JP2001069672A - Charging and discharging controller - Google Patents

Charging and discharging controller

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JP2001069672A
JP2001069672A JP23818499A JP23818499A JP2001069672A JP 2001069672 A JP2001069672 A JP 2001069672A JP 23818499 A JP23818499 A JP 23818499A JP 23818499 A JP23818499 A JP 23818499A JP 2001069672 A JP2001069672 A JP 2001069672A
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storage battery
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Hiroshige Deguchi
洋成 出口
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce electromagnetic noise, and to resist voltage fluctions of a battery. SOLUTION: A capacitor 10 holding an intermediate potential VM is installed between a feeder and a battery. The intermediate potential VM is controlled so as to be kept at a value higher than a potential VL of the feeder, and controlled so as to be made higher than the potential VBAT of a positive electrode for the battery. A DC/DC converter 8 as a current reversible chopper circuit is installed between the feeder and the capacitor 10, and the DC/DC converter 12 as the current reversible chopper circuit is also mounted similarly between the battery and the capacitor 10. Accordingly, a supply current to the feeder is changed into a continuous current, and higher harmonics are reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、充放電制御装置
に関し、より特定的には、直流送電が行なわれる電線に
接続される電力貯蔵装置に用いられる充放電制御装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge / discharge control device, and more particularly, to a charge / discharge control device used for a power storage device connected to an electric wire through which DC power is transmitted.

【０００２】[0002]

【従来の技術】直流電流で送電が行なわれるシステムと
して、電気鉄道システムがある。電気鉄道における電力
需要は、１日中一定量を維持しているわけではなく、朝
夕の通勤ラッシュ時に先鋭的な電力需要のピークがあ
る。また、正午ごろの電力需要は朝夕のピーク時の６０
〜８０％程度であり、また深夜から明け方までの最低の
電力需要はピーク時の１５％程度にまで減少する。2. Description of the Related Art There is an electric railway system as a system in which power is transmitted by direct current. Electricity demand in electric railways does not always remain constant throughout the day, and there is a sharp peak in electricity demand during morning and evening commuting rush hours. The power demand around noon is 60
Approximately 80%, and the lowest power demand from midnight to dawn decreases to around 15% of the peak.

【０００３】発電設備を電力需要のピークに合せて保有
すると、正午ごろや深夜から明け方までの時間は、設備
の運転を休止しなければならず、稼働率が大幅に低下す
る。このため、充放電が可能な２次電池を用いて電力需
要が少ない時間帯の電力を充電し、電力需要がピークと
なっているときにこれを放電する、いわゆる電力の負荷
平準化（ロードレベリング）を行なうことは、エネルギ
の有効利用という観点から大きな意義を有する。[0003] If the power generation equipment is held in accordance with the peak of the power demand, the operation of the equipment must be stopped around noon or from midnight to dawn, and the operation rate is greatly reduced. For this reason, a secondary battery that can be charged and discharged is used to charge power during a time period when power demand is low, and is discharged when the power demand is at a peak, so-called power leveling (load leveling). Performing) has great significance from the viewpoint of effective use of energy.

【０００４】たとえば、明治末から昭和初期にかけて、
電力の供給不足が慢性的に生じ、バッテリポストと呼ば
れる蓄電池（２次電池）が直接き電線に連係され、ロー
ドレベリングに役立てられていた。For example, from the end of the Meiji era to the early Showa era,
Insufficient power supply has occurred chronically, and a storage battery (secondary battery) called a battery post has been directly linked to a feeder line, which has been used for load leveling.

【０００５】また、一定期間内に電力供給が絶対的に不
足する事態を避ける上述のロードレベリングの他に、変
電所中間点で生じる電圧降下を防止するという、電力の
質の低下を下げるために２次電池による電力の補充を行
なうことも有効である。[0005] In addition to the above-described load leveling for avoiding an absolute shortage of power supply within a certain period, in addition to the above-described load leveling for preventing a voltage drop occurring at an intermediate point of a substation, a reduction in power quality is required. It is also effective to replenish the power with the secondary battery.

【０００６】以後の説明において、電圧降下防止のよう
な電力の質の低下を防止することも「ロードレベリン
グ」の中に含めることとする。In the following description, prevention of a decrease in power quality such as voltage drop prevention is also included in "load leveling".

【０００７】図７は、２次電池による電力の補充が行な
われる箇所を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a place where power is replenished by the secondary battery.

【０００８】図７を参照して、電車１０６に直流電流を
供給するき電線１０４は、各地に設けられた変電所１０
０、１０２から電流の供給を受けている。Referring to FIG. 7, feeder line 104 for supplying DC current to electric train 106 is connected to substations 10 provided at various locations.
0 and 102 are supplied with current.

【０００９】たとえば、時間帯により異なる電力需要を
平準化するための目的で用いる場合には、２次電池によ
る電力補充装置をＢ点に示すように変電所に隣接する地
点に設置する。また、変電所間の中間地点であるＡ点や
き電線１０４の終端ポイントであるＣ点に電力補充装置
を設置すれば、電車１０６によって消費される電流によ
るき電線の電圧降下を防止するために有効である。For example, when used for the purpose of leveling different power demands depending on time zones, a power replenishing device using a secondary battery is installed at a point adjacent to the substation as shown at point B. Further, if a power replenishing device is installed at the point A which is an intermediate point between the substations and the point C which is a termination point of the feeder line 104, it is effective to prevent the voltage drop of the feeder line due to the current consumed by the train 106. It is.

【００１０】図８は、（社）日本鉄道電気技術協会発行
“電気鉄道におけるパワーエレクトロニクス”第１０６
〜１０７頁に記載されたバッテリーポストの構成を示す
図である。FIG. 8 shows “Power Electronics in Electric Railway” No. 106 issued by the Japan Railway Electrical Technology Association.
FIG. 108 is a diagram illustrating a configuration of a battery post described on pages 107 to 107.

【００１１】このバッテリーポストは、直流電気鉄道に
おける電圧降下対策装置の研究において検討された。This battery post was studied in a study on a device for preventing a voltage drop in a DC electric railway.

【００１２】図８を参照して、バッテリーポスト１００
は、蓄電池１１４、１１６を備えており、スイッチ１１
２によってき電線１０４に接続される。蓄電池１１４、
１１６は鉛電池を使用しており、図には示されていない
が蓄電池には電圧の微調整を可能とするためにセル個数
を変更するタップを有している。Referring to FIG. 8, battery post 100
Has storage batteries 114 and 116, and the switch 11
2 is connected to the feeder wire 104. Storage battery 114,
Numeral 116 uses a lead battery, and although not shown in the drawing, the storage battery has a tap for changing the number of cells to enable fine adjustment of the voltage.

【００１３】充電時には、２系統の降圧チョッパ装置を
含む充電装置１２０によって、充電電圧が制御される。At the time of charging, the charging voltage is controlled by a charging device 120 including two systems of step-down chopper devices.

【００１４】放電時には、蓄電池１１４、１１６は直列
に接続され、過大な放電電流を抑制するために、電力制
御用チョッパ１１８を設けている。図８に示した装置
は、１９７９年〜１９８３年にかけて日本国有鉄道にお
いて研究開発が行なわれた装置であり、在来線で性能試
験が行なわれたが、変換器の問題や蓄電池の問題等によ
り実用化には至らなかった。During discharging, the storage batteries 114 and 116 are connected in series, and a power control chopper 118 is provided to suppress an excessive discharge current. The device shown in FIG. 8 is a device that was researched and developed on the Japan National Railway from 1979 to 1983, and a performance test was performed on a conventional line. However, due to problems with converters and storage batteries, etc. It did not reach practical use.

