JP2000006693A - き電電圧の調整方法及び調整装置 - Google Patents
き電電圧の調整方法及び調整装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 き電線の末端での電圧変動を簡便な手段によ
り抑制することにある。 【解決手段】 交流電気鉄道のき電線３の末端で連系変
圧器１２を介して接続された連系コンバータ１３によ
り、き電線３の末端での電圧変動を補償するためにき電
線３の末端でのき電電圧を調整する方法であって、連系
コンバータ１３の直流側にバッテリー１４と直流コンデ
ンサ１５を並列接続し、バッテリー１４により有効電力
の長周期変動分を補償し、直流コンデンサ１５により有
効電力の短周期変動分を補償する。
り抑制することにある。 【解決手段】 交流電気鉄道のき電線３の末端で連系変
圧器１２を介して接続された連系コンバータ１３によ
り、き電線３の末端での電圧変動を補償するためにき電
線３の末端でのき電電圧を調整する方法であって、連系
コンバータ１３の直流側にバッテリー１４と直流コンデ
ンサ１５を並列接続し、バッテリー１４により有効電力
の長周期変動分を補償し、直流コンデンサ１５により有
効電力の短周期変動分を補償する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はき電電圧の調整方法
及び調整装置に関し、詳しくは、交流電気鉄道におい
て、変電所からき電区分所に至る単相回路で、き電線末
端での電圧変動を補償するためにき電線末端でのき電電
圧を調整する方法及び装置に関する。
及び調整装置に関し、詳しくは、交流電気鉄道におい
て、変電所からき電区分所に至る単相回路で、き電線末
端での電圧変動を補償するためにき電線末端でのき電電
圧を調整する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、交流電気鉄道において、図４に
示すように変電所１からき電区分所２に至る単相回路で
は、き電線３の末端で線路インピーダンスの抵抗分やリ
アクタンス分によって列車４の走行による電圧降下が発
生し、そのき電線３の末端で所望のき電電圧が得られな
い現象が生じる。
示すように変電所１からき電区分所２に至る単相回路で
は、き電線３の末端で線路インピーダンスの抵抗分やリ
アクタンス分によって列車４の走行による電圧降下が発
生し、そのき電線３の末端で所望のき電電圧が得られな
い現象が生じる。
【０００３】即ち、き電線３の抵抗分をＲ、き電線３の
リアクタンスをＸ、列車４の有効電力変動分をΔＰ、列
車４の無効電力変動分をΔＱとすると、き電線３の末端
での電圧変動ΔＶは、 ΔＶ＝Ｒ・ΔＰ＋Ｘ・ΔＱ となる。このような電圧変動を補償するため、従来で
は、ＡＣフィルタ５とサイリスタ位相制御リアクトル６
とで構成された無効電力補償装置８（ＳＶＣ）をき電線
３の末端にＡＣ遮断器９を介して設置している。この無
効電力補償装置８では、サイリスタ７を点弧位相制御す
ることによりリアクトル電流を制御し、無効電力を補償
して電圧変動を抑制するようにしている。
リアクタンスをＸ、列車４の有効電力変動分をΔＰ、列
車４の無効電力変動分をΔＱとすると、き電線３の末端
での電圧変動ΔＶは、 ΔＶ＝Ｒ・ΔＰ＋Ｘ・ΔＱ となる。このような電圧変動を補償するため、従来で
は、ＡＣフィルタ５とサイリスタ位相制御リアクトル６
とで構成された無効電力補償装置８（ＳＶＣ）をき電線
３の末端にＡＣ遮断器９を介して設置している。この無
効電力補償装置８では、サイリスタ７を点弧位相制御す
ることによりリアクトル電流を制御し、無効電力を補償
して電圧変動を抑制するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにき電線３の末端での電圧変動ΔＶを無効電力で補償
するためには、ΔＶ＝Ｘ×Ｑｃとする必要があることか
ら、無効電力補償量Ｑｃは、Ｑｃ＝（Ｒ／Ｘ）×ΔＰ＋
ΔＱとなる。無効電力補償装置８（ＳＶＣ）では、無効
電力補償量Ｑｃによる補償のみで行っていた。
うにき電線３の末端での電圧変動ΔＶを無効電力で補償
するためには、ΔＶ＝Ｘ×Ｑｃとする必要があることか
ら、無効電力補償量Ｑｃは、Ｑｃ＝（Ｒ／Ｘ）×ΔＰ＋
ΔＱとなる。無効電力補償装置８（ＳＶＣ）では、無効
電力補償量Ｑｃによる補償のみで行っていた。
【０００５】しかしながら、き電線３の線路インピーダ
ンスはその抵抗分Ｒがあまり小さくないため、負荷とし
ての列車４の場合、有効電力変動分ΔＰが無効電力変動
分ΔＱよりも大きいことから、抵抗分Ｒによる電圧変動
（ΔＰ×Ｒ）が無視できない。
ンスはその抵抗分Ｒがあまり小さくないため、負荷とし
ての列車４の場合、有効電力変動分ΔＰが無効電力変動
分ΔＱよりも大きいことから、抵抗分Ｒによる電圧変動
