WO2017033328A1 - 駅舎補助電源装置 - Google Patents

駅舎補助電源装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017033328A1
WO2017033328A1 PCT/JP2015/074225 JP2015074225W WO2017033328A1 WO 2017033328 A1 WO2017033328 A1 WO 2017033328A1 JP 2015074225 W JP2015074225 W JP 2015074225W WO 2017033328 A1 WO2017033328 A1 WO 2017033328A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
signal
overhead line
flow direction
station building
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/074225
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊明 竹岡
松本　真一
修司 石倉
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2017536147A priority Critical patent/JP6342082B2/ja
Priority to US15/752,769 priority patent/US10730405B2/en
Priority to EP15902297.9A priority patent/EP3342634A4/en
Priority to PCT/JP2015/074225 priority patent/WO2017033328A1/ja
Publication of WO2017033328A1 publication Critical patent/WO2017033328A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/06—Arrangements for consuming regenerative power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/02—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power with means for maintaining voltage within a predetermined range
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Definitions

  • the present invention relates to a station building auxiliary power supply device that supplies electric power to electrical equipment of a station building.
  • Patent Document 1 discloses a system for charging a power storage device with regenerative power when there is no electric vehicle that consumes regenerative power.
  • the regenerative power is converted to DC power to charge the power storage device, and when the overhead line voltage is equal to or lower than the discharge start voltage, the power storage device accumulates it. Discharge power to the overhead line.
  • the charging start voltage is fixed, when the overhead line voltage rises and reaches the charging start voltage at no load such as early morning or late night, the power storage device uses the power supplied from the substation instead of the regenerative power of the electric vehicle.
  • Patent Document 2 uses that the output voltage of the rectifier installed in the substation has a ripple component which is a frequency component and the regenerative voltage of the electric vehicle has no ripple component.
  • a system is disclosed in which the overhead line voltage when the ripple component disappears is the same value as the ripple peak voltage, the no-load voltage is estimated, and the regeneration start voltage is periodically set based on the estimated no-load voltage. .
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a station building auxiliary power supply device that can efficiently use regenerative power in an AC overhead system.
  • the station building auxiliary power supply apparatus of the present invention is a power flow direction between an AC overhead line connected to an electric vehicle and a substation supplying AC power to the AC overhead line. It is determined whether or not to convert the first AC power on the AC overhead line side to the second AC power that can be used by the load, based on the first signal that is information on the tidal direction indicating When it is determined, an operation start determining unit that generates and outputs the second signal is provided. Further, the station building auxiliary power supply device includes a voltage command value calculation unit that calculates and outputs a voltage command value according to the second signal. The station building auxiliary power supply device generates and outputs a control signal to a power conversion circuit that is driven when converting the first AC power to the second AC power based on the voltage command value. It is characterized by providing.
  • FIG. 1 is a flowchart showing the operation of a power flow detection unit according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the operation of the interface unit of the control device according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the operation of the operation start determining unit of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the voltage command value calculation unit of the control device according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the operation of the PWM signal generation unit of the control device according to the first embodiment.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the power flow detection apparatus and control apparatus concerning Embodiment 2
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a railway system 50 including a station building auxiliary power supply device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the railway system 50 includes an electric vehicle 201, 202, an AC overhead wire 200 that supplies AC power to the electric vehicle 201, 202, a substation 100 that supplies AC power to the AC overhead wire 200, and a station building auxiliary power supply device 1. 300 and a substation 110 that supplies AC power to the station building 300.
  • the railway system 50 is an AC overhead railway system.
  • the electric car 201 is an electric car equipped with a regenerative brake.
  • the electric vehicle 201 travels using AC power of, for example, AC (Alternating Current) 20 kV supplied from the substation 100 via the AC overhead line 200.
  • AC Alternating Current
  • the electric vehicle 201 outputs the generated regenerative power to the AC overhead line 200.
  • the electric vehicle 202 has the same configuration as the electric vehicle 201.
  • the AC overhead line 200 is connected to the substation 100 and supplies AC 20 kV AC power supplied from the substation 100 to the electric vehicles 201 and 202.
  • the AC overhead line 200 supplies regenerative power generated by the electric cars 201 and 202 to another electric car, the station building 300, the substation 100, or the like.
  • FIG. 1 shows an example in which the AC overhead line 200 supplies regenerative power generated by the electric vehicle 201 to the electric vehicle 202, the station building 300, or the substation 100.
  • the AC overhead line 200 can also supply regenerative power generated by the electric vehicle 202 to the electric vehicle 201, the station building 300, or the substation 100.
  • the AC power of the AC overhead line 200 is shown as AC 20 kV in FIG. 1, but is only an example, and may be AC 25 kV or the like.
  • a transformer 101 and a power flow detector 16 are installed in the substation 100.
  • the transformer 101 transforms AC power supplied from a power plant or an upper substation to AC 20 kV in the example of FIG. 1, and supplies AC 20 kV AC power after transformation to the AC overhead line 200.
  • the AC power by the regenerative power may flow from the AC overhead line 200.
  • the power flow detection unit 16 detects the direction of power flow in the substation 100, that is, the direction in which AC power flows between the AC overhead line 200 and the substation 100.
  • the tidal current direction is the direction in which AC power flows between the AC overhead line 200 and the substation 100.
  • the AC power when the AC power transformed by the transformer 101 is supplied to the AC overhead line 200 is shown.
  • the flow is forward, and the flow of AC power when regenerative power flows from the AC overhead line 200 to the substation 100 is the reverse direction.
  • the power flow detection unit 16 outputs information on the detected power flow direction to the station building auxiliary power supply device 1 included in the station building 300.
  • the power flow detection unit 16 outputs the measured power value as a positive value to the station building auxiliary power supply device 1 in a forward state in which AC power is supplied from the substation 100 to the AC overhead line 200. In the reverse direction in which regenerative power is sent from the AC overhead line 200 to the substation 100, the measured power value is output as a negative value to the station building auxiliary power supply 1.
  • a wattmeter is an example and is not limited to this.
  • the power flow detection unit 16 may be configured by a voltage sensor and a current sensor, and information on the voltage value measured by the voltage sensor and the current value measured by the current sensor may be output to the station building auxiliary power supply device 1.
  • the interface unit 20 or the operation start determination unit 21 of the control device 11 to be described later uses the voltage value measured by the voltage sensor and the current value measured by the current sensor by calculation. Information on the power value can be obtained.
  • the power flow detector 16 is a power meter will be described. Note that the power flow detection unit 16 is installed in the substation 100 in FIG. 1, but is only an example. May be.
  • the substation 110 includes a transformer 111.
  • the transformer 111 transforms AC power supplied from the power plant or the upper substation to AC6600V in the example of FIG. 1 and supplies AC6600V AC power after transformation to the station building 300.
  • the station building 300 includes a transformer 301, a load 302, and a station building auxiliary power supply device 1.
  • the transformer 301 converts AC 6600V AC power generated at the substation 110 into AC 210V AC power, for example.
  • the transformer 301 supplies AC 210 V AC power after conversion to the load 302.
  • the load 302 is electrical equipment such as a lighting device, an air conditioner, a display device, an elevator, and an escalator installed in the station building 300. As will be described later, the load 302 can be supplied with AC 210 V AC power from the station building auxiliary power supply 1, but normally uses AC 210 V AC power supplied from the transformer 301.
  • the station building auxiliary power supply device 1 is configured to convert AC 20 kV AC power supplied from the AC overhead line 200 and generate AC 210 V AC power that can be used by the load 302 of the station building 300.
  • the station building auxiliary power supply device 1 does not always perform the AC power conversion operation, but determines whether or not the regenerative power generated by each electric vehicle in the railway system 50 can be consumed between the electric vehicles. If it can't fit, perform the conversion operation. That is, the station building auxiliary power supply device 1 converts the electric power generated by the electric vehicle that is decelerating using the regenerative brake, when the electric power that is consumed by another electric vehicle that is running is larger. Perform the operation. In the railway system 50, it is possible to avoid the cross current shown in FIG. 1, that is, AC 20 kV AC power from the substation 100 from being consumed in the station building 300 by the control of the station building auxiliary power supply device 1.
  • the station building auxiliary power supply device 1 includes a control device 11, a transformer 12, a converter 13, an inverter 14, and a voltage detection unit 15.
  • the control device 11 is based on the information on the power flow direction acquired from the power flow detection unit 16 installed in the substation 100, and the regenerative power generated by the electric vehicle being operated, in the example of FIG. Is received via the AC overhead line 200 to determine whether or not it is necessary to convert the power to the load 302.
  • the control device 11 is necessary, after the AC 12 kV AC power supplied from the AC overhead line 200 is transformed by the transformer 12, information on the voltage value of the AC power on the load 302 side detected by the voltage detector 15. Is used to control the drive of the converter 13 and the inverter 14 to perform an AC power conversion operation.
  • the transformer 12 transforms AC 20 kV AC power supplied from the AC overhead line 200 into AC power having a size that can be handled by the converter 13.
