JP2020029247A - Power conversion system, transportation system, and power conversion method - Google Patents

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Abstract

To provide a power conversion system, a transportation system, and a power conversion method capable of effectively using regenerative electric power.SOLUTION: A power conversion system 1 includes: a transformer 100 for a rectifier for converting a voltage of received AC power; a rectifier 400 for converting AC power to DC power and outputting the DC power to a load side; and a voltage adjusting device 200 provided between the transformer 100 for a rectifier and the rectifier 400 for adjusting a voltage. The voltage adjusting device 200 is configured using an inductance-variable variable reactor, and changes a voltage drop rate of the AC power whose voltage is converted by the transformer 100 for a rectifier.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力変換システム、交通システム及び電力変換方法に関する。   The present invention relates to a power conversion system, a transportation system, and a power conversion method.

電気鉄道などの交通システムにおける直流き電方式に用いる電力変換方式に関して幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、超電導線のような極めて電気抵抗の小さなき電回路にも対応可能な整流器の電圧制御技術及び並列運転方式が記載されている。
Several techniques have been proposed for a power conversion system used for a DC feeding system in a transportation system such as an electric railway.
For example, Patent Literature 1 describes a rectifier voltage control technique and a parallel operation method that can cope with a feeder circuit having extremely small electric resistance such as a superconducting wire.

特開2011−51558号公報JP 2011-51558 A

直流き電における課題の1つとして、回生電力の有効活用が挙げられる。例えば、軌道上で回生車(回生制動を行う車両)と力行車(力行を行う車両)との間に変電所が接続されている場合、回生車における電圧が変電所の接続箇所における電圧よりも低いと、回生電力を力行車に流すことができない。この場合、回生車は機械制動等により制動力を確保することになり、回生電力を有効活用することができない。   One of the issues in DC feeding is effective utilization of regenerative power. For example, when a substation is connected between a regenerative vehicle (vehicle performing regenerative braking) and a power running vehicle (vehicle performing power running) on a track, the voltage at the regenerative vehicle is higher than the voltage at the connection point of the substation. If it is low, regenerative power cannot be passed to the power train. In this case, the regenerative vehicle secures a braking force by mechanical braking or the like, and the regenerative electric power cannot be effectively used.

本発明は、回生電力の有効活用を図ることができる電力変換システム、交通システム及び電力変換方法を提供する。   The present invention provides a power conversion system, a transportation system, and a power conversion method that can effectively utilize regenerative power.

本発明の第1の態様によれば、電力変換システムは、受電する交流電力の電圧を変換する変圧器と、交流電力を直流電力に変換して負荷側へ出力する整流器と、前記変圧器と前記整流器との間に設けられて電圧を調整する電圧調整装置と、を備える。   According to the first aspect of the present invention, a power conversion system includes a transformer for converting a voltage of AC power to be received, a rectifier for converting AC power to DC power and outputting the DC power to a load side, and the transformer. A voltage regulator provided between the rectifier and the regulator.

前記電圧調整装置はインダクタンスが可変な可変リアクトルを用いて構成され、前記変圧器が電圧を変換した交流電力の電圧降下率を変化させるようにしてもよい。   The voltage regulator may be configured using a variable reactor having a variable inductance, and the transformer may change a voltage drop rate of AC power obtained by converting the voltage.

前記電圧調整装置は、リアクトルの鉄心に巻かれた制御巻線に流す直流電流量の変化に応じて鉄心内の磁束を変化させて前記インダクタンスを変化させるようにしてもよい。   The voltage adjusting device may change the inductance by changing a magnetic flux in the iron core according to a change in a DC current amount flowing through a control winding wound around the iron core of the reactor.

本発明の第二の態様によれば、交通システムは、上記したいずれかの電力変換システムと、前記電力変換システムとの組み合わせでき電回路を構成する電力線及び帰線路と、前記電力変換システムからの電力を前記電力線から取得して前記軌道を走行する車両と、を備える。   According to the second aspect of the present invention, the transportation system includes any one of the above-described power conversion systems, a power line and a return line that can be combined with the power conversion system, and configure an electric circuit; A vehicle that travels on the track by acquiring power from the power line.

本発明の第三の態様によれば、電力変換方法は、受電する交流電力の電圧を変圧器で変換し、前記変圧器からの出力の交流電力の電圧を電圧調整装置で調整し、前記電圧調整装置からの出力の交流電力を整流器で直流電力に変換して負荷側へ出力することを含む。   According to a third aspect of the present invention, a power conversion method includes converting a voltage of AC power to be received by a transformer, adjusting a voltage of AC power output from the transformer by a voltage regulator, and This includes converting the AC power output from the adjusting device into DC power by a rectifier and outputting the DC power to the load side.

本発明によれば、回生電力の有効活用を図ることができる。   According to the present invention, the regenerative electric power can be effectively used.

本発明の実施形態に係る電力変換システムの機能構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of a power conversion system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電力変換システムの構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の電圧調整装置における巻線の例を示す図である。It is a figure showing an example of a coil in a voltage regulation device of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の電圧調整装置による整流器電圧降下の例を示すグラフである。4 is a graph illustrating an example of a rectifier voltage drop by the voltage regulator according to the embodiment of the present invention. 電力変換における本実施形態の電力変換システムとは異なる構成の第一例を示す図である。It is a figure showing the 1st example of composition different from the power conversion system of this embodiment in power conversion. 図5に示す構成による電圧降下の例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of a voltage drop due to the configuration shown in FIG. 図5に示す構成の場合の、電車線における電圧分布の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a voltage distribution on a train line in the case of the configuration illustrated in FIG. 5. 本発明の実施形態に係る図2に示す構成の場合の、電車線における電圧分布の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a voltage distribution in a power line in the case of the configuration illustrated in FIG. 2 according to the embodiment of the present invention. 電力変換における本発明の実施形態の電力変換システムとは異なる構成の第二例を示す図である。It is a figure showing the 2nd example of composition different from the power conversion system of the embodiment of the present invention in power conversion. 電力変換における本発明の実施形態の電力変換システムとは異なる構成の第三例を示す図である。It is a figure showing the 3rd example of composition different from power conversion system of an embodiment of the present invention in power conversion. 電力変換における本発明の実施形態の電力変換システムとは異なる構成の第四例を示す図である。It is a figure showing the 4th example of composition different from power conversion system of an embodiment of the present invention in power conversion. 電力変換における本発明の実施形態の電力変換システムとは異なる構成の第五例を示す図である。It is a figure which shows the 5th example of a structure different from the power conversion system of embodiment of this invention in power conversion. 本発明の実施形態に係る電力変換システムの動作のシミュレーション結果の第一例を示すグラフである。5 is a graph showing a first example of a simulation result of an operation of the power conversion system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電力変換システムの動作のシミュレーション結果の第二例を示すグラフである。9 is a graph illustrating a second example of a simulation result of the operation of the power conversion system according to the embodiment of the present invention. リアクトルの鉄心の磁化特性の例を示すグラフである。5 is a graph illustrating an example of a magnetization characteristic of a reactor core. リアクトルの巻線を流れる電流とインダクタンスとの関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the current which flows through the winding of a reactor, and inductance. リアクトルの巻線を流れる電流と電圧降下率との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the electric current which flows through the winding of a reactor, and a voltage drop rate.

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の実施形態に係る電力変換システムの機能構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、電力変換システム1は、整流器用変圧器100と、電圧調整装置200と、制御装置300と、整流器(ダイオード整流器)400とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all combinations of the features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of a power conversion system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power conversion system 1 includes a rectifier transformer 100, a voltage regulator 200, a controller 300, and a rectifier (diode rectifier) 400.

電力変換システム1は、変電所800に設置されている。変電所800は、電力変換システム1に加えて所内母線810と、変成器用遮断器820と、直流高速度遮断器830とを備える。
所内母線810は、第一電力経路W111によって商用電力系統710と接続されている。第一電力経路W111には、受電用遮断器(受電用開閉器)720と取引電力計(電力量計)730とが設けられている。整流器400は、第五電力経路W115によって電車線910と接続されている。第五電力経路W115には直流高速度遮断器830が設けられている。また、整流器400は、第六電力経路W116によってレール920と接続されている。
The power conversion system 1 is installed in a substation 800. The substation 800 includes, in addition to the power conversion system 1, an in-plant bus 810, a transformer circuit breaker 820, and a DC high-speed circuit breaker 830.
The station bus 810 is connected to the commercial power system 710 via the first power path W111. The first power path W111 is provided with a power receiving circuit breaker (power receiving switch) 720 and a transaction power meter (watt hour meter) 730. Rectifier 400 is connected to a train line 910 by a fifth power path W115. A DC high-speed circuit breaker 830 is provided in the fifth power path W115. In addition, rectifier 400 is connected to rail 920 by sixth power path W116.

また、所内母線810と整流器用変圧器100とが第二電力経路W112によって接続されており、第二電力経路W112には変成器用遮断器820が設けられている。整流器用変圧器100と電圧調整装置200とが第三電力経路W113によって接続されている。電圧調整装置200と整流器400とが第四電力経路W114によって接続されている。電圧調整装置200と制御装置300とが制御経路W121によって接続されている。
車両(電気車)930は電車の走行車両であり、電車線910とレール920とを含んで構成される軌道を走行する。
The in-plant bus 810 and the rectifier transformer 100 are connected by a second power path W112, and a transformer breaker 820 is provided in the second power path W112. The rectifier transformer 100 and the voltage regulator 200 are connected by a third power path W113. The voltage regulator 200 and the rectifier 400 are connected by a fourth power path W114. The voltage regulator 200 and the controller 300 are connected by a control path W121.
The vehicle (electric vehicle) 930 is a traveling vehicle of a train, and travels on a track including a train line 910 and a rail 920.

