(57)【要約】【課題】  発生した回生電力を動力負荷で吸収しきれない場合でも、この回生電力を蓄電することにより、受電点への電力逆供給や回生失効が発生せず、高効率で省エネ効果に優れた回生電力蓄電システムを提供すること。【解決手段】  受電系１２からの交流電力を整流した直流電力をき電系１１により列車に供給すると共に、同交流電力を配電系１７にて動力負荷に供給し、き電系１１に生じる列車からの回生電力をインバータ系２３により逆変換して配電系に供給する。さらに、き電系に遮断器２８を介して接続する蓄電装置２７を設け、き電系における回生電力量と、配電系における動力負荷電力量とを比較し、回生電力量が動力負荷電力量より大きい場合は遮断器２８を投入させ、回生電力を蓄電させる。【選択図】図１
2005247192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電系からの交流電力を整流した直流電力を列車に供給するき電系と、前記受電系からの交流電力を動力負荷に供給する配電系と、前記き電系に生じる列車からの回生電力を逆変換して前記配電系に供給するインバータ系とを有する電鉄用き電設備の回生電力蓄電システムであって、
前記き電系に遮断器を介して接続する蓄電装置と、
前記き電系における回生電力量を計測する回生電力量計測手段と、
前記配電系における動力負荷電力量を計測する動力負荷電力量計測手段と、
前記計測された回生電力量と動力負荷電力量とを比較し、回生電力量が動力負荷電力量より大きい場合は前記遮断器を投入させる遮断器投入判定手段と
を備えたことを特徴とする回生電力蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電鉄き電設備に用いられ、列車から発生する回生電力が、受電点へ流れ込まないように蓄電する回生電力蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、列車の制動時に回生電力を発生させることが省エネ上好ましいことから、広く行われている。この場合、発生した回生電力を消費（吸収）しないと充分な制動力が得られないので、電鉄き電設備では、回生電力吸収設備を設けている。
【０００３】
従来、電鉄き電設備では、受電系からの交流電力を整流した直流電力を列車に供給するき電系と、受電系からの交流電力を動力負荷に供給する配電系と、前記き電系に生じる列車からの回生電力を逆変換して前記配電系に供給するインバータ系とを設け、回生電力を配電系（交流側）に設けた動力負荷により消費するようにした回生電力吸収システムが用いられていた。
【０００４】
すなわち、このシステムでは、回生電力をインバータを用いて交流に変換し、交流の動力負荷等に供給することで吸収している。
【０００５】
しかし、このような回生電力吸収システムでは、交流負荷側で、電力を必要としない場合でも回生されるため、余分な回生電力が、受電点へ戻ろうとし、受電点へ乱れた波形の電力を逆供給することになる。このような、受電点への逆供給を抑止しようとすると、回生失効となり、列車ブレーキの効きが悪くなる。さらに、回生失効しないように、回生された全ての電力を蓄えようとすると、交流負荷側で利用できるはずの電力までも損なってしまうため、エネルギーの無駄使いとなる。
【０００６】
このような問題に対し、交流負荷側に電力吸収装置を設け、回生電力を交流負荷で吸収しきれない場合、電力吸収装置を配電系に接続して、この電力吸収装置によって回生電力を吸収することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、この提案における電力吸収装置は、単に電力を消費するだけのものであり、省エネ上の効果は低い。また、電力吸収装置は交流の配電系に設けているので、回生電力は必ずインバータ系を介して吸収しなければならず、非効率的である。
【特許文献１】特開２００３−２０５７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように従来の回生電力吸収システムでは、発生した回生電力を動力負荷で吸収しきれない場合、受電点への逆供給や回生失効が発生し、それを改善した提案でも、省エネ上や効率的に改良の余地があった。
【０００９】
本発明の目的は、発生した回生電力を動力負荷で吸収しきれない場合でも、この回生電力を蓄電することにより、受電点への逆供給や回生失効が発生せず、高効率で省エネ効果に優れた回生電力蓄電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の回生電力蓄電システムは、受電系からの交流電力を整流した直流電力を列車に供給するき電系と、前記受電系からの交流電力を動力負荷に供給する配電系と、前記き電系に生じる列車からの回生電力を逆変換して前記配電系に供給するインバータ系とを有する電鉄用き電設備の回生電力蓄電システムであって、前記き電系に遮断器を介して接続する蓄電装置と、前記き電系における回生電力量を計測する回生電力量計測手段と、前記配電系における動力負荷電力量を計測する動力負荷電力量計測手段と、前記計測された回生電力量と動力負荷電力量とを比較し、回生電力量が動力負荷電力量より大きい場合は前記遮断器を投入させる遮断器投入判定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回生電力を交流側の動力負荷で吸収しきれない場合は、蓄電装置を直流側に接続し、回生電力を蓄電して吸収するようにしたので、受電点への逆供給や回生失効が発生せず、また、インバータを介すことなく直流側で吸収することから高効率であり、省エネ効果にも優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による回生電力蓄電システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、この実施の形態による回生電力蓄電システムのシステム構成を示しており、図２はその制御ブロックを示している。
