特開 2024-132997 誘導発電機を用いた発電システム

(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】P2024132997

(43)【公開日】2024-10-01

(54)【発明の名称】誘導発電機を用いた発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/30 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

H02P9/30 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024039183

(22)【出願日】2024-03-13

(31)【優先権主張番号】P 2023040345

(32)【優先日】2023-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】西濱 和雄

(72)【発明者】

【氏名】松尾 興祐

(72)【発明者】

【氏名】金子 悟

(72)【発明者】

【氏名】池上 ▲徳▼磨

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 聡彦

(72)【発明者】

【氏名】石田 誠司

(72)【発明者】

【氏名】石田 俊彦

【テーマコード（参考）】

5H590

【Ｆターム（参考）】

5H590CA09

5H590CA23

5H590CC10

5H590CC24

5H590CD01

5H590CD03

5H590CE05

5H590DD42

5H590EA13

5H590FC12

5H590FC22

5H590FC23

5H590FC26

5H590HA07

(57)【要約】

【課題】２巻線かご形誘導発電機の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力を供給するコンバータの容量を小さくすることが可能な発電システムを提供する。
【解決手段】主巻線２１３１および補助巻線２１３２を含む一次巻線２１３と二次導体２２３とを有する誘導発電機２と、主巻線２１３１に接続され、主巻線２１３１に生じた交流電力を直流電力に変換するダイオードブリッジ３と、補助巻線２１３２に接続され、誘導発電機２を励磁するとともに、補助巻線２１３２に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ７とを備えた発電システム５０８において、誘導発電機２の一次巻線２１３に接続され、誘導発電機２に無効電力を供給するコンデンサ１１を備える。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する誘導発電機と、
前記主巻線に接続され、前記主巻線に生じた交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記補助巻線に接続され、前記誘導発電機を励磁するとともに、前記補助巻線に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータとを備えた発電システムにおいて、
前記誘導発電機の一次巻線に接続され、前記誘導発電機に無効電力を供給するコンデンサを備える
ことを特徴とする発電システム。

【請求項2】

請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記コンデンサは、前記主巻線に前記整流器と並列に接続されている
ことを特徴とする発電システム。

【請求項3】

請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記コンデンサは、前記補助巻線に前記コンバータと並列に接続されている
ことを特徴とする発電システム。

【請求項4】

請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記補助巻線のうち前記誘導発電機と前記コンデンサとを接続する部分に直列に配置されたリアクトルを備える
ことを特徴とする発電システム。

【請求項5】

請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記補助巻線のうち前記コンバータと前記コンデンサとを接続する部分に直列に配置されたリアクトルを備える
ことを特徴とする発電システム。

【請求項6】

請求項１に記載の発電システムと、
走行モータと、
補機モータと、
前記整流器から出力される直流電力を交流電力に変換して前記走行モータに供給する走行インバータと、
前記コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して前記補機モータに供給する補機インバータとを備える
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。

【請求項7】

請求項６に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記主巻線の電圧と出力が定格で周波数が最大となるトラクション定格運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最大で無負荷運転となるトラクション無負荷運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最小となるアイドリング運転時、および前記走行モータが回生動作を行うリタード運転時のうち、前記トラクション定格運転時の前記補助巻線の電流が最大になるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。

【請求項8】

請求項７に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記トラクション定格運転時の前記補助巻線の電流と、前記トラクション無負荷運転時の前記補助巻線の電流とが等しくなるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。

【請求項9】

請求項６に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記主巻線の電圧と出力が定格で周波数が最大となるトラクション定格運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最大で無負荷運転となるトラクション無負荷運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最小となるアイドリング運転時、および前記走行モータが回生動作を行うリタード運転時のうち、前記アイドリング運転時または前記リタード運転時の前記補助巻線の電流が最大になるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。

【請求項10】

請求項９に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記アイドリング運転時の前記補助巻線の電流と、前記トラクション無負荷運転時の前記補助巻線の電流とが等しくなるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。

【請求項11】

請求項２に記載の発電システムにおいて、
前記主巻線のうち前記誘導発電機と前記コンデンサとを接続する部分に直列に配置されたリアクトルを備える
ことを特徴とする発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する２巻線かご形誘導発電機を用いた発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する２巻線かご形誘導発電機を用いた発電システムが知られている。当該発電システムは、電気駆動式車両の駆動システム（ドライブシステム）などに適用される。このようなドライブシステムを開示する先行技術文献として、例えば特許文献１がある。

【0003】

特許文献１には、主巻線と補助巻線とを含む一次巻線を有する誘導発電機（２巻線かご形誘導発電機）と、走行用モータに電力を供給する走行用インバータと、補機用モータに電力を供給する補機用インバータと、前記主巻線に交流側端子が接続され、前記走行用インバータに直流側端子が接続された整流器（ダイオードブリッジ）と、前記補助巻線に交流側端子が接続され、前記補機用インバータに直流側端子が接続された発電用コンバータとを備えたドライブシステムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第７０８２７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

２巻線かご形誘導発電機を用いた発電システムでは、主巻線または補助巻線をコンバータで励磁する必要がある。コンバータはダイオードブリッジよりも高価であるため、特許文献１のように、主巻線よりも出力（有効電力）が一桁ほど小さい補助巻線にコンバータが接続され、主巻線にダイオードブリッジが接続される。しかしながら、励磁や漏れ磁束の発生に必要な電力（無効電力）は、２巻線かご形誘導発電機の全体の出力で決まるため、補助巻線側の出力（有効電力）に対して大きな無効電力をコンバータから供給する必要がある。そのため、コンバータの容量が大きくなるという課題がある。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２巻線かご形誘導発電機の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力を供給するコンバータの容量を小さくすることが可能な発電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する誘導発電機と、前記主巻線に接続され、前記主巻線に生じた交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記補助巻線に接続され、前記誘導発電機を励磁するとともに、前記補助巻線に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータとを備えた発電システムにおいて、前記誘導発電機の一次巻線に接続され、前記誘導発電機に無効電力を供給するコンデンサを備えるものとする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、２巻線かご形誘導発電機の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力をコンデンサから供給することができるため、コンバータの容量を小さくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施例に係る発電システムが搭載された電気駆動式ダンプトラックの外観を模式的に示す側面図

