JP4175178B2

JP4175178B2 - DC feeding system

Info

Publication number: JP4175178B2
Application number: JP2003148566A
Authority: JP
Inventors: 康裕藤嶋; 忠士渋谷
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP2004351952A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流き電システムに係り、特に電車負荷の回生電力をインバータ装置で交流電源側に回生する直流き電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電車負荷には力行モードと回生モードがあり、直流き電変電所は一般的に力行用電源としてダイオード整流装置を設け、回生用電源としてサイリスタ等を使用したインバータ装置を設けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
直流き電変電所の主回路構成を図３に示す。力行用電源１は、交流入力側に設けた変圧器１Ａと、この交流出力を整流して直流き電母線に給電するダイオード整流器１Ｂで構成する。回生用電源２は、直流き電母線側に設けたサイリスタ構成のインバータ装置２Ａと、このインバータ装置２Ａにより電力変換した交流出力を交流入力側に回生する変圧器２Ｂで構成する。なお、インバータ装置２Ａの直流側には直流リアクトル（図示省略）も設けられる。
【０００４】
直流き電変電所の負荷電流に対するき電母線の出力特性を図４に示す。電車負荷が力行の場合は、力行電流の増加に伴って、ダイオード整流器１の内部インピーダンスの影響でき電母線電圧が低下する。また、回生の場合はインバータ装置２の内部インピーダンス等でき電母線電圧が上昇する。
【０００５】
また、回生電流の小さい軽負荷範囲では、ダイオード整流器１Ｂからインバータ装置２Ａに流れる循環電流を抑制するため、き電母線電圧をステップ状に上昇する段特性をもたせる。
【０００６】
以上の構成による直流き電変電所設備は、通常は安定に動作するが、力行から回生に切り替えるときや回生時に大きな交流入力変動が発生した場合は以下に述べる基本的な問題がある。
【０００７】
（問題１）力行から回生への切替え時点でインバータ装置の制御遅れによって、き電母線に異常電圧（過電圧）が発生する。
【０００８】
・図５に示すように、インバータ装置２Ａは電圧制御装置２Ｃを設け、その電圧制御は、ダイオード整流器１Ｂの直流電圧変動範囲（例えば１５００Ｖ〜１３００Ｖ）より高い電圧（例えば１６００Ｖ）に設定しておき、電車の回生電流によってき電電圧が上昇するときに、インバータ装置２Ａの回生制御によってき電電圧を所定の電圧に抑え、電車負荷の回生エネルギーを吸収する。力行モードではインバータ装置２Ａに設定する動作電圧がき電電圧より高いので、出力電圧を高めるような位相で制御され、インバータ装置２Ａは最大電圧を出す制御位相角での待機運転状態となっている。
【０００９】
・電車負荷が力行モードから回生モードになり、き電電圧が上昇してインバータ装置２Ａの設定電圧に達し、き電電圧が設定電圧よりも更に上昇すると、インバータ装置２Ａの制御位相は最大位相角から設定電圧に見合った位相角まで制御され、き電電圧はインバータ装置２Ａの設定値に対応した電圧に抑制される。
【００１０】
・上記の制御において、力行から回生への変化が激しい場合は、インバータ装置２Ａの最大電圧の待機運転から設定電圧になるまでの制御遅れで、負荷電流が電源側にスムーズに回生されず、直流電圧が一瞬急激に上昇し、電車の走行に支障が発生する場合がある。図６に整流器の電圧変化範囲を１５００Ｖ〜１３００Ｖ、インバータの電圧設定値を１６００Ｖとしたときの出力特性を示し、電圧設定値１６００Ｖを越えた異常電圧が発生してしまう。
【００１１】
（問題２）交流入力電圧変動が大きいと不要な循環電流が発生する。
【００１２】
ダイオード整流器１Ｂの出力がインバータ装置２Ａの設定電圧より高くなった場合（一般的には軽負荷又は回生時に、交流入力電圧が上昇する変動が発生したとき）は、インバータ装置２Ａがこの電圧を設定値に保つように動作するため、図７に示すように、ダイオード整流器１Ｂからインバータ装置２Ａに過大な循環電流が流れ、以下の不都合が生じる。
【００１３】
・不要な循環電流で回路損失が発生し、ランニングコストが上昇する。
【００１４】
・回生時に発生するとインバータ装置２Ａは負荷の回生電流に循環電流がさらに重畳し、インバータ装置の責務が増大する。また、力行時に発生すると、ダイオード整流器１Ｂは力行電流に循環電流が重畳し、ダイオード整流器の責務が増大する。
【００１５】
