(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023181773
(43)【公開日】2023-12-25
(54)【発明の名称】補助電源装置及び電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20231218BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095106
(22)【出願日】2022-06-13
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】石井 潤一
(72)【発明者】
【氏名】土橋 栄喜
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770BA03
5H770CA02
5H770CA08
5H770DA03
5H770DA11
5H770DA41
5H770EA01
5H770GA13
5H770HA02Y
5H770HA03Y
5H770KA01Y
(57)【要約】
【課題】補助電源装置から出力される電流を検出しなくても、所定の制御を行うこと。
【解決手段】鉄道車両に搭載される負荷に供給される交流電力を生成する補助電源装置であって、インバータと、前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、前記インバータ電流が流れるＬＣフィルタと、前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、前記インバータの出力電圧の位相指令、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、補助電源装置。
【選択図】図１
【解決手段】鉄道車両に搭載される負荷に供給される交流電力を生成する補助電源装置であって、インバータと、前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、前記インバータ電流が流れるＬＣフィルタと、前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、前記インバータの出力電圧の位相指令、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、補助電源装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄道車両に搭載される負荷に供給される交流電力を生成する補助電源装置であって、
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、補助電源装置。
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、補助電源装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、前記インバータ電流の検出値から、前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項１に記載の補助電源装置。
【請求項3】
前記制御装置は、前記出力電圧の検出値を前記コンデンサのインピーダンスで除算することで、前記コンデンサ電流を推定する、請求項２に記載の補助電源装置。
【請求項4】
前記制御装置は、
前記インバータ電圧の位相を用いて、前記出力電圧の検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系のｄ軸出力電圧及びｑ軸出力電圧に変換し、
前記ｄ軸出力電圧及び前記ｑ軸出力電圧を、それぞれ、前記コンデンサのインピーダンスで除算することで、前記コンデンサ電流のｄ軸コンデンサ電流及びｑ軸コンデンサ電流を推定する、請求項３に記載の補助電源装置。
前記インバータ電圧の位相を用いて、前記出力電圧の検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系のｄ軸出力電圧及びｑ軸出力電圧に変換し、
前記ｄ軸出力電圧及び前記ｑ軸出力電圧を、それぞれ、前記コンデンサのインピーダンスで除算することで、前記コンデンサ電流のｄ軸コンデンサ電流及びｑ軸コンデンサ電流を推定する、請求項３に記載の補助電源装置。
【請求項5】
前記制御装置は、
前記インバータ電圧の位相を用いて、前記インバータ電流の検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系のｄ軸インバータ電流及びｑ軸インバータ電流に変換し、
前記ｄ軸インバータ電流から前記ｄ軸コンデンサ電流を減算し、且つ、前記ｑ軸インバータ電流から前記ｑ軸コンデンサ電流を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項４に記載の補助電源装置。
前記インバータ電圧の位相を用いて、前記インバータ電流の検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系のｄ軸インバータ電流及びｑ軸インバータ電流に変換し、
前記ｄ軸インバータ電流から前記ｄ軸コンデンサ電流を減算し、且つ、前記ｑ軸インバータ電流から前記ｑ軸コンデンサ電流を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項４に記載の補助電源装置。
【請求項6】
前記制御装置は、前記インバータから出力されるインバータ電圧の指令値を更に用いて前記出力電流を推定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の補助電源装置。
【請求項7】
前記ＬＣフィルタに接続されたトランスを備え、
