CN105764743A - 车站大楼电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明获得能抑制向车站负载提供交流电力的交流系统的电量的变动，并能有效应用剩余再生电力的车站大楼电源装置。该车站大楼电源装置包括：储存变电区间内的剩余再生电力的蓄电部(9)；在馈电线(6)与蓄电部(9)之间双向地进行直流/直流功率转换的第1功率转换部(11)；以及将由蓄电部(9)提供的直流电力转换成提供给车站负载(4)的交流电力的第2功率转换部(12)，对于馈电电压设定检测变电区间内的剩余再生电力的发生的第1电压阈值，对于蓄电部(9)的充电量设定检测蓄电部(9)能否放电的第1充电量阈值，在馈电电压大于第1电压阈值的情况下，对第1功率转换部(11)进行控制，使得从馈电线(6)向蓄电部(9)进行供电并进行蓄电部(9)的充电，在蓄电部(9)的充电量大于第1充电量阈值的情况下，对第2功率转换部(12)进行控制，使得从蓄电部(9)向车站负载(4)进行供电。

Description

车站大楼电源装置
技术领域
本发明涉及并用由交流系统提供的交流电力和列车的剩余再生电力向站场内的空调装置、照明装置、升降机等各电气设备(以下称为“车站负载”)进行供电的车站大楼电源装置。
背景技术
近年来，在直流馈电系统中，将由列车的再生制动而产生的再生电力经由馈电线用作为其他列车的动力运行电力。在上述直流电力系统中，在相同的变电区间内、再生电力大于动力运行电力的情况下，馈电电压上升，在再生电力小于动力运行电力的情况下，馈电电压下降。以往，例如公开了如下技术：将在再生电力大于动力运行电压时产生的剩余再生电力转换成交流电力并经由交流系统提供给车站负载，将大于车站负载的功率的电力存储到充电电池中，在馈电电压下降时对充电电池进行放电，并向馈电线提供直流电力，从而能实现馈电电压的稳定化，并且在防止交流系统产生逆潮流的范围内有效运用剩余再生电力(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4432675号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述现有技术中，在产生剩余再生电力时刻，与车站负载相连的电流系统中再生电力，因此具有交流系统的电量间歇性地变动而变得不稳定的问题。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种车站大楼电源装置，能抑制向车站负载提供交流电力的交流系统的电量的变动，并能有效应用剩余再生电力。
解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，达到目的，本发明所涉及的车站大楼电源装置并用由交流系统提供的交流电力和列车的剩余再生电力向车站负载进行供电，该车站大楼电源装置的特征在于，包括：检测出馈电电压的馈电电压检测部；储存所述剩余再生电力的蓄电部；检测出所述蓄电部的充电量的充电量检测部；在馈电线与所述蓄电部之间双向地进行直流/直流功率转换的第1功率转换部；将由所述蓄电部提供的直流电力转换成交流电力并提供给所述车站负载的第2功率转换部；以及基于所述馈电电压及所述充电量来控制所述第1功率转换部及所述第2功率转换部的控制部，在所述馈电电压大于规定的第1电压阈值的情况下，所述控制部对所述第1功率转换部进行控制，使得从所述馈电线向所述蓄电部进行供电，并且，在所述充电量大于规定的第1充电量阈值的情况下，所述控制部对所述第2功率转换部进行控制，使得从所述蓄电部向所述车站负载进行供电。
发明效果
根据本发明起到以下效果：即、能抑制向车站负载提供交流电力的交流系统的电量的变动，并能有效应用剩余再生电力。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的车站大楼电源装置的一个结构例的图。
图2是表示实施方式所涉及的车站大楼电源装置的时序图的一个示例的图。
图3是表示不具备用于储存剩余再生电力的蓄电部的现有的车站大楼电源装置的时序图的一个示例的图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式所涉及的车站大楼电源装置进行说明。此外，本发明并不局限于以下示出的实施方式。
实施方式.
