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JP6713367B2 - Auxiliary power supply - Google Patents
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Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する補助電源装置に関する。 The present invention relates to an auxiliary power supply device that converts DC power into AC power and supplies the AC power to a load.

架線から電力供給を受けて動作する電気車には一般に、架線から供給された直流電力をインバータにより交流電力に変換して、電気車内の空調装置、照明装置などの負荷に供給する補助電源装置が搭載されている。 Generally, an electric vehicle that operates by receiving power supply from an overhead line has an auxiliary power supply device that converts direct-current power supplied from the overhead line into alternating-current power by an inverter and supplies it to a load such as an air conditioner or a lighting device in the electric vehicle. It is installed.

上述したような補助電源装置においては、空調装置のコンプレッサなどの負荷の起動時に大きな突入電流(定常状態よりも遥かに大きい電流)が流れることがある。突入電流が流れると、特に直流600Vの架線では、インバータへの入力電流が大きく変動し、帰線電流(架線から取り入れられた電流が、レールから変電所に帰る電流)の低周波成分(30Hz等)としてノイズが表れることがある。このような帰線電流の低周波成分は、信号機の誤動作などの原因となるため、突入電流のピーク値を抑制し、帰線電流の低周波成分の低減が求められている。 In the auxiliary power supply device as described above, a large inrush current (a current much larger than that in a steady state) may flow when starting a load such as a compressor of an air conditioner. When an inrush current flows, especially in a 600 V DC overhead line, the input current to the inverter fluctuates significantly, and the low-frequency component (30 Hz, etc.) of the return line current (the current taken from the overhead line returns to the substation from the rail). ) May appear as noise. Since such a low frequency component of the return current causes a malfunction of the traffic signal, it is required to suppress the peak value of the inrush current and reduce the low frequency component of the return current.

そこで、特許文献1には、インバータの出力電流の変化率が所定の閾値を超えると、インバータの出力電圧を指示する電圧指令を抑制する技術が開示されている。この技術によれば、インバータの出力電流の変化率が所定の閾値を超えると、電圧指令を抑制することで、突入電流の抑制を図ることができる。 Therefore, Patent Document 1 discloses a technique of suppressing a voltage command instructing the output voltage of the inverter when the rate of change of the output current of the inverter exceeds a predetermined threshold value. According to this technique, when the rate of change of the output current of the inverter exceeds a predetermined threshold value, it is possible to suppress the inrush current by suppressing the voltage command.

特開2010−239686号公報JP, 2010-239686, A

上述したような電圧指令の抑制では、インバータの出力電流と、インバータの出力電流が過渡的に急変することを防ぐために予め設定されたリミッタ設定値との差分が求められる。そして、求めた差分がゼロとなるような比例積分制御(PI制御)により得られる制御値に対応する電圧が電圧指令から差し引かれることで、電圧指令が抑制される。 In the suppression of the voltage command as described above, the difference between the output current of the inverter and the preset limiter setting value for preventing the output current of the inverter from suddenly changing abruptly is obtained. Then, the voltage command is suppressed by subtracting the voltage corresponding to the control value obtained by the proportional-plus-integral control (PI control) such that the calculated difference becomes zero, from the voltage command.

通常、上述したリミッタ設定値は固定値である。そのため、定常負荷の小さい場合には、突入電流が発生しても、インバータの出力電流がリミッタ設定値まで達しないことがあり、この場合、突入電流を抑制することができない。 Normally, the limiter setting value described above is a fixed value. Therefore, when the steady load is small, the output current of the inverter may not reach the limiter set value even if an inrush current occurs, and in this case, the inrush current cannot be suppressed.

本発明の目的は、上述した課題を解決し、定常負荷の小さい場合にも、突入電流の抑制を図ることができる補助電源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an auxiliary power supply device capable of suppressing the inrush current even when the steady load is small.

