JP2018134922A - Cooling water flow rate control method and power conversion device - Google Patents
Cooling water flow rate control method and power conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018134922A JP2018134922A JP2017029542A JP2017029542A JP2018134922A JP 2018134922 A JP2018134922 A JP 2018134922A JP 2017029542 A JP2017029542 A JP 2017029542A JP 2017029542 A JP2017029542 A JP 2017029542A JP 2018134922 A JP2018134922 A JP 2018134922A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- flow rate
- electric vehicle
- cooling
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 113
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 19
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 19
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、水冷式の冷却装置の冷却水流量制御方法に関する。特に、電鉄用電力変換装置の冷却装置における冷却水流量の制御方法に関する。 The present invention relates to a cooling water flow rate control method for a water-cooled cooling device. In particular, the present invention relates to a method for controlling a cooling water flow rate in a cooling device of a power converter for electric railway.
電気鉄道システムでは、様々な電力変換装置が地上に配置されており、これらの電力変換装置によって、電気車の力行に必要な電力の供給や減速時に発生する電力の回生が行われる。 In an electric railway system, various power conversion devices are arranged on the ground, and these power conversion devices supply power necessary for powering an electric vehicle and regenerate power generated during deceleration.
図８に示すように、従来の電気鉄道システム１２において、き電線３は複数の区間Ｃ、Ｄ（以後、この区間を電力供給区間Ｃ、Ｄと呼ぶ）に分割されており、電力供給区間Ｃ、Ｄごとに電力供給や電力回生を分担する電力変換装置ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2が設置される。電力変換装置ｃ1、ｃ2は、電力供給区間Ｃを受け持ち、電力変換装置ｃ1により電力供給区間Ｃを通行中の電気車１３へ電力供給が行われ、電力変換装置ｃ2により電力供給区間Ｃを通行中の電気車１３からの電力回生が行われる。同様に、電力変換装置ｄ1、ｄ2は、電力供給区間Ｄを受け持ち、電力変換装置ｄ1により電力供給区間Ｄを通行中の電気車１３へ電力供給が行われ、電力変換装置ｄ2により電力供給区間Ｄを通行中の電気車１３からの電力回生が行われる。
As shown in FIG. 8, in the conventional
電力変換装置ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2は、半導体やリアクトル、変圧器などにより構成されており、電力供給や電力回生に伴いこれらが発熱する。その冷却のために水冷式の冷却装置を備える機種がある。 The power converters c 1 , c 2 , d 1 , and d 2 are configured by semiconductors, reactors, transformers, and the like, and these generate heat with power supply and power regeneration. There is a model equipped with a water-cooled cooling device for the cooling.
図９に示すように、水冷式の冷却装置１４は、水を冷媒として循環させる。冷却水の循環は電動ポンプ７で行っており電力を消費するので、省電力化のためには循環させる冷却水流量を発熱体９（半導体、リアクトル、変圧器など）の発熱量に合わせ調節することが望ましい。電力変換装置ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2の供給電力（または、回生電力）が大きくなると、電力変換装置ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2に備えられた発熱体９の発熱量が増えるため、冷却装置１４の冷却水流量を増やす必要がある。一方で、必要以上の冷却水を循環させると電動ポンプ７の消費電力が無駄になるので、電力変換装置ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2における供給電力（または、回生電力）が小さくなり発熱体９の発熱量が減ったときは冷却装置１４の冷却水流量を減らしてよい。
As shown in FIG. 9, the water-cooled
また、従来技術に係る水冷式の冷却装置では、電力変換装置の発熱量に応じて適正な（必要十分な）冷却水流量となるように冷却装置を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。 Moreover, in the water-cooling type cooling device according to the related art, a technology for controlling the cooling device so as to obtain an appropriate (necessary and sufficient) cooling water flow rate according to the heat generation amount of the power conversion device has been proposed (for example, Patent Document 1).