图1是表示实施方式所涉及的车站大楼电源装置的一个结构例的图。车站大楼2中，将由交流系统1提供的高压的交流电力(此处为AC6600V系统)转换成低压的交流电力(此处为AC210V系统)的变压器3设置于未图示的车站电气室等，向站场内的空调装置、照明装置、升降机等各电气设备4-1、4-2、……4-n(以下称为“车站负载4”)进行供电。实施方式所涉及的车站大楼电源装置100构成为将在列车5行驶的变电区间内未消耗完的剩余再生电力转换成低压的交流电力，并提供给车站负载4。也就是说，将由交流系统1提供的交流电力和变电区间内的剩余再生电力并行地提供给车站负载4。
如图1所示，实施方式所涉及的车站大楼电源装置100包括：对馈电线6和轨道7之间的馈电电压(此处为DC1500V系统)进行检测的馈电电压检测部8；储存列车5所行驶的变电区间内的剩余再生电力的蓄电部9；对蓄电部9的充电量(SOC：StateOfCharge(充电状态))进行检测的充电量检测部10；具备双向DC/DC转换器21的第1功率转换部11，该双向DC/DC转换器21在馈电线6和蓄电部9之间双向地进行直流/直流功率转换；具备将由蓄电部9提供的直流电力转换成交流电力的逆变器22及将逆变器22的输出转换成提供给车站负载4的交流电力(此处为AC210V系统)的变压器23的第2功率转换部12；以及基于馈电压及蓄电部9的充电量对第1功率转换部11及第2功率转换部12进行控制的控制部13。另外，充电量检测部10的充电量的检测的方法利用公知的方法即可，本发明并不由该充电量的检测方法来限定。本发明并不由构成第1功率转换部11的双向DC/DC转换器21及构成第2功率转换部12的逆变器22的电路结构来限定。
接着，参照图1对实施方式所涉及的车站大楼电源装置100的动作概念进行说明。本实施方式中设有对于馈电电压的电压阈值(第1电压阈值)和对于蓄电部9的充电量的充电量阈值(第1充电量阈值)。
并且，将检测变电区间内的剩余再生电力的发生的值设定作为第1电压阈值，控制部13在馈电电压大于该第1电压阈值的情况下，对第1功率转换部11进行控制，从馈电线6向蓄电部9进行供电，并进行蓄电部9的充电。
将检测蓄电部9能否进行放电的值设定作为第1充电量阈值，控制部13在蓄电部9的充电量大于第1充电量阈值的情况下，对第2功率转换部12进行控制，从蓄电部9向车站负载4进行供电。
通过上述控制，每次发生变电区间内的剩余再生电力时，利用该剩余再生电力向蓄电部9充电，在蓄电部9维持可放电的充电量的期间，能利用已充电至蓄电部9的剩余再生电力来辅助连续地从交流系统1提供给车站负载4的电力。由此，能抑制馈电线6的电压变动及由交流系统1提供的电量的变动，并能有效应用剩余再生电力。
对第2功率转换部12进行控制，使得从蓄电部9提供给车站负载4的电量成为大致固定，从而能使由交流系统1提供的电量更稳定。
并且，可以对于馈电电压设置比第1电压阈值要小的第2电压阈值，对于蓄电部9的充电量设置比第1充电量阈值要大的第2充电量阈值，将检测变电区间内的电力不足的值设定作为第2电压阈值，将检测蓄电部9能否弥补变电区间内的不足电力的值设定作为第2充电量阈值，控制部13在馈电电压小于第2电压阈值且蓄电部9的充电量大于第2充电量阈值的情况下，对第1功率转换部进行控制，从蓄电部9向馈电线6进行供电。
通过如上所述那样进行控制，在蓄电部9维持能弥补变电区间内的不足电力的充电量期间，利用已充电至蓄电部9的剩余再生电力对变电区间内的不足电力进行辅助。由此，能进一步使馈电线6的电压变动稳定。
接着，参照图2对实施方式所涉及的车站大楼电源装置100的具体的动作例进行说明。图2是表示实施方式所涉及的车站大楼电源装置的时序图的一个示例的图。
图2(a)表示馈电电压的推移，图2(b)表示蓄电部9的充放电电力的推移。图2(c)表示蓄电部9的充电量的推移，图2(d)表示车站负载4的功耗。另外，图2所示例中，示出了将恒定功率充电方式用作蓄电部9的充电方式的示例。示出了从蓄电部9向馈电线6的放电也以恒定功率进行放电的示例。本发明并不由这些蓄电部9的充电方式及从蓄电部9向馈电线6的放电方式所限定。
时刻t1～时刻t2的期间中，馈电电压处于第2电压阈值～第1电压阈值的范围内(图2(a))，蓄电部9的充电量大于第1充电量阈值(图2(c))，因此控制部13使第2功率转换部12进行动作，将从蓄电部9向车站负载4的放电设为导通。此时，控制部13对第2功率转换部12进行控制，使得从蓄电部9提供给车站负载4的电量成为大致固定(图2(b))。
