JP2016043768A - Direct current supply system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a direct current supply system which has a small-sized configuration and can suppress generation of circulation current.SOLUTION: A direct current supply system includes: a rectifier 10 which converts AC power received from an AC power source into direct current power and supplies the direct current power to an electric motor vehicle via a supply line; a transformer 22 for the rectifier which is provided between the AC power source and the rectifier 10, and steps down and supplies AC power to the rectifier 10; a regenerative inverter 14 which converts regenerative electric power generated during regenerative operation of the electric motor vehicle into AC power; a transformer 20 for the regenerative inverter which regenerates AC power received from the regenerative inverter 14 to the AC power source; and a control apparatus 16 for controlling the regenerative inverter 14. The control apparatus 16 includes: a voltage command generation circuit 50 which generates a voltage command based on a secondary side voltage of the transformer 22 for the rectifier; a voltage detection part 42 which detects a voltage of feed lane 3; and control parts 40, 44 which so control the regenerative inverter 14 that a value detected by the voltage detection part 42 is coincident with a voltage command.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

この発明は、直流き電システムに関し、より特定的には、電気車の回生電力を交流電力に変換して交流電源に回生する回生インバータの制御に関する。   The present invention relates to a DC feeding system, and more particularly to control of a regenerative inverter that converts regenerative power of an electric vehicle into AC power and regenerates the AC power.

直流き電システムは、たとえば特開2004−351952号公報(特許文献1)に開示されるように、交流入力を整流器で整流して電気車に力行電流を供給する力行用電源と、定電圧制御したインバータ装置によって電気車からの回生電流を交流電力に変換して交流入力側に回生する回生用電源とを備えたものがある。   For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-351952 (Patent Document 1), a DC power feeding system includes a power running power source that rectifies an AC input with a rectifier and supplies a power running current to an electric vehicle, and constant voltage control Some inverter devices include a regenerative power source that converts a regenerative current from an electric vehicle into alternating current power and regenerates the alternating current input side.

上記の特許文献1には、インバータ装置の定電圧制御方式として、整流器の直流電圧変動範囲よりも高い電圧に設定しておき、き電線電圧が設定電圧を保つようにインバータ装置を制御する構成が開示されている。   In the above-mentioned Patent Document 1, as a constant voltage control method for the inverter device, there is a configuration in which the inverter device is controlled such that the voltage is set higher than the DC voltage fluctuation range of the rectifier and the feeder voltage keeps the set voltage. It is disclosed.

特開2004−351952号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-319552

上記のような直流き電システムにおいては、整流器の出力電圧とインバータ装置の設定電圧との電位差が大きい場合には、整流器とインバータ装置との間を過大な循環電流が流れる虞がある。循環電流は回路損失を発生させるため、直流き電システムのランニングコストの増大を招いてしまう。したがって、力行と回生との切り換え時における循環電流の増大を抑制するためには、整流器の出力電圧がインバータ装置の設定電圧よりも高くならないようにする必要がある。   In the DC feeding system as described above, if the potential difference between the output voltage of the rectifier and the set voltage of the inverter device is large, an excessive circulating current may flow between the rectifier and the inverter device. Since the circulating current causes a circuit loss, the running cost of the DC feeding system is increased. Therefore, in order to suppress an increase in circulating current when switching between power running and regeneration, it is necessary to prevent the output voltage of the rectifier from becoming higher than the set voltage of the inverter device.

一方、整流器の出力電圧は交流入力側の電圧変動に連動して変動するため、交流入力の電圧変動を受けて、整流器の出力電圧と設定電圧との電位差も変動する。このため、整流器の出力電圧が設定電圧よりも高くなり、過大な循環電流が生じる可能性がある。   On the other hand, since the output voltage of the rectifier fluctuates in conjunction with the voltage fluctuation on the AC input side, the potential difference between the output voltage of the rectifier and the set voltage also fluctuates in response to the voltage fluctuation of the AC input. For this reason, the output voltage of the rectifier becomes higher than the set voltage, and an excessive circulating current may occur.

このような電圧変動時の循環電流の発生を抑制するための対策として、従来より、交流入力側の電圧変動を考慮したインバータ装置の制御を行なうことが検討されている。しかしながら、交流入力電圧を検出するためには、特別高圧電圧を検出するための計器用変圧器を設置する必要がある。このような計器用変圧器は大型なものであるため、システムの大型化を招くという課題がある。特に、地下変電所などのように、システムの設置スペースが制限される場合には、上記の課題が顕著となる。   As a countermeasure for suppressing the generation of circulating current during such voltage fluctuation, it has been conventionally studied to control an inverter device in consideration of voltage fluctuation on the AC input side. However, in order to detect an AC input voltage, it is necessary to install an instrument transformer for detecting an extra high voltage. Since such an instrument transformer is large, there is a problem in that the system becomes large. In particular, when the installation space of the system is limited, such as in an underground substation, the above problem becomes significant.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型な構成で、循環電流の発生を抑制することができる直流き電システムを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a DC feeding system capable of suppressing the generation of circulating current with a small configuration.

この発明のある局面によれば、直流き電システムは、交流電源から受けた交流電力を直流電力に変換してき電線を介して電気車に供給する整流器と、交流電源と整流器との間に設けられ、交流電力を降圧して整流器に供給する整流器用変圧器と、電気車の回生運転時に発生する回生電力を交流電力に変換する回生インバータと、回生インバータから受けた交流電力を交流電源に回生する回生インバータ用変圧器と、回生インバータを制御するための制御装置とを備える。制御装置は、整流器用変圧器の二次側電圧に基づいて電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、き電線の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出値が電圧指令に一致するように回生インバータを制御する制御部とを含む。   According to an aspect of the present invention, a DC feeding system is provided between a rectifier that converts AC power received from an AC power source into DC power and supplies the electric vehicle via an electric wire, and the AC power source and the rectifier. A rectifier transformer that steps down AC power and supplies it to the rectifier, a regenerative inverter that converts regenerative power generated during regenerative operation of an electric vehicle into AC power, and regenerates AC power received from the regenerative inverter to an AC power source A transformer for regenerative inverter and a control device for controlling the regenerative inverter are provided. The control device includes a voltage command generation circuit that generates a voltage command based on the secondary side voltage of the rectifier transformer, a voltage detection unit that detects the voltage of the feeder, and a detection value of the voltage detection unit matches the voltage command. And a control unit for controlling the regenerative inverter.

好ましくは、制御装置は、整流器用変圧器の一次側電流を検出する電流検出部と、電流検出部の検出値に基づいて電圧指令を補正する補正部とをさらに含む。   Preferably, the control device further includes a current detection unit that detects a primary side current of the rectifier transformer, and a correction unit that corrects the voltage command based on a detection value of the current detection unit.

好ましくは、制御装置は、電圧指令の下限値を生成するためのリミッタ回路と、電圧指令生成回路により生成される電圧指令およびリミッタ回路の出力電圧のうち最大のものを選択して制御部に出力する最大値選択回路とをさらに含む。   Preferably, the control device selects a maximum value among a limiter circuit for generating a lower limit value of the voltage command and a voltage command generated by the voltage command generation circuit and an output voltage of the limiter circuit, and outputs the selected voltage to the control unit And a maximum value selection circuit.