前記電圧検出器は、前記ＬＣフィルタの後段及び前記トランスの後段からの前記出力電圧を検出する、請求項１から５のいずれか一項に記載の補助電源装置。
前記電圧検出器は、前記ＬＣフィルタの後段及び前記トランスの後段からの前記出力電圧を検出する、請求項１から５のいずれか一項に記載の補助電源装置。
【請求項8】
前記制御装置は、
前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、
前記インバータ電流の検出値から、前記トランスの励磁電流及び前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項７に記載の補助電源装置。
前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、
前記インバータ電流の検出値から、前記トランスの励磁電流及び前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項７に記載の補助電源装置。
【請求項9】
前記制御装置は、前記インバータから出力されるインバータ電圧の指令値を前記トランスの励磁インダクタンスで除算することで、前記励磁電流を推定する、請求項８に記載の補助電源装置。
【請求項10】
前記トランスは、前記インバータと前記ＬＣフィルタとの間に接続された、請求項７に記載の補助電源装置。
【請求項11】
前記制御装置は、
前記インバータ電流の検出値に前記トランスの変圧比を乗算することで、前記トランスの二次電流を推定し、
前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、
前記二次電流の推定値から前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項１０に記載の補助電源装置。
前記インバータ電流の検出値に前記トランスの変圧比を乗算することで、前記トランスの二次電流を推定し、
前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、
前記二次電流の推定値から前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項１０に記載の補助電源装置。
【請求項12】
前記制御装置は、
前記インバータ電流の検出値から前記トランスの励磁電流を減算することで、前記トランスの一次電流を推定し、
前記一次電流の推定値に前記トランスの変圧比を乗算することで、前記トランスの二次電流を推定し、
前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、
前記二次電流の推定値から、前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項１０に記載の補助電源装置。
前記インバータ電流の検出値から前記トランスの励磁電流を減算することで、前記トランスの一次電流を推定し、
前記一次電流の推定値に前記トランスの変圧比を乗算することで、前記トランスの二次電流を推定し、
前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサに流れるコンデンサ電流を推定し、
前記二次電流の推定値から、前記コンデンサ電流の推定値を減算することで、前記出力電流を推定する、請求項１０に記載の補助電源装置。
【請求項13】
前記トランスは、前記ＬＣフィルタの後段に接続された、請求項７に記載の補助電源装置。
【請求項14】
前記制御装置は、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の指令値、前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサと前記トランスの励磁インダクタンスに流れる合計電流を推定し、
前記インバータの検出値から前記合計電流の推定値を減算することで、前記トランスの一次電流を推定し、
前記一次電流の推定値に前記トランスの変圧比を乗算することで、前記出力電流を推定する、請求項１３に記載の補助電源装置。
前記インバータから出力されるインバータ電圧の指令値、前記インバータ電圧の位相及び前記出力電圧の検出値を用いて、前記ＬＣフィルタに含まれるコンデンサと前記トランスの励磁インダクタンスに流れる合計電流を推定し、
前記インバータの検出値から前記合計電流の推定値を減算することで、前記トランスの一次電流を推定し、
前記一次電流の推定値に前記トランスの変圧比を乗算することで、前記出力電流を推定する、請求項１３に記載の補助電源装置。
【請求項15】
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、電力変換装置。
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、補助電源装置及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、補助電源装置の出力電流を電流検出器により検出し、その電流検出値を、並列運転の安定化制御などの所定の制御に利用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－２２０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術は、補助電源装置から出力される電流を検出しなければ、並列運転の安定化制御などの所定の制御を行うことができない。
【0005】
本開示は、補助電源装置又は電力変換装置から出力される電流を検出しなくても、所定の制御を行うことができることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様として、
