JPH07323764A - 直流式電気鉄道の給電装置 - Google Patents
直流式電気鉄道の給電装置Info
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- JPH07323764A JPH07323764A JP6117977A JP11797794A JPH07323764A JP H07323764 A JPH07323764 A JP H07323764A JP 6117977 A JP6117977 A JP 6117977A JP 11797794 A JP11797794 A JP 11797794A JP H07323764 A JPH07323764 A JP H07323764A
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- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/02—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using DC motors
- B60L9/08—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using DC motors fed from AC supply lines
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 力行・回生の両機能を有する１台のサイリス
タ整流器２で、電気車９に給電する給電装置において、
力行（回生）と回生（力行）の切り替え時に発生する無
加圧状態を無くして電気車の瞬時停止を防止することを
目的とする。 【構成】 サイリスタ整流器２と並列に、該整流器２の
直流出力電圧より低い直流電圧を出力する電圧確保用整
流器１０を設けて、力行・回生の切り替え時にサイリス
タ整流器２の出力電圧が０近くになったときでも、この
整流器１０で直流母線４の電圧を確保し、不足電圧リレ
ーの動作による電気車の瞬停を防止する。
タ整流器２で、電気車９に給電する給電装置において、
力行（回生）と回生（力行）の切り替え時に発生する無
加圧状態を無くして電気車の瞬時停止を防止することを
目的とする。 【構成】 サイリスタ整流器２と並列に、該整流器２の
直流出力電圧より低い直流電圧を出力する電圧確保用整
流器１０を設けて、力行・回生の切り替え時にサイリス
タ整流器２の出力電圧が０近くになったときでも、この
整流器１０で直流母線４の電圧を確保し、不足電圧リレ
ーの動作による電気車の瞬停を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直流式電気鉄道の給電装
置に関し、特に、力行・回生の両機能を有するサイリス
タ整流器による給電装置に関する。
置に関し、特に、力行・回生の両機能を有するサイリス
タ整流器による給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に直流式電気鉄道の給電装置は、三
相の交流電源から入力される交流電力を順電力変換装置
によって直流電力に変換し、その直流電力を電車線（架
線）を介して電気車（以下、電車と称す）に供給し、ま
た、電車の回生運転時には、その回生電力を電車線を介
して他の力行車に吸収させたり、逆電力変換装置を介し
て交流電源側に電力回生させたりすることが行われてい
る。
相の交流電源から入力される交流電力を順電力変換装置
によって直流電力に変換し、その直流電力を電車線（架
線）を介して電気車（以下、電車と称す）に供給し、ま
た、電車の回生運転時には、その回生電力を電車線を介
して他の力行車に吸収させたり、逆電力変換装置を介し
て交流電源側に電力回生させたりすることが行われてい
る。
【０００３】図２は順・逆変換器を用いて力行給電・電
力回生を行う直流式給電装置の回路例を示し、電源変圧
器２１からの交流電力を順変換と逆変換回路で構成され
た順・逆変換器２２（以下、変換器と略称する）の交流
側に入力し、変換器２２の直流出力側を、直流リアクト
ル２３および力行・回生切換スイッチ２４を介して電車
線２５とレール２６に給電する。
力回生を行う直流式給電装置の回路例を示し、電源変圧
