JP2010120513A - Ac feeder device for electric railway - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気鉄道用交流き電装置の構成とその制御方法に関する。 The present invention relates to a configuration of an AC power feeder for electric railway and a control method thereof.
一般に交流き電方式では、図6に示すように、スコット変圧器等の三相二相変圧器9により三相交流電力を90°の位相差をもつ二相交流電力に変換して電車に給電している。同図において1a、1bは電力系統、6a〜6dはトロリ線である。各トロリ線で位相が異なることから、変電所内や変電所間でこれら二相の電源を接続することはできず、無電圧区間が生じる。無電圧区間を挟んで電源位相が急変することによる電車内の電気系統へのダメージを避けるため、無電圧区間では惰性で走行するが、新幹線では高速走行や過密な運行を実現するため、無電圧区間を無くす対策として異位相電源間に切替セクション10を設けている。
In general, in the AC feeding system, as shown in FIG. 6, a three-phase two-
切替セクション10は2つのエアセクションで区切られた中セクション21と真空開閉器22で構成され、電車の位置を検出して、中セクション21への給電を進行方向手前から進行方向先へ切り替えることにより、僅かな無電圧時間あるだけで、電車は力行状態で通過することができる(非特許文献1参照)。
The
一方、この切替セクションの数を少なくするために、三相交流電力を交直変換器により一旦、直流電力に変換し、再び直流電力から単相交流電力に変換して、き電回路に電力供給を行うシステムが提案されている。このシステムは、交直変換器により電圧、電流を制御することができるので、電車負荷が必要とする電力を供給できる。また、三相交流電源側が位相の異なる電源であっても、き電回路の電源位相に合わせて運転できるので、切替セクションが不要となる(特許文献1、2参照)。
真空開閉器は電車が通過する度に開閉を繰り返すため、保守や更新が不可欠であること、故障に備えて予備回路を設けておく必要があることから、設備投資や維持費として多額の資金を必要とするという課題がある。 Since vacuum switches repeat opening and closing each time a train passes, maintenance and renewal are indispensable, and it is necessary to provide a spare circuit in case of failure. There is a problem of need.
また、この課題を解決するための交流き電方式を提案している特許文献1では、交直変換器の具体的な制御方法が示されておらず、特許文献2では、交直変換器からみて基本的に一方向路線にある電車負荷に電力を供給する制御方式が示されている。両方向に電力を供給するには、隣り合う変電所間で情報の通信を行なうための通信設備が必要となる。
Further,
特許文献2で示されている方式でも切替セクションをなくし、電車負荷への電力供給は可能であるが、基本的に一方向への電力供給であるため、き電区間が長距離で、かつ電車負荷が交直変換器から遠く離れている場合には、電圧降下が大きくなり、かつ送電損失も増える。
The method shown in
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、切替セクションおよび無電圧区間を極力減らし、電圧降下及び送電損失も低減でき、しかも変電所間の通信を用いない交流き電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an AC feeding device that can reduce the switching section and the no-voltage section as much as possible, reduce voltage drop and transmission loss, and does not use communication between substations. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明の一実施例に係る電気鉄道用交流き電装置は、商用系統の三相交流電力を直流電力に変換する第1コンバータと、第1コンバータ制御装置と、前記直流電力を単相の交流電力に変換する第2コンバータと、第2コンバータ制御装置とを、それぞれ組み合わせた複数の電力変換装置から構成される電気鉄道交流き電装置において、前記第2コンバータ制御装置は、片側方向のき電系統に供給されている電流の電流計測値と、接続母線電圧計測値を入力として、前記片側方向のき電系統に電力供給する際の第1出力電流目標値を演算する第1演算手段と、前記片側方向とは反対方向のき電系統に電力供給する際の複数の第2出力電流目標値を演算する第2演算手段と、前記複数の第2出力電流目標値のうち1つを選択して、第3出力電流目標値として提供する選択手段と、前記第1出力電流目標値及び第3出力電流目標値を合成した出力電流目標値を提供する合成手段を有する。 To achieve the above object, an AC power feeder for an electric railway according to an embodiment of the present invention includes a first converter that converts three-phase AC power of a commercial system into DC power, a first converter controller, In the electric railway AC feeder comprising a plurality of power converters each combining a second converter for converting DC power into single-phase AC power and a second converter controller, the second converter controller Calculates the first output current target value when power is supplied to the one-side feeder system, using the measured current value of the current supplied to the one-side feeder system and the measured connection bus voltage as inputs. First calculating means, second calculating means for calculating a plurality of second output current target values when power is supplied to a feeding system in a direction opposite to the one-side direction, and the plurality of second output current target values One of And-option includes a selection means for providing a third output current target value, a synthesizing means for providing a first output current target value and the synthesized output current target value of the third output current target value.
