特許 7591143 鉄道車両用電源システム及び鉄道車両用補助電源供給方法

(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】

(24)【登録日】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】鉄道車両用電源システム及び鉄道車両用補助電源供給方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20241120BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241120BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20241120BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20241120BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 H

H02M7/12 W

H02M7/48 M

H02P5/46 K

B60L1/00 A

B60L9/18 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023527841

(86)(22)【出願日】2022-06-06

(86)【国際出願番号】 JP2022022697

(87)【国際公開番号】W WO2022259988

(87)【国際公開日】2022-12-15

【審査請求日】2023-11-07

(31)【優先権主張番号】P 2021094957

(32)【優先日】2021-06-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥田 一真

(72)【発明者】

【氏名】関澤 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】川本 健泰

(72)【発明者】

【氏名】大河原 洋

【審査官】安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２１５０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７２８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３３２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１８７４０２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／１２

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ５／４６

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電力を鉄道車両の補機で利用可能に変換する鉄道車両用電源システムであって、
前記交流電力を直流電力に変換する複数のコンバータと、
前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に出力する補助電源装置と、
前記複数のコンバータから前記補助電源装置への電流経路それぞれに設けられて直流電力の逆流を防止する複数のダイオードと、
該ダイオードそれぞれに流れる電流を計測する複数の電流検出器と、
を備え、
前記複数の電流検出器が計測した電流値に基づいて前記複数のコンバータのうち少なくとも何れかの出力電圧を制御する、
鉄道車両用電源システム。

【請求項2】

前記鉄道車両を駆動する主電動機と、
該主電動機を駆動するインバータと、
をさらに備え、
前記コンバータは、前記補助電源装置及び前記インバータの両方に電力を供給し、
前記補助電源装置は、前記複数のダイオードの片側端子が前記複数のコンバータの何れかより供給された電力を受電する、
請求項１に記載の鉄道車両用電源システム。

【請求項3】

補助電源装置に電力を供給するコンバータが１台以上停止する場合、前記補助電源装置に電力を供給する他の健全なコンバータと接続されたインバータの出力電力を制限する、
請求項２に記載の鉄道車両用電源システム。

【請求項4】

前記インバータの出力電力の制限量を、前記補助電源装置に電力を供給しないコンバータと接続された１台以上のインバータが負担する、
請求項３に記載の鉄道車両用電源システム。

【請求項5】

交流電力を鉄道車両の補機で利用可能に変換する鉄道車両用補助電源供給方法であって、
複数のコンバータにより前記交流電力を直流電力に変換し、
前記コンバータが出力する直流電力を補助電源装置により交流電力に変換して補機に出力し、
前記複数のコンバータから前記補助電源装置への電流経路それぞれに設けられた複数のダイオードにより直流電力の逆流を防止し、
前記ダイオードそれぞれに流れる電流を計測し、
前記計測した電流値に基づいて前記複数のコンバータのうち少なくとも何れかの出力電圧を制御する、
鉄道車両用補助電源供給方法。

【請求項6】

前記鉄道車両は主電動機により駆動され、
前記主電動機はインバータにより駆動され、
前記コンバータは、前記補助電源装置及び前記インバータの両方に電力を供給し、
前記補助電源装置は、前記複数のダイオードの片側端子が前記複数のコンバータの何れかより供給された電力を受電する、
請求項５に記載の鉄道車両用補助電源供給方法。

【請求項7】

補助電源装置に電力を供給するコンバータが１台以上停止する場合、前記補助電源装置に電力を供給する他の健全なコンバータと接続されたインバータの出力電力を制限する、
請求項６に記載の鉄道車両用補助電源供給方法。

【請求項8】

前記インバータの出力電力の制限量を、前記補助電源装置に電力を供給しないコンバータと接続された１台以上のインバータが負担する、
請求項７に記載の鉄道車両用補助電源供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用電源システム及び鉄道車両用補助電源供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

直流電源から補助電源装置へ電力を供給する構成を持つ鉄道車両駆動システムとして、例えば、主変圧器の２次巻線に接続されて交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力から主電動機に駆動電力を供給するインバータと、直流電力から補機に電力を供給する補助電源装置を備え、複数のコンバータから補助電源装置に電力を供給するシステムが提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６０７２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術は、主要なハードウエアを並列化することができ、システムの冗長性を確保できるというものである。しかしながら、複数のコンバータ間に偏った過負荷が生じる等により過熱傾向のものがあれば、その負荷を軽減して発熱を緩和させるように電力需給する制御手法について、特許文献１には記載されていない。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のコンバータ相互間で偏った過負荷による過熱を避けて、合理的に並列冗長運転することができる鉄道車両用電源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】

