KR100998873B1 - Power storage unit of DC electric railway - Google Patents

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Abstract

[기술적 과제] 전기 차로의 전력 공급, 및 회생 전력의 흡수가 스텝 업/다운 초퍼에 의해 전기 이중 층 커패시터를 충전/방전시켜 수행되는 전력 저장 장치에서, 부하 저항 기구가 불필요하고, 상기 전기 차의 회생 실효 방지 및 과전압에 대한 상기 전기 이중 층 커패시터의 보호가 상기 커패시터의 용량 증대 없이 달성되는 수단을 제공한다. [Technical Problem] In a power storage device in which power supply to an electric vehicle and absorption of regenerative power are performed by charging / discharging an electric double layer capacitor by a step up / down chopper, a load resistance mechanism is unnecessary, and It provides a means by which regenerative failure prevention and protection of the electrical double layer capacitor against overvoltage are achieved without increasing the capacity of the capacitor.

[해결 수단] 상기 전기 차 2에는 특정 수준을 초과하는 팬터그래프 점 전압에 따라 회생 전류를 100% 에서 0% 까지 감소시키는 기능이 구비된다. 상기 이중 층 커패시터 4A이 임의의 전압까지 충전되면, 공급 케이블의 저압을 상기 전기 차 2의 회생 전류 감소 제어 기능을 가동시키는 수준까지 증가시켜, 상기 스텝 업/다운 초퍼 4B의 제어 영역 4C에서 회생 실효 방지 제어를 수행한다.[Resolution] The electric vehicle 2 is provided with a function of reducing the regenerative current from 100% to 0% according to the pantograph point voltage exceeding a certain level. When the double layer capacitor 4A is charged to an arbitrary voltage, the low voltage of the supply cable is increased to a level that activates the regenerative current reduction control function of the electric vehicle 2, thereby regenerative failure in the control region 4C of the step up / down chopper 4B. Perform preventive control.

Description

직류 전기 철도의 전력 저장 장치{Power storage unit of DC electric railway}Power storage unit of DC electric railway

본 발명은 전기 차에 전력을 공급하고 회생(回生) 전력을 흡수하는, 직류 전기 철도 시스템의 전력 저장 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기 저장 매체가 임의의 전압을 초과하는 수준으로 충전되었을 때, 전기 차의 회생 실효(失效)를 방지하는 전력 저장 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power storage device of a direct current electric rail system that powers an electric vehicle and absorbs regenerative power. In particular, the present invention relates to a power storage device that prevents regenerative failure of an electric vehicle when the electric storage medium is charged to a level exceeding any voltage.

일반적으로, 회생 제동 하에서 전기 차에 의해 생산된 모든 회생 전력이 항상 차량의 시동 및/또는 가속에 사용되는 것은 아니다. 따라서 사용되지 않은 회생 전력은 잉여 전력이 된다. 상기 잉여 회생 전력의 효과적인 사용을 위해, 공급 케이블이 전력 저장 장치와 평행하게 배치된 시스템이 제안되고 있다. 상기 시스템은 잉여 회생 전력이 전력 저장 매체에 의해 흡수되도록 전력 저장 매체 및 직류/직류 컨버터를 포함한다. In general, not all regenerative power produced by an electric vehicle under regenerative braking is always used for starting and / or accelerating the vehicle. Therefore, unused regenerative power becomes surplus power. For the effective use of the surplus regenerative power, a system has been proposed in which the supply cable is arranged in parallel with the power storage device. The system includes a power storage medium and a direct current / direct current converter such that surplus regenerative power is absorbed by the power storage medium.

상기 언급된 전력 저장 장치의 한 단점은 상기 전력 저장 매체가 풀(full) 충전되면 회생 전력을 더 이상 흡수할 수 없다는 것이다. 풀 충전된 상태 하에서, 전기 차가 회생 제동되면, 상기 전기 차에서 회생 실효가 된다. 따라서 이 상태에서 회생 작동은 중단되게 되며, 제동 시스템이 전기 제동으로부터 기계적 제동으로 전환 수행된다. 그러나, 상기 전환 동작 때문에, 제동 지연이 일어나게 된다. 이러한 제동 지연으로 인해, 기계적 제동에 의한 급격한 제동은 전기 차를 목적하는 정지 위치에 정지시키는 것에 대한 실패, 휠에 대한 브레이크 슈즈의 증가된 마찰, 마모에 의한 수명 단축 등과 같은 문제를 야기하게 한다. One disadvantage of the above mentioned power storage device is that once the power storage medium is full charged it can no longer absorb regenerative power. Under the fully charged state, when the electric vehicle is regeneratively braked, the regenerative effectiveness becomes effective in the electric vehicle. In this state, therefore, the regenerative operation is stopped, and the braking system is switched from electric braking to mechanical braking. However, because of the switching operation, a braking delay occurs. Due to this braking delay, sudden braking by mechanical braking causes problems such as failure to stop the electric vehicle in the desired stop position, increased friction of the brake shoes against the wheel, shortened life due to wear, and the like.

