JP3679949B2

JP3679949B2 - Railway train power supply system

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Publication number: JP3679949B2
Application number: JP18439499A
Authority: JP
Inventors: 塚彰小; 川倫章石
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001016785A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、並列運転される複数の電源装置により各車両の負荷に対して電力を供給する鉄道列車用電源システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電源装置により各車両の負荷に対して電力を供給する方式として、分離運転方式と並列運転方式とがある。分離運転方式とは、各電源装置毎に給電区分が分離されている方式であり、並列運転方式とは給電区分が分離されておらず並列運転される電源装置により全ての負荷に対して電力を供給しようとする方式である。
【０００３】
図２５は、このような並列運転方式を採用している鉄道列車用電源システムの概略構成図である。この図において、列車は６両の車両Ｔ1〜Ｔ6により構成されており、車両Ｔ2，Ｔ5に電源装置１Ａ，１Ｂが搭載されている。これらの電源装置１Ａ，１Ｂはインバータ装置等により構成されており、これらの電源装置の並列運転により生じる電力は引き通し線２を介して、各車両の負荷Ｌ1〜Ｌ6に供給されるようになっている。なお、分離方式の場合には、負荷Ｌ3と負荷Ｌ4との間に常時はオフとなっている接触器が設けられており、電源装置１Ａが負荷Ｌ1〜Ｌ3を受け持ち、電源装置１Ｂが負荷Ｌ4〜Ｌ6を受け持つようになっている。
【０００４】
並列運転方式の場合、各電源装置が受け持つ負荷分は明確に区分されているわけではないが、通常は全負荷を電源装置の台数で割った値となる。また、並列運転時には各電源装置の出力容量が極力バランスした状態になっていることが要求される。このようなバランス状態を維持するために、各電源装置には、出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量を制御する機能が具備されている。図２６は、この垂下特性を示す説明図であり、垂下特性曲線ｆは傾きθを持ち、出力電流Ｉoが増加するに従って出力電圧Ｅoが減少するようになっている。
【０００５】
正常な状態では電源装置１Ａと電源装置１Ｂが受け持つ負荷の割合が５０：５０となるように定格出力容量が設計されている。しかし、並列運転時の種々の条件や各電源装置の製造上の誤差により、この割合が変化し、両者のバランスが崩れる場合も考えられる。このような場合、電源装置１Ａにおける垂下特性曲線ｆ上では出力電流Ｉoが増大するので、この増大に応じて出力電圧Ｅoを減少させることにより電源装置１Ａの出力容量を制限することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鉄道車両の設計を行う場合は、各機器の外形寸法や重量等などの種々の制約をクリアしなければならないために、電源装置に対しても極力小型化が要求されるが、このような要求に応えるためには、各電源装置の定格出力容量の値を極力小さなものとする必要がある。しかし、上記のように、各電源装置間のバランスが崩れるような場合をも考慮しなければならないために、従来の技術では各電源装置の定格出力容量の値を一定以下より小さくするのは困難であった。
【０００７】
つまり、各電源装置間のバランスが崩れようとする場合、上記の出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づく出力容量の制御によりアンバランス状態の発生をある程度防止することは可能であるが、各電源装置間のアンバランス状態が大きな場合（例えば、極端な例として、電源装置１Ａと電源装置１Ｂが受け持つ負荷の割合が５０：５０から６０：４０のように大きく変化した場合）には、もはや上記のような垂下特性に基づく出力容量の制御ではアンバランス状態の発生を防止することは不可能となる。このように、各電源装置間のバランスが大きく崩れた状態においても、電源装置から負荷機器に対する電力供給を継続できるようにしておく必要があるため、各電源装置の定格出力容量の値を一定以下に低減するわけには行かず、したがって、各電源装置の充分な小型化を達成することができなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、各電源装置の定格出力容量の値を大幅に低減することができ、各電源装置の充分な小型化を達成することが可能な鉄道列車用電源システムを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に他の電源装置に対して補正指令を出力する比較部と、前記他の電源装置の比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、更に、前記各電源装置は、前記比較部から出力される補正指令を所定時間遅延させて前記他の電源装置の垂下特性制御部に対して入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との差を求め、この差に基づき他の電源装置側の前記垂下特性についての補正量を演算する垂下特性補正量演算部と、前記他の電源装置の垂下特性補正量演算部が演算した補正量に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記各電源装置は、前記垂下特性補正量演算部から出力される補正量を所定時間遅延させて前記他の電源装置の垂下特性制御部に対して入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に補正指令を出力する比較部と、前記比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、更に、いずれか一の電源装置は、全ての電源装置の出力容量を入力し、これらの平均容量を演算する平均容量演算部と、前記平均容量演算部が演算した平均容量と各電源装置の出力容量との間の差を演算し、この差が設定値を上回った電源装置がある場合に、この電源装置に対する補正指令を出力する判定部と、を備え、当該設定値を上回った電源装置の垂下特性制御部は、前記判定部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させるものであり、しかも、前記一の電源装置は、前記判定部から出力される補正指令を所定時間遅延させて当該設定値を上回った電源装置の垂下特性制御部に入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記出力容量演算部が演算した出力容量と予め設定された設定容量との比較を行い、出力容量が設定容量を上回った場合に補正指令を出力する比較部と、前記比較部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、更に、いずれか一の電源装置は、全ての電源装置の出力容量を入力し、これらの平均容量を演算する平均容量演算部と、前記平均容量演算部が演算した平均容量と各電源装置の出力容量との間の差を演算し、この差が設定値を上回った電源装置がある場合に、この電源装置以外の他の電源装置に対する補正指令を出力する判定部と、を備え、当該他の電源装置の垂下特性制御部は、前記判定部からの補正指令の入力に基づき前記垂下特性を変化させるものである、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記一の電源装置は、前記判定部から出力される補正指令を所定時間遅延させて当該他の電源装置の垂下特性制御部に入力させる遅延器を、備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記比較部又は前記垂下特性補正量演算部は、前記設定容量の値を最適値に更新する学習手段を有するものである、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、列車を構成する複数車両のうちの少なくとも２台以上の所定車両に電源装置がそれぞれ搭載され、各電源装置が出力電流・出力電圧間の垂下特性に基づき出力容量の制御を行うようになっている鉄道列車用電源システムにおいて、前記各電源装置は、出力電流及び出力電圧に基づき出力容量を演算する出力容量演算部と、前記垂下特性についての補正指令又は補正量の入力に基づき前記垂下特性を変化させる垂下特性制御部と、前記垂下特性制御部が変化させた垂下特性に基づき出力電圧の制御を行う出力電圧制御部と、を備え、また、車両の運転室内又は車掌室内に設置された車両情報制御装置は、前記各電源装置の出力容量演算部が演算した出力容量を伝送路を介して入力し、この出力容量と予め設定された設定容量との差に基づき、垂下特性についての補正指令又は補正量を前記各電源装置の垂下特性制御部に伝送路を介して出力する比較部又は垂下特性補正量演算部を、備えている、ことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。図１は、第１の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。この図に示すように、電源装置１Ａは、出力容量演算部３Ａと、比較部４Ａと、垂下特性制御部５Ａと、出力電圧制御部６Ａとを備えている。なお、この実施形態に係る鉄道列車用電源システムの概略構成は図２５と同様のものであるとする。
【００２５】
出力容量演算部３Ａは、図示を省略してある電流検出器及び電圧検出器より出力電流Ｉo及び出力電圧Ｅoを入力し、出力容量Ｐoを演算するようになっている。比較部４Ａは、出力容量演算部３Ａが演算した出力容量Ｐoと、予め設定された設定容量Ｐsとを比較し、出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った場合に補正指令Ｓpを出力するようになっている。垂下特性制御部５Ａは、比較部４Ａからの補正指令Ｓpを入力すると垂下特性指令Ｆを出力電圧制御部６Ａに出力するようになっている。出力電圧制御部６Ａは、この垂下特性指令Ｆに基づき出力電圧を決定し、その電圧制御指令Eｓを図示を省略してあるインバータ制御回路に出力するようになっている。