鉄道車両に搭載される負荷に供給される交流電力を生成する補助電源装置であって、
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、補助電源装置が提供される。
鉄道車両に搭載される負荷に供給される交流電力を生成する補助電源装置であって、
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、補助電源装置が提供される。
【0007】
本開示の一態様として、
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、電力変換装置が提供される。
インバータと、
前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する電流検出器と、
前記インバータ電流が入力されるＬＣフィルタと、
前記ＬＣフィルタの後段からの出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記インバータから出力されるインバータ電圧の位相、前記インバータ電流の検出値及び前記出力電圧の検出値を用いて前記ＬＣフィルタの後段からの出力電流を推定し、前記出力電流の推定値を用いて所定の制御を行う制御装置と、を備える、電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一態様によれば、補助電源装置又は電力変換装置から出力される電流を検出しなくても、所定の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態の車両用補助電源装置の構成例を示す図である。
【図2】第１実施形態の車両用補助電源装置の各部電流の関係の第１例を示すベクトル図である。
【図3】第１実施形態の車両用補助電源装置の各部電流の関係の第２例を示すベクトル図である。
【図4】第１実施形態の出力電流推定部における推定演算処理のブロック図である。
【図5】第２実施形態の車両用補助電源装置の構成例を示す図である。
【図6】第２実施形態の車両用補助電源装置の各部電流の関係を示すベクトル図である。
【図7】第２実施形態の出力電流推定部における推定演算処理のブロック図である。
【図8】三相トランスの一次電圧Ｖｐの演算方法を説明するためのモデル図である。
【図9】一次電圧演算部の演算処理のブロック図である。
【図10】第３実施形態の車両用補助電源装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
【0011】
図１は、第１実施形態の車両用補助電源装置の構成例を示す図である。図１に示す車両用補助電源装置１０１は、レール４上を走行する鉄道車両に搭載される電源装置である。車両用補助電源装置１０１は、直流の架線２からパンタグラフ３及び入力フィルタ６を介して入力される直流電力をインバータ７によって交流電力に変換し、インバータ７によって生成された交流電力を負荷１５に出力する電力変換装置である。
【0012】
負荷１５は、鉄道車両に搭載され、車両用補助電源装置１０１によって生成される交流電力（例えば、ＡＣ４４０Ｖの交流電力）が供給される。負荷１５は、当該交流電力によって動作する。負荷１５の具体例として、空調機器、照明機器、制御機器などが挙げられる。
【0013】
架線２とレール４の間には、直流電圧（例えば、公称電圧がＤＣ１５００Ｖの電圧）が供給されている。直流電圧は、架線２に接触するパンタグラフ３及びレール４に接触する車輪５を介して、車両用補助電源装置１０１に供給される。パンタグラフ３は、架線２に接触しているだけで固定されていないので、鉄道車両の走行中に架線２から一瞬離れる場合がある（"離線"とも言う）。パンタグラフ３は、正極ラインＬｐに電気的に接続される。車輪５は、負極ラインＬｎに電気的に接続される。
【0014】
車両用補助電源装置１０１は、入力フィルタ６、インバータ７、三相トランス８、ＡＣＬ９、ＡＣＦＣ１０、ゲート駆動回路１１、電流検出器１３、電圧検出器１４及び制御装置１２を備える。
【0015】
入力フィルタ６は、リアクトルＬとコンデンサＣを有するＬＣフィルタである。リアクトルＬは、正極ラインＬｐに直列に挿入されている。コンデンサＣは、正極ラインＬｐと負極ラインＬｎとの間に接続されている。入力フィルタ６は、例えば、インバータ７が発生する高調波電流の架線２への流出を抑制する機能、および、車両用補助電源装置１０１の動作が離線時に継続できるようにエネルギーを貯蔵する機能を有する。
【0016】
インバータ７は、複数のスイッチング素子のスイッチング動作により直流を交流に変換し、負荷１５に供給される交流電力を生成する電力変換回路である。この例では、インバータ７は、ゲート駆動回路１１から供給されるゲート駆動信号に従ってスイッチングする複数のスイッチング素子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ，Ｔｕｘ，Ｔｖｘ，Ｔｗｘを備える。複数のスイッチング素子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ，Ｔｕｘ，Ｔｖｘ，Ｔｗｘには、ダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｗ，Ｄｕｘ，Ｄｖｘ，Ｄｗｘが逆並列に接続されている。インバータ７は、複数のスイッチング素子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ，Ｔｕｘ，Ｔｖｘ，Ｔｗｘのスイッチング動作によって、直流を三相交流に変換する。
【0017】
スイッチング素子の具体例として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子が挙げられる。