상기 문제를 해결하기 위해, 부하 저항이 스위치를 통해 전기 이중 층 커패시터와 병렬로 배열되고, 과전압 계측기가 상기 커패시터의 완전히 충전된 상태를 감지하기 위해 배치된 시스템이 제안되고 있다. 즉, 과전압 계측기가 완전히 충전된 상태를 감지하면, 상기 스위치는 닫혀, 상기 커패시터를 바이 패싱하여 회생 전류를 부하 저항으로 인가하고, 상기 부하 저항이 상기 회생 전력을 열로 소비하도록 한다. 이로 인해, 상기 전기 이중 층 커패시터는 과전압으로부터 보호된다. 상기 언급된 시스템은 아래에 리스트된 특허 참고 문헌 1에 실시예로서 개시되어 있다. In order to solve this problem, a system has been proposed in which a load resistor is arranged in parallel with an electrical double layer capacitor via a switch and an overvoltage meter is arranged to detect a fully charged state of the capacitor. That is, when the overvoltage meter senses a fully charged state, the switch closes, bypassing the capacitor to apply a regenerative current to the load resistor, and allow the load resistor to consume the regenerative power as heat. As a result, the electric double layer capacitor is protected from overvoltage. The above-mentioned system is disclosed as an example in patent reference 1 listed below.

상기 언급된 시스템 이외의 또 다른 시스템이 제안되고 있다. 이 시스템에서는, 커패시터의 전압이 기 설정된 수준 이상인 것이 감지되면, 제어 명령이 공급 변전소의 주 구성(반도체 전원 컨버터, 테이프된 트랜스포머, 등..)의 제어부에 인가되어, 변전소의 출력 전압을 감소시켜, 공급 케이블의 과전압을 방지하고, 과전압으로부터 전기 이중 커패시터를 보호한다. 이러한 시스템은 아래에 리스트된 특허 참고 문헌 2의 실시예로서 개시되어 있다.  Other systems have been proposed other than those mentioned above. In this system, when it is sensed that the voltage of the capacitor is above the preset level, a control command is applied to the control unit of the main configuration of the supply substation (semiconductor power converter, taped transformer, etc.) to reduce the output voltage of the substation. Prevent overvoltage of the supply cable, and protect the electrical double capacitor from overvoltage. Such a system is disclosed as an example of patent reference 2 listed below.

특허 참고 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 제2001-206110Patent Reference 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-206110

특허 참고 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 제2003-237431Patent Reference 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-237431

특허 참고 문헌 1에 개시된 시스템에서, 상기 이중 층 커패시터가 풀 충전된 상태에 도달하면, 상기 전기 차로부터의 상기 회생 전류는 상기 부하 저항에 인가되고, 그에 따라 상기 회생 전력의 흡수가 수행된다. 비록, 이 시스템에서, 전기 차의 회생 실효가 방지되고, 상기 전기 이중 층 커패시터가 과전압으로부터 보호됨이 달성되나, 부하 저항 기구뿐만 아니라 환기 기구 및 열 방사 기구가 상기 부하 저항 기구에 의해 생성된 특정 양의 열을 확산 처리하기 위해 구비될 것이 요구된다. 따라서, 상기 시스템상 상기 기구들을 장착하기 위한 공간과 상기 기구를 위한 비용이 필연적으로 필요하게 된다. 비록 상기 전기 이중 층 커패시터의 용량을 증가시키는 것으로, 상기 부하 저항에 의한 전력 흡수를 감소시킬 수 있으나, 이러한 방법은 전기 이중 층 커패시터의 크기의 증대 및 커패시터에 대한 비용 증대를 야기할 수 있다. In the system disclosed in Patent Reference 1, when the double layer capacitor reaches a full charged state, the regenerative current from the electric vehicle is applied to the load resistor, so that the absorption of the regenerative power is performed. Although in this system, regenerative failure of the electric vehicle is prevented and it is achieved that the electric double layer capacitor is protected from overvoltage, the ventilation resistor and the heat radiating mechanism as well as the load resistance mechanism are produced by the specific amount generated by the load resistance mechanism. It is required to be provided for diffusing the heat of. Thus, space for mounting the instruments on the system and the cost for the instruments are inevitably needed. Although increasing the capacity of the electric double layer capacitor can reduce power absorption by the load resistance, this method can cause an increase in the size of the electric double layer capacitor and an increase in the cost for the capacitor.