若蓄电部9的充电量逐渐下降，使得在时刻t2蓄电部9的充电量小于第1充电量阈值(图2(c))，则控制部13使从蓄电部9提供给车站负载4的电量逐渐减少，在时刻t2’从蓄电部9提供给车站负载4的电量大致为零，并且停止第2功率转换部12的动作，将从蓄电部9向车站负载4的放电设为关断。
若在时刻t3馈电电压大于第1电压阈值(图2(a))，则控制部13使第1功率转换部11动作，将从馈电线6向蓄电部9的充电设为导通。之后，若在时刻t3’蓄电部9的充电量大于第1充电量阈值，则控制部13对第2功率转换部12进行控制，使第2功率转换部12进行动作，将从蓄电部9向车站负载4的放电设为导通，使从蓄电部9提供给车站负载4的电量逐渐增加，在时刻t3”以后，从蓄电部9提供给车站负载4的电量成为大致固定(图2(b))。
时刻t3～时刻t4的期间中，通过进行从馈电线6向蓄电部9的充电，从而蓄电部9的充电量增加(图2(c))。另一方面，馈电电压比不向蓄电部9进行充电的情况(以图2(a)中的虚线表示的线)要低(以图2(a)中的实线表示的线)。
若在时刻t4馈电电压小于第1电压阈值(图2(a))，则控制部13使第1功率转换部11的动作停止，将从馈电线6向蓄电部9的充电设为关断。
时刻t5～时刻t6的期间中，馈电电压小于第1电压阈值，但由于蓄电部9的充电量小于第2充电量阈值，因此不进行从蓄电部9向馈电线6的放电。也就是说，时刻t4～时刻t7的期间中，仅进行从蓄电部9向车站负载4的放电，由此蓄电部9的充电量逐渐下降(图2(c))。
若在时刻t7馈电电压大于第1电压阈值(图2(a))，则控制部13使第1功率转换部11动作，将从馈电线6向蓄电部9的充电设为导通。
时刻t7～时刻t8的期间与时刻t3～时刻t4的期间相同，通过进行从馈电线6向蓄电部9的充电，从而蓄电部9的充电量增加(图2(c))，馈电电压比不向蓄电部9进行充电的情况(以图2(a)中的虚线表示的线)要低(以图2(a)中的实线表示的线)。
若在时刻t8馈电电压小于第1电压阈值(图2(a))，则控制部13使第1功率转换部11的动作停止，将从馈电线6向蓄电部9的充电设为关断。
时刻t8～时刻t9的期间中，馈电电压处于第2电压阈值～第1电压阈值的范围内(图2(a))，蓄电部9的充电量大于第1充电量阈值(图2(c))，因此仅进行从蓄电部9向车站负载4的放电，由此蓄电部9的充电量逐渐下降(图2(c))。
若在时刻t9馈电电压小于第2电压阈值(图2(a))，则控制部13使第1功率转换部11动作，将从蓄电部9向馈电线6的放电设为导通。
时刻t9～时刻t10的期间中，馈电电压小于第2电压阈值(图2(a))，且与时刻t5～时刻t6的期间不同，蓄电部9的充电量大于第2充电量阈值(图2(c))，因此同时进行从蓄电部9向车站负载4的放电和蓄电部9向馈电线6的放电，从而蓄电部9的充电量进一步下降(图2(c))，馈电电压相比不向蓄电部9进行放电的情况(以图2(a)中的虚线表示的线)有所上升(以图2(a)中的实线表示的线)。
若在时刻t10蓄电部9的充电量小于第2充电量阈值(图2(c))，则控制部13使第1功率转换部11的动作停止，将从蓄电部9向馈电线6的放电设为关断。
时刻t10～时刻t11的期间中，馈电电压小于第1电压阈值(图2(a))，但蓄电部9的充电量小于第2充电量阈值(图2(c))，因此不进行从蓄电部9向馈电线6的放电。也就是说，时刻t10～时刻t12的期间与时刻t4～时刻t7的期间相同，仅进行从蓄电部9向车站负载4的放电，由此蓄电部9的充电量逐渐下降(图2(c))。
若在时刻t12馈电电压大于第1电压阈值(图2(a))，则控制部13使第1功率转换部11动作，将从馈电线6向蓄电部9的充电设为导通。
时刻t12以后与时刻t3～时刻t4的期间相同，通过进行从馈电线6向蓄电部9的充电，从而蓄电部9的充电量增加(图2(c))，馈电电压比不向蓄电部9进行充电的情况(以图2(a)中的虚线表示的线)要低(以图2(a)中的实线表示的线)。
由此，图2所示例中，除了蓄电部9的充电量小于第1充电量阈值的期间，将馈电电压大于第1电压阈值的期间中充电至蓄电部9的剩余再生电力以大致固定的电量提供给车站负载4。
这里，对不具备用于储存剩余再生电力的蓄电部的现有结构的情况进行说明。图3是表示不具备用于储存剩余再生电力的蓄电部的现有的车站大楼电源装置的时序图的一个示例的图。图3(a)表示馈电电压的推移，图3(b)表示车站负载的功耗。