商用電力系統710は、電力会社の電力系統であり、例えば22キロボルト(kV)三相交流電力など、特別高圧あるいは高圧の三相交流電力を送電する。商用電力系統710が送電する電力の一部が第一電力経路W111へ分流されて変電所800へ供給される。
受電用遮断器720は、故障発生時等に商用電力系統710から変電所800を遮断する。
取引電力計730は、商用電力系統710から変電所800への供給電力に対する電力料金計算用に、供給電力量を測定する。
The commercial power system 710 is a power system of a power company, and transmits extra-high voltage or high-voltage three-phase AC power such as, for example, 22 kilovolt (kV) three-phase AC power. A part of the power transmitted by the commercial power system 710 is diverted to the first power path W111 and supplied to the substation 800.
The power receiving circuit breaker 720 disconnects the substation 800 from the commercial power system 710 when a failure occurs.
The transaction power meter 730 measures the amount of supplied power for calculating the power rate for the power supplied from the commercial power system 710 to the substation 800.

所内母線810は、商用電力系統710から供給を受けた電力を変電所800所内の設備に分配する。例えば、所内母線810は、電力変換システム1の整流器用変圧器100に加え、駅、信号通信設備及び機械室等が接続される高圧配電線に供される高配用変圧器や、変電所内の制御電源を供給する制御用変圧器など整流器用変圧器100以外の変圧器へも電力を分配する。電力変換システム1への電力供給に関しては、所内母線810が商用電力系統710から受けた電力の一部が第二電力経路W112へ分流されて電力変換システム1の整流器用変圧器100へ供給される。
以下では、所内母線が7キロボルトを超える電圧(例えば、22キロボルト、33キロボルト、66キロボルト、または、77キロボルト)である特別高圧母線である場合を例に説明する。あるいは、所内母線が7キロボルト以下の電圧(例えば、6.6キロボルト)である高圧母線として構成されていてもよい。
変成器用遮断器820は、故障発生時等に所内母線810から電力変換システム1を遮断する。
なお、変成器用遮断器820に加えて断路器が設けられて一組の開閉器として構成されていてもよい。
The station bus 810 distributes the power supplied from the commercial power system 710 to the facilities in the 800 substations. For example, the in-house bus 810 is a transformer for high-voltage distribution provided to high-voltage distribution lines to which stations, signal communication facilities, machine rooms, and the like are connected, in addition to the rectifier transformer 100 of the power conversion system 1, and a control in the substation. Power is also distributed to transformers other than the rectifier transformer 100, such as a control transformer that supplies power. Regarding power supply to the power conversion system 1, part of the power received by the bus 810 from the commercial power system 710 is shunted to the second power path W <b> 112 and supplied to the rectifier transformer 100 of the power conversion system 1. .
Hereinafter, an example in which the in-house bus is a special high-voltage bus having a voltage exceeding 7 kV (for example, 22 kV, 33 kV, 66 kV, or 77 kV) will be described. Alternatively, the in-house bus may be configured as a high-voltage bus having a voltage of 7 kV or less (for example, 6.6 kV).
The transformer circuit breaker 820 disconnects the power conversion system 1 from the in-house bus 810 when a failure occurs.
Note that a disconnector may be provided in addition to the transformer circuit breaker 820 to be configured as a set of switches.

電力変換システム1は、所内母線810から供給される特別高圧三相交流電力を降圧及び整流し、得られた直流電力を第五電力経路W115経由にて電車線910へ供給する。直流高速度遮断器830は、故障発生時等に電車線910から電力変換システム1を遮断する。
電力変換システム1、第五電力経路W115、直流高速度遮断器830、電車線910、レール920、及び、第六電力経路W116の組合せは、き電回路を構成する。レール920を流れる帰線電流は、第六電力経路W116を経由して整流器400へ戻る。
The power conversion system 1 steps down and rectifies the special high-voltage three-phase AC power supplied from the in-house bus 810, and supplies the obtained DC power to the train line 910 via the fifth power path W115. The DC high-speed circuit breaker 830 cuts off the power conversion system 1 from the electric line 910 when a failure occurs.
The combination of the power conversion system 1, the fifth power path W115, the DC high-speed circuit breaker 830, the train line 910, the rail 920, and the sixth power path W116 forms a feeding circuit. The return current flowing through rail 920 returns to rectifier 400 via sixth power path W116.

電力変換システム1内では、整流器用変圧器100は、供給される特別高圧三相交流電力を降圧する。整流器用変圧器100が降圧した電力は、第三電力経路W113を経由して電圧調整装置200へ入力される。電圧調整装置200は、入力された電力の電圧を制御装置300の制御に従って調整して出力する。制御装置300は、例えば電圧目標値と電圧測定値とのフィードバック制御にて電圧調整装置200による電圧調整を制御する。電圧調整装置200が電圧調整した電力は、第四電力経路W114を経由して整流器400へ入力される。整流器400は、入力された電力を整流し、得られた直流電力を、第五電力経路W115を経由して電車線910へ供給する。
制御経路W121は、制御装置300から電圧調整装置200への制御信号の伝達経路である。
In the power conversion system 1, the rectifier transformer 100 steps down the supplied special high-voltage three-phase AC power. The power stepped down by the rectifier transformer 100 is input to the voltage regulator 200 via the third power path W113. The voltage adjustment device 200 adjusts and outputs the voltage of the input power according to the control of the control device 300. The control device 300 controls the voltage adjustment by the voltage adjustment device 200 by, for example, feedback control of the voltage target value and the voltage measurement value. The power whose voltage has been adjusted by the voltage adjustment device 200 is input to the rectifier 400 via the fourth power path W114. The rectifier 400 rectifies the input power and supplies the obtained DC power to the train line 910 via the fifth power path W115.
The control path W121 is a transmission path of a control signal from the control device 300 to the voltage adjustment device 200.

なお、電力変換システム1と電車線910と軌道901と車両930との組み合わせは交通システムの例に該当する。この交通システムで、電力変換システム1と電車線910と軌道901との組み合わせでき電回路を構成し、車両930に電力を供給する。車両930は、電力変換システム1からの電力を軌道901と電車線910とから受電して軌道901(レール920上)を走行する。軌道901は、帰線路の例に該当する。   Note that the combination of the power conversion system 1, the train line 910, the track 901 and the vehicle 930 corresponds to an example of a transportation system. In this transportation system, the power conversion system 1, the train line 910, and the track 901 can be combined to form an electric circuit, and power is supplied to the vehicle 930. Vehicle 930 receives electric power from electric power conversion system 1 from track 901 and electric line 910 and travels on track 901 (on rail 920). The track 901 corresponds to an example of a return track.

但し、電力変換システム1が電力を供給する交通システムは、帰線路として軌道901を用いるものに限定されない。軌道901とは別に帰線路が設けられていてもよい。
また、電力変換システム1が電力を供給する交通システムは、軌道901にレール920が設けられているものに限定されない。例えば、軌道901にガイドウェイが設けられていてもよい。この場合、ガイドウェイは、車両930の進行方向を誘導するものであればよく、特定の形態のものに限定されない。例えば、ガイドウェイが、車両930の走行領域の両側に設置された側壁として構成されていてもよい。
However, the transportation system to which the power conversion system 1 supplies power is not limited to the one using the track 901 as the return line. A return track may be provided separately from the track 901.
Further, the transportation system to which the power conversion system 1 supplies power is not limited to the one in which the rail 920 is provided on the track 901. For example, a guideway may be provided on the track 901. In this case, the guideway only needs to guide the traveling direction of the vehicle 930, and is not limited to a specific form. For example, the guideway may be configured as a side wall installed on both sides of the traveling area of the vehicle 930.

図2は、電力変換システム1の構成例を示す図である。
図2に示す例で、第二電力経路W112には、変成器用遮断器820に加えて断路器821が設けられている。変成器用遮断器820は、消弧機能を有しており、第二電力経路W112に通電している状態で第二電力経路W112を遮断する(回路を解放する)ことができる。一方、断路器821は消弧機能を有しておらず、第二電力経路W112に通電していない状態で接点を開放することで、第二電力経路W112を商用電力系統710から完全に分離するための、電路の区分装置である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the power conversion system 1.
In the example shown in FIG. 2, a disconnector 821 is provided in the second power path W112 in addition to the transformer breaker 820. The transformer circuit breaker 820 has an arc extinguishing function, and can cut off the second power path W112 (release the circuit) while the second power path W112 is energized. On the other hand, the disconnecting switch 821 does not have the arc extinguishing function, and completely disconnects the second power path W112 from the commercial power system 710 by opening the contacts in a state where the second power path W112 is not energized. For separating electric circuits.