【0006】

上記課題を解決する本発明は、交流電力を鉄道車両の補機で利用可能に変換する鉄道車両用電源システムであって、交流電力を直流電力に変換する複数のコンバータと、コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に出力する補助電源装置と、複数のコンバータから補助電源装置への電流経路それぞれに設けられて直流電力の逆流を防止する複数のダイオードと、ダイオードそれぞれに流れる電流を計測する複数の電流検出器と、を備え、複数の電流検出器が計測した電流値に基づいて複数のコンバータのうち少なくとも何れかの出力電圧を制御する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、複数のコンバータ相互間で偏った過負荷による過熱を避けて、合理的に並列冗長運転することができる鉄道車両用電源システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る鉄道車両用電源システム（以下、「本システム」）の要部を示す概略回路図である。

【図2】図１の本システムにおける複数のコンバータ相互間で直流電圧を制御する機能を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本システム１０について、図面を用いて説明する。図１は、本システムの要部を示す概略回路図である。図１において、本システム１０は、交流電源１ａ，１ｂ（まとめて１）と、コンバータ２ａ，２ｂ（まとめて２）と、補機（負荷）３と、補助電源装置４と、ダイオード５ａ，５ｂ（まとめて５）と、電流検出器６ａ，６ｂ（まとめて６）と、主電動機７ａ，７ｂ（まとめて７）と、インバータ８ａ，８ｂ（まとめて８）と、コントローラと、を備える。

【0010】

交流電源１は、交流電化区間に張架されて給電された架線及び、そこからパンタグラフ等を介して受電する設備構成の一式である。コンバータ２は、交流電源１に接続され交流電力を直流電力に変換する。補助電源装置４は、コンバータ２が出力する直流電力を補機３に適した電力に変換する。

【0011】

ダイオード５ａ，５ｂは、コンバータ２ａ，２ｂと補助電源装置４を逆流防止するとともに、ＯＲ論理回路を構成する接続形態である。ＯＲ論理回路は、複数のコンバータ２ａ，２ｂそれぞれの出力のうち、高い方から順に補助電源装置４へ入力する。電流検出器６ａ，６ｂは、ダイオード５ａ，５ｂそれぞれを流れる電流を検出する。

【0012】

インバータ８ａ，８ｂは、コンバータ２ａ，２ｂそれぞれの出力する直流電力を交流電力に変換し、主電動機７ａ，７ｂの駆動用にそれぞれ専用で供給する。コントローラは、本システム１０の制御機能全体を意味し、図２を用いて後述する。

【0013】

コンバータ２ａは、主電動機７ａ，７ｂと補機３に電力を供給するための直流電力を、インバータ８ａと補助電源装置４に供給する。このとき、コンバータ２ａの制御装置(不図示のコントローラの一部)は、主電動機７ａ，７ｂと補機３に供給する電力の変動に依らず、インバータ８ａと補助電源装置４に提供する直流電圧が一定となるように、コンバータ２ａを制御する。

【0014】

コンバータ２ｂは、コンバータ２ａと同様の制御を行う。すなわち、コンバータ２ｂは、主電動機７ａ，７ｂと補機３に電力を供給するための直流電力を、インバータ８ｂと補助電源装置４に供給する。このとき、コンバータ２ｂの制御装置(図示せず)は、主電動機７ａ，７ｂと補機３に供給する電力の変動に依らず、インバータ８ｂと補助電源装置４に提供する直流電圧が一定となるように、コンバータ２ｂを制御する。

【0015】

本システム１０は、コンバータ２、補助電源装置４、ダイオード５、電流検出器６、インバータ８の台数を制限するものではない。すなわち、本システム１０は、１台のインバータ８に対して２台以上のコンバータ２が電力を供給する実施形態、１台のコンバータ２が２台以上のインバータ８に対して電力を供給する実施形態、２台以上のコンバータ２が補助電源装置４に電力を供給する実施形態を包含する。

【0016】

補助電源装置４は、コンバータ２ａ，２ｂの両方から直流電力の供給を受ける。このとき、補助電源装置４とコンバータ２ａ，２ｂの間にダイオード５ａ，５ｂが各々配置されているため、補助電源装置４に対して直流電圧が高いコンバータ２から電力が供給される。