切替セクションおよび無電圧区間を極力減らし、電圧降下及び送電損失も低減でき、しかも変電所間の通信を用いない交流き電装置が提供される。 There is provided an AC feeder that can reduce the switching section and the no-voltage section as much as possible, reduce voltage drop and transmission loss, and does not use communication between substations.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明による電気鉄道用電力供給システムの一実施例の全体的な回路構成を示す図である。この実施例は、変換器用変圧器2、コンバータ3、インバータ4と直流コンデンサ5から構成され、電力系統1から供給される三相電力を単相電力に変換する複数の電力変換装置7a、7bと、スコット変圧器等のき電用変圧器9sにより、それぞれ異なる電力系統1a、1b、1sからトロリ線6に電力を供給する構成となっている。なお、電力変換装置7の台数は説明の便宜上2台としたが、これは台数を限定するものではなく、必要に応じて変更される。
FIG. 1 is a diagram showing an overall circuit configuration of an embodiment of an electric railway power supply system according to the present invention. This embodiment comprises a
コンバータ3はコンバータ制御装置53により制御される。すなわちコンバータ制御装置53は、電力系統1と電力変換装置7の間に設置された電流検出器105と、電力系統1に設置された電圧検出器106と、コンバータ3とインバータ4間の直流回路に設置された直流電圧検出器107からの信号に基づいて、直流コンデンサ5の直流電圧が一定となるようにコンバータ3を制御する。
Converter 3 is controlled by converter control device 53. That is, the converter control device 53 includes a current detector 105 installed between the
一方、インバータ4はインバータ制御装置52により制御される。すなわちインバータ制御装置52は、電力変換装置7と単相き電母線11との間に設置された電流検出器101の電流値と、単相き電母線11とトロリ線6とをつなぐ線路上に設置された電流検出器103、113、108、118の電流値と、単相き電母線11に設置された電圧検出器104の電圧値と、電力変換装置7に最も近い単巻変圧器(オートトランス、略称AT)12、13に設置された電流検出器109、110の電流値に基づいて、インバータ4を制御する。インバータ4はインバータ制御装置52により、各電流検出器の電流値の合成値とインバータ4の電流IA、IBが等しくなるように制御される。
On the other hand, the
なお、図1の構成は、従来のき電変圧器9による電力供給方式が併設されたシステムを示しているが、従来のき電変圧器9による電力供給方式のない、電力変換装置のみの構成も実施の形態として挙げられる。その場合は、複数のインバータのうち1台は、き電回路の電源基準としての役割を担い、予め定められた周波数と大きさの電圧を一定に出力するように制御される。
The configuration of FIG. 1 shows a system in which a power supply method using a
次に、図1のシステムに適用されているAT方式き電システムについて説明する。 Next, an AT type feeding system applied to the system of FIG. 1 will be described.
図2はAT方式き電システムの構成の詳細を示す図であり、例として電力変換装置7a付近の構成を示している。電力変換装置7aの一方の交流出力端子201は、母線11を介して上り線のトロリ線(T)6a、6b、下り線のトロリ線8a、8bに接続されている。電力変換装置7aの他方の交流出力端子202は、上り線のフィーダー線(F)14a、14b、下り線のフィーダー線15a、15bに接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing details of the configuration of the AT system feeding system, and shows a configuration in the vicinity of the
トロリ線とレールとフィーダー線には、AT12が所定距離おきに接続されている。AT12の配置間隔は例えば10km程度である。隣り合うAT間には、トロリ線、レール、フィーダー線のインピーダンスZが存在する。上り線及び下り線のトロリ線、レール、フィーダー線の左右は、絶縁部203に示すように絶縁されている。
AT12 is connected to the trolley line, the rail, and the feeder line every predetermined distance. The arrangement interval of the AT 12 is, for example, about 10 km. Between adjacent ATs, there is an impedance Z of the trolley wire, rail, and feeder wire. The left and right sides of the upstream and downstream trolley lines, rails, and feeder lines are insulated as indicated by the
次にAT方式き電システムに流れる電流について説明する。 Next, the current flowing through the AT type feeding system will be described.