器２１からの交流電力を順変換と逆変換回路で構成され
た順・逆変換器２２（以下、変換器と略称する）の交流
側に入力し、変換器２２の直流出力側を、直流リアクト
ル２３および力行・回生切換スイッチ２４を介して電車
線２５とレール２６に給電する。
【０００４】切換スイッチ２４は、変換器２２の正極性
出力端から電車線２５に向かう順方向のダイオード２４
１と、レール２６から変換器２２の負極性出力端に向か
う順方向のダイオード２４２と、電車線２５から変換器
２２の負極性出力端に向かう順方向のサイリスタ２４３
と、変換器２２の正極性出力端からレール２６に向かう
順方向のサイリスタ２４４とから成り、電車２７の力行
時には、サイリスタ２４３，２４４共にオフ状態にし、
変換器２２からダイオード２４１，２４２を通して電車
２７に直流給電がなされる。
出力端から電車線２５に向かう順方向のダイオード２４
１と、レール２６から変換器２２の負極性出力端に向か
う順方向のダイオード２４２と、電車線２５から変換器
２２の負極性出力端に向かう順方向のサイリスタ２４３
と、変換器２２の正極性出力端からレール２６に向かう
順方向のサイリスタ２４４とから成り、電車２７の力行
時には、サイリスタ２４３，２４４共にオフ状態にし、
変換器２２からダイオード２４１，２４２を通して電車
２７に直流給電がなされる。
【０００５】電車２７の回生運転時には、サイリスタ２
４３，２４４をターンオンする。しかるときは、回生電
力はサイリスタ２４３，変換器２２，サイリスタ２４４
を流れ、変換器２２で逆変換して電源変圧器２１を介し
て交流電源に回生される。
４３，２４４をターンオンする。しかるときは、回生電
力はサイリスタ２４３，変換器２２，サイリスタ２４４
を流れ、変換器２２で逆変換して電源変圧器２１を介し
て交流電源に回生される。
【０００６】この力行・回生の切り換えは、電車線電圧
ＶGをフィルタ２８，ＤＣ／ＤＣ変換器２９及び平均値
化回路３０によって平均値で検出し、この平均値が切換
制御回路３１の回路切換設定値以上になったときに、回
生運転と判定して切換制御回路３１の出力でサイリスタ
２４３，２４４共にターンオンさせ、さらに、切換制御
回路３１から自動電圧制御回路３２に回生運転判定出力
を与え、自動電圧制御回路３２は平均値電圧に応じた位
相制御信号をゲート制御回路３３に与え、ゲート制御回
路３３の位相制御されたゲートパルスによって変換器２
２を逆変換動作させる。
ＶGをフィルタ２８，ＤＣ／ＤＣ変換器２９及び平均値
化回路３０によって平均値で検出し、この平均値が切換
制御回路３１の回路切換設定値以上になったときに、回
生運転と判定して切換制御回路３１の出力でサイリスタ
２４３，２４４共にターンオンさせ、さらに、切換制御
回路３１から自動電圧制御回路３２に回生運転判定出力
を与え、自動電圧制御回路３２は平均値電圧に応じた位
相制御信号をゲート制御回路３３に与え、ゲート制御回
路３３の位相制御されたゲートパルスによって変換器２
２を逆変換動作させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような力行・回
生の切り換えに際しては、次の事項が重要となる。
生の切り換えに際しては、次の事項が重要となる。
【０００８】（１）回生効率を良くするために、電車の
回生をできるだけ早く検出して早い切り換えができるこ
と。
回生をできるだけ早く検出して早い切り換えができるこ
と。
【０００９】（２）直流式電気鉄道では、一般に回生車
は電車線電圧がＤＣ６００Ｖになると保護回路が働く仕
組みになっており、この保護動作電圧に達する前に切り
換えができること。
は電車線電圧がＤＣ６００Ｖになると保護回路が働く仕
組みになっており、この保護動作電圧に達する前に切り
換えができること。
【００１０】これに対して、図２の力行・回生切り換え
は、回生判定のための電車線電圧検出がフィルタ２８や
平均値化回路３０を通して平均値化するため、電車線電
圧ＶGの上昇に対して積分動作による検出遅れが生じ、
この遅れは切り換えに要する時間（約２０ｍｓ）の略１
／３を必要として早い切り換えを制約する。
は、回生判定のための電車線電圧検出がフィルタ２８や
平均値化回路３０を通して平均値化するため、電車線電
圧ＶGの上昇に対して積分動作による検出遅れが生じ、
