JPH04342987A - 電気車の螢光灯フリッカ抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架線より電源の供給を
受ける電気車において、電気車に必要な機器に電源を供
給する電源装置と同じ電源装置から照明装置も電力の供
給を受ける様にした電気車の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気車の電源装置は、図２に示すように
架線２１からパンタグラフ２２を介して電源の供給を受
けているため、同じ電区間を走る他の電気車の影響、自
らの駆動のための主回路の影響、および、架線とパンタ
グラフの接触の影響により入力する電源の電圧は、大き
くかつ急唆に変動する。このため、電源装置は入力の変
動が生じた場合にも安定な電源電圧を出力するために、
非常に早い制御応答が要求される。一方、電源装置の負
荷には、空調装置２４、電気車の制御に用いる空気を圧
縮するコンプレッサ２５、車内の照明などに用いる蛍光
灯２６、及び、制御機器の電源２７などがあるが、特に
、コンプレッサ２５の負荷は数Ｈｚの脈動があり、かつ
、負荷容量が大きいため電源装置の出力電圧が、コンプ
レッサの負荷のために変動し、リップルを重畳してしま
うことが避けられず、このため、照明装置（蛍光灯）２
７にフリッカを生じ、旅客サービスに支障を来すという
不具合があった。

【０００３】従来の電源装置の制御装置の構成を図６に
示す。電源装置の出力電圧は、出力すべき電圧を与える
電圧設定器１から出力される電圧設定値信号と出力電圧
信号との電圧偏差を加算器８を用いて求め、フィードバ
ック制御回路２により電圧偏差がゼロとなるよう位相指
令信号を変換器３に与えることによって制御されている
。電源装置の入力電圧は前述のように大きくかつ急唆に
変動するので、出力電圧を安定に保つためにフィードバ
ック制御回路２は十分に早い応答を実現しなければなら
ない。このように構成される制御系では、入力電圧の変
動と、負荷の過渡変動に対しては、問題を生じることの
ないように機能することができるが、コンプレッサの負
荷のように数Ｈｚの脈動に対しては、入力電圧の変動と
、負荷の過渡変動に対しての制御特性の実現のために、
有効な応答を実現することができず、図３に示すように
出力電圧、出力電流にリップル分が重畳することを避け
ることができなかった。

【０００４】電源装置には、蛍光灯も接続されているた
めに、出力電圧にコンプレッサの負荷のように数Ｈｚの
リップルが重畳すると蛍光灯のフリッカが生じ、旅客サ
ービスの低下、あるいは、支障を来す。蛍光灯のフリッ
カは、個人により、感じるフリッカの程度に差はあるが
、一般に、図４に示すように、正弦波の出力電圧に重畳
するリップルの周波数と、感じるフリッカの程度を規格
化したフリッカ視感度係数の関係が知られており、図４
からわかるように、コンプレッサの負荷のように数Ｈｚ
のリップルは、特にフリッカを強く感じるフリッカ視感
度係数の大きな周波数の範囲にあるため、コンプレッサ
の動作時には、電源装置の出力電圧にコンプレッサの負
荷による数Ｈｚのリップルが重畳し、蛍光灯にフリッカ
を生じ旅客サービスの低下、あるいは、支障を来すこと
を避けることができなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の電気車の電源装置では、入力電圧の変動と、負荷の
過渡変動に対しての制御特性の他に、コンプレッサの負
荷のように数Ｈｚの脈動を代表とする、蛍光灯のフリッ
カを強く感じる数Ｈｚから数十Ｈｚの周波数域のリップ
ルを抑制する手段がなかったために、コンプレッサの動
作時には、電源装置の出力電圧にコンプレッサの負荷に
よる数Ｈｚのリップルが重畳し、蛍光灯にフリッカを生
じ旅客サービスの低下、あるいは、支障を来すことを避
けることができないという問題があった。

