JPS635981B2 - - Google Patents
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- JPS635981B2 JPS635981B2 JP58068559A JP6855983A JPS635981B2 JP S635981 B2 JPS635981 B2 JP S635981B2 JP 58068559 A JP58068559 A JP 58068559A JP 6855983 A JP6855983 A JP 6855983A JP S635981 B2 JPS635981 B2 JP S635981B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば電車線の電力に余裕のあると
きにフライホイールにエネルギーを蓄えておき、
電力不足のときに蓄えたエネルギーを放出する場
合などに使用するエネルギー蓄勢制御装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention stores energy in the flywheel when, for example, there is sufficient power on the overhead contact line.
The present invention relates to an energy storage control device used to release stored energy during power shortages.
この種の従来装置の一例を第１図により説明す
る。図において、１は電車線などの直流き電回
路、２は接地線、３は開閉器、４はスイツチング
素子としてゲートターンオフサイリスタなどが使
用される電力変換回路、５は誘導機、６はフライ
ホイールである。 An example of this type of conventional device will be explained with reference to FIG. In the figure, 1 is a DC feeding circuit such as a contact line, 2 is a grounding wire, 3 is a switch, 4 is a power conversion circuit in which a gate turn-off thyristor is used as a switching element, 5 is an induction machine, and 6 is a flywheel. It is.
次に動作について説明する。回生制動を行なつ
ている車両からの回生電力が余剰になつたり、力
行車両の数が少なく電源電力に余裕があるときに
は、これらの余剰直流電力は直流き電回路１から
変換回路４に供給され、交流電力に変換されて誘
導機５に与えられ、誘導機５及びフライホイール
６の蓄熱エネルギーとなる。このとき誘導機５は
電動機として動作する。 Next, the operation will be explained. When there is a surplus of regenerative power from a vehicle that is performing regenerative braking, or when the number of powering vehicles is small and there is surplus power available, this surplus DC power is supplied from the DC feeding circuit 1 to the conversion circuit 4. , is converted into AC power and given to the induction machine 5, and becomes thermal energy stored in the induction machine 5 and the flywheel 6. At this time, the induction machine 5 operates as an electric motor.
一方、ラツシユ時など力行車両が多く、多量の
電力が要求されるときは、これらに蓄勢された運
動エネルギーを放出し、誘導機５は発電機として
動作して電力変換回路４により直流電力に変換し
て架線電圧降下を補償する。 On the other hand, when there are many power running vehicles and a large amount of electric power is required, such as during traction, the kinetic energy stored in these vehicles is released, and the induction machine 5 operates as a generator and is converted to DC power by the power conversion circuit 4. Convert to compensate for overhead line voltage drop.
第２図は誘導機５と変換回路４の動作を説明す
る図で、ａは誘導機５が電動機として動作するエ
ネルギー蓄勢時の電動機の動作点を示す図であ
る。この場合、変換回路４は電動機の周波数より
高い周波数で運転され、電動機はスリツプSAで
運転されて動作点Ａに相当するトルクで加速され
る。 FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the induction machine 5 and the conversion circuit 4, and FIG. 2A is a diagram showing the operating point of the electric motor when energy is stored when the induction machine 5 operates as an electric motor. In this case, the conversion circuit 4 is operated at a higher frequency than the frequency of the electric motor, and the electric motor is operated with slip SA and accelerated with a torque corresponding to the operating point A.
第２図ｂは誘導機５が発電機として作動される
エネルギー放勢時の発電機の動作点を示す図で、
電力変換回路４は発電機の周波数よりも低い周波
数で運転され、発電機はスリツプSBで運転され
て動作点Ｂに相当するトルクで減速される。 FIG. 2b is a diagram showing the operating point of the generator when energy is released when the induction machine 5 is operated as a generator.
The power conversion circuit 4 is operated at a frequency lower than the frequency of the generator, and the generator is operated at slip SB and decelerated with a torque corresponding to operating point B.
