交流き電回路及びその過電圧の抑制方法
【課題】高調波を抑制しつつ、き電線の電圧が最高き電電圧を超えない交流き電回路及びその過電圧の抑制方法を提供する。
【解決手段】本発明の交流き電回路は、電気車に交流電力を供給する交流き電回路であって、電気車に交流電力を供給するき電線と、レールと、き電線とレールとの間に設けられた高調波共振抑制回路と、き電線とレールとの間に、高調波共振抑制回路と並列に設けられた電力補償回路と、き電線の電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、電圧測定回路の測定した電圧値が予め設定された第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路によりき電線に対する無効電力の補償を行う電圧制御回路とを有することを特徴とする。
【解決手段】本発明の交流き電回路は、電気車に交流電力を供給する交流き電回路であって、電気車に交流電力を供給するき電線と、レールと、き電線とレールとの間に設けられた高調波共振抑制回路と、き電線とレールとの間に、高調波共振抑制回路と並列に設けられた電力補償回路と、き電線の電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、電圧測定回路の測定した電圧値が予め設定された第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路によりき電線に対する無効電力の補償を行う電圧制御回路とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流き電鉄道において、き電の距離が長い場合におけるき電電圧の上昇を抑制する交流き電回路及びその過電圧の抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流き電方式の電気鉄道においては、車両に対して走行するための電力を供給する変電所が複数設けられている。
図４に示すように、変電所（ＳＳ）と、隣接する変電所（ＳＳ）との間において、き電区間を分離するき電区分所（ＳＰ）近傍において、き電線が分離されており、このき電区分所近傍のき電線の電圧が上昇する現象を以下に説明する。交流き電方式の場合、隣接する変電所間の位相の異なる交流電流が短絡されないように、き電区分所（ＳＰ）に切り換えセクションが設けられており、架線がこの切り換えセクションにおいて絶縁分離されている。
【０００３】
き電回路におけるき電線１００の浮遊容量Ｃlと電源リアクタンスＺs（き電線のリアクタンスＸlを含む）により、共振拡大する周波数が、以下の式により決定される。
ｆ＝１／（２π（Ｚs×Ｃl）１／２）
このとき、上記式の周波数が、車両から発生する高調波電流ＩCnの周波数と合致することにより、変電所から出力される高調波電流ＩSnが例えば数十倍に拡大されて、高調波障害を発生させる場合がある。
高調波の拡大率は、以下の式により求めることができる。
高調波拡大率＝ＩSn／ＩCn
このため、上記き電区間が長い場合（例えば、き電区間が数十Ｋｍである場合）、上記高調波の拡大を抑制するために、き電区分所の近傍に高調波共振抑制装置が設置されることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】森本大観、久水泰司、兎束哲夫、”交流き電回路におけるパンタ電圧上昇の要因と解析”、電気学会研究会資料、交通・電気鉄道研究会、ＴＥＲ−０８２８〜３７、ｐ．３９〜ｐ．４４、電気学会、２００８年９月１１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、交流き電回路においては、高調波共振抑制装置が設置されると、この進相無効電力によって、き電線の漂遊静電容量に伴うフェランチ効果として、き電区間が長い場合、き電区分所において無負荷時のき電電圧が上昇する。
また、電気車が電力を回生した場合も、パンタ電圧が最高き電電圧を超えてしまうことが考えられる。
【０００６】
このき電電圧が最高き電電圧を超えてしまうというフェランチ効果の対策として、現状においては、変電所の送出する交流電圧の電圧値を低下させて、パンタ電圧が最高き電電圧を超えないようにして、パンタ電圧に対する過電圧対策を行っている。
このとき、パンタ電圧が過電圧となることを抑制することはできるが、電気車の力行時にパンタ電圧が低下し、電気車の駆動部が本来のパワーを出せなくなる欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、高調波を抑制しつつ、き電線の電圧が最高き電電圧を超えない交流き電回路及びその過電圧の抑制方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の交流き電回路は、電気車に交流電力を供給する交流き電回路であって、前記電気車に交流電力を供給するき電線と、レールと、前記き電線と前記レールとの間に設けられた高調波共振抑制回路と、前記き電線と前記レールとの間に、前記高調波共振抑制回路と並列に設けられた電力補償回路と、前記き電線の電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、前記電圧測定回路の測定した電圧値が予め設定された第１設定電圧を超えた場合、前記電力補償回路によりき電線に対する無効電力の補償を行う電圧制御回路とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の交流き電回路は、前記高調波共振抑制回路が、抵抗とインダクタンスとの並列接続に対し、コンデンサが直列に接続されて構成され、当該コンデンサが予め設定された設定周波数を超える高調波を抑制する容量に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の交流き電回路は、前記電力補償回路がアクティブフィルタ機能を有し、前記設定周波数以下の高調波を抑制することを特徴とする。
【００１１】
本発明の交流き電回路は、前記設定周波数が人間の耳の感度の高い周波数領域以下の周波数であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の交流き電回路の過電圧の抑制方法は、電気車に交流電力を供給する交流き電回路の過電圧の抑制方法であって、き電線とレールとの間に設けられた高調波共振抑制回路が、前記き電線における高調波を抑制し、電圧測定回路が前記電気車に交流電力を供給するき電線の電圧の電圧値を測定し、電圧制御回路が前記電圧値が予め設定された設定電圧を超えた場合、前記高調波抑制回路と並列に接続された電力補償回路により、前記き電線における無効電力の補償を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、高調波障害が発生しないように高調波を抑制し、かつフェランチ効果によって、き電線の電圧が最高き電電圧を超えないき電回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態（あるいは第２の実施形態）における交流き電回路の構成例を示す図である。