図2の例で、整流器用変圧器100は特別高圧の一次巻線と整流器400に適した高圧の二次巻線と三次巻線とを有する三相3巻線トランスを用いて構成されており、整流器用変圧器100に入力される特別高圧三相交流電力を降圧するとともに六相交流電力(30度位相の異なる二つの三相交流の組み合わせ)に変換する。
図2の例で、第三電力経路W113は、例えば2組の三相バスダクト(Bus Duct)及び2組の三相高圧ケーブルを用いて構成され、整流器用変圧器100が出力する六相交流電力を電圧調整装置200へ供給する。また、第三電力経路W113は制御装置300へ分岐しており、整流器用変圧器100が出力する電力の一部を制御装置300へ供給する。
In the example of FIG. 2, the rectifier transformer 100 is configured using a three-phase three-winding transformer having an extra-high-voltage primary winding, a high-voltage secondary winding suitable for the rectifier 400, and a tertiary winding. Then, the special high-voltage three-phase AC power input to the rectifier transformer 100 is stepped down and converted into six-phase AC power (a combination of two three-phase ACs having a phase difference of 30 degrees).
In the example of FIG. 2, the third power path W113 is configured using, for example, two sets of three-phase bus ducts (Bus Duct) and two sets of three-phase high-voltage cables, and outputs the six-phase AC power output from the rectifier transformer 100. Is supplied to the voltage regulator 200. The third power path W113 branches to the control device 300, and supplies a part of the power output from the rectifier transformer 100 to the control device 300.

図2の例で、電圧調整装置200は、鉄心に制御巻線と主巻線とが巻かれたリアクトルとして構成されている。以下、鉄心に制御巻線と主巻線とが巻かれたリアクトルを磁束制御型可変リアクトルと称する。磁束制御型可変リアクトルでは、制御巻線に直流電流が流れることでリアクトルの特性が変化する。特に、磁束制御型可変リアクトルでは、制御巻線に流れる電流に応じて漏れリアクタンスが変化し、出力電力における電圧降下の大きさが変化する。ここでいう電圧降下は、電流の増加に応じた出力電圧の減少である。   In the example of FIG. 2, the voltage adjustment device 200 is configured as a reactor in which a control winding and a main winding are wound around an iron core. Hereinafter, a reactor in which a control winding and a main winding are wound around an iron core is referred to as a magnetic flux control type variable reactor. In the magnetic flux control type variable reactor, the characteristics of the reactor change when a direct current flows through the control winding. In particular, in the magnetic flux control type variable reactor, the leakage reactance changes according to the current flowing through the control winding, and the magnitude of the voltage drop in the output power changes. Here, the voltage drop is a decrease in the output voltage in accordance with an increase in the current.

図3は、電圧調整装置200における巻線の例を示す図である。
図3の例で、例えば鉄心201の周りに制御巻線202が巻かれ、さらにその周りに主巻線203が巻かれている。
制御巻線202に電流を流すことで漏れリアクタンスが変化し、出力電圧における電圧降下が変化する。
電力変換システム1が、三相ずつ2つの電圧調整装置200を備えて六相交流に対応するようにしてもよい。あるいは、電力変換システム1が、六相に対応する1つの電圧調整装置200を備えるようにしてもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a winding in the voltage adjustment device 200.
In the example of FIG. 3, for example, a control winding 202 is wound around an iron core 201, and a main winding 203 is further wound therearound.
When a current flows through the control winding 202, the leakage reactance changes, and the voltage drop in the output voltage changes.
The power conversion system 1 may be provided with two voltage regulators 200 for each of three phases to support six-phase alternating current. Alternatively, the power conversion system 1 may include one voltage regulator 200 corresponding to six phases.

図4は、整流器400の出力電力における電圧降下の例を示すグラフである。電圧調整装置200の出力電力が電圧降下することで、整流器400の出力電力も電圧降下する。
図4のグラフの横軸は整流器400の出力電流を示す。縦軸は、整流器400の出力電圧を示す。電流I11は定格電流を示す。
線L11、L12、L13は、それぞれ整流器400の出力電流と出力電圧との関係を示す。線L11、L12、L13それぞれの傾きが電圧降下を示している。制御巻線202を流れる電流が大きいほど、電圧降下が小さくなる。
FIG. 4 is a graph showing an example of a voltage drop in the output power of rectifier 400. When the output power of the voltage regulator 200 drops, the output power of the rectifier 400 also drops.
The horizontal axis of the graph of FIG. 4 indicates the output current of the rectifier 400. The vertical axis indicates the output voltage of the rectifier 400. The current I11 indicates a rated current.
Lines L11, L12, and L13 indicate the relationship between the output current and output voltage of rectifier 400, respectively. The slope of each of the lines L11, L12, and L13 indicates a voltage drop. The larger the current flowing through the control winding 202, the smaller the voltage drop.

図2の例で、制御装置300は、AC/DCコンバータを用いて構成され、整流器用変圧器100から供給される交流電流(交流電力)を直流電流に変換し、電圧調整装置200の制御巻線に流す電流として、制御経路W121を介して電圧調整装置200へ流す。この電流は、制御装置300が電圧調整装置200を制御するための制御信号の例に該当する。制御装置300が所内母線810または低圧の変電所所内電源等から電力を取得するよう構成してもよい。
制御装置300は、出力する直流電流の大きさを調整可能である。制御装置300は、例えば整流器400からの出力電圧の測定値と電圧目標値との偏差に基づいて制御巻線に流す電流の大きさを調整することで、電力変換システム1の出力電圧をフィードバック制御する。
In the example of FIG. 2, the control device 300 is configured using an AC / DC converter, converts an AC current (AC power) supplied from the rectifier transformer 100 into a DC current, and controls the voltage control device 200. The current flowing through the line is supplied to the voltage regulator 200 via the control path W121. This current corresponds to an example of a control signal for the control device 300 to control the voltage adjustment device 200. The control device 300 may be configured to acquire power from an in-house bus 810 or a low-voltage substation power supply or the like.
Control device 300 can adjust the magnitude of the output direct current. Control device 300 performs feedback control of the output voltage of power conversion system 1 by adjusting the magnitude of the current flowing through the control winding based on, for example, the deviation between the measured value of the output voltage from rectifier 400 and the voltage target value. I do.

図2の例で、第四電力経路W114は、例えば第三電力経路W113と同様にバスダクトまたは高圧ケーブル等を用いて構成され、電圧調整装置200が出力する六相交流電力を整流器400へ供給する。
図2の例で、整流器400は、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路を用いて構成され、電圧調整装置200から供給される六相交流電力を直流電力に変換して出力する。整流器400では、六相交流電力をダイオードブリッジで整流することで交流1周期の間に12個のリプル(Ripple)がある直流電力を得られる。このリプルを持った直流電力を平滑化することで、車両930にリプルの比較的小さい直流電流が供給される。
図1を参照して説明したように、第五電力経路W115は、整流器400が出力する直流電流を電車線910へ供給する。第六電力経路W116は、レール920を流れる帰線電流を整流器400へ戻す。変電所所内に置かれる不図示のフィルタ設備や、電車線910とレール920のインダクタンスと静電容量、車両930の入力リアクトルなどにより、このリプルが平滑化される。
In the example of FIG. 2, the fourth power path W114 is configured using, for example, a bus duct or a high-voltage cable like the third power path W113, and supplies the rectifier 400 with the six-phase AC power output from the voltage regulator 200. .
In the example of FIG. 2, the rectifier 400 is configured using a full-wave rectifier circuit using a diode bridge, and converts six-phase AC power supplied from the voltage regulator 200 into DC power and outputs the DC power. In the rectifier 400, by rectifying the six-phase AC power with a diode bridge, DC power having 12 ripples during one AC cycle can be obtained. By smoothing the DC power having the ripple, a DC current having a relatively small ripple is supplied to the vehicle 930.
As described with reference to FIG. 1, the fifth power path W <b> 115 supplies the DC current output from the rectifier 400 to the train line 910. Sixth power path W116 returns the return current flowing through rail 920 to rectifier 400. This ripple is smoothed by a filter facility (not shown) placed in the substation, the inductance and capacitance of the train line 910 and the rail 920, the input reactor of the vehicle 930, and the like.

ここで、電力変換システム1との比較のため、電力変換システム1とは異なる構成による電力変換について説明する。
図5は、電力変換における電力変換システム1とは異なる構成の第一例を示す図である。図5の構成の各部のうち、図2の構成の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(100、400、710、820、821)を付して説明を省略する。
Here, for comparison with the power conversion system 1, power conversion using a configuration different from that of the power conversion system 1 will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of a configuration different from the power conversion system 1 in power conversion. 5, the same reference numerals (100, 400, 710, 820, 821) are assigned to parts having the same functions corresponding to the respective parts of the configuration in FIG. 2, and the description is omitted.

図5の例では、電圧調整装置200及び制御装置300が無く、整流器用変圧器100と整流器400とが直結されている点で図2の場合と異なる。かかる相違により、図5の例では電圧の調整は行われず、電車線910における電圧は、商用電力の供給状況、及び、負荷である車両930の状況等の条件によって定まる。
以下、図5の構成を有する変電所を変電所1001と称する。変電所1001の構成は直流電気鉄道用の変電所で現在最も一般的な構成である。
The example of FIG. 5 differs from the example of FIG. 2 in that the voltage regulator 200 and the controller 300 are not provided, and the rectifier transformer 100 and the rectifier 400 are directly connected. Due to such a difference, in the example of FIG. 5, the voltage is not adjusted, and the voltage on the electric line 910 is determined by conditions such as the supply state of the commercial power and the state of the vehicle 930 as a load.
Hereinafter, the substation having the configuration in FIG. 5 is referred to as a substation 1001. The configuration of the substation 1001 is currently the most common configuration for a substation for DC electric railway.

