JPS5867524A

JPS5867524A - 電気鉄道用き電電圧補償装置

Info

Publication number: JPS5867524A
Application number: JP56164676A
Authority: JP
Inventors: Azusa Miura; 三浦　梓; Kesao Kamahara; 鎌原　今朝雄; Takashi Kinoshita; 木下　喬; Toshio Suzuki; 敏夫鈴木; Yuzuru Yonehata; 米畑　讓
Original assignee: JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>; Japan National Railways; Mitsubishi Electric Corp; Nippon Kokuyu Tetsudo
Current assignee: JAPANESE NATIONAL RAILWAYS<JNR>; Japan National Railways; Mitsubishi Electric Corp; Nippon Kokuyu Tetsudo
Priority date: 1981-10-15
Filing date: 1981-10-15
Publication date: 1983-04-22
Also published as: US4468572A; JPH0242697B2; AU8938282A; AU534390B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は直流き置方式をとる電気鉄道のき電電圧降下
を救済する直流給電装置に関するものである。直流き置方式をとる電気鉄道においては、従来数キロメ
ートルから１０キロメートル程度の間隔で整流器変電所
が設置されており、大容量の変電所においては２０ＫＶ
以上の特別高圧で受電し、所定の直流電圧に変換して架
線に給電している。しかし変電所設置場所近辺に特別高圧給電線が存在しな
い場合には変電所位置まで長距離にわたって、特別高圧
の給電設備を設けなければならず、給電設備費用も含め
た整流器変電所設置のための設備費用が非常に高いもの
となった。一方この対策として特別高圧受電の得易い場
所に整流器変電所を設けると、整流器変電所間隔が非常
に長くなる場合が生じ、変電所中間点あるいは片送り終
点の直流架線１圧が車両走行時に異常低下してしまう問
題があった。この発明は、かかる問題を解決するためのもので、長距
離にわたって特別高圧給電設備を設ける事なく変電所中
間点の電圧降下救済を効果的に行なう事の出来る直流給
電装置を提供するものである。以下、本発明の一実施例を図にもとづいて説明する。第１図は本発明の一実施例を示す図である。図において
（１）は整流器０υと変圧器（６）で構成された主変電
所で、受電線（２）は例えば６０ＫＶなどの特別高圧で
受電している。（２）はき″電線及びトロリー線、（３
）はレール、（４）は車両％（５）は本発明によるき題
電圧補償装置、（６）は蓄電池、（７）はサイリスタス
イッチ（２）〜ｆｆ４１及び（７０〜ｇ場を有するサイ
リスタスイッチ回路、（８）は平滑リアクトル団、サイ
リスタ１８１）〜弼、変圧器前、交゛流しゃ断器端で構
成された整流器で受電線−は例えば６ＫＶなどの＾圧で
受電している。−は機械的あるいはサイリスタ式の高速
度しゃ断器、−１鏝は断路器である。次に動作

【こついて説明する。まずサイリスタスイッチ
Ｆ５及び（２）がターンオンしている状態では、電流は
レール（３）→断路器−→サイリスタスイッチ（２）→
ｉ　流Ｗ（８）→サイリスタスイツチヴ力→蓄電池（６
）→高速度しゃ断器ｖ１）→断路器国→き電線（２）の
経路テ蓄電池（６）を放電する方向に流すことができ、
整流器（８）を４圧制御してやることにより、き９電圧
補償装置（５）の出力を電流制限機能を有する定電圧制
御等を行うことができる。またサイリスタスイッチ１７υ及び（７４）がターンオ
ンしている状態では、電流はき電線およびトロ１）−線
（２）→断路器国→高速度しゃ断器０η−蓄電池（６）
→サイリスタスイッチｆフ１）→整流器（８）→サイ１
】スタスイッチｔｉ’４１→断路器−→レール（３）の
経路で７（゛ソゲ１］−（６）を充電する方向に流すこ
とができ、整流器（８）を電圧制御してやることにより
充電電流を希望の電流値に定電流制御したり、蓄電池（
６）の過充電防止のための蓄電池（６）端子電圧の電圧
制限機能を持たせたりすることができる。かかる構成における本発明の効果を以下番と説明する。き電線（２）の定格電圧を１５０ＱＶとし、主変電所（
１）の容量を１５００Ｋ　Ｗ　、その電圧電流特性を次
の通りとする。Ｅｓ５＝　Ｅｄｏ　　Ｒ１ｌ５Ｉｓｓ　　　　ここで、
