(57)【要約】【課題】交流電気鉄道の分岐点の電圧補償を行なうに当り、有効電力融通と無効電流出力の非干渉化を図り、安定な電圧補償を可能にする。【解決手段】分岐されたき電線の各インピーダンスＺ１，Ｚ２から、無効電流出力による第１，第２の電圧補償分ΔＶＱ１，２をそれぞれ演算し、その第１，第２の電圧補償分を各き電線端末の電圧検出値Ｖｄｅｔ１，２から減算して無効電流補償を行なわない場合の第３，第４の電圧補償分をそれぞれ演算し、その第３，第４の電圧補償分の差ΔＶＰに基づき有効電力融通を図ることにより、有効電力融通による電圧補償制御と無効電流出力による電圧補償制御とを非干渉化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐点で区分される２つの単相交流き電線端末それぞれの電圧を検出し、一方の電圧が予め定めた電圧よりも高く他方の電圧が予め定めた電圧よりも低いときは、検出電圧の高いき電線端末から低いき電線端末へ電力変換器を介して有効電力融通と無効電流出力とを行なうことにより、２つの単相交流き電線端末の電圧変動を補償する電圧補償装置の制御方式であって、
前記き電線の各インピーダンスから無効電流出力による第１，第２の電圧補償分をそれぞれ演算し、その第１，第２の電圧補償分を各き電線端末の電圧検出値から減算して無効電流補償を行なわない場合の第３，第４の電圧補償分をそれぞれ演算し、その第３，第４の電圧補償分の差に基づき有効電力融通を図ることにより、有効電力融通による電圧補償制御と無効電流出力による電圧補償制御とを非干渉化したことを特徴とする電圧補償装置の制御方式。
【請求項２】
有効電流指令値および無効電流指令値が装置定格電流を超えたときは、前記無効電流出力による電圧補償制御を制限し、前記有効電力融通による電圧補償制御を優先させることを特徴とする請求項１に記載の電圧補償装置の制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電気鉄道におけるセクションポイント（分岐点）両側のき電線端末の電圧変動補償方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３，４は例えば特許文献１に開示された電圧変動補償方式の従来例を示すブロック図である。
図３に示すように、セクションポイント３にまたがって自励式単相ＢＴＢ変換装置４が接続され、そのＢＴＢ（背中合わせ）変換器４２Ａ，４２Ｂには制御パルス演算回路１１Ａ，１１Ｂからスイッチ素子点弧用のパルスが与えられる。演算部１００では２つの単相交流き電線３０Ａ，３０Ｂの有効電力の偏差が小さくなるような演算をし、一方の変換器４２Ａに対する有効電力基準ＰArefとして出力する。
【０００３】
演算部１００は図４に示すように、上記有効電力基準ＰArefを求めるとともに、き電線３０Ａの電圧ＶAとその基準電圧ＶArefとの偏差から制御関数２１Ａを介して得た値に、上記有効電力基準ＶArefから演算器２７Ａおよびリミッタ２６Ａを介して得た値を、掛算器２５Ａで掛け合わせて変換器４２Ａに対する無効電力基準ＱArefを求めるようにしている。このように、有効電力基準ＰArefを求めて有効電力制御を行なうだけでなく、変換器容量の範囲内で無効電力制御を行なうことにより、分岐点３の両側の電圧差が小さくなるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０２８８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す方式は、分岐点両端の電圧差が小さくなると有効電力融通量が小さくなり、有効電力融通量が小さくなると分岐点両端の電圧差が大きくなり、それを補償するための無効電力出力が大きくなると言う具合に、有効電力融通制御と無効電力制御について一方の制御が他方の制御に影響を与える、つまり制御干渉が発生し、電圧差に応じた有効電力融通ができなくなる。また、負荷である車両は最近力率±１のＰＷＭコンバータ車が主流であることから、無効電力出力による電圧補償では、力率が低下してしまうという問題もある。
したがって、この発明の課題は、有効電力融通による電圧補償制御と無効電流出力による電圧補償制御との非干渉化を図り、安定な有効電力融通を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、分岐点で区分される２つの単相交流き電線端末それぞれの電圧を検出し、一方の電圧が予め定めた電圧よりも高く他方の電圧が予め定めた電圧よりも低いときは、検出電圧の高いき電線端末から低いき電線端末へ電力変換器を介して有効電力融通と無効電流出力とを行なうことにより、２つの単相交流き電線端末の電圧変動を補償する電圧補償装置の制御方式であって、