好ましくは、整流器は、き電線に対して複数設けられる。整流器用変圧器は、複数の整流器にそれぞれ対応するように、複数設けられる。電圧指令生成回路は、複数の整流器用変圧器の二次側にそれぞれ接続されるように、複数設けられる。制御装置は、複数の電圧指令生成回路によりそれぞれ生成される複数の電圧指令のうち最大のものを選択して制御部に出力する最大値選択回路をさらに含む。   Preferably, a plurality of rectifiers are provided for the feeder. A plurality of rectifier transformers are provided so as to correspond to the plurality of rectifiers, respectively. A plurality of voltage command generation circuits are provided so as to be respectively connected to the secondary sides of the plurality of rectifier transformers. The control device further includes a maximum value selection circuit that selects the maximum one of the plurality of voltage commands generated by the plurality of voltage command generation circuits and outputs the selected voltage command to the control unit.

好ましくは、制御装置は、電圧指令の下限値を生成するためのリミッタ回路をさらに含む。最大値選択回路は、複数の電圧指令およびリミッタ回路の出力電圧のうち最大のものを選択して制御部に出力する。   Preferably, the control device further includes a limiter circuit for generating a lower limit value of the voltage command. The maximum value selection circuit selects the maximum one of the plurality of voltage commands and the output voltage of the limiter circuit and outputs the selected voltage to the control unit.

この発明によれば、循環電流の発生を抑制することが可能な直流き電システムを、小型な構成で構築することができる。   According to the present invention, a DC feeding system capable of suppressing the generation of circulating current can be constructed with a small configuration.

この発明の実施の形態1による直流き電システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a DC feeding system according to Embodiment 1 of the present invention. 回生インバータの制御パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control pattern of a regenerative inverter. 従来の技術における回生インバータの制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus of the regenerative inverter in a prior art. 実施の形態1に係る回生インバータの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。3 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control device for a regenerative inverter according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る回生インバータの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control device for a regenerative inverter according to a second embodiment. 実施の形態3に係る回生インバータの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control device for a regenerative inverter according to a third embodiment. 実施の形態4に係る回生インバータの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control device for a regenerative inverter according to a fourth embodiment.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
(直流き電システムの全体構成)
図1は、この発明の実施の形態1による直流き電システムの全体構成図である。
[Embodiment 1]
(Overall configuration of DC feeding system)
1 is an overall configuration diagram of a DC feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1を参照して、本実施の形態1による直流き電システムは、交流電源1から供給される三相交流電力を直流電力に変換してき電線3を介して電気車5に供給する。   Referring to FIG. 1, the DC feeding system according to the first embodiment converts three-phase AC power supplied from AC power supply 1 into DC power and supplies it to electric vehicle 5 via electric wire 3.

直流き電システムは、整流器10,12と、整流器用変圧器22,24と、回生インバータ14と、回生インバータ用変圧器20とを備える。直流き電システムは、高圧一般負荷(高配負荷)18と、高配用変圧器26とをさらに備える。   The DC feeding system includes rectifiers 10 and 12, rectifier transformers 22 and 24, a regenerative inverter 14, and a regenerative inverter transformer 20. The direct current feeding system further includes a high voltage general load (high load distribution) 18 and a high distribution transformer 26.

整流器用変圧器22,24は、一次側が遮断器CBを介して送電線2に接続され、二次側が整流器10に接続される。整流器用変圧器22,24は、送電線2より受電する三相交流の特別高圧電圧(たとえば三相交流77kV)をき電に適した電圧(直流1500Vの場合は、三相交流1200V)に降圧する。   The primary side of the rectifier transformers 22 and 24 is connected to the power transmission line 2 via the circuit breaker CB, and the secondary side is connected to the rectifier 10. The rectifier transformers 22 and 24 step down the three-phase AC extra high voltage (for example, three-phase AC 77 kV) received from the transmission line 2 to a voltage suitable for feeding (three-phase AC 1200 V in the case of DC 1500 V). To do.

整流器10,12は、たとえばシリコン整流器から構成される。整流器10は、整流器用変圧器22から受ける三相交流電力を直流電力に整流する。整流器12は、整流器用変圧器24から受ける三相交流電力を直流電力に整流する。直流電力は、図1中に点線矢印で示されるように、き電線3を介して電気車5へ供給される。整流器10に対する電流帰路としてレール4が利用される。き電線3およびレール4には複数の整流器が接続されている。図1では2つの整流器10,12を例示する。   The rectifiers 10 and 12 are constituted by silicon rectifiers, for example. The rectifier 10 rectifies the three-phase AC power received from the rectifier transformer 22 into DC power. The rectifier 12 rectifies the three-phase AC power received from the rectifier transformer 24 into DC power. The DC power is supplied to the electric vehicle 5 through the feeder 3 as indicated by the dotted arrow in FIG. The rail 4 is used as a current return path for the rectifier 10. A plurality of rectifiers are connected to the feeder 3 and the rail 4. FIG. 1 illustrates two rectifiers 10 and 12.

高配用変圧器26は、一次側が遮断器CBを介して送電線2に接続され、二次側が高配負荷18に接続される。高配用変圧器26は、特別高圧電圧を高配負荷18に適した電圧(たとえば三相交流6.6kV)に降圧して高配負荷18に供給する。   The high distribution transformer 26 has a primary side connected to the power transmission line 2 via the circuit breaker CB and a secondary side connected to the high distribution load 18. The high distribution transformer 26 steps down the special high voltage to a voltage suitable for the high distribution load 18 (for example, three-phase alternating current 6.6 kV) and supplies it to the high distribution load 18.

回生インバータ14は、電気車5の回生制動時に発生する回生電力を交流電力に変換するための装置である。回生インバータ14の交流側は回生インバータ用変圧器20を介して送電線2に接続される。   The regenerative inverter 14 is a device for converting regenerative power generated during regenerative braking of the electric vehicle 5 into AC power. The AC side of the regenerative inverter 14 is connected to the power transmission line 2 via the regenerative inverter transformer 20.

回生インバータ14は、複数のサイリスタ等の電力用半導体スイッチング素子によって構成される。回生インバータ14は、制御装置16から入力されるゲートパルス信号によって動作する。回生インバータ14の構成には公知の構成を適用できるので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   The regenerative inverter 14 includes a power semiconductor switching element such as a plurality of thyristors. The regenerative inverter 14 is operated by a gate pulse signal input from the control device 16. Since a known configuration can be applied to the configuration of the regenerative inverter 14, detailed description thereof will not be repeated here.

回生インバータ用変圧器20は、回生インバータ14から出力される単相交流を三相交流に変換して送電線2側に回生する。これにより、図1中に実線矢印で示されるように、電気車5に回生制動時に生じる回生電力を送電線2に回生できるため、安定したブレーキ動作や電力の有効利用が実現される。   The regenerative inverter transformer 20 converts the single-phase alternating current output from the regenerative inverter 14 into a three-phase alternating current and regenerates the transmission line 2 side. Thereby, as indicated by the solid line arrow in FIG. 1, the regenerative electric power generated in the electric vehicle 5 at the time of regenerative braking can be regenerated to the power transmission line 2, thereby realizing stable braking operation and effective use of electric power.

制御装置16は、代表的には、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成される。そして、制御装置16は、予めROMなどに格納されたプログラムをCPUがRAMに読み出して実行することによって、回生インバータ14の制御を実行する。   The control device 16 typically includes a CPU (Central Processing Unit), a memory area such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and an input / output interface. And the control apparatus 16 performs control of the regenerative inverter 14, when CPU reads the program previously stored in ROM etc. to RAM and runs it.