【図2】本発明の第１の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図

【図3】２巻線かご形誘導発電機の構造を示す側面図および断面図

【図4】電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける２巻線かご形誘導発電機の補助巻線電圧と発電周波数との関係を示す図

【図5】本発明の第１の実施例に係る発電システム内の有効電力と無効電力の流れを示す図

【図6】本発明の第１の実施例に係る２巻線かご形誘導発電機に要求される仕様を示す図

【図7】本発明の第１の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける補助巻線電流とコンデンサ静電容量との関係を示す図

【図8】本発明の第１の実施例に係るコンデンサの静電容量とトラクション定格運転時における発電機容量とコンデンサ静電容量との関係を示す図

【図9】本発明の第２の実施例に係る２巻線かご形誘導発電機に要求される仕様を示す図

【図10】本発明の第２の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける補助巻線電流とコンデンサ静電容量との関係を示す図

【図11】本発明の第２の実施例の変形例に係る電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける補助巻線電流とコンデンサ静電容量との関係を示す図

【図12】本発明の第３の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図

【図13】本発明の第４の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図

【図14】本発明の第５の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図

【図15】本発明の第６の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

【実施例0011】

本発明の第１の実施例に係る発電システムとして、電気駆動式ダンプトラックに搭載された発電システムを例に説明する。なお、本発明に係る発電システムは、他の電気駆動式車両（例えば電気駆動式ホイールローダ）にも適用可能である。

【0012】

図１は、第１の実施例に係る発電システムが搭載された電気駆動式ダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。図１において、電気駆動式ダンプトラック５００は、前後方向に延在して支持構造体を形成する車体フレーム５０１と、車体フレーム５０１の上部に前後方向に延在するように配置され、その後端下部がピン結合部５０２を介して車体フレーム５０１に傾動可能に設けられた荷台（ベッセル）５０３と、車体フレーム５０１の下方前側左右に設けられた一対の従動輪５０４Ｌ、５０４Ｒと、車体の下方後側左右に設けられた一対の駆動輪５０５Ｌ、５０５Ｒと、車体フレーム５０１の上方前側に設けられた運転席５０６と、車体フレーム５０１上に配置された動力源としての原動機１と、原動機１により駆動される２巻線かご形誘導発電機（以下適宜、誘導発電機）２と、誘導発電機２から出力される電力を用いて車輪（駆動輪５０５Ｌ、５０５Ｒ）を駆動する走行モータ５とを備えている。なお、図１においては、左右一対の従動輪５０４Ｌ、５０４Ｒおよび左右一対の駆動輪５０５Ｌ、５０５Ｒのうちの一方のみを図示し、他方については図中に括弧書きで符号のみを示して図示を省略する。

【0013】

図２は、第１の実施例に係る電気駆動式ダンプトラック５００に搭載された駆動システムの構成図である。図２において、駆動システム５０７は、原動機１と、原動機１によって駆動される誘導発電機２と、誘導発電機２を始動する始動バッテリ１０と、走行モータ５に電力を供給する走行インバータ４と、補機モータ９に電力を供給する補機インバータ８と、整流器としてのダイオードブリッジ３と、回生放電抵抗器６と、コンバータ７と、コンデンサ１１とを備えている。誘導発電機２は、主巻線２１３１および補助巻線２１３２を含む一次巻線と二次導体とを有する。本実施例に係る発電システム５０８は、原動機１、誘導発電機２、ダイオードブリッジ３、コンバータ７、およびコンデンサ１１により構成される。なお、ダイオードブリッジ３に替えて、サイリスタやトランジスタを整流器として用いても良い。

【0014】

ダイオードブリッジ３は、交流側端子が誘導発電機２の主巻線２１３１およびコンデンサ１１に接続され、直流側端子が走行インバータ４および回生放電抵抗器６に接続されている。回生放電抵抗器６は、走行モータ５の回生動作時（リタード運転時）にダイオードブリッジ３の直流側端子と走行インバータ４の直流側端子とに接続され、走行モータ５の回生動作によって発電される電力を放電する。主機側（ダイオードブリッジ３側、大容量側）の電力系統は、ダイオードブリッジ３、走行インバータ４、走行モータ５、回生放電抵抗器６、およびコンデンサ１１で構成される。

【0015】

コンバータ７は、交流側端子が誘導発電機２の補助巻線２１３２に接続され、直流側端子が補機インバータ８および始動バッテリ１０に接続されている。始動バッテリ１０は、誘導発電機２の起動時にコンバータ７に接続され、コンバータ７に電力を供給する。補機側（コンバータ側、小容量側）の電力系統は、コンバータ７、補機インバータ８、補機モータ９、および始動バッテリ１０で構成される。仮に、コンデンサ１１をコンバータ側に設けた場合、コンバータ７のスイッチングの毎に大電流が生じるが、本実施例のように、コンデンサ１１をダイオードブリッジ３側に設けることで電流が抑制される。

【0016】

誘導発電機２の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力は、コンデンサ１１から主巻線２１３１に供給される。したがって、コンバータ７から供給が必要な無効電力が小さくなり、コンバータ７の容量を小さくできる。