電鉄用電力変換装置は、電気車の通行に伴って電力供給（または、電力回生）による発熱が生じるため、発熱には間欠が多い。冷却装置の電動ポンプを省電力運転するためには、電気車が通行していないときは最低冷却水流量にしておき、電気車の通行時に発熱量に応じて冷却水流量を増やすことが望ましい。しかし、電鉄用電力変換装置は、電力変換装置の中でも大型な部類であり、冷却水量が多い。例えば、機種にもよるが数百リットルの冷却水を循環させる冷却装置もあり、冷却水流量を増やす際には大きな運動エネルギーを与える必要がある。このため、最低冷却水流量から電気車の通行時の冷却に必要な冷却水流量に引き上げるまでには数分を要する場合がある。高出力の電動ポンプを用いれば、この制御遅れ時間を短縮できるが、高出力の電動ポンプは大型で高価なため採用することが困難である。したがって、電鉄用電力変換装置に対して、特許文献１に記載されたような最適制御技術を適用することが困難であり、最大負荷の発熱量に合わせた一定の冷却水流量で冷却を行っているのが実情である。
In the electric power converter for electric railways, heat is generated due to power supply (or power regeneration) with the passage of the electric vehicle. In order to perform power-saving operation of the electric pump of the cooling device, it is desirable to set the minimum cooling water flow rate when the electric vehicle is not passing, and increase the cooling water flow rate according to the heat generation amount when the electric vehicle is passing. However, power converters for electric railways are a large category among power converters and have a large amount of cooling water. For example, depending on the model, there is a cooling device that circulates several hundred liters of cooling water, and it is necessary to give a large kinetic energy when increasing the cooling water flow rate. For this reason, it may take several minutes to raise the minimum cooling water flow rate to the cooling water flow rate necessary for cooling when the electric vehicle is passing. If a high-output electric pump is used, this control delay time can be shortened, but the high-output electric pump is difficult to adopt because it is large and expensive. Therefore, it is difficult to apply the optimum control technique as described in
本発明は、上記の事情を鑑みて成されたものであり、電鉄用電力変換装置に備えられる水冷式の冷却装置において、省電力かつ信頼性の高い冷却水流量制御技術を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power-saving and highly reliable cooling water flow rate control technique in a water-cooled cooling device provided in a power converter for electric railways. It is said.
上記目的を達成する本発明の冷却水流量制御方法の一態様は、複数の区間に分割されたき電線の一つの区間に設けられ、該一つの区間を通行する電気車への電力供給または該一つの区間を通行する電気車からの電力回生を行う電力変換装置の冷却装置であって、冷却水を循環させるポンプと、該ポンプの制御を行うコントローラと、を備える冷却装置における冷却水流量制御方法であって、前記一つの区間に隣接する他の区間に、前記冷却水の流量が前記電力変換装置の冷却に必要な流量となるように、前記ポンプの制御を開始する冷却開始電気車位置を予め設定し、前記一つの区間に、前記冷却水の流量が所定の最低流量となるように前記ポンプの制御を行う冷却停止電気車位置を予め設定し、前記コントローラが、電気車の現在位置と、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力または現在回生電力を受信し、前記冷却開始電気車位置を通過した電気車の現在消費電力または現在回生電力に応じて、前記冷却水の流量が前記電力変換装置の冷却に必要な流量となるように前記ポンプを制御し、前記冷却開始電気車位置と前記冷却停止電気車位置の間を通行する電気車がない場合、前記冷却水の流量が所定の最低流量となるように前記ポンプを制御することを特徴としている。 One aspect of the cooling water flow rate control method of the present invention that achieves the above object is to provide power to an electric vehicle that is provided in one section of a feeder line divided into a plurality of sections and that passes through the one section. Cooling water flow rate control method in a cooling device for a power converter that regenerates electric power from an electric vehicle that passes through one section, comprising a pump that circulates the cooling water and a controller that controls the pump In another section adjacent to the one section, a cooling start electric vehicle position for starting control of the pump is set so that the flow rate of the cooling water becomes a flow rate necessary for cooling the power converter. Preset a cooling stop electric vehicle position for controlling the pump so that the cooling water flow rate becomes a predetermined minimum flow rate in the one section, and the controller sets the current position of the electric vehicle , The current flow or current regenerative power of the electric vehicle at the current position is received, and the flow rate of the cooling water is the power according to the current power consumption or the current regenerative power of the electric vehicle that has passed the cooling start electric vehicle position. When the pump is controlled so as to have a flow rate necessary for cooling the converter, and there is no electric vehicle passing between the cooling start electric vehicle position and the cooling stop electric vehicle position, the flow rate of the cooling water is a predetermined flow rate. The pump is controlled so as to have a minimum flow rate.
また、上記目的を達成する本発明の冷却水流量制御方法の他の態様は、上記冷却水流量制御方法において、前記コントローラは、前記電気車の現在消費電力と当該現在消費電力における前記電力変換装置の発熱量に応じた冷却水流量の相関を示す目標流量設定用マップ、または、前記電気車の現在回生電力と当該現在回生電力における前記電力変換装置の発熱量に応じた冷却水流量の相関を示す目標流量設定用マップに基づいて、前記電力変換装置の冷却に必要な冷却水の流量を決定し、決定された流量となるように前記ポンプを制御することを特徴としている。 In another aspect of the cooling water flow rate control method of the present invention that achieves the above object, in the cooling water flow rate control method, the controller includes the current power consumption of the electric vehicle and the power conversion device for the current power consumption. The target flow rate setting map showing the correlation of the cooling water flow rate according to the heat generation amount of the current, or the correlation between the current regenerative power of the electric vehicle and the cooling water flow rate according to the heat generation amount of the power converter at the current regenerative power On the basis of the target flow rate setting map shown, the flow rate of the cooling water necessary for cooling the power converter is determined, and the pump is controlled to be the determined flow rate.