【００１４】
１１はき電系で、受電系１２から変圧器１３を介して供給される交流電力をコンバータ１４で整流した直流電力を、それぞれ遮断器１５を介して図示しない列車に供給する。１７は配電系で、受電系１２からしゃ断器１８，１９や変圧器２０を介して供給される交流電力を、それぞれ配電用遮断器２１を介して図示しない動力負荷に供給する。２３はインバータ系で、き電系１１に生じる列車からの回生電力をインバータ２４で逆変換し、変圧器２５を介して配電系１７に供給する。２７は列車からの回生電力を蓄電する蓄電装置で、き電系（直流側）１１に遮断器２８を介して接続している。この遮断器２８は、蓄電装置２７が動作するタイミングを限定するもので、図２で示す制御ブロックにより制御される。
【００１５】
図２において、３１はき電電流入力部、３２はき電電圧入力部で、き電系統１１に生じる回生電力分の電流ＩＤ、電圧ＶＤを入力し、その電流、電圧を数値データに変換する。３３は方向判定部で、き電電流入力部３１とき電電圧入力部３２とからのデータによって、電流ＩＤの方向を判別する。３４は回生電力量計測手段で、き電電流入力部３１とき電電圧入力部３２とからのデータによって、回生された電力量を計測する。すなわち、き電系１１における回生電力量を計測する。
【００１６】
３５は動力負荷電流入力部、３６は動力負荷電圧入力部で、配電系１７から動力負荷に供給される動力負荷電流ＩＡ、動力負荷電圧ＶＡを入力し、その電流、電圧を数値データに変換する。３７は動力負荷電力量計測部で、動力負荷電流入力部３５と、動力負荷電圧入力部３６とからのデータによって、動力負荷電力量を計測する。すなわち、配電系１７における動力負荷電力量を計測する。
【００１７】
３８は遮断器投入判定手段で、方向判定部３３、回生電力量計測手段３４、動力負荷電力量計測手段３７からのデータにより、遮断器２８の投入可否を判断する。例えば、き電電流ＩＤの方向が回生された電流を表し、かつ動力負荷電力量よりも回生電力量の方が大きい場合は、回生電力を動力負荷側で消費しきれないと判断し、蓄電装置２７用の遮断器２８に投入指令を出力する。すなわち、計測された回生電力量と動力負荷電力量とを比較し、回生電力量が動力負荷電力量より大きい場合は遮断器２８を投入させ、消費できない分だけの電力を蓄電装置２７に蓄電させる。反対に、回生電力量が動力負荷電力量より少ない場合は、回生電力を動力負荷側で消費しきれると判断し、遮断器２８を遮断させて、回生電力をすべて配電系１７に供給するように構成したものである。
【００１８】
上記構成において、受電系１２からの交流電力はコンバータ１４で直流電力に変換され、き電系１１により遮断器１５を介して図示しない列車に、その運転動力として供給される。また、受電系１２からの交流電力は配電系１７から遮断器２１を介して図示しない動力負荷に供給される。
【００１９】
このような状態において、列車が制動を行うと、き電系１１に回生電力が発生する。この回生電力の大きさは、同時に制動された列車数などによって異なる。また、配電系１７における動力負荷への電力供給量も負荷状態などにより変化する。これら回生電力量及び動力負荷電力量は図２で示した各計測手段３４，３７により計測され、遮断器投入判定手段３８により互いに比較されている。
【００２０】
ここで、回生電力量が動力負荷電力量より少ない場合は、発生した回生電力は配電系１７に接続された動力負荷により吸収可能であり、すべての回生電力はインバータ系２３を介して配電系１７に供給され、動力負荷により消費される。このように回生電力が動力負荷で消費されることにより、その分、受電系１２からの受電電力量が低減されるため、省エネとなる。
【００２１】
これに対し、回生電力量が動力負荷電力量より大きい場合は、発生した回生電力すべてを配電系１７に接続された動力負荷だけでは吸収しきれなくなり、このままでは受電点への電力逆供給や回生失効が発生する。そこで、遮断器投入判定手段３８は、回生電力量が動力負荷電力量より大きい場合は、遮断器２７を投入し蓄電装置２７をき電系（直流側）２８に接続する。この結果、配電系１７に接続された動力負荷では吸収しきれない分の回生電力は、直流側において蓄電装置２７に蓄電される。
【００２２】
すなわち、通常運用状態では、列車から回生された回生電力は、動力負荷等に吸収される。しかし、動力負荷側で吸収できない電力量の場合は、蓄電装置２７用の遮断器２８を投入し、余分な電力量のみを蓄電装置２７にて電力蓄積する。つまり、回生失効させることなく、回生電力を蓄積できるように働かせる。
【００２３】
このように回生電力を交流側の動力負荷で吸収しきれない場合は、蓄電装置を直流側に接続し、回生電力を蓄電して吸収するようにしたので、受電点への電力逆供給や回生失効が発生しない。また、交流側で吸収しきれない回生電力は、インバータを介すことなく直流側で吸収することから高効率であり、省エネ効果にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による回生電力蓄電システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】同上一実施の形態に用いられる制御機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１    き電系
１２    受電系
１７    配電系
２３    インバータ系
２７    蓄電装置
２８    蓄電装置用の遮断器
３４    回生電力量計測手段
３７    動力負荷電力量計測手段
３８    遮断器投入判定手段
【図１】
2005247192.tif 000003
【図２】
2005247192.tif 000004