(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電圧を発生する電圧源を有する饋電変電所およびこの饋電変電所と接続され電気車を負荷とする饋電線からなる饋電回路の上記負荷と並列に接続され、上記饋電変電所からの電源電力または制動時の上記電気車からの回生電力により充電され、力行時の上記電気車に放電電力を供給するキャパシタを備えた饋電電圧補償装置において、
上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、および上記キャパシタと並列に接続された、開閉手段と負荷抵抗との直列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が上記電圧源の電圧より高い所定の上限値以上となったとき上記開閉手段を閉路することにより、上記キャパシタへの過電圧印加を抑制するようにしたことを特徴とする饋電電圧補償装置。
【請求項２】
所定の電圧を発生する電圧源を有する饋電変電所およびこの饋電変電所と接続され電気車を負荷とする饋電線からなる饋電回路の上記負荷と並列に接続され、上記饋電変電所からの電源電力または制動時の上記電気車からの回生電力により充電され、力行時の上記電気車に放電電力を供給するキャパシタを備えた饋電電圧補償装置において、
上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、および上記キャパシタと直列に接続された、上記キャパシタの充電方向に挿入されたスイッチング素子と上記キャパシタの放電方向に挿入されたダイオードとの並列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が、上記電圧源の電圧より高い所定の上限値以上となったときまたは上記饋電線の許容最低電圧より高い所定の下限値以下となったとき上記スイッチング素子をオンすることにより、上記饋電変電所からの電源電力による充電動作を抑制するようにしたことを特徴とする饋電電圧補償装置。
【請求項３】
所定の電圧を発生する電圧源を有する饋電変電所およびこの饋電変電所と接続され電気車を負荷とする饋電線からなる饋電回路の上記負荷と並列に接続され、上記饋電変電所からの電源電力または制動時の上記電気車からの回生電力により充電され、力行時の上記電気車に放電電力を供給するキャパシタを備えた饋電電圧補償装置において、
上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、上記キャパシタと直列に接続された、上記キャパシタの充電方向に挿入されたスイッチング素子と上記キャパシタの放電方向に挿入されたダイオードとの並列接続体、および上記負荷と並列に接続された、開閉手段と負荷抵抗との直列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が、上記電圧源の電圧より高い所定の第１の上限値以上となったときまたは上記饋電線の許容最低電圧より高い所定の下限値以下となったとき上記スイッチング素子をオンし、上記キャパシタの電圧が上記第１の上限値より高い所定の第２の上限値以上となったとき上記開閉手段を閉路することにより、上記饋電変電所からの電源電力による充電動作を抑制するとともに上記キャパシタへの過電圧印加を抑制するようにしたことを特徴とする饋電電圧補償装置。
【請求項４】
直列接続体の開閉手段は、キャパシタの電圧が所定の上限値以上となったとき閉路し、その後、上記キャパシタの電圧が上記所定値より所定量低い所定の復帰値以下となったとき開路するようにしたことを特徴とする請求項１または３に記載の饋電電圧補償装置。
【請求項５】
直列接続体の開閉手段を自己消弧形スイッチング素子とし、上記直列接続体の負荷抵抗を、リアクトルと抵抗器とを直列に接続したものおよびこれらと並列に接続された還流ダイオードで構成したことを特徴とする請求項１または３に記載の饋電電圧補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気車に電力を供給する饋電回路の饋電電圧の変動を抑制する饋電電圧補償装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
