JPH0813173B2 - Energy storage device - Google Patents

Energy storage device

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JPH0813173B2
JPH0813173B2 JP12400486A JP12400486A JPH0813173B2 JP H0813173 B2 JPH0813173 B2 JP H0813173B2 JP 12400486 A JP12400486 A JP 12400486A JP 12400486 A JP12400486 A JP 12400486A JP H0813173 B2 JPH0813173 B2 JP H0813173B2
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power
voltage
induction machine
flywheel
energy storage
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和郎 池田
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば電車線の余剰電力を運動エネルギ
ーに変換して、フライホイールに蓄勢しておき、電力不
足が生じたとき、蓄勢した運動エネルギーを電気エネル
ギーに再変換して放出し、電車線の電力不足を補償する
エネルギー蓄勢装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention converts surplus electric power of a train line into kinetic energy and stores the electric energy in a flywheel. The present invention relates to an energy storage device that reconverts the generated kinetic energy into electric energy and emits the electric energy to compensate for the power shortage of the electric power line.

[従来の技術] 従来、この種の装置として、特開昭59−194643号公報
に記載されたものがある。
[Prior Art] Conventionally, as an apparatus of this type, there is one described in JP-A-59-194643.

第3図はこの種の従来装置を回路図で示したものであ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional device of this type.

図において、1は直流き電回路(以下、電車線とい
う)、2は接地線、3は開閉器、4は直流リアクトル、
5はコンデンサ、6は電力変換器の主回路(以下、単に
電力変換器という)、7は3相の誘導機、8はこの誘導
機7に連結されたフライホイールである。電力変換器6
は、半導体スイッチング素子、この例ではゲートターン
オフサイリスタ(GTO)12〜17を6相ブリッジ接続して
なる矩形波インバータであり、GTO12〜17のそれぞれに
ダイオード18〜23が逆並列接続してある。24は直流電流
検出器、25は直流電圧検出器であり、両検出器の出力は
乗算器26に導かれる。27は蓄勢電力基準値設定器、28は
蓄勢電力基準値設定器27とは異なる極性の信号を出力す
る放勢電力基準値設定器であって、両設定器の出力を、
それぞれ、スイッチ29、30を通して電力制御器31に供給
し、この電力制御器31は誘導機7の要求すべり周波数Δ
fを演算によって生成する。32は速度検出器であって、
誘導機7の回転速度に基づいて、電力変換器6の出力周
波数から誘導機7のすべり周波数を減じた周波数信号f0
(以下、回転周波数f0と呼ぶ)を検出する。33は周波数
制御器であり、電力制御器31と速度検出器32の出力が導
かれている。34は発信器であり、周波数制御器33が送出
する周波数指令信号fSに対応する制御信号をゲートパル
ス発生器35に供給する。26〜35で電力変換器6の制御回
路を構成している。
In the figure, 1 is a DC feeding circuit (hereinafter referred to as a power line), 2 is a ground wire, 3 is a switch, 4 is a DC reactor,
Reference numeral 5 is a capacitor, 6 is a main circuit of the power converter (hereinafter, simply referred to as power converter), 7 is a three-phase induction machine, and 8 is a flywheel connected to this induction machine 7. Power converter 6
Is a rectangular wave inverter formed by connecting a semiconductor switching element, in this example, a gate turn-off thyristor (GTO) 12 to 17 in a 6-phase bridge, and diodes 18 to 23 are connected in antiparallel to the GTOs 12 to 17, respectively. 24 is a direct current detector and 25 is a direct current voltage detector, and the outputs of both detectors are led to a multiplier 26. 27 is a stored power reference value setting device, 28 is a discharge power reference value setting device that outputs a signal of a polarity different from that of the stored power reference value setting device 27, and outputs of both setting devices are
Power is supplied to the power controller 31 through the switches 29 and 30, respectively, and the power controller 31 requests the slip frequency Δ of the induction machine 7.
f is generated by calculation. 32 is a speed detector,
A frequency signal f 0 obtained by subtracting the slip frequency of the induction machine 7 from the output frequency of the power converter 6 based on the rotation speed of the induction machine 7.
(Hereinafter, referred to as rotation frequency f 0 ) is detected. Reference numeral 33 is a frequency controller, to which the outputs of the power controller 31 and the speed detector 32 are introduced. Reference numeral 34 denotes an oscillator, which supplies a control signal corresponding to the frequency command signal f S sent by the frequency controller 33 to the gate pulse generator 35. 26 to 35 form a control circuit of the power converter 6.