【００１５】き電線は、公称直流１５００Ｖであるが、
時間帯や場所によって電圧値が大きく変動している。た
とえば、変電所付近においておよそ１８５０Ｖ〜１４０
０Ｖの間の変動がある。さらに、変電所の中間ポイント
においては、き電線の電圧変動は、１８５０Ｖ〜９００
Ｖにまで変動する。The feeder has a nominal DC 1500V,
The voltage value fluctuates greatly depending on the time zone and location. For example, around 1850 V to 140
There is a variation between 0V. Further, at the intermediate point of the substation, the voltage fluctuation of the feeder line is 1850V to 900V.
V.

【００１６】一方、蓄電池は、１セルがたとえば鉛畜電
池の場合は２Ｖのものを直列に接続して高電圧にして使
用するが、放電が進んだ状態になると、２Ｖが１Ｖにま
で低下する。On the other hand, when one cell is, for example, a lead-acid battery, a 2 V battery is connected in series and used at a high voltage, but when the discharge is advanced, 2 V drops to 1 V. .

【００１７】[0017]

【発明が解決しようとする課題】図８に示した回路で
は、蓄電池１１４、１１６を直列に接続した場合の電圧
が必ずき電線１０４よりも高い電圧を有していなければ
電力補充に使用することはできない。このため、電圧値
を調整するため、蓄電池１１４、１１６にはタップを設
ける必要があり、その接続をコントロールする複雑な制
御が必要であるという問題点があった。In the circuit shown in FIG. 8, if the storage batteries 114 and 116 are connected in series and the voltage does not necessarily have a higher voltage than the feeder wire 104, the storage battery 114 and 116 must be used for power supplementation. Can not. Therefore, in order to adjust the voltage value, it is necessary to provide taps in the storage batteries 114 and 116, and there is a problem that complicated control for controlling the connection is required.

【００１８】図９は、より簡単な例である従来の電力貯
蔵装置１３０の構成を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power storage device 130 which is a simpler example.

【００１９】図９を参照して、電力貯蔵装置１３０は、
−極が接地ノードに接続された蓄電池１３２と、蓄電池
１３２の＋極に一端が接続されるコイル１３４と、コイ
ル１３４の他端と接地ノードとの間に接続されるスイッ
チング素子１３６と、コイル１３４の他端にアノードが
接続されるダイオード１３８とを含む。ダイオード１３
８のカソードは直流遮断器１２８を介してき電線１０４
と接続される。Referring to FIG. 9, power storage device 130 includes:
A storage battery 132 having a negative pole connected to the ground node; a coil 134 having one end connected to the positive pole of the storage battery 132; a switching element 136 connected between the other end of the coil 134 and the ground node; And a diode 138 having an anode connected to the other end. Diode 13
8 is connected to the electric wire 104 via the DC circuit breaker 128.
Connected to

【００２０】スイッチング素子１３６は、ゲートに信号
Ｓ１０を受けるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor）である。The switching element 136 is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) receiving a signal S10 at its gate.
nsistor).

【００２１】直流遮断器１２８は、き電線１０４に地絡
事故が起こったときに蓄電池１３２から電流が流出しな
いように接続を遮断する。The DC circuit breaker 128 cuts off the connection so that current does not flow out of the storage battery 132 when a ground fault occurs in the feeder line 104.

【００２２】図１０は、図９に示した電力貯蔵装置の動
作を説明するための動作波形図である。FIG. 10 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the power storage device shown in FIG.

【００２３】図１０を参照して、電力貯蔵装置１３０か
らき電線１０４に電流を供給する場合を考える。定常状
態において時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４では制御信号Ｓ
１０によってスイッチング素子１３６は導通状態とされ
る。このとき蓄電池１３２からはコイル１３４に向けて
電流ＩＢＡＴが流れ電流は次第に増加する。時刻ｔ２〜
ｔ３においては、スイッチング素子１３６は非導通状態
とされる。すると、コイル１３４に逆起電力が生じ、き
電線よりも高い電圧が生ずるためダイオード１３８の順
方向に電流ＩＬが流れる。Referring to FIG. 10, a case where a current is supplied from power storage device 130 to feeder line 104 will be considered. In the steady state, at time t1 to t2 and t3 to t4, the control signal S
10, the switching element 136 is turned on. At this time, current IBAT flows from storage battery 132 toward coil 134, and the current gradually increases. Time t2
At t3, switching element 136 is turned off. Then, a back electromotive force is generated in the coil 134, and a voltage higher than that of the feeder line is generated, so that the current IL flows in the forward direction of the diode 138.

【００２４】このような構成では蓄電池１３２は電圧が
降下した状態においてもき電線１０４に対して電流を流
すことができる。しかし、図９に示した回路構成では、
電流ＩＬは、図１０で示したように間欠的にき電線に流
入するパルス状電流になっており、き電線に大きな電磁
ノイズが発生してしまう。電磁ノイズが発生すると、周
辺地域の通信や無線に対する妨害となるという問題が生
ずる。また、電気鉄道は、自分自身のシステムにも無線
通信等を使用しているため、その通信に障害が生ずるお
それがある。In such a configuration, the storage battery 132 can supply current to the feeder wire 104 even when the voltage drops. However, in the circuit configuration shown in FIG.
The current IL is a pulsed current intermittently flowing into the feeder as shown in FIG. 10, and large electromagnetic noise is generated in the feeder. When electromagnetic noise is generated, there is a problem that it interferes with communication and wireless communication in the surrounding area. In addition, since electric railways use wireless communication and the like for their own systems, there is a possibility that communication may fail.

【００２５】図１１は、より改善された電力貯蔵装置１
４０の構成を示す回路図である。図１１を参照して、電
力貯蔵装置１４０は、図９に示した電力貯蔵装置１３０
の出力部にフィルタ１４１を設けている。フィルタ１４
１は、ダイオード１３８のカソードと接地ノードとの間
に接続されるキャパシタ１４２と、ダイオード１３８の
カソードと直流遮断器１２８との間に接続されるコイル
１４６とを含む。他の構成は、図９に示した電力貯蔵装
置１３０と同様であるため説明は繰返さない。FIG. 11 shows an improved power storage device 1.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a circuit 40; Referring to FIG. 11, power storage device 140 includes power storage device 130 shown in FIG.
Is provided with a filter 141 at the output unit. Filter 14
1 includes a capacitor 142 connected between the cathode of diode 138 and the ground node, and a coil 146 connected between the cathode of diode 138 and DC breaker 128. The other configuration is similar to that of power storage device 130 shown in FIG. 9, and therefore description thereof will not be repeated.

【００２６】図１２は、図１１に示した電力貯蔵装置の
放電時の電流波形を示した図である。FIG. 12 is a diagram showing a current waveform at the time of discharging of the power storage device shown in FIG.

【００２７】図１２を参照して、き電線に供給される電
流ＩＬは、図１０に示した場合と比較して平滑化されて
いるが、それでもまだ十分ではなかった。Referring to FIG. 12, the current IL supplied to the feeder is smoothed as compared with the case shown in FIG. 10, but it is still not enough.