饋電回路の電圧降下対策は直流饋電系統と交流饋電系統とにより個々にはその補償方式が異なるが、本発明は、同じ考え方により両方式に適用することができるので、以下では、主として直流饋電系統をベースに説明するものとする。
【０００３】
現行の標準的な直流饋電回路では、饋電電圧の標準値をＤＣ１５００Ｖとし、列車の走行特性を考慮してその電圧変動範囲はＤＣ１６５０Ｖ（＋１０％）からＤＣ１１２５Ｖ（−２５％）に収まるように計画されている。しかし、列車の運転状況（力行、惰行、制動状況）、列車種別（発電制動式、回生制動式）、列車編成長や複数列車の同一区間進入等により饋電電圧は大幅に変動する。
通常は、饋電電圧の低下対策が必要で、饋電変電所端でＤＣ１６５０Ｖぐらいにして電圧降下分を考慮して高めに饋電している。饋電長が長い場合は、饋電区分所を設け隣の饋電変電所から並列給電して電圧降下対策をしている。
【０００４】
図７は、例えば、特開平１１−３３４４２０号公報に記載された直流饋電系統図で、饋電電圧対策として電気二重層キャパシタＣによる蓄電装置を饋電電圧補償装置として饋電区分所に設置したものである。そして、今、この両端の饋電変電所による並列給電を重ねた形で簡略化した饋電系統の等価回路を図８に示す。
【０００５】
図において、Ｅｓは饋電変電所電圧（１６５０Ｖ）を、Ｒｓはこの内部抵抗（０．１Ω）を、ＲＬ１とＲＬ２は饋電線の等価抵抗（０．０４Ω／Ｋｍ）を、Ｒｔは列車を負荷とみた場合の等価抵抗（０．６２５Ω）を、Ｅｃは饋電電圧補償装置の電圧（１６５０Ｖ）を、そしてＲｃはこの内部抵抗（０．１Ω）をそれぞれ示している。饋電線長を５Ｋｍとし列車がその中間に在線していると仮定すれば、饋電変電所端、列車パンタ点及び饋電電圧補償装置端のそれぞれの電圧は図９に示した特性が得られる。
【０００６】
ここでは、列車は負荷として作用している、即ち、力行中としているので、饋電変電所と饋電電圧補償装置とから列車に供給される電流によって列車の電圧が決まる。饋電電圧補償装置は予め饋電変電所からの電力により充電されているので、当初は、饋電電圧補償装置から大きな電流が列車に供給されるが、饋電電圧補償装置のキャパシタの放電に伴い、饋電電圧補償装置から供給される電流が低減し、その結果、列車の電圧も次第に低下していく。
【０００７】
上述した定数における具体的な計算例では、列車の電圧は、当初、饋電電圧補償装置が存在しない場合に比較してＤＣ１７０Ｖ程度高く補償されているが、走行につれて饋電電圧補償装置が放電し、２０秒経過すると、補償電圧はＤＣ１１０Ｖ程度に減少する。
【０００８】
ところで、以上は列車が力行している場合であるが、列車が抑速や停止のために回生制動を作用させた場合は、その負荷になる力行中の他の列車が在線していないと、饋電線の電圧は列車の電力回生により上昇する。
この場合、饋電電圧補償装置はその充電動作で回生電力を吸収して電圧上昇を抑制するが、その値は初期の充電電圧（例えば、饋電変電所の送り出し電圧であるＤＣ１６５０Ｖ）よりも高くなる。
【０００９】
図１０に、列車を饋電変電所側から饋電電圧補償装置側に走行させた場合の電圧補償システムの総合特性を示している。（Ａ）は列車の速度と電動機の電流を示したもので、列車は起動、力行、惰行、抑速制動、惰行、再力行、惰行そして制動停止と代表的なランカーブを示している。電動機電流はプラス側は消費電流を、そして、マイナス側は回生電流を示している。
（Ｂ）は饋電変電所端電圧、列車パンタ点電圧および饋電電圧補償装置端の電圧をそれぞれ示している。（Ｃ）は同様の個所における電流特性を示している。
最初の惰行運転時（５５秒から７０秒付近）にはその前の力行時に放電されて降下した補償装置の電圧が変電所から給電されて電圧が回復して上昇している。この後列車は抑速運転で回生しており、列車電圧は補償装置を充電して変電所電圧よりも上昇して補償装置の電圧をＤＣ１８００Ｖにまで高めている。
【００１０】
そして最終の制動での回生電力は更に饋電電圧を上昇させて、補償装置の電圧を最終でＤＣ１８５０Ｖまで充電している。この電圧を下げる為に補償装置の蓄電容量を増大して充電電圧を下げることが考えられるが、この電圧上昇は補償装置の蓄電容量不足ではなく、電圧を上昇させる原因が別にあり、蓄電容量を増大しただけでは電圧上昇の防止効果はない。