第３図は誘導機５とフライホイール６の運転モ
ードを示す一例である。いま、誘導機５とフライ
ホイール６の全GD2を11.280〔Kgm2〕とすると、
回転数が2.300〔γpm〕から3.300〔γpm〕に達する
までに蓄勢できるエネルギーは86〔MJ〕＝24
〔kwh〕となる。このエネルギーは3.000〔kw〕の
電気量を30秒間供給するエネルギーである。誘導
機５の極数を２極に選ぶと、変換回路４の周波数
は2.300〔γpm〕のとき38.3〔Hz〕、3.300〔γpm〕の
とき55〔Hz〕である。 FIG. 3 is an example showing the operation mode of the induction machine 5 and the flywheel 6. Now, if the total GD 2 of the induction machine 5 and flywheel 6 is 11.280 [Kgm 2 ],
The energy that can be stored until the rotation speed reaches 3.300 [γpm] from 2.300 [γpm] is 86 [MJ] = 24
[kwh]. This energy is the energy that supplies 3.000 [kw] of electricity for 30 seconds. When the number of poles of the induction machine 5 is selected to be two, the frequency of the conversion circuit 4 is 38.3 [Hz] when 2.300 [γpm] and 55 [Hz] when 3.300 [γpm].
直流き電回路１の直流電圧が1.500〔Ｖ〕のと
き、誘導機５の交流電圧は、0.78×1.500〔Ｖ〕＝
1.170〔Ｖ〕となる。 When the DC voltage of the DC feeding circuit 1 is 1.500 [V], the AC voltage of the induction machine 5 is 0.78 x 1.500 [V] =
It becomes 1.170 [V].
誘導機５がエネルギー蓄勢時に電動機として動
作するとき、電動機は０回転から加速されるが、
このとき電力変換回路４は高周波変調制御により
制御され、その出力電圧は電動機の回転数にほぼ
比例して変化する。電動機の回転数が2.300
（γpm〕から3.300〔γpm〕に加速する間でエネル
ギーが蓄勢されるが、このとき誘導機の電圧はほ
ぼ一定に保たれる。即ち、定出力で運転される。
逆に、回転数が3.300〔γpm〕から2.300〔γpm〕に
減速する間がエネルギー放勢領域として使われ、
誘導機の電圧はこのときもほぼ一定に保たれる。
回転数が2.300〔γpm〕から3.300〔γpm〕の領域で
は、変換回路４の出力波形は６パルス電圧インバ
ータの矩形波電圧となる。 When the induction machine 5 operates as an electric motor during energy storage, the electric motor is accelerated from 0 rotations, but
At this time, the power conversion circuit 4 is controlled by high frequency modulation control, and its output voltage changes approximately in proportion to the rotational speed of the electric motor. The rotation speed of the electric motor is 2.300
Energy is stored during the acceleration from (γpm) to 3.300 (γpm), but at this time the voltage of the induction machine is kept almost constant. That is, it is operated at constant output.
Conversely, the period during which the rotational speed decelerates from 3.300 [γpm] to 2.300 [γpm] is used as the energy release region,
The voltage of the induction machine is kept almost constant at this time as well.
In the range of rotation speed from 2.300 [γpm] to 3.300 [γpm], the output waveform of the conversion circuit 4 becomes a rectangular wave voltage of a 6-pulse voltage inverter.
このように従来装置では、エネルギーの蓄勢と
放勢が共に同一電力量でなされていた。また、変
換回路４は3.000〔kw〕30〔sec〕定格のものが必
要であり、電力変換回路４を構成するゲートター
ンオフサイリスタなどのスイツチング素子として
容量が大きいものが必要であるという欠点があつ
た。 In this manner, in the conventional device, energy is stored and released using the same amount of electric power. In addition, the conversion circuit 4 needs to be rated at 3.000 [kw] 30 [sec], which has the disadvantage that switching elements such as gate turn-off thyristors that make up the power conversion circuit 4 need to have a large capacity. .