この遅れは切り換えに要する時間（約２０ｍｓ）の略１
／３を必要として早い切り換えを制約する。
【００１１】また交流電源の電圧変動幅±１０％が架線
電圧の変動幅としてそのまま現れるため、架線電圧検出
値と比較する設定値は±１０％の変動分だけ高い電圧に
設定することになり、回生判定を増々遅らせ保護回路動
作電圧までの回生制御電圧範囲が増々狭くなり、回生効
率を悪くする。
電圧の変動幅としてそのまま現れるため、架線電圧検出
値と比較する設定値は±１０％の変動分だけ高い電圧に
設定することになり、回生判定を増々遅らせ保護回路動
作電圧までの回生制御電圧範囲が増々狭くなり、回生効
率を悪くする。
【００１２】このように図２に示した給電装置は種々の
課題があり、また装置全体が複雑で且つ大形とるため、
切換スイッチ２４を無くし、変換器２２を１台のサイリ
スタ整流器で構成し、このサイリスタ整流器の位相をα
（制御遅れ角）制御およびβ（制御進み角）制御を行っ
て力行電力の供給および回生電力の吸収を行うことが試
みられている。この方法は、１台のサイリスタ整流器で
力行、回生を可能にするので、装置が簡単化され、給電
設備、建屋スペース等が縮小化されるメリットがある。
課題があり、また装置全体が複雑で且つ大形とるため、
切換スイッチ２４を無くし、変換器２２を１台のサイリ
スタ整流器で構成し、このサイリスタ整流器の位相をα
（制御遅れ角）制御およびβ（制御進み角）制御を行っ
て力行電力の供給および回生電力の吸収を行うことが試
みられている。この方法は、１台のサイリスタ整流器で
力行、回生を可能にするので、装置が簡単化され、給電
設備、建屋スペース等が縮小化されるメリットがある。
【００１３】しかし、α制御からβ制御に切り替わると
き、（位相制御が零点を通るとき）サイリスタ整流器の
出力電圧は零となり、その場合電車は瞬時無電圧となる
ため、電車内の不足電圧リレーが動作し、電車内の遮断
器を自動遮断し、列車が停止する、という問題がある。
き、（位相制御が零点を通るとき）サイリスタ整流器の
出力電圧は零となり、その場合電車は瞬時無電圧となる
ため、電車内の不足電圧リレーが動作し、電車内の遮断
器を自動遮断し、列車が停止する、という問題がある。
【００１４】以上の点に鑑み本発明は、１台のサイリス
タ整流器で力行、回生を行う直流給電装置において、α
制御からβ制御に切り替える際の出力電圧の瞬時喪失を
無くすることを目的とするものである。
タ整流器で力行、回生を行う直流給電装置において、α
制御からβ制御に切り替える際の出力電圧の瞬時喪失を
無くすることを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、力行・回生の両機能を有
するサイリスタ整流器によって電気車に直流電力を供給
する直流式電気鉄道の給電装置において、サイリスタ整
流器と並列に、該サイリスタ整流器の直流出力電圧より
低い電圧を出力する電圧確保用整流器を設け、該電圧確
保用整流器の出力電圧で力行（回生）と回生（力行）の
切り替え時に生ずる無加圧状態による不足電圧リレーの
動作を防止する。
課題を解決するための手段は、力行・回生の両機能を有
するサイリスタ整流器によって電気車に直流電力を供給
する直流式電気鉄道の給電装置において、サイリスタ整
流器と並列に、該サイリスタ整流器の直流出力電圧より
低い電圧を出力する電圧確保用整流器を設け、該電圧確
保用整流器の出力電圧で力行（回生）と回生（力行）の
切り替え時に生ずる無加圧状態による不足電圧リレーの
動作を防止する。
【００１６】
【作用】常時の力行運転時には、電車９への電力供給は
実線矢印で示すように、サイリスタ整流器２のゲートを
α制御（０°〜９０°）して電車９に給電される。
実線矢印で示すように、サイリスタ整流器２のゲートを
α制御（０°〜９０°）して電車９に給電される。
【００１７】次に、回生運転をする場合はサイリスタ整
流器２のゲートをβ制御（９０°〜１８０°）してイン
バータ運転に移行させる。このとき、電車の発電電力は
点線矢印で示すように、サイリスタ整流器２で交流に変
換され、交流電源ＡＣ側に返還される。
流器２のゲートをβ制御（９０°〜１８０°）してイン
バータ運転に移行させる。このとき、電車の発電電力は
点線矢印で示すように、サイリスタ整流器２で交流に変
換され、交流電源ＡＣ側に返還される。
