(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】P2024118081
(43)【公開日】2024-08-30
(54)【発明の名称】給電装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20240823BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023024271
(22)【出願日】2023-02-20
(71)【出願人】
【識別番号】000002059
【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142022
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 一晃
(72)【発明者】
【氏名】荒木 信洋
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770CA01
5H770CA02
5H770DA11
5H770DA17
5H770DA22
5H770DA41
5H770GA13
5H770GA17
5H770JA17Y
5H770LA00X
5H770LB07
(57)【要約】
【課題】スイッチング素子が故障しても、負荷への電力供給が停止しないような給電装置を提供する。
【解決手段】給電装置１は、軌道回路２に電力を供給する。給電装置１は、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を有し、電源及び軌道回路２に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電源回路１１，１２と、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動を制御することにより、複数の電源回路１１，１２による軌道回路２への電力の供給を制御する駆動制御部１３０と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】給電装置１は、軌道回路２に電力を供給する。給電装置１は、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を有し、電源及び軌道回路２に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電源回路１１，１２と、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動を制御することにより、複数の電源回路１１，１２による軌道回路２への電力の供給を制御する駆動制御部１３０と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
負荷に電力を供給する給電装置であって、
複数のスイッチング素子を有し、電源及び前記負荷に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電力変換部と、
前記複数のスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記複数の電力変換部による前記負荷への電力の供給を制御する駆動制御部と、
を有する、
給電装置。
複数のスイッチング素子を有し、電源及び前記負荷に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電力変換部と、
前記複数のスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記複数の電力変換部による前記負荷への電力の供給を制御する駆動制御部と、
を有する、
給電装置。
【請求項2】
請求項１に記載の給電装置において、
前記駆動制御部は、前記複数の電力変換部から出力される電流が前記電力変換部ごとに異なるように、前記複数の電力変換部において前記複数のスイッチング素子の駆動をそれぞれ制御する、
給電装置。
前記駆動制御部は、前記複数の電力変換部から出力される電流が前記電力変換部ごとに異なるように、前記複数の電力変換部において前記複数のスイッチング素子の駆動をそれぞれ制御する、
給電装置。
【請求項3】
請求項２に記載の給電装置において、
前記駆動制御部は、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、故障していない電力変換部から出力される電流を制御するように、前記故障していない電力変換部における複数のスイッチング素子の駆動を制御する、
給電装置。
前記駆動制御部は、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、故障していない電力変換部から出力される電流を制御するように、前記故障していない電力変換部における複数のスイッチング素子の駆動を制御する、
給電装置。
【請求項4】
請求項１に記載の給電装置において、
前記複数の電力変換部は、それぞれ、
前記複数のスイッチング素子によって構成されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路よりも前記電源側に、前記電源に対して電気的に並列に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサよりも前記電源側に、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、前記一部の電力変換部内を前記スイッチング回路側から前記電源側に流れるリターン電流を遮断可能な電流遮断部と、
を有する、
給電装置。
前記複数の電力変換部は、それぞれ、
前記複数のスイッチング素子によって構成されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路よりも前記電源側に、前記電源に対して電気的に並列に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサよりも前記電源側に、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、前記一部の電力変換部内を前記スイッチング回路側から前記電源側に流れるリターン電流を遮断可能な電流遮断部と、
を有する、
給電装置。
【請求項5】
請求項１に記載の給電装置において、
前記複数の電力変換部は、それぞれ、
前記複数のスイッチング素子のうち故障したスイッチング素子を検出可能な故障箇所検出部を有する、
給電装置。
前記複数の電力変換部は、それぞれ、
前記複数のスイッチング素子のうち故障したスイッチング素子を検出可能な故障箇所検出部を有する、
給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、負荷に電力を供給する給電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
負荷に電力を供給する給電装置が知られている。このような給電装置として、例えば特許文献１に開示されるように、軌道に支持されつつ走行する移動体に電力を供給する電力供給システムが知られている。
【0003】
前記特許文献１に開示されている電力供給システムは、給電線と共に共振回路を構成するように前記給電線に接続されたコンデンサと、リアクトルを前記給電線に並列に接続させた入り状態と前記リアクトルが前記給電線に電気的に接続されていない切り状態とを選択的に取るスイッチ素子を有するスイッチ回路と、前記スイッチ素子の状態を切り替える切替制御手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－２０１２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記特許文献１に開示されている電力供給システムのような給電装置では、スイッチ素子（スイッチング素子）が故障した場合には、負荷への電力供給を停止させるのが一般的である。しかし、移動体の走行状態や運用によっては、負荷への電力供給の停止を望まない場合がある。そのため、スイッチング素子が故障した場合でも、前記負荷への電力供給が停止しないような給電装置が求められている。
【0006】
本発明の目的は、スイッチング素子が故障しても、負荷への電力供給が停止しないような給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係る給電装置は、負荷に電力を供給する給電装置である。前記給電装置は、複数のスイッチング素子を有し、電源及び前記負荷に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電力変換部と、前記複数のスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記複数の電力変換部による前記負荷への電力の供給を制御する駆動制御部と、を有する（第１の構成）。
【0008】