本発明は上記従来装置の欠点を除去するもの
で、電力変換回路に使用されるゲートターンオフ
サイリスタなどのスイツチング素子の容量を低減
することを目的とするもので、その構成は、エネ
ルギー蓄勢電力基準値設定手段と、該基準値より
も大きい基準値であるエネルギー放勢電力基準値
設定手段と、各々設定された電力基準値が変換電
力となるように該電力変換回路の半導体スイツチ
ング素子を制御する手段を有することを特徴とす
るものである。 The present invention eliminates the drawbacks of the conventional devices described above, and aims to reduce the capacitance of switching elements such as gate turn-off thyristors used in power conversion circuits. A value setting means, an energy release power reference value setting means which is a reference value larger than the reference value, and a semiconductor switching element of the power conversion circuit so that the respective set power reference values become converted power. It is characterized by having means.
以下、本発明の一実施例を第４図により説明す
る。図において、１〜６は第１図と同一構成要素
である。１１はリアクトル、１２はコンデンサで
電力変換回路４の出力フイルタを構成する。１３
〜１８はゲートターンオフサイリスタ（以下
GTOと称す）、１９〜２４はダイオードで電力変
換回路４を構成する。２５は直流電流検出器、２
６は直流電圧検出器、２７は乗算器で、その出力
は変換回路４の変換電力に相当する。２８はエネ
ルギー蓄勢電力基準値設定手段、２９はエネルギ
ー放勢電力基準値設定手段で蓄勢電力基準値は放
勢電力基準値に比べて小さく設定される。例え
ば、放勢電力3.000〔kw〕に対して蓄勢電力は
1.000〔kw〕以下に設定される。３０はエネルギ
ー蓄勢時に蓄勢電力基準値をセツトするスイツ
チ、３１はエネルギー放勢時に放勢電力基準値を
セツトするスイツチ、３２は電力コントローラで
その出力は誘導機５の要求すべり周波数△にに
相当する。３３は速度検出器で、誘導機５の運転
周波数oを出力し、これと要求すべり周波数△
が加算され、o＋△＝sが周波数コントロー
ラから出力される。３５は発振器で周波数コント
ローラ３４の出力に相当するsの周波数を発生
し、この周波数に従つてゲートパルス発生器３６
からゲートパルスを発生し、GTO１３〜１８を
作動させる。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the figure, numerals 1 to 6 are the same components as in FIG. 11 is a reactor, and 12 is a capacitor, which constitutes an output filter of the power conversion circuit 4. 13
~18 is a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as
GTO) and 19 to 24 constitute the power conversion circuit 4 with diodes. 25 is a DC current detector, 2
6 is a DC voltage detector, and 27 is a multiplier, the output of which corresponds to the converted power of the conversion circuit 4. 28 is an energy storage power reference value setting means, and 29 is an energy release power reference value setting means, and the stored power reference value is set to be smaller than the release power reference value. For example, while the released power is 3.000 [kw], the stored power is
It is set to 1.000 [kw] or less. 30 is a switch for setting the stored power reference value when storing energy, 31 is a switch for setting the released power reference value when energy is released, and 32 is a power controller whose output is adjusted to the required slip frequency △ of the induction machine 5. Equivalent to. 33 is a speed detector that outputs the operating frequency o of the induction machine 5, and the required slip frequency △
are added, and o+△=s is output from the frequency controller. 35 is an oscillator that generates a frequency of s corresponding to the output of the frequency controller 34, and a gate pulse generator 36 according to this frequency.
A gate pulse is generated from the gate to activate GTOs 13 to 18.
次に本発明の動作を第５，６図により説明す
る。第５図Ａはエネルギー蓄勢運転時の動作波図
で、電動機となる誘導機５に与えられる相電圧は
電力変換回路４からの６パルスインバータ矩形波
電圧となりａ、電動機電流ｂは位相角φだけ相電
圧ａよりも遅れる。このとき、GTO１３〜１８
にほとんどの電流が流れるｃ、ダイオード１９〜
２４に流れる電流は少ない。 Next, the operation of the present invention will be explained with reference to FIGS. 5 and 6. Figure 5A is an operating wave diagram during energy storage operation, where the phase voltage given to the induction machine 5, which is the motor, is a 6-pulse inverter rectangular wave voltage from the power conversion circuit 4, a, and the motor current b is the phase angle φ. lags behind the phase voltage a. At this time, GTO13-18
Most of the current flows through c, diode 19~
The current flowing through 24 is small.
