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JP7344845B2 - Active filter device for railway vehicles and railway vehicle equipped with the same - Google Patents

Active filter device for railway vehicles and railway vehicle equipped with the same Download PDF

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JP7344845B2 JP2020104725A JP2020104725A JP7344845B2 JP 7344845 B2 JP7344845 B2 JP 7344845B2 JP 2020104725 A JP2020104725 A JP 2020104725A JP 2020104725 A JP2020104725 A JP 2020104725A JP 7344845 B2 JP7344845 B2 JP 7344845B2
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Description

本発明は、鉄道車両用アクティブフィルタ装置に関し、特に、可変電圧・可変周波数インバータ制御の誘導電動機により駆動する鉄道車両の運転時における誘導障害抑制技術に関するものである。 The present invention relates to an active filter device for a railway vehicle, and more particularly to a technique for suppressing induction disturbances during operation of a railway vehicle driven by an induction motor controlled by a variable voltage/variable frequency inverter.

図1に、鉄道車両を駆動する誘導電動機を可変電圧・可変周波数インバータ(以下、VVVFインバータという。)により制御する、代表的な鉄道車両制御装置の主回路構成を示す。パンタグラフ501により集電した直流電圧は、インダクタ40及びコンデンサ70を接続して構成したローパスフィルタ回路を介してVVVFインバータであるモータ駆動用インバータ50に給電し、このモータ駆動用インバータ50により可変電圧・可変周波数の三相交流に変換して誘導電動機60を制御している。 FIG. 1 shows the main circuit configuration of a typical railway vehicle control device that controls an induction motor that drives a railway vehicle using a variable voltage/variable frequency inverter (hereinafter referred to as a VVVF inverter). The DC voltage collected by the pantograph 501 is supplied to a motor drive inverter 50, which is a VVVF inverter, through a low-pass filter circuit configured by connecting an inductor 40 and a capacitor 70. The induction motor 60 is controlled by converting it into variable frequency three-phase alternating current.

鉄道車両においては、VVVFインバータに使用したスイッチング素子により断続制御された電流に起因する誘導障害、すなわち低周波から高周波までの幅広い可変周波数運転を行う際に生ずる帰線電流が、図1中のiに示す如く流れ、この高調波電流の誘導により信号機や踏切等の各種保安設備を誤動作させる問題がある。このため、例えば帰線電流iに含まれる交流成分で50Hz及び60Hzの商用周波数帯の場合は、0.7A以下に抑える必要がある。 In railway vehicles, inductive disturbances caused by currents controlled intermittently by switching elements used in VVVF inverters, i.e. return currents generated when operating at a wide range of variable frequencies from low to high frequencies, are shown in i in Figure 1. The problem is that the induction of this harmonic current causes various safety equipment such as traffic lights and railroad crossings to malfunction. For this reason, for example, in the case of commercial frequency bands of 50 Hz and 60 Hz, the AC component included in the return current i needs to be suppressed to 0.7 A or less.

したがって、従来のVVVFインバータ制御の誘導電動機により駆動する鉄道車両では、帰線電流に含まれるノイズ電流を低減するために、直流入力側にインダクタとコンデンサを用いたLCローパスフィルタが用いられている。この方式により商用周波数帯を前記の値以下に低減するためには、インダクタ及びコンデンサの値を大きくする必要がある。しかし、鉄道車両の場合は大電流・高耐圧用の素子が必要となり、インダクタ及びコンデンサの値を大きくすると各々の体積が増加し、取り付けスペースの制約等が課題となる。インダクタは大型かつ重量の大きい部品構成である。このインダクタは小型化すると、インダクタンスが低減しLCローパスフィルタのカットオフ周波数が上昇するため、ノイズ電流が増加する。このノイズ電流を低減するために、アクティブフィルタ装置を用いることが提案されている。 Therefore, in a railway vehicle driven by a conventional VVVF inverter-controlled induction motor, an LC low-pass filter using an inductor and a capacitor on the DC input side is used to reduce the noise current included in the return current. In order to reduce the commercial frequency band below the above value using this method, it is necessary to increase the values of the inductor and capacitor. However, in the case of railway vehicles, elements for large currents and high withstand voltages are required, and increasing the values of inductors and capacitors increases the volume of each, creating issues such as restrictions on installation space. The inductor is a large and heavy component. As this inductor becomes smaller, the inductance decreases and the cutoff frequency of the LC low-pass filter increases, resulting in an increase in noise current. In order to reduce this noise current, it has been proposed to use an active filter device.

特許文献1には、「負荷から発生した高調波電流を、電源系統と負荷との間に接続した交流フィルタにより吸収し、且つ、上位系と下位系との高調波干渉を阻止するバッファリアクトルを交流フィルタと電源系統との間に挿入した高調波電流抑制装置において、上記バッファリアクトルの両端に変圧器を介して接続したPWMインバータを有することにより系統に直列に設置されたアクティブフィルタを具備し、上記インバータから変圧器を介して高調波電流と逆位相の電圧を系統に直列に発生してアクティブフィルタを所定次数の高調波に対して等価抵抗として作動させ、低次高調波電流を抑制して低次共振拡大発生を防止したことを特徴とする高調波電流抑制装置。」(特許請求の範囲参照)が開示されている。 Patent Document 1 states, ``A buffer reactor that absorbs harmonic current generated from a load by an AC filter connected between the power supply system and the load, and prevents harmonic interference between the upper system and the lower system. A harmonic current suppression device inserted between an AC filter and a power supply system, comprising an active filter installed in series with the system by having a PWM inverter connected to both ends of the buffer reactor via a transformer, A voltage with a phase opposite to the harmonic current is generated in series from the above inverter to the grid via the transformer, and the active filter operates as an equivalent resistance for harmonics of a predetermined order to suppress low-order harmonic currents. A harmonic current suppressing device characterized in that it prevents the occurrence of low-order resonance expansion.'' (see claims).

特開平11-69627号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-69627

インバータ装置においては、上下アームのスイッチング素子が同時に導通しないように、デッドタイムが必要とされる。特許文献1に記載の高調波電流抑制装置において、高調波電流と逆位相の電圧を生成するPWMインバータの上下アーム間が導通しないようにデッドタイムを設けるとすると、デッドタイムにより出力電圧波形が歪み、所望の出力電圧波形が得られなくなり、高調波電流を抑制する効果が低減する虞がある。 In an inverter device, a dead time is required so that the switching elements of the upper and lower arms do not become conductive at the same time. In the harmonic current suppression device described in Patent Document 1, if a dead time is provided so that there is no conduction between the upper and lower arms of the PWM inverter that generates a voltage in phase opposite to the harmonic current, the output voltage waveform is distorted due to the dead time. , a desired output voltage waveform may not be obtained, and the effect of suppressing harmonic current may be reduced.

