JPH0688510B2 - 直流給電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は電気鉄道の給電装置に係り、特に交流電力を
直流電力に変換して電気車の駆動源として供給する直流
式電気鉄道の給電装置に関する。

B.発明の概要 この発明は直流式電気鉄道の給電装置において、 力行時の電流及び回生時の電流が同一の遮断器を流れる
ように、その遮断器とダイオードブリツジ回路とを組み
合せるとともにそのブリツジ回路にダイオードの直列回
路を同極性にして並列接続し、直列回路と遮断器を通し
て回生電流を流すようにしたことにより、 電車線側の事故や直流母線事故時に対するシステムの信
頼性を著しく向上させることができるとともに回生電流
も有効に活用できるようにしたものである。

C.従来の技術 従来、鉄道線路に沿つて適当な間隔で設備された直流変
電所には１組ないし数組の変換装置が設けられて構成さ
れている。また、各変換装置の直流出力側は変換装置専
用の直流高速度遮断器に接続されるとともにその装置の
交流入力側は共通の母線導体に接続されている。すなわ
ち、順電力変換装置と直流高速度遮断器とを含めた給電
系は変電所間で並列に接続されて直流変電所の直流電源
を構成している。

一方、電車線路は一般に隣接変電所間および線路別に区
分され、その区分された電車線路は各回線専用の直流高
速度遮断器を介して各変電所で、それぞれの正極母線に
接続され、レールは負極母線に接続される。

一般に前記区分された電車線路には隣接する変電所が並
列に電力を供給する給電回路として構成されている。

第２図は従来の給電装置で、１は交流電力を直流電力に
変換するサイリスタ制御素子からなる順電力変換器、２
は直流電力を交流電力に変換するサイリスタ制御素子か
らなる逆電力変換器である。３は力行用母線、4a,4bは
力行用サイリスタ遮断器（以下力行用遮断器と称す）、
5a,5bは回生用ダイオードで、これらダイオード5a,5bの
アノード側は力行用遮断器4a,4bのカソードに接続され
るとともにダイオード5a,5bのカソード側は一括接続さ
れて回生用サイリスタ遮断器６（以下回生用遮断器と称
す）のアノードに接続される。回生用遮断器６のカソー
ドは回生用母線７に接続される。回生用母線７は逆電力
変換器２が接続される。

８は力行用母線４と回生用母線７間に図示極性のように
介挿されるストツパダイオード、9a,9bは直流断路器、1
0a,10bはデツドセクシヨン11で区分された第1,第２電車
線路である。

次に第２図の動作を述べる。まず、電気車の力行運転用
電力は変電所において図示しない商用周波電源母線より
交流遮断器（図示省略）を通して受電された３相交流電
圧を変圧器（図示省略）で適当な電圧に変換し、順電力
変換器１により直流電力に変換して、区分された第1,第
２電車線路10a,10bより電気車12供給される。電気車12
は上記のように供給される直流電力で力行運転される。

次に電気車12が回生運転時にあるとき、回生電力は第２
電車線路10bから回生用ダイオード5b及び回生用遮断器
６を経て回生用母線７に供給される。この母線７に供給
された回生電力はストツパダイオード８を通して力行電
気車（図示省略）が運転されている第１電車線路10aに
回生されるか、逆電力変換装置２を介して電源母線に回
生される。

D.発明が解決しようとする問題点 （１） 第２図のように構成された従来例において直流
断路器9bを開放させる場合には、力行用遮断器4bを開放
してから行わなければならないが、第２電車線路10bに
回生ブレーキ中の電気車12があるときは回生用遮断機６
を開放させないと、直流断路器9bを開放することができ
ない問題点がある。