上記課題を解決するため、本発明に係る補助電源装置は、架線から供給された直流電力を交流電力に変換して負荷に出力するインバータを備えた電気車の補助電源装置であって、前記インバータの出力電流の定常値に応じて、前記インバータの出力電圧を制限するための制限値を設定する設定部と、前記設定部により設定された制限値に応じて前記インバータの動作を制御する制御部と、を備える。
In order to solve the above problems, an auxiliary power supply device according to the present invention is an auxiliary power supply device for an electric vehicle that includes an inverter that converts DC power supplied from an overhead wire into AC power and outputs the AC power to a load. A setting unit for setting a limit value for limiting the output voltage of the inverter according to the steady value of the output current of the inverter, and a control unit for controlling the operation of the inverter according to the limit value set by the setting unit. And

また、上記課題を解決するため、本発明に係る補助電源装置において、前記制御部は、前記インバータの出力電圧を指示する電圧指令を、前記制限値に応じて制限することが好ましい。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, in the auxiliary power supply device according to the present invention, it is preferable that the control unit limits a voltage command instructing an output voltage of the inverter according to the limit value.

本発明に係る補助電源装置によれば、定常負荷の小さい場合にも、突入電流の抑制を図ることができる。 According to the auxiliary power supply device of the present invention, it is possible to suppress the inrush current even when the steady load is small.

本発明の一実施形態に係る補助電源装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the auxiliary power supply device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す設定部によるリミッタ設定値の設定例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of setting limiter setting values by the setting unit shown in FIG. 1. 図1に示す設定部が備える制御回路の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a control circuit included in the setting unit shown in FIG. 1. 図1に示す設定部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the setting part shown in FIG. 図1に示す制御部の要部構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of a control unit shown in FIG. 1. 図1に示すインバータの出力電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output current of the inverter shown in FIG. 図1に示すインバータの出力電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output current of the inverter shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

図1は、本発明の一実施形態に係る補助電源装置10の構成例を示す図である。本実施形態に係る補助電源装置10は、架線から電力供給を受けて動作する電気車に搭載され、架線から供給された直流電力を交流電力に変換して、電気車内の空調装置、照明装置などの負荷に出力する。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an auxiliary power supply device 10 according to an embodiment of the present invention. The auxiliary power supply device 10 according to the present embodiment is mounted on an electric vehicle that operates by receiving electric power from an overhead line, converts DC power supplied from the overhead line into AC power, and air conditioners and lighting devices in the electric vehicle. Output to the load.

図1に示す補助電源装置10は、インバータ11と、設定部12と、制御部13とを備える。 The auxiliary power supply device 10 shown in FIG. 1 includes an inverter 11, a setting unit 12, and a control unit 13.

インバータ11は、制御部13の制御に従い、架線から供給された直流電力を交流電力に変換して、電気車内の負荷に供給する。 Under the control of the control unit 13, the inverter 11 converts the DC power supplied from the overhead wire into AC power and supplies the AC power to a load in the electric vehicle.

設定部12は、インバータ11の出力電流に応じて、インバータ11の出力電圧を制限するための制限値であるリミッタ設定値ilmtを設定する。具体的には、設定部12は、インバータ11の出力電流の定常値に応じて、段階的にリミッタ設定値ilmtを設定する。 The setting unit 12 sets a limiter setting value ilmt, which is a limit value for limiting the output voltage of the inverter 11, according to the output current of the inverter 11. Specifically, the setting unit 12 sets the limiter setting value ilmt stepwise according to the steady value of the output current of the inverter 11.

図2は、設定部12が設定するリミッタ設定値ilmtの一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the limiter setting value ilmt set by the setting unit 12.

