JPH0242698B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0242698B2 JPH0242698B2 JP59002977A JP297784A JPH0242698B2 JP H0242698 B2 JPH0242698 B2 JP H0242698B2 JP 59002977 A JP59002977 A JP 59002977A JP 297784 A JP297784 A JP 297784A JP H0242698 B2 JPH0242698 B2 JP H0242698B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thyristor
- voltage
- current
- thyristor switch
- rectifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
- B60M3/02—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power with means for maintaining voltage within a predetermined range
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は直流き電方式をとる電気鉄道のき電
電圧降下を救済する直流給電装置に関するもので
ある。
電圧降下を救済する直流給電装置に関するもので
ある。
直流き電方式をとる電気鉄道においては、従来
数キロメートルから10キロメートル程度の間隔で
整流器変電所が設置されており、大容量の変電所
においては20KV以上の特別電圧で受電し、所定
の直流電圧に変換して架線に給電している。
数キロメートルから10キロメートル程度の間隔で
整流器変電所が設置されており、大容量の変電所
においては20KV以上の特別電圧で受電し、所定
の直流電圧に変換して架線に給電している。
しかし変電所設置場所近辺に特別高圧給電線が
存在しない場合には変電所位置まで長距離にわた
つて、特別高圧の給電設備を設けなければなら
ず、給電設備費用も含めた整流器変電所設置のた
めの設備費用が非常に高いものとなつた。一方こ
の対策として特別高圧受電の得易い場所に整流器
変電所を設けると、整流器変電所間隔が非常に長
くなる場合が生じ、変電所中間点あるいは片送り
終点の直流架線電圧が車両走行時に異常低下して
しまう問題があつた。
存在しない場合には変電所位置まで長距離にわた
つて、特別高圧の給電設備を設けなければなら
ず、給電設備費用も含めた整流器変電所設置のた
めの設備費用が非常に高いものとなつた。一方こ
の対策として特別高圧受電の得易い場所に整流器
変電所を設けると、整流器変電所間隔が非常に長
くなる場合が生じ、変電所中間点あるいは片送り
終点の直流架線電圧が車両走行時に異常低下して
しまう問題があつた。
この発明は、かかる問題を解決するためのもの
で、長距離にわたつて特別高圧給電設備を設ける
事なく変電所中間点の電圧降下救済を効果的に行
なう事が出来、且つそこで使用する整流器設備容
量を低減出来る直流給電装置を提供するものであ
る。
で、長距離にわたつて特別高圧給電設備を設ける
事なく変電所中間点の電圧降下救済を効果的に行
なう事が出来、且つそこで使用する整流器設備容
量を低減出来る直流給電装置を提供するものであ
る。
第１図は本発明の基礎となる装置の図である。
図において１は整流器１１と変圧器１２で構成さ
れた主変電所で、受電線１３は例えば60KVなど
の特別高圧で受電している。２はき電線及びトロ
リー線、３はレール、４は車両、５は本発明によ
るき電電圧補償装置、６は蓄電池、７はサイリス
タスイツチ７１〜７４及び７５〜７８を有するサ
イリスタスイツチ回路、８は平滑リアクトル８
０、サイリスタ８１〜８６、変圧器８７、交流し
や断器８８で構成された整流器で受電線８９は例
えば6KVなどの高圧で受電している。９１は機
械的あるいはサイリスタ式の高速度しや断器、９
２，９３は断路器である。
図において１は整流器１１と変圧器１２で構成さ
れた主変電所で、受電線１３は例えば60KVなど
の特別高圧で受電している。２はき電線及びトロ
リー線、３はレール、４は車両、５は本発明によ
るき電電圧補償装置、６は蓄電池、７はサイリス
タスイツチ７１〜７４及び７５〜７８を有するサ
イリスタスイツチ回路、８は平滑リアクトル８
０、サイリスタ８１〜８６、変圧器８７、交流し
や断器８８で構成された整流器で受電線８９は例
えば6KVなどの高圧で受電している。９１は機
械的あるいはサイリスタ式の高速度しや断器、９
２，９３は断路器である。