특허 참고 문헌 2에 개시된 시스템에서는, 상기 커패시터 전압이 기 설정된 수준을 초과하면, 공급 변전소의 출력 전압을 감소시키는 제어가 이루어진다. 그러나 이 시스템에서, 전력 소비 중인 또 다른 전기 차가 존재하지 않는다면, 공급 케이블의 전압은 낮아질 수 없다. 따라서, 이러한 수단에서는, 상기 전기 차로부터의 회생 전력에 의해 유도된 과전압으로부터 상기 커패시터를 언제나 확실하게 보호할 수 있는 것은 아니며, 상기 보호는 또 다른 전기 차의 운행 상태에 좌우된다. 게다가, 상기 공급 변전소가, 테이프된 트랜스포머와 반도체 전력 컨버터와 같이, 그로부터의 출력 전압을 조절하는 기능이나 기구가 없는 경우에는, 상기 수단은 새로운 공급 변전소가 제공되지 않는 한, 실용적으로 이용되지 못하게 된다. 따라서, 특허 참고 문헌 2의 시스템을 실용적으로 이용할 수 있는 전기 기구는 제한되게 되며, 따라서 상기 전기 기구가 상기 시스템을 실용적으로 이용할 수 없는 유형이면, 상기 전기 기구를 교체하는 것이 필요하게 되며, 이러한 교체는 기구에 대하여 과다한 비용을 소요하게 한다. In the system disclosed in Patent Reference 2, when the capacitor voltage exceeds a predetermined level, control is made to reduce the output voltage of the supply substation. However, in this system, the voltage of the supply cable cannot be lowered unless there is another electric vehicle consuming power. In this means, therefore, it is not always possible to reliably protect the capacitor from overvoltage induced by regenerative power from the electric vehicle, and the protection depends on the running state of another electric vehicle. In addition, if the supply substation lacks a function or mechanism for regulating the output voltage therefrom, such as a taped transformer and a semiconductor power converter, the means may not be practically used unless a new supply substation is provided. . Therefore, the electric apparatus that can practically use the system of Patent Reference 2 is limited, and therefore, if the electric apparatus is of a type in which the system is not practically available, it is necessary to replace the electric apparatus. The cost of the apparatus is excessive.

따라서, 본 발명의 목적은 직류/직류 컨버터로 전력 저장 매체를 충전/방전하는 것으로 전기 차로의 전력 공급 및 회생 전력의 흡수를 수행하는 전력 저장 장치의 분야에 있어서, 상기 전기 차의 회생 실효를 방지하고, 과전압으로부터 상기 전력 저장 매체를 확실히 보호하고, 부하 저항 기구, 환기 기구, 및 열 방사 기구가 불필요하고, 전력 저장 매체의 확장이 불필요하고, 존재하는 공급 변전소의 기구를 실용적으로 이용할 수 있는, 직류 전기 철도 시스템의 전력 저장 장치를 제공하고자 한다. Accordingly, an object of the present invention is to prevent the regenerative failure of the electric vehicle in the field of a power storage device which performs power supply to the electric vehicle and absorption of regenerative power by charging / discharging the electric power storage medium with a DC / DC converter. To reliably protect the power storage medium from overvoltage, eliminate the need for a load resistance mechanism, a ventilation mechanism, and a heat radiating mechanism, no need for expansion of the power storage medium, and a practical use of the existing supply substation mechanism, It is an object of the present invention to provide a power storage device for a DC electric railway system.

상기 언급한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 하기 수단들을 제공한다. In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides the following means.

(1) 전기 차로의 전력 공급, 및 회생 전류를 감소시키기 위한 기능이 구비된 상기 전기 차에 의한 회생 전력의 흡수가 직류/직류 컨버터에 의해 전력 저장 매체가 충전/방전되어 수행되는 직류 전기 철도 시스템의 전력 저장 장치에서, 상기 전력 저장 매체가 임의의 전압까지 충전되었을 때, 공급 케이블의 전압을 상기 전기 차의 상기 회생 전류의 감소 제어 기능을 가동시키는 수준으로 증가시키는 회생 실효 방지 제어 수단이 상기 직류/직류 컨버터에 제공되어 있는 것을 특징으로 한다. (1) A direct current electric railway system in which power supply to an electric lane and absorption of regenerative power by the electric vehicle equipped with a function for reducing regenerative current are performed by charging / discharging a power storage medium by a DC / DC converter. In the power storage device of claim 1, when the power storage medium is charged up to a certain voltage, the regenerative anti-impact control means for increasing the voltage of the supply cable to a level for activating the reduction control function of the regenerative current of the electric vehicle is performed. / Is provided in the DC converter.