【0017】

アイドリング運転時は、電気駆動式ダンプトラック５００が停止している状態であり、原動機１の機械出力は、誘導発電機２の補助巻線２１３２で交流電力に変換され、変換される交流電力の電圧の大きさや周波数は、コンバータ７によって制御される。アイドリング運転時において、走行インバータ４が開放された状態であると、ダイオードブリッジ３に主巻線２１３１から電力が供給されない状態になる。一方、コンデンサ１１からは主巻線２１３１に無効電力が供給される状態であるため、コンバータ７から供給が必要な無効電力が小さくなり、コンバータ７の容量を小さくできる。

【0018】

トラクション運転時は、電気駆動式ダンプトラック５００のアクセルペダルが踏まれている状態であり、原動機１の出力は、アイドリング運転時と同様に誘導発電機２の補助巻線２１３２で交流電力に変換される他、誘導発電機２の主巻線２１３１でも交流電力に変換され、変換される交流電力の電圧の大きさや周波数は、コンバータ７によって制御される。トラクション運転時において、走行インバータ４が通電された状態であると、主巻線２１３１からダイオードブリッジ３に電力が供給されつつ、コンデンサ１１から主巻線２１３１に無効電力が供給される状態になる。したがって、コンバータ７から供給が必要な無効電力が小さくなり、コンバータ７の容量を小さくできる。

【0019】

リタード運転時は、電気駆動式ダンプトラック５００のブレーキペダルが踏まれている状態であり、原動機１の機械出力は、アイドリング運転時と同様に誘導発電機２の補助巻線２１３２で交流電力に変換され、変換される交流電力の電圧の大きさや周波数は、コンバータ７によって制御される。さらに、走行モータ５で回生される交流電力は、走行インバータ４によって直流電力に変換され、変換される直流電力の電圧の大きさは、ダイオードブリッジ３に逆方向の電圧が生じるように、走行インバータ４によって制御されるため、ダイオードブリッジ３に主巻線２１３１から電力が供給されない状態になる。一方、コンデンサ１１からは主巻線２１３１に無効電力が供給される状態であるため、コンバータ７から供給が必要な無効電力が小さくなり、コンバータ７の容量を小さくできる。

【0020】

図３は、２巻線かご形誘導発電機２の構造を示す側面図および断面図である。誘導発電機２は、固定子２１と回転子２２を備え、固定子２１は、固定子鉄心２１１で形成された固定子スロット２１２に一次巻線２１３が設置され、一次巻線２１３は、主巻線２１３１と補助巻線２１３２を有している。一次巻線２１３は、楔２１４によって固定子スロット２１２に保持されている。回転子２２は、回転子鉄心２２１で形成された回転子スロット２２２に回転子バー２２３１が設置され、回転子バー２２３１はエンドリング２２３２で端部を短絡されている。二次導体２２３は、回転子バー２２３１とエンドリング２２３２を有する。ギャップ２３は、固定子２１と回転子２２の間の空隙である。

【0021】

補助巻線２１３２の電圧をコンバータ７で変化させると、固定子鉄心２１１や回転子鉄心２２１を通る磁束量が変化し、主巻線２１３１を鎖交する磁束数が変化し、主巻線２１３１の電圧を変化させられ、走行インバータ４が要求する電圧になるように制御することができる。

【0022】

補助巻線２１３２の周波数をコンバータ７で変化させると、すべりが変化し、二次導体２２３の電流が変化し、主巻線２１３１と補助巻線２１３２から出力する電力を変化させられ、走行インバータ４や補機インバータ８が要求する電力になるように制御することができる。

【0023】

図４は、電気駆動式ダンプトラック５００の各運転モードにおける２巻線かご形誘導発電機２の補助巻線電圧と発電周波数との関係を示す図である。図４において、縦軸は補助巻線電圧であり、横軸は発電周波数である。補助巻線電圧は、誘導発電機２の補助巻線２１３２の線間電圧の実効値である。電気駆動式ダンプトラック５００の運転モードには、アイドリング運転、リタード運転、およびトラクション運転がある。

【0024】

アイドリング運転時において、原動機１の機械出力は小さいため、回転速度を低くして原動機１の効率を高めている。回転速度が低いため発電周波数が低い。発電周波数が低いときは発電できる電圧が低くなる。アイドリング運転時の補助巻線電圧をＶ_Ｍｉｎ、そのときの発電周波数をｆ_Ｍｉｎとしている。

【0025】

トラクション運転時においては、原動機１の機械出力は大きいため、原動機１の効率が良くなる回転速度は高くなる。回転速度が高いため発電周波数が高い。発電周波数が高いときは発電できる電圧が高くなる。トラクション運転時の最大補助巻線電圧をＶ_Ｍａｘ、定格補助巻線電圧をＶ_Ｒａｔとし、発電周波数をｆ_Ｍａｘとしている。

【0026】

リタード運転時においては、アイドリング運転時と同様に原動機１の機械出力は小さいが、素早くトラクション運転に切り替えられるように、アイドリング運転時よりも原動機１の回転速度は高い。アイドリング運転時よりも回転速度が高いため発電周波数が高い。アイドリング運転時よりも発電周波数が高いため、発電できる電圧は高くなる。

【0027】

図５は、発電システム５０８内の有効電力と無効電力の流れを示す図である。図５において、無効電力の正負の符号は、発電機側およびコンデンサ側から見たとき、電圧よりも電流が遅れる場合を正、電圧よりも電流が進む場合を負とする。

【0028】

無効電力は、誘導発電機２の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力をＱ_ｇ、誘導発電機２の主巻線２１３１に供給される無効電力をＱ_{ｇＭａｉｎ}、誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力をＱ_ｇＡｕｘ、コンデンサ１１に供給される無効電力をＱ_ｃ、ダイオードブリッジ３から発生する無効電力をＱ_ｄとしている。これらの無効電力が釣り合うように、誘導発電機２の補助巻線２１３２に無効電力Ｑ_ｇＡｕｘがコンバータ７から供給される。