Ｅｓ５Ｃ主変１所電流Ｅｄｏ：主変電所無負荷電圧Ｒｓｓ：主変電所等価抵抗また主変電所ｔ１）と本発明によるき定電圧補償装置（
５）との間の距離を１５ｋｍ、！車線抵抗（フィーダ線
、トロリー線、レール等の紺合抵坑）を０．０４、Ｖｋ
肩、車両電流のピーク値を１，０ＯＯＡとし、本発明に
よるき電１圧補償装置（５）の特性を゛イ流ＩＢ　力５
８００Ａ　以下ｔ’　ハ電圧Ｅｎ　　が１１５０Ｖ一定
で、ｆｆ１３ｔＥＩａが８００Ａ　に達した時にはその
後電圧ＥＢ　　は１１５０Ｖに制限されないような動作
、つまり電流制限機能を有する定電圧制御とした場合に
ついて検討する。この特性は、本発明の詳細な説明するために示した第２
図の右上に図示しであるが、整流器（８）カダサイリス
クブリッジにて構成されているので正方向の電圧を出力
する順変換器動作のみでなく、負方向の電圧を出力する
逆変換動作も可能であるため広い領域において制御可能
である。さて、車両（４）の位置を主変電所（１１からの距離Ｄ
Ｃｋｗｔで表わすものとし、その点１，０ＯＯＡが流れ
ているものとすると本発明によるき電電圧補償装置（５
）が無い場合には車両（４）のパンク点電圧Ｅ、は第２
図のグラフに１点鎖線にて示した値となる。つまり主変
電所（１）から最も遠い点（ｘ＝１５ｋｗｔの点）での
＋［圧は９００ｖ　まで降下してしまうことになる。そこで本発明によるき電電圧補償装置をｘ＝１６軸の点
に設けたとすると、車両（４）のパンダ点電圧Ｅ、は第
２図のグラフに実線で示す値となり、全線で良好な車両
パンダ点電圧が得られる。また本発明によるき電電圧補
償装置（５）としては１１５０ＶＤＣＸ８００Ａ＝８４
５ＫＷの出力容量で済み先にも述べたように、例えば６
ＫＶなどの高圧で受電することができ、経済的で、且つ
設置効果の高いものであることがわかる。なお、逆に蓄
電池を充電する場合、充電電流は放ＩＥＷ流の一程度以
下で行うのが普０通であるので電車線に与える影響が小さい。ここでは主変電所（１）からの片送りき電の場合につい
て述べたがこれは本線から分岐している支線の場合等に
対応するもので、２個の主変電所間等で考えても本発明
が適用できるのは勿論である。次にサイリスクスイッチ回路（７）の切換え制御につい
て考える。サイリスクスイッチヴυ、つ徘がオンしている状態（充
電状態）から、サイリスクスイッチ（社）、（７３）が
オンしている状態（放電状態）へ切換える場合、まずサ
イリスクスイッチ７１）、つ（）のゲートをオフし続い
て機械式あるいはサイリスタ式の高速度しゃ断器０υを
しゃ断し、充ＮＮ流をＯＡとすることによりサイリスタ
スイッチｑ、（７４＋をターンオフした後、高速度しゃ
断器ａｔυを投入してサイリスクスイッチ（７ａ、Ｈ＋
のゲートをオンして、ターンオンしてやれば良い。放電
状態から充電状態への切換えについても同様の方法で行
うことができる。この切換え方法は高速度しゃ断器Ｑυ
の開閉幀度が大きいため、サイリスタ式の無接点しゃ断
器であれば有用であるが１機械式の場合には機械的寿命
の制約がある。そこで本発明では高速度しゃ断Ｍｔｑυの開閉無しでサ
イリスタスイッチ（７）の充放電方向切換えの手段をも
提供している。第８図は充電状態からサイリスタスイッチ（２）、σ→
をターンオフさせる方法を示すための簡略化した回路接
続図で実線の電流は充Ｗｌ電流を示し第１図と同一符号
は同一部分を示す。第８図から明らかなようにサイリスタβ】）〜弼で構成
されたサイリスクブリッジが逆変換器動作を行い、充ｔ
［ｉｉ［流をＯＡに絞り込めば、サイリスクスイッチヴ
（転）、（７４１はゲートをオフしてやることにより容
易にターンオフさせることができる。つまり主変電所（１）の無負荷電圧Ｅｄ、、いましも放
電しようとするときの蓄電池電圧ＥＢＤ、整流器（８ン
の逆変換動作電圧最大値ＥＤＲの間に次の関係が成立す
るように定数の設定、整流器（８）の位相制御を行えば
良いことになる。ＥＤＲ＞　Ｅｄ、Ｅｎｒ）　　・・・（２）大放電状態
からサイリスクスイッチｎ、ｆｆ３１をターンオフさせ
る方法についても同様のことが可能であり、簡略化した
回路接続図を示す第４図から車両パンク点ｔＥＥＥｐ　
、いましも充電しようとするときの蓄電池電圧Ｅｓｃ　
ｓ整流器（８）の逆変換器動作電圧最大値ＥＤＲの間に
次の関係が成立するようにしてやれば良いことになる。第４図の実線の１亙流は放電電流を示し、第１図と同一
符号は同一部分を示す。ＥＤＲ＞　ＥＢＣ−Ｅｐ　　−ｆ３）式この方法によれ
ば高速度しゃ断器りυは常時投入の状態で事故時のしゃ
所用として使用できると共に、サイリスクスイッチ（２
）〜へは整流器（８）を位相制御により逆変換動作させ
て・ターンオフできるので充放電状態の切換えが円滑に
行うことができ、実用上有用である。更に、本発明では別の充放電状態の切換えの手段をも提
供している。第６１〜第７図はこの光明の他の実施例で、例えば第５
