JPS6218340A - 直流給電装置 - 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。

Ｂ３発明の概要 この発明はダブルセクションで区分された電車線路を備
えた直流式電気鉄道の給電装置において、ツノ打圧の電
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ッジ回路とを組み合せたもの
を１組設けるとともに双方向電力変換器の順電力変換器
（或は逆電力変換時）に電車線側で地絡事故（或は双方
向電力変換器の転流失敗）が生じたときでも事故電流を
阻止するダイオードを設けたことにより、 電車線側の事故等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、ダブルセクションで区
分された電車線路からの回生電流も有効に活用できるよ
うにしてシステム自体の信頼性を向上したものである。

Ｃ１従来の技術 従来、鉄道線路に沿っ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、順電力変換器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の一例であり、１は交流電力を
直流電力に変換するサイリスク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ク
制御素子からなる逆電力変換器である。３は直流母線、
４ａ、　４ｂ、　４ｃ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、　５ｃは回生用ダイオードである。これらダイオ
ード５ａ、　５ｂ、　５ｃのアノード側は力行用遮断器
４ａ。

４ｂ、　４ｃのカソードに接続されるとともにダイオー
ド５ａ、　５ｂ、　５ｃ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６０カソードは
直流母線３に接続される。直流母線３には逆電力変換器
２が接続される。８ａ、　８ｂ、　８ｃは直流断路器、
９ａ、　９ｂ、　９ｃハデッドセクンヨン１１ａ、　ｌ
ｌｂで区分された電車線路である。第２図の給電装置は
、セクションオーバ一対策を施したいわゆるダブルセク
ション方式である。すなわち、セクションで区分された
電車線路のうち一方の電車線路で地絡事故が生じても、
電気車が前記セクションを通過する際に電車線路間の電
位差によってアークが発生することの無いようにし、こ
れによってセクションおよび電気車のパンタグラフが前
記アークにより損焼することを防止したものである。

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ｌにより直流電力に変換して、区分された電車線
路９ａ、　９ｂ、　９ｃにより電気車１２に供給される
。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。

次に電車線路９ｂ下に存在する電気車１２が回生運転時
にあるとき、回生電力は電車線路９ｂから直流新路器８
ｂ、回生用ダイオード５ｂ及び回生用遮断器６を経て直
流母線３に供給される。この母線３に供給された回生電
力は力行電気車（図示省略）が運転されている電車線路
９ａ、　９ｃに回生されるか、逆電力変換器２を介して
商用周波電源母線に回生される。

Ｄ０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、
順電力変換器１と逆電力変換器２とが直流母線３を介し
て直接逆並列接続しであるので、逆電力変換器２の転流
失敗に際して、順電力変換器！側より事故電流が供給さ
れ、事故が拡大される問題点がある。

（２）回生用遮断器６が必要となるので事故時の保護シ
ーケンスが複雑となって、システムの信頼性が低下して
しまう。

（３）第２図のように３電車線路の場合、各直流電路に
力行用遮断器４ａ、　４ｂ、　４ｃが挿入されるので、
変電所が非常に不経済になる。

（４）また、変電所設備が大きくなるので、建設に対す
る設備費が尾大になる。

（５）さらに負荷容量が増大すれば、順電力変換器の容
量を増大させなければならず、該容量アップの工事中、
装置の運用を停止しなければならない。

Ｅ０問題点を解決するための手段 この発明は交流電力を直流電力に変換する順電力変換器
と、回生用母線に接続され、直流電力を交流電力にある
いは交流電力を直流電力に変換する双方向電力変換器と
、前記順電力変換器に接続された力行用母線と、この力
行用母線に共通接続されたカソード側が接続されるダイ
オードブリッジ回路と、このダイオードブリッジ回路の
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、この遮断器に
並列接続される第１のダイオード直列回路と、前記ダイ
オードブリッ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
されるとともにデッドセクションで区分された第１．第
２電車線路と、これら第１．第２電車線路との間に両線
路とはデッドセクションにより区分され、且つ前記第１
のダイオード直列回路の共通接続点に接続される第３電
車線路と、前記ダイオードブリッジ回路の共通接続され
たアノード側と前記力行用母線との間に接続される第２
のダイオード直列回路とを備え、前記第２のダイオード
直列回路の共通接続点を前記回生用母線に接続したこと
を特徴としている。