図3は図1の区間SaにおけるAT方式き電のトロリ線、レール、フィーダー線に流れる電流の分布を示す図である。図3の給電点A、Bは、図1の三相商用系統電源の給電点A、Bに対応する。この例では、列車16が上り線のAT12aとAT12c(電力変換装置7aに最も近いATと2番目に近いAT)の中心を力行している状態を示している。
FIG. 3 is a diagram showing a distribution of current flowing through the trolley line, rail, and feeder line of the AT system feeding in the section Sa in FIG. Feeding points A and B in FIG. 3 correspond to feeding points A and B of the three-phase commercial power supply in FIG. In this example, the train 16 is running in the center of the ATs 12a and AT12c (the AT closest to the
き電の給電電圧を2Vとすると、レール・トロリ線間及びレール・フィーダー線間にはそれぞれ電圧Vが印加される。レールの電流はAT12a及びAT12bにより、トロリ線側及びフィーダー線側にそれぞれ吸い上げられる。このとき、環状電流が電車、レールAT、トロリ線を介して流れる。電車16を流れる負荷電流をILとすると、電車の皮相電力Sは次式のようになる。
Assuming that the feeding power supply voltage is 2 V, the voltage V is applied between the rail and trolley lines and between the rail and feeder lines. The rail current is sucked up by the AT 12a and
S=V・IL
き電回路入力端A、Bの皮相電力Sは次式のように表すことができる。
S = V · IL
The apparent power S of the feeding circuit input terminals A and B can be expressed as follows.
S=2V・IL/2=V・IL
AT間を流れるいずれの電流も電車の負荷電流IL以下である。従って、このようなAT方式き電の場合、給電ポイントA、Bから電車16までの電力伝送路における電圧降下を小さく抑えることができる。その結果、変電所の数を減らすことができる。さらに、このようなAT方式き電の場合、フィーダー線はトロリ線の近くに配置され、トロリ線電流とフィーダー線電流とは向きが逆向きであるため、相互に影響を打ち消しあう結果、電磁誘導現象による通信線のへの影響を小さくすることができる。
S = 2V · IL / 2 = V · IL
Any current flowing between the ATs is less than or equal to the train load current IL. Therefore, in the case of such AT type feeding, the voltage drop in the power transmission path from the feeding points A and B to the train 16 can be suppressed to a small value. As a result, the number of substations can be reduced. Furthermore, in the case of such AT type feeders, the feeder line is arranged near the trolley line, and the direction of the trolley line current and the feeder line current are opposite to each other. The influence of the phenomenon on the communication line can be reduced.
ここで、AT12a(電力変換装置7aに最も近い左側のAT)を流れる電流IuatAは、IL/4である。この電流IuatA(電流検出器109aにより検出される電流)は、電車16がAT12aに近づくほど大きくなる。つまり、AT12aとAT12b間において、AT12aと電車16間の距離は、電流IuatAの大きさから推測可能である。本発明の一実施例では後述するように、電力変換装置7aから左側路線区に供給される電流の一部が、AT12a及びAT12bを流れる電流の大きさに基づいて決定される。
Here, the current IuatA flowing through the
次に、コンバータ制御装置53の構成を説明する。コンバータ制御装置53aの構成を図4に示す。なお、コンバータ制御装置53a、53bの構成と作用は同一である。
Next, the configuration of converter control device 53 will be described. The configuration of the
コンバータ制御装置53aは、電圧検出器106aの検出信号を入力とする位相検出回路64−2と、電流検出器105aの検出信号と位相検出回路64−2の出力を入力とする三相/二相変換器70と、直流電圧検出器107aの検出信号と直流電圧設定値Edrefを入力とする定電圧制御器63−2と、無効電流指令値Icqrefと定電圧制御器63−2の出力と三相/二相変換器70の出力を入力とする定電流制御器68−2と、定電流制御器68−2の出力と位相検出回路64−2の出力を入力とするゲート信号生成器69−2から構成される。
The
位相検出回路64−2は電圧検出器106aで検出された電力系統1aの電圧の位相角θacを検出する。三相/二相変換器70は位相角θacを基準として電流検出器105aで検出されたコンバータ電流の有効分Icdと無効分Icqを生成する。定電圧制御器63−2は、直流電圧検出器107aで検出された直流電圧と直流電圧指令値Edrefとの差分に応じた有効電流指令値Icdrefを生成する。定電流制御器68−2は、有効電流指令値Icdrefと有効電流分Icdが等しく、無効電流指令値Icqrefと無効電流分Icqが等しくなるように、コンバータ電圧の出力電圧指令値Vcと位相差指令値θcを生成する。ゲート信号生成器69−2は出力電圧指令値Vcの大きさと、位相角θacに対して位相差指令値θcの位相差をもつコンバータ電圧が発生するように、コンバータ2aのゲート信号を生成する。
The phase detection circuit 64-2 detects the phase angle θac of the voltage of the
ここでコンバータ制御装置53の作用を簡単に説明する。 Here, the operation of the converter control device 53 will be briefly described.