【００２６】
図２は、垂下特性制御部５Ａの制御対象である垂下特性の内容を示す説明図である。この図に示すように、垂下特性としてｆ0，ｆ1の２つが設定されており、通常時は垂下特性ｆ0を用いて出力電圧の制御が行われるようになっている。これらの垂下特性ｆ0，ｆ1の傾きはθ0となっているが、この傾きθ0は図２６に示した従来技術における垂下特性ｆの傾きθよりも小さなものとなっている。垂下特性制御部５Ａが出力電圧制御部６Ａに出力する垂下特性指令Ｆは、これら２つの垂下特性ｆ0，ｆ1のうちのいずれかを選択すべき旨の指令である。
【００２７】
次に、図１の動作を図３のタイムチャートに基づき説明する。出力容量演算部３Ａは、所定周期毎に出力電流Ｉo及び出力電圧Ｅoの入力に基づき出力容量Ｐo を演算し、比較部４Ａは、この出力容量Ｐoを設定容量Ｐsと比較する。出力容量Ｐoは、図示のように時間の経過と共に上昇する傾向にあり、出力容量Ｐoが時刻ｔ1で設定容量Ｐsを上回ると、比較部４Ａは補正指令Ｓpを垂下特性制御部５Ａに出力する。垂下特性制御部５Ａは、この補正指令Ｓpを入力すると、それまで選択していた垂下特性ｆ0に代えて垂下特性ｆ1を選択すべき旨の指令として垂下特性指令Ｆを出力電圧制御部６Ａに出力する。そして、出力電圧制御部６Ａは、以後この垂下特性ｆ1に基づく電圧制御指令Eｓを出力する。
【００２８】
設定容量Ｐsは全負荷Ｌ1〜Ｌ6を２台の電源装置１Ａ，１Ｂで均等に分担した場合の容量であり、電源装置１Ａ側の出力容量Ｐoがこの設定容量Ｐsを上回ったということは、電源装置１Ａの出力分担率（あるいは負荷分担率）が電源装置１Ｂよりも高くなっているということを意味している。このような状態で電源装置１Ａ側の垂下特性をｆ0からｆ1に下げて出力電圧制御を行うと、電源装置１Ａの出力部と各負荷との間の電位差が小さくなるため、それだけ電源装置１Ａから各負荷に対する給電が行いにくくなる。その結果、電源装置１Ａの出力容量Ｐoは減少し、一方、電源装置１Ｂ側の出力容量が上昇することとなって両者の出力分担率が均等化されることになる。
【００２９】
そして、上述したように、図２に示した垂下特性の傾きθ0は図２６に示した従来の垂下特性の傾きθよりも小さなものとなっているが、これは出力電流Ｉo の変化に対する出力電圧Ｅoの変化幅を小さくできること、すなわち定格出力容量の値を小さくできることを意味している。したがって、電源装置１Ａ（及び電源装置１Ｂ）の小型化を図ることが可能になる。
【００３０】
図４は、第２の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図４が図１と異なる点は、比較部４Ａと垂下特性制御部５Ａとの間に遅延器７Ａが設けられている点である。この遅延器７Ａは、比較部４Ａから補正指令Ｓpを入力した場合に、これよりも所定時間（本実施形態では１０秒）だけ遅れた遅延補正指令Ｓqを垂下特性制御部５Ａに出力するものである。図５は、この遅延補正指令Ｓqが出力されるタイミングを示したタイムチャートである。この図に示すように、出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った時点で発せられた補正指令Ｓp から１０秒経過した後に遅延補正指令Ｓqが発せられている。
【００３１】
一般に、電源装置は「過負荷耐量」を有しており、出力容量が定格値を上回っても短時間であれば許容されるようになっている。本実施形態は、電源装置のこのような一般的特性を活用し、１０秒の過負荷耐量を保証している装置であれば、１０秒以内の過渡的な出力容量増加については垂下特性の切換を行わない構成としたものである。したがって、過渡的な出力容量の変化が頻発するような状況においては、この出力容量の変化に不必要に追随して垂下特性が切り換えられることを防止することができ、安定した制御を行うことができる。
【００３２】
図６は、第３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図６が図１と異なる点は比較部４Ａの代わりに垂下特性補正量演算部８Ａが設けられている点である。なお、垂下特性補正量演算部８Ａは、設定容量Ｐsとして定格容量Ｐnを用いている。図１の第１の実施形態では、比較部４Ａは単に出力容量Ｐoと設定容量Ｐsとを比較して前者が後者を上回った時点で補正指令Ｓpを出力し、垂下特性制御部５Ａは予め用意されている垂下特性の中から１つを選択するものであった。これに対し、この実施形態では、出力容量Ｐoが定格容量Ｐnを上回った場合に、両者の差Ｐn−Ｐoを求め、これに基づき垂下特性の補正量Ｓrを演算するようになっている。そして、垂下特性制御部５Ａは、この補正量Ｓrに基づき垂下特性の補正を行うようになっている。
【００３３】
図７は、図６における垂下特性補正量演算部８Ａが演算する補正量Ｓrと差Ｐn−Ｐoとの関係を示す説明図である。この図に示すように、差Ｐn−Ｐoがゼロに近づくほど、すなわち、出力容量Ｐoが定格容量Ｐnに近づくほど補正量Ｓrの値は大きくなる。例えば、差Ｐn−ＰoがＰm1，Ｐm2（Ｐm1＞Ｐm2）の時、補正量ＳrはそれぞれＳr1，Ｓr2（Ｓr1＜Ｓr2）となる。図８は、この補正量Ｓrに基づき補正された垂下特性の内容を示す説明図である。垂下特性曲線ｆ0は補正前のもの、垂下特性曲線ｆ1はｆ0を補正量Ｓr1だけ移動させたもの、垂下特性曲線ｆ2 はｆ0を補正量Ｓr2だけ移動させたものである。本実施形態では、垂下特性制御部５Ａが、垂下特性補正量演算部８Ａの演算した補正量Ｓrに基づき垂下特性を補正するようになっているので、実際の状況に一層合致した垂下特性を得ることができる。
【００３４】
図９は、第４の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図９が図６と異なる点は、垂下特性補正量演算部８Ａと垂下特性制御部５Ａとの間に遅延器７Ａが設けられている点である。この遅延器７Ａは、垂下特性補正量演算部８Ａから補正量Ｓrを入力した場合に、これよりも所定時間（本実施形態では１０秒）だけ遅れた遅延補正量Ｓsを垂下特性制御部５Ａに出力するものである。図１０は、この遅延補正量Ｓsが出力されるタイミングを示したタイムチャートである。この遅延器７Ａを設けた趣旨は、図４において既述した趣旨と同様である。
【００３５】
上述した各実施形態は、いずれも電源装置１Ａ側の垂下特性すなわち出力容量が増加した側の垂下特性を低める方向に変化させることにより、電源装置１Ａと電源装置１Ｂとの間における出力分担率のバランスを維持するものであった。しかし、電源装置１Ａ側の出力容量が増加した場合に、電源装置１Ｂ側の垂下特性を高める方向に変化させることによってもバランスを維持することが可能である。なぜなら、電源装置１Ｂ側の垂下特性を高めて出力電圧制御をおこなうと、電源装置１Ｂの出力部と各負荷との間の電位差が大きくなるため、それだけ電源装置１Ｂから各負荷に対する給電が行いやすくなる。そのため、電源装置１Ｂ側の出力容量が上昇すると共に電源装置１Ａ側の出力容量が減少し、両者の出力分担率が均等化されるからである。図１１乃至図１４は、このように出力容量が増大した側の電源装置でなく、他の電源装置側の垂下特性を変化させる構成を示したものである。
【００３６】
すなわち、図１１は、第５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。この図における電源装置１Ａの構成要素は、図１における電源装置１Ａと同様であるが、比較部４Ａからの補正指令Ｓpが他方の電源装置１Ｂの垂下特性制御部５Ｂに出力され、また、垂下特性制御部５Ａが他方の電源装置１Ｂの比較部４Ｂからの補正指令Ｓpを入力するようになっている点が異なっている。
【００３７】
そして、比較部４Ａは、電源装置１Ａ側の出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った場合（この時、電源装置１Ｂでは出力容量Ｐoが設定容量Ｐs以下の状態となっている。）に補正指令Ｓpを垂下特性制御部５Ｂに出力し、垂下特性制御部５Ｂはこの補正指令Ｓpに基づき電源装置１Ｂ側の垂下特性を高める方向に変化させる。出力電圧制御部６Ｂは、このように変化した垂下特性に基づき電源装置１Ｂ側の出力電圧を制御する。これにより、電源装置１Ｂ側の出力容量Ｐoが増大して設定容量Ｐsに近づき、一方、電源装置１Ａ側も出力容量Ｐoが減少して設定容量Ｐsに近づくことになる。
【００３８】
図１２は、第６の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１２が図１１と異なる点は、比較部４Ａと垂下特性制御部５Ａとの間、及び比較部４Ｂと垂下特性制御部５Ｂとの間にそれぞれ遅延器７Ａ，７Ｂが設けられている点である。この図１２の詳しい構成及び動作は既述した図４及び図１１の説明から容易に類推できるので、その説明については省略する。
【００３９】
図１３は、第７の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。この図における電源装置１Ａの構成要素は、図６における電源装置１Ａと同様であるが、垂下特性補正量演算部８Ａからの補正量Ｓrが他方の電源装置１Ｂの垂下特性制御部５Ｂに出力され、また、垂下特性制御部５Ａが他方の電源装置１Ｂの垂下特性補正量演算部８Ｂからの補正量Ｓrを入力するようになっている点が異なっている。
【００４０】
そして、垂下特性補正量演算部８Ａは、電源装置１Ａ側の出力容量Ｐoが設定容量Ｐsを上回った場合（この時、電源装置１Ｂでは出力容量Ｐoが設定容量Ｐs 以下の状態となっている。）に補正量Ｓrを垂下特性制御部５Ｂに出力し、垂下特性制御部５Ｂはこの補正量Ｓrに基づき電源装置１Ｂ側の垂下特性を高める方向に変化させる。出力電圧制御部６Ｂは、このように変化した垂下特性に基づき電源装置１Ｂ側の出力電圧を制御する。これにより、電源装置１Ｂ側の出力容量Ｐoが増大して設定容量Ｐsに近づき、一方、電源装置１Ａ側も出力容量Ｐoが減少して設定容量Ｐsに近づくことになる。
