JP2020152259A

JP2020152259A - 電源装置、取り込み電圧値決定装置、および取り込み電圧値決定方法

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Publication number: JP2020152259A
Application number: JP2019053249A
Authority: JP
Inventors: 尚士勝俣; Hisashi Katsumata; 寧松村; Yasushi Matsumura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: JP7262259B2

Abstract

【課題】取り込み電圧値を精度よく決定することができる電源装置、取り込み電圧値決定装置、および取り込み電圧値決定方法を得ること。【解決手段】電源装置１０は、取り込み電圧値決定部２３と、指令生成部２４と、電力変換部１２とを備える。取り込み電圧値決定部２３は、架線２へ電力を各々供給する複数の変電所４１〜４ｎの無負荷電圧値のうち最も高い無負荷電圧値を判定し、最も高い無負荷電圧値に基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定する。指令生成部２４は、架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値Ｖｔｈ以上である場合に、取り込み指令を生成する。電力変換部１２は、指令生成部２４によって取り込み指令が生成された場合に、架線２の回生電力を架線２の電圧よりも低い電圧の電力へ変換する。【選択図】図１

Description

本発明は、架線で発生した電気車の回生電力を利用する電源装置、取り込み電圧値決定装置、および取り込み電圧値決定方法に関する。

従来、架線に発生した電気車の回生電力を取り込む機能を有する電源装置が知られている。例えば、特許文献１には、架線へ電力を供給する変電所の整流器の電流および電圧に基づいて、基準充電電圧を算出し、架線の電圧が基準充電電圧を上回った場合に電気車の回生電力を取り込む技術が開示されている。

特開２００９−２４１６７７号公報

しかしながら、架線は複数の変電所に接続されているため、特許文献１に記載の技術では、複数の変電所の状態によっては、電気車の回生電力を取り込むか否かを決定する際に用いられる取り込み電圧値を精度よく決定することができない場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、取り込み電圧値を精度よく決定することができる電源装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電源装置は、取り込み電圧値決定部と、電圧測定部と、指令生成部と、電力変換部とを備える。取り込み電圧値決定部は、架線へ電力を各々供給する複数の変電所の無負荷電圧値のうち最も高い無負荷電圧値を判定し、最も高い無負荷電圧値に基づいて、架線から電気車の回生電力を取り込むか否かを決定する閾値である取り込み電圧値を決定する。電圧測定部は、架線の電圧値である架線電圧値を測定する。指令生成部は、電圧測定部によって測定された架線電圧値が取り込み電圧値決定部によって決定された取り込み電圧値以上である場合に、架線の回生電力の取り込みを要求する取り込み指令を生成する。電力変換部は、指令生成部によって取り込み指令が生成された場合に、架線の回生電力を架線の電圧よりも低い電圧の電力へ変換する。

本発明によれば、取り込み電圧値を精度よく決定することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる電源装置を含む電力システムの構成例を示す図実施の形態１にかかる整流器の出力特性と受電側電圧との関係の一例を示す図実施の形態１にかかる電源装置における調整値算出処理の一例を示すフローチャート実施の形態１にかかる電源装置における取り込み電圧値決定処理の一例を示すフローチャート実施の形態１にかかる電源装置における取り込み判定処理の一例を示すフローチャート実施の形態１にかかる電源装置の処理部のハードウェア構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる電源装置、取り込み電圧値決定装置、および取り込み電圧値決定方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電源装置を含む電力システムの構成例を示す図である。実施の形態１にかかる電力システム１００は、レール３を走行する電気車１のパンタグラフが接触する架線２へ電力を供給する複数の変電所４_１，４_２，・・・，４_ｎと、架線２に発生した電気車１の回生電力を交流電力に変換して駅舎７へ出力する電源装置１０とを備える。なお、架線２は、き電線を含む。