【００２８】また、図９、図１１に示したような回路で
は、事故が発生してき電線１０４が地絡した場合には、
直流遮断器１２８によって電流を遮断しなければ電力貯
蔵装置から過大な電流がき電線に向けて流れダイオード
１３８が破壊してしまう。しかしながら、直流遮断器１
２８によって直流電流を遮断すると、直流遮断器１２８
の金属接点部分にアークが生じたりプラズマが発生した
りするため、金属接点部が傷んでしまう。このため、直
流遮断器１２８の接点は消耗品であり、数百回の遮断を
行なうと交換しなければならないという問題点があっ
た。さらに、直流遮断器１２８は、機械的動作によって
電流遮断を行なう場合が多く一般に２０ｍｓ〜５０ｍｓ
程度の動作時間を要するため、ダイオード１３８のよう
な半導体デバイスの保護には反応速度が十分ではないと
いう問題点もある。In the circuits shown in FIGS. 9 and 11, when an accident occurs and the electric wire 104 is grounded,
If the current is not interrupted by the DC breaker 128, an excessive current flows from the power storage device toward the feeder line, and the diode 138 is destroyed. However, DC breaker 1
When the DC current is interrupted by the DC
Since an arc is generated or a plasma is generated at the metal contact portion, the metal contact portion is damaged. Therefore, there is a problem that the contacts of the DC breaker 128 are consumables and must be replaced after several hundred interruptions. Further, the DC breaker 128 often interrupts the current by a mechanical operation in many cases, generally from 20 ms to 50 ms.
Since a certain operation time is required, there is also a problem that the reaction speed is not sufficient for protecting a semiconductor device such as the diode 138.

【００２９】また、先に説明したように、き電線１０４
の電圧は、電流の消費される状態により大きく変動す
る。また、蓄電池１３２も放電の進み具合により電圧が
大きく変動する。図９、図１１に示したような回路で
は、き電線よりも蓄電池の電圧が高いような状況になる
と、正常に動作することはできない。一方、図８に示し
たような回路では、充電時は電池を２並列にし、放電時
には電池を２直列にするようにして、電圧の調整を行な
っているが、それでもなお蓄電池電圧とき電線の電圧と
の間の調整は難しい。As described above, the feeder 104
Varies greatly depending on the state of current consumption. The voltage of the storage battery 132 also fluctuates greatly depending on the progress of the discharge. 9 and 11 cannot operate normally when the voltage of the storage battery is higher than that of the feeder line. On the other hand, in the circuit as shown in FIG. 8, the voltage is adjusted so that the batteries are arranged in two parallels at the time of charging and the batteries are arranged in two series at the time of discharging. Coordination between and is difficult.

【００３０】この発明は、以上のような課題を解決する
ためになされたものであり、その目的は、高調波ノイズ
の発生を抑制することができる電力貯蔵装置用充放電制
御装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a charge / discharge control device for a power storage device which can suppress generation of harmonic noise. With the goal.

【００３１】この発明の他の目的は、非常時の電流遮断
を直流遮断機より速やかに行なうことができる電力貯蔵
装置用充放電制御装置を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a charge / discharge control device for a power storage device, which can interrupt current in an emergency more quickly than a DC breaker.

【００３２】この発明のさらに他の目的は、き電線の電
圧変動に対して蓄電池の電圧の制限が緩和された電力貯
蔵装置用充放電制御装置を提供することを目的とする。Still another object of the present invention is to provide a charging / discharging control device for a power storage device in which the voltage of a storage battery is less restricted with respect to a voltage fluctuation of a feeder line.

【００３３】[0033]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の充放電
制御装置は、電力不足時に、負荷に直流電圧を供給する
電線に対して、補充する電力を貯蔵しておく蓄電池の充
放電を制御する充放電制御装置であって、蓄電池の電極
間電位より高く、かつ、電線の電位より高い中間電位を
保持する電位保持回路と、第１のモードにおいて、蓄電
池の電位を昇圧して電位保持回路にむけて電流を放電す
る第１のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路と、第１のモードにお
いて、中間電位を降圧して電線に向けて電流を放電する
第２のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路とを備える。According to a first aspect of the present invention, there is provided a charge / discharge control apparatus for charging / discharging a storage battery for storing replenished power to an electric wire supplying a DC voltage to a load when power is insufficient. A charge / discharge control device for controlling, comprising: a potential holding circuit for holding an intermediate potential higher than a potential between electrodes of a storage battery and higher than a potential of an electric wire; and, in a first mode, boosting the potential of the storage battery to hold the potential. A first DC / DC voltage conversion circuit that discharges current to the circuit, and a second DC / DC voltage conversion circuit that lowers the intermediate potential and discharges current toward the electric wire in the first mode. Prepare.

【００３４】請求項２に記載の充放電制御装置は、請求
項１に記載の充放電制御装置の構成において、第２のＤ
Ｃ／ＤＣ電圧変換回路は、第２のモードにおいて、電線
の電位を昇圧して電位保持回路に向けて電流を充電し、
第１のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、第２のモードにおい
て、電位保持回路の電位を降圧して蓄電池にむけて電流
を充電する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a charge / discharge control apparatus according to the first aspect, wherein:
In the second mode, the C / DC voltage conversion circuit boosts the potential of the electric wire and charges the current to the potential holding circuit,
In the second mode, the first DC / DC voltage conversion circuit lowers the potential of the potential holding circuit and charges the current to the storage battery.

【００３５】請求項３に記載の充放電制御装置は、請求
項２に記載の充放電制御装置の構成に加えて、中間電位
を蓄電池のプラス極の電位より高く、かつ、電線の電位
より高くなるように、第１、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路
を制御する制御回路をさらに備える。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the intermediate potential is higher than the potential of the positive electrode of the storage battery and higher than the potential of the electric wire. Thus, a control circuit for controlling the first and second DC / DC conversion circuits is further provided.

【００３６】請求項４に記載の充放電制御装置は、請求
項１に記載の充放電制御装置の構成に加えて、電位保持
回路は、第１の電極と第２の電極とを有し、第１の電極
が接地ノードに接続される容量素子を含み、蓄電池は、
マイナス電極が接地ノードに接続され、第１のＤＣ／Ｄ
Ｃ電圧変換回路は、第１の内部ノードと、第１の内部ノ
ードと蓄電池のプラス電極との間に接続される第１のコ
イル素子と、第１の内部ノードからキャパシタの第２の
電極に向かう方向に整流して電流を流す第１の整流素子
と、第１の内部ノードと接地ノードとの間を第１の制御
信号に応じて接続する第１のスイッチング素子とを含
み、第２のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、第２の内部ノー
ドと、第２の内部ノードと電線との間に接続される第２
のコイル素子と、接地ノードから第２の内部ノードに向
かう方向に整流して電流を流す第２の整流素子と、第２
の内部ノードとキャパシタの第２の電極との間を第２の
制御信号に応じて接続する第２のスイッチング素子とを
含む。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the potential holding circuit has a first electrode and a second electrode. A first electrode including a capacitive element connected to the ground node;
The negative electrode is connected to the ground node, and the first DC / D
The C voltage conversion circuit includes a first internal node, a first coil element connected between the first internal node and a positive electrode of the storage battery, and a first internal node connected to the second electrode of the capacitor. A first rectifying element that rectifies the current in the direction to flow and allows a current to flow, and a first switching element that connects between the first internal node and the ground node in accordance with a first control signal; The DC / DC voltage conversion circuit includes a second internal node, and a second internal node connected between the second internal node and the electric wire.
A second rectifying element that rectifies the current in a direction from the ground node to the second internal node to flow a current;
And a second switching element that connects between the internal node of the capacitor and the second electrode of the capacitor in response to a second control signal.

