JP3355772B2 - 交流電気鉄道の電圧補償装置 - Google Patents
交流電気鉄道の電圧補償装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不等辺スコット結線変
圧器を用いた交流電気鉄道における電圧補償装置に関す
る。
圧器を用いた交流電気鉄道における電圧補償装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】交流電気鉄道において、三相−単相変換
をする場合、図３に示すような不等辺スコット結線変圧
器が使用される。負荷の電力をＷL、力率を１とする
と、三相系統側の電力を平衡化するのに、変圧器２次側
のＴ座，Ｍ座に無効電力負荷ＱT，ＱMを接続して下記の
制御をしている。
をする場合、図３に示すような不等辺スコット結線変圧
器が使用される。負荷の電力をＷL、力率を１とする
と、三相系統側の電力を平衡化するのに、変圧器２次側
のＴ座，Ｍ座に無効電力負荷ＱT，ＱMを接続して下記の
制御をしている。
【０００３】
【表１】
【０００４】注）スコット角はスコット変圧器のＴ座電
圧ＶTと負荷電圧のベクトル角度 この不等辺スコット結線変圧器方式によれば、三相側に
生ずる不平衡は図４に示すように、リアクトルＬとコン
デンサＣの容量をスイッチＳで切り換えることにより単
独に制御でき、補償容量は他の三相−単相変換方式に比
して小さくてよい利点がある。
圧ＶTと負荷電圧のベクトル角度 この不等辺スコット結線変圧器方式によれば、三相側に
生ずる不平衡は図４に示すように、リアクトルＬとコン
デンサＣの容量をスイッチＳで切り換えることにより単
独に制御でき、補償容量は他の三相−単相変換方式に比
して小さくてよい利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記不平衡補償装置
は、スイッチの切換によりリアクトル及びコンデンサを
投入しているので、投入時にラッシュ電流が流れ系統に
悪影響を与える。また、連続的な制御ができないので、
進み過ぎ，遅れ過ぎが生じ精度のよい制御ができない。
は、スイッチの切換によりリアクトル及びコンデンサを
投入しているので、投入時にラッシュ電流が流れ系統に
悪影響を与える。また、連続的な制御ができないので、
進み過ぎ，遅れ過ぎが生じ精度のよい制御ができない。
【０００６】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、系統
や電源設備に悪影響を及ぼすことなく系統やき電母線の
電圧変動を最小に抑制することができる不等辺スコット
変圧器の電圧補償装置を提供することにある。
てなされたものであり、その目的とするところは、系統
や電源設備に悪影響を及ぼすことなく系統やき電母線の
電圧変動を最小に抑制することができる不等辺スコット
変圧器の電圧補償装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における交流電気鉄道の電圧補償装置は、Ｔ
座とＭ座を直列に連結して１系統の負荷に出力する不等
辺スコット変圧器を用いた交流電気鉄道の電圧補償装置
であって、不等辺スコット変圧器のスコット角をπ／４
に設定し、不等辺スコット変圧器のＴ座側に、力行負荷
時には負荷の有効電力の１／２を正の設定値、Ｔ座の無
効電力を負の検出量として負荷有効電力の１／２に相当
する進み無効電力を出力し、回生負荷時には負荷の有効
電力の１／２を負の設定値、Ｔ座の無効電力を正の検出
量として負荷有効電力の１／２に相当する遅れ無効電力
を出力するＴ座電力変換装置を設け、不等辺スコット変
圧器のＭ座側に、力行負荷時には負荷の有効電力の１／
２を負の設定値、Ｍ座の無効電力を正の検出量として負
荷有効電力の１／２に相当する遅れ無効電力を出力し、
回生負荷時には負荷の有効電力の１／２を正の設定値、
Ｍ座の無効電力を負の検出量として負荷有効電力の１／
２に相当する進み無効電力を出力するＭ座電力変換装置
を設けたことを特徴とする。
に、本発明における交流電気鉄道の電圧補償装置は、Ｔ
座とＭ座を直列に連結して１系統の負荷に出力する不等
辺スコット変圧器を用いた交流電気鉄道の電圧補償装置
であって、不等辺スコット変圧器のスコット角をπ／４
に設定し、不等辺スコット変圧器のＴ座側に、力行負荷
時には負荷の有効電力の１／２を正の設定値、Ｔ座の無
効電力を負の検出量として負荷有効電力の１／２に相当
する進み無効電力を出力し、回生負荷時には負荷の有効
