JP6991391B2 - 駅舎補助電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、駅舎内の各種負荷に電力を供給する駅舎補助電源装置に関するものである。

近年、列車の回生ブレーキによって発生した回生電力は、架線を介して他の列車の力行電力として利用されている。しかしながら、列車から架線に戻された回生電力を消費する負荷としての他の列車が少ない、または存在しない場合、回生失効となり回生ブレーキが使用できなくなる可能性がある。そこで、従来から、回生電力が力行電力を上回る場合に生じる余剰回生電力を交流電力に変換して交流系統を介して駅負荷に供給することにより、余剰回生電力を有効活用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６－０６２４２７号公報

駅舎内に電力変動の大きい負荷を設けた場合に、駅舎内の負荷を動作させるために必要な電力が一時的に急増する場合がある。例えば、近年、駅舎内の負荷として、複数のホームドア等が新たに設置されている。ホームドアは、稼働時に複数のモータが同時に動作するため、消費電力が一時的に急増する。このような場合に、駅舎内の負荷の動作に必要な電力が、例えば、交流系統から供給される高圧の交流電力を低圧の交流電力に変換して駅舎内の各負荷に電力を供給するための変圧器の容量を超過すると、一時的に駅舎内の負荷に十分な電力を供給することができなくなる。そのため、一時的に不足する電力を補う必要がある。

しかしながら、特許文献１では、回生電力が力行電力を上回る場合に生じる余剰回生電力を活用するため、駅舎内の負荷を動作させるための電力が一時的に不足している状態の時に、余剰回生電力がなければ、不足分の電力を補うことができない虞がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎内の負荷への電力の供給を補うことができる駅舎補助電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る駅舎補助電源装置は、架線から供給される第１の電力を駅舎内に設けられる負荷で使用可能な第２の電力に変換する第１の電力変換部と、負荷の動作状態を示す負荷状態情報に基づいて、第１の電力変換部を動作させるか否かを決定する動作開始決定部と、を備えている。負荷状態情報は、負荷が消費する負荷電力を示す負荷電力情報を含み、動作開始決定部は、負荷電力情報が示す負荷電力が予め設定されている第１の閾値を超えた場合は、第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定し、第１の閾値は、交流系統から供給される高圧の交流電力を低圧の交流電力に変換して駅舎内の負荷に電力を供給するための変圧器の容量以下に設定されている。

本発明に係る駅舎補助電源装置によれば、負荷の動作状態を示す負荷状態情報に基づいて、架線から供給される第１の電力を駅舎内に設けられる負荷で使用可能な第２の電力に変換する第１の電力変換部を動作させる否かを決定するので、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎内の負荷への電力の供給を補うことができる。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置を含む鉄道システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置の制御装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置の動作開始決定部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置の電圧指令値算出部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置のＰＷＭ信号生成部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置を含む鉄道システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置の制御装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置の動作開始決定部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置の電圧指令値算出部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置を含む鉄道システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置の制御装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置の動作開始決定部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置の動作開始決定部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置の電圧指令値算出部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置のＰＷＭ信号生成部による処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１～３に係る駅舎補助電源装置の制御装置を実現するハードウエア構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る駅舎補助電源装置の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

実施の形態１．
図１に示すように、駅舎１に備えられた駅舎補助電源装置２は、制御装置３、インバータ（第１の電力変換部）４、及び、電圧センサ５等を備えている。この駅舎補助電源装置２は、架線６から供給された第１の電力（例えばＤＣ１５００Ｖ）を変換して駅舎１内の各種の負荷７（７ー１～７－ｎ）が使用する第２の電力を生成できるように構成されている。但し、駅舎補助電源装置２のインバータ４は、第１の電力を第２の電力に変換する変換動作を常に行うのではなく、鉄道システム内の各電気車８で発電された回生電力を電気車８間で消費しきれるかどうか（すなわち、回生ブレーキを使用して減速している電気車８で発電された電力よりも他の電気車８（力行中の電気車８など）で消費される電力の方が大きいかどうか）を判定し、消費しきれない場合に変換動作を実施する。

負荷７には、変電所１００で生成された交流系統２００から供給される電力（例えばＡＣ６６００Ｖ）を変圧器９が変換して得られた電力（例えばＡＣ２１０Ｖ）も供給されており、変圧器９から供給された電力を使用する。負荷７は、例えば、照明装置、空調装置、表示装置、エレベータ、エスカレーター、及び、ホームドア等の各種電気設備である。架線６は変電所１００に接続され、例えばＤＣ１５００Ｖの電力を電気車８などに供給する。また、駅舎１内には、各種の負荷７が動作する際に消費する電力の総和を示す負荷電力を検出するための電力検出部１０が設けられている。本実施の形態では、電力検出部１０は、例えば、電力計であって、駅舎１内に設けられる全ての負荷７で消費している電力の総和を負荷電力として検出している。

駅舎補助電源装置２の制御装置３は、運用中の電気車８で発電された回生電力を架線６経由で受け取って負荷７への供給電力に変換する必要があるか否かを架線電圧に基づいて判定し、必要と判断した場合にはインバータ４を制御して変換動作を実施させる。インバータ４は、スイッチング素子を含んで構成され、制御装置３からの指示に従って各スイッチング素子をオン／オフさせることにより、架線６から供給された第１の電力を負荷７へ供給するための第２の電力に変換する。電圧センサ５は、架線電圧を測定する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２の制御装置３の構成の一例を示す図である。制御装置３は、インターフェース部３１、動作開始決定部３２、記憶部３３、電圧指令値算出部３４、及び、ＰＷＭ信号生成部３５を備える。

インターフェース部３１は、例えば、電圧センサ５から出力された架線電圧測定値（以下、「架線電圧」という）を周期的に（例えば、２０ｍｓ毎に）取得し、架線電圧をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。また、インターフェース部３１は、負荷７の動作状態を示す負荷状態情報を取得する。本実施の形態では、インターフェース部３１は、負荷状態情報として、例えば、電力検出部１０から出力された各種の負荷７が動作する際に消費している電力の総和である負荷電力を示す負荷電力情報を周期的に（例えば、２０ｍｓ毎に）取得し、電力値をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。

動作開始決定部３２は、インターフェース部３１で取得した負荷状態情報に基づいて、架線６から供給される第１の電力である直流電力を負荷７で使用可能な第２の電力である交流電力に変換するために、インバータ４に変換動作を実施させるか否かを決定する。また、動作開始決定部３２は、インターフェース部３１で取得した架線電圧に基づいて、インバータ４に変換動作を実施させるか否かを決定する。動作開始決定部３２は、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを決定した場合は、インバータ４に変換動作を実施させることを示す信号を生成して電圧指令値算出部３４へ出力する。