【0029】

誘導発電機２の補助巻線２１３２の出力（有効電力）をＰ_ｇＡｕｘ、補助巻線電圧をＶ_Ａｕｘとすると、補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘは、次式で表される。

【0030】

【数1】

【0031】

補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘは、誘導発電機２の補助巻線２１３２の線電流の実効値である。最大補助巻線電流をＩ_Ｍａｘとすると、コンバータ７に必要な容量Ｓ_Ｃｏｎｖは、次式で表される。

【0032】

【数2】

【0033】

数２式において、トラクション運転時の最大補助巻線電圧Ｖ_Ｍａｘは、発電機に与えられる仕様であり決定されているため、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘが分かれば、コンバータ７に必要な容量Ｓ_Ｃｏｎｖが決まる。

【0034】

誘導発電機２の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力Ｑ_ｇは、次式で表される。

【0035】

【数3】

【0036】

ダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄは、次式で表される。

【0037】

【数4】

【0038】

数３式から数４式を差し引くと、次式が得られる。

【0039】

【数5】

【0040】

数５式より、誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_ｇＡｕｘは、次式で表される。

【0041】

【数6】

【0042】

主巻線電圧をＶ_Ｍａｉｎ、発電角周波数をω、コンデンサ１１の静電容量をＣとすると、コンデンサ１１に供給される無効電力Ｑ_ｃは、次式で表される。

【0043】

【数7】

【0044】

主巻線電圧に対する補助巻線電圧の比をＫ_Ｖとすると、補助巻線電圧Ｖ_Ａｕｘは、次式で表される。

【0045】

【数8】

【0046】

以下、各運転時において、補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘの計算式を導出する。

【0047】

まず、トラクション運転時の定格状態（トラクション定格運転時）の計算式を導出する。誘導発電機２の主巻線２１３１と補助巻線２１３２の定格容量を、それぞれＳ_{ｇＭａｉｎＲａｔ}、Ｓ_{ｇＡｕｘＲａｔ}、定格力率を、それぞれＰ_{ＦｇＭａｉｎＲａｔ}、Ｐ_{ＦｇＡｕｘＲａｔ}とすると、トラクション運転時の定格状態において誘導発電機２の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力Ｑ_ｇＴＲは、次式で表される。

【0048】

【数9】

【0049】

トラクション運転時の定格状態における誘導発電機２の主巻線２１３１の出力（有効電力）をＰ_{ｇＭａｉｎＴＲ}、ダイオードブリッジ３の定格力率をＰ_{ＦｄＲａｔ}とするとき、トラクション運転時の定格状態においてダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄＴＲは、次式で表される。

【0050】

【数10】

【0051】

一般に、ダイオードブリッジ３の力率は０．９５５とされており、トラクション運転時の定格状態におけるダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄＴＲは、次式で表される。

【0052】

【数11】

【0053】

数１１式を整理すると、トラクション運転時の定格状態におけるダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄＴＲは、次式で表される。

【0054】

【数12】

【0055】

トラクション運転時の定格状態における主巻線電圧をＶ_{ＭａｉｎＴＲ}、トラクション運転時の定格状態における発電角周波数をω_ＴＲとすると、トラクション運転時の定格状態においてコンデンサ１１に供給される無効電力Ｑ_ｃＴＲは、次式で表される。

【0056】

【数13】

【0057】

トラクション運転時の定格状態における補助巻線電圧Ｖ_{ＡｕｘＴＲ}は、次式で表される。

【0058】

【数14】

【0059】

数６式より、トラクション運転時の定格状態において誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_{ｇＡｕｘＴＲ}は、次式で表される。

【0060】

【数15】

【0061】

数１５式のＱ_ｇＴＲに数９式、Ｑ_ｄＴＲに数１２式、Ｑ_ｃＴＲに数１３式を代入することで、トラクション運転時の定格状態において誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_{ｇＡｕｘＴＲ}が得られる。

【0062】

トラクション運転時の定格状態における誘導発電機２の補助巻線２１３２の出力（有効電力）をＰ_{ｇＡｕｘＴＲ}とすると、数１式より、トラクション運転時の定格状態における補助巻線電流Ｉ_{ＡｕｘＴＲ}は、次式で表される。

【0063】

【数16】

【0064】

数１６式のＱ_{ｇＡｕｘＴＲ}に数１５式、Ｖ_{ＡｕｘＴＲ}に数１４式を代入することで、トラクション運転時の定格状態における補助巻線電流Ｉ_{ＡｕｘＴＲ}が得られる。

【0065】

次に、トラクション運転時の無負荷状態（トラクション無負荷運転時）の計算式を導出する。トラクション運転時の無負荷状態における主巻線電圧をＶ_{ＭａｉｎＴＮ}、トラクション運転時の無負荷状態における発電角周波数をω_ＴＮ、誘導発電機２の励磁インダクタンスをＬ_Ｍとすると、トラクション運転時の無負荷状態において誘導発電機２の励磁に必要な無効電力Ｑ_ｇＴＮは、次式で表される。

【0066】

【数17】

【0067】

トラクション運転時の無負荷状態における補助巻線電圧Ｖ_{ＡｕｘＴＮ}は、次式で表される。

【0068】

【数18】

【0069】

トラクション運転時の無負荷状態における発電角周波数ω_ＴＮは、次式で表される。

【0070】

【数19】

【0071】

主巻線電圧がＶ_{ＭａｉｎＴＮ}のときの無負荷電流をＩ_{ＭａｉｎＮＬ}とすると、誘導発電機２の励磁インダクタンスＬ_Ｍは、次式で表される。

【0072】

【数20】

【0073】

トラクション運転時の無負荷状態においては、走行インバータ４が開放された状態であるため、ダイオードブリッジ３から無効電力が発生しなくなる。したがって、トラクション運転時の無負荷状態においてダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄＴＮは、次式で表される。

