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1、馬場 謙二電気鉄道用変電制御技術企画業務従事。現在，電機交通特機事業部変電技術部主任。電気学会会員。梅沢 一喜UPS 応用電源装置開発，設計従事。現在，東京製作所開発設計部主任。電気学会会員。本木 泰UPS 応用電源装置開発，設計従事。現在，東京製作所開発設計部主任。電気学会会員。富士時報Vol.74 No.5 2001新幹線車両駆動技術，最新技術飛躍的進歩。車両，交流電車用 50/60 Hz出力可能車両試験用電源設備必要，最近技術進歩応設備仕様求。川崎重工業 （株） 兵庫工場新幹線電車用試験電源，用強制転流形変換装置，納入後20年間運用数多新幹線電車試験活用，電車応設備容量増大機能面向上図必
2、要性顕著。背景，新造新幹線車両試験用電源，自励式代 IGBT（InsulatedGate Bipolar Transistor）素子適用自励式周波数変換装置開発製品納入。本稿，納入自励式周波数変換装置構成実運転性能評価結果紹介。概要 . 仕様表周波数変換装置仕様示。本周波数変換装置主 60Hz 50Hz 変換電力供給，車両制動時回生電力電源系統回生，入出力系統高調波抑制目的。，出力変圧器多重接続，出力比較的高高調波共振問題，新抑制制御方式採用。 . 構成図新幹線車両走行試験用周波数変換装置主回路構成示。本，3.3 kV 高圧配電盤， 1,100 kVA 入力変圧器，PWM（Pulse Widt
3、h Modulation）整流器， PWM， 500kVA 出力変圧器，電源保安装置特別高圧断路器盤構成。変換装置入力部，装置故障時故障箇所切離容量低減図運転継続系統入力構成。整流器 PWM 整流器方式採用，高力率，低高調波特性有。，多重出力変圧器 4 台接続特別高圧出力 20/25kV 対応。 . 特長特長次。高力率PWM 整流器採用入力力率，省化図。（1）新幹線車両走行試験用周波数変換装置322（64）馬場 謙二（ ）梅沢 一喜（ ）本木 泰（ ）表 周波数変換装置仕様項 目自励式電圧形IGBT（1,400 V 300 A）多重PWM（DDC）強制風冷（）3,300 V 10 60 Hz
4、5 三相3線2,200 kVA5 以下95 以上単相2線20 kV/22.5 kV/25 kV50/60 Hz0.4（遅）1.02,000 kVA連続，過負荷耐量150 1分間3 以下（直線性負荷） 5 以下（100 整流負荷）負荷側電力回生機能付 車両発生高調波（ =40）共振防止機能付仕 様方式入力出力特 殊 機 能n主 回 路 方 式 主 回 路 素 子 制御方式冷却定格電圧定 格 周 波 数 相数線数入力容量入力高調波電流入力力率相数線数電圧周波数負荷力率定格容量波 形 率 新幹線車両走行試験用周波数変換装置低高調波適切周波数，低高調波実現。負荷側高調波抑制機能車両発生高調波制御抑制不
5、要共振防止，高調波必要装置。新冷却 IGBT 採用新型適用強制風冷式採用，PWM 整流器部 PWM 部共用標準化図。変換装置 . 変換装置構成図変換装置外観。盤形態設置制約満足前面保守行目的背面合盤構造採用。図 IGBT 実装状態示。本標準化志向 PWM 部 PWM 部共用化。，構造採用保守。合計20台使用。 . IGBT 図 IGBT 外観，表（4）（3）（2）富士時報Vol.74 No.5 2001323（65）3 3 w 3.3 kV 60 Hz1,100 kVA52R1M1出力変圧器1 500 kVA出力変圧器2 500 kVA出力変圧器3 500 kVA出力変圧器4 500 kVA5