  • the converter 13 and the inverter 14 are configured to include a switching element, and by turning on and off each switching element in accordance with a PWM (Pulse Width Modulation) signal that is a control signal from the control device 11, the AC overhead line 200 side AC 20 kV AC power is converted into AC 210 V AC power that is supplied to the load 302.
  • the converter 13 may be configured by a diode without using a switching element.
  • the converter 13 and the inverter 14 may be collectively referred to as a power conversion circuit.
  • the voltage detector 15 detects the voltage value of the output voltage from the inverter 14 and the voltage value of the AC power on the load 302 side.
  • the power flow detection unit 16 is installed in the substation 100, but information on the power flow direction output from the power flow detection unit 16 is necessary not in the substation 100 but in the station building auxiliary power supply 1. Information. Therefore, although the installation location is far away, the station building auxiliary power supply device 1 including the power flow detection unit 16 may be used.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating a configuration example of the control device 11 according to the first embodiment.
  • 2 shows the configuration of the station building auxiliary power supply device 1 when the power flow detector 16 is included in the first embodiment
  • FIG. 3 shows the station building when the power flow detector 16 is not included in the first embodiment.
  • the structure of the auxiliary power supply device 1 is shown.
  • the control device 11 includes an interface unit 20, an operation start determination unit 21, a voltage command value calculation unit 22, and a PWM signal generation unit 23.
  • the interface unit 20 is a signal conversion unit that converts information on the power flow direction input from the power flow detection unit 16 into a first signal that can be processed by the operation start determination unit 21 in the subsequent stage. For example, when the power flow detection unit 16 is a power meter, the interface unit 20 performs A / D (Analog to Digital) conversion of a power value that is information indicating the flow direction of the power input from the power flow detection unit 16. The interface unit 20 converts the power value based on the analog signal input from the power flow detection unit 16 into a first signal that is a power value signal based on a digital signal that can be processed by the operation start determination unit 21 in the subsequent stage. To do.
  • a / D Analog to Digital
  • the interface unit 20 performs A / D conversion on the power flow direction information input from the power flow detection unit 16 and, if the power flow detection unit 16 is a power meter, the power value measured by the power meter. Then, it is converted into a digital signal indicating a voltage in the range of ⁇ 10 V to +10 V that can be handled by the operation start determination unit 21 in the subsequent stage.
  • the interface unit 20 performs A / D conversion on the power value measured by the power meter, and can be handled by the subsequent operation start determination unit 21 “0”. ”And“ 1 ”.
  • the operation start determination unit 21 converts the first AC power that is AC 20 kV AC power of the AC overhead line 200 into the load 302. Determines whether or not to convert the AC power into the second AC power that is AC 210V AC power that can be used.
  • the operation start determination unit 21 changes the AC power flow from the AC overhead line 200 to the substation. It is determined that the direction is to the place 100, that is, the reverse direction. In this case, the operation start determination unit 21 determines that the regenerative power generated by the electric car is not consumed by other electric cars and thus flows into the substation 100, and the AC overhead line 200 generated by the electric car is determined. Therefore, it is determined to convert the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC power on the load 302 side.
  • the operation start determination unit 21 determines that the flow of AC power is the substation 100. To the AC overhead line 200, that is, the forward direction. In this case, the operation start determination unit 21 determines that the regenerative power generated by the electric vehicle 201 has been consumed by the electric vehicle 202, and does not convert the AC power on the AC overhead line 200 side into AC power on the load 302 side. Decide that.
  • the operation start determination unit 21 is a signal indicating that the AC power on the AC overhead line 200 side is converted into the AC power on the load 302 side. As a certain second signal, for example, a signal having a value “1” is generated and output to the voltage command value calculation unit 22 at the subsequent stage.
  • a signal with a value of “0” is generated and the voltage command value calculation unit 22 in the subsequent stage is generated. Output. Signals with values “1” and “0” are examples, and signals other than “1” and “0” can be obtained if the determination contents of the operation start determination unit 21 can be determined in the voltage command value calculation unit 22 in the subsequent stage. A pattern may be used.
  • the operation start determining unit 21 determines to convert the AC power on the AC overhead line 200 side into AC power on the load 302 side
  • the operation start determining unit 21 indicates converting AC power on the AC overhead line 200 side into AC power on the load 302 side.
  • the second signal which is a signal
  • the voltage command value on the subsequent stage The second signal may not be output to the calculation unit 22.
  • the voltage command value calculation unit 22 assists the station building that is set in advance to the voltage value of AC 210 V AC power on the load 302 side detected by the voltage detection unit 15.
  • the power value absorbed by the power supply device 1 is added, and a voltage command value that is a set voltage in the PWM signal generation unit 23 is calculated.
  • the voltage command value calculation unit 22 outputs the calculated voltage command value to the PWM signal generation unit 23.
  • the PWM signal generation unit 23 generates a PWM signal, which is a control signal for controlling the drive of the converter 13, based on the voltage command value input from the voltage command value calculation unit 22, and a control signal for controlling the drive of the inverter 14.
  • This is a control signal generation unit that generates a PWM signal.
  • the PWM signal generation unit 23 has four PWM signals CGU, CGV, CGX that control driving of four switching elements for two phases. , CGY.
  • the PWM signal generation unit 23 controls six PWM signals IGU and IGV that control driving of the six switching elements for three phases. , IGW, IGX, IGY, IGZ.
  • the PWM signal generation unit 23 outputs the generated four PWM signals CGU, CGV, CGX, and CGY for the converter 13 to the converter 13, and generates the generated six PWM signals IGU, IGV, IGW, IGX, and IGY for the inverter 14.
  • IGZ is output to the inverter 14.
  • the PWM signal generation unit 23 When the converter 13 is configured by a diode without using a switching element as described above, the PWM signal generation unit 23 generates and outputs only the PWM signal for the inverter 14 and outputs the PWM signal for the converter 13. Is not generated.
  • the voltage command value calculation unit 22 does not receive a second signal indicating that the operation start determination unit 21 converts AC 20 kV AC power of the AC overhead line 200 into AC 210 V AC power on the load 302 side.
  • the voltage command value that matches the voltage detected by the voltage detector 15 is calculated and output to the PWM signal generator 23. As described above, the voltage command value calculation unit 22 calculates the voltage command value according to the second signal.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an AC power conversion operation in the station building auxiliary power supply device 1 according to the first embodiment.
  • processing of the station building auxiliary power supply device 1 when regenerative power is generated by the electric vehicle 201 will be described.
  • the power flow detection unit 16 detects the power flow direction between the substation 100 and the AC overhead line 200, and outputs information on the power flow direction to the control device 11 (step S1).
  • the detailed operation of the power flow detector 16 in step S1 of FIG. 4 will be described.
  • FIG. 5 is a flowchart of the operation of the power flow detector 16 according to the first embodiment.
  • the power flow detection unit 16 periodically detects the power flow direction between the substation 100 and the AC overhead line 200, for example, every 20 ms, and waits until the power flow direction is detected. (Step S11: No), when it is time to detect the power flow direction (Step S11: Yes), the power flow direction is detected (Step S12).
  • the power flow detection unit 16 outputs information on the flow direction to the control device 11 (step S13). Note that the power flow detection unit 16 detects the power flow direction between the substation 100 and the AC overhead line 200 every 20 ms, and the detection interval is not limited to 20 ms.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the interface unit 20 of the control device 11 according to the first embodiment.
  • the interface unit 20 is a first signal that can be handled by the operation start determination unit 21 at the subsequent stage. Conversion into a signal (step S22).
  • the interface unit 20 outputs the converted first signal to the operation start determination unit 21 (step S23).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the operation start determination unit 21 of the control device 11 according to the first embodiment.
  • the operation start determination unit 21 receives the first signal, which is the information on the flow direction converted into the digital signal, from the interface unit 20 (step S31), the AC starter 200 and the substation are converted based on the first signal.
  • the direction of electric power to the station 100 is determined (step S32). For example, when the power flow detection unit 16 is a power meter, the operation start determination unit 21 has a positive power flow if the first signal obtained by converting the power flow direction information is a positive value, that is, FIG.
  • step S33: No since the regenerative power generated by the electric car 201 is consumed by the other electric car 202, it is determined that the AC power is supplied from the substation 100 to the AC overhead line 200 (step S33: No). .
  • the operation start determination unit 21 is in the reverse direction if the first signal converted from the information on the flow direction is a negative value, that is, In the example of FIG. 1, the regenerative power generated by the electric vehicle 201 is not consumed by the other electric vehicles 202, so it is determined that the regenerative power is flowing from the AC overhead line 200 to the substation 100 (step S33: Yes). ).
  • the operation start determining unit 21 converts the AC power on the AC overhead line 200 side to the AC power on the load 302 side. Is determined (step S34).
  • the operation start determination unit 21 generates a second signal indicating that AC power is to be converted (step S35), and outputs the generated second signal to the voltage command value calculation unit 22 (step S36).
  • step S33: No When the operation start determining unit 21 determines that AC power is supplied from the substation 100 to the AC overhead line 200 (step S33: No), the AC power on the AC overhead line 200 side is further changed to AC power on the load 302 side. It is confirmed whether or not conversion is in progress (step S37).