【0017】

ダイオード５ａ，５ｂは、補助電源装置４からコンバータ２ａ，２ｂへの電力の逆流を阻止する特性を持つ。この特性により、任意のコンバータ２において直流部が短絡する故障が発生し直流電力の供給が停止する状況でも、電力の供給を継続させて可用性を維持する。すなわち、ダイオード５ａ，５ｂは、故障コンバータとは異なる健全コンバータから故障コンバータの短絡部への通電を防止すると共に、健全コンバータが補助電源装置４への電力の供給を継続する。

【0018】

本システム１０は、補助電源装置４とコンバータ２ａ，２ｂの間にダイオード５ａ，５ｂを配置するが、補助電源装置４からコンバータへの電力の逆流を防止する機構として、ダイオード以外の電気部品を使用することは可能である。

【0019】

また、好ましくは、後述する制御におけるダイオード５ａ，５ｂに流れる電流の急峻な変化による影響を抑制する手法として、ダイオード５ａ，５ｂに対して、効果的なインダクタンス成分を持つインダクタなどの電気部品（図示せず）を直列に配置した構成も考えられる。

【0020】

コンバータ２ｂに対してコンバータ２ａの直流電圧が高い場合、ダイオード５ａ，５ｂの効果によって、補助電源装置４への直流電力の供給はコンバータ２ａから行われる。このとき、補助電源装置４の直流電圧に対して、コンバータ２ｂの直流電圧が高い場合、コンバータ２ｂからも補助電源装置４への直流電力の供給が行われるが、コンバータ２ｂからの電力供給量はコンバータ２ａからの電力供給量よりも少なくなる。また、補助電源装置４の直流電圧に対して、コンバータ２ｂの直流電圧が低い場合、コンバータ２ｂから電力の供給は行われない。

【0021】

コンバータ２ａ，２ｂが制御対象とする直流電圧は、電圧検出器(図示せず)の公差や制御装置での検出誤差などの影響を受けるため、真値に対して制御装置で扱う直流電圧の認識値に誤差が生じる。例えば、コンバータ２ａ，２ｂの直流電圧の制御装置の認識値が同値であっても、コンバータ２ａ，２ｂの真の直流電圧は同値でないことが考えられる。

【0022】

また、コンバータ２ａ，２ｂは、交流電源１ａ，１ｂを整流して直流電力に変換するため、変換後の直流電力には、交流電源１ａ，１ｂの電源周波数の２倍の成分を持った電圧振動が発生することが広く知られている。

【0023】

例えば、コンバータ２ａの直流電圧がコンバータ２ｂに対して高い状態が継続すると、コンバータ２ａから補助電源装置４へ常に直流電力が供給されることになる。このとき、コンバータ２ｂは、補助電源装置４への電力供給能力を有しているにも関わらず、補助電源装置４への電力供給を行わない状態となる。

【0024】

上述のように、複数のコンバータ２ａ，２ｂの総合出力を生かせない状態では、コンバータ２ａは補助電源装置４の電力需要を満足するだけの電力供給能力を有することが求められる。すなわち、コンバータ１台で補助電源装置４への電力供給を可能とする電力供給性能と、電力供給性能に耐えうる冷却性能がコンバータ２ａに求められる。

【0025】

しかし、電力供給性能と冷却性能を備えたコンバータを適用すると、コンバータ２ａとコンバータ２ｂの両方から直流電力を供給する場合においては、コンバータ１台の電力供給性能と冷却性能を最大限利用できない。本システム１０では、電流検出器６ａ，６ｂで検出したダイオード５ａ，５ｂに流れる電流に基づいて、コンバータ２ａ，２ｂの直流電圧を制御する。

【0026】

図２は、図１の本システム１０における複数のコンバータ２ａ，２ｂ相互間で直流電圧を制御する機能を示すブロック図である。図２の制御ブロック図は、本システム１０がコンバータをＮ台備える場合における、Ｎ台目のコンバータ２ｎ（不図示）の直流電圧の制御について示している。

【0027】

図２に示す、本システム１０のコントローラは、１台目のコンバータから補助電源装置４に流れる電流１０１から、ｎ台目のコンバータから補助電源装置４に流れる電流１０２を含み、Ｎ台目のコンバータ２ｎから補助電源装置４に流れる電流１０３までの平均値１０５を計算する。