以上の２点が直流き電変電所に力行用ダイオード整流器と回生用インバータ装置を適用したときの主な問題点である。これを解決するため、従来から以下の対策が採られている。
【００１６】
○問題１の解決方法
図８に示すように、電圧設定補正回路２Ｄは、インバータ装置２Ａの電流を検出し、力行時にもインバータ装置２Ａへ常に若干の電流（所定レヘル１）が流れるように設定電圧に補正（インバータ電圧が低下する方向）を加え、インバータ装置２Ａの待機運転電圧を下げ、制御遅れによる急激な電圧上昇を抑える。
【００１７】
この設定電圧補正により、インバータ装置２Ａは力行時にもダイオード整流器１Ｂの電圧とほぼ等しい値の待機電圧に補正され、さらにインバータ装置２Ａが通電状態となり、電圧制御装置２Ｃが活性化されるため、力行から回生への制御応答が速くなり、切替え時の異常電圧を抑制する。図９に改善された出力特性を示す。
【００１８】
○問題２の解決方法
電圧設定補正回路２Ｄは、インバータ装置２Ａの電流がダイオード整流器１Ｂからの循環電流か、負荷からの回生電流かを以下の方法で判別し、循環電流の場合はインバータ装置２Ａの電圧を上昇させることで循環電流を抑制する。
【００１９】
インバータ装置２Ａとダイオード整流器１Ｂに所レベル１を超えた所定レベル２以上の電流が同時に流れている場合は、インバータ装置２Ａの電流はダイオード整流器１Ｂからの循環電流成分と判断し、インバータ装置２Ａの出力電圧を上昇させる方向に補正を加え、この循環電流を抑制する。
【００２０】
【特許文献１】
特開２０００−２９５７０４
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の直流き電システムは、電圧設定補正回路２Ｄにより前記の問題１および問題２を解決しようとするが、この方式は力行用電源のダイオード整流器１Ｂの電流を検出し、回生用電源のインバータ装置２Ａの設定電圧を補正しなければならない。このため、以下の新たな三つの問題がある。
【００２２】
（１）インバータ装置とダイオード整流器間に信号のやり取りが必要になり、ダイオード整流器とインバータ装置の製作メーカが異なる場合、責任範囲が不明確となり、メンテナンスが煩雑となり、不具合対応等で複雑となる。
【００２３】
（２）上記の信号のやり取りが必要な理由から、インバータ装置はダイオード整流器と同じ場所に配置することが必要になる。変電所の設置スペース制約で、これら二つの電源設的を収納できない場合にスペース確保の問題が発生する。
【００２４】
（３）インバータ装置は電車の回生時のみに必要で、力行用の整流器電源と用途が異なり、特殊なき電区間ではインバータ装置を単独で配置したほうが回生効率が向上する場合がある。しかし、上記問題からインバータの単独配置ができないため、回生効率を犠牲にして単独設置を諦め、インバータ整流器と対にした設置としている。
【００２５】
本発明の目的は、インバータ装置とダイオード整流器との間で信号の受け渡しを不要にしながら、異常電圧発生の防止および循環電流の抑制ができる直流き電システムを提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、回生用電源に並列接続で、微小電流を流すモニタ用ダイオード整流装置またはサイリスタ整流装置を設け、これら整流装置の電流とインバータ装置の電流との比較によって、電圧制御装置の電圧設定補正を行うようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００２７】
（１）交流入力をダイオード整流器で整流して電車負荷に力行電流を供給する力行用電源と、定電圧制御したインバータ装置によって電車負荷からの回生電流を交流電力に変換して交流入力側に回生する回生用電源とを備えた直流き電システムにおいて、
交流入力側に設けた変圧器と、この変圧器と直列接続されて整流出力を得る小容量のダイオード整流器とで構成され、前記回生用電源に並列接続したモニタ用ダイオード整流装置と、
前記回生用電源とダイオード整流装置の直流側接続点とき電線との間に設けられ、電車負荷から前記回生用電源への回生電流路を形成しかつ前記ダイオード整流装置からき電線側への力行電流を阻止する方向にした力行電流阻止用ダイオード装置と、
前記インバータ装置に所定のレベル１以上の電流が流れるよう該インバータ装置の電圧制御装置の出力電圧設定値を補正する第１の設定電圧補正手段と、該インバータ装置の電流が所定のレベル１を超えかつ前記モニタ用ダイオード整流装置の電流が所定のレベル２に達したときに、この所定のレベル２以上の電流が該インバータ装置に流れないよう前記出力電圧設定値を補正する第２の設定電圧補正手段とを有する電圧設定補正回路とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
