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公開番号2025107770
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-22
出願番号2024001182
出願日2024-01-09
発明の名称鉄道用電力補償装置
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 3/26 20060101AFI20250714BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】三相電圧の変動をより効率的に抑制可能な鉄道用電力補償装置を提供する。
【解決手段】鉄道用電力補償装置は、第1の単相変換器と、第2の単相変換器と、第1取得部と、第2取得部と、指令値算出部と、を備える。第1の単相変換器は、三相電力を第1及び第2の単相電力に変換する変圧器の第1の単相電力側に第1のき電線を介して接続される。第2の単相変換器は、変圧器の第2の単相電力側に、第1のき電線よりも大きい負荷が接続される第2のき電線を介して接続される。指令値算出部は、第1の有効電力値に所定のオフセット電力値を加算した値と、第2の有効電力値との差分の2分の1に基づいて、第1の単相変換器に対する第1の有効電力指令値、及び、第2の単相変換器に対する第2の有効電力指令値を算出する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
三相電力を第１及び第２の単相電力に変換する変圧器の前記第１の単相電力側に第１のき電線を介して接続された第１の単相変換器と、
前記変圧器の前記第２の単相電力側に、前記第１のき電線よりも大きい負荷が接続される第２のき電線を介して接続された第２の単相変換器と、
前記第１のき電線に供給される有効電力又は有効電流の検出値に基づいて、第１の有効電力値を取得する第１取得部と、
前記第２のき電線に供給される有効電力又は有効電流の検出値に基づいて、第２の有効電力値を取得する第２取得部と、
前記第１の有効電力値に所定のオフセット電力値を加算した値と、前記第２取得部により取得された前記第２の有効電力値との差分の２分の１に基づいて、前記第１の単相変換器に対する第１の有効電力指令値、及び、前記第２の単相変換器に対する第２の有効電力指令値を算出する指令値算出部と、を備える、
鉄道用電力補償装置。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記指令値算出部は、前記第１の有効電力値が無負荷判定値以下であるか判定し、前記第１の有効電力値が前記無負荷判定値以下であると判定した場合に、前記オフセット電力値をゼロにする、
請求項１に記載の鉄道用電力補償装置。
【請求項３】
前記指令値算出部は、所定時間継続して前記第１の有効電力値が前記無負荷判定値以下であるか判定し、所定時間継続して前記第１の有効電力値が前記無負荷判定値以下であると判定した場合に、前記オフセット電力値をゼロにする、
請求項２に記載の鉄道用電力補償装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、交流き電系統へ設置される鉄道用電力補償装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の鉄道用電力補償装置は、新幹線等の交流き電系統において三相交流電源から受電する三相／二相変圧器の二相側に接続され、二相側のＭ座とＴ座との間で有効電力に差が生じた場合に有効電力を融通して均等化している。さらに、上記鉄道用電力補償装置は、Ｍ座及びＴ座の各々のき電線の実際の電圧値と目標電圧値との差分に応じて、Ｍ座及びＴ座の各々の無効電力を補償している。これより、上記鉄道用電力補償装置は、三相交流電源の三相電圧の変動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１３７９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
三相交流電源の三相電圧が大きく変動すると、同じ電源系統に接続されている他の需要者に影響を与える可能性があるため、三相電圧の変動幅を管理値以内に抑制することが要求される。
上記鉄道用電力補償装置は、二相側の負荷が急増又は急減して、二相側の負荷が装置の容量を超えた場合に、三相電圧の変動幅が要求される管理値を超えることが起こり得る。
【０００５】
本開示は、三相電圧の変動をより効率的に抑制可能な鉄道用電力補償装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の鉄道用電力補償装置は、第１の単相変換器と、第２の単相変換器と、第１取得部と、第２取得部と、指令値算出部と、を備える。第１の単相変換器は、三相電力を第１及び第２の単相電力に変換する変圧器の第１の単相電力側に第１のき電線を介して接続される。第２の単相変換器は、変圧器の第２の単相電力側に、第１のき電線よりも大きい負荷が接続される第２のき電線を介して接続される。第１取得部は、第１のき電線に供給される有効電力又は有効電流の検出値に基づいて、第１の有効電力値を取得する。第２取得部は、第２のき電線に供給される有効電力又は有効電流の検出値に基づいて、第２の有効電力値を取得する。指令値算出部は、第１の有効電力値に所定のオフセット電力値を加算した値と、第２取得部により取得された第２の有効電力値との差分の２分の１に基づいて、第１の単相変換器に対する第１の有効電力指令値、及び、第２の単相変換器に対する第２の有効電力指令値を算出する。
【０００７】
本開示の鉄道用電力補償装置によれば、第１の単相側よりも負荷が小さい第２の単相側の有効電力値に、オフセット電力値が加算される。これにより、電力補償装置により電圧変動を抑制可能な負荷の範囲である抑制範囲が、負荷の変動が大きい第１の単相側へずらされる。ひいては、第１の単相側と第２の単相側の負荷の不平衡が抑制範囲内であっても三相電圧にばらつきが生じ、負荷の不平衡が抑制範囲内のときの三相電圧が、負荷の不平衡が抑制範囲外の時の三相電圧に近づく。そのため、単相側の負荷が急変動して、負荷の不平衡が短期間で抑制範囲内から抑制範囲外に変化した場合でも、三相電圧の変動幅が抑制される。したがって、三相電圧の変動をより効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る鉄道用電力システムの構成を示す図である。
本実実施形態に係るＲＰＣの抑制範囲及び三相側負荷を示す図である。
本実施形態に係るＲＰＣを適用した場合における三相電圧の変動を示す図である。
参考例に係るＲＰＣの抑制範囲及び三相側負荷を示す図である。
参考例に係るＲＰＣを適用した場合における三相電圧の変動を示す図である。
本実施形態に係るＲＰＣにおいてオフセットを設定した場合における有効電力の融通を示す図である。
本実施形態に係るＲＰＣにおいてオフセットを設定していない場合における有効電力の融通を示す図である。
本実施形態に係る演算部の構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態に係る演算部の構成の別の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜１．鉄道用電力システムの構成＞
以下、図面を参照して、本実施形態に係る鉄道用電力システム１００の構成について説明する。図１に示すように、鉄道用電力システム１００は、三相交流電源１０と、三相／二相変圧器２０と、鉄道用電力補償装置（Railway Static Power Conditioner、以下ＲＰＣ）３０と、Ｍ座き電線４１と、Ｔ座き電線４２と、Ｍ座電圧検出部１１と、Ｔ座電圧検出部１２と、Ｍ座電力検出部２１と、Ｔ座電力検出部２２と、を備える。
【００１０】
三相交流電源１０は、電力会社から受電する上位系統の電源である。三相交流電源１０は、三相交流電力を三相／二相変圧器２０へ供給する。
三相／二相変圧器２０は、例えば、スコット結線変圧器であり、三相電力を９０°位相差のある２組の単相電力、すなわちＭ座電力とＴ座電力に変換する。Ｍ座き電線４１は、三相／二相変圧器２０のＭ座二相側に接続されており、Ｍ座電力は、Ｍ座き電線４１を介してＭ座負荷に供給される。Ｔ座き電線４２は、三相／二相変圧器２０のＴ座二相側に接続されており、Ｔ座電力は、Ｔ座き電線４２を介してＴ座負荷に供給される。Ｍ座負荷は、Ｍ座き電線４１に接続されているき電回路負荷であり、Ｔ座負荷は、Ｔ座き電線４２に接続されているき電回路負荷である。Ｍ座負荷及びＴ座負荷は、例えば、鉄道車両である。
（【００１１】以降は省略されています）

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