(57)【要約】      （修正有）【課題】電気エネルギー貯蔵システムの電力貯蔵状態を常に活用できる状態にて制御することにより、システムを高い稼働率で運用し、回生失効や架線電圧不足の問題を大幅に改善する。【解決手段】従来の充放電制御パターンに対し、架線電圧が低い時間帯は放電特性を重視した充放電制御パターンにて制御させたいため、電力貯蔵装置が充電されている状態から放電動作する充放電制御パターンに切り換える。また、架線電圧が高い時間帯は充電特性を重視した充放電制御パターンにて制御させたいため、電力貯蔵装置が放電されている状態から充電動作する充放電制御パターンに切り換え機能を設けた電力貯蔵システムの制御装置を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気鉄道用直流のき電系統に充放電電力制御機能を有する半導体電力変換器を介して電気エネルギーを貯蔵及び供給する電力貯蔵システムの制御装置において、該電気鉄道用直流のき電線電圧を検出する手段と、該き電線電圧検出手段より求められた前記き電線電圧に基づき、電力貯蔵装置への充電特性を重視した充放電手段と、前記き電線電圧に基づき、該電力貯蔵装置からの放電特性を重視した充放電手段を設け、前記き電線電圧の条件のみに依存せず時間要素により該充電特性及び該放電特性を重視した充放電を選択し、前記電力貯蔵装置の充放電電力値を該半導体電力変換器の電力制御指令値とすることを特徴とする直流き電系統電力貯蔵システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気鉄道用直流のき電システムに係わり、電気エネルギーを貯蔵及び供給する電力貯蔵システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道用直流のき電システムは、一般電力系統の電力を電気運転に適した形に変成する変電所と、この変電所から直流き電線及び架線（トロリー線）を通して、電気エネルギーを負荷となる電気車両に供給するシステムである。
最近の電気車両は車内空調用サービス機器容量の増大や車両性能向上により、車両が必要とする電気エネルギーが増大しています。このため、架線電圧は従来より更に低下している。また、回生ブレーキ車両の導入により、回生ブレーキ時に架線に電気エネルギーを返せない場合、架線電圧を上昇させる。このように、近代化車両の増大により架線電圧の変動は大きくなる。
【０００３】
図１は、装置を構成する従来からの技術を示す図であり、同図において、１は架線（トロリー線）に直流高速度遮断器２を接続し、充放電電力制御機能を有する半導体電力変換器３を介して電気エネルギーを貯蔵及び供給する電力貯蔵装置４から構成されている。
【０００４】
本装置は、架線電圧を常に監視し架線電圧が設定電圧以下であれば近傍に力行している車両があると判断し、電力貯蔵装置から放電動作させ、架線電圧の一部を補償する。逆に架線電圧が設定電圧以上であれば近傍に回生している車両があると判断し、電力貯蔵装置に充電動作させ、架線電圧の上昇を抑制することにより、回生失効及び回生絞り込みを抑制し回生ブレーキが有効に動作するように制御する。
【０００５】
このように、充電か放電かの判断は架線電圧値のみにて判断しているため、従来は図２および図３に示す従来の充放電制御パターン６に従い、充放電動作を制御していた。
すなわち、本装置近傍の車両が力行により架線電圧が低下し、放電開始電圧より低下した場合、電力変換器を放電制御パターンにて動作させ、電力貯蔵装置４に貯めておいた電力を架線に放電し、架線電圧の不足を補っている。力行電力が大きい程、架線電圧が低くなるため、架線の電圧低下に伴い、放電電流が大きく設定されている。また、本装置近傍の車両が回生時に架線電圧が上昇し、充電開始電圧より上昇した場合、電力変換器を充電制御パターンで動作させ、架線の余剰電力を電力貯蔵装置４に貯めると共に、架線電圧の上昇を抑制する。放電動作と同様に架線の電圧上昇に伴い、充電電流が大きく設定されている。
【０００６】
しかし、この充放電動作は無制限に対応することは不可能である。すなわち、電力貯蔵量が枯渇した場合、放電するためのエネルギーが無いため放電不能となる。また、電力貯蔵装置が満充電になった場合、それ以上に充電できなる。このような場合、機能を充分発揮できず本装置のシステム稼働率を低下させる原因になる。