本発明の目的は、鉄道車両の帰線電流に重畳されるノイズ電流分を抑圧するアクティブフィルタ装置において、インバータの上下アームのデッドタイムにより生じるインバータの出力電圧誤差を補償し、ノイズ電流低減能力を強化することである。 An object of the present invention is to compensate for the output voltage error of the inverter caused by the dead time of the upper and lower arms of the inverter in an active filter device that suppresses the noise current superimposed on the return current of a railway vehicle, and to improve the noise current reduction ability. It is about strengthening.

上記課題を解決するための、本発明の「鉄道車両用アクティブフィルタ装置」の一例を挙げるならば、
鉄道車両のモータを駆動するモータ駆動用インバータの直流入力側に設けるアクティブフィルタ装置であって、一次巻線と二次巻線を備え、前記一次巻線が前記モータ駆動用インバータの直流側線路に接続される変圧器と、半導体スイッチング素子の直列回路で構成されるアクティブフィルタインバータ回路と、前記アクティブフィルタインバータ回路の直流部に接続した直流電源と、前記アクティブフィルタインバータ回路と前記変圧器の二次巻線との間に接続される高周波フィルタ回路と、前記変圧器の一次巻線を通して前記モータ駆動用インバータに流れるノイズ電流を検出する第1の電流センサと、前記第1の電流センサの検出信号に基づいて前記アクティブフィルタインバータ回路のスイッチング信号を生成する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第1の電流センサの検出信号に基づいて、前記アクティブフィルタインバータ回路の上下アームが同時に開放となるデッドタイムにより出力平均電圧が低下することを補償するデッドタイム補償ブロックを備えることを特徴とする。
An example of the "active filter device for railway vehicles" of the present invention for solving the above problems is as follows:
An active filter device installed on the DC input side of a motor drive inverter that drives a motor of a railway vehicle, comprising a primary winding and a secondary winding, the primary winding being connected to the DC side track of the motor drive inverter. a connected transformer, an active filter inverter circuit composed of a series circuit of semiconductor switching elements, a DC power supply connected to the DC section of the active filter inverter circuit, and a secondary circuit of the active filter inverter circuit and the transformer. a high-frequency filter circuit connected between the coil and the coil; a first current sensor that detects a noise current flowing through the primary winding of the transformer to the motor drive inverter; and a detection signal of the first current sensor. a control device that generates a switching signal for the active filter inverter circuit based on the detection signal of the first current sensor, and the control device simultaneously opens the upper and lower arms of the active filter inverter circuit based on the detection signal of the first current sensor. The present invention is characterized in that it includes a dead time compensation block that compensates for a decrease in the output average voltage due to the dead time.

本発明によれば、アクティブフィルタ装置において、インバータの上下アームのデッドタイムにより生じるインバータの出力電圧誤差を補償し、ノイズ電流低減能力を強化することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は以下の実施例の説明により明らかにされる。
According to the present invention, in an active filter device, it is possible to compensate for the output voltage error of the inverter caused by the dead time of the upper and lower arms of the inverter, and to enhance the noise current reduction ability.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the description of the following examples.

従来の直流架線を走行する鉄道車両の主回路構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the main circuit configuration of a conventional railway vehicle running on a direct current overhead wire. 本発明の実施例1に係るアクティブフィルタを含む電力変換装置のシステム構成の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a system configuration of a power conversion device including an active filter according to Example 1 of the present invention. 実施例1に係るアクティブフィルタの制御装置内のブロック構成を示す図である。1 is a diagram showing a block configuration within an active filter control device according to a first embodiment; FIG. 図2に示すシステム構成の等価回路を示す図である。3 is a diagram showing an equivalent circuit of the system configuration shown in FIG. 2. FIG. PWM演算器の動作波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing operation waveforms of a PWM arithmetic unit. 実施例1に係るPWM演算器の動作波形を示す図である。3 is a diagram showing operation waveforms of the PWM calculator according to the first embodiment. FIG. 実施例1に係るパルス幅補償電圧と電圧指令の関係の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of the relationship between a pulse width compensation voltage and a voltage command according to the first embodiment. FIG. 実施例1に係るパルス幅補償電圧の有無によるインバータ出力平均電圧波形の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of an inverter output average voltage waveform with and without a pulse width compensation voltage according to the first embodiment. FIG. 実施例2に係るアクティブフィルタを含む電力変換装置のシステム構成の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of a system configuration of a power conversion device including an active filter according to a second embodiment. FIG. 実施例2に係るアクティブフィルタの制御装置内のブロック構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a block configuration within an active filter control device according to a second embodiment. 実施例2に係るパルス幅補償電圧と電流指令の関係の一例を示す図である。7 is a diagram illustrating an example of the relationship between a pulse width compensation voltage and a current command according to Example 2. FIG.

本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。実施の形態は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でもかまわない。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。
Embodiments of the present invention will be described using the drawings. The embodiments are examples for explaining the present invention, and are omitted and simplified as appropriate for clarity of explanation. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless otherwise specified, each component may be singular or plural. In each figure for explaining the embodiments, the same components are given the same names and symbols, and repeated explanations thereof will be omitted.
In this specification, etc., expressions such as "first,""second," and "third" are used to identify constituent elements, and do not necessarily limit the number or order.

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特性の数以上でも以下でもよい。 In the following embodiments, when necessary for convenience, the description will be divided into multiple sections or embodiments; however, unless otherwise specified, they are not unrelated to each other; This is related to variations, details, supplementary explanations, etc. of some or all of the above. In addition, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including numbers, numerical values, amounts, ranges, etc.), we also refer to cases where it is specifically specified or where it is clearly limited to a specific number in principle. However, it is not limited to that particular number, and may be more or less than the number of characteristics.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Furthermore, in the embodiments described below, the constituent elements (including elemental steps, etc.) are not necessarily essential, unless explicitly stated or when they are considered to be clearly essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of components, etc., the shape, positional relationship, etc. of components, etc. are referred to, unless specifically stated or when it is considered that it is clearly not possible in principle. This shall include things that approximate or are similar to, etc. This also applies to the above numerical values and ranges.

