电气化铁路交流馈电系统技术方案

本发明专利技术的交流馈电系统谋求没有切换区，简化电车控制，多个变电站中的一个具备：具有第１频率的第１三相电源；把该第１三相电源的三相交流变换成二相交流，在二相输出端子中仅把一相输出端子连接到上述单相交流馈电线上的变压器；在该变压器的二相输出端子的Ｍ座上连接了交流输出端子的第１电力变换器；在该变压器的二相输出端子的Ｔ座上连接了交流输出端子的第２电力变换器；连接到上述第１以及第２电力变换器的共同直流端子上的直流平滑电容器；控制从上述第１以及第２电力变换器发生的补偿电流的补偿电流控制单元；具有第２频率的第２三相电源；把该第２三相电源的三相交流变换为直流，向直流平滑电容器供给直流功率的二极管整流器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气化铁路交流馈电系统。
技术介绍
当前，作为这种电气化铁路交流馈电系统相关联的文献，已知记载在特开2001 - 47894号公报(专利文献1)以及特开2001 - 71820号公报(专利文献2)中的技术。在以往的电气化铁路交流馈电系统中，用斯科特接线变压器的把三相交流电源变换为二相，作为两个单相交流馈电线的电源而被使用，从各个交流馈电线经过导电弓架向电车负载供电。两个单相交流馈电线以变电站为界，在不同方向分为M座和T座。M座和T座的电压是从上述斯科特接线变压器输出的2相电压中的各个单相电压，具有90。相位差。M座的负载(电车)与T座的负载(电车)不同，如果从变压器来看，成为两相不平衡负载例如也有，M座的负载(电车)进行动力运行，T座的负载(电车)进行再生运行的情况。从三相电源来看，也成为三相不平衡负载，引起电压畸变，对于与同一个电力系统连接的其它电设备产生恶劣影响。日本国的电力系统以富士川为界，分为东日本的50Hz系统和西日本的60Hz系统。对于频率60Hz的交流馈电线，在从50Hz的电力系统接收供电的情况下，需要M/G装置等50Hz/60Hz的频率变换器。最近，与旋转形频率变换器(M/G装置)并联设置静止形频率变换器(PWM顺变器+PWM逆变器)。上述三相不平衡负载导致增大上述M / G装置(或者静止形频率变换器)的容量，存在成为不经济的系统的问题。另一方面，供给到电车的电压在变电站附近，从M座的电源切换为T座的电源，需要用于进行该切换的切换区。在电车每次通过切换区时，暂时成为无电源(停电)，使搭载在电车中的顺变器或者逆变器的动作停止，进而，在恢复供电以后，需要使顺变器/逆变器再次起动。在该期间，电车成为蛇行运行，不能够得到加速力或者制动力，不仅使车辆的加减速性能降低，而且强行进行乘坐心情恶劣的运行。图62表示以往的电气化铁路交流馈电系统的结构例的框图。图中，SUP1表示第l三相交流电源(60Hz) , SUP0表示第2三相交流电源(50Hz) ， M/G表示旋转形频率变换器(50Hz/60Hz频率变换器)，M-TR1、 M-TR2表示三相变压器，SSI ~ SS3表示变电站，CB1 ~ CB11表示三相交流开关，CBml ~ CBm6、 CBtl ~ CBt6表示单相交流开关，S-TR1~S_TR3表示斯科特接线变压器，Fa、 Fb表示拉通单相的交流馈电线，DS1 DS3表示M座/T座之间的区域过渡区间(切换区)，KS1 KS4表示连接变电站之间的区域开关，Train表示列车负载。旋转形频率变换器M/G从第2三相交流电源SUPO (50Hz)生成第1三相交流电源SUP1 (60Hz)，例如，把10极的同步电动机M与12极的同步发电机G机械性地结合构成。如果用50Hz电源驱动电动机M，则旋转速度成为N = 600rpm，发电机G发生频率60Hz的三相电压。该M/G装置设置在频率变换所中。由M/G装置生成的三相-60Hz的电压源经过交流送电线，输送到电气化铁路的变电站SS1~SS3。例如，在变电站SS1中，经过交流开关CB3、 CB4配电三相-60Hz,输送到变电站内的配电线。进而，由斯科特接线变压器S - TR1,把三相交流电压变换为二相交流电压，生成M座以及T座的二相交流。在斯科特接线变压器S-TR1的二相输出电压中，M座输出经过单相交流开关CBml以及CBm2例如与东京方向的交流馈电线Fa、Fb连接。另外，T座输出经过单相交流开关CBtl以及CBt2，例如与大阪方向的交流馈电线Fa、 Fb连4妄。在变电站SS1中的M座/T座的交流馈电线之间设置区域过渡区间(切换区)DS1。另外，在变电站SS2中，经过交流开关CB5、 CB6，配电三相-60Hz,输送到变电站内的配电线。