  • step S37: Yes When starting the AC power on the AC overhead line 200 side to the AC power on the load 302 side (step S37: Yes), the operation start determining unit 21 converts the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC power on the load 302 side. Is to be stopped (step S38).
  • the operation start determination unit 21 stops the generation and output of the second signal when the AC power on the AC overhead line 200 side is converted to the AC power on the load 302 side (step S39).
  • step S37 When the AC power on the AC overhead line 200 side is not converted into the AC power on the load 302 side (step S37: No), the operation start determining unit 21 converts the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC power on the load 302 side. It decides not to do (step S40). In this case, the operation start determination unit 21 does not generate the second signal.
  • step S2 when the control device 11 determines to convert the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC power on the load 302 side (step S2: Yes), the AC power on the AC overhead line 200 side is changed. The operation of converting into alternating current power on the load 302 side is performed (step S3), and the process returns to step S1.
  • step S3 when it is determined that the AC power on the AC overhead line 200 side is not converted into the AC power on the load 302 side (step S2: No), the control device 11 converts the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC power on the load 302 side. Without performing the operation of converting to (step S4), the process returns to step S1.
  • Step S33 Yes corresponds to the flow of Step S2: Yes shown in FIG. 4, and the case of Step S33: No is the step shown in FIG. S2: Corresponds to No flow.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the voltage command value calculation unit 22 of the control device 11 according to the first embodiment.
  • the voltage command value calculation unit 22 acquires information on the voltage value of the AC power on the load 302 side from the voltage detection unit 15 (step S41).
  • step S42 No
  • the voltage command value calculation unit 22 matches the voltage value of the AC power on the load 302 side acquired from the voltage detection unit 15.
  • a value is calculated (step S43).
  • step S42 When the second signal is input from the operation start determination unit 21 (step S42: Yes), the voltage command value calculation unit 22 is preset to the voltage value of the AC power on the load 302 side acquired from the voltage detection unit 15. The electric power value absorbed by the station building auxiliary power supply 1 is added to calculate the voltage command value for the PWM signal generator 23 (step S44). The voltage command value calculation unit 22 calculates the voltage command value in step S43 or step S44, and then outputs the calculated voltage command value to the PWM signal generation unit 23 (step S45).
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the PWM signal generation unit 23 of the control device 11 according to the first embodiment.
  • the PWM signal generation unit 23 When the voltage command value is input from the voltage command value calculation unit 22 (step S51), the PWM signal generation unit 23 generates a PWM signal for controlling the drive of the converter 13 based on the voltage command value, and A PWM signal for controlling driving is generated (step S52). Then, the PWM signal generation unit 23 outputs the generated PWM signal for the converter 13 to the converter 13, and outputs the generated PWM signal for the inverter 14 to the inverter 14 (step S53).
  • the station building auxiliary power supply device 1 has the AC power flowing from the AC overhead line 200 to the substation 100, that is, the regenerative power generated by the electric vehicle is flowing from the AC overhead line 200 to the substation 100. Then, AC 20 kV AC power on the AC overhead line 200 side is converted to AC 210 V AC power on the load 302 side, and regenerative power generated by the electric vehicle is consumed by the load 302 of the station building 300.
  • the station building auxiliary power supply 1 is configured such that when AC power is flowing from the substation 100 to the AC overhead line 200, that is, when regenerative power generated by an electric vehicle is not flowing from the AC overhead line 200 to the substation 100, The process of converting AC 20 kV AC power on the 200 side into AC 210 V AC power on the load 302 side is not performed.
  • the station building auxiliary power supply device 1 converts the AC power of AC 20 kV on the AC overhead line 200 side into the AC power of AC 210 V on the load 302 side, and the flow of AC power between the AC overhead line 200 and the substation 100 is changed to the substation.
  • the process of converting AC 20 kV AC power on the AC overhead line 200 side into AC 210 V AC power on the load 302 side is stopped.
  • the transformer 12 is realized by a transformer circuit
  • the converter 13 is realized by an AC / DC converter
  • the inverter 14 is realized by a DC / AC converter
  • the voltage detector 15 is realized by a voltmeter.
  • the power flow detection unit 16 is included in the station building auxiliary power supply 1, the power flow detection unit 16 is realized by, for example, a wattmeter.
  • the control device 11 portion of the configuration of the station building auxiliary power supply device 1 will be described.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an example of a hardware configuration of the control device 11 of the station building auxiliary power supply device 1 according to the first embodiment.
  • the functions of the interface unit 20, the operation start determination unit 21, the voltage command value calculation unit 22, and the PWM signal generation unit 23 in the control device 11 of the station building auxiliary power supply device 1 are realized by the processing circuit 91. That is, the control device 11 of the station building auxiliary power supply device 1 converts the information on the power flow direction into the first signal, determines whether to convert the AC power on the AC overhead line 200 side into AC power on the load 302 side, A processing device for calculating a voltage command value and generating a PWM signal for controlling driving of the converter 13 and the inverter 14 is provided.
  • the processing circuit 91 may be dedicated hardware, or may be a CPU (Central Processing Unit) 92 that executes a program stored in the memory 93 and a memory 93.
  • the CPU 92 may be a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the processing circuit 91 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field Programmable Gate). Array) or a combination thereof.
  • the functions of each unit of the interface unit 20, the operation start determination unit 21, the voltage command value calculation unit 22, and the PWM signal generation unit 23 may be realized by the processing circuit 91. It may be realized.
  • the functions of the interface unit 20, the operation start determination unit 21, the voltage command value calculation unit 22, and the PWM signal generation unit 23 are based on software, firmware, or a combination of software and firmware. Realized. Software or firmware is described as a program and stored in the memory 93. In the processing circuit 91, the function of each unit is realized by the CPU 92 reading and executing the program stored in the memory 93. That is, when the control device 11 of the station building auxiliary power supply device 1 is executed by the processing circuit 91, the control device 11 converts the information of the tidal direction into the first signal, and converts the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC on the load 302 side.
  • a memory 93 for storing is provided. These programs can be said to cause the computer to execute the procedures and methods of the interface unit 20, the operation start determination unit 21, the voltage command value calculation unit 22, and the PWM signal generation unit 23.
  • the memory 93 is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically EPROM), etc. , Magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, or DVD (Digital Versatile Disc).
  • the functions of the interface unit 20, the operation start determination unit 21, the voltage command value calculation unit 22, and the PWM signal generation unit 23 are realized by dedicated hardware, and part is realized by software or firmware. You may do it.
  • the functions of the interface unit 20 and the operation start determination unit 21 are realized by a processing circuit 91 as dedicated hardware, and the CPU 92 is stored in the processing circuit 91 for the voltage command value calculation unit 22 and the PWM signal generation unit 23.
  • the function can be realized by reading and executing the program stored in 93.
  • the processing circuit 91 can realize the above-described functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the interface unit 20 is not limited to the above-described configuration, and may be realized by an A / D conversion circuit.
  • the station building auxiliary power supply 1 is based on information on the flow direction of AC power between the AC overhead line 200 and the substation 100.
  • the station building auxiliary power supply device 1 does not convert the AC power on the AC overhead line 200 side into the AC power on the load 302 side when AC power is flowing from the substation 100 to the AC overhead line 200.
  • the station building auxiliary power supply device 1 when the regenerative power generated by the electric vehicle is used in another electric vehicle, the AC power is not converted, and the regenerative power generated by the electric vehicle is not changed.
  • the regenerative power generated by the electric vehicle can be efficiently used at the load 302 of the station building 300 by converting the AC power.
  • Embodiment 2 the control device 11 acquires information on the power flow direction from the power flow detection unit 16 and determines whether or not to convert the AC power on the AC overhead line 200 side to AC power on the load 302 side. When it was decided to convert, AC power conversion processing was performed.
  • the second embodiment a case will be described in which processing up to determining whether to convert AC power on the AC overhead line 200 side into AC power on the load 302 side is performed outside the station building. A different part from Embodiment 1 is demonstrated.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a railway system 50a including the station building auxiliary power supply device 1a according to the second embodiment of the present invention.
  • the railway system 50a is provided with a station building 300a and a substation 100a instead of the station building 300 and the substation 100 with respect to the railway system 50 of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the power flow detection device 17 and the control device 11a according to the second embodiment.
  • the power flow detection device 17 includes a power flow detection unit 16, an interface unit 20, and an operation start determination unit 21.
  • the power flow detection unit 16, the interface unit 20, and the operation start determination unit 21 perform the same operations as in the first embodiment.
  • the power flow detection device 17 detects the flow direction indicating the direction of power flow between the AC overhead line 200 connected to the electric vehicle and the substation 100a that supplies AC power to the AC overhead line 200.
  • the power flow detection device 17 converts the information of the power flow direction into a first signal. Further, the power flow detector 17 determines whether or not to convert the first AC power on the AC overhead line 200 side to the second AC power that can be used by the load 302 based on the first signal. If it is decided to do so, a second signal is generated and output.
  • FIG. 12 is a diagram of a configuration example of the control device 11a according to the second embodiment.
