を使用したり、鉄心の断面積を大きくしたりすることで、大電流が流れても磁束飽和しないように設計されることが好ましい。

【0017】

電圧検出部３０は、直流負荷５０の入力電圧（電力変換部２０の出力側の電圧）を検出する。電圧検出部３０は、検出した電圧値を制御部４０へ通知する。

【0018】

昇圧部１０は、架線Ｐから集電器２を介して入力される直流電力を昇圧させる。昇圧部１０は、昇圧リアクトル１２と、昇圧チョッパ１４と、フィルタコンデンサ１６とを有する。昇圧チョッパ１４は、制御部４０からの制御信号に基づき昇圧リアクトル１２に流れる電流を制御し、昇圧リアクトル１２に蓄えられた電磁エネルギーを安定的に出力電圧として出力させる。フィルタコンデンサ１６は、高周波インバータ２２の入力電圧を平滑化する。

【0019】

電力変換部２０は、昇圧部１０より入力された直流電力を、直流負荷用の電力に変換する。電力変換部２０は、例えば、高周波インバータ２２と、変圧器２４、２５と、整流器２６と、フィルタコンデンサ２８と、を有する。

【0020】

高周波インバータ２２は、昇圧部１０から入力された直流電力を、交流電力に変換する。変圧器２４および２５は、高周波インバータ２２から入力された交流電力を変圧する。変圧器２４は一次側の変圧器であり、変圧器２５は二次側の変圧器である。整流器２６は、二次側の変圧器２５より入力された交流電力を整流し直流電力に変換する。フィルタコンデンサ２８は、直流負荷５０の入力電圧を平滑化するために設けられている。

【0021】

高周波インバータ２２は、スイッチング素子を含み、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、直流電力を交流電力に変換する。
高周波インバータ２２は、直流負荷用の電力である商用電力の周波数（５０［Ｈｚ］または６０［Ｈｚ］）に対して十分に高い周波数（例えば数［ＫＨｚ］以上の周波数）の交流電力に変換するものが好ましい。高周波インバータ２２が変換した交流電力の周波数を高くすることで、変圧器２４および２５を小型化することができる。
例えば、高周波インバータ２２は、スイッチング素子の印加電圧または導通電流がゼロとなった状態でスイッチングを行なうソフトスイッチング方式の共振型インバータである。ソフトスイッチング方式とすることで、スイッチング損失、電磁干渉ノイズを低減させることができる。また、共振型インバータとは、共振回路に周期的な電圧を与え，共振回路の電圧ないしは電流を振動させるインバータである。

【0022】

なお、高周波インバータ２２を共振型とした場合、原理上、インバータの通流率が固定され、出力電圧を調整することができない。このため、本実施形態では、昇圧部１０を高周波インバータ２２の入力側に設けて高周波インバータ２２に入力する電力を昇圧し、結果的に高周波インバータ２２の出力電圧を調整している。

【0023】

ところで、前述したように、高周波インバータ２２がスイッチング制御されることで、線路Ｒへ帰還される帰還電流および直流負荷５０へ供給される直流電流に、比較的周波数の高い妨害電流が生じる場合がある。
この比較的周波数の高い妨害電流は、フィルタコンデンサ１６およびフィルタコンデンサ２８で除去することができる場合がある。また、フィルタコンデンサ１６等で除去しきれない場合であっても、図示しないフィルタ回路を設けることで妨害電流を除去することができる。高周波数帯域を除去するためのローパスフィルタは、回路規模が小さい。このため、妨害電流除去用のＬＰＦを設けることは、実施形態における電気車用電力変換装置１、および電気車用電力変換装置１を含む電気車システムを小型化する上での問題とはなりにくい。
また、高周波インバータ２２が交流電力に変換する際の変換周波数をさらに高めることで、妨害波除去用のＬＰＦをさらに小型化することもできる。従って、高周波インバータ２２のスイッチング制御に起因する妨害電流は大きな問題とならないことが多い。