図2において、IoutRmsとは、インバータ11の出力電流の実効値を示す。複数のリミッタ設定値ilmt(c)それぞれに、制御論理(ILIM1_M〜ILIM16_M)が対応付けられている。各制御論理は、インバータ11の出力電流の実効値IoutRmsが所定時間以上、対応するONの値(a)以上となると成立し、インバータ11の出力電流の実効値IoutRmsが所定時間以上、対応するOFFの値(b<a)以下となると不成立となる。したがって、例えば、インバータ11の出力電流の実効値IoutRmsが所定時間(例えば、0.5秒)以上、a1[Arms]以上となると、制御論理ILIM1_Mが成立となる。また、インバータ11の出力電流の実効値IoutRmsが所定時間(例えば、0.5秒)以上、b1(<a1)[Arms]以下となると、制御論理ILIM1_Mが不成立となる。このように、設定部12は、複数段の制御論理を有しており、各制御論理にリミッタ設定値ilmtを対応付けている。なお、図2において、a1<a2<・・・<a15<a16であり、c0<c1<・・・<c15<c16である。また、各段のaの値は、後段のbの値よりも小さい。 In FIG. 2, IoutRms represents the effective value of the output current of the inverter 11. Control logic (ILIM1_M to ILIM16_M) is associated with each of the plurality of limiter setting values ilmt(c). Each control logic is established when the effective value IoutRms of the output current of the inverter 11 is equal to or larger than the corresponding ON value (a) for a predetermined time or more, and the effective value IoutRms of the output current of the inverter 11 is corresponding to the OFF value for a predetermined time or more. When the value is less than or equal to the value (b<a), it is not satisfied. Therefore, for example, when the effective value IoutRms of the output current of the inverter 11 is a predetermined time (for example, 0.5 seconds) or more and a1 [Arms] or more, the control logic ILIM1_M is established. Further, when the effective value IoutRms of the output current of the inverter 11 is equal to or more than a predetermined time (for example, 0.5 seconds) and is equal to or less than b1 (<a1) [Arms], the control logic ILIM1_M is not established. In this way, the setting unit 12 has a plurality of stages of control logic and associates each control logic with the limiter setting value ilmt. In FIG. 2, a1<a2<... <a15<a16 and c0<c1<... <c15<c16. Further, the value of a in each stage is smaller than the value of b in the subsequent stage.

上述したような制御論理は、例えば、図3に示す制御回路120により実現可能である。なお、図3では、制御論理ILIM11_Mの制御論理を実現するための制御回路120を例として説明する。 The control logic as described above can be realized by the control circuit 120 shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, the control circuit 120 for realizing the control logic of the control logic ILIM11_M will be described as an example.

図3に示す制御回路120は、オンタイマーディレイ(ONTD:On Timer Delay)121,122と、スイッチ123とを有する。 The control circuit 120 shown in FIG. 3 includes on-timer delays (ONTD: On Timer Delay) 121 and 122 and a switch 123.

オンタイマーディレイ121は、インバータ11の出力電流Ioutが入力され、出力電流Ioutの実効値IoutRmsが所定時間以上(例えば、0.5秒以上)、所定値(a11)以上となるとスイッチ123をオンとするためスイッチング信号ILM11_ON_Tをスイッチ123に出力する。 The on-timer delay 121 turns on the switch 123 when the output current Iout of the inverter 11 is input and the effective value IoutRms of the output current Iout becomes a predetermined time or more (for example, 0.5 seconds or more) and a predetermined value (a11) or more. Therefore, the switching signal ILM11_ON_T is output to the switch 123.

オンタイマーディレイ122は、インバータ11の出力電流Ioutが入力され、出力電流Ioutの実効値IoutRmsが所定時間以上(例えば、0.5秒以上)、所定値(b11)以下となるとスイッチ123をオフとするためスイッチング信号ILM11_OFF_Tをスイッチ123に出力する。 The on-timer delay 122 turns off the switch 123 when the output current Iout of the inverter 11 is input and the effective value IoutRms of the output current Iout becomes a predetermined time or more (for example, 0.5 seconds or more) and a predetermined value (b11) or less. Therefore, the switching signal ILM11_OFF_T is output to the switch 123.

スイッチ123は、オンタイマーディレイ121からスイッチング信号ILM11_ON_Tが出力されるとオンとなり、制御論理ILIM11_Mが成立している旨を示す信号ILM11_Mを出力する。また、スイッチ123は、オンタイマーディレイ122からスイッチング信号ILM11_OFF_Tが出力されるとオフとなる。スイッチ123がオフとなることで、信号ILM11_Mの出力が停止され、制御論理ILIM11_Mが不成立となる。 The switch 123 is turned on when the switching signal ILM11_ON_T is output from the on-timer delay 121, and outputs the signal ILM11_M indicating that the control logic ILIM11_M is established. The switch 123 is turned off when the switching signal ILM11_OFF_T is output from the on-timer delay 122. When the switch 123 is turned off, the output of the signal ILM11_M is stopped and the control logic ILIM11_M is not established.