記憶部３３は、例えば、動作開始決定部３２がインバータ４に電力変換動作させる否かを判定するために用いる第１の閾値及び第２の閾値を記憶している。第１の閾値は、電力検出部１０から出力される負荷電力情報が示す負荷電力との比較に用いられるものである。第１の閾値は、例えば、交流系統から供給される高圧の交流電力を低圧の交流電力に変換して各種の負荷７に電力を供給するための変圧器９の容量に基づいて、予め設定されている。第１の閾値は、少なくとも変圧器９の容量以下の値に設定される。第２の閾値は、電圧センサ５から出力される架線電圧との比較に用いられるものである。第２の閾値は、電気車８から架線６に戻された回生電力を消費する負荷としての他の電気車８が少ない又は存在しない場合に、余剰となった余剰回生電力を駅舎１内の各種の負荷７に供給するために、インバータ４に変換動作を実施させるか否かの判定を行うための基準となる閾値である。

電圧指令値算出部３４は、例えば、動作開始決定部３２からインバータ４に変換動作を実施させることを示す信号が入力された場合に、その信号に応じた電圧指令値を算出する。電圧指令値算出部３４は、算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５へ出力する。ＰＷＭ信号生成部３５は、電圧指令値算出部３４から入力された電圧指令値に基づいて、インバータ４を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２の動作開始決定部３２による処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２の動作開始決定部３２による処理の流れの一例について、図３のフローチャートを用いながら説明する。

図３に示すように、ステップＳ１０１において、動作開始決定部３２は、インターフェース部３１からデジタル信号に変換された架線電圧、及び、各種の負荷７が動作する際に消費している電力の合計を示す負荷電力の情報を取得する。次に、ステップＳ１０２において、動作開始決定部３２は、ステップＳ１０１で取得した負荷電力が記憶部３３に記憶されている第１の閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１０２において、動作開始決定部３２は、負荷電力が第１の閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ１０３において、インバータ４に変換動作を実施させることに決定する。そして、ステップＳ１０４において、動作開始決定部３２は、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、及び、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報を含む第１の信号を生成する。ステップＳ１０５において、動作開始決定部３２は、生成した第１の信号を電圧指令値算出部３４に出力する。

ステップＳ１０２において、動作開始決定部３２は、負荷電力が第１の閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０１で取得した架線電圧が記憶部３３に記憶されている第２の閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１０６において、動作開始決定部３２は、架線電圧が第２の閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ１０７において、インバータ４に変換動作を実施させることに決定する。そして、ステップＳ１０８において、動作開始決定部３２は、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、及び、余剰回生電力が発生していることを示す余剰回生電力発生情報を含む第２の信号を生成する。ステップＳ１０９において、動作開始決定部３２は、生成した第２の信号を電圧指令値算出部３４に出力する。

ステップＳ１０６において、動作開始決定部３２は、架線電圧が第２の閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ１１０において、インバータ４が変換動作を実施中であるか否かを判定する。ステップ１１０において、動作開始決定部３２は、インバータ４が変換動作を実施中である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ１１１において、インバータ４の変換動作を停止することを決定する。ステップＳ１１２において、動作開始決定部３２は、インバータ４が変更動作を実施していた時は、第１の信号及び第２の信号の生成及び出力を停止する。

ステップＳ１１０において、動作開始決定部３２は、インバータ４が変換動作を実施中でない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ１１３において、インバータ４に変換動作を実施させないことを決定する。尚、動作開始決定部３２では、例えば、架線電圧及び負荷電力を取得する毎にステップＳ１０２以降の処理を繰り返し行う。

図４は、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２の電圧指令値算出部３４による処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２の電圧指令値算出部３４による処理の流れの一例について、図４のフローチャートを用いながら説明する。

図４に示すように、ステップＳ２０１において、電圧指令値算出部３４は、動作開始決定部３２から第１の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ２０１において、電圧指令値算出部３４は、第１の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、例えば、ステップＳ２０２において、第１の信号に含まれる負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報に基づいて、電圧指令値を算出する。つまり、駅舎１内の負荷７側で第１の閾値に対して、どのくらい電力が不足しているかを考慮した電圧指令値を算出する。そして、ステップＳ２０３において、電圧指令値算出部３４は、ステップＳ２０２で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５へ出力する。

また、ステップＳ２０１において、電圧指令値算出部３４は、第１の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ２０４において、動作開始決定部３２から第２の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ２０４において、電圧指令値算出部３４は、第２の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ２０５において、第２の信号に含まれる余剰回生電力発生情報に基づいて、余剰回生電力が発生していることを認識し、例えば、予め設定されている余剰回生電力発生時に駅舎補助電源装置２で吸収する設定電力値に基づいて、電圧指令値を算出する。そして、ステップＳ２０３において、電圧指令値算出部３４は、ステップＳ２０５で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５へ出力する。また、ステップＳ２０４において、電圧指令値算出部３４は、第２の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返し行う。

図５は、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２のＰＷＭ信号生成部３５による処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２のＰＷＭ信号生成部３５による処理の流れの一例について、図５のフローチャートを用いながら説明する。

図５に示すように、ステップＳ３０１において、ＰＷＭ信号生成部３５は、電圧指令値算出部３４から電圧指令値が入力される。ステップＳ３０２において、ＰＷＭ信号生成部３５は、ステップＳ３０１で入力された電圧指令値に基づいて、インバータ４の変換動作を制御するＰＷＭ信号を生成する。そして、ステップＳ３０３において、ＰＷＭ信号生成部３５は、ステップＳ３０２で生成したＰＷＭ信号をインバータ４へ出力する。インバータ４は、ＰＷＭ信号生成部３５から入力されたＰＷＭ信号に基づいて、変換動作を実施する。

尚、本発明の実施形態１に係る駅舎補助電源装置２の動作開始決定部３２では、駅舎１内に設けられる全ての負荷７で消費している電力の総和である負荷電力と第１の閾値を比較して、インバータ４に変換動作を実行させるか否かを決定する例を示している。しかしながら、駅舎補助電源装置２では、動作開始決定部３２による処理の際に、駅舎１内に設けられる全ての負荷７で消費している電力の総和である負荷電力を必ずしも用いる必要はなく、予め設定されている特定の複数の負荷７で消費している電力の総和である負荷電力、又は、予め設定されている特定の１つの負荷７で消費している負荷電力を用いるようにしても良い。例えば、駅舎補助電源装置２では、ほぼ常時動作している照明装置及び空調装置等の負荷７以外を特定の負荷７として予め設定しておき、動作開始決定部３２では、照明装置及び空調装置等の負荷７以外の特定の負荷７で消費している電力の総和である負荷電力を予め設定している閾値と比較するようにしても良い。尚、特定の複数の負荷７で消費している電力の総和である負荷電力、又は、特定の１つの負荷７で消費している負荷電力と比較を行う閾値は、特定の負荷７の種類等に応じて適宜設定すれば良く、特に限定されるものではない。但し、特定の複数の負荷７で消費している電力の総和である負荷電力、及び、特定の１つの負荷７で消費している負荷電力は、全ての負荷７で消費している電力の総和である負荷電力よりは低くなることが予想される。そのため、特定の複数の負荷７で消費している電力の総和である負荷電力と比較を行う閾値、及び、特定の１つの負荷７で消費している負荷電力と比較を行う閾値は、全ての負荷７で消費している電力の総和である負荷電力と比較を行う第１の閾値よりもそれぞれ低く設定されることが好ましい。