図2は、本発明の実施例1に係るアクティブフィルタ装置を含む電力変換装置のシステム構成の一例を示す図である。図2には、直流き電区間を走行する鉄道車両500に搭載される電力変換装置のシステムを示す。き電システム600は、直流電源Vsysとき電回路(インダクタンス成分Ls)の直列回路として等価回路で示す。また、き電システム600に、パンタグラフ501および車輪502を介して鉄道車両500が電気的に接続される。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a system configuration of a power conversion device including an active filter device according to Example 1 of the present invention. FIG. 2 shows a power converter system mounted on a railway vehicle 500 running in a DC feeding section. The feeding system 600 is shown in an equivalent circuit as a series circuit of a DC power supply Vsys and a power supply circuit (inductance component Ls). Further, a railway vehicle 500 is electrically connected to the feeding system 600 via a pantograph 501 and wheels 502.

鉄道車両500が搭載する車両電気回路80は、主に車両加減速用モータ60を駆動するモータ駆動用インバータ50、平滑コンデンサ70およびアクティブフィルタ1により構成され、アクティブフィルタ1は、モータ駆動用インバータ50に対して直列に接続される。 A vehicle electric circuit 80 mounted on a railway vehicle 500 mainly includes a motor drive inverter 50 that drives a vehicle acceleration/deceleration motor 60, a smoothing capacitor 70, and an active filter 1. connected in series with

アクティブフィルタ1は、変圧器7、高周波フィルタ回路30、アクティブフィルタインバータ回路10を主回路構成とし、アクティブフィルタインバータ回路10の直流部に直流電源3を接続する。 The active filter 1 has a main circuit configuration including a transformer 7 , a high frequency filter circuit 30 , and an active filter inverter circuit 10 , and a DC power supply 3 is connected to the DC section of the active filter inverter circuit 10 .

また、アクティブフィルタ1は、変圧器7を介して、き電回路に接続される。高周波フィルタ回路30は、インダクタ31およびキャパシタ32のLCフィルタと、LCフィルタのダンピングキャパシタ33およびダンピング抵抗34で構成される。 Further, the active filter 1 is connected to a feeding circuit via a transformer 7. The high frequency filter circuit 30 includes an LC filter including an inductor 31 and a capacitor 32, and a damping capacitor 33 and a damping resistor 34 of the LC filter.

更に、アクティブフィルタ1は、検出器として、帰線電流Isを検出する電流センサ20(第1の電流センサ)を備える。電流センサ20の検出値は、アクティブフィルタ1の制御装置100に入力される。 Furthermore, the active filter 1 includes a current sensor 20 (first current sensor) that detects the return current Is as a detector. The detected value of the current sensor 20 is input to the control device 100 of the active filter 1.

制御装置100は、電流センサ20の検出値を基にアクティブフィルタ1の出力電圧指令値を算出し、アクティブフィルタインバータ回路10内のU相アーム10uおよびV相アーム10v内の各半導体スイッチング素子のゲート信号を生成する。 The control device 100 calculates the output voltage command value of the active filter 1 based on the detected value of the current sensor 20, and controls the gate of each semiconductor switching element in the U-phase arm 10u and V-phase arm 10v in the active filter inverter circuit 10. Generate a signal.

アクティブフィルタインバータ回路10内のU相アーム10uおよびV相アーム10vそれぞれは、逆並列接続されるダイオードを備えるIGBTの直列回路により構成され、単相インバータを構成する。ただし、各相アームが備える半導体スイッチング素子をIGBTとして図示するが、これに限定されるものではなくMOSなど他の自己消弧型スイッチング素子を用いることができる。 Each of the U-phase arm 10u and V-phase arm 10v in the active filter inverter circuit 10 is constituted by a series circuit of IGBTs including diodes connected in antiparallel, and constitutes a single-phase inverter. However, although the semiconductor switching elements included in each phase arm are illustrated as IGBTs, the present invention is not limited to this, and other self-extinguishing switching elements such as MOS can be used.

次に、アクティブフィルタ装置の基本動作について説明する。はじめにアクティブフィルタ装置は、帰線電流Isに含まれるノイズ電流を電流センサ20にて検出する。電流センサ20は、例えば直流電流は検出しないで、交流電流を検出するロゴスキ型電流センサである。
電流センサ20の検出値は、制御装置100に入力される。制御装置100は、電流センサ20の検出値に基づいてアクティブフィルタインバータ回路10のゲート駆動信号を生成する。但し、制御装置100の詳細な動作は後述する。制御装置100から駆動信号を受けたアクティブフィルタインバータ回路10は、電源入力容量23に印加された電圧振幅のパルスを出力する。このとき、アクティブフィルタインバータ回路10の制御方式は例えばPWM制御を用いており、信号と搬送波を出力する。
Next, the basic operation of the active filter device will be explained. First, the active filter device detects the noise current included in the return current Is using the current sensor 20. The current sensor 20 is, for example, a Rogowski type current sensor that detects alternating current without detecting direct current.
The detected value of the current sensor 20 is input to the control device 100. Control device 100 generates a gate drive signal for active filter inverter circuit 10 based on the detected value of current sensor 20 . However, the detailed operation of the control device 100 will be described later. Active filter inverter circuit 10 receives a drive signal from control device 100 and outputs a pulse having the voltage amplitude applied to power supply input capacitor 23 . At this time, the control method of the active filter inverter circuit 10 uses, for example, PWM control, and outputs a signal and a carrier wave.

アクティブフィルタインバータ回路10の出力するパルスは、高周波フィルタ30に入力される。高周波フィルタ30はインダクタ31とキャパシタ32により構成されるLCローパスフィルタによって、アクティブフィルタインバータ回路10が出力する搬送波を除去し、信号を取り出す。但し、LCローパスフィルタはLC共振により共振周波数近傍の信号を増幅してしまうため、ダンピングキャパシタ33とダンピング抵抗34により共振増幅を抑制する。 The pulses output from the active filter inverter circuit 10 are input to the high frequency filter 30. The high frequency filter 30 is an LC low pass filter constituted by an inductor 31 and a capacitor 32, which removes the carrier wave output from the active filter inverter circuit 10 and extracts the signal. However, since the LC low-pass filter amplifies signals near the resonance frequency due to LC resonance, the damping capacitor 33 and the damping resistor 34 suppress the resonance amplification.

