JP2006168390A - き電系統電力貯蔵システムの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】き電系統電力貯蔵システムの制御装置において、き電系統のき電線電圧を検出する第1の手段と、時間帯のき電線電圧平均値を求める第2の手段と、第2の手段で求められたき電線電圧時間帯平均値に基づき、き電系統電力貯蔵装置の充放電特性を学習する第3の手段と、き電線電圧値と学習された充放電特性に基づき、電力貯蔵装置の充放電すべき電力値を算出する第4の手段とを設け、第4の手段で求められた電力貯蔵装置の充放電電力値を半導体電力変換器の電力制御指令値とすることによって、き電系統電力貯蔵システムの電力授受を制御する。
【選択図】 図1
Description
昨今の交通量の増加と電気回生車の出現により、変電所の中間点やき電回路の末端部において、電車回生時の給電電圧上昇と力行時の給電電圧降下が激しくなり、回生失効および給電電圧不足現象の出現率が増加する傾向にある。給電品質を強化するために、従来の変電所間に新たな変電所の増設が望まれるが、莫大な建設費を要する。
き電線電圧が全線路に渡って、場所によっても、時間帯によっても異なるのが一般的である。変電所に近いところでは平均電圧が高め、遠いところでは低めになりがち、また、朝夕のラッシュ時、き電系統の負荷が大きくなり、き電線電圧が下がり、そうでない閑散時間帯にはき電線電圧が逆に上がってしまう。さらに季節によっても電圧が変わる傾向があることが考えられる。従って、従来のように、充放電特性を固定している電力貯蔵装置の運用方法では、装置の稼働率、設備利用率などの面においては効率が低いことが予想できる。
場所ごとの電圧の差異で起因する補償効果の劣化を防ぐために、従来では、電力貯蔵装置の設置場所の電圧値を計測し、計測した電圧値に基づいて、電力貯蔵装置の充放電特性を決める方法を取り、設置場所による特性の差異を吸収する。しかし、この方法では装置ごとに調整しなければならいため、設置、保守などの面において不利である。また、時間帯による電圧補償特性のばらつきは依然として解消することができない。
第1の手段はき電線電圧(VL)を検出する手段であり、直流電圧を検出できる電圧センサを用いればよい。
第2の手段はき電線電圧(VL)の時間帯平均値(Vav)を求める手段であり、き電線電圧値をローパスフィルタを通して求められる。ローパスフィルタは移動平均フィルタまたは(1)式のように一次ローパスフィルタを用いれば容易に実現できる。
まず、充放電特性の基本パターンを設定する。すなわち、き電線電圧平均値(Vav)を基準にして、VavよりVd程度小さい電圧値を放電開始電圧とし、VavよりVc程度大きい電圧値を充電開始電圧とする。また、充電開始電圧以上また放電開始電圧以下の電圧における充放電電力特性を従来の通りにき電系統側の要求に従って設定する。
この方法の特徴は充放電開始電圧値などの特性値が固定されておらず、基準電圧のき電線電圧平均値に従ってシフト(学習)できることにある。
このシフトによって、電車の回生力行によるき電線電圧の変化は確実に補償でき、また、それ以外の補償の必要の無い電圧変化による余分な充放電動作を排除することができる。
本発明は以上の第1〜第4の手段を備え、第4の手段で求められた充放電電力値を半導体電力変換器の制御器の指令値とすることによって、き電系統電力貯蔵システムを効率よく運用できるようにしたものである。
設置場所または時間帯のき電線電圧の差異による補償特性の劣化を防げ、システムの稼働率を向上させることができるとともに、必要とする貯蔵装置の容量を小さくすることができる。システムの構築コストを下げることができるので、電気鉄道用き電システムの電力貯蔵システム、例えばバッテリポスト、キャパシタポスト、フライホイールポストシステム等に適用できる。また、電車車上用電力貯蔵システムにも適用可能である。
2 本発明の第2の手段
3 本発明の第3の手段
4 本発明の第4の手段
5 半導体変換器の電力制御器
8 交流電力系統
9 整流装置
10 き電線
11 トロリー線
12 電車
13 電力貯蔵装置
14 半導体電力変換器
s ラプラス演算子
T ローパスフィルタ時定数
Vav き電線電圧平均値
VL き電線電圧(検出値)
Vc 充電開始電圧と基準電圧との差
Vd 放電開始電圧と基準電圧との差
Claims (1)
- 電気鉄道のき電系統と、電力エネルギーを貯蔵及び供給する能力を有する電力貯蔵装置とを、充放電電力制御機能を有する半導体電力変換器を介し構成されるき電系統電力貯蔵システムの制御装置において、
前記き電系統のき電線電圧を検出する第1の手段と、第1の手段より求められたき電線電圧値に基づき、時間帯のき電線電圧平均値を求める第2の手段と、第2の手段で求められたき電線電圧時間帯平均値に基づき、き電系統電力貯蔵装置の充放電特性を学習する第3の手段と、前記第1の手段より求められたき電線電圧値と第3の手段より学習された充放電特性に基づき、前記電力貯蔵装置の充放電すべき電力値を算出する第4の手段と、
を設け、前記第4の手段で求められた電力貯蔵装置の充放電すべき電力値を前記半導体電力変換器の電力制御指令値としたことを特徴とするき電系統電力貯蔵システムの制御装置。
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