【００４１】
図１４は、第８の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１４が図１３と異なる点は、垂下特性補正量演算部８Ａと垂下特性制御部５Ａとの間、及び垂下特性補正量演算部８Ａと垂下特性制御部５Ｂとの間にそれぞれ遅延器７Ａ，７Ｂが設けられている点である。この図１４の詳しい構成及び動作は既述した図９及び図１３の説明から容易に類推できるので、その説明については省略する。
【００４２】
図１５は、第９の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図である。既述した第１乃至第８の実施形態に係る鉄道列車用電源システムの概略構成は図２５と同様のものであり、電源装置の台数は１Ａ，１Ｂの２台であったが、この実施形態では電源装置１Ｃが追加されて合計３台となっている。なお、図１５においては、図示の都合上、各電源装置における比較部や出力電圧制御部などの構成要素を省略してある。
【００４３】
図１５における電源装置１Ａは、図１（又は図６）における電源装置１Ａに平均容量演算部９及び判定部１０を追加した構成となっており、また、図１５における電源装置１Ｂ，１Ｃは図１（又は図６）における電源装置１Ａと同様の構成となっている。
【００４４】
平均容量演算部９は、出力容量演算部３Ａ，３Ｂ，３Ｃからの出力容量Ｐa，Ｐb，Ｐcを入力し、これらの平均値Ｐｖを判定部１０に出力するようになっている。判定部１０は、この平均値Ｐｖと、出力容量Ｐa，Ｐb，Ｐcと、予め設定されている基準値Ｐtとを入力し、Ｐa−Ｐv，Ｐb−Ｐv，Ｐc−ＰvとＰtとの大小関係を判定する。そして、判定部１０は、この判定結果に応じて補正指令（又は補正量）Ｓa，Ｓb，Ｓcをそれぞれ垂下特性制御部５Ａ，５Ｂ，５Ｃに出力するようになっている。
【００４５】
図１６は、図１５の動作の一例に係るタイムチャートである。この例では、時刻ｔ1においてＰa−Ｐvのみが基準値Ｐtを上回ったので、判定部１０は垂下特性制御部５Ａのみに補正指令Ｓaを出力する。垂下特性制御部５Ａは、それまで図１７に示した垂下特性ｆ0に基づく垂下特性指令を出力電圧制御部に出力していたが、この補正指令Ｓaを入力した時点で、垂下特性ｆ0よりも低く設定された垂下特性ｆ2に基づく垂下特性指令を出力電圧制御部に出力することになる。これにより、電源装置１Ａの出力容量Ｐaが減少して平均値Ｐvに近づき、また、電源装置１Ｂ，１Ｃの出力容量Ｐb，Ｐcは増加して平均値Ｐvに近づくことになる。
【００４６】
図１８は、第１０の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１８が図１５と異なる点は、判定部１０と垂下特性制御部５Ａとの間に遅延器７Ａが設けられている点である。すなわち、遅延器７Ａは、判定部１０から補正指令Ｓa，Ｓb，Ｓcを入力した場合に、これらを１０秒遅らせた遅延補正指令Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1をそれぞれ垂下特性制御部５Ａ，５Ｂ，５Ｃに出力するようになっている。
【００４７】
図１９は、図１８の動作の一例に係るタイムチャートである。この例では、Ｐa−Ｐvが基準値Ｐtを上回った時刻ｔ1から１０秒経過後に、遅延器７Ａが遅延補正指令Ｓa1を出力している。
【００４８】
図２０及び図２１は、それぞれ第１１及び第１２の実施形態に係る各電源装置の動作の一例に係るタイムチャートである。これらの実施形態における各電源装置の構成を示すブロック図の図示は省略することとする。
【００４９】
すなわち、第１１の実施形態は図１５に示した第９の実施形態と同様の構成を有しているが、判定部１０は、時刻ｔ1においてＰa−Ｐvが基準値Ｐtを上回った場合に、垂下特性制御部５Ａに補正指令Ｓaを出力するのではなく、垂下特性制御部５Ｂ，５Ｃに対して補正指令Ｓb，Ｓcを出力する。垂下特性制御部５Ｂ，５Ｃは、それまで図１７に示した垂下特性ｆ0に基づく垂下特性指令をそれぞれの出力電圧制御部に出力していたが、この補正指令Ｓb，Ｓcを入力した時点で、垂下特性ｆ0よりも高く設定された垂下特性ｆ1に基づく垂下特性指令を出力電圧制御部に出力することになる。これにより、図１５の第９の実施形態の場合と同様に、電源装置１Ａの出力容量Ｐaが減少して平均値Ｐvに近づき、また、電源装置１Ｂ，１Ｃの出力容量Ｐb，Ｐcは増加して平均値Ｐvに近づくことになる。
【００５０】
第１２の実施形態は図１８に示した第１０の実施形態と同様の構成を有している。図２１の例では、Ｐa−Ｐvが基準値Ｐtを上回った時刻ｔ1から１０秒経過後に、遅延器７Ａが遅延補正指令Ｓb1，Ｓc1を出力している。
【００５１】
図２２は、第１３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図である。図２２が図１と異なる点は、比較部４Ａが設定容量Ｐsを更新するための学習手段１１を有している点である。この学習手段１１は、図６における垂下特性補正量演算部８Ａに設けることも可能である。この実施形態によれば、比較部４Ａは過去の制御データに基づき設定容量Ｐsを常に最適の値に更新することができる。
【００５２】
図２３は、第１４の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図である。車両情報制御装置１２は、運転室室内又は車掌室内に設置され、全車両の情報を管理する装置である。この実施形態では、各電源装置における比較部の機能をこの車両情報制御装置１２に設け、各電源装置の出力容量についても車両情報制御装置１２で集中管理を行うことが可能な構成としたものである。
【００５３】
すなわち、車両情報制御装置１２は比較部４を有している。そして、この比較部４は電源装置１Ａ，１Ｂの出力容量演算部３Ａ，３Ｂからそれぞれの出力容量Ｐoを伝送路を介して入力し、これらの出力容量Ｐoがそれぞれについて設定されている設定容量Ｐsを上回った場合に、その垂下特性制御部５Ａ又は５Ｂに補正指令Ｓpを伝送路を介して出力するようになっている。図２３では、車両情報制御装置１２が比較部４を有する構成について示したが、車両情報制御装置１２は比較部４の代わりに垂下特性補正量演算部８を有することもできる。
【００５４】
図２４は、第１５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図である。この実施形態は、実際に列車を運転することなく、模擬信号を用いて所謂車上試験を実施することが可能な構成としたものである。
【００５５】
すなわち、この実施形態における電源装置１Ａは、これまでに説明してきた出力容量演算部３Ａ、比較部４Ａ、垂下特性制御部５Ａ、出力電圧制御部６Ａの各構成要素の他に、新たにパターン発生器１３Ａ、及び出力容量適否判別部１４Ａが追加された構成となっている。また、車両情報制御装置１２はモニタ部１５を有している。
【００５６】
そして、車両情報制御装置１２が車上試験実行指令を伝送路を介してパターン発生器１３Ａに出力すると、パターン発生器１３Ａは出力電流及び出力電圧についての模擬信号ＩOM，ＥOMを出力容量演算部３Ａに出力し、出力容量演算部３Ａはこれらの模擬信号に基づき出力容量を演算する。比較部４Ａ、垂下特性制御部５Ａ、及び出力電圧制御部６Ａは既述したのと同様の動作を行い、出力容量適否判別部１４Ａは出力電圧制御部６Ａの制御結果から電源装置１Ａの出力容量の適否を判別する。この判別結果は伝送路を介してモニタ部１５に入力され、モニタ部１５の表示画面に表示されるようになっている。本実施形態によれば、列車の実際の運転前に、種々の負荷状況を想定して出力容量制御に関するシミュレーションを実行することができる。また、車両製造メーカーから鉄道会社への納品前に出力容量制御に関するチェックを容易且つ確実に行うことができる。
【００５７】
なお、上記した各実施形態においては、電源装置が直流入力車又は交流入力車のいずれについて使用されるものであるかにつき明示しなかったが、本発明の電源装置はいずれについても使用可能である。
【００５８】
また、上記の各実施形態では、図２、図８、図１７等に示したように、垂下特性を変化させる方向を上下方向とする例につき説明したが、垂下特性の傾き（図２のθ0）を変化させるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ある電源装置の出力容量が設定容量を上回り、他の電源装置との間の出力分担率についてバランスが崩れた場合に、その電源装置側あるいは他の電源装置側の垂下特性を変化させることにより良好なバランスを維持できる構成としたので、各電源装置の定格出力容量の値を大幅に軽減することができ、もって、各電源装置の充分な小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図２】図１における垂下特性制御部５Ａの制御対象である垂下特性の内容を示す説明図。
【図３】図１の動作についてのタイムチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図５】図４の動作についてのタイムチャート。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図７】図６における垂下特性補正量演算部８Ａが演算する補正量Ｓrと差Ｐn−Ｐoとの関係を示す説明図。
【図８】図７の補正量Ｓrに基づき補正された垂下特性の内容を示す説明図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図１０】図９の動作についてのタイムチャート。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第８の実施形態に係る電源装置１Ａ及び電源装置１Ｂの構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第９の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図。
【図１６】図１５の動作についてのタイムチャート。