また、本発明の実施形態１に係る駅舎補助電源装置２では、負荷状態情報として、電力検出部１０から出力された各種の負荷７が動作する際に消費している電力の総和である負荷電力を示す負荷電力情報を取得している例を示している。しかしながら、駅舎補助電源装置２では、負荷電力情報を、必ずしも電力検出部１０を用いて取得する必要はなく、例えば、負荷７が動作することを示す起動情報、及び、負荷７の動作に必要となる電力を示す負荷電力情報を含めた情報を負荷状態情報として、各種の負荷７から制御装置３が取得するようにしても良い。その場合、制御装置３の動作開始決定部３２は、例えば、各種の負荷７から取得した負荷状態情報に含まれるそれぞれの負荷電力情報が示すそれぞれの負荷電力を積算処理し、第１の閾値と比較する。

また、駅舎補助電源装置２は、例えば、記憶部３３に予め各種の負荷７が動作する際に必要となる負荷電力を示す負荷電力情報を記憶しておき、負荷７を動作させるための起動情報を負荷状態情報として各種の負荷７から取得するようにしても良い。その場合、制御装置３の動作開始決定部３２は、取得した各種の起動情報に該当するそれぞれの負荷７の負荷電力情報を記憶部３３から抽出して、それぞれの負荷電力情報が示すそれぞれの負荷電力を積算処理し、第１の閾値と比較する。

また、本発明の実施形態１に係る駅舎補助電源装置２では、動作開始決定部３２は、負荷電力が第１の閾値以上であると判定した場合に、第１の閾値との差を示す不足電力情報を含む第１の信号を生成し、電圧指令値算出部３４に出力している。また、電圧指令値算出部３４は、動作開始決定部３２から第１の信号が入力された場合は、第１の信号に含まれる第１の閾値との差す不足電力情報に基づいて、電圧指令値を算出している。しかしながら、動作開始決定部３２は、必ずしも、第１の閾値との差を示す不足電力情報を第１の信号に含める必要はなく、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報のみを第１の信号に含めるようにしても良い。その場合、電圧指令値算出部３４は、例えば、予め設定されている駅舎補助電源装置２で吸収する設定電力値に基づいて、電圧指令値を算出すれば良い。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２によれば、架線６から供給される第１の電力を駅舎１内に設けられる負荷７で使用可能な第２の電力に変換する第１の電力変換部であるインバータ４と、負荷７の動作状態を示す負荷状態情報に基づいて、インバータ４に変換動作を実施させるか否かを決定する動作開始決定部３２と、を備えているので、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎内の負荷７への電力の供給を補うことができる。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２によれば、負荷状態情報は、負荷７が消費する負荷電力を示す負荷電力情報を含み、動作開始決定部３２は、負荷電力情報が示す負荷電力が予め設定されている第１の閾値を超えた場合は、第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定するので、負荷電力が第１の閾値を超えた場合は、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎１内の負荷７への電力の供給を補うことができる。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２によれば、負荷電力情報は、駅舎１内に設けられる複数の負荷７が消費する負荷電力の総和を示す情報であるので、複数の負荷７が消費する負荷電力の総和が第１の閾値を超えた場合は、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎１内の負荷７への電力の供給を補うことができる。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２によれば、負荷電力情報が示す負荷電力が第１の閾値を超えた場合に、負荷電力情報が示す負荷電力と第１の閾値との差に基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部３４と、電圧指令値に基づいて、第１の電力変換部であるインバータ４に変換動作を実施させる制御信号を生成する制御信号生成部であるＰＷＭ信号生成部３５と、を備えているので、駅舎１内の負荷７側で不足する分の電力を効率的に供給することができる。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２によれば、第１の閾値は、交流系統から供給される高圧の交流電力を低圧の交流電力に変換して駅舎１内の負荷７に電力を供給するための変圧器９の容量以下に設定されているので、駅舎１内の負荷７側の電力が不足して負荷７の動作に支障をきたす前に、駅舎１内の負荷７へ電力を供給することができる。

本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２によれば、動作開始決定部３２は、負荷電力情報が示す負荷電力が第１の閾値を超えていない場合は、架線６の電圧が予め設定されている第２の閾値を超えているか否かを判定し、架線６の電圧が第２の閾値を超えている場合は、第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定するので、余剰回生電力も有効に駅舎１内の負荷７に供給することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａについて説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａを含む鉄道システムの構成の一例を示す図である。尚、本発明の実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２と同様の構成等については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように、実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａでは、予め設定されている特定の負荷７から負荷状態情報が入力される。特定の負荷７としては、例えば、駅舎１内のホームに設けられる複数のホームドア等が設定される。複数のホームドアは、動作時にそれぞれに設けられるモータが同時に動作するため、消費電力が一時的に急増する。そのため、他の駅舎１内の負荷７に比べて、電力変動が大きいため、一時的に駅舎１内の負荷７側の電力が不足する場合が考えられる。尚、特定の負荷７は、ホームドアに限定されるものではなく、例えば、駅舎１内に新たに設置された電気設備を特定の負荷７として設定するようにしても良い。また、特定の負荷７は、１種類の負荷７に限定されるものではなく、複数の種類の負荷７を特定の負荷７として設定しても良い。また、負荷状態情報としては、例えば、特定の負荷７が動作することを示す起動情報等が用いられる。

図７は、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａの制御装置３ａの構成の一例を示す図である。図７に示すように、制御装置３ａは、インターフェース部３１ａ、動作開始決定部３２ａ、記憶部３３ａ、電圧指令値算出部３４ａ、及び、ＰＷＭ信号生成部３５ａを備えている。

インターフェース部３１ａは、例えば、電圧センサ５から出力された架線電圧測定値（以下、「架線電圧」という）を周期的に（例えば、２０ｍｓ毎に）取得し、架線電圧をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。

動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７から取得した負荷状態情報に基づいて、架線６から供給される第１の電力である直流電力を負荷７で使用可能な第２の電力である交流電力に変換するために、インバータ４に変換動作を実施させるか否かを決定する。また、動作開始決定部３２ａは、インターフェース部３１ａで取得した電圧に基づいて、インバータ４に変換動作を実施させるか否かを決定する。動作開始決定部３２ａは、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを決定した場合は、インバータ４に変換動作を実施させることを示す信号を生成して電圧指令値算出部３４ａへ出力する。