これにより、互いに電気的に並列に接続された複数の電力変換部における複数のスイッチング素子を駆動することにより、前記複数の電力変換部から負荷に電力を供給できる。よって、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部においてスイッチング素子が故障した場合でも、駆動制御部によって他の電力変換部における複数のスイッチング素子を駆動することにより、前記他の電力変換部から前記負荷に電力を供給することができる。
【0009】
したがって、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部においてスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置から前記負荷に電力を継続して供給することができる。
【0010】
前記第１の構成において、前記駆動制御部は、前記複数の電力変換部から出力される電流が前記電力変換部ごとに異なるように、前記複数の電力変換部において前記複数のスイッチング素子の駆動をそれぞれ制御する（第２の構成）。
【0011】
これにより、複数の電力変換部から出力する電流を異ならせることができる。よって、それぞれの電力変換部における複数のスイッチング素子の劣化の度合いを異ならせることができる。したがって、前記複数の電力変換部においてスイッチング素子の故障の発生タイミングを変えることができる。
【0012】
よって、各電力変換部のスイッチング素子が同時に故障するのを防止できる。したがって、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置から前記負荷に電力を継続して供給することができる。
【0013】
前記第２の構成において、前記駆動制御部は、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、故障していない電力変換部から出力される電流を制御するように、前記故障していない電力変換部における複数のスイッチング素子の駆動を制御する（第３の構成）。
【0014】
これにより、複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、故障していない電力変換部の複数のスイッチング素子を駆動させることにより、前記故障していない電力変換部から負荷に電力を供給することができる。
【0015】
したがって、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置から前記負荷に電力を継続して供給することができる。
【0016】
前記第１の構成において、前記複数の電力変換部は、それぞれ、前記複数のスイッチング素子によって構成されるスイッチング回路と、前記スイッチング回路よりも前記電源側に、前記電源に対して電気的に並列に接続されたコンデンサと、前記コンデンサよりも前記電源側に、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部におけるスイッチング素子が故障した場合に、前記一部の電力変換部内を前記スイッチング回路側から前記電源側に流れるリターン電流を遮断可能な電流遮断部と、を有する（第４の構成）。
【0017】
これにより、複数の電力変換部のうち一部の電力変換部のスイッチング素子が故障してスイッチング回路が短絡状態になった場合でも、残りの電力変換部から、前記一部の電力変換部のスイッチング回路を介して電源側に流れるリターン電流を、電流遮断部によって遮断することができる。よって、電気的に並列に接続された複数の電力変換部の一部におけるスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置の電源側が損傷を受けるのを防止できる。
【0018】
しかも、前記電流遮断部は、前記スイッチング回路に対して電源側に位置しているコンデンサよりも前記電源側に位置しているため、前記電源から前記コンデンサに電流を流して充電する際に、前記電流遮断部によって電流を遮断することができる。よって、前記コンデンサの充電時に、前記コンデンサに突入電流が流れるのを防止できる。
【0019】
前記第１の構成において、前記複数の電力変換部は、それぞれ、前記複数のスイッチング素子のうち故障したスイッチング素子を検出可能な故障箇所検出部を有する（第５の構成）。
【0020】
これにより、複数の電力変換部のうち一部の電力変換部のスイッチング素子が故障した場合、前記一部の電力変換部においてどのスイッチング素子が故障したのかを容易に検出することができる。よって、故障したスイッチング素子を容易に交換することができる。したがって、電力変換部のスイッチング素子が故障した場合でも、前記電力変換部を迅速に復帰させることができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明の一実施形態に係る給電装置は、複数のスイッチング素子を有し、電源及び前記負荷に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電力変換部と、前記複数のスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記複数の電力変換部による前記負荷への電力の供給を制御する駆動制御部と、を有する。
【0022】
これにより、前記複数の電力変換部のうち一部の電力変換部においてスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置から前記負荷に電力を継続して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【0025】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る給電装置１と複数の軌道回路２とを有する電力供給システムＰ１の概略構成を示す図である。給電装置１は、電気的に並列に接続された複数の軌道回路２（負荷）に電力を供給する軌道電源盤である。複数の軌道回路２は、例えば軌道に沿って走行する移動体に電力を供給する回路である。給電装置１には、図示しない電源から電力が供給される。
図１は、本発明の実施形態１に係る給電装置１と複数の軌道回路２とを有する電力供給システムＰ１の概略構成を示す図である。給電装置１は、電気的に並列に接続された複数の軌道回路２（負荷）に電力を供給する軌道電源盤である。複数の軌道回路２は、例えば軌道に沿って走行する移動体に電力を供給する回路である。給電装置１には、図示しない電源から電力が供給される。
【0026】
電力供給システムＰ１は、給電装置１から複数の軌道回路２に対して電力を供給するトランス３と、軌道回路２と、共振回路を構成する複数のコンデンサ４とを有する。複数のコンデンサ４は、トランス３と複数の軌道回路２との間に位置し、互いに電気的に並列に接続されている。
【0027】
複数の軌道回路２は、トランス３に電気的に接続されているとともに、互いに電気的に並列に接続されている。複数の軌道回路２は、それぞれ、固有のインダクタンス２１を有する。
【0028】
給電装置１は、電気的に並列に接続された複数の電源回路１１，１２（電力変換部）を有する。複数の電源回路１１，１２は、図示しない電源に対して電気的に接続されている。本実施形態では、給電装置１は、２つの電源回路１１，１２を有する。また、本実施形態では、２つの電源回路１１，１２は、同一の構成を有する。よって、以下では、電源回路１１のみについて説明する。
【0029】
電源回路１１は、整流回路１１１と、コンデンサ１１２と、チョッパ用スイッチング素子１１３と、インダクタ１１４と、インダクタ１１５と、電流型インバータ１１６と、駆動制御部１３０とを有する。
【0030】
電源回路１１の入力側には、図示しない電源が電気的に接続されている。給電装置１は、電源回路１１と電源との間に遮断器１３を有する。遮断器１３は、例えば、３相３線式である。
【0031】
電源回路１１の出力側には、トランス３が電気的に接続されている。給電装置１は、電源回路１１とトランス３との間に遮断器１５を有する。遮断器１５は、例えば、単相２線式である。
【0032】
整流回路１１１は、電源回路１１の入力側に位置し、図示しない電源に電気的に接続されている。整流回路１１１は、前記電源に対して三相の配線によって電気的に接続されている。整流回路１１１は、例えば全波整流回路を構成する複数のダイオードを有する。なお、整流回路１１１のダイオードは、半波整流回路を構成していてもよい。電源から供給される３相の交流電流は、整流回路１１１によって整流される。
【0033】
コンデンサ１１２は、整流回路１１１に対して電気的に並列に接続されている。コンデンサ１１２によって、整流回路１１１で整流された電流を平滑化することができる。
【0034】
チョッパ用スイッチング素子１１３は、コンデンサ１１２とインダクタ１１４との間に位置する。チョッパ用スイッチング素子１１３は、インダクタ１１４に供給する電流を制御する。すなわち、チョッパ用スイッチング素子１１３がオン状態では、コンデンサ１１２からインダクタ１１４に電流が流れる一方、チョッパ用スイッチング素子１１３がオフ状態では、コンデンサ１１２からインダクタ１１４に電流が流れない。
【0035】
チョッパ用スイッチング素子１１３は、ＩＧＢＴであってもよいし、他の構成を有するパワー半導体デバイスであってもよいし、電流の流れを遮断可能な構成を有していれば他の構成のスイッチング素子であってもよい。