【００３７】請求項５に記載の充放電制御装置は、請求
項４に記載の充放電制御装置の構成に加えて、第１のモ
ードにおいて、電線に対して必要な電流が供給されるよ
うに第２の制御信号を間欠的に活性化させ、かつ、中間
電位が蓄電池のプラス極の電位より高くなるように第１
の制御信号を間欠的に活性化させる制御回路をさらに備
える。According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, in the first mode, a necessary current is supplied to the electric wire in the first mode. The second control signal is activated intermittently, and the first control signal is set so that the intermediate potential becomes higher than the potential of the positive electrode of the storage battery.
And a control circuit for intermittently activating the control signal.

【００３８】請求項６に記載の充放電制御装置は、請求
項４に記載の充放電制御装置の構成に加えて、第１のＤ
Ｃ／ＤＣ電圧変換回路は、接地ノードから第１の内部ノ
ードに向かう方向に整流して電流を流す第３の整流素子
と、第１の内部ノードと容量素子の第２の電極との間を
第３の制御信号に応じて接続する第３のスイッチング素
子とをさらに含み、第２のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、
第２の内部ノードから容量素子の第２の電極に向かう方
向に整流して電流を流す第４の整流素子と、第２の内部
ノードと接地ノードとの間を第４の制御信号に応じて接
続する第４のスイッチング素子とをさらに含む。According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the charge / discharge control apparatus according to the fourth aspect, a first D / D control apparatus is provided.
The C / DC voltage conversion circuit includes a third rectifying element that rectifies the current from the ground node to the first internal node and allows a current to flow between the first internal node and the second electrode of the capacitor. A third switching element connected in response to a third control signal, wherein the second DC / DC voltage conversion circuit comprises:
In accordance with a fourth control signal, a fourth rectifying element that rectifies and flows a current in a direction from the second internal node toward the second electrode of the capacitive element and between the second internal node and the ground node according to a fourth control signal And a fourth switching element to be connected.

【００３９】請求項７に記載の充放電制御装置は、請求
項６に記載の充放電制御装置の構成に加えて、第２のモ
ードにおいて、蓄電池に対して必要な充電電流が供給さ
れるように第３の制御信号を間欠的に活性化させ、か
つ、中間電位が電線の電位より高くなるように第４の制
御信号を間欠的に活性化させる制御回路をさらに備え
る。According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the charge / discharge control apparatus according to the sixth aspect, a required charge current is supplied to the storage battery in the second mode. And a control circuit for intermittently activating the third control signal and intermittently activating the fourth control signal such that the intermediate potential is higher than the electric potential of the electric wire.

【００４０】[0040]

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中
同一符号は同一または相当部分を示す。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【００４１】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態１の充放電制御装置１の構成を示すブロック図であ
る。[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charge / discharge control device 1 according to a first embodiment of the present invention.

【００４２】図１を参照して、充放電制御装置１は、き
電線１０４と直流遮断器ＣＢを介して接続されており、
き電線と蓄電池６との間の充放電の制御を行なう。Referring to FIG. 1, charge / discharge control device 1 is connected to feeder line 104 via DC breaker CB.
The charge / discharge between the feeder line and the storage battery 6 is controlled.

【００４３】充放電制御装置１は、き電線と蓄電池６と
の間の充放電の切換を行なう充放電切換部４と、き電線
１０４の電圧およびき電線１０４に対しての出力電流を
監視し蓄電池６の電流および電圧を監視し充放電切換部
４に対して制御信号Ｓ１〜Ｓ４を出力するＰＷＭ制御回
路２とを含む。The charge / discharge control device 1 monitors a charge / discharge switching unit 4 for switching charging / discharging between the feeder line and the storage battery 6, and a voltage of the feeder line 104 and an output current to the feeder line 104. A PWM control circuit that monitors the current and voltage of the storage battery and outputs control signals to the charge / discharge switching unit;

【００４４】充放電切換部４は、一端が接地ノードに接
続されるキャパシタ１０と、キャパシタ１０とき電線と
の間の電圧で電圧変換を行なうＤＣ／ＤＣ変換器８と、
キャパシタ１０と蓄電池６との間で電圧変換を行なうＤ
Ｃ／ＤＣ変換器１２とを含む。The charge / discharge switching unit 4 includes a capacitor 10 having one end connected to the ground node, a DC / DC converter 8 for performing voltage conversion with a voltage between the capacitor 10 and the electric wire,
D for performing voltage conversion between capacitor 10 and storage battery 6
And a C / DC converter 12.

【００４５】図２は、図１に示した充放電切換部４の詳
細な構成を示す回路図である。図２を参照して、ＤＣ／
ＤＣ変換器８は、き電線１０４とノードＮ１との間に接
続されるコイル２２と、コレクタがノードＮ１に接続さ
れエミッタが接地ノードに接続されゲートに制御信号Ｓ
４が与えられるＩＧＢＴ２８と、ノードＮ１にカソード
が接続され接地ノードにアノードが接続されるダイオー
ド３０と、ノードＮ２にコレクタが接続されノードＮ１
にエミッタが接続されゲートに制御信号Ｓ３が与えられ
るＩＧＢＴ２４と、ノードＮ２にカソードが接続されノ
ードＮ１にアノードが接続されるダイオード２６とを含
む。ノードＮ２はキャパシタ１０の他端に接続されてお
り、その電位は中間電位ＶＭである。FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the charge / discharge switching section 4 shown in FIG. Referring to FIG.
The DC converter 8 includes a coil 22 connected between the feeder line 104 and the node N1, a collector connected to the node N1, an emitter connected to the ground node, and a control signal S connected to the gate.
IGBT 28, a diode 30 having a cathode connected to the node N1 and an anode connected to the ground node, and a node N1 having a collector connected to the node N2.
An IGBT 24 having an emitter connected to the gate and a control signal S3 applied to the gate, and a diode 26 having a cathode connected to the node N2 and an anode connected to the node N1. The node N2 is connected to the other end of the capacitor 10, and its potential is the intermediate potential VM.

【００４６】ＤＣ／ＤＣ変換器１２は、ノードＮ２にコ
レクタが接続されノードＮ３にエミッタが接続されゲー
トに制御信号Ｓ１が与えられるＩＧＢＴ３４と、ノード
Ｎ２にカソードが接続されノードＮ３にアノードが接続
されるダイオード３６と、ノードＮ３にコレクタが接続
され接地ノードにエミッタが接続されゲートに制御信号
Ｓ２が与えられるＩＧＢＴ３８と、ノードＮ３にカソー
ドが接続され接地ノードにアノードが接続されるダイオ
ード４０と、ノードＮ３と蓄電池６のプラス電極との間
に接続されるコイル３２とを含む。The DC / DC converter 12 has an IGBT 34 having a collector connected to the node N2, an emitter connected to the node N3, and a control signal S1 applied to the gate, and a cathode connected to the node N2 and an anode connected to the node N3. A diode 36 having a collector connected to node N3, an emitter connected to the ground node, and a control signal S2 applied to the gate; a diode 40 having a cathode connected to node N3 and an anode connected to the ground node; And a coil 32 connected between N3 and the positive electrode of the storage battery 6.