図6は、図5に示す構成による電圧降下の例を示すグラフである。図6のグラフの横軸は整流器400からの出力電流を示す。縦軸は、整流器400からの出力電圧を示す。
線L21は、整流器400からの出力電流と出力電圧との関係を示す。電流I11は定格電流を示す。電圧V11は定格電圧を示す。図5に示す構成では、定格電流出力時に出力電圧が定格電圧となる。この特性は所内母線810の電圧、整流器用変圧器100の定格、電圧変動率、及び、タップで一意に決まり、動的に変化させることはできない。
FIG. 6 is a graph showing an example of a voltage drop due to the configuration shown in FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 6 indicates the output current from the rectifier 400. The vertical axis indicates the output voltage from rectifier 400.
Line L21 indicates the relationship between the output current from rectifier 400 and the output voltage. The current I11 indicates a rated current. The voltage V11 indicates a rated voltage. In the configuration shown in FIG. 5, the output voltage becomes the rated voltage when the rated current is output. This characteristic is uniquely determined by the voltage of the in-house bus 810, the rating of the rectifier transformer 100, the voltage fluctuation rate, and the tap, and cannot be dynamically changed.

図7は、図5に示す構成の場合の、電車線910における電圧分布の例を示す図である。
図7の例では、電車線910に電力を供給する3つの変電所1001が配置されている。これらの変電所1001に、符号1001a、1001b及び1001cを付して区別する。また、図7の例では、2つの車両930が示されている。これらの車両930に、符号930a及び930bを付して区別する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a voltage distribution on the electric line 910 in the case of the configuration illustrated in FIG. 5.
In the example of FIG. 7, three substations 1001 that supply electric power to the train line 910 are arranged. These substations 1001 are distinguished by reference numerals 1001a, 1001b and 1001c. Further, in the example of FIG. 7, two vehicles 930 are shown. These vehicles 930 are distinguished by attaching reference numerals 930a and 930b.

また、図7では、電車線910における電圧分布及び電流分布がグラフで示されている。電圧分布のグラフの横軸は、電車線910及びレール920を含んで構成される軌道における位置を示す。縦軸は、電車線910における電圧を示す。電車線910における電圧をき電電圧と称する。電圧V11は変電所1001の整流器400の出力電圧を示す。線L31は、軌道における位置毎の電圧を示す。線L32は、軌道における位置毎の電流を示す。
電流分布のグラフの横軸は、電車線910及びレール920を含んで構成される軌道における位置を示す。縦軸は、電車線910における電流を示す。電車線910における電流をき電電流と称する。
FIG. 7 is a graph showing a voltage distribution and a current distribution in the electric train line 910. The horizontal axis of the graph of the voltage distribution indicates a position in a track including the electric line 910 and the rail 920. The vertical axis indicates the voltage on the train line 910. The voltage on the train line 910 is referred to as a feeding voltage. Voltage V11 indicates the output voltage of rectifier 400 of substation 1001. Line L31 indicates the voltage for each position on the trajectory. The line L32 indicates the current for each position on the trajectory.
The horizontal axis of the graph of the current distribution indicates a position on a track including the electric line 910 and the rail 920. The vertical axis indicates the current in the train line 910. The current in the trolley line 910 is called a feeding current.

変電所1001a、1001b、1001cは異なる出力電流を電車線910に流しており、それぞれの整流器400の出力電圧は異なるが、この違いは電車線910及びレール920での電圧降下に比べて十分小さい。そのため、電車線910に変電所1001a、1001b、1001cが接続している位置のいずれも同じ電圧V11として図示している。
車両930aは回生車であり、車両930bは力行車である。ここでいう回生車は、回生ブレーキにより制動を行っている車両930である。力行車は、力行している車両930である。車両930aは、回生電力を電車線910に放出している。これにより、車両930aの位置で電車線910の電圧が上昇している。また、車両930bは電車線910から電力を取得しており、車両930bの位置で電車線910の電圧が低下している。
The substations 1001a, 1001b, and 1001c have different output currents flowing through the trolley line 910, and the output voltages of the respective rectifiers 400 are different. However, this difference is sufficiently smaller than the voltage drop at the trolley line 910 and the rail 920. Therefore, the positions where the substations 1001a, 1001b, and 1001c are connected to the train line 910 are all shown as the same voltage V11.
The vehicle 930a is a regenerative vehicle, and the vehicle 930b is a power running vehicle. The regenerative vehicle referred to here is the vehicle 930 that is braking by the regenerative brake. The power running vehicle is a vehicle 930 that is running. The vehicle 930a emits regenerative power to the train line 910. As a result, the voltage of the electric line 910 increases at the position of the vehicle 930a. In addition, the vehicle 930b has obtained electric power from the train line 910, and the voltage of the train line 910 has dropped at the position of the vehicle 930b.

電流分布のグラフに示すように、車両930aからの回生電流、変電所1001bからの電流のいずれも、車両930bへ流れている。但し、車両930は回生時の出力電圧の上限値が定められているため、車両930aの位置における電圧と変電所1001bが接続している位置における電圧との差を一定以上大きくすることができず、車両930aからの回生電流はあまり流れておらず、車両930bへの電流のほとんどは変電所1001bから供給されている。
車両930aから車両930bへ流れの回生電力の潮流量を向上させることが、回生電力の有効活用の観点から好ましい。
As shown in the current distribution graph, both the regenerative current from the vehicle 930a and the current from the substation 1001b flow to the vehicle 930b. However, since the upper limit value of the output voltage at the time of regeneration of the vehicle 930 is determined, the difference between the voltage at the position of the vehicle 930a and the voltage at the position where the substation 1001b is connected cannot be made larger than a certain value. The regenerative current from the vehicle 930a does not flow much, and most of the current to the vehicle 930b is supplied from the substation 1001b.
It is preferable to improve the tide flow of the regenerative power flowing from the vehicle 930a to the vehicle 930b from the viewpoint of effective use of the regenerative power.

図8は、図2に示す構成の場合の、電車線910における電圧分布の例を示す図である。
図8の例では、電車線910に電力を供給する3つの変電所800が配置されている。これらの変電所800に、符号800a、800b及び800cを付して区別する。また、図7に示される2つの車両930に、図7の場合と同じく符号930a及び930bを付して区別する。図7の場合と同じく、車両930aは回生車であり、車両930bは力行車である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a voltage distribution on the electric line 910 in the case of the configuration shown in FIG.
In the example of FIG. 8, three substations 800 that supply electric power to the train line 910 are arranged. These substations 800 are distinguished by reference numerals 800a, 800b and 800c. Also, the two vehicles 930 shown in FIG. 7 are distinguished by the same reference numerals 930a and 930b as in the case of FIG. As in the case of FIG. 7, the vehicle 930a is a regenerative vehicle, and the vehicle 930b is a power running vehicle.

また、図8でも、図7の場合と同様、電車線910における電圧分布及び電流分布がグラフで示されている。グラフの横軸及び縦軸は、図7の場合と同様である。線L41は、軌道における位置毎の電圧を示す。線L42は、軌道における位置毎の電流を示す。
電車線910に変電所800a、800cが接続している位置の電圧は同じ値になっている。一方、図7の場合とは異なり、電車線910に変電所800bが接続している位置の電圧は、これらよりも低くなっている。
Also, in FIG. 8, similarly to the case of FIG. 7, a voltage distribution and a current distribution on the electric line 910 are shown by a graph. The horizontal axis and the vertical axis of the graph are the same as those in FIG. A line L41 indicates a voltage for each position on the trajectory. The line L42 indicates the current at each position on the trajectory.
The voltages at the positions where the substations 800a and 800c are connected to the train line 910 have the same value. On the other hand, unlike the case of FIG. 7, the voltage at the position where the substation 800b is connected to the train line 910 is lower than these.

この電圧分布は、図4に示される電圧降下率の制御によってもたらされる。変電所800a及び800cでは、制御装置300は、例えば定格電圧を目標電圧値として電圧調整装置200を制御する。これにより、変電所800a及び800cにおいて、整流器400から、出力電流が一定以上の領域では定格電圧が出力される。   This voltage distribution is provided by controlling the voltage drop rate shown in FIG. In the substations 800a and 800c, the control device 300 controls the voltage regulator 200 using, for example, a rated voltage as a target voltage value. As a result, in the substations 800a and 800c, the rated voltage is output from the rectifier 400 in a region where the output current is equal to or more than a certain value.

一方、変電所800bでは、制御装置300は、目標電圧値を変電所800a及び800cよりも低く設定して電圧調整装置200を制御する。これにより、変電所800bでは、整流器400からは出力電流が一定以上の領域であれば定格電圧よりも低い電圧が出力される。   On the other hand, in the substation 800b, the control device 300 controls the voltage regulator 200 by setting the target voltage value lower than that of the substations 800a and 800c. As a result, in the substation 800b, a voltage lower than the rated voltage is output from the rectifier 400 in a region where the output current is equal to or more than a certain value.