前記き電線の各インピーダンスから無効電流出力による第１，第２の電圧補償分をそれぞれ演算し、その第１，第２の電圧補償分を各き電線端末の電圧検出値から減算して無効電流補償を行なわない場合の第３，第４の電圧補償分をそれぞれ演算し、その第３，第４の電圧補償分の差に基づき有効電力融通を図ることにより、有効電力融通による電圧補償制御と無効電流出力による電圧補償制御とを非干渉化したことを特徴とする。
この請求項１の発明においては、有効電流指令値および無効電流指令値が装置定格電流を超えたときは、前記無効電流出力による電圧補償制御を制限し、前記有効電力融通による電圧補償制御を優先させることができる（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、分岐点で区分される２つの単相交流き電線端末それぞれの電圧を検出し、一方の電圧が予め定めた電圧よりも高く他方の電圧が予め定めた電圧よりも低いときは、検出電圧の高いき電線端末から低いき電線端末へ電力変換器を介して有効電力の融通と無効電流出力とを行ない、２つの単相交流き電線端末間で安定かつ優先して有効電力の融通が可能となり、その結果、無効電流出力による力率低下を抑制できる。また、回生車の回生電力を電圧の低下しているセクション側にある力行車に融通することにより、課電圧の防止と回生電力の有効利用が可能になる利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１はこの発明の実施の形態を示す全体構成図、図２は図１の単相インバータの制御演算部を示す詳細図である。
分岐点ＳＰの両端に連系トランス（連系インピーダンス）ＴＲ１，２を介して、ＢＴＢ構成の単相インバータＩＮＶ１，２が接続されており、基本的には図３に示すものと同じである。なお、ＦＴ１，２はスコットトランス、Ｚ１，２はき電線インピーダンス、Ｖｄｅｔ１，２は各き電線の検出電圧を示す。
【０００９】
単相インバータＩＮＶ１，２の制御は、図２に示す制御演算部により行なわれる。
いま、一方のき電線の電圧を所望の電圧にするため、電圧指令Ｖｒｅｆ１とＶｄｅｔ１との偏差を電圧調節器ＡＶＲ１の入力としている。そして、電圧調節器ＡＶＲ１の出力を単相インバータＩＮＶ１の無効電流指令ＩＱ１とする。この無効電流指令ＩＱ１にき電線のインピーダンスＺ１を乗じ、無効電流出力による電圧補償量ΔＶＱ１を演算する。
他方のき電線の電圧も所望の電圧にするため、上記と同様にして無効電流指令ＩＱ２を求め、これにインピーダンスＺ２を乗じ、無効電流出力による電圧補償量ΔＶＱ２を演算する。
【００１０】
無効電流出力による電圧補償量ΔＶＱ１を検出電圧Ｖｄｅｔ１から減算した値と、電圧補償量ΔＶＱ２を検出電圧Ｖｄｅｔ２から減算した値との差分ΔＶＰ（Ｖｄｅｔ１−ΔＶＱ１−Ｖｄｅｔ２＋ΔＶＱ２）を求め、これを電力融通調節器ＡＰＲの入力としている。電力融通調節器ＡＰＲの出力は、単相インバータＩＮＶ１の有効電流指令ＩＰ１となる。また、ＩＰ１の極性を反転して他方の単相インバータＩＮＶ２の有効電流指令ＩＰ２としている。
【００１１】
ここで、電力融通調節器ＡＰＲの応答に対し、電圧調節器ＡＶＲ１，ＡＶＲ２の応答を充分に遅くすることで、相互の干渉を低減することができる。
また、有効電流指令と無効電流指令が装置定格電流を超えた場合に、無効電流指令を制限するリミッタＬ１，Ｌ２を設けることで、有効電流融通を優先して行なうようにしている。
【００１２】
以上のように、電力融通制御による電圧補償量と無効電流出力による電圧補償量とを互いに分離することにより、電力融通制御による電圧補償制御と無効電流出力による電圧補償制御とを非干渉化し、有効電力融通を安定かつ優先して行なうことができる。
以上では、無効電流指令から無効電流出力による電圧補償分を演算する方式について説明したが、無効電流指令に代えて単相インバータの出力電流検出値の無効分から無効電流出力による電圧補償分を演算することも可能なのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態を示すシステム構成図
【図２】図１の単相インバータの制御演算部を示す詳細図
【図３】従来例を示すシステム構成図
【図４】図３の演算部を示す詳細図
【符号の説明】
【００１４】
ＦＴ１，ＦＴ２…スコットトランス、Ｚ１，Ｚ２…き電線インピーダンス、ＳＰ…セクションポイント（分岐点）、ＴＲ１，ＴＲ２…連系トランス（連系インピーダンス）、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２…単相インバータ、ＡＶＲ１，ＡＶＲ２…電圧調節器、Ｌ１，Ｌ２…リミッタ、ＡＰＲ…電力融通調節器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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