（２）交流入力をダイオード整流器で整流して電車負荷に力行電流を供給する力行用電源と、定電圧制御したインバータ装置によって電車負荷からの回生電流を交流電力に変換して交流入力側に回生する回生用電源とを備えた直流き電システムにおいて、
交流入力側に設けた変圧器と、この変圧器と直列接続され、き電線側に対して微小の定電流制御出力を得るサイリスタ整流器とで構成され、前記回生用電源に並列接続したモニタ用サイリスタ整流装置と、
前記インバータ装置に所定のレベル１以上の電流が流れるよう該インバータ装置の電圧制御装置の出力電圧設定値を補正する第１の設定電圧補正手段と、該インバータ装置の電流が所定のレベル１を超えかつ前記モニタ用サイリスタ整流装置の電流が所定のレベル２に達したときに、この所定のレベル２以上の電流が該インバータ装置に流れないよう前記出力電圧設定値を補正する第２の設定電圧補正手段とを有する電圧設定補正回路とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示す主回路構成図である。同図が図８と異なる部分は、小容量のモニタ用ダイオード整流装置３と力行電流阻止用ダイオード装置４を設けた点にある。
【００３０】
モニタ用ダイオード整流装置３は、力行用電源１と同等に、交流入力側に設けた変圧器３Ａと、その交流出力を整流して直流出力を得るダイオード整流器３Ｂで構成され、回生用電源２に並列接続する。なお、モニタ用ダイオード整流装置３は、力行用電源１に比べて小容量に構成され、モニタ用電流検出器（変流器ＣＴ））で検出する電流をインバータ装置２Ａの電流検出と同じに電圧設定補正回路２Ｄに検出信号として入力される。
【００３１】
力行電流阻止用ダイオード装置４は、インバータ装置２Ａとモニタ用ダイオード整流器３Ｂの直流側の結合点と、き電線との間に設けられ、電車からの回生電流にはインバータ装置２Ａ側への回生電流路を形成し、電車に対する力行電流には阻止する方向（すなわちダイオード装置４のアノード側をき電線、カソード側を結合点）に設ける。
【００３２】
以上の主回路構成での回生電流の制御方式を説明する。
【００３３】
インバータ装置２Ａは、電圧制御装置２Ｃにより直流入力電圧を検出した定電圧制御がなされ、この設定値に対して電流設定補正回路２Ｄにより以下の補正を行う。
【００３４】
（電圧補正１）インバータ装置２Ａに流れる電流を検出し、所定の第１レベル以上の電流が流れるようにインバータ装置２Ａの出力電圧を下げる方向に電圧設定値に補正かける。
【００３５】
（電圧補正２）インバータ装置２Ａとモニタ用ダイオード整流器３Ｂに所定レベル１を超えた所定レベル２以上の電流が同時に流れている場合は、インバータの出力電圧を上昇させる方向に補正を加える。
【００３６】
このような補正制御手段を設けることにより、インバータ装置２Ａとダイオード整流器１Ｂとの間で信号の受け渡しをすることなく、異常電圧の抑制および循環電流の抑制ができる。この理由を以下に説明する。
【００３７】
○インバータ装置２Ａは、上記の（電圧補正１）の機能で常に所定の第１レベルの電流を流している待機運転状態にあるため、力行から回生への切替時点でのインバータの制御遅れにも異常電圧発生を抑制できる。
【００３８】
○インバータ装置２Ａは、上記の（電圧補正２）の機能で、インバータ装置２Ａの電流がモニタ用ダイオード整流器３Ｂからの循環電流か、負荷からの回生電流かを判別し、循環電流の場合はインバータ装置２Ａの電圧を上昇させ循環電流が抑止されるため、交流入力の電圧変動で直流母線の電圧がインバータ装置２Ａの電圧設定より上昇しても、過大な循環電流を取り組むことがない。すなわち、力行用電源１を設置している変電所交流受電系統がインバータ装置と同じであれば、この設備からの電流も流れなくなる。
【００３９】
○モニタ用ダイオード整流装置３は、力行電流阻止用ダイオード装置４と上記の電圧補正１と電圧補正２の機能で、所定の第２レベル以内の電流で抑制され、小容量のもので済む。
【００４０】
（実施形態２）
実施形態１はモニタ用ダイオード整流装置３から力行電流を供給しないよにするため力行電流阻止用ダイオード装置４を設けたが、この装置４に設けるダイオードは回生電流を供給可能にするため大電力素子となる。
【００４１】
本実施形態は、この欠点を解決するため、図２に主回路構成を示すように、モニタ用ダイオード整流装置３に代えて、変圧器５Ａとサイリスタ整流器５Ｂおよび電流制御装置５Ｃからなるモニタ用サイリスタ整流装置５を設けることで、力行電流阻止用ダイオード装置４を不要にし、モニタ用サイリスタ整流装置５には以下の機能を持たせることにより、その力行電流が流れるのを防止する。
【００４２】
（力行電流制御）モニタ用サイリスタ整流器５Ｂは、電流制御装置５Ｃにより微小電流設定値とき電線電流検出器による検出電流との比較で定電流制御し、き電線側に所定の微小な力行電流を供給する。