また、上記目的を達成する本発明の冷却水流量制御方法の他の態様は、上記冷却水流量制御方法において、前記電気車の現在位置、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力及び現在回生電力の情報を、前記電力変換装置の外部に設けられた司令所に集約し、前記コントローラは、前記司令所に集約された情報を受信して、前記ポンプを制御することを特徴としている。 Further, another aspect of the cooling water flow rate control method of the present invention that achieves the above object is that in the cooling water flow rate control method, the current position of the electric vehicle, the current power consumption and the current regeneration of the electric vehicle at the current position. The power information is collected in a command center provided outside the power converter, and the controller receives the information collected in the command center and controls the pump.
また、上記目的を達成する本発明の電力変換装置の一態様は、複数の区間に分割されたき電線の一つの区間に設けられ、該一つの区間を通行する電気車への電力供給または該一つの区間を通行する電気車からの電力回生を行う電力変換装置であって、前記電力変換装置は、電力供給または電力回生の際に生じる熱を冷却する冷却装置を備え、前記冷却装置は、冷却水を循環させるポンプと、該ポンプの制御を行うコントローラと、前記電気車の現在位置、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力または現在回生電力の情報を受信する通信装置と、を備え、前記コントローラは、前記通信装置から前記情報を受信し、前記冷却開始電気車位置を通過した電気車の現在消費電力または現在回生電力に応じて、前記冷却水の流量が前記電力変換装置の冷却に必要な流量となるように、前記ポンプを制御し、予め前記一つの区間に設定された冷却停止電気車位置と前記冷却開始電気車位置の間を通行する電気車がない場合、前記冷却水の流量が所定の最低流量となるように前記ポンプを制御することを特徴としている。 Also, one aspect of the power conversion device of the present invention that achieves the above object is provided in one section of a feeder line divided into a plurality of sections and supplies power to an electric vehicle that passes through the one section or the one section. A power conversion device that performs power regeneration from an electric vehicle that passes through one section, wherein the power conversion device includes a cooling device that cools heat generated during power supply or power regeneration, and the cooling device is a cooling device. A pump that circulates water, a controller that controls the pump, a current position of the electric vehicle, and a communication device that receives information on the current power consumption or the current regenerative power of the electric vehicle at the current position, The controller receives the information from the communication device, and the flow rate of the cooling water depends on the current power consumption or the current regenerative power of the electric vehicle that has passed the cooling start electric vehicle position. When there is no electric vehicle that controls the pump so that the flow rate is necessary for cooling the conversion device and passes between the cooling stop electric vehicle position set in advance in the one section and the cooling start electric vehicle position The pump is controlled so that the flow rate of the cooling water becomes a predetermined minimum flow rate.
また、上記目的を達成する本発明の電力変換装置の他の態様は、上記電力変換装置において、前記コントローラは、前記電気車の現在消費電力と当該現在消費電力における前記電力変換装置の発熱量に応じた冷却水流量との相関を示す目標流量設定用マップ、または、前記電気車の現在回生電力と当該現在回生電力における前記電力変換装置の発熱量に応じた冷却水流量との相関を示す目標流量設定用マップを備え、この目標流量設定用マップに基づいて、前記冷却水の流量を決定し、決定された流量となるように前記ポンプを制御することを特徴としている。 According to another aspect of the power conversion device of the present invention that achieves the above object, in the power conversion device, the controller determines the current power consumption of the electric vehicle and the amount of heat generated by the power conversion device at the current power consumption. A target flow rate setting map showing a correlation with the corresponding cooling water flow rate, or a target showing a correlation between the current regenerative power of the electric vehicle and the cooling water flow rate according to the heat generation amount of the power converter at the current regenerative power A flow rate setting map is provided, the flow rate of the cooling water is determined based on the target flow rate setting map, and the pump is controlled to have the determined flow rate.
また、上記目的を達成する本発明の電気鉄道システムの一態様は、上記の電力変換装置と、前記電力変換装置の冷却装置の通信装置に送信される、電気車の現在位置、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力及び現在回生電力の情報を集約する司令所を備えたことを特徴としている。 Moreover, one aspect of the electric railway system of the present invention that achieves the above object is the current position of the electric vehicle, which is transmitted to the power conversion device and the communication device of the cooling device of the power conversion device, at the current position. A command center for collecting information on current power consumption and current regenerative power of the electric vehicle is provided.
以上の発明によれば、電鉄用電力変換装置に備えられる水冷式の冷却装置を省電力化し、信頼性を向上することができる。 According to the above invention, it is possible to save power and improve the reliability of the water-cooled cooling device provided in the electric power converter.