電流分布のグラフに示すように、車両930aからの回生電流、変電所1001bからの電流のいずれも、車両930bへ流れている。また、変電所800bが接続している位置における電圧が定格電圧よりも低下していることで、車両930aの位置における電圧と変電所800bが接続している位置における電圧との差が図7の例の場合よりも大きくなっている。これにより、車両930aから車両930bへ流れる回生電流は、図7の場合よりも多くなっている。この点で、図8の例では図7の場合よりも回生電力を有効活用できている。   As shown in the current distribution graph, both the regenerative current from the vehicle 930a and the current from the substation 1001b flow to the vehicle 930b. Further, since the voltage at the position where the substation 800b is connected is lower than the rated voltage, the difference between the voltage at the position of the vehicle 930a and the voltage at the position where the substation 800b is connected is shown in FIG. It is larger than in the case of the example. Thus, the regenerative current flowing from vehicle 930a to vehicle 930b is larger than in the case of FIG. In this regard, in the example of FIG. 8, the regenerative power can be used more effectively than in the case of FIG.

例えば、制御装置300が、運行管理システムや電力管理システム等を介して車両930の位置情報及び負荷情報を取得する。そして、制御装置300は、図8の例のように回生車930aと力行車930bとの位置関係から、制御装置300自らを備える変電所800が電車線910に接続している接続位置を跨いで回生電流を流す必要があるか否かを判定する。
制御装置300自らを備える変電所800の電車線910への接続位置を跨いで回生電流を流す必要がないと判定した場合、制御装置300は、この接続位置の電圧が例えば定格電圧になるように制御することで、車両930を安定的に走行させる。
一方、制御装置300自らを備える変電所800の電車線910への接続位置を跨いで回生電流を流す必要があると判定した場合、制御装置300は、この接続位置の電圧を下げるように制御することで、回生電流を流れやすくする。
For example, the control device 300 acquires position information and load information of the vehicle 930 via an operation management system, a power management system, or the like. Then, the control device 300 crosses the connection position where the substation 800 including the control device 300 itself is connected to the train line 910 from the positional relationship between the regenerative vehicle 930a and the power running vehicle 930b as in the example of FIG. It is determined whether it is necessary to supply a regenerative current.
When it is determined that there is no need to supply a regenerative current across the connection position of the substation 800 including the control device 300 to the train line 910, the control device 300 sets the voltage at this connection position to, for example, the rated voltage. The control allows the vehicle 930 to run stably.
On the other hand, when it is determined that the regenerative current needs to flow across the connection position of the substation 800 including the control device 300 itself to the train line 910, the control device 300 performs control to reduce the voltage at this connection position. This facilitates the flow of the regenerative current.

変電所の出力電圧を制御するための構成は、図1及び図2に示す構成以外にも考えられる。ここで、図2に示す構成にて得られる効果を説明するために、他の構成及びその課題について説明する。
図9は、電力変換における電力変換システム1とは異なる構成の第二例を示す図である。図9の構成の各部のうち、図2の構成の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(100、400、710、820、821)を付して説明を省略する。
The configuration for controlling the output voltage of the substation can be considered other than the configurations shown in FIGS. Here, in order to explain the effect obtained by the configuration shown in FIG. 2, another configuration and its problems will be described.
FIG. 9 is a diagram illustrating a second example of a configuration different from the power conversion system 1 in power conversion. 9, the same reference numerals (100, 400, 710, 820, and 821) are given to portions having the same functions corresponding to the respective portions of the configuration in FIG. 2, and description thereof will be omitted.

図9の例では、所内母線810に対し、図5に示す構成と並列に、無効電力補償装置1012が設けられている。所内母線810と無効電力補償装置1012との間には、図5の構成と同様の変成器用遮断器820及び断路器821と、無効電力の大きさを制御するための開閉装置(例えば、半導体による双方向スイッチ、あるいは交流遮断器等で構成)1011とが設置されている。
無効電力補償装置1012が、所内母線810の無効電力を消費あるいは供給することで母線電圧を直接制御することができる。
In the example of FIG. 9, a reactive power compensator 1012 is provided for the internal bus 810 in parallel with the configuration illustrated in FIG. 5. Between the in-house bus 810 and the reactive power compensator 1012, a transformer circuit breaker 820 and a disconnector 821 having the same configuration as that of FIG. 5 and a switch for controlling the magnitude of the reactive power (for example, a semiconductor device). (Composed of a bidirectional switch or an AC circuit breaker) 1011.
The reactive power compensator 1012 can directly control the bus voltage by consuming or supplying the reactive power of the local bus 810.

図9に示す構成では、無効電力補償装置1012は、例えば22キロボルトなど短絡容量の大きな特別高圧母線である所内母線810に設けられている。かかる特別高圧に対応した絶縁性能、さらに大きな短絡容量に適合した大型のリアクトルやコンデンサが必要で、無効電力補償装置1012が大型の装置となり、製造コスト及び設置スペースを要する。
一方、図2の構成では、電圧調整装置200は、整流器用変圧器100が降圧した高圧の電力の入力を受けるので、特別高圧の装置に比べ軽微な絶縁性能の装置とすることができる。また、整流器400の容量に見合った必要最小限の容量で十分となる。これらの点で、電圧調整装置200の製造コストを比較的安くすることができ、また、電圧調整装置200の設置スペースが比較的小さくて済む。
In the configuration shown in FIG. 9, the reactive power compensator 1012 is provided on an in-house bus 810 which is a special high-voltage bus having a large short-circuit capacity such as 22 kilovolts. A large-sized reactor or capacitor suitable for the insulation performance corresponding to such extra high voltage and a large short-circuit capacity is required, and the reactive power compensator 1012 becomes a large-sized device, requiring a manufacturing cost and an installation space.
On the other hand, in the configuration of FIG. 2, since the voltage regulator 200 receives the input of the high-voltage power reduced by the rectifier transformer 100, the voltage regulator 200 can be a device having a slight insulation performance as compared with the extra-high-voltage device. Further, a minimum necessary capacity corresponding to the capacity of the rectifier 400 is sufficient. In these respects, the manufacturing cost of the voltage adjustment device 200 can be relatively reduced, and the installation space for the voltage adjustment device 200 can be relatively small.

図10は、電力変換における電力変換システム1とは異なる構成の第三例を示す図である。図10の構成の各部のうち、図2の構成の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(100、400、710、820、821)を付して説明を省略する。
図10の例では、図5に示す構成に加えて、整流器用変圧器100と変成器用遮断器820との間に負荷時タップチェンジャ1021が設けられている。負荷時タップチェンジャ1021は、整流器用変圧器100が通電中でも動作可能であり、負荷時タップチェンジャ1021の動作により整流器用変圧器100の変圧比を切り替えることで、整流器400の出力電圧を段階的に制御することができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating a third example of a configuration different from the power conversion system 1 in power conversion. 10, the same reference numerals (100, 400, 710, 820, 821) are assigned to parts having the same functions corresponding to the respective parts of the configuration in FIG.
In the example of FIG. 10, a load tap changer 1021 is provided between the rectifier transformer 100 and the transformer circuit breaker 820 in addition to the configuration shown in FIG. The on-load tap changer 1021 is operable even when the rectifier transformer 100 is energized, and the output voltage of the rectifier 400 is stepwise changed by switching the transformation ratio of the rectifier transformer 100 by the operation of the on-load tap changer 1021. Can be controlled.

負荷時タップチェンジャは、一般に制御が低速(数秒オーダ)であり、電車の運行に合わせて電車線910への出力電圧を切り替える用途には適さない。また、負荷時タップチェンジャには20万回程度の動作回数による寿命があるため、設備の期待寿命を30年と想定すれば例えば1日10回程度の切替に留めることが好ましい。この点でも、負荷時タップチェンジャを用いた図10の構成は、電車の運行に合わせて電車線910への出力電圧を切り替える用途には適さない。さらに、負荷時タップチェンジャを適用する場合、整流器用変圧器100をこれに適用可能な特殊仕様とする必要があり、負荷時タップチェンジャ1021自身も特別高圧の開閉器であるため大型となる。
これに対し、図2の構成では、電圧調整装置200に流す制御電流を変えることで出力電圧を変えることができる。図2の構成では、機械的な切替を行う必要がない点で、高速かつ連続的な電圧調整が可能であり、また、半導体電力変換を用いるため電圧調整回数の制約がない。また、電圧調整装置200は、汎用の整流器用変圧器を適用可能であり、追加的な特別高圧設備も不要であるため、全体の機器体格が比較的小さく済む。
The tap changer under load is generally slow in control (on the order of several seconds), and is not suitable for switching the output voltage to the train line 910 in accordance with the operation of the train. Further, since the tap changer under load has a life of about 200,000 operations, it is preferable to limit the switching to, for example, about 10 times a day assuming that the expected life of the equipment is 30 years. Also in this regard, the configuration of FIG. 10 using the on-load tap changer is not suitable for use in switching the output voltage to the train line 910 according to the operation of the train. Furthermore, when a load tap changer is applied, the transformer 100 for a rectifier needs to have a special specification applicable to this, and the load tap changer 1021 itself is also a large switch because it is a special high-voltage switch.
On the other hand, in the configuration of FIG. 2, the output voltage can be changed by changing the control current flowing through the voltage regulator 200. In the configuration of FIG. 2, high-speed and continuous voltage adjustment is possible because there is no need to perform mechanical switching, and there is no restriction on the number of voltage adjustments because semiconductor power conversion is used. In addition, the voltage regulator 200 can use a general-purpose rectifier transformer, and does not require additional special high-voltage equipment, so that the overall device size can be relatively small.