２１作用 上記のように構成すると第１．第２．第３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用母線や回生用
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１回
生電流の制御ができるために、装置が極めて安価に製作
でき、経済的に有利となる。

また、力行用母線と回生用母線の間にダイオードが挿入
されているため、双方向電力変換器の逆電力変換動作時
に転流失敗事故が発生しても双方向電力変換器側へ事故
電流は流れない。

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、４１は図示極性のよう配設された４個
のダイオード４２ａ〜４２ｄから構成されるダイオード
ブリッジ回路である。このダイオードブリッジ回路４１
におけるダイオード４２ａ、　４２ｃのカソード側は力
行用母線３に接続される。４３はサイリスク遮断器（こ
の遮断器は直流高速度遮断器でもよい）である。サイリ
スタ遮断器４３のアノード側は力行用母線３、すなわち
ダイオード４２ａ、　４２ｃのカソードを共通接続した
点４４に接続される。また、サイリスク遮断器４３のカ
ソード側はダイオード４２ｂ。

４２ｄのアノードを共通接続した点４５に接続される。

前記ダイオードブリッジ回路４１のダイオード４２ａと
４２ｂの共通接続点４６は直流断路器８ａを介して第１
電車線路９ａに接続される。また、前記ダイオードブリ
ッジ回路４１のダイオード４２ｃと４２ｄの共通接続点
４７は直流断路器８ｂを介して第２電車線路９ｂに接続
される。

６０は直列接続されたダイオード６１．６２からなる直
列回路であり、この直列回路６０のダイオード６１のア
ノード側は前記ダイオード４２ｂ、　４２ｄのアノード
側共通接続点６４に接続される。また、ダイオード６２
のカソード側は前記ダイオード４２ａ、　４２ｃのカソ
ード側共通接続点６５に接続される。前記ダイオード６
１．６２の共通接続点６３は直流断路器８ｃを介して第
３電車線路９Ｃに接続される。３０は直列接続されたダ
イオード３１．３２からなる直列回路であり、この直列
回路３０のダイオード３１のアノード側は前記ダイオー
ドブリッジ回路４１の共通接続点４５に接続される。ま
た、ダイオード３２のカソード側は力行用母線３に接続
される。前記ダイオード３１．３２の共通接続点３３に
は回生用母線２９が接続される。

この回生用母線２９には直流を交流にあるいは交流を直
流に変換する双方向電力変換器３４が接続される。

次に上記実施例の動作を述べる サイリスタ遮断器４３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ク遮断器４３→ダイ
オード４２ｂ−直流断路器８ａを介して第１電車線路９
ａに供給されるとともに、サイリスタ遮断器４３−ダイ
オード４２ｄ−直流断路器８ｂを介して第２電車線路９
ｂに供給され、且つサイリスタ遮断器４３−ダイオード
６１→直流断路器８ｃを介して第３電車線路９Ｃに供給
される。

また、例えば第１電車線路９ａに発生した回生電流は直
流断路器８ａ−ダイオード４２ａ−サイリスタ遮断器４
３→ダイオード４２ｄか６１→直流断路器８ｂか８Ｃを
介して第２か第３電車線路９ｂ、　９ｃに供給されるか
、あるいは直流断路器８ａ→ダイオード４２ａ→サイリ
スク遮断器４３−ダイオード３１を介して回生用母線２
９に供給される。

なお、第２．第３電車線路９ｂ、　９ｃに生じた回生電
流も同様にダイオードブリッジ回路４１を通って流れ、
各電車線路あるいは回生用母線２９に供給される。

上記のように力行電流を各電車線路９ａ、　９ｂ、　９
ｃに供給するとき、１組のサイリスタ遮断器４３が介挿
されるだけで制御できるから、高価なサイリスタ遮断器
が第２図のものより２組省略できる利点がある。これに
より給電装置を安価に製作できるようになる。また、各
電車線路９ａ、　９ｂ、　９ｃに発生した回生電流を制
御するときも、サイリスク遮断器４３とダイオードブリ
ッジ回路４１のダイオード４２ａ〜４２ｄとダイオード
６２だけで制御できるために、回生用遮断器が不要とな
る利点がある。