【0036】
インダクタ１１４は、チョッパ用スイッチング素子１１３と電流型インバータ１１６との間に位置する。インダクタ１１４は、電流型インバータ１１６に一定の電流を供給する。
【0037】
電流型インバータ１１６は、インダクタ１１４から供給される直流電流を、所定の周波数の交流電流に変換して、トランス３に出力する。電流型インバータ１１６は、４つのスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４と、４つのダイオードＤ１～Ｄ４とを有する。各スイッチング素子と各ダイオードとは、電気的に直列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、電気的に直列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４は、電気的に直列に接続されている。電気的に直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と、電気的に直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とは、ブリッジ回路を構成している。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の中点は、トランス３の１次側の一方の端子に電気的に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の中点は、トランス３の1次側の他方の端子に電気的に接続されている。
【0038】
なお、ダイオードＤ１，Ｄ３は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３に対して、電流型インバータ１１６の入力側に位置する。ダイオードＤ２，Ｄ４は、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４に対して、電流型インバータ１１６の出力側に位置する。
【0039】
スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４は、ＩＧＢＴであってもよいし、他の構成を有するパワー半導体デバイスであってもよい。
【0040】
以下の説明では、電源回路１２において、整流回路を符号１２１で示し、コンデンサを符号１２２で示し、チョッパ用スイッチング素子を符号１２３で示し、インダクタを符号１２４で示し、インダクタを符号１２５で示し、電流型インバータを符号１２６で示す。
【0041】
駆動制御部１３０は、電流型インバータ１１６及びチョッパ用スイッチング素子１１３の駆動を制御する。詳しくは、駆動制御部１３０は、チョッパ駆動制御部１３０ａと、インバータ駆動制御部１３０ｂとを有する。
【0042】
チョッパ駆動制御部１３０ａは、電圧指令及び給電装置１の電流値に基づいて、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３の駆動を制御する。チョッパ駆動制御部１３０ａによるチョッパ用スイッチング素子１１３の駆動の制御によって、インダクタ１１４への電力供給が制御される。これにより、複数の軌道回路２に対する電圧や電流の供給が制御される。同様に、チョッパ駆動制御部１３０ａは、チョッパ用スイッチング素子１２３の駆動の制御によって、インダクタ１２４への電力供給が制御され、複数の軌道回路２に対する電圧や電流の供給が制御される。
【0043】
インバータ駆動制御部１３０ｂは、電流型インバータ１１６，１２６のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動を制御する。インバータ駆動制御部１３０ｂは、電源回路１１から所定の周波数の交流電流が出力されるように、電流型インバータ１１６のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動を制御する。同様に、インバータ駆動制御部１３０ｂは、電源回路１２から所定の周波数の交流電流が出力されるように、電流型インバータ１２６のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動を制御する。
【0044】
【0045】
第１指令生成部１３１は、電源回路１１に流れる電流と電圧補正部１３３によって得られる補正値とに基づいて、チョッパ用スイッチング素子１１３に対する電圧指令Ａを生成する。第２指令生成部１３２は、電源回路１２に流れる電流と電圧補正部１３３によって得られる補正値とに基づいて、チョッパ用スイッチング素子１２３に対する電圧指令Ｂを生成する。電圧補正部１３３は、駆動制御部１３０に入力される電圧指令と、トランス３の１次側の電圧との差を、前記補正値として求める。
【0046】
第１指令生成部１３１及び第２指令生成部１３２は、それぞれ、駆動制御部１３０に入力される電圧指令に応じて、生成する電圧指令を変更可能である。第１指令生成部１３１及び第２指令生成部１３２は、トランス３の１次側の電圧を駆動制御部１３０に入力される電圧指令と合わせるように、異なる電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成する。なお、第１指令生成部１３１及び第２指令生成部１３２は、トランス３の１次側の電圧を駆動制御部１３０に入力される電圧指令に合わせるように、同じ電圧指令を生成してもよい。
【0047】
第１指令生成部１３１は、電流補正部１３４と、電圧指令補正部１３５と、電圧指令生成部１３６とを有する。第１指令生成部１３１は、電流補正部１３４で、電源回路１１の電流出力が給電装置１の電流値に対して所望の比率になるように前記電流出力をゲインにより調整して電源回路１１における電流の偏差を算出し、その値に電圧補正部１３３によって得られる補正値を考慮して、電圧指令生成部１３６によって電源回路１１に対する電圧指令Ａを生成する。
【0048】
電流補正部１３４は、電流加算部１３４ａと、基準電流演算部１３４ｂと、電流偏差演算部１３４ｃと、ＰＩ制御部１３４ｄと、電流補正調整部１３４ｅとを有する。
【0049】
電流加算部１３４ａは、電源回路１１，１２に流れる電流（電流ＦＢ＿Ａ、電流ＦＢ＿Ｂ）を加算して、給電装置１からトランス３の１次側に流れる電流（電流Ｉ）を求める。基準電流演算部１３４ｂは、電源回路１１に流れる電流の基準値（電流Ａ）を求める。電流偏差演算部１３４ｃは、電源回路１１に流れる電流の基準値（電流Ａ）と、電源回路１１に実際に流れる電流（電流ＦＢ＿Ａ）との差を、電流Ａの偏差として求める。
【0050】
ＰＩ制御部１３４ｄは、電流Ａの偏差を、ゲインによって調整して電流Ａの目標値（補正値）に信号変換する。電流補正調整部１３４ｅは、電流Ａの目標値を、電流Ａの目標値相当である電圧指令に変換する。
【0051】
電圧指令補正部１３５は、電圧補正部１３３によって得られる電圧の補正値と、電流Ａの目標値に相当する電圧指令との差を、電圧制御量として求める。
【0052】
電圧指令生成部１３６は、電圧指令補正部１３５によって得られた前記電圧制御量を用いて、制限値を超えないように、電源回路１１のチョッパ用スイッチング素子１１３に対する電圧指令Ａを生成する。具体的には、電圧指令生成部１３６は、電圧指令加算部１３６ａと、電流制限部１３６ｂと、電流リミッタ部１３６ｃと、積分器１３６ｄとを有する。
【0053】
電圧指令加算部１３６ａは、電圧指令補正部１３５によって得られた前記電圧制御量に、積分器１３６ｄによって積分補償された前の電圧指令を加算して、電圧指令Ａを出力する。電流制限部１３６ｂは、想定以上の電流が流れないように、電圧指令Ａを所定値によって制限する。前記所定値は、電源回路１１に流れる電流（電流ＦＢ＿Ａ）と電流の制限値（例えば、第１指令生成部１３１の演算誤差や電力供給システムＰ１の安全率など考慮した割合）によって決まる。電流リミッタ部１３６ｃは、電圧指令Ａによってチョッパ用スイッチング素子１１３を駆動させて電源回路１１に電流を流した際に、電源回路１１に想定以上の電流が流れた場合に、電流型インバータ１１６の駆動を停止するように、電圧指令Ａに上限を設定する。積分器１３６ｄは、電流リミッタ部１３６ｃから出力された電圧指令Ａを積分補償する。
【0054】
電流リミッタ部１３６ｃから出力された電圧指令Ａは、電源回路１１のチョッパ用スイッチング素子１１３に入力される。
【0055】
第２指令生成部１３２は、電流補正部１３７と、電圧指令補正部１３８と、電圧指令生成部１３９とを有する。第２指令生成部１３２は、電流補正部１３７で、電源回路１２の電流出力が給電装置１の電流値に対して所望の比率になるように前記電流出力をゲインにより調整して電源回路１２に流れる電流の基準値（電流Ｂ）や電流Ｂの偏差を求め、電圧指令補正部１３８で電流Ｂの目標値（補正値）に相当する電圧指令を用いて、電圧指令生成部１３９で電源回路１２に対する電圧指令Ｂを生成する点以外、第１指令生成部１３１の構成と同様である。よって、第２指令生成部１３２の構成についての詳しい説明を省略する。
【0056】
なお、電流補正部１３７は、電流加算部１３７ａと、基準電流演算部１３７ｂと、電流偏差演算部１３７ｃと、ＰＩ制御部１３７ｄと、電流補正調整部１３７ｅとを有する。電圧指令生成部１３９は、電圧指令加算部１３９ａと、電流制限部１３９ｂと、電流リミッタ部１３９ｃと、積分器１３９ｄとを有する。