電気車１は、例えば、減速操作が行われた場合に、モータを発電機として用いることによって回生電力を生成する。以下、複数の変電所４_１，４_２，・・・，４_ｎの各々を区別せずに示す場合、変電所４と記載する場合がある。なお、ｎは３以上の整数であるが、変電所４の数は２つであってもよい。

変電所４は、高圧配電系統５から送電線６を介して供給される６６００Ｖ系の交流電圧から１５００Ｖ系の直流電圧を生成し、生成した１５００Ｖ系の直流電圧を架線２へ出力する。かかる変電所４は、高圧配電系統５から供給される６６００Ｖ系の交流電圧を降圧する変圧器４１と、変圧器４１によって降圧された交流電圧を整流する整流器４２とを備える。整流器４２の出力は、架線２に接続されており、整流器４２から１５００Ｖ系の直流電圧が出力される。

また、変電所４は、整流器４２から出力される電圧の値を測定する電圧測定部４３と、整流器４２から出力される電流の値を測定する電流測定部４４と、電圧測定部４３の測定結果および電流測定部４４の測定結果を取得する変電所装置４５とを備える。

電圧測定部４３は、整流器４２から架線２へ出力される電圧の値である出力電圧値の情報を変電所装置４５へ出力する。電流測定部４４は、整流器４２から架線２へ出力される電流の値である出力電流値の情報を変電所装置４５へ出力する。変電所装置４５は、出力電圧値と出力電流値とに基づいて、変電所４の無負荷電圧値を算出することができる。無負荷電圧値とは、架線２を介して電気車１へ電力を供給していない状態の変電所４において整流器４２から架線２へ出力される電圧の値である。

整流器４２の出力特性は、変電所４が高圧配電系統５から送電線６を介して受電する電圧である受電側電圧の値が一定である場合、変圧器４１および整流器４２の特性によって一義的に決まる。受電側電圧の値は、例えば、高圧配電系統５の電圧変動、および送電線６に接続された需要家の消費電力によって変動する。したがって、受電側電圧の値毎の整流器４２の出力特性を予め把握することで、変電所４から架線２へ電力を供給している状態で電圧測定部４３および電流測定部４４で測定される出力電圧値および出力電流値とから無負荷電圧値を推定することができる。

図２は、実施の形態１にかかる整流器の出力特性と受電側電圧との関係の一例を示す図である。図２に示す例では、３つの受電側電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２，Ｖｒ３と整流器４２の出力特性との関係を示す図である。出力電圧値が「Ｖｍ１」であり、出力電流値が「Ｉｍ１」である場合、受電側電圧値は「Ｖｒ１」であり、無負荷電圧値は、「Ｖｍｏ１」である。

出力電圧値が「Ｖｍ２」であり、出力電流値が「Ｉｍ２」である場合、受電側電圧は「Ｖｒ２」であり、無負荷電圧値は、「Ｖｍｏ２」である。また、出力電圧値が「Ｖｍ３」であり、出力電流値が「Ｉｍ３」である場合、受電側電圧は「Ｖｒ３」であり、無負荷電圧値は、「Ｖｍｏ３」である。なお、図２に示す整流器４２の出力特性と受電側電圧との関係は一例であり、整流器４２の出力特性と受電側電圧との関係は図２に示す例に限定されない。

図１に示す変電所装置４５は、例えば、受電側電圧毎の整流器４２の出力特性の情報を有しており、かかる情報から電圧測定部４３の出力電圧値および電流測定部４４の出力電流値に基づいて、変電所４の無負荷電圧値を推定することができる。なお、変電所装置４５は、出力電圧値と出力電流値との組と無負荷電圧値とを関連付けた情報を出力電圧値と出力電流値との組毎に有する構成であってもよい。この場合、変電所装置４５は、電圧測定部４３の出力電圧値と電流測定部４４の出力電流値との組に一致する組に関連付けられた無負荷電圧値を、変電所４の無負荷電圧値として推定することができる。