【0024】

一方、直流負荷５０の実効電力が変動することによって、比較的周波数の低い（例えば、２０［Ｈｚ］）妨害電流が生じる場合がある。この比較的周波数の低い妨害電流が、線路Ｒへ帰還される帰還電流に含まれると、線路Ｒを流れる地上信号を誤動作させる原因となり得る。
この比較的周波数の低い妨害電流は、フィルタコンデンサ１６およびフィルタコンデンサ２８で除去することが困難である。また、低周波数帯域を除去するためのハイパスフィルタは、前述したローパスフィルタに比して回路規模が大きくなる。このため、ハイパスフィルタを設けることは、装置の小型化の妨げとなる場合がある。これに対し、本実施形態では、以下に説明する制御部４０の制御によって、比較的周波数の低い妨害電流が外部（線路Ｒなど）に流出することを抑制している。

【0025】

制御部４０は、昇圧部１０と、電力変換部２０とを制御する。
制御部４０は、昇圧部１０の昇圧チョッパ１４を制御する昇圧制御部４１を含む。
昇圧制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを搭載したマイクロコントローラーであり、プログラムメモリに格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらのプログラムで実行される機能の一部または全部は、アナログ制御回路、またはＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Scale Integration）等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働により実現されてもよい。
また、昇圧制御部４１は、昇圧チョッパ１４の一部に含まれていてもよい。

【0026】

昇圧制御部４１は、電流検出部３、および電圧検出部３０からの検出される電流値および電圧値を用いて、昇圧チョッパ１４が出力する直流電力の電圧および電流を制御する。
昇圧制御部４１は、昇圧チョッパ１４が出力する直流電力の電圧および電流が一定となるように制御する。

【0027】

ここで、実施形態における昇圧部１０および昇圧制御部４１について説明する。図２は、昇圧部１０および昇圧制御部４１の機能ブロック図である。図２に示すように、昇圧部１０の昇圧チョッパ１４は、スイッチ部１４２と、整流器１４４と、を有する。
整流器１４４は、昇圧リアクトル１２と昇圧部１０の出力端との間に接続される。スイッチ部１４２は、昇圧リアクトル１２と整流器１４４の間において、正極線ＬＰと負極線ＬＮとの間に接続される。フィルタコンデンサ１６は、昇圧チョッパ１４と昇圧部１０の出力端との間において、正極線ＬＰと負極線ＬＮとの間に接続される。

【0028】

スイッチ部１４２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。なお、スイッチ部１４２は、他の種類のスイッチング素子で構成されてよい。整流器１４４は、例えば電流を一方向にだけ流す逆流防止ダイオードである。
スイッチ部１４２は、昇圧制御部４１からのゲート信号に基づいて、制御される。例えば、スイッチ部１４２は、昇圧制御部４１からのゲート制御信号がオン（例えば１）の場合、昇圧リアクトル１２の出力を線路Ｒ側（負極線ＬＮ側）に接続する。また、スイッチ部１４２は、ゲート制御信号がオフ（例えば０）の場合、昇圧リアクトル１２の出力を直流負荷５０側に接続する。

【0029】

昇圧制御部４１からのゲート制御信号がオンの場合、昇圧リアクトル１２の出力側が接地される。このため、昇圧リアクトル１２へ流れ込む電流は増加し、昇圧リアクトル１２に流れる電流によって磁場が形成される。そして、昇圧リアクトル１２に磁場に基づくエネルギーが蓄えられる。
昇圧制御部４１からのゲート制御信号がオフとなると、昇圧リアクトル１２に流れていた電流は、整流器１４４側へ流れる。その際、昇圧リアクトル１２に蓄えられた電磁エネルギーに相当する電圧が整流器１４４に加わるため、昇圧チョッパ１４の出力側の直流電力が昇圧される。

【0030】

昇圧部１０が昇圧する出力電圧は、昇圧制御部４１からのゲート制御信号のオンとオフの比率（デューティ比）で決まる。ゲート制御信号のオンの比率が大きい場合、昇圧リアクトル１２に蓄えられるエネルギーが大きくなるため、昇圧部１０が昇圧する出力電圧は大きくなる。換言すると、昇圧制御部４１は、ゲート制御信号のオンの比率を変化させることで昇圧部１０が昇圧する出力電圧を制御できる。
この機能を利用することで、昇圧制御部４１は、架線Ｐから供給される直流電力等の電圧の変動に対し、直流負荷５０へ供給する直流電力の電圧を一定に保つことができる。

【0031】

一方、図２に示すように、昇圧制御部４１は、減算部４１０と、ＰＩ（Proportional-Integral、比例積分）制御部４１１と、電流波形制御部４２と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調部４１７とを含む。