直流電圧検出器107aにより検出される直流電圧が直流電圧指令値Edrefより低下すると有効電流指令値Icdrefが負となり、それに応じて位相差指令値θcも負となる。電力系統1aの電圧に対してコンバータ出力電圧が遅れ位相差となるので、コンバータ3aを介して電力系統1aから直流回路に有効電流が流れて直流コンデンサ5aが充電され、直流電圧は上昇する。逆に、直流電圧検出器107aにより検出される直流電圧が直流電圧指令値Edrefより上昇すると有効電流指令値Icdrefが正となり、それに応じて位相差指令値θcも正となる。電力系統1aの電圧に対してコンバータ出力電圧が進み位相となるので、コンバータ3aを介して直流回路から電力系統1aに有効電流が流れて直流コンデンサ5aが放電され、直流電圧は低下する。以上の動作によって、直流電圧は一定に保たれる。
When the DC voltage detected by the
次に、インバータ制御装置の構成と作用を説明する。 Next, the configuration and operation of the inverter control device will be described.
インバータ制御装置52aの構成を図5に示す。図5は一例として電力変換装置7aのインバータ制御装置を示したものであるが、電力変換装置7bのインバータ制御装置も構成および作用は同様である。インバータ制御装置52aは、有効分検出器61−1〜61−7と、無効分検出器62と、定電圧制御器63−1と、位相検出回路64−1と、信号演算器(A)81〜(C)83と、信号選択器84と、変化率制限器67と、定電流制御器68−1と、ゲート信号生成器69−1を含む。
The configuration of the
位相検出回路64−1は電圧検出器104aで得られた、き電母線電圧の位相角θiaを検出する。有効分検出器61−1は位相角θiaを基準として、電流検出器109aで得られた上り左側路線区のAT12aを流れる電流の有効分Id109aを検出する。
The phase detection circuit 64-1 detects the phase angle θia of the feeder voltage obtained by the
同様に位相角θiaを基準として、有効分検出器61−2は電流検出器110aで得られた下り左側路線区のAT13aを流れる電流の有効分Id110aを、有効分検出器61−3は電流検出器103aで得られた上り左側路線区のトロリ線に流れる電流の有効分Id103aを、有効分検出器61−4は電流検出器113aで得られた下り左側路線区のトロリ線に流れる電流の有効分Id113aを、有効分検出器61−5は電流検出器108aで得られた上り右側路線区のトロリ線に流れる電流の有効分Id108aを、有効分検出器61−6は電流検出器118aで得られた下り右側路線区のトロリ線に流れる電流の有効分Id118aを、それぞれ検出する。
Similarly, using the phase angle θia as a reference, the effective component detector 61-2 detects the effective component Id110a of the current flowing through the
一方、有効分検出器61−7は電流検出器101aで得られたインバータ電流の有効分Iidを検出し、無効分検出器62はインバータ電流の無効分Iiqを検出する。
On the other hand, the effective component detector 61-7 detects the effective component Iid of the inverter current obtained by the
信号演算器(A)81は、AT12a及び12bの電流の有効分Id109a及びId110aを入力として、以下の演算を行う。
The signal calculator (A) 81 receives the effective currents Id109a and Id110a of the currents of the
|Id109a|≧IdrevA、または、|Id110a|≧IdrevAのとき、
Idrat = (Id109a+Id110a)×2 (式1)
|Id109a|<IdrevA、かつ、|Id110a|<IdrevAのとき、
Idrat = 0 (式2)
ここで、IdrevAは、電車を検出するための検出電流の有効レベル値であり、電流検出器109a、110aの検出精度から予め設定される値である。すなわちIdrevAは、AT12aとAT12c間、またはAT13aとAT13c間に、電車が在線しているか否かを判断するための基準値である。IdrevAを大きな値に設定するほど、AT12aまたはAT13aに近い位置で電車が検出される。
When | Id109a | ≧ IdrevA or | Id110a | ≧ IdrevA,
Idrat = (Id109a + Id110a) × 2 (Formula 1)
When | Id109a | <IdrevA and | Id110a | <IdrevA,
Idrat = 0 (Formula 2)
Here, IdrevA is an effective level value of the detection current for detecting the train, and is a value set in advance from the detection accuracy of the
信号演算器(B)82は、上り左側路線区及び下り左側路線区のトロリ線に流れる電流の有効分Id103a及びId113aを入力として、以下の演算を行う。 The signal calculator (B) 82 receives the effective currents Id103a and Id113a of the current flowing through the trolley lines of the left ascending route and the descending left route as inputs, and performs the following calculation.
