直流电气轨道的电力存储单元制造技术

本发明专利技术提供一种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用升压／降压斩波器对双电荷层电容器进行充电／放电来执行为电车供电、和吸收再生电力，而不需要负载电阻设备，而且不用增加电容器的容量就能够防止电车再生失效、保护双电荷层电容器以免过电压。电车２是具有按照超过指定电平的集电弓点电压将再生电流从１００％降低到０％的功能的类型。当双电荷层电容器４Ａ被充电到任意电压时，升压／降压斩波器４Ｂ的控制部件４Ｃ进行再生失效防止控制，利用该再生失效防止控制，将馈电电缆电压增加到使得电车２的再生电流降低控制功能启动的电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种为电车提供电力并吸收所再生的电力的直流电气轨道系统的电力存储单元；更具体地，涉及防止在电力存储介质被 充电到超过任意电压的电平时电车发生再生失效的电力存储单元。
技术介绍
通常，由电车在再生制动下所产生的再生电力并不总是全部被用 于启动和/或加速车辆，因此，未被利用的再生电力变成了多余的电力。 为了获得多余再生电力的有效利用，提出了一种系统，其中，与馈电 电缆并联地设置有包含电力存储介质和直流/直流转换器的电力存储 单元，使得多余的再生电力由电力存储介质所吸收。上述电力存储单元的一个缺点在于，当电力存储介质为满充电 时，就不能再吸收再生电力。当在满充电的情况下电车受到再生制动 时，发生电车的再生失效(电制动失效)，因而在这种条件下再生操 作停止，执行从电制动到机械制动的制动系统切换。但是，由于切换 操作，产生了制动滞后。由于该制动滞后，由机械制动进行的急制动 (rapid braking)可能引起诸如无法将电车停止在所期望的停止位置 上、以及由于增加了制动蹄片与车轮间的摩擦磨损而引起的使用寿命 缩短等问题。为了消除上述问题，提出了一种系统，其中通过开关与双电荷层 电容器并联地设置了负栽电阻，并设置了过电压检测器以检测电容器 的满充电条件。即，在检测到满充电条件时，该开关闭合来将再生电 流施加于负栽电阻而将电容器旁路，从而使得该负载电阻以热量形式 将再生电力消耗掉。据此，保护该双电荷层电容器免于过电压。例如 专利文献1公开了上述系统。除上述系统外，还提出了另一种系统。在该系统中，当检测到电 容器的电压等于或高于预定电平时，向馈电变电站的主元件(即半导 体电力变换器、抽头变压器等)的控制单元提供控制指令，以降低变 电站的输出电压，从而防止馈电电缆的过电压并保护双电荷层电容器免受过电压。例如专利文献2中公开了这种系统。专利文献1日本专利申请公开(Tokkai) 2001-206110专利文献2日本专利申请公开(Tokkai) 2003-237431在专利文献l所公开的系统中，在双电荷层电容器的满充电的情 况下，将由电车产生的再生电流施加到负栽电阻上，从而进行再生电 力的吸收。虽然在该系统中实现了防止电车的再生失效、和对双电荷 层电容器的过电压保护，但是该系统不仅需要设置负栽电阻设备，还 需要提供用于扩散和处理由负栽电阻设备所产生的热量的通风设备 和散热设备，而这不可避免地需要用于安装这些设备的空间以及用于 这些i殳备的花费。虽然通过增加双电荷层电容器的电容能够降低利用 负栽电阻进行电力吸收的机会，但是该方法也会引起双电荷层电容器 尺寸的增加，以及该电容器成本的增加。在专利文献2所公开的系统中，当电容器电压超过预定电平时， 进行控制以减小馈电变电站的输出电压。但是，在该系统中，如果没 有在电力运行下的其他电车，则馈电电缆的电压不能降低。因此，在 该措施中，并不总能确实地保护电容器免受由电车产生的再生电力所 引起的过电压，而且这种保护受到其他电车运行条件的影响.另外， 当馈电变电站是没有诸如抽头变压器和半导体电力转换器之类的控 制其输出电压的设备或功能的类型时，上述措施是不实用的，除非设 置新的馈电变电站.因此，能够实际使用专利文献2中的系统的电气 设备是受限制的；因而，如果电气设备是不能实际使用该系统的类型， 则需要替换这些电气设备，而这需要高额的设备费用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种电力存储单元，该单元通过利用直流/直流转换器对电力存储介质进行充电/放电而进行向电车提供 电力和对再生电力的吸收，该直流电气轨道系统的电力存储单元可以 防止电车的再生失效，确实地保护电力存储介质免于过电压，不需要 负栽电阻设备、通风设备和散热设备，不需要电力存储介质的增大， 而且可实际地用于现有的馈电变电站设备。为了解决上述问题，本专利技术提供以下手段。(1) 一种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用直流/ 直流转换器对电力存储介质进行充电/放电来执行对电车提供电力、和吸收具有再生电流降低功能的电车的再生电力，其特征在于该直流 /直流转换器具有再生失效防止控制单元，当电力存储介质被充电到任 意电压时，该再生失效防止控制单元将馈电电缆的电压增加到使得电 车的再生电流降低控制功能启动的电平。