  • FIG. 13 shows the structure of the station building auxiliary power supply device 1a when the power flow detector 17 is included in Embodiment 2, and FIG. The structure of the station building auxiliary
  • the station building 300a includes a control device 11a instead of the control device 11 with respect to the station building 300 of the first embodiment shown in FIG.
  • the control device 11 a includes a voltage command value calculation unit 22 and a PWM signal generation unit 23.
  • Each unit of voltage command value calculation unit 22 and PWM signal generation unit 23 performs the same operation as in the first embodiment.
  • the difference between the railway system 50 according to the first embodiment and the railway system 50a according to the second embodiment is that the arrangement of the interface unit 20 and the operation start determining unit 21 is changed from the station building side to the substation side. It is.
  • the process of converting AC 20 kV AC power of the AC overhead line 200 into AC 210 V AC power and the process of each part are the same as the flowcharts of FIGS. 4 to 9 described in the first embodiment. It is the same. Therefore, in the station building auxiliary power supply device 1a, the description of the process of converting AC 20 kV AC power of the AC overhead line 200 into AC 210 V AC power is omitted.
  • the process of step S2 shown in FIG. 4 is performed not on the station building 300a side but on the substation 100a side.
  • the interface unit 20 and the operation start determination unit 21, and the voltage command value calculation unit 22 and the PWM signal generation unit 23 of the control device 11 a shown in FIGS. 13 and 14. are realized by the hardware configuration examples shown in FIGS. 10 and 11.
  • the interface unit 20 and the operation start determination unit 21 provided in the control device 11 in the first embodiment are provided in the power flow detection device 17 of the substation 100a. did. Even in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the present invention is useful as a station building auxiliary power supply device that converts regenerative power generated by an electric vehicle into power used by a load in the station building.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

電気車と接続する交流架線と交流架線に交流電力を供給する変電所との間の電力の流れの向きを示す潮流方向の情報である第１の信号に基づいて、交流架線側の第１の交流電力を負荷で使用可能な第２の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合は第２の信号を生成して出力する動作開始決定部２１と、第２の信号に応じた電圧指令値を算出して出力する電圧指令値算出部２２と、電圧指令値に基づいて、第１の交流電力を第２の交流電力に変換する際に駆動する電力変換回路への制御信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成部２３と、を備える。

Description

駅舎補助電源装置
　本発明は、駅舎の電気設備に電力を供給する駅舎補助電源装置に関するものである。
　近年の鉄道システムでは、回生ブレーキを搭載した電気車が普及している。しかしながら、電気車から交流架線に戻された回生電力を消費する負荷としての他の電気車が少ないまたは存在しない場合、余剰となった回生電力を、変電所を通じて電力会社に返すことになり、有効活用できない。また、直流架線では、回生失効となって回生ブレーキを使用できない可能性がある。
　前述の課題に対して、特許文献１では、回生電力を消費する電気車が存在しない場合に、回生電力で電力貯蔵装置を充電するシステムが開示されている。このシステムでは、き電電圧である架線電圧が充電開始電圧以上になると回生電力を直流電力に変換して電力貯蔵装置を充電し、架線電圧が放電開始電圧以下になると電力貯蔵装置に蓄積された電力を架線へ放電する。ここで、充電開始電圧が固定の場合、早朝または深夜などの無負荷時に架線電圧が上昇して充電開始電圧に達すると、電気車の回生電力ではなく変電所から供給される電力を電力貯蔵装置に充電することによる横流が発生する可能性がある。特許文献１のシステムでは、横流を回避するため、架線電圧を一定時間監視して平均電圧を求め、架線電圧の平均電圧より数ボルト高い電圧値を充電開始電圧に設定している。
　また、上記の課題に対して、特許文献２では、変電所に設置された整流器の出力電圧には周波数成分であるリップル成分が有り、電気車の回生電圧にはリップル成分が無いことを利用し、リップル成分が無くなるときの架線電圧がリップルピーク電圧と同値と判断して無負荷電圧を推定し、推定された無負荷電圧に基づいて回生開始電圧を定期的に設定するシステムが開示されている。
特開２００６－１６８３９０号公報 特開２０１４－１２９００１号公報
　しかしながら、特許文献１の技術によれば、ラッシュ時間帯など電気車間で回生電力を融通して架線電圧が低下している状態でも、融通している回生電力を電力貯蔵装置に蓄える、または駅舎内の負荷で消費する可能性がある。電気車間で回生電力を融通している状態では、回生電力を電力貯蔵装置に蓄えず、また、駅舎内の負荷で消費しないことが望ましい。また、特許文献２の技術は、変電所に設置された整流器のリップル成分を利用しているものであり、交流架線方式には適用できない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、交流架線方式において回生電力を効率的に利用可能な駅舎補助電源装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の駅舎補助電源装置は、電気車と接続する交流架線と交流架線に交流電力を供給する変電所との間の電力の流れの向きを示す潮流方向の情報である第１の信号に基づいて、交流架線側の第１の交流電力を負荷で使用可能な第２の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合は第２の信号を生成して出力する動作開始決定部を備える。また、駅舎補助電源装置は、第２の信号に応じた電圧指令値を算出して出力する電圧指令値算出部を備える。また、駅舎補助電源装置は、電圧指令値に基づいて、第１の交流電力を第２の交流電力に変換する際に駆動する電力変換回路への制御信号を生成して出力する制御信号生成部を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、交流架線方式において回生電力を効率的に利用できる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置を含む鉄道システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる制御装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる制御装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置における交流電力の変換動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる電力潮流検出部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御装置のインタフェース部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御装置の動作開始決定部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御装置の電圧指令値算出部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる制御装置のＰＷＭ信号生成部の動作を示すフローチャート 実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置の制御装置のハードウェア構成の例を示す図 実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置の制御装置のハードウェア構成の例を示す図 実施の形態２にかかる駅舎補助電源装置を含む鉄道システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる電力潮流検出装置および制御装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかる制御装置の構成例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる駅舎補助電源装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置１を含む鉄道システム５０の構成例を示す図である。鉄道システム５０は、電気車２０１，２０２と、電気車２０１，２０２に交流電力を供給する交流架線２００と、交流架線２００に交流電力を供給する変電所１００と、駅舎補助電源装置１を備える駅舎３００と、駅舎３００に交流電力を供給する変電所１１０と、を備える。鉄道システム５０は、交流架線方式の鉄道システムである。
　電気車２０１は、回生ブレーキを搭載した電気車である。電気車２０１は、変電所１００から交流架線２００経由で供給された、例えば、ＡＣ（Alternating　Current）２０ｋＶの交流電力を使用して走行する。また、電気車２０１は、回生ブレーキを使用して回生電力が発電された場合、発電された回生電力を交流架線２００へ出力する。なお、電気車２０２は、電気車２０１と同様の構成とする。
　交流架線２００は、変電所１００と接続しており、変電所１００から供給されたＡＣ２０ｋＶの交流電力を電気車２０１，２０２などへ供給する。また、交流架線２００は、電気車２０１，２０２で発電された回生電力を、他の電気車、駅舎３００、または変電所１００などに供給する。図１では、交流架線２００が、電気車２０１で発電された回生電力を、電気車２０２、駅舎３００、または変電所１００に供給する例を示している。なお、交流架線２００は、電気車２０２で発電された回生電力を、電気車２０１、駅舎３００、または変電所１００に供給することも可能である。交流架線２００の交流電力は、図１ではＡＣ２０ｋＶとしているが一例であり、ＡＣ２５ｋＶなどであってもよい。