【0057】
電圧補正部１３３は、駆動制御部１３０に入力される電圧指令と、トランス３の１次側の電圧との差を、電圧の偏差として求めて、前記電圧の偏差を、ＰＩ制御によって目標値に信号変換する。電圧補正部１３３は、電圧偏差演算部１３３ａと、ＰＩ制御部１３３ｂとを有する。
【0058】
電圧偏差演算部１３３ａは、駆動制御部１３０に入力される電圧指令と、トランス３の１次側の電圧（電圧ＦＢ）との差を、電圧の偏差として求める。ＰＩ制御部１３３ｂは、前記電圧の偏差を、ゲインによって調整して電圧の目標値に信号変換する。信号変換された電圧の目標値は、第１指令生成部１３１の電圧指令補正部１３５及び第２指令生成部１３２の電圧指令補正部１３８に入力される。
【0059】
駆動制御部１３０が上述の構成を有することにより、２つの電源回路１１，１２から出力される電流を調整して、トランス３を介して軌道回路２に所定の電力を供給することができる。図３は、電源回路１１，１２の出力電流とトランス３の１次側の電圧との関係を示す図である。図３に示すように、上述の構成を有する駆動制御部１３０によって、トランス３の１次側の電圧が所望の電圧になるように、電源回路１１，１２から異なる電流を出力させることができる。
【0060】
このように、給電装置１は、２つの電源回路１１，１２から軌道回路２に電力を供給可能な構成を有するため、２つの電源回路１１，１２のうち一方の電源回路のスイッチング素子が故障した場合でも、他方の電源回路から軌道回路２に電力を供給することができる。したがって、軌道回路２に電力を継続して供給することが可能な給電装置１を実現できる。
【0061】
本実施形態では、給電装置１は、軌道回路２に電力を供給する。給電装置１は、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を有し、電源及び軌道回路２に対して電気的に接続されるとともに、互いに電気的に並列に接続された複数の電源回路１１，１２と、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動を制御することにより、複数の電源回路１１，１２による軌道回路２への電力の供給を制御する駆動制御部１３０と、を有する。
【0062】
これにより、互いに電気的に並列に接続された複数の電源回路１１，１２における複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を駆動することにより、複数の電源回路１１，１２から軌道回路２に電力を供給できる。よって、複数の電源回路１１，１２のうち一部の電源回路においてスイッチング素子が故障した場合でも、駆動制御部１３０によって他の電源回路における複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を駆動することにより、前記他の電源回路から軌道回路２に電力を供給することができる。
【0063】
したがって、複数の電源回路１１，１２のうち一部の電力変換部においてスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４が故障した場合でも、給電装置１から軌道回路２に電力を継続して供給することができる。
【0064】
駆動制御部１３０は、複数の電源回路１１，１２から出力される電流が、電源回路ごとに異なるように、複数の電源回路１１，１２においてチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３の駆動をそれぞれ制御してもよい。すなわち、駆動制御部１３０は、複数の電源回路１１，１２から出力される電流が電源回路ごとに異なるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して複数の電源回路１１，１２に出力してもよい。
【0065】
これにより、複数の電源回路１１，１２から出力する電流を異ならせることができる。よって、それぞれの電源回路におけるチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３や複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の劣化の度合いを異ならせることができる。したがって、複数の電源回路１１，１２において各スイッチング素子の故障の発生タイミングを変えることができる。
【0066】
よって、各電源回路のチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４が同時に故障するのを防止できる。したがって、複数の電源回路１１，１２のうち一部の電源回路におけるスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置１から軌道回路２に電力を継続して供給することができる。
【0067】
例えば、駆動制御部１３０は、正常時には、２つの電源回路１１，１２の一方の電流出力が１００％で且つ他方の電流出力が０％になるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。そして、前記一方の電源回路においてスイッチング素子が故障した場合には、駆動制御部１３０は、前記一方の電源回路の電流出力が０％で且つ前記他方の電源回路の電流出力が１００％になるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。
【0068】
また、例えば、駆動制御部１３０は、正常時には、２つの電源回路１１，１２の電流出力が５０％ずつになるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。そして、前記一方の電源回路においてスイッチング素子が故障した場合には、駆動制御部１３０は、前記一方の電源回路の電流出力が０％で且つ前記他方の電源回路の電流出力が１００％になるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。
【0069】
このように、駆動制御部１３０は、複数の電源回路１１，１２のうち一部の電源回路におけるスイッチング素子が故障した場合に、故障していない電源回路から出力される電流を制御するように、前記故障していない電源回路における複数のスイッチング素子の駆動を制御してもよい。
【0070】
これにより、複数の電源回路１１，１２のうち一部の電源回路におけるスイッチング素子が故障した場合に、故障していない電源回路の複数のスイッチング素子を駆動させることにより、前記故障していない電源回路から負荷に電力を供給することができる。
【0071】
したがって、前記複数の電源回路のうち一部の電源回路におけるスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置１から軌道回路２に電力を継続して供給することができる。
【0072】
また、例えば、駆動制御部１３０は、２つの電源回路１１，１２の電流出力の比率が変更されるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。
【0073】
例えば、駆動制御部１３０は、２つの電源回路１１，１２の一方の電流出力が３０％で且つ他方の電流出力が７０％になるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力して、所定期間が経過したら、２つの電源回路１１，１２の一方の電流出力が７０％で且つ他方の電流出力が３０％になるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力するなど、電流出力の比率を定期的に変更してもよい。
【0074】
これにより、複数の電源回路１１，１２から出力する電流出力の比率を固定にする場合に比べて、電流の平均値や実効値を全体的に抑えることができる。よって、それぞれの電源回路における複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の劣化の度合いを遅らせることができる。したがって、複数の電源回路１１，１２においてチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３や各スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障の発生タイミングを遅らせることができる。
【0075】
また、例えば、駆動制御部１３０は、２つの電源回路１１，１２におけるチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の温度を検出し、その検出結果に応じて２つの電源回路１１，１２の電流出力の比率が変更されるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。すなわち、例えば、電源回路１１のチョッパ用スイッチング素子１１３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の温度が閾値を超えた場合に、駆動制御部１３０は、電源回路１１の電流出力を低下させるように、電圧指令Ａを生成して電源回路１１に出力してもよい。この場合には、駆動制御部１３０は、電源回路１２の電流出力を増大させるように、電圧指令Ｂを生成して電源回路１２に出力する。また、電源回路１１のチョッパ用スイッチング素子１１３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の温度によっては、電源回路１１の電流出力が０％で且つ電源回路１２の電流出力が１００％になるように、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成して２つの電源回路１１，１２に出力してもよい。