高周波フィルタ30の出力電圧波形は、変圧器7に印加される。変圧器7のパンタグラフと接続している1次側は、ノイズ電流を発生させる電位差が印加されているが、高周波フィルタと接続された2次側にはノイズ電流を発生される電位差を低減する電圧が印加されるため、ノイズ電流を変圧器7で抑圧することができる。 The output voltage waveform of the high frequency filter 30 is applied to the transformer 7. A potential difference that generates a noise current is applied to the primary side of the transformer 7, which is connected to the pantograph, but a voltage that reduces the potential difference that generates the noise current is applied to the secondary side, which is connected to the high-frequency filter. is applied, the noise current can be suppressed by the transformer 7.

次に、アクティブフィルタ1を制御する制御装置100について説明する。
図3は、実施例1に係るアクティブフィルタ1の制御装置100内のブロック構成(演算器等を含む具体的構成)を示す図である。
Next, the control device 100 that controls the active filter 1 will be explained.
FIG. 3 is a diagram showing a block configuration (specific configuration including arithmetic units and the like) in the control device 100 of the active filter 1 according to the first embodiment.

電流センサ20で検出された信号は、帯域通過フィルタ1001に入力される。帯域通過フィルタ1001は、帰線電流Isの検出値から鉄道車両500の走行区間における通信周波数帯域を含んだ周波数帯域成分を抽出し、乗算器1002に出力する。乗算器1002(第1の乗算器)は、正の定数Kを帯域通過フィルタ1001の出力に乗算し、その積を加算器1103に出力する。さらに、乗算器1002の出力は乗算器1101(第2の乗算器)に入力され、正の定数Kを乗算する。乗算器1101の出力は、リミッタ1102に入力される。リミッタ1102の出力は加算器1103に入力され、乗算器1002の出力に加算される。乗算器1101、リミッタ1102および加算器1103は、後述するデッドタイム補償ブロックを構成している。 A signal detected by current sensor 20 is input to bandpass filter 1001. Band pass filter 1001 extracts a frequency band component including a communication frequency band in the running section of railway vehicle 500 from the detected value of return current Is, and outputs it to multiplier 1002. Multiplier 1002 (first multiplier) multiplies the output of bandpass filter 1001 by a positive constant K 1 and outputs the product to adder 1103 . Furthermore, the output of multiplier 1002 is input to multiplier 1101 (second multiplier) and multiplied by a positive constant K2 . The output of multiplier 1101 is input to limiter 1102. The output of limiter 1102 is input to adder 1103 and added to the output of multiplier 1002. Multiplier 1101, limiter 1102, and adder 1103 constitute a dead time compensation block, which will be described later.

加算器1103の出力は、U相用PWM演算器1005uおよびV相用PWM演算器1005vに入力される。アクティブフィルタ1は、2相のアームにより構成される単相インバータであるため、V相用PWM演算器1005vには、乗算器1007により符号反転された出力電圧指令値が入力される。 The output of the adder 1103 is input to the U-phase PWM calculator 1005u and the V-phase PWM calculator 1005v. Since the active filter 1 is a single-phase inverter configured with two-phase arms, the output voltage command value whose sign has been inverted by the multiplier 1007 is input to the V-phase PWM calculator 1005v.

PWM演算器1005uおよび1005vでは、入力された出力電圧指令値と搬送波算出器1006の出力である三角波とが大小比較され、U相アーム10uおよびV相アーム10vに出力するゲート信号(Gate UPとUN、およびGate VPとVN)が算出され出力される。 In the PWM calculation units 1005u and 1005v, the input output voltage command value and the triangular wave output from the carrier wave calculator 1006 are compared in magnitude, and gate signals (Gate UP and UN , and Gate VP and VN) are calculated and output.

以上のように、本発明に係るアクティブフィルタ1は、ノイズ源であるモータ駆動用インバータ50に対して直列に接続されながら、電圧制御系で動作する。 As described above, the active filter 1 according to the present invention operates in a voltage control system while being connected in series to the motor drive inverter 50, which is a noise source.

次に、本発明により、モータ駆動用インバータ50が、き電システム600に流出するノイズ電流を低減できるメカニズムについて、図4を用いて説明する。 Next, a mechanism by which the motor drive inverter 50 can reduce the noise current flowing into the power feeding system 600 according to the present invention will be described using FIG. 4.

図4は、図2に示すシステム構成の等価回路を示す図である。説明の煩雑さを回避するため、ここでは変圧器7の巻数比を1:1として説明する。
モータ駆動用インバータ50を、ノイズ電流を出力する電流源Iinvとして表現する。
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit of the system configuration shown in FIG. 2. In order to avoid the complexity of the explanation, the explanation will be given here assuming that the turns ratio of the transformer 7 is 1:1.
The motor drive inverter 50 is expressed as a current source Iinv that outputs a noise current.

変圧器7を、漏れインダクタンスL1、L2および相互インダクタンスLmを備えるT型等価回路として表現する。すなわち、L1は、き電回路側巻線(一次巻線)の漏れインダクタンス、L2は、二次側巻線の漏れインダクタンス、Lmは、変圧器7の相互インダクタンスである。 The transformer 7 is represented as a T-type equivalent circuit with leakage inductances L1, L2 and mutual inductance Lm. That is, L1 is the leakage inductance of the feeding circuit side winding (primary winding), L2 is the leakage inductance of the secondary side winding, and Lm is the mutual inductance of the transformer 7.

Lsは、き電システム600のインダクタンス、Cfcは、平滑コンデンサ70の容量、Lfは、インダクタ31のインダクタンス、Cfは、フィルタコンデンサ32の容量、CdとRdはLfとCfによる共振利得を低減するためのダンピングコンデンサ容量とダンピング抵抗である。
また、アクティブフィルタインバータ回路10の出力電圧Vuvを、制御可能な電圧源として表現する。
Ls is the inductance of the feeding system 600, Cfc is the capacitance of the smoothing capacitor 70, Lf is the inductance of the inductor 31, Cf is the capacitance of the filter capacitor 32, and Cd and Rd are for reducing the resonance gain due to Lf and Cf. are the damping capacitor capacitance and damping resistance.
Further, the output voltage Vuv of the active filter inverter circuit 10 is expressed as a controllable voltage source.