第５図Ｂはエネルギー放勢時の動作波形図で、
発電機となる誘導機５の発電電圧ａに対して発電
機電流は位相角φ遅れるが、このφは90゜よりも
大きく、180゜に近い値となるｂ。 Figure 5B is an operating waveform diagram when energy is released.
The generator current is delayed by a phase angle φ with respect to the generated voltage a of the induction machine 5 serving as a generator, but this φ is larger than 90° and has a value close to 180°b.
このため、発電機電流の大部分はダイオード１
９〜２４へ流れｄ、GTO１３〜１８に流れる電
流は少ないｃ。 Therefore, most of the generator current flows through diode 1.
The current flows to GTOs 9 to 24 d, and the current flowing to GTOs 13 to 18 is small c.
いま、誘導機電流をIo、誘導機力率をcosφと
すると、GTO１３〜１８に流れる電流IF、およ
びダイオード１９〜２４に流れる電流IRはそれぞ
れ次式で表わされる。 Now, when the induction machine current is Io and the induction machine power factor is cosφ, the current I F flowing through the GTOs 13 to 18 and the current I R flowing through the diodes 19 to 24 are respectively expressed by the following equations.
第６図は誘導機５の力率に対するGTO１３〜
１８とダイオード１９〜２４の電流IF，IRの電流
分担の関係を示す図である。エネルギー蓄勢時の
電動機の力率を90％とすると、GTO１３〜１８
には95％の電動機電流が、ダイオード１９〜２４
には残りの５％の電動機電流が流れる。逆にエネ
ルギー放勢時の発電機の力率を90％とすると、ダ
イオード１９〜２４には95％の発電機電流が、
GTO１３〜１８には残りの５％の発電機電流が
流れる。 Figure 6 shows GTO13~ for the power factor of induction machine 5.
18 and diodes 19 to 24 in terms of current sharing of currents I F and IR . Assuming the power factor of the motor during energy storage is 90%, GTO13-18
95% of the motor current flows through diodes 19 to 24.
The remaining 5% of the motor current flows through. Conversely, if the power factor of the generator when energy is released is 90%, 95% of the generator current flows through diodes 19 to 24.
The remaining 5% of the generator current flows through GTOs 13-18.
本発明はこの関係に着目し、エネルギー蓄勢時
にGTOに流れる電流を大幅に抑えることにより、
要求されるGTOの容量を小さくするものである。 The present invention focuses on this relationship, and by significantly suppressing the current flowing through the GTO during energy storage,
This reduces the required GTO capacity.
いま、エネルギー放勢時に3.000〔kw〕（1.500
〔Ｖ〕），2.000〔Ａ〕）のエネルギーが要求されると
し、エネルギー放勢時の発電機力率を90％とする
と、発電機電流の基本波電流実効値は、
2.000／1.35×0.9＝1.646〔Ａ〕
となる。GTOに流れる電流IFは、
1.646×0.45×0.05＝37〔Ａ〕
ダイオードに流れる電流IRは
1.646×0.45×0.95＝704〔Ａ〕
となる。このように、GTOに要求される電流定
格は37〔Ａ〕でよいことになる。ところが、エネ
ルギー蓄勢時に3.000〔kw〕のエネルギーを蓄勢
するとGTOは704〔Ａ〕の電流を負担しなければ
ならない。そこで、エネルギー蓄勢時は1.000
〔kw〕のエネルギーを蓄勢するようにすれば、
GTOに流れる電流は1/3の234〔Ａ〕になり、それ
だけGTOの電流定格が小さくなる。 Currently, when the energy is released, 3.000 [kw] (1.500
[V]), 2.000 [A]) is required, and if the generator power factor at the time of energy release is 90%, then the fundamental wave current effective value of the generator current is 2.000/1.35×0.9= It becomes 1.646 [A]. The current I F flowing through the GTO is 1.646 x 0.45 x 0.05 = 37 [A], and the current I R flowing through the diode is 1.646 x 0.45 x 0.95 = 704 [A]. In this way, the current rating required for the GTO is only 37 [A]. However, when storing 3,000 [kw] of energy, the GTO must bear a current of 704 [A]. Therefore, when energy is stored, it is 1.000.