　変電所１００には、変圧器１０１および電力潮流検出部１６が設置されている。変圧器１０１は、発電所または上位の変電所から供給された交流電力を、図１の例ではＡＣ２０ｋＶに変圧し、変圧後のＡＣ２０ｋＶの交流電力を交流架線２００へ供給する。なお、変電所１００では、電気車２０１，２０２で発電された回生電力が交流架線２００へ出力された場合、交流架線２００から回生電力による交流電力が流れてくることがある。
　電力潮流検出部１６は、変電所１００における電力の潮流方向、すなわち、交流架線２００と変電所１００との間の交流電力の流れる向きを検出する。潮流方向は、交流架線２００と変電所１００との間の交流電力の流れる向きのことであり、ここでは、変圧器１０１で変圧された交流電力が交流架線２００へ供給される場合の交流電力の流れを順方向、交流架線２００から回生電力が変電所１００に流れてくる場合の交流電力の流れを逆方向とする。電力潮流検出部１６は、検出した電力の潮流方向の情報を、駅舎３００が備える駅舎補助電源装置１へ出力する。電力潮流検出部１６は、例えば、電力計の場合、変電所１００から交流架線２００へ交流電力を供給している順方向の状態では測定した電力値を正の値として駅舎補助電源装置１へ出力し、交流架線２００から回生電力が変電所１００に送られてくる逆方向の状態では測定した電力値を負の値として駅舎補助電源装置１へ出力する。
　電力潮流検出部１６の構成について、電力計は一例であってこれに限定されるものではない。例えば、電力潮流検出部１６について、電圧センサおよび電流センサで構成し、電圧センサで計測された電圧値および電流センサで計測された電流値の情報を駅舎補助電源装置１へ出力してもよい。この場合、駅舎補助電源装置１では、後述する制御装置１１のインタフェース部２０または動作開始決定部２１において、電圧センサで計測された電圧値および電流センサで計測された電流値を用いて、演算により電力値の情報を得ることができる。以降の説明では、電力潮流検出部１６が電力計の場合を想定して説明する。なお、電力潮流検出部１６は、図１では変電所１００内に設置されているが一例であり、変電所１００の変圧器１０１と交流架線２００の間であれば、変電所１００の外部にあってもよい。
　変電所１１０は、変圧器１１１を備える。変圧器１１１は、発電所または上位の変電所から供給された交流電力を、図１の例ではＡＣ６６００Ｖに変圧し、変圧後のＡＣ６６００Ｖの交流電力を駅舎３００へ供給する。
　駅舎３００は、変圧器３０１と、負荷３０２と、駅舎補助電源装置１と、を備える。変圧器３０１は、変電所１１０で生成されたＡＣ６６００Ｖの交流電力を、例えば、ＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換する。変圧器３０１は、変換後のＡＣ２１０Ｖの交流電力を負荷３０２へ供給する。負荷３０２は、駅舎３００に設置された照明装置、空調装置、表示装置、エレベータ、およびエスカレーターなどの電気設備である。負荷３０２は、後述するように、駅舎補助電源装置１からＡＣ２１０Ｖの交流電力の供給を受けることも可能であるが、通常時は変圧器３０１から供給されたＡＣ２１０Ｖの交流電力を使用する。
　駅舎補助電源装置１は、交流架線２００から供給されたＡＣ２０ｋＶの交流電力を変換し、駅舎３００の負荷３０２が使用可能なＡＣ２１０Ｖの交流電力を生成できるように構成されている。ただし、駅舎補助電源装置１は、交流電力の変換動作を常に行うのではなく、鉄道システム５０内の各電気車で発電された回生電力を電気車間で消費しきれるか否かを判定し、消費しきれない場合に変換動作を実施する。すなわち、駅舎補助電源装置１は、回生ブレーキを使用して減速している電気車で発電された電力の方が、他の力行中の電気車などで消費される電力よりも大きい場合に、変換動作を実施する。鉄道システム５０では、駅舎補助電源装置１の制御により、図１に示す横流、すなわち変電所１００からのＡＣ２０ｋＶの交流電力を駅舎３００で消費することを回避することができる。
　駅舎補助電源装置１は、制御装置１１と、変圧器１２と、コンバータ１３と、インバータ１４と、電圧検出部１５と、を備える。
　制御装置１１は、変電所１００に設置された電力潮流検出部１６から取得した潮流方向の情報に基づいて、運用中の電気車、図１の例では電気車２０１，２０２で発電された回生電力を交流架線２００経由で受け取って負荷３０２への供給電力に変換する必要があるかどうか判断する。制御装置１１は、必要と判断した場合、交流架線２００から供給されたＡＣ２０ｋＶの交流電力を変圧器１２で変圧した後、電圧検出部１５で検出された負荷３０２側の交流電力の電圧値の情報を用いて、コンバータ１３およびインバータ１４の駆動を制御して交流電力の変換動作を実施させる。
　変圧器１２は、交流架線２００から供給されたＡＣ２０ｋＶの交流電力を、コンバータ１３で扱うことが可能な大きさの交流電力に変圧する。
　コンバータ１３およびインバータ１４は、スイッチング素子を含んで構成され、制御装置１１からの制御信号であるＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号に従って各スイッチング素子をオン、オフさせることにより、交流架線２００側のＡＣ２０ｋＶの交流電力を、負荷３０２への供給電力であるＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換する。コンバータ１３については、スイッチング素子を使用せずにダイオードで構成してもよい。コンバータ１３およびインバータ１４をまとめて電力変換回路と称することがある。
　電圧検出部１５は、インバータ１４からの出力電圧の電圧値であって、負荷３０２側の交流電力の電圧値を検出する。
　図１では電力潮流検出部１６は変電所１００内に設置されているが、電力潮流検出部１６から出力される電力の潮流方向の情報は、変電所１００ではなく駅舎補助電源装置１で必要な情報である。そのため、設置場所が離れているが、電力潮流検出部１６を含めて駅舎補助電源装置１としてもよい。
　制御装置１１の詳細な構成について説明する。図２および図３は、実施の形態１にかかる制御装置１１の構成例を示す図である。また、図２は、実施の形態１において電力潮流検出部１６を含む場合の駅舎補助電源装置１の構成を示し、図３は、実施の形態１において電力潮流検出部１６を含まない場合の駅舎補助電源装置１の構成を示している。制御装置１１は、インタフェース部２０と、動作開始決定部２１と、電圧指令値算出部２２と、ＰＷＭ信号生成部２３と、を備える。
　インタフェース部２０は、電力潮流検出部１６から入力された電力の潮流方向の情報を、後段の動作開始決定部２１において処理することが可能な第１の信号に変換する信号変換部である。インタフェース部２０は、例えば、電力潮流検出部１６が電力計の場合、電力潮流検出部１６から入力された電力の潮流方向を示す情報である電力値をＡ／Ｄ（Analog　to　Digital）変換する。インタフェース部２０は、電力潮流検出部１６から入力されたアナログ信号による電力値を、後段の動作開始決定部２１において処理することが可能なデジタル信号による電力値の信号である第１の信号に変換する。
　具体的に、インタフェース部２０は、電力潮流検出部１６から入力された潮流方向の情報、電力潮流検出部１６が電力計の場合であれば電力計で測定された電力値をＡ／Ｄ変換し、後段の動作開始決定部２１で扱うことが可能な－１０Ｖから＋１０Ｖの範囲の電圧を示すデジタル信号に変換する。または、インタフェース部２０は、電力潮流検出部１６が電力計の場合であれば電力計で測定された電力値をＡ／Ｄ変換し、後段の動作開始決定部２１で扱うことが可能な「０」および「１」からなるデジタル信号に変換する。
　動作開始決定部２１は、インタフェース部２０でデジタル信号に変換された潮流方向の情報である第１の信号に基づいて、交流架線２００のＡＣ２０ｋＶの交流電力である第１の交流電力を、負荷３０２が使用可能なＡＣ２１０Ｖの交流電力である第２の交流電力に変換するか否かを決定する。
　動作開始決定部２１は、例えば、電力潮流検出部１６が電力計であって入力された第１の信号が逆方向の流れを示す負の値の場合、交流電力の流れが交流架線２００から変電所１００への方向、すなわち逆方向であると判定する。この場合、動作開始決定部２１は、電気車で発電された回生電力が他の電気車で消費しきれていないため変電所１００へ流れ込んでいると判定し、電気車で発電された交流架線２００の回生電力を駅舎３００の負荷３０２で消費するため、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換することを決定する。
　一方、動作開始決定部２１は、例えば、電力潮流検出部１６が電力計であって入力された第１の信号が順方向の流れを示す正の値の場合、交流電力の流れが変電所１００から交流架線２００への方向、すなわち順方向であると判定する。この場合、動作開始決定部２１は、電気車２０１で発電された回生電力が電気車２０２で消費しきれていると判定し、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換しないことを決定する。
　動作開始決定部２１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換すると決定した場合、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換することを示す信号である第２の信号として、例えば値が「１」の信号を生成して後段の電圧指令値算出部２２へ出力する。動作開始決定部２１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換しないと決定した場合、例えば値が「０」の信号を生成して後段の電圧指令値算出部２２へ出力する。なお、値が「１」および「０」の信号は一例であって、後段の電圧指令値算出部２２において動作開始決定部２１の決定内容が判別できれば、「１」および「０」以外の信号パターンを用いてもよい。
　または、動作開始決定部２１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換すると決定した場合、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換することを示す信号である第２の信号を生成して後段の電圧指令値算出部２２へ出力し、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換しないと決定した場合は後段の電圧指令値算出部２２へ第２の信号を出力しなくてもよい。
　電圧指令値算出部２２は、動作開始決定部２１から第２の信号が入力された場合、電圧検出部１５で検出された負荷３０２側のＡＣ２１０Ｖの交流電力の電圧値に予め設定された駅舎補助電源装置１で吸収する電力値を加え、ＰＷＭ信号生成部２３における設定電圧である電圧指令値を算出する。電圧指令値算出部２２は、算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部２３へ出力する。
　ＰＷＭ信号生成部２３は、電圧指令値算出部２２から入力された電圧指令値に基づいて、コンバータ１３の駆動を制御する制御信号であるＰＷＭ信号を生成し、インバータ１４の駆動を制御する制御信号であるＰＷＭ信号を生成する制御信号生成部である。ＰＷＭ信号生成部２３は、例えば、コンバータ１３が上アームおよび下アームのスイッチング素子を有する２相構成の場合、２相分の４つのスイッチング素子の駆動を制御する４つのＰＷＭ信号ＣＧＵ，ＣＧＶ，ＣＧＸ，ＣＧＹを生成する。また、ＰＷＭ信号生成部２３は、例えば、インバータ１４が上アームおよび下アームのスイッチング素子を有する３相構成の場合、３相分の６つのスイッチング素子の駆動を制御する６つのＰＷＭ信号ＩＧＵ，ＩＧＶ，ＩＧＷ，ＩＧＸ，ＩＧＹ，ＩＧＺを生成する。ＰＷＭ信号生成部２３は、生成したコンバータ１３用の４つのＰＷＭ信号ＣＧＵ，ＣＧＶ，ＣＧＸ，ＣＧＹをコンバータ１３へ出力し、生成したインバータ１４用の６つのＰＷＭ信号ＩＧＵ，ＩＧＶ，ＩＧＷ，ＩＧＸ，ＩＧＹ，ＩＧＺをインバータ１４へ出力する。なお、前述のようにコンバータ１３がスイッチング素子を使用せずにダイオードで構成されている場合、ＰＷＭ信号生成部２３は、インバータ１４用のＰＷＭ信号のみ生成して出力し、コンバータ１３用のＰＷＭ信号は生成しないこととする。
　制御装置１１において、電圧指令値算出部２２は、動作開始決定部２１から交流架線２００のＡＣ２０ｋＶの交流電力を負荷３０２側のＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換することを示す第２の信号が入力されない場合、電圧検出部１５で検出された電圧に一致した電圧指令値を算出し、ＰＷＭ信号生成部２３へ出力する。このように、電圧指令値算出部２２は、第２の信号に応じた電圧指令値を算出する。