変電所装置４５は、推定した無負荷電圧値の情報を不図示のネットワークを介して有線または無線によって電源装置１０へ送信することができる。また、変電所装置４５は、無負荷電圧値を推定しない構成であってもよい。この場合、変電所装置４５は、電圧測定部４３および電流測定部４４によって測定された出力電圧値および出力電流値を含む測定情報を電源装置１０へ送信することができる。

駅舎７は、高圧配電系統５から供給される６６００Ｖ系の交流電圧を２１０Ｖ系の交流電圧へ変換する変圧器７１と、駅負荷７２とを備える。駅負荷７２には、複数の電気設備７３_１，７３_２，・・・，７３_ｍが含まれる。ｍは３以上の整数である。複数の電気設備７３_１，７３_２，・・・，７３_ｍの各々は、例えば、駅に設置された空調機器、照明機器、または昇降機などである。

電源装置１０は、変電所４から出力される情報に基づいて、架線２から回生電力を取り込む基準である取り込み電圧値Ｖｔｈを決定し、架線２の電圧が取り込み電圧値Ｖｔｈ以上になった場合に、架線２に発生した回生電力を交流電力に変換して駅舎７へ出力する。電源装置１０は、後述するように、取り込み電圧値Ｖｔｈを精度よく決定することができ、これにより、架線２に発生した回生電力を効率的に取り込むことができる。

電源装置１０は、通信部１１と、電力変換部１２と、電圧測定部１３と、処理部１４とを備える。通信部１１は、不図示のネットワークに有線または無線によって接続されており、各変電所４から出力される情報を不図示のネットワークを介して受信する。処理部１４は、取り込み電圧値決定装置の一例である。

電力変換部１２は、架線２に発生した回生電力を２１０Ｖ系の交流電力に変換して駅舎７へ出力する。かかる電力変換部１２は、例えば、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子を駆動する駆動部を有しており、処理部１４によって制御される。

電圧測定部１３は、架線２の電圧の値である架線電圧値Ｖｓｔを測定する。駅舎７は、変電所４_１と変電所４_２との間に配置されており、電圧測定部１３は、架線２のうち駅舎７内または駅舎７の周囲に位置する測定点Ｐの電圧の値を架線電圧値Ｖｓｔとして測定する。電圧測定部１３は、測定した架線電圧値Ｖｓｔの情報を処理部１４へ出力する。

処理部１４は、無負荷電圧値推定部２１と、無負荷電圧情報取得部２２と、取り込み電圧値決定部２３と、指令生成部２４とを備える。無負荷電圧値推定部２１は、通信部１１によって取得される情報が測定情報である場合、かかる測定情報に含まれる出力電圧値および出力電流値に基づいて、変電所４の変電所装置４５と同様の処理によって、変電所４の無負荷電圧値を推定することができる。

無負荷電圧情報取得部２２は、通信部１１によって取得される情報が変電所４の無負荷電圧値の情報である場合、通信部１１から変電所４の無負荷電圧値の情報を取得する。また、無負荷電圧情報取得部２２は、通信部１１によって取得される情報が測定情報である場合、無負荷電圧値推定部２１によって推定された変電所４の無負荷電圧値の情報を無負荷電圧値推定部２１から取得する。以下、変電所４_１，４_２，・・・，４_ｎの無負荷電圧値を無負荷電圧値Ｖｏ_１，Ｖｏ_２，・・・，Ｖｏ_ｎと記載する場合がある。また、無負荷電圧値Ｖｏ_１，Ｖｏ_２，・・・，Ｖｏ_ｎの各々を区別せずに示す場合、無負荷電圧値Ｖｏと記載する場合がある。