図4に示すアクティブフィルタ1の出力電流Ioutが、帰線電流IsのK倍である場合、変圧器7の相互インダクタンスLmで発生する電圧降下は、帰線電流IsだけがLmを流れる場合に比べて(1+K)倍になる。これは、き電システム600側からアクティブフィルタ1を見込んだ場合、相互インダクタンスLmが(1+K)倍になったことと等価である。そのため、インピーダンスが増加し、ノイズ電流が帰線に流出することを抑制することと同じ効果が得られ、き電システム600に流出するノイズ電流を抑制することができる。これが、本発明に係るアクティブフィルタ1によるノイズ低減の原理である。 When the output current Iout of the active filter 1 shown in FIG. 4 is K times the return current Is, the voltage drop generated in the mutual inductance Lm of the transformer 7 is smaller than when only the return current Is flows through Lm. It becomes (1+K) times. This is equivalent to the mutual inductance Lm being multiplied by (1+K) when looking into the active filter 1 from the feeding system 600 side. Therefore, the impedance increases and the same effect as suppressing noise current flowing to the return wire can be obtained, and the noise current flowing to the feeding system 600 can be suppressed. This is the principle of noise reduction by the active filter 1 according to the present invention.

以上のように、アクティブフィルタ1が、帰線電流Isのノイズ抑制対象となる周波数帯成分に対し、K倍の電流を出力することができれば、上述した原理によりき電システム600に流出するノイズ電流を抑制することができる。 As described above, if the active filter 1 can output K times the current for the frequency band component of the return current Is that is subject to noise suppression, the noise current flowing into the feeding system 600 based on the above-mentioned principle can be suppressed.

次に、加算器1103によりリミッタ1102の出力と乗算器1002(第1の乗算器)の出力が加算される効果(デッドタイム補償ブロックの効果)について説明する。 Next, the effect of adding the output of the limiter 1102 and the output of the multiplier 1002 (first multiplier) by the adder 1103 (effect of the dead time compensation block) will be described.

アクティブフィルタインバータ回路10を構成するU相アーム10uおよびV相アーム10vには、上下アームが同時に導通することで生じる貫通電流により、半導体スイッチング素子が破壊されるのを保護するため、上下アームが同時に開放となるデッドタイムを設けている。デッドタイムは、PWM演算器1005u,1005vにより作成される。例えば図5に示すPWM演算器1005uの演算波形のように、三角波のCarrierとU相電圧指令のUrefが交差した時間にデッドタイムTdを追加して、U相アーム10uのゲート信号Up、Unを生成する。デッドタイムTdはアクティブフィルタインバータ回路10の出力であるパルス幅を狭め、出力平均電圧Vafが低下する。デッドタイムTdにより低下するデッドタイム電圧Vdは、直流電源3の電圧Ed、アクティブフィルタインバータ回路10のスイッチング周期Tc、デッドタイムTdを用いて次の(1)式で表すことができる。
Vd=Ed×Td/Tc (1)
デッドタイム電圧Vdは、ノイズ電流抑制効果を劣化させる原因となる。そこで図6に示すように、U相電圧指令Urefにパルス幅補償電圧Vcompを加えることで、デッドタイムTdにより狭まるパルス幅を補償する。パルス幅補償電圧Vcompは、乗算器1101(第2の乗算器)とリミッタ1102で計算する。図7に示すように、乗算器1002の出力であるU相電圧指令Urefが指令微小領域Vs1内では(1)式で計算されたVdよりも小さな電圧量を加え、その傾きは乗算器1101(第2の乗算器)で決まる。指令微小領域Vs1外では(1)式で計算された電圧Vdを加える。Vdを超えた電圧を加えないためにリミッタ1102を用いる。すると図8に示すように、出力平均電圧Vafはパルス幅を補償していないVkよりもパルス幅を補償したVjのように振幅を下げずに電圧を出力することができる。
In the U-phase arm 10u and V-phase arm 10v that constitute the active filter inverter circuit 10, the upper and lower arms are connected at the same time in order to protect the semiconductor switching elements from being destroyed by the through current that occurs when the upper and lower arms conduct at the same time. We have a dead time that allows you to be free. Dead time is created by PWM calculators 1005u and 1005v. For example, as in the calculation waveform of the PWM calculator 1005u shown in FIG. 5, a dead time Td is added to the time when the triangular wave Carrier and the U-phase voltage command Uref intersect, and the gate signals Up and Un of the U-phase arm 10u are generate. The dead time Td narrows the pulse width that is the output of the active filter inverter circuit 10, and the output average voltage Vaf decreases. The dead time voltage Vd that decreases due to the dead time Td can be expressed by the following equation (1) using the voltage Ed of the DC power supply 3, the switching period Tc of the active filter inverter circuit 10, and the dead time Td.
Vd=Ed×Td/Tc (1)
The dead time voltage Vd causes deterioration of the noise current suppression effect. Therefore, as shown in FIG. 6, by adding a pulse width compensation voltage Vcomp to the U-phase voltage command Uref, the pulse width narrowed by the dead time Td is compensated. The pulse width compensation voltage Vcomp is calculated by a multiplier 1101 (second multiplier) and a limiter 1102. As shown in FIG. 7, the U-phase voltage command Uref, which is the output of the multiplier 1002, adds a voltage amount smaller than Vd calculated by equation (1) within the command small region Vs1, and the slope is (second multiplier). Outside the command minute region Vs1, the voltage Vd calculated by equation (1) is applied. A limiter 1102 is used to prevent applying a voltage exceeding Vd. Then, as shown in FIG. 8, the output average voltage Vaf can be outputted without lowering the amplitude, like Vj with pulse width compensation, rather than Vk without pulse width compensation.

本実施例によれば、乗算器1101、リミッタ1102および加算器1103で構成されるデッドタイム補償ブロックを設けることにより、電流センサ20の検出値に応じてデッドタイムにより低下する出力電圧を予め出力電圧指令値に加算することで、ノイズ電流低減効果の劣化を低減することができる。 According to this embodiment, by providing a dead time compensation block composed of a multiplier 1101, a limiter 1102, and an adder 1103, the output voltage that decreases due to the dead time is determined in advance according to the detected value of the current sensor 20. By adding it to the command value, it is possible to reduce the deterioration of the noise current reduction effect.