(回生インバータの制御構造)
次に、回生インバータ14の制御構造について詳細に説明する。
(Control structure of regenerative inverter)
Next, the control structure of the regenerative inverter 14 will be described in detail.

図1に示されるように、回生インバータ14と整流器10,12とは、き電線3およびレール4の間に並列に接続されている。そのため、電気車5の力行時における整流器10,12による給電と、電気車5の回生制動時における回生インバータ14による回生との切り換えは、スイッチ等を用いることなく、自動的かつ連続的にスムーズに行なうことができる。   As shown in FIG. 1, the regenerative inverter 14 and the rectifiers 10 and 12 are connected in parallel between the feeder 3 and the rail 4. Therefore, switching between power feeding by the rectifiers 10 and 12 during power running of the electric vehicle 5 and regeneration by the regenerative inverter 14 during regenerative braking of the electric vehicle 5 is automatically and continuously smooth without using a switch or the like. Can be done.

図2を参照して、回生インバータ14の制御パターンについて説明する。図2は、直流き電システムにおける負荷電流(電気車5の走行電流)に対するき電線3の出力特性を示す図である。図2において横軸は負荷電流Idを示し、縦軸はき電線3およびレール4間の電圧であるき電線電圧を示す。負荷電流Idの極性は、力行側を正とし、回生側を負とする。   A control pattern of the regenerative inverter 14 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the output characteristics of the feeder 3 with respect to the load current (the running current of the electric vehicle 5) in the DC feeder system. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the load current Id, and the vertical axis indicates the feeder voltage that is the voltage between the feeder 3 and the rail 4. The polarity of the load current Id is positive on the power running side and negative on the regeneration side.

図2を参照して、領域Iは、整流器10,12が動作する順変換領域(力行領域)を示す。き電線電圧Edは、整流器10,12の出力電圧に相当する。領域Iでは、負荷電流(力行電流)の増加に伴ない、整流器10,12の内部インピーダンス等の影響を受けてき電線電圧Edが低下する。   Referring to FIG. 2, region I indicates a forward conversion region (powering region) in which rectifiers 10 and 12 operate. The feeder voltage Ed corresponds to the output voltage of the rectifiers 10 and 12. In the region I, as the load current (powering current) increases, the wire voltage Ed decreases due to the influence of the internal impedance of the rectifiers 10 and 12.

領域IIIは、回生インバータ14が動作する逆変換領域(回生領域)を示す。き電線電圧Edは、回生インバータ14の直流側電圧に相当する。領域IIIでは、負荷電流(回生電流)の増加に伴ない、回生インバータ14の内部インピーダンス等の影響を受けて直流側電圧が増加する。制御装置16は、後述する制御構造を用いて、回生インバータ14におけるサイリスタの点弧位相を制御する。   Region III indicates an inverse conversion region (regeneration region) in which the regenerative inverter 14 operates. The feeder voltage Ed corresponds to the DC side voltage of the regenerative inverter 14. In region III, the DC side voltage increases due to the influence of the internal impedance of the regenerative inverter 14 and the like as the load current (regenerative current) increases. The control device 16 controls the ignition phase of the thyristor in the regenerative inverter 14 using a control structure described later.

領域IVは、回生インバータ14が定電圧動作する領域を示す。回生電流の増加に伴なってき電線電圧Edが上昇して所定電圧Ediを超過したときには、き電線電圧Edが所定電圧Ediを超えないように回生インバータ14の回生動作を制御する。所定電圧Ediは、たとえば回生インバータ14の定格電圧に設定される。   Region IV indicates a region where the regenerative inverter 14 operates at a constant voltage. When the electric wire voltage Ed rises and exceeds the predetermined voltage Edi as the regenerative current increases, the regenerative operation of the regenerative inverter 14 is controlled so that the electric wire voltage Ed does not exceed the predetermined voltage Edi. The predetermined voltage Edi is set to the rated voltage of the regenerative inverter 14, for example.

領域IIは、回生インバータ14の動作と整流器10,12の動作とが切り換わる遷移領域である。以下の説明では、負荷電流Idが0近傍となる無負荷状態のときの整流器10,12の出力電圧Edr0を「整流器無負荷電圧」と称し、無負荷状態のときの回生インバータ14の直流側電圧Edi0を「インバータ無負荷電圧」とも称する。   Region II is a transition region where the operation of the regenerative inverter 14 and the operation of the rectifiers 10 and 12 are switched. In the following description, the output voltage Edr0 of the rectifiers 10 and 12 when the load current Id is near zero is referred to as “rectifier no-load voltage”, and the DC side voltage of the regenerative inverter 14 when the load current Id is not loaded. Edi0 is also referred to as “inverter no-load voltage”.

整流器無負荷電圧Edr0がインバータ無負荷電圧Edi0とよりも高い場合には、整流器10,12から回生インバータ14に向けて循環電流が流れる。この不要な循環電流が流れることによって回路損失が発生する。その結果、直流き電システムのランニングコストの増大を招いてしまう。したがって、循環電流の増大を抑制するためには、整流器無負荷電圧Edr0がインバータ無負荷電圧Edi0よりも高くならないようにする必要がある。本実施の形態では、回生インバータ14の制御によって、インバータ無負荷電圧Edi0と整流器無負荷電圧Edr0との電位差を調整する。   When the rectifier no-load voltage Edr0 is higher than the inverter no-load voltage Edi0, a circulating current flows from the rectifiers 10 and 12 toward the regenerative inverter. Circuit loss occurs due to the flow of this unnecessary circulating current. As a result, the running cost of the DC feeding system is increased. Therefore, in order to suppress the increase in circulating current, it is necessary to prevent the rectifier no-load voltage Edr0 from becoming higher than the inverter no-load voltage Edi0. In the present embodiment, the potential difference between the inverter no-load voltage Edi0 and the rectifier no-load voltage Edr0 is adjusted by the control of the regenerative inverter 14.

まず図3を用いて、従来の技術における回生インバータの制御構造を説明する。図3には、従来の技術における回生インバータの制御装置の機能ブロック図が示される。   First, the control structure of the regenerative inverter in the prior art will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a functional block diagram of a control device for a regenerative inverter in the prior art.

図3を参照して、従来の技術における回生インバータ14の制御構造は、電圧指令生成回路30と、電圧制御部40と、電圧検出部42と、ゲートパルス発生部44とから構成される。   Referring to FIG. 3, the control structure of regenerative inverter 14 in the prior art includes voltage command generation circuit 30, voltage control unit 40, voltage detection unit 42, and gate pulse generation unit 44.

電圧指令生成回路30は、交流電源1から受電する三相交流の特別高圧電圧に基づいて、回生インバータ14が出力すべき直流電圧を指令するための電圧指令を生成する。具体的には、電圧指令生成回路30は、計器用変圧器(PT:Potential Transformer)32と、整流器34とを有する。計器用変圧器32は、交流電源1から受電する三相交流の特別高圧電圧を検出する。計器用変圧器32は、検出された特別高圧電圧を電圧制御部40での処理に適した電圧に変換する。整流器32は、計器用変圧器32から受ける交流電圧を直流電圧に整流することにより電圧指令を生成する。電圧指令生成回路30は、生成した電圧指令を電圧制御部40へ出力する。   The voltage command generation circuit 30 generates a voltage command for instructing a DC voltage to be output by the regenerative inverter 14 based on the three-phase AC extra high voltage received from the AC power source 1. Specifically, the voltage command generation circuit 30 includes an instrument transformer (PT: Potential Transformer) 32 and a rectifier 34. The instrument transformer 32 detects a three-phase AC special high voltage received from the AC power supply 1. The instrument transformer 32 converts the detected extra high voltage into a voltage suitable for processing in the voltage control unit 40. The rectifier 32 generates a voltage command by rectifying the AC voltage received from the instrument transformer 32 into a DC voltage. The voltage command generation circuit 30 outputs the generated voltage command to the voltage control unit 40.