設定部12は、図4に示すように、図2に示す制御論理ごとに、図3に示す制御回路120(制御回路120−1〜120−16)を備える。そして、設定部12は、成立している旨を示す信号が出力された制御論理のうち、最も段数の高い制御論理に対応付けられた値をリミッタ設定値ilmtとして設定する As shown in FIG. 4, the setting unit 12 includes the control circuit 120 (control circuits 120-1 to 120-16) shown in FIG. 3 for each control logic shown in FIG. Then, the setting unit 12 sets, as the limiter set value ilmt, a value associated with the control logic having the highest number of stages among the control logics to which the signal indicating that the condition is satisfied is output.

図1を再び参照すると、制御部13は、設定部12により設定されたリミッタ設定値ilmtに応じて、インバータ11の動作を制御する。具体的には、制御部13は、図5に示すように、インバータ11の出力電圧を指示する電圧指令vから設定部12により設定されたリミッタ設定値ilmtに応じた値を差し引き、合成後の電圧指令voを生成する。そして、制御部13は、合成後の電圧指令voに従い、インバータ11を制御する。 Referring back to FIG. 1, the control unit 13 controls the operation of the inverter 11 according to the limiter setting value ilmt set by the setting unit 12. Specifically, as shown in FIG. 5, the control unit 13 subtracts a value according to the limiter set value ilmt set by the setting unit 12 from the voltage command v that instructs the output voltage of the inverter 11, and after the synthesis, The voltage command vo is generated. Then, the control unit 13 controls the inverter 11 according to the combined voltage command vo.

図5を参照して制御部13の構成を説明する。なお、制御部13の要部構成を示す図であり、合成後の電圧指令voを生成するための構成について記載しており、制御部13が有する他の機能、例えば、インバータ11を制御する機能などに関する構成については記載を省略している。 The configuration of the control unit 13 will be described with reference to FIG. It is a diagram showing a configuration of a main part of the control unit 13, and describes a configuration for generating a combined voltage command vo, and another function of the control unit 13, for example, a function of controlling the inverter 11. The description of the configuration related to, etc. is omitted.

図5に示す制御部13は、減算器131と、PI制御部132と、リミッタ133と、加算器134とを備える。 The control unit 13 illustrated in FIG. 5 includes a subtractor 131, a PI control unit 132, a limiter 133, and an adder 134.

減算器131は、設定部12により設定されたリミッタ設定値ilmtからインバータ11の出力電流Ioutを減算し、PI制御部132に出力する。 The subtractor 131 subtracts the output current Iout of the inverter 11 from the limiter setting value ilmt set by the setting unit 12, and outputs it to the PI control unit 132.

PI制御部132は、減算器131から出力されたリミッタ設定値ilmtとインバータ11の出力電流Ioutとの差がゼロとなるような比例積分制御(PI制御)により得られる制御値をリミッタ133に出力する。 The PI control unit 132 outputs to the limiter 133 a control value obtained by proportional-plus-integral control (PI control) such that the difference between the limiter setting value ilmt output from the subtractor 131 and the output current Iout of the inverter 11 becomes zero. To do.

リミッタ133は、PI制御部132から出力された制御値に応じて、インバータ11の電圧指令vを補正するための補正値v1を出力する。ここで、リミッタ133は、補正値v1として、0以下の値を出力し、PI制御器132から出力された制御値が大きい程(リミッタ設定値ilmtとインバータ11の出力電流Ioutとの差が大きい程)、負方向に大きな値を出力する。 The limiter 133 outputs a correction value v1 for correcting the voltage command v of the inverter 11 according to the control value output from the PI control unit 132. Here, the limiter 133 outputs a value of 0 or less as the correction value v1, and the larger the control value output from the PI controller 132 is (the larger the difference between the limiter setting value ilmt and the output current Iout of the inverter 11 is. Output), a large value is output in the negative direction.