【特許文献１】特開昭５７-１２２６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した問題点に対して、架線電圧のみにて充放電制御状態を判断していた。実際に運行されている車両の運用要素を含んだ充放電制御とする。例えば、架線電圧が低下するのは車両運転密度が高い朝及び夕方の通勤・通学のラッシュ時間帯である。反対に、架線電圧が上昇するのは早朝及び深夜の時間帯は車両の運転本数が少ないため、回生ブレーキ時に負荷となる力行車両がいない場合が多く、架線の電圧を上昇させ回生ブレーキを有効に動作できない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１による本発明は、電気鉄道用直流のき電系統に充放電電力制御機能を有する半導体電力変換器を介して電気エネルギーを貯蔵及び供給する電力貯蔵システムの制御装置において、該電気鉄道用直流のき電線電圧を検出する手段と、該き電線電圧検出手段より求められたき電線電圧に基づき、電力貯蔵装置への充電特性を重視した充放電手段と、前記き電線電圧に基づき、該電力貯蔵装置からの放電特性を重視した充放電手段を設け、該き電線電圧の条件のみに依存せず時間要素により該充電特性及び該放電特性を重視した充放電を選択し、前記電力貯蔵装置の充放電電力値を該半導体電力変換器の電力制御指令値とすることを特徴とする。すなわち、従来、架線電圧のみにて充放電制御状態を判断していた制御に、時間要素を付加し、朝及び夕方の通勤・通学のラッシュ時間帯は架線電圧が通常より低下するため、放電特性を重視した充放電制御パターンとし、早朝及び深夜の時間帯は車両の運転本数が少ないため、回生ブレーキ時に架線の電圧を上昇さるため、充電特性を重視した充放電制御パターンとし、更に有効となる電気エネルギー貯蔵システム制御装置を提供する。
半導体電力変換器を制御する時計時間を使用し、充放電制御パターンを切り換える。
【発明の効果】
【０００９】
この課題を解決するため、電気エネルギー貯蔵システムの電力貯蔵状態を常に活用できる状態にて制御できるため、システムを高い稼働率で運用することが可能となり、従来問題となっていた回生失効や架線電圧不足の問題を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
朝及び夕方の通勤・通学のラッシュ時間帯は架線電圧が通常より低下する場合には、電力貯蔵装置から電力を放電することにより架線低下を抑制する必要がある。放電特性を重視した充放電制御パターンにて制御させるため、放電に備え充電開始電圧を降下させ、十分に充電させる制御パターンとする。そして、連続して放電動作することを避けるため放電開始電圧も同様に降下させ放電頻度を低下させ、電力貯蔵装置が充電されている状態から放電動作するよう放電特性を重視した制御パターンとする必要がある。
【００１１】
早朝及び深夜の時間帯は車両の運転本数が少ないため、回生ブレーキ時に架線の電圧を上昇する場合には、電力貯蔵装置から電力を充電することにより架線上昇を抑制する必要がある。充電特性を重視した充放電制御パターンにて制御させるため、充電に備え放電開始電圧を上昇させ、十分に放電させる制御パターンとする。そして、連続して充電動作することを避けるため充電開始電圧も同様に上昇させ充電頻度を低下させ、電力貯蔵装置が放電されている状態から充電動作するよう充電特性を重視した制御パターンとする必要がある。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例である図２は架線電圧低下を抑制する放電特性を重視した充放電制御パターンを示す図である。同図において、従来の充放電制御パターン６に対し、放電特性を重視した充放電制御パターン７にて制御させるため、電力貯蔵装置が充電されている状態から放電動作するよう放電特性を重視した電力貯蔵システムの制御装置を提供する。
【００１３】
本発明の実施例である図３は架線電圧上昇を抑制する充電特性を重視した充放電制御パターン８を示す図である。同図において、従来の充放電制御パターン６に対し、充電特性を重視した充放電制御パターン８にて制御させるため、電力貯蔵装置４が放電されている状態から充電動作するよう充電特性を重視した電力貯蔵システムの制御装置を提供する。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
以上詳述したように、本発明のき電系統電力貯蔵システムを利用すれば、架線電圧補償と回生エネルギーによる架線電圧上昇を更に改善され、システムの稼働率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】装置を構成する従来からの技術を示す図である。
【図２】本発明の一実施例を示す放電特性を重視した充放電制御パターンを示す図である。
【図３】本発明の一実施例を示す充電特性を重視した充放電制御パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  架線（トロリー線）
２  直流高速度遮断器
３  半導体電力変換器
４  電力貯蔵装置
５  レール
６  従来の充放電制御パターン
７  放電特性を重視した充放電制御パターン
８  充電特性を重視した充放電制御パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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