【００１１】
この電圧を上昇させる要因の１つは、一般に列車運転では力行による電力消費の時間帯より惰行や制動を作用させる時間帯が長く、これが充電時間となりこの間に饋電電圧補償装置が変電所や列車（回生電力）により蓄電されること。更に別の要因は、列車の走行エネルギー損失が小さく、饋電変電所と饋電電圧補償装置の両方からの給電により力行で貯えられた運動エネルギーが、制動時にそのまま電力に変換されて饋電電圧補償装置に充電回生されるからである。
【００１２】
以上のように、列車走行は、一般に力行運転時間よりも惰行運転もしくは抑速制動の時間の方が長いので、饋電電圧補償装置は列車の力行運転で放電消費した電力を、列車の惰行運転や抑速制動時に饋電変電所から電力を充電補給する時間が充分あり、この電圧が復帰した状態で更に制動による回生電力を吸収充電すると過電圧となり、キャパシタの絶縁が脅かされることになる。
【００１３】
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、その第１の目的は、饋電電圧補償装置のキャパシタに許容以上の過電圧が印加されることを確実に防止してその信頼性経済性を向上させることである。
また、この発明の第２の目的は、饋電変電所から饋電電圧補償装置への電源電力による充電動作を抑制して、饋電電圧補償装置の不要な電圧上昇を防止し、列車からの回生電力を蓄電して電力の有効利用と列車の回生制動動作を安定化させ、饋電電圧補償装置の円滑な運用を図ることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る饋電電圧補償装置は、所定の電圧を発生する電圧源を有する饋電変電所およびこの饋電変電所と接続され電気車を負荷とする饋電線からなる饋電回路の上記負荷と並列に接続され、上記饋電変電所からの電源電力または制動時の上記電気車からの回生電力により充電され、力行時の上記電気車に放電電力を供給するキャパシタを備えた饋電電圧補償装置において、
上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、および上記キャパシタと並列に接続された、開閉手段と負荷抵抗との直列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が上記電圧源の電圧より高い所定の上限値以上となったとき上記開閉手段を閉路することにより、上記キャパシタへの過電圧印加を抑制するようにしたものである。
【００１５】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置は、上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、および上記キャパシタと直列に接続された、上記キャパシタの充電方向に挿入されたスイッチング素子と上記キャパシタの放電方向に挿入されたダイオードとの並列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が、上記電圧源の電圧より高い所定の上限値以上となったときまたは上記饋電線の許容最低電圧より高い所定の下限値以下となったとき上記スイッチング素子をオンすることにより、上記饋電変電所からの電源電力による充電動作を抑制するようにしたものである。
【００１６】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置は、上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、上記キャパシタと直列に接続された、上記キャパシタの充電方向に挿入されたスイッチング素子と上記キャパシタの放電方向に挿入されたダイオードとの並列接続体、および上記負荷と並列に接続された、開閉手段と負荷抵抗との直列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が、上記電圧源の電圧より高い所定の第１の上限値以上となったときまたは上記饋電線の許容最低電圧より高い所定の下限値以下となったとき上記スイッチング素子をオンし、上記キャパシタの電圧が上記第１の上限値より高い所定の第２の上限値以上となったとき上記開閉手段を閉路することにより、上記饋電変電所からの電源電力による充電動作を抑制するとともに上記キャパシタへの過電圧印加を抑制するようにしたものである。
