特許ウォッチ

公開番号2025015223
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118490
出願日2023-07-20
発明の名称三相電力変換システム
出願人東海旅客鉄道株式会社
代理人名古屋国際弁理士法人
主分類H02J 3/16 20060101AFI20250123BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】他の電源及び送電線路の負荷増大を抑制しつつ、さらに、電力系統全体での三相不平衡電力を抑制可能な三相電力変換システムを提供する。
【解決手段】三相電力変換システムは、第1リミッタ部と、第2リミッタ部と、第1自動電圧調整部と、第2自動電圧調整部と、第1固定力率制御部と、第2固定力率制御部と、第1下限調整部と、第2下限調整部と、を備える。第1リミッタ部は、第1系統の電圧実効値を、第1上限値以下且つ第1下限値以上の値として出力する。第2リミッタ部は、第1系統と90度の位相差を有する第2系統の電圧実効値を、第2上限値以下且つ第2下限値以上の値として出力する。第1下限調整部は、第1系統と第2系統との電力差分又は電流差分に基づいて、第1下限値を調整する。第2下限調整部は、電力差分又は電流差分に基づいて、第2下限値を調整する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電源から送電線路を介して複数の変電所及び列車負荷へ電力を供給する電力系統に適用される三相電力変換システムであって、
前記三相電力変換システムが前記送電線路に接続している接続点における第１系統の単相電圧に相当する第１電圧の実効値が入力され、入力された前記第１電圧の実効値を、第１上限値以下且つ第１下限値以上の値として出力する第１リミッタ部と、
前記接続点における前記第１系統と９０度の位相差を有する第２系統の単相電圧に相当する第２電圧の実効値が入力され、入力された前記第２電圧の実効値を、第２上限値以下且つ第２下限値以上の値として出力する第２リミッタ部と、
前記第１リミッタ部の出力値から前記第１電圧の実効値を引いた電圧差に基づいて、出力電力の力率が所定の値となるように、前記三相電力変換システムに対する第１出力指令値を算出する第１自動電圧調整部及び第１固定力率制御部と、
前記第２リミッタ部の出力値から前記第２電圧の実効値を引いた電圧差に基づいて、前記出力電力の力率が前記所定の値となるように、前記三相電力変換システムに対する第２出力指令値を算出する第２自動電圧調整部及び第２固定力率制御部と、
前記送電線路の所定位置における前記第１系統の有効電力値に相当する第１有効電力値又は前記第１系統の有効電流値に相当する第１有効電流値に基づいて、前記第１下限値を調整し、更に、前記第１有効電力値と前記所定位置における前記第２系統の有効電力値に相当する第２有効電力値との電力差分、又は、前記第１有効電流値と前記所定位置における前記第２系統の有効電流値に相当する第２有効電流値との電流差分に基づいて、前記第１下限値を調整する、第１下限調整部と、
前記第２有効電力値又は前記第２有効電流値に基づいて、前記第２下限値を調整し、更に、前記電力差分又は前記電流差分に基づいて、前記第２下限値を調整する、第２下限調整部と、を備える、
三相電力変換システム。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記第１下限調整部は、前記第１有効電力値が前記第２有効電力値よりも大きい場合、又は、前記第１有効電流値が前記第２有効電流値よりも大きい場合に、前記電力差分又は前記電流差分の大きさに応じて前記第１下限値を大きくし、
前記第２下限調整部は、前記第１有効電力値が前記第２有効電力値よりも大きい場合、又は、前記第１有効電流値が前記第２有効電流値よりも大きい場合に、前記電力差分又は前記電流差分の大きさに応じて前記第２下限値を小さくする、
請求項１に記載の三相電力変換システム。
【請求項３】
前記第１有効電力値又は前記第１有効電流値に基づいて前記第１上限値を調整する第１上限調整部と、
前記第２有効電力値又は前記第２有効電流値に基づいて前記第２上限値を調整する第２上限調整部と、を更に備える、
請求項１又は２に記載の三相電力変換システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