（２） 第２図の構成では第1,第２電車線路10a,10bへ
直流電力を供給するには力行用遮断器4a,4bを各別に介
して給電しなければならない問題点がある。

（３） 力行用母線３と回生用母線７の事故の場合、順
電力変換装置１のサイリスタのゲートを絞ると同時に回
生用遮断器６を開放させる。このたき、第1,第２電車線
路10a,10bより流入された回生電流、延長給電電流の遮
断を回生用遮断器６に附与するとすれば、それの遮断容
量は力行用遮断器4a,4bより大きくしなければならな
い。すなわち回生用遮断器６は力行用に比較して少なく
とも２倍（２直流電路分）の容量のものが必要となる。
特に回生用遮断器６の遮断容量が小さいと、延長給電電
流を供給する隣接変電所も停止させる必要がある。この
ため、饋電停止を必要とされない区間の電車線路も全停
電となつてしまう問題がある。

（４） 上記の他に力行用遮断器4a,4bと回生用遮断器
は性質、目的が違うので、制御手段（保護シーケンス）
が著しく複雑となる問題点がある。

E.問題点を解決するための手段 この発明はダイオードブリツジ回路の共通接続されたカ
ソード側とアノード側間に遮断器を接続し、前記共通接
続されたカソード側を力行母線に接続し、デツドセクシ
ヨンで区分された第1,第２電車線路に前記ダイオードブ
リツジ回路の各辺を構成するダイオードのカソードとア
ノードとの共通接続点を各別に接続し、かつ前記ダイオ
ードブリツジ回路と極性を同じくしてダイオードの直列
回路を並列接続し、その直列回路の共通接続点に回生母
線を接続して構成したものである。

F.作 用 上記のように構成すると第1,第２電車線路へ直流電力を
供給する回路には遮断器が１組だけであり、しかも、１
組の遮断器で力行電流、回生電流等の遮断ができるとと
もに力行母線や回生母線等の事故時にも前記遮断器を遮
断することによりその対処が確実にできる。また、１組
の遮断器で力行，回生電流の制御ができるために、遮断
器が極めて安価に製作でき、経済的に有利となる。

G.実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、第２図と
同一部分は同一符号を付して説明する。

第１図において、21は図示極性のように配設された４個
のダイオード22a,22b,22c,22dから構成されるダイオー
ドブリツジ回路である。このダイオードブリツジ回路21
におけるダイオード22a,22cのカソード側は力行用母線
３に接続される。23はサイリスタ遮断器（直流高速度遮
断器でもよい）で、このサイリスタ遮断器23のアノード
は力行用母線3,すなわちダイオード22a,22cのカソード
を共通接続した点24に接続され、またサイリスタ遮断器
23のカソードはダイオード22b,22dのアノードを共通接
続した点25に接続される。

前記ダイオードブリツジ回路21のダイオード22aと22bの
共通接続点26は直流断路器9aを介して第１電車線路10a
に接続され、また前記ブリツジ回路21のダイオード22c
と22dの共通接続点27は直流断路器9b介して第２電車線
路10bに接続される。29はダイオード28a,28bを直列接続
したダイオードの直列回路で、この直列回路29は前記ダ
イオードブリツジ回路21に並列接続される。ダイオード
28aと28bの共通接続点30は回生用母線７に接続される。
31は逆電力／順電力変換器である。

次に上記実施例の動作を述べる。

サイリスタ遮断器23は通常閉成状態にしておくと、順電
力変換器１の力行電流はサイリスタ遮断器23→ダイオー
ド22b→直流断路器9aを介して第１電車線路10aに供給さ
れるとともにサイリスタ遮断器23→ダイオード22d→直
流断路器9bを介して第２電車線路10bに供給される。

また、第１電車線路10aに発生した回生電流は直流断路
器9a→ダイオード22a→サイリスタ遮断路23→ダイオー
ド22d→直流断路器9bを介して第２電車線路10bに供給さ
れるか、あるいはダイオード28bを介して回生用母線７
に供給される。なお、電気車12により第２電車線路10b
に発生した回路電流は直流断路器9b→ダイオード22c→
サイリスタ遮断器23→ダイオード22b→直流断路器9aを
介して第１電車線路10aに供給されるか、あるいは、ダ
イオード28bを介して回生用母線７に供給される。