【図２】高調波共振抑制回路４（または高調波共振抑制回路５）の合成インピーダンスと、高調波の周波数との関係を示す図である。
【図３】第３の実施形態における交流き電回路の構成例を示す図である。
【図４】き電線の電圧が上昇する現象を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による交流き電回路を図面を参照して説明する。図１は同実施形態によるＡＴき電方式を用いた交流き電回路の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、電車線は、トロリ線１、レール２、き電線３に代表される電力送電線で構成されている。トロリ線１及びレール２間には、高調波共振制御回路４及び電力補償回路（例えば、ＳＶＣ：静止形無効電力補償装置）６が設けられている。また、き電線３及びレール２間には、高調波共振制御回路５及び電力補償回路（例えば、ＳＶＣ：静止形無効電力補償装置）７が設けられている。
【００１６】
単巻変圧器（ＡＴ：Auto Transformer）８は、中点がレール２に接続され、一端がトロリ線１に接続され、他端がき電線３に接続されている。この単巻変圧器８は、変電所（ＳＳ）とき電区分所（ＳＰ）との間に、所定の距離（例えば、１０ｋｍ）を置いて、複数配置されている。
また、高調波共振制御回路４及び５と、電力補償回路６及び７とは、き電区間において、き電区分所（ＳＰ）の近傍、すなわち、一端が変電所（ＳＳ）に接続された電車線の他端に設けられている
【００１７】
高調波共振制御回路４及び５は、同様の構成をしており、抵抗１００とインダクタンス１０１とが並列に接続された並列回路に対し、コンデンサ１０２が直列に接続されて構成されている。また、高調波共振制御回路４において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がトロリ線１に接続され、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール２に接続されている。また、高調波共振制御回路５において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がき電線３に接続され、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール２に接続されている。
すなわち、基本波電流（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が抵抗１００に流れる電流量を低下させる目的で、レール２及びトロリ線１（またはき電線３）間において、並列回路に直列に介挿されている。この並列回路において、抵抗Ｒには高次高調波が流れ、一方、インダクタンス１０１には低次高調波が流れやすく、それぞれのインピーダンスを設定することにより、抵抗１００における電力損失を低減している。
この高調波共振制御回路４及び５の各々は、変電所（ＳＳ）からトロリ線１及びき電線３に供給される交流電力の基本周波数に重畳した、電気車から発生する高調波電流を抑制する。
【００１８】
ここで、コンデンサ１０２は、基本波電流が流れることにより、電力損失が発生することを抑制するため、予め設定した設定周波数を超えた場合に、抵抗１０１のインピーダンスのみとなる容量に設定されている。
すなわち、抵抗１００の抵抗値をＲとし、コンデンサのインピーダンスをＸcとし、インダクタンスのインピーダンスをＸlとした場合、高調波共振制御回路４及び５の合成インピーダンスＺは、以下の式により求められる。
Ｚ＝Ｘc＋（Ｒ×Ｘl／（Ｒ＋Ｘl））
周波数が高くなるにつれ、Ｘc→０、Ｘl→∞として近似できる領域となり、この領域においては、Ｚ＝Ｒとなる抵抗１００の抵抗値のみで、高調波共振制御回路４及び５の合成インピーダンスが決定される。
【００１９】
また、トロリ線１における電力補償回路６の接続点Ａ近傍に、トロリ線１のトロリ電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１１が設けられている。電圧測定回路１１は、測定したトロリ電圧の電圧値を、電圧制御回路１２へ出力する。
電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路６にトロリ線１に対する無効電力の補償を行わせ、トロリ１線の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路６にトロリ線１に対する無効電力の補償を行わせ、トロリ線１の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
【００２０】
同様に、き電線３における電力補償回路７の接続点Ｂ近傍に、き電線３のき電電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１３が設けられている。電圧測定回路１３は、測定したき電電圧の電圧値を、電圧制御回路１４へ出力する。この電圧測定回路１３は、内部にピークホールド回路を有しており、き電電圧である交流電圧の各周期毎にピーク電圧値を測定し、このピーク電圧値を、き電電圧の測定値として出力する。
電圧制御回路１４は、供給されるき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１４は、き電線３の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路７にき電線３に対する無効電力の補償を行わせ、き電線３の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１４は、供給されるき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１４は、き電線３の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路７にき電線３に対する無効電力の補償を行わせ、き電線３の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
これにより、本実施形態においては、き電線３及びトロリ線１の電圧を正常電圧範囲に制御し、き電線３及びトロリ線１における高調波を抑制するため、電気車に対して正常な値の電力を供給するとともに、周辺に対する高調波障害の発生を防止することができる。
【００２１】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態による交流き電回路を図面を参照して説明する。第２の実施形態による交流き電回路は、第１の実施形態の構成と同様のため、同一の符号を付して、その説明を省略する。以下、第２の実施形態による交流き電回路の第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。