交流電気鉄道の車両が６０Ｈｚ専用である場合、５０Ｈｚの電力は６０Ｈｚの電力に変換して車両へ供給しなければならない。そのため、車両へ電力を供給する電力系統は、電力の周波数を５０Ｈｚから６０Ｈｚに変換する周波数変換装置（以下、ＦＣ）を必要とする。
【０００３】
また、車両の加速性能の向上及びダイヤの高密度化により、電源からの送電距離が長い場合に、車両に安定的に電力を供給することが難しいことがある。しかしながら、電源や送電線路を増強すると、費用や時間を要する。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の電力変換制御装置は、電力系統に接続された静止形ＦＣと電力系統との接続点において測定された電圧を取得し、取得した電圧の変動に応じて、静止形ＦＣから固定力率で電力を電力系統に供給させている。
【０００５】
さらに、引用文献２に記載の電力変換システムは、接続点の電圧に加えて、少なくとも末端の電力系統に供給される電流値を測定し、測定した電流値に基づいて、列車負荷が閾値を超えて増加した場合に、静止形ＦＣが出力を開始する電圧の下限値を大きくしている。これにより、列車負荷の増大時における他の電源及び送電線路の負荷増大を抑制しつつ、静止形ＦＣから電力系統への電力の供給を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６－１９１７１４号公報
特開２０２２－１２９１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
静止形ＦＣから出力される三相交流電力は、９０度の位相差を有する２系統の単相交流電力へ変換されて、列車負荷へ供給される。このとき、２系統の電圧が正常であっても、三相の線間電圧や相電圧が過大になることがあるという知見が得られた。過大な電圧が電力機器に印加されると、電力機器に支障をきたす可能性があるため、過大な線間電圧や過大な相電圧を抑制することが望ましい。そのためには、電力系統全体での三相不平衡電力を抑制することが有効であると考えられるが、上記電力変換システムは三相不平衡電力を抑制する機能を備えていない。
【０００８】
本開示は、他の電源及び送電線路の負荷増大を抑制しつつ、さらに、電力系統全体での三相不平衡電力を抑制可能な三相電力変換システム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】
【０００９】
本開示の三相電力変換システムは、電源から送電線路を介して複数の変電所及び列車負荷へ電力を供給する電力系統に適用され、第１リミッタ部と、第２リミッタ部と、第１自動電圧調整部と、第２自動電圧調整部と、第１固定力率制御部と、第２固定力率制御部と、第１下限調整部と、第２下限調整部と、を備える。第１リミッタ部は、三相電力変換システムが送電線路に接続している接続点における第１系統の単相電圧に相当する第１電圧の実効値が入力され、入力された第１電圧の実効値を、第１上限値以下且つ第１下限値以上の値として出力する。第２リミッタ部は、接続点における第１系統と９０度の位相差を有する第２系統の単相電圧に相当する第２電圧の実効値が入力され、入力された第２電圧の実効値を、第２上限値以下且つ第２下限値以上の値として出力する。第１自動電圧調整部及び第１固定力率制御部は、第１リミッタ部の出力値から第１電圧の実効値を引いた電圧差に基づいて、出力電力の力率が所定の値となるように、三相電力変換システムに対する第１出力指令値を算出する。第２自動電圧調整部及び第２固定力率制御部は、第２リミッタ部の出力値から第２電圧の実効値を引いた電圧差に基づいて、出力電力の力率が所定の値となるように、三相電力変換システムに対する第２出力指令値を算出する。第１下限調整部は、送電線路の所定位置における第１系統の有効電力値に相当する第１有効電力値又は第１系統の有効電流値に相当する第１有効電流値に基づいて、第１下限値を調整し、更に、第１有効電力値と所定位置における第２系統の有効電力値に相当する第２有効電力値との電力差分、又は、第１有効電流値と所定位置における第２系統の有効電流値に相当する第２有効電流値との電流差分に基づいて、第１下限値を調整する。第２下限調整部は、第２有効電力値又は第２有効電流値に基づいて、第２下限値を調整し、更に、電力差分又は電流差分に基づいて、第２下限値を調整する。
【００１０】
上記三相電力変換システムを電力系統に適用することにより、列車負荷が増加した場合における他の電源及び送電線路の負荷増大を抑制しつつ、さらに、電力系統全体での三相不平衡電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許