記憶部３３ａは、例えば、特定の負荷７が動作する際に必要となる負荷電力を示す負荷電力情報、及び、動作開始決定部３２ａがインバータ４に電力変換動作させる否かを判定するために用いる架線電圧閾値情報等を記憶している。架線電圧閾値は、第１の実施形態に係る駅舎補助電源装置２の記憶部３３ａに記憶されている第２の閾値と同様に、電気車８から架線６に戻された回生電力を消費する負荷としての他の電気車８が少ない又は存在しない場合に、余剰となった余剰回生電力を駅舎１内の各種の負荷７に供給するために、インバータ４に変換動作を実施させるか否かの判定を行うための基準となる閾値である。

電圧指令値算出部３４ａは、例えば、動作開始決定部３２ａからインバータ４に変換動作を実施させることを示す信号が入力された場合に、その信号に応じた電圧指令値を算出する。電圧指令値算出部３４ａは、算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ａへ出力する。ＰＷＭ信号生成部３５ａは、電圧指令値算出部３４ａから入力された電圧指令値に基づいて、インバータ４を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。

図８は、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａの動作開始決定部３２ａによる処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａの動作開始決定部３２ａによる処理の流れの一例について、図８のフローチャートを用いながら説明する。

図８に示すように、ステップＳ４０１において、動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７から負荷状態情報として起動情報を取得したか否かを判定する。ステップＳ４０１において、動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７から起動情報を取得した（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ４０２において、インバータ４に変換動作を実施させることに決定する。

ステップＳ４０３において、動作開始決定部３２ａは、第３の信号を生成する。動作開始決定部３２ａは、例えば、ステップＳ４０１で取得した負荷状態情報である特定の負荷７の起動情報に基づいて、記憶部３３ａに記憶されている特定の負荷７の負荷電力情報を取得する。そして、動作開始決定部３２ａは、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、及び、記憶部３３ａから取得した特定の負荷７の負荷電力情報を含む第３の信号を生成する。ステップＳ４０４において、動作開始決定部３２ａは、生成した第３の信号を電圧指令値算出部３４ａに出力する。

ステップＳ４０１において、動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７から起動情報を取得していない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ４０５において、インターフェース部３１ａからデジタル信号に変換された架線電圧を取得する。次に、ステップＳ４０６において、動作開始決定部３２ａは、ステップＳ４０５で取得した架線電圧が記憶部３３ａに記憶されている架線電圧閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ４０６において、動作開始決定部３２ａは、架線電圧が架線電圧閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ４０７において、インバータ４に変換動作を実施させることに決定する。そして、ステップＳ４０８において、動作開始決定部３２ａは、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、及び、余剰回生電力が発生していることを示す余剰回生電力発生情報を含む第４の信号を生成する。ステップＳ４０９において、動作開始決定部３２ａは、生成した第４の信号を電圧指令値算出部３４ａに出力する。

ステップＳ４０６において、動作開始決定部３２ａは、架線電圧が架線電圧閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ４１０において、インバータ４が変換動作を実施中であるか否かを判定する。ステップ４１０において、動作開始決定部３２ａは、インバータ４が変換動作を実施中である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ４１１において、インバータ４の変換動作を停止することを決定する。ステップＳ４１２において、動作開始決定部３２ａは、インバータ４が変更動作を実施していた時は、第３の信号及び第４の信号の生成及び出力を停止する。

ステップＳ４１０において、動作開始決定部３２ａは、インバータ４が変換動作を実施中でない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ４１３において、インバータ４に変換動作を実施させないことを決定する。尚、動作開始決定部３２ａでは、周期的にステップＳ４０１からの処理を繰り返し行う。

図９は、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａの電圧指令値算出部３４ａによる処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａの電圧指令値算出部３４ａによる処理の流れの一例について、図９のフローチャートを用いながら説明する。

図９に示すように、ステップＳ５０１において、電圧指令値算出部３４ａは、動作開始決定部３２ａから第３の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ５０１において、電圧指令値算出部３４ａは、第３の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、例えば、ステップＳ５０２において、第３の信号に含まれる特定の負荷７の負荷電力情報に基づいて、電圧指令値を算出する。つまり、電圧指令値算出部３４ａは、特定の負荷７が動作する際に必要となる負荷電力を考慮した電圧指令値を算出する。そして、ステップＳ５０３において、電圧指令値算出部３４ａは、ステップＳ５０２で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ａへ出力する。

また、ステップＳ５０１において、電圧指令値算出部３４ａは、第３の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ５０４において、動作開始決定部３２ａから第４の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ５０４において、電圧指令値算出部３４ａは、第４の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ５０５において、第４の信号に含まれる余剰回生電力発生情報に基づいて、余剰回生電力が発生していることを認識し、例えば、予め設定されている余剰回生電力発生時に駅舎補助電源装置２ａで吸収する設定電力値に基づいて、電圧指令値を算出する。そして、ステップＳ５０３において、電圧指令値算出部３４ａは、ステップＳ５０５で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ａへ出力する。また、ステップＳ５０４において、電圧指令値算出部３４ａは、第４の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ５０１以降の処理を繰り返し行う。尚、実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａのＰＷＭ信号生成部３５ａによる処理は、図５に示す実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２のＰＷＭ信号生成部３５による処理と同様であるので、詳細な説明については省略する。

尚、本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａでは、負荷状態情報として、特定の負荷７から起動情報が入力される例を示している。しかしながら、負荷状態情報は、これに限定されるものではなく、例えば、特定の負荷７がホームドアの場合には、ホームドアが設けられている駅舎１内に進入して停止する電気車８の位置情報を負荷状態情報として取得しても良い。その場合、動作開始決定部３２ａは、例えば、電気車８の位置情報に基づいて、電気車８が予め設定されている特定の位置に到達したことを検出した場合に、第３の信号を生成する。尚、特定の位置は、電気車の停止位置よりも手前に設定される。ホームドアは、電気車８が駅舎１内の停止位置に停止した後に開閉動作を開始する。そのため、駅舎補助電源装置２ａは、電気車８の停止位置よりも手前の特定の位置に電気車８が到達した時点で、インバータ４に変換動作を実施することで、電気車８が停止してホームドアの開閉動作が実施される前に駅舎１内の負荷７側に電力の供給を行うことができるので、一時的に駅舎１内の負荷７側で電力が不足することを確実に防止することができる。

尚、駅舎補助電源装置２ａが電気車８の位置情報を取得する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、電気車８に設けられる車上制御装置で生成される電気車８の位置情報を無線通信により、駅舎補助電源装置２ａが直接受信するようにしても良い。また、駅舎補助電源装置２ａは、電気車８の位置情報を、車上制御装置から無線通信により地上制御装置へ送信された後に、有線又は無線により受信するようにしても良い。また、駅舎補助電源装置２ａは、電気車８の位置情報ではなく、電気車８が特定の位置に到達したことを示す情報を受信するようにしても良い。駅舎補助電源装置２ａは、例えば、電気車８の停止位置よりも手前に設けられる地上子の位置を特定の位置に設定し、電気車８が地上子に到達した際に、地上子から電気車８が特定の位置に到達したことを示す情報を取得するようにしても良い。その場合は、動作開始決定部３２ａは、電気車８の位置情報に基づいて、電気車８が予め設定されている特定の位置に到達したことを検出する必要はなく、電気車８が特定の位置に到達したことを示す情報を取得した時点で、第３の信号を生成すれば良い。