【００４７】ここで、中間電位ＶＭは、き電線１０４の
電位ＶＬよりも高く設定され、かつ、中間電位ＶＭは、
蓄電池の電位ＶＢＡＴよりも高く設定されている。ＤＣ
／ＤＣ変換器８は、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回
路を組合せた電流可逆チョッパ回路である。すなわち、
キャパシタ１０からき電線１０４に向けて電流が流され
るときは、ＩＧＢＴ２４が制御信号Ｓ３によって動作す
る。このときＩＧＢＴ２８は制御信号Ｓ４によって常に
非導通状態とされる。すると、ダイオード３０、コイル
２２およびＩＧＢＴ２４の働きにより、ＤＣ／ＤＣ変換
器８は、キャパシタ１０からき電線に対して電流を流す
降圧チョッパ回路として動作する。一方、き電線１０４
からキャパシタ１０に対して電流を充電する場合には、
ＩＧＢＴ２４は非導通状態にされ、制御信号Ｓ４によっ
てＩＧＢＴ２８が導通、非導通を繰返す。すると、コイ
ル２２、ダイオード２６、ＩＧＢＴ２８によってＤＣ／
ＤＣ変換器８は昇圧チョッパ回路として動作する。Here, the intermediate potential VM is set higher than the potential VL of the feeder line 104, and the intermediate potential VM is
It is set higher than the potential VBAT of the storage battery. DC
The / DC converter 8 is a current reversible chopper circuit combining a step-up chopper circuit and a step-down chopper circuit. That is,
When a current flows from the capacitor 10 to the feeder line 104, the IGBT 24 operates according to the control signal S3. At this time, the IGBT 28 is always turned off by the control signal S4. Then, by the operation of diode 30, coil 22, and IGBT 24, DC / DC converter 8 operates as a step-down chopper circuit that passes current from capacitor 10 to the feeder line. On the other hand, the feeder 104
When charging current to the capacitor 10 from
The IGBT 24 is turned off, and the control signal S4 causes the IGBT 28 to turn on and off repeatedly. Then, the DC / DC voltage is applied by the coil 22, the diode 26 and the IGBT 28.
The DC converter 8 operates as a boost chopper circuit.

【００４８】ＤＣ／ＤＣ変換器１２も、ＤＣ／ＤＣ変換
器８と同様な動作をするため、説明は繰返さない。Since DC / DC converter 12 operates similarly to DC / DC converter 8, description thereof will not be repeated.

【００４９】図３は、図１におけるＰＷＭ制御回路２の
制御フローを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of the PWM control circuit 2 in FIG.

【００５０】図１、図３を参照して、ステップＳ１００
において、ＰＷＭ制御回路２はき電線の電圧降下を検知
する。電圧降下の検知がされない場合はステップＳ１０
０を繰返している。電圧降下が検知されると、ステップ
Ｓ１０１に進み、き電線に１００Ａの電流を放電するよ
うに、ＤＣ／ＤＣ変換器８をＰＷＭ制御回路２がフィー
ドバック制御する。Referring to FIG. 1 and FIG. 3, step S100
, The PWM control circuit 2 detects a voltage drop of the feeder line. If the voltage drop is not detected, step S10
0 is repeated. When a voltage drop is detected, the process proceeds to step S101, and the PWM control circuit 2 performs feedback control of the DC / DC converter 8 so as to discharge a current of 100 A to the feeder line.

【００５１】そして、ステップＳ１０２に進み、今度は
中間電位ＶＭの電位降下を検知する。中間電位ＶＭが所
定のレベル以下に降下していない場合には、再びステッ
プ１００に戻る。中間電位ＶＭの電位降下が所定のレベ
ル以下になっていた場合には、ステップＳ１０３に進
む。ステップＳ１０３では中間電位ＶＭを高く保つため
に蓄電池６から放電するように、ＤＣ／ＤＣ変換器１２
をＰＷＭ制御回路２がフィードバック制御する。Then, the process proceeds to a step S102, and a potential drop of the intermediate potential VM is detected. If the intermediate potential VM has not dropped below the predetermined level, the process returns to step 100 again. If the potential drop of the intermediate potential VM has fallen below the predetermined level, the process proceeds to step S103. In step S103, the DC / DC converter 12 is discharged so that the storage battery 6 is discharged in order to keep the intermediate potential VM high.
Is feedback-controlled by the PWM control circuit 2.

【００５２】そしてステップＳ１０４において、電池電
圧が下限値になっていないかどうかを確認する。Then, in step S104, it is confirmed whether or not the battery voltage has reached the lower limit.

【００５３】電池電圧が下限値に達していない場合に
は、再び、ステップＳ１００に戻りき電線の電圧降下の
検知動作を行なう。電池電圧が下限値に達してしまって
いる場合には、ステップＳ１０５に進み電池からの放電
を停止する。If the battery voltage has not reached the lower limit value, the flow returns to step S100 to detect the voltage drop of the electric wire. If the battery voltage has reached the lower limit, the process proceeds to step S105, and discharge from the battery is stopped.

【００５４】夜間等のように消費される電流が少なく、
き電線の電圧が十分に高く保たれている場合は、き電線
から蓄電池への充電動作が行なわれる。制御フローは図
３で示したフローにおいてき電線と蓄電池を入れ替えた
ものと同様である。つまり、蓄電池の電圧が降下し、充
電が必要だと判断されると、ＤＣ／ＤＣ変換器１２で中
間電位を降圧して蓄電池に充電し、中間電位が低くなり
すぎないようにＤＣ／ＤＣ変換器８によってき電線の電
圧を昇圧して、キャパシタ１０に電流を供給するのであ
る。A small amount of current is consumed, such as at night,
When the voltage of the feeder is kept sufficiently high, the charging operation from the feeder to the storage battery is performed. The control flow is the same as the flow shown in FIG. 3 except that the feeder and the storage battery are replaced. In other words, when the voltage of the storage battery drops and it is determined that charging is necessary, the DC / DC converter 12 lowers the intermediate potential to charge the storage battery, and performs DC / DC conversion so that the intermediate potential does not become too low. The voltage of the feeder line is boosted by the vessel 8 and the current is supplied to the capacitor 10.

【００５５】充電動作と放電動作は、時間によって切換
えてもよい。たとえば、夜間のように電力消費の少ない
時間帯は電力料金が安く設定されているので、そのよう
な時間帯に充電を行なえば経済的に運転をすることがで
きる。また、電車の電力消費がピークとなりき電線の電
圧降下が問題となる時間は、たとえば、通勤時間帯の１
〜２時間であるのでそのような時間帯に放電をするよう
に制御しても良い。The charging operation and the discharging operation may be switched according to time. For example, since the power rate is set to be low in a time zone where power consumption is low, such as at night, if the battery is charged in such a time zone, it is possible to drive economically. The time when the power consumption of the train reaches its peak and the voltage drop of the electric wire becomes a problem is, for example, one of the commuting hours.
Since the time is about 2 hours, the discharge may be controlled in such a time zone.

【００５６】図４は、実施の形態１の充放電制御装置を
用いた場合のき電線への放電電流を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a discharge current to the feeder when the charge / discharge control device of the first embodiment is used.

【００５７】図２、図４を参照して、時刻ｔ１〜ｔ２、
ｔ３〜ｔ４においては、制御信号Ｓ３によってＩＧＢＴ
２４は導通状態とされる。すると、キャパシタ１０から
はコイル２２に対して電流が流入する。時刻ｔ２〜ｔ３
においては、制御信号Ｓ３によってＩＧＢＴ２４は非導
通状態とされるので、キャパシタ１０からコイル２２に
対して流れる電流は停止するが、コイル２２には、エネ
ルギが蓄えられており、引続きき電線に対して電流を供
給する。したがって、き電線に対して電流を放電する場
合には、連続した電流を放電することができる。したが
って、き電線において発生する電磁ノイズを少なく抑え
ることが可能となる。Referring to FIGS. 2 and 4, at times t1 to t2,
From t3 to t4, the IGBT is controlled by the control signal S3.
Reference numeral 24 indicates a conductive state. Then, a current flows from the capacitor 10 to the coil 22. Time t2 to t3
In, since the IGBT 24 is turned off by the control signal S3, the current flowing from the capacitor 10 to the coil 22 stops, but the coil 22 stores energy, and Supply current. Therefore, when discharging current to the feeder line, continuous current can be discharged. Therefore, it is possible to reduce the electromagnetic noise generated in the feeder line.