If you store [kw] of energy,
The current flowing through the GTO becomes 1/3, 234 [A], and the current rating of the GTO becomes smaller accordingly.
そこで、本発明では第４図に示すように、エネ
ルギー蓄勢電力基準値２８、エネルギー放勢電力
基準値２９を設定し、それらの基準値を蓄勢電力
基準値２８は1.000〔kw〕、放勢電力基準値２９は
3.000〔kw〕に設定する。そしてエネルギー蓄勢
時はスイツチ３０を閉じ、1.000〔kw〕の基準値
と、乗算器２７の出力（電力変換回路４の実際の
変換電力）とから誘導機５の要求すべり周波数△
を電力コントローラ３２で演算する。この値△
と誘導機５の実際の運転周波数oとが周波数
コントローラ３４で加算されて、その加算周波数
sにしたがつて電力変換回路４のGTOが制御さ
れ、誘導機５とフライホイール６には、直流き電
回路１から1.000〔kw〕のエネルギーが蓄えられ
る。 Therefore, in the present invention, as shown in FIG. Energy power standard value 29 is
Set to 3.000 [kw]. When storing energy, the switch 30 is closed, and the required slip frequency of the induction machine 5 is calculated from the reference value of 1.000 [kw] and the output of the multiplier 27 (actual converted power of the power conversion circuit 4).
is calculated by the power controller 32. This value△
and the actual operating frequency o of the induction machine 5 are added by the frequency controller 34, and the added frequency
The GTO of the power conversion circuit 4 is controlled according to s, and 1.000 [kw] of energy is stored in the induction machine 5 and flywheel 6 from the DC feeding circuit 1.
一方、エネルギー放勢時はスイツチ３１が閉じ
られ、3.000〔kw〕の放勢電力基準値がセツトさ
れ、この信号と乗算器２７の出力（電力変換回路
４の実際の変換電力）とから誘導機５の要求すべ
り周波数△を電力コントローラ３２で演算され
る。以下エネルギー放勢時と同様に、周波数コン
トローラを介して運転周波数sが決定され、電力
変換回路４のGTOが制御される。そして、フラ
イホイール６に蓄えられた運動エネルギーが発電
機（誘導機５）を回転させ、電力変換回路４によ
り直流電力に変換されて直流き電回路１へ放出さ
れる。したがつて、エネルギー蓄勢時には放勢時
よりも電力変換回路における変換電力が小さいか
ら、変換回路の半導体スイツチング素子に流れる
電流が小さくなる。その結果、半導体スイツチン
グ素子として容量の小さいものが使用できる。 On the other hand, at the time of energy release, the switch 31 is closed and a release power reference value of 3.000 [kw] is set, and this signal and the output of the multiplier 27 (actual converted power of the power conversion circuit 4) are used to generate the induction motor. The required slip frequency Δ of 5 is calculated by the power controller 32. Thereafter, as in the case of energy release, the operating frequency s is determined via the frequency controller, and the GTO of the power conversion circuit 4 is controlled. The kinetic energy stored in the flywheel 6 rotates the generator (induction machine 5), is converted into DC power by the power conversion circuit 4, and is discharged to the DC feeding circuit 1. Therefore, since the converted power in the power converter circuit is smaller when energy is stored than when it is released, the current flowing through the semiconductor switching element of the converter circuit becomes smaller. As a result, semiconductor switching elements with small capacitance can be used.
