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JP7618474B2 - Three-phase power conversion system for electric railways - Google Patents
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JP7618474B2 - Three-phase power conversion system for electric railways - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電気鉄道用三相電力変換システムに関する。 An embodiment of the present invention relates to a three-phase power conversion system for electric railways.

回転機などの三相鉄道電源と連系して運用される電気鉄道用三相電力変換システムが知られている。電気鉄道用三相電力変換システムは、三相鉄道電源とともに、き電用変電所に三相交流電力を供給する。き電用変電所は、三相鉄道電源及び電気鉄道用三相電力変換システムから供給された三相交流電力を複数の単相交流電力に変換し、複数の単相交流電力を複数のき電回路(鉄道負荷)に供給する。これにより、電車に電力を供給し、電車を走行させることができる。 Three-phase power conversion systems for electric railways are known that are operated in conjunction with a three-phase railway power source such as a rotating machine. The three-phase power conversion system for electric railways supplies three-phase AC power to a feeding substation together with the three-phase railway power source. The feeding substation converts the three-phase AC power supplied from the three-phase railway power source and the three-phase power conversion system for electric railways into multiple single-phase AC powers, and supplies the multiple single-phase AC powers to multiple feeding circuits (railway loads). This allows power to be supplied to trains, enabling them to run.

電気鉄道用三相電力変換システムは、複数の半導体スイッチング素子を有する。電気鉄道用三相電力変換システムは、複数の半導体スイッチング素子のスイッチングにより、電力会社などの電力系統から供給される三相交流電力をき電回路に対応した三相交流電力に変換し、変換後の三相交流電力をき電用変電所に供給する。 The three-phase power conversion system for electric railways has multiple semiconductor switching elements. By switching the multiple semiconductor switching elements, the three-phase power conversion system for electric railways converts three-phase AC power supplied from a power system such as a power company into three-phase AC power compatible with the feeding circuit, and supplies the converted three-phase AC power to a feeding substation.

こうした電気鉄道用三相電力変換システムにおいて、き電回路の短絡や地絡故障などにより、システムに一過性の大電流が流れてしまう可能性がある。回転機などの三相鉄道電源は、一過性の大電流に対して一定の供給能力を有するため、運転を継続することができる。一方、複数の半導体スイッチング素子で構成される電気鉄道用三相電力変換システムは、一過性の大電流を負担することが難しい。このため、電気鉄道用三相電力変換システムでは、一過性の大電流が発生した際に、動作を停止することにより、複数の半導体スイッチング素子の破損などを抑制することが行われている。 In these three-phase power conversion systems for electric railways, there is a possibility that a large transient current may flow through the system due to a short circuit in the feeding circuit or a ground fault. Three-phase railway power sources such as rotating machines have a certain supply capacity for transient large currents and can continue to operate. On the other hand, three-phase power conversion systems for electric railways, which are made up of multiple semiconductor switching elements, have difficulty bearing transient large currents. For this reason, three-phase power conversion systems for electric railways stop operating when a transient large current occurs to prevent damage to the multiple semiconductor switching elements.

しかしながら、一過性の大電流の発生に応じて電気鉄道用三相電力変換システムの動作を停止させてしまうと、き電用変電所から単相交流電力を供給する複数のき電回路のうち、短絡や地絡故障などが発生したき電回路以外の健全なき電回路に対しても、電気鉄道用三相電力変換システムの出力が停止してしまう。このため、健全なき電回路への電力供給が三相鉄道電源のみによるものとなり、電気鉄道のき電システムで求められるき電電圧の安定性を保てなくなってしまう可能性が生じる。 However, if the operation of a three-phase electric railway power conversion system is stopped in response to the occurrence of a transient large current, the output of the three-phase electric railway power conversion system will also be stopped for unhealthy feeding circuits other than the feeding circuit where a short circuit or earth fault has occurred, among the multiple feeding circuits that supply single-phase AC power from the feeding substation. As a result, the power supply to the unhealthy feeding circuit will be solely from the three-phase railway power source, which may result in the loss of the stability of the feeding voltage required for the electric railway feeding system.

また、一過性の大電流が発生した際に、電気鉄道用三相電力変換システムの出力電圧を小さくすることにより、相対的に出力電流を小さくし、電気鉄道用三相電力変換システムの耐量内に収めることも提案されている。しかしながら、この方法は、電気鉄道用三相電力変換システムが単独運転する場合に適用できる制御であり、電気鉄道用三相電力変換システムが三相鉄道電源と連系して運用される場合には、三相交流電力の電圧が三相鉄道電源の出力によって維持されてしまうため、電気鉄道用三相電力変換システムの出力電流を小さくすることが難しい。 It has also been proposed that when a transient large current occurs, the output voltage of the three-phase electric railway power conversion system can be reduced to relatively reduce the output current and keep it within the tolerance of the three-phase electric railway power conversion system. However, this method is a control that can be applied when the three-phase electric railway power conversion system is operating independently. When the three-phase electric railway power conversion system is operated in connection with a three-phase railway power source, the voltage of the three-phase AC power is maintained by the output of the three-phase railway power source, making it difficult to reduce the output current of the three-phase electric railway power conversion system.

このため、電気鉄道用三相電力変換システムでは、三相鉄道電源と連系して運用される場合にも、一過性の大電流が発生した際に、健全なき電回路への影響を抑制しつつ、システムを適切に保護できるようにすることが望まれる。 For this reason, it is desirable for three-phase power conversion systems for electric railways to be able to adequately protect the system while minimizing the impact on unhealthy power circuits when a transient large current occurs, even when the system is operated in conjunction with a three-phase railway power source.

特開2014-80132号公報JP 2014-80132 A 特開2017-175797号公報JP 2017-175797 A

本発明の実施形態は、三相鉄道電源と連系して運用される場合にも、一過性の大電流が発生した際に、健全なき電回路への影響を抑制しつつ、システムを適切に保護できる電気鉄道用三相電力変換システムを提供する。 An embodiment of the present invention provides a three-phase power conversion system for electric railways that can adequately protect the system while suppressing the impact on an unhealthy power supply circuit when a transient large current occurs, even when the system is operated in conjunction with a three-phase railway power source.

本発明の実施形態によれば、三相交流電力を複数の単相交流電力に変換し、前記複数の単相交流電力を複数のき電回路に供給するき電用変電所と、三相交流電力を別の三相交流電力に変換し、変換後の前記三相交流電力を前記き電用変電所に供給する三相鉄道電源と、を備えたき電システムに用いられ、前記三相鉄道電源と連系して運用される電気鉄道用三相電力変換システムであって、三相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータから出力される直流電力を前記コンバータに供給される三相交流電力と異なる別の三相交流電力に変換し、変換後の三相交流電力を前記き電用変電所に供給するインバータと、前記き電用変電所に供給される前記三相交流電力の電流値、又は前記複数のき電回路に供給される前記複数の単相交流電力のそれぞれの電流値を検出する電流検出器と、前記電流検出器で検出された前記電流値を基に、前記インバータによる前記直流電力から前記三相交流電力への変換の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電流検出器で検出された前記電流値を基に、前記複数のき電回路のそれぞれに流れる電流が所定値以上か否かを判定し、前記複数のき電回路のそれぞれに流れる電流が前記所定値未満と判定した通常時においては、前記インバータの出力に関する所定の電流指令値を設定することにより、前記複数のき電回路のそれぞれに対して所定の有効電流及び無効電流を供給するように、前記インバータの動作を制御し、前記複数のき電回路のいずれかに流れる電流が前記所定値以上であると判定した大電流発生時においては、前記電流指令値を前記通常時よりも低くすることにより、前記インバータから前記所定値以上と判定した前記き電回路に出力される電流が低くなるように、前記インバータの動作を制御する電気鉄道用三相電力変換システムが提供される。 According to an embodiment of the present invention, a three-phase power conversion system for electric railways is used in a feeding system including a feeding substation that converts three-phase AC power into multiple single-phase AC powers and supplies the multiple single-phase AC powers to multiple feeding circuits, and a three-phase railway power source that converts three-phase AC power into another three-phase AC power and supplies the converted three-phase AC power to the feeding substation, and is operated in conjunction with the three-phase railway power source, the three-phase power conversion system comprising: a converter that converts three-phase AC power into DC power; an inverter that converts the DC power output from the converter into another three-phase AC power different from the three-phase AC power supplied to the converter and supplies the converted three-phase AC power to the feeding substation; a current detector that detects a current value of the three-phase AC power supplied to the feeding substation or a current value of each of the multiple single-phase AC powers supplied to the multiple feeding circuits; and a current detector that detects a current value of the multiple single-phase AC powers supplied to the multiple feeding circuits based on the current value detected by the current detector. and a control device that controls the operation of converting the DC power to the three-phase AC power by the current detector. The control device determines whether the current flowing through each of the multiple power supply circuits is equal to or greater than a predetermined value based on the current value detected by the current detector. In normal operation, when it is determined that the current flowing through each of the multiple power supply circuits is less than the predetermined value, the control device controls the operation of the inverter so as to supply a predetermined active current and reactive current to each of the multiple power supply circuits by setting a predetermined current command value related to the output of the inverter. In a large current generation operation, when it is determined that the current flowing through any of the multiple power supply circuits is equal to or greater than the predetermined value, the control device controls the operation of the inverter so as to lower the current output from the inverter to the power supply circuit determined to be equal to or greater than the predetermined value by lowering the current command value compared to the normal operation.