【図１７】図１５における垂下特性制御部５Ａの制御対象である垂下特性の内容を示す説明図。
【図１８】本発明の第１０の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び電源装置１Ｃの構成を示すブロック図。
【図１９】図１８の動作についてのタイムチャート。
【図２０】本発明の第１１の実施形態に係る各電源装置の動作についてのタイムチャート。
【図２１】本発明の第１２の実施形態に係る各電源装置の動作についてのタイムチャート。
【図２２】本発明の第１３の実施形態に係る電源装置１Ａの構成を示すブロック図。
【図２３】本発明の第１４の実施形態に係る電源装置１Ａ、電源装置１Ｂ、及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図。
【図２４】本発明の第１５の実施形態に係る電源装置１Ａ及び車両情報制御装置１２の構成を示すブロック図
【図２５】従来例に係る鉄道列車用電源システムの概略構成図。
【図２６】従来例に係る電源装置の垂下特性の説明図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ,１Ｃ電源装置
２引き通し線
３Ａ，３Ｂ,３Ｃ出力容量演算部
４Ａ，４Ｂ比較部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ垂下特性制御部
６Ａ，６Ｂ出力電圧制御部
７Ａ，７Ｂ遅延器
８Ａ，８Ｂ垂下特性補正量演算部
９平均容量演算部
１０判定部
１１学習手段
１２車両情報制御装置
１３Ａパターン発生器
１４Ａ出力容量適否判別手段
１５モニタ部
Ｔ1〜Ｔ6 車両
Ｌ1〜Ｌ6 負荷
ｆ，ｆ0，ｆ1，ｆ2 垂下特性
Ｉo 出力電流
Ｅo 出力電圧
Ｐo 出力容量
Ｐs 設定容量
Ｐn 定格容量
Ｓp 補正指令
Ｓq 遅延補正指令
Ｓr 補正量
Ｓs 遅延補正量
Ｆ垂下特性指令
Eｓ電圧制御指令
Ｐa，Ｐb，Ｐc 出力容量
Ｐv 平均値
Ｐt 基準値
Ｓa，Ｓb，Ｓc 補正指令
Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1 遅延補正指令[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a railway train power supply system that supplies power to a load of each vehicle by a plurality of power supply devices that are operated in parallel.
[0002]
[Prior art]
As a method of supplying power to the load of each vehicle by a plurality of power supply devices, there are a separated operation method and a parallel operation method. The separated operation method is a method in which the power supply section is separated for each power supply device, and the parallel operation method is a method in which the power supply device is not separated and power is supplied to all loads by the power supply devices operated in parallel. It is a method to try to supply.
[0003]
FIG. 25 is a schematic configuration diagram of a railway train power supply system adopting such a parallel operation method. In this figure, the train is composed of six vehicles T1 to T6, and the power supply devices 1A and 1B are mounted on the vehicles T2 and T5. These power supply devices 1A and 1B are composed of inverter devices or the like, and the electric power generated by the parallel operation of these power supply devices is supplied to the loads L1 to L6 of each vehicle via the lead-through line 2. ing. In the case of the separation method, a contactor that is normally off is provided between the load L3 and the load L4, the power supply 1A is responsible for the loads L1 to L3, and the power supply 1B is the load L4. ~ L6 is in charge.
[0004]
In the case of the parallel operation method, the load of each power supply device is not clearly divided, but is usually a value obtained by dividing the total load by the number of power supply devices. In parallel operation, the output capacities of the respective power supply devices are required to be balanced as much as possible. In order to maintain such a balanced state, each power supply device has a function of controlling the output capacity based on the drooping characteristic between the output current and the output voltage. FIG. 26 is an explanatory diagram showing the drooping characteristic. The drooping characteristic curve f has a slope θ, and the output voltage Eo decreases as the output current Io increases.
[0005]
In a normal state, the rated output capacity is designed so that the ratio of the loads that the power supply device 1A and the power supply device 1B take is 50:50. However, this ratio may change due to various conditions during parallel operation and manufacturing errors of each power supply device, and the balance between the two may be lost. In such a case, since the output current Io increases on the drooping characteristic curve f in the power supply device 1A, the output capacity of the power supply device 1A can be limited by decreasing the output voltage Eo according to the increase.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when designing a railway vehicle, various constraints such as the external dimensions and weight of each device must be cleared. Therefore, the power supply device is required to be miniaturized as much as possible. In order to meet such demands, it is necessary to make the value of the rated output capacity of each power supply unit as small as possible. However, as described above, it is necessary to consider the case where the balance between the power supply devices is lost. Therefore, it is difficult to reduce the value of the rated output capacity of each power supply device below a certain level with the conventional technology. Met.