(2) —种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用直流/ 直流转换器对电力存储介质进行充电/放电来执行对电车提供电力、和 吸收具有再生电流降低功能的电车的再生电力，其特征在于该直流 /直流转换器具有再生失效防止控制单元，在电力存储介质被充电到满 电平电压时，该再生失效防止控制单元将馈电电缆的电压增加到使得 电车的再生电流为零的电平。(3) —种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用直流/ 直流转换器对电力存储介质进行充电/放电来执行对电车提供电力、和 吸收具有再生电流降低功能的电车的再生电力，其特征在于该直流 /直流转换器具有再生失效防止控制单元，在电力存储介质被充电到任 意电压时，该再生失效防止控制单元将馈电电缆的电压增加到使得电 车的再生电流降低控制功能启动的电平，并根据电力存储介质的电压 增加来增加馈电电缆的电压，从而增加降低再生电流的程度；而在电 力存储介质被充电到满电平电压时，该再生失效防止控制单元将馈电 电缆的电压增加到利用电车的再生电流降低控制功能而使再生电流 为零的电平。(4) 本专利技术的特征还在于，上述直流/直流转换器为升压/降压斩波器(step up/down chopper)。(5)本专利技术的特征还在于，上述电力存储介质为双电荷层电容器。附图说明图1是本专利技术实施方式的用于直流电气轨道的馈电系统的主要部分示意图。图2是电车的再生电流降低功能的特性曲线图。图3是正常控制以及再生失效防止控制下，各个部分的电流/电压控制曲线图。具体实施方式图1为本专利技术实施方式的直流电气轨道的馈电系统的主要部分。 即，在本实施方式中，提供用于直流/直流转换器的再生失效防止控制 单元，该再生失效防止控制单元利用电车所具有的再生电流降低控制 功能(即，根据超过指定电平的集电弓点(pantograph point)电压， 将再生电流从100%减小到0%的功能)，根据电力存储介质的电压 增加而增加馈电电缆的电压。本专利技术实施方式适用的电力存储单元是其中电车具有再生电流 降低控制功能的类型。该控制功能由现有电车提供，并监控电车的集 电弓点电压，使得当该电压超过指定电平时，根据该电压将再生电流 从100%减小到0%，从而防止集电弓点电压增加到过高的电平。通 常，如图2所示，在直流1500V类型的电车中，控制再生电流，使得 在集电弓点电压等于或低于直流1600V时，将降低率控制为1.0 (降 低量为0%)，在集电弓点电压等于或高于直流1800V时，将降低率 控制为0 (降低量为100% )，在集电弓点电压在1600V 1800V之间 时，将降低率与电压成比例地向0 (零)线性减小，由于再生电流的 降低而产生的再生电力的多余部分由机械制动所吸收。在本实施方式 中，双电荷层电容器4A被用作电力存储介质，升压/降压斩波器4B用作直流/直流转换器。但是，本专利技术不限于这种电力存储介质4A和 直流/直流转换器4B的使用。在实际使用具有上述再生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用直流／直流转换器对电力存储介质进行充电／放电来执行对电车提供电力、和吸收具有再生电流降低功能的电车的再生电力，其特征在于：该直流／直流转换器具有再生失效防止控制单元，当电力存储介质被充电到任意电压时，该再生失效防止控制单元将馈电电缆的电压增加到使得电车的再生电流降低控制功能启动的电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-10-12 297066/20051. 一种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用直流/直流转换器对电力存储介质进行充电/放电来执行对电车提供电力、和吸收具有再生电流降低功能的电车的再生电力，其特征在于该直流/直流转换器具有再生失效防止控制单元，当电力存储介质被充电到任意电压时，该再生失效防止控制单元将馈电电缆的电压增加到使得电车的再生电流降低控制功能启动的电平。2、 一种直流电气轨道系统的电力存储单元，其中利用直流/直流 转换器对电力存储介质进行充电/放电来执行对电车提供电力、和吸收 具有再生电流降低功能的电车的再生电力，其特征在于该直流/直流转换器具有再生失效防止控制单元，在电力存储介 质被充电到满电平电压时，该再生失效防止控制单元将馈电电缆的电 压增加到使得电车的再生电...

【专利技术属性】
技术研发人员：上村正，井手浩一，
申请(专利权)人：株式会社明电舍，
类型：发明
国别省市：JP[日本]