三相鉄道電源と連系して運用される場合にも、一過性の大電流が発生した際に、健全なき電回路への影響を抑制しつつ、システムを適切に保護できる電気鉄道用三相電力変換システムが提供される。 A three-phase power conversion system for electric railways is provided that can adequately protect the system while minimizing the impact on unhealthy power circuits when a transient large current occurs, even when the system is operated in conjunction with a three-phase railway power source.

実施形態に係るき電システムを模式的に表すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a power feeding system according to an embodiment. 実施形態に係る電気鉄道用三相電力変換システムを模式的に表すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic diagram of a three-phase power conversion system for an electric railway according to an embodiment; 実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a control device according to the embodiment.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as in reality. Even when the same part is shown, the dimensions and ratios of each part may be different depending on the drawing.
In this specification and each drawing, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are given the same reference numerals and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係るき電システムを模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、き電システム2は、電気鉄道用三相電力変換システム10と、三相鉄道電源12と、き電用変電所14と、複数のき電回路21、22と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram that illustrates a power feeding system according to an embodiment.
As shown in FIG. 1 , the feeding system 2 includes a three-phase power conversion system 10 for an electric railway, a three-phase railway power source 12, a feeding substation 14, and a plurality of feeding circuits 21, 22.

三相鉄道電源12は、例えば、モータと発電機とを連結した回転機である。電気鉄道用三相電力変換システム10は、三相鉄道電源12と連系して運用される。電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12は、電力会社などの電力系統と接続され、電力系統から供給される三相交流電力をき電回路21、22に対応した別の三相交流電力に変換する。なお、電気鉄道用三相電力変換システム10の接続される電力系統は、三相鉄道電源12の接続される電力系統と同じでもよいし、異なってもよい。 The three-phase railway power supply 12 is, for example, a rotating machine formed by connecting a motor and a generator. The three-phase power conversion system for electric railways 10 is operated in connection with the three-phase railway power supply 12. The three-phase power conversion system for electric railways 10 and the three-phase railway power supply 12 are connected to a power system of a power company or the like, and convert the three-phase AC power supplied from the power system into another three-phase AC power corresponding to the feeding circuits 21, 22. Note that the power system to which the three-phase power conversion system for electric railways 10 is connected may be the same as the power system to which the three-phase railway power supply 12 is connected, or may be different.

電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12は、例えば、周波数変換装置として用いられる。電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12は、例えば、日本の東側地域の50Hzの三相交流電力を、日本の西側地域の60Hzの三相交流電力に変換する。但し、電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12は、周波数変換装置に限定されるものではない。電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12による電力の変換は、周波数の変換に限ることなく、電圧や電流の大きさの変換などでもよい。電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12による電力変換の動作は、三相交流電力を別の三相交流電力に変換する任意の動作でよい。 The three-phase power conversion system 10 for electric railways and the three-phase railway power supply 12 are used, for example, as frequency conversion devices. The three-phase power conversion system 10 for electric railways and the three-phase railway power supply 12 convert, for example, 50 Hz three-phase AC power in the eastern region of Japan to 60 Hz three-phase AC power in the western region of Japan. However, the three-phase power conversion system 10 for electric railways and the three-phase railway power supply 12 are not limited to frequency conversion devices. The power conversion by the three-phase power conversion system 10 for electric railways and the three-phase railway power supply 12 is not limited to frequency conversion, and may also be conversion of the magnitude of voltage or current. The power conversion operation by the three-phase power conversion system 10 for electric railways and the three-phase railway power supply 12 may be any operation that converts three-phase AC power to another three-phase AC power.

電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12は、変換後の三相交流電力をき電用変電所14に供給する。 The three-phase power conversion system 10 for electric railways and the three-phase railway power source 12 supply the converted three-phase AC power to the power supply substation 14.

き電用変電所14は、電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12から供給された三相交流電力を複数の単相交流電力に変換し、複数の単相交流電力を複数のき電回路21、22に供給する。 The feeding substation 14 converts the three-phase AC power supplied from the electric railway three-phase power conversion system 10 and the three-phase railway power source 12 into multiple single-phase AC powers, and supplies the multiple single-phase AC powers to multiple feeding circuits 21, 22.

き電用変電所14は、例えば、電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12から供給された三相交流電力を二組の単相交流電力に変換し、二組の単相交流電力の一方をき電回路21に供給し、二組の単相交流電力の他方をき電回路22に供給する。このように、き電用変電所14は、例えば、2つのき電回路21、22と接続され、2つのき電回路21、22のそれぞれに単相交流電力を供給する。 The feeding substation 14, for example, converts the three-phase AC power supplied from the electric railway three-phase power conversion system 10 and the three-phase railway power source 12 into two sets of single-phase AC power, supplies one of the two sets of single-phase AC power to the feeding circuit 21, and supplies the other of the two sets of single-phase AC power to the feeding circuit 22. In this way, the feeding substation 14 is connected to, for example, two feeding circuits 21, 22, and supplies single-phase AC power to each of the two feeding circuits 21, 22.

き電用変電所14には、例えば、スコット結線変圧器、変形ウッドブリッジ結線変圧器、ルーフデルタ結線変圧器などが用いられる。但し、き電用変電所14に接続されるき電回路の数は、2つに限ることなく、3つ以上でもよい。き電用変電所14は、三相交流電力を三組以上の単相交流電力に変換する構成でもよい。なお、以下では、き電回路の数を2つとし、き電用変電所14は、三相交流電力を二組の単相交流電力に変換するものとして説明を行う。また、以下では、き電回路21を第1き電回路21、き電回路22を第2き電回路22として説明を行う。 For example, a Scott connection transformer, a modified Woodbridge connection transformer, or a roof delta connection transformer may be used for the feeding substation 14. However, the number of feeding circuits connected to the feeding substation 14 is not limited to two, and may be three or more. The feeding substation 14 may be configured to convert three-phase AC power into three or more sets of single-phase AC power. In the following, the number of feeding circuits is two, and the feeding substation 14 is described as converting three-phase AC power into two sets of single-phase AC power. In the following, the feeding circuit 21 is described as the first feeding circuit 21, and the feeding circuit 22 is described as the second feeding circuit 22.

第1き電回路21及び第2き電回路22は、電車23、24に電力を供給する。これにより、電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12からからの三相交流電力の供給により、電車23、24に電力を供給し、電車23、24を走行させることができる。 The first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 supply power to the electric trains 23 and 24. As a result, the electric trains 23 and 24 can be supplied with power by the three-phase AC power supply from the electric railway three-phase power conversion system 10 and the three-phase railway power source 12, allowing the electric trains 23 and 24 to run.

第1き電回路21及び第2き電回路22は、それぞれ図示を省略した遮断器を介してき電用変電所14と接続される。換言すれば、き電システム2は、き電用変電所14と第1き電回路21との間、及びき電用変電所14と第2き電回路22との間に設けられた複数の遮断器をさらに備える。き電システム2は、第1き電回路21及び第2き電回路22に短絡や地絡故障などの事故が発生した際に、事故が発生したき電回路に対応する遮断器を開放する。 The first feeding circuit 21 and the second feeding circuit 22 are each connected to the feeding substation 14 via a circuit breaker (not shown). In other words, the feeding system 2 further includes a plurality of circuit breakers provided between the feeding substation 14 and the first feeding circuit 21, and between the feeding substation 14 and the second feeding circuit 22. When an accident such as a short circuit or a ground fault occurs in the first feeding circuit 21 or the second feeding circuit 22, the feeding system 2 opens the circuit breaker corresponding to the feeding circuit in which the accident occurred.

き電システム2は、事故が発生したき電回路に対応する遮断器のみを開放することにより、事故が発生したき電回路に対して電力を供給し続けてしまうことを抑制しつつ、健全なき電回路に対しての電力の供給を継続する。これにより、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に事故が発生した際にも、事故の発生した一方のき電回路の電車の運行のみを停止させればよく、他方の健全なき電回路については、電車の運行を継続することができる。 By opening only the circuit breaker corresponding to the power supply circuit in which the accident occurred, the power supply system 2 prevents the continued supply of power to the power supply circuit in which the accident occurred, while continuing to supply power to the power supply circuit that is not healthy. As a result, even if an accident occurs in either the first power supply circuit 21 or the second power supply circuit 22, it is only necessary to stop the operation of trains on the power supply circuit in which the accident occurred, and train operation can continue on the other power supply circuit that is not healthy.

図2は、実施形態に係る電気鉄道用三相電力変換システムを模式的に表すブロック図である。
図2に表したように、電気鉄道用三相電力変換システム10は、受電用変圧器40と、コンバータ用変圧器42と、コンバータ44と、直流コンデンサ46と、インバータ48と、インバータ用変圧器50と、送電用変圧器52と、電流検出器54と、制御装置56と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram that illustrates a three-phase power conversion system for electric railways according to an embodiment.
As shown in FIG. 2, the three-phase power conversion system 10 for an electric railway has a receiving transformer 40, a converter transformer 42, a converter 44, a DC capacitor 46, an inverter 48, an inverter transformer 50, a transmission transformer 52, a current detector 54, and a control device 56.

受電用変圧器40の一次側は、電力系統30と接続されている。受電用変圧器40の二次側は、コンバータ用変圧器42の一次側と接続されている。コンバータ用変圧器42の二次側は、コンバータ44と接続されている。受電用変圧器40及びコンバータ用変圧器42は、電力系統30から供給される三相交流電力をコンバータ44に対応した三相交流電力に変圧する。 The primary side of the power receiving transformer 40 is connected to the power system 30. The secondary side of the power receiving transformer 40 is connected to the primary side of the converter transformer 42. The secondary side of the converter transformer 42 is connected to the converter 44. The power receiving transformer 40 and the converter transformer 42 transform the three-phase AC power supplied from the power system 30 into three-phase AC power corresponding to the converter 44.

電力系統30は、例えば、電力会社の電力系統である。電力系統30は、例えば、自家発電機などから供給される三相交流電力を電気鉄道用三相電力変換システム10に供給する電力系統などでもよい。き電システム2は、例えば、三相交流電力を出力する発電機、及び発電機の三相交流電力を電気鉄道用三相電力変換システム10に供給する電力系統30をさらに備えてもよい。 The power system 30 is, for example, a power system of a power company. The power system 30 may be, for example, a power system that supplies three-phase AC power supplied from a private generator or the like to the three-phase power conversion system 10 for an electric railway. The power supply system 2 may further include, for example, a generator that outputs three-phase AC power, and a power system 30 that supplies the three-phase AC power of the generator to the three-phase power conversion system 10 for an electric railway.

なお、この例では、電力系統30とコンバータ44との間に、受電用変圧器40及びコンバータ用変圧器42の2台の変圧器を設けている。電力系統30とコンバータ44との間に設けられる変圧器の台数は、2台に限ることなく、1台でもよいし、3台以上でもよい。 In this example, two transformers, a power receiving transformer 40 and a converter transformer 42, are provided between the power system 30 and the converter 44. The number of transformers provided between the power system 30 and the converter 44 is not limited to two, and may be one, or three or more.

コンバータ44は、コンバータ用変圧器42から供給された三相交流電力を直流電力に変換する。コンバータ44は、例えば、三相ブリッジ接続された複数の整流素子を有する三相ブリッジ整流回路である。但し、コンバータ44の構成は、これに限ることなく、三相交流電力を直流電力に変換可能な任意の構成でよい。 The converter 44 converts the three-phase AC power supplied from the converter transformer 42 into DC power. The converter 44 is, for example, a three-phase bridge rectifier circuit having multiple rectifier elements connected in a three-phase bridge. However, the configuration of the converter 44 is not limited to this, and any configuration capable of converting three-phase AC power into DC power may be used.

直流コンデンサ46は、コンバータ44とインバータ48との間に設けられる。直流コンデンサ46は、コンバータ44から出力される直流電力の電圧の変動を抑制する。 The DC capacitor 46 is provided between the converter 44 and the inverter 48. The DC capacitor 46 suppresses fluctuations in the voltage of the DC power output from the converter 44.

インバータ48は、コンバータ44から出力される直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ48は、コンバータ44に供給される三相交流電力と異なる別の三相交流電力に変換する。例えば、電気鉄道用三相電力変換システム10が周波数変換装置である場合、インバータ48は、コンバータ44に供給される三相交流電力と周波数の異なる別の三相交流電力に変換する。例えば、コンバータ44は、供給された50Hzの三相交流電力を直流電力に変換し、インバータ48は、直流電力を60Hzの三相交流電力に変換する。 The inverter 48 converts the DC power output from the converter 44 into three-phase AC power. The inverter 48 converts the three-phase AC power supplied to the converter 44 into another three-phase AC power different from the three-phase AC power supplied to the converter 44. For example, when the three-phase power conversion system 10 for electric railways is a frequency conversion device, the inverter 48 converts the three-phase AC power supplied to the converter 44 into another three-phase AC power having a different frequency. For example, the converter 44 converts the supplied 50 Hz three-phase AC power into DC power, and the inverter 48 converts the DC power into 60 Hz three-phase AC power.

但し、上述のように、電気鉄道用三相電力変換システム10は、周波数変換装置に限定されるものではない。インバータ48は、例えば、コンバータ44に供給される三相交流電力と電圧や電流の大きさの異なる別の三相交流電力に変換してもよい。 However, as described above, the three-phase power conversion system 10 for electric railways is not limited to a frequency conversion device. The inverter 48 may, for example, convert the three-phase AC power supplied to the converter 44 into another three-phase AC power having a different voltage and current magnitude.

インバータ48は、図示を省略した複数の半導体スイッチング素子を有し、複数の半導体スイッチング素子のスイッチングにより、直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ48は、例えば、三相ブリッジ接続された複数の半導体スイッチング素子を有する。但し、インバータ48の構成は、上記に限ることなく、複数の半導体スイッチング素子のスイッチングによって直流電力を三相交流電力に変換可能な任意の構成でよい。 The inverter 48 has multiple semiconductor switching elements (not shown) and converts DC power into three-phase AC power by switching the multiple semiconductor switching elements. The inverter 48 has multiple semiconductor switching elements connected in a three-phase bridge, for example. However, the configuration of the inverter 48 is not limited to the above, and may be any configuration that can convert DC power into three-phase AC power by switching the multiple semiconductor switching elements.

インバータ用変圧器50の一次側は、インバータ48と接続されている。インバータ用変圧器50の二次側は、送電用変圧器52の一次側と接続されている。送電用変圧器52の二次側は、電力系統32などを介してき電用変電所14と接続される。インバータ用変圧器50及び送電用変圧器52は、インバータ48から出力される三相交流電力をき電用変電所14に対応した三相交流電力に変圧する。 The primary side of the inverter transformer 50 is connected to the inverter 48. The secondary side of the inverter transformer 50 is connected to the primary side of the power transmission transformer 52. The secondary side of the power transmission transformer 52 is connected to the power feeding substation 14 via the power system 32 or the like. The inverter transformer 50 and the power transmission transformer 52 transform the three-phase AC power output from the inverter 48 into three-phase AC power corresponding to the power feeding substation 14.

これにより、電気鉄道用三相電力変換システム10から出力される三相交流電力が、き電用変電所14に供給される。インバータ48は、換言すれば、直流電力を三相交流電力に変換し、変換後の三相交流電力をインバータ用変圧器50及び送電用変圧器52を介してき電用変電所14に供給する。三相鉄道電源12は、例えば、電力系統32と接続される。これにより、電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12から出力された三相交流電力が、き電用変電所14に供給される。 As a result, the three-phase AC power output from the three-phase power conversion system for electric railways 10 is supplied to the feeding substation 14. In other words, the inverter 48 converts DC power to three-phase AC power, and supplies the converted three-phase AC power to the feeding substation 14 via the inverter transformer 50 and the transmission transformer 52. The three-phase railway power source 12 is connected, for example, to the power system 32. As a result, the three-phase AC power output from the three-phase power conversion system for electric railways 10 and the three-phase railway power source 12 is supplied to the feeding substation 14.

なお、この例では、電力系統32とインバータ48との間に、インバータ用変圧器50及び送電用変圧器52の2台の変圧器を設けている。電力系統32とインバータ48との間に設けられる変圧器の台数は、2台に限ることなく、1台でもよいし、3台以上でもよい。 In this example, two transformers, an inverter transformer 50 and a transmission transformer 52, are provided between the power system 32 and the inverter 48. The number of transformers provided between the power system 32 and the inverter 48 is not limited to two, and may be one, or three or more.

電流検出器54は、き電用変電所14に供給される三相交流電力の電流値を検出する。電流検出器54は、例えば、き電用変電所14に供給される三相交流電力の各相のそれぞれの電流値を検出する。電流検出器54は、例えば、インバータ48とインバータ用変圧器50の一次側との間に設けられる。電流検出器54は、換言すれば、インバータ48から出力される三相交流電力の電流値を検出する。電流検出器54は、検出した電流値を制御装置56に入力する。 The current detector 54 detects the current value of the three-phase AC power supplied to the feeding substation 14. The current detector 54 detects, for example, the current value of each phase of the three-phase AC power supplied to the feeding substation 14. The current detector 54 is provided, for example, between the inverter 48 and the primary side of the inverter transformer 50. In other words, the current detector 54 detects the current value of the three-phase AC power output from the inverter 48. The current detector 54 inputs the detected current value to the control device 56.

なお、電流検出器54を設ける位置は、インバータ48とインバータ用変圧器50の一次側との間に限定されるものではない。電流検出器54は、例えば、インバータ用変圧器50の二次側と送電用変圧器52の一次側との間に設けてもよいし、送電用変圧器52の二次側と電力系統32との間に設けてもよいし、電力系統32の経路上に設けてもよい。電流検出器54の検出する電流値は、インバータ48とき電用変電所14との間の任意の位置の三相交流電力の電流値でよい。 The location where the current detector 54 is provided is not limited to between the inverter 48 and the primary side of the inverter transformer 50. The current detector 54 may be provided, for example, between the secondary side of the inverter transformer 50 and the primary side of the transmission transformer 52, between the secondary side of the transmission transformer 52 and the power grid 32, or on the path of the power grid 32. The current value detected by the current detector 54 may be the current value of the three-phase AC power at any position between the inverter 48 and the feeder substation 14.

制御装置56は、インバータ48による直流電力から三相交流電力への変換の動作を制御する。制御装置56は、電流検出器54で検出された電流値を基に、インバータ48の動作を制御する。 The control device 56 controls the operation of the inverter 48 to convert DC power to three-phase AC power. The control device 56 controls the operation of the inverter 48 based on the current value detected by the current detector 54.

なお、制御装置56は、必要に応じて、コンバータ44の動作をさらに制御してもよい。例えば、上記のように、コンバータ44を三相ブリッジ整流回路とした場合などには、制御装置56は、コンバータ44の動作を制御する必要がない。例えば、複数の半導体スイッチング素子を用いてコンバータ44を構成した場合などには、制御装置56によってコンバータ44の電力変換の動作を制御する。但し、コンバータ44の動作を制御する制御装置は、インバータ48の動作を制御する制御装置56と別の装置としてもよい。 The control device 56 may further control the operation of the converter 44 as necessary. For example, as described above, when the converter 44 is a three-phase bridge rectifier circuit, the control device 56 does not need to control the operation of the converter 44. For example, when the converter 44 is configured using multiple semiconductor switching elements, the control device 56 controls the power conversion operation of the converter 44. However, the control device that controls the operation of the converter 44 may be a device separate from the control device 56 that controls the operation of the inverter 48.

制御装置56は、第1き電回路21及び第2き電回路22が健全な通常時の動作においては、第1き電回路21及び第2き電回路22のそれぞれに対して所定の有効電流及び無効電流を供給するように、インバータ48の動作を制御する。 During normal operation when the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 are healthy, the control device 56 controls the operation of the inverter 48 so as to supply a predetermined active current and reactive current to each of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22.

き電システム2においては、前述のように、倒壊した樹木の影響などにより、第1き電回路21及び第2き電回路22に短絡や地絡故障などの事故が発生してしまう可能性がある。き電システム2は、第1き電回路21及び第2き電回路22の事故を検出すると、事故の発生したき電回路に対応する遮断器を開放し、事故の発生したき電回路をき電用変電所14から切り離すことにより、事故の発生したき電回路への電力の供給を停止する。一方で、き電システム2が、第1き電回路21及び第2き電回路22の事故を検出し、事故の発生したき電回路を切り離すまでには、例えば、150ms程度の時間を必要とする。このため、事故の発生からき電システム2によるき電回路の切り離しまでの間に、電気鉄道用三相電力変換システム10及び三相鉄道電源12に一過性の大電流が流れてしまう可能性がある。 As described above, in the power feeding system 2, due to the influence of fallen trees, etc., accidents such as short circuits and ground faults may occur in the first power feeding circuit 21 and the second power feeding circuit 22. When the power feeding system 2 detects an accident in the first power feeding circuit 21 and the second power feeding circuit 22, it opens the circuit breaker corresponding to the power feeding circuit in which the accident occurred and disconnects the power feeding circuit in which the accident occurred from the power feeding substation 14, thereby stopping the supply of power to the power feeding circuit in which the accident occurred. On the other hand, it takes, for example, about 150 ms for the power feeding system 2 to detect an accident in the first power feeding circuit 21 and the second power feeding circuit 22 and disconnect the power feeding circuit in which the accident occurred. For this reason, there is a possibility that a transient large current will flow in the electric railway three-phase power conversion system 10 and the three-phase railway power source 12 from the occurrence of the accident to the disconnection of the power feeding circuit by the power feeding system 2.

回転機などによる三相鉄道電源12は、一過性の大電流に対して一定の供給能力を有するため、事故の発生の際にも運転を継続することができる。一方、複数の半導体スイッチング素子からなるインバータ48を有する電気鉄道用三相電力変換システム10は、一過性の大電流を負担することが難しい。 The three-phase railway power source 12, which is based on a rotating machine or the like, has a certain supply capacity for transient large currents, so it can continue to operate even in the event of an accident. On the other hand, the three-phase power conversion system 10 for electric railways, which has an inverter 48 consisting of multiple semiconductor switching elements, has difficulty in bearing transient large currents.

このため、制御装置56は、電流検出器54で検出された電流値を基に、第1き電回路21及び第2き電回路22に流れる電流が所定値以上か否かを判定し、第1き電回路21及び第2き電回路22の少なくとも一方の電流を所定値以上と判定したことに応答して、インバータ48を保護する保護動作を行う。制御装置56は、より詳しくは、電流検出器54で検出された電流瞬時値を基に、第1き電回路21及び第2き電回路22に流れる電流が所定値以上か否かを判定する。制御装置56は、例えば、第1き電回路21及び第2き電回路22に流れる有効電流及び無効電流の少なくとも一方が所定値以上か否かを判定してもよい。 Therefore, the control device 56 determines whether the current flowing through the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value based on the current value detected by the current detector 54, and performs a protective operation to protect the inverter 48 in response to determining that the current through at least one of the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 is equal to or greater than the predetermined value. More specifically, the control device 56 determines whether the current flowing through the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value based on the instantaneous current value detected by the current detector 54. The control device 56 may, for example, determine whether at least one of the active current and the reactive current flowing through the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value.

制御装置56は、第1き電回路21及び第2き電回路22に流れる電流が所定値未満と判定した通常時においては、インバータ48に関する所定の電流指令値を設定することにより、第1き電回路21及び第2き電回路22のそれぞれに対して所定の有効電流及び無効電流を供給するように、インバータ48の動作を制御する。 When the control device 56 determines that the current flowing through the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 is less than a predetermined value under normal circumstances, it sets a predetermined current command value for the inverter 48, thereby controlling the operation of the inverter 48 to supply a predetermined active current and reactive current to each of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22.

制御装置56は、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に流れる電流が所定値以上であると判定した大電流発生時においては、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に対する電流指令値を通常時よりも低くすることにより、インバータ48から第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に出力される電流が低くなるように、インバータ48の動作を制御する。 When a large current occurs and the control device 56 determines that the current flowing through one of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, the control device 56 controls the operation of the inverter 48 so that the current output from the inverter 48 to one of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 is reduced by lowering the current command value for one of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 compared to normal times.

また、この際、制御装置56は、第1き電回路21及び第2き電回路22の他方に対する電流指令値を通常時と同じとする。換言すれば、制御装置56は、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に流れる電流が所定値以上であると判定した場合、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に対する電流指令値のみを通常時よりも低くする。 In addition, at this time, the control device 56 sets the current command value for the other of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 to the same value as in normal times. In other words, when the control device 56 determines that the current flowing through one of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, it sets only the current command value for one of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 to a value lower than in normal times.

これにより、事故の発生していない健全な第1き電回路21及び第2き電回路22の他方に対する電力の供給を継続しつつ、事故の発生した第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に出力される電流が低くなるようにインバータ48を制御し、一過性の大電流からインバータ48を保護することができる。 This allows the inverter 48 to be controlled so that the current output to one of the first and second power supply circuits 21 and 22 where an accident has occurred is reduced while continuing to supply power to the other of the first and second power supply circuits 21 and 22 which is healthy and has not experienced an accident, thereby protecting the inverter 48 from transient large currents.

制御装置56は、第1き電回路21及び第2き電回路22の双方に流れる電流が所定値以上であると判定した場合には、例えば、第1き電回路21及び第2き電回路22の双方に対する電流指令値を通常時よりも低くするか、もしくは、インバータ48の動作を停止させる。但し、き電システム2においては、第1き電回路21及び第2き電回路22の双方に実質的に同時に事故が発生してしまう可能性は、低いと考えられる。 When the control device 56 determines that the current flowing through both the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, it, for example, sets the current command value for both the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 lower than normal, or stops the operation of the inverter 48. However, in the power supply system 2, it is considered that the possibility of an accident occurring substantially simultaneously in both the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 is low.

図3は、実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。
図3に表したように、制御装置56は、指令値生成部60と、電流値演算部62と、運用状態信号入力部64と、第1適用判定部66aと、第2適用判定部66bと、第1低減率演算部68aと、第2低減率演算部68bと、乗算器70a~70dと、制御信号生成部72と、を有する。
FIG. 3 is a block diagram that illustrates a control device according to the embodiment.
As shown in FIG. 3, the control device 56 has a command value generating unit 60, a current value calculating unit 62, an operation status signal input unit 64, a first application determining unit 66a, a second application determining unit 66b, a first reduction rate calculating unit 68a, a second reduction rate calculating unit 68b, multipliers 70a to 70d, and a control signal generating unit 72.

指令値生成部60には、制御情報が入力される。指令値生成部60は、入力された制御情報を基に、第1き電回路21の第1有効電流指令値と、第1き電回路21の第1無効電流指令値と、第2き電回路22の第2有効電流指令値と、第2き電回路22の第2無効電流指令値と、を生成する。 Control information is input to the command value generating unit 60. Based on the input control information, the command value generating unit 60 generates a first active current command value for the first feeding circuit 21, a first reactive current command value for the first feeding circuit 21, a second active current command value for the second feeding circuit 22, and a second reactive current command value for the second feeding circuit 22.

換言すれば、指令値生成部60は、第1有効電流指令値、第1無効電流指令値、第2有効電流指令値、及び第2無効電流指令値を、インバータ48の出力に関する所定の電流指令値として設定する。このように、制御装置56は、インバータ48の出力を二組の単相交流電力とみて、インバータ48の動作を制御する。 In other words, the command value generating unit 60 sets the first active current command value, the first reactive current command value, the second active current command value, and the second reactive current command value as predetermined current command values related to the output of the inverter 48. In this way, the control device 56 regards the output of the inverter 48 as two sets of single-phase AC power and controls the operation of the inverter 48.

指令値生成部60は、生成した第1有効電流指令値を乗算器70aに入力し、第1無効電流指令値を乗算器70bに入力し、第2有効電流指令値を乗算器70cに入力し、第2無効電流指令値を乗算器70dに入力する。 The command value generating unit 60 inputs the generated first active current command value to the multiplier 70a, the first reactive current command value to the multiplier 70b, the second active current command value to the multiplier 70c, and the second reactive current command value to the multiplier 70d.

制御情報は、例えば、上位のコントローラなどから指令値生成部60に入力される。制御情報は、例えば、電気鉄道用三相電力変換システム10から第1き電回路21及び第2き電回路22への電力の供給、及び電力の供給の停止を表す。指令値生成部60は、例えば、電力の供給を指示された際に、各電流指令値を生成する。指令値生成部60は、例えば、電力の供給の停止を指示された際には、各電流指令値の生成を停止するか、あるいは、各電流指令値を出力停止状態(例えば0)に設定する。 The control information is input to the command value generating unit 60 from, for example, a higher-level controller. The control information represents, for example, the supply of power from the three-phase power conversion system for electric railways 10 to the first feeding circuit 21 and the second feeding circuit 22, and the stop of the power supply. The command value generating unit 60 generates each current command value when, for example, an instruction to supply power is received. The command value generating unit 60 stops generating each current command value or sets each current command value to an output stop state (for example, 0) when, for example, an instruction to stop the power supply is received.

制御情報は、例えば、電流の大きさを表す情報などを含んでもよい。指令値生成部60は、制御情報で設定された大きさの各電流指令値を生成してもよい。制御情報は、例えば、電気鉄道用三相電力変換システム10(インバータ48)の三相交流電力の電流指令値でもよい。指令値生成部60は、三相交流電力の電流指令値を変換する演算を行うことにより、第1き電回路21及び第2き電回路22の単相交流電力の各電流指令値を生成してもよい。 The control information may include, for example, information indicating the magnitude of the current. The command value generating unit 60 may generate each current command value of the magnitude set by the control information. The control information may be, for example, a current command value of the three-phase AC power of the three-phase power conversion system for electric railways 10 (inverter 48). The command value generating unit 60 may generate each current command value of the single-phase AC power of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 by performing a calculation to convert the current command value of the three-phase AC power.

なお、各電流指令値は、制御装置56内で生成することなく、上位のコントローラなどから制御装置56に入力する構成としてもよい。この場合には、入力された各指令値を直接的に各乗算器70a~70dに入力すればよい。従って、この場合には、指令値生成部60は、省略可能である。 The current command values may be input to the control device 56 from a higher-level controller or the like, rather than being generated within the control device 56. In this case, the input command values may be input directly to the multipliers 70a to 70d. Therefore, in this case, the command value generator 60 may be omitted.

電流値演算部62には、電流検出器54によって検出された三相交流電力の電流値が入力される。電流値演算部62は、入力された三相交流電力の電流値に対して所定の演算を行うことにより、三相交流電力の電流値から第1き電回路21及び第2き電回路22の二組の単相交流電力の電流値を演算する。電流値演算部62は、例えば、二組の単相交流電力のそれぞれの電流瞬時値を演算する。電流値演算部62は、例えば、二組の単相交流電力のそれぞれの有効電流値及び無効電流値を演算してもよい。電流値演算部62による二組の単相交流電力の電流値の演算方法は、き電用変電所14の結線方法に応じて決定される。 The current value calculation unit 62 receives the current value of the three-phase AC power detected by the current detector 54. The current value calculation unit 62 performs a predetermined calculation on the current value of the input three-phase AC power to calculate the current values of the two sets of single-phase AC power of the first feeding circuit 21 and the second feeding circuit 22 from the current value of the three-phase AC power. The current value calculation unit 62, for example, calculates the instantaneous current value of each of the two sets of single-phase AC power. The current value calculation unit 62 may, for example, calculate the active current value and reactive current value of each of the two sets of single-phase AC power. The method of calculation of the current values of the two sets of single-phase AC power by the current value calculation unit 62 is determined according to the wiring method of the feeding substation 14.

電流値演算部62は、二組の単相交流電力の電流値を演算した後、演算した二組の単相交流電力の電流値が、所定値以上か否かを判定する。 After calculating the current values of the two sets of single-phase AC power, the current value calculation unit 62 determines whether the calculated current values of the two sets of single-phase AC power are equal to or greater than a predetermined value.

電流値演算部62は、第1き電回路21の単相交流電力の電流値が所定値以上であると判定した場合に、第1き電回路21の電流が過大であることを表す第1電流過大検出信号を第1適用判定部66aに入力する。換言すれば、電流値演算部62は、第1き電回路21の単相交流電力の電流値が所定値以上であると判定した場合に、第1電流過大検出信号を非検出状態から検出状態に切り替える。電流値演算部62は、より詳しくは、第1き電回路21の単相交流電力の有効電流値及び無効電流値の少なくとも一方が所定値以上であると判定した場合に、第1電流過大検出信号を第1適用判定部66aに入力する。 When the current value calculation unit 62 determines that the current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21 is equal to or greater than a predetermined value, the current value calculation unit 62 inputs a first excessive current detection signal indicating that the current of the first feeding circuit 21 is excessive to the first application determination unit 66a. In other words, when the current value calculation unit 62 determines that the current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21 is equal to or greater than a predetermined value, the current value calculation unit 62 switches the first excessive current detection signal from a non-detection state to a detection state. More specifically, when the current value calculation unit 62 determines that at least one of the active current value and the reactive current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21 is equal to or greater than a predetermined value, the current value calculation unit 62 inputs the first excessive current detection signal to the first application determination unit 66a.

同様に、電流値演算部62は、第2き電回路22の単相交流電力の電流値が所定値以上であると判定した場合に、第2き電回路22の電流が過大であることを表す第2電流過大検出信号を第2適用判定部66bに入力する。 Similarly, when the current value calculation unit 62 determines that the current value of the single-phase AC power of the second power supply circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, it inputs a second current excess detection signal indicating that the current of the second power supply circuit 22 is excessive to the second application determination unit 66b.

運用状態信号入力部64は、制御装置56によるインバータ48の保護動作を行うか否かを表す運用状態信号を第1適用判定部66a及び第2適用判定部66bに入力する。運用状態信号入力部64は、例えば、上位のコントローラから入力される制御信号や、制御装置56の内部の制御状態などを基に、運用状態信号を生成し、生成した運用状態信号を第1適用判定部66a及び第2適用判定部66bに入力する。 The operation status signal input unit 64 inputs an operation status signal indicating whether or not the control device 56 will perform a protective operation of the inverter 48 to the first application determination unit 66a and the second application determination unit 66b. The operation status signal input unit 64 generates an operation status signal based on, for example, a control signal input from a higher-level controller or the internal control state of the control device 56, and inputs the generated operation status signal to the first application determination unit 66a and the second application determination unit 66b.

第1適用判定部66aは、運用状態信号がインバータ48の保護動作を行うことを表す状態で、電流値演算部62から第1電流過大検出信号が入力された際に、第1電流過大検出信号を第1低減率演算部68aに入力する。一方、第1適用判定部66aは、運用状態信号がインバータ48の保護動作を行わないことを表す状態で、電流値演算部62から第1電流過大検出信号が入力された場合には、第1電流過大検出信号を第1低減率演算部68aに入力しない。これにより、運用状態信号がインバータ48の保護動作を行うことを表す状態の時にのみ、制御装置56によるインバータ48の保護動作を行うことができる。 When the first excessive current detection signal is input from the current value calculation unit 62 while the operation state signal is in a state indicating that a protective operation for the inverter 48 is to be performed, the first application determination unit 66a inputs the first excessive current detection signal to the first reduction rate calculation unit 68a. On the other hand, when the first excessive current detection signal is input from the current value calculation unit 62 while the operation state signal is in a state indicating that a protective operation for the inverter 48 is not to be performed, the first application determination unit 66a does not input the first excessive current detection signal to the first reduction rate calculation unit 68a. This allows the control device 56 to perform a protective operation for the inverter 48 only when the operation state signal is in a state indicating that a protective operation for the inverter 48 is to be performed.

同様に、第2適用判定部66bは、運用状態信号がインバータ48の保護動作を行うことを表す状態で、電流値演算部62から第2電流過大検出信号が入力された際に、第2電流過大検出信号を第2低減率演算部68bに入力する。第2適用判定部66bは、運用状態信号がインバータ48の保護動作を行わないことを表す状態で、電流値演算部62から第2電流過大検出信号が入力された場合には、第2電流過大検出信号を第2低減率演算部68bに入力しない。 Similarly, when the second excessive current detection signal is input from the current value calculation unit 62 in a state where the operation status signal indicates that the inverter 48 is to be protected, the second application determination unit 66b inputs the second excessive current detection signal to the second reduction rate calculation unit 68b. When the second excessive current detection signal is input from the current value calculation unit 62 in a state where the operation status signal indicates that the inverter 48 is not to be protected, the second application determination unit 66b does not input the second excessive current detection signal to the second reduction rate calculation unit 68b.

第1低減率演算部68aは、第1適用判定部66aから入力された第1電流過大検出信号を基に、第1有効電流指令値及び第1無効電流指令値の低減率を演算し、演算した低減率を乗算器70a、70bに入力する。 The first reduction rate calculation unit 68a calculates the reduction rate of the first active current command value and the first reactive current command value based on the first current excess detection signal input from the first application determination unit 66a, and inputs the calculated reduction rate to the multipliers 70a and 70b.

第1低減率演算部68aは、第1適用判定部66aから第1電流過大検出信号が入力されていない時に、低減率を1に設定する。第1低減率演算部68aは、換言すれば、第1電流過大検出信号が非検出状態の時に、低減率を1に設定する。そして、第1低減率演算部68aは、第1適用判定部66aから第1電流過大検出信号が入力されている時に、低減率を1よりも低い所定の値に設定する。第1低減率演算部68aは、換言すれば、第1電流過大検出信号が検出状態の時に、低減率を1よりも低い所定の値に設定する。この場合の低減率は、第1き電回路21の事故にともなう一過性の大電流からインバータ48を保護するために必要な1よりも低い任意の値に設定される。 The first reduction rate calculation unit 68a sets the reduction rate to 1 when the first excessive current detection signal is not input from the first application determination unit 66a. In other words, the first reduction rate calculation unit 68a sets the reduction rate to 1 when the first excessive current detection signal is in a non-detection state. Then, the first reduction rate calculation unit 68a sets the reduction rate to a predetermined value lower than 1 when the first excessive current detection signal is input from the first application determination unit 66a. In other words, the first reduction rate calculation unit 68a sets the reduction rate to a predetermined value lower than 1 when the first excessive current detection signal is in a detection state. In this case, the reduction rate is set to an arbitrary value lower than 1 that is necessary to protect the inverter 48 from a transient large current accompanying an accident in the first power supply circuit 21.

なお、第1低減率演算部68aは、1と1よりも低い所定の値との2つの値に低減率を切り替える構成でもよいし、例えば、電流値演算部62において所定値以上であると判定された第1き電回路21の単相交流電力の電流値の大きさに応じて、低減率を変化させる構成としてもよい。第1低減率演算部68aは、第1き電回路21の単相交流電力の電流値の大きさが大きいほど、低減率を小さくする構成としてもよい。例えば、第1き電回路21の単相交流電力の電流値の大きさを表す情報を、第1電流過大検出信号に含めることにより、上記のように、第1き電回路21の単相交流電力の電流値の大きさに応じて、低減率を変化させることができる。 The first reduction rate calculation unit 68a may be configured to switch the reduction rate between two values, 1 and a predetermined value lower than 1, or may be configured to change the reduction rate according to the magnitude of the current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21 that is determined to be equal to or greater than a predetermined value by the current value calculation unit 62. The first reduction rate calculation unit 68a may be configured to reduce the reduction rate as the current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21 increases. For example, by including information representing the magnitude of the current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21 in the first current excess detection signal, the reduction rate can be changed according to the magnitude of the current value of the single-phase AC power of the first feeding circuit 21, as described above.

第2低減率演算部68bは、第1低減率演算部68aと同様に、第2適用判定部66bから入力された第2電流過大検出信号を基に、第2有効電流指令値及び第2無効電流指令値の低減率を演算し、演算した低減率を乗算器70c、70dに入力する。 The second reduction rate calculation unit 68b, like the first reduction rate calculation unit 68a, calculates the reduction rate of the second active current command value and the second reactive current command value based on the second current excess detection signal input from the second application determination unit 66b, and inputs the calculated reduction rate to the multipliers 70c and 70d.

乗算器70aは、入力された第1有効電流指令値と低減率とを乗算し、乗算後の第1有効電流指令値を制御信号生成部72に入力する。 The multiplier 70a multiplies the input first active current command value by the reduction rate, and inputs the multiplied first active current command value to the control signal generator 72.

乗算器70bは、入力された第1無効電流指令値と低減率とを乗算し、乗算後の第1無効電流指令値を制御信号生成部72に入力する。 The multiplier 70b multiplies the input first reactive current command value by the reduction rate, and inputs the multiplied first reactive current command value to the control signal generator 72.

乗算器70cは、入力された第2有効電流指令値と低減率とを乗算し、乗算後の第2有効電流指令値を制御信号生成部72に入力する。 The multiplier 70c multiplies the input second active current command value by the reduction rate, and inputs the multiplied second active current command value to the control signal generator 72.

乗算器70dは、入力された第2無効電流指令値と低減率とを乗算し、乗算後の第2無効電流指令値を制御信号生成部72に入力する。 The multiplier 70d multiplies the input second reactive current command value by the reduction rate, and inputs the multiplied second reactive current command value to the control signal generator 72.

制御信号生成部72は、乗算器70a~70dから入力された各電流指令値を基に、第1有効電流指令値に応じた有効電流及び第1無効電流指令値に応じた無効電流を第1き電回路21に供給し、第2有効電流指令値に応じた有効電流及び第2無効電流指令値に応じた無効電流を第2き電回路22に供給するように、インバータ48の動作を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号をインバータ48に入力する。 The control signal generating unit 72 generates a control signal for controlling the operation of the inverter 48 based on each current command value input from the multipliers 70a to 70d so as to supply an active current corresponding to the first active current command value and a reactive current corresponding to the first reactive current command value to the first power supply circuit 21, and an active current corresponding to the second active current command value and a reactive current corresponding to the second reactive current command value to the second power supply circuit 22, and inputs the generated control signal to the inverter 48.

また、制御信号生成部72には、例えば、三相鉄道電源12からき電用変電所14に供給される三相交流電力の位相の情報などが入力される。制御信号生成部72は、例えば、入力された情報を基に、インバータ48からき電用変電所14に供給される三相交流電力の位相が、三相鉄道電源12からき電用変電所14に供給される三相交流電力の位相と同期するように、インバータ48の動作を制御するための制御信号を生成する。 In addition, the control signal generating unit 72 receives, for example, information on the phase of the three-phase AC power supplied from the three-phase railway power source 12 to the feeding substation 14. Based on the input information, the control signal generating unit 72 generates a control signal for controlling the operation of the inverter 48 so that the phase of the three-phase AC power supplied from the inverter 48 to the feeding substation 14 is synchronized with the phase of the three-phase AC power supplied from the three-phase railway power source 12 to the feeding substation 14.

制御信号は、例えば、インバータ48の複数の半導体スイッチング素子のオン状態及びオフ状態を切り替えるためのPWM信号である。制御信号生成部72は、例えば、第1き電回路21及び第2き電回路22の二組の単相交流電力の有効電流指令値及び無効電流指令値を基に、インバータ48の三相交流電力の有効電流指令値及び無効電流指令値、あるいは有効電圧指令値及び無効電圧指令値を生成する。そして、制御信号生成部72は、例えば、インバータ48の三相交流電力の有効電流指令値及び無効電流指令値、あるいは有効電圧指令値及び無効電圧指令値を基に、インバータ48の複数の半導体スイッチング素子のオン状態及びオフ状態を切り替えるための制御信号を生成する。 The control signal is, for example, a PWM signal for switching the on and off states of the multiple semiconductor switching elements of the inverter 48. The control signal generating unit 72 generates an active current command value and a reactive current command value, or an active voltage command value and a reactive voltage command value, of the three-phase AC power of the inverter 48, based on, for example, the active current command value and the reactive current command value of the two sets of single-phase AC power of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22. The control signal generating unit 72 then generates a control signal for switching the on and off states of the multiple semiconductor switching elements of the inverter 48, based on, for example, the active current command value and the reactive current command value, or the active voltage command value and the reactive voltage command value of the three-phase AC power of the inverter 48.

例えば、インバータ48の三相交流電力の有効電流指令値及び無効電流指令値、あるいはインバータ48の三相交流電力の有効電圧指令値及び無効電圧指令値を、制御信号としてインバータ48に入力し、インバータ48内でPWM信号などに変換してもよい。制御信号は、PWM信号に限ることなく、第1き電回路21及び第2き電回路22に対して適切な単相交流電力を供給するようにインバータ48の動作を制御可能な任意の信号でよい。 For example, the active current command value and reactive current command value of the three-phase AC power of the inverter 48, or the active voltage command value and reactive voltage command value of the three-phase AC power of the inverter 48, may be input to the inverter 48 as a control signal and converted to a PWM signal or the like within the inverter 48. The control signal is not limited to a PWM signal, and may be any signal that can control the operation of the inverter 48 so as to supply appropriate single-phase AC power to the first feeding circuit 21 and the second feeding circuit 22.

第1き電回路21及び第2き電回路22が健全な状態の時には、第1低減率演算部68a及び第2低減率演算部68bから各乗算器70a~70dに入力される低減率が1であり、指令値生成部60で生成された各指令値が、そのまま制御信号生成部72に入力される。 When the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 are in a healthy state, the reduction rate input from the first reduction rate calculation unit 68a and the second reduction rate calculation unit 68b to each multiplier 70a to 70d is 1, and each command value generated by the command value generation unit 60 is input directly to the control signal generation unit 72.

従って、第1き電回路21及び第2き電回路22が健全な状態である通常時には、指令値生成部60で生成された各指令値に応じて、第1き電回路21及び第2き電回路22のそれぞれに対して所定の有効電流及び無効電流を供給するように、インバータ48の動作が制御される。 Therefore, during normal operation when the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 are in a healthy state, the operation of the inverter 48 is controlled so as to supply a predetermined active current and reactive current to each of the first power supply circuit 21 and the second power supply circuit 22 in accordance with each command value generated by the command value generating unit 60.

第1き電回路21に事故が発生し、第1き電回路21に一過性の大電流が流れ、第1き電回路21の単相交流電力の電流値が所定値以上になると、第1き電回路21の単相交流電力の電流値が所定値以上であることが、電流値演算部62によって判定され、電流値演算部62から第1適用判定部66aに第1電流過大検出信号が入力される。 When an accident occurs in the first power supply circuit 21, a transient large current flows through the first power supply circuit 21, and the current value of the single-phase AC power of the first power supply circuit 21 becomes equal to or greater than a predetermined value, the current value calculation unit 62 determines that the current value of the single-phase AC power of the first power supply circuit 21 is equal to or greater than the predetermined value, and a first current overload detection signal is input from the current value calculation unit 62 to the first application determination unit 66a.

運用状態信号がインバータ48の保護動作を行うことを表す状態で、電流値演算部62から第1適用判定部66aに第1電流過大検出信号が入力されると、第1電流過大検出信号が、第1適用判定部66aから第1低減率演算部68aに入力される。 When the operation status signal indicates that a protective operation is to be performed on the inverter 48, and a first excessive current detection signal is input from the current value calculation unit 62 to the first application determination unit 66a, the first excessive current detection signal is input from the first application determination unit 66a to the first reduction rate calculation unit 68a.

第1低減率演算部68aは、第1適用判定部66aから第1電流過大検出信号が入力されている時には、低減率を1よりも低い所定の値に設定し、乗算器70a、70bに入力する。 When the first current excess detection signal is input from the first application determination unit 66a, the first reduction rate calculation unit 68a sets the reduction rate to a predetermined value lower than 1 and inputs it to the multipliers 70a and 70b.

これにより、第1き電回路21の単相交流電力の電流値が所定値以上である大電流発生時においては、第1き電回路21に対する電流指令値が通常時よりも低くなり、インバータ48から第1き電回路21に出力される電流が低くなるように、インバータ48の動作が制御される。これにより、一過性の大電流からインバータ48を保護することができる。 As a result, when a large current occurs in which the current value of the single-phase AC power of the first power supply circuit 21 is equal to or greater than a predetermined value, the current command value for the first power supply circuit 21 becomes lower than normal, and the operation of the inverter 48 is controlled so that the current output from the inverter 48 to the first power supply circuit 21 becomes lower. This makes it possible to protect the inverter 48 from transient large currents.

また、この際、第2き電回路22に事故が発生しておらず、第2き電回路22の単相交流電力の電流値が所定値未満である場合には、第2低減率演算部68bから乗算器70c、70dに入力される低減率が1のままである。すなわち、第2き電回路22に対する第2有効電流指令値及び第2無効電流指令値は、通常時と同じである。これにより、事故の発生していない健全な第2き電回路22に対する電力の供給を継続することができる。事故の発生していない健全な第2き電回路22に対する電力の供給を継続しつつ、事故の発生した第1き電回路21に出力される電流が低くなるようにインバータ48を制御し、一過性の大電流からインバータ48を保護することができる。 In addition, at this time, if no accident has occurred in the second power supply circuit 22 and the current value of the single-phase AC power of the second power supply circuit 22 is less than a predetermined value, the reduction rate input from the second reduction rate calculation unit 68b to the multipliers 70c and 70d remains at 1. That is, the second active current command value and the second reactive current command value for the second power supply circuit 22 are the same as those in normal times. This allows the supply of power to a healthy second power supply circuit 22 in which no accident has occurred to continue. While continuing the supply of power to a healthy second power supply circuit 22 in which no accident has occurred, the inverter 48 is controlled so that the current output to the first power supply circuit 21 in which an accident has occurred is reduced, and the inverter 48 can be protected from a transient large current.

き電システム2が、第1き電回路21の事故を検出し、事故の発生した第1き電回路21に対応する遮断器を開放し、事故の発生した第1き電回路21をき電用変電所14から切り離すと、第1き電回路21の単相交流電力の電流値が所定値未満に戻る。このため、き電システム2が、第1き電回路21をき電用変電所14から切り離した後には、第1低減率演算部68aから乗算器70a、70bに入力される低減率が1に戻り、第1き電回路21に対する電流指令値も通常時の状態に戻る。 When the power feeding system 2 detects an accident in the first power feeding circuit 21, opens the circuit breaker corresponding to the first power feeding circuit 21 in which the accident occurred, and disconnects the first power feeding circuit 21 in which the accident occurred from the power feeding substation 14, the current value of the single-phase AC power of the first power feeding circuit 21 returns to less than the predetermined value. Therefore, after the power feeding system 2 disconnects the first power feeding circuit 21 from the power feeding substation 14, the reduction rate input from the first reduction rate calculation unit 68a to the multipliers 70a and 70b returns to 1, and the current command value for the first power feeding circuit 21 also returns to the normal state.

第1き電回路21の場合と同様に、第2き電回路22の単相交流電力の電流値が所定値以上である場合には、第2適用判定部66bから第2電流過大検出信号が第2低減率演算部68bに入力されることにより、1よりも低い所定の値の低減率が、第2低減率演算部68bから乗算器70c、70dに入力される。これにより、第2き電回路22の単相交流電力の電流値が所定値以上である場合に、第2き電回路22に対する電流指令値が通常時よりも低くなり、インバータ48から第2き電回路22に出力される電流が低くなるように、インバータ48の動作が制御される。 As in the case of the first feeding circuit 21, when the current value of the single-phase AC power of the second feeding circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, a second current excess detection signal is input from the second application determination unit 66b to the second reduction rate calculation unit 68b, and a reduction rate of a predetermined value lower than 1 is input from the second reduction rate calculation unit 68b to the multipliers 70c and 70d. As a result, when the current value of the single-phase AC power of the second feeding circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, the current command value for the second feeding circuit 22 is lower than normal, and the operation of the inverter 48 is controlled so that the current output from the inverter 48 to the second feeding circuit 22 is lower.

第1き電回路21に事故が発生していない場合には、事故の発生していない健全な第1き電回路21に対する電力の供給を継続しつつ、事故の発生した第2き電回路22に出力される電流が低くなるようにインバータ48を制御し、一過性の大電流からインバータ48を保護することができる。 When no accident has occurred in the first power supply circuit 21, the inverter 48 is controlled to reduce the current output to the second power supply circuit 22 where an accident has occurred while continuing to supply power to the healthy first power supply circuit 21 where no accident has occurred, thereby protecting the inverter 48 from transient large currents.

以上、説明したように、本実施形態に係る電気鉄道用三相電力変換システム10では、制御装置56が、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に流れる電流が所定値以上であると判定した大電流発生時においては、第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に対する電流指令値を通常時よりも低くすることにより、インバータ48から第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に出力される電流が低くなるように、インバータ48の動作を制御する。 As described above, in the three-phase power conversion system 10 for electric railways according to this embodiment, when a large current occurs and the control device 56 determines that the current flowing through one of the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 is equal to or greater than a predetermined value, the control device 56 controls the operation of the inverter 48 so that the current output from the inverter 48 to one of the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 is reduced by lowering the current command value for one of the first feeder circuit 21 and the second feeder circuit 22 compared to normal times.

これにより、事故の発生していない健全な第1き電回路21及び第2き電回路22の他方に対する電力の供給を継続しつつ、事故の発生した第1き電回路21及び第2き電回路22の一方に出力される電流が低くなるようにインバータ48を制御し、一過性の大電流からインバータ48を保護することができる。電気鉄道用三相電力変換システム10が三相鉄道電源12と連系して運用される場合にも、一過性の大電流が発生した際に、健全なき電回路への影響を抑制しつつ、システムを適切に保護することができる。 This allows the inverter 48 to be controlled so that the current output to one of the first and second power supply circuits 21 and 22 in which an accident has occurred is reduced while continuing to supply power to the other of the first and second power supply circuits 21 and 22 in which an accident has occurred, thereby protecting the inverter 48 from a transient large current. Even when the three-phase power conversion system 10 for electric railways is operated in connection with the three-phase railway power source 12, when a transient large current occurs, the system can be appropriately protected while suppressing the impact on the unsound power supply circuit.

また、本実施形態に係る電気鉄道用三相電力変換システム10では、制御装置56が、インバータ48の出力を二組の単相交流電力とみて、インバータ48の動作を制御する。これにより、事故の発生したき電回路のみの電流指令値を直接的に調整することができる。健全なき電回路への影響をより適切に抑制した制御を実現することができる。 In addition, in the three-phase power conversion system 10 for electric railways according to this embodiment, the control device 56 treats the output of the inverter 48 as two sets of single-phase AC power and controls the operation of the inverter 48. This makes it possible to directly adjust the current command value of only the power supply circuit in which an accident has occurred. This makes it possible to realize control that more appropriately suppresses the impact on healthy power supply circuits.

但し、制御装置56に設定する電流指令値は、必ずしも二組の単相交流電力に対する電流指令値でなくてもよい。例えば、インバータ48から出力される三相交流電力の有効電流及び無効電流に対する電流指令値を設定し、事故の発生したき電回路に出力される電流が低くなるように、三相交流電力の有効電流及び無効電流に対する電流指令値を低くしてもよい。制御装置56に設定される電流指令値は、インバータ48の出力に関する任意の電流指令値でよい。 However, the current command values set in the control device 56 do not necessarily have to be current command values for two sets of single-phase AC power. For example, current command values for the active current and reactive current of the three-phase AC power output from the inverter 48 may be set, and the current command values for the active current and reactive current of the three-phase AC power may be lowered so that the current output to the power supply circuit where the accident occurred is lowered. The current command value set in the control device 56 may be any current command value related to the output of the inverter 48.

上記実施形態では、電流検出器54が、き電用変電所14に供給される三相交流電力の電流値を検出している。これに限ることなく、電流検出器54は、例えば、き電用変電所14で変換された後の二組の単相交流電力のそれぞれの電流値を検出する構成としてもよい。これにより、制御装置56において、二組の単相交流電力の電流値を演算する手間を省略することができる。 In the above embodiment, the current detector 54 detects the current value of the three-phase AC power supplied to the feeding substation 14. Without being limited to this, the current detector 54 may be configured to detect, for example, each current value of the two sets of single-phase AC power after conversion in the feeding substation 14. This can eliminate the need for the control device 56 to calculate the current values of the two sets of single-phase AC power.

一方、二組の単相交流電力のそれぞれの電流値を電流検出器54で検出する構成とした場合には、電流検出器54と制御装置56との間の距離などが遠くなり、電流検出器54の配置の構成などが複雑になってしまう可能性がある。上記実施形態のように、電流検出器54が、き電用変電所14に供給される三相交流電力の電流値を検出する構成とした場合には、例えば、電流検出器54の配置の構成などを簡単にすることができる。 On the other hand, if the current detector 54 is configured to detect the current value of each of the two sets of single-phase AC power, the distance between the current detector 54 and the control device 56 may become large, and the layout configuration of the current detector 54 may become complicated. If the current detector 54 is configured to detect the current value of the three-phase AC power supplied to the feeding substation 14 as in the above embodiment, for example, the layout configuration of the current detector 54 may be simplified.