【0028】

このとき、電流１０１～１０３は、各コンバータの整流リプルなどの影響により制御応答性を超える高い周波数の成分が含まれることが想定できるため、ローパスフィルタ１０４などの手段により、高周波成分を除去することが好ましい。

【0029】

コントローラは、各コンバータ２ａ，２ｂから補助電源装置４に流れる電流の平均値１０５に対する、ｎ台目のコンバータから補助電源装置４に流れる電流１０２の偏差１０６を計算する。

【0030】

このとき、図１に例示したように、本システム１０がＮ台のコンバータ２ａ，２ｂ・・・２ｎを備える場合、コントローラは、偏差１０６の計算で用いる平均値１０５について、Ｎ台目でないコンバータの何れか１台から補助電源装置４に流れる電流で代用してもよい。

【0031】

コントローラは、偏差１０６に対して、比例項と積分項からなるフィードバック制御を適用しＮ台目のコンバータ２ｎの直流電圧の補正量１０７を計算する。

【0032】

コントローラは、Ｎ台目のコンバータ２ｎの直流電圧の指令量１０８に対して、補正量１０７を加減算したものを、最終的なＮ台目のコンバータ２ｎの直流電圧の指令量１０９とし、指令量１０９を入力とした定電圧制御（図示せず）によりコンバータを制御する。

【0033】

例えば、コントローラは、ダイオード５ａ，５ｂに流れる電流の平均値に対するダイオード５ａに流れる電流の偏差を演算し、偏差がゼロとなるように、コンバータ２ａの直流電圧の指令値に対して補正量を加減算するように、コンバータ２ａを制御する。

【0034】

本システム１０によれば、複数のコンバータ２ａ，２ｂの何れかに、電力負荷や熱負荷の集中が継続することを防止できる。コンバータ２ａとコンバータ２ｂの補助電源装置４への直流電力の供給量を均等にすることができる。なお、本システム１０のコントローラは、複数のコンバータ２ａ，２ｂ・・・２ｎの電力負荷を必ずしも均等にする必要は無く、過熱するコンバータの発熱を抑制する制御であれば良い。

【0035】

また、本システム１０では、例えば、コンバータ２ｂが停止した場合において、コンバータ２ａが供給可能な電力から、補助電源装置４が要求する電力を差し引いた余力分だけインバータ８ａが電力を主電動機７ａ，７ｂに供給するように、インバータ８ａが主電動機７ａ，７ｂに供給する電力を制限する。

【0036】

また、インバータ８ａが主電動機７ａ，７ｂに供給する電力を制限したことによる、鉄道車両の引張力あるいは制動力の低下を、補助電源装置４に電力を供給しない他のコンバータから電力の供給を受けるインバータが、主電動機７ａ，７ｂに供給する電力を増加させることにより、引張力あるいは制動力の低下を抑制する。

【0037】

本システム１０によれば、補助電源装置４に電力を供給する複数台のコンバータ２ａ，２ｂ・・・２ｎが１台以上停止しても、可用性を維持して鉄道車両の運転を継続できる。すなわち、本システム１０は、複数台のコンバータ２ａ，２ｂ・・・２ｎの冗長性を生かし、補助電源装置４の電力供給能力を低下させることなく、同時に、鉄道車両の加減速性能を低下させることなく、運転を継続できる。

【0038】

本発明の実施形態に係る鉄道車両用電源システム（本システム）は、つぎのように総括できる。
［１］本システム１０は、外部より得られる交流電力を鉄道車両の補機３で利用可能に変換する鉄道車両用電源システムである。本システム１０は、複数のコンバータ２ａ，２ｂと、１台以上の補助電源装置４と、複数のダイオード５ａ，５ｂと、コントローラと、を備える。なお、コントローラは、図２に示す制御機能全体を意味する。

【0039】

複数のコンバータ２ａ，２ｂは、外部より得られた交流電力を直流電力に変換する。１台以上の補助電源装置４は、コンバータ２ａ，２ｂが出力する直流電力を交流電力に変換して補機３に出力する。複数のダイオード５ａ，５ｂは、複数のコンバータ２ａ，２ｂから補助電源装置４への電流経路それぞれに介挿されて直流電力の逆流を防止する。