高調波共振抑制回路４及び５において、変電所（ＳＳ）から供給される基本波電流、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電流が、抵抗に直接に流れることにより、電力損失が発生するため、すでに述べたようにコンデンサ１０２が高調波成分のみを抑制する容量値として設けられている。
しかしながら、抵抗１００は、高調波電流に対しては特性インピーダンス値で終端させる役割がある。このため、コンデンサ１０２の容量を小さくしすぎると、低次高調波による高調波電流を抑制することができない。したがって、コンデンサ１０２の容量値を大幅に低下させることができない。
【００２２】
次に、図２のグラフは、コンデンサ１０２の容量値を変え、周波数と高調波共振抑制回路の合成インピーダンスとの関係を示している。ここで、図２は横軸が周波数を示し、縦軸が高調波共振抑制装置の合成インピーダンス（インピーダンス）を示している。
インダクタンス１０１は５０Ｈｚが６６．３１ｍＨ、６０Hｚが７９．５８ｍＨであり、抵抗１００は１２５Ωである。図２においては、抵抗１００の抵抗値及びインダクタ１０１のインダクタンスを固定し、コンデンサ１０２の容量値は２μＦ、１．５μＦ、１μＦ、０．５μＦの４種類とした合成インピーダンス（周波数依存）を示している。
容量値としては、基本波周波数の際に、合成インピーダンスが高くなり、基本波の電力損失を低下させ、かつ高調波の周波数領域において、合成インピーダンスが低くなり、高調波を抑制して、共振による拡大を発生させず、高調波障害を起こすことを防止する必要がある。
【００２３】
このため、コンデンサ１０２の容量値は、どの程度の周波数以上の高次高調波を抑制する値に設定するかを決定する必要がある。
本実施形態においては、５００Ｈｚを超える高次高調波を抑制するように、コンデンサ１０２の容量値を、例えば０．５μＦとしている。この５００Ｈｚの周波数は、人間の聴覚において、１０００Ｈｚが最も感度が高い周波数帯域となっている。したがって、１０００Ｈｚ近傍の周波数帯域の高次高調波を抑制できれば、人間に対する高調波障害を防止することが可能となる。
【００２４】
ただし、図２のグラフを見て判るように、１０００Ｈｚの高次高調波を十分に抑制するためには、合成インピーダンスがほぼ抵抗１００の抵抗値である１２５Ωとなる必要がある。これを実現するためには、コンデンサ１０２の容量値を０．５μＦ近傍とすると良いことが判る。
この結果、従来の１．５μＦのコンデンサ１０２の場合に比較して、本実施形態の０．５μＦの場合には、基本波周波数において、従来の３倍の合成インピーダンスとすることができ、電力値としては１／９に削減することができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態においては、基本波周波数における電力損失を低減させ、かつ人間の聴覚において最も感度が高い周波数領域における高次高調波を抑制するように、コンデンサ１０２の容量値を設定する例を示した。
本実施形態の場合、基本波周波数近傍の周波数領域における合成インピーダンスのインピーダンス値を、従来例に比較して高くしたため、８００Ｈｚ以下の高調波を十分抑制することができない。
このため、本実施形態においては、電力補償回路６に低次の高調波を抑制するためのアクティブフィルタを設ける構成としている。
【００２６】
以下、電力補償回路７を例として、低次の高調波の抑制の処理について説明する。
電力補償回路７におけるアクティブフィルタは、き電線３から流れ込む高調波電流から、予め除去したい周波数帯域のみを通過させるフィルタ、例えば１００Ｈｚから８００Ｈｚの範囲の周波数の高調波通過させるバンドパスフィルタを有している。
そして、このアクティブフィルタは、バンドバスフィルタから入力される電圧を打ち消すように、極性が逆で同様の電圧値をき電線３に対して出力し、高調波の電圧成分を打ち消す処理を行う。
また、電力補償回路７において、き電線３のき電電圧の電圧値が、第１設定電圧及び第２設定電圧により設定されている正常範囲を外れた場合における無効電力及び有効電力の補償は第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００２７】
上述した構成により、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、人間の聴覚において最も感度が高い周波数帯域の高調波を抑制するため、より高調波障害を防ぐことができ、かつ基本波における電力損失を低下させ、さらに高調波共振抑制装置の取り切れない低次の高調波を電力補償回路により抑制することができる。
【００２８】
＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態による交流き電回路を図面を参照して説明する。図３は、第３の実施形態によるＡＴき電方式の交流き電回路の構成例を示す図である。第１の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付して、その説明を省略する。
以下、第３の実施形態による交流き電回路の第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。
第１の実施形態は、単線のき電回路についての説明であったが、第３の実施形態は、上下線における上下タイ構成におけるき電回路の構成例について示している。
【００２９】
上り線の電車線は、トロリ線１、レール２、き電線３に代表される電力送電線で構成されている。
同様に、下り線の電車線は、トロリ線１１、レール１２、き電線１３に代表される電力送電線で構成されている。
レール２及びレール１２の各々はタイ２１により接続され、トロリ線１及びトロリ線１１の各々はタイ２２により接続され、き電線３及びき電線１３の各々はタイ２３により接続されている。
【００３０】
トロリ線１及びレール２間には、高調波抑制回路４と、この高調波抑制回路４と並列に、電力補償回路６が設けられている。
また、き電線１３及びレール１２間には、高調波抑制回路５と、この高調波抑制回路５と並列に、電力補償回路７が設けられている。
本実施形態における高調波共振抑制装置４及び電力補償回路６は、上り線のトロリ線１及び下り線のトロリ線１１とに共用として（共通に）設けられている。
同様に、本実施形態における高調波共振抑制装置５及び電力補償回路７は、上り線のき電線３及び下り線のき電線１３とに共用として（共通に）設けられている。
また、高調波共振制御回路４及び５と、電力補償回路６及び７とは、き電区間において、き電区分所（ＳＰ）の近傍、すなわち、一端が変電所（ＳＳ）に接続された電車線の他端に設けられている
【００３１】
単巻変圧器８は、中点がレール２に接続され、一端がトロリ線１に接続され、他端がき電線３に接続されている。この単巻変圧器ＡＴは、変電所（ＳＳ）とき電区分所（ＳＰ）との間に、所定の距離（例えば、１０ｋｍ）を置いて、複数配置されている。
