JPS6280134A - 直流電気鉄道用変電設備 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、′１ｕ力逆変換にょる電力回生機能を備えた
直流電気鉄道用の変換設備に係り、特に高効率運転を必
要とする大′トこ力の変電所に好適なに電設備に関する
。

〔発明の背景〕

直流１気鉄道用の変電所として自励式の変換装置（交流
から直流への変換と、直流から交流への変換が可能な順
逆両用の変換装置）を用い、′１カ回生制御が行なえる
ようにした変電設備が用いられるようになっているが、
従来のこのような変成設備では、第４図に示すように、
自助式の変換装置５が単独で用いらル、こ几から負荷６
にｌｆ流゛ｉヒ力を供給するようになっていた。なお、
この第４図で、ｌは交流電源系統、４はｆ洟装置用変圧
器を表わす。そして、１力回生時には、負荷６がらの直
流イカを自励式の変換装置５で逆変換して変圧器４を介
して電源系統１に吸収させるようになっていた。

しかしながら、自励式＃、換装置は転流損失があるため
、比較的効率が低く、特に転流損失中に大轡な１４１１
合を示すスナバ損は負荷とほぼ無関係に、その設備容量
に関係するため、低負荷での効率低下が著しく、ピーク
負荷の多い宅気鉄道用としては、この特性がネックとな
り、低高調波、力率制御可能などの長所があるにもかか
わらず、従来は大容量の変電設備としての適用が困難で
あった。

そこで、このような点を補うため、例えば特開昭５９−
７０１８５号公報に開示されているように、自助式の変
換装置に並列に、ダイオード整流装置、ｔを設け、自励
式変換装置では回生１力だけを扱うようにした方式のも
のが提案されている。

しかしながら、この方式では、自励式変換装置による１
カ変換能力が１力回生制呻時にしか活かせず、設備容量
が必要量以上に多くなってコストアップが著しいという
欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、設備
容量の利用率が充分に高く、大容量の変電所に適用して
高い効率が得られるようにした、電力回生機能を有する
直流電気鉄道用変電設備を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、順変換用の整流装
置に順逆両用の変換装置＼を設けて電力回生制御機能を
もたせた変に設備において、上記変換装置によっても負
荷電力の供給を行なわせるようにした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による直流′ゼ気鉄道用変電設備について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、２は整流装
置用の変圧器、３はブリッジ接続のダイオードなどから
なる整流装置、７は真空遮断器、８は高速度遮断器、９
は断路器、１０は直流リアクトル、１１け制御装置であ
り、交流電源系統１、変換装置用変圧器４、自励式変換
装置５、負荷６などは第４図の従来例と同じである。な
お、自励式変換装置迂４としては、ＧＴＯ（ゲート・タ
ーン万）・サイリスタ）をスイッチング素子として用い
たＰＶｌ１４（パルス幅ｆ調）方式のものなどが多く用
いられる。

整り＋ｉ装置３は、真空遮断器７と変圧器２を介して交
流電源系統１から供給きれる交流′電力を直流電力に変
換（整流）し、鍋速度遮断器８、断路器９を介して負イ
Ｕｒ　（電気車）６に直流電流Ｌｐを供給する働きをす
る。

変換装置５は、真空ａ〜ｒ器７と変圧器４を介して電源
系統１から供給される交流電力を直流電力に変換し、高
速度遮断器８、断路器９、それに直流リアクトル１０を
介して負荷６に直誠眠流Ｉ。ＯＮを供給すると共に、負
荷６の端子電圧が所定値以上に上昇したときなどに、こ
の負荷６から送り出される直流電力を交流電力に変換し
、それを又流電ＴＪｇ、系統１に吸収きせて電力回生制
御を行なう働きをする。

制＃装ｊｊｉ１１は、整流装置３の出力倶ｊ′酸圧や′
電流Ｉ８Ｒなどを検出し、これに応じて変換装置５に制
御信号（ＰＷＭ制御信号）を供給し、負荷６に流れる負
荷を流Ｉｌ中に占める整流装置３からの電流Ｉ８Ｒと変
換装置５からの電流工。。Ｈの比率が所定の状態になる
ように制御すると共に、上記した電力回生制御に必要な
制御を行なう。