図9は、実施例2に係るアクティブフィルタ装置を含む電力変換装置のシステム構成の一例を示す図である。図9には、直流き電区間を走行する鉄道車両500に搭載される電力変換装置のシステムを示す。き電システム600は、直流電源Vsysとき電回路(インダクタンス成分Ls)の直列回路として等価回路で示す。また、き電システム600に、パンタグラフ501および車輪502を介して鉄道車両500が電気的に接続される。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a system configuration of a power conversion device including an active filter device according to a second embodiment. FIG. 9 shows a power converter system mounted on a railway vehicle 500 running in a DC feeding section. The feeding system 600 is shown in an equivalent circuit as a series circuit of a DC power supply Vsys and a power supply circuit (inductance component Ls). Further, a railway vehicle 500 is electrically connected to the feeding system 600 via a pantograph 501 and wheels 502.

鉄道車両500が搭載する車両電気回路80は、主に車両加減速用モータ60を駆動するモータ駆動用インバータ50、平滑コンデンサ70およびアクティブフィルタ1により構成され、アクティブフィルタ1は、モータ駆動用インバータ50に対して直列に接続される。 A vehicle electric circuit 80 mounted on a railway vehicle 500 mainly includes a motor drive inverter 50 that drives a vehicle acceleration/deceleration motor 60, a smoothing capacitor 70, and an active filter 1. connected in series with

更に、アクティブフィルタ1は、検出器として、帰線電流Isを検出する電流センサ20(第1の電流センサ)およびアクティブフィルタ1の出力電流Ioutを検出する電流センサ21(第2の電流センサ)を備える。電流センサ20および21の検出値は、アクティブフィルタ1の制御装置101に入力される。 Furthermore, the active filter 1 includes a current sensor 20 (first current sensor) that detects the return current Is and a current sensor 21 (second current sensor) that detects the output current Iout of the active filter 1 as detectors. Be prepared. The detected values of current sensors 20 and 21 are input to control device 101 of active filter 1 .

制御装置101は、電流センサ20の検出値を元にアクティブフィルタ1の出力電流指令値を算出し、この出力電流指令値と電流センサ21からの検出値との偏差を低減するように、アクティブフィルタインバータ回路10内のU相アーム10uおよびV相アーム10v内の各半導体スイッチング素子のゲート信号を生成する。 The control device 101 calculates the output current command value of the active filter 1 based on the detected value of the current sensor 20, and controls the active filter so as to reduce the deviation between this output current command value and the detected value from the current sensor 21. Gate signals for each semiconductor switching element in the U-phase arm 10u and V-phase arm 10v in the inverter circuit 10 are generated.

また、アクティブフィルタインバータ回路10内のU相アーム10uおよびV相アーム10vそれぞれは、逆並列接続されるダイオードを備えるIGBTの直列回路により構成され、単相インバータを構成する。ただし、各相アームが備える半導体スイッチング素子をIGBTとして図示するが、これに限定されるものではなくMOSなど他の自己消弧型スイッチング素子を用いることができる。 Further, each of the U-phase arm 10u and the V-phase arm 10v in the active filter inverter circuit 10 is constituted by a series circuit of IGBTs including diodes connected in antiparallel, and constitutes a single-phase inverter. However, although the semiconductor switching elements included in each phase arm are illustrated as IGBTs, the present invention is not limited to this, and other self-extinguishing switching elements such as MOS can be used.

図10は、アクティブフィルタ1の制御装置101内のブロック構成(演算器等を含む具体的構成)を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a block configuration (specific configuration including arithmetic units, etc.) within the control device 101 of the active filter 1.

帯域通過フィルタ1008は、帰線電流Isの検出値から鉄道車両500の走行区間における通信周波数帯域を含んだ周波数帯域成分を抽出し、乗算器1009(第1の乗算器)に出力する。乗算器1009は、正の定数Kを帯域通過フィルタ1008の出力に乗算し、その積をアクティブフィルタ1の出力電流指令値として減算器1003に出力する。 Band pass filter 1008 extracts a frequency band component including a communication frequency band in the running section of railway vehicle 500 from the detected value of return current Is, and outputs it to multiplier 1009 (first multiplier). Multiplier 1009 multiplies the output of bandpass filter 1008 by a positive constant K 1 and outputs the product to subtracter 1003 as the output current command value of active filter 1 .

電流センサ21で検出されたアクティブフィルタインバータ回路10の出力電流Ioutの検出値は減算器1003に入力され、出力電流制御値から減算される。減算器1003の出力は電流制御器1004に入力され、電流制御器1004はその偏差を低減すべく機能する。実施例2では、電流制御器1004を乗算器として示しているが、比例・積分器や微分・比例・積分器など、他の補償演算器であってもよい。電流制御器1004の出力は、アクティブフィルタ1の出力電圧指令値であり、加算器1106に入力される。また、乗算器1009の出力は乗算器1104(第3の乗算器)に入力されて正の定数Kを乗算され、乗算器1104の出力はリミッタ1105に入力される。リミッタ1105の出力は加算器1106に入力され、出力電圧指令値に加算される。乗算器1104、リミッタ1105および加算器1106は、デッドタイム補償ブロックを構成している。 The detected value of the output current Iout of the active filter inverter circuit 10 detected by the current sensor 21 is input to the subtracter 1003, and is subtracted from the output current control value. The output of subtractor 1003 is input to current controller 1004, which functions to reduce the deviation. In the second embodiment, the current controller 1004 is shown as a multiplier, but it may be any other compensation calculator such as a proportional/integrator or a differential/proportional/integrator. The output of current controller 1004 is the output voltage command value of active filter 1 and is input to adder 1106. Further, the output of multiplier 1009 is input to multiplier 1104 (third multiplier) and multiplied by a positive constant K3 , and the output of multiplier 1104 is input to limiter 1105. The output of limiter 1105 is input to adder 1106 and added to the output voltage command value. Multiplier 1104, limiter 1105, and adder 1106 constitute a dead time compensation block.