【００４３】
（電圧制御）モニタ用サイリスタ整流器５Ｂは、最大位相制御角で三相全波整流波形となるようにし、更にこの時の直流電圧値は隣接変電所の無負荷電圧と等しくなるように、変圧器５Ａの二次電圧等から決定する。
【００４４】
この方式でモニタ用サイリスタ整流装置５からき電線側に大きな力行電流が流れない理由を以下に説明する。
【００４５】
○力行モード
・電車が力行モードの場合は、隣接変電所のダイオード整流装置１から電流を取り込み走行している。このことにより直流電圧は低下する。モニタ用サイリスタ整流器５Ｂは電流制御回路５Ｃにより電車負荷に微小な電流を供給できるような電圧となっている。
【００４６】
・このとき、インバータ装置２Ａは実施形態１で示した（電圧補正１）の機能で、所定レベル１の電流をモニタ用サイリスタ整流器５Ｂから取り込む待機運転状態になっている。
【００４７】
○回生モード
・負荷が力行から回生モードに向うと、隣接変電所のダイオード整流装置１は負荷が軽くなり、直流電圧は上昇してくる。モニタ用サイリスタ整流器５Ｂは電流制御装置５Ｃの機能で電流を負荷に供給するため、更に高めの電圧を出力するように制御角が進み、最終的には最大位相となり、上記の（電圧制御）機能により隣接変電所の無負荷電圧と等しくなる。
【００４８】
・このとき、インバータ装置２Ａは所定のレベル１の回生電流を、モニタ用サイリスタ整流装置５または電車から取り込むような制御を行っている。回生電流が所定レベル１より増加すると、電圧補正量はなくなり、設定された回生電圧で動作することになる。
【００４９】
○入力電圧変動で直流電圧が上昇した場合のダイオード整流装置１からの循環電流は実施形態１と同じ原理で抑制できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、回生用電源に並列接続で、微小電流を流すモニタ用ダイオード整流装置またはサイリスタ整流装置を設け、これら整流装置の電流とインバータ装置の電流との比較によって、電圧制御装置の電圧設定補正を行うようにしたため、以下の効果がある。
【００５１】
（１）直流き電システムでの二つの問題、すなわち「力行から回生の切替え時の異常電圧発生」「交流入力電圧変動が大きいと不要な循環電流の増大」を力行用電源と回生用電源の間で信号を受け渡しせずに、回生用電源側で単独に解決することができる。
【００５２】
（２）力行用電源と回生用電源で製作メーカが異なる場合でも責任範囲が明確となり、不具合対応やメンテナンス等が簡素化される。
【００５３】
（３）変電所の設置スペース制約で、これら二つの電源設備を収納できない場合でも分離設置ができるため、スペース確保が容易になる。
【００５４】
（４）回生用電源を単独で配置したほうが回生効率を向上できる特殊なき電区間でも対応が可能となり、変電所のランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示す主回路構成図。
【図２】本発明の実施形態２を示す主回路構成図。
【図３】直流き電システムの主回路構成図。
【図４】直流き電変電所の出力特性。
【図５】インバータ装置の従来の電圧制御方式。
【図６】従来の出力特性。
【図７】き電電圧上昇時の循環電流の説明図。
【図８】従来の改善されたシステム構成図。
【図９】図８の出力特性。
【符号の説明】
１…力行用電源
１Ｂ…ダイオード整流器
２…回生用電源
２Ｂ…インバータ装置
２Ｃ…電流制御装置
２Ｄ…電圧設定補正回路
３…モニタ用ダイオード整流装置
３Ｂ…ダイオード整流器
４…力行電流阻止用ダイオード装置
５…モニタ用サイリスタ整流装置
５Ｂ…サイリスタ整流器
５Ｃ…電流制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC feeding system, and more particularly to a DC feeding system in which regenerative power of a train load is regenerated to an AC power source by an inverter device.
[0002]
[Prior art]
A train load has a power running mode and a regenerative mode, and a DC feeder substation generally has a diode rectifier as a power running power source and an inverter device using a thyristor or the like as a power source for regeneration (for example, a patent) Reference 1).
