JP2001320831A - 電鉄用電気車 - Google Patents
電鉄用電気車Info
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- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気車のパンタグラフの離線現象や停電区間
の走行でパンタグラフをアークによって損傷させる。 【解決手段】 電気車の受電部に直流電力蓄積装置とし
ての電気二重層キャパシタ１５2と、電力変換器として
の昇降圧チョッパ１５1からなるエネルギー蓄積装置１
５を接続し、パンタグラフとトロリー線の離線時等にも
受電部の電圧変化を抑制してアーク発生を防止する。
の走行でパンタグラフをアークによって損傷させる。 【解決手段】 電気車の受電部に直流電力蓄積装置とし
ての電気二重層キャパシタ１５2と、電力変換器として
の昇降圧チョッパ１５1からなるエネルギー蓄積装置１
５を接続し、パンタグラフとトロリー線の離線時等にも
受電部の電圧変化を抑制してアーク発生を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電鉄用電気車に係
り、特に電気車の電源回路に関する。
り、特に電気車の電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に電鉄用電源設備例を示す。変電所
１1、１2からき電用しゃ断器２1〜２4やき電線を介して
セクションで分離されたトロリー線３1〜３3を加圧す
る。電気車４は、トロリー線からパンタグラフを通して
受電し、車内の電源回路から走行用電動機・照明・空調
機器等に電力供給を行う。
１1、１2からき電用しゃ断器２1〜２4やき電線を介して
セクションで分離されたトロリー線３1〜３3を加圧す
る。電気車４は、トロリー線からパンタグラフを通して
受電し、車内の電源回路から走行用電動機・照明・空調
機器等に電力供給を行う。
【０００３】このような電鉄用電源設備において、主な
負荷が電気車になるため、他の一般の配電系統負荷とは
電力供給能力として特異なものが要求される。
負荷が電気車になるため、他の一般の配電系統負荷とは
電力供給能力として特異なものが要求される。
【０００４】（１）電気車は、多数台がランダムに加速
・定速・減速・停止等の運転状態変化をしており、それ
らの総和が急激に変動する負荷になる。
・定速・減速・停止等の運転状態変化をしており、それ
らの総和が急激に変動する負荷になる。
【０００５】（２）電気車には、特急電車など長距離を
ノンストップ運転するものが含まれ、その運転時間にわ
たって安定した電力供給能力が要求される。
ノンストップ運転するものが含まれ、その運転時間にわ
たって安定した電力供給能力が要求される。
【０００６】（３）電気車の運転台数は朝夕のラッシュ
時に運転本数が多く、昼間の閑散時間帯では運転本数が
少なくなる。これら負荷の変化に対して変電所側からみ
て負荷の平準化が要求される。
時に運転本数が多く、昼間の閑散時間帯では運転本数が
少なくなる。これら負荷の変化に対して変電所側からみ
て負荷の平準化が要求される。
【０００７】以上の各要求事項に対応できるものとし
て、直流電鉄用変電所の直流母線側にエネルギー蓄積装
置を設ける方法が提案されている（例えば、特開平１１
−９１４１５号公報）。このエネルギー蓄積装置は、整
流器の直流側に電流制御回路（昇降圧チョッパ）と直流
電力蓄積装置（二次電池や電気二重層キャパシタ）を設
備し、電気車が回生状態にある場合は直流電力蓄積装置
を充電し、電気車が力行状態にある場合は直流電力蓄積
装置５から放電させ、負荷の平準化や回生電力の吸収を
行う。
て、直流電鉄用変電所の直流母線側にエネルギー蓄積装
置を設ける方法が提案されている（例えば、特開平１１
−９１４１５号公報）。このエネルギー蓄積装置は、整
流器の直流側に電流制御回路（昇降圧チョッパ）と直流
電力蓄積装置（二次電池や電気二重層キャパシタ）を設
備し、電気車が回生状態にある場合は直流電力蓄積装置
を充電し、電気車が力行状態にある場合は直流電力蓄積
装置５から放電させ、負荷の平準化や回生電力の吸収を
行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】電鉄用電源設備におい
て、電気車の電源回路は、トロリー線からパンタグラフ
を経由して電気車内に受電する。この場合、以下の問題
がある。
て、電気車の電源回路は、トロリー線からパンタグラフ
を経由して電気車内に受電する。この場合、以下の問題
がある。
【０００９】（１）風雪や車両の振動等により、トロリ
ー線とパンタグラフの接触が切れる（離線現象）場合が
あり、この現象時にはトロリー線とパンタグラフ間でア
ークを発生し、パンタグラフに損傷が生じる。
ー線とパンタグラフの接触が切れる（離線現象）場合が
あり、この現象時にはトロリー線とパンタグラフ間でア
ークを発生し、パンタグラフに損傷が生じる。
【００１０】（２）事故等によりトロリー線に停電区間
が発生した場合、電気車は加圧区間から無加圧区間に進
入することになり、この場合には電気車の負荷電流をパ
ンタグラフで遮断することとなり、パンタグラフに損傷
が生じる。
が発生した場合、電気車は加圧区間から無加圧区間に進