【0018】
三相トランス８は、インバータ７によって生成された交流電圧を、負荷１５に適した交流電圧（例えば、ＡＣ４４０Ｖ）に昇圧または降圧するトランスである。この例では、三相フィルタ８は、インバータ７とＬＣフィルタ１８との間に接続されている。ＬＣフィルタ１８は、ＡＣＬ９及びＡＣＦＣ１０によるフィルタである。三相トランス８は、さらに、架線２と負荷１５の間を電気的に絶縁する機能を有する。
【0019】
ＡＣＬ９及びＡＣＦＣ１０は、インバータ７によって生成された交流電圧に含まれる高調波成分を減衰し、正弦波状の交流電圧を負荷１５に供給するフィルタ（ＬＣフィルタ１８）として機能する。この例では、ＡＣＬ９は、三相トランス８の二次側と負荷１５との間に接続された交流リアクトルである。ＡＣＦＣ１０は、ＡＣＬ９と負荷１５との間に接続された交流フィルタコンデンサである。
【0020】
ＡＣＬ９は、インバータ７の出力側と三相トランス８の一次側とを結ぶ三相出力線に直列に挿入された交流リアクトルＡＣＬｕ，ＡＣＬｖ，ＡＣＬｗを含む。ＡＣＦＣ１０は、三相トランス８の二次側と負荷１５とを結ぶ三相出力線にスター結線されたコンデンサ１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを含む。
【0021】
ゲート駆動回路１１は、制御装置１２から出力されるゲート信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｕｘ，Ｇｖｘ，Ｇｗｘを増幅し、インバータ７内のスイッチング素子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ，Ｔｕｘ，Ｔｖｘ，Ｔｗｘを駆動する。ゲート駆動回路１１は、ゲート信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｕｘ，Ｇｖｘ，Ｇｗｘに従って、スイッチング素子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ，Ｔｕｘ，Ｔｖｘ，Ｔｗｘをオン又はオフさせるゲート駆動信号を出力する。
【0022】
電流検出器１３は、インバータ７から出力される交流電流（インバータ電流Ｉｉｎｖ）を検出し、インバータ電流Ｉｉｎｖの検出値を出力する。この例では、電流検出器１３は、インバータ電流Ｉｉｎｖの電流値を検出し、インバータ電流ＩｉｎｖのＵ相電流検出値Ｉｉｎｖｕ、及び、インバータ電流ｌｉｎｖのＷ相電流検出値Ｉｉｎｖｗを出力する。
【0023】
電圧検出器１４は、車両用補助電源装置１０１から出力される電圧（ＬＣフィルタ１８の後段及び三相トランス８の後段からの出力電圧ＰＴ）を検出し、出力電圧ＰＴの検出値を出力する。出力電圧ＰＴは、負荷１５に供給される電圧に相当する。この例では、電圧検出器１４は、三相の出力電圧ＰＴの電圧値を検出し、Ｕ相電圧検出値ＰＴｕ、Ｖ相電圧検出値ＰＴｖ及びＷ相電圧検出値ＰＴｗを出力する。
【0024】
制御装置１２は、インバータ７を制御するためのゲート信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｕｘ，Ｇｖｘ，Ｇｗｘを生成する。
【0025】
制御装置１２は、車両用補助電源装置１０１の基本機能を実現する手段として、実効値計算部２１、出力電圧調整部２２、ＰＷＭ制御部２３及び出力電圧位相指令部２４を有する。
【0026】
実効値計算部２１は、電圧検出器１４により検出された出力電圧ＰＴの実効値Ｖｄｅｔを計算する。出力電圧調整部２２は、実効値Ｖｄｅｔが電圧目標値Ｖｒと同じになるように、インバータ７から出力される交流電圧の指令値（電圧指令値Ｖｃｍｄ）を生成する。インバータ７から出力される交流電圧を、インバータ電圧Ｖｉｎｖともいう。出力電圧位相指令部２４は、インバータ７の出力周波数が６０Ｈｚの場合、１／６０秒で電気角が１周（０度～３６０度）する位相指令θを出力する。ＰＷＭ制御部２３は、電圧指令値Ｖｃｍｄと位相指令θを用いて、インバータ電圧Ｖｉｎｖが正弦波になるようにＰＷＭ変調を行い、ゲート信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｕｘ，Ｇｖｘ，Ｇｗｘを出力する。後述する保護信号Ｓｐが発生した場合、ＰＷＭ制御部２３は、ゲート信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｕｘ，Ｇｖｘ，Ｇｗｘを全てオフにし、インバータ電圧Ｖｉｎｖがゼロになるようにインバータ７を停止させる。
【0027】
これらの各部の働きにより、制御装置１２は、車両用補助電源装置１０１の基本機能（負荷１５に対して一定の大きさの交流電圧を出力する動作）を実現する。
【0028】
制御装置１２は、車両用補助電源装置１０１の付加的な機能を実現する手段として、出力電流推定部２５、出力電流制限部２６，減算器２７、過負荷判定部２８、過電流判定部２９及び論理和ゲート２０を有する。
【0029】
出力電流推定部２５は、インバータ電圧Ｖｉｎｖの位相指令θ、電圧指令値Ｖｃｍｄ、インバータ電流Ｉｉｎｖの検出値及び出力電圧ＰＴの検出値を用いて、ＬＣフィルタ１８の後段からの出力電流ＩＬを推定する。出力電流ＩＬは、負荷１５に供給される電流（負荷電流ＩＬｏａｄ）に相当する。この例では、出力電流推定部２５は、インバータ電圧Ｖｉｎｖの位相指令θ、電圧指令値Ｖｃｍｄ、インバータ電流Ｉｉｎｖの検出値及び出力電圧ＰＴの検出値を用いて所定の推定演算処理（推定方法）を実行することで、出力電流ＩＬの実効値ＩＬｅｓｔを計算する。
【0030】