次に、この実施例の動作を第２図及び第３図によって説
明する。

これらの図は制御装置１１による整流装置３と　　□変
換装［５の電流分担制御の内容を示したもので、　：□ 横軸は負荷電流Ｉ、５を、そして縦軸は電流Ｉ８Ｒと１
０゜Ｍｌをそれぞれ表わす。従って、実線で示す電流（
工。Ｒ：”ＩＣ！ＯＮ）は電流Ｉｋなる。また、図にお
いて、縦　　１軸の右側は負荷６に電流工ｌが供給され
ている状態　　：′を、そして左側は負荷６から電流工
ｌが逆方向に流　　□れている電力回生制御状態をそれ
ぞれ表わす。さらに、一点鎖線は変換装置５が分担する
電流■。ＯＮを、そして二点鎖線は整流装［３が分担す
る電流　　□工。Ｒをそれぞれ表わす。

これらの図において、まず第２図は整流装置３と変換装
置４の電流分担比を一定に保つ制御を行った場合で、第
３図は負荷電力が整流装置３の定格容量以上になったと
きだけ変換装置５から電力供給を行なわせ、負荷電力が
整流装置３の定格容量に達しないときには変換装置５か
らの電力供給を停止させるように制御した場合である。

但し、これらのいずれの場合も、整流袋ｆ３には電力回
生能力がないから、これらの図の左側に示すように、電
力回生時には自励式の変換装置５が全ての電流を分担す
る。

次に、このような本発明の実施例に対する制御の結果に
ついて説明する。

近年の標準的な電鉄用の電力回生機能を備えた変電所で
は、その順変換容量が２０００〜６０　Ｇ　ＯＫＷ。

１１１０００ＫＷの変電所に本発明を適用した場合を考
える。つまシ、第１図の実施例において、整流装置３の
容量が３０００　ＫＷ、変換装置５の容量が１０００　
ＫＷの場合を想定する。

また、整流装置ＩＩｔ３の効率を９８．５％、変換装置
５の効率を９６％とする。

そうすると、この実施例では最大出力４０００　ＫＷに
おける総合効率９７．６％、損失９５ＫＷとなる。

一方、これを第４図の変換装置だけによる方式で想定す
れば、効率は９５チ、損失２００　ＫＷとなる。

従って、この実施例によれば、高効率運転が可能になり
、しかも設備容量一杯の出力で運転を行なうことができ
、設備の有効利用が得られる。

特に、第３図の制御方式によれば、低負荷領域では変換
装置５は動作しないため、整流装置３だけの場合と変ら
ない効率で運転でき、軽負荷時での大幅な効率改善が可
能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、底力回生機能の
ために自励式変換装置を設けた変電設備を高効率で運転
させることができるから、従来技術の欠点を除き、軽負
荷時でも効率の低下が少なくて常に高効率での運転が可
能で、しかも設備容量の有効利用が可能な直流電気鉄道
用変電設備を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図及び第３図はそれぞれ本発明の一実施例における制御
態様の一例を示す説明図、第４図は変電設備の従来例を
示すブロック図である。 １・・・・・・交流電源系統、２・・・・・・整流装置
用変圧器、３・・・・・・整流装置、４・・・・・・変
換装置用変圧器、５・・・・・・自励式変換装置、６・
・・・・・負荷、７・・・・・・真空遮断器、８・・・
・・・高速度遮断器、９・・・・・・断路器、１０・・
・・・・直流リアクトル、１１・・・・・・制御装置。 ｆ゛ 代理人　弁理士　武　顕次部（外１名）・、゛し乱 第１図 第２図　　　　　第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力回生機能を備えた直流電気鉄道用変電設備にお
   いて、順変換用の整流装置と、順逆両変換用の自励式変
   換装置と、上記整流装置の出力電力に対する上記自励式
   変換装置の変換電力の比率を制御する制御装置とを設け
   、負荷電力の少くとも一部が上記自励式変換装置から供
   給されるように構成したことを特徴とする直流電気鉄道
   用変電設備。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記制御装置によ
   る比率の制御が、負荷電力に対して一定の割合となるよ
   うに構成されていることを特徴とする直流電気鉄道用変
   電設備。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記制御装置によ
   る比率の制御が、負荷電力が所定値に達するまでは上記
   自励式変換装置の変換出力を零に、そして、この所定値
   以上では上記整流装置の出力電力をこの所定値に保つ制
   御となるように構成されていることを特徴とする直流電
   気鉄道用変電設備。