【０００６】本発明は、上述の点から、電気車の電源装
置において、入力電圧の変動と、負荷の過渡変動に対し
ての制御特性の他に、出力電圧、出力電流に重畳する、
コンプレッサの負荷のように、数Ｈｚの脈動を代表する
と蛍光灯のフリッカを強く感じる数Ｈｚから数十Ｈｚの
周波数域のリップルを、リップル周波数検出回路により
検出し、出力電圧のリップル変動を打ち消す方向に制御
することにより、コンプレッサの動作時にも、蛍光灯に
フリッカを生じることがない電気車の蛍光灯フリッカ抑
制装置を提供することを目的としている。 ［発明の構成］

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために本発明においては、電気車の電源装置の出力電
圧を与える電圧設定器、電圧設定値と出力電圧値の偏差
を求める加算器、出力電圧を制御するフィードバック信
号を与えるフィードバック制御回路、出力電流リップル
から人間がフリッカを強く感じるフリッカ視感度係数の
周波数を求めるフリッカ周波数検出回路、出力電圧のリ
ップルを打ち消すように位相を調整する移相器、フリッ
カ補正信号のゲインを制御するフリッカゲイン制御器、
このフリッカゲイン補正信号とフィードバック信号から
位相指令信号を求める加算器、加算器からの位相指令信
号に応じて出力電圧を発生する変換器により構成したも
のである。

【０００８】

【作用】本発明は、上述のように構成されたもので、電
源装置が出力すべき電圧を与える電圧設定器から出力さ
れる電圧設定値と出力電圧値の電圧偏差を加算器を用い
て求め、フィードバック制御回路によりこの電圧偏差が
ゼロとなるようフィードバック信号が求められる。

【０００９】一方、出力電圧に重畳している蛍光灯にフ
リッカを生じるリップル分は、出力電流にも生じる。こ
の出力電流のリップルをフリッカ周波数検出フィルタに
よりフリッカを強く感じるリップル周波数を検出し、イ
ンバータの指令が出力電圧のリップル分を打ち消すよう
な特性となるように移相器で位相を調整する。そして、
移相器により調整されたフリッカ位相制御信号のゲイン
をフリッカゲイン制御器で制御することでフリッカ補正
信号が求められる。

【００１０】これらのフィードバック信号とフリッカ補
正信号は加算器により加算され位相指令信号となり変換
器に入力され、これに応じた出力電圧を出力することに
より、入力電圧の変動と、負荷の過渡変動に対しての制
御安定性の実現、および、出力電圧に重畳する蛍光灯の
フリッカを強く感じる数Ｈｚから数十Ｈｚの周波数域の
リップルの抑制を実現し、蛍光灯にフリッカを生じるこ
とがなくなる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１、図４乃至図５に示
し、同図を参照しながら説明する。図１は電気車の電源
装置の制御装置のブロック図、図４はフリッカ視感度と
フリッカ視認度係数の関係を示す図、図５は出力電圧設
定値と実際の出力電圧との関係を表す図である。

【００１２】図１において１は電圧設定器で、マイクロ
コンピェータ等により出力電圧設定信号が出力される。 ８は加算器で、出力信号設定信号と、図示しない出力電
圧検出器からの出力電圧検出信号とを加算し、フィード
バック制御回路２に電圧偏差信号を出力する。フィード
バック制御回路２ではＰＩ制御を行っており、偏差信号
の積分値を減少する方向にフィードバック信号を出力す
る。

【００１３】一方、フリッカ周波数検出回路４には、図
示しない出力電流検出器からの出力電流検出信号が取込
まれ、出力電流に重畳されているリップルのうち、蛍光
灯にフリッカを生じさせる周波数が検出され、フリッカ
周波数検出信号として移相器５に出力される。ここで、
フリッカ周波数とは、図４に示したフリッカ視感度とフ
リッカ視認度係数の関係から分かるように、数Ｈｚから
数十Ｈｚ、特に１０Ｈｚから２０Ｈｚ程度のときに最も
フリッカ視感度が高くなるので、この辺の値を採用して
いる。このフリッカ周波数を基に移相器５は出力電圧の
フリッカ周波数を減少する方向に位相を調整するフリッ
カ位相補正信号を出力する。フリッカゲイン制御回路６
は、このフリッカ位相補正信号の大きさと前述のフィー
ドバック制御信号の大きさとの整合性をとるため、ゲイ
ンを調整するためのものである。