本発明の実施形態に係る冷却水流量制御方法及び電力変換装置並びにこの電力変換装置を備える電気鉄道システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、その特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、設計変更されたものも、本発明の技術的範囲に属する。 A cooling water flow rate control method, a power converter, and an electric railway system including the power converter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment, and the design can be changed as appropriate within a range that does not impair the characteristics thereof, and the design change also belongs to the technical scope of the present invention.
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る電気鉄道システム１は、電気車２、き電線３、電力変換装置ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を備える。き電線３は複数の区間Ａ、Ｂ（以後、この区間を電力供給区間Ａ、Ｂと呼ぶ）に分割されており、電力供給区間Ａ、Ｂごとに電力供給や電力回生を分担する電力変換装置ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2が設置される。
As shown in FIG. 1, the
電力変換装置ａ1、ａ2は、電力供給区間Ａを受け持ち、電力変換装置ａ1により電力供給区間Ａを通行中の電気車２に対して電力供給が行われ、電力変換装置ａ2により電力供給区間Ａを通行中の電気車２からの電力回生が行われる。同様に、電力変換装置ｂ1、ｂ2は、電力供給区間Ｂを受け持ち、電力変換装置ｂ1により電力供給区間Ｂを通行中の電気車２に対して電力供給が行われ、電力変換装置ｂ2により電力供給区間Ｂを通行中の電気車２からの電力回生が行われる。以後、電力変換装置ｂ1、ｂ2の構成及び動作について詳細に説明する。電力変換装置ａ1、ａ2の構成及び動作については、電力変換装置ｂ1、ｂ2と同様であるので、詳細な説明を省略する。
The power conversion devices a 1 and a 2 are in charge of the power supply section A, the power conversion apparatus a 1 supplies power to the
図２に示すように、電気車２は、図示省略の通信部を備え、この通信部を介して、電気車２から電力変換装置ｂ1（及び、電力変換装置ｂ2）に、電気車２の現在位置、現在消費電力、現在回生電力が伝達される。つまり、電気車２には、電気車２の現在位置を検出する位置検出部、電気車２の現在消費電力を検出する消費電力検出部、電気車２の現在回生電力を検出する回生電力検出部、が備えられ、各検出部で検出された情報が通信部を介して電力変換装置ｂ1、ｂ2に送信される。
As shown in FIG. 2, the
通信部は、例えば、一定時間ごとに、電気車２の現在位置などの情報を電力変換装置ｂ1（及び、電力変換装置ｂ2）に伝達する。電気車２と電力変換装置ｂ1、ｂ2との間の通信方法は、特に限定されるものではなく、直接方式（無線、レーザ、電力線通信など）による通信方法や、基地局（例えば、無線＋専用線または公衆回線）などを介した間接方式による通信方法が用いられる。また、電気車２の現在位置を特定する方法も、特に限定されるものではなく、例えば、軌道信号を用いた方法やＧＰＳを用いた方法（特許文献３、４）などにより電気車２の現在位置が特定される。
For example, the communication unit transmits information such as the current position of the
電力変換装置ｂ1、ｂ2には、図３に示すような冷却装置４がそれぞれ備えられる。冷却装置４は、通信装置５、冷却装置コントローラ６、電動ポンプ７、熱交換器８を備える。
The power converters b 1 and b 2 are each provided with a cooling device 4 as shown in FIG. The cooling device 4 includes a
通信装置５は、通信ネットワークに接続されており、この通信ネットワークから、電気車２の現在位置、現在消費電力、現在回生電力を受信し、受信した情報を冷却装置コントローラ６に送信する。
The
冷却装置コントローラ６は、これらの情報を元に適正な冷却水流量を決定し、決定された冷却水流量となるように電動ポンプ７を制御する。電気車２に電力供給を行う電力変換装置ｂ1では、冷却装置コントローラ６には、例えば、図４（ａ）に示すような、電気車２の現在消費電力と、この現在消費電力に応じた適正な（電力変換装置ｂ1の発熱を冷却するために必要かつ十分な）目標冷却水流量の相関を示す目標流量設定用マップが格納される。そして、このマップに基づいて、電気車２の現在消費電力に応じた冷却装置４の目標冷却水流量が設定される。また、電気車２からの電力回生を行う電力変換装置ｂ2では、冷却装置コントローラ６には、例えば、図４（ｂ）に示すような、電気車２の現在回生電力と、この現在回生電力に応じた適正な（電力変換装置ｂ2の発熱を冷却するために必要かつ十分な）目標冷却水流量の相関を示す目標流量設定用マップが格納される。そして、このマップに基づいて、電気車２の現在回生電力に応じた冷却装置４の目標冷却水流量が設定される。