6、189R1WAVVFVF WHI1,100 kVA52R2M25189R2WAVVFWHI42試験用車両PT1 2w 20/22/25 kV 50/60 Hz 2,000 kVA 150/60秒 36 kV 600 ACTA図 新幹線車両走行試験用周波数変換装置主回路構成図 変換装置外観図 IGBT 実装状態図 IGBT 外観新幹線車両走行試験用周波数変換装置IGBT 仕様示。，IGBT 素子，駆動回路，直流中間，冷却構成。主回路配線低大電流基板採用。，主回路接続式構造収納盤前面取付，取外容易，保守性向上。図 IGBT 回路構成示。IGBT素子富士電機NPT （Non-PunchThrough
7、） IGBTP1,400V 300A 採用，直流高圧化優並列特性16並列接続化図。冷却体一種冷却効率高式冷却体採用，小型軽量化図。式冷却体式比次特徴有。冷却体受熱部放熱部間熱輸送効率高，熱抵抗小。圧損小。小型軽量。受熱部放熱部上下位置考慮，部品配置自由度高設計可能。制御方式 . 制御構成図全体制御図示。制御，DDC（Direct Digital Control）採用，入力力率電流制御，直流電圧一定制御特別高圧出力電圧一定制御行。，DDC ，制御，故障監視，診断機能充実試験保守点検効率化高信頼化実現。 . 負荷側高調波抑制機能新幹線車両搭載静止形変換装置高調波発生。今回負荷新幹線車両高調波電流周
8、波数変換装置出力端流，出力電圧大生課題。対策，従来高調波高調波減衰方式代，3kHz 帯高調波制御抑方式車両発生高調波電流影響実現。出力電圧波形制御制御対象電圧（4）（3）（2）（1）324（66）富士時報Vol.74 No.5 2001PWM整流器1PWM整流器2PWM 1PWM 2PWM 回路PWM 回路PWM 回路PWM 回路AVRAVR整流 回路零偏差 予測形 瞬時値制御零偏差 予測形 瞬時値制御偏磁 制御電圧電圧出力電圧出力電圧出力電圧指令出力電流出力電流偏磁 制御出力電圧 指令波形1/E入力電圧入力電圧入力電流入力電流 RT力率1 電流指令 波形生成E直流電圧直流電圧 指令出力入力図
9、 全体制御図表 IGBT 仕様仕 様DC 760 VAC 380 V1,316 AIGBT 1,400 V 300 A16並列強制風冷項 目直流電圧交流電圧出力電流適用素子素子構成冷却方式 U PN直 流 I G B T 図 IGBT 回路構成新幹線車両走行試験用周波数変換装置，負荷流電流検出，負荷発生高調波電流電圧変動状態組込零偏差予測形瞬時値制御方式図図示。高調波電流変化出力電圧抑，急電流変動対電圧制御振動抑制，電流差分補償電圧指令補正高調波電流対振動安定出力電圧実現。性能検証試験結果 . 試験結果静止形変換装置諸特性性能検証試験，高調波抑制効果事前検証目的，80 kVA 機高調波抑制効果
10、確認試験実施。機実機構成特性同一構成。負荷用単相 PWM ，入力電流指令値高調波成分指令波形加算車両負荷類似高調波発生。高調波指令実機高調波電流近38次近傍。検証結果波形一例図示。高調波抑制制御行場合，制御比較大幅高調波抑制効果得分。図，模擬負荷容量対出力電圧総合率。，負荷率変化場合特性示，制御総合率 1/3 以下低減分。 . 納入時試験結果周波数変換装置始動時各部電圧電流推移図示。本装置始動方式，抵抗直流電圧充電一定電圧達 PMW 整流器運転，運転行方式。抵抗始動，特別高圧出力電圧始動操作後25秒後確立立上。図，製品納入時行新幹線車両負荷試験 富士時報Vol.74 No.5 2001325（67）504540353025201510511001010.1率（）電圧率：17.8 2 ms/div 電流率：22.0100V/div，300A/div電圧電圧電流電流100V/div，300A/div（a）高調波抑制制御高調波次数高調波次数 （b）高調波抑制制御504540353025201510511001010.1率（）電圧率： 5.4 2 ms/div 電流率：10.7図 検証結果2