次に、この装置の動作について説明する。 Next, the operation of this device will be described.

回生制動を行っている車両からの回生電動に余剰分が
生じたり、力行車両の数が少なく電車線電力に余裕があ
るときは、これらの余剰電力を電車線1から直流リアク
トル4、コンデンサ5からなる平滑回路を通して電力変
換器6によって、交流電力に変換して誘導機7に供給
し、誘導機7を電動機動作(力行運転)させる。
When there is a surplus in regenerative electric power from a vehicle that is performing regenerative braking, or when the number of powering vehicles is small and there is leeway in train line power, these surplus power is supplied from the train line 1 to the DC reactor 4 and the capacitor 5. Through the smoothing circuit, the power converter 6 converts the AC power into AC power and supplies the AC power to the induction machine 7 to operate the induction machine 7 (power running operation).

このエネルギー蓄勢時には、図示しない制御器によ
り、スイッチ29が閉路され、蓄勢電力基準値設定器27の
出力P*と乗算器26の出力P(電力変換器6の実際の変換
電力)とから、電力制御器31で誘導機7の要求すべり周
波数Δf(ここでΔf>0である)を演算し生成する。
周波数制御器33で要求すべり周波数Δfと回転周波数f0
とを加算し、加算結果である運転周波数fSに従って電力
変換器6のGTO12〜17をスイッチング制御して、電車線
1からの電力Pを誘導機7を介して運動エネルギーに変
換しフライホイール8に蓄える。
At the time of this energy storage, the switch 29 is closed by a controller (not shown), and the output P * of the stored power reference value setter 27 and the output P of the multiplier 26 (actual converted power of the power converter 6) The power controller 31 calculates and generates the required slip frequency Δf (here Δf> 0) of the induction machine 7.
Slip frequency Δf and rotation frequency f 0 required by the frequency controller 33
And are added, and the GTOs 12 to 17 of the power converter 6 are switching-controlled according to the operation frequency f S that is the addition result to convert the electric power P from the power line 1 into kinetic energy via the induction machine 7 and flywheel 8 Store in.

第4図(A)にエネルギー蓄勢時の動作波形を示す。 FIG. 4 (A) shows an operation waveform during energy storage.

図において、(a)は電力変換器6の出力波形、
(b)は誘導機7の電流、(c)はGTO12〜17を通流す
る電流、(d)はダイオード18〜23に流れる電流、φは
位相角である。
In the figure, (a) is an output waveform of the power converter 6,
(B) is the current of the induction machine 7, (c) is the current flowing through the GTOs 12 to 17, (d) is the current flowing through the diodes 18 to 23, and φ is the phase angle.

一方、ラッシュ時など、力行車両が多く電車線1に大
きな電力の要求があるときは、誘導機7を発電機動作と
して、フライホイールが蓄勢している運動エネルギーを
放出し、電力変換器6により直流電力に変換して電車線
1に送出し、電車線の電圧降下を補償する。
On the other hand, when there are many power-running vehicles and a large amount of electric power is required for the train line 1 such as during a rush hour, the kinetic energy stored in the flywheel is released by the induction machine 7 as a generator operation, and the power converter 6 is operated. The DC voltage is converted to DC power and sent to the train line 1 to compensate for the voltage drop on the train line.

このエネルギー放勢時には、図示しない制御器によ
り、スイッチ30が閉路され、電力制御器31では、放勢電
力基準値設定器28の出力P**(ここで、|P**|>|P*
である)と乗算器26の出力(電力変換器6の実際の変換
電力)Pとから誘導機7の要求すべり周波数Δf(ここ
で、Δf>0である)を演算して生成する。誘導機7の
回転周波数f0と要求すべり周波数Δfを周波数制御器33
で加算して運転周波数fSを生成し、この運転周波数fS
従って、電力変換器6のGTO12〜17を制御する。そし
て、誘導機7を発電機動作させ、フライホイール8に蓄
えた運動エネルギーが、交流電力に交換され、さらに電
力変換器6を介して直流電力に変換し電車線1へ放出す
る。
At the time of this energy release, the switch 30 is closed by a controller (not shown), and the power controller 31 outputs the output P ** of the release power reference value setter 28 (where | P ** |> | P *
, And the output of the multiplier 26 (actual converted power of the power converter 6) P, the required slip frequency Δf (where Δf> 0) of the induction machine 7 is calculated and generated. The frequency controller 33 determines the rotation frequency f 0 of the induction machine 7 and the required slip frequency Δf.
In addition to generating the operating frequency f S, in accordance with the operating frequency f S, controls the GTO12~17 of the power converter 6. Then, the induction machine 7 is operated as a generator, the kinetic energy stored in the flywheel 8 is exchanged to AC power, and further converted to DC power via the power converter 6 and released to the train line 1.