【0076】
なお、駆動制御部１３０は、上述のように２つの電源回路１１，１２の電流出力を異ならせたり変更させたりするように電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成する場合、基準電流演算部１３４ｂ，１３７ｂにおいて２つの電源回路１１，１２の電流出力が所望の比率になるように、ゲインを調整する。
【0077】
以上のように駆動制御部１３０によって、２つの電源回路１１，１２の電流出力の比率を変更することにより、電源回路１１，１２のチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の劣化を遅らせることができる。よって、電源回路１１，１２のチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障のタイミングを調整できる。したがって、給電装置１から軌道回路２に電力をより確実に継続して供給することができる。
【0078】
（変形例）
以上の構成を有する給電装置１において、チョッパ駆動制御部１３０ａは、２つの電源回路１１，１２のチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３を駆動する指令信号に対して、両者のパルス周期におけるオン状態の期間が重複しないように指令信号を生成してもよい。例えば、図４に示すように、両者のパルス周期のオン状態の期間またはオフ状態の期間が、チョッパ駆動制御部１３０ａの制御周期の半分の期間を超える場合、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３を駆動する指令信号のオン状態の期間とオフ状態の期間とが逆になるように、指令信号を生成すればよい。また、図５に示すように、両者のパルス周期のオン状態の期間またはオフ状態の期間が、制御周期の半分の期間を超えない場合、オン状態の期間が長いチョッパ用スイッチング素子がオフ状態の期間内に、オン状態の期間が短いチョッパ用スイッチング素子のオン状態の期間が含まれるように、指令信号を生成すればよい。
以上の構成を有する給電装置１において、チョッパ駆動制御部１３０ａは、２つの電源回路１１，１２のチョッパ用スイッチング素子１１３，１２３を駆動する指令信号に対して、両者のパルス周期におけるオン状態の期間が重複しないように指令信号を生成してもよい。例えば、図４に示すように、両者のパルス周期のオン状態の期間またはオフ状態の期間が、チョッパ駆動制御部１３０ａの制御周期の半分の期間を超える場合、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３を駆動する指令信号のオン状態の期間とオフ状態の期間とが逆になるように、指令信号を生成すればよい。また、図５に示すように、両者のパルス周期のオン状態の期間またはオフ状態の期間が、制御周期の半分の期間を超えない場合、オン状態の期間が長いチョッパ用スイッチング素子がオフ状態の期間内に、オン状態の期間が短いチョッパ用スイッチング素子のオン状態の期間が含まれるように、指令信号を生成すればよい。
【0079】
これにより、電源回路１１のインダクタ１１４に電流が供給されるタイミングと、電源回路１２のインダクタ１２４に電流が供給されるタイミングとをずらすことができる。よって、電源回路１１，１２から出力される電流に含まれるリプル成分を小さくすることができる。
【0080】
＜実施形態２＞
図６は、実施形態２に係る給電装置１００を含む電力供給システムＰ２の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置１００では、電源回路１０１，１０２が、電流型インバータ１１６，１２６よりも電源側で且つコンデンサ１１２，１２２よりも電源側に、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
図６は、実施形態２に係る給電装置１００を含む電力供給システムＰ２の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置１００では、電源回路１０１，１０２が、電流型インバータ１１６，１２６よりも電源側で且つコンデンサ１１２，１２２よりも電源側に、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【0081】
電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２（電流遮断部）は、電流型インバータ１１６，１２６よりも電源側で且つコンデンサ１１２，１２２よりも電源側に位置する。詳しくは、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２は、整流回路１１１，１２１とコンデンサ１１２，１２２との間で且つ低電圧側に位置する。
【0082】
電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２は、ＩＧＢＴであってもよいし、他の構成を有するパワー半導体デバイスであってもよいし、電流の流れを遮断可能な構成を有していれば他の構成のスイッチング素子であってもよい。
【0083】
電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２は、駆動制御部１３０によって駆動制御されてもよいし、専用の制御部によって駆動制御されてもよい。電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２は、２つの電源回路１０１，１０２のうち一方の電源回路のスイッチング素子が故障した場合に、駆動制御されてもよいし、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２に流れる電流が閾値以上の場合に、駆動制御されてもよい。
【0084】
例えば、２つの電源回路１０１，１０２のうち一方の電源回路のスイッチング素子が故障した場合、他方の電源回路から前記一方の電源回路の電流型インバータに電流が流れる可能性がある。前記一方の電源回路の電流型インバータに流れ込んだ電流は、前記一方の電源回路内の低電圧側を電源に向かって流れる可能性がある。上述のように電源回路に電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２を設けることにより、上述のようなリターン電流を止めることができる。
【0085】
しかも、給電装置１００の始動時に、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２をオフ状態にすることにより、コンデンサ１１２，１２２に突入電流が流れるのを防止できる。
【0086】
以上より、本実施形態では、電源回路１０１，１０２は、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４によって構成される電流型インバータ１１６，１２６（スイッチング回路）と、電流型インバータ１１６，１２６よりも電源側に、前記電源に対して電気的に並列に接続されたコンデンサ１１２，１２２と、コンデンサ１１２，１２２よりも前記電源側に、複数の電源回路１０１，１０２のうち一部の電源回路におけるスイッチング素子が故障した場合に、前記一部の電源回路内を電流型インバータ側から前記電源側に流れるリターン電流を遮断可能な電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２と、を有する。
【0087】
これにより、複数の電源回路１０１，１０２のうち一部の電源回路のスイッチング素子が故障して電流型インバータが短絡状態になった場合でも、残りの電源回路から、前記一部の電源回路の電流型インバータを介して電源側に流れるリターン電流を、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２によって遮断することができる。よって、電気的に並列に接続された複数の電源回路１０１，１０２の一部におけるスイッチング素子が故障した場合でも、給電装置１００の電源側が損傷を受けるのを防止できる。
【0088】
しかも、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２は、電流型インバータ１１６，１２６に対して電源側に位置しているコンデンサ１１２，１２２よりも前記電源側に位置しているため、給電装置１００の始動時に、電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２によって電流を遮断することができ、コンデンサ１１２，１２２に突入電流が流れるのを防止できる。