【００１７】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置の直列接続体の開閉手段は、キャパシタの電圧が所定の上限値以上となったとき閉路し、その後、上記キャパシタの電圧が上記所定値より所定量低い所定の復帰値以下となったとき開路するようにしたものである。
【００１８】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置は、その直列接続体の開閉手段を自己消弧形スイッチング素子とし、上記直列接続体の負荷抵抗を、リアクトルと抵抗器とを直列に接続したものおよびこれらと並列に接続された還流ダイオードで構成したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における饋電電圧補償装置を示す構成図である。特徴とするところは、饋電電圧補償装置の電気二重層キャパシタＣと並列に過電圧保護回路を設けた点である。この過電圧保護回路において、ＯＶはキャパシタＣの電圧を検出する電圧検出手段としての過電圧検知器、ＳＷは過電圧検知器ＯＶで検出する電圧が饋電変電所の電圧（ＤＣ１６５０Ｖ）より高い所定の上限値（ここでは、例えば、ＤＣ１７５０Ｖに設定する）以上になったとき閉路される開閉手段としてのスイッチ、ＲＬはスイッチＳＷと直列に接続された負荷抵抗である。
【００２０】
この場合、キャパシタＣの電圧が上記上限値に達し、負荷抵抗ＲＬを投入して回生電力をバイパスして電圧上昇を防止するが、この負荷抵抗ＲＬへのバイパス電流と饋電線抵抗ＲＬ２により、キャパシタＣの電圧はＤＣ１００Ｖ程度降下する。従って、スイッチＳＷの動作を、上限値（ＤＣ１７５０Ｖ）以上で閉、未満で開と、機械的に操作すると、ハンチング現象が発生して安定した動作特性が得られない。そこで、スイッチＳＷが一旦閉路した後は、キャパシタＣの電圧が上限値（ＤＣ１７５０Ｖ）より所定量低い所定の復帰値（ここでは、例えば、ＤＣ１６５０Ｖに設定する）以下となったとき開路するよう、ヒステリシス動作特性を持たせている。
【００２１】
図２は、図１に示す饋電系統で、列車を饋電変電所から饋電電圧補償装置側に走行させた場合の電圧補償特性を示す図である。図において、（Ａ）は図１０と同じ代表的なランカーブを示す。（Ｂ）は饋電変電所端電圧、列車パンタ点電圧および饋電電圧補償装置端の電圧をそれぞれ示している。（Ｃ）は同様の個所における電流特性を示している。
【００２２】
図から判るように、抑速回生動作中の時間ｔ１および制動回生動作中の時間ｔ２において、饋電電圧補償装置の電圧が上限値ＤＣ１７５０Ｖに達し、スイッチＳＷが閉路して負荷抵抗ＲＬによるバイパス動作が働いて電圧が低下している。これに伴い、列車や饋電変電所の電圧も過電圧保護回路のない従来の場合に比較して低い値になっている。
なお、時間ｔ２でスイッチＳＷが閉路した後、饋電電圧補償装置の電圧が低下し、時間ｔ３で復帰値（ＤＣ１６５０Ｖ）に達し、ここでスイッチＳＷは開路して不安定なハンチング現象を起こすことなく、饋電電圧補償装置が正常に回路に復帰していることが判る。
【００２３】
以上のように、この発明の実施の形態１においては、饋電変電所の電圧より高い所定の上限値で負荷抵抗ＲＬを投入する過電圧保護回路を備えたので、饋電系統における列車の負荷状況にかかわらず、饋電電圧補償装置に使用するキャパシタに必要な絶縁レベルが定まり合理的な経済設計が可能になるとともに、予測を越える過電圧の印加が防止され信頼性の高い饋電電圧補償装置を実現することができる。
【００２４】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における饋電電圧補償装置を示す構成図である。先の形態１と異なるのは過電圧保護回路で、ここでは、電力半導体スイッチを使用して連続制御により過電圧保護を行う。