【0032】

減算部４１０と、ＰＩ演算部４１１とは、電圧フィードバック補償部として機能する。電圧フィードバック補償部は、主に、直流負荷５０による出力電圧検出値Ｖ＿ｏｕｔの変動を抑制する。

【0033】

減算部４１０は、基準電圧値（出力電圧指令値）Ｖ＿ｒｅｆから電圧検出部３０より検出される出力電圧検出値Ｖ＿ｏｕｔを減算し、その演算結果を偏差Ｖ＿ｅｒｒとして、ＰＩ演算部４１１へ出力する。
基準電圧値Ｖ＿ｒｅｆは、例えば、昇圧チョッパ１４および高周波インバータ２２で用いられるスイッチング素子の耐圧、および直流負荷５０の定格電圧に基づいて決定される。基準電圧値Ｖ＿ｒｅｆには、スイッチング素子における絶縁区分が高圧にならないように、電気車用電力変換装置１を流れる直流電力の電圧値を制限するための値が設定される。

【0034】

ＰＩ演算部４１１は、偏差Ｖ＿ｅｒｒを入力として比例積分演算を行なう。ＰＩ演算部４１１が行う比例積分演算は、予め定めた比例定数Ｋｐｖおよび積分定数Ｋｉｖを用いて以下の式（１１）および式（１２）に基づいて行われる。ここで、Ｐｃは比例制御項、Ｐｉは積分制御項、Ｖ＿ｅｒｒは偏差、ｔは時刻を示す。

【0035】

Ｐｃ＝Ｋｐｖ×Ｖ＿ｅｒｒ（ｔ） ・・・（１１）
Ｉｃ＝Ｋｉｖ×∫Ｖ＿ｅｒｒ（ｔ）ｄｔ ・・・（１２）

【0036】

ＰＩ演算部４１１は、式（１１）および式（１２）に示す比例制御項Ｐｃと積分制御項Ｉｃを加算し、その演算結果を昇圧制御信号ＳＡとして減算部４２３へ出力する。

【0037】

電流波形制御部４２は、電流フィードバック補償部として機能する。電流フィードバック補償部は、主に、架線Ｐから供給される直流電力の電圧変動による出力電圧検出値Ｖ＿ｏｕｔの変動を抑制する。換言すれば、電流波形制御部４２は、電圧変動に依らず一定の電流が昇圧リアクトル１２に流れるように制御する。
実施形態においては、入力電流の検出値として、直流電流値と交流電流値の和を用いる。こうすることで、架線Ｐから供給される直流電力の電圧変動のみならず、電気車用電力変換装置１を構成する各構成要素の実効電力の脈動（変動）による電流の変動を抑制することができる。

【0038】

電流波形制御部４２は、加算部４２２と、減算部４２３と、ＰＩ演算部４２４と、ＨＰＦ部４２５と、減算部４２６とを含む。
加算部４２２は、直流電流検出部３−１より検出される入力直流電流検出値Ｉ＿ＤＣと、交流電流検出部３−２より検出される入力交流電流検出値Ｉ＿ＡＣとを加算し、その入力電流検出値Ｉ＿ｉｎを減算部４２３へ出力する。加算部４２２は、入力直流電流検出値Ｉ＿ＤＣについて、瞬時値を用いてもよいし、平均値あるいは実効電流等を用いてもよい
減算部４２３は、昇圧制御信号ＳＡから入力電流検出値Ｉ＿ｉｎを減算し、その偏差Ｉ＿ｅｒｒをＰＩ演算部４２４へ出力する。

【0039】

ＰＩ演算部４２４は、偏差Ｉ＿ｅｒｒを入力として比例積分演算を行なう。ＰＩ演算部４２４が行う比例積分演算は、予め定めた比例定数Ｋｐｉおよび積分定数Ｋｉｉを用いて以下の式（１３）および式（１４）に基づいて行われる。ここで、Ｐｃは比例制御項、Ｐｉは積分制御項、Ｉ＿ｅｒｒは偏差、ｔは時刻を示す。

【0040】

Ｐｃ＝Ｋｐｉ×Ｉ＿ｅｒｒ（ｔ） ・・・（１３）
Ｉｃ＝Ｋｉｉ×∫Ｉ＿ｅｒｒ（ｔ）ｄｔ ・・・（１４）

【0041】

ＰＩ演算部４２４は、式（１３）および式（１４）に示す比例制御項Ｐｃと積分制御項Ｉｃを加算し、その演算結果を昇圧制御信号ＳＢとして減算部４２６およびＨＰＦ部４２５へ出力する。

