JPS61291231A - 直流式電気鉄道の給電装置 - Google Patents

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】 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シ、特に交流電力音
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ものである。

Ｂ６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、カ行時
の電流及び回生時の電流が同一半導体遮断器（よシミ流
遮断ができるように構成し次ことに」、す、 回生時及び帆是給可、時の串、故や変電所ｆｉｔ”線事
故時の保護の信頼性全署しく白土さぜるｌ：うＫｔ、′
ｆＰ′ものである。

Ｃ８従来の技術 従来、鉄道線路σ、沿っ’Ｃ；ｔｉｉ当な間隔で設備さ
れハ直流変電所（Ｃはｌ釦ない！１１．数組の変換装置
専用け、各変換装置の直流出力側は変換装置専用の直流
遣断器に接続【７、交流入力側は直接に共通の導体に接
経；シ′〔いる。すなわち、１＠′心力変換＠置と直流
高速Ｖ週１析器とを含め７′２：給電系は変電所間で並
列に接続され゛Ｃ直流変見所の直流電源全構成し千いる
１、−・一方、電車線路は一般ｒ隣接変電所間および線
路別（（区分さ］１、前記区分された給電回線の電車線
は名回線専用の血流高速度−断器を・介１．２て各変可
、所℃イ”Ｊ゛しぞれの正極母線に接続ｇＪｑ、Ｉ／−
、Ａ／は負（祖母線に接続さｉｌ−る。

〜般に前１１−１区分されΔ′電卓５線路画は隣接ブ′
ろ紫電所が並列に′αα全全供給る給電回路と１−で構
成されている［、第２図は従来の給電装置で、１（伐直
流変電所、２は交流電力′ｆ：直流電力Ｖｒ：、変換’
ｊ’−，２’）ヴイリスタ制御素ｆからなる順電力変換
装置鎌、６（づ、直流電力伊交流電力に変換するダ”イ
リスタ制御二だ子からなる逆電力変換装置でろＺ）。４
け、力行用母線、５ａ・・・５ｄはそれ−ぞれ力行用Ｇ
　Ｔ　Ｏｖ・イリスタ連断詣（以下刃行用連断器と称す
）、６ａ−・６ｄは回生用ストブバダイ、８−　ドで、
これらダイオード６ａ−６ｄのカッ−ド側は一括接続さ
れて回生用ＧＴＯｆイリスタ遮断器７（以下回生用礫断
賄と称ｔ）を介して逆電力変換装置ｆｔ３が接続、きれ
る回生用母線８（σ二抜続さｈ−Ｚ＞ｏ９は力行用母線
４と回生用母線８間に介挿されるストプバダイオ・−ド
、１０　ａ　−＝　１０　ｄけ直流断路５．．１１ａ、
１１ｂ及び１４ａ、１４１〕はｆ−ｔドーヒクションｉ
２ａ、　’１２ｂ°Ｃ１２ｂれグ（第１９第２電車線路
である。

Ｍ２図に誹、・いて、電気車の力行運転用ｍ力は変電所
において＝Ｃれぞれ図示（２ない商用周波コ３相父流送
電線Ｊ゛り父流遮断憾忙通して受電さｉ−ｔた３相ダ流
電圧乞変圧器で適当な電圧に変換１７、順電力変換装置
２　Ｋ　、Ｉり直流ｉｌ力に変換し２て、名・［７分・
され／ξ第１．第２　ｔｔＬｌｊｆｌＭｋｔ　ｉ　１　
ａ　ｅ　１　ｌ　ｂ及び１４ａ。

ｉ　４．　ｂに」：、９寛気車（図示省略）に供給され
、る。

′電気車が回生運転時（／ｒ、ある」易６、回ｆＵ−，
電力は第１、第２電車線路’１１ａ、１１ｂ及び１４ａ
、　１４１１）から回生用ストヴバダイオー　ド＜５ａ
＝６ｄ及び回生用遮断器７全経て回生用母線８ｉＣ至Ｚ
’　（１この母線８の回生冗力はストブパダイオード？
金通し２で力行直両の電車線路に回生きれるか、逆電力
変換装置６を介Ｌ７て３相交流送電線に回生されＺ）。

Ｄ９発明が解決しようとする問題点 （υ　第２図のようＶｒ：、購成さ）また従来におｊ、
ｎ　マ：　、直流断路器１０ａ全開放さ忙る場合（（（
は、カ行用遮断器５ａｋ開放し７てから行わなけｉばな
らη：いが、第１電車線路１１ａに回生プレー・キ中の
電気車があるノーき！？？：は回生用遮断器７全経放さ
（勺ないと１ｎ流断路器１０Ｂの開放はできない問題点
かある。