次に動作について説明する。まずサイリスタス
イツチ７２及び７３がターンオフしている状態で
は、電流はレール３→断路器９３→サイリスタス
イツチ７３→整流器８→サイリスタスイツチ７２
→蓄電池６→高速度しや断器９１→断路器９２→
き電線２の経路で蓄電池６を放電する方向に流す
ことができ、整流器８を電圧制御してやることに
より、き電電圧補償装置５の出力を電流制限機能
を有する定電圧制御等を行うことができる。
イツチ７２及び７３がターンオフしている状態で
は、電流はレール３→断路器９３→サイリスタス
イツチ７３→整流器８→サイリスタスイツチ７２
→蓄電池６→高速度しや断器９１→断路器９２→
き電線２の経路で蓄電池６を放電する方向に流す
ことができ、整流器８を電圧制御してやることに
より、き電電圧補償装置５の出力を電流制限機能
を有する定電圧制御等を行うことができる。
またサイリスタスイツチ７１及び７４がターン
オンしている状態では、電流はき電線およびトロ
リー線２→断路器９２→高速度しや断器９１→蓄
電池６→サイリスタスイツチ７１→整流器８→サ
イリスタスイツチ７４→断路器９３→レール３の
経路でバツテリー６を充電する方向に流すことが
でき、整流器８を電圧制御してやることにより充
電電流を希望の電流値に定電流制御したり、蓄電
池６の過充電防止のための蓄電池６端子電圧の電
圧制限機能を持たせたりすることができる。
オンしている状態では、電流はき電線およびトロ
リー線２→断路器９２→高速度しや断器９１→蓄
電池６→サイリスタスイツチ７１→整流器８→サ
イリスタスイツチ７４→断路器９３→レール３の
経路でバツテリー６を充電する方向に流すことが
でき、整流器８を電圧制御してやることにより充
電電流を希望の電流値に定電流制御したり、蓄電
池６の過充電防止のための蓄電池６端子電圧の電
圧制限機能を持たせたりすることができる。
かかる構成における効果を以下に説明する。
き電線２の定格電圧を1500Vとし、主変電所１
の容量を1500KW、その電圧電流特性を次の通り
とする。
の容量を1500KW、その電圧電流特性を次の通り
とする。
Ess＝Ed0−RssIss＝1620V−0.12ΩIss ……(1)式
ここで、Ess：主変電所電圧
Iss：主変電所電流
Ed0：主変電所無負荷電圧
Rss：主変電所等価抵抗
また主変電所１と本発明によるき電電圧補償装
置５との間の距離を15Km、電車線抵抗（フイーダ
線、トロリー線、レール等の総合抵抗）を0.04
Ω／Km、車両電流のピーク値を1000Aとし、本発
明によるき電電圧補償装置５の特性を電流IBが
300A以下では電圧EBが1150V一定で、電流IBが
300Aに達した時にはその後電圧EBは1150Vに制
限されないような動作、つまり電流制限機能を有
する定電圧制御とした場合について検討する。
置５との間の距離を15Km、電車線抵抗（フイーダ
線、トロリー線、レール等の総合抵抗）を0.04
Ω／Km、車両電流のピーク値を1000Aとし、本発
明によるき電電圧補償装置５の特性を電流IBが
300A以下では電圧EBが1150V一定で、電流IBが
300Aに達した時にはその後電圧EBは1150Vに制
限されないような動作、つまり電流制限機能を有
する定電圧制御とした場合について検討する。
この特性は、第２図の右上に図示してあるが、
整流器８がサイリスタブリツジにて構成されてい
るので正方向の電圧を出力する順変換器動作のみ
でなく、負方向の電圧を出力する逆変換動作も可
能であるため広い領域において制御可能である。
整流器８がサイリスタブリツジにて構成されてい
るので正方向の電圧を出力する順変換器動作のみ
でなく、負方向の電圧を出力する逆変換動作も可
能であるため広い領域において制御可能である。
さて、車両４の位置を主変電所１からの距離ｘ
Kmで表わすものとし、その点1000Aが流れている
ものとすると第１図の装置によるとき電電圧補償
装置５が無い場合には車両４のパンタ点電圧EP
は第２図のグラフに１点鎖線にて示した値とな
る。つまり主変電所１から最も遠い点（ｘ＝15Km
の点）での電圧は900Vまで降下してしまうこと
になる。
Kmで表わすものとし、その点1000Aが流れている
ものとすると第１図の装置によるとき電電圧補償
装置５が無い場合には車両４のパンタ点電圧EP
は第２図のグラフに１点鎖線にて示した値とな
る。つまり主変電所１から最も遠い点（ｘ＝15Km
の点）での電圧は900Vまで降下してしまうこと
になる。
そこで第１図によるき電電圧補償装置をｘ＝15
Kmの点に設けたとすると、車両４のパンダ点電圧
EPは第２図のグラフに実線で示す値となり、全
線で良好な車両パンダ点電圧が得られる。またき
電電圧補償装置５としては1150VDC×300A＝
345KWの出力容量で済み先にも述べたように、