【0074】

【数21】

【0075】

トラクション運転時の無負荷状態においてコンデンサ１１に供給される無効電力Ｑ_ｃＴＮは、次式で表される。

【0076】

【数22】

【0077】

数６式より、トラクション運転時の無負荷状態において誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_{ｇＡｕｘＴＮ}は、次式で表される。

【0078】

【数23】

【0079】

数２３式のＱ_ｇＴＮに数１７式、Ｑ_ｄＴＮに数２１式、Ｑ_ｃＴＮに数２２式を代入することで、トラクション運転時の無負荷状態において誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_{ｇＡｕｘＴＮ}が得られる。

【0080】

トラクション運転時の無負荷状態における誘導発電機２の補助巻線２１３２の出力（有効電力）をＰ_{ｇＡｕｘＴＮ}とすると、トラクション運転時の無負荷状態における補助巻線電流Ｉ_{ＡｕｘＴＮ}は、次式で表される。

【0081】

【数24】

【0082】

数２４式のＱ_{ｇＡｕｘＴＮ}に数２３式、Ｖ_{ＡｕｘＴＮ}に数１８式を代入することで、トラクション運転時の無負荷状態における補助巻線電流Ｉ_{ＡｕｘＴＮ}が得られる。

【0083】

次に、リタード運転時の計算式を導出する。リタード運転時における主巻線電圧をＶ_{ＭａｉｎＲ}、リタード運転時における発電角周波数をω_Ｒとすると、リタード運転時において誘導発電機２の励磁に必要な無効電力Ｑ_ｇＲは、次式で表される。

【0084】

【数25】

【0085】

リタード運転時における補助巻線電圧Ｖ_ＡｕｘＲは、次式で表される。

【0086】

【数26】

【0087】

リタード運転時においては、ダイオードブリッジ３に逆方向の電圧が生じるように、走行インバータ４によって制御されるため、ダイオードブリッジ３から無効電力が発生しなくなる。したがって、リタード運転時においてダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄＲは、次式で表される。

【0088】

【数27】

【0089】

リタード運転時においてコンデンサ１１に供給される無効電力Ｑ_ｃＲは、次式で表される。

【0090】

【数28】

【0091】

数６式のＱ_ｇに数２５式、Ｑ_ｄに数２７式、Ｑ_ｃに数２８式を代入すると、リタード運転時において誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_{ｇＡｕｘＲ}は、次式で表される。

【0092】

【数29】

【0093】

リタード運転時における誘導発電機２の補助巻線２１３２の出力（有効電力）をＰ_{ｇＡｕｘＲ}とし、数１式のＶ_Ａｕｘに数２６式を代入すると、リタード運転時における補助巻線電流Ｉ_ＡｕｘＲは、次式で表される。

【0094】

【数30】

【0095】

リタード運転時において、主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＲ}は、補助巻線電流Ｉ_ＡｕｘＲが最小になるように決定される。数３０式の両辺を２乗すると、次式が得られる。

【0096】

【数31】

【0097】

数３１式に、数２９式を代入すると、次式が得られる。

【0098】

【数32】

【0099】

数３２式に、数２５式、数２７式、数２８式を代入すると、次式が得られる。

【0100】

【数33】

【0101】

数３３式のａとｂは、次式で表される。

【0102】

【数34】

【0103】

【数35】

【0104】

数３３式は、Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が０の場合はａ／Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が無限大で、Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が無限大の場合もｂ×Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が無限大になるため、Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が０から無限大の間でＩ_ＡｕｘＲ ^２は極小値が存在する。数３３式をＶ_{ＭａｉｎＲ} ^２で微分すると、次式が得られる。

【0105】

【数36】

【0106】

数３６式が０になるときにＩ_ＡｕｘＲ ^２が極小値となり、Ｉ_ＡｕｘＲ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＲ} ^２は、次式で表される。

【0107】

【数37】

【0108】

数３７式のａに数３４式を、ｂに数３５式を代入すると、Ｉ_ＡｕｘＲ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＲ} ^２は、次式で表される。

【0109】

【数38】

【0110】

数３８式の右辺が正の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＲ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＲ}は、次式で表される。

【0111】

【数39】

【0112】

数３８式の右辺が負の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＲ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＲ}は、次式で表される。

【0113】

【数40】

【0114】

数３３式に数３７式を代入すると、Ｉ_ＡｕｘＲ ^２の極小値は、次式で表される。

【0115】

【数41】

【0116】

数４１式のａに数３４式を、ｂに数３５式を代入すると、Ｉ_ＡｕｘＲ ^２の極小値は、次式で表される。

【0117】

【数42】

【0118】

数４２式の右辺が正の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＲの極小値は、次式で表される。

【0119】

【数43】

【0120】

数４２式の右辺が負の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＲの極小値は、次式で表される。

【0121】

【数44】

【0122】

リタード運転時の磁束密度が、トラクション運転時の無負荷状態よりも大きくなると、数４３式や数４４式で計算されるリタード運転時における補助巻線電流Ｉ_ＡｕｘＲは、磁気飽和の影響で過小評価されてしまう。リタード運転時の磁束密度が、トラクション運転時の無負荷状態よりも大きくなるとき、数３９式や数４０式で計算されるリタード運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＲ}は、次式の関係にある。

【0123】

【数45】

【0124】

数３９式や数４０式で計算されるリタード運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が、数４５の関係にあるとき、リタード運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＲ}は、次式とする。

