JPS6218338A - 直流給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は電気鉄道の給電装置に係り、特に交流電力を
直流電力に変換して電気車の駆動源として供給する直流
式電気鉄道の給電装置に関する。

Ｂ０発明の概要 この発明は直流式電気鉄道の給電装置において、２組の
ダイオードブリッジ回路と１組の遮断器とを組み合せ、
力行及び回生電流が前記１組の遮断器を通して流れるよ
うにするとともに双方向電力変換器を前記ブリッジ回路
に接続したことにより、 各電車線路側の事故に際しても前記１組の遮断器を遮断
させれば、即座に事故電流を遮断することができるよう
にするとともに双方向電力変換器を順電力動作させて負
荷量の増大にも対応できるようにしたものである。

Ｃ１従来の技術 従来、鉄道線路に沿って適当な間隔で設備された直流変
電所には１組ないし数組の変換装置が設けられて構成さ
れている。また、各変換装置の直流出力側は変換装置専
用の直流高速度遮断器に接続されるとともにその装置の
交流入力側は共通の母線導体に接続されている。すなわ
ち、順電力変換器置と直流高速度遮断器とを含めた給電
系は変電所間で並列に接続されて直流変電所の直流電源
を構成している。

一方、電車線路は一般に隣接変電所間および線路別に区
分され、その区分された電車線路は各回線専用の直流高
速度遮断器を介して各変電所で、それぞれの正極母線に
接続され、レールは負極母線に接続される。

一般に前記区分された電車線路には隣接する変電所が並
列に電力を供給する給電回路として構成されている。

第２図は従来の給電装置で、ｌは交流電力を直流電力に
変換するサイリスク制御素子からなる順電力変換器、２
は直流電力を交流電力に変換するサイリスク制御素子か
らなる逆電力変換器である。

３は直流母線、４ａ〜４ｄは力行用サイリスタ遮断器Ｃ
以下刃行用遮断器と称す）、５ａ〜５ｄは回虫用ダイオ
ードで、これらダイオード５ａ〜５ｄのアノード側は力
行用遮断ｉ４ａ〜４ｄのカソードに接続されるとともに
ダイオード５ａ＝５ｄのカソード側は一括接続されて回
生用サイリスタ遮断器６（以下回生用遮断器と称Ｖ）の
アノードに接続される。回虫用遮断器６のカソードは直
流母線３に接続される。直流母線３には逆電力変換器２
が接続される。８ａ〜８ｄは直流断路器、９ａ、　９ｂ
及び１０ａ、　ｆｏｂはデッドセクション１１．１２で
区分された上り、下り用の第１第２及び第３．第４電車
線路である。

次に第２図の動作を述べる。まず、電気車の力行運転用
電力は変電所において図示しない商用周波電源母線より
交流遮断器（図示省略）を通して受電された３相交流電
圧を変圧器（図示省略）で適当な電圧に変換し、順電力
変換器ｌにより直流電力に変換して、区分された第１．
第２電車線路９ａ。

９ｂ及び第３．第４電車線路１０ａ、　１（ｌｂに供給
される。

第４電車線路ｔａｂの電気車１３は上記のように供給さ
れる直流電力で力行運転される。

次に電気車１３が回生運転時にあるとき、回生電力は第
４電車線路１０ｂから回生用ダイオード５ｄ及び回生用
遮断器６を経て直流母線３に供給される。

この母線３に供給された回生電力は力行電気車（図示省
略）が運転されている例えば第１電車線路９ａ〜第３電
車線路１０ａに回虫されるか、逆電力変換器２を介して
電源母線に回生される。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 （１）第２図のように構成された従来例において、順電
力変換器ｌと逆電力変換器２とが直流母線３を介して直
接逆並列接続しであるので、逆電力変換器２の転流失敗
に際して、順電力変換器１側より事故電流が供給され、
事故が拡大される問題がある。

（２）電車線路が複線構成の場合、直流電路は４電路と
なり、各電路に各力行用遮断器４ａ〜４ｄが挿入されで
あるので、高価な遮断器を多数必要とする変電所設備が
非常に不経済となる問題がある。