（２）　　上記の、ように直流断路型１０９金開放−ノ
、ろときは回生開通＠器７の開放全必要とフる７、この
ときデプドセクシＨン１２ａ間に′電位差が生１．．．
；、Ｎ気車通過時とｒ、の電位差発生時点か一致一しろ
と、セクション１２ａ間にアークが発生し、事故の原因
を招くおそれがある。

（３）上記のように制、御したときにはデヅドセクシ盲
ン１２ａ間に電位差が発生しても仕方がないけれども、
直流断路器１０＆と無関係のデブドセクシｌン１２ｂ間
にも、回生用遮断器７が開放されている九めに電車線路
に回生電気車があると電位差が発生する問題がある。

（４）　　カ行用母線４と回生用母線８の事故の場合、
項電力変換装置２のサイリスタのゲートを絞ると同時に
回生用遮断器７を開放させることになるが、この時の各
電車線路＝シ流入する回生電流、延長給電電流の１断を
回生用遮断器７に附与するとすれば、それの連断容量は
カ行用遮断器５ａ〜５ｄより大きくしなければならない
。すなわち、回生用連断器７は給電用に比較して最大４
倍（４直流電路分）の大容量のものが必要となる。特匝
回生用遮断５７のし中断容量が小さいと、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シ、この間
の電車線路は全停電となってしまう問題がある。

（５）　　カ行用遮断器と回生用遮断器は性質、目的′
が違うので制御手段が著しく複雑である問題をもってい
る。

Ｅ０問題点を解決するための手段 この発明は順電力変換器の出力側と電車線路とを結ぶ電
路及び逆電力変換器の入力側と電車線路とを結ぶ電路に
、互に逆極性にして直列接続した半導体素子群を各別に
介挿するとともに、直列接続し次半導体素子群の共通接
続点間に半導体遮断器を接続し念ものである。

２１作用 上記のように構成することによシ、カ行電流及び回生電
流も同じ方向で半導体遮断器を流れるので、その半導体
遮断器を開放させることによシ同−電車線路に回生電気
車がありても回生電流も同時に遮断できる。また、力行
及び回生母線に事故が発生し九とき、順電力変換器の電
力を畷ると同時に、各別に設けられた前記半導体遮断器
で電車線路よシ流入する回生電流、延長給電電流を遮断
するので、他の変電所にまで停電の波及を生じさせない
。

Ｇ、実施例 第１図において第２図と同一部分は同一符号を付して示
す。第１図において、カ行母線４と直流断路ａ１ｏａ〜
１０まとを結ぶ電路に、カソード側同志を接続し次ダイ
オード（半導体素子）２１８〜２１ｄと２２ａ〜２２ｄ
からなる第１直列回路２６＆〜２３ｄｔ−介挿する。′
１次、回生用母線８と直流断路器１０ａ〜１０ｄとを結
ぶ電路に、アノード側同志を接続し次ダイオード（半導
体素子）２４ａ〜２４ｄと２５１Ｌ　〜２５ｄからなる
第２直列回路２６ａ〜２６ｄを介挿する。第１．第２直
列回路２３ａ　〜２３ｄと２６ａ〜２６ｄのダイオード
２１ａ〜２１ｄと２２ａ〜２２ｄ及び２４ａ〜２４ｄと
２５ａ〜２５ｄの共通接続点２７ａ　〜２７ｄと２８ａ
〜２８ｄ間に図示極性に向けて半導体遮断器であるＧＴ
Ｏサイリスタ遮断器２９ａ〜２９ｄを接続する。

次に上記実施例の動作を述べる。ＧＴＯサイリスタ咋断
器（以Ｆ　ｃ；　Ｔ　Ｑ　ｈ称す）２９ａ−２９ｃｉは
）ル常閉成状態ｉｉ’ｆｉ、し℃おくと、胆富、力変換
器２の力行電流はダイｊ・・−ド２１ａ−・２１　ｄ　
＝　ＧＴＱ２９ａ−・・２９ｄ−◆ダイオー・ド２５ａ
・〜・２５ｄ〜・直流断路・’ｕｉ　１０　ａ　＝　１
０　ｄ　’ｔ：経て第１．第２電車線路１１ａ〜１１ｂ
及び１４ａ〜ｉ４ｂに供給される。、唆た、第１．第２
電車線路１１ａ、１１ｂ及び１４ａ　。

１４１）民生じた回生電流−１直流断路器１０ａ７へ・
１．Ｏｄ崎ダイオ〜・ド２２　ａ　〜２２　ｄ　＝　Ｇ
ＴＯ２９ａ−２９ｄ−・グイオ・−ド２４１〜２４ｄｔ
−経て回生母線８ｉＣ供給される。

