[发明专利]蓄电装置及其设置·运用方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种例如作为直流电气化铁路的电力供给源而使用的蓄电装置及其设置·运用方法。

背景技术

作为直流电气化铁路的供电系统，已知以往有直流馈电系统。该直流馈电系统具有伴随着铁路车辆出发停止的负载变动剧烈，并且架线电压变动大的特性。

另外，由于一般是使用二极管整流器等电力变换装置从交流电源系统生成直流，因此，如果不设置再生逆变器，就不能够实施铁路车辆减速时进行的向交流电源系统的电源再生。因此，在不存在再生逆变器的情况下，如果在铁路车辆周围不存在从铁路车辆吸收再生电流的充足负载，则不能够进行有效的再生。

另一方面，即使设置再生逆变器，如果消耗逆变器所再生的电力的负载成为系统，则再生电力就会向电力公司的送配电系统逆潮流，对铁路企业者来说得不到购买电能减少的效果。

为了解决这样的问题，有时在馈电系统内设置吸收车辆的再生电力的蓄电装置。该蓄电装置能吸收铁路车辆的再生电力，并且放出存储的能量。通过设置该蓄电装置，能降低馈电用变电站的输入能量。另外，该蓄电装置还具有抑制架线电压变动的功能。作为这样的蓄电系统的现有技术，例如有如下技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-62489号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1的技术在于，按照蓄电装置中使用的蓄电元件的充电率SOC或架线电压来控制蓄电装置的充放电。例如，有如图11所示地设置用于在放电起始电压Vc和充电起始电压Vd之间进行调整充电的浮动控制模式的情况。

在该现有技术中，当架线电压V变高时，使充电电流从充电起始电压Vd增大到充电电流饱和电压Ve，从充电电流饱和电压Ve开始，由最大充电电流Ic进行从馈电线向蓄电元件SOC的充电，直到达到充电最大电压Vf为止。另一方面，当架线电压V变低时，使放电电流从放电起始电压Vc增大到放电电流饱和电压Vb，从放电电流饱和电压Vb开始，由最大放电电流Io进行从蓄电元件SOC向馈电线的放电，直到达到放电最大电压Va为止。

该情况下，在充电率SOC是设定值时，在图11的图表的放电起始电压Vc～充电起始电压Vd的架线电压下不流过充放电电流。但是，在设置浮动控制模式的现有技术中，在充电率SOC高于设定值的情况下，即使在通常不流过充放电电流的放电起始电压Vc～充电起始电压Vd的架线电压下，也向放电方向流过浮动电流If（输出电流I变大）。反之，在充电率SOC低于设定值的情况下，即使在通常不流过充放电电流的放电起始电压Vc～充电起始电压Vd的架线电压下，也向充电方向流过浮动电流If。这样来控制充放电电流以保证充电率成为一定的值。

这样的现有技术是在馈电线为轻负载状态电压时进行调整充放电以成为目标充电率的方法。这样就能将蓄电元件的充电率保持为任意值，但由于在轻负载时会将来自整流器的电流一度贮存到蓄电元件后再将其放电，因此会产生充放电损耗，存在与节能相悖的问题。另外，进行浮动控制的结果是，即使在通常不进行充放电的放电起始电压Vc～充电起始电压Vd下也进行充放电，因此，蓄电元件的充放电循环增加，导致RMS电流的增加、蓄电元件的温度上升和充放电循环能量的增加，从而元件的寿命下降。

另一方面，为了实现高输出的蓄电装置而将蓄电元件多重串联且多重并联，但在连接有许多元件的情况下，会有装置可靠性下降的问题。在多重串联多个元件的情况下，基本上都需要用于监视各元件充电率的基板，如果将各元件多重串联且多重并联，则该监视基板的个数也增加，导致系统整体的可靠性下降。另外，使用很多的元件或监视基板也导致装置成本增加。

并且，用于蓄电装置的蓄电元件除了不耐热以外，还有因深度充放电而寿命下降的问题。所谓不耐热这点对电子电路基板来说都同样，发热对基板的寿命影响很大，也成为可靠性下降的主要原因。

这样的问题在对电梯驱动系统的配电系统、太阳能发电（PV）装置的充放电系统等直流电气化铁路的馈电系统以外的直流配电系统中也同样存在。

本发明的实施方式是为了解决如前所述的现有技术的问题而提出的。即，本发明的实施方式的目的在于，实现一种能提高可靠性以及冗余性，并且能兼顾馈电系统的长寿命化和节能化这两方面的蓄电装置。

用于解决问题的技术方案

本发明的实施方式例如具备如下结构。

（1）蓄电元件，经由电力变换器与直流电源连接。