（３）上記のように遮断器を多数必要とすると変電所設
備が大きくなるので、建設に対する設備費が尾大になる
問題がある。

（４）負荷量が増大したとき、新たに順電力変換器の電
力容量を大きくしなければならないので、建設時に変電
所を停電しなければならず、運行面で問題がある。

Ｅ３問題点を解決するための手段 この発明は交流電力を直流電力に変換する順電力変換器
と、この順電力変換器に接続された力行用母線と、カソ
ード側及びアノード側が共通接続され、かつ共通接続さ
れたカソード側には前記力行用母線が接続される２組の
ダイオードブリッジ回路と、この２組のダイオードブリ
ッジ回路のカソード側及びアノード側間に接続される１
組の遮断器と、前記２組のダイオードブリッジ回路の各
辺を構成するダイオードのカソードとアノードとの共通
接続点に各別に接続されるデッドセクションで区分され
た複線構成の第１．第２及び第３゜第４電車線路と、前
記２組のダイオードブリッジ回路の共通接続されたカソ
ードとアノード側間に、ブリッジ回路の各辺を構成する
ダイオードの極性と同極性にして接続されるダイオード
の直列回路と、前記ダイオードの直列回路の共通接続点
に接続される回生用母線と、この回生用母線に接続され
る双方向電力変換器とから構成されたものである。

Ｆ０作用 上記のように構成すると複線構成の電車線路側に地絡事
故が発生した場合、１組の遮断器を遮断すれば即座に事
故電流を遮断できるようになり、事故時の対応策が非常
にとりやすくなる。また、力行用母線と回虫用母線間に
はダイオードが挿入されているため、逆電力変換器の転
流失敗時に逆電力変換器側へ流入する順電力変換器より
の事故電流は遮断器で遮断できるので、逆電力変換器の
事故の拡大を未然に防止できるようになる。さらに、双
方向電力変換器とダイオードブリッジ回路の共通接続さ
れたアノード側間にもダイオードが接続されているので
、双方向電力変換器が順電力変換動作中に地絡事故が発
生しても力行電流は前記ダイオードで阻止されるととも
にその力行電流は遮断器を通ることになるから、事故時
の保護動作が容易になる。

Ｇ、実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、第２図と
同一部分は同一符号を付して説明する。

第１図において、２１．４１は図示極性のよう接続され
た４個のダイオード２２ａ〜２２ｄと４２ａ〜４２ｄか
ら構成される第１．第２ダイオードブリッジ回路で、こ
れら第１．第２ダイオードブリツジ回路２１．４１のダ
イオード２２ａ、　２２ｃと４２ａ、　４２ｃのカソー
ド側同志及びダイオード２２ｂ、　２２ｄと４２ｂ、　
４２ｄのアノード側同志は各々共通接続される。即ち両
ブリッジ回路２１．４１は並列接続される。前記ダイオ
ード２２ａ。

２２ｃと４２ａ、　４２ｃのカソード側の共通接続線は
力行用母線２３となる。２４は１組のサイリスタ遮断器
（この遮断器は直流高速度遮断器でもよい）で、このサ
イリスタ遮断器２４のアノード側は力行用母線２３に接
続され、カソード側は第１．第２ダイオードブリツジ回
路２１．４１のダイオード２２ｂ、　２２ｄと４２ｂ。

４２ｄのアノード側同志を共通接続した接続線２５に接
続される。前ｉｉ２２組のダイオードブリッジ回路２１
　、４．１には図示極性のように直列接続されたダイオ
ード２８．２９からなるダイオードの直列回路３０が並
列接続される。ダイオード２８．２９の共通接続点３１
には回生用母線３２が接続される。この回生用母線３２
には双方向電力変換器３３が接続される。

前記第１．第２ダイオードブリツジ回路２１．４１のダ
イオード２２ａ、　２２ｂと４２ａ、　４２ｂの共通接
続点２６と４６は直流断路器８ａと８Ｃを介して第１．
第３電車線路９ａ、！＝　１０ａに各別に接続される。

また、同様ダイオード２２ｃ、　２２ｄと４２ｃ、　４
２ｄの共通接続点２７と４７は直流断路器８ｂと８ｄを
介して第２．第４電車線路９ｂと１０ｂに各別に接続さ
れる。

次に上記実施例の動作を述べる サイリスタ遮断器２４は通常閉成状態にしておくと、順
電力変換器１からの力行電流はサイリスタ遮断器２４−
◆接続線２５→ダイオード２２ｂ、２２ｄ及び４２ｂ。

４２ｄ→直流断路器８ａ〜８ｄを介して第１〜第４電車
線路９ａ、９ｂ及び１０ａ、　ｌＯｂに供給される。ま
た、双方向電力変換器３３の順電力変換動作時の力行電
流はダイオード２９から力行用母線２３に流れた後、上
記と同様の電路を流れる。