　つづいて、駅舎補助電源装置１において、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換する処理について説明する。図４は、実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置１における交流電力の変換動作を示すフローチャートである。ここでは、図１に示すように、電気車２０１で回生電力が発電された場合の駅舎補助電源装置１の処理について説明する。
　まず、電力潮流検出部１６は、変電所１００と交流架線２００との間の電力の潮流方向を検出し、潮流方向の情報を制御装置１１へ出力する（ステップＳ１）。図４のステップＳ１における電力潮流検出部１６の詳細な動作について説明する。図５は、実施の形態１にかかる電力潮流検出部１６の動作を示すフローチャートである。電力潮流検出部１６は、周期的に、例えば２０ｍｓ毎に変電所１００と交流架線２００との間の電力の潮流方向を検出しており、電力の潮流方向を検出するタイミングになるまでは待機し（ステップＳ１１：Ｎｏ）、電力の潮流方向を検出するタイミングになると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、電力の潮流方向を検出する（ステップＳ１２）。電力潮流検出部１６は、潮流方向の情報を制御装置１１へ出力する（ステップＳ１３）。なお、電力潮流検出部１６において２０ｍｓ毎に変電所１００と交流架線２００との間の電力の潮流方向を検出するのは一例であって、検出する間隔は２０ｍｓに限定されるものではない。
　図４のフローチャートに戻って、制御装置１１では、電力潮流検出部１６から潮流方向の情報が入力されると、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換するか否かを決定する（ステップＳ２）。図４のステップＳ２における制御装置１１の詳細な動作について説明する。図６は、実施の形態１にかかる制御装置１１のインタフェース部２０の動作を示すフローチャートである。インタフェース部２０は、電力潮流検出部１６から潮流方向の情報が入力されると（ステップＳ２１）、潮流方向の情報を、後段の動作開始決定部２１で扱うことが可能な信号である第１の信号に変換する（ステップＳ２２）。インタフェース部２０は、変換後の第１の信号を動作開始決定部２１へ出力する（ステップＳ２３）。
　図７は、実施の形態１にかかる制御装置１１の動作開始決定部２１の動作を示すフローチャートである。動作開始決定部２１は、インタフェース部２０からデジタル信号に変換された潮流方向の情報である第１の信号が入力されると（ステップＳ３１）、第１の信号に基づいて、交流架線２００と変電所１００との間の電力の向きを判定する（ステップＳ３２）。動作開始決定部２１は、例えば、電力潮流検出部１６が電力計の場合、潮流方向の情報が変換された第１の信号が正の値であれば電力の流れは順方向、すなわち、図１の例では電気車２０１で発電された回生電力は他の電気車２０２で消費しきれているため、変電所１００から交流架線２００へ交流電力が供給されていると判定する（ステップＳ３３：Ｎｏ）。一方、動作開始決定部２１は、例えば、電力潮流検出部１６が電力計の場合、潮流方向の情報が変換された第１の信号が負の値であれば電力の流れは逆方向、すなわち、図１の例では電気車２０１で発電された回生電力は他の電気車２０２で消費しきれていないため、交流架線２００から変電所１００へ回生電力が流れていると判定する（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）。
　動作開始決定部２１は、交流架線２００から変電所１００へ回生電力が流れていると判定した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換することを決定する（ステップＳ３４）。動作開始決定部２１は、交流電力の変換を行うことを示す第２の信号を生成し（ステップＳ３５）、生成した第２の信号を電圧指令値算出部２２へ出力する（ステップＳ３６）。
　動作開始決定部２１は、変電所１００から交流架線２００へ交流電力が供給されていると判定した場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）、さらに、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換中か否かを確認する（ステップＳ３７）。動作開始決定部２１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換中の場合（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）、交流架線２００側の交流電力から負荷３０２側の交流電力への変換を停止することを決定する（ステップＳ３８）。動作開始決定部２１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換していたときは、第２の信号の生成および出力を停止する（ステップＳ３９）。動作開始決定部２１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換していない場合（ステップＳ３７：Ｎｏ）、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換しないことを決定する（ステップＳ４０）。この場合、動作開始決定部２１は、第２の信号を生成しない。
　図４のフローチャートに戻って、制御装置１１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換することを決定した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換する動作を実施して（ステップＳ３）、ステップＳ１の処理に戻る。一方、制御装置１１は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換しないことを決定した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換する動作を実施せずに（ステップＳ４）、ステップＳ１の処理に戻る。具体的に、図７に示す動作開始決定部２１の動作において、ステップＳ３３：Ｙｅｓの場合が図４に示すステップＳ２：Ｙｅｓの流れに相当し、ステップＳ３３：Ｎｏの場合が図４に示すステップＳ２：Ｎｏの流れに相当する。
　図４のステップＳ３における制御装置１１の詳細な動作について説明する。図８は、実施の形態１にかかる制御装置１１の電圧指令値算出部２２の動作を示すフローチャートである。電圧指令値算出部２２は、電圧検出部１５から負荷３０２側の交流電力の電圧値の情報を取得する（ステップＳ４１）。電圧指令値算出部２２は、動作開始決定部２１から第２の信号が入力されない場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、電圧検出部１５から取得した負荷３０２側の交流電力の電圧値に一致した電圧指令値を算出する（ステップＳ４３）。電圧指令値算出部２２は、動作開始決定部２１から第２の信号が入力された場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、電圧検出部１５から取得した負荷３０２側の交流電力の電圧値に予め設定された駅舎補助電源装置１で吸収する電力値を加えてＰＷＭ信号生成部２３に対する電圧指令値を算出する（ステップＳ４４）。電圧指令値算出部２２は、ステップＳ４３またはステップＳ４４において電圧指令値を算出後、算出した電圧指令値をＰＷＭ信号生成部２３へ出力する（ステップＳ４５）。
　図９は、実施の形態１にかかる制御装置１１のＰＷＭ信号生成部２３の動作を示すフローチャートである。ＰＷＭ信号生成部２３は、電圧指令値算出部２２から電圧指令値が入力されると（ステップＳ５１）、電圧指令値に基づいて、コンバータ１３の駆動を制御するＰＷＭ信号を生成し、インバータ１４の駆動を制御するＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ５２）。そして、ＰＷＭ信号生成部２３は、生成したコンバータ１３用のＰＷＭ信号をコンバータ１３へ出力し、生成したインバータ１４用のＰＷＭ信号をインバータ１４へ出力する（ステップＳ５３）。
　以上の動作によって、駅舎補助電源装置１は、交流架線２００から変電所１００に交流電力が流れている、すなわち、電気車で発電された回生電力が交流架線２００から変電所１００に流れている場合、交流架線２００側のＡＣ２０ｋＶの交流電力を負荷３０２側のＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換し、電気車で発電された回生電力を駅舎３００の負荷３０２で消費する。
　また、駅舎補助電源装置１は、変電所１００から交流架線２００に交流電力が流れている、すなわち、電気車で発電された回生電力が交流架線２００から変電所１００に流れていない場合、交流架線２００側のＡＣ２０ｋＶの交流電力を負荷３０２側のＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換する処理を実施しない。
　また、駅舎補助電源装置１は、交流架線２００側のＡＣ２０ｋＶの交流電力を負荷３０２側のＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換中に、交流架線２００と変電所１００との間の交流電力の流れが変電所１００から交流架線２００の向きに変わった場合、交流架線２００側のＡＣ２０ｋＶの交流電力を負荷３０２側のＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換する処理を停止する。
　つづいて、駅舎補助電源装置１の構成について説明する。駅舎補助電源装置１において、変圧器１２は変圧回路、コンバータ１３は交流直流変換回路、インバータ１４は直流交流変換回路、電圧検出部１５は電圧計によって実現される。また、電力潮流検出部１６を駅舎補助電源装置１に含めた場合において、電力潮流検出部１６は、例えば、電力計によって実現される。以降の説明では、駅舎補助電源装置１の構成のうち、制御装置１１の部分について説明する。
　図１０および図１１は、実施の形態１にかかる駅舎補助電源装置１の制御装置１１のハードウェア構成の例を示す図である。駅舎補助電源装置１の制御装置１１におけるインタフェース部２０、動作開始決定部２１、電圧指令値算出部２２、およびＰＷＭ信号生成部２３の各機能は、処理回路９１により実現される。すなわち、駅舎補助電源装置１の制御装置１１は、潮流方向の情報を第１の信号に変換し、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換するか否かを決定し、電圧指令値を算出し、コンバータ１３およびインバータ１４の駆動を制御するためのＰＷＭ信号を生成するための処理装置を備える。処理回路９１は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリ９３に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）９２およびメモリ９３であってもよい。ＣＰＵ９２は、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などであってもよい。
　処理回路９１が専用のハードウェアである場合、処理回路９１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。インタフェース部２０、動作開始決定部２１、電圧指令値算出部２２、およびＰＷＭ信号生成部２３の各部の機能それぞれを処理回路９１で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路９１で実現してもよい。
　処理回路９１がＣＰＵ９２およびメモリ９３の場合、インタフェース部２０、動作開始決定部２１、電圧指令値算出部２２、およびＰＷＭ信号生成部２３の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９３に格納される。処理回路９１では、メモリ９３に記憶されたプログラムをＣＰＵ９２が読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、駅舎補助電源装置１の制御装置１１は、処理回路９１により実行されるときに、潮流方向の情報を第１の信号に変換するステップ、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換するか否かを決定するステップ、電圧指令値を算出するステップ、コンバータ１３およびインバータ１４の駆動を制御するためのＰＷＭ信号を生成するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９３を備える。また、これらのプログラムは、インタフェース部２０、動作開始決定部２１、電圧指令値算出部２２、およびＰＷＭ信号生成部２３の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ９３とは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　EPROM）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。