[0007]
In other words, when the balance between the power supply devices is going to be lost, it is possible to prevent the occurrence of an unbalanced state to some extent by controlling the output capacity based on the drooping characteristics between the output current and the output voltage. When the unbalanced state between the power supply devices is large (for example, as an extreme example, when the load ratio of the power supply device 1A and the power supply device 1B changes greatly from 50:50 to 60:40), it is no longer necessary. It is impossible to prevent the occurrence of an unbalanced state by controlling the output capacity based on the drooping characteristics as described above. In this way, even when the balance between the power supply devices is greatly disrupted, it is necessary to be able to continue power supply from the power supply device to the load device, so the value of the rated output capacity of each power supply device is below a certain level. Therefore, the power supply device cannot be sufficiently reduced in size.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can greatly reduce the value of the rated output capacity of each power supply device, and can achieve sufficient miniaturization of each power supply device. It aims to provide a power supply system.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device has an output current / output. In the railway train power supply system designed to control the output capacity based on the drooping characteristics between the voltages, each of the power supply devices includes an output capacity calculation unit that calculates an output capacity based on an output current and an output voltage, and A comparison unit that compares the output capacity calculated by the output capacity calculation unit with a preset set capacity, and outputs a correction command to another power supply device when the output capacity exceeds the set capacity; A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on an input of a correction command from the comparison unit of the power supply apparatus, and an output voltage that controls the output voltage based on the drooping characteristic changed by the drooping characteristic control unit. A voltage control unit, and further, each power supply device delays a correction command output from the comparison unit for a predetermined time and inputs the delay command to the drooping characteristic control unit of the other power supply device, It is characterized by having.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, a power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device has an output capacity based on a drooping characteristic between output current and output voltage. In the railway train power supply system configured to perform control, each of the power supply devices includes an output capacity calculation unit that calculates an output capacity based on an output current and an output voltage, and an output capacity calculated by the output capacity calculation unit. A drooping characteristic correction amount calculation unit that calculates a correction amount for the drooping characteristic on the other power supply device side based on the difference from a preset set capacity, and a drooping characteristic correction amount for the other power supply device A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on the correction amount calculated by the calculating unit; and an output voltage control unit that controls the output voltage based on the drooping characteristic changed by the drooping characteristic control unit. And it said that there were pictures.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, each of the power supply devices delays the correction amount output from the drooping characteristic correction amount calculation unit by a predetermined time to control the drooping characteristic of the other power supply device. It is characterized by comprising a delay device for inputting to the unit.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, a power supply device is mounted on at least two or more of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device has an output capacity based on a drooping characteristic between output current and output voltage. In the railway train power supply system configured to perform control, each of the power supply devices includes an output capacity calculation unit that calculates an output capacity based on an output current and an output voltage, and an output capacity calculated by the output capacity calculation unit. A comparison unit that compares with a preset set capacity and outputs a correction command when the output capacity exceeds the set capacity, and a droop characteristic that changes the droop characteristic based on the input of the correction command from the comparison unit A control unit, and an output voltage control unit that controls the output voltage based on the drooping characteristic changed by the drooping characteristic control unit, and further, any one power supply device includes all of the power supply devices. Input the power capacity, calculate the average capacity of the average capacity, and calculate the difference between the average capacity calculated by the average capacity calculator and the output capacity of each power supply unit. A determination unit that outputs a correction command for the power supply device when the power supply device exceeds the set value, and the drooping characteristic control unit of the power supply device that exceeds the set value receives an input of the correction command from the determination unit And the one power supply device delays the correction command output from the determination unit for a predetermined time and causes the drooping characteristic control unit of the power supply device to exceed the set value. A delay device for inputting is provided.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, a power supply device is mounted on at least two or more of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device has an output capacity based on a drooping characteristic between output current and output voltage. In the railway train power supply system configured to perform control, each of the power supply devices includes an output capacity calculation unit that calculates an output capacity based on an output current and an output voltage, and an output capacity calculated by the output capacity calculation unit. A comparison unit that compares with a preset set capacity and outputs a correction command when the output capacity exceeds the set capacity, and a droop characteristic that changes the droop characteristic based on the input of the correction command from the comparison unit A control unit, and an output voltage control unit that controls the output voltage based on the drooping characteristic changed by the drooping characteristic control unit, and further, any one power supply device includes all of the power supply devices. Input the power capacity, calculate the average capacity of the average capacity, and calculate the difference between the average capacity calculated by the average capacity calculator and the output capacity of each power supply unit. And a determination unit that outputs a correction command to another power supply device other than the power supply device, and the drooping characteristic control unit of the other power supply device corrects from the determination unit. The drooping characteristic is changed based on a command input.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the one power supply device delays the correction command output from the determination unit by a predetermined time and inputs the correction command to the drooping characteristic control unit of the other power supply device. A delay device is provided.
[0021]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the comparison unit or the drooping characteristic correction amount calculation unit includes a learning unit that updates the value of the set capacity to an optimum value. It is characterized by being.
[0022]
According to the eighth aspect of the present invention, a power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device has an output capacity based on a drooping characteristic between output current and output voltage. In the railway train power supply system configured to perform control, each of the power supply devices includes an output capacity calculation unit that calculates an output capacity based on an output current and an output voltage, and a correction command or a correction amount for the drooping characteristic. A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on an input; and an output voltage control unit that controls an output voltage based on the drooping characteristic changed by the drooping characteristic control unit. The vehicle information control device installed in the conductor compartment inputs the output capacity calculated by the output capacity calculation unit of each power supply device through the transmission line, and this output capacity and a preset setting A comparison unit or drooping characteristic correction amount calculation unit that outputs a correction command or a correction amount for the drooping characteristic to the drooping characteristic control unit of each power supply device via a transmission line based on a difference from the amount, It is characterized by.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to the first embodiment. As shown in this figure, the power supply device 1A includes an output capacity calculation unit 3A, a comparison unit 4A, a drooping characteristic control unit 5A, and an output voltage control unit 6A. The schematic configuration of the railway train power supply system according to this embodiment is the same as that shown in FIG.
[0025]
The output capacity calculator 3A receives the output current Io and the output voltage Eo from a current detector and a voltage detector (not shown), and calculates the output capacity Po. The comparison unit 4A compares the output capacity Po calculated by the output capacity calculation unit 3A with a preset set capacity Ps, and outputs a correction command Sp when the output capacity Po exceeds the set capacity Ps. It has become. The drooping characteristic control unit 5A outputs the drooping characteristic command F to the output voltage control unit 6A when the correction command Sp from the comparison unit 4A is input. The output voltage control unit 6A determines an output voltage based on the drooping characteristic command F, and outputs the voltage control command Es to an inverter control circuit not shown.
[0026]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the contents of the drooping characteristic that is controlled by the drooping characteristic control unit 5A. As shown in this figure, two droop characteristics, f0 and f1, are set, and the output voltage is normally controlled using the droop characteristic f0. The slopes of these drooping characteristics f0 and f1 are θ0, which is smaller than the slope θ of the drooping characteristics f in the prior art shown in FIG. The drooping characteristic command F output from the drooping characteristic control unit 5A to the output voltage control unit 6A is a command to select one of these two drooping characteristics f0 and f1.
[0027]
Next, the operation of FIG. 1 will be described based on the time chart of FIG. The output capacity calculator 3A calculates the output capacity Po based on the input of the output current Io and the output voltage Eo every predetermined period, and the comparator 4A compares the output capacity Po with the set capacity Ps. As shown in the figure, the output capacity Po tends to increase with time. When the output capacity Po exceeds the set capacity Ps at time t1, the comparison unit 4A outputs a correction command Sp to the drooping characteristic control unit 5A. When this correction command Sp is input, the drooping characteristic control unit 5A outputs the drooping characteristic command F to the output voltage control unit 6A as a command indicating that the drooping characteristic f1 should be selected instead of the drooping characteristic f0 selected so far. To do. The output voltage controller 6A then outputs a voltage control command Es based on the drooping characteristic f1.