電圧検出部42は、き電線3とレール4との間の電圧(き電線電圧)を検出し、検出値を電圧制御部40へ出力する。   The voltage detector 42 detects the voltage (feeder voltage) between the feeder 3 and the rail 4 and outputs the detected value to the voltage controller 40.

電圧制御部40は、電圧指令生成回路30から指示された電圧指令に従って、回生インバータ出力電圧を制御する。具体的には、電圧制御部40は、電圧検出部42によって検出されたき電線電圧と、電圧指令との比較に基づいて、き電線電圧を増減するフィードバック制御を実行する。電圧制御部40は、電圧指令に対するき電線電圧の偏差を増幅することにより、偏差に応じて回生インバータ14におけるサイリスタの点弧位相指令を生成する。   The voltage control unit 40 controls the regenerative inverter output voltage according to the voltage command instructed from the voltage command generation circuit 30. Specifically, the voltage control unit 40 performs feedback control for increasing or decreasing the feeder voltage based on a comparison between the feeder voltage detected by the voltage detector 42 and the voltage command. The voltage control unit 40 amplifies the feeder voltage deviation with respect to the voltage command, thereby generating a thyristor firing phase command in the regenerative inverter 14 according to the deviation.

ゲートパルス発生部44は、電圧制御部40から指示される点弧位相指令に基づいてサイリスタに与えるゲートパルスを生成する。回生インバータ14の各サイリスタは、ゲートにゲートパルス発生部44からのゲートパルス信号を受ける。複数のサイリスタを所定のタイミングでオンさせることにより、直流電力を三相交流電力に変換することができる。   The gate pulse generator 44 generates a gate pulse to be given to the thyristor based on the firing phase command instructed from the voltage controller 40. Each thyristor of the regenerative inverter 14 receives a gate pulse signal from the gate pulse generator 44 at its gate. By turning on the plurality of thyristors at a predetermined timing, DC power can be converted into three-phase AC power.

なお、回生電流が増加することによって、き電線電圧が所定電圧Ediを超えた場合には、回生インバータ14は、定電圧動作領域(図2の領域IV)に入る。これにより、き電線電圧の上昇を抑制し、電気車5の回生失効を防止する。   When the feeder voltage exceeds the predetermined voltage Edi due to the increase of the regenerative current, the regenerative inverter 14 enters the constant voltage operation region (region IV in FIG. 2). Thereby, the raise of feeder voltage is suppressed and the regeneration invalidity of the electric vehicle 5 is prevented.

回生インバータ14の制御構造を図3に示される構成とすることにより、交流電源1側で特別高圧電圧が変動すると、これに対応して電圧指令も変化する。そして、電圧制御部40は、電圧指令の変化に追従するようにき電線電圧を制御する。したがって、力行と回生とが切り換わる遷移領域(図2の領域II)において、回生インバータ無負荷電圧Edi0は特別高圧電圧の変化に連動して変化する。一方、整流器10,12の出力電圧は特別高圧電圧の変化に連動して変化するため、整流器無負荷電圧Edr0も変化する。すなわち、特別高圧電圧が変化した場合には、回生インバータ無負荷電圧Edi0および整流器無負荷電圧Edr0がともに特別高圧電圧の変化に連動して変化する。その結果、特別高圧電圧の変動によって、回生インバータ無負荷電圧Edi0と整流器無負荷電圧Edr0との電位差が大きくなることが抑制される。これにより、特別高圧電圧の変動時においても循環電流が増大するのを回避することができる。   When the control structure of the regenerative inverter 14 is configured as shown in FIG. 3, when the extra high voltage changes on the AC power supply 1 side, the voltage command also changes accordingly. Then, the voltage control unit 40 controls the feeder voltage so as to follow the change of the voltage command. Therefore, in the transition region (region II in FIG. 2) where the power running and the regeneration are switched, the regenerative inverter no-load voltage Edi0 changes in conjunction with the change of the extra high voltage. On the other hand, since the output voltages of the rectifiers 10 and 12 change in conjunction with the change of the extra high voltage, the rectifier no-load voltage Edr0 also changes. That is, when the special high voltage changes, both the regenerative inverter no-load voltage Edi0 and the rectifier no-load voltage Edr0 change in conjunction with the change of the special high voltage. As a result, the potential difference between the regenerative inverter no-load voltage Edi0 and the rectifier no-load voltage Edr0 is suppressed from increasing due to the fluctuation of the extra high voltage. Thereby, it is possible to avoid an increase in circulating current even when the extra high voltage is fluctuating.

しかしながら、図3に示される従来の回生インバータの制御構造においては、特別高圧電圧に基づいて電圧指令を生成するため、特別高圧電圧を検出するための専用の計器用変圧器(図3の計器用変圧器32)を設置する必要がある。特別高圧電圧は三相交流77kVと高いため、計器用変圧器32の体格(特に、変圧器の入出力端子を覆う碍子の体格)が大型なものとなってしまう。そのため、地下変電所などのように、システムの設置スペースが制限される場合には、制御構造を実現することが難しいという問題があった。また、特別高圧電圧を検出するためには高価な計器用変圧器が必要となるため、システムがコストアップするという課題があった。   However, in the control structure of the conventional regenerative inverter shown in FIG. 3, a voltage command is generated on the basis of the special high voltage, and therefore a dedicated instrument transformer for detecting the special high voltage (for the instrument of FIG. 3). It is necessary to install a transformer 32). Since the special high voltage is as high as three-phase AC 77 kV, the physique of the instrument transformer 32 (particularly, the physique of the insulator covering the input / output terminals of the transformer) becomes large. Therefore, there is a problem that it is difficult to realize a control structure when the installation space of the system is limited, such as in an underground substation. Further, since an expensive instrument transformer is required to detect the extra high voltage, there has been a problem that the cost of the system increases.

このような不具合を回避するためには、電圧指令生成回路30を搭載することなく、電圧指令を予め定められた値(固定値)とする手法を採ることができる。しかしながら、上記のように、特別高圧電圧に連動して整流器無負荷電圧Edr0が変化するため、整流器無負荷電圧Edr0がインバータ無負荷電圧Edi(固定値)を上回るケースが生じる場合がある。この場合、電位差に応じて過大な循環電流が発生する可能性がある。過大な循環電流を未然に回避するためには、電圧指令を予め高い電圧値に設定しておく必要がある。   In order to avoid such a problem, it is possible to adopt a method in which the voltage command is set to a predetermined value (fixed value) without mounting the voltage command generation circuit 30. However, as described above, since the rectifier no-load voltage Edr0 changes in conjunction with the extra high voltage, there are cases where the rectifier no-load voltage Edr0 exceeds the inverter no-load voltage Edi (fixed value). In this case, an excessive circulating current may occur depending on the potential difference. In order to avoid an excessive circulating current, it is necessary to set the voltage command to a high voltage value in advance.