電力の１／２を負の設定値、Ｔ座の無効電力を正の検出
量として負荷有効電力の１／２に相当する遅れ無効電力
を出力するＴ座電力変換装置を設け、不等辺スコット変
圧器のＭ座側に、力行負荷時には負荷の有効電力の１／
２を負の設定値、Ｍ座の無効電力を正の検出量として負
荷有効電力の１／２に相当する遅れ無効電力を出力し、
回生負荷時には負荷の有効電力の１／２を正の設定値、
Ｍ座の無効電力を負の検出量として負荷有効電力の１／
２に相当する進み無効電力を出力するＭ座電力変換装置
を設けたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】負荷の力率１の場合、き電線の損失を無視すれ
ば、スコット角はπ／４となり、力行時は、Ｔ座側に負
荷電力の１／２の進み無効電力を接続し、Ｍ座側に負荷
電力の１／２の遅れ無効電力を接続すればスコット変圧
器の不平衡補償ができる。また回生時は、Ｔ座側に負荷
電力の１／２の遅れ無効電力を接続し、Ｍ座側に負荷電
力の１／２の進み無効電力を接続すればスコット変圧器
の不平衡補償ができる。Ｔ座側及びＭ座側電力変換器
は、それぞれ電圧制御により力行時及び回生時に上記負
荷電力の１／２の進み又は遅れ無効電力を出力するの
で、負荷力率１の場合にスコット変圧器の不平衡補償を
過，不足なく行うことができる。
ば、スコット角はπ／４となり、力行時は、Ｔ座側に負
荷電力の１／２の進み無効電力を接続し、Ｍ座側に負荷
電力の１／２の遅れ無効電力を接続すればスコット変圧
器の不平衡補償ができる。また回生時は、Ｔ座側に負荷
電力の１／２の遅れ無効電力を接続し、Ｍ座側に負荷電
力の１／２の進み無効電力を接続すればスコット変圧器
の不平衡補償ができる。Ｔ座側及びＭ座側電力変換器
は、それぞれ電圧制御により力行時及び回生時に上記負
荷電力の１／２の進み又は遅れ無効電力を出力するの
で、負荷力率１の場合にスコット変圧器の不平衡補償を
過，不足なく行うことができる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例について図１，図２を参照し
て説明する。図１は不等辺スコット変圧器の電圧補償装
置の主回路構成を、図２はその無効電力制御回路を示
す。
て説明する。図１は不等辺スコット変圧器の電圧補償装
置の主回路構成を、図２はその無効電力制御回路を示
す。
【００１０】図１において、１はスコット角がπ／４に
設定された不等辺スコット変圧器、２はこのスコット変
圧の２次側に接続されたき電母線、３はスコット変圧器
１の２次側Ｔ座の無効電力を補償するＴ座インバータ
（Ｔ座無効電力補償装置ＳＶＣT）で主回路は自己消弧
素子を使用した単相インバータ，直流コンデンサＣ1，
交流リアクトルＬ1で構成されている。
設定された不等辺スコット変圧器、２はこのスコット変
圧の２次側に接続されたき電母線、３はスコット変圧器
１の２次側Ｔ座の無効電力を補償するＴ座インバータ
（Ｔ座無効電力補償装置ＳＶＣT）で主回路は自己消弧
素子を使用した単相インバータ，直流コンデンサＣ1，
交流リアクトルＬ1で構成されている。
【００１１】４はＴ座電圧検出器ＰＴTとインバータ電
流検出器ＣＴTの検出電圧，電流からＴ座の有効電力
ＰT，無効電力ＱTを検出するＴ座有効，無効電力検出
器。
流検出器ＣＴTの検出電圧，電流からＴ座の有効電力
ＰT，無効電力ＱTを検出するＴ座有効，無効電力検出
器。
【００１２】５はスコット変圧器１の２次側Ｍ座の無効
電力を補償するＭ座インバータ（Ｍ座無効電力補償装置
ＳＶＣ）で、主回路は自己消弧素子を使用した単相イン
バータ，直流コンデンサＣ2，交流リアクトルＬ2，で構
成されている。６はＭ座電圧，電流からＭ座の有効電力
ＰM，無効電力ＱMを検出するＭ座有効，無効電力検出
器、７はき電電圧検出器ＰＴLとき電電流検出器ＣＴLの
検出電圧，電流から負荷の有効電力ＰLを検出する負荷
電力検出器である。
電力を補償するＭ座インバータ（Ｍ座無効電力補償装置
ＳＶＣ）で、主回路は自己消弧素子を使用した単相イン
バータ，直流コンデンサＣ2，交流リアクトルＬ2，で構
成されている。６はＭ座電圧，電流からＭ座の有効電力
ＰM，無効電力ＱMを検出するＭ座有効，無効電力検出
器、７はき電電圧検出器ＰＴLとき電電流検出器ＣＴLの
検出電圧，電流から負荷の有効電力ＰLを検出する負荷
電力検出器である。
【００１３】図２において、１１は負荷有効電力ＰLを
１／２にする１／２演算器、１２は負荷有効電力ＰLか
