JPS63199137A

JPS63199137A - 直流饋電方式

Info

Publication number: JPS63199137A
Application number: JP62030208A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ishibashi; 石橋　正幸; Tadashi Kamimura; 正上村
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1988-08-17

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】Ａ０Ｍ業上０利用分野本発明は、交流電力を一流変換して襟数の電車線路に供
給する直流式電気鉄道の直流饋電万式に関する。

Ｂ１発明の概要本発明は交流゛酩カを直流変換してデッドセクションに
よって区分された複数の電車線路に供給する直流式電気
鉄道の直流饋電方式において、ｊ−−カ質換器と逆電力
変換器を組み合わせた電力変換装置を、デッドセクショ
ンによって区分されたｌ！ｌ＃数の電車線路と交流電源
金納ぶ電路に各々介挿するとともに、各ぽ単線路毎に定
電圧制御を行なうことにより、カ行電流用遮断器および回生は流用遮断器を不要にして
饋電設備の縮小、低廉化を図るとともに順電力変換器と
逆電力ｆ換器の間に流れる循環底ａｔ零にしてランニン
グコストを低減せしめ、且つデッドセクションを挾む電
車線路間の１位差を無くしたものである。

Ｃ０従来の技術従来、電力回生機能を備えた直流饋電装置は例えば第４
図のように構成されていた。第４図においてｌは、開用
周波電源（図示省略）から導かれる交流゛電力を直流電
力に変換するｊ＠電力変換器、例えばダイオード整流器
である。このダイオード整流６１の直流出力電力は、直
流断路器２、直流母線３、直流高速度遮断器４ａ＃４ｂ
、４０，４４および電車線路５　’　ｓ　５　ｂ−５ｃ
　ｓ　５　（Ｌを介してカ行運転中の電気車（図示省略
）に供給される。

また電気車が回生運転を行なったときの回生電力は、電
車線路５ａ、５ｂ、５ｃ、５ａｂｕｉ流高速度遮断器４
ａ、４１）ｊｌ＃４＋１％ａ流母線３、直流高速度遮断
器４θおよび直流電力を父流電力に変換する逆電力変換
器６を介して図示しない商用周波電源側へ回生される。

尚、電車線路５ａと５ｄはデッドクッション７ａによっ
て区分されて例えば上り電車線を形成し、′−車線路５
ｂと５０はデッドセクション７ｂによって区分されて例
えば下り′電車線を形成している。

また前記ダイオード整流器１の代わりに第５図のように
出力電圧調＊ＷＩｒ＠を有するサイリスタ整１５！　６
１１を用いた直流饋電装置も多用されている。

第５図において第４図と同一部分は同一符号を持って示
している。

さらに第４図および第５図において、機械式の直流高速
度遮断器４＆〜４ｅの代わりに静止形の遮ＴＩＲ器、例
えばサイリスタ遮断器を用いた直流饋電装置も多用され
ている。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点しかしながら前記のような直流饋電装置は、カ行用の遮
断器４ａ〜４ｄと回虫用の遮断器４ｅとが必要であり、
装置構成が大形化するとともに遮断器の保守点検が煩し
くなる等の欠点があった。

特に前記遮断器４ａ〜４ｅをサイリスタ遮１８Ｉ器で構
成した場合、サイリスタ遮断器が非常に高価なものであ
るため装置全体の価格が高騰してしまう。

また、電車線路５ａと５ａ、５ｂと５０はデッドセクシ
ョン？ａ、７ｂによって絶縁区分されているが、順電力
変換器（＋イリスタ整流器１１　）の出力■圧制御は直
流母線３に対して行なわれる。

このため電気車の運行状況によって電車線路５ａ、。

５ａ間又は５ｂ、５ａ間に電位差が生じるという間１点
があった。

また、順電力変換器（ダイオード整流器ｌ又はサイリス
タ整流器」１）と逆電力変換器６は直流母線３を弁して
接続されているので、カ行運転と回生運転の切換時に順
電力変換器と逆電力変換器６の間で循ｍＩｔ流が流れて
しまう。このためランニングコストが高くなるという問
題点があった。

本発明は上記の点に麺みてなされたものでその目的は、
カ行用遮断器および回生用遮断器を不場にするとともに
循環電流を零にし且つ電車線路間の電位差を無くした直
流饋電方式を提供することにある。

兄０問題点を解決するための手段本発明は、ブリッジ接続された複数の半導体制御素子と
該半導体制御素子に各々逆並列接続された自己消弧形半
導体制御素子とによって電力変換装置を構成するととも
に１この電力変換装置をデッドセクションによって区分
された複数の電車線路と交流電源を結ぶ電路に各々介挿
し、前記各半導体制御素子をゲート制御することによっ
て前記電力変換装＃ｔを頒電力変換動作させるととも罠
、前記各自己消弧形半導体制御素子をゲート制御するこ
とによって前配電力変換装置を逆電力変換動作せしめ、
前記各電車線路毎に繭配電力変換装置を定電圧制御する
ことを特徴としている。