既述したように、先の形態１では、ハンチング防止対策としてスイッチＳＷの閉動作開動作にヒステリシス特性をもたせた。この結果、饋電系統の定数やその運用の如何によっては不具合が発生し得る。
【００２５】
即ち、饋電変電所無負荷電圧をＤＣ１６５０Ｖとすれば、饋電電圧補償装置端の饋電線電圧は通常ＤＣ１５００Ｖ程度であり、スイッチＳＷを開路する復帰値との差はＤＣ１５０Ｖとなる。従って、列車の運行状況等により、この差がなくなり、従って、ＤＣ１６５０Ｖ以下には下がらない場合には、一旦、上限値ＤＣ１７５０ＶでスイッチＳＷが投入されると、以降、負荷抵抗ＲＬが入ったままになり、キャパシタによる電圧補償機能が有効に作用しないという不具合が生じる恐れがある。
【００２６】
図３の装置はこの不具合を解消するもので、図においてＴｒはＧＴＯやＩＧＢＴ等の自己消弧形のスイッチング素子、ＶＣは電圧検出手段としての電圧制御回路、Ｌはリアクトル、ＲＬは負荷抵抗、Ｄｄは還流ダイオードである。
スイッチング素子Ｔｒは直流チョッパ回路と同様の構成で、電圧制御回路ＶＣからのオン、オフ信号に基づき瞬時に開閉動作を繰り返して饋電電圧補償装置の電圧を一定の範囲に制御する。
【００２７】
図４は、過電圧保護回路の動作上限値をＤＣ１７００Ｖとし、保護動作後はＤＣ１７００ＶからＤＣ１６５０Ｖの範囲に電圧制御する場合の各部の電圧補償特性を示す図である。
形態１の場合と同様に、列車の回生動作中の時間ｔ１およびｔ２において饋電電圧補償装置の電圧がＤＣ１７００Ｖになり、過電圧保護回路が動作してその電圧をＤＣ１７００Ｖ以下に保っている。
【００２８】
この方式によれば、過電圧保護電圧範囲を任意に設定できるので、電圧補償のシステム構成において保護協調の自由度が増し最適な設計が可能になる。
【００２９】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における饋電電圧補償装置を示す構成図である。この形態３は先の過電圧保護の目的に加え、饋電変電所から饋電電圧補償装置への電源電力による充電動作を極力抑制し、饋電電圧補償装置の不要な電圧上昇を防止し、列車からの回生電力を蓄電して電力の有効利用と列車の回生制動動作を安定化させるという更なる目的を達成するものである。ここでは、サイリスタ等のスイッチング素子Ｔｈとこのスイッチング素子Ｔｈと逆並列に接続されたダイオードＤｄとからなるゲート回路ＧＣを饋電電圧補償装置のキャパシタと直列に挿入している。過電圧検知器ＯＶ、スイッチＳＷ、負荷抵抗ＲＬは図１と同様のものである。
【００３０】
そして、図５では図示を省略している電圧制御回路により、饋電電圧補償装置の電圧が饋電変電所の電圧より高い所定の上限値（例えば、ＤＣ１７００Ｖ程度に設定する）以上となると、スイッチング素子Ｔｈにゲート信号を供給してターンオンさせ充電動作を可能とする。電圧がこの上限値未満となると、スイッチング素子Ｔｈへのゲート信号は停止し、従って、充電動作は不可となり、ダイオードＤｄを通しての放電動作のみが可能となる。
【００３１】
しかし、例えば回生列車が途絶え、力行列車や発電制動列車が多く、饋電電圧補償装置からの放電動作が継続してその電圧が極端に低下してしまう恐れがある。従って、饋電線の電圧がその許容最低電圧に至る前に、即ち、当該許容最低電圧より高い所定の下限値（ここでは、ＤＣ１３００Ｖ程度に設定する）以下となったときスイッチング素子Ｔｈにゲート信号を供給して再び充電動作が可能な状態にする。
【００３２】
そして、この充電動作が再開して、饋電電圧補償装置の電圧が上昇し、上記下限値を越えても、充電電力（回生電力）が継続する限り、ゲート信号の供給は途絶えてもスイッチング素子Ｔｈの通電は継続し、充電動作は支障なく実行され電圧が回復する。回生電力が途絶えた時点でスイッチング素子Ｔｈがオフとなり、元の状態に復帰する。仮に、この回生電力が途絶えることなく饋電電圧補償装置の電圧上昇が継続した場合は、過電圧保護回路の上限値で負荷抵抗ＲＬが投入されそれ以上の過電圧印加を防止する。
【００３３】
図６はこのゲート回路ＧＣを設けた場合の各部の特性を示す図である。同図（Ａ）は、上掲図と同じランカーブによる列車速度および電動機電流を示す。同図（Ｂ）は、図５でゲート回路ＧＣのみを設けた場合の各部の電圧特性、同図（Ｃ）は、更に、図５に示す通りに、過電圧保護回路を設けた場合の各部の電圧特性を示す。