入することになり、この場合には電気車の負荷電流をパ
ンタグラフで遮断することとなり、パンタグラフに損傷
が生じる。
【００１１】（３）電気車のパンタグラフ点の電圧は、
他の電気車の運転状態（力行の開始や終了時点、回生の
開始や終了時点）で急激に変動し、この電圧変動が電気
車に速度変動を起こしたり、乗り心地を悪くする。
他の電気車の運転状態（力行の開始や終了時点、回生の
開始や終了時点）で急激に変動し、この電圧変動が電気
車に速度変動を起こしたり、乗り心地を悪くする。
【００１２】本発明の目的は、電気車のパンタグラフの
損傷を少なくするとともに車内の電圧変動を抑制できる
電鉄用電気車を提供することにある。
損傷を少なくするとともに車内の電圧変動を抑制できる
電鉄用電気車を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、電気車の受電部に電気二重層キャパシタ
等の急速充放電可能なエネルギー蓄積装置を接続するこ
とにより、パンタグラフとトロリー線の離線時のアーク
抑制、電気車の負荷電流遮断によるパンタグラフの損傷
防止およびトロリー線の電圧変動による車内の電圧変化
を抑制できるようにしたもので、以下の構成を特徴とす
る。
解決するため、電気車の受電部に電気二重層キャパシタ
等の急速充放電可能なエネルギー蓄積装置を接続するこ
とにより、パンタグラフとトロリー線の離線時のアーク
抑制、電気車の負荷電流遮断によるパンタグラフの損傷
防止およびトロリー線の電圧変動による車内の電圧変化
を抑制できるようにしたもので、以下の構成を特徴とす
る。
【００１４】トロリー線からパンタグラフを通して車内
に受電し、走行用電動機等に電力を供給する電源回路を
搭載した電鉄用電気車において、電気車内の受電部に電
力変換器と直流電力蓄積装置からなるエネルギー蓄積装
置を接続し、前記電力変換器は、前記受電部の電圧変化
に対して該受電部から前記直流電力蓄積装置への充電制
御または該直流電力蓄積装置から該受電部への放電制御
で該受電部の電圧変化を抑制する制御回路を設けたこと
を特徴とする。
に受電し、走行用電動機等に電力を供給する電源回路を
搭載した電鉄用電気車において、電気車内の受電部に電
力変換器と直流電力蓄積装置からなるエネルギー蓄積装
置を接続し、前記電力変換器は、前記受電部の電圧変化
に対して該受電部から前記直流電力蓄積装置への充電制
御または該直流電力蓄積装置から該受電部への放電制御
で該受電部の電圧変化を抑制する制御回路を設けたこと
を特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
電鉄用直流電気車の主回路構成図である。トロリー線１
１から開閉器１２、直流しゃ断器１３を通して受電部に
引き込み、主回路１４に給電する。
電鉄用直流電気車の主回路構成図である。トロリー線１
１から開閉器１２、直流しゃ断器１３を通して受電部に
引き込み、主回路１４に給電する。
【００１６】主回路１４は、直流電動機の電機子１４1
と直巻界磁１４2と励磁回路１４3と主抵抗器１４4と誘
導分流器１４5及び励磁電源１４6によって界磁添加励磁
制御回路をに構成し、電動機の制御を行う。
と直巻界磁１４2と励磁回路１４3と主抵抗器１４4と誘
導分流器１４5及び励磁電源１４6によって界磁添加励磁
制御回路をに構成し、電動機の制御を行う。
【００１７】また、主回路１４として、照明設備１４7
や空調機器１４8の電源回路も設けられる。
や空調機器１４8の電源回路も設けられる。
【００１８】ここで、本実施形態では、電気車にエネル
ギー蓄積装置１５を搭載する。このエネルギー蓄積装置
１５は、主回路１４の受電点に接続するもので、電力変
換手段になる昇降圧チョッパ１５1と直流電力蓄積装置
になる電気二重層キャパシタ１５2の直列回路とする場
合を示す。
ギー蓄積装置１５を搭載する。このエネルギー蓄積装置
１５は、主回路１４の受電点に接続するもので、電力変
換手段になる昇降圧チョッパ１５1と直流電力蓄積装置
になる電気二重層キャパシタ１５2の直列回路とする場
合を示す。
【００１９】電気二重層キャパシタ１５2は、トロリー
線からの受電電圧の下限値よりもさらに低い定格電圧に
され、その間の電圧差を昇降圧チョッパ１５1の降圧電
力変換制御または昇圧電力変換制御で負担する。例え
ば、通常時はチョッパ１５1の降圧制御でキャパシタ１
５2を定格電圧まで充電しておく。そして、トロリー線
の電圧が瞬時低下したときには、電圧低下の検出でチョ
ッパ１５1を昇圧制御し、キャパシタ１５2から主回路１
４側に放電することで主回路１４の電圧安定化を行う。
線からの受電電圧の下限値よりもさらに低い定格電圧に
され、その間の電圧差を昇降圧チョッパ１５1の降圧電
力変換制御または昇圧電力変換制御で負担する。例え
ば、通常時はチョッパ１５1の降圧制御でキャパシタ１
５2を定格電圧まで充電しておく。そして、トロリー線
の電圧が瞬時低下したときには、電圧低下の検出でチョ
ッパ１５1を昇圧制御し、キャパシタ１５2から主回路１
４側に放電することで主回路１４の電圧安定化を行う。
【００２０】なお、チョッパ１５1の制御回路は、例え
ば、受電部の電圧検出をする電圧検出器と、この検出電
圧が設定値を越えたか否かを判定する比較器と、この電
圧検出と比較判定結果に応じて、チョッパ主回路の制御
周期の調節と昇降圧方向を切換える回路を設けることで
実現される。
ば、受電部の電圧検出をする電圧検出器と、この検出電
圧が設定値を越えたか否かを判定する比較器と、この電
圧検出と比較判定結果に応じて、チョッパ主回路の制御
周期の調節と昇降圧方向を切換える回路を設けることで
実現される。
【００２１】また、エネルギー蓄積装置１５は、チョッ
パ１５1を省略し、キャパシタ１５2を受電部の電圧まで
常時充電しておく構成とすることもできる。また、電気
二重層キャパシタに代えて、二次電池とすることもでき
る。また、主回路１４の制御方式は、界磁チョッパ方式
など他の回路方式とすることができる。
パ１５1を省略し、キャパシタ１５2を受電部の電圧まで
常時充電しておく構成とすることもできる。また、電気
二重層キャパシタに代えて、二次電池とすることもでき
る。また、主回路１４の制御方式は、界磁チョッパ方式
など他の回路方式とすることができる。
【００２２】以上の構成により、車両の振動等により、
トロリー線とパンタグラフの接触が切れた（離線現象）
場合、この電流遮断に対して主回路１４の電気子などの
インダクタンス分に蓄積された電流はエネルギー蓄積装
置１５の充放電で吸収することができ、従来のトロリー
線とパンタグラフ間のアークでパンタグラフが損傷する
不都合を解消できる。同様に、事故等によりトロリー線
に停電区間が発生し、電気車が加圧区間から無加圧区間
に進入した場合にもパンタグラフの損傷を防止できる。
トロリー線とパンタグラフの接触が切れた（離線現象）
場合、この電流遮断に対して主回路１４の電気子などの
インダクタンス分に蓄積された電流はエネルギー蓄積装
置１５の充放電で吸収することができ、従来のトロリー
線とパンタグラフ間のアークでパンタグラフが損傷する
不都合を解消できる。同様に、事故等によりトロリー線
に停電区間が発生し、電気車が加圧区間から無加圧区間
に進入した場合にもパンタグラフの損傷を防止できる。
【００２３】また、電気車のパンタグラフ点の電圧が急
激に変動した場合、この電圧変動をエネルギー蓄積装置
により抑制することができ、電気車の速度変動や乗り心
地を悪くするのを防止できる。
激に変動した場合、この電圧変動をエネルギー蓄積装置
により抑制することができ、電気車の速度変動や乗り心
地を悪くするのを防止できる。
【００２４】さらに、エネルギー蓄積装置を搭載した電
気車は、電気車が力行開始や回生開始する場合にトロリ
ー線の電圧変化をエネルギー蓄積装置が抑制するため、
トロリー線や変電所などの電源設備から見て電気車自体
が負荷変動要因となることが少なくなり、該電源設備の
責務を軽減してその簡略化、コストダウン等を図ること
ができる。
気車は、電気車が力行開始や回生開始する場合にトロリ
ー線の電圧変化をエネルギー蓄積装置が抑制するため、
トロリー線や変電所などの電源設備から見て電気車自体
が負荷変動要因となることが少なくなり、該電源設備の
責務を軽減してその簡略化、コストダウン等を図ること
ができる。
【００２５】さらにまた、エネルギー蓄積装置は、夜間
やトンネル、地下の走行中での変電所等の停電に際して
電気車の非常用直流電源として利用することができる。
やトンネル、地下の走行中での変電所等の停電に際して
電気車の非常用直流電源として利用することができる。
【００２６】以上の実施形態は、直流電気車に適用した
場合を示すが、走行用の誘導電動機をインバータで速度
制御する方式などの交流電気車に適用して同等の作用効
果を得ることができる。この場合、インバータの直流側
にエネルギー蓄積装置を設置する。同様に、交流受電で
交流または直流電動機を駆動する方式の電気車に適用す
ることができる。この場合、交流受電部に電気二重層キ
ャパシタと交流と直流の双方向電力変換器、さらにトラ
ンスを組み合わせたエネルギー蓄積装置を設置する。
場合を示すが、走行用の誘導電動機をインバータで速度
制御する方式などの交流電気車に適用して同等の作用効
果を得ることができる。この場合、インバータの直流側
にエネルギー蓄積装置を設置する。同様に、交流受電で
交流または直流電動機を駆動する方式の電気車に適用す
ることができる。この場合、交流受電部に電気二重層キ
ャパシタと交流と直流の双方向電力変換器、さらにトラ
ンスを組み合わせたエネルギー蓄積装置を設置する。
【００２７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、電気車
内の受電部に電力変換器と直流電力蓄積装置からなるエ
ネルギー蓄積装置を接続し、電力変換器の制御により受
電部の電圧変化を抑制するようにしたため、電気車のパ
ンタグラフの損傷を少なくするとともに車内の電圧変動
による乗り心地の改善などを図ることができる。
内の受電部に電力変換器と直流電力蓄積装置からなるエ
ネルギー蓄積装置を接続し、電力変換器の制御により受
電部の電圧変化を抑制するようにしたため、電気車のパ
ンタグラフの損傷を少なくするとともに車内の電圧変動
による乗り心地の改善などを図ることができる。
【００２８】また、電気車によるトロリー線の電圧変化
を抑制し、電鉄用電源設備の責務を軽減してその簡略
化、コストダウン等を図ることができる。
を抑制し、電鉄用電源設備の責務を軽減してその簡略