The
電動ポンプ７は、電力変換装置ｂ1、ｂ2の発熱体９（例えば、半導体、リアクトル、変圧器など）の近傍に冷却水を循環させる。熱交換器８は、冷却水の熱を外部に放出する。
The
ここで、図５に基づいて、電力変換装置ｂ1、ｂ2を冷却する冷却装置４の冷却水循環開始から循環停止までの流れを説明する。電力供給区間Ａ、Ｂは連続した区間であり、電気車２は電力供給区間Ａ、電力供給区間Ｂの順に通行する。
Here, based on FIG. 5, the flow from the cooling water circulation start to the circulation stop of the cooling device 4 for cooling the power conversion devices b 1 and b 2 will be described. The power supply sections A and B are continuous sections, and the
電力変換装置ｂ1、ｂ2の冷却装置コントローラ６には所定の値として、冷却開始電気車位置（Ｐｓ）、冷却停止電気車位置（Ｐｅ）が設定される。説明の便宜上、電力変換装置ｂ1、ｂ2に設定された冷却開始電気車位置（Ｐｓ）と冷却停止電気車位置（Ｐｅ）が同じ位置の場合を例示して説明するが、冷却開始電気車位置（Ｐｓ）や冷却停止電気車位置（Ｐｅ）は、電力変換装置ｂ1、ｂ2ごとにそれぞれ設定されるものである。
電力変換装置ｂ1、ｂ2の冷却装置コントローラ６は、電気車２から受信した電気車２の現在位置と、冷却装置コントローラ６に設定された冷却開始電気車位置（Ｐｓ）および冷却停止電気車位置（Ｐｅ）とを比較して、電気車２の現在位置に応じた冷却水循環制御方法の切り替えタイミングを得る。
As the predetermined values, the cooling start electric vehicle position (Ps) and the cooling stop electric vehicle position (Pe) are set in the
The
冷却開始電気車位置（Ｐｓ）は、最低冷却水流量から制御目標冷却水流量に達するまでの制御遅れ時間を考慮して、電力供給区間Ｂよりも手前（例えば、電力供給区間Ａの終端近く）に設定される。冷却停止電気車位置（Ｐｅ）は、例えば、電力供給区間Ｂの終端に設定される。 The cooling start electric vehicle position (Ps) is in front of the power supply section B (for example, near the end of the power supply section A) in consideration of the control delay time from the minimum coolant flow rate to the control target coolant flow rate. Set to The cooling stop electric vehicle position (Pe) is set at the end of the power supply section B, for example.
図５（ａ）では、電気車２は電力供給区間Ａを通行中であり、電力変換装置ａ1が電力供給を行い、電力変換装置ａ2が電力回生を行っている。電力変換装置ｂ1、ｂ2は、まだ電力供給・電力回生を行っていない。
In FIG. 5A, the
図５（ｂ）は、電気車２が電力変換装置ｂ1、ｂ2の冷却開始電気車位置（Ｐｓ）に到達した場面である。このとき、電力変換装置ｂ1、ｂ2に備えられた冷却装置４は、冷却水の循環を開始する。このときの冷却水流量は、電力変換装置ｂ1（または、電力変換装置ｂ2）の発熱量に合わせて適正な流量となるように、電気車２の現在消費電力、現在回生電力と、電力変換装置ｂ1（または、電力変換装置ｂ2）の発熱量に応じた冷却水流量の相関によって制御目標値が決定される。すなわち、電力供給を担う電力変換装置ｂ1に備えられた冷却装置４では、電気車２の冷却開始電気車位置（Ｐｓ）における消費電力に応じて冷却水流量が決定され、決定された冷却水流量となるように電動ポンプ７の制御が開始される。同様に、電力回生を担う電力変換装置ｂ2に備えられた冷却装置４では、電気車２の冷却開始電気車位置（Ｐｓ）における現在回生電力に応じて冷却水流量が決定され、決定された冷却水流量となるように電動ポンプ７の制御が開始される。
FIG. 5B is a scene where the
図５（ｃ）では、電気車２は、電力供給区間Ｂを通行中である。電力変換装置ｂ1が電気車２に電力供給を行っており、変動する現在消費電力（移動する電気車２の位置における現在消費電力）に応じて、適正な冷却水流量を決定して電動ポンプ７を駆動する制御が継続される。同様に、電力変換装置ｂ2では、変動する現在回生電力（移動する電気車２の位置における現在回生電力）に応じて、適正な冷却水流量を決定して電動ポンプ７が制御される。
In FIG. 5C, the