一方、第３電車線路９ａに発生した回生電流は直流断路
器８ａ→ダイオード２２ａ→サイリスタ遮断器２４−接
続線２５−ダイオード２２ｄと４２ｂ、　４２ｄ→直流
断路器８ｂと８ｃ、　８ｄを介して第２と第３、第４電
車線路９ｂとｌｏａ、　ｆｏｂに供給されるか、ダイオ
ード２８から回生用母線３２に供給される。なお、第２
．第３及び第４電車線路９ｂ、　１０ａ及び１０ｂに発
生した回生電流も同様に第１．第２ダイオードブリツジ
回路２１．４１とサイリスタ遮断器２４を介して各電車
線路に供給されるか、ダイオード２８から回生用母線３
２に供給される。

上記のように力行電流波び回生電流を各電車線路９ａ、
　９ｂ及びｌＯａ、　ｌＯｂに供給するとき、１組のサ
イリスタ遮断器２４が電路に介挿されるだけで制御でき
るから、高価なサイリスク遮断器の個数が第２図に示す
従来例のものより３組も不要とすることができるととも
に回生用遮断器も不要にできる。

このため給電装置を構成する設備費は非常に経済的に有
利となる。また、給電装置の保護シーケンスも簡単とな
るので信頼性が向上する。

さらに、上記のように構成することにより、各電車線路
側に、例えば第１図のＦ点に地絡事故が発生したとき、
サイリスタ遮断器２４を遮断すれば即座に事故電流が遮
断できるため、事故時の対応策がとりやすくなる。

上記回生用母線３２と力行用母線２３の間には図示極性
のダイオード２９が接続されているので、双方向電力変
換器３３の逆電力変換動作時の転流失敗時に双方向電力
変換器３３に流入される順電力変換器１からの事故電流
はサイリスク遮断器２４で遮断できるので、双方向電力
変換器２の事故の拡大を未然に防止できる。

さらにまた、双方向電力変換器３３の順電力変換動作中
に電車線路側に地絡事故が発生しても、サイリスタ遮断
器２４を遮断すれば、前記と同様に即座に事故電流を遮
断できる。

Ｈ９発明の効果 以上述べたように、この発明によれば次のような効果が
得られる。

ａ、各電車線路側の地絡事故時に際して遮断器を遮断す
れば即座に事故電流を遮断でき、事故時の対応策が非常
にとりやすくなる。

ｂ０回生用母線と力行用母線間にはダイオードが接続さ
れているので、双方向電力変換器の逆電力変換動作中に
転流失敗しても、事故電流を遮断器で遮断できるので、
双方向電力変換器の事故の拡大を未然に防止できる。

ｃ、　　１組の回生用遮断器と３組の力行用遮断器を複
線構成の電車線路の場合に不要とすることができるので
、それらに要する設備費を大幅に低減でき、非常に経済
的になる。

ｄ、双方向電力変換器の順電力変換器作のとき、ダイオ
ードの直列回路を介して力行電流を電車線路に供給する
ようにして、且つ前記力行電流も遮断器を介して供給す
るようにし、直接電車線路に力行電流を供給できないよ
うにしているので、地絡事故が発生しても遮断器で事故
電流を遮断できる。また、双方向電力変換器より負荷量
に対応した電力を供給できるので、円滑な電車運行を行
なえる利点がある。

ｅ、遮断器の個数を大幅に低減できるために、保護シー
ケンスが簡単になり、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来例を示す回路図である。 １　・・・順電力変換器、９ａ、　９ｂ、　ＬＯａ、　
１０．ｂ・−・第１から第４電車線路、２１．４１・・
・第１．第２ダイオードブリッジ回路、２３・・・力行
用母線、２４・・・サイリスタ遮断器、２８．２９・・
・ダイオード、３０・・・ダイオードの直列回路、３２
・・・回生用母線、３３・・・双方向電力変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電力を直流電力に変換する順電力変換器と、
   この順電力変換器に接続された力行用母線と、カソード
   側及びアノード側が共通接続され、かつ共通接続された
   カソード側には前記力行用母線が接続される２組のダイ
   オードブリッジ回路と、この２組のダイオードブリッジ
   回路のカソード側及びアノード側間に接続される１組の
   遮断器と、前記２組のダイオードブリッジ回路の各辺を
   構成するダイオードのカソードとアノードとの共通接続
   点に各別に接続されるデッドセクションで区分された複
   線構成の第１、第２及び第３、第４電車線路と、前記２
   組のダイオードブリッジ回路の共通接続されたカソード
   とアノード側間に、ブリッジ回路の各辺を構成するダイ
   オードの極性と同極性にして接続されるダイオードの直
   列回路と、前記ダイオードの直列回路の共通接続点に接
   続される回生用母線と、この回生用母線に接続される双
   方向電力変換器とを備えてなる直流給電装置。