|Id103a+Id113a|≧IdrevB1、かつ、
(|Id103a|≧IdrevB2、または、|Id113a|≧IdrevB2)のとき、
Idr2 = Id103a + Id113a (式3)
|Id103a+Id113a|<IdrevB1、かつ、|Id103a|≧IdrevB2のとき、
Idr2 = Id103a (式4)
|Id103a+Id113a|<IdrevB1、かつ、|Id113a|≧IdrevB2のとき、
Idr2 = Id113a (式5)
|Id103a|<IdrevB2、かつ、|Id113a|<IdrevB2 のとき、
Idr2 = 0 (式6)
ここで、IdrevB1およびIdrevB2は、電車を検出するための検出電流の有効レベル値であり、IdrevB1は電流検出器103a、113aの検出精度から予め設定される値、IdrevB2は電車の定格負荷電力から予め設定される値である。
| Id103a + Id113a | ≧ IdrevB1, and
(| Id103a | ≧ IdrevB2 or | Id113a | ≧ IdrevB2)
Idr2 = Id103a + Id113a (Formula 3)
When | Id103a + Id113a | <IdrevB1 and | Id103a | ≧ IdrevB2,
Idr2 = Id103a (Formula 4)
When | Id103a + Id113a | <IdrevB1 and | Id113a | ≧ IdrevB2,
Idr2 = Id113a (Formula 5)
When | Id103a | <IdrevB2 and | Id113a | <IdrevB2,
Idr2 = 0 (Formula 6)
Here, IdrevB1 and IdrevB2 are effective level values of the detection current for detecting the train, IdrevB1 is a value set in advance from the detection accuracy of the
すなわち、信号演算器(B)82は(式3)のように、例えば上り左側路線区及び下り左側路線区の両方に電車が在線していると判断し場合に、電流Id103aと電流Id113aの加算値を電流Idr2として演算する。 That is, the signal arithmetic unit (B) 82 adds the current Id103a and the current Id113a when, for example, it is determined that a train is present on both the left and right ascending routes as in (Equation 3). The value is calculated as the current Idr2.
また信号演算器(B)82は(式4)及び(式5)のように、例えば上り左側路線区及び下り左側路線区の一方に電車が在線していると判断し場合に、電流Id103aまたは電流Id113aを電流Idr2として決定する。
When the signal calculator (B) 82 determines that a train is on one of the left ascending route and the descending left route, for example, as in (Expression 4) and (Expression 5), the
また信号演算器(B)82は(式6)のように、例えば上り左側路線区及び下り左側路線区の両方に電車が在線していないと判断し場合に、電流Idr2を0と決定する。 Also, the signal calculator (B) 82 determines the current Idr2 to be 0 when it is determined that there is no train on both the left and right ascending routes as in (Equation 6), for example.