また、特定の負荷７としては、例えば、エレベータ又はエスカレーターであっても良い。特定の負荷７がエレベータの場合には、例えば、利用者によって操作ボタンが押されたことによって動作を開始することを示す起動情報を負荷状態情報としても良い。特定の負荷７がエスカレーターの場合には、例えば、エスカレーターが待機状態の場合から、人感センサが利用者を検知して動作を開始することを示す起動情報を負荷状態情報としても良い。

また、実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａは、実施形態１に係る駅舎補助電源装置２と組み合わせることも可能である。例えば、駅舎補助電源装置２ａも実施の形態１に係る駅舎補助電源装置２と同様に電力検出部１０から各種の負荷７が消費している電力の総和を示す負荷電力を取得しするようにしても良い。その場合、駅舎補助電源装置２ａの動作開始決定部３２ａでは、例えば、図８に示すステップＳ４０１における特定の負荷７の負荷状態情報として起動情報を取得したか否かの判定とは、別に図３に示すステップＳ１０２における負荷電力が第１の閾値以上である否かの判定も含めるようにする。つまり、動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７の起動情報を取得してない場合でも、負荷電力が第１の閾値以上であれば、図３のステップＳ１０３～Ｓ１０５に示すように、インバータ４に変換動作を実施させることを決定し、第１の信号を生成して出力する。また、動作開始決定部３２ａは、負荷電力が第１の閾値未満の場合でも、特定の負荷７の起動情報を取得した場合は、図８のステップＳ４０２～Ｓ４０４に示すように、インバータ４に変換動作を実施させることを決定し、第３の信号を生成して出力する。また、動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７の起動情報を取得しており、且つ、負荷電力が第１の閾値以上である場合で、電圧検出部１０が検出する負荷電力に特定の負荷７の負荷電力も含まれている場合は、第１の信号を生成して出力すれば良い。また、動作開始決定部３２ａは、例えば、特定の負荷７の起動情報を取得しており、且つ、負荷電力が第１の閾値以上である場合で、電圧検出部１０が検出する負荷電力に特定の負荷７の負荷電力が含まれていない場合は、記憶部３３ａから取得した特定の負荷７の負荷電力情報、及び、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報を含む信号を生成するようにしても良い。その場合、電圧指令値算出部３４ａは、特定の負荷７の負荷電力情報、及び、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報に基づいて、電圧指令値を算出する。

本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電装置２ａによれば、動作開始決定部３２ａは、予め設定されている特定の負荷７の負荷状態情報が入力された場合に第１の電力変換部であるインバータ４に変換動作を実施させることを決定するので、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎１の負荷７側への電力の供給を行うことができ、駅舎１内の特定の負荷７の動作に伴って電力が不足することを防止できる。

本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電装置２ａによれば、特定の負荷７は、駅舎１内に設けられるホームドアであるので、ホームドアの動作時に、消費電力が一時的に急増した場合にも、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎１の負荷７側への電力の供給を行うことができ、ホームドアの動作に伴って電力が不足することを防止できる。

本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電装置２ａによれば、負荷状態情報は、ホームドアが設けられている駅舎１内に進入して停止する電気車８の位置情報であって、動作開始決定部３２ａは、位置情報に基づいて、第１の電力変換部であるインバータ４に変換動作を実施させることを決定するので、電気車８が停止してホームドアの開閉動作が行われる前に、インバータ４に変換動作を実施させることができる。これにより、駅舎補助電装置２ａでは、ホームドアの開閉動作が行われる前に駅舎１内の負荷７側に電力の供給を行うことができるので、ホームドアの開閉動作に伴って一時的に駅舎１内の負荷７側で電力が不足することを確実に防止できる。

本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電装置２ａによれば、特定の負荷７が動作する際に必要となる負荷電力を示す負荷電力情報を記憶する記憶部３３ａを備え、動作開始決定部３２ａが、第１の電力変換部であるインバータ４に変換動作を実施させることを決定した場合に、負荷電力情報に基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部３４ａと、電圧指令値に基づいて、インバータ４に変換動作を実施させる制御信号を生成する制御信号生成部であるＰＷＭ信号生成部３５ａと、を備えているので、特定の負荷７の動作に伴って駅舎１内の負荷７側で不足する虞のある分の電力を効率的に供給することができる。

本発明の実施の形態２に係る駅舎補助電装置２ａによれば、動作開始決定部３２ａは、特定の負荷７の負荷状態情報が入力されていない場合は、架線６の電圧が予め設定されている架線電圧閾値を超えているか否かを判定し、架線６の電圧が架線電圧閾値を超えている場合は、第１の電力変換部であるインバータ４に変換動作を実施させることを決定するので、余剰回生電力も有効に駅舎１内の負荷７に供給することができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂについて説明する。図１０は、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂを含む鉄道システムの構成の一例を示す図である。尚、本発明の実施の形態１または２に係る駅舎補助電源装置２、２ａと同様の構成等については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ｂでは、実施の形態１に係る駅舎補助電源装置１の構成に加えて、架線６から供給される余剰回生電力を貯蔵する蓄電部１１と、架線６と蓄電部１１との間に設けられ、余剰回生電力を電力変換して蓄電部１１に供給するコンバータ（第２の電力変換部）１２と、蓄電部１１の充電量を検出する充電量検出部１３とを更に備えている。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂの制御装置３ｂの構成の一例を示す図である。図１１に示すように、制御装置３ｂは、インターフェース部３１ｂ、動作開始決定部３２ｂ、記憶部３３ｂ、電圧指令値算出部３４ｂ、及び、ＰＷＭ信号生成部３５ｂを備えている。

インターフェース部３１ｂは、例えば、電圧センサ５から出力された架線電圧測定値（以下、「架線電圧」という）を周期的に（例えば、２０ｍｓ毎に）取得し、架線電圧をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。また、インターフェース部３１ｂは、負荷７の動作状態を示す負荷状態情報を取得する。本実施の形態では、インターフェース部３１ｂは、負荷状態情報として、例えば、電力検出部１０から出力された各種の負荷７が動作する際に消費している電力の総和である負荷電力を示す負荷電力情報を周期的に（例えば、２０ｍｓ毎に）取得し、電力値をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。また、インターフェース部３１ｂは、充電量検出部１３から蓄電部１１に充電されている充電量を示す充電量情報を取得する。