（ΔＰ×Ｒ）が無視できない。
【０００６】また、前述のように無効電力補償量Ｑｃ
は、Ｑｃ＝（Ｒ／Ｘ）×ΔＰ＋ΔＱとなることから、Ｑ
ｃ＞ΔＱで力率が進んでしまう問題がある。特に、近年
はＰＷＭコンバータ車が増加して列車４の力率がほぼ１
のものがあり、無効電力の補償により電圧変動を抑制す
るだけでは不十分であった。
は、Ｑｃ＝（Ｒ／Ｘ）×ΔＰ＋ΔＱとなることから、Ｑ
ｃ＞ΔＱで力率が進んでしまう問題がある。特に、近年
はＰＷＭコンバータ車が増加して列車４の力率がほぼ１
のものがあり、無効電力の補償により電圧変動を抑制す
るだけでは不十分であった。
【０００７】そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提
案されたもので、その目的とするところは、き電線の末
端での電圧変動を簡便な手段により抑制し得るき電電圧
の調整方法及び調整装置を提供することにある。
案されたもので、その目的とするところは、き電線の末
端での電圧変動を簡便な手段により抑制し得るき電電圧
の調整方法及び調整装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めの技術的手段として、本発明は、交流電気鉄道のき電
線末端で連系変圧器を介して接続された連系コンバータ
により、き電線末端での電圧変動を補償するためにき電
線末端でのき電電圧を調整する方法であって、前記連系
コンバータの直流側にバッテリーと直流コンデンサを並
列接続し、バッテリーにより有効電力の長周期変動分を
補償し、直流コンデンサにより有効電力の短周期変動分
を補償することを特徴とする。
めの技術的手段として、本発明は、交流電気鉄道のき電
線末端で連系変圧器を介して接続された連系コンバータ
により、き電線末端での電圧変動を補償するためにき電
線末端でのき電電圧を調整する方法であって、前記連系
コンバータの直流側にバッテリーと直流コンデンサを並
列接続し、バッテリーにより有効電力の長周期変動分を
補償し、直流コンデンサにより有効電力の短周期変動分
を補償することを特徴とする。
【０００９】この本発明では、具体的に、有効電力の変
動分を補償すると共に、有効電力の補償量が限度となる
と、残余の変動分を無効電力で補償する方法、又は、有
効電力の変動分を補償すると共に、有効電力の補償量と
一定の比率でもって無効電力を補償する方法が可能であ
る。
動分を補償すると共に、有効電力の補償量が限度となる
と、残余の変動分を無効電力で補償する方法、又は、有
効電力の変動分を補償すると共に、有効電力の補償量と
一定の比率でもって無効電力を補償する方法が可能であ
る。
【００１０】更に、本発明は、交流電気鉄道のき電線末
端で連系変圧器を介して接続された連系コンバータによ
り、き電線末端での電圧変動を補償するためにき電線末
端でのき電電圧を調整する装置であって、前記連系コン
バータの直流側に、有効電力の長周期変動分を補償する
バッテリーと、有効電力の短周期変動分を補償する直流
コンデンサとを並列接続したことを特徴とする。
端で連系変圧器を介して接続された連系コンバータによ
り、き電線末端での電圧変動を補償するためにき電線末
端でのき電電圧を調整する装置であって、前記連系コン
バータの直流側に、有効電力の長周期変動分を補償する
バッテリーと、有効電力の短周期変動分を補償する直流
コンデンサとを並列接続したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係るき電電圧の調整方法
及び調整装置の実施形態を以下に詳述する。
及び調整装置の実施形態を以下に詳述する。
【００１２】図２に示すように交流電気鉄道において、
変電所１からき電区分所２に至る単相回路で、図１に示
すような調整装置１１をき電線３の末端に設置する。
変電所１からき電区分所２に至る単相回路で、図１に示
すような調整装置１１をき電線３の末端に設置する。
【００１３】この調整装置１１は、き電線３の末端に連
系変圧器１２を介して接続された連系コンバータ１３に
より、き電線３の末端での電圧変動を補償するためにき
電線３の末端でのき電電圧を調整するもので、その連系
コンバータ１３の直流側に、有効電力の長周期変動分を
補償するバッテリー１４と、有効電力の短周期変動分を
補償する直流コンデンサ１５とを並列接続する。尚、調
整装置１１はき電線３と中性点１６との間に接続され、
連系変圧器１２の前段にＡＣ遮断器１７及びＡＣフィル
タ１８が設けられ、連系コンバータ１３の直流側の直流
コンデンサ１５とバッテリー１４との間にＤＣ遮断器１
９が設けられている。
系変圧器１２を介して接続された連系コンバータ１３に
より、き電線３の末端での電圧変動を補償するためにき
電線３の末端でのき電電圧を調整するもので、その連系
コンバータ１３の直流側に、有効電力の長周期変動分を