　なお、インタフェース部２０、動作開始決定部２１、電圧指令値算出部２２、およびＰＷＭ信号生成部２３の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、インタフェース部２０および動作開始決定部２１については専用のハードウェアとしての処理回路９１でその機能を実現し、電圧指令値算出部２２およびＰＷＭ信号生成部２３については処理回路９１においてＣＰＵ９２がメモリ９３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
　このように、処理回路９１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。なお、インタフェース部２０については、前述の構成に限定されず、Ａ／Ｄ変換回路によって実現してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、交流架線方式の鉄道システム５０において、駅舎補助電源装置１は、交流架線２００と変電所１００との間の交流電力の潮流方向の情報に基づいて、交流架線２００から変電所１００へ交流電力が流れている場合は、電気車で発生した回線電力が他の電気車で消費しきれずに変電所１００へ流れ込んでいると判定し、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換する。また、駅舎補助電源装置１は、変電所１００から交流架線２００へ交流電力が流れている場合は、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換しないこととした。これにより、駅舎補助電源装置１では、電気車で発電された回生電力が他の電気車で使用されている場合は交流電力の変換を実施せず、電気車で発電された回生電力が他の電気車で消費しきれていない場合は交流電力の変換を実施することにより、駅舎３００の負荷３０２において、電気車で発電された回生電力を効率的に利用することができる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、制御装置１１が、電力潮流検出部１６から潮流方向の情報を取得して、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合に、交流電力の変換処理を実施した。実施の形態２では、交流架線２００側の交流電力を負荷３０２側の交流電力に変換するか否かを決定するまでの処理を駅舎の外部で行う場合について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
　図１２は、本発明の実施の形態２にかかる駅舎補助電源装置１ａを含む鉄道システム５０ａの構成例を示す図である。鉄道システム５０ａは、図１に示す実施の形態１の鉄道システム５０に対して、駅舎３００および変電所１００に換えて、駅舎３００ａおよび変電所１００ａを備えている。
　変電所１００ａには、図１に示す実施の形態１の変電所１００に対して、電力潮流検出部１６に換えて、電力潮流検出装置１７が設置されている。図１３は、実施の形態２にかかる電力潮流検出装置１７および制御装置１１ａの構成例を示す図である。電力潮流検出装置１７は、電力潮流検出部１６と、インタフェース部２０と、動作開始決定部２１と、を備える。電力潮流検出部１６、インタフェース部２０、および動作開始決定部２１の各部は、実施の形態１と同様の動作を行う。電力潮流検出装置１７は、電気車と接続する交流架線２００と交流架線２００に交流電力を供給する変電所１００ａとの間の電力の流れの向きを示す潮流方向を検出する。また、電力潮流検出装置１７は、潮流方向の情報を第１の信号に変換する。また、電力潮流検出装置１７は、第１の信号に基づいて、交流架線２００側の第１の交流電力を負荷３０２で使用可能な第２の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合は第２の信号を生成して出力する。
　図１２では電力潮流検出装置１７は変電所１００ａ内に設置されているが、電力潮流検出装置１７から出力される第２の信号は、変電所１００ａではなく駅舎補助電源装置１ａで必要な信号である。そのため、設置場所が離れているが、電力潮流検出装置１７を含めて駅舎補助電源装置１ａとしてもよい。図１４は、実施の形態２にかかる制御装置１１ａの構成例を示す図である。実施の形態１の図２および図３と同様、図１３は、実施の形態２において電力潮流検出装置１７を含む場合の駅舎補助電源装置１ａの構成を示し、図１４は、実施の形態２において電力潮流検出装置１７を含まない場合の駅舎補助電源装置１ａの構成を示している。
　駅舎３００ａは、図１に示す実施の形態１の駅舎３００に対して、制御装置１１に換えて、制御装置１１ａを備える。図１３および図１４に示すように、制御装置１１ａは、電圧指令値算出部２２およびＰＷＭ信号生成部２３を備える。電圧指令値算出部２２およびＰＷＭ信号生成部２３の各部は、実施の形態１と同様の動作を行う。
　このように、実施の形態１の鉄道システム５０と実施の形態２の鉄道システム５０ａとの違いは、インタフェース部２０および動作開始決定部２１の配置が、駅舎側から変電所側に変更されたのみである。
　実施の形態２の駅舎補助電源装置１ａにおいて、交流架線２００のＡＣ２０ｋＶの交流電力をＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換する処理および各部の処理は、実施の形態１で説明した図４から図９のフローチャートと同様である。そのため、駅舎補助電源装置１ａにおいて、交流架線２００のＡＣ２０ｋＶの交流電力をＡＣ２１０Ｖの交流電力に変換する処理の説明は省略する。実施の形態２では、図４に示すステップＳ２の処理が、駅舎３００ａ側ではなく変電所１００ａ側で行われている。
　また、図１３に示す電力潮流検出装置１７のうちインタフェース部２０および動作開始決定部２１の部分、および図１３および図１４に示す制御装置１１ａの電圧指令値算出部２２およびＰＷＭ信号生成部２３について、図１０および図１１に示すハードウェア構成の例により実現される。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態１において制御装置１１に備えていたインタフェース部２０および動作開始決定部２１を、変電所１００ａの電力潮流検出装置１７に備えることとした。この場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　以上のように、本発明は、電気車で発電された回生電力を駅舎内の負荷で使用する電力に変換する駅舎補助電源装置として有用である。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，１ａ　駅舎補助電源装置、１１，１１ａ　制御装置、１２，１０１，１１１，３０１　変圧器、１３　コンバータ、１４　インバータ、１５　電圧検出部、１６　電力潮流検出部、１７　電力潮流検出装置、２０　インタフェース部、２１　動作開始決定部、２２　電圧指令値算出部、２３　ＰＷＭ信号生成部、５０，５０ａ　鉄道システム、１００，１００ａ，１１０　変電所、２００　交流架線、２０１，２０２　電気車、３００，３００ａ　駅舎、３０２　負荷。

Claims (12)

  1. 　電気車と接続する交流架線と前記交流架線に交流電力を供給する変電所との間の電力の流れの向きを示す潮流方向の情報である第１の信号に基づいて、前記交流架線側の第１の交流電力を負荷で使用可能な第２の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合は第２の信号を生成して出力する動作開始決定部と、
    　前記第２の信号に応じた電圧指令値を算出して出力する電圧指令値算出部と、
    　前記電圧指令値に基づいて、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換する電力変換回路への制御信号を生成して出力する制御信号生成部と、
    　を備えることを特徴とする駅舎補助電源装置。
  2. 　前記動作開始決定部は、前記第１の信号に基づいて、前記潮流方向の情報が前記交流架線から前記変電所へ交流電力が流れていることを示している場合、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換することを決定し、前記第２の信号を生成して出力する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の駅舎補助電源装置。
  3. 　前記動作開始決定部は、前記第１の信号に基づいて、前記潮流方向の情報が前記変電所から前記交流架線へ交流電力が流れていることを示している場合、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換しないことを決定し、前記第２の信号を生成しない、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の駅舎補助電源装置。
  4. 　前記動作開始決定部は、前記第１の信号に基づいて、前記潮流方向の情報が前記変電所から前記交流架線へ交流電力が流れていることを示している場合、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換しないことを決定し、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換していたときは前記第２の信号の生成および出力を停止する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の駅舎補助電源装置。
  5. 　前記電圧指令値算出部は、前記第２の交流電力の電圧値に基づいて前記電圧指令値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の駅舎補助電源装置。
  6. 　前記交流架線と前記変電所との間の電力の流れの向きである潮流方向を検出し、前記潮流方向の情報を出力する電力潮流方向検出部、
    　を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の駅舎補助電源装置。
  7. 　電気車と接続する交流架線と前記交流架線に交流電力を供給する変電所との間の電力の流れの向きを示す潮流方向を検出し、潮流方向の情報をデジタル信号である第１の信号に変換し、前記第１の信号に基づいて、前記交流架線側の第１の交流電力を負荷で使用可能な第２の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合は第２の信号を生成して出力する電力潮流方向検出装置からの前記第２の信号に応じた電圧指令値を算出して出力する電圧指令値算出部と、
    　前記電圧指令値に基づいて、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換する電力変換回路への制御信号を生成して出力する制御信号生成部と、
    　を備えることを特徴とする駅舎補助電源装置。
  8. 　前記電力潮流方向検出装置を備え、前記電力潮流方向検出装置は、
    　前記交流架線と前記変電所との間の電力の流れの向きを示す潮流方向を検出し、前記潮流方向の情報を出力する電力潮流方向検出部と、
    　前記潮流方向の情報をデジタル信号である前記第１の信号に変換する信号変換部と、
    　前記第１の信号に基づいて、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換するか否かを決定し、変換することを決定した場合は前記第２の信号を生成して出力する動作開始決定部と、
    　を備えることを特徴とする請求項７に記載の駅舎補助電源装置。
  9. 　前記動作開始決定部は、前記第１の信号に基づいて、前記潮流方向の情報が前記交流架線から前記変電所へ交流電力が流れていることを示している場合、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換することを決定し、前記第２の信号を生成して出力する、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の駅舎補助電源装置。
  10. 　前記動作開始決定部は、前記第１の信号に基づいて、前記潮流方向の情報が前記変電所から前記交流架線へ交流電力が流れていることを示している場合、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換しないことを決定し、前記第２の信号を生成しない、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の駅舎補助電源装置。
