特許ウォッチ

公開番号2024098163
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-23
出願番号2023001424
出願日2023-01-10
発明の名称電力補償装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人個人,個人
主分類B60M 3/06 20060101AFI20240716BHJP(車両一般)
要約【課題】蓄電池に蓄電された電力を積極的に充放電することにより、電力の有効活用と
、省エネに寄与することを目的とする。
【解決手段】電力補償装置は、三相交流電源に接続されたスコット結線変圧器と、スコ
ット結線変圧器の一方の二次側に接続された第1の単相変換器と、スコット結線変圧器の
他方の二次側に接続された第2の単相変換器と、第1の単相変換器と第2の単相変換器と
の直流側を接続する直流回路と、直流回路に接続された電力変換装置と、電力変換装置に
接続された蓄電池とを有し、軽負荷時に充電を行い高負荷時に放電を行うように電力変換
装置を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三相交流電源に接続されたスコット結線変圧器と、
スコット結線変圧器の一方の二次側に接続された第１の単相変換器と、
スコット結線変圧器の他方の二次側に接続された第２の単相変換器と、
第１の単相変換器と第２の単相変換器との直流側を接続する直流回路と、
直流回路に接続された電力変換装置と、
電力変換装置に接続された蓄電池とを有する電力補償装置。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
電力変換装置は、走行する列車が発生させる回生電力を蓄電池に充電するように制御す
る請求項１記載の電力補償装置。
【請求項３】
電力変換装置は、蓄電池のＳＯＣに応じて蓄電池を充放電するように制御する請求項１
記載の電力補償装置。
【請求項４】
電力変換装置は、予め定められた充放電パターンに沿って蓄電池を充放電するように制
御する請求項１記載の電力補償装置。
【請求項５】
充放電パターンは、軽負荷時に充電を行い、高負荷時に放電を行うように設定されてい
る請求項４記載の電力補償装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道き電システムに用いられる電力補償装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来では、スコット巻線変圧器を用いた交流き電系統へ設置される鉄道用単相電力補償
装置（ＲＰＣ：Railway static Power Conditioner）が知られている。スコット巻線変圧
器は、交流き電系統で一般的に使用される変圧器である。三相交流電圧を９０°の位相差
のある二つの単相電圧回路に変換する。単相交流はＭ座とＴ座にき電され、列車走行の電
力として使用される。列車走行時の負荷状況によってはＭ座とＴ座に電圧差が生じて単相
交流間が不平衡となり、変換器の一次側にも三相不平衡が現れることがある。そのため、
鉄道用電力補償装置が、スコット巻線変圧器の２つの単相回路（Ｍ座、Ｔ座）側に接続さ
れる。鉄道用電力補償装置（ＲＰＣ）は、Ｍ座に接続された単相変換器とＴ座に接続され
た単相変換器とが直流回路で接続されると共にコンデンサが接続され、直流回路を介して
Ｍ座とＴ座との間で有効電力の融通を行い、且つ、Ｍ座側変換器とＴ座側変換器とがそれ
ぞれ独立に無効電力を出力して、不平衡の抑制を行っている。
【０００３】
また、列車が減速したときに回生電力が発生するとき、同一き電区間に力行列車がいる
場合、回生電力を活用することができるが、不在となる場合には回生電力を活用できない
。このため、力行列車が同一き電区間内に不在となる場合でも回生電力を有効活用する技
術が必要とされている。これに対しては、鉄道用電力補償装置に用いられるコンデンサの
代わりにニッケル水素電池を採用することにより、回生電力を電力融通に活用し、き電用
変圧器一次側の三相不平衡を軽減する手法や列車の非常時走行に活用する手法が提案され
ている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－０１６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ニッケル水素電池を採用したシステムでは、蓄電池としての能力とキャパシタ
としての能力との両方を活用しようとするものであり、蓄電池の活用としては限定的なも
のとなっている。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、蓄電池に蓄電された電力を積極的に充放電
することにより、電力の有効活用と、省エネに寄与する電力補償装置を提供することを目
的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の電力補償装置は、三相交流電源に接続されたスコット結線変圧器と、スコッ
ト結線変圧器の一方の二次側に接続された第１の単相変換器と、スコット結線変圧器の他
方の二次側に接続された第２の単相変換器と、第１の単相変換器と第２の単相変換器との
直流側を接続する直流回路と、直流回路に接続された電力変換装置と、電力変換装置に接
続された蓄電池とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１の実施形態に係る電力補償装置の構成図である。
図２は、回生電力を蓄電池に蓄積する様子を示した図である。
図３は、三相交流電源からの受電電力を蓄電池に蓄積する様子を示した図である。
図４は、ＳＯＣが低いときに蓄電池を充電する様子を示した図である。
図５は、ＳＯＣが高いときに蓄電池を放電する様子を示した図である。
図６は、閑散時間帯に蓄電池を充電する様子を示した図である。
図７は、ラッシュ時間帯に蓄電池を放電する様子を示した図である。
図８は、蓄電池に蓄積した電力を力行列車に供給する様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る電力補償装置の構成図である。
電力補償装置は、スコット結線変圧器１と、第１の単相変換器２と、第２の単相変換器
３と、電力変換器４と、蓄電池５とを備える。
スコット結線変圧器１は、三相交流電源に接続され、三相交流電圧を２つ単相交流電圧
に変換する。
第１の単相変換器２は、スコット結線変圧器１のＭ座側に接続され、第２の単相変換器
３は、スコット結線変圧器１のＴ座側に接続される。また、第１の単相変換器２と第２の
単相変換器３の直流側は互いに直流回路で接続される。
電力変換装置４は、第１の単相変換器２と第２の単相変換器３との直流回路に接続され
る。
蓄電池５は、電力変換装置４に接続される。
【００１０】
第１の単相変換器２と第２の単相変換器３とは、Ｍ座とＴ座とに出力される有効電力の
融通を行い、Ｍ座とＴ座とのそれぞれに無効電力を出力することにより、Ｍ座とＴ座間の
電圧差による不平衡の抑制を行う。
電力変換装置４は、蓄電池５の充放電を制御することにより、三相交流電源、Ｍ座およ
びＴ座との電力のやり取りを行う。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許