【００１４】このようにして得られたフィードバック制
御信号とフリッカ位相補正信号は、加算器９で加算され
、インバータ等の変換器３に対して位相指令信号を出力
する。変換器３は、この位相指令信号に応じて、負荷に
対して電力を供給する。

【００１５】いま、出力電圧設定値と出力電圧検出値と
が図５に示すように位相がθ１　だけずれているとする
。 さらに、出力電圧にはフリッカ周波数θ２　（例えば２
０Ｈｚ）が重畳している。ここで、位相偏差θ１は、前
述したフィードバック制御回路２によってこの偏差が少
なくなるように、フィードバック制御信号が出力され、
また、フリッカ周波数θ２　は、移相器５によってこれ
が補償される方向にフリッカ位相制御信号が出力される
。このフリッカ位相制御信号はフリッカゲイン制御回路
６により増幅されて、前述のフィードバック制御信号と
ともに加算器９に入力され、ここで変換器３への位相指
令信号となる。変換器３はこの位相指令信号を受けて出
力電圧を出力電圧設定値に近付けると共にフリッカを防
止することができる。

【００１６】本発明の他の実施例として、フリッカ検出
回路４は、フリッカ視感度−正弦波周波数特性に一致し
ていることが望ましいが、負荷が限定されその周波数特
性が明らかな場合は、視感度−正弦波周波数特性に必ず
しも一致していなくても良い。この場合は、特に減衰し
たい周波数に重みをつけてフリッカ補正信号２０を求め
る。また、同時にフリッカ補正周波数を、特に減衰した
い周波数に合わせて設定することもできる

【００１７】
フリッカ補正信号２０は、実際の電圧リップルに合わせ
て、一定の値ではなく、フリッカが最小となるように周
波数を調整する方法や、フリッカ補正信号の位相を調整
する方法もあり、これらの方法でも同等の効果が得られ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
気車の電源装置において、入力電圧の変動と、負荷の過
渡変動に対しての制御特性の他に、出力電圧に重畳する
、数Ｈｚから数十Ｈｚの周波数域のリップルを、正弦波
の出力電圧に重畳するリップルの周波数と、感じるフリ
ッカの程度を規格化したフリッカ視感度係数の関係にし
たがって検出し抑制することにより、コンプレッサの動
作時にも、出力電圧にコンプレッサの負荷によるリップ
ルが重畳することがなく、蛍光灯にフリッカを生じるこ
とがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】電気車の電源装置と負荷を示した図。

【図３】電気車の電源装置の出力電圧と出力電流に重畳
するリップルを示した図。

【図４】正弦波の出力電圧に重畳するリップルの周波数
と、感じるフリッカの程度を規格化したフリッカ視感度
係数の関係を示した図。

【図５】出力電圧のリップルとインバータ指令の位相の
関係を示した図。

【図６】従来の電気車の電源装置の制御装置を示した図
。

【符号の説明】

１…電圧指令器 ２…フィードバック制御回路 ３…変換器 ４…フリッカ周波数検出回路 ５…移相器 ６…フリッカゲイン制御器 ８，９…加算器 ２１…架線 ２２…パンタグラフ ２３…電源装置 ２４…空調装置 ２５…コンプレッサ ２６…蛍光灯（照明） ２７…制御機器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電圧設定値と出力電圧値との比較を行
   ない、これらの偏差がなくなる方向にフィードバック信
   号を出力するフィードバック制御回路と、出力電流のフ
   リッカ周波数を検出するフリッカ周波数検出回路と、こ
   のフリッカ周波数検出回路の検出値に応じて出力電圧の
   リップルを打消す方向に位相を調整する移相器と、この
   移相器からのフリッカ位相制御信号と前記フィードバッ
   ク制御回路からのフィードバック信号を加算して位相指
   令信号とし、この位相指令信号に応じた出力電圧を出力
   する変換器とから成ることを特徴とする電気車の蛍光灯
   フリッカ抑制装置。