そこで、本実施の形態1に係る回生インバータ14の制御構造においては、電圧指令生成回路を整流器用変圧器の二次側に設ける。これにより、小型の電圧指令生成回路を実現することができる。この結果、システムの大型化を招くことなく、過大な循環電流が流れるのを防止することができる。また、従来の制御構造と比較して電圧指令生成回路を低コスト化できるため、システムのコストアップを抑えることが可能となる。   Therefore, in the control structure of regenerative inverter 14 according to the first embodiment, a voltage command generation circuit is provided on the secondary side of the rectifier transformer. Thereby, a small voltage command generation circuit can be realized. As a result, it is possible to prevent an excessive circulating current from flowing without increasing the size of the system. Further, since the cost of the voltage command generation circuit can be reduced compared to the conventional control structure, it is possible to suppress an increase in system cost.

図4は、実施の形態1に係る回生インバータ14の制御装置16の構成を示す機能ブロック図である。なお、図4に記載された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従って制御装置16がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、制御装置16の内部に当該機能ブロックに相当する機能を有する回路(ハードウェア)を構成することも可能である。   FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the control device 16 of the regenerative inverter 14 according to the first embodiment. Note that each functional block described in FIG. 4 can be realized by executing software processing by the control device 16 in accordance with a preset program. Alternatively, it is also possible to configure a circuit (hardware) having a function corresponding to the functional block in the control device 16.

図4を参照して、制御装置16は、電圧制御部40と、電圧検出部42と、ゲートパルス発生部44とを含む。制御装置16はさらに、電圧指令生成回路50を含む。   Referring to FIG. 4, control device 16 includes a voltage control unit 40, a voltage detection unit 42, and a gate pulse generation unit 44. Control device 16 further includes a voltage command generation circuit 50.

本実施の形態1に係る制御装置16は、図3に示した従来の制御装置と比較して、電圧指令生成回路30に代えて、電圧指令生成回路50を有している。電圧指令生成回路50は、整流器用変圧器22の二次側に接続される。電圧指令生成回路50は、整流器用変圧器22の二次側の電圧に基づいて電圧指令を生成する。具体的には、電圧指令生成回路50は、計器用変圧器52と、整流器54とを含む。計器用変圧器52は、整流器用変圧器22の二次側の電圧を検出する。計器用変圧器52は、検出された二次側の電圧を電圧制御部40での処理に適した電圧に変換する。整流器54は、計器用変圧器52から受ける交流電圧を直流電圧に整流することにより電圧指令を生成する。電圧指令生成回路50は、生成した電圧指令を電圧制御部40へ出力する。電圧制御部40は、図3で説明したのと同様の方法で、電圧指令生成回路50から指示された電圧指令に従って、き電線電圧を制御する。   The control device 16 according to the first embodiment has a voltage command generation circuit 50 instead of the voltage command generation circuit 30 as compared with the conventional control device shown in FIG. The voltage command generation circuit 50 is connected to the secondary side of the rectifier transformer 22. The voltage command generation circuit 50 generates a voltage command based on the voltage on the secondary side of the rectifier transformer 22. Specifically, the voltage command generation circuit 50 includes an instrument transformer 52 and a rectifier 54. The instrument transformer 52 detects the voltage on the secondary side of the rectifier transformer 22. The instrument transformer 52 converts the detected secondary voltage into a voltage suitable for processing in the voltage control unit 40. The rectifier 54 generates a voltage command by rectifying the AC voltage received from the instrument transformer 52 into a DC voltage. The voltage command generation circuit 50 outputs the generated voltage command to the voltage control unit 40. The voltage control unit 40 controls the feeder voltage in accordance with the voltage command instructed from the voltage command generation circuit 50 in the same manner as described in FIG.

上記の構成において、整流器用変圧器22は、特別高圧電圧(三相交流77kV)をき電に適した電圧(三相交流1200V)に降圧する。このため、整流器用変圧器22の二次側の電圧は、特別高圧電圧に比べて著しく低い値となっている。これにより、二次側の電圧を検出する計器用変圧器52として、図3に示される計器用変圧器32よりも体格の小さい変圧器を用いることができる。よって、システムの大型化を招くことなく、過大な循環電流が流れるのを防止することができる。   In the above configuration, the rectifier transformer 22 steps down the extra high voltage (three-phase AC 77 kV) to a voltage suitable for feeding (three-phase AC 1200 V). For this reason, the voltage on the secondary side of the rectifier transformer 22 is significantly lower than the extra high voltage. As a result, a transformer having a smaller physique than the instrument transformer 32 shown in FIG. 3 can be used as the instrument transformer 52 that detects the voltage on the secondary side. Therefore, it is possible to prevent an excessive circulating current from flowing without increasing the size of the system.

また、計器用変圧器52は計器用変圧器32に比べて低価格であることから、電圧指令生成回路50の低コスト化を図ることができる。この結果、システムのコストアップを抑えることが可能となる。   Moreover, since the instrument transformer 52 is less expensive than the instrument transformer 32, the cost of the voltage command generation circuit 50 can be reduced. As a result, an increase in system cost can be suppressed.

ここで、小型化および低コスト化の観点に立てば、高配負荷18に接続される高配用変圧器26の二次側の電圧を電圧指令の生成に用いることも考えられる。しかしながら、高配負荷18と電気車5とは互いに独立して動作可能な負荷であるため、高配用変圧器26の二次側の電圧に整流器無負荷電圧Edr0の変化を反映させることが難しいという問題がある。また、高配負荷18は交流負荷を含んでいるため、電圧指令の生成には無効電力を考慮した演算処理が必要となり、制御構造が複雑となってしまうという問題もある。これに対して、本実施の形態1によれば、整流器無負荷電圧Edr0を直接的に反映した整流器用変圧器22の二次側電圧を用いて電圧指令を生成するため、上記の不具合を解消することができ、回生インバータ14の制御構造を簡易なものとすることができる。   Here, from the viewpoint of miniaturization and cost reduction, it is also conceivable to use the voltage on the secondary side of the high distribution transformer 26 connected to the high distribution load 18 for generating the voltage command. However, since the high distribution load 18 and the electric vehicle 5 are loads that can operate independently of each other, it is difficult to reflect the change in the rectifier no-load voltage Edr0 in the secondary voltage of the high distribution transformer 26. There is. Further, since the high distribution load 18 includes an alternating current load, the generation of the voltage command requires a calculation process in consideration of reactive power, and there is a problem that the control structure becomes complicated. On the other hand, according to the first embodiment, the voltage command is generated using the secondary side voltage of the rectifier transformer 22 that directly reflects the rectifier no-load voltage Edr0. Therefore, the control structure of the regenerative inverter 14 can be simplified.

[実施の形態2]
実施の形態1では、回生インバータ14の制御構造として、整流器用変圧器22の二次側の電圧を用いて電圧指令を生成する構成について説明した。実施の形態2では、電圧指令の精度を向上させて、より確実に循環電流の増大を抑制することができる制御構造について説明する。なお、本実施の形態2に係る直流き電システムは、制御装置16Aを除いて図1の直流き電システムと同様の構成であるため、その図示および説明を省略する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, as the control structure of the regenerative inverter 14, the configuration has been described in which the voltage command is generated using the voltage on the secondary side of the rectifier transformer 22. In the second embodiment, a control structure that improves the accuracy of the voltage command and can more reliably suppress the increase in circulating current will be described. Note that the DC feeding system according to the second embodiment has the same configuration as the DC feeding system of FIG. 1 except for the control device 16A, and therefore its illustration and description are omitted.