(2) 전기 차로의 전력 공급, 및 회생 전류를 감소시키기 위한 기능이 구비된 상기 전기 차에 의한 회생 전력의 흡수가 직류/직류 컨버터에 의해 전력 저장 매체가 충전/방전되어 수행되는 직류 전기 철도 시스템의 전력 저장 장치에서, 상기 전력 저장 매체가 풀 수준 전압까지 충전되었을 때, 공급 케이블의 전압을 상기 전기 차의 상기 회생 전류를 영으로 만드는 수준까지 증가시키는 회생 실효 방지 제어 수단이 상기 직류/직류 컨버터에 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.  (2) DC electric railway system in which power supply to an electric lane and absorption of regenerative power by the electric vehicle equipped with a function for reducing regenerative current are performed by charging / discharging a power storage medium by a DC / DC converter. In the power storage device of claim 1, when the power storage medium is charged to a full level voltage, regenerative anti-integrity control means for increasing the voltage of a supply cable to a level which makes the regenerative current of the electric vehicle zero. Characterized in that provided.

(3) 전기 차로의 전력 공급, 및 회생 전류를 감소시키기 위한 기능이 구비된 상기 전기 차에 의한 회생 전력의 흡수가 직류/직류 컨버터에 의해 전력 저장 매체가 충전/방전되어 수행되는 직류 전기 철도 시스템의 전력 저장 장치에서, 상기 전력 저장 매체가 임의의 전압까지 충전되었을 때, 공급 케이블의 전압을 상기 전기 차의 상기 회생 전류의 감소 제어 기능을 가동시키는 수준으로 증가시키고, 상기 전력 저장 매체의 전압의 증가에 따라 상기 공급 케이블의 전압을 증가시켜 상기 회생 전류를 감소시키는 정도를 증가시키고, 상기 전력 저장 매체가 풀 수준 전압까지 충전되었을 때, 상기 공급 케이블의 전압을 상기 전기 차의 상기 회생 전류의 감소 제어 기능에 의해 상기 회생 전류를 영으로 만드는 수준까지 증가시키는, 회생 실효 방지 제어 수단이 상기 직류/직류 컨버터에 제공되어 있는 것을 특징으로 한다. (3) DC electric railway system in which power supply to an electric lane and absorption of regenerative power by the electric vehicle equipped with a function for reducing regenerative current are performed by charging / discharging a power storage medium by a DC / DC converter. In the power storage device of the power storage device, when the power storage medium is charged up to a certain voltage, the voltage of the supply cable is increased to a level that activates the reduction control function of the regenerative current of the electric vehicle, the voltage of the power storage medium Increasing the voltage of the supply cable with an increase increases the decrease in the regenerative current, and when the power storage medium is charged to a full level voltage, the voltage of the supply cable is reduced in the regenerative current of the electric vehicle. Regenerative failure preventing control means for increasing the regenerative current to zero by a control function The DC / DC converter is characterized in that it is provided.

(4) 상기 직류/직류 컨버터는 스텝 업/다운 초퍼인 것을 특징으로 한다. (4) The DC / DC converter is a step up / down chopper.

(5) 상기 전력 저장 매체는 전기 이중 층 커패시터인 것을 특징으로 한다. (5) The power storage medium is characterized by an electric double layer capacitor.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 철도의 공급 시스템의 요부 구성을 보여주는 도면이다. 1 is a view showing the main configuration of the supply system of the DC railway according to an embodiment of the present invention.

도 2는 전기 차에 구비된 회생 전류 감소 기능의 특징을 보여주는 그래프이다. 2 is a graph showing the characteristics of the regenerative current reduction function provided in the electric vehicle.

도 3은 정상 제어와 회생 실효 방지 제어 양측에서 전류/전압 제어의 다양한 영역들을 보여주는 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing various regions of current / voltage control in both normal control and regenerative stalemate control.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 전기 철도용 공급 시스템의 요부 구성을 보여주는 도면이다. 즉, 본 실시예에서, 전기 차에 구비된 회생 전류 감소 제어 기능(특정 수준 이상의 팬터그래프 점 전압에 따라 회생 전류를 100% 에서 0% 까지 감소시키는 기능)을 이용하여, 전력 저장 매체의 전압의 증가에 따라 공급 케이블의 전압을 증가시키는 직류/직류 컨버터용 회생 실효 방지 제어 수단들이 제공된다. 1 is a view showing a main configuration of a supply system for a DC electric railway according to an embodiment of the present invention. That is, in this embodiment, the voltage of the power storage medium is increased by using the regenerative current reduction control function (the function of reducing the regenerative current from 100% to 0% according to the pantograph point voltage above a certain level) provided in the electric vehicle. There is provided regenerative stabilization control means for a DC / DC converter which increases the voltage of the supply cable.

