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公開番号2024170069
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023087028
出願日2023-05-26
発明の名称制御装置および電源システム
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241129BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】車両用補助電源装置の安定した運転を実現する制御装置を提供する。
【解決手段】電源システム1において、制御装置9は、インバータ37、47と、インバータ37、47の直流入力端子間に接続されたコンデンサ36、46と、コンデンサ36、46と直流電源との間に接続された逆流防止素子34、44とを備えた補助電源装置3、4を複数並列に接続した構成から、補助電源装置3、4の各々について、直流電圧検出値、直流電源電圧検出値、出力電流検出値、出力電圧検出値及び入力電流検出値を取得する取得部911,921と、補助電源装置3、4の各々の出力電圧指令値を算出し、補助電源装置3、4の出力電力が同一になるように、出力電圧指令値に第1補償値を加算する出力電圧指令値算出部913、923と、直流電圧検出値と直流電源電圧検出値との差に応じた第2補償値により出力電圧指令値を補償して出力する補償部914、924と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷へ出力するインバータと、前記インバータの直流入力端子間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記直流電源との間に接続された逆流防止素子とを備えた補助電源装置を複数並列に接続した電源装置から、複数の前記補助電源装置の各々について、前記コンデンサの直流電圧検出値と、直流電源電圧検出値と、前記負荷へ出力される出力電流検出値と、前記負荷へ出力される出力電圧検出値と、前記直流電源から前記補助電源装置に入力される入力電流検出値と、を取得する取得部と、
複数の前記補助電源装置の各々の出力電圧指令値を算出し、前記出力電圧指令値に応じて前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
複数の前記補助電源装置の各々の前記出力電圧指令値を算出するとともに、複数の前記補助電源装置の出力電力が同一になるように、前記出力電圧指令値に第１補償値を加算する出力電圧指令値算出部と、
前記第１補償値により補償された前記出力電圧指令値を、前記直流電圧検出値と前記直流電源電圧検出値との差に応じた第２補償値により補償して出力する補償部と、を備える、制御装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記補償部は、
前記直流電圧検出値と前記直流電源電圧検出値との差を演算する減算部と、
前記入力電流検出値に応じた比例制御ゲインを前記差に乗算することにより前記第２補償値を算出する比例制御部と、
前記第２補償値を前記出力電圧指令値に加算する加算部と、
を備えた請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記比例制御部は、
前記入力電流検出値が第１閾値より大きい値であるときにハイレベルの値を出力し、前記入力電流検出値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下となったときにローレベルの値を出力するヒステリシス制御部を備え、
前記ヒステリシス制御部の出力値がハイレベルであるときに、前記比例制御ゲインを０とする、
請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記比例制御部は、前記入力電流検出値が所定の閾値より大きくなったときに、前記比例制御ゲインを徐々に低下させて０にする、
請求項２記載の制御装置。
【請求項５】
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷へ出力するインバータと、前記インバータの直流入力端子間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記直流電源との間に接続された逆流防止素子とを備えた補助電源装置を複数並列に接続した電源装置と、
前記電源装置から、複数の前記補助電源装置それぞれの前記コンデンサの直流電圧検出値と、直流電源電圧検出値と、前記負荷へ出力される出力電流検出値と、前記負荷へ出力される出力電圧検出値と、前記直流電源から入力される入力電流検出値と、を取得する取得部と、
複数の前記補助電源装置の各々の出力電圧指令値を算出し、前記出力電圧指令値に応じて前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
複数の前記補助電源装置の各々の前記出力電圧指令値を算出するとともに、複数の前記補助電源装置の出力電力が同一になるように、前記出力電圧指令値に第１補償値を加算する出力電圧指令値算出部と、
前記第１補償値により補償された前記出力電圧指令値を、前記直流電圧検出値と前記直流電源電圧検出値との差に応じた第２補償値により補償して出力する補償部と、を備える、電源システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置および電源システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、例えば空調や蛍光灯等などの設備に電力を供給する補助電源装置を備えている。直流架線から供給される電力により駆動される直流電車等の鉄道車両において、出力容量の増加や装置の冗長性の向上のニーズに対応するために車両用補助電源装置を複数台並列接続した電源システムを備える構成が提案されている。
【０００３】
上記電源システムにおいて、複数の車両用補助電源装置の出力電圧にばらつきがあると、並列接続点に電位差が生じ、車両用補助電源装置間にのみ流れる電流（以下、横流とする。）が発生する。横流が流れることで、各車両用補助電源装置が担う出力電流に偏りが生じ、システムが不安定になることがある。
【０００４】
従来、各々の車両用補助電源装置の出力電流の情報を、複数の車両用補助電源装置の制御部間で伝送させ、各車両用補助電源装置の出力電流が同一となるように、各々の車両用補助電源装置の出力電圧を制御する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－２８９０９号公報
特開２０１６－１００９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記車両用補助電源装置を複数台並列接続するシステムについて、横流が出力電流を上回った場合、横流が流れ込む側の車両用補助電源装置は回生動作となる。直流電車には、直流架線への電力回生を防止するために、インバータの入力側（直流側）と直流架線との間にダイオードなどの逆流防止素子を配置しているため、横流によりインバータの直流側に挿入されたコンデンサが充電され、過電圧となる可能性があった。インバータの直流入力が過電圧となると、車両に設けられた設備への電力供給が停止され、鉄道車両の運行に支障が生じる恐れがあった
【０００７】
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、車両用補助電源装置の安定した運転を実現する制御装置および電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態による制御装置は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷へ出力するインバータと、前記インバータの直流入力端子間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記直流電源との間に接続された逆流防止素子とを備えた補助電源装置を複数並列に接続した電源装置から、複数の前記補助電源装置の各々について、前記コンデンサの直流電圧検出値と、直流電源電圧検出値と、前記負荷へ出力される出力電流検出値と、前記負荷へ出力される出力電圧検出値と、前記直流電源から前記補助電源装置に入力される入力電流検出値と、を取得する取得部と、複数の前記補助電源装置の各々の出力電圧指令値を算出し、前記出力電圧指令値に応じて前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、複数の前記補助電源装置の各々の前記出力電圧指令値を算出するとともに、複数の前記補助電源装置の出力電力が同一になるように、前記出力電圧指令値に第１補償値を加算する出力電圧指令値算出部と、前記第１補償値により補償された前記出力電圧指令値を、前記直流電圧検出値と前記直流電源電圧検出値との差に応じた第２補償値により補償して出力する補償部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施形態に係る電源システムを搭載した車両の一構成例を概略的に示す図である。
図２は、一実施形態に係る電源システムの一構成例を概略的に示す図である。
図３は、一実施形態に係る制御装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。
図４は、一実施形態に係る制御装置の補償部の一構成例を概略的に示す制御ブロック図である。
図５は、一実施形態に係る制御装置の第１制御装置の横流抑制制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る制御装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる図面において、各部の縮尺は適宜変更されている。また、以下の実施形態の説明に用いる図面において、説明のために、構成を適宜省略している場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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