  11. 　前記動作開始決定部は、前記第１の信号に基づいて、前記潮流方向の情報が前記変電所から前記交流架線へ交流電力が流れていることを示している場合、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換しないことを決定し、前記第１の交流電力を前記第２の交流電力に変換しているときは前記第２の信号の生成および出力を停止する、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の駅舎補助電源装置。
  12. 　前記電圧指令値算出部は、前記第２の交流電力の電圧値に基づいて前記電圧指令値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項７，８または９に記載の駅舎補助電源装置。
PCT/JP2015/074225 2015-08-27 2015-08-27 駅舎補助電源装置 WO2017033328A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017536147A JP6342082B2 (ja) 2015-08-27 2015-08-27 駅舎補助電源装置
US15/752,769 US10730405B2 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Station building auxiliary power unit for efficient use of regenerative power
EP15902297.9A EP3342634A4 (en) 2015-08-27 2015-08-27 AUXILIARY POWER SUPPLY DEVICE FOR STATION BUILDINGS
PCT/JP2015/074225 WO2017033328A1 (ja) 2015-08-27 2015-08-27 駅舎補助電源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/074225 WO2017033328A1 (ja) 2015-08-27 2015-08-27 駅舎補助電源装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017033328A1 true WO2017033328A1 (ja) 2017-03-02

Family

ID=58099627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/074225 WO2017033328A1 (ja) 2015-08-27 2015-08-27 駅舎補助電源装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10730405B2 (ja)
EP (1) EP3342634A4 (ja)
JP (1) JP6342082B2 (ja)
WO (1) WO2017033328A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019107017A1 (ja) * 2017-11-29 2019-06-06 株式会社日立製作所 電力管理システム
JPWO2020194697A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01
JP2021170922A (ja) * 2020-04-13 2021-10-28 トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー 電力供給のシステムおよび方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108437806B (zh) * 2018-03-30 2019-09-13 中车青岛四方车辆研究所有限公司 城市轨道交通再生制动能量回收装置的配置系统及方法
US11332039B2 (en) * 2019-07-12 2022-05-17 Tusimple, Inc. Vehicle power distribution architecture

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59137223A (ja) * 1983-01-27 1984-08-07 Toshiba Corp 電気車の給電装置
JPS60245408A (ja) * 1984-05-21 1985-12-05 Toshiba Corp 電気車における変電所給電切換方法
JPH05338481A (ja) * 1992-06-09 1993-12-21 Nissin Electric Co Ltd 電気鉄道の給電方法
JP2007236196A (ja) * 2000-06-06 2007-09-13 Hitachi Ltd バッテリ駆動の鉄道列車
WO2015019466A1 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 三菱電機株式会社 駅舎補助電源装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0775948B2 (ja) 1988-06-14 1995-08-16 富士電機株式会社 回生電力吸収装置の制御回路
JP4432675B2 (ja) * 2004-08-25 2010-03-17 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4583154B2 (ja) 2004-12-13 2010-11-17 東洋電機製造株式会社 き電系統電力貯蔵システムの制御装置
JP5125155B2 (ja) 2007-03-07 2013-01-23 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置および電源制御方法
WO2009101673A1 (ja) * 2008-02-13 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corporation 電力変換装置
JP5458613B2 (ja) 2009-03-16 2014-04-02 株式会社明電舎 回生対策装置と回生対策装置の制御方法
JP5352731B2 (ja) 2012-11-26 2013-11-27 株式会社日立製作所 鉄道編成車両の駆動システム
JP2014129001A (ja) 2012-12-28 2014-07-10 Meidensha Corp 電鉄用回生電力吸収装置
CN107206917B (zh) * 2015-02-19 2019-10-25 三菱电机株式会社 车站电源装置及再生判定电压值运算方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59137223A (ja) * 1983-01-27 1984-08-07 Toshiba Corp 電気車の給電装置
JPS60245408A (ja) * 1984-05-21 1985-12-05 Toshiba Corp 電気車における変電所給電切換方法
JPH05338481A (ja) * 1992-06-09 1993-12-21 Nissin Electric Co Ltd 電気鉄道の給電方法
JP2007236196A (ja) * 2000-06-06 2007-09-13 Hitachi Ltd バッテリ駆動の鉄道列車
WO2015019466A1 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 三菱電機株式会社 駅舎補助電源装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3342634A4 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019107017A1 (ja) * 2017-11-29 2019-06-06 株式会社日立製作所 電力管理システム
JP2019103165A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 株式会社日立製作所 電力管理システム
JPWO2020194697A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01
WO2020194697A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 三菱電機株式会社 駅舎補助電源装置
JP6991391B2 (ja) 2019-03-28 2022-01-12 三菱電機株式会社 駅舎補助電源装置
JP2021170922A (ja) * 2020-04-13 2021-10-28 トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー 電力供給のシステムおよび方法
JP7337116B2 (ja) 2020-04-13 2023-09-01 トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー 電力供給のシステムおよび方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3342634A4 (en) 2019-01-09
JP6342082B2 (ja) 2018-06-13
US10730405B2 (en) 2020-08-04
US20180236899A1 (en) 2018-08-23
EP3342634A1 (en) 2018-07-04
JPWO2017033328A1 (ja) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6342082B2 (ja) 駅舎補助電源装置
JP4512145B2 (ja) モータ制御装置
US9768723B2 (en) Motor drive using capacitor
KR101071208B1 (ko) 에이씨 급전방식의 에너지 저장 시스템
WO2012144079A1 (ja) 充電装置
US9337750B2 (en) Power conversion apparatus
US9764647B2 (en) Main conversion device for electric vehicle
JP5928401B2 (ja) コンバータ装置
WO2002093730A1 (fr) Dispositif de commande de charge et de decharge
EP1630937B1 (en) Voltage conversion device and electric car
JP5384039B2 (ja) 作業機械における蓄電器の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置
US20140361757A1 (en) Control apparatus for voltage converting apparatus
JP5439989B2 (ja) 電力制御装置および電力制御装置における電力算出方法
JP5586096B2 (ja) 電力変換装置
US20160161935A1 (en) Station auxiliary power source apparatus
JP5740824B2 (ja) 電力変換装置
JP5360408B2 (ja) 電力変換装置
JP2014129001A (ja) 電鉄用回生電力吸収装置
JP6184090B2 (ja) ハイブリッド電気車の電源供給システム
JP5142108B2 (ja) エレベータのモータ制御装置
JP2011135750A (ja) 故障検出機能を持つダイナミックブレーキ回路、モータ制御装置
US20210013815A1 (en) Power conversion system
JP2010058565A (ja) 電力変換装置及び電気鉄道システム
JP4540410B2 (ja) 直流／直流変換装置
JP6539174B2 (ja) 鉄道き電システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15902297

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017536147

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15752769

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015902297

Country of ref document: EP