【0089】
＜実施形態３＞
図７は、実施形態３に係る給電装置２００を含む電力供給システムＰ３の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置２００では、駆動制御部２３０が電源回路１１，１２の電流型インバータ１１６，１２６の故障検出を行う故障検出部２３１を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
図７は、実施形態３に係る給電装置２００を含む電力供給システムＰ３の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置２００では、駆動制御部２３０が電源回路１１，１２の電流型インバータ１１６，１２６の故障検出を行う故障検出部２３１を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【0090】
図７に示すように、駆動制御部２３０は、電源回路１１，１２の電流型インバータ１１６，１２６の故障検出を行う故障検出部２３１を有する。
【0091】
故障検出部２３１は、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３や電流型インバータ１１６，１２６のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４において、ゲート信号などの駆動信号と、各スイッチング素子の出力信号（後述する比較部等に入力可能にした信号）とに基づいて、故障の有無を検出する。
【0092】
図８は、故障検出部２３１の構成を模式的に示す機能ブロック図である。図８に示すように、故障検出部２３１は、信号生成部２３２と、故障判定部２３３とを有する。信号生成部２３２は、前記駆動信号及び前記出力信号を用いて、スイッチング素子の故障を判定するための判定信号を生成する。
【0093】
信号生成部２３２は、比較部２４１ａ，２４１ｂと、信号変換部２４２ａ，２４２ｂと、論理回路２４３ａ，２４３ｂとを有する。本実施形態では、信号生成部２３２は、比較部、信号変換部及び論理回路を、それぞれ２つ有する。
【0094】
比較部２４１ａ，２４１ｂは、スイッチング素子の出力信号及び基準信号を用いて、比較信号を生成する。前記出力信号は、例えば図９に示す信号である。図９に示すような駆動信号がスイッチング素子に入力されると、スイッチング素子が正常である時（正常時）には、駆動信号に対してＨｉｇｈとＬｏｗとが反転した状態の出力信号が得られる。一方、スイッチング素子が開放状態の時（開放時）には、スイッチング素子からはＨｉｇｈ信号（Ｈ）が出力される。また、スイッチング素子が短絡状態の時（短絡時）には、スイッチング素子からＬｏｗ信号（Ｌ）が出力される。前記基準信号は、例えば、スイッチング素子の出力信号において、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号との間の値を有する一定の信号である。
【0095】
信号変換部２４２ａ，２４２ｂは、比較部２４１ａ，２４１ｂからそれぞれ出力される比較信号を信号変換して、図１０のＩＩＩ及び図１１のＩＶで示すような信号を生成する。本実施形態では、信号変換部２４２ａは、図１０のＩＩＩで示す信号を出力する。信号変換部２４２ｂは、図１１のＩＶで示す信号を出力する。なお、図１０のＩＩＩで示す信号は、スイッチング素子の出力信号と同じ波形の信号である。図１１のＩＶで示す信号は、前記出力信号に対してＨｉｇｈとＬｏｗとが反転した状態の信号である。
【0096】
論理回路２４３ａ，２４３ｂは、信号変換部２４２ａ，２４２ｂから出力された信号と駆動信号とに基づいて、判定信号Ｖ，ＶＩを生成する。詳しくは、論理回路２４３ａは、信号変換部２４２ａから出力された信号（図１０のＩＩＩで示す信号）と、駆動信号（図１０のＩで示す信号）とを用いて、ＡＮＤの論理演算を行う。論理回路２４３ａに対して図１０のＩ及びＩＩＩで示す信号が入力される場合、スイッチング素子の正常時には、論理回路２４３ａからＬｏｗ信号が出力され、スイッチング素子の開放時には、駆動信号と同様の波形の信号が出力され、スイッチング素子の短絡時には、Ｌｏｗ信号が出力される。
【0097】
論理回路２４３ｂは、信号変換部２４２ｂから出力された信号（図１１のＩＶで示す信号）と、駆動信号に対して論理回路２４４（ＮＯＴ回路）等によりＨｉｇｈとＬｏｗとが反転した状態の信号（図１１のＩＩで示す信号）とを用いて、ＡＮＤの論理演算を行う。論理回路２４３ｂに対して図１１のＩＩ及びＩＶで示す信号が入力される場合、スイッチング素子の正常時には、論理回路２４３ａからＬｏｗ信号が出力され、スイッチング素子の開放時には、Ｌｏｗ信号が出力され、スイッチング素子の短絡時には、ＩＩで示す信号と同様の波形の信号が出力される。
【0098】
このように得られた判定信号Ｖ，ＶＩは、故障判定部２３３に入力される。故障判定部２３３は、判定信号Ｖ，ＶＩに基づいて、スイッチング素子の故障を判定する。具体的には、故障判定部２３３は、Ｌｏｗ信号以外の波形の信号が入力された場合に、スイッチング素子が故障していると判定する。故障判定部２３３は、Ｌｏｗ信号以外の波形の判定信号Ｖが入力された場合に、スイッチング素子が開放状態であると判定する。また、故障判定部２３３は、Ｌｏｗ信号以外の波形の判定信号ＶＩが入力された場合、スイッチング素子が短絡状態であると判定する。すなわち、故障判定部２３３は、スイッチング素子における正常状態、開放状態、短絡状態の各状態を判定することができる。
【0099】
なお、特に図示しないが、本実施形態の駆動制御部２３０も実施形態１の駆動制御部１３０と同様、電流型インバータ２１６，２２６のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を駆動制御するインバータ駆動制御部と、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３を駆動制御するチョッパ駆動制御部とを有する。
【0100】
本実施形態の構成により、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３や電源回路１１，１２の電流型インバータ１１６，１２６のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障を検出することができる。しかも、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３やスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の開放及び短絡の故障も検出することができる。
【0101】
スイッチング素子の開放状態及び短絡状態を別の検出装置によって検出する場合には、検出タイミングに差が生じる。そうすると、故障時の対応が遅れる可能性がある。これに対し、本実施形態の構成により、スイッチング素子の状態（正常、開放、短絡）を同時に判定できるため、スイッチング素子の故障を迅速に検出できる。
【0102】
なお、本実施形態では、故障検出部２３１は、駆動制御部２３０の機能の一部である。しかしながら、故障検出部は、駆動制御部２３０とは別の制御部によって構成されていてもよい。また、故障検出部２３１は、スイッチング素子の状態（正常、開放、短絡）を同時に検出可能な構成であれば、本実施形態以外の構成を有していてもよい。
【0103】
＜実施形態４＞
図１２は、実施形態４に係る給電装置３００を含む電力供給システムＰ４の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置３００は、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれブレーカ３１３，３１４，３１５，３１６を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
図１２は、実施形態４に係る給電装置３００を含む電力供給システムＰ４の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置３００は、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれブレーカ３１３，３１４，３１５，３１６を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【0104】
図１２に示すように、給電装置３００は、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれブレーカ３１３，３１４，３１５，３１６を有する。ブレーカ３１３，３１４，３１５，３１６は、スイッチ操作によって機械的に回路を切断する。ブレーカ３１３，３１４は、遮断器１３，１４よりも電源側に位置する。ブレーカ３１５，３１６は、遮断器１５，１６よりもトランス３側に位置する。
【0105】
これにより、電源回路１１，１２の電流型インバータ１１６，１２６の一方のスイッチング素子が故障した場合に、故障した電源回路を、電源及びトランス３に対してより確実に切り離すことができる。