図11は、電力変換における電力変換システム1とは異なる構成の第四例を示す図である。図11の構成の各部のうち、図2の構成の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(100、400、710、820、821)を付して説明を省略する。
図11の例では、図5に示す構成に加えて、所内母線810から見て図5の構成と並列に、整流器用変圧器100及び自励式整流器(サイリスタ整流器等で構成)1031が設けられている。整流器用変圧器100及び自励式整流器1031と所内母線810との間には、図5の構成と同様、変成器用遮断器820及び断路器821が設けられている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a fourth example of a configuration different from the power conversion system 1 in power conversion. 11, the same reference numerals (100, 400, 710, 820, and 821) are assigned to parts having the same functions corresponding to the respective parts of the configuration in FIG.
In the example of FIG. 11, in addition to the configuration shown in FIG. 5, a rectifier transformer 100 and a self-excited rectifier (configured with a thyristor rectifier) 1031 are provided in parallel with the configuration of FIG. I have. A transformer breaker 820 and a disconnector 821 are provided between the rectifier transformer 100 and the self-excited rectifier 1031 and the in-house bus 810, as in the configuration of FIG.

整流器400と自励式整流器1031の直流出力は直列に接続され、整流器400の出力電圧と自励式整流器1031の出力電圧とが加算された電圧が、電車線910に供給される。
また、整流器400及び自励式整流器1031の出力側には、バイパス断路器1032と、リアクトル1033と、平滑コンデンサ1034とが設けられている。サイリスタ整流器を用いる適用形態では、リアクトル1033と平滑コンデンサ1034は省略されることがある。
かかる構成にて、自励式整流器1031におけるサイリスタの点弧角制御、あるいは自励式素子のPWM制御(Pulse Width Modulation Control、パルス幅変調制御)により電車線910への出力電圧を制御することができる。
The rectifier 400 and the DC output of the self-excited rectifier 1031 are connected in series, and the voltage obtained by adding the output voltage of the rectifier 400 and the output voltage of the self-excited rectifier 1031 is supplied to the train line 910.
On the output side of the rectifier 400 and the self-excited rectifier 1031, a bypass disconnector 1032, a reactor 1033, and a smoothing capacitor 1034 are provided. In an application using a thyristor rectifier, the reactor 1033 and the smoothing capacitor 1034 may be omitted.
With such a configuration, the output voltage to the train line 910 can be controlled by the firing angle control of the thyristor in the self-excited rectifier 1031 or the PWM control (Pulse Width Modulation Control) of the self-excited element.

図11の構成では、整流器用変圧器100が複数必要な点で、製造コストが高くなり、また、設置スペースが大きくなる。また、図11の構成では、全負荷電流が補償回路素子に常時通電する点で、素子が大型化し、通電損失が大きくなる。さらに、電車線910での短絡故障時に流れる、最大50キロアンペア(kA)程度の故障電流通電に見合った耐量を持つ大きな素子が必要となる。
これに対し、図2の構成では、整流器用変圧器100が1つあればよく、この点で製造コストが安く、設置スペースが小さくて済む。また、図2の構成では、電車線910に接続される主回路には半導体素子は不要であり、可変リアクトル200の制御巻線に接続された低圧回路に半導体素子が設けられるため、素子の大型化及び通電損失の増大を回避することができる。さらに、可変リアクトル200では主巻線と制御巻線とが電磁的に直交し、電車線910での短絡電流通電の影響は制御巻線には現れないため、半導体素子の短絡耐量を小さくすることができる。
The configuration of FIG. 11 requires a plurality of rectifier transformers 100, which increases the manufacturing cost and the installation space. Further, in the configuration of FIG. 11, since the full load current always flows through the compensating circuit element, the size of the element increases and the conduction loss increases. Further, a large element is required which has a withstand capacity corresponding to a fault current of up to about 50 kiloamps (kA) which flows when a short circuit fault occurs in the train line 910.
On the other hand, in the configuration of FIG. 2, only one rectifier transformer 100 is required. In this respect, the manufacturing cost is low and the installation space is small. Further, in the configuration of FIG. 2, a semiconductor element is not necessary for the main circuit connected to the trolley line 910, and the semiconductor element is provided in the low-voltage circuit connected to the control winding of the variable reactor 200. It is possible to avoid an increase in power consumption and power loss. Furthermore, in the variable reactor 200, the main winding and the control winding are electromagnetically orthogonal to each other, and the effect of the short-circuit current supply on the electric line 910 does not appear on the control winding. Can be.

図12は、電力変換における電力変換システム1とは異なる構成の第五例を示す図である。図12の構成の各部のうち、図11の構成の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号(100、710、820、821、1031、1033、1034)を付して説明を省略する。
図11の構成と比較すると、図12の構成では整流器用変圧器100及び整流器400の系統が無く、整流器用変圧器100及び自励式整流器1031の系統で電車線910に必要な全電力変換を行う。
FIG. 12 is a diagram illustrating a fifth example of a configuration different from the power conversion system 1 in power conversion. 12, the same reference numerals (100, 710, 820, 821, 1031, 1033, and 1034) denote parts having the same functions corresponding to the respective parts of the configuration in FIG. Is omitted.
Compared with the configuration of FIG. 11, the configuration of FIG. 12 does not include the rectifier transformer 100 and the rectifier 400, and the rectifier transformer 100 and the self-excited rectifier 1031 perform the full power conversion required for the train line 910. .

図12の構成では、整流器用変圧器100が特殊仕様(図5の汎用品は適用できない)であり、また、自励式整流器1031では、必要な全電力変換に見合った大型の素子が必要であることから、製造コストが図5の構成と比べて桁違いに高い。また、発生する高調波が大きくなるため、フィルタ設備(リアクトル1033、平滑コンデンサ1034、および、追加的な補償装置)が大型となり、これも製造コスト上昇をもたらす要因となる。
これに対し、図2の構成では、整流器用変圧器100は汎用品が適用可能であり、また、電車線910に接続される主回路ではスイッチングを行わないため、フィルタ設備は大幅に簡略化(条件により省略も可能)でき、製造コストを大幅に圧縮することができる。
In the configuration of FIG. 12, the rectifier transformer 100 has a special specification (the general-purpose product of FIG. 5 cannot be applied), and the self-excited rectifier 1031 requires a large-sized element corresponding to the required total power conversion. Therefore, the manufacturing cost is orders of magnitude higher than the configuration of FIG. Also, since the generated harmonics increase, the size of the filter equipment (reactor 1033, smoothing capacitor 1034, and additional compensator) increases, which also causes an increase in manufacturing cost.
On the other hand, in the configuration of FIG. 2, a general-purpose product can be applied to the rectifier transformer 100, and switching is not performed in the main circuit connected to the trolley line 910, so that the filter equipment is greatly simplified ( Can be omitted depending on the conditions), and the manufacturing cost can be greatly reduced.

以上のように、整流器用変圧器100は、受電する交流電力の電圧を変換する。整流器400は、交流電力を直流電力に変換して負荷側へ出力する。図1の場合、力行を行う車両930が負荷の例に該当する。電圧調整装置200は、整流器用変圧器100と整流器400との間に設けられて電圧を調整する。
これにより、電力変換システム1では、電力変換システム1からの出力電圧を制御することができる。この出力電圧の制御にて電力線における電圧分布を調整することで、図8を参照して説明したように、回生車からの回生電力を力行車に流れやすくすることができる。この点で、電力変換システム1によれば、回生電力の有効活用を図ることができる。
また、電力変換システム1によれば、電気抵抗による電車線設備および車両への供給電圧の低下を補償することができる。
また、電力変換システム1によれば、複数の変電所の間での電力消費量の分担率を制御することができる。
As described above, the rectifier transformer 100 converts the voltage of the received AC power. Rectifier 400 converts AC power to DC power and outputs the DC power to the load side. In the case of FIG. 1, the vehicle 930 performing power running corresponds to an example of the load. The voltage regulator 200 is provided between the rectifier transformer 100 and the rectifier 400 to regulate the voltage.
Thereby, in the power conversion system 1, the output voltage from the power conversion system 1 can be controlled. By adjusting the voltage distribution in the power line by controlling the output voltage, the regenerative power from the regenerative vehicle can easily flow to the powering vehicle as described with reference to FIG. In this regard, according to the power conversion system 1, effective use of regenerative power can be achieved.
Further, according to the power conversion system 1, it is possible to compensate for a decrease in the supply voltage to the train line equipment and the vehicle due to the electric resistance.
Further, according to the power conversion system 1, it is possible to control the share of power consumption among a plurality of substations.

また、電圧調整装置200はインダクタンスが可変な可変リアクトルを用いて構成される。電圧調整装置200は、整流器用変圧器100が電圧を変換した交流電力の電圧降下率を変化させる。
電力変換システム1は、可変リアクトルを用いて出力電圧を制御することで、スイッチングによる電圧制御を行う必要がない。電力変換システム1では、大容量のスイッチング素子が不要であり、この点で製造コストが安く、また、電力のスイッチングによる高調波が生じない。
また、電力変換システム1によれば、整流器400の電圧降下特性に縛られず電圧調整装置200の定格範囲内の任意の直流電圧を直流き電回路に供給できる。
Further, the voltage adjustment device 200 is configured using a variable reactor having a variable inductance. The voltage regulator 200 changes the voltage drop rate of the AC power converted by the rectifier transformer 100.
The power conversion system 1 does not need to perform voltage control by switching by controlling the output voltage using the variable reactor. The power conversion system 1 does not require a large-capacity switching element, and in this regard, the manufacturing cost is low, and no harmonics are generated by power switching.
Further, according to power conversion system 1, any DC voltage within the rated range of voltage regulator 200 can be supplied to the DC feeding circuit without being restricted by the voltage drop characteristics of rectifier 400.