第4図(B)にエネルギー放勢時の動作波形を示す。 FIG. 4 (B) shows an operation waveform when energy is released.

図において、(a)は誘導機7の発電電圧、(b)は
誘導機7の発電電流、(c)はGTO12〜17を通流する電
流、(d)はダイオード18〜23に流れる電流である。
In the figure, (a) is a generated voltage of the induction machine 7, (b) is a generated current of the induction machine 7, (c) is a current flowing through the GTO 12 to 17, and (d) is a current flowing through the diodes 18 to 23. is there.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、電車線1の直流電圧Edは、例えば、公称直
流電圧1500Vの電車線では、通常、900〜1800Vの範囲で
変動する。他方、誘導機7に供給する交流電力の周波数
は、フライホイール8の運動エネルギー吸収あるいは放
出に伴って変化するフライホイール8の回転数に応じて
変化させる必要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the DC voltage E d of the train line 1 normally fluctuates in the range of 900 to 1800 V in a train line having a nominal DC voltage of 1500 V, for example. On the other hand, the frequency of the AC power supplied to the induction machine 7 needs to be changed according to the rotational speed of the flywheel 8 that changes with absorption or release of kinetic energy of the flywheel 8.

誘導機7の電気角速度をω、スリップ角速度ω
(ここで、ω>0とする)とすると、誘導機7に供
給する交流電力の角周波数ωを、ω=ω±ω
(但し、+記号はフライホイール8が運動エネルギー
を蓄勢するとき、−記号は放出するとき)となるように
調整する必要がある。
The electrical angular velocity of the induction machine 7 is ω m , the slip angular velocity ω
S (here, ω S > 0), the angular frequency ω 0 of the AC power supplied to the induction machine 7 is ω 0 = ω m ± ω
S (however, the + sign is when the flywheel 8 stores kinetic energy, and the − sign is when discharging).

今、このエネルギー蓄勢装置の利用エネルギーを25kW
hとし、この装置の回転部GD2を14300kg−m2、上限回転
数を3000rpmとすると、回転数の変化範囲は2100〜3000r
pmである。また、誘導機7の極数を2とし、同期速度の
数%以下であるスリップ速度を無視すると、誘導機7の
交流入力周波数の範囲は、35〜50Hzである。矩形波イン
バータである電力変換器6から誘導機7に供給する交流
電圧の基本波の大きさは、電力変換器6の入力直流電圧
をEdとすると、√6×Ed/πとなり、直流電圧Edの大き
さに比例する。従って、公称電圧直流1500Vの電車線か
らエネルギーを蓄勢・放勢する装置の場合、誘導機7と
しては、電力変換器6の入力直流電圧範囲が900〜1800
V、交流側が35〜50Hzの周波数範囲にわたって所定の出
力を発生する構造のものを使用しなくてはならない。こ
のためには、1403V(√6×1800/π)、35Hzで磁気的に
飽和せず、701V(√6×900/π)、50Hzの弱め界磁でも
所定出力が得られる低インピーダンス機とする必要があ
り、単位出力あたりの体積の大きい誘導機にならざるを
得ず、非現実的な設計諸元となる場合がある。
Now, the energy used by this energy storage device is 25kW
Assuming that h is h, the rotating part GD 2 of this device is 14300 kg-m 2 , and the upper limit rotation speed is 3000 rpm, the change range of the rotation speed is 2100 to 3000 r.
pm. Further, when the number of poles of the induction machine 7 is set to 2 and the slip speed which is several percent or less of the synchronous speed is ignored, the range of the AC input frequency of the induction machine 7 is 35 to 50 Hz. The magnitude of the fundamental wave of the AC voltage supplied from the power converter 6 which is a rectangular wave inverter to the induction machine 7 is √6 × E d / π when the input DC voltage of the power converter 6 is E d , It is proportional to the magnitude of the voltage E d . Therefore, in the case of a device that stores and releases energy from a train line with a nominal voltage of 1500 V DC, the induction machine 7 has an input DC voltage range of the power converter 6 of 900 to 1800.
The V and AC sides must use a structure that produces a specified output over the frequency range of 35 to 50 Hz. For this purpose, it should be a low impedance machine that does not magnetically saturate at 1403V (√6 × 1800 / π), 35Hz, and can obtain a predetermined output even at 701V (√6 × 900 / π), 50Hz field weakening. It is necessary to provide an induction machine with a large volume per unit output, which may lead to unrealistic design specifications.