본 발명의 상기 실시예에 따른 전력 저장 장치에서는 전기 차가 회생 전류 감소 제어 기능을 가지도록 구비된다. 이러한 제어 기능은 현존하는 전기 차들에의해 제공되며, 전기 차의 팬터그래프 점 전압을 모니터하여, 상기 전압이 특정 수준을 초과하면, 상기 회생 전류는 상기 전압에 따라 100%에서 0 %로 감소되어, 상기 팬터그래프 점 전압이 과다하게 높은 수준까지 증가하는 것을 방지한다. 일반 적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 직류 1500V 형태의 전기 차에서, 상기 팬터그래프 점 전압이 직류 1600V 이하일 때 감소율이 1.0(감소량 0%)까지, 상기 팬터그래프 점 전압이 직류 1800V 이하일 때 감소율이 0(감소량 100%)까지, 그리고 상기 팬터그래프 점 전압이 직류 1600V 내지 직류 1800V 의 범위 내에 있을 때 감소율이 상기 전압에 비례하여 0으로 선형적으로 감소 제어되도록 상기 회생 전류의 제어가 이루어진다. 회생 전류의 감소에 의해 생성된 잉여 량의 회생 전력은 기계적 제동에 의해 흡수된다. 본 실시예에서, 상기 전력 저장 매체로 전기 이중 층 커패시터 4A가 사용되며, 직류/직류 컨버터로 스텝 업/다운 초퍼 4B가 사용된다. 그러나, 상기 전력 저장 매체 4A 및 직류/직류 컨버터 4B 의 사용으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다. In the power storage device according to the embodiment of the present invention, the electric vehicle is provided to have a regenerative current reduction control function. This control function is provided by existing electric vehicles and monitors the pantograph point voltage of the electric vehicle, if the voltage exceeds a certain level, the regenerative current is reduced from 100% to 0% according to the voltage, Prevents the pantograph point voltage from increasing excessively to high levels. In general, as shown in FIG. 2, in an electric vehicle of the DC 1500V type, the reduction rate is 1.0 (decrease amount 0%) when the pantograph point voltage is 1,600 V or less, and the reduction rate is 0 when the pantograph point voltage is 1DC or less. The regenerative current is controlled so that the reduction rate is linearly reduced and controlled to 0 in proportion to the voltage up to (a reduction amount 100%) and when the pantograph point voltage is within a range of DC 1600V to DC 1800V. The surplus amount of regenerative power generated by the reduction of regenerative current is absorbed by mechanical braking. In this embodiment, an electric double layer capacitor 4A is used as the power storage medium, and a step up / down chopper 4B is used as the DC / DC converter. However, the present invention is not limited to the use of the power storage medium 4A and the DC / DC converter 4B.

상기 회생 전류 감소 제어 기능이 구비된 전기 차를 실용적으로 사용하는 직류 전기 철도 시스템에서, 상기 시스템의 전력 저장 장치 4는 상기 전기 이중 층 커패시터 4A, 상기 스텝 업/다운 초퍼 4B, 및 제어 장치로서 초퍼 제어 영역 4C을 포함하는 메인 회로를 포함한다. In a DC electric railway system that practically uses an electric vehicle equipped with the regenerative current reduction control function, the power storage device 4 of the system includes the electric double layer capacitor 4A, the step up / down chopper 4B, and a chopper as a control device. It includes a main circuit including a control region 4C.

상기 초퍼 제어 영역 4C은 통상적인 전력 저장 장치에 구비된 것과 동일한 충전/방전 제어 기능을 가지며, 전기 차로의 전력 공급 수행 및 회생 전력 흡수를 위해 상기 스텝 업/다운 초퍼 4B의 업/다운 동작의 전환과 상기 초퍼의 전도율 제어가 공급 케이블 전압의 감지된 신호 Vt 와 충전/방전 제어 전압 사이의 비교에 의해 수행된다. The chopper control region 4C has the same charge / discharge control function as that provided in the conventional power storage device, and switches the up / down operation of the step up / down chopper 4B to perform power supply to the electric vehicle and absorb regenerative power. And conductivity control of the chopper is performed by comparison between the sensed signal Vt of the supply cable voltage and the charge / discharge control voltage.