動作開始決定部３２ｂは、例えば、インターフェース部３１ｂで取得した負荷状態情報及び充電量情報に基づいて、架線６から供給される第１の電力である直流電力を負荷７で使用可能な第２の電力である交流電力に変換する、又は、蓄電部１１に貯蔵されている充電電力を負荷７で使用可能な交流電力に変換するために、インバータ４に変換動作を実施させるか否かを決定する。また、動作開始決定部３２ｂは、インターフェース部３１ｂで取得した架線電圧及び充電量情報に基づいて、インバータ４又はコンバータ１２に変換動作を実施させるか否かを決定する。動作開始決定部３２ｂは、例えば、インバータ４又はコンバータ１２に変換動作を実施させることを決定した場合は、インバータ４又はコンバータ１２に変換動作を実施させることを示す信号を生成して電圧指令値算出部３４ｂへ出力する。

記憶部３３ｂは、例えば、動作開始決定部３２ｂがインバータ４又はコンバータ１２に変換動作させる否かを判定するために用いる第１の閾値、第２の閾値、及び、充電量閾値を記憶している。第１の閾値は、電力検出部１０から出力される負荷電力情報が示す負荷電力との比較に用いられるものである。充電量閾値は、蓄電部１１の容量等に応じて予め設定されており、充電量検出部１３から出力される蓄電部１１の充電量との比較に用いられるものである。

電圧指令値算出部３４ｂは、例えば、動作開始決定部３２ｂからインバータ４又はコンバータ１２に変換動作を実施させることを示す信号が入力された場合に、その信号に応じた電圧指令値を算出する。電圧指令値算出部３４ｂは、算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ｂへ出力する。ＰＷＭ信号生成部３５ｂは、例えば、電圧指令値算出部３４ｂから入力された電圧指令値に基づいて、インバータ４又はコンバータ１２を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。

図１２及び図１３は、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂの動作開始決定部３２ｂによる処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂの動作開始決定部３２ｂによる処理の流れの一例について、図１２及び図１３のフローチャートを用いながら説明する。

図１２に示すように、ステップＳ６０１において、動作開始決定部３２ｂは、インターフェース部３１ａからデジタル信号に変換された架線電圧、各種の負荷７が動作する際に消費している電力の合計を示す負荷電力情報、及び、蓄電部１１に充電されている充電量を示す充電量情報を取得する。次に、ステップＳ６０２において、動作開始決定部３２ｂは、ステップＳ６０１で取得した負荷電力が記憶部３３ｂに記憶されている第１の閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ６０２において、動作開始決定部３２ｂは、負荷電力が第１の閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ６０３において、充電量が記憶部３３ｂに記憶されている充電閾値以上であるか否かを判定する。ステップ６０３において、動作開始決定部３２ｂは、充電量が充電閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ６０４において、蓄電部１１から駅舎１内の負荷７側に電力を供給するようにインバータ４に変換動作を実施させることに決定する。そして、ステップＳ６０５において、動作開始決定部３２ｂは、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、蓄電部１１から電力を供給することを示す情報、及び、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報を含む第５の信号を生成する。ステップＳ６０６において、動作開始決定部３２ｂは、生成した第５の信号を電圧指令値算出部３４ｂに出力する。

ステップ６０３において、動作開始決定部３２ｂは、充電量が充電閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ６０７において、架線６から駅舎１内の負荷７側に電力を供給するようにインバータ４に変換動作を実施させることを決定する。そして、ステップＳ６０８において、動作開始決定部３２ｂは、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、架線６から電力を供給することを示す情報、及び、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報を含む第６の信号を生成する。ステップＳ６０９において、動作開始決定部３２ｂは、生成した第６の信号を電圧指令値算出部３４ｂに出力する。

ステップＳ６０２において、動作開始決定部３２ｂは、負荷電力が第１の閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ６１０において、架線電圧が記憶部３３ｂに記憶されている第２の閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ６１０において、動作開始決定部３２ｂは、架線電圧が第２の閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ６１１において、架線６からの余剰回生電力を用いて、蓄電部１１を充電すると共に、駅舎１内の負荷７側に電力を供給するように、インバータ４及びコンバータ１２に変換動作を実施させることに決定する。そして、ステップＳ６１２において、動作開始決定部３２ｂは、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、コンバータ１２に変換動作を実施させることを示す情報、及び、余剰回生電力が発生していることを示す余剰回生電力発生情報を含む第７の信号を生成する。ステップＳ６１３において、動作開始決定部３２ｂは、生成した第７の信号を電圧指令値算出部３４ｂに出力する。尚、ステップＳ６１１では、蓄電部１１の充電量が満充電の状態になった場合は、蓄電部１１への充電は行わずに、駅舎１内の負荷７側に電力を供給するようにインバータ４に変換動作を実施させることを決定する。

ステップＳ６１０において、動作開始決定部３２ｂは、架線電圧が第２の閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、図１３に示すステップＳ６１４において、蓄電部１１の充電量が記憶部３３ｂに記憶されている充電閾値以上であるか否かを判定する。尚、図１３は、図１２のステップＳ６１０の処理において、動作開始決定部３２ｂが、架線電圧は第２の閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した後の処理Ａの詳細を示すものである。

ステップＳ６１４において、動作開始決定部３２ｂは、蓄電部１１の充電量が充電閾値以上である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ６１５において、蓄電部１１から駅舎１内の負荷７側に電力を供給するようにインバータ４に変換動作を実施させることに決定する。そして、ステップＳ６１６において、動作開始決定部３２ｂは、例えば、インバータ４に変換動作を実施させることを示す情報、及び、蓄電部１１から電力を供給することを示す情報を含む第８の信号を生成する。ステップＳ６１７において、動作開始決定部３２ｂは、生成した第８の信号を電圧指令値算出部３４ｂに出力する。

ステップＳ６１４において、動作開始決定部３２ｂは、蓄電部１１の充電量が充電閾値以上ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ６１８において、インバータ４又はコンバータ１２が変換動作を実施中であるか否かを判定する。ステップＳ６１８において、動作開始決定部３２ｂは、インバータ４及びコンバータ１２の少なくともいずれかが変換動作を実施中である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ６１９において、インバータ４及びコンバータ１２の変換動作を停止することを決定する。ステップＳ６２０において、動作開始決定部３２ｂは、インバータ４及びコンバータ１２の少なくともいずれかが変換動作を実施していた時は、第５～第８の信号の生成及び出力を停止する。

ステップＳ６１８において、動作開始決定部３２ｂは、インバータ４及びコンバータ１２いずれも変換動作を実施していない（Ｎｏ）と判定した場合は、インバータ４及びコンバータ１２に変換動作を実施させないことを決定する。尚、動作開始決定部３２ｂでは、例えば、架線電圧及び負荷電力を取得する毎にステップＳ６０２以降の処理を繰り返し行う。また、充電量検出部１３からの充電量情報の取得は、図１２に示すステップＳ６０２とＳ６０３の間、及び、ステップＳ６１０と図１３に示すステップＳ６１４の間に行うようにしても良い。また、ステップＳ６０３及びステップＳ６１４の判定では、同じ充電閾値を用いているが、異なる充電閾値をそれぞれ用いて判定を行うようにしても良い。