ら回生，力行を判別する回生・力行の判別器、１３は１
／２演算器１２の出力ＰL／２の極性を反転させる極性
反転器、ＳＷ１は負荷が力行時、判別器１２の指定によ
り演算器１１からのＰL／２を設定値として出力し、回
生時、極性反転器１３からの−Ｐ L ／２を設定値として
出力するＴ座設定用切換スイッチ、ＳＷ２は力行時−Ｐ
L／２を設定値として出力し、回生時ＰL／２を設定値と
して出力するＭ座設定値切換スイッチ。
１／２にする１／２演算器、１２は負荷有効電力ＰLか
ら回生，力行を判別する回生・力行の判別器、１３は１
／２演算器１２の出力ＰL／２の極性を反転させる極性
反転器、ＳＷ１は負荷が力行時、判別器１２の指定によ
り演算器１１からのＰL／２を設定値として出力し、回
生時、極性反転器１３からの−Ｐ L ／２を設定値として
出力するＴ座設定用切換スイッチ、ＳＷ２は力行時−Ｐ
L／２を設定値として出力し、回生時ＰL／２を設定値と
して出力するＭ座設定値切換スイッチ。
【００１４】１４TはＴ座インバータ制御回路で、１５
はＴ座の無効電力Ｑ T の極性を反転させる極性反転器、
ＳＷ３は力行時、極性反転器１５からの−Ｑ T を出力
し、回生時Ｑ T を出力する切換スイッチ、１６はスイッ
チＳＷ１とＳＷ３の出力の差を増幅する電圧制御アン
プ、１７はインバータ３の直流電圧設定値Ｖsetと検出
直流電圧ＶDCTとの偏差を増幅する電圧制御アンプ、１
８は電圧制御アンプ１７の出力によりインバータの周波
数を制御する周波数制御器、１９はアンプ１６及び１９
からの電圧制御出力及び周波数制御出力を受けてＴ座イ
ンバータ３のスイッチ素子のゲートを制御するゲート制
御回路である。１４MはＭ座インバータ制御回路で、回
路１４Ｔと同様に構成されている。
はＴ座の無効電力Ｑ T の極性を反転させる極性反転器、
ＳＷ３は力行時、極性反転器１５からの−Ｑ T を出力
し、回生時Ｑ T を出力する切換スイッチ、１６はスイッ
チＳＷ１とＳＷ３の出力の差を増幅する電圧制御アン
プ、１７はインバータ３の直流電圧設定値Ｖsetと検出
直流電圧ＶDCTとの偏差を増幅する電圧制御アンプ、１
８は電圧制御アンプ１７の出力によりインバータの周波
数を制御する周波数制御器、１９はアンプ１６及び１９
からの電圧制御出力及び周波数制御出力を受けてＴ座イ
ンバータ３のスイッチ素子のゲートを制御するゲート制
御回路である。１４MはＭ座インバータ制御回路で、回
路１４Ｔと同様に構成されている。
【００１５】次に、この実施例の動作について説明す
る。Ｔ座インバータ３の制御について、電圧制御アンプ
１７でインバータの直流電圧設定値Ｖsetと検出直流電
圧ＶＤＣＴとの偏差を増幅してその偏差がなくなるよう
にインバータの周波数を制御しているので、直流電圧Ｖ
ＤＣＴは一定に制御される。
る。Ｔ座インバータ３の制御について、電圧制御アンプ
１７でインバータの直流電圧設定値Ｖsetと検出直流電
圧ＶＤＣＴとの偏差を増幅してその偏差がなくなるよう
にインバータの周波数を制御しているので、直流電圧Ｖ
ＤＣＴは一定に制御される。
【００１６】負荷が力行時は、回生，力行判定器１２の
指定により切り換えられるスイッチＳＷ１から演算器１
１で１／２にされたの有効電力ＰL／２が制御回路１４
Ｔに出力される。一方、スイッチＳＷ３からはＴ座の無
効電力−Ｑ T が出力される。このため、電圧制御アンプ
１６は１／２の有効電力Ｐ L ／２を設定値、無効電力Ｑ T
を検出量としてインバータ３の出力電圧を上昇させて有
効電力の１／２に相当する進み電力を出力するようにイ
ンバータ３を制御する。また、負荷が回生時は、回生，
力行判定器１２の指定によりスイッチＳＷ１〜スイッチ
ＳＷ３が切り換わり、スイッチＳＷ１からは１／２の有
効電力Ｐ L ／２が出力され、スイッチＳＷ３からは無効
電力−Ｑ T が出力される。このため電圧制御アンプ１６
は１／２の有効電力Ｐ L ／２を設定値、無効電力−Ｑ T を
検出量としてインバータ３の出力電圧を低下させ有効電
力の１／２に相当する遅れ電力をインバータ３から出力
するようにインバータ３を電圧制御する。
指定により切り換えられるスイッチＳＷ１から演算器１
１で１／２にされたの有効電力ＰL／２が制御回路１４
Ｔに出力される。一方、スイッチＳＷ３からはＴ座の無
効電力−Ｑ T が出力される。このため、電圧制御アンプ
１６は１／２の有効電力Ｐ L ／２を設定値、無効電力Ｑ T
を検出量としてインバータ３の出力電圧を上昇させて有
効電力の１／２に相当する進み電力を出力するようにイ