図5は、実施の形態2に係る回生インバータ14の制御装置16Aの構成を示す機能ブロック図である。図5を参照して、本実施の形態2に係る制御装置16Aは、図4に示した制御装置16と比較して、電圧補正部60をさらに含む。   FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the control device 16A of the regenerative inverter 14 according to the second embodiment. Referring to FIG. 5, control device 16 </ b> A according to the second embodiment further includes a voltage correction unit 60 as compared with control device 16 shown in FIG. 4.

整流器用変圧器22には内部インピーダンスが存在している。そのため、整流器用変圧器22の二次側電圧は、交流電源1から受電する特別高圧電圧よりも低い値となる。負荷が大きくなるほど、特別高圧電圧と整流器用変圧器22の二次側電圧とのずれが大きくなる。したがって、二次側電圧を用いて生成した電圧指令に従って回生インバータ14を制御すると、インバータ無負荷電圧Edi0と整流器無負荷電圧Edr0との電位差が増えてしまい、循環電流の増大につながる虞がある。   The rectifier transformer 22 has an internal impedance. Therefore, the secondary side voltage of the rectifier transformer 22 is lower than the extra high voltage received from the AC power supply 1. As the load increases, the difference between the extra high voltage and the secondary voltage of the rectifier transformer 22 increases. Therefore, when the regenerative inverter 14 is controlled according to the voltage command generated using the secondary side voltage, the potential difference between the inverter no-load voltage Edi0 and the rectifier no-load voltage Edr0 increases, which may lead to an increase in circulating current.

そこで、本実施の形態2に係る制御装置16Aでは、電圧指令生成回路50により生成された電圧指令に対して、整流器用変圧器22における電圧降下を補償するための補正を行なって電圧指令を決定する。   Therefore, in the control device 16A according to the second embodiment, the voltage command generated by the voltage command generation circuit 50 is corrected to compensate for the voltage drop in the rectifier transformer 22, and the voltage command is determined. To do.

図5を参照して、電圧補正部60は、負荷電流に応じて電圧指令を補正するための装置である。具体的には、電圧補正部60は、計器用変流器(CT:Current Transformer)62と、整流器64と、電圧補償部66と、加算部68とを含む。   Referring to FIG. 5, voltage correction unit 60 is a device for correcting a voltage command in accordance with a load current. Specifically, the voltage correction unit 60 includes a current transformer (CT) 62, a rectifier 64, a voltage compensation unit 66, and an addition unit 68.

計器用変流器62は、送電線2と整流器用変圧器22の一次側との間に介挿接続される。計器用変流器62は、整流器用変圧器22の一次側の電流を検出する。整流器62は、計器用変流器62により検出される一次側の電流を直流電流に整流して電圧補償部66に出力する。   The instrument current transformer 62 is connected between the power transmission line 2 and the primary side of the rectifier transformer 22. The instrument current transformer 62 detects the current on the primary side of the rectifier transformer 22. The rectifier 62 rectifies the primary current detected by the instrument current transformer 62 into a direct current and outputs the direct current to the voltage compensator 66.

電圧補償部66は、整流器62から整流器用変圧器22の一次側電流を受けると、一次側電流に基づいて電圧降下を補償するための補正量を算出する。加算部68は、電圧指令生成回路50により生成された電圧指令と、電圧補償部66により算出された補正量とを加算し、整流器用変圧器22における電圧降下を考慮した電圧指令を演算する。   When the voltage compensator 66 receives the primary current of the rectifier transformer 22 from the rectifier 62, the voltage compensator 66 calculates a correction amount for compensating for the voltage drop based on the primary current. The adder 68 adds the voltage command generated by the voltage command generator 50 and the correction amount calculated by the voltage compensator 66 to calculate a voltage command that takes into account the voltage drop in the rectifier transformer 22.

電圧制御部40には、電圧補正部60によって補正された電圧指令が入力される。電圧制御部40は、電圧検出部42によって検出されたき電線電圧と、補正された電圧指令との比較に基づいて、き電線電圧を増減するフィードバック制御を実行する。   The voltage command corrected by the voltage correction unit 60 is input to the voltage control unit 40. The voltage control unit 40 executes feedback control for increasing or decreasing the feeder voltage based on a comparison between the feeder voltage detected by the voltage detector 42 and the corrected voltage command.

以上説明したように、この発明の実施の形態2によれば、整流器用変圧器の二次側の電圧を用いて電圧指令を生成し、生成した電圧指令を整流器用変圧器の一次側の電流に基づいて補正する。これにより、特別高圧電圧に対する電圧指令の連動性が高められるため、電圧指令の精度が向上し、より確実に循環電流の増大を抑制することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, the voltage command is generated using the voltage on the secondary side of the rectifier transformer, and the generated voltage command is used as the current on the primary side of the rectifier transformer. Correct based on Thereby, since the interlocking of the voltage command with respect to the extra high voltage is enhanced, the accuracy of the voltage command is improved, and an increase in circulating current can be suppressed more reliably.

[実施の形態3]
上記の実施の形態1および2に係る電圧指令生成回路50において、整流器用変圧器22の二次側電圧を検出する計器用変圧器52には、過電流から回路を保護するためのヒューズが設けられている。ヒューズが熱疲労や故障等によって溶断した場合には、計器用変圧器52が動作不能となるため、電圧指令が0になる可能性がある。この電圧指令に従って回生インバータ14を制御すると、インバータ無負荷電圧Edi0と整流器無負荷電圧Edr0との電位差が増えてしまい、循環電流の増大につながる虞がある。
[Embodiment 3]
In the voltage command generation circuit 50 according to the first and second embodiments, the instrument transformer 52 that detects the secondary side voltage of the rectifier transformer 22 is provided with a fuse for protecting the circuit from overcurrent. It has been. When the fuse blows due to thermal fatigue or failure, the instrument transformer 52 becomes inoperable, and the voltage command may become zero. When the regenerative inverter 14 is controlled according to this voltage command, the potential difference between the inverter no-load voltage Edi0 and the rectifier no-load voltage Edr0 increases, which may lead to an increase in circulating current.

実施の形態3では、回生インバータ14の安定動作を確保することが可能な制御構造について説明する。なお、本実施の形態3に係る直流き電システムは、制御装置16Bを除いて図1の直流き電システムと同様の構成であるため、その図示および説明を省略する。   In the third embodiment, a control structure capable of ensuring stable operation of the regenerative inverter 14 will be described. Note that the DC feeding system according to the third embodiment has the same configuration as the DC feeding system of FIG. 1 except for the control device 16B, and therefore its illustration and description are omitted.

図6は、実施の形態3に係る回生インバータ14の制御装置16Bの構成を示す機能ブロック図である。図6を参照して、本実施の形態3に係る制御装置16Bは、図5に示した制御装置16Aと比較して、リミッタ回路70およびダイオード74,76をさらに含む。   FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the control device 16B of the regenerative inverter 14 according to the third embodiment. Referring to FIG. 6, control device 16 </ b> B according to the third embodiment further includes a limiter circuit 70 and diodes 74 and 76 as compared with control device 16 </ b> A shown in FIG. 5.