【００１８】上記のα制御からβ制御への切り替わる瞬
時に、サイリスタ整流器２の出力は位相制御が零点を通
過するが、電圧確保用整流器１０の出力電圧が常に直流
母線３に課電されているので、電車９には１点鎖線矢印
で示す電流が流れ、電車は無加圧となることはない。従
って電車内の不足電圧リレーの動作は防止され、切替時
に電車が停止する事態は防止される。
時に、サイリスタ整流器２の出力は位相制御が零点を通
過するが、電圧確保用整流器１０の出力電圧が常に直流
母線３に課電されているので、電車９には１点鎖線矢印
で示す電流が流れ、電車は無加圧となることはない。従
って電車内の不足電圧リレーの動作は防止され、切替時
に電車が停止する事態は防止される。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施例の単線結線による
回路構成図で、１は一次側が交流電源ＡＣに接続された
電源変圧器、２は電源変圧器１の二次巻線に接続され、
交流電力を直流電力に変換するサイリスタ整流器で、サ
イリスタをブリッジ接続して形成されている。３は直流
母線で、サイリスタ整流器２の出力の正極側に接続され
ている。４は電車線（架線）、５はセクションを示し、
６，７は直流母線３と電車線４とを接続する接続回路に
設けられた直流高速度遮断器を示し、８はレールで、サ
イリスタ整流器２の負極側が接続されている。９は電車
で、直流電動機（図示省略）を搭載し、電車線４から電
力の供給を受ける。１０は電圧確保用整流器で、ダイオ
ードをブリッジ接続して構成され、その交流側は電源変
圧器１の三次巻線に接続され、直流出力側はサイリスタ
整流器２の直流出力側と並列に接続される。
回路構成図で、１は一次側が交流電源ＡＣに接続された
電源変圧器、２は電源変圧器１の二次巻線に接続され、
交流電力を直流電力に変換するサイリスタ整流器で、サ
イリスタをブリッジ接続して形成されている。３は直流
母線で、サイリスタ整流器２の出力の正極側に接続され
ている。４は電車線（架線）、５はセクションを示し、
６，７は直流母線３と電車線４とを接続する接続回路に
設けられた直流高速度遮断器を示し、８はレールで、サ
イリスタ整流器２の負極側が接続されている。９は電車
で、直流電動機（図示省略）を搭載し、電車線４から電
力の供給を受ける。１０は電圧確保用整流器で、ダイオ
ードをブリッジ接続して構成され、その交流側は電源変
圧器１の三次巻線に接続され、直流出力側はサイリスタ
整流器２の直流出力側と並列に接続される。
【００２１】この電圧確保用整流器１０は、本発明によ
り設置したもので、力行運転（回生運転）から回生運転
（力行運転）に移る瞬間の電圧を確保するためのもの
で、電流は考慮しない小容量の整流器で、直流の出力電
圧は、サイリスタ整流器２の直流出力電圧より低くセッ
トする。
り設置したもので、力行運転（回生運転）から回生運転
（力行運転）に移る瞬間の電圧を確保するためのもの
で、電流は考慮しない小容量の整流器で、直流の出力電
圧は、サイリスタ整流器２の直流出力電圧より低くセッ
トする。
【００２２】例えば、電車線４の電圧１５００Ｖで、サ
イリスタ整流器２の容量が３００ｋｗの例をとると、コ
ンバータ（力行）時の直流電圧１５００Ｖ、インバータ
（回生）時直流１６００Ｖの場合、電圧確保用整流器１
０の容量は１００ｋｗ、直流出力電圧１３００Ｖにセッ
トする。
イリスタ整流器２の容量が３００ｋｗの例をとると、コ
ンバータ（力行）時の直流電圧１５００Ｖ、インバータ
（回生）時直流１６００Ｖの場合、電圧確保用整流器１
０の容量は１００ｋｗ、直流出力電圧１３００Ｖにセッ
トする。
【００２３】以上の構成における動作を説明すると、常
時の力行運転時には、電車９への電力供給は実線矢印で
示すように、サイリスタ整流器２のゲート２Ｇをα制御
（０°〜９０°）して電車９に供給する。
時の力行運転時には、電車９への電力供給は実線矢印で
示すように、サイリスタ整流器２のゲート２Ｇをα制御
（０°〜９０°）して電車９に供給する。
【００２４】次に、回生運転をする場合はサイリスタ整
流器２のゲート２Ｇをβ制御（９０°〜１８０°）して
インバータ運転に移行させる。このとき、電車の発電電
力は点線矢印で示すように、サイリスタ整流器２で交流
に変換され、電源変圧器１を介して交流電源ＡＣ側に返
還される。