【0042】

ＨＰＦ部４２５は、ＰＩ演算部４２４から入力される昇圧制御信号ＳＢにフィルタ処理を行い、昇圧制御信号ＳＢを構成する周波数から周波数の高い信号成分を抽出した昇圧制御信号ＳＣ出力する。ＨＰＦ部４２５が用いるフィルタは、アナログフィルタであってもデジタルフィルタであってもよい。デジタルフィルタを用いる場合、フィルタ処理による遅延が生じるため、ＰＩ演算部４２４と減算部４２６との間に遅延素子を設ける。
減算部４２６は、昇圧制御信号ＳＢからＨＰＦ部４２５の出力信号を減算した信号を出力する。こうすることで、昇圧制御信号ＳＢを構成する周波数のうち周波数の低い信号成分が昇圧制御信号ＳＤとして出力される。
ＰＷＭ変調部４１７は、昇圧制御信号ＳＤに応じたデューティ比のゲート制御信号Ｇを生成する。ゲート制御信号Ｇは、昇圧チョッパ１４のゲートに供給される。

【0043】

ここで、実施形態における昇圧制御部４１が行う昇圧部１０の制御について説明する。図３は、昇圧制御部４１が行う昇圧部１０の制御を示すフローチャートである。

【0044】

図３に示す通り、昇圧制御部４１は、基準電圧値Ｖ＿ｒｅｆを取得する（ステップＳ１０）。昇圧制御部４１は、出力電圧検出値Ｖ＿ｏｕｔを取得する（ステップＳ１１）。そして昇圧制御部４１は、基準電圧値Ｖ＿ｒｅｆと出力電圧検出値Ｖ＿ｏｕｔとの偏差（Ｖ＿ｒｅｆ−Ｖ＿ｏｕｔ）に基づいて、ＰＩ制御に基づく昇圧制御信号ＳＡを算出する（ステップＳ１２）。
昇圧制御部４１は、入力直流電流検出値Ｉ＿ＤＣを取得する（ステップＳ１３）。また、昇圧制御部４１は、入力交流電流検出値Ｉ＿ＡＣを取得する（ステップＳ１４）。昇圧制御部４１は、入力直流電流検出値Ｉ＿ＤＣと入力交流電流検出値Ｉ＿ＡＣとを加算した入力電流検出値Ｉ＿ｉｎを取得する（ステップＳ１５）。昇圧制御部４１は、昇圧制御信号ＳＡと入力電流検出値Ｉ＿ｉｎとの偏差（ＳＡ−Ｉ＿ｉｎ）に基づいて、ＰＩ制御に基づく昇圧制御信号ＳＢを算出する（ステップＳ１６）。
昇圧制御部４１は、昇圧制御信号ＳＢに対してフィルタ処理を行い、昇圧制御信号ＳＢを構成する周波数成分から高い周波数を取り除く（ステップＳ１７）。昇圧制御部４１は、フィルタ処理をした後の昇圧制御信号ＳＤに応じたデューティ比のゲート制御信号Ｇを生成する（ステップＳ１８）。

【0045】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、架線Ｐから供給される直流電力を昇圧する昇圧部１０と、昇圧部１０により昇圧された直流電力を、電気車両に搭載された直流負荷５０を駆動させるための直流電力に変換する電力変換部２０と、昇圧部１０の入力側の直流電流値と交流電流値とをそれぞれ検出する電流検出部３と、電力変換部２０の出力側の電圧を検出する電圧検出部３０と、電流検出部３により検出された電流値と、電圧検出部３０により検出された電圧値とに基づいて昇圧部１０を制御する昇圧制御部４１と、を持つことにより、妨害電流が外部に流出することを抑制することができる。

【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…電気車用電力変換装置、２…集電器、３…電流検出部、３−１…直流電流検出部、３−２…交流電流検出部、１０…昇圧部、２０…電力変換部、３０…電圧検出部、４０…制御部、４１…昇圧制御部、５０…直流負荷、Ｐ…架線、Ｗ…車輪、Ｒ…線路

【図1】

【図2】

【図3】