JPS6023221Y2 - 直流式電気鉄道の給電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流式電気鉄道の給電装置に係り、特に直流電
源となるサイリスタ整流器を他励インバータとして動作
させる事により、回生電力商用周波電源母線へ回生可能
な変電所に適用した場合に、当該変電所の設備費を軽減
できる給電装置を提供しようとするものである。

直流式電気鉄道の給電系に於ては、事故時の保護協調を
高め得、さらには高精度の電圧調整を行なうべく、順電
力変換装置としてのシリコン整流器にとって代りサイリ
スタ整流器が適用されつつある。

さらに回生運転時にある車両よりの回生パワーを交流入
力電源の商用周波電源母線側へ回生して、電力の有効利
用を図る回生用インバータを変電所に設置し、省エネル
ギーと云う時流に沿った給電装置も適用されつつある。

この種給電装置で問題となるのは、サイリスタ整流器、
サイリスク遮断器、回生用インバータと云うような高価
な電力機器を設置するので、設備費そのものが非常に不
経済となる事である。

従って、直流電源であるサイリスク整流器に電力の回生
作用をも行なわせ、回生用インバータを省略するタイプ
の変電所も提案されている。

かかる低コストタイプの代表的な給電装置を示したのが
第１図であって、同図で１１よ交流入力電源の商用周波
電源で、２は交流入力電源電圧を適宜な値に降圧する為
のトランスで、３は交流入力電力を直流電力に変換する
順電力変換装置としてのサイリスタ整流器で、４は複数
回線のき電線に所要の直流電力を給電する直流正極母線
で、５は負極母線を示す。

ＤニーＤ２は３のサイリスタ整流器がコンバータとして
動作している場合に、所要のカ行パワー（直流電力）を
カ行車両に与える為のストッパーダイオードで、Ｓ□−
３２は３のサイリスタ整流器がインバータとして動作し
ている場合に、回生運転時にある回生車両よりの回生パ
ワー（回生電力）を商用周波電源母線側へ回生する為の
サイリスクスイッチで、Ｈ５□−Ｈ３２は直流式高速度
遮断器である。

このように構成される給電装置の動作はよく知られてい
る所であるので、ここでは第１図の従来装置の問題点の
みを述べるものとする。

第１図でトランス２−サイリスタ整流器３−サイリスク
スイッチＳニーＳ２−直流式高速度遮断器Ｈ３□−Ｈ３
２等の各機器は、最小限、必要不可欠の機器であるので
省略はできないが、カ行パワーの供給時に動作するＤ□
−Ｄ２のストッパーダイオードは、よく知られているよ
うに３のサイリスタ整流器の容量と略々同容量の電流容
量を必要とする。

従ってストッパーダイオード群は大容量のもであると、
非常に高価であって、サイリスタ整流器にインバータの
機能をも掛持するようにしたコスト面での効果を減殺し
かねない。

さらに重要な事は、分割された回生毎に挿入される直流
式高速度遮断器である。

この直流式高速度遮断器は、短絡事故等の如き事故時に
事故回線のみを選択遮断する為に必要べからざる機器で
あるが、機械的な機構であるので動作速度が遅く、事故
時に於てサイリスタ整流器との保護協調をとる上で問題
となるばかりでなく、大型であるので給電装置の設置面
積に占める占有率を大きく、設備費の増大化に一層拍車
をかける一因ともなっている。

本考案はこの点に鑑みて考慮されたものであって以下第
２図に示す実施例に基づき詳述するものとする。

同実施例で第１図と同一のものは同符号を附しており、
本願の特徴とすべき事は、先ず第１に直流式高速度遮断
器にとって代り図示するサイリスタ遮断器ＴＨＣＢ□−
ＴＨＣＢ２を適用した事であって、かかるサイリスタ遮
断器の構成は図示しないが、所要のカ行パワーを供給す
る為の主サイリスタと、この主サイリスタを強制消弧す
る為の補助サイリスタと、充電電荷の極性が予じめ前以
って位置づけである転流コンデンサと、主サイリスタの
消弧時に中央接合のＪ２が確実に順方向の阻止能力を回
復するよう、所要の逆バイアスを所定期間に渡って確保
する為の転流リアクトルとで構成される。

ＳＤ□−３Ｄ２は、回生車両よりの回生パワーを商用周
波電源母線側へ回生する為の回生用ストッパーダイオー
ドで、このストッパーダイオード群は複数に分割された
回線毎にそれぞれ挿入される。