この制御により、例えば、図６に示すように、電力変換装置ｂ1、ｂ2に備えられた冷却装置４は、電力供給区間Ｂに電気車２が進入する前に、事前に冷却水の循環を開始することができる。その結果、制御遅れがあったとしても電力供給区間Ｂに電気車２が進入した時点には適正な冷却水流量を循環させることができる。そして、電気車２が冷却停止電気車位置（Ｐｅ）を通過した後は、その時点での冷却水流量を所定の冷却水クールダウン時間（例えば、ｎ分間（ｎは、任意に設定可能であり、具体的にはｎ＝３などが設定される））継続させた後、冷却水流量が所定の最低流量となるように制御される。
With this control, for example, as shown in FIG. 6, the cooling device 4 provided in the power conversion devices b 1 and b 2 circulates the cooling water in advance before the
つまり、電力変換装置ｂ1、ｂ2（または、電力変換装置ａ1、ａ2）は、その電力供給区間Ｂ（または、電力供給区間Ａ）に電気車２が進入すると、電力供給・回生を開始して発熱する。この発熱に備えて適正な冷却水流量を冷却装置４に循環させる必要があるが、前述の通り、電気鉄道システム１に用いられる冷却装置４においては、冷却水の循環を開始してから目標の流量になるまでに、数分の時間遅れがある。
That is, when the
そこで、この制御遅れを考慮して予め冷却開始電気車位置（Ｐｓ）を設定し、この冷却開始電気車位置（Ｐｓ）に基づいて、電気車２が電力供給区間Ｂに進入して電力供給・電力回生の開始より制御遅れ時間分前に、事前に冷却水流量の制御を開始する。このとき、電気車２の消費電力・回生電力に応じて適正な（発熱を冷却するために必要かつ十分な）冷却水流量を決定し、これを目標値として電動ポンプ７が制御される。電気車２が電力供給区間Ｂを通過して（つまり、電気車２が冷却停止電気車位置（Ｐｅ）を通過して）、電力変換装置ｂ1、ｂ2からの電力供給・電力回生が停止した後は、その時点で冷却水流量を所定の冷却期間継続させた後、所定の最低流量となるように電動ポンプ７が制御される。
Therefore, in consideration of this control delay, a cooling start electric vehicle position (Ps) is set in advance, and based on this cooling start electric vehicle position (Ps), the
なお、同一の電力供給区間Ｂに複数の電気車２が進入して、電力変換装置ｂ1、ｂ2が複数の電気車２に対して電力供給（または、複数の電気車２からの電力回生）を行う場合、一つ目の電気車２が電力供給区間Ｂの冷却開始電気車位置（Ｐｓ）に到達した時点で、冷却水流量の制御が開始され、すべての電気車２が電力供給区間Ｂの冷却停止電気車位置（Ｐｅ）を通過するまで冷却水流量の制御が継続される。冷却水流量の制御目標は、前述のＰｓ−Ｐｅ間を通行中のすべての電気車２の現在消費電力（または、現在回生電力）の合計値に応じて決定される。
A plurality of
本発明の第２実施形態に係る電気鉄道システムについて、図７に基づいて詳細に説明する。第２実施形態に係る電気鉄道システム１０は、電気車２から電力変換装置ｂ1、ｂ2（または、電力変換装置ａ1、ａ2）への情報伝達の経路以外は、第１実施形態の電気鉄道システム１と同様であるので、異なる部分について詳細に説明する。
The electric railway system according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The
図７に示すように、本発明の第２実施形態に係る電気鉄道システム１０は、電気車２の現在位置などの情報を中継する司令所１１を備える。そして、電気車２の現在位置、現在消費電力、現在回生電力は、電気車２から司令所１１に伝達された後、司令所１１が中継して電力変換装置ｂ1、ｂ2に伝達される。電気車２と司令所１１との間（または、電力変換装置ｂ1、ｂ2と司令所１１との間）の通信方法は、特に限定されるものはなく、例えば、第１実施形態の電気鉄道システム１と同様の通信方法が用いられる。
As shown in FIG. 7, the
以上のような、本発明の実施形態に係る電気鉄道システム１、１０によれば、電力変換装置ｂ1、ｂ2（または、電力変換装置ａ1、ａ2）に備えられた冷却装置４は、電気車２の現在位置、現在消費電力、現在回生電力を把握することで、制御遅れ時間があっても、電力変換装置ｂ1、ｂ2（または、電力変換装置ａ1、ａ2）が電力供給（または、回生電力の吸収）を開始して発熱する前に適正な冷却水流量に制御することができる。
According to the
これにより、特別に高出力の電動ポンプを用いずに信頼性の高い冷却性能が実現可能であり、電力変換装置ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2が大型化、高コスト化することがない。 As a result, highly reliable cooling performance can be realized without using a special high-output electric pump, and the power converters a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 can be increased in size and cost. Absent.