出力電流制限部２６は、実効値ＩＬｅｓｔを電流セット値Ｉｓｅｔと比較し、実効値ＩＬｅｓｔが電流セット値Ｉｓｅｔを超えていない場合、電圧基準値Ｖｒｅｆから所定量Ｖａを減ずる指令値を出力しない。この場合、減算器２７は、電圧基準値Ｖｒｅｆをそのまま電圧目標値Ｖｒとして出力する。一方、出力電流制限部２６は、実効値ＩＬｅｓｔが電流セット値Ｉｓｅｔを超えた場合、電圧基準値Ｖｒｅｆから所定量Ｖａを減ずる指令値を出力する。この場合、減算器２７は、電圧基準値Ｖｒｅｆから所定量Ｖａを減算することで、電圧目標値Ｖｒ（＝Ｖｒｅｆ－Ｖａ）を出力する。これにより、インバータ電圧Ｖｉｎｖが低下し、結果として、インバータ電流Ｉｉｎｖの実効値ＩＬｅｓｔが電流セット値Ｉｓｅｔ以下に制限される。
【0031】
過負荷判定部２８は、実効値ＩＬｅｓｔが定格電流を超えている状態が、予め決められた時間（例えば、１０秒）継続した場合、過大なインバータ電流Ｉｉｎｖが継続的に流れている過負荷状態と判定する。過負荷判定部２８は、過負荷状態と判定した場合、保護信号Ｓｐを論理和ゲート２０から出力する。これにより、インバータ７は停止するので、車両用補助電源装置１０１の損傷を防ぐことができる。
【0032】
過電流判定部２９は、インバータ電流Ｉｉｎｖの瞬時値が、予め決められた電流値（インバータ７の各スイッチング素子が遮断可能な電流値）を超えた場合、過大なインバータ電流Ｉｉｎｖが瞬間的に流れている過電流状態と判定する。過電流判定部２９は、過電流状態と判定した場合、保護信号Ｓｐを論理和ゲート２０から出力する。これにより、インバータ７は停止するので、車両用補助電源装置１０１の損傷を防ぐことができる。
【0033】
制御装置１２は、例えば、メモリとプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit））を有し、制御装置１２の各機能は、メモリに記憶されたプログラムによって、プロセッサが動作することにより実現される。制御装置１２の各機能は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって実現されてもよい。
【0034】
次に、出力電流推定部２５により実行される推定演算処理（推定方法）について説明する。
【0035】
【0036】
キルヒホッフの電流則を補助電源装置各部の電流にあてはめると、インバータ電流Ｉｉｎｖから、分流する電流（トランス励磁電流Ｉｅｘ及びＡＣＦＣ電流Ｉｆｃ）を差し引いたものが、負荷電流ＩＬｏａｄとなる。トランス励磁電流Ｉｅｘは、三相トランス８の励磁電流である。ＡＣＦＣ電流Ｉｆｃは、ＡＣＦＣ１０に流れるコンデンサ電流である。
【0037】
インバータ電流Ｉｉｎｖ、トランス励磁電流Ｉｅｘ及びＡＣＦＣ電流Ｉｆｃは、直接検出または電圧から間接的に計算が可能である。インバータ電流Ｉｉｎｖは、電流検出器１３により検出可能である。トランス励磁電流Ｉｅｘの大きさは、三相トランス８の励磁電流特性（一次電圧と励磁電流の比例係数＝励磁インダクタンスｋｍ）と制御装置１２内で使用される電圧指令値Ｖｃｍｄを用いて、出力電流推定部２５により計算可能である（Ｉｅｘ＝Ｖｃｍｄ／ｋｍ）。トランス励磁電流Ｉｅｘの位相は、位相指令θの９０度遅れた位相となる。ＡＣＦＣ電流Ｉｆｃの大きさは、ＡＣＦＣ１０のインピーダンスｋｃと出力電圧ＰＴの検出値を用いて、出力電流推定部２５により計算可能である（Ｉｆｃ＝ＰＴ／ｋｃ）。ＡＣＦＣ電流Ｉｆｃの位相は、出力電圧ＰＴの９０度進んだ位相となる。よって、これら３つの電流ベクトルの加減算をすれば、負荷電流ＩＬｏａｄが推定計算可能となる。
【0038】
図２は、トランス励磁電流Ｉｅｘを用いて負荷電流ＩＬｏａｄを推定計算する場合を例示する。しかし、トランス励磁電流Ｉｅｘは、負荷電流ＩＬｏａｄと比べて、例えば１／１００程度に小さい。そのため、トランス励磁電流Ｉｅｘを用いずに（言い換えれば、電圧指令値Ｖｃｍｄを用いずに）負荷電流ＩＬｏａｄを推定計算しても、トランス励磁電流Ｉｅｘの省略による負荷電流ＩＬｏａｄの推定計算値の誤差は小さい場合がある。また、図１０のように、インバータ７の入力側と架線２との間の絶縁がトランス１６等により確保されている場合、三相トランス８無しで車両用補助電源装置１０３を構成する場合がある。これらの場合、負荷電流ＩＬｏａｄの推定計算のベクトル図は、図３を適用できるので、ＩＬｏａｄの推定計算での計算量を減らすことができる。
【0039】
図４は、第１実施形態の出力電流推定部における推定演算処理のブロック図である。図４に示す出力電流推定部２５は、各々の電流を、ｄ軸とｑ軸によって定義される回転座標系の上に変換してから、キルヒホッフの電流則を用いて、図２又は図３に示すようなベクトル図で表現される加減算を行う。
【0040】
出力電流推定部２５は、ｄｑ変換部３１、二次電流演算部３２、ｄｑ変換部３３、位相回転部３６及び実効値計算部３９を有する。
【0041】
ｄｑ変換部３１は、インバータ７の出力電圧の位相指令θを用いて、インバータ電流Ｉｉｎｖの検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系での電流（ｄ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｄ及びｑ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｑ）に変換する。
【0042】
二次電流演算部３２は、インバータ電流Ｉｉｎｖ（ｄ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｄ及びｑ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｑ）を用いて、三相トランス８の二次電流Ｉ２（ｄ軸二次電流Ｉ２ｄ及びｑ軸二次電流Ｉ２ｑ）を推定演算する。二次電流演算部３２は、負荷電流ＩＬｏａｄの推定にトランス励磁電流Ｉｅｘを利用する場合、除算器４１を用いて、トランス励磁電流Ｉｅｘ（＝Ｖｃｍｄ／ｋｍ）を演算する。
【0043】