エネルギー蓄勢時の変換電力は放勢時に比べて
小さくなる。放勢エネルギーと同一のエネルギー
を蓄勢するには、蓄勢時は放熱時よりも蓄勢時間
が長くなり、電力変換回路の作動時間も長くなる
が、エネルギー蓄勢効果をそこねるものではな
い。 The converted power during energy storage is smaller than when energy is released. In order to store the same energy as the released energy, the energy storage time will be longer than the heat dissipation time, and the operating time of the power conversion circuit will also be longer, but this does not impair the energy storage effect.
以上説明したように、本発明は、エネルギー蓄
勢電力を放勢電力よりも小さくなるように電力変
換回路の半導体スイツチング素子を制御するか
ら、エネルギー蓄勢時に半導体スイツチング素子
に流れる電流が小さくなり、それだけ容量の小さ
な半導体スイツチング素子が変換回路に使用でき
ると共に、そのゲート駆動回路の定格も低減でき
るという効果がある。 As explained above, since the present invention controls the semiconductor switching element of the power conversion circuit so that the energy storage power is smaller than the release power, the current flowing through the semiconductor switching element during energy storage becomes smaller. This has the effect that a semiconductor switching element with a smaller capacitance can be used in the conversion circuit, and the rating of the gate drive circuit can also be reduced.
第１図は従来のエネルギー蓄勢装置を示す回路
図、第２，３図は第１図の動作説明図、第４図は
本発明の一実施例の回路図、第５，６図は本発明
の動作説明図である。
１……直流き電回路、４……電力変換回路、５
……誘導機、６……フライホイール、２５……直
流電流検出器、２６……直流電圧検出器、２８…
…エネルギー蓄勢電力基準設定手段、２９……エ
ネルギー放勢電力基準設定手段、３４……加算
器、３６……ゲートパルス発生器、なお、図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。
Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional energy storage device, Figs. 2 and 3 are explanatory diagrams of the operation of Fig. 1, Fig. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and Figs. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the invention. 1...DC feeding circuit, 4...Power conversion circuit, 5
...Induction machine, 6...Flywheel, 25...DC current detector, 26...DC voltage detector, 28...
... Energy storage power standard setting means, 29 ... Energy release power standard setting means, 34 ... Adder, 36 ... Gate pulse generator, In addition, in the figure,
The same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
列接続したものをブリツジ結線した電力変換回路
の一端に、直流電源回路を、他端にフライホイー
ルを連結した誘導機を接続したエネルギー蓄勢装
置において、エネルギー蓄勢電力基準値設定手段
と該基準値よりも大きい基準値であるエネルギー
放勢電力基準値設定手段と、各々設定された電力
基準値が変換電力となるように該電力変換回路の
半導体スイツチング素子を制御する手段を有する
エネルギー蓄勢制御装置。1 In an energy storage device, a DC power supply circuit is connected to one end of a power conversion circuit in which semiconductor switching elements and diodes are connected in anti-parallel to each other in a bridge connection, and an induction motor connected to a flywheel is connected to the other end. A power reference value setting means, an energy release power reference value setting means having a reference value larger than the reference value, and controlling a semiconductor switching element of the power conversion circuit so that the respective set power reference values become converted power. An energy storage control device having means for
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58068559A JPS59194643A (en) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | Energy accumulation controller |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP58068559A JPS59194643A (en) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | Energy accumulation controller |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS59194643A JPS59194643A (en) | 1984-11-05 |
| JPS635981B2 true JPS635981B2 (en) | 1988-02-06 |
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Family Applications (1)
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-
1983
- 1983-04-18 JP JP58068559A patent/JPS59194643A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11377447B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-07-05 | Madrigal Pharmaceuticals, Inc. | Targeted therapeutics |
| US11491145B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-11-08 | Madrigal Pharmaceuticals, Inc. | Combination therapies comprising targeted therapeutics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59194643A (en) | 1984-11-05 |
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