７０作用 ′電力変換装置の半導体制御素子をゲート制御すると各
電車線路にカ行電力が供給される。電力変換装置の自己
消弧形半導体制御素子をゲート制御すると各電車線路に
生じ旭回生電力は交流電源側へ回生される。

また、カ行運転動作と回生運転動作の切換えを、該動作
切換え時に電力変換装置に流れる電流が零であることを
確認してから切換えることにより、循環電流は流れない
。

また、カ行運転モードにおける事故電流は帥記半導体制
御素子のゲートをオフ制御することによって遮断される
。回生運転モードにおける事故電流は前記自己消弧形半
導体制御素子のゲ＝トをオブ制御することによって遮断
される。

また、各電車線路毎に定電圧制御を行なうので。

デッドセクションを挾むＷａＳ路間に電位差は生じない
。

Ｇ、実施例以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する
。第１図において第４図と同一部分は同一符号を持って
示し、そのｉ５！明は省略する。２１は、−次側が図示
しない商用周波域Ｊ［Ｉ４０・髪２続される変圧器であ
る。

この変圧ａ２１の２次側は、電力変換装置１Ｈ２ａ。

２２ｂ＃２２０　、ｚ２ａおよび直流断路器２　’　＃
　２　ｂ＃２ｃ、２ｄｉ介して電車線路５ａ、５ｂ、５
ａ。

５ｄＫ接続されている。′ルカ変換装置２２　ａは第２
図に示すように半導体制御素子、例えばサイリスタ８Ｃ
Ｒ？三相ブリツジ接続するとともに、該す、　イリスタ
ｓｃＲに自己消弧形半導体制（財）素子、例えばゲート
ターンオフサイリスタａ　Ｔ　Ｏｋ各々逆並列接続しで
ｍ成している。この電力変換装！２２ａは、サイリスタ
８０Ｒ−ｊｉアゲート御することによって順電力変換動
作を行ない、ゲートターンオフサイリスタＧＴＯをゲー
ト制御することによって逆電力変換動作を行なう。電力
変換装置１２２　ｂ　、２２（、。

２２　＋１も前記電力変換装置２２　ａと全く同一に構
成されている。

上記のように構成された装置において、いま電力変換装
置２２　ａ〜２２　ｄの各サイリスタＢＯＲｆゲート制
御して順変換動作させると、変圧器２１を介して導かれ
る交流電力は直流変換されて各電車線路５１〜５ｄに存
在する′成気本（図示省略）に供給される。このような
給置時に例えば電車線路５ａで地絡事故が生じた場合は
、ば力変換装置２２　ａの各サイリスタＳＯＲのゲート
オフ信号すれば、゛屯車線路５ａの事故点へ流れる事故
電流は遮断される。このため力行用遮断器は不要となる
。電車線路５ｂ〜５ｄで地絡事故が発生した場合も前記
同様の動作となる。

次にべ車線路５ａ〜５ｄ下の電気車が回生運転を行なう
場合は、まず成力変換装置２２　ａ〜２２　（ｉの各サ
イリスタＳＯＲのゲートをオフさせて、′電流が零にな
ったこと全確認してから各ゲートターンオフサイリスタ
ＧＴＯにゲート信号を与えて成力変換装置２２１Ｌ〜２
２　（Ｌを逆電力変換動作させる。これによって回生電
気車の発する回生エネルギーは電車線路５ａ〜５ｄ、直
流断路器２ａ〜２ｄおよびば力変換装置２２　ａ〜２２
ｄ金介して交ｉ電源側へ回生される。また、回生電気車
か存任しなくなり？べ屯線路５ａ〜５ｄの架線電圧が低
下した場合は、１カ変換装置２２　ａ〜２２　ｄの各ゲ
ートターンオフサイリスタＧＴＯをオフ側脚し、電流が
零になったことを確認したｉ々各サすリスクＳＣＲをオ
ン制（財）してｊ１電力変換動作に切換える。前記ゲー
トターンオフサイリスタＧＴＯの制研時に転流失敗が生
じた場合は、各ゲートターンオフせイリスタＧＴＯにゲ
ートオフ信号を与えて事故電流を遮断する。

このため回生用遮断器は不要となる。

前記各サイリスタＳＯＲと各ゲートターンオフサイリス
タＧＴＯのゲート制御切換時（力行、回生の動作切換時
）に電力変換装置２２ａ〜２２　ａから各１１．ｊｅｔ
線路５ａ〜５ｄへの電力供給が瞬断するが、隣接変電所
（図示省略）から各電車線路５Ｉ！Ｌ〜５ｄに給電が行
なわれているので問題はない。