예를 들어, 전기 차의 전력 운행에 의해, 상기 공급 케이블 전압 Vt 이 특정 값 미만으로 낮아지면, 상기 초퍼 제어 영역 4C 이 상기 초퍼 4B가 스텝 업 동작을 하게 하여, 상기 전기 차의 운행을 위해 필요한 전력의 일부 또는 전부가 방전 전력으로 상기 커패시터 4A로부터 공급되도록 한다. 반면에, 상기 전기 차의 회생 제동 때문에, 상기 공급 케이블 전압 Vt 이 상기 특정 값을 초과하는 값으로 증가되면, 상기 초퍼 제어 영역 4C 는 상기 초퍼 4B가 스텝 다운 동작을 하게 하여, 상기 회생 전력의 일부 또는 전부가 상기 커패시터 4A에 의해 충전 전력으로 흡수되도록 한다. 상기 충전/방전 동작을 수행하기 위해 요구되는 양의 충전/방전 전력은 상기 스텝 업/다운 초퍼 4B의 전도율 제어로 조정된다. For example, when the supply cable voltage Vt is lowered below a specific value by electric power running of the electric vehicle, the chopper control region 4C causes the chopper 4B to step up, and is required for the operation of the electric vehicle. Some or all of the power is supplied from the capacitor 4A as discharge power. On the other hand, if the supply cable voltage Vt is increased to a value exceeding the specific value due to regenerative braking of the electric vehicle, the chopper control area 4C causes the chopper 4B to step down, thereby partially regenerating the regenerative power. Or all are absorbed by the capacitor 4A into charging power. The amount of charge / discharge power required to perform the charge / discharge operation is adjusted by the conductivity control of the step up / down chopper 4B.

상기 언급된 바와 같은 충전/방전 제어 기능뿐만 아니라, 상기 실시예의 상기 초퍼 제어 영역 4C에는, 상기 전기 이중 층 커패시터 4A가 임의의 전압까지 충전되면, 공급 케이블의 전압을 상기 전기 차에 구비된 상기 회생 전류 감소 제어 기능을 작동시키는 수준까지 증가시키는 회생 실효 방지 제어 수단이 제공된다. 한편, 하나의 실례를 보여주는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 커패시터 4A의 전압의 증가에 따라 상기 전기 차의 회생 전류 감소 정도를 증가시키기 위해 상기 공급 케이블의 전압이 증가되고, 상기 커패시터 4A가 풀 수준 전압으로 충전되면 상기 회생 전류가 제로가 되도록, 상기 제어가 이루어진다. 이와 같은 회생 실효 방지 제어 수단의 구비 때문에, 상기 커패시터 4A의 과충전, 즉 상기 커패시터의 풀 충전을 초과하는 충전,이 억제되고, 따라서 상기 커패시터 4A는 부하 저항 기구 없이, 그리고 상기 커패시터 4A의 용량 증대 없이 과전압으로부터 보호된다. 또한, 상기 전기 차에 구비된 상기 회생 전류 감소 기능에 의해, 상기 전기 차의 회생 실효가 억제된다. In addition to the charge / discharge control function as mentioned above, in the chopper control region 4C of the embodiment, when the electric double layer capacitor 4A is charged to a certain voltage, the voltage of the supply cable is regenerated in the electric vehicle. There is provided a regenerative anti-anticipation control means for increasing up to the level at which the current reduction control function is activated. Meanwhile, as shown in FIG. 3 showing one example, as the voltage of the capacitor 4A increases, the voltage of the supply cable is increased to increase the degree of reduction of the regenerative current of the electric vehicle, and the capacitor 4A is full. The control is made so that the regenerative current becomes zero when charged to the level voltage. Due to the provision of such regenerative stabilization control means, overcharge of the capacitor 4A, i.e., charge exceeding the full charge of the capacitor, is suppressed, so that the capacitor 4A is without a load resistance mechanism and without increasing the capacity of the capacitor 4A. Protected against overvoltage Further, the regenerative effectiveness of the electric vehicle is suppressed by the regenerative current reducing function provided in the electric vehicle.

하기에서, 도 3에 기초한 실시예와 같은 직류 전기 철도용 공급 시스템을 참고하여, 상기 전기 이중 층 커패시터 4A의 가동 전압이 직류 400V 내지 직류 1000V(완전 충전 전압) 인 경우, 상기 회생 실효 방지 제어 수단의 동작을 설명한다. In the following, with reference to a supply system for a DC electric railway as in the embodiment based on FIG. 3, when the operating voltage of the electric double layer capacitor 4A is DC 400V to DC 1000V (full charge voltage), the regenerative anti-validation control means The operation of the will be described.

상기 커패시터 4A 전압이 직류 400V 내지 직류 800V인 때, 상기 초퍼 제어 영역 4C은 상기 커패시터 4A 의 충전/방전 제어(일반 제어)를 수행하여, 상기 공급 케이블이 약 1650V 의 전압을 가지도록 하며, 따라서 상기 전기 차의 상기 회생 전류의 약 100%가 회생 된다. When the capacitor 4A voltage is between 400V DC and 800V DC, the chopper control region 4C performs charge / discharge control (general control) of the capacitor 4A so that the supply cable has a voltage of about 1650V. About 100% of the regenerative current of the electric vehicle is regenerated.