[0003]
Fig. 3 shows the main circuit configuration of the DC feeder substation. The power running power source 1 is composed of a transformer 1A provided on the AC input side and a diode rectifier 1B that rectifies this AC output and feeds it to a DC feeder bus. The regenerative power source 2 includes an inverter device 2A having a thyristor configuration provided on the DC feeder bus side, and a transformer 2B that regenerates an AC output converted by the inverter device 2A on the AC input side. Note that a DC reactor (not shown) is also provided on the DC side of the inverter device 2A.
[0004]
FIG. 4 shows the output characteristics of the feeder bus with respect to the load current of the DC feeder substation. When the train load is power running, as the power running current increases, the internal bus voltage decreases due to the influence of the internal impedance of the diode rectifier 1. Further, in the case of regeneration, the internal impedance of the inverter device 2 can be increased, and the electric bus voltage increases.
[0005]
Further, in the light load range where the regenerative current is small, in order to suppress the circulating current flowing from the diode rectifier 1B to the inverter device 2A, there is provided a stage characteristic in which the feeder voltage is increased stepwise.
[0006]
Although the DC feeder substation equipment having the above configuration normally operates stably, there is a basic problem described below when a large AC input fluctuation occurs when switching from power running to regeneration or during regeneration.
[0007]
(Problem 1) An abnormal voltage (overvoltage) is generated in the feeder bus due to the control delay of the inverter device at the time of switching from power running to regeneration.
[0008]
As shown in FIG. 5, the inverter device 2A is provided with a voltage control device 2C, and the voltage control is set to a voltage (for example, 1600V) higher than the DC voltage fluctuation range (for example, 1500V to 1300V) of the diode rectifier 1B. When the feeding voltage is increased by the regenerative current of the train, the feeding voltage is suppressed to a predetermined voltage by the regeneration control of the inverter device 2A, and the regenerative energy of the train load is absorbed. In the power running mode, since the operating voltage set for the inverter device 2A is higher than the feeding voltage, the inverter device 2A is in a standby operation state at a control phase angle that produces the maximum voltage because the output voltage is increased.
[0009]
When the train load changes from the power running mode to the regenerative mode, the feeding voltage rises and reaches the set voltage of the inverter device 2A, and when the feeding voltage rises further than the set voltage, the control phase of the inverter device 2A is the maximum phase angle To a phase angle corresponding to the set voltage, and the feeding voltage is suppressed to a voltage corresponding to the set value of the inverter device 2A.
[0010]
In the above control, if the change from power running to regeneration is severe, the load current is not smoothly regenerated to the power supply side due to the control delay from the standby operation of the maximum voltage of the inverter device 2A to the set voltage, and the direct current The voltage may rise suddenly for a moment, causing troubles in train travel. FIG. 6 shows output characteristics when the voltage change range of the rectifier is 1500 V to 1300 V and the voltage setting value of the inverter is 1600 V, and an abnormal voltage exceeding the voltage setting value 1600 V is generated.
[0011]
(Problem 2) When the AC input voltage fluctuation is large, an unnecessary circulating current is generated.
[0012]
When the output of the diode rectifier 1B becomes higher than the set voltage of the inverter device 2A (generally, when a change occurs in which the AC input voltage increases during light load or regeneration), the inverter device 2A sets this voltage. Since the operation is performed so as to maintain the value, an excessive circulating current flows from the diode rectifier 1B to the inverter device 2A as shown in FIG.
[0013]
・ Unnecessary circulating current causes circuit loss and increases running costs.
[0014]
When generated during regeneration, the inverter device 2A further superimposes the circulating current on the regenerative current of the load, increasing the duty of the inverter device. Further, when it occurs during power running, the diode rectifier 1B superimposes a circulating current on the power running current, increasing the duty of the diode rectifier.
[0015]
The above two points are the main problems when a power running diode rectifier and a regenerative inverter device are applied to a DC feeder substation. In order to solve this, the following measures have been taken conventionally.
[0016]
Solution to Problem 1 As shown in FIG. 8, the voltage setting correction circuit 2D detects the current of the inverter device 2A, and is set so that a slight current (predetermined reher 1) always flows to the inverter device 2A even during powering. Correction (in the direction in which the inverter voltage decreases) is added to the voltage, the standby operation voltage of the inverter device 2A is decreased, and a rapid voltage increase due to a control delay is suppressed.
