JPH07257238A - 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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- JPH07257238A JPH07257238A JP6052407A JP5240794A JPH07257238A JP H07257238 A JPH07257238 A JP H07257238A JP 6052407 A JP6052407 A JP 6052407A JP 5240794 A JP5240794 A JP 5240794A JP H07257238 A JPH07257238 A JP H07257238A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷力率１の場合における不等辺スコット変
圧器の不平衡補償を過，不足なく行いき電母線電圧変動
を最小に抑制する。 【構成】 不等辺スコット変圧器１のスコット角をπ／
４に設定し、変圧器１のＴ座側に、電力制御により力行
時に負荷電力ＰLの１／２の進み無効電力を出力し、回
生時に負荷電力ＰLの１／２の遅れ無効電力を出力する
電力変換装置（ＳＶＣ）３を設け、Ｍ座側に、電力制御
により力行時に負荷電力ＰLの１／２の遅れ無効電力を
出力し、回生時に負荷電力ＰLの１／２の進み無効電力
を出力する電力変換装置（ＳＶＣ）５を設け、力行時，
回生時の力率１の負荷電力によるスコット変圧器の不平
衡補償する。
圧器の不平衡補償を過，不足なく行いき電母線電圧変動
を最小に抑制する。 【構成】 不等辺スコット変圧器１のスコット角をπ／
４に設定し、変圧器１のＴ座側に、電力制御により力行
時に負荷電力ＰLの１／２の進み無効電力を出力し、回
生時に負荷電力ＰLの１／２の遅れ無効電力を出力する
電力変換装置（ＳＶＣ）３を設け、Ｍ座側に、電力制御
により力行時に負荷電力ＰLの１／２の遅れ無効電力を
出力し、回生時に負荷電力ＰLの１／２の進み無効電力
を出力する電力変換装置（ＳＶＣ）５を設け、力行時，
回生時の力率１の負荷電力によるスコット変圧器の不平
衡補償する。
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、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、スコット変圧器の２次側のＴ座側に電圧制
御により力行負荷時には負荷電力の１／２の進み無効電
力を出力し、回生負荷時には負荷電力の１／２の遅れ無
効電力を出力する電力変換装置と、スコット変圧器の２
次側のＭ座側に電圧制御により力行負荷時には負荷電力
の１／２の遅れ無効電力を出力し、回生負荷時には負荷
電力の１／２の進み無効電力を出力する電力変換装置と
からなることを特徴とする。
に、本発明における交流電気鉄道の電圧補償装置は、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、スコット変圧器の２次側のＴ座側に電圧制
御により力行負荷時には負荷電力の１／２の進み無効電
力を出力し、回生負荷時には負荷電力の１／２の遅れ無
効電力を出力する電力変換装置と、スコット変圧器の２
次側のＭ座側に電圧制御により力行負荷時には負荷電力
の１／２の遅れ無効電力を出力し、回生負荷時には負荷
電力の１／２の進み無効電力を出力する電力変換装置と
からなることを特徴とする。
【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は乗
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−ＰL／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ＳＷ１と反対に力行
時−ＰL／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は乗
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−ＰL／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ＳＷ１と反対に力行
時−ＰL／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Ｍ座の無効電力ＱM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−ＱMを設定値と
して出力し、回生時ＱMを設定値として出力する切換ス
イッチ、１６はスイッチＳＷ３とＳＷ１からの出力の差
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、１８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Ｍ座の無効電力ＱM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−ＱMを設定値と
して出力し、回生時ＱMを設定値として出力する切換ス
イッチ、１６はスイッチＳＷ３とＳＷ１からの出力の差
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、１８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にされた有効電力ＰL／２が制御回路１４Ｔ
に出力される。一方、スイッチＳＷ３からは極性反転器
１５で反転されたＭ座の無効電力−ＱMが出力される。
このため、電圧制御アンプ１６は有効電力ＰLの１／２
を正の設定値、無効電力ＱMを負の検出量として、有効
電力ＰLが増加した時、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
極性反転器１３からの有効電力−ＰL／２は出力され、
スイッチＳＷ３からは無効電力ＱMが出力される。この
ため電圧制御アンプ１６は有効電力ＰLの１／２を負の
設定値、無効電力ＱMを正の検出量として、有効電力が
増加した時、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にされた有効電力ＰL／２が制御回路１４Ｔ
に出力される。一方、スイッチＳＷ３からは極性反転器
１５で反転されたＭ座の無効電力−ＱMが出力される。
このため、電圧制御アンプ１６は有効電力ＰLの１／２
を正の設定値、無効電力ＱMを負の検出量として、有効
電力ＰLが増加した時、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
極性反転器１３からの有効電力−ＰL／２は出力され、
スイッチＳＷ３からは無効電力ＱMが出力される。この
ため電圧制御アンプ１６は有効電力ＰLの１／２を負の
設定値、無効電力ＱMを正の検出量として、有効電力が
増加した時、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をインバータを使用した無
効電力制御で行っているため、次のような効果を奏す
る。
ト変圧器の系統電力を平衡化をインバータを使用した無
効電力制御で行っているため、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
Claims (1)
- 【請求項１】 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、 スコット変圧器の２次側のＴ座側に電圧制御により力行
負荷時には負荷電力の１／２の進み無効電力を出力し、
回生負荷時には負荷電力の１／２の遅れ無効電力を出力
する電力変換装置と、 スコット変圧器の２次側のＭ座側に電圧制御により力行
負荷時には負荷電力の１／２の遅れ無効電力を出力し、
回生負荷時には負荷電力の１／２の進み無効電力を出力
する電力変換装置とからなることを特徴とした交流電気
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 true JPH07257238A (ja) | 1995-10-09 |
| JP3355772B2 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) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004065159A1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-08-05 | Bombardier Transportation Gmbh | An arrangement and a method for providing electric power to a vehicle |
| DE102008012325A1 (de) * | 2008-03-03 | 2009-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Anschließen einer einphasigen Versorgungsleitung an ein dreiphasiges Versorgungsnetz |
| CN108736494A (zh) * | 2017-04-13 | 2018-11-02 | 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
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004065159A1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-08-05 | Bombardier Transportation Gmbh | An arrangement and a method for providing electric power to a vehicle |
| DE102008012325A1 (de) * | 2008-03-03 | 2009-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Anschließen einer einphasigen Versorgungsleitung an ein dreiphasiges Versorgungsnetz |
| US8462522B2 (en) | 2008-03-03 | 2013-06-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for connecting a single-phase supply line to a three-phase power supply system |
| CN108736494A (zh) * | 2017-04-13 | 2018-11-02 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3355772B2 (ja) | 2002-12-09 |
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