[发明专利]电气列车推进用电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于电气列车的推进控制的电气列车推进用电力变换装置（power converting apparatus）。

背景技术

通常，电气列车采用以集电装置从架空线获取电力（electric power），使用获取的电力以逆变器（inverter）等的电力变换装置来驱动电动机进行行驶的结构。

此外，在电气列车中，在对车辆制动时，利用使电动机再生运转而获得制动力的所谓再生制动。这时产生的再生电力经由架空线、第三轨道等向在自车辆附近存在的其他动力运行（power running）的车辆、车辆的空调等的负载供给，在那里被消耗。

但是，在早晨、夜间、列车的运行列数少的闲散线路区间中，产生在自车辆附近不存在其他车辆（再生负载不足）的情况，存在通过再生制动产生的再生电力不被充分消耗的情况。当自车辆的再生电力与其他车辆消耗的电力相比变大时，架空线电压上升，由于过电压有可能使与架空线连接的各种设备跳闸（trip）、破损。

因此，在架空线电压上升的情况下，逆变器装置进行缩小再生制动、抑制再生电力的产生的再生缩小控制。这时，通过该再生缩小控制，再生制动力减少，因此减少而不足的制动力以摩擦制动器来补充。

另一方面，使用摩擦制动器导致将本来能够电力再生的电气列车的运动能量的一部分作为热向大气中废弃，因此从节能性的观点出发存在问题。

因此，开发了如下系统，在电气列车搭载二次电池、双电层电容器那样的蓄电元件，根据需要将再生电力存储在蓄电元件中，由此即使在再生负载不足的情况下也能获得稳定的再生制动。再有，储存在蓄电元件中的电力能够在接下来的电气列车的加速时使用，因此节能。

此外，在搭载有蓄电元件的电气列车在不从架空线进行受电的非电气化区间中行驶的情况下，仅使用来自蓄电元件的电力驱动电动机进行加速，此外在制动时电动机产生的再生电力全部储存到蓄电元件中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-278269号公报。

发明内容

发明要解决的问题

在这里，上述专利文献1公开的车辆用驱动装置的结构，是对架空线并联连接驱动电动机的逆变器部，和连结蓄电装置、控制向蓄电元件的充电和来自蓄电元件的放电的DCDC变换器（converter）部（以下略称为“变换器部”）的方式。

在该方式中，因为在蓄电元件和逆变器部之间存在变换器部，因此在从逆变器部向蓄电元件进行充放电时，在变换器部中产生电力损失。因此，在搭载大容量的蓄电元件，经常使用从逆变器部向蓄电元件的电力再生，和从蓄电元件向逆变器部的电力供给的用途中，系统效率变差。

作为在蓄电元件和逆变器部之间不存在变换器部的结构，考虑在输入连接于架空线的变换器部的输出以并联关系连接有驱动电动机的逆变器部和蓄电元件的结构。可是在该方式中，变换器部需要根据电气列车的行驶条件最适合地控制架空线和逆变器部和蓄电元件之间的电力潮流，在变换器部的控制方法和结构中存在课题。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种电气列车推进用电力变换装置，适合于经常使用从逆变器部向蓄电部的电力再生和从蓄电部向逆变器部的电力供给的用途。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，实现目的，本发明的电气列车推进用电力变换装置的特征在于，具备：第一电力变换部，由外部输入电源电压，变换成规定的值的直流并输出；第二电力变换部，连接于所述第一电力变换部的输出侧，驱动负载；蓄电部，连接于所述第一电力变换部的输出侧；以及第一控制部，控制所述第一电力变换部。

发明的效果

根据本发明，能够提供在变换器部和蓄电部之间或逆变器部和蓄电部之间，不需要设置对向蓄电部的充放电电流进行控制的电力变换电路，能够根据电气列车的行驶条件，最适合地控制架空线和逆变器部和蓄电部之间的电力潮流的系统效率良好的电气列车推进用电力变换装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的电气列车推进用电力变换装置的结构例的图。

图2是表示本发明的实施方式1中的变换器电路的结构例的图。

图3是表示本发明的实施方式1中的变换器电路的与图2不同的结构例的图。

图4是表示本发明的实施方式1中的变换器控制部的结构例的图。

图5是表示本发明的实施方式1中的过充电抑制增益生成部的结构例的图。

图6是表示本发明的实施方式1中的第一电流指令调整部的结构例的图。