補償するバッテリー１４と、有効電力の短周期変動分を
補償する直流コンデンサ１５とを並列接続する。尚、調
整装置１１はき電線３と中性点１６との間に接続され、
連系変圧器１２の前段にＡＣ遮断器１７及びＡＣフィル
タ１８が設けられ、連系コンバータ１３の直流側の直流
コンデンサ１５とバッテリー１４との間にＤＣ遮断器１
９が設けられている。
【００１４】本発明は、き電線３の末端での電圧変動を
補償するに際しては、バッテリー１４と直流コンデンサ
１５とではその応答時定数が異なるため、応答時定数が
長いバッテリー１４により有効電力の長周期変動分を補
償し、応答時定数が短い直流コンデンサ１５により有効
電力の短周期変動分を補償する。
補償するに際しては、バッテリー１４と直流コンデンサ
１５とではその応答時定数が異なるため、応答時定数が
長いバッテリー１４により有効電力の長周期変動分を補
償し、応答時定数が短い直流コンデンサ１５により有効
電力の短周期変動分を補償する。
【００１５】この有効電力の補償は、列車４の力率がほ
ぼ１の場合などに好適であるが、列車４の力率が１でな
い場合などには、前述した有効電力の補償と共に、無効
電力の補償も必要である。この場合、調整装置１１のう
ち、バッテリー１４及びＤＣ遮断器１９を除けば、イン
バータ（連系コンバータ１３）を具備した無効電力補償
装置２０の構成を有することから、有効電力と無効電力
の補償が可能である。そこで、例えば有効電力の変動分
を補償すると共に、有効電力の補償量が限度となると、
残余の変動分を無効電力で補償する。
ぼ１の場合などに好適であるが、列車４の力率が１でな
い場合などには、前述した有効電力の補償と共に、無効
電力の補償も必要である。この場合、調整装置１１のう
ち、バッテリー１４及びＤＣ遮断器１９を除けば、イン
バータ（連系コンバータ１３）を具備した無効電力補償
装置２０の構成を有することから、有効電力と無効電力
の補償が可能である。そこで、例えば有効電力の変動分
を補償すると共に、有効電力の補償量が限度となると、
残余の変動分を無効電力で補償する。
【００１６】図３はこの有効電力及び無効電力の補償に
よる調整方法の制御ブロック図を示す。同図に示すよう
にき電電圧Ｖｓを入力して、減算器２１によりき電電圧
指令値Ｖsrとの誤差比較で電圧制御回路２２から出力信
号Ｘｃを得る。ここで、例えば在来線の定格電圧が２０
ｋＶの場合、電圧変動（電圧降下）の許容値としてき電
電圧指令値Ｖsrを１７ｋＶに設定すると、き電電圧Ｖｓ
が１７ｋＶに降下するまでは電圧制御回路２２にリセッ
ト信号Ｓｒが送出されて電圧制御回路２２がリセットさ
れ、一方、き電電圧Ｖｓが１７ｋＶ以下に降下した時に
は、電圧制御回路２２が動作開始して出力信号Ｘｃを送
出する。
よる調整方法の制御ブロック図を示す。同図に示すよう
にき電電圧Ｖｓを入力して、減算器２１によりき電電圧
指令値Ｖsrとの誤差比較で電圧制御回路２２から出力信
号Ｘｃを得る。ここで、例えば在来線の定格電圧が２０
ｋＶの場合、電圧変動（電圧降下）の許容値としてき電
電圧指令値Ｖsrを１７ｋＶに設定すると、き電電圧Ｖｓ
が１７ｋＶに降下するまでは電圧制御回路２２にリセッ
ト信号Ｓｒが送出されて電圧制御回路２２がリセットさ
れ、一方、き電電圧Ｖｓが１７ｋＶ以下に降下した時に
は、電圧制御回路２２が動作開始して出力信号Ｘｃを送
出する。
【００１７】この電圧制御回路２２の出力信号Ｘｃはそ
のままで有効電力指令値Ｐｃに相当するが、リミッタ回
路２３によりその有効電力指令値Ｐｃを所定値以下に制
限する。き電電圧Ｖｓがき電電圧指令値Ｖsrを維持でき
ない状態で有効電力指令値Ｐｃがリミッタ回路２３によ
る限度を超えると、ゲイン調整信号Ｓｇに基づいてゲイ
ン回路２４でのゲインを調整して無効電力指令値Ｑｃを
得る。
のままで有効電力指令値Ｐｃに相当するが、リミッタ回
路２３によりその有効電力指令値Ｐｃを所定値以下に制
限する。き電電圧Ｖｓがき電電圧指令値Ｖsrを維持でき
ない状態で有効電力指令値Ｐｃがリミッタ回路２３によ
る限度を超えると、ゲイン調整信号Ｓｇに基づいてゲイ
ン回路２４でのゲインを調整して無効電力指令値Ｑｃを
得る。
【００１８】一方、連系コンバータ１３の電流指令値を
得るためにき電電圧Ｖｓの同期信号Ｓｐ及び９０°移相
同期信号ＳｑをＰＬＬ回路２５により生成し、前述した
有効電力指令値Ｐｃ及び無効電力指令値Ｑｃに乗算器２
６，２７により乗算して瞬時電流信号の有効電流指令値
Ｉcp及び無効電流指令値Ｉcqを得る。この有効電流指令
値Ｉcpと無効電流指令値Ｉcqとを加算器２８により連系
コンバータ１３の瞬時電流指令値Ｉcrを算出し、この出
力電流に対してフィードバック制御を行う。この瞬時電
流指令値Ｉcrを減算器２９に入力し、出力電流Ｉｃとの
誤差比較で電流制御回路３０から出力信号Ｖｃを得る。