例えば6KVなどの高圧で受電することができ、
経済的で、且つ設置効果の高いものであることが
わかる。なお、逆に蓄電池を充電する場合、充電
電流は放電電流の１／10程度以下で行うのが普通
であるので電車線に与える影響が小さい。
Kmの点に設けたとすると、車両４のパンダ点電圧
EPは第２図のグラフに実線で示す値となり、全
線で良好な車両パンダ点電圧が得られる。またき
電電圧補償装置５としては1150VDC×300A＝
345KWの出力容量で済み先にも述べたように、
例えば6KVなどの高圧で受電することができ、
経済的で、且つ設置効果の高いものであることが
わかる。なお、逆に蓄電池を充電する場合、充電
電流は放電電流の１／10程度以下で行うのが普通
であるので電車線に与える影響が小さい。
ここでは主変電所１からの片送りき電の場合に
ついて述べたがこれは本線から分岐している支線
の場合等に対応するもので、２個の主変電所間等
で考えても第１図の装置が適用できる。
ついて述べたがこれは本線から分岐している支線
の場合等に対応するもので、２個の主変電所間等
で考えても第１図の装置が適用できる。
次にサイリスタスイツチ回路７の切換え制御に
ついて考える。
ついて考える。
サイリスタスイツチ７１，７４がオンしている
状態（充電状態）から、サイリスタスイツチ７
２，７３がオンしている状態（放電状態）へ切換
える場合、まずサイリスタスイツチ７１，７４の
ゲートをオフし続いて機械式あるいはサイリスタ
式の高速度しや断器９１をしや断し、充電電流を
0Aとすることによりサイリスタスイツチ７１，
７４をターンオフした後、高速度しや断器９１を
投入してサイリスタスイツチ７２，７３のゲート
をオンして、ターンオンしてやれば良い。放電状
態から充電状態への切換えについても同様の方法
で行うことができる。この切換え方法は高速度し
や断器９１の開閉頻度が大きいため、サイリスタ
式の無接点しや断器であれば有用であるが、機械
式の場合には機械的寿命の制約がある。
状態（充電状態）から、サイリスタスイツチ７
２，７３がオンしている状態（放電状態）へ切換
える場合、まずサイリスタスイツチ７１，７４の
ゲートをオフし続いて機械式あるいはサイリスタ
式の高速度しや断器９１をしや断し、充電電流を
0Aとすることによりサイリスタスイツチ７１，
７４をターンオフした後、高速度しや断器９１を
投入してサイリスタスイツチ７２，７３のゲート
をオンして、ターンオンしてやれば良い。放電状
態から充電状態への切換えについても同様の方法
で行うことができる。この切換え方法は高速度し
や断器９１の開閉頻度が大きいため、サイリスタ
式の無接点しや断器であれば有用であるが、機械
式の場合には機械的寿命の制約がある。
そこで第１図の装置では高速度しや断器９１の
開閉無しでサイリスタスイツチ７の充放電方向切
換えを行なつている。
開閉無しでサイリスタスイツチ７の充放電方向切
換えを行なつている。
第３図は充電状態からサイリスタスイツチ７
１，７４をターンオフさせる方法を示すための簡
略化した回路接続図で実線の電流は充電電流を示
し第１図と同一符号は同一部分を示す。
１，７４をターンオフさせる方法を示すための簡
略化した回路接続図で実線の電流は充電電流を示
し第１図と同一符号は同一部分を示す。
第３図から明らかなようにサイリスタ８１〜８
６で構成されたサイリスタブリツジが逆変換器動
作を行い、充電電流を0Aに絞り込めば、サイリ
スタスイツチ７１，７４はゲートをオフしてやる
ことにより容易にターンオフさせることができ
る。
６で構成されたサイリスタブリツジが逆変換器動
作を行い、充電電流を0Aに絞り込めば、サイリ
スタスイツチ７１，７４はゲートをオフしてやる
ことにより容易にターンオフさせることができ
る。
つまり主変電所１の無負荷電圧Ed0、いましも
放電しようとするときの蓄電池電圧EBD、整流器
８の逆変換動作電圧最大値EDRの間に次の関係が
成立するように定数の設定、整流器８の位相制御
を行えば良いことになる。
放電しようとするときの蓄電池電圧EBD、整流器
８の逆変換動作電圧最大値EDRの間に次の関係が
成立するように定数の設定、整流器８の位相制御
を行えば良いことになる。
EDR＞Ed0−EBD ……(2)式
放電状態からサイリスタスイツチ７２，７３を
ターンオフさせる方法についても同様のことが可
能であり、簡略化した回路接続図を示す第４図か
ら車両パンダ点電圧EP、いましも充電しようと
するときの蓄電池電圧EBC、整流器８の逆変換器
動作電圧最大値EDRの間に次の関係が成立するよ
うにしてやれば良いことになる。第４図の実線の
電流は放電電流を示し、第１図と同一符号は同一
部分を示す。
ターンオフさせる方法についても同様のことが可
能であり、簡略化した回路接続図を示す第４図か