加算器1106の出力はU相用PWM演算器1005uおよびV相用PWM演算器1005vに入力される。アクティブフィルタ1は、2相のアームにより構成される単相インバータであるため、V相用PWM演算器1005vには、乗算器1007により符号反転された出力電圧指令値が入力される。
PWM演算器1005uおよび1005vでは、入力された出力電圧指令値と搬送波算出器1006の出力である三角波とが大小比較され、U相アーム10uおよびV相アーム10vに出力するゲート信号(Gate UPとUN、およびGate VPとVN)が算出され出力される。
The output of the adder 1106 is input to the U-phase PWM calculator 1005u and the V-phase PWM calculator 1005v. Since the active filter 1 is a single-phase inverter configured with two-phase arms, the output voltage command value whose sign has been inverted by the multiplier 1007 is input to the V-phase PWM calculator 1005v.
In the PWM calculation units 1005u and 1005v, the input output voltage command value and the triangular wave output from the carrier wave calculator 1006 are compared in magnitude, and gate signals (Gate UP and UN , and Gate VP and VN) are calculated and output.

以上のように、本実施例に係るアクティブフィルタ1は、ノイズ源であるモータ駆動用インバータ50に対して直列に接続されながら、電流制御系で動作する。 As described above, the active filter 1 according to this embodiment operates in a current control system while being connected in series to the motor drive inverter 50, which is a noise source.

次に、加算器1106によりリミッタ1105の出力と乗算器1004の出力が加算される効果(デッドタイム補償ブロックの効果)について説明する。 Next, the effect of adding the output of the limiter 1105 and the output of the multiplier 1004 by the adder 1106 (effect of the dead time compensation block) will be described.

実施例1と同様にデッドタイムによるパルス幅を補償するためにU相電圧指令Urefにパルス幅補償電圧Vcompを加えることで、デッドタイムにより狭まるパルス幅を補償する。実施例2ではパルス幅補償電圧Vcompは乗算器1104とリミッタ1105で計算する。図11に示すように、乗算器1009の出力である電流指令Iafsが指令微小領域Vs2内では(1)式で計算されたVdよりも小さな電圧量を加え、その傾きは乗算器1104で決まる。指令微小領域Vs2外では(1)式で計算された電圧Vdを加える。Vdを超えた電圧を加えないためにリミッタ1105を用いる。すると実施例1と同様に図8に示すように、出力平均電圧Vafはパルス幅を補償していないVkよりもパルス幅を補償したVjのように振幅を下げずに電圧を出力することができる。 As in the first embodiment, a pulse width compensation voltage Vcomp is added to the U-phase voltage command Uref in order to compensate for the pulse width due to the dead time, thereby compensating for the pulse width narrowed due to the dead time. In the second embodiment, the pulse width compensation voltage Vcomp is calculated by a multiplier 1104 and a limiter 1105. As shown in FIG. 11, the current command Iafs, which is the output of the multiplier 1009, applies a voltage amount smaller than Vd calculated by equation (1) within the command small region Vs2, and the slope thereof is determined by the multiplier 1104. Outside the command minute region Vs2, the voltage Vd calculated by equation (1) is applied. A limiter 1105 is used to prevent applying a voltage exceeding Vd. Then, as in Example 1, as shown in FIG. 8, the output average voltage Vaf can be outputted without lowering the amplitude, like Vj with pulse width compensation, rather than Vk without pulse width compensation. .

本実施例によれば、乗算器1104、リミッタ1105および加算器1106で構成されるデッドタイム補償ブロックを設けることにより、電流センサ20の検出値に応じてデッドタイムにより低下する出力電圧を予め出力電圧指令値に加算することで、ノイズ電流低減効果の劣化を低減することができる。また、電流センサ21で検出したアクティブフィルタインバータ回路の出力電流Ioutの検出値と、出力電流制御値とを減算するようにしたので、アクティブフィルタインバータ回路の出力電流Ioutを帰線電流Isに追従させることができる。 According to this embodiment, by providing a dead time compensation block composed of a multiplier 1104, a limiter 1105, and an adder 1106, the output voltage that decreases due to the dead time is determined in advance according to the detected value of the current sensor 20. By adding it to the command value, it is possible to reduce the deterioration of the noise current reduction effect. Furthermore, since the detected value of the output current Iout of the active filter inverter circuit detected by the current sensor 21 and the output current control value are subtracted, the output current Iout of the active filter inverter circuit is made to follow the retrace current Is. be able to.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. Further, for example, the configurations of the embodiments described above are explained in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Further, a part of the configuration of each embodiment can be added to, deleted from, or replaced with other configurations.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。 Further, each of the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be partially or entirely realized in hardware by designing, for example, an integrated circuit. Further, the present invention can also be realized by software program codes that realize the functions of the embodiments.

1…アクティブフィルタ
3…直流電源
7…変圧器
10…アクティブフィルタインバータ回路
10u,10v…U相アーム、V相アーム
20,21…電流センサ
23…入力容量
30…高周波フィルタ回路
31…インダクタ
32…キャパシタ
33…ダンピングキャパシタ
34…ダンピング抵抗
40…インダクタ
50…モータ駆動用インバータ
60…車両加減速用モータ(誘導電動機)
70…コンデンサ
80…車両電気回路
100,101…制御装置
600…き電システム
500…鉄道車両
501…パンタグラフ
502…車輪
1001,1008…帯域通過フィルタ
1002,1009…乗算器
1003…減算器
1004…電流制御器
1005u,1005v…U相PWM演算器、V相PWM演算器
1006…搬送波算出器
1101,1104…乗算器
1102,1105…リミッタ
1103,1106…加算器
1... Active filter 3... DC power supply 7... Transformer 10... Active filter inverter circuit 10u, 10v... U phase arm, V phase arm 20, 21... Current sensor 23... Input capacitance 30... High frequency filter circuit 31... Inductor 32... Capacitor 33... Damping capacitor 34... Damping resistor 40... Inductor 50... Motor drive inverter 60... Vehicle acceleration/deceleration motor (induction motor)
70...Capacitor 80...Vehicle electric circuit 100, 101...Control device 600...Feeding system 500...Railway vehicle 501...Pantograph 502...Wheel 1001, 1008...Band pass filter 1002, 1009...Multiplier 1003...Subtractor 1004...Current control 1005u, 1005v...U-phase PWM calculator, V-phase PWM calculator 1006...carrier calculator 1101, 1104...multiplier 1102, 1105...limiter 1103, 1106...adder

Claims (7)