さらに、力行電流及び回生電流ともサイリスタ遮断器４
３を通ることになるから、その遮断器４３を開放させれ
ば、力行及び回生の両電流の遮断が１組のサイリスク遮
断器４３で行うことができ、保護シーケンスを簡素化で
きる。このように力行及び回生の両電流を遮断できる機
能を有するサイリスク遮断器を用いることにより、例え
ば第１図の第１電車線路９ａのＦ点で地絡事故が発生し
たとき、サイリスク遮断器４３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８ａを開放させ、
サイリスタ遮断器４３を再び閉成すれば、第２電車線路
９ｂ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２９か第３電車線路９Ｃに供給さ
れる。

上記実施例にお」）で、力行用及び回生用母線３゜２９
の事故の場合にはサイリスク遮断器４３を遮断させれば
、他の変電所まで停電を波及させること（ｉ防止できる
。また、サイリスク遮断器４３は電車線路が３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。

上記の他に、ダイオード３２が力行用母線３と回生用母
線２９間に介挿されているので、双方向電力変換器３４
が逆電力変換動作時に転流失敗しても、前記ダイオード
３２により双方向電力変換器３４側へ電流が流入するの
を防止できる。これにより双方向電力変換器３４の逆電
力変換動作時の転流失敗があっても事故の拡大を未然に
防止できる。双方向電力変換器３４を順電力変換器作さ
せて力行電流を供給させれば、順電力変換器ｌの容量の
軽減を図ることができるし、それの故障時にも変電所を
停電させることなく力行電流を供給できる。

Ｈ２発明の効果 以上述べたように、この発明によれば次のような効果が
得られる。

ａ、従来例に比較して回生用遮断器と、２組の力行用遮
断器が不要となるので、設備費は非常に有利となる。ま
た、遮断器の個数が減少するため、保護シーケンスが簡
単になるので信頼性が向上する。

ｂ、力行用母線と回生用母線間にダイオードの直列回路
を介挿したので、逆電力変換動作時の転流失敗時にも双
方向電力変換器側へ流入する順電力変換器よりの事故電
流はダイオードで阻止できるために双方向電力変換器の
事故の拡大を未然に防止できる。

仁双方向電力変換器の順電力変換器作により力行電力を
供給できるので、順電力変換器の電力容量を軽減できる
とともに、順電力変換器が故障したときでも力行電力が
供給できるので変電所を停電させることがなく装置の運
用効率が向上する。

ｄ１回生電気車が第１〜第３電車線路のうちいずれの電
車線路に存在しても各電車線路の力行電気車又は回生用
母線に供給することができる。このため回生電力を有効
に活用することができ、省エネルギータイプの給電シス
テムが実現できる。

ｅ、電気車から発仕られろ回生電力の回生時に電車線路
で地絡事故が発生しても、遮断器で事故電流１回生電流
および延長給電電流を遮断することができる。このため
事故点を即座に解放することができ、事故の影響を最小
限にとどめることができる。

【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
来例を示す回路図である。 １・・・順電力変換器、３・・・力行用母線、９ａ、　
９ｂ。 ９ｃ・・・第１から第３電車線路、４１・・・ダイオー
ドブリッジ回路、４３・・・サイリスタ遮断器、２９・
・・回生用母線、３０．６０・・・ダイオードの直列回
路、３４・・・双方向電力変換器。 第２図 従来例のｒｉ：Ｊ路回

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順電力変換器と、 回生用母線に接続され、直流電力を交流電力にあるいは
   交流電力を直流電力に変換する双方向電力変換器と、 前記順電力変換器に接続された力行用母線と、この力行
   用母線に共通接続されたカソード側が接続されるダイオ
   ードブリッジ回路と、 このダイオードブリッ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、 この遮断器に並列接続される第１のダイオード直列回路
   と、 前記ダイオードブリッ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
   別に接続されるとともにデッドセクションで区分された
   第１、第２電車線路と、これら第１、第２電車線路との
   間に両線路とはデッドセクションにより区分され、且つ
   前記第１のダイオード直列回路の共通接続点に接続され
   る第３電車線路と、 前記ダイオードブリッジ回路の共通接続されたアノード
   側と前記力行用母線との間に接続される第２のダイオー
   ド直列回路とを備え、 前記第２のダイオード直列回路の共通接続点を前記回生
   用母線に接続したことを特徴とする直流給電装置。