取り込み電圧値決定部２３は、複数の変電所４_１，４_２，・・・，４_ｎの無負荷電圧値Ｖｏ_１，Ｖｏ_２，・・・，Ｖｏ_ｎのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏを判定し、最も高い無負荷電圧値Ｖｏに基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定する。取り込み電圧値Ｖｔｈは、上述したように、架線２の電圧の値の閾値であり、電力変換部１２によって電気車１の回生電力を架線２から取り込むか否かを決定するために用いられる。以下、無負荷電圧値Ｖｏ_１，Ｖｏ_２，・・・，Ｖｏ_ｎのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏに対応する変電所４を「調整値算出対象」と記載する場合がある。なお、最も高い無負荷電圧値Ｖｏが無負荷電圧値Ｖｏ_１である場合、調整値算出対象は、変電所４_１である。

かかる取り込み電圧値決定部２３は、調整値算出部３１と、決定部３２とを備える。調整値算出部３１は、架線２が無負荷状態である場合における架線電圧値Ｖｓｔと調整値算出対象の無負荷電圧値Ｖｏとの差に基づいて、調整値算出対象の無負荷電圧値Ｖｏの調整値Ｖａｄｊを算出する。架線２が無負荷状態である期間は、例えば、各変電所４から架線２への送電が開始されてから架線２から電気車１への電力の供給が開始されるまでの期間であり、以下、架線無負荷期間と記載する場合がある。

調整値算出部３１は、架線無負荷期間において電圧測定部４３および電流測定部４４で測定される出力電圧値および出力電流値に基づいて推定される各変電所４の無負荷電圧値Ｖｏの情報を無負荷電圧情報取得部２２から取得する。また、調整値算出部３１は、架線無負荷期間において電圧測定部１３によって測定される架線電圧値Ｖｓｔの情報を電圧測定部１３から取得する。そして、取り込み電圧値決定部２３は、取得した変電所４の無負荷電圧値Ｖｏの情報および架線電圧値Ｖｓｔの情報に基づいて、調整値Ｖａｄｊを算出する。

例えば、調整値算出部３１は、架線無負荷期間における調整値算出対象の無負荷電圧値Ｖｏと架線無負荷期間における架線電圧値Ｖｓｔとの差ΔＶｄを調整値Ｖａｄｊとして算出する。かかる調整値Ｖａｄｊは、架線無負荷期間で変電所４から出力された電圧が何らかの要因によって測定点Ｐまでの区間で低下して測定点Ｐに到達するような場合において、測定点Ｐまでの区間で低下すると推定される電圧の値である。なお、何らかの要因とは、例えば、架線２に接続された碍子による漏れ電流によって生じる電圧降下、または架線２と対地との間の容量成分による漏れ電流によって生じる電圧降下などである。また、調整値Ｖａｄｊは、無負荷電圧値Ｖｏの推定誤差を含む場合がある。

例えば、調整値算出対象が変電所４_１であり、架線無負荷期間における変電所４_１の無負荷電圧値Ｖｏ_１が１７５０Ｖであり、且つ架線無負荷期間における架線電圧値Ｖｓｔが１７４０Ｖであるとする。この場合、調整値算出部３１は、１７５０Ｖから１７４０Ｖを減算することで、差ΔＶｄ「１０Ｖ」を変電所４_１の無負荷電圧値Ｖｏ_１に対する調整値Ｖａｄｊとして算出する。

同様の処理によって、調整値算出部３１は、変電所４_２〜４_ｎが各々調整値算出対象となった場合に、変電所４_２〜４_ｎの無負荷電圧値Ｖｏ_２〜Ｖｏ_ｎの各々に対する調整値Ｖａｄｊを算出することができる。以下、無負荷電圧値Ｖｏ_１〜Ｖｏ_ｎに対する調整値Ｖａｄｊを調整値Ｖａｄｊ_１〜Ｖａｄｊ_ｎと記載する場合がある。