鉄道車両のモータを駆動するモータ駆動用インバータの直流入力側に設けるアクティブフィルタ装置であって、
一次巻線と二次巻線を備え、前記一次巻線が前記モータ駆動用インバータの直流側線路に接続される変圧器と、
半導体スイッチング素子の直列回路で構成されるアクティブフィルタインバータ回路と、
前記アクティブフィルタインバータ回路の直流部に接続した直流電源と、
前記アクティブフィルタインバータ回路と前記変圧器の二次巻線との間に接続される高周波フィルタ回路と、
前記変圧器の一次巻線を通して前記モータ駆動用インバータに流れるノイズ電流を検出する第1の電流センサと、
前記第1の電流センサの検出信号に基づいて前記アクティブフィルタインバータ回路のスイッチング信号を生成する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第1の電流センサの検出信号に基づいて、前記アクティブフィルタインバータ回路の上下アームが同時に開放となるデッドタイムにより出力平均電圧が低下することを補償するデッドタイム補償ブロックを備えることを特徴とする鉄道車両用アクティブフィルタ装置。
An active filter device provided on the DC input side of a motor drive inverter that drives a motor of a railway vehicle,
a transformer comprising a primary winding and a secondary winding, the primary winding being connected to a DC side line of the motor driving inverter;
an active filter inverter circuit consisting of a series circuit of semiconductor switching elements;
a DC power supply connected to the DC section of the active filter inverter circuit;
a high frequency filter circuit connected between the active filter inverter circuit and a secondary winding of the transformer;
a first current sensor that detects a noise current flowing to the motor drive inverter through the primary winding of the transformer;
a control device that generates a switching signal for the active filter inverter circuit based on a detection signal of the first current sensor,
The control device includes a dead time compensation block that compensates for a decrease in the output average voltage due to a dead time in which the upper and lower arms of the active filter inverter circuit are simultaneously opened, based on the detection signal of the first current sensor. An active filter device for a railway vehicle characterized by the following.
請求項1に記載の鉄道車両用アクティブフィルタ装置において、
前記制御装置のデッドタイム補償ブロックは、
前記第1の電流センサの検出信号を帯域通過した信号を乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力から所定の振幅以上を制限するリミッタと、
前記リミッタの出力を前記第1の電流センサの検出信号を帯域通過した信号に加算して電圧指令値を出力する加算器と、
で構成されることを特徴とする鉄道車両用アクティブフィルタ装置。
The active filter device for a railway vehicle according to claim 1,
The dead time compensation block of the control device includes:
a multiplier that multiplies the detection signal of the first current sensor by a band-passed signal;
a limiter that limits the output of the multiplier to a predetermined amplitude or more;
an adder that adds the output of the limiter to a band-passed signal of the detection signal of the first current sensor and outputs a voltage command value;
An active filter device for a railway vehicle, characterized by comprising:
請求項2に記載の鉄道車両用アクティブフィルタ装置において、
前記リミッタは、
前記乗算器の出力から、デッドタイムに基づいて決まるデッドタイム電圧以上を制限することを特徴とする鉄道車両用アクティブフィルタ装置。
The active filter device for a railway vehicle according to claim 2,
The limiter is
An active filter device for a railway vehicle, characterized in that the output of the multiplier limits a voltage equal to or higher than a dead time voltage determined based on a dead time.
請求項1に記載の鉄道車両用アクティブフィルタ装置において、
前記制御装置は、前記第1の電流センサの検出信号が入力される帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタと直列接続した第1の乗算器と、前記第1の乗算器の出力と接続された第2の乗算器と、前記第2の乗算器と直列接続されたリミッタと、前記リミッタの出力と前記第1の乗算器の出力を加算する加算器を備え、
前記加算器の出力信号に基づいて前記アクティブフィルタインバータ回路のスイッチング信号を生成することを特徴とする鉄道車両用アクティブフィルタ装置。
The active filter device for a railway vehicle according to claim 1,
The control device includes a bandpass filter to which the detection signal of the first current sensor is input, a first multiplier connected in series with the bandpass filter, and an output of the first multiplier. a second multiplier, a limiter connected in series with the second multiplier, and an adder that adds the output of the limiter and the output of the first multiplier,
An active filter device for a railway vehicle, characterized in that a switching signal for the active filter inverter circuit is generated based on an output signal of the adder.
請求項4に記載の鉄道車両用アクティブフィルタ装置において、
前記高周波フィルタ回路から前記変圧器の二次巻線に通電する電流を検出する第2の電流センサを備え、
前記制御装置は、更に、前記第1の乗算器の出力と前記第2の電流センサの出力を入力する減算器と、前記減算器と直列接続され電圧指令値を出力する電流制御器とを備え、
前記加算器は、第1の乗算器の出力に代えて、前記電流制御器の出力と前記リミッタの出力を加算し、前記加算器の出力信号に基づいて前記アクティブフィルタインバータ回路のスイッチング信号を生成することを特徴とする鉄道車両用アクティブフィルタ装置。
The active filter device for a railway vehicle according to claim 4,
comprising a second current sensor that detects a current flowing from the high frequency filter circuit to the secondary winding of the transformer,
The control device further includes a subtracter that inputs the output of the first multiplier and the output of the second current sensor, and a current controller that is connected in series with the subtracter and outputs a voltage command value. ,
The adder adds the output of the current controller and the output of the limiter instead of the output of the first multiplier, and generates a switching signal for the active filter inverter circuit based on the output signal of the adder. An active filter device for a railway vehicle, characterized in that:
請求項2に記載の鉄道車両用アクティブフィルタ装置において、
前記制御装置は、
前記加算器の出力である出力電圧指令値と搬送波算出器の出力である三角波とを大小比較して、前記アクティブフィルタインバータ回路のスイッチング信号を生成することを特徴とする鉄道車両用アクティブフィルタ装置。
The active filter device for a railway vehicle according to claim 2,
The control device includes:
An active filter device for a railway vehicle, wherein a switching signal for the active filter inverter circuit is generated by comparing the output voltage command value, which is the output of the adder, with a triangular wave, which is the output of the carrier wave calculator.
請求項1~6の何れか1項に記載の鉄道車両用アクティブフィルタ装置と、
直流入力側に前記鉄道車両用アクティブフィルタ装置を接続したモータ駆動用インバータと、
前記モータ駆動用インバータにより駆動される鉄道車両のモータと、
を有する鉄道車両。
The active filter device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 6,
a motor drive inverter connected to the railway vehicle active filter device on the DC input side;
a railway vehicle motor driven by the motor drive inverter;
A railway vehicle with
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