同図（Ｂ）から判るように、ランカーブ上の３ヶ所の惰行運転時（同図（Ａ）で電動機電流が零となる時間帯）には、饋電変電所、列車、饋電電圧補償装置の３者の電圧が相互に一致しており、列車は勿論、饋電変電所、饋電電圧補償装置にも電流が流れていない、従って、饋電電圧補償装置が饋電変電所からの電源電力による充電動作がなされていない。
【００３４】
列車の回生動作が開始される時間ｔ１およびｔ２において、饋電電圧補償装置の電圧は一旦上限値（ＤＣ１７００Ｖ）を越えており、同時にゲート回路ＧＣのスイッチング素子Ｔｈがゲートオンして充電動作を開始して饋電電圧補償装置の電圧が上昇を始めている。これらの区間では、饋電変電所と列車の電圧が一致しており、従って、列車から饋電変電所への電流は零で、列車からの回生電力はすべて饋電電圧補償装置により充電されている様子が判る。
列車停止の制動時、饋電電圧補償装置の充電電圧は最大ＤＣ１８１８Ｖに達しているが、従来の図１０に示す、同対策無しの場合の最大値ＤＣ１８５０Ｖに比較して低くなっており、饋電変電所からの不要な充電動作を抑制するゲート回路ＧＣの効果が現れている。
【００３５】
更に図６（Ｃ）の場合には、先に説明した過電圧保護回路の機能が加わり、饋電電圧補償装置の電圧は過電圧保護の上限値であるＤＣ１７５０Ｖ以下に確実に抑えられている。
また、ゲート回路ＧＣを設けず過電圧保護回路のみを設けた場合の電圧特性（図２（Ｂ））に比較しても饋電電圧補償装置の電圧変動が抑制されていることが判る。
なお、図５に示す構成において、当然ながら、ゲート回路ＧＣで設定する上限値（第１の上限値）は、過電圧保護回路で設定する上限値（第２の上限値）より低い値に選定する必要がある。
【００３６】
以上のように、この発明の実施の形態３においては、ゲート回路ＧＣの働きにより、饋電変電所からの電源電力による充電動作が抑制され饋電電圧補償装置の不要な電圧上昇が低減して列車からの回生電力の吸収蓄電が効率的になされ、それでも饋電電圧補償装置が過電圧に至った場合は、過電圧保護回路により確実に保護される、電圧補償効率が良く信頼性が高い饋電電圧補償システムが実現する。
【００３７】
勿論、饋電回路の定数や、列車運用条件によっては、過電圧保護回路を採用せず、ゲート回路ＧＣのみを採用するようにしてもよく、また過電圧保護回路を併用する場合、形態２で説明した自己消弧形スイッチング素子を利用したタイプのものを使用するようにしてもよい。
【００３８】
なお、上記各実施の形態では、直流饋電回路に適用した場合について説明したが、例えば、ＤＣ／ＡＣコンバータを用い、このＤＣ／ＡＣコンバータを介して直流キャパシタＣを饋電回路に接続するようにすれば、この発明は交流饋電回路にも同様に適用することができ、上記した形態例と同等の効果を奏することは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る饋電電圧補償装置は、所定の電圧を発生する電圧源を有する饋電変電所およびこの饋電変電所と接続され電気車を負荷とする饋電線からなる饋電回路の上記負荷と並列に接続され、上記饋電変電所からの電源電力または制動時の上記電気車からの回生電力により充電され、力行時の上記電気車に放電電力を供給するキャパシタを備えた饋電電圧補償装置において、
上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、および上記キャパシタと並列に接続された、開閉手段と負荷抵抗との直列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が上記電圧源の電圧より高い所定の上限値以上となったとき上記開閉手段を閉路することにより、上記キャパシタへの過電圧印加を抑制するようにしたので、キャパシタに必要な絶縁レベルが定まり合理的な経済設計が可能になるとともに、予測を越える過電圧の印加が防止され信頼性の高い饋電電圧補償装置を実現することができる。