[0028]
The set capacity Ps is a capacity when the total loads L1 to L6 are equally shared by the two power supply devices 1A and 1B. The output capacity Po on the power supply device 1A side exceeds the set capacity Ps. This means that the output sharing rate (or load sharing rate) of the device 1A is higher than that of the power supply device 1B. When the output voltage control is performed by reducing the drooping characteristic on the power supply device 1A side from f0 to f1 in such a state, the potential difference between the output unit of the power supply device 1A and each load becomes small, and accordingly, the power supply device 1A Power supply to each load becomes difficult. As a result, the output capacity Po of the power supply apparatus 1A is reduced, while the output capacity on the power supply apparatus 1B side is increased, and the output sharing ratio of both is equalized.
[0029]
As described above, the slope .theta.0 of the drooping characteristic shown in FIG. 2 is smaller than the slope .theta. Of the conventional drooping characteristic shown in FIG. 26. This is the output voltage with respect to the change in the output current Io. This means that the range of change in Eo can be reduced, that is, the rated output capacity can be reduced. Therefore, the power supply device 1A (and the power supply device 1B) can be downsized.
[0030]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply device 1A according to the second embodiment. 4 is different from FIG. 1 in that a delay device 7A is provided between the comparison unit 4A and the drooping characteristic control unit 5A. When the correction command Sp is input from the comparison unit 4A, the delay unit 7A outputs a delay correction command Sq delayed by a predetermined time (10 seconds in this embodiment) to the drooping characteristic control unit 5A. is there. FIG. 5 is a time chart showing the timing at which the delay correction command Sq is output. As shown in this figure, the delay correction command Sq is issued after 10 seconds from the correction command Sp issued when the output capacity Po exceeds the set capacity Ps.
[0031]
In general, a power supply device has an “overload capability” and is allowed for a short time even if the output capacity exceeds the rated value. In the present embodiment, if such a general characteristic of the power supply device is utilized and the overload resistance of 10 seconds is guaranteed, the drooping characteristic is switched for a transient output capacity increase within 10 seconds. It is set as the structure which does not perform. Therefore, in a situation where transient output capacitance changes frequently, it is possible to prevent the drooping characteristics from being switched unnecessarily following the change in output capacitance, and to perform stable control. it can.
[0032]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply device 1A according to the third embodiment. 6 is different from FIG. 1 in that a drooping characteristic correction amount calculation unit 8A is provided instead of the comparison unit 4A. The drooping characteristic correction amount calculation unit 8A uses the rated capacity Pn as the set capacity Ps. In the first embodiment of FIG. 1, the comparison unit 4A simply compares the output capacitance Po with the set capacitance Ps and outputs the correction command Sp when the former exceeds the latter, and the drooping characteristic control unit 5A is prepared in advance. One of the drooping characteristics is selected. On the other hand, in this embodiment, when the output capacity Po exceeds the rated capacity Pn, the difference Pn-Po between them is obtained, and the drooping characteristic correction amount Sr is calculated based on this difference. The drooping characteristic control unit 5A corrects the drooping characteristic based on the correction amount Sr.
[0033]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the correction amount Sr calculated by the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A in FIG. 6 and the difference Pn−Po. As shown in this figure, the value of the correction amount Sr increases as the difference Pn−Po approaches zero, that is, as the output capacity Po approaches the rated capacity Pn. For example, when the difference Pn−Po is Pm1, Pm2 (Pm1> Pm2), the correction amounts Sr are Sr1, Sr2 (Sr1 <Sr2), respectively. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the content of the drooping characteristic corrected based on the correction amount Sr. The drooping characteristic curve f0 is the one before correction, the drooping characteristic curve f1 is obtained by moving f0 by the correction amount Sr1, and the drooping characteristic curve f2 is obtained by moving f0 by the correction amount Sr2. In the present embodiment, the drooping characteristic control unit 5A corrects the drooping characteristic based on the correction amount Sr calculated by the drooping characteristic correction amount calculating unit 8A, so that a drooping characteristic that further matches the actual situation is obtained. be able to.
[0034]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply device 1A according to the fourth embodiment. 9 differs from FIG. 6 in that a delay device 7A is provided between the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A and the drooping characteristic control unit 5A. The delay device 7A, when receiving the correction amount Sr from the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A, sends the delay correction amount Ss delayed by a predetermined time (10 seconds in this embodiment) to the drooping characteristic control unit 5A. Output. FIG. 10 is a time chart showing the timing at which this delay correction amount Ss is output. The purpose of providing the delay device 7A is the same as that described above with reference to FIG.
[0035]
In each of the above-described embodiments, the output sharing ratio between the power supply device 1A and the power supply device 1B is changed by decreasing the drooping characteristic on the power supply device 1A side, that is, the drooping characteristic on the side where the output capacity is increased. The balance was maintained. However, when the output capacity on the power supply device 1A side is increased, the balance can be maintained by changing the drooping characteristic on the power supply device 1B side in the direction of increasing. This is because if the drooping characteristic on the power supply device 1B side is increased and the output voltage control is performed, the potential difference between the output unit of the power supply device 1B and each load increases, and accordingly, power supply from the power supply device 1B to each load is facilitated. Become. For this reason, the output capacity on the power supply device 1B side increases, the output capacity on the power supply device 1A side decreases, and the output sharing ratio of both is equalized. FIG. 11 to FIG. 14 show a configuration in which the drooping characteristics on the other power supply device side are changed instead of the power supply device on the side where the output capacity is increased.
[0036]
That is, FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the power supply device 1A and the power supply device 1B according to the fifth embodiment. The components of the power supply device 1A in this figure are the same as those of the power supply device 1A in FIG. 1, but the correction command Sp from the comparison unit 4A is output to the drooping characteristic control unit 5B of the other power supply device 1B. The characteristic control unit 5A is different in that the correction command Sp from the comparison unit 4B of the other power supply device 1B is input.
[0037]
Then, the comparison unit 4A corrects the command when the output capacity Po on the power supply device 1A side exceeds the set capacity Ps (at this time, the output capacity Po in the power supply apparatus 1B is equal to or less than the set capacity Ps). Sp is output to the drooping characteristic control unit 5B, and the drooping characteristic control unit 5B changes the drooping characteristic on the power supply device 1B side in the direction of increasing based on the correction command Sp. The output voltage control unit 6B controls the output voltage on the power supply device 1B side based on the drooping characteristics thus changed. As a result, the output capacity Po on the power supply device 1B side increases and approaches the set capacity Ps, while the output capacity Po also decreases on the power supply apparatus 1A side and approaches the set capacity Ps.
[0038]
FIG. 12 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A and the power supply device 1B according to the sixth embodiment. 12 differs from FIG. 11 in that delay devices 7A and 7B are provided between the comparison unit 4A and the drooping characteristic control unit 5A, and between the comparison unit 4B and the drooping characteristic control unit 5B, respectively. is there. The detailed configuration and operation of FIG. 12 can be easily inferred from the description of FIGS. 4 and 11 described above, and the description thereof will be omitted.
[0039]
FIG. 13 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A and the power supply device 1B according to the seventh embodiment. The components of the power supply device 1A in this figure are the same as those of the power supply device 1A in FIG. 6, but the correction amount Sr from the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A is output to the drooping characteristic control unit 5B of the other power supply device 1B. Moreover, the difference is that the drooping characteristic control unit 5A inputs the correction amount Sr from the drooping characteristic correction amount calculating unit 8B of the other power supply apparatus 1B.
[0040]
Then, the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A is in a state where the output capacity Po on the power supply device 1A side exceeds the set capacity Ps (at this time, the output capacity Po in the power supply apparatus 1B is equal to or less than the set capacity Ps. ) Is output to the drooping characteristic control unit 5B, and the drooping characteristic control unit 5B changes the drooping characteristic on the power supply device 1B side based on the correction amount Sr. The output voltage control unit 6B controls the output voltage on the power supply device 1B side based on the drooping characteristics thus changed. As a result, the output capacity Po on the power supply device 1B side increases and approaches the set capacity Ps, while the output capacity Po also decreases on the power supply apparatus 1A side and approaches the set capacity Ps.