ら車両パンダ点電圧EP、いましも充電しようと
するときの蓄電池電圧EBC、整流器８の逆変換器
動作電圧最大値EDRの間に次の関係が成立するよ
うにしてやれば良いことになる。第４図の実線の
電流は放電電流を示し、第１図と同一符号は同一
部分を示す。
EDR＞EBC−EP ……(3)式
この方法によれば高速度しや断器９１は常時投
入の状態で事故時のしや断用として使用できると
共に、サイリスタスイツチ７１〜７４は整流器８
を位相制御により逆変換動作させてターンオフで
きるので充放電状態の切換えが円滑に行うことが
できるが、上記(2)式、(3)式を満足させるために整
流器８の設備容量がその分大きくなることがあ
る。
入の状態で事故時のしや断用として使用できると
共に、サイリスタスイツチ７１〜７４は整流器８
を位相制御により逆変換動作させてターンオフで
きるので充放電状態の切換えが円滑に行うことが
できるが、上記(2)式、(3)式を満足させるために整
流器８の設備容量がその分大きくなることがあ
る。
この発明は、このような問題に鑑みてなされた
もので、長距離にわたつて特別高圧給電設備を設
ける事なく変電所中間点の電圧降下救済を効果的
に行うことができ、且つ整流器設備容量を低減す
ることができる直流給電装置を提供するものであ
る。
もので、長距離にわたつて特別高圧給電設備を設
ける事なく変電所中間点の電圧降下救済を効果的
に行うことができ、且つ整流器設備容量を低減す
ることができる直流給電装置を提供するものであ
る。
第５図〜第７図は本発明の実施例を示し、第１
図の装置のように整流器の制御によつてサイリス
タスイツチング回路をターンオフする代わりに、
サイリスタスイツチング回路のサイリスタスイツ
チの少なくとも１つを強制転流回路付サイリスタ
スイツチとしたものである。即ち、第５図はサイ
リスタスイツチ７１として電流しや断能力を有す
る強制転流回路付サイリスタスイツチを使用する
もので第１図と同一符号は同一又は相当する部分
を示す。第５図の回路では充電状態からサイリス
タスイツチ７１，７４をターンオフするのに必ず
しも上記(2)式の条件を満足する必要が無いので整
流器８の逆変換動作電圧を大きくとる必要が無い
ため、結局整流器８の設備容量を低減できる。整
流器８の出力電圧が上記(2)式で支配的に決定され
る場合には特に有用である。
図の装置のように整流器の制御によつてサイリス
タスイツチング回路をターンオフする代わりに、
サイリスタスイツチング回路のサイリスタスイツ
チの少なくとも１つを強制転流回路付サイリスタ
スイツチとしたものである。即ち、第５図はサイ
リスタスイツチ７１として電流しや断能力を有す
る強制転流回路付サイリスタスイツチを使用する
もので第１図と同一符号は同一又は相当する部分
を示す。第５図の回路では充電状態からサイリス
タスイツチ７１，７４をターンオフするのに必ず
しも上記(2)式の条件を満足する必要が無いので整
流器８の逆変換動作電圧を大きくとる必要が無い
ため、結局整流器８の設備容量を低減できる。整
流器８の出力電圧が上記(2)式で支配的に決定され
る場合には特に有用である。
同様に整流器８の出力電圧が上記(3)式で支配的
に決定される場合には第６図に示す如くサイリス
タスイツチ７３を電流しや断能力を有する強制転
流回路付サイリスタスイツチとするのが有用であ
り、また上記(2)式、(3)式共に同程度に支配的であ
れば、第７図に示す如くサイリスタスイツチ７
１，７３を共に電流しや断能力を有する強制転流
回路付サイリスタスイツチとするのが有用であ
る。
に決定される場合には第６図に示す如くサイリス
タスイツチ７３を電流しや断能力を有する強制転
流回路付サイリスタスイツチとするのが有用であ
り、また上記(2)式、(3)式共に同程度に支配的であ
れば、第７図に示す如くサイリスタスイツチ７
１，７３を共に電流しや断能力を有する強制転流
回路付サイリスタスイツチとするのが有用であ
る。
以上述べたように本発明によるき電電圧補償装
置は優れたき電電圧降下補償機能を有すると共に
出力容量が小さくて良いので主変電所のような特
別高圧受電を必要とせず、例えば6KV程度の高
圧受電で装置を駆動することができるので設置上
の制約が少なく、また充放電状態の切換えが円滑
に行うことができ、且つまた特別に蓄電池の充放
電電流を通電するサイリスタスイツチの一部を強
制転流回路付きのサイリスタスイツチとすること
で、整流器設備容量を低減できるなど、実用的効
果を奏し得るものである。
置は優れたき電電圧降下補償機能を有すると共に
出力容量が小さくて良いので主変電所のような特
別高圧受電を必要とせず、例えば6KV程度の高
圧受電で装置を駆動することができるので設置上
の制約が少なく、また充放電状態の切換えが円滑