信号演算器(C)83は、信号演算器(B)82と同様に、上り右側路線区及び下り右側路線区のトロリ線に流れる電流の有効分Id108a及びId118aを入力として、以下の演算を行う。 Similarly to the signal calculator (B) 82, the signal calculator (C) 83 inputs the effective currents Id108a and Id118a of the current flowing through the trolley lines in the up-right and right-side road sections and performs the following calculation. .
|Id108a+Id118a|≧IdrevC1、かつ、
(|Id108a|≧IdrevC2、または、|Id118a|≧IdrevC2)のとき、
Idr1 = Id108a + Id118a (式7)
|Id108a+Id118a|<IdrevC1、かつ、|Id108a|≧IdrevC2のとき、
Idr1 = Id108a (式8)
|Id108a+Id118a|<IdrevC1、かつ、|Id113a|≧IdrevC2のとき、
Idr1 = Id118a (式9)
|Id108a|<IdrevC2、かつ、|Id118a|<IdrevC2 のとき、
Idr1 = 0 (式10)
ここで、IdrevC1およびIdrevC2は、電車を検出するための検出電流の有効レベル値であり、IdrevC1は電流検出器108a、118aの検出精度から予め設定される値、IdrevC2は電車の定格負荷電力から予め設定される値である。
| Id108a + Id118a | ≧ IdrevC1, and
(| Id108a | ≧ IdrevC2 or | Id118a | ≧ IdrevC2)
Idr1 = Id108a + Id118a (Formula 7)
When | Id108a + Id118a | <IdrevC1 and | Id108a | ≧ IdrevC2,
Idr1 = Id108a (Formula 8)
When | Id108a + Id118a | <IdrevC1 and | Id113a | ≧ IdrevC2,
Idr1 = Id118a (Formula 9)
When | Id108a | <IdrevC2 and | Id118a | <IdrevC2,
Idr1 = 0 (Formula 10)
Here, IdrevC1 and IdrevC2 are effective level values of the detection current for detecting the train, IdrevC1 is a value set in advance from the detection accuracy of the
すなわち、信号演算器(C)83は(式7)のように、例えば上り右側路線区及び下り右側路線区の両方に電車が在線していると判断した場合に、電流Id108aと電流Id118aの加算値を電流Idr1として演算する。
That is, the signal arithmetic unit (C) 83 adds the
また信号演算器(C)83は(式8)及び(式9)のように、例えば上り右側路線区及び下り右側路線区の一方に電車が在線していると判断し場合に、電流Id108aまたは電流Id118aを電流Idr1として決定する。
When the signal arithmetic unit (C) 83 determines that a train is present in one of the ascending right route section and the descending right route section as in (Expression 8) and (Expression 9), the
また信号演算器(B)82は(式10)のように、例えば上り右側路線区及び下り右側路線区の両方に電車が在線していないと判断した場合に、電流Idr1を0と決定する。 Further, the signal calculator (B) 82 determines the current Idr1 to be 0 when it is determined that the train is not present in both the ascending right route area and the descending right route area as in (Equation 10), for example.
次に、信号選択器84は、信号演算器(A)81の出力Idratと信号演算器(B)82の出力Idr2を入力として、以下の条件により、出力する信号を選択する。
Next, the
Id2≠0のとき、Idr3=Idr2 (式11)
Id2=0のとき、Idr3=Idrat (式12)
信号加算器65は、信号演算器(C)83の出力Idr1と信号選択器84の出力Idr3を以下のように加算する。
When Id2 ≠ 0, Idr3 = Idr2 (Formula 11)
When Id2 = 0, Idr3 = Idrat (Formula 12)
The signal adder 65 adds the output Idr1 of the signal calculator (C) 83 and the output Idr3 of the
Idr = Idr1 + Idr3 (式13)
変化率制限器67は、電流有効分Idrの変化率が一定範囲内となるように調整して有効電流指令値Iidrefとして出力する。
Idr = Idr1 + Idr3 (Formula 13)
The rate-of-
定電圧制御器63−1は電圧検出器104aで得られた、き電母線電圧と電圧設定値Vrefを等しくするための無効電流指令値Iiqrefを出力する。定電流制御器68−1は、有効電流指令値Iidrefとインバータ電流有効分Iid、及び無効電流指令値Iiqrefとインバータ電流無効分Iiqを、それぞれ等しくするための出力電圧指令値Vi及び位相差指令値θiを出力する。ゲート信号生成器69−1は、インバータ出力電圧がVi*sinθiで得られる正弦波となるようにゲート信号を生成する。
The constant voltage controller 63-1 outputs a reactive current command value Iiqref obtained by the
なお、有効電流指令値Iidrefは、インバータの定格出力有効電力を超えないように制限され、無効電流指令値Iiqrefは、決定された有効電流指令値Iidrefを基にしてインバータ4aの定格容量を超えないように制限される。
The active current command value Iidref is limited so as not to exceed the rated output active power of the inverter, and the reactive current command value Iiqref does not exceed the rated capacity of the
ここで定電流制御器68−1の動作を説明する。 Here, the operation of the constant current controller 68-1 will be described.