상기 커패시터 4A의 전압이 특정 값인 800V를 초과하여 1000V(풀 충전 전압)에 인접하면, 상기 초퍼 제어 영역 4C의 회생 실효 방지 제어 수단은 상기 공급 케이블의 전압을 증가시켜, 상기 전기 차 2에 구비된 상기 회생 전류 감소 제어 기능이 동작하기 시작하여 상기 회생 전류를 감소시키게 된다. 이 경우에 상기 커패시터 4A의 전압이 800V 내지 1000V(풀 충전 전압)의 범위 내이면, 상기 스텝 업/다운 초퍼 4B는 그 전도율 제어를 이용하여 상기 공급 케이블의 전압이 1650V 내지 1800V 의 범위 내에 있도록 제어 또는 조절하여 상기 전기 차 2가 상기 회생 전류를 감소시키도록 한다. 특히, 상기 커패시터 4A가 1000V의 전압(풀 충전 전압)을 나타내면, 상기 공급 케이블의 전압은 1800 V 까지 제어되고, 따라서 상기 전기 차 2의 상기 회생 전류는 영이 된다. When the voltage of the capacitor 4A exceeds 1000 V (full charge voltage) in excess of a specific value, the regenerative anti-corruption control means of the chopper control region 4C increases the voltage of the supply cable, so that the electric vehicle 2 is provided. The regenerative current reduction control function starts to operate to reduce the regenerative current. In this case, if the voltage of the capacitor 4A is in the range of 800V to 1000V (full charge voltage), the step up / down chopper 4B uses the conductivity control to control the voltage of the supply cable to be in the range of 1650V to 1800V. Or adjust so that the electric vehicle 2 reduces the regenerative current. In particular, when the capacitor 4A exhibits a voltage of 1000V (full charge voltage), the voltage of the supply cable is controlled to 1800V, so that the regenerative current of the electric vehicle 2 becomes zero.

따라서, 상기 회생 실효 방지 제어 수단에 의한 제어의 동안, 상기 전기 차 2에 의해 소비되지 않은 잉여 에너지는 상기 공급 케이블의 전압의 증가 때문에 필연적으로 잔존하게 된다. 그러나, 상기 회생 전류 감소 제어 기능의 사용으로 인해, 상기 전기 차 2는 상기 공급 케이블의 전압 증가에 의해 유도되는, 상기 커패시터 4A의 풀 충전을 초과하는 과 충전을 야기하는 회생 제동의 수행이 억제되며, 회생 실효 발생 이전에 기계적 제동이 이루어져, 회생 실효가 유도되지 않는다. 또한, 상기 커패시터 4A의 과충전이 억제되기 때문에, 과전압도 억제된다. 또한, 회생 실효가 발생하지 않기 때문에, 전기 제동에서 기계적 제동으로의 전환에 의해 야기되는 의도하지 않은 급제동이 발생하지 않으며, 따라서 상기 전기 차를 목적하는 정지 위치에서 정지시키지 못하는 실패, 그리고 상기 휠에 대한 브레이크 슈즈의 마찰 마모의 증가에 의한 수명 단축 등과 같은 다양한 문제점이 해결된다. Therefore, during the control by the regenerative stabilization control means, surplus energy not consumed by the electric vehicle 2 inevitably remains due to the increase in the voltage of the supply cable. However, due to the use of the regenerative current reduction control function, the electric vehicle 2 is suppressed from performing the regenerative braking causing overcharge exceeding the full charge of the capacitor 4A, induced by the voltage increase of the supply cable. However, mechanical braking is performed before regenerative failure occurs, so that regenerative failure is not induced. In addition, since overcharge of the capacitor 4A is suppressed, overvoltage is also suppressed. In addition, because no regenerative failure occurs, unintended sudden braking caused by the transition from electric braking to mechanical braking does not occur, thus failing to stop the electric vehicle at the desired stop position, and the wheel Various problems such as shortening of life due to increased frictional wear of the brake shoes are solved.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전력 저장 장치는 전력 저장 매체의 전압의 증가에 따라 상기 공급 케이블의 전압을 증가시키는 기능을 수행하는 제어 수단이 구비되어, 하기와 같은 효과들을 달성한다. As described above, the power storage device of the present invention is provided with control means for performing the function of increasing the voltage of the supply cable in accordance with the increase of the voltage of the power storage medium, to achieve the following effects.

(1) 전기 차의 회생 실효가 억제된다. (1) The regenerative effectiveness of the electric vehicle is suppressed.

(2) 전력 저장 매체가 과전압으로부터 보호된다.(2) The power storage medium is protected from overvoltage.

(3) 상기 전력 저장 매체의 필요 용량이 작기 때문에, 상기 전력 저장 매체가 작으면서, 저비용의 구조로 달성될 수 있다. (3) Since the required capacity of the power storage medium is small, the power storage medium can be achieved while having a low cost structure.