上記のように第1,第２電車線路10a,10bに力行電流を供
給するとき、１個のサイリスタ遮断器23とダイオードブ
リツジ回路21のダイオード22b,22dだけで制御できるた
めに、サイリスタ遮断器23を１組省略できる利点があ
る。これにより全体の給電装置を安価に製作できる。ま
た、第1,第２電車線路10a,10bに発生した回生電流を制
御できるときも、サイリスタ遮断器23とダイオードブリ
ツジ回路21のダイオード22a,22c及びダイオード28bだけ
で制御できるために、上記と同様の利点がある。

さらに、力行電流及び回生電流ともサイリスタ遮断器23
を通ることになるからサイリスタ遮断器23を開放させれ
ば力行，回生の両電流の遮断が１組のサイリスタ遮断器
23で行うことができる。このように力行，回生の両電流
を遮断できる機能を有するサイリスタ遮断器を用いるこ
とにより、例えば第１図の電車線路10aのＡ点で地絡事
故が発生したとき、サイリスタ遮断器23を開放させれ
ば、力行電流は遮断される。その後、直流断路器9aを開
放させ、サイリスタ遮断器23を閉成すれば第２電車線路
10bに回生電気車12が運転されていても回生電流は前述
のように回生用母線７に供給される。

上記実施例において、力行用及び回生用母線3,7の事故
の場合にはサイリスタ遮断器23を遮断させれば、他の変
電所まで停電を波及させることは防止できる。また、サ
イリスタ遮断器23は電車線路が２線路に対して１組で良
いから、遮断器制御装置やその取扱いも簡単となる利点
がある。

H.発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、力行用の電流及
び回生時の電流が同一の遮断器を流れるように、その遮
断器とダイオードブリツジ回路とを組み合せるとともに
そのブリツジ回路にダイオードの直列回路を同極性にし
て並列接続し、２本の電車線路に対して１組の遮断器を
介して力行及び回生電流を流すようにしたので、高価な
遮断器を１組省略できるようになるとともに遮断器保護
シーケンスの取扱いも簡単となる等の利点がある。ま
た、電車線側の事故や直流母線（力行，回生用）事故等
にも遮断器を開放させれば事故の波及を防止することが
できるようになるため、システムの信頼性が著しく向上
する利点がある。さらに、電車線路の一方で地絡事故が
発生したとしてもその線路に供給している直流断路器を
遮断器の開放後に開路し、その後遮断器を投入すれば、
他方の線路に回生電気車があつたとしても回生電流の回
生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来例の回路図である。 １……順電力変換器、２……逆電力変換器、３……力行
用母線、７……回生用母線、9a,9b,……直流断路器、10
a,10b……第1,第２電車線路、11……デツドセクシヨ
ン、21……ダイオードブリツジ回路、23……サイリスタ
遮断器、29……ダイオードの直列回路、31……逆電力／
順電力変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電力を直流電力に変換する順電力変換
   器と、直流電力を交流電力あるいは交流電力を直流電力
   に変換する逆電力／順電力変換器とを備えた直流給電装
   置において、 共通接続されたカソード側が力行用母線に接続されるダ
   イオードブリツジ回路と、 前記ダイオードブリツジ回路の共通接続されたアノード
   側と前記力行用母線に接続されたカソード側間に接続さ
   れる遮断器と、 前記ダイオードブリツジ回路の各辺を構成するダイオー
   ドのカソードとアノードとが共通接続された接続点に各
   別に接続されるデツドセクシヨンで区分された第1,第２
   電車線路と、 前記ダイオードブリツジ回路に極性を同じくして並列接
   続されるとともにカソードとアノードとの共通接続点が
   回生用母線に接続されるダイオードの直列回路とからな
   ることを特徴とする直流給電装置。