[0017]
By this set voltage correction, the inverter device 2A is corrected to a standby voltage substantially equal to the voltage of the diode rectifier 1B even during power running, and further, the inverter device 2A is energized and the voltage control device 2C is activated. The control response from regeneration to regeneration becomes faster, and abnormal voltage at the time of switching is suppressed. FIG. 9 shows the improved output characteristics.
[0018]
Solution to Problem 2 The voltage setting correction circuit 2D determines whether the current of the inverter device 2A is the circulating current from the diode rectifier 1B or the regenerative current from the load by the following method. The circulating current is suppressed by increasing the voltage of.
[0019]
When the current of the predetermined level 2 or more exceeding the level 1 is flowing through the inverter device 2A and the diode rectifier 1B at the same time, the current of the inverter device 2A is determined as the circulating current component from the diode rectifier 1B. Correction is made in the direction of increasing the output voltage to suppress this circulating current.
[0020]
[Patent Document 1]
JP 2000-295704 A
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional DC feeding system tries to solve the problems 1 and 2 by the voltage setting correction circuit 2D. This system detects the current of the power rectifier diode rectifier 1B, and an inverter device for the regenerative power supply. The set voltage of 2A must be corrected. For this reason, there are the following three new problems.
[0022]
(1) Signal exchange is required between the inverter device and the diode rectifier, and if the manufacturers of the diode rectifier and the inverter device are different, the responsibility range is unclear, the maintenance becomes complicated, and the trouble handling becomes complicated.
[0023]
(2) Because the above-mentioned signal exchange is necessary, the inverter device needs to be arranged at the same place as the diode rectifier. When the installation space of the substation is limited, it is difficult to secure these two power supplies.
[0024]
(3) The inverter device is necessary only during train regeneration, and its use is different from that of a power running rectifier power supply. In a special feeding section, the inverter device may be arranged independently to improve the regeneration efficiency. However, since the inverter cannot be individually arranged due to the above problem, the single installation is abandoned at the expense of regeneration efficiency, and the inverter rectifier is paired with the inverter.
[0025]
An object of the present invention is to provide a DC feeding system capable of preventing abnormal voltage generation and suppressing circulating current while eliminating the need for signal passing between an inverter device and a diode rectifier.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided with a monitoring diode rectifier or thyristor rectifier that allows a minute current to flow in parallel with a regenerative power supply, and by comparing the current of the rectifier and the current of the inverter. The voltage control device voltage setting correction is performed and has the following configuration.
[0027]
(1) A powering power source that rectifies AC input with a diode rectifier to supply powering current to the train load, and a regenerative current from the train load is converted to AC power by a constant voltage controlled inverter device, and is regenerated to the AC input side. In a DC feeder system equipped with a regenerative power source
A diode rectifier for monitoring, which is composed of a transformer provided on the AC input side, and a small-capacity diode rectifier connected in series with the transformer to obtain a rectified output, and connected in parallel to the regenerative power source;
Provided between the regenerative power source and the DC side connection point of the diode rectifier and the electric wire, forming a regenerative current path from the train load to the regenerative power source and supplying the power running current from the diode rectifier to the feeder wire side A diode device for powering current blocking in the direction of blocking;
First set voltage correction means for correcting an output voltage set value of the voltage control device of the inverter device so that a current of a predetermined level 1 or more flows through the inverter device; and the current of the inverter device exceeds a predetermined level 1 And when the current of the monitoring diode rectifier reaches a predetermined level 2, a second set voltage correction for correcting the output voltage set value so that a current of the predetermined level 2 or higher does not flow to the inverter device. And a voltage setting correction circuit having means.
[0028]
(2) A powering power source that rectifies the AC input with a diode rectifier and supplies the powering current to the train load, and a regenerative current from the train load is converted into AC power by the constant voltage controlled inverter device, and is regenerated to the AC input side. In a DC feeder system equipped with a regenerative power source
A monitor thyristor comprising a transformer provided on the AC input side and a thyristor rectifier connected in series with the transformer to obtain a small constant current control output to the feeder side, and connected in parallel to the regenerative power source A rectifier,
First set voltage correction means for correcting an output voltage set value of the voltage control device of the inverter device so that a current of a predetermined level 1 or more flows through the inverter device; and the current of the inverter device exceeds a predetermined level 1 And when the current of the monitoring thyristor rectifier device reaches a predetermined level 2, a second set voltage correction for correcting the output voltage set value so that a current of the predetermined level 2 or higher does not flow to the inverter device. And a voltage setting correction circuit having means.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 8 differs from FIG. 8 in that a small capacity monitoring diode rectifier 3 and a powering current blocking diode device 4 are provided.