また、電圧調整装置200は、リアクトルの鉄心に巻かれた制御巻線を流れる直流電流量の変化に応じて磁束を変化させてインダクタンスを変化させる。
電力変換システム1では、制御巻線を流れる電流量の制御にて出力電圧の変動率を制御することができ、例えばタップチェンジャなど機械的な仕組みによる電圧制御を行う必要がない。電力変換システム1では、機械的に電圧制御を行う場合よりも高速かつ連続的に電圧制御を行うことができる。例えば、電力変換システム1では、時定数1秒未満の高速で電圧制御を行うことができる。
また、電力変換システム1では、機械的に電圧制御を行う場合のような切替回数の制限は無い。
Further, voltage regulator 200 changes the magnetic flux in accordance with the change in the amount of DC current flowing through the control winding wound on the iron core of the reactor to change the inductance.
In the power conversion system 1, the fluctuation rate of the output voltage can be controlled by controlling the amount of current flowing through the control winding, and there is no need to perform voltage control by a mechanical mechanism such as a tap changer. In the power conversion system 1, voltage control can be performed at higher speed and continuously than in the case where voltage control is performed mechanically. For example, in the power conversion system 1, voltage control can be performed at a high speed with a time constant of less than 1 second.
Further, in the power conversion system 1, there is no limitation on the number of times of switching as in the case of performing voltage control mechanically.

次に、図13及び図14を参照して、電力変換システム1の動作のシミュレーション結果について説明する。
図13は、電力変換システム1の動作のシミュレーション結果の第一例を示すグラフである。図13は、整流器400の定格が750キロワット(kW)程度と比較的小容量の機器のシミュレーション結果を示している。図13のグラフの横軸は電力変換システム1からの出力電流を示す。縦軸は電力変換システム1からの出力電圧を示す。
Next, a simulation result of the operation of the power conversion system 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 is a graph illustrating a first example of a simulation result of the operation of the power conversion system 1. FIG. 13 shows a simulation result of a device having a relatively small capacity in which the rating of the rectifier 400 is about 750 kilowatts (kW). The horizontal axis of the graph in FIG. 13 indicates the output current from the power conversion system 1. The vertical axis indicates the output voltage from the power conversion system 1.

線L51は、制御電流が0アンペア(A)の場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。線L52は、制御電流が50アンペアの場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。線L53は、制御電流が100アンペアの場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。
図13に示されるシミュレーション結果にて、制御電流に応じて電圧降下率(出力電流の変化に対する出力電圧の変化の割合)が変わることを確認できた。
A line L51 indicates a relationship between the output current and the output voltage when the control current is 0 amps (A). Line L52 shows the relationship between the output current and the output voltage when the control current is 50 amps. Line L53 shows the relationship between the output current and the output voltage when the control current is 100 amps.
From the simulation results shown in FIG. 13, it was confirmed that the voltage drop rate (the ratio of the output voltage change to the output current change) changes according to the control current.

図14は、電力変換システム1の動作のシミュレーション結果の第二例を示すグラフである。図14は、整流器400の定格が6000キロワット(kW)と現在用いられている整流器400の中で最大級の容量の場合のシミュレーション結果を示している。図14のグラフの横軸は電力変換システム1からの出力電流を示す。縦軸は電力変換システム1からの出力電圧を示す。
線L61は、制御電流が0アンペア(A)の場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。線L62は、制御電流が50アンペアの場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。線L63は、制御電流が100アンペアの場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。線L64は、電圧調整装置200を設けず図5の構成のように整流器用変圧器100と整流器400とを直結した場合の出力電流と出力電圧との関係を示す。
図14に示されるシミュレーション結果にて、6000キロワットの定格に対しても制御電流に応じて電圧降下率が変わることを確認できた。
FIG. 14 is a graph illustrating a second example of a simulation result of the operation of the power conversion system 1. FIG. 14 shows a simulation result when the rectifier 400 is rated at 6000 kilowatts (kW), which is the largest capacity among the rectifiers 400 currently used. The horizontal axis of the graph in FIG. 14 indicates the output current from the power conversion system 1. The vertical axis indicates the output voltage from the power conversion system 1.
A line L61 indicates a relationship between the output current and the output voltage when the control current is 0 amps (A). Line L62 shows the relationship between the output current and the output voltage when the control current is 50 amps. Line L63 shows the relationship between the output current and the output voltage when the control current is 100 amps. A line L64 indicates the relationship between the output current and the output voltage when the rectifier transformer 100 and the rectifier 400 are directly connected as in the configuration of FIG. 5 without providing the voltage regulator 200.
From the simulation results shown in FIG. 14, it was confirmed that the voltage drop rate changes according to the control current even for the rating of 6000 kW.

次に、図15〜図17を参照して、一般的なリアクトルの用法と電力変換システム1におけるリアクトルの用法との違いについて説明する。一般的なリアクトルの用法と、電力変換システム1におけるリアクトルの用法とを比較すると、特に、磁化特性の飽和領域に対する考え方が全く異なる。
図15は、リアクトルの鉄心の磁化特性の例を示すグラフである。図15のグラフの横軸は磁界の強さHを示す。縦軸は、磁束密度Bを示す。図15のグラフの線は、鉄心の磁気ヒステリシス曲線の例を示している。
Next, with reference to FIGS. 15 to 17, a difference between a usage of a general reactor and a usage of the reactor in the power conversion system 1 will be described. When a general usage of the reactor and a usage of the reactor in the power conversion system 1 are compared, the concept of the saturation region of the magnetization characteristic is completely different.
FIG. 15 is a graph showing an example of the magnetization characteristics of the iron core of the reactor. The horizontal axis of the graph in FIG. 15 indicates the magnetic field strength H. The vertical axis indicates the magnetic flux density B. The line of the graph in FIG. 15 shows an example of the magnetic hysteresis curve of the iron core.

図15の領域A12は、鉄心の磁気の非飽和領域であり、ヒステリシスの磁化特性を示す。一方、領域A11及びA13は、いずれも鉄心の磁気の飽和領域であり、この領域ではヒステリシスはほぼ見られない。
一般的なリアクトルの用法の場合、鉄損や騒音を低減するため非飽和領域での運転が原則であり、飽和領域は過負荷又は過電圧など異常状態の領域である。
A region A12 in FIG. 15 is a magnetically unsaturated region of the iron core, and shows magnetization characteristics of hysteresis. On the other hand, the regions A11 and A13 are both magnetic saturation regions of the iron core, and almost no hysteresis is observed in these regions.
In the case of general reactor usage, operation in the non-saturation region is a rule in order to reduce iron loss and noise, and the saturation region is a region in an abnormal state such as overload or overvoltage.

図16は、リアクトルの巻線を流れる電流とインダクタンスとの関係の例を示すグラフである。このグラフは電力変換システム1に限らず、広く一般の有鉄心リアクトルで成り立つ性質を示したものである。図16のグラフの横軸は電流(電流値)を示す。縦軸は、インダクタンスを示す。領域A21は、非飽和領域に相当する。領域A22は、飽和領域に相当する。
線L71は、巻線を流れる電流とインダクタンスとの関係を示している。非飽和領域に相当する領域A21では、電流に依存せず一定の値となる比較的大きいインダクタンスとなるのに対し、飽和領域に相当する領域A22では、電流が大きくなるのにつれてインダクタンスが低下する。領域A21では鉄心の磁化特性はヒステリシスを有する非線形特性であるが、HとBの振幅の関係(電流と電圧の振幅の関係に相当)のみを評価すると、ほぼ線形の関係にあるため、この領域を線形領域と呼ぶこともある。
一般的なリアクトルの用法では、安定したインダクタンスの値が得られることが重要であり、インダクタンスが電流増加に応じて低下する飽和領域は、通常の使用範囲外の領域と捉えられる。
これに対し、電力変換システム1におけるリアクトルの用法では、出力電圧(リアクトルの両端電圧)の電圧降下の大きさが重要であり、インダクタンスの値そのものは重要ではない。
FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between the current flowing through the reactor winding and the inductance. This graph shows not only the power conversion system 1 but also the properties that can be realized by a general iron core reactor. The horizontal axis of the graph in FIG. 16 indicates the current (current value). The vertical axis indicates the inductance. The area A21 corresponds to an unsaturated area. The region A22 corresponds to a saturation region.
Line L71 shows the relationship between the current flowing through the winding and the inductance. In a region A21 corresponding to the non-saturation region, a relatively large inductance having a constant value does not depend on the current. On the other hand, in a region A22 corresponding to the saturation region, the inductance decreases as the current increases. In the region A21, the magnetization characteristics of the iron core are non-linear characteristics having hysteresis. However, when only the relationship between the amplitudes of H and B (corresponding to the relationship between the amplitudes of the current and the voltage) is evaluated, the relationship is almost linear. Is sometimes called a linear region.
In general usage of a reactor, it is important to obtain a stable inductance value, and a saturation region where the inductance decreases as the current increases is regarded as a region outside a normal use range.
On the other hand, in the usage of the reactor in the power conversion system 1, the magnitude of the voltage drop of the output voltage (the voltage across the reactor) is important, and the value of the inductance itself is not important.