【0040】

複数の電流検出器６ａ，６ｂは、ダイオード５ａ，５ｂそれぞれに流れる電流を計測する。コントローラは、複数の電流検出器６ａ，６ｂが計測したそれぞれの電流値に基づいて複数のコンバータの出力電圧を制御する。具体的には、本システム１０において、複数のコンバータ２ａ，２ｂに対する電力需給が不均等であるか、又は何れかに発熱基準を超える程の需要超過があれば、それを是正するため、複数のコンバータ２ａ，２ｂのうち少なくとも何れかの出力電圧を加減するように制御する。

【0041】

すなわち、コントローラは、複数のコンバータ２ａ，２ｂ間で、偏った過負荷が生じる等の原因で過熱傾向のものがあれば、その負荷を軽減して発熱を抑制するように制御する。つまり、コントローラは、発熱程度に応じて、品質保証基準を超えるか、又はそれに近く余裕の少ない方のコンバータに対し、相対的に出力電流を低下させて発熱量を抑制する。その結果、複数のコンバータ２ａ，２ｂは、品質保証基準の範囲内で合理的に並列冗長運転する。

【0042】

［２］上記［１］において、本システム１０は、鉄道車両を駆動する主電動機７ａ，７ｂと、それらを駆動するインバータ８ａ，８ｂと、をさらに備える。コンバータ２ａ，２ｂは、補助電源装置４及びインバータ８ａ，８ｂの両方に電力を供給する。コントローラは、出力容量に制約条件のあるコンバータ２ａ，２ｂに、偏った発熱があれば過熱を抑制するように制御し、合理的な並列冗長運転を継続させる。

【0043】

補助電源装置４は、複数のダイオード５ａ，５ｂの片側端子が複数のコンバータ２ａ，２ｂの何れかより電力を受給される。複数のダイオード５ａ，５ｂは、これらのアノードが複数のコンバータ２ａ，２ｂそれぞれ正の直流出力端子に接続されており、これらのカソードが突き合わされて、補助電源装置４の入力端子に接続されている。

【0044】

いわば、２本（複数）のダイオード５ａ，５ｂによるＯＲ論理回路が構成されている。このＯＲ論理回路は、電圧出力値の（一番）高い何れか１本のダイオード５から多くの出力を得て、それ以下のダイオード５で電圧出力値の高い順に、相応の出力が得られる。なお、複数のコンバータ２ａ，２ｂのうち、高い電圧で出力するものは、それぞれが電力供給する先のインバータ８ａ，８ｂでの電力需要が相対的に軽負荷である場合もある。

【0045】

その場合、軽負荷のコンバータには、余力があるため、追加で多めの負荷が設定されても、ある程度までなら無理なく許容できる。同様の場合で、重負荷のコンバータには、追加される負荷を軽めに設定しなければ、合計で過負荷となる。ダイオード５ａ，５ｂによるＯＲ論理回路は、このような電力需給バランスが自動的に維持させる機能を果たす。その結果、コントローラは、複数のコンバータ２ａ，２ｂが、それら相互間の偏った過負荷で集中的に過熱することを抑制し、合理的に並列冗長運転する。

【0046】

［３］上記［２］において、本システム１０は、補助電源装置４に電力を供給するコンバータ２のうち、１台以上のコンバータ２ｎ（不図示）が停止する場合、コントローラが補助電源装置４に電力を供給する他の健全なコンバータ２ａ，２ｂと接続されたインバータ８ａ，８ｂの出力電力を制限する。つまり、本システム１０は、１編成の鉄道車両における電力需給総量の観点から、健常稼働して電力供給するコンバータ２の台数が減少して供給総力も減少した場合、安全保証できる範囲内に総需要を抑制する。

【0047】

その結果、通常よりも減速すれば、列車の運行を継続できるので、具体的には、コンバータ２のうち、１台以上のコンバータ２ｎ（不図示）が故障して停止した場合も、徐行しながらでも、本線上で列車を立ち往生させるような事態を回避できる。

【0048】

［４］上記［３］において、本システム１０は、出力電力を制限されたインバータ８ａ，８ｂの出力電力の制限量を、補助電源装置４に電力を供給しないコンバータ２ｂ（一例）と接続された１台以上のインバータ８ｂ（一例）に負担させるように、コントローラが制御する。換言するとつぎのとおりである。

【0049】

本システム１０は、上記［３］の状況で、出力電力を制限されたインバータ８ａ（一例）が、電力供給する主電動機７ａの出力低下分を、インバータ８ｂ（一例）に補填させるように、コントローラが制御する。このとき、インバータ８ｂもある程度の出力電力を制限されている。