[0030]
The monitoring diode rectifier 3 is composed of a transformer 3A provided on the AC input side and a diode rectifier 3B that rectifies the AC output to obtain a DC output, similar to the powering power source 1. Connect in parallel. The monitoring diode rectifier 3 has a smaller capacity than the powering power supply 1, and the current detected by the monitoring current detector (current transformer CT) is the same voltage as the current detection of the inverter 2A. The detection signal is input to the setting correction circuit 2D.
[0031]
The power running current blocking diode device 4 is provided between the coupling point on the DC side of the inverter device 2A and the monitoring diode rectifier 3B and the feeder, and the regenerative current from the train is the regenerative current to the inverter device 2A side. A path is formed and provided in a direction to prevent power running current to the train (that is, the anode side of the diode device 4 is a feeder and the cathode side is a coupling point).
[0032]
A control method of the regenerative current in the above main circuit configuration will be described.
[0033]
The inverter device 2A is subjected to constant voltage control in which a DC input voltage is detected by the voltage control device 2C, and the following correction is performed on the set value by the current setting correction circuit 2D.
[0034]
(Voltage correction 1) The current flowing through the inverter device 2A is detected, and the voltage set value is corrected in the direction of decreasing the output voltage of the inverter device 2A so that a current of a predetermined first level or higher flows.
[0035]
(Voltage correction 2) When the current of the predetermined level 2 or more exceeding the predetermined level 1 is flowing simultaneously through the inverter device 2A and the monitoring diode rectifier 3B, the correction is made in the direction of increasing the output voltage of the inverter.
[0036]
By providing such correction control means, it is possible to suppress abnormal voltage and circulating current without passing signals between the inverter device 2A and the diode rectifier 1B. The reason for this will be described below.
[0037]
○ Since the inverter device 2A is in a standby operation state in which a predetermined first-level current is always flowing with the function (voltage correction 1) described above, the inverter control delay at the time of switching from power running to regeneration Abnormal voltage generation can be suppressed.
[0038]
○ The inverter device 2A determines whether the current of the inverter device 2A is the circulating current from the monitoring diode rectifier 3B or the regenerative current from the load with the function of (voltage correction 2) described above. Since the circulating current is suppressed by raising the voltage of the device 2A, even if the voltage of the DC bus rises from the voltage setting of the inverter device 2A due to the voltage fluctuation of the AC input, an excessive circulating current is not tackled. That is, if the substation AC power receiving system in which the powering power source 1 is installed is the same as that of the inverter device, no current flows from this facility.
[0039]
The monitoring diode rectifying device 3 is a function of the powering current blocking diode device 4 and the voltage correction 1 and voltage correction 2 described above, and is suppressed by a current within a predetermined second level and may be of a small capacity.
[0040]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the powering current blocking diode device 4 is provided in order to prevent the powering current from being supplied from the monitoring diode rectifier 3, but the diode provided in the device 4 is a high-power element in order to be able to supply the regenerative current. It becomes.
[0041]
In the present embodiment, in order to solve this drawback, as shown in the main circuit configuration in FIG. 2, instead of the monitor diode rectifier 3, a monitor thyristor including a transformer 5A, a thyristor rectifier 5B, and a current controller 5C is used. By providing the rectifier 5, the powering current blocking diode device 4 is not required, and the monitoring thyristor rectifier 5 is provided with the following function to prevent the powering current from flowing.
[0042]
(Power running current control) The monitoring thyristor rectifier 5B controls the constant current by comparing the current control device 5C with the current detected by the wire current detector at the minute current set value, and supplies a predetermined minute power running current to the feeder side. To do.
[0043]
(Voltage control) The monitor thyristor rectifier 5B has a three-phase full-wave rectified waveform at the maximum phase control angle, and further, a transformer so that the DC voltage value at this time becomes equal to the no-load voltage of the adjacent substation. It is determined from the secondary voltage of 5A.
[0044]
The reason why a large power running current does not flow from the monitoring thyristor rectifier 5 to the feeder side in this manner will be described below.
[0045]
○ When the train is in power running mode or power running mode, it is running by taking in current from the diode rectifier 1 of the adjacent substation. This reduces the DC voltage. The monitor thyristor rectifier 5B has such a voltage that a minute current can be supplied to the train load by the current control circuit 5C.
[0046]
At this time, the inverter device 2A is in a standby operation state in which the current of the predetermined level 1 is taken from the monitoring thyristor rectifier 5B with the function of (voltage correction 1) shown in the first embodiment.