ンバータ３を制御する。また、負荷が回生時は、回生，
力行判定器１２の指定によりスイッチＳＷ１〜スイッチ
ＳＷ３が切り換わり、スイッチＳＷ１からは１／２の有
効電力Ｐ L ／２が出力され、スイッチＳＷ３からは無効
電力−Ｑ T が出力される。このため電圧制御アンプ１６
は１／２の有効電力Ｐ L ／２を設定値、無効電力−Ｑ T を
検出量としてインバータ３の出力電圧を低下させ有効電
力の１／２に相当する遅れ電力をインバータ３から出力
するようにインバータ３を電圧制御する。
【００１７】Ｍ座インバータ５の制御は、Ｔ座インバー
タ制御回路１４Tと同様に構成されたＭ座インバータ制
御回路１４Mにより、Ｔ座インバータの制御と同様の制
御方式で、周波数制御でインバータ５の直流電圧を一定
に制御して、負荷が力行時は負荷電力の１／２に相当す
る遅れ無効電力を、回生時は負荷電力の１／２に相当す
る進み電力をインバータ５から出力するようにインバー
タ５を制御する。
タ制御回路１４Tと同様に構成されたＭ座インバータ制
御回路１４Mにより、Ｔ座インバータの制御と同様の制
御方式で、周波数制御でインバータ５の直流電圧を一定
に制御して、負荷が力行時は負荷電力の１／２に相当す
る遅れ無効電力を、回生時は負荷電力の１／２に相当す
る進み電力をインバータ５から出力するようにインバー
タ５を制御する。
【００１８】以上のように、力行時にはＴ座インバータ
３及びＭ座インバータからそれぞれ負荷電力の１／２の
進み電力ＱT及び遅れ電力が出力され、回生時はＴ座イ
ンバータ３及びＭ座インバータからそれぞれ負荷電力の
１／２の遅れ電力ＱT及び進み電力ＱMが出力されるの
で、進み過ぎや遅れ過ぎになることのない不平衡補償が
できる。
３及びＭ座インバータからそれぞれ負荷電力の１／２の
進み電力ＱT及び遅れ電力が出力され、回生時はＴ座イ
ンバータ３及びＭ座インバータからそれぞれ負荷電力の
１／２の遅れ電力ＱT及び進み電力ＱMが出力されるの
で、進み過ぎや遅れ過ぎになることのない不平衡補償が
できる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、上述のように、不等辺スコッ
ト変圧器の系統電力を平衡化させるために、インバータ
を使用した無効電力制御を行っているので、次のような
効果を奏する。
ト変圧器の系統電力を平衡化させるために、インバータ
を使用した無効電力制御を行っているので、次のような
効果を奏する。
【００２０】（１）負荷電力が変動した場合、コンデン
サ，リアクトル切換方式のように、ラッシュ電流が流れ
ないので、系統に対する悪影響や電源設備に影響を及ぼ
すことがない。
サ，リアクトル切換方式のように、ラッシュ電流が流れ
ないので、系統に対する悪影響や電源設備に影響を及ぼ
すことがない。
【００２１】（２）制御が線形となり、進み過ぎや遅れ
過ぎになるような無効電流が流れないので、系統やき電
母線の電圧変動を最小に抑制することができる。
過ぎになるような無効電流が流れないので、系統やき電
母線の電圧変動を最小に抑制することができる。
【図１】実施例にかかる主回路構成図。
【図２】実施例にかかる制御回路ブロック図。
【図３】交流電気鉄道電源回路図。
【図４】従来不平衡補償装置の回路構成図。
１…不等辺スコット（結線）変圧器 ２…き電母線 ３，５…インバータ（無効電力補償装置ＳＶＣ） ４，６…有効，無効電力検出器 ７…負荷有効電力検出器 １１…１／２演算器 １３，１５…極性反転器 １４T，１４M…無効電力制御回路 １６，１７…電圧制御アンプ １８…周波数制御器 １９…ゲート制御回路 Ｔ…Ｔ座 Ｍ…Ｍ座 Ｌ…負荷 ＰＴT，ＰＴM，ＰＴL…電圧検出器 ＣＴT，ＣＴM，ＣＴL…電流検出器 ＳＷ１，ＳＷ３…切換スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−46529（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−338480（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−289731（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−108179（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−22423（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60M 3/02 H02J 3/26