また、本発明の実施形態に係る冷却水流量制御方法によれば、冷却装置４の冷却水流量は、冷却に必要かつ十分な量に制御される。これにより、冷却水の循環のための電動ポンプ７が消費する電力を節約することができる。
Moreover, according to the cooling water flow rate control method according to the embodiment of the present invention, the cooling water flow rate of the cooling device 4 is controlled to an amount necessary and sufficient for cooling. Thereby, the electric power consumed by the
１、１０…電気鉄道システム
２…電気車
３…き電線
４…冷却装置
５…通信装置
６…冷却装置コントローラ（コントローラ）
７…電動ポンプ（ポンプ）
８…熱交換器
９…発熱体
１１…司令所
ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2…電力変換装置
DESCRIPTION OF
7 ... Electric pump (pump)
8 ...
Claims (6)
前記一つの区間に隣接する他の区間に、前記冷却水の流量が前記電力変換装置の冷却に必要な流量となるように、前記ポンプの制御を開始する冷却開始電気車位置を予め設定し、
前記一つの区間に、前記冷却水の流量が所定の最低流量となるように前記ポンプの制御を行う冷却停止電気車位置を予め設定し、
前記コントローラが、
電気車の現在位置と、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力または現在回生電力を受信し、
前記冷却開始電気車位置を通過した電気車の現在消費電力または現在回生電力に応じて、前記冷却水の流量が前記電力変換装置の冷却に必要な流量となるように前記ポンプを制御し、
前記冷却開始電気車位置と前記冷却停止電気車位置の間を通行する電気車がない場合、前記冷却水の流量が所定の最低流量となるように前記ポンプを制御する
ことを特徴とする冷却水流量制御方法。 Cooling of a power conversion device provided in one section of a feeder divided into a plurality of sections and supplying power to an electric vehicle passing through the one section or regenerating power from an electric vehicle passing through the one section A cooling water flow rate control method in a cooling device comprising a pump for circulating cooling water and a controller for controlling the pump,
In another section adjacent to the one section, a cooling start electric vehicle position for starting control of the pump is set in advance so that the flow rate of the cooling water becomes a flow rate necessary for cooling the power converter,
In the one section, preset a cooling stop electric vehicle position for controlling the pump so that the flow rate of the cooling water becomes a predetermined minimum flow rate,
The controller is
Receiving the current position of the electric car and the current power consumption or current regenerative power of the electric car at the current position;
According to the current power consumption or current regenerative power of the electric vehicle that has passed through the cooling start electric vehicle position, the pump is controlled so that the flow rate of the cooling water becomes a flow rate necessary for cooling the power converter,
When there is no electric vehicle passing between the cooling start electric vehicle position and the cooling stop electric vehicle position, the pump is controlled so that the flow rate of the cooling water becomes a predetermined minimum flow rate. Flow rate control method.
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却水流量制御方法。 The controller includes a target flow rate setting map indicating a correlation between a current power consumption of the electric vehicle and a cooling water flow rate according to a heat generation amount of the power conversion device at the current power consumption, or a current regenerative power of the electric vehicle. Based on the target flow rate setting map showing the correlation of the cooling water flow rate according to the heat generation amount of the power conversion device in the current regenerative power, the flow rate of the cooling water necessary for cooling the power conversion device is determined and determined. The cooling water flow rate control method according to claim 1, wherein the pump is controlled so as to have a high flow rate.
前記コントローラは、前記司令所に集約された情報を受信して、前記ポンプを制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却水流量制御方法。 Information on the current position of the electric vehicle, current power consumption and current regenerative power of the electric vehicle at the current position is collected in a command center provided outside the power converter,
3. The cooling water flow rate control method according to claim 1, wherein the controller receives information collected at the command center and controls the pump. 4.
前記電力変換装置は、電力供給または電力回生の際に生じる熱を冷却する冷却装置を備え、
前記冷却装置は、冷却水を循環させるポンプと、該ポンプの制御を行うコントローラと、前記電気車の現在位置、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力または現在回生電力の情報を受信する通信装置と、を備え、
前記コントローラは、前記通信装置から前記情報を受信し、前記冷却開始電気車位置を通過した電気車の現在消費電力または現在回生電力に応じて、前記冷却水の流量が前記電力変換装置の冷却に必要な流量となるように前記ポンプを制御し、予め前記一つの区間に設定された冷却停止電気車位置と前記冷却開始電気車位置の間を通行する電気車がない場合、前記冷却水の流量が所定の最低流量となるように前記ポンプを制御する
ことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device provided in one section of a feeder divided into a plurality of sections and supplying power to an electric vehicle passing through the one section or regenerating power from an electric vehicle passing through the one section. And
The power conversion device includes a cooling device that cools heat generated during power supply or power regeneration,
The cooling device includes a pump that circulates cooling water, a controller that controls the pump, and a current position of the electric vehicle, and communication that receives information on current power consumption or current regenerative power of the electric vehicle at the current position. An apparatus,
The controller receives the information from the communication device, and the flow rate of the cooling water is used to cool the power converter according to the current power consumption or the current regenerative power of the electric vehicle that has passed the cooling start electric vehicle position. When the pump is controlled to have a necessary flow rate and there is no electric vehicle passing between the cooling stop electric vehicle position and the cooling start electric vehicle position set in advance in the one section, the flow rate of the cooling water Wherein the pump is controlled so as to have a predetermined minimum flow rate.
ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。 The controller is a target flow rate setting map showing a correlation between the current power consumption of the electric vehicle and the coolant flow rate corresponding to the heat generation amount of the power conversion device at the current power consumption, or the current regenerative power of the electric vehicle And a target flow rate setting map showing a correlation between the current regenerative power and the cooling water flow rate according to the heat generation amount of the power converter, and determining the flow rate of the cooling water based on the target flow rate setting map. The power converter according to claim 4, wherein the pump is controlled so that the determined flow rate is obtained.
前記電力変換装置の冷却装置の通信装置に送信される、電気車の現在位置、当該現在位置における前記電気車の現在消費電力及び現在回生電力の情報を集約する司令所を備えた
ことを特徴とする電気鉄道システム。 The power conversion device according to claim 4 or 5,
A command center that collects information on the current position of the electric vehicle, the current power consumption of the electric vehicle at the current position, and the current regenerative power, which is transmitted to the communication device of the cooling device of the power conversion device, Electric railway system to do.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017029542A JP6801498B2 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Cooling water flow rate control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017029542A JP6801498B2 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Cooling water flow rate control method |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020160600A Division JP7001134B2 (en) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Power converter, electric railway system |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018134922A true JP2018134922A (en) | 2018-08-30 |
| JP2018134922A5 JP2018134922A5 (en) | 2020-11-12 |
| JP6801498B2 JP6801498B2 (en) | 2020-12-16 |
Family
ID=63365151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017029542A Active JP6801498B2 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Cooling water flow rate control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6801498B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004332988A (en) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter device |
| WO2009107715A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | 川崎重工業株式会社 | Electric railway power-supply system |
| JP2011245979A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Meidensha Corp | Feeding voltage control method of electric railroad system |
| JP2016140204A (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 株式会社東芝 | Electric vehicle control device |
-
2017
- 2017-02-21 JP JP2017029542A patent/JP6801498B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004332988A (en) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter device |
| WO2009107715A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | 川崎重工業株式会社 | Electric railway power-supply system |
| JP2011245979A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Meidensha Corp | Feeding voltage control method of electric railroad system |
| JP2016140204A (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 株式会社東芝 | Electric vehicle control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6801498B2 (en) | 2020-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6602426B2 (en) | Charging system for electric vehicles | |
| US9960461B2 (en) | System and method for temperature control of multi-battery systems | |
| US9126498B2 (en) | Method and system for distributing a recuperation for a vehicle | |
| JP2019079658A (en) | Fuel cell vehicle | |
| JP2010202184A (en) | Secondary cooling system of plug-in hybrid electric vehicle | |
| CN106828120A (en) | The EBA and control method of a kind of parallel type hybrid dynamic heavy truck | |
| JP2018194290A (en) | Cooling device | |
| JP2009225630A (en) | Electric vehicle with load adjustment device | |
| CN111542982B (en) | Control unit and method for adjusting an energy store of a vehicle | |
| KR101294064B1 (en) | Apparatus for cooling power module of green car and method thereof | |
| CN106458009B (en) | The temperature control system of electric vehicle | |
| CN110745001A (en) | Energy distribution device and vehicle | |
| JP2018134922A (en) | Cooling water flow rate control method and power conversion device | |
| JP7001134B2 (en) | Power converter, electric railway system | |
| JP2015033182A (en) | Cooling system of semiconductor power converter | |
| JP5395947B2 (en) | Electric vehicle having a load adjusting device | |
| AU2021347695B2 (en) | Lithium battery system and overhead working truck | |
| JP4259411B2 (en) | DC-DC converter | |
| KR20180110967A (en) | Self-sufficient solar fresh air heating and water preheating hybrid system | |
| CN113291186A (en) | Method and charging device for controlling a charging process of an electrical energy store | |
| CN107762612B (en) | On-demand cooling of a plurality of converters of an electric machine | |
| KR101251280B1 (en) | Control method for ensured braking of fuel cell vehicle when regenerative braking | |
| JP2016540490A (en) | Method and apparatus for controlling the voltage of a catenary supplying power to a vehicle | |
| CN113263951B (en) | Battery control method and related device | |
| JP2013121237A (en) | Device for cooling power equipment of electric vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191213 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200925 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201014 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201027 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201109 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6801498 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |