(57)【要約】【課題】  低温時の電力貯蔵式き電線電圧補償装置の利用率を向上する。【解決手段】  二次電池１の温度が所定値ＴＨ１より低いとき、き電線７００側に出力する出力電圧を並列接続される変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０以上とし、力行車両６００へ二次電池１から優先的に電力を供給し、この放電により二次電池発熱量を増やし、電池温度を上昇させる。【効果】  二次電池内部抵抗値を下げ、充放電損失を抑え、電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体として効率及び利用率を向上する。【選択図】  図１
2006151093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
き電線と二次電池との間で双方向に電力の授受を行うように接続された電力変換器と、この電力変換器により、き電線の余剰電力を前記二次電池に充電させ、力行車両によるき電線の電力需要に対して前記二次電池から放電させる制御装置を備えた電力貯蔵式き電線電圧補償装置において、予定の放電開始条件を満足したとき前記二次電池から前記き電線側への放電を開始させる放電開始手段と、前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、この検出温度が所定温度より低くなったことに応動して、前記放電開始条件を拡大する放電条件拡大手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項２】
請求項１において、前記放電開始条件は、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の放電開始電圧まで低下したことであり、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項３】
請求項１において、前記放電開始条件は、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の放電開始電圧まで低下したことであり、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を、き電線に給電する変電所の無負荷時出力電圧以上に引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項４】
請求項１において、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の充電開始電圧より高いとき前記二次電池に充電させる充電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧より低い放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させる放電開始手段とを備え、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項５】
請求項１において、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の充電開始電圧より高いとき前記二次電池に充電させる充電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧より低い放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させる放電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧と前記放電開始電圧との間にあるとき前記二次電池の充電率を予定充電率に近づけるように充放電制御する充電率制御手段とを備え、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項６】
請求項１において、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の充電開始電圧より高いとき前記二次電池に充電させる充電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧より低い放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させる放電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧と前記放電開始電圧との間にあるとき前記二次電池の充電率を予定充電率に近づけるように充放電制御する充電率制御手段とを備え、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の温度が第１の所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げる手段と、前記二次電池の温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度より高くなったとき、前記放電開始電圧を引下げる手段とを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項７】
請求項１において、き電線に給電する変電所の無負荷時の出力電圧よりも高い充電開始電圧を設定する充電開始電圧設定手段と、前記変電所の無負荷時の出力電圧よりも低い放電開始電圧を設定する放電開始電圧設定手段と、前記二次電池の温度が所定温度より低くなったとき前記放電開始電圧を前記変電所の無負荷時の出力電圧よりも高く引上げる手段と、前記電力変換器のき電線側電圧を、前記充電開始電圧と前記放電開始電圧との間に収めるように、前記電力変換器を制御する電圧制御系とを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項８】
請求項７において、前記電力変換器のき電線側電圧を検出する電圧検出器と、前記二次電池の端子電圧を検出する電池電圧検出器と、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出器と、前記二次電池の温度を検出する温度検出器と、前記二次電池の端子電圧検出値と電流検出値に基き前記二次電池の充電率を算出する充電率算出手段と、前記二次電池に対する充電率の目標値を設定する充電率目標設定手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧と前記放電開始電圧との間にあるとき、前記二次電池の充電率を前記充電率の目標値に近づくように前記電力変換器を制御する充電率制御系とを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項９】
請求項１において、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の充電開始電圧より高いとき前記二次電池に充電させる充電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧より低い放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させる放電開始手段と、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧と前記放電開始電圧との間にあるとき前記二次電池の充電率を予定の目標値に近づけるように充放電制御する充電率制御手段とを備え、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の温度が所定温度より低くなったとき、前記充電率の目標値を引上げるとともに前記放電開始電圧を引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１０】
請求項１において、予定の充電開始条件を満足したとき前記き電線側から前記二次電池への充電を開始させる充電開始手段と、前記き電線での運行ダイヤの終電時刻の近傍で前記放電開始条件を拡大する第２の放電条件拡大手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記充電開始手段は、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させる手段を含み、前記第２の放電条件拡大手段は、前記き電線での運行ダイヤの終電時刻の近傍で、前記放電開始電圧を引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１２】
請求項１において、前記二次電池からの放電電流を制限する放電電流制限手段を備え、前記放電条件拡大手段は、前記二次電池の検出温度が所定温度より低くなったとき、前記放電電流制限手段による制限値を引上げる手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１３】
変電所から給電されるき電線に接続された２組の電圧補償装置と、これらの電圧補償装置にそれぞれ備えられた二次電池と、前記電圧補償装置のき電線側と前記二次電池との間で双方向に電力の授受を行うように前記各電圧補償装置にそれぞれ備えられた電力変換器と、これらの電力変換器により、き電線の余剰電力を前記二次電池に充電させ、力行車両によるき電線側の電力需要に対して前記二次電池から放電させるそれぞれの制御装置を備えた電力貯蔵式き電線電圧補償装置において、それぞれの電圧補償装置に設けられ、予定の放電開始条件を満足したとき前記二次電池から前記電力変換器のき電線側への放電を開始させる放電開始手段と、それぞれの前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、これらの検出温度の少なくとも一方が所定温度より低くなったことに応動して、一方の電圧補償装置の前記放電開始条件を拡大する放電条件拡大手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記放電条件拡大手段は、一方の電圧補償装置の放電開始条件を拡大した状態から、予定の条件を満足したとき、一方の電圧補償装置の放電開始条件を元に戻すとともに、他方の電圧補償装置の放電開始条件を拡大する手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記予定の条件を、一方の電圧補償装置内の二次電池の充電率が予定値まで低下したこと又は他方の電圧補償装置内の二次電池の充電率が予定値まで上昇したことに設定する手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償装置。
【請求項１６】
き電線と二次電池との間で双方向に電力の授受を行うように接続された電力変換器により、き電線の余剰電力を前記二次電池に充電させ、力行車両によるき電線の電力需要に対して前記二次電池から放電させる電力貯蔵式き電線電圧補償方法において、予定の放電開始条件を満足したとき前記二次電池から前記き電線側への放電を開始させるステップと、前記二次電池の温度を検出するステップと、この検出温度が所定温度より低くなったことに応動して、前記放電開始条件を拡大するステップを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償方法。
【請求項１７】
請求項１６において、前記放電開始条件は、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の放電開始電圧まで低下したことであり、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げるステップを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償方法。
【請求項１８】
請求項１６において、前記放電開始条件は、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の放電開始電圧まで低下したことであり、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を、き電線に給電する変電所の無負荷時出力電圧以上に引上げるステップを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償方法。
【請求項１９】
請求項１６において、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の充電開始電圧より高いとき前記二次電池に充電させるステップと、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧より低い放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させるステップと、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げるステップを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償方法。
【請求項２０】
請求項１６において、前記電力変換器のき電線側電圧が予定の充電開始電圧より高いとき前記二次電池に充電させるステップと、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧より低い放電開始電圧より低いとき前記二次電池に放電させるステップと、前記電力変換器のき電線側電圧が前記充電開始電圧と前記放電開始電圧との間にあるとき前記二次電池の電圧を予定の充電電圧に近づけるように充放電制御するステップと、前記二次電池の温度が前記所定温度より低くなったとき、前記放電開始電圧を引上げるステップを備えたことを特徴とする電力貯蔵式き電線電圧補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気鉄道のき電線に対し、電力変換器を介して二次電池を接続し、き電線の余剰電力を吸収し、力行車両による電力需要に二次電池から給電する電力貯蔵式き電線電圧補償装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、変電所からの電力を電気車両に供給するき電系統では、電気車両は節電などを目的として回生ブレーキを利用している。この回生ブレーキは、電気車両の持つ運動エネルギーを車載のインバータにより電気エネルギーに変換し、き電線に回生して電気車両の減速を行うものである。この回生ブレーキにより発生した電気エネルギーは、他の電気車両の力行エネルギーとして消費することで、き電システムの省エネ化が図れる。
【０００３】
しかし、回生車両の近くで必要とされている以上の電気エネルギー、つまり余剰回生電力が発生すると、回生車両の受電点電圧が上昇するので、車両は、過電圧保護のため、ブレーキを回生ブレーキから機械ブレーキに変更せざるを得ない。このため、電気車両の乗り心地を悪化させるばかりでなく、き電システムの省エネ性も悪化する。
【０００４】
この問題に対し、余剰電力を電力貯蔵装置に貯蔵し、電気車両力行時のエネルギーとして放電する方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、電力貯蔵装置と電力変換器を含むき電線電圧補償装置の制御方法が開示されている。ここでは、電力貯蔵装置として電気二重層キャパシタを用い、き電線電圧が上限値を超えると、電力貯蔵装置へ充電し、き電線電圧が下限値を下回ると、電力貯蔵装置から放電させ、き電線電圧の変動を抑制している。さらに、き電線電圧が所定範囲内では、電気二重層キャパシタの電圧が一定となるように、き電線との間で充放電を行っている。これにより、回生電力を有効活用し、電力貯蔵装置の充電率を制御し、機器の安定した動作を確保している。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−９１４１５号公報（全体）
【非特許文献１】明電時報、通巻２８７号、２００２、Ｎｏ．６、Ｐ．４−７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記非特許文献１の技術において、電力貯蔵装置に二次電池を用いた場合、二次電池は低温時には内部抵抗値が大きくなり、充放電可能な電力が制限され、機器の利用率が低下してしまう問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、低温状態でも、二次電池にき電線電圧補償装置として要求される充放電可能電力を確保し、装置全体としての利用率を向上できる電力貯蔵式き電線電圧補償装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はその一面において、き電線と二次電池との間で双方向に電力の授受を行うように接続された電力変換器により、き電線の余剰電力を二次電池に充電させ、力行車両による電力需要に対して二次電池から給電するき電システムにおいて、き電線側の電圧が低下するような予定の放電開始条件を満足したとき、二次電池からき電線側への放電を開始させるようにするとともに、二次電池の温度が所定温度より低くなったとき、前記の放電開始条件を拡大することを特徴とする。
【００１０】
本発明の望ましい実施態様においては、二次電池の温度が所定の温度より低いとき、この二次電池から放電を開始させる放電開始電圧を高く切換え、二次電池からの放電を促進する。
【００１１】
本発明は他の一面において、変電所から給電されるき電線に２組の電圧補償装置が接続されている場合において、いずれかの二次電池の温度が低下したとき、２組の電圧補償装置相互間で充放電を行うように制御する。
【００１２】
本発明の望ましい実施態様においては、二次電池の温度が所定の温度より低いとき、２組の電圧補償装置の放電開始条件を交互に拡大することによって、２組の電圧補償装置相互間で交互に充放電を行うように制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の望ましい実施態様によれば、低下した二次電池の温度を所定の温度に回復させることにより、二次電池の内部抵抗を低下させ、充放電損失を低下させることができる。
【００１４】
本発明の望ましい実施態様によれば、充放電電力を増大でき、電圧補償装置全体としての利用率を向上することができる。
【００１５】
本発明によるその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の説明によって明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の実施例：
本発明の第１の実施例について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図である。電力貯蔵式き電線電圧補償装置（以下、単に電圧補償装置）１００と、変電所５００、電気車両６００、き電線７００、及びレール７０１を示す。電圧補償装置１００は、き電線７００とレール７０１を介して、変電所５００と車両６００に並列接続される。電圧補償装置１００は、主回路部３００と制御部２００により構成されており、まず、主回路部３００について説明する。
【００１８】
主回路部３００において、二次電池１は、電力変換器２０を介して、き電線７００及びレール７０１に接続される。本実施例では、電力変換器２０として双方向チョッパすなわちＤＣ／ＤＣコンバータであり、スイッチング部２２を、２つのフィルタ部２１と２３で挟む形に構成されている。スイッチング部２２は、ＩＧＢＴ５とＩＧＢＴ６の直列体と、それぞれのＩＧＢＴに逆並列接続されたフリーホイールダイオード７、８を備えている。２つのフィルタ部２１，２３は、それぞれリアクトル２及び４と、コンデンサ３からなる。良く知られているように、双方向チョッパ２０は、そのＰＷＭ制御により、二次電池１の端子電圧を昇圧してき電線７００に放電させ、また、き電線７００の電圧を降圧して二次電池１に充電する機能を有する。
【００１９】
次に、制御部２００について説明する。
【００２０】
制御部２００は、電圧制御系（ＡＶＲ）２２０、充電率制御系２３０、及び電流制御系（ＡＣＲ）２４０を備えている。電圧制御系２２０は、電力変換器２０のき電線側電圧（コンデンサ電圧）Ｖｄｃを電圧検出器１３により検出し、これを所定範囲内に収めるように、電圧制御器２０３において、二次電池１への充放電電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。＋は充電電流指令、−は放電電流指令となる。具体的には、電力変換器２０のき電線側（コンデンサ３）電圧Ｖｄｃが、充電開始電圧Ｖａｂｓ以上であれば、ＶａｂｓとＶｄｃの偏差を低減するよう、二次電池１の充電電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。したがって、充電開始電圧Ｖａｂｓは、電力変換器２０のき電線側電圧Ｖｄｃの上限値ということができ、この電圧を超えないように、二次電池1への充電により、電力を吸収している。一方、き電線側電圧Ｖｄｃが、放電開始電圧算出器２０１の出力値である放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ以下であれば、この電圧Ｖｄｉｓｃとき電線側電圧Ｖｄｃの偏差を低減するよう、二次電池１の放電（マイナスの充電）電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。すなわち、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃは、電力変換器２０のき電線側電圧Ｖｄｃの下限値ということができ、き電線側電圧Ｖｄｃがこの電圧Ｖｄｉｓｃを下回ることがないように、電圧制御器（ＡＶＲ）２０３により、二次電池１の放電により電力を供給させている。
【００２１】
さて、充電制御において、力行車両６００で消費しきれない余剰回生電力のみを二次電池１へ吸収するように、き電線側電圧Ｖｄｃの上限値である充電開始電圧Ｖａｂｓを、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より数十［Ｖ］高い値とする。き電線電圧の定格値が１５００［Ｖ］であるとき、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０は、例えば、１６００［Ｖ］程度である。
【００２２】
また、き電線電圧が低下したときに、電圧補償装置１００が、二次電池１からき電線７００へ放電させ、この電圧低下を補償するように、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃは、充電開始電圧Ｖａｂｓや前記無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より低い値とする。
【００２３】
充電率制御系２３０は、充電率算出器２０２と充電率制御器２０４を備えている。充電率算出器２０２は、電圧検出器１２及び電流検出器１１で検出された二次電池端子電圧検出値Ｖｂａｔと二次電池充電電流検出値Ｉｂａｔより、二次電池１の充電率ＳＯＣを算出する。例えば、充電率ＳＯＣは、図２の特性を考慮して、次のようにして算出することができる。
【００２４】
図２は、二次電池１の充電率ＳＯＣ対電池端子電圧Ｖｂａｔ特性の一例グラフである。電池端子電圧Ｖｂａｔは、電池電圧ＯＣＶと内部抵抗Ｒによる電圧降下ＲＩｂａｔの和であり、図２に示すように、Ｖｂａｔ＝ＯＣＶ＋ＲＩｂａｔである。内部抵抗Ｒは温度によって大きく変化するので、これを含めた図２の特性を加味し、検出した端子電圧Ｖｂａｔと電流Ｉｂａｔから、充電率算出器２０２は充電率ＳＯＣを演算する。ここでは、図２に示したように、充電率の上限を８０［％］、下限を２０［％］とし、積極的に電圧補償が要求されない状態での目標充電率ＳＯＣ＿ｒｅｆを３０［％］とした場合について説明を進める。充電率制御器２０４は、この３０［％］の固定値である充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆと、充電率算出器２０２により算出された充電率ＳＯＣの偏差を低減するよう、二次電池１の充放電電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
【００２５】
電流制御系（ＡＣＲ）２４０は、電流指令値を選択する切替えスイッチ２０５、電流指令値を制限するリミッタ２０６，２０７、電流制御器２０８、ｄｕｔｙ比算出器２０９、並びにゲート信号発生器２１０を備えている。切替えスイッチ２０５は、その出力値である電流指令値を、電力変換器２０のき電線側電圧Ｖｄｃがどの範囲にあるかによって切替える。
【００２６】
まず、き電線側電圧Ｖｄｃが、放電開始電圧（下限値）Ｖｄｉｓｃ以上でかつ充電開始電圧（上限値）Ｖａｂｓ未満であれば、積極的な電圧補償運転は必要ではないので、充電率制御器２０４の出力値によって、ＡＣＲ２４０を動作させる。したがって、前述したように、３０［％］の固定値である充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆとなるように、充放電を制御する。
【００２７】
一方、き電線側電圧Ｖｄｃが、上記以外であれば、積極的電圧補償動作が必要であり、電圧制御器２０３の出力値を電流指令値Ｉｒｅｆとしてリミッタ２０６に出力する。リミッタ２０６は、切替えスイッチ２０５の出力値である電流指令値Ｉｒｅｆと、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを入力する。そして、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃが、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０（例えば、１６００［Ｖ］）より小さいとき、電流指令値Ｉｒｅｆの上限つまりき電線から電力を吸収する充電電流は、機器定格で定められた上限値まで許容する。しかし、二次電池１からき電線へ電力を供給する場合には、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃが低い状況においては、急を要しないので、放電側のマイナスの電流については、定格値未満に制限し、穏かな放電を行い、二次電池１の放電効率を向上させる。
【００２８】
次に、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃが、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０以上に設定されているときは、後述する二次電池１の暖機運転が要求されている状況にあることから、電流指令値Ｉｒｅｆに対する放電側電流リミット値を定格値まで広げる。これにより、機器定格値まで放電電流を流すことができ、二次電池１での内部発熱を大きくすることができる。
【００２９】
リミッタ２０７は、二次電池１の過充電・過放電を防ぐ役目を持ち、リミッタ２０６の出力値と充電率算出器２０２の出力値ＳＯＣを入力する。まず、充電率ＳＯＣが、前述した許容変動範囲２０〜８０［％］内にあれば、機器定格で決定される値まで電流指令値を許容する。一方、充電率ＳＯＣが許容変動範囲８０［％］以上であれば、リミッタ２０７の充電方向のリミット値をゼロに、充電率ＳＯＣが許容変動範囲２０［％］以下であれば、リミッタ２０７の放電方向のリミット値をゼロにし、電流制御器２０８に出力する。これにより、二次電池１の過充電・過放電を防ぐことができる。
【００３０】
リミッタ２０６、リミッタ２０７により制限された電流指令値は、新たな電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｎｅｗとなり、電流制御器２０８に入力される。電流制御器２０８は、リミッタ２０７より入力される電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｎｅｗと、電流検出器１１により検出された二次電池充放電電流Ｉｂａｔを入力し、両者の偏差が小さくなるように、双方向チョッパ２０の二次電池側出力電圧指令値を算出する。ｄｕｔｙ比算出器２０９は、電流制御器２０８より入力された電圧指令値から、ＩＧＢＴ５，６のｄｕｔｙ比を算出し、ゲート信号発生器２１０に出力する。ゲート信号発生器２１０は、ｄｕｔｙ比算出器２０９より入力されたｄｕｔｙ比と、搬送波である三角波を基に、ＩＧＢＴ５，６のゲート信号を発生する。
【００３１】
以上により、本実施例の電力貯蔵式き電線電圧補償装置１００は、電力変換器２０のき電線側電圧Ｖｄｃが充電開始電圧（上限値）Ｖａｂｓを超えれば、き電線７００より急ぎ電力を吸収して、き電線電圧の上昇を抑制する。また、き電線側電圧Ｖｄｃが放電開始電圧（下限値）Ｖｄｉｓｃを下回れば、き電線に向けて電力を緩やかに放出して、き電線電圧の低下を抑制する。さらに、き電線側電圧Ｖｄｃが、Ｖｄｉｓｃ以上Ｖａｂｓ以下で、積極的な電圧補償が不要な状態にあれば、二次電池１の充電率ＳＯＣを目標値ＳＯＣ＿ｒｅｆ（３０［％］）に向けて充放電制御を実行する。
【００３２】
次に、本実施例の要部である放電開始電圧算出器２０１の動作について説明する。
【００３３】
放電開始電圧算出器２０１は、二次電池１の温度を検出する温度検出器１０の検出値Ｔｂａｔを入力し、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを出力する。
【００３４】
図３は、本発明の第1の実施例における二次電池１の温度Ｔｂａｔと放電開始電圧Ｖｄｉｓｃの関係図である。二次電池１の温度Ｔｂａｔが、通常の温度、例えば、第２の所定温度ＴＨ２（例えば、１０［℃］）以上の場合、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より低い第１の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ１にしておく。しかし、二次電池１の温度Ｔｂａｔが、第１の所定温度ＴＨ１（例えば、０［℃］）を下回ると、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０よりも高く、かつ充電開始電圧Ｖａｂｓ未満の第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２に切替える。さらに、再び、二次電池１の温度Ｔｂａｔが、第２の所定温度ＴＨ２まで上昇すれば、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを第１の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ１に戻す。これにより、通常、電圧補償装置１００は、き電線側電圧Ｖｄｃが十分に低下したときだけ、電圧維持のための放電を行う。放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ１は、無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０よりも数百［Ｖ］低く設定することが望ましい。
【００３５】
一方、二次電池１の温度Ｔｂａｔが低下した場合については、充放電による電圧制御の干渉を防ぐため、第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２を、無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０と充電開始電圧Ｖａｂｓの間の値とする。
【００３６】
また、第１，第２の所定温度ＴＨ１，ＴＨ２は、機器容量に許容される変動幅により決まる。例えば、機器容量許容変動幅が２０％である場合、第１の所定温度ＴＨ１は、二次電池１の最大充放電電流が１０［％］減るときの温度とすればよい。第２の所定温度ＴＨ２は、コンデンサ３の電圧がばたつきを起こさないよう、数［℃］以上高い温度とする。ここでは、温度Ｔｂａｔに対する放電開始電圧Ｖｄｉｓｃの関係にヒステリシス特性を持たせることで、コンデンサ３の電圧のばたつきを抑制している。
【００３７】
図４は、本発明の第1の実施例の変形例における二次電池１の温度Ｔｂａｔと放電開始電圧Ｖｄｉｓｃの関係図である。コンデンサ３の電圧のばたつきを抑制するため、図３に代えて、図４の特性を持たせることもできる。すなわち、電池温度Ｔｂａｔが、第２の所定温度ＴＨ２から第１の所定温度ＴＨ１に下がるに伴ない、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを連続的に上昇させる。これにより、電池温度Ｔｂａｔの低下に応じて、放電の機会を増大して、二次電池の温度を上昇させ、充放電効率を高めるとともに、滑らかな放電開始電圧Ｖｄｉｓｃの変化によって、電力変換器のき電線側電圧Ｖｄｃのばたつきを無くすことができる。
【００３８】
このようにして、二次電池検出温度Ｔｂａｔが下がると、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃが上昇し、二次電池１から放電して電力変換器のき電線側電圧（コンデンサ３の電圧）Ｖｄｃが上昇する。この状況で、車両６００が加速すると、電圧補償装置１００の放電可能電力よりも車両６００の力行に要する電力が小さければ、全力行エネルギーを電圧補償装置１００から供給できる。また、電圧補償装置１００の放電可能電力よりも車両６００の力行用電力が大きい場合は、電圧補償装置１００と変電所５００の両方から車両６００への電力供給がなされ、電圧補償装置１００は、最大放電電力で放電運転を行う。したがって、いずれの条件においても、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを高くすることにより、力行車両への電力供給を優先でき、二次電池１の発熱を大きくすることができ、その温度上昇による内部抵抗低下による充放電効率の向上が期待できる。
【００３９】
また、二次電池１の温度検出値Ｔｂａｔと放電開始電圧Ｖｄｉｓｃの関係にヒステリシス特性を持たせ、あるいは放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを連続的に変化させることにより、電池温度がふらついても、電力変換器２０のき電線側電圧Ｖｄｃがばたつくことはない。
【００４０】
本実施例の動作例を、図３を用いて説明する。
【００４１】
図５は、本発明の第１の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の動作波形図であり、上から順に、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃとき電線側電圧（コンデンサ電圧）Ｖｄｃ、充電率ＳＯＣ、並びに二次電池１の温度Ｔｂａｔを示す。時刻ｔ１において、検出温度Ｔｂａｔが第１の所定温度ＴＨ１を下回ったとする。このとき、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃは、変電所の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より低い値である第１の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ１から、Ｖｄｃ０より高い第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２に切替わる。これにより、ＡＶＲ２２０内の電圧制御器２０３の働きにより、電力変換器２０が二次電池１の電力をき電線側のコンデンサ３へ放電させ、その電圧ＶｄｃをＶｄｉｓｃ２まで上昇させる。時刻ｔ２において、車両が加速を開始すると、この実施例の電圧補償装置１００は放電を開始する。このとき、電力変換器２０のき電線側（コンデンサ３の）電圧Ｖｄｃは、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より高いため、力行車両６００への電力供給は、電圧補償装置から優先的に供給される。この二次電池１からの放電に伴なう電池の内部発熱により、時刻ｔ３において、二次電池１の温度Ｔｂａｔが第２の所定温度ＴＨ２を超える。このため、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃは、第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２から第１の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ１に戻る。時刻ｔ３の直後は、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃが低下することにより、二次電池１からの電力供給が絶たれ、コンデンサ３に蓄積された電荷は車両に放出されるため、コンデンサ電圧Ｖｄｃは低下する。しかし、この電圧Ｖｄｃが、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ以下となるため、再び二次電池１から放電される。時刻ｔ４において、車両の力行が終了したとする。このため、コンデンサ３は、変電所５００の出力電力により充電される。またこのとき、コンデンサ電圧Ｖｄｃは、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ以上で充電開始電圧Ｖａｂｓ未満となり、本実施例の電圧補償装置１００の電流指令値Ｉｒｅｆは、充電率制御器２０４からの電流指令値が選択される。したがって、二次電池１の充電率ＳＯＣが、充電率指令値、例えば３０［％］に追従するよう、充放電がなされる。
【００４２】
時刻ｔ５において、車両６００が回生運転を開始し、余剰回生電力が発生したとする。余剰回生電力の発生に伴ない、コンデンサ３はこの回生電力により充電される。そして、その電圧Ｖｄｃが充電開始電圧Ｖａｂｓを超えた時点で、本実施例の電圧補償装置１００の電流指令値Ｉｒｅｆは電圧制御器２０３からの指令に切替わり、二次電池１への充電がなされ、き電線７００から回生電力を吸収する。
【００４３】
この実施例によれば、低温時に、二次電池での発熱を大きくして二次電池の温度を高め、その内部抵抗低下により充放電効率を向上でき、電圧補償装置の利用率を向上できる。
【００４４】
また、二次電池の温度と電圧補償装置の放電開始電圧の関係にヒステリシス特性を持たせ、あるいは放電開始電圧を連続的に変化させることにより、コンデンサ電圧のばたつきを抑制できる。
【００４５】
第２の実施例：
本発明の第２の実施例を、図６及び図７を参照して説明する。
【００４６】
図６は、本発明の第２の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図である。本実施例と第１の実施例との差は、二次電池の温度が低くなったとき、予め、その充電率を高める制御を行うことである。充電率が高くなった後に、第１の実施例と同じく、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを、変電所の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より高い第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２に変更する。これにより、放電運転前に、放電できる電力量を増やしておくことができるため、より大きい放電運転時の温度上昇が見込まれる。
【００４７】
以下、図１と同一機能部には同一符号をつけ、重複説明を防ぎ、先の実施例と異なる点のみ説明する。
【００４８】
充電率指令値算出器２５０は、二次電池１の温度を検出する温度検出器１０で検出された温度検出値Ｔｂａｔが、第１の所定温度ＴＨ１以下であれば、充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆを通常の指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆ１より高い値ＳＯＣ＿ｒｅｆ２に切替える。したがって、その出力値ＳＯＣ＿ｒｅｆが、充電率制御器２０４の充電率指令となり、充電率を制御する。放電開始電圧算出器２６０は、充電率ＳＯＣと充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆと、二次電池温度検出値Ｔｂａｔを入力する。そして、次の条件を満たすとき、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より高い第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２に切替える。すなわち、充電率指令値がＳＯＣ＿ｒｅｆ２で、かつ充電率ＳＯＣが指令値と一致し、なおかつ温度検出値Ｔｂａｔが第２の所定温度ＴＨ２以下の条件である。また、二次電池温度検出値Ｔｂａｔが、第２の所定温度ＴＨ２以上となれば、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より低い第１の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ１に戻す。電流制御系２４０は、第１の実施例と同一の動作をする。
【００４９】
図７を用いて本実施例の電圧補償装置の動作を説明する。
【００５０】
図７は、本発明の第２の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の動作波形図であり、上段に、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃと、き電線側電圧（コンデンサ電圧）Ｖｄｃ、中段には充電率ＳＯＣ、下段には二次電池１の温度Ｔｂａｔを示す。
【００５１】
時刻ｔ０において、二次電池１の温度検出値Ｔｂａｔが第１の所定温度ＴＨ１を下回ったとする。これにより、充電率指令値算出器２５０は、充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆをＳＯＣ＿ｒｅｆ１からＳＯＣ＿ｒｅｆ２に切替える。充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆが高くなると、電圧補償装置１００は充電率制御器２０４によって充電運転を開始する。この充電運転により、二次電池１の温度は若干上昇する。時刻ｔ１において、充電率ＳＯＣが充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆと一致すると、放電開始電圧算出器２６０は、電池温度Ｔｂａｔが第２の所定温度ＴＨ２以下であるため、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを第２の放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２に切替える。時刻ｔ２において、車両が力行を開始すると、第１の実施例と同じく、電圧補償装置１００から優先的に電力が供給される。以下は、第１の実施例と全く同じである。
【００５２】
このように、予め、二次電池１の充電率ＳＯＣを高くするため、第１の実施例に比べて力行車両へ供給できる電力量が多くなり、二次電池１の温度上昇を増すことができ、二次電池の充放電効率を向上でき、電圧補償装置の利用率を向上できる。
【００５３】
第３の実施例：
本発明の第３の実施例を、図８を用いて説明する。
【００５４】
図８は、本発明の第３の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図である。本実施例と第１の実施例との差は、二次電池と電力変換器を有する電力貯蔵式き電線電圧補償装置が複数台存在し、それらを統括制御する電圧管理器がある点と、充電開始電圧と放電開始電圧をこの電圧管理器から出力するようにしたことである。これにより、き電線に変電所と車両が接続されていなくても二次電池の充放電が可能となる。
【００５５】
以下、先の実施例と異なる点のみ説明する。また、図８において、図１と同一機能部は同一符号をつけ、重複説明を防ぐ。
【００５６】
図８において、第１、第２の電圧補償装置１００、１１０を備え、両者は、隣接していても、遠方でも良いが、同一の構成を有する。電圧管理器１０００は、電圧補償装置１００と１１０のそれぞれの二次電池の検出温度Ｔｂａｔ１、Ｔｂａｔ２、二次電池の充電率ＳＯＣ１、ＳＯＣ２を入力し、それぞれの電圧補償装置に放電開始電圧と充電開始電圧を出力する。電圧補償装置１００と１１０の放電開始電圧と充電開始電圧を区別するため、電圧補償装置１００の放電開始電圧をＶｄｉｓｃ１、充電開始電圧をＶａｂｓ１、電圧補償装置１１０への放電開始電圧をＶｄｉｓｃ２、充電開始電圧をＶａｂｓ２と記す。
【００５７】
二次電池の検出温度Ｔｂａｔ１とＴｂａｔ２の少なくとも一方が第１の所定温度ＴＨ１以下になると、電圧管理器１０００は、放電開始電圧、充電開始電圧を（１）式のように設定する。
【００５８】
Ｖａｂｓ１＞Ｖｄｉｓｃ１＞Ｖａｂｓ２＞Ｖｄｃ０＞Ｖｄｉｓｃ２……………（１）
この関係を満たすとき、第１の電圧補償装置１００の電力変換器２０のき電線側（コンデンサ３）の電圧Ｖｄｃ１は、Ｖｄｉｓｃ１を目指して制御されており、第２の電圧補償装置１１０の充電開始電圧Ｖａｂｓ２より高くなる。このため、第２の電圧補償装置１１０のき電線側（コンデンサ３）の電圧Ｖｄｃ２もこれに応じて高い電圧（Ｖｄｃ１≒Ｖｄｃ２）となり、第１の電圧補償装置１００が放電し、第２の電圧補償装置１１０が充電を開始する。電圧補償装置１００の二次電池の充電率ＳＯＣ１が許容最低値（例えば２０［％］）以下となるか、電圧補償装置１１０の二次電池の充電率ＳＯＣ２が許容最大値（例えば８０［％］）以上となったとき、電圧管理器１０００は、電圧補償装置１００と１１０の放電開始電圧、充電開始電圧を（２）式のように切替える。
【００５９】
Ｖａｂｓ２＞Ｖｄｉｓｃ２＞Ｖａｂｓ１＞Ｖｄｃ０＞Ｖｄｉｓｃ１……………（２）
このとき、電圧補償装置１１０のき電線側電圧Ｖｄｃ２は、電圧補償装置１００の充電開始電圧Ｖａｂｓ１より高くなるため、電圧補償装置１１０が放電し、電圧補償装置１００が充電を開始する。
【００６０】
次に、２つの二次電池の検出温度Ｔｂａｔ１とＴｂａｔ２が共に第２の所定温度ＴＨ２を超えると、電圧管理器１０００は、充電開始電圧と放電開始電圧を（３）式のように切替え、通常の状態に戻る。
【００６１】
Ｖａｂｓ１＝Ｖａｂｓ２＞Ｖｄｃ０＞Ｖｄｉｓｃ１＝Ｖｄｉｓｃ２……………（３）
これにより、電圧補償装置１００、１１０は、相互間で充放電を繰り返すことによって、力行車両が近くに無い場合でも、二次電池温度を上げることができる。また、力行車両が近くにいる場合も、放電開始電圧を高くした方の電圧補償装置からき電線７００に向けて優先的に放電されるため、二次電池の温度上昇が可能である。
【００６２】
本実施例によれば、複数の電圧補償装置間での充放電が可能なため、力行車両がいない場合でも、低温時に二次電池の温度を高く維持し、その充放電効率を向上でき、電圧補償装置の利用率を向上できる。
【００６３】
第４の実施例：
本発明の第４の実施例を、図９を用いて説明する。
【００６４】
図９は、本発明の第４の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図である。本実施例のねらいは、電圧補償装置の運転開始時に、充電運転をさせ、二次電池の温度を上昇させることである。本実施例が第２の実施例と異なる点は、一日の運転終了時に二次電池の充電率を下げておくための充電率調整系２７０を有することのみである。
【００６５】
充電率調整系２７０は、列車運行ダイヤを記憶するメモリ２７１と、現在の時刻を出力するタイマ２７２、並びに放電開始電圧切替器２７３により構成される。この放電開始電圧切替器２７３は、接続される路線の最終営業車両が終点の駅に到着する時刻から機器停止までの間、放電開始電圧Ｖｄｉｓｃを、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より高い値Ｖｄｉｓｃ２に切替える。これにより、営業運転終了後は、車両が車両基地８００まで移動する力行電力及び補機消費電力を、電圧補償装置１００より優先的に供給する。したがって、電圧補償装置１００が一日の運転を終え、停止されるときには、二次電池１の充電率が低くなっており、翌日の運転開始時、充電率ＳＯＣは、充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆより低いため、充電運転から開始され、二次電池１の温度上昇が見込まれる。したがって、第２の実施例よりも、さらなる二次電池１の温度上昇が期待される。
【００６６】
以下、第２の実施例と異なる点のみ説明する。また、図９において、図６と同一機能部は同一符号をつけ、重複説明を防ぐ。
【００６７】
列車運行ダイヤを記憶するメモリ２７１と、現在の時刻を出力するタイマ２７２と、放電開始電圧算出器２６０の出力値は、放電開始電圧切替器２７３に入力される。放電開始電圧切替器２７３は、メモリ２７１の出力値と、タイマ２７２の出力値より、電圧補償装置１００が設置される路線の最終営業運転車両が終点の駅に到着した時刻ｔｌａｓｔを認識する。放電開始電圧切替器２７３は、時刻ｔｌａｓｔ前までは放電開始電圧算出器２６０の出力値Ｖｄｉｓｃをそのまま電圧制御器２０３に出力する。時刻ｔｌａｓｔから電圧補償装置１００が運転停止されるまでは、放電開始電圧算出器２６０の出力値Ｖｄｉｓｃを、変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より高い値Ｖｄｉｓｃ２に切替え、電圧制御器２０３に出力する。これにより、時刻ｔｌａｓｔ以降、電圧補償装置１００は、車両６００が車両基地８００に移動するまでの力行電力及び車両内補機の消費電力を供給し、二次電池１の充電率を充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆより低い値まで下げることができる。
【００６８】
翌朝の運転開始時、二次電池１の充電率ＳＯＣは、充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆより低いため、充電運転がなされ、その際に二次電池１の温度上昇が見込まれる。特に、翌朝の運転開始時に二次電池１の温度が第１の所定値ＴＨ１より低い場合、運転開始時の二次電池１の充電率指令値は大きなＳＯＣ＿ｒｅｆ２となり、より大きな二次電池１の温度上昇が見込まれる。
【００６９】
図１０を用いて本実施例の電圧補償装置の動作を説明する。
【００７０】
図１０は、本発明の第４の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の動作波形図であり、上段に、電力変換器２０のき電線側電圧（コンデンサ電圧）Ｖｄｃと放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ、中段には充電率ＳＯＣと充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆ、下段には二次電池１の温度Ｔｂａｔを示す。時刻ｔｌａｓｔにおいて、充電率調整系２７０は放電開始電圧ＶｄｉｓｃをＶｄｉｓｃ２に変更する。これにより、車両６００が車両基地８００まで移動する力行電力及び車両の補機消費電力は、電圧補償装置１００より優先的に供給され、二次電池１の充電率は低下する。放電開始電圧Ｖｄｉｓｃ２が変電所５００の無負荷時出力電圧Ｖｄｃ０より高い値であるため、二次電池１の充電率が低下しても、電流指令値は電圧制御系より出力される電流指令値に基づき決定され、充電率制御は行われない。時刻ｔｓｔｏｐにおいて、電圧補償装置１００の一日の運転が終了する。翌日の運転開始時刻ｔｓｔａｒｔにおいて、電圧補償装置１００が起動されるとき、放電開始電圧ＶｄｉｓｃはＶｄｃ０より低い値であるため、充電率制御が開始され、充電率ＳＯＣを充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆに追従するように二次電池１を充電する。充電運転中に、二次電池１では、内部抵抗によるジュール熱が発生するため、二次電池１の温度が上昇する。また、運転開始時において、二次電池１の温度が第１の所定温度ＴＨ１より低い場合には、充電率指令値ＳＯＣ＿ｒｅｆは通常より高い値ＳＯＣ＿ｒｅｆ２であり、充電運転時間が長くなり、より大きい二次電池１の温度上昇が得られる。時刻ｔ１において、充電率が充電率指令値に一致するため、放電開始電圧算出器２６０は放電開始電圧Ｖｄｉｓｃをより高いＶｄｉｓｃ２に変更する。時刻ｔ２において、車両６００が力行を開始すると、この力行に必要な電力は、電圧補償装置１００から優先的に供給される。
【００７１】
本実施例によれば、低温時には二次電池での発熱を大きくすることにより二次電池の温度を高く維持し、二次電池の充放電効率を向上でき、電圧補償装置の利用率を向上できる。
【００７２】
また、電圧補償装置は二次電池の充電率を下げた状態で一日の運転を終了するため、翌日の運転開始時に充電運転から開始される。このため、車両への放電運転開始前にも、充電運転による二次電池の温度上昇が得られ、さらなる二次電池の温度上昇が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図。
【図２】二次電池の充電率対端子電圧特性の一例グラフ。
【図３】本発明の第1の実施例における二次電池の温度と放電開始電圧の関係図。
【図４】第1の実施例の変形例における二次電池の温度と放電開始電圧の関係図。
【図５】本発明の第１の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の動作波形図。
【図６】本発明の第２の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図。
【図７】本発明の第２の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の動作波形図。
【図８】本発明の第３の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図。
【図９】本発明の第４の実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の全体構成図。
【図１０】本発明の第４実施例による電力貯蔵式き電線電圧補償装置の動作波形図。
【符号の説明】
【００７４】
１…二次電池、２，４…リアクトル、３…コンデンサ、５，６…ＩＧＢＴ、７，８…ダイオード、１０…温度検出器、１１…電流検出器、１２，１３…電圧検出器、２０…電力変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ，双方向チョッパ）、２１，２３…フィルタ部、２２…スイッチング部、１００，１１０…電力貯蔵式き電線電圧補償装置（電圧補償装置）、２００…制御部、２０１，２６０…放電開始電圧算出器、２０２…充電率算出器、２０３…電圧制御器、２０４…充電率制御器、２０５…切替えスイッチ、２０６，２０７…リミッタ、２０８…電流制御器、２０９…ｄｕｔｙ比算出器、２１０…ゲート信号発生器、２２０…電圧制御系（ＡＶＲ）、２３０…充電率制御系、２４０…電流制御系（ＡＣＲ）、２５０…充電率指令値算出器、２６０…放電開始電圧算出器、２７０…充電率調整系、２７１…メモリ、２７２…タイマ、２７３…放電開始電圧切替器、３００…主回路部、５００…変電所、６００…電気車両、７００…き電線、７０１…レール、１０００…電圧管理器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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