調整値算出部３１は、例えば、変電所４_１〜４_ｎの無負荷電圧値Ｖｏ_１〜Ｖｏ_ｎのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏに対応する変電所４を予め設定された周期で判定し、最も高い無負荷電圧値Ｖｏに対する調整値Ｖａｄｊを算出する。調整値算出部３１は、変電所４_１〜４_ｎの無負荷電圧値Ｖｏ_１〜Ｖｏ_ｎのいずれもが複数の判定タイミングのうちいずれかのタイミングで最も高い無負荷電圧値Ｖｏになることで、調整値Ｖａｄｊ_１〜Ｖａｄｊ_ｎを算出することができる。

なお、上述では、各変電所４から架線２への送電が開始されてから架線２から電気車１への電力の供給が開始されるまでの期間を架線無負荷期間としたが、架線無負荷期間は上述した期間に限定されない。例えば、各変電所４から架線２への送電が開始されてから予め設定された期間を架線無負荷期間としてもよい。予め設定された期間は、例えば、数分以内の期間である。

決定部３２は、複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏを判定し、最も高い無負荷電圧値Ｖｏに基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定する処理を予め設定された周期で行う。決定部３２は、決定した取り込み電圧値Ｖｔｈの情報を指令生成部２４へ出力する。

例えば、決定部３２は、複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏ以上の電圧値を取り込み電圧値Ｖｔｈに決定することができる。例えば、複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏが１７８０Ｖであるとする。この場合、決定部３２は、例えば、１７８０Ｖを取り込み電圧値Ｖｔｈに決定することができる。

また、決定部３２は、最も高い無負荷電圧値Ｖｏが、調整値算出部３１によって調整値Ｖａｄｊが算出された無負荷電圧値Ｖｏである場合、最も高い無負荷電圧値Ｖｏと調整値Ｖａｄｊとに基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定することができる。

例えば、複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏが変電所４_１の無負荷電圧値Ｖｏ_１であり且つ１７８０Ｖであるとする。また、変電所４_１の調整値Ｖａｄｊ_１が１０Ｖであるとする。この場合、決定部３２は、無負荷電圧値「１７８０Ｖ」から調整値Ｖａｄｊ_１「１０Ｖ」を減算した結果である「１７７０Ｖ」以上の電圧値を取り込み電圧値Ｖｔｈとして決定することができる。

なお、決定部３２は、例えば、最も高い無負荷電圧値Ｖｏに対応する変電所４が測定点Ｐから予め設定された距離内にある変電所４である場合に限り、最も高い無負荷電圧値Ｖｏから調整値Ｖａｄｊを減算した値を取り込み電圧値Ｖｔｈとして決定することもできる。また、決定部３２は、例えば、最も高い無負荷電圧値Ｖｏに対応する変電所４が特定の変電所である場合に限り、最も高い無負荷電圧値Ｖｏから調整値Ｖａｄｊを減算した値を取り込み電圧値Ｖｔｈとして決定することもできる。特定の変電所は、例えば、測定点Ｐから上りと下りで各々最も近い変電所４_１，４_２である。

指令生成部２４は、電圧測定部１３で測定された架線電圧値Ｖｓｔと取り込み電圧値決定部２３によって決定された取り込み電圧値Ｖｔｈとを比較する。指令生成部２４は、架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値Ｖｔｈ以上である場合に、電力変換部１２へ取り込み指令を出力する処理を取り込み電圧値決定部２３によって取り込み電圧値Ｖｔｈが決定される毎に行う。

指令生成部２４は、取り込み指令の出力を開始してから、取り込み電圧値決定部２３によって次の取り込み電圧値Ｖｔｈが決定されるまでの間、取り込み指令を継続して出力する。電力変換部１２は、処理部１４から取り込み指令の出力が開始された場合、架線２に発生した回生電力を交流電力に変換して駅舎７へ出力する電力変換処理を開始する。電力変換部１２は、指令生成部２４から取り込み指令が出力されなくなるまで、電力変換処理を継続し、指令生成部２４から取り込み指令が出力されなくなると、電力変換処理を停止する。