この発明は、上記した従来のエネルギー蓄積装置にお
ける問題を解消するためになされたもので、汎用的な誘
導機をフライホイールと連結して使用しても、入力直流
電圧の大幅な変動に対処することができ、従来に比し
て、装置を安価にすることができるエネルギー蓄勢装置
を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional energy storage device, and copes with a large fluctuation of the input DC voltage even when a general-purpose induction machine is used in combination with a flywheel. It is an object of the present invention to provide an energy storage device that can be manufactured at a low cost as compared with the related art.

[問題を解決するための手段] この発明は上記の目的を達成するため、電力変換回路
を、入力側の直流電圧が変動しても、出力側の交流電圧
が常に一定になるような動作を行わせる構成としたもの
である。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention operates a power conversion circuit such that the AC voltage on the output side is always constant even if the DC voltage on the input side fluctuates. It is configured to be performed.

[作用] この発明では、入力側の直流電圧が変動しても、電力
変換回路の出力側の交流電圧が常に一定になるよう動作
するので、入力側の直流電圧が大幅に変動しても、誘導
機に加わる交流電圧は常に一定となる。
[Operation] In the present invention, even if the DC voltage on the input side fluctuates, the AC voltage on the output side of the power conversion circuit operates so that it is always constant. Therefore, even if the DC voltage on the input side fluctuates significantly, The AC voltage applied to the induction machine is always constant.

[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明によるエネルギー蓄勢装置を回路図
で示したものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an energy storage device according to the present invention.

図において、1〜35は従来装置として説明した第3図
と同一の構成要素である。100は第4象限チョッパであ
って、直流リアクトル4とコンデンサ5からなる平滑回
路と電力変換器6との間に挿入してある。4象限チョッ
パ100は、GTO101とこれに逆並列接続したダイオード11
1、GTO102とこれに逆並列接続したダイオード112、GTO1
03とこれに逆並列接続したダイオード113、GTO104とこ
れに逆並列接続したダイオード114、GTO101と102の接続
点とGTO103と104の接続点との間に挿入した平滑リアク
トル200を有し、GTO101と102の直列回路はコンデンサ5
の端子間に接続しており、GTO103と104の直列回路は電
力変換器6の直流側端子間に接続してある。121は電力
変換器6の直流側端子間に挿入したフィルタコンデンサ
で、このコンデンサ121と並列に、電力変換器6の直流
入力電圧Vdを検出する電圧検出器251が接続してある。2
41は電流検出器であり、電力変換器6の直流回路を流れ
る直流電流Idin(電力変換器6の入力電流)を検出す
る。331は電圧基準制御器、341は電流制御器である。こ
の電流制御器341は電圧基準制御器331の出力と電流検出
器24が検出する直流電流とから電流制御指令信号を生成
する。電圧基準制御器331は電力変換器6の直流側端子
間に加わる電圧の基準値(入力基準電圧)Vd *と電流制
御指令信号との偏差を生成する。電圧制御器351は電流
制御器341の出力と電圧検出器251が検出する電力変換器
6の直流側端子間電圧(入力電圧)Vdとを比較演算し
て、電圧Vdが入力基準電圧Vd *と一致するようにゲート
制御信号を生成してゲート制御器361に供給する。ゲー
ト制御器361はゲート制御信号の大きさに対応したパル
ス幅のゲートパルスを送出する。このゲートパルスを象
限切換器371が指定するGTO101〜104に供給する。
In the figure, 1 to 35 are the same constituent elements as in FIG. 3 described as a conventional apparatus. A fourth quadrant chopper 100 is inserted between the power converter 6 and the smoothing circuit including the DC reactor 4 and the capacitor 5. The 4-quadrant chopper 100 consists of a GTO 101 and a diode 11 connected in anti-parallel to the GTO 101.
1, GTO102 and diode 112, GTO1 connected in anti-parallel to it
03 and the diode 113 antiparallel connected thereto, GTO104 and the diode 114 antiparallel connected thereto, having a smoothing reactor 200 inserted between the connection point of GTO101 and 102 and the connection point of GTO103 and 104, and GTO101 and The series circuit of 102 is capacitor 5
, And the series circuit of the GTO 103 and 104 is connected between the DC side terminals of the power converter 6. Reference numeral 121 denotes a filter capacitor inserted between the DC side terminals of the power converter 6, and a voltage detector 251 for detecting the DC input voltage V d of the power converter 6 is connected in parallel with the capacitor 121. 2
Reference numeral 41 denotes a current detector, which detects a direct current I din (an input current of the power converter 6) flowing through the direct current circuit of the power converter 6. 331 is a voltage reference controller and 341 is a current controller. This current controller 341 generates a current control command signal from the output of the voltage reference controller 331 and the DC current detected by the current detector 24. The voltage reference controller 331 generates the deviation between the reference value (input reference voltage) V d * of the voltage applied between the DC side terminals of the power converter 6 and the current control command signal. The voltage controller 351 compares the output of the current controller 341 with the voltage (input voltage) V d between the DC side terminals of the power converter 6 detected by the voltage detector 251, and the voltage V d is the input reference voltage V. A gate control signal is generated so as to match d * and is supplied to the gate controller 361. The gate controller 361 sends out a gate pulse having a pulse width corresponding to the magnitude of the gate control signal. This gate pulse is supplied to the GTOs 101 to 104 designated by the quadrant switch 371.