図はサイリスクスイッチｆｆｌ＋として電流しゃ断能力
を有する強制転流回路付サイリスタスイッチを使用する
もので第１図と同一符号は同−又は相当する部分を示す
。第５図の回路では充電状態からサイリスタスイッチ７
１）、ｆｆ４）をターンオフスるのに必ずしも上記（２
）式の条件を満足する必要が無いので整流器（８）の逆
変換動作電圧を大きくとる必要が無いため、結局整流器
（８）の設備容量を低減できる。整流器（８）の出力電
圧が上記（２）式で支配的に決定される場合には特に有
用である。同様に整流器（８）の出力電圧が上記（３）式で支配的
に決定される場合には第６図に示す如くサイリスタスイ
ッチ（７功を電流しゃ断能力を有する強制転流回路付サ
イリスクスイッチとするのが有用であり、また上記（２
）式、（３）式共に同程度に支配的であれば、第７図に
示す如くサイリスクスイッチ（２）、（２）を共に電流
しゃ断能力を有する強制転流回路付サイリスクスイッチ
とするのが有用である。以上述べたように本発明によるき電電圧補償装置は優れ
たき電電圧降下補償機能を有すると共に出力容量が小さ
く良いので主変電所のような特別高圧受電を必要とせず
、例えば６ＫＶ程度の高圧受電で装置を駆動することが
できるので設置上の制約が少なく有用であり、また充放
電状態の切換えが円滑に行うことができる方法も提供し
ているので更に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
本発明の詳細な説明するための特性図、第８図および第
４図は蓄電池充放電状態からサイリスクスイッチを本発
明にてターンオフさせる場合の簡略化した回路接続図、
第５図〜第７図は本７′−）発明の他の実施例の要部を示す回路接続図である。なお図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。図中、（５）・・・き電電圧補償装置、（６）・・・蓄
電池、（７）・・・サイリスタスイッチ回路・、−りυ
〜（２）・ｆ・サイリスクスイッチ、（８）・・・サイ
リスタ整流器である。代理人　　葛　野　信　− 第２図主女φ所ｌうｎ週−ＩＸ、、。第３図第４図手続補正書（自発）５゜６゜特許庁長官殿　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
るの（２）（３）２、発明の名称　　　電気鉄道用ｈ′＃ｔｗＩｔ圧袖恢
装置　　　　　とあ訂正３、補正をする者　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（４）明細書の発明の詳細な説明
の− 補正の内容明細書中、第４頁第７行目に「ヴ尋〜囮」とあを「端子
（至）〜ヴ樽」と訂正する。同、第６頁第１９行目ニｌ’−１６２０Ｖ　−０，１２
ΩＩｓｓ　Ｊるのをｒ　１６２０ｖ−０，１２ΩＩｓｓ
　Ｊと訂正する。同、第７頁第１行目に「その点１．００　ＯＡが流れ」
るのを「その点で起動電流１，０ＯＯＡが流れ」とする
。同、第１１頁第１６行目に「小さく良いので」とのを「
小さくて良いので」と訂正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１および第２のサイリスクスイッチを直列接続
した２組の電路を並列接続したサイリスタスイッチ回路
、このサイリスタスイッチ回路の一方の電路の前記第１
および第２のサイリスクスイッチの接続電路に接続され
、き電線に送り出す所要の電流を通電することができる
電流容量を有した蓄電池、前記サイリスタ回路の端子間
に接続され。前記蓄電池の充電電流および放電電流に相当する電流を
通電制御できる整流器を備え、前記嘴電池の他端と前記
サイリスタスイッチ回路の他方の電路の前記第１および
第２のサイリスクスイッチの接続点を給電路に接続した
ことを特徴とする電気鉄道用き；−１電圧補償装置。
（２）整流器はサイリスクブリッジで構成され、充電電
流から放電電流への切換えあるいはその逆の切換えの時
に該整流器を逆変換動作させて通電電流を絞り込み、前
記サイリスクスイッチ回路をターンオフさせるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気鉄
道用き零電圧補償装置。
（３）サイリスクスイッチ回路は、充電電流を通電する
サイリスクスイッチの少なくとも一方を強制転流回路付
きのサイリスタスイッチとしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の電気鉄道用き零電圧補償装置。
（４）サイリスクスイッチ回路は放電電流を通電するサ
イリスクスイッチの少なくとも一方を強制転　　＼流回
路付きのサイリスタスイッチとしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第８項に記載の電気鉄道用き
零電圧補償装置。