なお、上述した例では、取り込み電圧値決定部２３は、無負荷電圧値Ｖｏと調整値Ｖａｄｊとに基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定するが、取り込み電圧値Ｖｔｈの決定方法は上述した例に限定されない。例えば、取り込み電圧値決定部２３は、各変電所４から測定点Ｐまでの距離である変電所距離に応じた補正値に基づいて、測定点Ｐでの各変電所４の無負荷電圧値Ｖｏである無負荷電圧値Ｖｏ’を算出することもできる。

例えば、取り込み電圧値決定部２３は、変電所距離に係数ｋを乗じて得られた値を無負荷電圧値Ｖｏから減算する処理を変電所４の無負荷電圧値Ｖｏ毎に行うことで、補正後の各変電所４の無負荷電圧値Ｖｏ’を算出することができる。この場合も、取り込み電圧値決定部２３は、複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏ’のうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏ’以上の電圧値を取り込み電圧値Ｖｔｈとして決定することができる。

つづいて、電源装置１０の動作を、フローチャートを用いて説明する。図３は、実施の形態１にかかる電源装置における調整値算出処理の一例を示すフローチャートである。かかる調整値算出処理は、上述した架線無負荷期間において行われる。

図３に示すように、処理部１４の取り込み電圧値決定部２３は、電圧測定部１３から架線電圧値Ｖｓｔの情報を取得する（ステップＳ１１）。また、処理部１４の無負荷電圧情報取得部２２は、各変電所４の無負荷電圧値Ｖｏの情報を取得する（ステップＳ１２）。

処理部１４は、ステップＳ１１で取得した架線電圧値Ｖｓｔの情報と、ステップＳ１２で取得した各変電所４の無負荷電圧値Ｖｏの情報に基づいて、各変電所４の無負荷電圧値Ｖｏに対応する調整値Ｖａｄｊを演算し（ステップＳ１３）、図３に示す処理を終了する。

図４は、実施の形態１にかかる電源装置における取り込み電圧値決定処理の一例を示すフローチャートである。かかる取り込み電圧値決定処理は、処理部１４によって予め設定された周期で実行される。

図４に示すように、処理部１４は、変電所４から情報を取得する（ステップＳ２１）。処理部１４は、ステップＳ２１で取得した情報が測定情報であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。処理部１４は、取得した情報が測定情報であると判定した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、測定情報に基づいて、変電所４の無負荷電圧値Ｖｏの情報を算出する（ステップＳ２３）。

処理部１４は、ステップＳ２３の処理が終了した場合、または取得した情報が測定情報ではないと判定した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、すべての変電所４の情報を取得したか否かを判定する（ステップＳ２４）。処理部１４は、すべての変電所４の情報を取得していないと判定した場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、処理をステップＳ２１へ戻す。

処理部１４は、ステップＳ２４においてすべての変電所４の情報を取得したと判定した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、無負荷電圧値Ｖｏの情報に基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定する（ステップＳ２５）。例えば、取り込み電圧値決定部２３は、複数の変電所４_１〜４_ｎの無負荷電圧値Ｖｏのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏを判定し、最も高い無負荷電圧値Ｖｏを取り込み電圧値Ｖｔｈに決定することができる。

また、取り込み電圧値決定部２３は、無負荷電圧値Ｖｏの情報と調整値Ｖａｄｊの情報に基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定することもできる。例えば、複数の変電所４_１〜４_ｎの無負荷電圧値Ｖｏ_１〜Ｖｏ_ｎのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏが変電所４_１の無負荷電圧値Ｖｏ_１であるとする。この場合、取り込み電圧値決定部２３は、例えば、変電所４_１の無負荷電圧値Ｖｏ_１から変電所４_１に対応する調整値Ｖａｄｊ_１を減算した値を取り込み電圧値Ｖｔｈとして決定することができる。処理部１４は、ステップＳ２５に示す処理を終了した場合、図４に示す処理を終了する。