この実施例では、蓄勢・放勢電力基準値を電車線電流
基準発生器321と、乗算器261により生成している。電車
線電流基準発生器321は、電圧検出器25の電圧検出値Ed
を電車線電圧基準値Ed *と比較して電流基準値Id *を生成
する。この電流基準値Id *を乗算器261で電圧検出値Ed
乗算する。この乗算器26Eの出力は蓄勢・放勢電力基準
値P*であって、電力制御器31で乗算器26の出力である電
力変換器6の変換電力Pと比較される。311は速度制限
要素であって、フライホイール8の回転周波数f0が制限
周波数f0MAX以上にならないよう電流基準値Id *を修正す
る。
In this embodiment, the stored / released power reference value is generated by the electric line current reference generator 321 and the multiplier 261. The electric line current reference generator 321 uses the voltage detection value E d of the voltage detector 25.
The compared to the catenary voltage reference value E d * for generating a current reference value I d *. The current reference value I d * is multiplied by the voltage detection value E d in the multiplier 261. The output of the multiplier 26E is the stored / released power reference value P * and is compared with the converted power P of the power converter 6 which is the output of the multiplier 26 in the power controller 31. 311 is a speed limiting element, which corrects the current reference value I d * so that the rotation frequency f 0 of the flywheel 8 does not exceed the limiting frequency f 0MAX .

次に、この実施例の装置の動作について説明する。 Next, the operation of the apparatus of this embodiment will be described.

第2図は、この装置の動作特性の一例を示したもので
あって、電車線電圧Edが1500V以上の時は電車線1から8
00Aを限度とした電流Idを取り込んでフライホイール8
に運動エネルギーを蓄勢し、1500V以下に下った場合に
は、2000Aを限度として電流を電車線に放出する。
FIG. 2 shows an example of the operating characteristics of this device. When the electric line voltage E d is 1500 V or more, the electric lines 1 to 8 are used.
Flywheel 8 by taking in current I d with a limit of 00A
When the kinetic energy is stored in and drops below 1500V, the current is discharged to the train line with a limit of 2000A.