【0106】
＜実施形態５＞
図１３は、実施形態５に係る給電装置４００を含む電力供給システムＰ５の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置４００は、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれコネクタ４１３，４１４，４１５，４１６を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
図１３は、実施形態５に係る給電装置４００を含む電力供給システムＰ５の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置４００は、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれコネクタ４１３，４１４，４１５，４１６を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【0107】
図１３に示すように、給電装置４００は、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれコネクタ４１３，４１４，４１５，４１６を有する。コネクタ４１３，４１４，４１５，４１６は、図示しない接続端子を有し、電力線同士を容易に接続または離脱させることができる。コネクタ４１３，４１４は、遮断器１３，１４と電源回路１１，１２との間に位置する。コネクタ４１５，４１６は、遮断器１５，１６と電源回路１１，１２との間に位置する。
【0108】
これにより、電源回路１１を、コネクタ４１３，４１５によって、電源及びトランス３に対して容易に着脱することができる。同様に、電源回路１２を、コネクタ４１４，４１６によって、電源及びトランス３に対して容易に着脱することができる。すなわち、電源回路１１，１２をユニット化することができる。
【0109】
よって、電源回路１１，１２のうち故障した電源回路を、容易に取り外して、交換することができる。また、電源回路１１，１２の一方のみを電源及びトランス３に電気的に接続して、一方の電源回路によって軌道回路２に電力を供給する構成に容易に変更することもできる。
【0110】
＜実施形態６＞
図１４は、実施形態６に係る給電装置５００を含む電力供給システムＰ６の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置５００は、電源回路１１，１２において故障しているスイッチング素子を検出する故障箇所検出部５４１，５４２を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
図１４は、実施形態６に係る給電装置５００を含む電力供給システムＰ６の概略構成を示す図である。本実施形態の給電装置５００は、電源回路１１，１２において故障しているスイッチング素子を検出する故障箇所検出部５４１，５４２を有する点で、実施形態１の給電装置１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【0111】
図１４に示すように、給電装置５００は、電源回路１１，１２に、故障箇所検出部５４１，５４２を有する。故障箇所検出部５４１，５４２は、電源回路１１，１２の低電圧側に設けられていて、故障しているスイッチング素子を検出する際には電源回路１１，１２の一部を構成する。
【0112】
具体的には、図１４に示すように、電源回路１２においてスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行う場合には、故障箇所検出部５４２は、電源回路１２の低圧側の一部を構成する。なお、図１４に示すように、電源回路１２においてスイッチング素子の故障検出を行う場合には、遮断器１６が開放した状態である。
【0113】
一方、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行わない場合には、図１４に示す電源回路１１のように、故障箇所検出部５４１は、電源回路１１の一部を構成せずに電源回路１１から電気的に分離されている。
【0114】
なお、図１４では、電源回路１１において、故障箇所検出部５４１は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行っておらず、電源回路１２において、故障箇所検出部５４２は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行っている。しかしながら、電源回路１２において、故障箇所検出部５４２は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行っておらず、電源回路１１において、故障箇所検出部５４１は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行ってもよい。また、電源回路１１，１２において、故障箇所検出部５４１，５４２が、それぞれ、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行ってもよい。
【0115】
故障箇所検出部５４２は、電源回路１２のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の故障検出を行う場合には、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４に対して駆動信号を出力する。故障箇所検出部５４２は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動によって電源回路１２内に流れる電流を検出する。故障箇所検出部５４２は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の駆動状態と電源回路１２内に流れる電流との関係が正しければ、故障はないと判断し、前記関係が正しい関係でなければ、そのときに駆動しているスイッチング素子が故障していると判断する。
【0116】
以上より、本実施形態では、複数の電源回路１１，１２は、それぞれ、複数のスイッチング素子のうち故障したスイッチング素子を検出可能な故障箇所検出部５４１，５４２を有する。
【0117】
これにより、複数の電源回路１１，１２のうち一部の電源回路のスイッチング素子が故障した場合、前記一部の電源回路においてどのスイッチング素子が故障したのかを容易に検出することができる。よって、故障したスイッチング素子を容易に交換することができる。したがって、電源回路のスイッチング素子が故障した場合でも、前記電源回路を迅速に復帰させることができる。
【0118】
なお、故障箇所検出部５４１，５４２は、チョッパ用スイッチング素子１１３，１２３の故障を検出してもよい。故障箇所検出部は、複数の電源回路のうち一部のみに設けられていてもよい。また、電源回路において故障箇所検出部が設けられる位置は、電源回路の低電圧側に限らず、スイッチング素子の故障を検出可能な位置であれば、どの位置であってもよい。
【0119】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【0120】
前記各実施形態では、給電装置１は、２つの電源回路１１，１２を有する。しかしながら、給電装置は、３つ以上の電源回路を有していてもよい。この場合、電源回路の数に応じて、チョッパ駆動制御部に指令生成部（第１指令生成部１３１や第２指令生成部１３２に相当）を追加して、電源回路に流れる電流と電圧補正部によって得られる補正値とに基づいて、チョッパ用スイッチング素子に対する電圧指令を生成すればよい。
【0121】
前記各実施形態では、給電装置１は、軌道回路２に電力を供給する。しかしながら、給電装置１は、軌道回路以外の回路に電力を供給してもよい。すなわち、電力供給システムＰ１の構成は、給電装置１から負荷に電力を供給する構成であれば、他の構成であってもよい。
【0122】
前記各実施形態では、電源回路１１に対する電圧指令Ａは、第１指令生成部１３１によって生成される。電源回路１２に対する電圧指令Ｂは、第２指令生成部１３２によって生成される。しかしながら、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成する構成は、本実施形態の構成に限定されない。複数の電源回路に対してそれぞれ出力される電圧指令は、負荷に電力を供給可能なように前記複数の電源回路を駆動させることができれば、どのように生成されてもよい。
【0123】
前記各実施形態では、電源回路１１，１２は、電力変換部として電流型インバータ１１６，１２６を有する。しかしながら、電源回路が有する電力変換部は、電圧形インバータなどの他の構成を有していてもよい。すなわち、前記電力変換部は、複数のスイッチング素子を有し且つ電力変換が可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。
【0124】
前記実施形態１では、図２に示すように、チョッパ駆動制御部１３０ａは、第１指令生成部１３１と、第２指令生成部１３２と、電圧補正部１３３とを有する。第１指令生成部１３１及び第２指令生成部１３２は、電圧補正部１３３によって得られる電圧の補正値を用いて、電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成する。