また、謹直電圧の制御は、−３図に示すような側副回路
を用いて％電車線路毎に定電圧制御を行なうものである
。すなわち第３図において３１ａ。

３１　ｄ　ｉ！電車線路５ａ、５ｄの架線電圧を各々検
出する絶碌増幅器である。絶鰍増幅器３１ａ、３１ｄの
出力電圧は比較Ｌ’５３２ａ、３２ｄにおいて′成田設
定器３３ａ、３３（１の設定成田と各々比較される。比
Ｍ器３２ａ、３２ａの偏差出力は電圧増幅器３４ａ、３
４ｄによって各々増幅された後比＠５３５　ａ　、　３
５　ａに各々導かれる。比較器３５ａ、３５ｄは、電力
変換装置２２ａ。

２２　（１の交流側電路に脣々介挿された変流器３６ａ
。

３６　（ｌの２次電流’（’ｌ流ｆｊ３７　＆　、　３
７６で各１１αして得られる電流と前記電圧増幅器：３
４　ａ　、　：を］ｄの出力とを各々比較する。比較器
３５　ａ　、　３５　ｄの偏差出力はｔ光増幅器３８ａ
、３８ｄによって１１幅された後位相制御回路：（９ａ
、３９ｄに各々導かれる。位相制御回路３９ａ、３９ｄ
は電流増幅器３８ａ、３８ａの出力に基づいて位相側（
財）信号を各々作成する。ゲート回路（Ｏａ、４０ｄは
前記位相制御１ｊ号に基づいて電力変換装置ｔ２２ａ、
２２ａの各サイリスタＳｃＲをゲート制御する。このよ
うな構成によって上り’ａｍ線の各成車Ｍ路５ａ、５ｄ
毎に冗区圧制砥が行なわれる。このためデッドセクショ
ン７６　ｆ挾む亀旭線路間電圧の差を非常に小さくする
ことができる。第３図のように構成された定電圧制仰回
路は下り電車線の電車線路５ｂ、５ｃについても同様に
設けられるものであり、その動作は前記同様となる。尚
第３図の４１はレールである。また、各ｔ車線路毎の定
１！王制御は第３図の回路に限らず他の定電圧制御回路
を用いても良い。

■６発明の効果以上のように本発明によれば次のような効果が得られる
。すなわち、（１）　　力行用および回生用の遮断器を設けなくても
電流の遮断が行なえる。このため従来の直流高速度遮断
器を用いた場合よりも１ｌＩＩｌ電設備の小形化および
低廉化が図れるとともに、煩しい保守点検動作が不要と
なる。また、従来のせイリスタ遮断器を用いた場合より
も燻べ設備の著しい小形化および低廉化が図れる。

（２）各庖車線路毎に定゛４圧制Ｏｇｌを行なうので、
デッドセクションを挾む゛１車線路間の電位差を極めて
小さくすることができる。

（３１ｉ力変換装置の各半導体制御素子に流れる電流が
零になったことを確認した後に各自己消弧形半導体制御
素子をゲート制御するようにすれば、従来のような循環
電流は流れない。このためランニングコストを低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はともに本発明の一実施例
を示し、第１図は全体溝底を示す回路図、第２図は電力
変換装置の構成を示す回路図、第３図は定電圧制御回路
の一例を示す回路図、第４図は従来の直流饋電装置の一
例を示す回路図、第５図は従来の直流饋電装置の他の例
を示す回路図である。５ａ〜５ｄ・・・電車線路、７ａ、７ｂ・・・デッドセ
クション、２２ａ〜２２ｄ・・・電力ＫＡ装置、３１ａ
、３１ａ・・・絶縁増幅器、３２ａ　、３２ｄ　、３５
ａ　、３５（１・・・比較器、３３　ａ　、　３：３　
ａ−＊圧設定器、３４　ａ　、　３４　（１・・・電圧
増幅器、３６ａ、３６（１・・・変流器、３７　ａ　、
　３７　（１−・・整流器、３８　ａ　、　３８　ｄ　
・・・’ｉｔ流増流器幅器９ａ、３９ｄ・・・位相制御
回路、４ｏａ　、　４０（１−・・ゲート回路、４１　
・・・レーＡ／、ＳＯＲ・・・サイリスタ、ＧＴＯ・・
・ゲートターンオフサイリスタ。第３図

Claims

【特許請求の範囲】ブリッジ接続された複数の半導体制御素子と該半導体制
御素子に各々逆並列接続された自己消弧形半導体制御素
子とによつて電力変換装置を構成するとともに、この電力変換装置をデツドセクシヨンによつて区分され
た複数の電車線路と交流電源を結ぶ磁路に各々介挿し、前記各半導体制御素子をゲート制御することによつて前
記電力変換装置を順電力変換動作させるとともに、前記
各自己消弧形半導体制御素子をゲート制御することによ
つて前記電力変換装置を逆電力変換動作せしめ、前記各電車線路毎に前記電力変換装置を定電圧制御する
ことを特徴とする直流饋電方式。