この出力信号Ｖｃとき電電圧Ｖｓとを加算器３１により
加算した出力電圧指令値ＶｒをＰＷＭ制御回路３２に入
力し、このＰＷＭ制御回路３２から出力されるゲート信
号Ｇにより連系コンバータ１３を制御する。
得るためにき電電圧Ｖｓの同期信号Ｓｐ及び９０°移相
同期信号ＳｑをＰＬＬ回路２５により生成し、前述した
有効電力指令値Ｐｃ及び無効電力指令値Ｑｃに乗算器２
６，２７により乗算して瞬時電流信号の有効電流指令値
Ｉcp及び無効電流指令値Ｉcqを得る。この有効電流指令
値Ｉcpと無効電流指令値Ｉcqとを加算器２８により連系
コンバータ１３の瞬時電流指令値Ｉcrを算出し、この出
力電流に対してフィードバック制御を行う。この瞬時電
流指令値Ｉcrを減算器２９に入力し、出力電流Ｉｃとの
誤差比較で電流制御回路３０から出力信号Ｖｃを得る。
この出力信号Ｖｃとき電電圧Ｖｓとを加算器３１により
加算した出力電圧指令値ＶｒをＰＷＭ制御回路３２に入
力し、このＰＷＭ制御回路３２から出力されるゲート信
号Ｇにより連系コンバータ１３を制御する。
【００１９】以上説明した制御では、有効電力の変動分
を補償すると共に、有効電力の補償量が限度となると、
残余の変動分を無効電力で補償するようにしたが、本発
明はこれに限定されることなく、例えば有効電力の変動
分を補償すると共に、有効電力の補償量と一定の比率で
もって無効電力を補償する制御も可能である。
を補償すると共に、有効電力の補償量が限度となると、
残余の変動分を無効電力で補償するようにしたが、本発
明はこれに限定されることなく、例えば有効電力の変動
分を補償すると共に、有効電力の補償量と一定の比率で
もって無効電力を補償する制御も可能である。
【００２０】尚、その場合、図３に示す制御ブロック図
では、リミッタ回路２３による有効電力指令値Ｐｃの制
限及びゲイン調整信号Ｓｇによるゲイン回路２４でのゲ
イン調整が不要であり、図示しないが有効電力指令値と
無効電力指令値とを一定の比率で生成することになる。
では、リミッタ回路２３による有効電力指令値Ｐｃの制
限及びゲイン調整信号Ｓｇによるゲイン回路２４でのゲ
イン調整が不要であり、図示しないが有効電力指令値と
無効電力指令値とを一定の比率で生成することになる。
【００２１】また、前述した実施形態では、有効電力と
無効電力の両方を補償する場合について説明したが、列
車４の力率がほぼ１の場合などには有効電力の補償だけ
でよく、その場合、図３に示す制御ブロック図では、図
示しないが無効電力の制御が不要となる。
無効電力の両方を補償する場合について説明したが、列
車４の力率がほぼ１の場合などには有効電力の補償だけ
でよく、その場合、図３に示す制御ブロック図では、図
示しないが無効電力の制御が不要となる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、連系コンバータの直流
側にバッテリーと直流コンデンサを並列接続し、バッテ
リーにより有効電力の長周期変動分を補償し、直流コン
デンサにより有効電力の短周期変動分を補償することに
より、き電線の末端での電圧変動を簡便な手段により抑
制することができると共に、き電線末端から列車に有効
電力を供給することができるので、変電所でのピーク電
力を低減することができて変電所の負担を軽減できる。
また、列車の力率がほぼ１の場合でも、変電所側の力率
を進ませることなく、き電線の電圧調整ができる。
側にバッテリーと直流コンデンサを並列接続し、バッテ
リーにより有効電力の長周期変動分を補償し、直流コン
デンサにより有効電力の短周期変動分を補償することに
より、き電線の末端での電圧変動を簡便な手段により抑
制することができると共に、き電線末端から列車に有効
電力を供給することができるので、変電所でのピーク電
力を低減することができて変電所の負担を軽減できる。
また、列車の力率がほぼ１の場合でも、変電所側の力率
を進ませることなく、き電線の電圧調整ができる。
【図１】本発明に係るき電電圧の調整装置の実施形態を
示す回路図
示す回路図
【図２】本発明装置をき電線の末端に設置した例を示す
構成図
構成図
【図３】本発明の制御ブロック図
【図４】き電電圧の調整方法及び調整装置の従来例を示
す構成図
す構成図
【符号の説明】 ３ き電線 １２ 連系変圧器 １３ 連系コンバータ １４ バッテリー １５ 直流コンデンサ
Claims (4)
- 【請求項１】 交流電気鉄道のき電線末端で連系変圧器
を介して接続された連系コンバータにより、き電線末端
での電圧変動を補償するためにき電線末端でのき電電圧
を調整する方法であって、前記連系コンバータの直流側
にバッテリーと直流コンデンサを並列接続し、バッテリ
ーにより有効電力の長周期変動分を補償し、直流コンデ
ンサにより有効電力の短周期変動分を補償することを特