【0125】
しかしながら、インバータ駆動制御部は、電源回路１１，１２を５０％ずつの電流出力で駆動させる場合、電圧補正部によって得られる電圧の補正値を用いずに電圧指令Ａ及び電圧指令Ｂを生成してもよい。すなわち、図１５に示すように、チョッパ駆動制御部１１３０ａは、第１指令生成部１１３１と、第２指令生成部１１３２とを有する一方、電圧補正部を有していなくてもよい。
【0126】
第１指令生成部１１３１は、電圧補正部１１３４と、電圧指令補正部１１３５と、電圧指令生成部１３６とを有する。
【0127】
電圧補正部１１３４は、電圧偏差演算部１１３４ａと、ＰＩ制御部１１３４ｂとを有する。電圧偏差演算部１１３４ａは、電圧指令からトランス３の１次側の電圧を減算して、電圧の偏差を求める。ＰＩ制御部１１３４ｂは、求めた電圧の偏差を、ゲインによって調整して電圧の目標値に信号変換する。
【0128】
電圧指令補正部１１３５は、電圧補正部１１３４によって求められた電圧の目標値に対して、後述する電流補正調整部１１３７ｃで算出された電圧指令を減算して、その差を電圧制御量として求める。
【0129】
その後、前記電圧制御量を用いて、電圧指令生成部１３６によって、電圧指令Ａが生成される。なお、電圧指令生成部１３６は、実施形態１の電圧指令生成部１３６と同じ構成を有するため、説明を省略する。
【0130】
第２指令生成部１１３２は、電流補正部１１３７と、電圧指令補正部１１３８と、電圧指令生成部１３９とを有する。
【0131】
電流補正部１１３７は、電流偏差演算部１１３７ａと、ＰＩ制御部１１３７ｂと、電流補正調整部１１３７ｃとを有する。
【0132】
電流偏差演算部１１３７ａは、電源回路１１に流れる電流と電源回路１２に流れる電流との偏差を算出する。ＰＩ制御部１１３７ｂは、求めた電流の偏差を、ゲインによって調整して電流の目標値に信号変換する。電流補正調整部１１３７ｃは、電流の目標値を、電流の目標値に相当する電圧指令に変換する。求めた電圧指令は、第１指令生成部１１３１の電圧指令補正部１１３５に入力される。
【0133】
電圧指令補正部１１３８は、電流補正調整部１１３７ｃで求めた電圧指令に、第１指令生成部１１３１のＰＩ制御部１１３４ｂによって得られる電圧の目標値を加算することにより、その和を電圧制御量として求める。
【0134】
その後、前記電圧制御量を用いて、電圧指令生成部１３９によって、電圧指令Ｂが生成される。なお、電圧指令生成部１３９は、実施形態１の電圧指令生成部１３９と同じ構成を有するため、説明を省略する。
【0135】
前記実施形態２では、２つの電源回路１０１，１０２に、それぞれ、リターン電流を止める電流遮断用スイッチング素子１４１，１４２が設けられている。しかしながら、２つの電源回路の一方のみに、電流遮断用スイッチング素子を設けてもよい。また、電源回路に、電流遮断用スイッチング素子の代わりに、抵抗を設けてもよい。
【0136】
前記実施形態３では、信号生成部２３２が、２つの比較部２４１ａ，２４１ｂを有する。しかしながら、信号生成部は、１つの比較部のみを有していてもよい。
【0137】
図１６は、信号生成部１２３２が１つの比較部１２４１を有する故障検出部１２３１の構成を模式的に示す機能ブロック図である。図１６に示すように、故障検出部１２３１は、信号生成部１２３２と、故障判定部２３３とを有する。信号生成部１２３２は、駆動信号及びスイッチング素子の出力信号を用いて、スイッチング素子の故障を判定するための判定信号を生成する。比較部１２４１は、スイッチング素子の出力信号及び基準信号を用いて、比較信号を生成して、この比較信号を信号変換部１２４２ａ，２４２ｂの両方に出力する。信号変換部１２４２ａは、論理回路（ＮＯＴ回路）等が組み込まれていて、前記比較信号を反転させることができる。これにより、信号生成部２３２の回路構成を簡素化できる。
【0138】
前記実施形態４では、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれブレーカ３１３，３１４，３１５，３１６が設けられている。しかしながら、電源回路の電源側またはトランス側のみに、ブレーカが設けられていてもよい。また、複数の電源回路のうち一部の電源回路のみに、ブレーカが設けられていてもよい。電源回路の電源側及びトランス側の少なくとも一方に、ブレーカの代わりに、ナイフスイッチが設けられていてよい。
【0139】
前記実施形態５では、電源回路１１，１２の電源側及びトランス３側に、それぞれコネクタ４１３，４１４，４１５，４１６が設けられている。しかしながら、コネクタは、複数の電源回路のうち一部の電源回路のみに設けられていてもよい。すなわち、複数の電源回路のうち一部の電源回路のみがユニット化されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0140】
本発明は、負荷に電力を供給する給電装置に利用可能である。
【符号の説明】
【0141】
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６ 電力供給システム
１、１００、２００、３００、４００、５００ 給電装置
２ 軌道回路（負荷）
３ トランス
４ コンデンサ
１１、１２、１０１、１０２ 電源回路（電力変換部）
１１１、１２１ 整流回路
１１２、１２２ コンデンサ
１１３、１２３ チョッパ用スイッチング素子
１１４、１１５、１２４、１２５ インダクタ
１１６、１２６ 電流型インバータ（スイッチング回路）
１３、１４、１５、１６ 遮断器
１３０、２３０ 駆動制御部
１３０ａ、１１３０ａ チョッパ駆動制御部
１３０ｂ インバータ駆動制御部
１３１、１１３１ 第１指令生成部
１３２、１１３２ 第２指令生成部
１３３ 電圧補正部
１３３ａ、１１３４ａ 電圧偏差演算部
１３３ｂ、１１３４ｂ、１１３７ｂ ＰＩ制御部
１３４、１３７、１１３７ 電流補正部
１１３４ 電圧補正部
１３４ａ、１３７ａ 電流加算部
１３４ｂ、１３７ｂ 基準電流演算部
１３４ｃ、１３７ｃ、１１３７ａ 電流偏差演算部
１３４ｄ、１３７ｄ、１１３４ｂ、１１３７ｂ ＰＩ制御部
１３４ｅ、１３７ｅ、１１３７ｃ 電流補正調整部
１３５、１３８、１１３５、１１３８ 電圧指令補正部
１３６、１３９ 電圧指令生成部
１３６ａ、１３９ａ 電圧指令加算部
１３６ｂ、１３９ｂ 電流制限部
１３６ｃ、１３９ｃ 電流リミッタ部
１３６ｄ、１３９ｄ 積分器
１４１、１４２ 電流遮断用スイッチング素子（電流遮断部）
２１ インダクタンス
２３１、１２３１ 故障検出部
２３２、１２３２ 信号生成部
２３３ 故障判定部
２４１ａ、２４１ｂ、１２４１ 比較部
２４２ａ、２４２ｂ、１２４２ａ 信号変換部
２４３ａ、２４３ｂ 論理回路
３１３、３１４、３１５、３１６ ブレーカ
４１３、４１４、４１５、４１６ コネクタ
５４１、５４２ 故障箇所検出部
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４ スイッチング素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
１、１００、２００、３００、４００、５００ 給電装置
２ 軌道回路（負荷）
３ トランス
４ コンデンサ
１１、１２、１０１、１０２ 電源回路（電力変換部）
１１１、１２１ 整流回路
１１２、１２２ コンデンサ
１１３、１２３ チョッパ用スイッチング素子
１１４、１１５、１２４、１２５ インダクタ
１１６、１２６ 電流型インバータ（スイッチング回路）
１３、１４、１５、１６ 遮断器
１３０、２３０ 駆動制御部
１３０ａ、１１３０ａ チョッパ駆動制御部
１３０ｂ インバータ駆動制御部
１３１、１１３１ 第１指令生成部
１３２、１１３２ 第２指令生成部
１３３ 電圧補正部
１３３ａ、１１３４ａ 電圧偏差演算部
１３３ｂ、１１３４ｂ、１１３７ｂ ＰＩ制御部
１３４、１３７、１１３７ 電流補正部
１１３４ 電圧補正部
１３４ａ、１３７ａ 電流加算部
１３４ｂ、１３７ｂ 基準電流演算部
１３４ｃ、１３７ｃ、１１３７ａ 電流偏差演算部
１３４ｄ、１３７ｄ、１１３４ｂ、１１３７ｂ ＰＩ制御部
１３４ｅ、１３７ｅ、１１３７ｃ 電流補正調整部
１３５、１３８、１１３５、１１３８ 電圧指令補正部
１３６、１３９ 電圧指令生成部
１３６ａ、１３９ａ 電圧指令加算部
１３６ｂ、１３９ｂ 電流制限部
１３６ｃ、１３９ｃ 電流リミッタ部
１３６ｄ、１３９ｄ 積分器
１４１、１４２ 電流遮断用スイッチング素子（電流遮断部）
２１ インダクタンス
２３１、１２３１ 故障検出部
２３２、１２３２ 信号生成部
２３３ 故障判定部
２４１ａ、２４１ｂ、１２４１ 比較部
２４２ａ、２４２ｂ、１２４２ａ 信号変換部
２４３ａ、２４３ｂ 論理回路
３１３、３１４、３１５、３１６ ブレーカ
４１３、４１４、４１５、４１６ コネクタ
５４１、５４２ 故障箇所検出部
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４ スイッチング素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】