電力変換器6は、エネルギー蓄勢時には、4象限チョ
ッパ100を介して取り込んだ直流入力(入力電圧Vd)を
交流電力に変換して誘導機7に供給し、誘導機7が力行
運転される。このエネルギー蓄勢時には乗算器261の出
力P*と乗算器26の出力P(電力変換器6の実際の変換電
力)とから誘導機7の要求すべり周波数Δfが電力制御
器31で演算生成され、従来の場合と同様に、加算周波数
fS=f0+Δfに従って電力変換器6のGTO12〜17がスイ
ッチング制御され、誘導機7を介してフライホイール8
には電車線1から電力Pに相当する運動エネルギーが蓄
えられる。
At the time of energy storage, the power converter 6 converts the DC input (input voltage V d ) taken in through the four-quadrant chopper 100 into AC power and supplies the AC power to the induction machine 7, and the induction machine 7 is operated in a power running mode. . At the time of this energy storage, the slip frequency Δf required for the induction machine 7 is calculated and generated by the power controller 31 from the output P * of the multiplier 261 and the output P of the multiplier 26 (actual converted power of the power converter 6). As in the conventional case, the addition frequency
According to f S = f 0 + Δf, the GTOs 12 to 17 of the power converter 6 are switching-controlled, and the flywheel 8 is passed through the induction machine 7.
The kinetic energy corresponding to the electric power P is stored in the train line 1.

また、エネルギーの放勢時には、従来の場合と同様に
してフライホイール8に蓄勢した運動エネルギーを誘導
機7によって交流電力に変換し、さらに電力変換器6に
よって直流電力に再変換し、4象限チョッパ100を介し
て電車線1に送出して電車線1の電圧降下を補償する。
Further, when the energy is released, the kinetic energy stored in the flywheel 8 is converted into AC power by the induction machine 7 in the same manner as in the conventional case, and is further converted into DC power by the power converter 6 to be converted into four quadrants. It is sent to the electric line 1 via the chopper 100 to compensate for the voltage drop of the electric line 1.

次に、この4象限チョッパ100の動作について説明す
る。
Next, the operation of the 4-quadrant chopper 100 will be described.

今、フライホイール8が電車線1からエネルギーを吸
収する蓄勢モードにあるとする、このとき、Ed≧Vd *
あると、4象限チョッパ100は、GTO101がチョッパ駆動
され、ダイオード112がフライホイール動作を行う力行
降圧チョッパとなり、電力変換器6の入力電圧Vdが入力
基準電圧Vd *となるように降圧する。逆に、Ed>Vd *であ
ると、GTO101がオン、GTO104がチョッパ駆動され、ダイ
オード113が直列ダイオード動作を行う力行昇圧チョッ
パとなる。
Now, assume that the flywheel 8 is in the energy storage mode in which energy is absorbed from the trolley wire 1. At this time, if E d ≧ V d * , then the four-quadrant chopper 100 is the GTO 101 chopper-driven and the diode 112 is It becomes a power running step-down chopper that performs a flywheel operation, and steps down the input voltage V d of the power converter 6 to the input reference voltage V d * . On the contrary, when E d > V d * , the GTO 101 is turned on, the GTO 104 is driven by the chopper, and the diode 113 becomes the power running boost chopper that performs the series diode operation.

また、フライホイール8が電車線1にエネルギーを放
出する放勢モードにある場合、Ed≧Vd *であると、4象
限チョッパ100は、GTO103がオン、GTO102がチョッパ駆
動され、ダイオード111が直列ダイオード動作を行う回
生昇圧チョッパとなる。逆に、Ed<Vd *であると、GTO10
3がチョッパ駆動され、ダイオード114がフライホイール
動作を行う回生降圧チョッパとなる。
Further, when the flywheel 8 is in the discharge mode in which energy is released to the trolley wire 1, if E d ≧ V d * , the 4-quadrant chopper 100 turns on the GTO103, drives the GTO102 on the chopper, and drives the diode 111. It is a regenerative boost chopper that operates in series with a diode. Conversely, if E d <V d * , then GTO10
3 is driven by a chopper, and the diode 114 serves as a regenerative step-down chopper that performs a flywheel operation.

この4象限チョッパ100の象限切換え、すなわち力行
降圧動作、力行昇圧動作、回生降圧動作および回生昇圧
動作の切換えは、電車線電圧Edと入力基準電圧Vd *およ
び第2図の動作特性から象限切換器371で判定して行
う。
The quadrant switching of the four-quadrant chopper 100, that is, the switching between the power running step-down operation, the power running step-up operation, the regenerative step-down operation, and the regenerative step-up operation, is performed based on the electric line voltage E d , the input reference voltage V d *, and the operation characteristics shown in FIG. The changer 371 makes a judgment.