徴とするき電電圧の調整方法。 - 【請求項２】 前記有効電力の変動分を補償すると共
に、有効電力の補償量が限度となると、残余の変動分を
無効電力で補償することを特徴とする請求項１記載のき
電電圧の調整方法。 - 【請求項３】 前記有効電力の変動分を補償すると共
に、有効電力の補償量と一定の比率でもって無効電力を
補償することを特徴とする請求項１記載のき電電圧の調
整方法。 - 【請求項４】 交流電気鉄道のき電線末端で連系変圧器
を介して接続された連系コンバータにより、き電線末端
での電圧変動を補償するためにき電線末端でのき電電圧
を調整する装置であって、前記連系コンバータの直流側
に、有効電力の長周期変動分を補償するバッテリーと、
有効電力の短周期変動分を補償する直流コンデンサとを
並列接続したことを特徴とするき電電圧の調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17339898A JP2000006693A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | き電電圧の調整方法及び調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17339898A JP2000006693A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | き電電圧の調整方法及び調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000006693A true JP2000006693A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15959683
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17339898A Withdrawn JP2000006693A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | き電電圧の調整方法及び調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000006693A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005205970A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電圧補償方法 |
| WO2010109840A1 (ja) | 2009-03-24 | 2010-09-30 | 川崎重工業株式会社 | き電システム用の電力調整装置 |
| JP2014072987A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電力貯蔵システム |
| EP2802053A4 (en) * | 2012-01-06 | 2015-11-11 | Hitachi Ltd | ELECTRICITY STABILIZATION SYSTEM AND ELECTRICITY STABILIZATION METHOD |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP17339898A patent/JP2000006693A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
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| EP2412563A1 (en) * | 2009-03-24 | 2012-02-01 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Electric power regulating device for electric power feeding system |
| EP2412563A4 (en) * | 2009-03-24 | 2015-04-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | CURRENT CONTROLLER FOR A POWER SUPPLY SYSTEM |
| US9035485B2 (en) | 2009-03-24 | 2015-05-19 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Power conditioner for feeding system |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |