JPS62205835A - 直流給電装置 - Google Patents

直流給電装置

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JPS62205835A
JPS62205835A JP4904586A JP4904586A JPS62205835A JP S62205835 A JPS62205835 A JP S62205835A JP 4904586 A JP4904586 A JP 4904586A JP 4904586 A JP4904586 A JP 4904586A JP S62205835 A JPS62205835 A JP S62205835A
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JP
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power
diode bridge
bus
diode
diodes
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JP4904586A
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Sadaji Noki
能木 貞治
Toyomi Gondo
権藤 豊美
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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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。
B1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、力行時
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
ものを上り、下り用電車線路毎に各々1組設けるととも
に、そのブリッジ回路の共通接続された各々のアノード
側と回生用母線との間にストッパダイオードを接続して
相手側の遮断器より電流が流入しないようにし、かつ逆
電力変換器で転流失敗事故が生じたときでも、順電力変
換器側より流入する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回生電流も有効に活用で
きるようにしたものである。
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側に区
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3図は従来の給電装置で、1は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、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。
7は直流母線、4a〜4dは力行用サイリスタ遮断器(
以下力行用遮断器と称す)、58〜5dは回生用ダイオ
ードで、これらダイオード5a〜5dのアノード側は力
行用遮断器4a〜4dのカソードに接続されるととらに
ダイオード5a〜5dのカソード側は一括接続されて回
生用サイリスク遮断器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6のカソードは逆
電力変換器2に接続されるとともに前記直流母線7に接
続される。8a〜8dは直流断路器を示している。9a
、 loaはデッドセクションIIで区分され、例えば
上り線を形成する第1、第2電車線路であり、9b、 
fobはデッドセクション12で区分され、例えば下り
線を形成する第3、第4電車線路である。
次に第3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1により直流電力に変換して、区分された第1.
第2電車線路9a。
10a及び第3.第4電車線路9J lof+に供給さ
れる。
第4電車線路10bの電気車13は上記のように供給さ
れる直流電力で力行運転される。
次に電気車13が回生運転時にあるとき、回生電力は第
4電車線路tobから断路器8c、回生用ダイオード5
c及び回生用遮断器6を経て直流母線7に供給される。
この母線7に供給された回生電力は力行電気車(図示省
略)が運転されている例えば第1、第2.第3電車線路
9a、 10a、 9bに回生されるか、逆電力変換器
2を介して電源母線に回生される。
D1発明が解決しようとする問題点 (1)  第3図のように構成された従来例において、
順電力変換器lと逆電力変換器2とが直流母線7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l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)第3図において、回生用遮断器6を遮断すると次
のような問題が発生する。
(イ)一方の電車線路で地絡事故が生じた場合、他の電
車線路から流入する回生電流および隣接する変電所から
の延長給電電流を回生用遮断器6で遮断せしめることに
なるので、他の電車線路を走行する電気車の運行に支障
が生じてしまう。
(ロ)事故時に電車線路より流入する回生電流。
延長給電電流を回生用遮断器6のみで遮断しようとすれ
ば、その遮断器6の遮断容量は力行用遮断器4a〜4d
が挿入される直流電路を4電路(複線の場合)とすると
、少なくとも力行用遮断器の4倍も必要とする。
(ハ)そこで回虫用遮断器6の遮断容量を軽減すべく、
回生電流を遮断できる程度の容量とすると、事故時に回
生車があると、回生用遮断器6で延長給電電流を遮断で
きなくなる。このため、隣接変電所側で事故点側へ流出
する電流を遮断しなければならず、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。
(ニ)上記のように4電路の場合、各直流電路に力行用
遮断器4a〜4dが挿入されるので、変電所が非常に不
経済になる。
(ホ)また、変電所設備が大きくなるので、建設に対す
る設備費が丸太になる。
E1問題点を解決するための手段 本発明は、(1)交流電力を直流電力に変換する順電力
変換器と、この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
れる第1.第2のダイオードブリッジ回路と、これら第
1.第2のダイオードブリッジ回路に各別に設けられ、
これら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各別に接続され
る2組の遮断器と、前記第1の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、上り線を形成する第1.第
2電車線路と、前記第2の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、下り線を形成する第3.第4電車線
路と、前記第1.第2のダイオードブリッジ回路の共通
接続された各々のアノード側間に接続され、通常時は開
放されていて前記遮断器の1組が故障したときは閉成さ
れる直流断路器と、前記第1、第2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にそれぞれのアノー
ドが各別に接続されるとともにカソードが共通接続され
て回生用母線に接続される2組のストッパダイオードと
、前記回生用母線と前記力行用母線の間に接続されるダ
イオードと、前記回生用母線に接続される逆電力変換器
とを備えてなることを特徴とするとともに、(2)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第1.第2のダイオー
ドブリッジ回路と、これら第1.第2のダイオードブリ
ッジ回路に各別に設けられ、これら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
ソード側間に各別に接続される2組の遮断器と、前記第
1の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
、上り線を形成する第1.第2電車線路と、前記第2の
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、下り線
を形成する第3.第4電車線路と、前記第1.第2のダ
イオードブリッジ回路の共通接続された各々のアノード
側間に接続され、通、常時は開放されていて前記遮断器
の1組が故障したときは閉成される直流断路器と、前記
第1.第2のダイオードブリッジ回路の共通接続された
アノード側にそれぞれのアノードが各別に接続されると
ともにカソードが共通接続されて前記回生用母線に接続
される2組のストッパダイオードと、前記回生用母線と
前記力行用母線の間に接続されるダイオードとを備えて
なることを特徴としている。
F1作用 力行電流1回生電流および事故電流の制御は、上り線、
下り線毎に各別に設けた遮断器によって行なわれる。延
長給電時に2組の遮断器のうち一方だけ遮断さ仕て所望
の端型区間のみを端層停止した場合でも、他方の遮断器
は導通状態にあるので、他方の電車線路の延長給電を継
続できる。また、2組のダイオードブリッジ回路に各々
遮断器を設けているので、一方のブリッジ回路に接続さ
れる電車線路側に地絡事故か発生した場合でも、ストッ
パダイオードを介してダイオードブリッジ回路を接続し
ているから事故回線側のブリッジ回路の遮断器を遮断さ
せれば、健全回線のブリッジ回路側から事故回線に事故
電流が流入することがない。さらに、順電力変換器と、
逆電力変換器又は双方向電力変換器とを接続する電路に
ダイオードを介挿しているので、双方向電力変換器又は
逆電力変換器の逆電力変換運転時に転流失敗しても前記
ダイオードにより順電力変換器から流入される事故電流
を阻止できる。双方向電力変換器を順電力変換器作させ
て力行電力を力行用母線に供給さ仕れば順電力変換器の
容量を軽減できるとともに順電力変換器の故障時にも力
行電力を補償できるため、変電所を停電させることがな
くなる。また、2組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同志を直流断路器により接続して2
組のダイオードブリッジ回路間で相互に電力を融通する
相互予備方式としたので、一方の遮断器が故障しても、
他方の遮断器を通して全電車線路に給電できる。上記の
他に事故時の延長給電電流は事故回線と接続される遮断
器で遮断されるので、延長給電電流を供給する隣接変電
所でしゃ断する必要はなくなる。
G9実施例 Gl、第1の発明の実施例 第1図は第1の発明の一実施例を示す回路図で、第3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、21及び41は図示極性のように配設
された4個のダイオード22a〜22d及び42a〜4
2dから構成される第1及び第2ダイオードブリッジ回
路である。この第1及び第2ダイオードブリッジ回路2
1及び41におけるダイオード22a、 22c及び4
2a、 42cのカソード側は力行用母線7に接続され
る。23及び43は第1及び第2のサイ°リスタ遮断器
(この遮断器は直流高速度遮断器でもよい)で、第1及
び第2サイリスク遮断器23及び43のアノード側は力
行用母線7、すなわちダイオード22a、 22c及び
42a、 42cのカソードを共通接続した点24及び
44に接続される。また、第1及び第2サイリスタ遮断
器23及び43のカソード側はダイオード22b、22
d及び42b、 42dのアノードを共通接続した点2
5及び45に接続される。
前記ダイオード22aと22bの共通接続点26は直流
断路器8aを介して第1電車線路9aに接続される。
前記ダイオード22cと22dの共通接続点27は直流
断路器8bを介して第2電車線路10aに接続される。
前記ダイオード42aと42bの共通接続点46は直流
断路器8cを介して第3電車線路9bに接続される。前
記ダイオード42cと42dの共通接続点47は直流断
路器8dを介して第4電車線路lObに接続される。
28及び48はストッパダイオードで、このダイオード
28及び48のアノード側は各々の共通接続点25及び
45に接続され、そのカソード側は一括接続されて回生
用母線29に接続されるとともにダイオード31のアノ
ードに接続される。この回生用母線29には直流を交流
に変換する逆電力変換器2が接続される。前記ダイオー
ド31のカソードは前記力行用母線7に接続される。前
記2組のダイオードブリッジ回路21及び41の共通接
続された点25及び45間には直流断路器39が介挿さ
れる。この直流断路器39は通常開放状態にあり、第1
