044]由此，三相電抗器26抑制與第一逆變器23輸出的三相交流電力相對(duì)應(yīng)的施加電壓的變化率，并向負(fù)載25輸出。構(gòu)成該三相電抗器26的各電抗器的電感例如在向負(fù)載供給的供給電力為380V-50Hz、230kVA時(shí)，為40μΗ左右。
[0045]因此，通過(guò)連接三相電抗器26，形成20VAisec左右的施加電壓的斜度，即使直接向連接在發(fā)揮APU功能的第一逆變器23上的負(fù)載25施加與PWM控制信號(hào)SPWM相對(duì)應(yīng)的Pmi電壓，也不會(huì)對(duì)負(fù)載25造成損傷。
[0046]由此，向負(fù)載25供給去除了特定的高次諧波成分或者使特定的高次諧波成分衰減到規(guī)定級(jí)別以下、并抑制了電壓變化率的直流電力。因此，輔助電力轉(zhuǎn)換裝置11能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)負(fù)載25。
[0047]在此，在第一逆變器23中，對(duì)從輸出信號(hào)中去除特定的高次諧波成分或者使特定的高次諧波成分衰減到規(guī)定級(jí)別以下的原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0048]圖2是PffM控制部輸出的PffM控制信號(hào)的波形說(shuō)明圖。
[0049]圖2中表示出從第一逆變器23的直流電力的輸出信號(hào)(輸出電壓)中去除5次高次諧波成分、7次高次諧波成分、11次高次諧波成分、13次高次諧波成分以及17次高次諧波成分時(shí)的PffM控制信號(hào)SPffM的波形。
[0050]在本第一實(shí)施方式中，設(shè)為18次以后的高次諧波成分在負(fù)載25的動(dòng)作中不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際問(wèn)題，無(wú)需在第一逆變器23的后段設(shè)置LC共振濾波器。
[0051 ]如圖2所示，本實(shí)施方式的PWM控制信號(hào)具有相當(dāng)于去除5次高次諧波成分、7次高次諧波成分、11次高次諧波成分、13次高次諧波成分以及17次高次諧波成分的、在基本波的一個(gè)周期中包括五個(gè)脈沖的PWM脈沖圖形。
[0052]在圖2中，PffM脈沖圖形具有左右對(duì)稱的形狀，三個(gè)觸發(fā)角度α1、α3、α5相當(dāng)于使構(gòu)成第一逆變器23的開關(guān)晶體管(例如IGBT)導(dǎo)通的時(shí)機(jī)，兩個(gè)關(guān)斷角度α2、α4相當(dāng)于使構(gòu)成第一逆變器23的開關(guān)晶體管關(guān)斷的時(shí)機(jī)。
[0053]而且，在圖2的示例的情況下，三個(gè)觸發(fā)角度α1、α3、α5以及兩個(gè)關(guān)斷角度α2、α4作為整體形成去除5次高次諧波成分、7次高次諧波成分、11次高次諧波成分、13次高次諧波成分以及17次高次諧波成分的結(jié)構(gòu)。
[0054]更加詳細(xì)地說(shuō)，觸發(fā)角度al = 11.349°，關(guān)斷角度α2 = 17.2616°，觸發(fā)角度α3 =23.8017°，關(guān)斷角度α4 = 34.8708°，觸發(fā)角度α5 = 37.2567°。
[0055]這些觸發(fā)角度α1、α3、α5以及關(guān)斷角度α2、α4是根據(jù)與規(guī)定的電壓以及頻率(交流頻率)相對(duì)應(yīng)的特定的PffM脈沖圖形，使用傅立葉級(jí)數(shù)展開理論解析計(jì)算出來(lái)的。因此，同樣地，在去除對(duì)象的高次諧波成分的個(gè)數(shù)為η個(gè)時(shí)，生成具有在基本波的一個(gè)周期中包括η個(gè)脈沖的PffM脈沖圖形的PffM控制信號(hào)。
[0056]然而，如上所述，與去除對(duì)象的高次諧波成分相應(yīng)地，PffM脈沖圖形是固定的，無(wú)法變更脈沖寬度(Pulse Width)。因此，與通常的PffM控制同樣地?zé)o法變更第一逆變器23的輸出電壓。
[0057]因此，在本第一實(shí)施方式中，為了變更第一逆變器23的輸出電壓，采用對(duì)第一逆變器23的輸入電壓、即第一轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。
[0058]下面，詳細(xì)說(shuō)明對(duì)第一轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。
[0059]為了對(duì)第一轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓進(jìn)行控制，交流電壓傳感器27對(duì)三相電抗器26的輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到電壓控制部28。
[0060]與此并行地，與濾波電容器22并聯(lián)連接的直流電壓傳感器24對(duì)濾波電容器22的兩端電壓、即第一轉(zhuǎn)換器21的輸出直流電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到電壓控制部28。
[0061 ]由此，電壓控制部28根據(jù)三相電抗器26的輸出電壓、即表不負(fù)載25的輸入電壓的交流電壓傳感器27的輸出，進(jìn)行第一轉(zhuǎn)換器21的電流控制。
[0062]此時(shí)，交流輸入電流傳感器29對(duì)第一轉(zhuǎn)換器21的輸入電流進(jìn)行檢測(cè)，并輸出交流輸入電流檢測(cè)信號(hào)ACIN。
[0063]電壓控制部28的三相輸出電壓控制部31比較交流電壓傳感器27的檢測(cè)電壓VAC與向負(fù)載25輸出的輸出基準(zhǔn)電壓VREF，并將直流電壓指令值CDC輸出到直流電壓控制部32。
[0064]直流電壓控制部32根據(jù)直流電壓指令值⑶C以及直流電壓傳感器24的檢測(cè)電壓DCD，將用于對(duì)第一轉(zhuǎn)換器21的直流側(cè)輸出電壓進(jìn)行控制的交流輸入電流指令值CAC輸出到轉(zhuǎn)換器電流控制部33。