第２の特徴とすべき点は、図示するように第１図の従来
装置に挿入しである直流正極母線側のストッパーダイオ
ードＤ□を削除した点にある。

このように構成される本願の動作を述べると、サイリス
タ整流器３がコンバータとして動作し所要のカ行パワー
を供給する場合、サイリスクスイッチＳ、−Ｓ２が共に
ＯＦＦ状態にあって、商用周波電源母線→サイリスタ整
流器３→直流正極母線４→サイリスタ遮断器ＴＨＣＢ１
．ＴＨＣＢ２→き電線６→図示しないカ行車両→負極母
線５の経路を通して、カ行車両に所要のカ行パワーを供
給して駆動する。

これに対してカ行車両が回生制動を行って回生電力を商
用周波電源母線側へ回生する場合、サイリスタ整流器３
のゲートをインバータ領域に切換え、且つサイリスクス
イッチ５ｌ−５２にゲート信号を与えて点弧する。

しかして回生車両よりの回生電力は、回生車両→き電線
→ストッパーダイオードＳＤ□、ＳＤ２→サイリスクス
イッチＳ□→サイリスタ整流器３の負極側素子群→商用
周波電源母線→サイリスク整流器３の正極側素子群→サ
イリスクスイッチＳ２→負極母線の経路を通して回生さ
れる事になる。

かかる動作を行なう本願で、次に何故に本願によれば直
流正極母線側のストッパーダイオードＤ１を削除できる
かと云えば、ストッパーダイオードの本来の機能かき電
線よりの電力がサイリスタ整流器側へ逆流するのを阻止
する事にあるので、この逆流阻止機能をサイリスタ遮断
器の主サイリスタに負わせればストッパーダイオードを
削除できるとの考え方にある。

即ち主サイリスタそのものは逆方向の阻止能力を有して
いるので、この逆方向の阻止能力をそのまま利用すれよ
い訳である。

以上のように本願は、直流式高速度遮断器の代わりにサ
イリスタ遮断器を適用し、且つ直流正極母線側のストッ
パーダイオードを削除するようにしたので以下に示すよ
うに種々の効果を奏すものである。

■ 直流式高速度遮断器を何ら使用していないのでメン
テナンスフリーの給電装置を実現でき、さらにサイリス
タ遮断器は直流式高速度遮断器に比し小型であるので、
給電装置の設置面積は小さくてよく設備そのものを非常
に軽減できる。

■ サイリスタ遮断器を適用しているので、事故時の動
作時間を大幅に短縮でき、サイリスタ整流器とサイリス
タ遮断器とで事故時の保護協調を一層とりやすくなる。

■ 直流正極母線側のストッパーダイオードを削除して
いるので、設備費そのものを一層軽減する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給電装置を示す具体的な回路構成図、第
２図は本考案による一実施例を示示す給電装置の具体的
な回路構成図。 ３はサイリスタ整流器、４は直流正極母線、５は負極母
線、６はき電線、Ｓ□−３２はサイリスクスイッチ、Ｄ
□−Ｄ２及びＳＤニーＳＤ２はストッパーダイオード、
ＴＨＣＢ□−ＴＨＣＢ２はサイリスタ遮断器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 商用周波電源母線より入力される交流電力を所要の値に
   降圧するコンバータ、インバータ共用の電源トランスと
   、このトランスより入力される交流電力を直流電力に変
   換する市共に、き電線側より入力される回生電力を交流
   電力に逆変換して前記電源母線側へ回生する機能を併持
   するサイリスク整流器と、この整流器の低圧側とき条と
   を接続する負極母線側へ挿入され、カ行パワーを電源側
   へ導くストッパーダイオードと、前記整流器の高圧側の
   直流正極母線と前記ぎ電線との間に接続され、前記直流
   電力をき電線へ給電すると共に事故時に選択しゃ断を行
   うサイリスタ遮断器と、前記直流正極母線にアノードが
   接続されると共にカソードが前記ストッパーダイオード
   のアノード側に接続されて、回生電力を前記整流器側へ
   導びく第１のサイリスクスイッチと、カソードが前記ス
   トッパーダイオードのカソード側に接続されて、且つ回
   生電力を前記整流器側へ導びく第２のサイリスクスイッ
   チと、アノードが前記サイリスタ遮断器のカソード側に
   接続されると共に、カソードが前記第２のサイリスクス
   イッチのアノード側に接続されて回生電力を前記整流器
   側へ導びく回生用ストッパーダイオードとで構成したこ
   とを特徴とする直流式電気鉄道の給電装置。