リミッタ回路70は、可変抵抗器72を含む。可変抵抗器72は、外部からの操作量に応じて電気抵抗値が変化するように構成されている。可変抵抗器72は、入力される電圧を可変抵抗器72で分圧して出力する。可変抵抗器72の出力電圧はダイオード74のアノードに入力される。ダイオード74のカソードは電圧制御部40に接続される。   The limiter circuit 70 includes a variable resistor 72. The variable resistor 72 is configured such that the electric resistance value changes according to the amount of operation from the outside. The variable resistor 72 divides the input voltage by the variable resistor 72 and outputs it. The output voltage of the variable resistor 72 is input to the anode of the diode 74. The cathode of the diode 74 is connected to the voltage control unit 40.

ダイオード76のアノードには電圧補正部60によって補正された電圧指令が入力される。ダイオード76のカソードは電圧制御部40に接続される。ダイオード74,76はダイオードOR回路を構成する。ダイオードOR回路は、リミッタ回路70の出力電圧および電圧指令を入力とし、電圧値の高い方の電圧を出力する。   The voltage command corrected by the voltage correction unit 60 is input to the anode of the diode 76. The cathode of the diode 76 is connected to the voltage control unit 40. The diodes 74 and 76 constitute a diode OR circuit. The diode OR circuit receives the output voltage of the limiter circuit 70 and the voltage command, and outputs a voltage having a higher voltage value.

すなわち、ダイオードOR回路は最大値選択回路を構成する。これにより、ヒューズの溶断などによって電圧指令が急激に低下した場合においても、リミッタ回路70の出力電圧以上となるように、電圧指令を制限することができる。このように、本実施の形態3によれば、リミッタ回路70および最大値選択回路(ダイオード74,66)によって電圧指令に下限値を設けることができる。これにより、回生インバータ14の安定動作を確保できるため、循環電流の増大を抑制することができる。   That is, the diode OR circuit constitutes a maximum value selection circuit. As a result, even when the voltage command is drastically decreased due to the fuse being blown or the like, the voltage command can be limited to be equal to or higher than the output voltage of the limiter circuit 70. As described above, according to the third embodiment, the lower limit value can be set in the voltage command by the limiter circuit 70 and the maximum value selection circuit (diodes 74 and 66). Thereby, since stable operation of the regenerative inverter 14 can be ensured, an increase in circulating current can be suppressed.

[実施の形態4]
図1に示されるように、き電線3およびレール4に複数の整流器10,12が接続されている場合には、複数の整流器用変圧器22,24にそれぞれ対応して複数の電圧指令生成回路を設けることができる。複数の電圧指令生成回路により生成される複数の電圧指令の切り換えを機械式リレーによって行なう場合、リレーの接点を切り換える過渡期において電圧指令の供給が途絶える瞬断が生じる。電圧指令の瞬断によって過渡期に過大な循環電流が発生する虞がある。実施の形態4では、複数の電圧指令の切り換えを無瞬断で行なうことが可能な制御構造について説明する。
[Embodiment 4]
As shown in FIG. 1, when a plurality of rectifiers 10 and 12 are connected to the feeder 3 and the rail 4, a plurality of voltage command generation circuits corresponding to the plurality of rectifier transformers 22 and 24, respectively. Can be provided. When a plurality of voltage commands generated by a plurality of voltage command generation circuits are switched by a mechanical relay, an instantaneous interruption occurs in which the supply of the voltage command is interrupted in a transition period in which the relay contacts are switched. There is a possibility that an excessive circulating current may be generated in the transition period due to the instantaneous interruption of the voltage command. In the fourth embodiment, a control structure capable of switching a plurality of voltage commands without instantaneous interruption will be described.

図7は、実施の形態4に係る回生インバータ14の制御装置16Cの構成を示す機能ブロック図である。図7を参照して、本実施の形態4に係る制御装置16Cは、2つの電圧指令生成回路50,90と、電圧指令生成回路50,90にそれぞれ対応する2つの電圧補正部とを含む。制御装置16Cはさらに、リミッタ回路70と、ダイオード74,76,78とを含む。   FIG. 7 is a functional block diagram showing the configuration of the control device 16C of the regenerative inverter 14 according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 7, control device 16C according to the fourth embodiment includes two voltage command generation circuits 50 and 90, and two voltage correction units respectively corresponding to voltage command generation circuits 50 and 90. Control device 16 </ b> C further includes a limiter circuit 70 and diodes 74, 76 and 78.

電圧指令生成回路50は、整流器用変圧器22の二次側に接続される。電圧指令生成回路50は、整流器用変圧器22の二次側の電圧に基づいて電圧指令を生成する。計器用変流器62、整流器64、電圧補償部66および加算部68は、電圧指令生成回路50により生成される電圧指令を補正するための電圧補正部を構成する。   The voltage command generation circuit 50 is connected to the secondary side of the rectifier transformer 22. The voltage command generation circuit 50 generates a voltage command based on the voltage on the secondary side of the rectifier transformer 22. The instrument current transformer 62, the rectifier 64, the voltage compensation unit 66, and the addition unit 68 constitute a voltage correction unit for correcting the voltage command generated by the voltage command generation circuit 50.

電圧指令生成回路90は、整流器用変圧器24の二次側に接続される。電圧指令生成回路90は、整流器用変圧器24の二次側の電圧に基づいて電圧指令を生成する。計器用変流器82、整流器84、電圧補償部86および加算部88は、電圧指令生成回路90により生成される電圧指令を補正するための電圧補正部を構成する。各電圧補正部の構成および動作は、実施の形態2で示した電圧補正部60の構成および動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。   The voltage command generation circuit 90 is connected to the secondary side of the rectifier transformer 24. The voltage command generation circuit 90 generates a voltage command based on the voltage on the secondary side of the rectifier transformer 24. The instrument current transformer 82, the rectifier 84, the voltage compensation unit 86, and the addition unit 88 constitute a voltage correction unit for correcting the voltage command generated by the voltage command generation circuit 90. Since the configuration and operation of each voltage correction unit are the same as the configuration and operation of voltage correction unit 60 shown in the second embodiment, detailed description thereof is omitted.

ダイオード76のアノードには電圧指令生成回路50により生成された電圧指令が入力される。ダイオード78のアノードには電圧指令生成回路90により生成された電圧指令が入力される。ダイオード78のアノードにはリミッタ回路70の出力電圧が入力される。上記の実施の形態3で説明したように、リミッタ回路70の出力電圧は電圧指令の下限値となる。ダイオード74,76,78のカソードは電圧制御部40に共通に接続される。ダイオード74,76,78はダイオードOR回路(最大値選択回路)を構成する。ダイオードOR回路は、電圧指令生成回路50により生成された電圧指令、電圧指令生成回路90により生成された電圧指令およびリミッタ回路70の出力電圧を入力とし、最も電圧値が高いものを出力する。   The voltage command generated by the voltage command generation circuit 50 is input to the anode of the diode 76. The voltage command generated by the voltage command generation circuit 90 is input to the anode of the diode 78. The output voltage of the limiter circuit 70 is input to the anode of the diode 78. As described in the third embodiment, the output voltage of the limiter circuit 70 becomes the lower limit value of the voltage command. The cathodes of the diodes 74, 76, and 78 are commonly connected to the voltage control unit 40. The diodes 74, 76, and 78 constitute a diode OR circuit (maximum value selection circuit). The diode OR circuit receives the voltage command generated by the voltage command generation circuit 50, the voltage command generated by the voltage command generation circuit 90, and the output voltage of the limiter circuit 70, and outputs the one having the highest voltage value.