化、コストダウン等を図ることができる。
【００２９】また、エネルギー蓄積装置は、変電所等の
停電に際して電気車の非常用直流電源として利用するこ
とができる。
停電に際して電気車の非常用直流電源として利用するこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態を示す電気車の主回路構成
図。
図。
【図２】電鉄用直流電源設備の例。
１１…パンタグラフ １４…主回路 １５…エネルギー蓄積装置 １５1…昇降圧チョッパ １５2…電気二重層キャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G065 AA01 EA01 GA09 HA01 HA16 LA01 MA01 NA01 5H115 PA03 PA15 PG08 PI03 PI13 PI16 PO06 PO12 PU02 PV02
Claims (1)
- 【請求項１】 トロリー線からパンタグラフを通して車
内に受電し、走行用電動機等に電力を供給する電源回路
を搭載した電鉄用電気車において、 電気車内の受電部に電力変換器と直流電力蓄積装置から
なるエネルギー蓄積装置を接続し、 前記電力変換器は、前記受電部の電圧変化に対して該受
電部から前記直流電力蓄積装置への充電制御または該直
流電力蓄積装置から該受電部への放電制御で該受電部の
電圧変化を抑制する制御回路を設けたことを特徴とする
電鉄用電気車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000133059A JP2001320831A (ja) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | 電鉄用電気車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000133059A JP2001320831A (ja) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | 電鉄用電気車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320831A true JP2001320831A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18641626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000133059A Pending JP2001320831A (ja) | 2000-05-02 | 2000-05-02 | 電鉄用電気車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001320831A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003199354A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
| JP2008017587A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電力貯蔵システム制御装置 |
| JP2008141849A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
| CN102627109A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-08 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种用于双电能机车的蓄电池控制电路 |
| CN106627161A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-10 | 汤广武 | 一种电动汽车行驶充电*** |
| CN110091717A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-06 | 青岛特锐德电气股份有限公司 | 充电弓及受电弓的电极排布结构 |
-
2000
- 2000-05-02 JP JP2000133059A patent/JP2001320831A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102627109A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-08 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种用于双电能机车的蓄电池控制电路 |
| CN102627109B (zh) * | 2012-04-19 | 2015-05-20 | 南车株洲电力机车有限公司 | 一种用于双电能机车的蓄电池控制电路 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060308 |
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