[0047]
○ When the regenerative mode / load is changed from power running to regenerative mode, the diode rectifier 1 of the adjacent substation becomes lighter and the DC voltage rises. Since the monitor thyristor rectifier 5B supplies current to the load by the function of the current control device 5C, the control angle advances so as to output a higher voltage, and finally the maximum phase is reached. The above (voltage control) function Makes it equal to the no-load voltage of the adjacent substation.
[0048]
At this time, the inverter device 2A performs control such that a predetermined level 1 regenerative current is taken from the monitoring thyristor rectifier 5 or the train. When the regenerative current increases from the predetermined level 1, the voltage correction amount disappears and the operation is performed with the set regenerative voltage.
[0049]
The circulating current from the diode rectifier 1 when the DC voltage rises due to input voltage fluctuation can be suppressed by the same principle as in the first embodiment.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a monitoring diode rectifier or a thyristor rectifier that allows a minute current to flow in parallel with a regenerative power supply is provided, and a voltage is obtained by comparing the current of the rectifier and the current of the inverter device. Since the voltage setting correction of the control device is performed, the following effects are obtained.
[0051]
(1) Two problems in the DC feeding system, namely “abnormal voltage generation when switching from power running to regeneration” and “increase of unnecessary circulating current when the AC input voltage fluctuation is large” between power running power and regenerative power This can be solved independently on the regenerative power supply side without passing signals between them.
[0052]
(2) Even if the power supply for powering and the power supply for regeneration are different from each other, the scope of responsibility is clarified, and trouble handling and maintenance are simplified.
[0053]
(3) Due to installation space restrictions at the substation, even if these two power supply facilities cannot be accommodated, they can be installed separately, making it easier to secure the space.
[0054]
(4) If the power supply for regeneration is arranged alone, it is possible to cope with a special feeder section that can improve the regeneration efficiency, and the running cost of the substation can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram showing Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a main circuit configuration diagram showing Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a main circuit configuration diagram of a DC feeding system.
Fig. 4 Output characteristics of DC feed substation.
FIG. 5 is a conventional voltage control method for an inverter device.
FIG. 6 shows conventional output characteristics.
FIG. 7 is an explanatory diagram of circulating current when the feeding voltage rises.
FIG. 8 is a conventional system configuration diagram improved.
9 is an output characteristic of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power running power supply 1B ... Diode rectifier 2 ... Regenerative power supply 2B ... Inverter device 2C ... Current control device 2D ... Voltage setting correction circuit 3 ... Monitoring diode rectifier 3B ... Diode rectifier 4 ... Power running current blocking diode device 5 ... Monitor thyristor rectifier 5B ... thyristor rectifier 5C ... current control device

Claims

A powering power source that rectifies the AC input with a diode rectifier and supplies the powering current to the train load, and a regenerative power source that converts the regenerative current from the train load to AC power and regenerates it to the AC input side by a constant voltage controlled inverter device. In a DC feeder system with a power supply,
A diode rectifier for monitoring, which is composed of a transformer provided on the AC input side, and a small-capacity diode rectifier connected in series with the transformer to obtain a rectified output, and connected in parallel to the regenerative power source;
Provided between the regenerative power source and the DC side connection point of the diode rectifier and the electric wire, forming a regenerative current path from the train load to the regenerative power source and supplying the power running current from the diode rectifier to the feeder wire side A diode device for powering current blocking in the direction of blocking;
First set voltage correction means for correcting an output voltage set value of the voltage control device of the inverter device so that a current of a predetermined level 1 or more flows through the inverter device; and the current of the inverter device exceeds a predetermined level 1 And when the current of the monitoring diode rectifier reaches a predetermined level 2, a second set voltage correction for correcting the output voltage set value so that a current of the predetermined level 2 or higher does not flow to the inverter device. And a voltage setting correction circuit having means.

A powering power source that rectifies the AC input with a diode rectifier and supplies the powering current to the train load, and a regenerative power source that converts the regenerative current from the train load to AC power and regenerates it to the AC input side by a constant voltage controlled inverter device. In a DC feeder system with a power supply,
A thyristor for monitoring, which is composed of a transformer provided on the AC input side, and a thyristor rectifier connected in series with the transformer to obtain a small constant current control output on the feeder side, and connected in parallel to the power supply for regeneration. A rectifier,
First set voltage correction means for correcting an output voltage set value of the voltage control device of the inverter device so that a current of a predetermined level 1 or more flows through the inverter device; and the current of the inverter device exceeds a predetermined level 1 And when the current of the monitoring thyristor rectifier device reaches a predetermined level 2, a second set voltage correction for correcting the output voltage set value so that a current of the predetermined level 2 or higher does not flow to the inverter device. And a voltage setting correction circuit having means.