図５は、実施の形態１にかかる電源装置における取り込み判定処理の一例を示すフローチャートである。かかる取り込み判定処理は、処理部１４によって予め設定された周期で実行される。

図５に示すように、処理部１４の指令生成部２４は、電圧測定部１３から架線電圧値Ｖｓｔの情報を取得し（ステップＳ３１）、取り込み電圧値決定部２３から取り込み電圧値Ｖｔｈの情報を取得する（ステップＳ３２）。そして、指令生成部２４は、架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。

指令生成部２４は、架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値Ｖｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、電力変換部１２へ取り込み指令を出力する（ステップＳ３４）。これにより、電力変換部１２によって架線２に発生した回生電力が架線２よりも低い電圧の電力に変換されて駅舎７へ出力される。指令生成部２４は、ステップＳ３４に示す処理を終了した場合、または架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値Ｖｔｈ以上ではないと判定した場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）、図５に示す処理を終了する。

図６は、実施の形態１にかかる電源装置の処理部のハードウェア構成を示す図である。図６に示すように、電源装置１０の処理部１４は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、入出力回路１０３とを備えるコンピュータを含む。

プロセッサ１０１、メモリ１０２、および入出力回路１０３は、例えば、バス１０４によって互いにデータの送受信が可能である。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、無負荷電圧値推定部２１、無負荷電圧情報取得部２２、取り込み電圧値決定部２３、および指令生成部２４の機能を実行する。プロセッサ１０１は、例えば、処理回路の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）、およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうち一つ以上を含む。

メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、およびＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）のうち一つ以上を含む。また、メモリ１０２は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のうち一つ以上を含む。なお、処理部１４は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路を含んでいてもよい。

なお、上述した例では、電源装置１０は、架線２に発生した回生電力を２１０Ｖ系の交流電力に変換して駅舎７へ出力するが、架線２に発生した回生電力を直流電力へ変換して蓄電池へ出力する構成であってもよい。この場合、電源装置１０の処理部１４は、架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値Ｖｔｈ以上になった場合に、取り込み指令を電力変換部１２へ出力することができる。また、処理部１４は、例えば、架線２に回生電力が発生していない状態で、電力変換部１２を制御することで、蓄電池に蓄積した直流電力を１５００Ｖ系の直流電圧として架線電圧値よりも大きな直流電圧へ変換させることができる。これにより、電源装置１０から１５００Ｖ系の直流電圧が架線２へ供給される。

以上のように、実施の形態１にかかる電源装置１０は、電圧測定部１３と、取り込み電圧値決定部２３と、指令生成部２４と、電力変換部１２とを備える。取り込み電圧値決定部２３は、架線２へ電力を各々供給する複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏのうち最も高い無負荷電圧値Ｖｏを判定し、最も高い無負荷電圧値Ｖｏに基づいて、架線２から電気車１の回生電力を取り込むか否かを決定する閾値である取り込み電圧値Ｖｔｈを決定する。電圧測定部１３は、架線２の電圧値である架線電圧値Ｖｓｔを測定する。指令生成部２４は、電圧測定部１３によって測定された架線電圧値Ｖｓｔが取り込み電圧値決定部２３によって決定された取り込み電圧値Ｖｔｈ以上である場合に、架線２の回生電力の取り込みを要求する取り込み指令を生成する。電力変換部１２は、指令生成部２４によって取り込み指令が生成された場合に、架線２の回生電力を予め設定された電圧の電力へ変換する。複数の変電所４の無負荷電圧値Ｖｏが異なる場合であっても、取り込み電圧値Ｖｔｈを精度よく決定することができる。

また、電源装置１０は、複数の変電所４における各々の整流器４２から架線２へ出力される電流の値および電圧の値に基づいて、複数の変電所４の各々の無負荷電圧値Ｖｏを推定する無負荷電圧値推定部２１を備える。これにより、例えば、変電所装置４５が無負荷電圧値Ｖｏを推定する機能を有していない場合であっても、取り込み電圧値Ｖｔｈを精度よく決定することができる。