【0125】

【数46】

【0126】

数３９式や数４０式で計算されるリタード運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＲ}が、数４５の関係にあるとき、数３３式のＶ_{ＭａｉｎＲ}に数４６式が代入され、次式が得られる。

【0127】

【数47】

【0128】

数４７式の右辺が正の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＲの極小値は、次式で表される。

【0129】

【数48】

【0130】

数４７式の右辺が負の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＲの極小値は、次式で表される。

【0131】

【数49】

【0132】

最後に、アイドリング運転時の計算式を導出する。アイドリング運転時における主巻線電圧をＶ_{ＭａｉｎＩ}、アイドリング運転時における発電角周波数をω_Ｉとすると、アイドリング運転時において誘導発電機２の励磁に必要な無効電力Ｑ_ｇＩは、次式で表される。

【0133】

【数50】

【0134】

アイドリング運転時における補助巻線電圧Ｖ_ＡｕｘＩは、次式で表される。

【0135】

【数51】

【0136】

アイドリング運転時において、走行インバータ４が開放された状態であると、ダイオードブリッジ３から無効電力が発生しなくなる。したがって、リタード運転時においてダイオードブリッジ３から発生する無効電力Ｑ_ｄＩは、次式で表される。

【0137】

【数52】

【0138】

アイドリング運転時においてコンデンサ１１に供給される無効電力Ｑ_ｃＩは、次式で表される。

【0139】

【数53】

【0140】

数６式より、アイドリング運転時において誘導発電機２の補助巻線２１３２に供給される無効電力Ｑ_{ｇＡｕｘＩ}は、次式で表される。

【0141】

【数54】

【0142】

アイドリング運転時における誘導発電機２の補助巻線２１３２の出力（有効電力）をＰ_{ｇＡｕｘＩ}とし、数１式のＶ_Ａｕｘに数５１式を代入すると、アイドリング運転時における補助巻線電流Ｉ_ＡｕｘＩは、次式で表される。

【0143】

【数55】

【0144】

アイドリング運転時においても、リタード運転時と同様に、主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＩ}は、補助巻線電流Ｉ_ＡｕｘＩが最小になるように決定される。数５５式の両辺を２乗すると、次式が得られる。

【0145】

【数56】

【0146】

数５６式に、数５４式を代入すると、次式が得られる。

【0147】

【数57】

【0148】

数５７式に、数５０式、数５２式、数５３式を代入すると、リタード運転時と同様に、次式が得られる。

【0149】

【数58】

【0150】

数５８式のａとｂは、次式で表される。

【0151】

【数59】

【0152】

【数60】

【0153】

Ｉ_ＡｕｘＩ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＩ} ^２は、リタード運転時と同様に、次式で表される。

【0154】

【数61】

【0155】

数６１式の右辺が正の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＩ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＩ}は、次式で表される。

【0156】

【数62】

【0157】

数６１式の右辺が負の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＩ ^２が極小値となるときのＶ_{ＭａｉｎＩ}は、次式で表される。

【0158】

【数63】

【0159】

Ｉ_ＡｕｘＩ ^２の極小値は、リタード運転時と同様に、次式で表される。

【0160】

【数64】

【0161】

数６４式の右辺が正の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＩの極小値は、次式で表される。

【0162】

【数65】

【0163】

数６４式の右辺が負の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＩの極小値は、次式で表される。

【0164】

【数66】

【0165】

アイドリング運転時の磁束密度が、トラクション運転時の無負荷状態よりも大きくなると、数６５式や数６６式で計算されるアイドリング運転時における補助巻線電流Ｉ_ＡｕｘＩは、磁気飽和の影響で過小評価されてしまう。アイドリング運転時の磁束密度が、トラクション運転時の無負荷状態よりも大きくなるとき、数６２式や数６３式で計算されるアイドリング運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＩ}は、次式の関係にある。

【0166】

【数67】

【0167】

数６２式や数６３式で計算されるアイドリング運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＩ}が、数６７式の関係にあるとき、アイドリング運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＩ}は、次式とする。

【0168】

【数68】

【0169】

数６２式や数６３式で計算されるアイドリング運転時の主巻線電圧Ｖ_{ＭａｉｎＩ}が、数６７式の関係にあるとき、数５８式のＶ_{ＭａｉｎＩ}に数６８式が代入され、次式が得られる。

【0170】

【数69】

【0171】

数６９式の右辺が正の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＩの極小値は、次式で表される。

【0172】

【数70】

【0173】

数６９式の右辺が負の数のとき、Ｉ_ＡｕｘＩの極小値は、次式で表される。

【0174】

【数71】

【0175】

以上、補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大となる運転状態は、導出した計算式によって把握することができ、そのときの補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘを数２式のＩ_Ｍａｘに代入することで、コンバータ７に必要な容量Ｓ_Ｃｏｎｖが決まる。

【0176】

図６は、第１の実施例に係る２巻線かご形誘導発電機２に要求される仕様を示す図である。トラクション運転時の定格状態と無負荷状態、リタード運転時およびアイドリング運転時において、発電角周波数、発電機に必要な無効電力と励磁電力、主巻線２１３１と補助巻線２１３２の電圧と出力が、ｐｕ単位系で表されている。トラクション運転時における主巻線２１３１の定格発電周波数、定格出力、定格電圧をｐｕ単位系のベース（１．０ｐｕ）としている。