[0065]轉(zhuǎn)換器電流控制部33根據(jù)交流輸入電流檢測(cè)信號(hào)ACIN以及交流輸入電流指令值CAC，將用于對(duì)第一轉(zhuǎn)換器21的交流側(cè)輸出電壓進(jìn)行控制的轉(zhuǎn)換器P麗輸出信號(hào)CPWMC輸出到第一轉(zhuǎn)換器21。
[0066]其結(jié)果是，第一轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓被控制成，使向負(fù)載25供給的三相交流電壓形成為規(guī)定值(例如380V)。
[0067]另一方面，與上述輔助電力轉(zhuǎn)換裝置11的動(dòng)作并行地，主電力轉(zhuǎn)換裝置13的第二轉(zhuǎn)換器(第二 AC/DC轉(zhuǎn)換器)41將從變壓器20的第二次級(jí)側(cè)線圈20-20H通過(guò)輸入部44供給的高壓交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，并輸出到第二逆變器43。
[0068]此時(shí)，濾波電容器42從第二轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力中去除高次諧波電流。
[0069]然后，第二逆變器43將從第二轉(zhuǎn)換器41輸入的直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力，并輸出到三相交流電機(jī)12，從而驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)12，以驅(qū)動(dòng)未圖示的電氣機(jī)車。
[0070]如以上說(shuō)明的那樣，低次高次諧波(在本實(shí)施方式中為5次高次諧波成分、7次高次諧波成分、11次高次諧波成分、13次高次諧波成分以及17次高次諧波成分)從第一逆變器23的輸出中消減，無(wú)需在第一逆變器23的輸出(后段)上連接LC共振濾波器。
[0071]因此，對(duì)于輸出電流，低次高次諧波也被消減，能夠減輕高次諧波成分對(duì)連接在APU上的負(fù)載造成的影響。
[0072 ]在此，更詳細(xì)地說(shuō)明第一實(shí)施方式的效果。
[0073]根據(jù)本第一實(shí)施方式，如上所述，構(gòu)成為不從第一逆變器23輸出低次高次諧波，具體為不輸出5次高次諧波、7次高次諧波、11次高次諧波、13次高次諧波、17次高次諧波的高次諧波成分，因此，即使在第一逆變器23的輸出側(cè)連接電抗器時(shí)，只要以抑制作為PWM的方形波輸出電壓波形的電壓變化率的目的來(lái)連接該電抗器即可，能夠大幅減小所連接的電抗器的電感。
[0074]另一方面，與現(xiàn)有技術(shù)同樣地，如果想要通過(guò)使用了電抗器的LC共振濾波器去除5次高次諧波以上的成分，則必須將連接在第一逆變器23的輸出側(cè)的各相(U、V、W相)上的各電抗器與各電容器的共振頻率設(shè)置成與5次高次諧波同樣的頻率、即電源頻率的5倍的頻率、即250( =50 X 5)Hz。因此，在需要380V-50Hz、230kVA左右的電源的負(fù)載的情況下，電抗器的電感需要380μΗ左右，其重量為420kg左右。順便說(shuō)明一下，構(gòu)成LC共振濾波器并與各相連接的電容器的電容量為300yF左右。
[0075]另外，本第一實(shí)施方式是如下的情形，S卩、對(duì)于比17次(高次諧波成分)更高次的高次諧波成分，作為所連接的負(fù)載25不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，無(wú)需在第一逆變器23的后段設(shè)置LC共振濾波器。
[0076]因此，如圖1所示，只要在第一逆變器23的后段存在用于抑制逆變器輸出電壓的變化率的電抗器即可。
[0077]為此，在本第一實(shí)施方式中，在第一逆變器23的后段代替LC共振濾波器而設(shè)置有三相電抗器26。
[0078]如上所述，構(gòu)成三相電抗器26所需的各電抗器的電感為40μΗ左右。因此，與通過(guò)使用電抗器的LC共振濾波器去除5次高次諧波以上的成分時(shí)所需的電抗器的電感、S卩380μΗ相比，能夠設(shè)置成約1/8至1/10左右。
[0079]其結(jié)果是，根據(jù)本第一實(shí)施方式，無(wú)需在第一逆變器23的輸出側(cè)設(shè)置較大的電抗器，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)輔助電力轉(zhuǎn)換裝置11乃至鐵道車輛用電力轉(zhuǎn)換裝置10的小型化。
[0080][1.1]第一實(shí)施方式的變形例
[0081]在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了18次以后的高次諧波成分在負(fù)載25的動(dòng)作中不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際問(wèn)題的情形，但是，對(duì)于認(rèn)為18次以后的高次諧波成分會(huì)對(duì)負(fù)載25的動(dòng)作造成影響的情形，需要在第一逆變器23的后段設(shè)置LC共振濾波器。
[0082]圖3是第一實(shí)施方式的變形例的鐵道車輛用電力轉(zhuǎn)換裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0083]在圖3中，對(duì)與圖1的第一實(shí)施方式相同的部分賦予相同的附圖標(biāo)記。
[0084]第一實(shí)施方式的變形例的鐵道車輛用電力轉(zhuǎn)換裝置與第一實(shí)施方式的鐵道車輛用電力轉(zhuǎn)換裝置的不同之處在于，代替三相電抗器26而具備電抗器以及電容器，為了構(gòu)成去除18次以后的高次諧波成分的LC共振濾波器26Χ而設(shè)置有三相電抗器26ΧΑ以及三相電容器26ΧΒ。
[0085]然而，如在第一實(shí)施方式中說(shuō)明的