単巻変圧器１８は、中点がレール１２に接続され、一端がトロリ線１１に接続され、他端がき電線１３に接続されている。この単巻変圧器は、変電所（ＳＳ）とき電区分所（ＳＰ）との間に、所定の距離（例えば、１０ｋｍ）を置いて、上り線及び下り線のそれぞれにおいて複数配置されている。
【００３２】
高調波共振制御回路４及び５は、同様の構成をしており、抵抗１００とインダクタンス１０１とが並列に接続された並列回路に対し、コンデンサ１０２が直列に接続されて構成されている。また、高調波共振制御回路４において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がトロリ線１に接続されている。また、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール２に接続されている。同様に、高調波共振制御回路５において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がき電線１３に接続されている。また、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール１２に接続されている。
すなわち、基本波電流（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が抵抗１００に流れる電流量を低下させる目的で、レール２及びトロリ線１（またはレール１２及びき電線１３）間において、並列回路に直列に介挿されている。この並列回路において、抵抗Ｒには高次高調波が流れ、一方、インダクタンス１０１には低次高調波が流れやすく、それぞれのインピーダンスを設定することにより、抵抗１００における電力損失を低減している。
この高調波共振制御回路４及び５の各々は、変電所（ＳＳ）からトロリ線１、トロリ線１１、き電線３及びき電線１３に供給される交流電力の基本周波数に重畳した、電気車から発生する高調波電流を抑制する。
【００３３】
また、トロリ線１における電力補償回路６の接続点Ａ近傍に、トロリ線１及びトロリ線１１のトロリ電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１１が設けられている。電圧測定回路１１は、測定したトロリ電圧の電圧値を、電圧制御回路１２へ出力する。ここで、トロリ線１とトロリ線１１とは、タイ２２で接続されているため、接続点Ａ近傍にては同電位である。
電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
【００３４】
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路６にトロリ線１及びトロリ線１１に対する無効電力の補償を行わせ、トロリ１線及びトロリ線１１の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路６にトロリ線１及びトロリ線１１に対する無効電力の補償を行い、トロリ線１及びトロリ線１１の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
【００３５】
同様に、き電線１３における電力補償回路７の接続点Ｂ近傍に、き電線１３及びき電線３のき電電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１３が設けられている。電圧測定回路１３は、測定したき電電圧の電圧値を、電圧制御回路１４へ出力する。ここで、き電線３とき電線１３とは、タイ２３で接続されているため、接続点Ｂ近傍にては同電位である。
電圧制御回路１４は、供給されるき電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
【００３６】
ここで、電圧制御回路１４は、き電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路７にき電線１３及びき電線３に対する無効電力の補償を行わせ、き電線１３及びき電線３の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１４は、供給されるき電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１４は、き電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路７にき電線１３及びき電線３に対する無効電力の補償を行い、き電線１３及びき電線３の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
【００３７】
上述した構成により、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態における効果を、上下線タイとされたＡＴ方式のき電回路に対応させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１，１１…トロリ線
２，１２…レール
３，１３…き電線
４，５…高調波共振抑制回路
６，７…電力補償回路
８，１８…単巻変圧器
１１，１３…電圧測定回路
１２，１４…電圧制御回路
２１，２２，２３…タイ
１００…抵抗
１０１…インダクタンス
１０２…コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流き電鉄道において、き電の距離が長い場合におけるき電電圧の上昇を抑制する交流き電回路及びその過電圧の抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流き電方式の電気鉄道においては、車両に対して走行するための電力を供給する変電所が複数設けられている。
図４に示すように、変電所（ＳＳ）と、隣接する変電所（ＳＳ）との間において、き電区間を分離するき電区分所（ＳＰ）近傍において、き電線が分離されており、このき電区分所近傍のき電線の電圧が上昇する現象を以下に説明する。交流き電方式の場合、隣接する変電所間の位相の異なる交流電流が短絡されないように、き電区分所（ＳＰ）に切り換えセクションが設けられており、架線がこの切り換えセクションにおいて絶縁分離されている。
【０００３】
き電回路におけるき電線１００の浮遊容量Ｃlと電源リアクタンスＺs（き電線のリアクタンスＸlを含む）により、共振拡大する周波数が、以下の式により決定される。
ｆ＝１／（２π（Ｚs×Ｃl）１／２）
このとき、上記式の周波数が、車両から発生する高調波電流ＩCnの周波数と合致することにより、変電所から出力される高調波電流ＩSnが例えば数十倍に拡大されて、高調波障害を発生させる場合がある。
高調波の拡大率は、以下の式により求めることができる。
高調波拡大率＝ＩSn／ＩCn
このため、上記き電区間が長い場合（例えば、き電区間が数十Ｋｍである場合）、上記高調波の拡大を抑制するために、き電区分所の近傍に高調波共振抑制装置が設置されることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】森本大観、久水泰司、兎束哲夫、”交流き電回路におけるパンタ電圧上昇の要因と解析”、電気学会研究会資料、交通・電気鉄道研究会、ＴＥＲ−０８２８〜３７、ｐ．３９〜ｐ．４４、電気学会、２００８年９月１１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、交流き電回路においては、高調波共振抑制装置が設置されると、この進相無効電力によって、き電線の漂遊静電容量に伴うフェランチ効果として、き電区間が長い場合、き電区分所において無負荷時のき電電圧が上昇する。
また、電気車が電力を回生した場合も、パンタ電圧が最高き電電圧を超えてしまうことが考えられる。
【０００６】
このき電電圧が最高き電電圧を超えてしまうというフェランチ効果の対策として、現状においては、変電所の送出する交流電圧の電圧値を低下させて、パンタ電圧が最高き電電圧を超えないようにして、パンタ電圧に対する過電圧対策を行っている。
このとき、パンタ電圧が過電圧となることを抑制することはできるが、電気車の力行時にパンタ電圧が低下し、電気車の駆動部が本来のパワーを出せなくなる欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、高調波を抑制しつつ、き電線の電圧が最高き電電圧を超えない交流き電回路及びその過電圧の抑制方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の交流き電回路は、電気車に交流電力を供給する交流き電回路であって、前記電気車に交流電力を供給するき電線と、レールと、前記き電線と前記レールとの間に設けられた高調波共振抑制回路と、前記き電線と前記レールとの間に、前記高調波共振抑制回路と並列に設けられた電力補償回路と、前記き電線の電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、前記電圧測定回路の測定した電圧値が予め設定された第１設定電圧を超えた場合、前記電力補償回路によりき電線に対する無効電力の補償を行う電圧制御回路とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の交流き電回路は、前記高調波共振抑制回路が、抵抗とインダクタンスとの並列接続に対し、コンデンサが直列に接続されて構成され、当該コンデンサが予め設定された設定周波数を超える高調波を抑制する容量に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の交流き電回路は、前記電力補償回路がアクティブフィルタ機能を有し、前記設定周波数以下の高調波を抑制することを特徴とする。
【００１１】
本発明の交流き電回路は、前記設定周波数が人間の耳の感度の高い周波数領域以下の周波数であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の交流き電回路の過電圧の抑制方法は、電気車に交流電力を供給する交流き電回路の過電圧の抑制方法であって、き電線とレールとの間に設けられた高調波共振抑制回路が、前記き電線における高調波を抑制し、電圧測定回路が前記電気車に交流電力を供給するき電線の電圧の電圧値を測定し、電圧制御回路が前記電圧値が予め設定された設定電圧を超えた場合、前記高調波抑制回路と並列に接続された電力補償回路により、前記き電線における無効電力の補償を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、高調波障害が発生しないように高調波を抑制し、かつフェランチ効果によって、き電線の電圧が最高き電電圧を超えないき電回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態（あるいは第２の実施形態）における交流き電回路の構成例を示す図である。
【図２】高調波共振抑制回路４（または高調波共振抑制回路５）の合成インピーダンスと、高調波の周波数との関係を示す図である。
【図３】第３の実施形態における交流き電回路の構成例を示す図である。
【図４】き電線の電圧が上昇する現象を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による交流き電回路を図面を参照して説明する。図１は同実施形態によるＡＴき電方式を用いた交流き電回路の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、電車線は、トロリ線１、レール２、き電線３に代表される電力送電線で構成されている。トロリ線１及びレール２間には、高調波共振制御回路４及び電力補償回路（例えば、ＳＶＣ：静止形無効電力補償装置）６が設けられている。また、き電線３及びレール２間には、高調波共振制御回路５及び電力補償回路（例えば、ＳＶＣ：静止形無効電力補償装置）７が設けられている。
【００１６】
単巻変圧器（ＡＴ：Auto Transformer）８は、中点がレール２に接続され、一端がトロリ線１に接続され、他端がき電線３に接続されている。この単巻変圧器８は、変電所（ＳＳ）とき電区分所（ＳＰ）との間に、所定の距離（例えば、１０ｋｍ）を置いて、複数配置されている。
また、高調波共振制御回路４及び５と、電力補償回路６及び７とは、き電区間において、き電区分所（ＳＰ）の近傍、すなわち、一端が変電所（ＳＳ）に接続された電車線の他端に設けられている
【００１７】
高調波共振制御回路４及び５は、同様の構成をしており、抵抗１００とインダクタンス１０１とが並列に接続された並列回路に対し、コンデンサ１０２が直列に接続されて構成されている。また、高調波共振制御回路４において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がトロリ線１に接続され、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール２に接続されている。また、高調波共振制御回路５において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がき電線３に接続され、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール２に接続されている。
すなわち、基本波電流（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が抵抗１００に流れる電流量を低下させる目的で、レール２及びトロリ線１（またはき電線３）間において、並列回路に直列に介挿されている。この並列回路において、抵抗Ｒには高次高調波が流れ、一方、インダクタンス１０１には低次高調波が流れやすく、それぞれのインピーダンスを設定することにより、抵抗１００における電力損失を低減している。
この高調波共振制御回路４及び５の各々は、変電所（ＳＳ）からトロリ線１及びき電線３に供給される交流電力の基本周波数に重畳した、電気車から発生する高調波電流を抑制する。