【0177】

図７は、第１の実施例に係る電気駆動式ダンプトラック５００の各運転モードにおける補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘとコンデンサ静電容量との関係を示す図である。トラクション運転時の定格状態は数１６式、無負荷状態は数２４式、リタード運転時は数４３式、数４８式、数４９式、アイドリング運転時は数６５式によって、補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが計算されている。補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘは、トラクション運転時の定格状態においてコンデンサ静電容量が０の場合での主巻線電流を補助巻線側に換算した値をｐｕ単位系のベース（１．０ｐｕ）としている。コンデンサ静電容量は、トラクション運転時の無負荷状態（コンデンサの無効電力が最大となる運転状態）においてコンデンサの無効電力が１．０ｐｕとなる静電容量をｐｕ単位系のベース（１．０ｐｕ）としている。

【0178】

コンデンサ静電容量が点Ａよりも小さいとき、トラクション運転時の定格状態の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘとなり、コンデンサ静電容量が点Ａから点Ｂの間は、アイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘ、点Ｂよりも大きいときは、トラクション運転時の無負荷状態の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘとなる。

【0179】

最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘは点Ｂで最小になるため、数２４式で計算されるトラクション運転時の無負荷状態と、数６５式で計算されるアイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが等しくなる静電容量（点Ｂ）のコンデンサを選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘを最小にすることができる。しかしながら、コンデンサ静電容量は数割刻みでラインナップされているのが一般的であるため、点Ｂと一致する静電容量のコンデンサを入手できるとは限らない。その場合は、ラインナップされているコンデンサ静電容量の中から点Ｂに最も近い静電容量のコンデンサを選定する。この様に、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘが小さくなり、コンバータ７の容量を小さくすることができる。数２４式で計算されるトラクション運転時の無負荷状態と、数６５式で計算されるアイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが等しくなる静電容量（点Ｂ）のコンデンサを選定するとき、次式の関係が得られる。

【0180】

【数72】

【0181】

コンデンサ静電容量が０から点Ａ、点Ａから点Ｂに向かって増加するのに連れて、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘは減少するが、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘの減少率（傾き）は、０から点Ａのほうが、点Ａから点Ｂよりも大きい。したがって、数１６式で計算されるトラクション運転時の定格状態と、数６５式で計算されるアイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが等しくなる静電容量（点Ａ）よりも小さなコンデンサ１１を選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘを効率良く小さくすることができ、コンバータ７の容量を小さくすることができる。数１６式で計算されるトラクション運転時の定格状態と、数６５式で計算されるアイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが等しくなる静電容量（点Ａ）よりも小さなコンデンサ１１を選定するとき、次式の関係が得られる。

【0182】

【数73】

【0183】

点Ａから点Ｂの区間は、アイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘになる。このとき、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘは概ね最小になり、コンバータ７の容量を小さくすることができる。数６５式で計算されるアイドリング運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘになる静電容量のコンデンサ１１を選定するとき、次式の関係が得られる。

【0184】

【数74】

【0185】

以上のように、適切な静電容量のコンデンサ１１を設置することでコンバータ７の容量を小さくすることができる。一方、トラクション運転時の定格状態において誘導発電機２の主巻線２１３１に供給される無効電力をＱ_{ｇＭａｉｎＴＲ}とすると、トラクション運転時の定格状態における誘導発電機２の容量Ｓ_ｇＴＲは、次式で表される。

【0186】

【数75】

【0187】

トラクション運転時の定格状態において誘導発電機２の主巻線２１３１に供給される無効電力Ｑ_{ｇＭａｉｎＴＲ}は、次式で表される。

【0188】

【数76】

【0189】

図８は、２巻線かご形誘導発電機２のトラクション運転時の定格状態（トラクション定格運転時）における発電機容量とコンデンサ静電容量との関係を示す図である。発電機容量は数７５式によって計算されている。発電機容量は、トラクション運転時における主巻線２１３１の定格出力をｐｕ単位系のベース（１．０ｐｕ）としている。図８の線Ａと線Ｂは、図７の点Ａと点Ｂのコンデンサ静電容量である。

【0190】

図７で前述したように、線Ｂのコンデンサを選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘを最小にすることができる。このとき、図８の発電機容量は、コンデンサ静電容量が０のときよりも小さくなる。発電機容量が小さくなると、発電機が小型・軽量化し、電気駆動式ダンプトラック５００の積載量の増加や、他の機器とのレイアウトの自由度の向上が可能となる。

【0191】

図７で前述したように、コンデンサ静電容量が０よりも大きく線Ａよりも小さなコンデンサを選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘを効率良く小さくすることができる。このとき、図８の発電機容量は、コンデンサ静電容量が０のときよりも小さくなる。発電機容量が小さくなると、発電機が小型・軽量化し、電気駆動式ダンプトラック５００の積載量の増加や、他の機器とのレイアウトの自由度の向上が可能となる。

【0192】

図７で前述したように、線Ａから線Ｂの区間のコンデンサを選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘを概ね最小にすることができる。このとき、図８の発電機容量は、コンデンサ静電容量が０のときよりも小さくなる。発電機容量が小さくなると、発電機が小型・軽量化し、電気駆動式ダンプトラック５００の積載量の増加や、他の機器とのレイアウトの自由度の向上が可能となる。

【0193】

仮に、コンデンサ１１をコンバータ側に設けても、発電機容量は小さくならないが、本実施例のように、コンデンサ１１をダイオードブリッジ３側に設けることで、誘導発電機２の容量を小さくでき、発電機容量が小さくすることで、誘導発電機２が小型・軽量化し、電気駆動式ダンプトラック５００の積載量の増加や、他の機器とのレイアウトの自由度が向上する。

【0194】

第１の実施例では、主巻線２１３１および補助巻線２１３２を含む一次巻線２１３と二次導体２２３とを有する誘導発電機２と、主巻線２１３１に接続され、主巻線２１３１に生じた交流電力を直流電力に変換するダイオードブリッジ３と、補助巻線２１３２に接続され、誘導発電機２を励磁するとともに、補助巻線２１３２に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ７とを備えた発電システム５０８において、誘導発電機２の一次巻線２１３に接続され、誘導発電機２に無効電力を供給するコンデンサ１１を備える。