[0041]
FIG. 14 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A and the power supply device 1B according to the eighth embodiment. FIG. 14 differs from FIG. 13 in that delay devices 7A and 8B are provided between the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A and the drooping characteristic control unit 5A, and between the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A and the drooping characteristic control unit 5B, respectively. 7B is provided. The detailed configuration and operation of FIG. 14 can be easily inferred from the description of FIG. 9 and FIG.
[0042]
FIG. 15 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A, the power supply device 1B, and the power supply device 1C according to the ninth embodiment. The schematic configuration of the power supply system for railroad trains according to the first to eighth embodiments already described is the same as that shown in FIG. 25, and the number of power supply devices is two, 1A and 1B. Then, the power supply device 1C is added and it becomes a total of three units. In FIG. 15, for convenience of illustration, components such as a comparison unit and an output voltage control unit in each power supply device are omitted.
[0043]
The power supply device 1A in FIG. 15 has a configuration in which an average capacity calculation unit 9 and a determination unit 10 are added to the power supply device 1A in FIG. 1 (or FIG. 6), and the power supply devices 1B and 1C in FIG. 1 (or FIG. 6).
[0044]
The average capacity calculation unit 9 receives the output capacities Pa, Pb, Pc from the output capacity calculation units 3A, 3B, 3C, and outputs the average value Pv to the determination unit 10. The determination unit 10 inputs the average value Pv, the output capacities Pa, Pb, Pc, and a preset reference value Pt, and the magnitude of Pa-Pv, Pb-Pv, Pc-Pv, and Pt Determine the relationship. The determination unit 10 outputs correction commands (or correction amounts) Sa, Sb, and Sc to the drooping characteristic control units 5A, 5B, and 5C, respectively, according to the determination result.
[0045]
FIG. 16 is a time chart according to an example of the operation of FIG. In this example, since only Pa−Pv exceeds the reference value Pt at time t1, the determination unit 10 outputs the correction command Sa only to the drooping characteristic control unit 5A. The drooping characteristic control unit 5A has so far output the drooping characteristic command based on the drooping characteristic f0 shown in FIG. 17 to the output voltage control unit. However, when this correction command Sa is input, the drooping characteristic control unit 5A is lower than the drooping characteristic f0. A drooping characteristic command based on the set drooping characteristic f2 is output to the output voltage control unit. As a result, the output capacity Pa of the power supply apparatus 1A decreases and approaches the average value Pv, and the output capacities Pb and Pc of the power supply apparatuses 1B and 1C increase and approach the average value Pv.
[0046]
FIG. 18 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A, the power supply device 1B, and the power supply device 1C according to the tenth embodiment. 18 is different from FIG. 15 in that a delay device 7A is provided between the determination unit 10 and the drooping characteristic control unit 5A. In other words, when the delay unit 7A receives the correction commands Sa, Sb, and Sc from the determination unit 10, the delay correction commands Sa1, Sb1, and Sc1 delayed by 10 seconds are respectively sent to the drooping characteristic control units 5A, 5B, and 5C. It is designed to output.
[0047]
FIG. 19 is a time chart according to an example of the operation of FIG. In this example, the delay unit 7A outputs the delay correction command Sa1 after 10 seconds have elapsed from time t1 when Pa-Pv exceeds the reference value Pt.
[0048]
20 and 21 are time charts according to examples of operations of the power supply apparatuses according to the eleventh and twelfth embodiments, respectively. The block diagram showing the configuration of each power supply device in these embodiments is omitted.
[0049]
That is, the eleventh embodiment has the same configuration as that of the ninth embodiment shown in FIG. 15, but the determination unit 10 determines that Pa-Pv exceeds the reference value Pt at time t1. Instead of outputting the correction command Sa to the drooping characteristic control unit 5A, the correction commands Sb and Sc are output to the drooping characteristic control units 5B and 5C. The drooping characteristic control units 5B and 5C have so far output the drooping characteristic commands based on the drooping characteristic f0 shown in FIG. 17 to the respective output voltage control units, but when the correction commands Sb and Sc are input, A drooping characteristic command based on the drooping characteristic f1 set higher than the drooping characteristic f0 is output to the output voltage control unit. As a result, as in the case of the ninth embodiment of FIG. 15, the output capacity Pa of the power supply apparatus 1A decreases and approaches the average value Pv, and the output capacities Pb and Pc of the power supply apparatuses 1B and 1C increase. Will approach the average value Pv.
[0050]
The twelfth embodiment has the same configuration as the tenth embodiment shown in FIG. In the example of FIG. 21, the delay unit 7A outputs the delay correction commands Sb1 and Sc1 after 10 seconds have elapsed from the time t1 when Pa-Pv exceeded the reference value Pt.
[0051]
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to the thirteenth embodiment. FIG. 22 differs from FIG. 1 in that the comparison unit 4A has learning means 11 for updating the set capacity Ps. This learning means 11 can also be provided in the drooping characteristic correction amount calculation unit 8A in FIG. According to this embodiment, the comparison unit 4A can always update the set capacity Ps to an optimum value based on past control data.
[0052]
FIG. 23 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A, the power supply device 1B, and the vehicle information control device 12 according to the fourteenth embodiment. The vehicle information control device 12 is a device that is installed in a driver's cab or a conductor's cabin and manages information on all vehicles. In this embodiment, the function of the comparison unit in each power supply device is provided in the vehicle information control device 12 so that the vehicle information control device 12 can centrally manage the output capacity of each power supply device. is there.
[0053]
That is, the vehicle information control device 12 has a comparison unit 4. The comparison unit 4 inputs the output capacities Po from the output capacity calculation units 3A and 3B of the power supply apparatuses 1A and 1B via the transmission line, and the output capacities Po are set for the set capacities Ps. Is exceeded, the correction command Sp is output to the drooping characteristic control section 5A or 5B via the transmission line. FIG. 23 shows the configuration in which the vehicle information control device 12 includes the comparison unit 4, but the vehicle information control device 12 can also include a drooping characteristic correction amount calculation unit 8 instead of the comparison unit 4.
[0054]
FIG. 24 is a block diagram illustrating configurations of the power supply device 1A and the vehicle information control device 12 according to the fifteenth embodiment. In this embodiment, a so-called on-vehicle test can be performed using a simulated signal without actually driving a train.
[0055]
In other words, the power supply device 1A in this embodiment has a new pattern generation in addition to the components of the output capacity calculation unit 3A, the comparison unit 4A, the drooping characteristic control unit 5A, and the output voltage control unit 6A described so far. 13A and an output capacity suitability determination unit 14A are added. Further, the vehicle information control device 12 has a monitor unit 15.
[0056]
When the vehicle information control device 12 outputs an on-board test execution command to the pattern generator 13A via the transmission line, the pattern generator 13A outputs the simulated signals IOM and EOM about the output current and the output voltage to the output capacity calculation unit 3A. The output capacity calculator 3A calculates the output capacity based on these simulation signals. The comparison unit 4A, the drooping characteristic control unit 5A, and the output voltage control unit 6A perform the same operation as described above, and the output capacity suitability determination unit 14A determines the output capacity of the power supply device 1A from the control result of the output voltage control unit 6A. Judging the suitability of The determination result is input to the monitor unit 15 via the transmission path and displayed on the display screen of the monitor unit 15. According to the present embodiment, it is possible to execute a simulation related to output capacity control assuming various load situations before the actual operation of the train. In addition, it is possible to easily and reliably check the output capacity control before delivery from the vehicle manufacturer to the railway company.
[0057]
In each of the above-described embodiments, it is not specified whether the power supply device is used for a DC input vehicle or an AC input vehicle, but the power supply device of the present invention can be used for any of them. .