及び第2サイリスタ遮断器23及び43のどちらかが故
障したときに閉成される。なお、順電力変換器lはダイ
オード整流器を示したが、サイリスタ整流器であっても
よい。
次に上記実施例の動作を述べる。
サイリスク遮断r423. °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タ遮断
器23.43−ダイオード22b、 42b−直流断路
器8a、 8cを介して第1.第3電車線路9a、 9
bに供給されるとともにサイリスタ遮断器23.43→
ダイオード22d、 42d→直流断路器8b、 8d
を介して第2゜第4電車線路10a、 10bに供給さ
れる。
また、第4電車線路10bに発生した回生電流は直流断
路器8d→ダイオード42c→サイリスタ遮断器43→
ダイオード42b−直流断路器8cを介して第3電車線
路9bに供給されるか、ダイオード42c→力行用母線
7→サイリスク遮断器23→ダイオード22bか22d
→直流断路器8aか8bを介して第1か第2電車線路9
a、 lOaに供給されるか、あるいは直流断路器8d
→ダイオード42c→サイリスク遮断器43→ストツパ
ダイオード48を介して回生用母線29に供給される。
なお、第1.第2及び第3電車線路9a、 lea及び
9bに生じた回生電流も同様に第1.第2ダイオードブ
リツジ回路21.41を通って流れ、各電車線路あるい
は回虫用母線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及び1
0a、 10bに供給するとき、2組の第1.第2サイ
リスク遮断器23.43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3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及
びlOa、 lObに発生した回生電流を制御するとき
も、第1.第2サイリスク遮断器23゜43と第1.第
2ダイオードブリツジ回路21.41のダイオード22
a〜22d及び42a〜42dとストッパダイオード2
8.48だけで制御できるために回生用遮断器が不要と
なる等の利点がある。
さらに、力行電流及び回生電流とも第1.第2サイリス
ク遮断器23.43を通ることになるから、その遮断器
23.43を開放させれば、力行及び回生の両電流の遮
断が2組のサイリスタ遮断器23.43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存するサイリスク遮
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(7) F点で地絡事故が発生したとき、サイリス
タ遮断器23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
23を再び開成すれば、第4i車線路10bに回生電気
車13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2.第3電車線路10a、 9bに供
給される。なお、上記地絡事故時に第1.第2ダイオー
ドブリツジ回路21.41はストッパダイオード28、
48を介して接続されているために、第1サイリスク遮
断器23を開放させるだけで健全回線の第2サイリスク
遮断器43を通して事故点F側へ電流が供給されること
がない。これにより事故の拡大を未然に防止できる。
上記第1.第2ダイオードブリツジ回路21.41と第
1.第2サイリスタ遮断器23.43を用いた延長給電
時に、所望の端型区間(第1.第2電車線路9a、 1
oa)のみを端型停止させる場合であっても、第1サイ
リスタ遮断器23を開放させるだけであるから、第3.
第4電車線路9b、 If)b側の1IjI!電区間に
は延長給電を継続でき、電気車の円滑な運行が可能とな
る。
上記延長給電時に、事故が発生した場合、事故回線に接
続されるサイリスク遮断器23あるいは43で遮断する
ので、延長給電電流を供給する隣接変電所で遮断する必
要はない。従って保護シーケンスの一層の単純化と、事
故の影響を最小限にとどめることができ、電気車の運行
効率を向上させることができる。
上記の他に、ダイオード31が力行用母線7と回生用母
線29間に介挿されているので、逆電力変換器2が転流
失敗しても、前記ダイオード31により逆電力変換器2
側へ事故電流が流入するのが防止できる。これにより逆
電力変換器2の転流失敗があっても事故の拡大を未然に
防止できる。
また、上記実施例ではダイオードブリッジ回路21、4
1の共通接続点25.45を結ぶ電路に介挿されている
直流断路器39を、例えば第1サイリスク遮断器23が
故障したときに閉成させれば、第1サイリスク遮断器2
3に接続されている第1.第2電車線路9a、 10a
に、第2サイリスク遮断器43側より直流断路器39を
介して給電することができる。これによりシステム自体
の信頼性を向上させることができる。また、第2サイリ
スクB断器43が故障したときに直流断路器39を閉成
させれば、前記同様にして第1サイリスク遮断器23側
より給電することができ、相互予備給電が可能となる。
Gt、第2の発明の実施例 次に第2の発明の実施例を第2図とともに説明する。第
2図において第1図と同一部分は同一符号を持って示し
、その説明は省略する。第2図において第1図と異なる
点は逆電力変換器2の代わりに、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30が接続さ
れていることであり、その他の部分は第1図と同一構成
となっている。
上記実施例において力行9回生、事故発生時の動作は第
1図の回路と同様になるのでその説明は省略するが、双
方向電力変換器30を類型力変換動作させた場合、該変
換器30から流れる力行電流は次の経路で流れる。すな
わち双方向電力変換器3〇−ダイオード31−サイリス
タ遮断器23.43→ダイオード22b、 22d、 
42b、 42d →直流断路器8a、 8b。
8c、 8dを介して第1.第2.第3.第4電車線路
9a、 10a、 9b、 lObに供給される。この
ように双方向電力変換器30を類型力変換動作させて力
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。また、ダイオード
31が力行用母線7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30が逆電力変換動作時に転