【００４０】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置は、上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、および上記キャパシタと直列に接続された、上記キャパシタの充電方向に挿入されたスイッチング素子と上記キャパシタの放電方向に挿入されたダイオードとの並列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が、上記電圧源の電圧より高い所定の上限値以上となったときまたは上記饋電線の許容最低電圧より高い所定の下限値以下となったとき上記スイッチング素子をオンすることにより、上記饋電変電所からの電源電力による充電動作を抑制するようにしたので、饋電変電所からの充電により不要な電圧上昇を抑制し、電気車からの回生電力をより効率よく吸収蓄電可能となり、電圧補償効率が向上する。
【００４１】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置は、上記キャパシタの電圧を検出する電圧検出手段、上記キャパシタと直列に接続された、上記キャパシタの充電方向に挿入されたスイッチング素子と上記キャパシタの放電方向に挿入されたダイオードとの並列接続体、および上記負荷と並列に接続された、開閉手段と負荷抵抗との直列接続体を備え、
上記キャパシタの電圧が、上記電圧源の電圧より高い所定の第１の上限値以上となったときまたは上記饋電線の許容最低電圧より高い所定の下限値以下となったとき上記スイッチング素子をオンし、上記キャパシタの電圧が上記第１の上限値より高い所定の第２の上限値以上となったとき上記開閉手段を閉路することにより、上記饋電変電所からの電源電力による充電動作を抑制するとともに上記キャパシタへの過電圧印加を抑制するようにしたので、電圧補償効率が良く信頼性の高い饋電電圧補償装置が実現する。
【００４２】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置の直列接続体の開閉手段は、キャパシタの電圧が所定の上限値以上となったとき閉路し、その後、上記キャパシタの電圧が上記所定値より所定量低い所定の復帰値以下となったとき開路するようにしたので、開閉手段の閉路後の電圧急減に伴うハンティング現象発生による不具合が解消される。
【００４３】
また、この発明に係る饋電電圧補償装置は、その直列接続体の開閉手段を自己消弧形スイッチング素子とし、上記直列接続体の負荷抵抗を、リアクトルと抵抗器とを直列に接続したものおよびこれらと並列に接続された還流ダイオードで構成したので、過電圧を抑制するための負荷抵抗の開閉動作が連続的円滑になされ、保護協調の自由度が増し最適な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における饋電電圧補償装置を示す構成図である。
【図２】  図１に示す饋電系統での電圧補償特性を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態２における饋電電圧補償装置を示す構成図である。
【図４】  図３に示す饋電系統での電圧補償特性を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態３における饋電電圧補償装置を示す構成図である。
【図６】  図５に示す饋電系統での電圧補償特性を示す図である。
【図７】  従来の饋電電圧補償装置を使用した直流饋電系統を示す図である。
【図８】  図７を簡略化した等価回路を示す図である。
【図９】  図８の回路で列車の負荷電流が流れたときの各部の電圧特性を示す図である。
【図１０】  従来の饋電電圧補償装置における電圧補償特性を示す図である。
【符号の説明】
Ｃ  キャパシタ、ＯＶ  過電圧保護回路、ＳＷ  スイッチ、ＲＬ  負荷抵抗、Ｔｒ，Ｔｈ  スイッチング素子、ＶＣ  電圧制御回路、Ｌ  リアクトル、
Ｄｄ  ダイオード、ＧＣ  ゲート回路。
【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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