流器２のゲート２Ｇをβ制御（９０°〜１８０°）して
インバータ運転に移行させる。このとき、電車の発電電
力は点線矢印で示すように、サイリスタ整流器２で交流
に変換され、電源変圧器１を介して交流電源ＡＣ側に返
還される。
【００２５】上記のα制御からβ制御への切り替わる瞬
時に、サイリスタ整流器２の出力は位相制御が零点を通
過するが、電圧確保用整流器１０の出力電圧が常に直流
母線３に課電されているので、電車９には１点鎖線矢印
で示す電流が流れ、電車は無加圧となることはない。従
って電車内の不足電圧リレーの動作が防止され、切り替
え時に電車が停止する事態は防止される。
時に、サイリスタ整流器２の出力は位相制御が零点を通
過するが、電圧確保用整流器１０の出力電圧が常に直流
母線３に課電されているので、電車９には１点鎖線矢印
で示す電流が流れ、電車は無加圧となることはない。従
って電車内の不足電圧リレーの動作が防止され、切り替
え時に電車が停止する事態は防止される。
【００２６】サイリスタ整流器２と電圧確保用整流器１
０とは並列運転されているが、直流電力の供給は電圧の
高い方、即ちサイリスタ整流器２側から供給されるの
で、電圧確保用整流器１０は過負荷となることはない。
０とは並列運転されているが、直流電力の供給は電圧の
高い方、即ちサイリスタ整流器２側から供給されるの
で、電圧確保用整流器１０は過負荷となることはない。
【００２７】また、この電圧確保用整流器１０は小容量
で小形の整流器で足りるので、サイリスタ整流器２の装
置内に内蔵できる。
で小形の整流器で足りるので、サイリスタ整流器２の装
置内に内蔵できる。
【００２８】なお、上記の実施例においては、電圧確保
用整流器の交流電力を電源変圧器の三次巻線からとって
いるが、必ずしも三次巻線から取る必要はなく、二次巻
線から降圧用の変圧器を介して取っても同様の動作が行
われることは勿論である。
用整流器の交流電力を電源変圧器の三次巻線からとって
いるが、必ずしも三次巻線から取る必要はなく、二次巻
線から降圧用の変圧器を介して取っても同様の動作が行
われることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明はコンバータ、イン
バータの両機能を有するサイリスタ整流器に、小形の整
流器を付加するのみで、α制御（β制御）からβ制御
（α制御）に切り替わる際にサイリスタ整流器の出力が
瞬時０になっても不足電圧リレーの動作が防止され、こ
れによって電車の瞬時停止も防止される。従って、電車
の安全な運行が確保され１台によるサイリスタ整流器に
よる此の種の給電装置の実用化が可能となる。
バータの両機能を有するサイリスタ整流器に、小形の整
流器を付加するのみで、α制御（β制御）からβ制御
（α制御）に切り替わる際にサイリスタ整流器の出力が
瞬時０になっても不足電圧リレーの動作が防止され、こ
れによって電車の瞬時停止も防止される。従って、電車
の安全な運行が確保され１台によるサイリスタ整流器に
よる此の種の給電装置の実用化が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の単線結線による回路図。
【図２】従来例の回路構成図。
１…電源変圧器 ２…サイリスタ整流器 ３…直流母線 ４…電車線 ５…セクション ６，７…直流高速度遮断器 ８…線路 ９…電車 １０…電圧確保用整流器
Claims (1)
- 【請求項１】 力行・回生の両機能を有するサイリスタ
整流器によって電気車に直流電力を供給する直流式電気
鉄道の給電装置において、 前記サイリスタ整流器と並列に、該サイリスタ整流器の
直流出力電圧より低い電圧を出力する電圧確保用整流器
を設け、該電圧確保用整流器の出力電圧で力行（回生）
と回生（力行）の切り替え時に生ずる無加圧状態による
不足電圧リレーの動作を防止するようにしたことを特徴
とする直流式電気鉄道の給電装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6117977A JPH07323764A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 直流式電気鉄道の給電装置 |
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