また、取り込み電圧値決定部２３は、架線２が無負荷状態である場合における架線２の電圧値と無負荷電圧値Ｖｏとの差に基づいて、無負荷電圧の調整値Ｖａｄｊを算出し、最も高い無負荷電圧値Ｖｏと調整値Ｖａｄｊとに基づいて、取り込み電圧値Ｖｔｈを決定する。これにより、例えば、変電所４から出力された電圧が何らかの要因によって測定点Ｐまでの区間で低下して測定点Ｐに到達するような場合に、回生電力の取り込みを効率的に行うことができる取り込み電圧値Ｖｔｈを決定することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１電気車、２架線、３レール、４，４_１〜４_ｎ変電所、５高圧配電系統、６送電線、７駅舎、１０電源装置、１１通信部、１２電力変換部、１３，４３電圧測定部、１４処理部、２１無負荷電圧値推定部、２２無負荷電圧情報取得部、２３取り込み電圧値決定部、２４指令生成部、３１調整値算出部、３２決定部、４１，７１変圧器、４２整流器、４４電流測定部、４５変電所装置、７２駅負荷、７３_１〜７３_ｍ電気設備、１００電力システム、Ｐ測定点、Ｖａｄｊ，Ｖａｄｊ_１〜Ｖａｄｊ_ｎ調整値、Ｖｏ，Ｖｏ_１〜Ｖｏ_ｎ，Ｖｏ’ 無負荷電圧値、Ｖｒ１受電側電圧、Ｖｒ２受電側電圧、Ｖｒ３受電側電圧、Ｖｓｔ架線電圧値、Ｖｔｈ取り込み電圧値。

Claims

架線へ電力を各々供給する複数の変電所の無負荷電圧値のうち最も高い無負荷電圧値を判定し、最も高い無負荷電圧値に基づいて、前記架線から電気車の回生電力を取り込むか否かを決定する閾値である取り込み電圧値を決定する取り込み電圧値決定部と、
前記架線の電圧値である架線電圧値を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された前記架線電圧値が前記取り込み電圧値決定部によって決定された前記取り込み電圧値以上である場合に、前記架線の回生電力の取り込みを要求する取り込み指令を生成する指令生成部と、
前記指令生成部によって前記取り込み指令が生成された場合に、前記架線の回生電力を前記架線の電圧よりも低い電圧の電力へ変換する電力変換部と、を備える
ことを特徴とする電源装置。
前記複数の変電所における各々の整流器から前記架線へ出力される電流の値および電圧の値に基づいて、前記複数の変電所の各々の無負荷電圧値を推定する無負荷電圧値推定部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記取り込み電圧値決定部は、
前記架線が無負荷状態である場合における前記架線の電圧値と前記無負荷電圧値との差に基づいて、前記無負荷電圧値の調整値を算出し、前記最も高い無負荷電圧値と前記調整値とに基づいて、前記取り込み電圧値を決定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
架線へ電力を各々供給する複数の変電所の無負荷電圧値のうち最も高い無負荷電圧値を判定し、最も高い無負荷電圧値に基づいて、前記架線から電気車の回生電力を取り込むか否かを決定する前記架線の電圧の閾値である取り込み電圧値を決定する取り込み電圧値決定部を備える
ことを特徴とする取り込み電圧値決定装置。
架線へ電力を各々供給する複数の変電所の無負荷電圧値のうち最も高い無負荷電圧値を判定する第１ステップと、
前記最も高い無負荷電圧値に基づいて、前記架線から電気車の回生電力を取り込むか否かを決定する前記架線の電圧の閾値である取り込み電圧値を決定する第２ステップと、を含む
ことを特徴とする取り込み電圧値決定方法。