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公開番号2024053275
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159415
出願日2022-10-03
発明の名称直流き電システム
出願人東芝三菱電機産業システム株式会社,三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類B60M 3/02 20060101AFI20240408BHJP(車両一般)
要約【課題】路線の一方端にしか変電所がない線区における直流き電線の電圧降下を補償することができる、高電圧直流き電方式を採用した直流き電システムを提供する。
【解決手段】直流き電線Tは、変電所10から直流き電電圧VTの供給を受ける。高電圧直流き電線Fは、直流き電線Tに並設され、直流き電電圧VTよりも高い直流き電電圧VFを有する。DC/DC変換装置20Aは、変電所10と直流き電線Tの終端との間に位置する。DC/DC変換装置20Bは、DC/DC変換装置20Aと直流き電線Tの終端との間に位置する。DC/DC変換装置20Bは、直流き電圧VTと第1の参照電圧との偏差に応じた直流電力を、直流き電線Tと高電圧直流き電線Fとの間で授受するように双方向の直流/直流変換を実行する。DC/DC変換装置20Aは、直流き電電圧VFが第2の参照電圧となるように双方向の直流/直流変換を実行する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
変電所から第１の直流き電電圧の供給を受けて、線路を走行する電気車に直流電力を供給する第１の直流き電線と、
前記第１の直流き電線に並設され、前記第１の直流き電電圧よりも高い第２の直流き電電圧を有する第２の直流き電線と、
前記変電所と前記第１の直流き電線の終端との間に位置し、前記第１の直流き電線と前記第２の直流き電線との間に接続された第１のＤＣ／ＤＣ変換装置と、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換装置と前記第１の直流き電線の前記終端との間に位置し、前記第１の直流き電線と前記第２の直流き電線との間に接続された、少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置とを備え、
前記少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、前記第１の直流き電電圧と所定の第１の参照電圧との偏差に応じた直流電力を、前記第１の直流き電線と前記第２の直流き電線との間で授受するように、前記第１の直流き電線と前記第２の直流き電線との間で双方向の直流／直流変換を実行し、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換装置は、前記第２の直流き電電圧が所定の第２の参照電圧となるように、前記第１の直流き電線と前記第２の直流き電線との間で双方向の直流／直流変換を実行する、直流き電システム。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換装置は、前記第１の直流き電線の前記終端に最も近い前記変電所に配置される、請求項１に記載の直流き電システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、複数の第２のＤＣ／ＤＣ変換装置を含み、
前記複数の第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換装置と前記第１の直流き電線の前記終端との間に、互いに離間して配置される、請求項１に記載の直流き電システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、
前記第１の直流き電圧が前記第１の参照電圧よりも大きいときに、前記偏差に応じた直流電力を、前記第１の直流き電線から前記第２の直流き電線に供給し、
前記第１の直流き電圧が前記第１の参照電圧よりも小さいときに、前記偏差に応じた直流電力を、前記第２の直流き電線から前記第１の直流き電線に供給する、請求項１から３のいずれか１項に記載の直流き電システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、前記偏差の大きさが閾値未満である場合には、双方向の直流／直流変換を実行しない、請求項４に記載の直流き電システム。
【請求項６】
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換装置は、
前記第２の直流き電圧が前記第２の参照電圧よりも大きいときに、前記第２の直流き電線から前記第１の直流き電線に直流電力を供給し、
前記第２の直流き電圧が前記第２の参照電圧よりも小さいときに、前記第１の直流き電線から前記第２の直流き電線に直流電力を供給する、請求項１から３のいずれか１項に記載の直流き電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、直流き電システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０２０－４０４５５号公報（特許文献１）には、線路を走行する電気車に直流き電線を介して直流電力を供給する直流き電システムが開示されている。この直流き電システムでは、直流き電線に対して高電圧直流き電線を並設し、直流き電線と高電圧直流き電線との間に設けられた電力変換装置を用いて、直流き電線および高電圧直流き電線の間で直流電力を融通することにより、直流き電電圧の高電圧化する「高電圧直流き電方式」を採用している。
【０００３】
特許文献１に記載される直流き電システムでは、直流き電線に直流電力を供給する変電所毎に電力変換装置が併設されるとともに、当該変電所と隣り合う他の変電所との中間に、複数の電力変換装置が互いに間隔を置いて配置されている。これら複数の電力変換装置の各々は、直流き電線の直流き電電圧と、高電圧直流き電線の直流き電高電圧とが所定の比率となるように、直流き電電圧の変化に対応して直流き電高電圧を増減する制御を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－４０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、直流き電電圧と直流き電高電圧との比率を所定の比率に保つように、複数の電力変換装置が直流き電高電圧の調整を協調して行うことにより、複数の電力変換装置がそれぞれ接続されている複数の地点の間には、各地点における直流き電電圧を反映して、直流き電高電圧の電圧勾配が形成される。この電圧勾配に従って直流き電線および高電圧直流き電線に直流電流が流れることにより、複数の変電所からの直流電力を力行している電気車に供給することができる。また、他の電気車が回生ブレーキにより生成した回生電力を、力行している電気車に供給することができる。
【０００６】
しかしながら、路線の一方端にしか変電所がなく、当該路線の他方端（終端）が行き止まりとなっている線区（例えば、盲腸線）においては、特許文献１に記載される技術の適用が困難になることが懸念される。
【０００７】
例えば、当該線区を他の電気車が走行していない状況下では、変電所から線路を走行している電気車に対して直流電力が供給されることになる。このような場合、変電所から電気車の走行位置までの距離が大きくなるに従って、直流き電線の抵抗および負荷電流の大きさに比例して、直流き電線における電圧降下が大きくなるために、電気車の走行に支障が生じる虞がある。そのため、当該線区において電気車が走行できる範囲が、直流き電電圧が電気車の走行に必要な下限値を下回らない範囲に制限されることになる。
【０００８】
上述したように特許文献１では、変電所毎、または、隣接する変電所の中間に所定の間隔を隔てて配置された複数の電力変換装置によって、直流き電電圧の変化に対応して、直流き電電圧と直流き電高電圧とが所定の比率に保つように、直流き電高電圧が増減されるものの、直流き電電圧の電圧降下を補償する観点については考慮されていない。
【０００９】
本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、路線の一方端にしか変電所がない線区における直流き電線の電圧降下を補償することができる、高電圧直流き電方式を採用した直流き電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のある局面によれば、直流き電システムは、第１の直流き電線と、第２の直流き電線と、第１のＤＣ／ＤＣ変換装置と、少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置とを備える。第１の直流き電線は、変電所から第１の直流き電電圧の供給を受けて、線路を走行する電気車に直流電力を供給する。第２の直流き電線は、第１の直流き電線に並設され、第１の直流き電電圧よりも高い第２の直流き電電圧を有する。第１のＤＣ／ＤＣ変換装置は、変電所と第１の直流き電線の終端との間に位置し、第１の直流き電線と第２の直流き電線との間に接続される。少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、第１のＤＣ／ＤＣ変換装置と第１の直流き電線の終端との間に位置し、第１の直流き電線と第２の直流き電線との間に接続される。少なくとも１つの第２のＤＣ／ＤＣ変換装置は、第１の直流き電電圧と所定の第１の参照電圧との偏差に応じた直流電力を、第１の直流き電線と第２の直流き電線との間で授受するように、第１の直流き電線と第２の直流き電線との間で双方向の直流／直流変換を実行する。第１のＤＣ／ＤＣ変換装置は、第２の直流き電電圧が所定の第２の参照電圧となるように、第１の直流き電線と第２の直流き電線との間で双方向の直流／直流変換を実行する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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