定電流制御器68−1は、有効電流Iidが有効電流指令値Iidrefより小さい場合は位相差指令値θiが大きくなるように動作するので、き電母線電圧に対してインバータ出力電圧の位相差が大きくなり、有効電流が増加する。逆に、有効電流Iidが有効電流指令値Iidrefより大きい場合は位相差指令値θiが小さくなるように動作するので、トロリ線電圧に対してインバータ出力電圧の位相差が小さくなり、有効電流が減少する。故に、有効電流Iidが有効電流指令値Iidrefと等しくなるように制御される。 Since the constant current controller 68-1 operates so that the phase difference command value θi is larger when the active current Iid is smaller than the active current command value Iidref, the phase difference of the inverter output voltage with respect to the feeder voltage is smaller. Increases the effective current. Conversely, when the effective current Iid is larger than the effective current command value Iidref, the phase difference command value θi operates so that the phase difference of the inverter output voltage becomes smaller than the trolley line voltage, and the effective current decreases. To do. Therefore, the effective current Iid is controlled to be equal to the effective current command value Iidref.
また、有効電流指令値Iidrefは、図1において電力変換装置7aの右側方向の電車負荷への供給を最優先するように電流有効分Idr1をベースとして、電力変換装置7aの左側方向の電車負荷への供給電流有効分Idr3を加算する方式としているので、一方向(図1では右方向)への電車負荷だけでなく、インバータ4aの定格容量の範囲内ではあるが、両方向の電車負荷への供給が可能となる。
Further, the effective current command value Iidref is based on the current effective amount Idr1 so as to give the highest priority to the supply of the
また、これと同時に、無効電流Iiqが無効電流指令値Iiqrefより小さい場合は出力電圧指令値Viが大きくなるように動作するので、き電母線電圧に対してインバータ出力電圧が大きくなり、無効電流が増加する。逆に、無効電流Iiqが無効電流指令値Iiqrefより大きい場合は出力電圧指令値Viが小さくなるように動作するので、き電母線電圧に対してインバータ出力電圧が小さくなり、無効電流が減少する。故に、無効電流Iiqが無効電流指令値Iiqrefと等しくなるように制御される。一方、定電圧制御器63−1で生成される無効電流指令値Iiqrefは、き電母線電圧が電圧設定値Vrefより低いと大きくなるように動作するので、無効電流Iiqが増加して、き電母線電圧は上昇する。逆に、き電母線電圧が電圧設定値Vrefより高いと小さくなるように動作するので、無効電流Iiqが減少して、き電母線電圧は低下する。故に、電圧設定値Vrefと等しく制御される。 At the same time, when the reactive current Iiq is smaller than the reactive current command value Iiqref, the inverter operates so that the output voltage command value Vi becomes larger. Therefore, the inverter output voltage becomes larger than the feeder voltage, and the reactive current is reduced. To increase. On the contrary, when the reactive current Iiq is larger than the reactive current command value Iiqref, the operation is performed so that the output voltage command value Vi becomes smaller. Therefore, the inverter output voltage becomes smaller than the feeder voltage, and the reactive current decreases. Therefore, the reactive current Iiq is controlled to be equal to the reactive current command value Iiqref. On the other hand, the reactive current command value Iiqref generated by the constant voltage controller 63-1 operates so as to increase when the feeder bus voltage is lower than the voltage setting value Vref. The bus voltage rises. On the contrary, since the operation is performed so that the feeder bus voltage is higher than the voltage setting value Vref, the reactive current Iiq is reduced and the feeder bus voltage is lowered. Therefore, it is controlled to be equal to the voltage set value Vref.
以上、本実施の形態によれば、三相電源側(1a、1b、1s)の位相が異なっていても、単相き電母線には、電車負荷に応じた単相電力を供給することができるので、切替セクションを無くした交流き電回路を提供することができる。また、変電所の両方向の電車負荷の距離に応じて、単相電力の供給量が変電所間の通信を用いることなく自律的に調整されるので、電圧降下および送電損失を適切に低減することができ、コストも削減できる。 As described above, according to the present embodiment, even if the phases of the three-phase power supply sides (1a, 1b, 1s) are different, single-phase power corresponding to the train load can be supplied to the single-phase feeder bus. Therefore, it is possible to provide an AC feeder circuit that eliminates the switching section. In addition, according to the distance of the train load in both directions of the substation, the supply amount of single-phase power is adjusted autonomously without using communication between substations. And cost can be reduced.