流失敗しても、前記ダイオード31により双方向変換器
30側へ事故電流が流入するのが防止できる。これによ
り双方向電力変換器30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。
尚、前記第1の発明において、ダイオード31を削除し
て力行用母線7と回生用母線29を切り離して構成して
も良い。
H1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、上り線専用、下り線専用に各々設けた遮断器によっ
て力行電流1回主電流。事故電流および延長給電電流を
制御することができる。
b、延長給電時に所望の端型区間のみを端型停止した場
合でも、他方の電車線路側の端型区間には延長給電を継
続でき電気車の円滑な連行が可能となる。
C0延長給電時における事故のとき、延長給電電流は事
故回線と接続される遮断器で遮断するので、延長給電電
流を供給する隣接変電所で遮断する必要はない。従って
、保護シーケンスの一層の単純化と事故の影響を最小限
にとどめることができ、電気車の運行効率の向上を図る
ことができる。
d、ストッパダイオードを設けたので、一方の電車線路
側で地絡事故が発生したときでも、2組の遮断器のうち
事故側の遮断器を遮断させれば、他方の遮断器側から事
故電流が流入することはなく、事故の拡大を未然に防止
できる。
e、力行用母線と回生用母線間にダイオードを介挿した
ので、逆電力変換動作時の転流失敗時にも逆電力変換器
又は双方向変換器側へ流入する順電力変換器よりの事故
電流iダイオードで阻止できるために逆電力変換器又は
双方向変換器事故の拡大を未然に防止できる。
f、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、遮断器の個数が少なくなるため、保護ンーケンスが
簡単になるので信頼性が向上する。
g、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い。
h、  2組の遮断器のうちどちらか一方の遮断器が故
障した場合でも相互予備方式を用いたので、故障した遮
断器側に接続されている電車線路に対しても他方の遮断
器側より直流断路器を通して給電することができ、ンス
テム自体の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の一実施例を示す回路図、第2図は
第2の発明の一実施例を示す回路図、第3図は従来例を
示す回路図である。 1・・・順電力変換器、2・・・逆電力変換器、7・・
・力行用母線、9a、 9b、 lOa、 1Ob−・
・電車線路、21.41・・・第1.第2ダイオードブ
リッジ回路、23.43・・・第1.第2サイリスク遮
断器、2’8.48・・・ストッパダイオード、29・
・・回生用母線、30・・・双方向電力変換器、31・
・・ダイオード、39・・・直流断路器。

Claims (2)

    【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、
    この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第1、
    第2のダイオードブリッジ回路と、これら第1、第2の
    ダイオードブリッジ回路に各別に設けられ、これらブリ
    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各別に接続される2組の遮
    断器と、前記第1の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、デツドセクシ
    ヨンで区分され、上り線を形成する第1、第2電車線路
    と、前記第2の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ツドセクシヨンで区
    分され、下り線を形成する第3、第4電車線路と、前記
    第1、第2のダイオードブリッジ回路の共通接続された
    各々のアノード側間に接続され、通常時は開放されてい
    て前記遮断器の1組が故障したときは閉成される直流断
    路器と、前記第1、第2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にそれぞれのアノードが各別に
    接続されるとともにカソードが共通接続されて回生用母
    線に接続される2組のストッパダイオードと、前記回生
    用母線と前記力行用母線の間に接続されるダイオードと
    、前記回生用母線に接続される逆電力変換器とを備えて
    なるこを特徴とする直流給電装置。
  2. (2)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第1、第2
    のダイオードブリッジ回路と、これら第1、第2のダイ
    オードブリッジ回路に各別に設けられ、これらブリッジ
    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各別に接続される2組の遮断器
    と、前記第1の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、デツドセクシヨン
    で区分され、上り線を形成する第1、第2電車線路と、
    前記第2の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、下り線を形成する第3、第4電車線路と、前記第1
    、第2のダイオードブリッジ回路の共通接続された各々
    のアノード側間に接続され、通常時は開放されていて前
    記遮断器の1組が故障したときは閉成される直流断路器
    と、前記第10第2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にそれぞれのアノードが各別に接続
    されるとともにカソードが共通接続されて前記回生用母
    線に接続される2組のストッパダイオードと、前記回生
    用母線と前記力行用母線の間に接続されるダイオードと
    を備えてなることを特徴とする直流給電装置。
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