[0058]
Further, in each of the above embodiments, as shown in FIGS. 2, 8, 17 and the like, the example in which the direction in which the drooping characteristic is changed is set to the vertical direction has been described, but the slope of the drooping characteristic (θ0 in FIG. 2) is described. ) May be changed.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the output capacity of a certain power supply device exceeds the set capacity and the balance of output sharing with other power supply devices is lost, the power supply device side or other power supply Since it has a configuration that can maintain a good balance by changing the drooping characteristics on the device side, the value of the rated output capacity of each power supply can be greatly reduced, so that each power supply can be sufficiently downsized. Can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the content of drooping characteristics that are controlled by the drooping characteristic control unit 5A in FIG. 1;
FIG. 3 is a time chart for the operation of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a time chart for the operation of FIG. 4;
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to a third embodiment of the present invention.
7 is an explanatory diagram showing a relationship between a correction amount Sr calculated by a drooping characteristic correction amount calculation unit 8A in FIG. 6 and a difference Pn−Po.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the contents of drooping characteristics corrected based on the correction amount Sr of FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a time chart for the operation of FIG. 9;
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A and a power supply device 1B according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A and a power supply device 1B according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A and a power supply device 1B according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A and a power supply device 1B according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing configurations of a power supply device 1A, a power supply device 1B, and a power supply device 1C according to a ninth embodiment of the present invention.
16 is a time chart for the operation of FIG.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the contents of the drooping characteristics that are controlled by the drooping characteristic control unit 5A in FIG. 15;
FIG. 18 is a block diagram showing configurations of a power supply device 1A, a power supply device 1B, and a power supply device 1C according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a time chart for the operation of FIG. 18;
FIG. 20 is a time chart showing the operation of each power supply apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a time chart showing the operation of each power supply apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a block diagram showing configurations of a power supply device 1A, a power supply device 1B, and a vehicle information control device 12 according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 1A and a vehicle information control device 12 according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a schematic configuration diagram of a railway train power supply system according to a conventional example.
FIG. 26 is an explanatory diagram of drooping characteristics of a power supply device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C power supply
2 Lead-through line
3A, 3B, 3C Output capacity calculator
4A, 4B comparison section
5A, 5B, 5C Drooping characteristic control unit
6A, 6B Output voltage controller
7A, 7B delay unit
8A, 8B Drooping characteristic correction amount calculation unit
9 Average capacity calculator
10 Judgment part
11 Learning means
12 Vehicle information control device
13A pattern generator
14A Output capacity suitability determining means
15 Monitor section
T1-T6 vehicles
L1-L6 load
f, f0, f1, f2 drooping characteristics
Io output current
Eo output voltage
Po output capacity
Ps setting capacity
Pn rated capacity
Sp correction command
Sq Delay compensation command
Sr correction amount
Ss Delay correction amount
F Drooping characteristics command
Es Voltage control command
Pa, Pb, Pc Output capacity
Pv average value
Pt reference value
Sa, Sb, Sc correction commands
Sa1, Sb1, Sc1 Delay correction command

Claims

A power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device controls output capacity based on drooping characteristics between output current and output voltage. In railway train power supply systems,
Each power supply is
An output capacity calculator that calculates the output capacity based on the output current and output voltage;
A comparison unit that compares the output capacity calculated by the output capacity calculation unit with a preset set capacity, and outputs a correction command to another power supply device when the output capacity exceeds the set capacity;
A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on an input of a correction command from the comparison unit of the other power supply device; and
An output voltage control unit for controlling the output voltage based on the drooping characteristics changed by the drooping characteristic control unit;
In addition,
Each power supply is
A delay unit that delays the correction command output from the comparison unit for a predetermined time and inputs the correction command to the drooping characteristic control unit of the other power supply device;
A railway train power supply system characterized by comprising

A power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device controls output capacity based on drooping characteristics between output current and output voltage. In railway train power supply systems,
Each power supply is
An output capacity calculator that calculates the output capacity based on the output current and output voltage;
A drooping characteristic correction amount calculating unit that calculates a difference between the output capacity calculated by the output capacity calculating unit and a preset set capacity, and calculates a correction amount for the drooping characteristic on the other power supply device side based on the difference. ,
A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on the correction amount calculated by the drooping characteristic correction amount calculating unit of the other power supply device;
An output voltage control unit for controlling the output voltage based on the drooping characteristics changed by the drooping characteristic control unit;
A railway train power supply system characterized by comprising:

Each power supply is
A delay unit that delays a correction amount output from the drooping characteristic correction amount calculating unit and inputs the correction amount to the drooping characteristic control unit of the other power supply device;
The power supply system for a railroad train according to claim 2, further comprising:

A power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device controls output capacity based on drooping characteristics between output current and output voltage. In railway train power supply systems,
Each power supply is
An output capacity calculator that calculates the output capacity based on the output current and output voltage;
A comparison unit that compares the output capacity calculated by the output capacity calculation unit with a preset set capacity, and outputs a correction command when the output capacity exceeds the set capacity;
A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on an input of a correction command from the comparison unit;
An output voltage control unit for controlling the output voltage based on the drooping characteristics changed by the drooping characteristic control unit;
In addition,
Any one power supply is
An average capacity calculation unit that inputs the output capacities of all power supply units and calculates the average capacity of these,
The difference between the average capacity calculated by the average capacity calculation unit and the output capacity of each power supply device is calculated, and when there is a power supply device in which the difference exceeds a set value, a correction command for the power supply device is output. A determination unit;
The drooping characteristic control unit of the power supply device that exceeds the set value changes the drooping characteristic based on the input of a correction command from the determination unit , and
The one power supply device delays a correction command output from the determination unit for a predetermined time and inputs a delay device to the drooping characteristic control unit of the power supply device that exceeds the set value,
A railway train power supply system characterized by comprising

A power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device controls output capacity based on drooping characteristics between output current and output voltage. In railway train power supply systems,
Each power supply is
An output capacity calculator that calculates the output capacity based on the output current and output voltage;
A comparison unit that compares the output capacity calculated by the output capacity calculation unit with a preset set capacity, and outputs a correction command when the output capacity exceeds the set capacity;
A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on an input of a correction command from the comparison unit;
An output voltage control unit for controlling the output voltage based on the drooping characteristics changed by the drooping characteristic control unit;
In addition,
Any one power supply is
An average capacity calculation unit that inputs the output capacities of all power supply units and calculates the average capacity of these,
When a difference between the average capacity calculated by the average capacity calculator and the output capacity of each power supply unit is calculated, and there is a power supply unit in which the difference exceeds a set value, another power supply unit other than this power supply unit A determination unit that outputs a correction command for
The drooping characteristic control unit of the other power supply device changes the drooping characteristic based on an input of a correction command from the determination unit.
The power supply system for a railway train, characterized in that.

The one power supply device delays a correction command output from the determination unit for a predetermined time and inputs a delay device to the drooping characteristic control unit of the other power supply device,
6. The railway train power supply system according to claim 5, further comprising:

The comparison unit or the drooping characteristic correction amount calculation unit includes a learning unit that updates the value of the set capacity to an optimum value.
The railway train power supply system according to any one of claims 1 to 6 .

A power supply device is mounted on at least two or more predetermined vehicles of a plurality of vehicles constituting a train, and each power supply device controls output capacity based on drooping characteristics between output current and output voltage. In railway train power supply systems,
Each power supply is
An output capacity calculator that calculates the output capacity based on the output current and output voltage;
A drooping characteristic control unit that changes the drooping characteristic based on an input of a correction command or a correction amount for the drooping characteristic;
An output voltage control unit for controlling the output voltage based on the drooping characteristics changed by the drooping characteristic control unit;
With
The vehicle information control device installed in the driver's cab or conductor compartment
The output capacity calculated by the output capacity calculation unit of each power supply device is input via a transmission line, and based on the difference between this output capacity and a preset set capacity, a correction command or correction amount for drooping characteristics is A comparison unit or a drooping characteristic correction amount calculation unit that outputs the drooping characteristic control unit of each power supply device via a transmission line,
Have
A power supply system for railway trains.