【0195】

以上のように構成した第１の実施例によれば、２巻線かご形誘導発電機２の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力をコンデンサ１１から一次巻線２１３に供給することができるため、コンバータ７の容量を小さくすることが可能となる。

【0196】

また、第１の実施例におけるコンデンサ１１は、主巻線２１３１にダイオードブリッジ３と並列に接続されている。これにより、誘導発電機２の容量を小さくすることが可能となる。

【0197】

また、第１の実施例における電気駆動式ダンプトラック５００は、発電システム５０８と、走行モータ５と、補機モータ９と、ダイオードブリッジ３から出力される直流電力を交流電力に変換して走行モータ５に供給する走行インバータ４と、コンバータ７から出力される直流電力を交流電力に変換して補機モータ９に供給する補機インバータ８とを備える。これにより、電気駆動式ダンプトラック５００に搭載された発電システム５０８において、コンバータ７の容量を小さくすることが可能となる。

【0198】

また、第１の実施例における発電システム５０８では、主巻線２１３１の電圧と出力が定格で周波数が最大となるトラクション定格運転時、主巻線２１３１の電圧と周波数が最大で無負荷運転となるトラクション無負荷運転時、主巻線２１３１の電圧と周波数が最小となるアイドリング運転時、および走行モータ５が回生動作を行うリタード運転時のうち、トラクション定格運転時の補助巻線２１３２の電流が最大になるように（図７の点Ａよりも小さい範囲）、コンデンサ１１の静電容量が選定されている。これにより、コンバータ７の容量を効率良く小さくすることが可能となる。

【0199】

また、第１の実施例における発電システム５０８では、トラクション定格運転時、トラクション無負荷運転時、アイドリング運転時、およびリタード運転時のうち、アイドリング運転時の補助巻線２１３２の電流が最大になるように（図７の点Ａから点Ｂの間）、コンデンサ１１の静電容量が選定されている。これにより、コンバータ７の容量を概ね最小化することが可能となる。

【0200】

また、第１の実施例における発電システム５０８では、アイドリング運転時の補助巻線２１３２の電流と、トラクション無負荷運転時の補助巻線２１３２の電流とが等しくなるように（図７の点Ｂ）、コンデンサ１１の静電容量が選定されている。これにより、コンバータ７の容量を最小化することが可能となる。

【実施例0201】

本発明の第２の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

【0202】

図９は、第２の実施例に係る誘導発電機２に要求される仕様を示す図である。第１の実施例では、アイドリング運転時の補助巻線２１３２の出力が０．１ｐｕであるのに対して、本実施例では０．０１ｐｕである。

【0203】

図１０は、第２の実施例に係る電気駆動式ダンプトラック５００の各運転モードにおける補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘとコンデンサ静電容量との関係を示す図である。第１の実施例との相違点は、アイドリング運転時である。

【0204】

最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘは、コンデンサ静電容量が点Ｃよりも小さいとき、トラクション運転時の定格状態の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘとなり、コンデンサ静電容量が点Ｃよりも大きいときは、トラクション運転時の無負荷状態の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘとなる。

【0205】

最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘは点Ｃで最小になるため、数１６式で計算されるトラクション運転時の定格状態と、数２４式で計算されるトラクション運転時の無負荷状態の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが等しくなる静電容量（点Ｃ）のコンデンサを選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘを最小にすることができる。しかしながら、コンデンサ静電容量は数割刻みでラインナップされているのが一般的であるため、点Ｂと一致する静電容量のコンデンサを入手できるとは限らない。その場合は、ラインナップされているコンデンサ静電容量の中から点Ｃに最も近い静電容量のコンデンサを選定する。この様に、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘが小さくなり、コンバータ７の容量を小さくすることができる。数１６式で計算されるトラクション運転時の定格状態と、数２４式で計算されるトラクション運転時の無負荷状態の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが等しくなる容量（点Ｃ）のコンデンサ１１を選定するとき、次式の関係が得られる。

【0206】

【数77】

【0207】

なお、図９に対して、リタード運転時の周波数が低い場合や、リタード運転時の補助巻線２１３２の出力が大きい場合は、図１１に示すように、リタード運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘになる区間（点Ｄから点Ｅ）が発生するときがある。その場合は、その区間に対応するコンデンサ静電容量を選定することで、最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘは概ね最小になり、コンバータ７の容量を小さくすることができる。数４３式で計算されるリタード運転時の補助巻線電流Ｉ_Ａｕｘが最大補助巻線電流Ｉ_Ｍａｘになる静電容量のコンデンサ１１を選定するとき、次式の関係が得られる。

【0208】

【数78】

【0209】

第２の実施例における発電システム５０８では、トラクション定格運転時の補助巻線２１３２の電流と、トラクション無負荷運転時の補助巻線２１３２の電流とが等しくなるように（図１０の点Ｃ）、コンデンサ１１の静電容量が選定されている。

【0210】

以上のように構成した第２の実施例によれば、第１の実施例と同様に、コンバータ７の容量を小さくすることが可能となる。また、トラクション定格運転時とトラクション無負荷運転時とで補助巻線２１３２の電流が等しくなるようにコンデンサ１１の静電容量を選定することにより、コンバータ７の容量を最小化することが可能となる。

【0211】

また、第２の実施例における電気駆動式ダンプトラック５００では、トラクション定格運転時、トラクション無負荷運転時、アイドリング運転時、およびリタード運転時のうち、リタード運転時の補助巻線２１３２の電流が最大になるように（図１１の点Ｄから点Ｅの間）、コンデンサ１１の静電容量が選定されている。これにより、コンバータ７の容量を概ね最小化することが可能となる。