加算器134は、電圧指令vとリミッタ133から出力された補正値v1とを加算(合成)し、合成後の電圧指令voを出力する。この合成後の電圧指令voに従い、インバータ11が制御される。 The adder 134 adds (combines) the voltage command v and the correction value v1 output from the limiter 133, and outputs the combined voltage command vo. The inverter 11 is controlled according to the combined voltage command vo.

上述したように、リミッタ133は、リミッタ設定値ilmtとインバータ11の出力電流Ioutとの差が大きい程、負方向に大きな補正値v1を出力する。すなわち、リミッタ設定値ilmtとインバータ11の出力電流Ioutとの差が大きい程、大きな値が電圧指令vから差し引かれる。そのため、突入電流が流れ、インバータ11の出力電流Ioutが増加した場合にも、インバータ11の出力電圧を抑制し、その結果、突入電流を抑制することができる。ここで、本実施形態においては、インバータ11の出力電流Ioutの定常値に応じて、リミッタ設定値ilmtを設定している。そのため、定常負荷が小さく、定常電流が小さい場合にも、その定常電流に応じたリミッタ設定値ilmtを設定することができるので、突入電流の抑制を図ることができる。 As described above, the limiter 133 outputs a larger correction value v1 in the negative direction as the difference between the limiter setting value ilmt and the output current Iout of the inverter 11 is larger. That is, the larger the difference between the limiter setting value ilmt and the output current Iout of the inverter 11, the larger the value is subtracted from the voltage command v. Therefore, even when the inrush current flows and the output current Iout of the inverter 11 increases, the output voltage of the inverter 11 can be suppressed, and as a result, the inrush current can be suppressed. Here, in the present embodiment, the limiter setting value ilmt is set according to the steady value of the output current Iout of the inverter 11. Therefore, even when the steady load is small and the steady current is small, it is possible to set the limiter setting value ilmt according to the steady current, so that it is possible to suppress the inrush current.

図6は、本発明を適用しない場合のインバータ11の出力電流Ioutの波形の一例を示す図である。なお、以下では、2台の空調装置がそれぞれ2つのコンプレッサを有し、各空調装置のコンプレッサを順次、起動させた場合を例として説明する。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the waveform of the output current Iout of the inverter 11 when the present invention is not applied. In the following, a case will be described as an example where two air conditioners each have two compressors and the compressors of each air conditioner are sequentially activated.

時刻t11において、定常状態から1台目の空調装置の1つ目のコンプレッサCP11を起動させたとする。そして、コンプレッサCP11の起動に応じて、突入電流が流れ、インバータ11の出力電流Ioutが急激に増加したとする。 At time t11, it is assumed that the first compressor CP11 of the first air conditioner is activated from the steady state. Then, it is assumed that an inrush current flows and the output current Iout of the inverter 11 sharply increases in response to the activation of the compressor CP11.

その後、時刻t12において、突入電流が収束し、インバータ11の出力電流Ioutが定常状態となったとする。この場合のインバータ11の出力電流Ioutの定常値は、コンプレッサCP11を起動させる前(時刻t11よりも前)のインバータ11の出力電流Ioutの定常値よりも大きい。 After that, at time t12, it is assumed that the inrush current converges and the output current Iout of the inverter 11 enters a steady state. The steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 in this case is larger than the steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 before the compressor CP11 is started (before the time t11).

次に、時刻t14において、1台目の空調装置の2つ目のコンプレッサCP12を起動させたとする。そして、コンプレッサCP12の起動に応じて、突入電流が流れ、インバータ11の出力電流Ioutが急激に増加したとする。 Next, at time t14, it is assumed that the second compressor CP12 of the first air conditioner is activated. Then, it is assumed that an inrush current flows and the output current Iout of the inverter 11 sharply increases in response to the activation of the compressor CP12.

その後、時刻t15において、突入電流が収束し、インバータ11の出力電流Ioutが定常状態となったとする。この場合のインバータ11の出力電流Ioutの定常値は、コンプレッサCP12を起動させる前(時刻t14よりも前)のインバータ11の出力電流Ioutの定常値よりも大きい。 After that, at time t15, it is assumed that the inrush current converges and the output current Iout of the inverter 11 enters a steady state. The steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 in this case is larger than the steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 before the compressor CP12 is started (before the time t14).