二次電流演算部３２は、ｄ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｄに三相トランス８の変圧比ｋｔを乗算器４３により乗算し、位相回転部４５に入力するためのｄ軸電流成分Ｄ１を算出する。二次電流演算部３２は、ｑ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｑにトランス励磁電流Ｉｅｘを加算器４２により加算し、その加算結果に変圧比ｋｔを乗算器４４により乗算して、位相回転部４５に入力するためのｑ軸電流成分Ｑ１を算出する。二次電流演算部３２は、ｄ軸電流成分Ｄ１及びｑ軸電流成分Ｑ１からなる電流ベクトルの位相を位相回転部４５により３０度進めて、ｄ軸二次電流Ｉ２ｄとｑ軸二次電流Ｉ２ｑとを推定演算する。トランスがΔ－Ｙ結線型の場合、位相回転部４５における位相回転量は３０度（進み）である。トランスがΔ－Δ結線型又はＹ－Ｙ結線型の場合、位相回転量は、零となる。
【0044】
ｄｑ変換部３３は、インバータ７の出力電圧の位相指令θを用いて、出力電圧ＰＴの検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系での電圧（ｄ軸出力電圧ＰＴｄ及びｑ軸出力電圧ＰＴｑ）に変換する。
【0045】
出力電流推定部２５は、ｄ軸出力電圧ＰＴｄをＡＣＦＣ１０のインピーダンスｋｃで除算器３４により除算し、その除算結果の位相を位相回転部３６により９０度進めて、ｑ軸コンデンサ電流Ｉｆｃｑを推定演算する。出力電流推定部２５は、ｑ軸出力電圧ＰＴｑをインピーダンスｋｃで除算器３５により除算し、その除算結果の位相を位相回転部３６により９０度進めて、ｄ軸コンデンサ電流Ｉｆｃｄを推定演算する。
【0046】
なお、除算器において、Ｎは、分子を、Ｄは、分母を表す。
【0047】
出力電流推定部２５は、ｄ軸二次電流Ｉ２ｄからｄ軸コンデンサ電流Ｉｆｃｄを減算器３７により減算することで、ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄを導出する。出力電流推定部２５は、ｑ軸二次電流Ｉ２ｑからｑ軸コンデンサ電流Ｉｆｃｑを減算器３８により減算することで、ｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑを導出する。
【0048】
出力電流推定部２５は、ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄ及びｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑを用いて、負荷電流ＩＬｏａｄの実効値ＩＬｅｓｔを推定する実効値計算部３９（ＲＭＳ３９）を有する。ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄ及びｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑは、直流量と想定する。実効値計算部３９は、例えば、√（ＩＬｏａｄｄ２＋ＩＬｏａｄｑ２）×（１／√２）を演算することで、負荷電流ＩＬｏａｄの実効値ＩＬｅｓｔを算出する。
【0049】
したがって、第１実施形態によれば、制御装置１２は、ＬＣフィルタ１８の後段からの出力電流ＩＬを検出する電流検出器を使用せずに出力電流ＩＬ（＝負荷電流ＩＬｏａｄ）を演算により推定できる。そして、制御装置１２は、出力電流ＩＬの推定値（この例では、実効値ＩＬｅｓｔ）を、インバータ７に関する所定の制御（この例では、出力電流制限部２６による出力電流制限制御、過負荷判定部２８による過負荷判定）に利用できる。よって、出力電流ＩＬを検出する電流検出器を有する従来の構成に比べて、小型化及びコストダウンが可能となる。
【0050】
図５は、第２実施形態の車両用補助電源装置の構成例を示す図である。第２実施形態の車両用補助電源装置１０２は、ＡＣＦＣ１０が三相トランス８の一次側に接続されている点（三相トランス８がＬＣフィルタ１８の後段に接続されている点）で、第１実施形態の車両用補助電源装置１０１と相違する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
【0051】
【0052】
ＡＣＦＣ１０が三相トランス８の一次側にあるので、第２実施形態の図６は、ＡＣＦＣ電流Ｉｆｃがトランス励磁電流Ｉｅｘと１８０度差になる点で、第１実施形態の図２と相違する。負荷電流ＩＬｏａｄの推定計算式は、図２と変わらない。
【0053】
図７は、第２実施形態の出力電流推定部における推定演算処理のブロック図である。図７に示す出力電流推定部２５は、各々の電流を、ｄ軸とｑ軸によって定義される回転座標系の上に変換してから、キルヒホッフの電流則を用いて、図６に示すようなベクトル図で表現される加減算を行う。
【0054】
出力電流推定部２５は、ｄｑ変換部３１、一次電圧演算部５１、位相回転部６３、位相回転部６８及び実効値計算部６９を有する。
【0055】
ｄｑ変換部３１は、インバータ７の出力電圧の位相指令θを用いて、インバータ電流Ｉｉｎｖの検出値を、ｄ軸とｑ軸で定義される回転座標系での電流（ｄ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｄ及びｑ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｑ）に変換する。
【0056】
一次電圧演算部５１は、電圧指令値Ｖｃｍｄ、出力電圧ＰＴの検出値及び位相指令θを用いて、三相トランス８の一次電圧Ｖｐを演算する。
【0057】
図８は、三相トランスの一次電圧Ｖｐの演算方法を説明するためのモデル図である。一次電圧演算部５１は、重ね合わせの理を用いて、三相トランス８の一次電圧Ｖｐを計算する。一次電圧Ｖｐは、