図１４は、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂの電圧指令値算出部３４ｂによる処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂの電圧指令値算出部３４ｂによる処理の流れの一例について、図１４のフローチャートを用いながら説明する。

図１４に示すように、ステップＳ７０１において、電圧指令値算出部３４ｂは、動作開始決定部３２ｂから第５の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ７０１において、電圧指令値算出部３４ｂは、第５の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、例えば、ステップＳ７０２において、第５の信号に基づいて、電圧指令値を算出する。第５の信号に基づく電圧指令値は、蓄電部１１から駅舎１内の負荷７側へ電力を供給するようにインバータ４の変換動作を実施させるためのものであって、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報に基づいて、算出される。そして、ステップＳ７０３において、電圧指令値算出部３４ｂは、ステップＳ７０２で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ｂへ出力する。

ステップＳ７０１において、電圧指令値算出部３４ｂは、第５の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ７０４において、動作開始決定部３２ｂから第６の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ７０４において、電圧指令値算出部３４ｂは、第６の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ７０５において、第６の信号に基づいて、電圧指令値を算出する。第６の信号に基づく電圧指令値は、架線６から駅舎１内の負荷７側へ電力を供給するようにインバータ４の変換動作を実施させるためのものであって、負荷電力と第１の閾値との差を示す不足電力情報に基づいて、算出される。そして、ステップＳ７０３において、電圧指令値算出部３４ｂは、ステップＳ７０５で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ｂへ出力する。

ステップＳ７０４において、電圧指令値算出部３４ｂは、第６の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ７０６において、動作開始決定部３２ｂから第７の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ７０６において、電圧指令値算出部３４ｂは、第７の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ７０７において、第７の信号に基づいて、電圧指令値を算出する。第７の信号に基づく電圧指令値は、余剰回生電力を蓄電部１１に充電すると共に、駅舎１内の負荷７側へ電力を供給するようにインバータ４及びコンバータ１２の変換動作を実施させるためのものであって、例えば、予め設定されている余剰回生電力発生時に駅舎補助電源装置２ｂで吸収する設定電力値に基づいて、算出される。そして、ステップＳ７０３において、電圧指令値算出部３４ｂは、ステップＳ７０７で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ｂへ出力する。

ステップＳ７０６において、電圧指令値算出部３４ｂは、第７の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ７０８において、動作開始決定部３２ｂから第８の信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ７０８において、電圧指令値算出部３４ｂは、第８の信号が入力された（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ７０９において、第８の信号に基づいて、電圧指令値を算出する。第８の信号に基づく電圧指令値は、蓄電部１１から駅舎１内の負荷７側へ電力を供給するようにインバータ４の変換動作を実施させるためのものであって、例えば、予め設定されている設定電力値に基づいて、算出される。そして、ステップＳ７０３において、電圧指令値算出部３４ｂは、ステップＳ７０９で算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部３５ｂへ出力する。また、ステップＳ７０８において、電圧指令値算出部３４は、第８の信号が入力されていない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ７０１以降の処理を繰り返し行う。

図１５は、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂのＰＷＭ信号生成部３５ｂによる処理の一例を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂのＰＷＭ信号生成部３５ｂによる処理の流れの一例について、図１５のフローチャートを用いながら説明する。

図１５に示すように、ステップＳ８０１において、ＰＷＭ信号生成部３５ｂは、電圧指令値算出部３４ｂから電圧指令値が入力される。ステップＳ８０２において、ＰＷＭ信号生成部３５ｂは、ステップＳ８０１で入力された電圧指令値に基づいて、インバータ４又はコンバータ１２の変換動作を制御するＰＷＭ信号を生成する。そして、ステップＳ３０３において、ＰＷＭ信号生成部３５ｂは、ステップＳ３０２で生成したＰＷＭ信号をインバータ４又はコンバータ１２へ出力する。インバータ４及びコンバータは、ＰＷＭ信号生成部３５ｂから入力されたＰＷＭ信号に基づいて、変換動作を実施する。

尚、本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電源装置２ｂのように架線６から供給される余剰回生電力を貯蔵する蓄電部１１と、架線６と蓄電部１１との間に設けられ、余剰回生電力を電力変換して蓄電部１１に供給するコンバータ（第２の電力変換部）１２と、蓄電部１１の充電量を検出する充電量検出部１３とを備える構成は、実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａにも適用可能である。その場合、実施の形態２に係る駅舎補助電源装置２ａの記憶部３３ａには、動作開始決定部３１ａが充電量検出部１３から出力される充電量との比較に用いるための充電量閾値を記憶しておく。

また、動作開始決定部３１ａは、例えば、図８に示すステップＳ４０１とステップＳ４０２との間で、蓄電量が充電量閾値以上か否かであるかを判定するようにすれば良い。そして、動作開始決定部３１ａは、特定の負荷７から負荷状態情報を取得した場合で、且つ、充電量が充電量閾値以上の場合は、蓄電部１１から駅舎１内の負荷７側に電力を供給するようにインバータ４の変換動作を実施させることを決定する。動作開始決定部３１ａは、特定の負荷７から負荷状態情報を取得した場合で、且つ、充電量が充電量閾値未満の場合は、架線６から駅舎１内の負荷７側に電力を供給するようにインバータの変換動作を実施させることを決定する。これにより、駅舎補助電源装置２ｂでは、蓄電部１１の充電量が充電量閾値以上の場合は、余剰回生電力が発生していない場合でも、架線６側の電力を使用することなく、駅舎１内の負荷７への電力の供給を補うことができる。

本発明の実施の形態３に係る駅舎補助電装置２ｂによれば、架線６から供給される余剰回生電力を貯蔵する蓄電部１１と、架線６と蓄電部１１との間に設けられ、架線６の電圧が第２の閾値を超えている場合に、余剰回生電力を電力変換して蓄電部１１に供給する第２の電力変換部であるコンバータ１２と、蓄電部１１の充電量を検出する充電量検出部１３と、を備え、動作開始決定部３１ｂは、負荷電力情報が示す負荷電力が第１の閾値を超えた場合は、充電量検出部１３によって検出された充電量が予め設定されている充電量閾値以上か否かを判定し、充電量が充電量閾値以上の場合は、蓄電部１１から負荷７に電力を供給するようにインバータ４に変換動作を実施させることを決定し、充電量が充電量閾値未満の場合は、架線６から負荷７に電力を供給するようにインバータ４に変換動作を実施させることを決定するので、余剰回生電力の有無にかかわらず、駅舎１内の負荷７への電力の供給を補うことができる。また、蓄電部１１の充電量が充電量閾値以上の場合は、余剰回生電力が発生していない場合でも、架線６側の電力を使用することなく、駅舎１内の負荷７への電力の供給を補うことができる。