【００１８】
ここで、コンデンサ１０２は、基本波電流が流れることにより、電力損失が発生することを抑制するため、予め設定した設定周波数を超えた場合に、抵抗１０１のインピーダンスのみとなる容量に設定されている。
すなわち、抵抗１００の抵抗値をＲとし、コンデンサのインピーダンスをＸcとし、インダクタンスのインピーダンスをＸlとした場合、高調波共振制御回路４及び５の合成インピーダンスＺは、以下の式により求められる。
Ｚ＝Ｘc＋（Ｒ×Ｘl／（Ｒ＋Ｘl））
周波数が高くなるにつれ、Ｘc→０、Ｘl→∞として近似できる領域となり、この領域においては、Ｚ＝Ｒとなる抵抗１００の抵抗値のみで、高調波共振制御回路４及び５の合成インピーダンスが決定される。
【００１９】
また、トロリ線１における電力補償回路６の接続点Ａ近傍に、トロリ線１のトロリ電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１１が設けられている。電圧測定回路１１は、測定したトロリ電圧の電圧値を、電圧制御回路１２へ出力する。
電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路６にトロリ線１に対する無効電力の補償を行わせ、トロリ１線の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路６にトロリ線１に対する無効電力の補償を行わせ、トロリ線１の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
【００２０】
同様に、き電線３における電力補償回路７の接続点Ｂ近傍に、き電線３のき電電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１３が設けられている。電圧測定回路１３は、測定したき電電圧の電圧値を、電圧制御回路１４へ出力する。この電圧測定回路１３は、内部にピークホールド回路を有しており、き電電圧である交流電圧の各周期毎にピーク電圧値を測定し、このピーク電圧値を、き電電圧の測定値として出力する。
電圧制御回路１４は、供給されるき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１４は、き電線３の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路７にき電線３に対する無効電力の補償を行わせ、き電線３の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１４は、供給されるき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１４は、き電線３の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路７にき電線３に対する無効電力の補償を行わせ、き電線３の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
これにより、本実施形態においては、き電線３及びトロリ線１の電圧を正常電圧範囲に制御し、き電線３及びトロリ線１における高調波を抑制するため、電気車に対して正常な値の電力を供給するとともに、周辺に対する高調波障害の発生を防止することができる。
【００２１】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態による交流き電回路を図面を参照して説明する。第２の実施形態による交流き電回路は、第１の実施形態の構成と同様のため、同一の符号を付して、その説明を省略する。以下、第２の実施形態による交流き電回路の第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。
高調波共振抑制回路４及び５において、変電所（ＳＳ）から供給される基本波電流、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電流が、抵抗に直接に流れることにより、電力損失が発生するため、すでに述べたようにコンデンサ１０２が高調波成分のみを抑制する容量値として設けられている。
しかしながら、抵抗１００は、高調波電流に対しては特性インピーダンス値で終端させる役割がある。このため、コンデンサ１０２の容量を小さくしすぎると、低次高調波による高調波電流を抑制することができない。したがって、コンデンサ１０２の容量値を大幅に低下させることができない。
【００２２】
次に、図２のグラフは、コンデンサ１０２の容量値を変え、周波数と高調波共振抑制回路の合成インピーダンスとの関係を示している。ここで、図２は横軸が周波数を示し、縦軸が高調波共振抑制装置の合成インピーダンス（インピーダンス）を示している。
インダクタンス１０１は５０Ｈｚが６６．３１ｍＨ、６０Hｚが７９．５８ｍＨであり、抵抗１００は１２５Ωである。図２においては、抵抗１００の抵抗値及びインダクタ１０１のインダクタンスを固定し、コンデンサ１０２の容量値は２μＦ、１．５μＦ、１μＦ、０．５μＦの４種類とした合成インピーダンス（周波数依存）を示している。
容量値としては、基本波周波数の際に、合成インピーダンスが高くなり、基本波の電力損失を低下させ、かつ高調波の周波数領域において、合成インピーダンスが低くなり、高調波を抑制して、共振による拡大を発生させず、高調波障害を起こすことを防止する必要がある。
【００２３】
このため、コンデンサ１０２の容量値は、どの程度の周波数以上の高次高調波を抑制する値に設定するかを決定する必要がある。
本実施形態においては、５００Ｈｚを超える高次高調波を抑制するように、コンデンサ１０２の容量値を、例えば０．５μＦとしている。この５００Ｈｚの周波数は、人間の聴覚において、１０００Ｈｚが最も感度が高い周波数帯域となっている。したがって、１０００Ｈｚ近傍の周波数帯域の高次高調波を抑制できれば、人間に対する高調波障害を防止することが可能となる。
【００２４】
ただし、図２のグラフを見て判るように、１０００Ｈｚの高次高調波を十分に抑制するためには、合成インピーダンスがほぼ抵抗１００の抵抗値である１２５Ωとなる必要がある。これを実現するためには、コンデンサ１０２の容量値を０．５μＦ近傍とすると良いことが判る。
この結果、従来の１．５μＦのコンデンサ１０２の場合に比較して、本実施形態の０．５μＦの場合には、基本波周波数において、従来の３倍の合成インピーダンスとすることができ、電力値としては１／９に削減することができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態においては、基本波周波数における電力損失を低減させ、かつ人間の聴覚において最も感度が高い周波数領域における高次高調波を抑制するように、コンデンサ１０２の容量値を設定する例を示した。