Ｖｐ=Ｖｉｎｖ×［ｊＸ２／／（Ｒ３＋ｊＸ３）］／［ｊＸ１＋｛ｊＸ２／／（Ｒ３＋ｊＸ３）｝］＋Ｖｓ×［（ｊＸ１／／ｊＸ２）］／［（ｊＸ１／／ｊＸ２）＋（Ｒ３+ｊＸ３）］
と表される。
Ｖｐ=Ｖｉｎｖ×［ｊＸ２／／（Ｒ３＋ｊＸ３）］／［ｊＸ１＋｛ｊＸ２／／（Ｒ３＋ｊＸ３）｝］＋Ｖｓ×［（ｊＸ１／／ｊＸ２）］／［（ｊＸ１／／ｊＸ２）＋（Ｒ３+ｊＸ３）］
と表される。
【0058】
ここで、"／／"は、その前後２つのインピーダンスの並列インピーダンスを表す。Ｖｓは、図８に示すモデルにおいて、出力電圧ＶＴ（＝ＰＴ）及びその位相を、理想トランスの一次側に変換した電圧ベクトルである。ｊは、虚数単位を表す。Ｘ１は、ＡＣＬ９のインピーダンス、Ｘ２は、ＡＣＦＣ１０のキャパシタンスと三相トランス８の励磁インダクタンスとの合成インピーダンスを表す。Ｘ３は、三相トランス８のインピーダンスを表す。Ｒ３は、三相トランス８の抵抗成分を表す。
【0059】
式の展開は省略するが、最終的に係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、Ｖｐは、
Ｖｐ=Ｖｉｎｖ×（Ａ＋ｊＢ）＋Ｖｓ×（Ｃ＋ｊＤ）
と表現（計算）できる。
Ｖｐ=Ｖｉｎｖ×（Ａ＋ｊＢ）＋Ｖｓ×（Ｃ＋ｊＤ）
と表現（計算）できる。
【0060】
このＶｐは、ｄ軸及びｑ軸による回転座標系では、重ね合わせの理から導出される係数Ｋ１１,Ｋ２１,Ｋ３１,Ｋ３２，Ｋ４１，Ｋ４２を用いて、
Ｖｐｄ＝Ｋ１１×Ｖｉｎｖｄ＋Ｋ１２×Ｖｉｎｄｑ＋Ｋ３１×Ｖｓｄ＋Ｋ３２×Ｖｓｑ
Ｖｐｑ＝Ｋ２１×Ｖｉｎｖｄ＋Ｋ２２×Ｖｉｎｄｑ＋Ｋ４１×Ｖｓｄ＋Ｋ４２×Ｖｓｑ
と表される。添字ｄ,ｑは、それぞれの電圧のｄ軸成分、ｑ軸成分を示す。
Ｖｐｄ＝Ｋ１１×Ｖｉｎｖｄ＋Ｋ１２×Ｖｉｎｄｑ＋Ｋ３１×Ｖｓｄ＋Ｋ３２×Ｖｓｑ
Ｖｐｑ＝Ｋ２１×Ｖｉｎｖｄ＋Ｋ２２×Ｖｉｎｄｑ＋Ｋ４１×Ｖｓｄ＋Ｋ４２×Ｖｓｑ
と表される。添字ｄ,ｑは、それぞれの電圧のｄ軸成分、ｑ軸成分を示す。
【0061】
インバータ電圧Ｖｉｎｖに関して、ｄ軸成分Ｖｉｎｖｄの大きさは、Ｖｃｍｄに等しく、ｑ軸成分Ｖｉｎｖｑの大きさは、０である。よって、一次電圧Ｖｐは、回転座標系では、
Ｖｐｄ＝Ｋ１１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ３１×Ｖｓｄ＋Ｋ３２×Ｖｓｑ
Ｖｐｑ＝Ｋ２１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ４１×Ｖｓｄ＋Ｋ４２×Ｖｓｑ
と表される。
Ｖｐｄ＝Ｋ１１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ３１×Ｖｓｄ＋Ｋ３２×Ｖｓｑ
Ｖｐｑ＝Ｋ２１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ４１×Ｖｓｄ＋Ｋ４２×Ｖｓｑ
と表される。
【0062】
図９は、一次電圧演算部の演算処理のブロック図である。一次電圧演算部５１は、重ね合わせの理の上記の係数を用いて、三相トランス８の一次電圧Ｖｐを計算する。
【0063】
ｄｑ変換部５２は、インバータ７の出力電圧の位相指令θを用いて、出力電圧ＰＴの検出値を、ｄ軸及びｑ軸による回転座標系での第１電圧ベクトル（ｄ軸出力電圧ＰＴｄ及びｑ軸出力電圧ＰＴｑ）に変換する。
【0064】
一次電圧演算部５１は、第１電圧ベクトル（ｄ軸出力電圧ＰＴｄ及びｑ軸出力電圧ＰＴｑ）の位相を位相回転部５３により３０度遅らせた第２電圧ベクトル（ｄ軸出力電圧Ｄ２及びｑ軸出力電圧Ｑ２）を演算する。一次電圧演算部５１は、第２電圧ベクトルのｄ軸出力電圧成分Ｄ２に（１／ｋｔ）を乗算器により乗算することで、電圧ベクトルＶｓのｄ軸電圧成分Ｖｓｄを導出する。一次電圧演算部５１は、第２電圧ベクトルのｑ軸出力電圧成分Ｑ２に（１／ｋｔ）を乗算器により乗算することで、電圧ベクトルＶｓのｑ軸電圧成分Ｖｓｑを導出する。
【0065】
一次電圧演算部５１は、図９に示す複数の乗算器及び加算器を用いて、
Ｖｐｄ＝Ｋ１１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ３１×Ｖｓｄ＋Ｋ３２×Ｖｓｑ
Ｖｐｑ＝Ｋ２１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ４１×Ｖｓｄ＋Ｋ４２×Ｖｓｑ
に従って、一次電圧Ｖｐのｄ軸成分Ｖｐｄとｑ軸成分Ｖｐｑを算出する。
Ｖｐｄ＝Ｋ１１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ３１×Ｖｓｄ＋Ｋ３２×Ｖｓｑ
Ｖｐｑ＝Ｋ２１×Ｖｃｍｄ＋Ｋ４１×Ｖｓｄ＋Ｋ４２×Ｖｓｑ
に従って、一次電圧Ｖｐのｄ軸成分Ｖｐｄとｑ軸成分Ｖｐｑを算出する。
【0066】
図７において、出力電流推定部２５は、ｄ軸成分Ｖｐｄを合成インピーダンスＸ２で除算器６１により除算し、ｑ軸成分Ｖｐｑを合成インピーダンスＸ２で除算器６２により除算する。合成インピーダンスＸ２は、ＡＣＦＣ１０のキャパシタンスと三相トランス８の励磁インダクタンスとの合成インピーダンスである。出力電流推定部２５は、除算器６２による除算結果を位相回転部６３により９０度進めて、合計電流ＩＸ２のｄ軸合計電流ＩＸ２ｄを生成する。出力電流推定部２５は、除算器６１による除算結果を位相回転部６３により９０度進めて、合計電流ＩＸ２のｑ軸合計電流ＩＸ２ｑを生成する。合計電流ＩＸ２は、ＡＣＦＣ１０と三相トランス８の励磁インダクタンスに流れる合計電流である。
【0067】
減算器６４は、ｄ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｄからｄ軸合計電流ＩＸ２ｄを減算することで、ｄ軸一次電流Ｉ１ｄを生成する。減算器６５は、ｑ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｑからｑ軸合計電流ＩＸ２ｑを減算することで、ｑ軸一次電流Ｉ１ｑを生成する。