图3所示的现有结构中，仅在馈电电压超过电压阈值的情况下，也就是说产生了剩余再生电力的情况下，向车站负载提供来自馈电线的电力，因此由交流系统提供的电量间歇性地变动。因此，即使在由馈电线提供的电力在车站负载的功耗量以下的情况下，交流系统的总电量也间歇性地变动，从而成为导致交流系统电压的变动的主要原因。
本实施方式的结构中，预先将间歇性产生的剩余再生电力储存于蓄电部9，在蓄电部9维持可放电的充电量的期间，利用储存在蓄电部9的剩余再生电力来辅助连续地从交流系统1提供给车站负载4的电力，因此能抑制交流系统1的总电量的变动，并能有效应用剩余再生电力。
如上所说明的那样，根据本实施方式所涉及的车站大楼电源装置，包括：储存变电区间内的剩余再生电力的蓄电部；在馈电线与蓄电部之间双向地进行直流/直流功率转换的第1功率转换部；以及将由蓄电部提供的直流电力转换成提供给车站负载的交流电力的第2功率转换部，设置对于馈电电压的电压阈值(第1电压阈值)和对于蓄电部的充电量的充电量阈值(第1充电量阈值)，将检测变电区间内的剩余再生电力的发生的值设定作为第1电压阈值，将检测蓄电部能否放电的值设定作为第1充电量阈值，在馈电电压大于第1电压阈值的情况下，控制第1功率转换部，从馈电线向蓄电部进行供电并进行蓄电部的充电，在蓄电部的充电量大于第1充电量阈值的情况下，控制第2功率转换部，从蓄电部向车站负载进行供电，因此在每次发生变电区间内的剩余再生功率时，利用该剩余再生功率向蓄电部进行充电，在蓄电部维持可放电的充电量的期间，能利用已充电至蓄电部的剩余再生电力辅助连续地从交流系统提供给车站负载的电力，因此能抑制馈电线的电压变动及由交流系统提供的电量的变动，能有效应用剩余再生电力。
对第2功率转换部12进行控制，使得从蓄电部提供给车站负载的电量成为大致固定，从而能使由交流系统提供的电量更稳定。
并且，对于馈电电压设置比第1电压阈值要小的第2电压阈值，对于蓄电部的充电量设置比第1充电量阈值要大的第2充电量阈值，将检测变电区间内的电力不足的值设定作为第2电压阈值，将检测蓄电部能否弥补变电区间内的不足电力的值设定作为第2充电量阈值，在馈电电压小于第2电压阈值且蓄电部的充电量大于第2充电量阈值的情况下，对第1功率转换部进行控制，从蓄电部向馈电线进行供电，由此在蓄电部维持能弥补变电区间内的不足电力的充电量的期间，能利用已充电至蓄电部的剩余再生电力辅助变电区间内的不足电力，因此能进一步使馈电线的电压变动稳定。
此外，以上的实施方式所示的结构是本发明结构的一个示例，也可以与其它公知技术相结合，在不脱离本发明的技术思想的范围内当然也可以进行变更来构成，例如可以省略其中的一部分等。
标号说明
1交流系统、2车站大楼、3变压器、4，4-1，4-2……4-n车站负载、5列车、6馈电线、7轨道、8馈电电压检测部、9蓄电部、10充电量检测部、11第1功率转换部、12第2功率转换部、13控制部、21双向DC/DC转换器、22逆变器、23变压器、100车站大楼电源装置。

Claims (3)

1.一种车站大楼电源装置，该车站大楼电源装置并用由交流系统提供的交流电力和列车的剩余再生电力向车站负载进行供电，该车站大楼电源装置的特征在于，包括：
检测出馈电电压的馈电电压检测部；
储存所述剩余再生电力的蓄电部；
检测出所述蓄电部的充电量的充电量检测部；
在馈电线与所述蓄电部之间双向地进行直流/直流功率转换的第1功率转换部；
将由所述蓄电部提供的直流电力转换成交流电力并提供给所述车站负载的第2功率转换部；以及
基于所述馈电电压及所述充电量来控制所述第1功率转换部及所述第2功率转换部的控制部，
在所述馈电电压大于规定的第1电压阈值的情况下，所述控制部对所述第1功率转换部进行控制，使得从所述馈电线向所述蓄电部进行供电，并且，在所述充电量大于规定的第1充电量阈值的情况下，所述控制部对所述第2功率转换部进行控制，使得从所述蓄电部向所述车站负载进行供电。
2.如权利要求1所述的车站大楼电源装置，其特征在于，
所述控制部对所述第2功率转换部进行控制，使得从所述蓄电部提供给所述车站负载的电量成为大致固定。
3.如权利要求1所述的车站大楼电源装置，其特征在于，
在所述馈电电压小于第2电压阈值且所述充电量大于第2充电量阈值的情况下，所述控制部对所述第1功率转换部进行控制，使得从所述蓄电部向所述馈电线进行供电，该第2电压阈值比所述第1电压阈值要小，该第2充电量阈值比所述第1充电量阈值要大。
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