本実施形態の場合、基本波周波数近傍の周波数領域における合成インピーダンスのインピーダンス値を、従来例に比較して高くしたため、８００Ｈｚ以下の高調波を十分抑制することができない。
このため、本実施形態においては、電力補償回路６に低次の高調波を抑制するためのアクティブフィルタを設ける構成としている。
【００２６】
以下、電力補償回路７を例として、低次の高調波の抑制の処理について説明する。
電力補償回路７におけるアクティブフィルタは、き電線３から流れ込む高調波電流から、予め除去したい周波数帯域のみを通過させるフィルタ、例えば１００Ｈｚから８００Ｈｚの範囲の周波数の高調波通過させるバンドパスフィルタを有している。
そして、このアクティブフィルタは、バンドバスフィルタから入力される電圧を打ち消すように、極性が逆で同様の電圧値をき電線３に対して出力し、高調波の電圧成分を打ち消す処理を行う。
また、電力補償回路７において、き電線３のき電電圧の電圧値が、第１設定電圧及び第２設定電圧により設定されている正常範囲を外れた場合における無効電力及び有効電力の補償は第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００２７】
上述した構成により、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、人間の聴覚において最も感度が高い周波数帯域の高調波を抑制するため、より高調波障害を防ぐことができ、かつ基本波における電力損失を低下させ、さらに高調波共振抑制装置の取り切れない低次の高調波を電力補償回路により抑制することができる。
【００２８】
＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態による交流き電回路を図面を参照して説明する。図３は、第３の実施形態によるＡＴき電方式の交流き電回路の構成例を示す図である。第１の実施形態と同様の構成に対しては同一の符号を付して、その説明を省略する。
以下、第３の実施形態による交流き電回路の第１の実施形態と異なる構成及び動作を説明する。
第１の実施形態は、単線のき電回路についての説明であったが、第３の実施形態は、上下線における上下タイ構成におけるき電回路の構成例について示している。
【００２９】
上り線の電車線は、トロリ線１、レール２、き電線３に代表される電力送電線で構成されている。
同様に、下り線の電車線は、トロリ線１１、レール１２、き電線１３に代表される電力送電線で構成されている。
レール２及びレール１２の各々はタイ２１により接続され、トロリ線１及びトロリ線１１の各々はタイ２２により接続され、き電線３及びき電線１３の各々はタイ２３により接続されている。
【００３０】
トロリ線１及びレール２間には、高調波抑制回路４と、この高調波抑制回路４と並列に、電力補償回路６が設けられている。
また、き電線１３及びレール１２間には、高調波抑制回路５と、この高調波抑制回路５と並列に、電力補償回路７が設けられている。
本実施形態における高調波共振抑制装置４及び電力補償回路６は、上り線のトロリ線１及び下り線のトロリ線１１とに共用として（共通に）設けられている。
同様に、本実施形態における高調波共振抑制装置５及び電力補償回路７は、上り線のき電線３及び下り線のき電線１３とに共用として（共通に）設けられている。
また、高調波共振制御回路４及び５と、電力補償回路６及び７とは、き電区間において、き電区分所（ＳＰ）の近傍、すなわち、一端が変電所（ＳＳ）に接続された電車線の他端に設けられている
【００３１】
単巻変圧器８は、中点がレール２に接続され、一端がトロリ線１に接続され、他端がき電線３に接続されている。この単巻変圧器ＡＴは、変電所（ＳＳ）とき電区分所（ＳＰ）との間に、所定の距離（例えば、１０ｋｍ）を置いて、複数配置されている。
単巻変圧器１８は、中点がレール１２に接続され、一端がトロリ線１１に接続され、他端がき電線１３に接続されている。この単巻変圧器は、変電所（ＳＳ）とき電区分所（ＳＰ）との間に、所定の距離（例えば、１０ｋｍ）を置いて、上り線及び下り線のそれぞれにおいて複数配置されている。
【００３２】
高調波共振制御回路４及び５は、同様の構成をしており、抵抗１００とインダクタンス１０１とが並列に接続された並列回路に対し、コンデンサ１０２が直列に接続されて構成されている。また、高調波共振制御回路４において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がトロリ線１に接続されている。また、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール２に接続されている。同様に、高調波共振制御回路５において、コンデンサ１０２は並列回路に一端が接続され、他端がき電線１３に接続されている。また、並列回路は一端がコンデンサ１０２に接続され、他端がレール１２に接続されている。
すなわち、基本波電流（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）が抵抗１００に流れる電流量を低下させる目的で、レール２及びトロリ線１（またはレール１２及びき電線１３）間において、並列回路に直列に介挿されている。この並列回路において、抵抗Ｒには高次高調波が流れ、一方、インダクタンス１０１には低次高調波が流れやすく、それぞれのインピーダンスを設定することにより、抵抗１００における電力損失を低減している。
この高調波共振制御回路４及び５の各々は、変電所（ＳＳ）からトロリ線１、トロリ線１１、き電線３及びき電線１３に供給される交流電力の基本周波数に重畳した、電気車から発生する高調波電流を抑制する。
【００３３】
また、トロリ線１における電力補償回路６の接続点Ａ近傍に、トロリ線１及びトロリ線１１のトロリ電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１１が設けられている。電圧測定回路１１は、測定したトロリ電圧の電圧値を、電圧制御回路１２へ出力する。ここで、トロリ線１とトロリ線１１とは、タイ２２で接続されているため、接続点Ａ近傍にては同電位である。
電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
【００３４】
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路６にトロリ線１及びトロリ線１１に対する無効電力の補償を行わせ、トロリ１線及びトロリ線１１の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１２は、供給されるトロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１２は、トロリ線１及びトロリ線１１の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路６にトロリ線１及びトロリ線１１に対する無効電力の補償を行い、トロリ線１及びトロリ線１１の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