【0068】
出力電流推定部２５は、ｄ軸一次電流Ｉ１ｄに変圧比ｋｔを乗算器６６により乗算し、位相回転部６８に入力するためのｄ軸電流成分Ｄ３を算出する。出力電流推定部２５は、ｑ軸一次電流Ｉ１ｑに変圧比ｋｔを乗算器６７により乗算し、位相回転部６８に入力するためのｑ軸電流成分Ｑ３を算出する。出力電流推定部２５は、ｄ軸電流成分Ｄ３及びｑ軸電流成分Ｑ３からなる電流ベクトルの位相を位相回転部６８により３０度進めることで、ｄ軸二次電流Ｉ２ｄ（＝ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄ）とｑ軸二次電流Ｉ２ｑ（＝ｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑ）とを生成する。
【0069】
出力電流推定部２５は、ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄ及びｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑを用いて、負荷電流ＩＬｏａｄの実効値ＩＬｅｓｔを推定する実効値計算部６９（ＲＭＳ６９）を有する。ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄ及びｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑは、直流量と想定する。実効値計算部６９は、例えば、√（ＩＬｏａｄｄ２＋ＩＬｏａｄｑ２）×（１／√２）を演算することで、負荷電流ＩＬｏａｄの実効値ＩＬｅｓｔを算出する。
【0070】
したがって、第２実施形態によれば、制御装置１２は、ＬＣフィルタ１８の後段からの出力電流ＩＬを検出する電流検出器を使用せずに出力電流ＩＬ（＝負荷電流ＩＬｏａｄ）を演算により推定できる。そして、制御装置１２は、出力電流ＩＬの推定値（この例では、実効値ＩＬｅｓｔ）を、インバータ７に関する所定の制御（この例では、出力電流制限部２６による出力電流制限制御、過負荷判定部２８による過負荷判定）に利用できる。よって、出力電流ＩＬを検出する電流検出器を有する従来の構成に比べて、小型化及びコストダウンが可能となる。
【0071】
図１０は、第３実施形態の車両用補助電源装置の構成例を示す図である。第３実施形態の車両用補助電源装置１０３は、インバータ７の入力側と架線２との間の絶縁がトランス１６等により確保されている点で、第１実施形態の車両用補助電源装置１０１と相違する。第３実施形態において、上述の実施形態と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
【0072】
車両用補助電源装置１０３は、三相トランス８を備えない代わりに、トランス１６を備える。また、交流を直流に変換するコンバータ１７がトランス１６とインバータ７との間に接続されている。第３実施形態では、制御装置１２内の出力電流推定部２５（図４）は、二次電流演算部３２を備えない点で、第１実施形態と相違する。第３実施形態での出力電流推定部２５は、ｄ軸インバータ電流Ｉｉｎｖｄからｄ軸コンデンサ電流Ｉｆｃｄを減算器３７により減算することで、ｄ軸負荷電流ＩＬｏａｄｄを導出する。第３実施形態の出力電流推定部２５は、ｑ軸インバータ電流ｉｎｖｑからｑ軸コンデンサ電流Ｉｆｃｑを減算器３８により減算することで、ｑ軸負荷電流ＩＬｏａｄｑを導出する。
【0073】
したがって、第３実施形態によれば、制御装置１２は、ＬＣフィルタ１８の後段からの出力電流ＩＬを検出する電流検出器を使用せずに出力電流ＩＬ（＝負荷電流ＩＬｏａｄ）を演算により推定できる。そして、制御装置１２は、出力電流ＩＬの推定値（この例では、実効値ＩＬｅｓｔ）を、インバータ７に関する所定の制御（この例では、出力電流制限部２６による出力電流制限制御、過負荷判定部２８による過負荷判定）に利用できる。よって、出力電流ＩＬを検出する電流検出器を有する従来の構成に比べて、小型化及びコストダウンが可能となる。
【0074】
以上、実施形態を説明したが、本開示の技術は上記の実施形態に限定されない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が可能である。
【0075】
例えば、集電器は、パンタグラフ３に限られない。線路内に走行用の２本のレールに平行する第三の電源供給用レール（第三軌条）を敷設した第三軌条方式を採用している場合には、集電器は、第三軌条に接触する集電靴（コレクタシュー）でもよい。
【0076】
電力変換装置は、車両用補助電源装置に限られない。電力変換装置は、車両用補助電源装置とは異なる用途で、直流電力又は交流電力を交流電力に変換する装置に適用されてもよい。
【0077】
負荷に供給される交流は、三相交流に限られず、単相交流でもよい。負荷１５は、車輪５を回転させるモータなどの交流電動機でもよい。
【符号の説明】
【0078】
２ 架線
３ パンタグラフ
４ レール
５ 車輪
６ 入力フィルタ
７ インバータ
８ 三相トランス
９ ＡＣＬ
１０ ＡＣＦＣ
１１ ゲート駆動回路
１２ 制御装置
１３ 電流検出器
１４ 電圧検出器
１５ 負荷
１８ ＬＣフィルタ
１０１，１０２，１０３ 車両用補助電源装置
３ パンタグラフ
４ レール
５ 車輪
６ 入力フィルタ
７ インバータ
８ 三相トランス
９ ＡＣＬ
１０ ＡＣＦＣ
１１ ゲート駆動回路
１２ 制御装置
１３ 電流検出器
１４ 電圧検出器
１５ 負荷
１８ ＬＣフィルタ
１０１，１０２，１０３ 車両用補助電源装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】