に行うことができ、且つまた特別に蓄電池の充放
電電流を通電するサイリスタスイツチの一部を強
制転流回路付きのサイリスタスイツチとすること
で、整流器設備容量を低減できるなど、実用的効
果を奏し得るものである。
第１図は本発明の基礎となる装置の回路構成
図、第２図はその効果を説明するための特性図、
第３図および第４図は蓄電池充放電状態からサイ
リスタスイツチをターンオフさせる場合の簡略化
した回路接続図、第５図〜第７図は本発明の実施
例の要部を示す回路接続図である。なお図中同一
符号は同一もしくは相当部分を示す。 図中、５……き電電圧補償装置、６……蓄電
池、７……サイリスタスイツチ回路、７１〜７４
……サイリスタスイツチ、８……サイリスタ整流
器である。
図、第２図はその効果を説明するための特性図、
第３図および第４図は蓄電池充放電状態からサイ
リスタスイツチをターンオフさせる場合の簡略化
した回路接続図、第５図〜第７図は本発明の実施
例の要部を示す回路接続図である。なお図中同一
符号は同一もしくは相当部分を示す。 図中、５……き電電圧補償装置、６……蓄電
池、７……サイリスタスイツチ回路、７１〜７４
……サイリスタスイツチ、８……サイリスタ整流
器である。
Claims (1)
- １ 第１および第２のサイリスタスイツチを直列
接続した２組の電路を並列接続したサイリスタス
イツチ回路、このサイリスタスイツチ回路の一方
の電路の前記第１および第２のサイリスタスイツ
チの接続電路に接続され、き電線に送り出す所要
の電流を通電することができる電流容量を有した
蓄電池、前記サイリスタスイツチ回路の端子間に
接続され前記蓄電池の充電電流および放電電流に
相当する電流を通電制御できる整流器を備え、前
記蓄電池の他端と前記サイリスタスイツチ回路の
他方の電路の前記第１および第２のサイリスタス
イツチの接続点を給電路に接続すると共に、上記
サイリスタスイツチ回路は、充電電流又は放電電
流を通電するサイリスタスイツチの少なくとも一
方を強制転流回路付きのサイリスタスイツチとし
たことを特徴とする電気鉄道用き電電圧補償装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP297784A JPS59186744A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 電気鉄道用き電電圧補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP297784A JPS59186744A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 電気鉄道用き電電圧補償装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56164676A Division JPS5867524A (ja) | 1981-10-15 | 1981-10-15 | 電気鉄道用き電電圧補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59186744A JPS59186744A (ja) | 1984-10-23 |
| JPH0242698B2 true JPH0242698B2 (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=11544429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP297784A Granted JPS59186744A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 電気鉄道用き電電圧補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59186744A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57209430A (en) * | 1981-06-16 | 1982-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | Direct current control equipment |
-
1984
- 1984-01-09 JP JP297784A patent/JPS59186744A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59186744A (ja) | 1984-10-23 |
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