このような構成とすることにより、電圧制御部40には2つの電圧指令および電圧指令の下限値のうちのいずれかが選択されて入力されるため、電圧指令の瞬断を回避することができる。したがって、複数の電圧指令を切り換える過渡期に過大な循環電流が発生するのを防止することができる。   By adopting such a configuration, since either one of the two voltage commands and the lower limit value of the voltage command is selected and input to the voltage control unit 40, it is possible to avoid instantaneous interruption of the voltage command. . Accordingly, it is possible to prevent an excessive circulating current from being generated during a transition period in which a plurality of voltage commands are switched.

なお、実施の形態4に係る制御構造は、複数の電圧指令を機械式リレーで切り換える構成にも適用することができる。たとえば複数の電圧指令生成回路50,90によりそれぞれ生成された複数の電圧指令を機械式リレーで切り換えて電圧制御部40に入力する構成において、機械式リレーと電圧制御部40との間に最大値選択回路を設ける。この最大値選択回路は、機械式リレーを介して入力される電圧指令およびリミッタ回路70の出力電圧を入力とし、電圧値の高い方の電圧を出力するように構成される。これによれば、機械式リレーによって電圧指令が切り換わる過渡期において、電圧指令は下限値に設定される。したがって、電圧指令の瞬断が回避され、過大な循環電流の発生を防止することができる。   Note that the control structure according to the fourth embodiment can also be applied to a configuration in which a plurality of voltage commands are switched by a mechanical relay. For example, in a configuration in which a plurality of voltage commands generated by the plurality of voltage command generation circuits 50 and 90 are switched by a mechanical relay and input to the voltage control unit 40, a maximum value is provided between the mechanical relay and the voltage control unit 40. A selection circuit is provided. The maximum value selection circuit is configured to receive a voltage command input via a mechanical relay and an output voltage of the limiter circuit 70 and output a voltage having a higher voltage value. According to this, in the transition period in which the voltage command is switched by the mechanical relay, the voltage command is set to the lower limit value. Therefore, instantaneous interruption of the voltage command is avoided, and generation of an excessive circulating current can be prevented.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 交流電源、2 送電線、3 き電線、4 レール、5 電気車、10,12,34,54,64,94 整流器、14 回生インバータ、16,16A〜16C 制御装置、18 高配負荷、20 回生インバータ用変圧器、22,24 整流器用変圧器、26 高配用変圧器、30,50,90 電圧指令生成回路、32,52,92 計器用変圧器、40 電圧制御部、42 電圧検出部、44 ゲートパルス発生部、60 電圧補正部、62 計器用変流器、66,86 電圧補償部、68,88 加算部、70 リミッタ回路、72 可変抵抗器、74,76,78 ダイオード、CB 遮断器。   1 AC power supply, 2 transmission line, 3 feeder, 4 rail, 5 electric vehicle, 10, 12, 34, 54, 64, 94 rectifier, 14 regenerative inverter, 16, 16A-16C control device, 18 high load distribution, 20 regenerative Transformer for inverter, 22, 24 Transformer for rectifier, 26 Transformer for high distribution, 30, 50, 90 Voltage command generation circuit, 32, 52, 92 Transformer for instrument, 40 Voltage controller, 42 Voltage detector, 44 Gate pulse generator, 60 voltage corrector, 62 current transformer for instrument, 66,86 voltage compensator, 68,88 adder, 70 limiter circuit, 72 variable resistor, 74,76,78 diode, CB breaker.

Claims (5)

直流き電システムであって、
交流電源から受けた交流電力を直流電力に変換してき電線を介して電気車に供給する整流器と、
前記交流電源と前記整流器との間に設けられ、前記交流電力を降圧して前記整流器に供給する整流器用変圧器と、
前記電気車の回生運転時に発生する回生電力を交流電力に変換する回生インバータと、
前記回生インバータから受けた交流電力を前記交流電源に回生する回生インバータ用変圧器と、
前記回生インバータを制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記整流器用変圧器の二次側電圧に基づいて電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記き電線の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出値が前記電圧指令に一致するように前記回生インバータを制御する制御部とを含む、直流き電システム。
A DC feeder system,
A rectifier that converts AC power received from an AC power source into DC power and supplies the electric vehicle via an electric wire;
A rectifier transformer that is provided between the AC power source and the rectifier, and steps down the AC power and supplies the AC power to the rectifier;
A regenerative inverter that converts regenerative power generated during regenerative operation of the electric vehicle into AC power;
A transformer for regenerative inverter that regenerates AC power received from the regenerative inverter to the AC power source;
A control device for controlling the regenerative inverter;
The controller is
A voltage command generation circuit that generates a voltage command based on a secondary side voltage of the transformer for the rectifier;
A voltage detector for detecting the voltage of the feeder line;
And a control unit that controls the regenerative inverter so that a detection value of the voltage detection unit matches the voltage command.
前記制御装置は、
前記整流器用変圧器の一次側電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出値に基づいて前記電圧指令を補正する補正部とをさらに含む、請求項1に記載の直流き電システム。
The controller is
A current detector for detecting a primary side current of the rectifier transformer;
The DC feeding system according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects the voltage command based on a detection value of the current detection unit.
前記制御装置は、
前記電圧指令の下限値を生成するためのリミッタ回路と、
前記電圧指令生成回路により生成される前記電圧指令および前記リミッタ回路の出力電圧のうち最大のものを選択して前記制御部に出力する最大値選択回路とをさらに含む、請求項1または2に記載の直流き電システム。
The controller is
A limiter circuit for generating a lower limit value of the voltage command;
The maximum value selection circuit which selects the largest one among the voltage command generated by the voltage command generation circuit and the output voltage of the limiter circuit, and outputs it to the control unit. DC feeding system.
前記整流器は、前記き電線に対して複数設けられ、
前記整流器用変圧器は、複数の前記整流器にそれぞれ対応するように、複数設けられ、
前記電圧指令生成回路は、複数の前記整流器用変圧器の二次側にそれぞれ接続されるように、複数設けられ、
前記制御装置は、
複数の前記電圧指令生成回路によりそれぞれ生成される複数の前記電圧指令のうち最大のものを選択して前記制御部に出力する最大値選択回路をさらに含む、請求項1または2に記載の直流き電システム。
A plurality of the rectifiers are provided for the feeder lines,
A plurality of the rectifier transformers are provided so as to correspond to the plurality of rectifiers,
A plurality of the voltage command generation circuits are provided so as to be respectively connected to secondary sides of the plurality of rectifier transformers,
The controller is
3. The direct current control circuit according to claim 1, further comprising a maximum value selection circuit that selects a maximum one of the plurality of voltage commands generated by the plurality of voltage command generation circuits and outputs the selected voltage command to the control unit. Electric system.
前記制御装置は、
前記電圧指令の下限値を生成するためのリミッタ回路をさらに含み、
前記最大値選択回路は、前記複数の電圧指令および前記リミッタ回路の出力電圧のうち最大のものを選択して前記制御部に出力する、請求項4に記載の直流き電システム。
The controller is
A limiter circuit for generating a lower limit value of the voltage command;
5. The DC feeding system according to claim 4, wherein the maximum value selection circuit selects the maximum one of the plurality of voltage commands and the output voltage of the limiter circuit and outputs the selected voltage to the control unit.
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