(4) 부하 저항 기구, 환기 기구 및 열 방사 기구가 불필요하기 때문에, 이와 같은 기구들을 장착하기 위한 공간이 요구되지 않으며, 이들 기구로 인한 비용이 절약된다. (4) Since the load resistance mechanism, the ventilation mechanism and the heat radiating mechanism are unnecessary, no space for mounting such mechanisms is required, and the cost due to these mechanisms is saved.

(5) 기존의 공급 변전소를 실용적으로 사용할 수 있으므로, 기구들의 교체 및 변경이 불필요하며, 따라서 본 발명은 다양한 전기 철도 시스템들에 널리 사용될 수 있으며, 기구들의 교체 및 변경을 위한 비용이 요구되지 않는다. (5) Since the existing supply substation can be used practically, replacement and modification of the apparatus are unnecessary, and thus the present invention can be widely used in various electric railway systems, and no cost for replacement and modification of the apparatus is required. .

Claims (6)

전기차의 역행전력 공급 또는 회생전류 감소 제어기능을 갖는 전기차의 회생 전력의 흡수를 직류/직류 컨버터에 의한 전력 저장 매체의 충방전으로 실행하는 직류 전기 철도의 전력 저장 장치에 있어서,In the electric power storage device of a direct current electric railroad which performs recharging of the regenerative electric power of an electric vehicle which has the function of supplying back electric power of an electric vehicle or regenerative current reduction control, by charging / discharging of the electric power storage medium by a DC / DC converter, 상기 전력 저장 매체는 전기 이중 층 커패시터(4A)이며, 상기 직류/직류 컨버터는, 상기 전기 이중 층 커패시터(4A)가 소정의 전압까지 충전되었을 때, 상기 전기차의 회생전류 감소 제어기능이 동작하는 전압까지 궤전선의 전압을 상승시켜, 상기 이중충 커패시터(4A)의 전압상승에 따라 궤전선의 전압이 상승되어 전기차의 회생전류 감소량을 크게 하는 회생 실효 방지 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 직류 전기 철도의 전력 저장 장치.The electric power storage medium is an electric double layer capacitor 4A, and the DC / DC converter is a voltage at which the regenerative current reduction control function of the electric vehicle operates when the electric double layer capacitor 4A is charged to a predetermined voltage. The regenerative failure prevention control means for increasing the voltage of the feeder line until the voltage of the feeder line increases as the voltage of the double-charge capacitor 4A increases to increase the amount of regenerative current reduction of the electric vehicle is provided. Power storage device. 삭제delete 전기차의 역행전력 공급 또는 회생전류 감소 제어기능을 갖는 전기차의 회생 전력의 흡수를 직류/직류 컨버터에 의한 전력 저장 매체의 충방전으로 실행하는 직류 전기 철도의 전력 저장 장치에 있어서,In the electric power storage device of a direct current electric railroad which performs recharging of the regenerative electric power of an electric vehicle which has the function of supplying back electric power of an electric vehicle or regenerative current reduction control, by charging / discharging of the electric power storage medium by a DC / DC converter, 상기 전력 저장 매체는 전기 이중 층 커패시터(4A)이며, 상기 직류/직류 컨버터는, 상기 전기 이중 층 커패시터(4A)가 소정의 전압까지 충전되었을 때, 상기 전기차의 회생전류 감소 제어기능이 동작하는 전압까지 궤전선의 전압을 상승시켜, 상기 이중 층 커패시터(4A)의 전압 상승에 따라 궤전선의 전압이 상승되어 전기차의 회생전류 감소량을 크게 하고,The electric power storage medium is an electric double layer capacitor 4A, and the DC / DC converter is a voltage at which the regenerative current reduction control function of the electric vehicle operates when the electric double layer capacitor 4A is charged to a predetermined voltage. The voltage of the feeder line is increased until then, as the voltage of the double layer capacitor 4A increases, the voltage of the feeder line is increased to increase the amount of reduction in regenerative current of the electric vehicle. 상기 이중 층 커패시터(4A)가 풀 충전 전압까지 충전되었을 때, 상기 전기차의 회생전류 감소 제어기능에 의해 회생전류가 영(0)이 되는 전압까지 궤전선의 전압을 상승시키는 회생 실효 방지 제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 직류 전기 철도의 전력 저장 장치.When the double layer capacitor 4A is charged to the full charging voltage, regenerative stabilization control means for raising the voltage of the feeder line to a voltage at which regenerative current becomes zero by regenerative current reduction control function of the electric vehicle is provided. An electric power storage device of a direct current electric railway. 제1항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 직류/직류 컨버터가 스텝 업/다운 초퍼인 것을 특징으로 하는 직류 전기 철도 시스템의 전력 저장 장치.And the DC / DC converter is a step up / down chopper. 삭제delete 삭제delete
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