次に、時刻t17において、2台目の空調装置の1つ目のコンプレッサCP21を起動させたとする。そして、コンプレッサCP21の起動に応じて、突入電流が流れ、インバータ11の出力電流Ioutが急激に増加したとする。 Next, at time t17, it is assumed that the first compressor CP21 of the second air conditioner is activated. Then, it is assumed that an inrush current flows in response to the activation of the compressor CP21 and the output current Iout of the inverter 11 sharply increases.

その後、時刻t18において、突入電流が収束し、インバータ11の出力電流Ioutが定常状態となったとする。この場合のインバータ11の出力電流Ioutの定常値は、コンプレッサCP21を起動させる前(時刻t17よりも前)のインバータ11の出力電流Ioutの定常値よりも大きい。 After that, at time t18, it is assumed that the inrush current converges and the output current Iout of the inverter 11 enters a steady state. The steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 in this case is larger than the steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 before the compressor CP21 is started (before the time t17).

次に、時刻t19において、2台目の空調装置の2つ目のコンプレッサCP22を起動させたとする。そして、コンプレッサCP22の起動に応じて、突入電流が流れ、インバータ11の出力電流Ioutが急激に増加したとする。 Next, at time t19, it is assumed that the second compressor CP22 of the second air conditioner is activated. Then, it is assumed that an inrush current flows and the output current Iout of the inverter 11 sharply increases in response to the activation of the compressor CP22.

その後、時刻t20において、突入電流が収束し、インバータ11の出力電流Ioutが定常状態となったとする。この場合のインバータ11の出力電流Ioutの定常値は、コンプレッサCP22を起動させる前(時刻t19よりも前)のインバータ11の出力電流Ioutの定常値よりも大きい。 After that, at time t20, it is assumed that the inrush current converges and the output current Iout of the inverter 11 enters a steady state. The steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 in this case is larger than the steady-state value of the output current Iout of the inverter 11 before the compressor CP22 is started (before the time t19).

図6に示すように、駆動する負荷が増加するほど、定常電流の値が大きくなる。また、突入電流によるインバータ11の出力電流Ioutの増加量が略同等であるとすると、駆動する負荷が増加するほど、突入電流のピーク値が大きくなる。突入電流を抑制し、帰線電流の低周波成分を低減するためには、図6に示すように、突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutを抑制する必要がある。 As shown in FIG. 6, the steady-state current value increases as the driving load increases. Further, assuming that the increase amount of the output current Iout of the inverter 11 due to the rush current is substantially equal, the peak value of the rush current increases as the driving load increases. In order to suppress the inrush current and reduce the low frequency component of the return current, as shown in FIG. 6, it is necessary to suppress the output current Iout of the inverter 11 before the inrush current reaches its peak.

ここで、図6に示すように、固定のリミッタ設定値ilmt(Fix)を用いた場合、定常電流が小さい状態(例えば、時刻t11の状態)で突入電流が発生しても、インバータ11の出力電流Ioutがリミッタ設定値ilmt(Fix)まで達しないことがある。この場合、リミッタ電流を抑制することができない。そこで、定常電流が小さい状態で発生する突入電流を抑制することができるように、リミッタ設定値ilmt(Fix)を小さくすることも考えられる。しかしながら、インバータ11の出力は、リミッタ設定値ilmt(Fix)により上限が定められてしまうので、リミッタ設定値ilmt(Fix)を小さくすると、インバータ11から得られる出力も小さくなってしまう。 Here, as shown in FIG. 6, when the fixed limiter setting value ilmt(Fix) is used, even if the inrush current occurs in the state where the steady current is small (for example, the state at time t11), the output of the inverter 11 is reduced. The current Iout may not reach the limiter setting value ilmt(Fix). In this case, the limiter current cannot be suppressed. Therefore, it is conceivable to reduce the limiter setting value ilmt(Fix) so that the inrush current generated when the steady current is small can be suppressed. However, since the upper limit of the output of the inverter 11 is set by the limiter setting value ilmt(Fix), if the limiter setting value ilmt(Fix) is made small, the output obtained from the inverter 11 also becomes small.