【００３５】
同様に、き電線１３における電力補償回路７の接続点Ｂ近傍に、き電線１３及びき電線３のき電電圧の電圧値を測定する電圧測定回路１３が設けられている。電圧測定回路１３は、測定したき電電圧の電圧値を、電圧制御回路１４へ出力する。ここで、き電線３とき電線１３とは、タイ２３で接続されているため、接続点Ｂ近傍にては同電位である。
電圧制御回路１４は、供給されるき電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最大電圧を示す第１設定電圧を超えたか否かの判定を行う。
【００３６】
ここで、電圧制御回路１４は、き電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が第１設定電圧を超えた場合、電力補償回路７にき電線１３及びき電線３に対する無効電力の補償を行わせ、き電線１３及びき電線３の電圧値を第１設定電圧未満となるように制御する。
また、電圧制御回路１４は、供給されるき電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が、予め設定された正常範囲の最低電圧を示す第２設定電圧を下回った否かの判定を行う。
ここで、電圧制御回路１４は、き電線１３及びき電線３の電圧値の絶対値が第２設定電圧を下回った場合、電力補償回路７にき電線１３及びき電線３に対する無効電力の補償を行い、き電線１３及びき電線３の電圧値を第２設定電圧以上となるように制御する。
【００３７】
上述した構成により、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態における効果を、上下線タイとされたＡＴ方式のき電回路に対応させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１，１１…トロリ線
２，１２…レール
３，１３…き電線
４，５…高調波共振抑制回路
６，７…電力補償回路
８，１８…単巻変圧器
１１，１３…電圧測定回路
１２，１４…電圧制御回路
２１，２２，２３…タイ
１００…抵抗
１０１…インダクタンス
１０２…コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車に交流電力を供給する交流き電回路であって、
前記電気車に交流電力を供給するき電線と、
レールと、
前記き電線と前記レールとの間に設けられた高調波共振抑制回路と、
前記き電線と前記レールとの間に、前記高調波共振抑制回路と並列に設けられた電力補償回路と、
前記き電線の電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、
前記電圧測定回路の測定した電圧値が予め設定された第１設定電圧を超えた場合、前記電力補償回路によりき電線に対する無効電力の補償を行う電圧制御回路と
を有することを特徴とする交流き電回路。
【請求項２】
前記高調波共振抑制回路が、抵抗とインダクタンスとの並列接続に対し、コンデンサが直列に接続されて構成され、当該コンデンサが予め設定された設定周波数を超える高調波を抑制する容量に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の交流き電回路。
【請求項３】
前記電力補償回路がアクティブフィルタ機能を有し、前記設定周波数以下の高調波を抑制することを特徴とする請求項２に記載の交流き電回路。
【請求項４】
前記設定周波数が人間の耳の感度の高い周波数領域以下の周波数であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の交流き電回路。
【請求項５】
電気車に交流電力を供給する交流き電回路の過電圧の抑制方法であって、
き電線とレールとの間に設けられた高調波共振抑制回路が、前記き電線における高調波を抑制し、
電圧測定回路が前記電気車に交流電力を供給するき電線の電圧の電圧値を測定し、
電圧制御回路が前記電圧値が予め設定された設定電圧を超えた場合、前記高調波抑制回路と並列に接続された電力補償回路により、前記き電線における無効電力の補償を行う
ことを特徴とする交流き電回路の過電圧の抑制方法。
【請求項１】
電気車に交流電力を供給する交流き電回路であって、
前記電気車に交流電力を供給するき電線と、
レールと、
前記き電線と前記レールとの間に設けられた高調波共振抑制回路と、
前記き電線と前記レールとの間に、前記高調波共振抑制回路と並列に設けられた電力補償回路と、
前記き電線の電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、
前記電圧測定回路の測定した電圧値が予め設定された第１設定電圧を超えた場合、前記電力補償回路によりき電線に対する無効電力の補償を行う電圧制御回路と
を有することを特徴とする交流き電回路。
【請求項２】
前記高調波共振抑制回路が、抵抗とインダクタンスとの並列接続に対し、コンデンサが直列に接続されて構成され、当該コンデンサが予め設定された設定周波数を超える高調波を抑制する容量に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の交流き電回路。
【請求項３】
前記電力補償回路がアクティブフィルタ機能を有し、前記設定周波数以下の高調波を抑制することを特徴とする請求項２に記載の交流き電回路。
【請求項４】
前記設定周波数が人間の耳の感度の高い周波数領域以下の周波数であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の交流き電回路。
【請求項５】
電気車に交流電力を供給する交流き電回路の過電圧の抑制方法であって、
き電線とレールとの間に設けられた高調波共振抑制回路が、前記き電線における高調波を抑制し、
電圧測定回路が前記電気車に交流電力を供給するき電線の電圧の電圧値を測定し、
電圧制御回路が前記電圧値が予め設定された設定電圧を超えた場合、前記高調波抑制回路と並列に接続された電力補償回路により、前記き電線における無効電力の補償を行う
ことを特徴とする交流き電回路の過電圧の抑制方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２０７２６６（Ｐ２０１１−２０７２６６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４５１９（Ｐ２０１０−７４５１９）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（３０３０５９０７１）独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（３０３０５９０７１）独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
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