【００５８】また、中間電圧ＶＭを十分に高く設定する
ことによって、き電線の電位が変動しかつ蓄電池の電位
が変動した場合においても、中間電位を蓄電池の電位よ
り高く保つように制御するのは容易であるので、蓄電池
とき電線の間での充放電制御は問題なく行なうことが可
能である。Further, by setting the intermediate voltage VM sufficiently high, even if the potential of the feeder line fluctuates and the potential of the storage battery fluctuates, the control is performed such that the intermediate potential is maintained higher than the potential of the storage battery. Since it is easy, charge / discharge control between the storage battery and the electric wire can be performed without any problem.

【００５９】したがって、従来の場合のように、蓄電池
にタップを設けたりする必要がない。Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to provide a tap on the storage battery.

【００６０】また、ＰＷＭ制御回路にて過大電流を検出
した時にＩＧＢＴをすべて非導通状態とすれば、き電線
が地絡事故を起こした場合に電池からき電線に流出する
電流を制限することができ直流遮断器を動作させないで
もよいため、直流遮断器のメンテナンス回数が少なくて
すむという利点がある。また、ＩＧＢＴは機械式の直流
遮断器よりも高速に電流遮断を行なうことが可能である
ため、内蔵するダイオードの破壊を防ぐことができる。Further, if all the IGBTs are turned off when an excessive current is detected by the PWM control circuit, it is possible to limit the current flowing out of the battery to the feeder line when a feeder line fault occurs. Since the DC circuit breaker does not have to be operated, there is an advantage that the number of maintenance operations of the DC circuit breaker can be reduced. In addition, the IGBT can cut off the current at a higher speed than a mechanical DC breaker, so that the built-in diode can be prevented from being destroyed.

【００６１】尚、実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣ変換器
に含まれるスイッチング素子としてＩＧＢＴを使用する
例を示したが、スイッチング素子はＩＧＢＴに限定され
るものでは無く、大電流を遮断できるパワートランジス
タ、パワーＭＯＳトランジスタ、トライアック、ＧＴＯ
（Gate Turn Onサイリスタ）等を使用することも可能で
ある。また、蓄電池は、たとえば、電力貯蔵用に適する
改良型鉛畜電池、ＮａＳ電池（ナトリウムイオン電池）
およびレドックスフロー電池等が好適に用いられる。In the first embodiment, an example in which an IGBT is used as a switching element included in the DC / DC converter has been described. However, the switching element is not limited to the IGBT, and a power capable of cutting off a large current is used. Transistor, power MOS transistor, triac, GTO
(Gate Turn On thyristor) or the like can also be used. The storage battery is, for example, an improved lead-acid battery suitable for power storage, a NaS battery (sodium ion battery)
And a redox flow battery are preferably used.

【００６２】［実施の形態２］図５は、実施の形態２に
おける充放電切換部４ａの構成を示す回路図である。[Second Embodiment] FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a charge / discharge switching unit 4a according to a second embodiment.

【００６３】図５を参照して、充放電切換部４ａは、図
２に示した充放電切換部４の構成において、ＤＣ／ＤＣ
変換器８に代えてＤＣ／ＤＣ変換器８ａを含み、ＤＣ／
ＤＣ変換器１２に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａを含
む点が充放電切換部４と異なる。ＤＣ／ＤＣ変換器８ａ
は、き電線とノードＮ１ａとの間に接続されるコイル２
２ａと、ノードＮ１ａにコレクタが接続され接地ノード
にエミッタが接続されるＩＧＢＴ２８ａと、ノードＮ１
ａにアノードが接続されノードＮ２にカソードが接続さ
れるダイオード２６ａとを含む。Referring to FIG. 5, charging / discharging switching unit 4a is different from charging / discharging switching unit 4 shown in FIG.
A DC / DC converter 8a is included in place of the converter 8,
The difference from the charge / discharge switching unit 4 is that a DC / DC converter 12a is included instead of the DC converter 12. DC / DC converter 8a
Represents a coil 2 connected between the feeder line and the node N1a.
2a, an IGBT 28a having a collector connected to the node N1a and an emitter connected to the ground node, and a node N1
a connected to the anode and the diode 26a connected to the node N2 at the cathode.

【００６４】ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａは、蓄電池の＋極
とノードＮ３ａとの間に接続されるコイル３２ａと、ノ
ードＮ２にコレクタが接続されノードＮ３ａにエミッタ
が接続されるＩＧＢＴ３４ａと、ノードＮ３ａにカソー
ドが接続され接地ノードにアノードが接続されるダイオ
ード４０ａとを含む。DC / DC converter 12a includes a coil 32a connected between the positive electrode of the storage battery and node N3a, an IGBT 34a having a collector connected to node N2 and an emitter connected to node N3a, and a node N3a. A diode 40a having a cathode connected and an anode connected to the ground node.

【００６５】他の構成は図２に示した充放電切換部４と
同様であるので説明は繰返さない。ＩＧＢＴ２８ａを制
御して導通／非導通状態を繰返させることによりＤＣ／
ＤＣ変換器８ａはき電線からキャパシタ１０に向けて充
電を行う昇圧チョッパ回路として動作する。一方、ＩＧ
ＢＴ３４ａを制御して導通／非導通状態を繰返させるこ
とによりＤＣ／ＤＣ変換器１２ａは、キャパシタ１０か
ら蓄電池に向けて充電を行う降圧チョッパ回路として動
作する。The other configuration is the same as that of charge / discharge switching section 4 shown in FIG. 2, and therefore description thereof will not be repeated. By controlling the IGBT 28a to repeat the conduction / non-conduction state, the DC /
The DC converter 8a operates as a step-up chopper circuit that charges the capacitor 10 from the feeder line. On the other hand, IG
By controlling the BT 34a to repeat the conduction / non-conduction state, the DC / DC converter 12a operates as a step-down chopper circuit for charging from the capacitor 10 to the storage battery.

【００６６】このような回路構成とすることにより、電
車に生ずる回生電流をき電線に吸収したり、き電線から
電池に対する充電を行なうことができる。With such a circuit configuration, the regenerative current generated in the electric train can be absorbed by the feeder line, and the battery can be charged from the feeder line.

【００６７】［実施の形態３］図６は、実施の形態３に
おける充放電切換部４ｂの構成を示す回路図である。[Third Embodiment] FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a charge / discharge switching unit 4b according to a third embodiment.

【００６８】図６を参照して、充放電切換部４ｂは、図
２に示した充放電切換部４の構成において、ＤＣ／ＤＣ
変換器８に代えてＤＣ／ＤＣ変換器８ｂを備え、ＤＣ／
ＤＣ変換器１２に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂを備
える点が実施の形態１の充放電切換部４と異なる。Referring to FIG. 6, charging / discharging switching unit 4b is different from charging / discharging switching unit 4 shown in FIG.
A DC / DC converter 8b is provided instead of the converter 8, and a DC / DC converter
The difference from the charge / discharge switching unit 4 of the first embodiment is that a DC / DC converter 12b is provided instead of the DC converter 12.