进而，由斯科特接线变压器S-TR2，把三相交流电压变换为二相交流电压，生成M座以及T座的二相交流。在斯科特接线变压器S-TR2的二相输出电压中，T座输出经过三相交流开关CBt3以及CBt4与东京方向的交流馈电线Fa、Fb连接。另外，M座输出经过单相交流开关CBm3以及CBm4，与大阪方向的交流馈电线Fa、 Fb连接。在变电站SS2中的M座/T座的交流馈电线之间设置区域过渡区间(切换区)DS2。另外，来自变电站SS1的T座交流馈电线和来自变电站SS2的T座交流馈电线通过区域开关KS2进行电结合或者电分离。即，在由于某种事故，不能够从变电站SS2供电的情况下，通过闭合区域开关KS2，从变电站SS1延长供电给T座电压，能够确保向列车的供电。另外，在通常的运行下，通过闭合开关KS2，也能够进行变电站SS1与变电站SS2的并联运行，能够使交流馈电线的电压稳定。进而，在变电站SS3中，经过交流开关CB7、 CB8，配电三相-60Hz，输送到变电站内的配电线。进而，由斯科特接线变压器S-TR3，把三相交流电压变压为二相交流电压，生成M座以及T座的二相交流。在斯科特接线变压器S-TR3的二相输出电压中，M座输出经过单相交流开关CBm5以及CBm6，连接到东京方面的交流馈电Fa、Fb。另外，T座输出经过单相交流开关CBt5以及CBt6，连接到大阪方向的交流馈电线Fa、 Fb。13在变电站SS3的M座/T座的交流馈电线之间设置区域过渡区间(切换区)DS3。另外，来自变电站SS2的M座交流馈电线和来自变电站SS3的M座的交流馈电线通过区域开关KS3进行电结合或者电分离。即，在由于某种事故，不能够从变电站SS2供电的情况下，通过闭合区域开关KS3，从变电站SS3延长供电M座电压，能够确保对列车的供电。在这样的以往的电气化铁路交流馈电系统中，斯科特接线变压器的M座负载和T座负栽基本上不一致，通常成为不平衡负载。根据情况，有时在M座中连接动力运行列车负载，在T座中连接再生列车，根据该不平衡负载，有时在斯科特接线变压器或者M/G装置等设备中强行带来很大的负担。另外，特意再生的功率也不能在M座/T座之间互换，对于电力系统成为难以对付的问题。在图62的情况下，最终由M/G装置负担不平衡功率，虽然在第2交流电源(电力系统)SUP0中不产生影响，但是M/G装置需要留有余量制造，成为不经济的系统。例如，在三相平衡的功率中，在采取最大50MW的情况下，M/G装置也准备50MW就4艮充分，而像耐压单相负载50MW的功率那样制造M/G装置，需要相当于三相x50MW = 150MW的M / G装置。另外，在图62的情况下，不平衡功率最终由电力系统负担，从而使该电力系统的电压畸变，对于连接到该电力系统中的其它电气设备产生不良影响。从这样的情况出发，在专利文献l的专利技术中，为了使三相不平衡电流成为最小限度，像斯科特接线变压器那样在馈电用变压器上，并联连接把三相交流电力变换为直流电力，把该直流电力变换为单相交流电力的交直变换系统。在这种情况下，交直变换系统提供补偿电流以平衡在馈电用变压器中产生的系统一侧的不平衡电流o另一方面，在从列车观察的情况下，以往的交流馈电系统存在以下的问题。图63表示在图62的系统中的变电站SS1中的M座/T座之间的区域过渡期间(切换区)DS1的结构。图中，SUP1表示第1 交流电源(三相-60Hz) ， S-TR表示斯科特接线变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气化铁路交流馈电系统，该电气化铁路交流馈电系统遍及多个变电站，拉通单相交流馈电线，其特征在于：　上述多个变电站中的至少一个变电站具备：　具有第１频率的第１三相交流电源；　变压器，把该第１三相交流电源的三相交流电压变压 成二相交流电压，在该二相输出端子中仅把一相输出端子连接到上述单相交流馈电线上；　第１电力变换器，在该变压器的二相输出端子的一相即Ｍ座上连接了交流输出端子；　第２电力变换器，在该变压器的二相输出端子的另一相即Ｔ座上连接了交流输出端 子；　直流平滑电容器，连接到上述第１以及第２电力变换器的共同直流端子上；　补偿电流控制单元，控制从上述第１以及第２电力变换器发生的补偿电流；　具有第２频率的第２三相交流电源；以及　二极管整流器，把该第２三相交流电源的 三相交流变换为直流，向上述直流平滑电容器供给直流功率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：结城和明，伊藤健治，田中茂，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]