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。 The above description is an embodiment of the present invention, and does not limit the apparatus and method of the present invention, and various modifications can be easily implemented.
1a、1b、1s…電力系統、2a、2b… 三相変圧器、3a、3b…コンバータ、4a、4b…インバータ、5a、5b…直流コンデンサ、6a、6b、6c… 上り線のトロリ線、7a、7b…電力変換装置、8a、8b、8c…下り線のトロリ線、9s、9…三相二相変圧器、10… 切替セクション、21…中セクション、22…真空開閉器、11a、11b…き電回路側変換器接続母線、12a、12b、13a、13b…単巻変圧器、51a、51b、51s、51e…開閉器(スイッチ)、52a、52b…インバータ制御装置、53a、53b…コンバータ制御装置、101a、101b、105a、105b…電流検出器、103a、113a、103b、113b…電流検出器、108a、118a、108b、118b…電流検出器、109a、110a、109b、110b…電流検出器、104a、104b、106a、106b…電圧検出器、61−1〜61−7 …電流有効分検出器、62 …電流無効分検出器、63−1、63−2…定電圧制御器、64−1、64−2…位相検出回路、65…信号加算器、67…変化率制限器
68−1、68−2…定電流制御器、69−1、69−2…ゲート信号生成器
70…三相/二相変換器、81…信号演算器(A)、82…信号演算器(B)、83…信号演算器(C)、84…信号選択器。
1a, 1b, 1s ... power system, 2a, 2b ... three-phase transformer, 3a, 3b ... converter, 4a, 4b ... inverter, 5a, 5b ... DC capacitor, 6a, 6b, 6c ... upstream trolley wire, 7a , 7b ... Power converter, 8a, 8b, 8c ... Downward trolley wire, 9s, 9 ... Three-phase two-phase transformer, 10 ... Switching section, 21 ... Middle section, 22 ... Vacuum switch, 11a, 11b ... Feeder circuit side converter connection bus, 12a, 12b, 13a, 13b ... Single-turn transformer, 51a, 51b, 51s, 51e ... Switch (switch), 52a, 52b ... Inverter controller, 53a, 53b ... Converter control Apparatus, 101a, 101b, 105a, 105b ... current detector, 103a, 113a, 103b, 113b ... current detector, 108a, 118a, 108b, 118b
Claims (5)
前記第2コンバータ制御装置は、
片側方向のき電系統に供給されている電流の電流計測値と、接続母線電圧計測値を入力として、前記片側方向のき電系統に電力供給する際の第1出力電流目標値を演算する第1演算手段と、
前記片側方向とは反対方向のき電系統に電力供給する際の複数の第2出力電流目標値を演算する第2演算手段と、
前記複数の第2出力電流目標値のうち1つを選択して、第3出力電流目標値として提供する選択手段と、
前記第1出力電流目標値及び第3出力電流目標値を合成した出力電流目標値を提供する合成手段、
を有することを特徴とする電気鉄道用交流き電装置。 A first converter that converts commercial system three-phase AC power into DC power, a first converter control device, a second converter that converts the DC power into single-phase AC power, and a second converter control device, In electric railway AC feeders composed of a plurality of power converters combined with each other,
The second converter control device includes:
First, a first output current target value for calculating the first output current when power is supplied to the one-side feeder system is input using the measured current value of the current supplied to the one-side feeder system and the measured connection bus voltage. One computing means;
A second calculating means for calculating a plurality of second output current target values when power is supplied to a feeding system in a direction opposite to the one-side direction;
Selecting means for selecting one of the plurality of second output current target values and providing it as a third output current target value;
Combining means for providing an output current target value obtained by combining the first output current target value and the third output current target value;
An AC power feeder for electric railways, comprising:
Priority Applications (1)
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CN103935246A (en) * | 2014-02-28 | 2014-07-23 | 青岛四方车辆研究所有限公司 | Auxiliary power supply system for motor train unit and fault load reducing method |
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-
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- 2008-11-19 JP JP2008295844A patent/JP2010120513A/en not_active Withdrawn
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CN103935246B (en) * | 2014-02-28 | 2015-12-02 | 青岛四方车辆研究所有限公司 | Motor train unit auxiliary power supply system and fault off-load method |
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