上記のように力行電流及び回生電流ともＧ　Ｔ　０２９
ａ〜２９ｄｔ通ることになるから、ＧＴＯ２９ａ・・２
９ｄを開放させれば両電流の遮断が１つのＧＴＯで行う
ことができる。この機能を用いると、例えば直流断路器
１０ａ金開放・！”る場合、Ｇ　’１’　０２９ａを開
放ｊ′ノ′）ば、第１可＊−線路１１話に回生電気車が
運転されていＣも、回生Ｔ′Ｉ＄、流も同時Ｃ′遮断さ
れる。、Ｊ：う匡なる。この几め、ＧＴＯ２９ａヶ開放
させれば直流所路益１０ａの開放を、行う（ｌとができ
る。

直流断路いｉ　ｏ　ａ　ｔ＝開放させると士、クシメン
・１２８間に′は電位差が生じるが、ＧＴＯ２９ｂと２
９Ｃ及び直流断路１０ｂと１０ｅは閉成された成文てめ
るから、第１．第２電車、線路１４ａ。

１４ｂに回生電気車が運転されてい友としても回生電流
は回生用母線８に供給されるｆ−め区、Σ５・、・ド七
りシッン１２ｂｌｉ５に一位差は生じない。？：）１−
により電車運転上の信頼性が著し２く向上゛す゛る。。

また、カ行用及び回生用母線４．８の事故の場＠（グ：
（づ：ｊ険電力変換煮２の出力電力を・器グると同時１
ＧＴＯ２９ａ−２９ｄｔ自動的にａ＠するので、他の変
電所まで停電を波及さ琶ない。さらに、ＧＴＯ２９ａ　
〜２９ｄｆ）ｉｉｄ電皐電路線路数数で良いから制御や
取扱い上も簡単となる。

ｉｉ−発明の効果 以上述べたように、この発明Ｖｒ、よ第１は、半導体素
子を逆極性（（１ａ列接続し７！ニー第１．第２直列回
路ケ第１、第２電車線路と１１′慮力及び逆電力変換器
とを結゛ぶ電路に介挿し、かつ第１．第２直列回路値−
（１ＴＯザイリスタ遅断番を設けｆｔので、延長給電時
の事故及び変電所の１ｈ流母線事故などの保護の信頼性
が箸しく向りする。゛また、ＧＴＯす”−ｔ　Ｖスタ遮
断器は電重線路毎に設けられているので、一方のデッド
セクションには電位差が発生するが、他方のデッドセク
ション間には電位差なＺ発生−Σせないため囮、電気車
運転トニの保安信頼性が向上する。さらに、ＧＴＱザイ
リスタ導断器は、電）１＠、線％数と同数でよいので、
ＧＴＯサイリスタ迦断器は１個でも少い方が遮断器を構
成するための部品数等を大幅に低減できるため経済的に
も有利となるととも国、５断器は全て同じ構成であるか
ら取扱いや制御が容易となり、保守や制御システムの簡
素化全図る仁とができる。

【図面の簡単な説明】

第ｉ図はこの発明の一実施例デ示す回路図、第２図は従
来例の回路図である。 ２・・・ｊ＠電力変換器、６・・・逆電力変換器、４・
・・力行用母線、８・・・回生用母線、９・・・ス）−
ｙバクイオード、　１１ａ、　１１ｂ、　　１４ａ、　
　１４ｂ・・・第１゜第２電車線路、１２ｊＬ、１２ｂ
・・・デッドセクション、２１ａから２ｔｄ、２２ａか
ら２２　ｄ　、　２４！Ｌから２４ｄ及び２５Ｂから２
５ｄ・・・半導体素子、２３＆から２３　ｄ　・・・第
１直列回路２６ａから２６ｄ・・・第２直列回路、２９
ａから２９ｄ・・・ＧＴＯサイリスタ遮断器。 一六

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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と、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と、この
   逆電力変換器の入力側と順電力変換器の出力側に接続さ
   れたストッパダイオードとを備えてなる給電装置におい
   て、 前記順電力変換器の出力側とデッドセクションで区分さ
   れる第１、第２電車線路とを結ぶ電路に介挿され、半導
   体素子が逆極性にされて直列接続された第１直列回路と
   、 前記逆電力変換器の入力側と前記第１、第２電車線路と
   を結ぶ電路に介挿され、半導体素子が逆極性にされて直
   列接続された第２直列回路と、前記第１、第２直列回路
   の半導体素子の両共通接続点間に介挿され、力行及び回
   生時の電流を通過あるいは遮断させる半導体遮断器とか
   らなる直流式電気鉄道の給電装置。