図17は、図16と同一のリアクトルに対して、リアクトルの巻線を流れる電流と電圧降下(誘導起電力)との関係の例を示すグラフである。図17のグラフの横軸は電流(電流値)を示す。縦軸は、リアクトルの端子間に生じる電圧降下を示す。領域A31は、非飽和領域に相当し電流に比例する電圧降下が生じる線形領域である。領域A32は、飽和領域に相当する。
線L81は、巻線を流れる電流と電圧降下との関係を示している。
FIG. 17 is a graph showing an example of the relationship between the current flowing through the winding of the reactor and the voltage drop (induced electromotive force) for the same reactor as in FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 17 indicates the current (current value). The vertical axis shows the voltage drop that occurs between the terminals of the reactor. The region A31 is a linear region corresponding to a non-saturation region and in which a voltage drop proportional to a current occurs. The region A32 corresponds to a saturation region.
Line L81 shows the relationship between the current flowing through the winding and the voltage drop.

飽和領域に相当する領域A32では、電流の大きさにかかわらず一定の電圧降下が得られる。電力変換システム1では、軽負荷領域から重負荷領域までの幅広い負荷に対して安定した電圧制御幅を確保できることから、領域A31の非飽和領域を用いた電圧降下率の制御(図4に記載の概念)よりも、領域A32の飽和領域を用いた電圧降下そのものを制御する方がより適切である。
また、飽和領域では、電流によらずほぼ一定した電圧降下が得られるため、制御装置300が故障などで停止した場合のリミッタ(問題が生じた整流器400の出力電圧を自律的に降下させることによるフェイルセーフ)としての役割を期待することができる。
さらに、飽和領域で動作させることによって、図8の変電所800b(軽負荷)の電圧降下を大きくできるため、電力変換システム1の導入効果をさらに高めることができる。
In the region A32 corresponding to the saturation region, a constant voltage drop is obtained regardless of the magnitude of the current. In the power conversion system 1, since a stable voltage control width can be secured for a wide load from a light load region to a heavy load region, control of the voltage drop rate using the unsaturated region in the region A31 (see FIG. 4) It is more appropriate to control the voltage drop itself using the saturation region of the region A32 than to (concept).
In the saturation region, a substantially constant voltage drop is obtained irrespective of the current. Therefore, when the control device 300 is stopped due to a failure or the like, a limiter (by autonomously lowering the output voltage of the rectifier 400 in which the problem occurs). Fail safe) can be expected.
Further, by operating in the saturation region, the voltage drop of the substation 800b (light load) in FIG. 8 can be increased, so that the effect of introducing the power conversion system 1 can be further enhanced.

このように、一般的なリアクトルの用法と電力変換システム1におけるリアクトルの用法とでは、飽和領域に対する考え方が全く異なる。一般的なリアクトルの方法では原則として飽和領域に入らないよう非飽和領域で運転を行う。これに対し、電力変換システム1では、飽和領域を積極的に利用し小電流領域を除き飽和領域で動作させる。リアクトルの動作領域の設計は、鉄心の断面積と巻線巻数の調整で容易に行うことができる。例えば、飽和領域を主体的に使うには磁気飽和しやすい条件で設計すれば良いから、一般的なリアクトルと比べて鉄心の断面積を小さくするか、巻線巻数を多くするかすれば良い。   As described above, the concept of the saturation region is completely different between the general usage of the reactor and the usage of the reactor in the power conversion system 1. In general, a reactor is operated in a non-saturated region so as not to enter a saturated region. On the other hand, the power conversion system 1 uses the saturation region positively and operates in the saturation region except for the small current region. The operation area of the reactor can be easily designed by adjusting the cross-sectional area of the iron core and the number of windings. For example, in order to mainly use the saturation region, it is sufficient to design under conditions that easily cause magnetic saturation. Therefore, the cross-sectional area of the iron core may be reduced or the number of windings may be increased as compared with a general reactor.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。例えば、本明細書で軌道と記載した部分を、ガイドウェイと独立の帰線路で構成するモノレールや新交通システムも本発明の適用範囲に含まれる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and includes a change in a range without departing from the gist of the present invention. For example, a monorail or a new transportation system in which a portion described as a track in the present specification includes a guideway and an independent return track is also included in the scope of the present invention.

1 電力変換システム
100 整流器用変圧器
200 電圧調整装置
300 制御装置
400 整流器
710 商用電力系統
720 受電用遮断器
730 取引電力計
800 変電所
810 所内母線
820 変成器用遮断器
830 直流高速度遮断器
910 電車線
920 レール
930 車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power conversion system 100 Rectifier transformer 200 Voltage regulator 300 Controller 400 Rectifier 710 Commercial power system 720 Power receiving circuit breaker 730 Transaction power meter 800 Substation 810 Internal bus 820 Transformer circuit breaker 830 DC high speed circuit breaker 910 Train Line 920 Rail 930 Vehicle

本発明の第1の態様によれば、電力変換システムは、受電する交流電力の電圧を変換する変圧器と、交流電力を直流電力に変換して負荷側へ出力する整流器と、インダクタンスが可変な可変リアクトルを用いて構成され、前記変圧器と前記整流器との間に設けられて、前記変圧器が電圧を変換した交流電力の電圧降下率を変化させる電圧調整装置と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, a power conversion system includes a transformer for converting a voltage of AC power to be received, a rectifier for converting AC power to DC power and outputting the DC power to a load side, and a variable inductance. A voltage regulator that is configured using a variable reactor and that is provided between the transformer and the rectifier and that changes a voltage drop rate of AC power obtained by converting the voltage of the transformer .

本発明の第三の態様によれば、電力変換方法は、受電する交流電力の電圧を変圧器で変換し、インダクタンスが可変な可変リアクトルを用いて構成され、前記変圧器と整流器との間に設けられた電圧調整装置で、前記変圧器が電圧を変換した交流電力の電圧降下率を変化させ、前記変圧器からの出力の交流電力の電圧を電圧調整装置で調整し、前記電圧調整装置からの出力の交流電力を前記整流器で直流電力に変換して負荷側へ出力することを含む。 According to the third aspect of the present invention, the power conversion method converts the voltage of the AC power to be received by a transformer, is configured using a variable reactor having a variable inductance, and includes a variable inductor between the transformer and the rectifier. In the provided voltage adjusting device, the transformer changes the voltage drop rate of the AC power obtained by converting the voltage, and adjusts the voltage of the AC power output from the transformer by the voltage adjusting device. And converting the output AC power into DC power with the rectifier and outputting the DC power to the load side.

Claims (5)

受電する交流電力の電圧を変換する変圧器と、
交流電力を直流電力に変換して負荷側へ出力する整流器と、
前記変圧器と前記整流器との間に設けられて電圧を調整する電圧調整装置と、
を備える電力変換システム。
A transformer for converting the voltage of AC power to be received,
A rectifier that converts AC power to DC power and outputs it to the load side;
A voltage adjusting device provided between the transformer and the rectifier to adjust a voltage,
A power conversion system comprising:
前記電圧調整装置はインダクタンスが可変な可変リアクトルを用いて構成され、前記変圧器が電圧を変換した交流電力の電圧降下率を変化させる
請求項1に記載の電力変換システム。
2. The power conversion system according to claim 1, wherein the voltage regulator is configured using a variable reactor having a variable inductance, and the transformer changes a voltage drop rate of AC power obtained by converting the voltage. 3.
前記電圧調整装置は、リアクトルの鉄心に巻かれた制御巻線を流れる直流電流量の変化に応じて鉄心内の磁束を変化させて前記インダクタンスを変化させる、請求項2に記載の電力変換システム。   The power conversion system according to claim 2, wherein the voltage regulator changes the inductance by changing a magnetic flux in the core according to a change in a DC current flowing through a control winding wound on the core of the reactor. 請求項1から3の何れか一項に記載の電力変換システムと、
前記電力変換システムとの組み合わせでき電回路を構成する電車線と帰線路と、
前記電力変換システムからの電力を前記電車線から取得して前記軌道を走行する車両と、
を備える交通システム。
A power conversion system according to any one of claims 1 to 3,
Train lines and return lines that can be combined with the power conversion system and constitute an electric circuit,
A vehicle that travels on the track by obtaining power from the power conversion system from the train line,
Transportation system equipped with.
受電する交流電力の電圧を変圧器で変換し、
前記変圧器からの出力の交流電力の電圧を電圧調整装置で調整し、
前記電圧調整装置からの出力の交流電力を整流器で直流電力に変換して負荷側へ出力する
ことを含む電力変換方法。
The voltage of AC power to be received is converted by a transformer,
Adjusting the voltage of the AC power output from the transformer with a voltage regulator,
A power conversion method, comprising: converting AC power output from the voltage regulator to DC power with a rectifier and outputting the DC power to a load side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10303042A (en) * 1997-04-30 1998-11-13 Tohoku Electric Power Co Inc Magnetic flux shift control-type variable transformer
JP2014184911A (en) * 2013-03-25 2014-10-02 Railway Technical Research Institute Dc substation for railroad
WO2017158728A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-21 三菱電機株式会社 Direct current feeder voltage calculation apparatus, direct current feeder voltage control system, and direct current feeder voltage calculation method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303042A (en) * 1997-04-30 1998-11-13 Tohoku Electric Power Co Inc Magnetic flux shift control-type variable transformer
JP2014184911A (en) * 2013-03-25 2014-10-02 Railway Technical Research Institute Dc substation for railroad
WO2017158728A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-21 三菱電機株式会社 Direct current feeder voltage calculation apparatus, direct current feeder voltage control system, and direct current feeder voltage calculation method

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