上記実施形態では、き電用変電所14に接続されるき電回路の数を2つとしている。き電用変電所14に接続されるき電回路の数は、2つに限ることなく、3つ以上でもよい。き電回路の数が3つ以上である場合には、制御装置56は、電流検出器54で検出された電流値を基に、複数のき電回路のそれぞれに流れる電流が所定値以上か否かを判定し、複数のき電回路のそれぞれに流れる電流が所定値未満と判定した通常時においては、インバータ48の出力に関する所定の電流指令値を設定することにより、複数のき電回路のそれぞれに対して所定の有効電流及び無効電流を供給するように、インバータ48の動作を制御し、複数のき電回路のいずれかに流れる電流が所定値以上であると判定した大電流発生時においては、電流指令値を通常時よりも低くすることにより、インバータ48から所定値以上と判定したき電回路に出力される電流が低くなるように、インバータ48の動作を制御する構成とすればよい。 In the above embodiment, the number of feeding circuits connected to the feeding substation 14 is two. The number of feeding circuits connected to the feeding substation 14 is not limited to two, and may be three or more. When the number of feeding circuits is three or more, the control device 56 determines whether the current flowing through each of the multiple feeding circuits is equal to or greater than a predetermined value based on the current value detected by the current detector 54, and in normal times when it is determined that the current flowing through each of the multiple feeding circuits is less than the predetermined value, the control device 56 controls the operation of the inverter 48 so as to supply a predetermined active current and reactive current to each of the multiple feeding circuits by setting a predetermined current command value for the output of the inverter 48, and in high current generation times when it is determined that the current flowing through any of the multiple feeding circuits is equal to or greater than a predetermined value, the control device 56 controls the operation of the inverter 48 so as to lower the current command value compared to normal times so as to lower the current output from the inverter 48 to the feeding circuit determined to be equal to or greater than the predetermined value.

上記実施形態では、三相鉄道電源12の一例として、回転機を挙げている。三相鉄道電源12は、回転機に限ることなく、き電回路の事故発生時の一過性の大電流に対して一定の供給能力を有し、事故の発生の際にも運転を継続することが可能な任意の電源でよい。 In the above embodiment, a rotating machine is given as an example of the three-phase railway power source 12. The three-phase railway power source 12 is not limited to a rotating machine, and may be any power source that has a certain supply capacity for a transient large current when an accident occurs in the power supply circuit and can continue operation even when an accident occurs.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

2…き電システム、 10…電気鉄道用三相電力変換システム、 12…三相鉄道電源、 14…き電用変電所、 21、22…き電回路、 23、24…電車、 30、32…電力系統、 40…受電用変圧器、 42…コンバータ用変圧器、 44…コンバータ、 46…直流コンデンサ、 48…インバータ、 50…インバータ用変圧器、 52…送電用変圧器、 54…電流検出器、 56…制御装置、 60…指令値生成部、 62…電流値演算部、 64…運用状態信号入力部、 66a…第1適用判定部、 66b…第2適用判定部、 68a…第1低減率演算部、 68b…第2低減率演算部、 70a~70d…乗算器、 72…制御信号生成部
Description of the Related Art 2... Feeding system, 10... Three-phase power conversion system for electric railways, 12... Three-phase railway power source, 14... Feeding substation, 21, 22... Feeding circuit, 23, 24... Train, 30, 32... Power system, 40... Receiving transformer, 42... Converter transformer, 44... Converter, 46... DC capacitor, 48... Inverter, 50... Inverter transformer, 52... Transmission transformer, 54... Current detector, 56... Control device, 60... Command value generation unit, 62... Current value calculation unit, 64... Operational state signal input unit, 66a... First application determination unit, 66b... Second application determination unit, 68a... First reduction rate calculation unit, 68b... Second reduction rate calculation unit, 70a to 70d... Multipliers, 72... Control signal generation unit

Claims (4)

三相交流電力を複数の単相交流電力に変換し、前記複数の単相交流電力を複数のき電回路に供給するき電用変電所と、
三相交流電力を別の三相交流電力に変換し、変換後の前記三相交流電力を前記き電用変電所に供給する三相鉄道電源と、
を備えたき電システムに用いられ、前記三相鉄道電源と連系して運用される電気鉄道用三相電力変換システムであって、
三相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから出力される直流電力を前記コンバータに供給される三相交流電力と異なる別の三相交流電力に変換し、変換後の三相交流電力を前記き電用変電所に供給するインバータと、
前記き電用変電所に供給される前記三相交流電力の電流値、又は前記複数のき電回路に供給される前記複数の単相交流電力のそれぞれの電流値を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出された前記電流値を基に、前記インバータによる前記直流電力から前記三相交流電力への変換の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記電流検出器で検出された前記電流値を基に、前記複数のき電回路のそれぞれに流れる電流が所定値以上か否かを判定し、
前記複数のき電回路のそれぞれに流れる電流が前記所定値未満と判定した通常時においては、前記インバータの出力に関する所定の電流指令値を設定することにより、前記複数のき電回路のそれぞれに対して所定の有効電流及び無効電流を供給するように、前記インバータの動作を制御し、
前記複数のき電回路のいずれかに流れる電流が前記所定値以上であると判定した大電流発生時においては、前記電流指令値を前記通常時よりも低くすることにより、前記インバータから前記所定値以上と判定した前記き電回路に出力される電流が低くなるように、前記インバータの動作を制御する
電気鉄道用三相電力変換システム。
a feeding substation that converts three-phase AC power into a plurality of single-phase AC powers and supplies the plurality of single-phase AC powers to a plurality of feeding circuits;
a three-phase railway power source that converts three-phase AC power into another three-phase AC power and supplies the converted three-phase AC power to the feeding substation;
A three-phase power conversion system for electric railways used in a power feeding system including the above-mentioned three-phase railway power source,
A converter that converts three-phase AC power into DC power;
an inverter that converts DC power output from the converter into another three-phase AC power different from the three-phase AC power supplied to the converter, and supplies the converted three-phase AC power to the feeding substation;
a current detector that detects a current value of the three-phase AC power supplied to the feeding substation or a current value of each of the plurality of single-phase AC powers supplied to the plurality of feeding circuits;
a control device that controls an operation of converting the DC power into the three-phase AC power by the inverter based on the current value detected by the current detector;
Equipped with
The control device includes:
determining whether or not a current flowing through each of the plurality of feeding circuits is equal to or greater than a predetermined value based on the current value detected by the current detector;
In a normal state in which it is determined that the current flowing through each of the plurality of feeding circuits is less than the predetermined value, a predetermined current command value related to an output of the inverter is set, thereby controlling the operation of the inverter so as to supply a predetermined active current and a predetermined reactive current to each of the plurality of feeding circuits;
When a large current occurs and it is determined that the current flowing through any of the plurality of power supply circuits is equal to or greater than the predetermined value, the current command value is set lower than in the normal state, thereby controlling the operation of the inverter so that the current output from the inverter to the power supply circuit determined to be equal to or greater than the predetermined value is reduced.
前記複数のき電回路の数は、2つであり、
前記き電用変電所は、前記三相鉄道電源及び前記インバータから供給された前記三相交流電力を二組の単相交流電力に変換し、前記二組の単相交流電力を前記2つのき電回路に供給し、
前記制御装置は、前記インバータの出力を前記二組の単相交流電力とみて、前記インバータの動作を制御する請求項1記載の電気鉄道用三相電力変換システム。
The number of the plurality of feeding circuits is two,
the feeding substation converts the three-phase AC power supplied from the three-phase railway power source and the inverter into two sets of single-phase AC power, and supplies the two sets of single-phase AC power to the two feeding circuits;
2. The three-phase power conversion system for electric railways according to claim 1, wherein the control device controls the operation of the inverter by regarding the outputs of the inverter as the two sets of single-phase AC power.
前記制御装置は、前記2つのき電回路のそれぞれに対する有効電流指令値及び無効電流指令値を設定し、前記2つのき電回路の一方に流れる電流が前記所定値以上であると判定した前記大電流発生時においては、前記2つのき電回路の前記一方に対する前記有効電流指令値及び前記無効電流指令値を前記通常時よりも低くすることにより、前記インバータから前記2つのき電回路の前記一方に出力される電流が低くなるように、前記インバータの動作を制御する請求項2記載の電気鉄道用三相電力変換システム。 The control device sets active and reactive current command values for each of the two power supply circuits, and when a large current occurs and it is determined that the current flowing through one of the two power supply circuits is equal to or greater than the predetermined value, the control device controls the operation of the inverter so that the current output from the inverter to one of the two power supply circuits is reduced by lowering the active and reactive current command values for one of the two power supply circuits compared to the normal state. The three-phase power conversion system for electric railways described in claim 2. 前記電流検出器は、前記き電用変電所に供給される前記三相交流電力の電流値を検出し、
前記制御装置は、前記電流検出器によって検出された前記三相交流電力の電流値に対して所定の演算を行うことにより、前記三相交流電力の電流値から前記2つのき電回路の前記二組の単相交流電力の電流値を演算し、前記2つのき電回路のそれぞれに流れる電流が前記所定値以上か否かを判定する請求項2又は3に記載の電気鉄道用三相電力変換システム。
The current detector detects a current value of the three-phase AC power supplied to the feeding substation,
4. The three-phase power conversion system for electric railways according to claim 2 or 3, wherein the control device calculates current values of the two sets of single-phase AC power of the two feeding circuits from the current values of the three-phase AC power by performing a predetermined calculation on the current values of the three-phase AC power detected by the current detector, and determines whether the current flowing in each of the two feeding circuits is equal to or greater than the predetermined value.
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