【0050】

一方、コンバータ２ｂは、健常であるにも関わらず、補助電源装置４に電力を供給しない状況であるため、いくらか余力が残っている。このような状況の下に、余力のあるコンバータ２ｂに無理のない範囲で増強させた出力電力が、インバータ８ｂを介して主電動機７ｂを駆動する。

【0051】

このとき、主電動機７ａの出力低下分を主電動機７ｂが補填するように、コントローラが制御する。つまり、出力電力を制限されたインバータ８ａが電力供給する主電動機７ａの出力低下分をインバータ８ｂが負担して、主電動機７ｂを増強する結果となる。このように、コンバータ２のうち、１台以上のコンバータ２ｎ（不図示）が故障して停止した場合も、電力不足分を他で負担して、列車の運行を継続できるので、可用性を維持できる。なお、図１では２つのコンバータ２ａ，２ｂを例示したが、総数が多ければ、それに応じて可用性をより高めることができる。

【0052】

本発明の実施形態に係る鉄道車両用補助電源供給方法（本方法）は、つぎのように総括できる。
［５］本方法は、外部より得られる交流電力を鉄道車両の補機３で利用可能に変換する鉄道車両用補助電源供給方法である。外部より得られた交流電力は、複数のコンバータ２ａ，２ｂにより直流電力に変換される。

【0053】

コンバータ２ａ，２ｂが出力する直流電力を１台以上の補助電源装置４により交流電力に変換して補機３に出力する。複数のコンバータ２ａ，２ｂから補助電源装置４への電流経路それぞれに逆流防止用として、複数のダイオード５ａ，５ｂが介挿されている。これら複数のダイオード５ａ，５ｂそれぞれに流れる電流を複数の電流検出器６ａ，６ｂで計測する。コントローラは、これら複数の電流検出器６ａ，６ｂが計測した電流値に基づいて、複数のコンバータ２ａ，２ｂのうち少なくとも何れかの出力電圧を加減するように制御する。

【0054】

本方法で用いるコントローラは、車両の外部から得られた交流電力を直流に変換する複数のコンバータ２ａ，２ｂ相互間で、電力供給性能と、冷却性能と、を有効に利用できるように制御する。複数のコンバータ２ａ，２ｂは、車両を駆動する主電動機７ａ，７ｂへの電力供給と、車両の補機３へ配電する補助電源装置４への電力供給と、を兼用している。このような構成であるため、例えば、何れかのコンバータ２を専用利用する主電動機７の負荷が、何らかの原因で重負荷となれば、それに電力を供給するコンバータ２を過熱状態にする。

【0055】

本方法で用いるコントローラによれば、各コンバータ２ａ，２ｂ相互間において、それぞれの出力を電流検出器６ａ，６ｂが計測した電流値に基づいて、相対的に電流値の多いコンバータ２の出力を抑制することによって、それらの偏った過負荷による過熱を緩和できる。以上のように、本方法は、複数を編成して運行されることの多い鉄道車両において、それらの編成全体にわたり、複数のコンバータ２ａ，２ｂ相互間で偏った過負荷による過熱を避けて、合理的に並列冗長運転することができる。その結果、本方法によれば、編成全体でコンバータの電力供給性能と冷却性能を有効利用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１０…鉄道車両用電源システム（本システム）、１ａ，１ｂ…交流電源、２ａ，２ｂ…コンバータ、３…補機、４…補助電源装置４、５ａ，５ｂ…ダイオード、６ａ，６ｂ…電流検出器、７ａ，７ｂ…主電動機、８ａ，８ｂ…インバータ、１０１…１台目のコンバータから補助電源装置４に流れる電流、１０２…ｎ台目のコンバータから補助電源装置４に流れる電流、１０３…Ｎ台目のコンバータ２ｎから補助電源装置４に流れる電流、１０４…ローパスフィルタ、１０５…１台目からＮ台目までのコンバータから補助電源装置４に流れる電流平均値、１０６…各コンバータから補助電源装置４に流れる電流の平均値に対するＮ台目のコンバータ２ｎから補助電源装置４に流れる電流の偏差、１０７…Ｎ台目のコンバータ２ｎの直流電圧の補正量、１０８…Ｎ台目のコンバータ２ｎの直流電圧の指令量、１０９…最終的なＮ台目のコンバータ２ｎの直流電圧の指令量

【図1】

【図2】