【００６９】ＤＣ／ＤＣ変換器８ｂは、き電線とノード
Ｎ１ｂとの間に接続されるコイル２２ｂと、ノードＮ１
ｂにカソードが接続され接地ノードにアノードが接続さ
れるダイオード３０ｂと、ノードＮ１ｂにエミッタが接
続されノードＮ２にコレクタが接続されるＩＧＢＴ２４
ｂを含む。The DC / DC converter 8b includes a coil 22b connected between the feeder line and the node N1b, and a node N1.
a diode 30b having a cathode connected to b and an anode connected to a ground node; and an IGBT 24 having an emitter connected to the node N1b and a collector connected to the node N2.
b.

【００７０】ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂは、蓄電池の＋極
とノードＮ３ｂとの間に接続されるコイル３２ｂと、ノ
ードＮ３ｂにコレクタが接続され接地ノードにエミッタ
が接続されるＩＧＢＴ３８ｂと、ノードＮ３ｂにアノー
ドが接続されノードＮ２にカソードが接続されるダイオ
ード３６ｂとを含む。DC / DC converter 12b includes a coil 32b connected between the positive electrode of the storage battery and node N3b, an IGBT 38b having a collector connected to node N3b and an emitter connected to the ground node, and a node N3b. A diode 36b having an anode connected to the node N2 and a cathode connected to the node N2.

【００７１】ＤＣ／ＤＣ変換器８ｂは、ＩＧＢＴ２４ｂ
を断続的に導通させることによりキャパシタ１０からき
電線に向けて放電を行う降圧チョッパ回路として動作す
る。ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂは、ＩＧＢＴ３８ｂを断続
的に導通させることにより電池からキャパシタ１０に対
して放電を行う昇圧チョッパ回路として動作する。The DC / DC converter 8b is an IGBT 24b
Operate intermittently as a step-down chopper circuit that discharges from the capacitor 10 to the feeder line. The DC / DC converter 12b operates as a boost chopper circuit that discharges the battery 10 from the battery by intermittently conducting the IGBT 38b.

【００７２】このような構成とすることにより、電力の
需要ピーク時に電池からき電線への電力供給を行なった
りき電線の電位が低下した場合にその補償を行なうこと
ができる。By adopting such a configuration, power can be supplied from the battery to the feeder during peak power demand, and compensation can be made when the potential of the feeder drops.

【００７３】また、ＩＧＢＴ２４ｂ、３８ｂを両方とも
非導通状態とすれば、き電線が地絡事故を起こした場合
に電池からき電線に流出する電流を制限することができ
直流遮断器を動作させないでもよいため、直流遮断器の
メンテナンス回数が少なくてすむという利点がある。ま
た、機械式の直流遮断器よりも高速に電流遮断を行なう
ことが可能であるため、内蔵するダイオードの破壊を防
ぐことができる。If both IGBTs 24b and 38b are in a non-conductive state, the current flowing from the battery to the feeder line when the feeder line causes a ground fault can be limited, and the DC breaker may not be operated. Therefore, there is an advantage that the number of maintenance operations of the DC circuit breaker can be reduced. Further, since the current can be interrupted at a higher speed than that of the mechanical DC circuit breaker, the breakdown of the built-in diode can be prevented.

【００７４】以上示した実施の形態は、電気鉄道に限ら
ず、直流送電が用いられるシステムであれば、種々のシ
ステムに適用することが可能である。たとえば、太陽光
発電システム、海底ケーブル等を使用する直流大電力送
電システムはもとより、工場、病院、ビル、ショッピン
グセンタ等においても直流を用いるシステムであれば適
用することができる。The embodiments described above are not limited to electric railways, and can be applied to various systems as long as they use DC power transmission. For example, the present invention can be applied not only to a large-scale DC power transmission system using a solar power generation system, a submarine cable, or the like, but also to a system using DC in factories, hospitals, buildings, shopping centers, and the like.

【００７５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【００７６】[0076]

【発明の効果】本発明により、高調波ノイズの発生を抑
制することができる電力貯蔵装置用充放電制御装置を提
供することが可能となる。また、非常時の電流遮断を直
流遮断機より速やかに行なうことができ、直流遮断機の
メンテナンス回数を減らすことができる。さらに、き電
線の電圧変動に対して蓄電池の電圧の制限が緩和され蓄
電池の構造を単純にすることが可能となる。According to the present invention, it is possible to provide a charge / discharge control device for a power storage device which can suppress generation of harmonic noise. In addition, current interruption in an emergency can be performed more quickly than a DC breaker, and the number of maintenance operations of the DC breaker can be reduced. Further, the restriction on the voltage of the storage battery against the voltage fluctuation of the feeder line is relaxed, and the structure of the storage battery can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の実施の形態１の充放電制御装置１の
構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a charge / discharge control device 1 according to a first embodiment of the present invention.

【図２】 図１に示した充放電切換部４の詳細な構成を
示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a charge / discharge switching unit 4 shown in FIG.

【図３】 図１におけるＰＷＭ制御回路２の制御フロー
を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of a PWM control circuit 2 in FIG.

【図４】 実施の形態１の充放電制御装置を用いた場合
のき電線への放電電流を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a discharge current to a feeder wire when the charge / discharge control device of the first embodiment is used.

【図５】 実施の形態２における充放電切換部４ａの構
成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a charge / discharge switching unit 4a according to a second embodiment.

【図６】 実施の形態３における充放電切換部４ｂの構
成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a charge / discharge switching unit 4b according to a third embodiment.

【図７】 ２次電池による電力の補充が行なわれる箇所
を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a place where power is supplemented by a secondary battery.

【図８】 “電気鉄道におけるパワーエレクトロニク
ス”（社）日本鉄道電気技術協会発行、ｐ１０６〜１０
７に掲載されたバッテリーポストの構成を示す図であ
る。FIG. 8: “Power Electronics in Electric Railways”, published by Japan Railway Technical Association, p.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a battery post described in FIG.

【図９】 より簡単な例である従来の電力貯蔵装置１３
０の構成を示す回路図である。FIG. 9 shows a conventional power storage device 13 which is a simpler example.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a zero.

【図１０】 図９に示した電力貯蔵装置の動作を説明す
るための動作波形図である。10 is an operation waveform diagram for explaining an operation of the power storage device shown in FIG.

【図１１】 より改善された電力貯蔵装置１４０の構成
を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a more improved power storage device 140.

【図１２】 図１１に示した電力貯蔵装置の放電時の電
流波形を示した図である。12 is a diagram showing a current waveform at the time of discharging of the power storage device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 充放電制御装置、２ ＰＷＭ制御回路、４，４ａ，
４ｂ 充放電切換部、６ 蓄電池、８，８ａ，１２，１
２ａ ＤＣ／ＤＣ変換器、１０ キャパシタ、ＣＢ 直
流遮断器、２２，２２ａ，２２ｂ，３２，３２ａ，３２
ｂ コイル、２４，２４ｂ，２８，２８ａ，３４，３４
ａ，３８，３８ｂ ＩＧＢＴ、２６，２６ａ，３０，３
０ｂ，３６，３６ｂ，４０，４０ａ ダイオード。1 charge / discharge control device, 2 PWM control circuit, 4, 4a,
4b charge / discharge switching unit, 6 storage batteries, 8, 8a, 12, 1
2a DC / DC converter, 10 capacitor, CB DC breaker, 22, 22a, 22b, 32, 32a, 32
b coil, 24, 24b, 28, 28a, 34, 34
a, 38, 38b IGBT, 26, 26a, 30, 3
0b, 36, 36b, 40, 40a Diode.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６ Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６Ｌ 7/10 7/10 Ｐ 7/34 7/34 Ｊ 15/00 15/00 Ｄ Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｕ Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA02 CA11 CC02 DA07 DA15 FA06 GB03 5G065 AA00 AA05 DA07 EA01 GA09 HA02 HA03 HA16 JA01 JA02 LA01 LA02 MA09 MA10 NA01 NA06 5H115 PG01 PI03 PV03 PV23 5H730 AA02 AS01 BB15 DD03 FD01 FD11 FG05 XX32 XX33 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H02J 1/00 306 H02J 1/00 306L 7/10 7/10 P 7/34 7/34 J 15/00 15/00 D H02M 3/155 H02M 3/155 UF term (reference) 5G003 AA01 BA02 CA11 CC02 DA07 DA15 FA06 GB03 5G065 AA00 AA05 DA07 EA01 GA09 HA02 HA03 HA16 JA01 JA02 LA01 LA02 MA09 MA10 NA01 NA06 5H115 PG01 PI03 PV02 AS23A15A DD03 FD01 FD11 FG05 XX32 XX33