尚、本発明の実施の形態１～３に係る駅舎補助電源装置２～２ｂの制御装置３～３ｂは、例えば、プロセッサとメモリを備え、各部の動作はソフトウエアによって実現することができる。図１６は、本発明の実施の形態１～３に係る駅舎補助電源装置２～２ｂの制御装置３～３ｂを実現するハードウエア構成の一例を示す図である。図１６に示すように、本発明の実施の形態１～３に係る駅舎補助電源装置２～２ｂの制御装置３～３ｂは、プロセッサ９１及びメモリ９２を備えており、プロセッサ９１及びメモリ９２は、システムバス９３により接続されている。プロセッサ９１は、入力されたデータを用いてソフトウエアによる演算及び制御を行い、メモリ９２は入力されたデータまたはプロセッサ９１が演算及び制御を行うために必要なデータやプログラムの記憶を行う。尚、プロセッサ９１及びメモリ９２は、それぞれ複数設けられていても良い。

また、本発明の実施の形態１～３に係る駅舎補助電源装置２～２ｂでは、直流架線６からの電力を駅舎１内の負荷７側に供給する例を示しているが、直流架線６に限定されるものではなく、本発明は、交流架線にも適用可能である。

また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲において、各実施の形態を適宜変更、省略したりすることができる。

１ 駅舎、２～２ｂ 駅舎補助電源装置、３～３ｂ 制御装置、４ インバータ（第１の電力変換部）、５ 電圧センサ、６ 架線、７，７－１～７－ｎ 負荷、８ 電気車、９ 変圧器、１０ 電力検出部、１１ 蓄電部、１２ コンバータ（第２の電力変換部）、１３ 充電量検出部、３１～３１ｂ インターフェース部、３２～３２ｂ 動作開始決定部、３３～３３ｂ 記憶部、３４～３４ｂ 電圧指令値算出部、３５～３５ｂ ＰＷＭ信号生成部、１００ 変電所、２００ 交流系統

Claims (12)

1. 架線から供給される第１の電力を駅舎内に設けられる負荷で使用可能な第２の電力に変換する第１の電力変換部と、
   前記負荷の動作状態を示す負荷状態情報に基づいて、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させるか否かを決定する動作開始決定部と、
   を備え、
   前記負荷状態情報は、前記負荷が消費する負荷電力を示す負荷電力情報を含み、
   前記動作開始決定部は、前記負荷電力情報が示す前記負荷電力が予め設定されている第１の閾値を超えた場合は、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定し、
   前記第１の閾値は、交流系統から供給される高圧の交流電力を低圧の交流電力に変換して前記駅舎内の前記負荷に電力を供給するための変圧器の容量以下に設定されている
   ことを特徴とする駅舎補助電源装置。
2. 前記負荷は、前記交流系統から供給される電力を変圧器が変換して得られた電力、および、前記第１の電力変換部が変換した第２の電力が供給される
   ことを特徴とする請求項１に記載の駅舎補助電源装置。
3. 前記負荷電力情報は、前記駅舎内に設けられる複数の前記負荷が消費する前記負荷電力の総和を示す情報であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駅舎補助電源装置。
4. 前記負荷電力情報が示す前記負荷電力が前記第１の閾値を超えた場合に、前記負荷電力情報が示す前記負荷電力と前記第１の閾値との差に基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
   前記電圧指令値に基づいて、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の駅舎補助電源装置。
5. 前記動作開始決定部は、前記負荷電力情報が示す前記負荷電力が前記第１の閾値を超えていない場合は、前記架線の電圧が予め設定されている第２の閾値を超えているか否かを判定し、前記架線の電圧が前記第２の閾値を超えている場合は、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駅舎補助電源装置。
6. 前記架線から供給される余剰回生電力を貯蔵する蓄電部と、
   前記架線と前記蓄電部との間に設けられ、前記架線の電圧が前記第２の閾値を超えている場合に、前記余剰回生電力を電力変換して前記蓄電部に供給する第２の電力変換部と、
   前記蓄電部の充電量を検出する充電量検出部と、を備え、
   前記動作開始決定部は、前記負荷電力情報が示す前記負荷電力が前記第１の閾値を超えた場合は、前記充電量検出部によって検出された前記充電量が予め設定されている充電量閾値以上か否かを判定し、前記充電量が前記充電量閾値以上の場合は、前記蓄電部から前記負荷に電力を供給するように前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定し、前記充電量が前記充電量閾値未満の場合は、前記架線から前記負荷に電力を供給するように前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定することを特徴とする請求項５に記載の駅舎補助電源装置。
7. 前記動作開始決定部は、予め設定されている特定の負荷の前記負荷状態情報が入力された場合に前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定することを特徴とする請求項１に記載の駅舎補助電源装置。
8. 前記特定の負荷は、前記駅舎内に設けられるホームドアであることを特徴とする請求項７に記載の駅舎補助電源装置。
9. 前記負荷状態情報は、前記ホームドアが設けられている前記駅舎内に進入して停止する電気車の位置情報であって、
   前記動作開始決定部は、前記位置情報に基づいて、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定することを特徴とする請求項８に記載の駅舎補助電源装置。
10. 前記特定の負荷が動作する際に必要となる負荷電力を示す負荷電力情報を記憶する記憶部を備え、
    前記動作開始決定部が、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定した場合に、前記負荷電力情報に基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
    前記電圧指令値に基づいて、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させる制御信号を生成する制御信号生成部と、
    を備えることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の駅舎補助電源装置。
11. 前記動作開始決定部は、前記特定の負荷の前記負荷状態情報が入力されていない場合は、前記架線の電圧が予め設定されている架線電圧閾値を超えているか否かを判定し、前記架線の電圧が前記架線電圧閾値を超えている場合は、前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の駅舎補助電源装置。
12. 前記架線から供給される余剰回生電力を貯蔵する蓄電部と、
    前記架線と前記蓄電部との間に設けられ、前記特定の負荷の前記負荷状態情報が入力されていない場合に、前記余剰回生電力を電力変換して前記蓄電部に供給する第２の電力変換部と、
    前記蓄電部の充電量を検出する充電量検出部と、を備え、
    前記動作開始決定部は、前記特定の負荷の前記負荷状態情報が入力された場合は、前記充電量検出部によって検出された前記充電量が予め設定されている充電量閾値以上か否かを判定し、前記充電量が前記充電量閾値以上の場合は、前記蓄電部から前記負荷に電力を供給するように前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定し、前記充電量が前記充電量閾値未満の場合は、前記架線から前記負荷に電力を供給するように前記第１の電力変換部に変換動作を実施させることを決定することを特徴とする請求項１１に記載の駅舎補助電源装置。

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