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｔ座とＭ座を直列に連結して１系統の負
荷に出力する不等辺スコット変圧器を用いた交流電気鉄
道の電圧補償装置であって、 不等辺スコット変圧器のスコット角をπ／４に設定し、不等辺 スコット変圧器のＴ座側に、力行負荷時には負荷
の有効電力の１／２を正の設定値、Ｔ座の無効電力を負
の検出量として負荷有効電力の１／２に相当する進み無
効電力を出力し、回生負荷時には負荷の有効電力の１／
２を負の設定値、Ｔ座の無効電力を正の検出量として負
荷有効電力の１／２に相当する遅れ無効電力を出力する
Ｔ座電力変換装置を設け、不等辺 スコット変圧器のＭ座側に、力行負荷時には負荷
の有効電力の１／２を負の設定値、Ｍ座の無効電力を正
の検出量として負荷有効電力の１／２に相当する遅れ無
効電力を出力し、回生負荷時には負荷の有効電力の１／
２を正の設定値、Ｍ座の無効電力を負の検出量として負
荷有効電力の１／２に相当する進み無効電力を出力する
Ｍ座電力変換装置を設けたことを特徴とする交流電気鉄
道の電圧補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05240794A JP3355772B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 交流電気鉄道の電圧補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05240794A JP3355772B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 交流電気鉄道の電圧補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07257238A JPH07257238A (ja) | 1995-10-09 |
| JP3355772B2 true JP3355772B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=12913943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05240794A Expired - Fee Related JP3355772B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 交流電気鉄道の電圧補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355772B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE524423C2 (sv) * | 2003-01-20 | 2004-08-10 | Bombardier Transp Gmbh | Anordning och förfarande för tillhandahållande av elektrisk effekt till ett fordon. |
| DE102008012325A1 (de) * | 2008-03-03 | 2009-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Anschließen einer einphasigen Versorgungsleitung an ein dreiphasiges Versorgungsnetz |
| CN108736494B (zh) * | 2017-04-13 | 2024-03-19 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种电力机车试验线平衡供电系统 |
-
1994
- 1994-03-24 JP JP05240794A patent/JP3355772B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07257238A (ja) | 1995-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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