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 電力不足時に、負荷に直流電圧を供給す
る電線に対して、補充する電力を貯蔵しておく蓄電池の
充放電を制御する充放電制御装置であって、 前記蓄電池の電極間電位より高く、かつ、前記電線の電
位より高い中間電位を保持する電位保持回路と、 第１のモードにおいて、前記蓄電池の電位を昇圧して前
記電位保持回路にむけて電流を放電する第１のＤＣ／Ｄ
Ｃ電圧変換回路と、 前記第１のモードにおいて、前記中間電位を降圧して前
記電線に向けて電流を放電する第２のＤＣ／ＤＣ電圧変
換回路とを備える、充放電制御装置。1. A charge / discharge control device for controlling charging / discharging of a storage battery for storing replenished power to an electric wire supplying a DC voltage to a load when power is insufficient, comprising: a potential between electrodes of the storage battery. A potential holding circuit for holding an intermediate potential higher than the potential of the electric wire; and a first DC for boosting a potential of the storage battery and discharging a current to the potential holding circuit in a first mode. / D
A charge / discharge control device, comprising: a C voltage conversion circuit; and a second DC / DC voltage conversion circuit that, in the first mode, steps down the intermediate potential and discharges current toward the electric wire. 【請求項２】 前記第２のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、
第２のモードにおいて、前記電線の電位を昇圧して前記
電位保持回路に向けて電流を充電し、 第１のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、前記第２のモードに
おいて、前記電位保持回路の電位を降圧して前記蓄電池
にむけて電流を充電する、請求項１に記載の充放電制御
装置。2. The second DC / DC voltage conversion circuit,
In a second mode, the potential of the electric wire is boosted to charge a current toward the potential holding circuit, and the first DC / DC voltage conversion circuit is configured to charge the potential of the potential holding circuit in the second mode. The charge / discharge control device according to claim 1, wherein a current is charged toward the storage battery by stepping down. 【請求項３】 前記中間電位を前記蓄電池のプラス極の
電位より高く、かつ、前記電線の電位より高くなるよう
に、前記第１、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する制
御回路をさらに備える、請求項２に記載の充放電制御装
置。3. A control circuit for controlling the first and second DC / DC conversion circuits so that the intermediate potential is higher than the potential of the positive electrode of the storage battery and higher than the potential of the electric wire. The charge / discharge control device according to claim 2, comprising: 【請求項４】 前記電位保持回路は、 第１の電極と第２の電極とを有し、前記第１の電極が接
地ノードに接続される容量素子を含み、 前記蓄電池は、マイナス電極が接地ノードに接続され、 前記第１のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、 第１の内部ノードと、 前記第１の内部ノードと前記蓄電池のプラス電極との間
に接続される第１のコイル素子と、 前記第１の内部ノードから前記キャパシタの前記第２の
電極に向かう方向に整流して電流を流す第１の整流素子
と、 前記第１の内部ノードと前記接地ノードとの間を第１の
制御信号に応じて接続する第１のスイッチング素子とを
含み、 前記第２のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、 第２の内部ノードと、 前記第２の内部ノードと前記電線との間に接続される第
２のコイル素子と、 前記接地ノードから第２の内部ノードに向かう方向に整
流して電流を流す第２の整流素子と、 前記第２の内部ノードと前記キャパシタの前記第２の電
極との間を第２の制御信号に応じて接続する第２のスイ
ッチング素子とを含む、請求項１に記載の充放電制御装
置。4. The potential holding circuit includes a capacitance element having a first electrode and a second electrode, the first electrode being connected to a ground node, and the storage battery having a negative electrode connected to ground. A first internal node; a first coil element connected between the first internal node and a positive electrode of the storage battery; A first rectifying element for rectifying and flowing a current from the first internal node toward the second electrode of the capacitor; and a first control between the first internal node and the ground node. A first switching element connected in accordance with a signal, wherein the second DC / DC voltage conversion circuit is connected between a second internal node and the second internal node and the electric wire A second coil element, and from the ground node A second rectifying element that rectifies and flows a current in a direction toward the second internal node, and connects between the second internal node and the second electrode of the capacitor according to a second control signal. The charge / discharge control device according to claim 1, comprising a second switching element. 【請求項５】 前記第１のモードにおいて、前記電線に
対して必要な電流が供給されるように前記第２の制御信
号を間欠的に活性化させ、かつ、前記中間電位が前記蓄
電池のプラス極の電位より高くなるように前記第１の制
御信号を間欠的に活性化させる制御回路をさらに備え
る、請求項４に記載の充放電制御装置。5. In the first mode, the second control signal is activated intermittently so that a necessary current is supplied to the electric wire, and the intermediate potential is a positive voltage of the storage battery. The charge / discharge control device according to claim 4, further comprising a control circuit that intermittently activates the first control signal so as to be higher than a potential of the pole. 【請求項６】 前記第１のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、 前記接地ノードから前記第１の内部ノードに向かう方向
に整流して電流を流す第３の整流素子と、 前記第１の内部ノードと前記容量素子の前記第２の電極
との間を第３の制御信号に応じて接続する第３のスイッ
チング素子とをさらに含み、 前記第２のＤＣ／ＤＣ電圧変換回路は、 第２の内部ノードから前記容量素子の前記第２の電極に
向かう方向に整流して電流を流す第４の整流素子と、 前記第２の内部ノードと前記接地ノードとの間を第４の
制御信号に応じて接続する第４のスイッチング素子とを
さらに含む、請求項４に記載の充放電制御装置。6. The first DC / DC voltage conversion circuit, a third rectifying element that rectifies and flows a current in a direction from the ground node to the first internal node, and the first internal node And a third switching element that connects between the second electrode of the capacitive element and a second control signal in response to a third control signal, wherein the second DC / DC voltage conversion circuit has a second internal circuit. A fourth rectifying element that rectifies the current in a direction from the node toward the second electrode of the capacitive element and causes a current to flow, and a fourth control signal between the second internal node and the ground node. The charge / discharge control device according to claim 4, further comprising: a fourth switching element to be connected. 【請求項７】 前記第２のモードにおいて、前記蓄電池
に対して必要な充電電流が供給されるように前記第３の
制御信号を間欠的に活性化させ、かつ、前記中間電位が
前記電線の電位より高くなるように前記第４の制御信号
を間欠的に活性化させる制御回路をさらに備える、請求
項６に記載の充放電制御装置。7. In the second mode, the third control signal is activated intermittently so that a necessary charging current is supplied to the storage battery, and the intermediate potential is set to The charge / discharge control device according to claim 6, further comprising a control circuit that intermittently activates the fourth control signal so as to be higher than a potential.
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