一方、本実施形態においては、図7に示すように、インバータ11の出力電流Iout(出力電流Ioutの定常値)に応じて、リミッタ設定値ilmtを設定する。ここで、図7に示すように、インバータ11の出力電流Iout>リミッタ設定値ilmtとなると、出力電流Ioutとリミッタ設定値ilmtとの差の分だけ、リミッタ133から出力される補正値v1が大きくなる。その結果、電圧指令を瞬時的に下げ、出力電流Ioutのピーク値を抑制することができる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the limiter set value ilmt is set according to the output current Iout of the inverter 11 (steady value of the output current Iout). Here, as shown in FIG. 7, when the output current Iout of the inverter 11>the limiter setting value ilmt, the correction value v1 output from the limiter 133 is increased by the difference between the output current Iout and the limiter setting value ilmt. Become. As a result, the voltage command can be instantaneously lowered and the peak value of the output current Iout can be suppressed.

例えば、設定部12は、時刻t11以前の定常状態でのインバータ11の出力電流Ioutの値に応じてリミッタ設定値ilmtを設定する。ここで設定されるリミッタ設定値ilmtは、時刻t11以前の定常状態で突入電流が発生した際に、その突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutが抑制されるような値が設定される。そのため、図7に示すように、時刻t11で発生した突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutがリミッタ設定値ilmtに達し、その結果、インバータ11の出力電圧が抑制される。そのため、突入電流もピークに達する前に抑制される。 For example, the setting unit 12 sets the limiter setting value ilmt according to the value of the output current Iout of the inverter 11 in the steady state before time t11. The limiter set value ilmt set here is set such that when the inrush current occurs in the steady state before time t11, the output current Iout of the inverter 11 is suppressed before the inrush current reaches its peak. To be done. Therefore, as shown in FIG. 7, the output current Iout of the inverter 11 reaches the limiter setting value ilmt before the inrush current generated at time t11 reaches the peak, and as a result, the output voltage of the inverter 11 is suppressed. Therefore, the inrush current is also suppressed before reaching the peak.

時刻t12以降、定常状態となると、時刻t12から所定時間(例えば、0.5秒)が経過した時刻t13において、設定部12は、その時点でのインバータ11の出力電流Ioutの値に応じて、リミッタ設定値ilmtを設定する。時刻t13において設定されるリミッタ設定値ilmtは、時刻t12以降の定常状態で突入電流が発生した際に、その突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutが抑制されるような値が設定される。そのため、時刻t14で発生した突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutがリミッタ設定値ilmtに達し、その結果、インバータ11の出力電圧が抑制される。そのため、突入電流もピークに達する前に抑制される。 After time t12, when the steady state is reached, at time t13 when a predetermined time (for example, 0.5 seconds) has passed from time t12, the setting unit 12 determines, according to the value of the output current Iout of the inverter 11 at that time. Set the limiter setting value ilmt. The limiter setting value ilmt set at the time t13 is a value such that when the inrush current occurs in the steady state after the time t12, the output current Iout of the inverter 11 is suppressed before the inrush current reaches its peak. Is set. Therefore, the output current Iout of the inverter 11 reaches the limiter setting value ilmt before the inrush current generated at the time t14 reaches the peak, and as a result, the output voltage of the inverter 11 is suppressed. Therefore, the inrush current is also suppressed before reaching the peak.

時刻t15以降、定常状態となると、時刻t15から所定時間(例えば、0.5秒)が経過した時刻t16において、設定部12は、その時点でのインバータ11の出力電流Ioutの値に応じて、リミッタ設定値ilmtを設定する。時刻t16において設定されるリミッタ設定値ilmtは、時刻t15以降の定常状態で突入電流が発生した際に、その突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutが抑制されるような値が設定される。そのため、時刻t17で発生した突入電流がピークに達する前にインバータ11の出力電流Ioutがリミッタ設定値ilmtに達し、その結果、インバータ11の出力電圧が抑制される。そのため、突入電流もピークに達する前に抑制される。 After time t15, when the steady state is reached, at time t16 when a predetermined time (for example, 0.5 seconds) has elapsed from time t15, the setting unit 12 determines, according to the value of the output current Iout of the inverter 11 at that time. Set the limiter setting value ilmt. The limiter setting value ilmt set at the time t16 is a value such that when the rush current occurs in the steady state after the time t15, the output current Iout of the inverter 11 is suppressed before the rush current reaches its peak. Is set. Therefore, the output current Iout of the inverter 11 reaches the limiter setting value ilmt before the inrush current generated at time t17 reaches the peak, and as a result, the output voltage of the inverter 11 is suppressed. Therefore, the inrush current is also suppressed before reaching the peak.