このように、本実施例では、電車線電力に余剰分があ
るとき誘導機7を力行駆動し、電力不足時には、誘導機
7を回生駆動する電力変換器6の前段に、4象限チョッ
パ100を設けたので、力行駆動時に電車線電圧Edが変動
し、あるいは、回生駆動時に、電車線電圧Edが変動して
も、電力変換器6の直流端子間電圧を基準電圧値Vd *
維持することができる。このため、矩形波インバータで
ある電力変換器6から誘導機7に印加される交流電圧の
基本波の大きさは常に一定となり誘導機7は、電車線電
圧が変動しても、常に、一定の交流定電圧で駆動される
ことになる。
As described above, in the present embodiment, the four-quadrant chopper 100 is provided in the preceding stage of the power converter 6 that drives the induction machine 7 when the train line power has a surplus and drives the induction machine 7 when the power is insufficient. Since it is provided, even if the train line voltage E d fluctuates during power running, or the train line voltage E d fluctuates during regenerative driving, the voltage between the DC terminals of the power converter 6 becomes the reference voltage value V d * . Can be maintained. For this reason, the magnitude of the fundamental wave of the AC voltage applied from the power converter 6 which is a rectangular wave inverter to the induction machine 7 is always constant, and the induction machine 7 is always constant even if the train line voltage changes. It will be driven with a constant AC voltage.

[発明の効果] この発明は以上説明した通り、直流電源の電圧が大幅
に変動しても、誘導機に印加する交流電圧は変動しない
ので、誘導機としては、特殊定格・特殊構造のものを使
用することなく、通常定格・構造のものが使用できるの
で、従来に比して、エネルギー蓄勢装置を安価に実現す
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, since the AC voltage applied to the induction machine does not change even if the voltage of the DC power supply fluctuates significantly, the induction machine having a special rating and a special structure is used. Since the one having the normal rating and structure can be used without using it, the energy storage device can be realized at a lower cost than the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の実施例を示す回路図、第2図は上記
実施例の動作特性の1例を示す特性曲線図、第3図は従
来のエネルギー蓄勢装置を示す回路図、第4図は上記従
来例における各部波形図である。 図において、1……電車線、6……電力変換器、7……
誘導機、8……フライホイール、100……4象限チョッ
パ。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic curve diagram showing one example of the operating characteristics of the above embodiment, FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional energy storage device, and FIG. The figure is a waveform diagram of each part in the above conventional example. In the figure, 1 ... train line, 6 ... power converter, 7 ...
Induction machine, 8 ... flywheel, 100 ... 4-quadrant chopper. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流側を直流電源に接続する電力変換回
路、該電力変換回路の交流側に接続した誘導機、該誘導
機に連結したフライホイールとを備え、エネルギー蓄勢
時には前記電力変換回路により直流電力を交流電力に変
換し前記誘導機に供給して電動機運転することにより前
記フライホイールを駆動して、前記フライホイールに運
動エネルギーを蓄勢し、エネルギー放勢時には前記フラ
イホイールに蓄勢した運動エネルギーにより前記誘導機
を駆動して発電機運転することにより、交流電力を前記
電力変換回路に供給し直流電力に変換して前記直流電源
に供給するエネルギー蓄勢装置において、 前記電力変換回路が、昇圧チョッパ動作と降圧チョッパ
動作を行い一定の直流電圧を出力する4象限チョッパ
と、該4象限チョッパの出力を交流電力に変換する矩形
波インバータからなることを特徴とするエネルギー蓄勢
装置。
1. A power conversion circuit having a direct current side connected to a direct current power source, an induction machine connected to the alternating current side of the power conversion circuit, and a flywheel connected to the induction machine, and the power conversion circuit at the time of energy storage. The DC power is converted into AC power by AC power supply to the induction machine to drive the flywheel by operating the motor to store kinetic energy in the flywheel, and when the energy is released, the flywheel is stored. In the energy storage device that drives the induction machine with the kinetic energy and operates the generator to supply AC power to the power conversion circuit, convert the AC power into DC power, and supply the DC power to the DC power supply, the power conversion circuit Is a four-quadrant chopper that performs a step-up chopper operation and a step-down chopper operation and outputs a constant DC voltage, and the output of the four-quadrant chopper is an alternating current. An energy storage device comprising a rectangular wave inverter for converting into electric power.
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