以下、同様にして、設定部12は、インバータ11の出力電流Ioutの値に応じて、リミッタ設定値ilmtを設定する。 Hereinafter, similarly, the setting unit 12 sets the limiter setting value ilmt according to the value of the output current Iout of the inverter 11.

このように本実施形態においては、補助電源装置10は、インバータ11の出力電流Ioutの定常値に応じて、インバータ11の出力電圧を制限するための制限値であるリミッタ設定値ilmtを設定する設定部12と、設定部12により設定されたリミッタ設定値ilmtに応じてインバータ11の動作を制御する制御部13と、を備える。 As described above, in the present embodiment, the auxiliary power supply device 10 sets the limiter setting value ilmt, which is a limit value for limiting the output voltage of the inverter 11, according to the steady value of the output current Iout of the inverter 11. A unit 12 and a control unit 13 that controls the operation of the inverter 11 according to the limiter setting value ilmt set by the setting unit 12 are provided.

インバータ11の出力電流Ioutの値に応じてリミッタ設定値ilmtを設定することで、定常負荷の小さい場合にも、突入電流の抑制を図ることができる。その結果、帰線電流の低周波成分(30Hz等のノイズ)の低減を図ることができる。また、出力電流Ioutの値に応じてリミッタ設定値ilmtを設定することで、固定のリミッタ設定値ilmtを用いる場合のように、インバータ11の出力の上限が固定されてしまうことがない。 By setting the limiter setting value ilmt according to the value of the output current Iout of the inverter 11, it is possible to suppress the inrush current even when the steady load is small. As a result, it is possible to reduce the low frequency component (noise such as 30 Hz) of the return current. Moreover, by setting the limiter setting value ilmt according to the value of the output current Iout, the upper limit of the output of the inverter 11 is not fixed unlike the case where a fixed limiter setting value ilmt is used.

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and the embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each block can be rearranged so as not to logically contradict each other, and a plurality of blocks can be combined into one or divided.

10 補助電源装置
11 インバータ
12 設定部
13 制御部
120 制御回路
121,122 オンタイマーディレイ
123 スイッチ
131 減算器
132 PI制御部
133 リミッタ
134 加算器
10 Auxiliary Power Supply Device 11 Inverter 12 Setting Unit 13 Control Unit 120 Control Circuit 121, 122 On-Timer Delay 123 Switch 131 Subtractor 132 PI Control Unit 133 Limiter 134 Adder

Claims (2)

架線から供給された直流電力を交流電力に変換して負荷に出力するインバータを備えた電気車の補助電源装置であって、
前記インバータの出力電流の定常値に応じて、前記インバータの出力電圧を制限するための制限値を設定する設定部と、
前記設定部により設定された制限値に応じて前記インバータの動作を制御する制御部と、を備えることを特徴とする補助電源装置。
An auxiliary power supply device for an electric vehicle including an inverter that converts DC power supplied from an overhead wire into AC power and outputs the AC power to a load,
A setting unit for setting a limit value for limiting the output voltage of the inverter according to a steady value of the output current of the inverter,
A control unit that controls the operation of the inverter according to the limit value set by the setting unit, the auxiliary power supply device.
請求項1に記載の補助電源装置において、
前記制御部は、前記インバータの出力電圧を指示する電圧指令を前記制限値に応じて制限することを特徴とする補助電源装置。
The auxiliary power supply device according to claim 1,
The auxiliary power supply device, wherein the control unit limits a voltage command instructing an output voltage of the inverter according to the limit value.
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