JP2018012401A - 電圧推定装置、電圧推定方法及びプログラム - Google Patents
電圧推定装置、電圧推定方法及びプログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】変電所が計器用変圧器を備えていない場合であっても、変電所における無負荷直流電圧を推定することができる電圧推定装置を提供することである。【解決手段】電圧推定装置において、電圧サンプリング部は、車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングする。電流サンプリング部は、前記電圧サンプリング部が前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングする。無負荷直流電圧推定部は、前記電圧サンプリング部がサンプリングした電圧と、前記電流サンプリング部がサンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔よりも長い所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定する。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、電圧推定装置、電圧推定方法及びプログラムに関する。
モータにより駆動する車両は、減速時に回生電力を発生させる。車両が発生させた回生電力は、有効に利用されている。例えば、鉄道の車両（以下、「鉄道車両」と記載）が発生させた回生電力は、高圧配電線路に戻され、有効に利用されている。
伊東和彦、山野井隆、西村康之、和田良、川原敬治、米田孝史、田中憲、藤田敬喜、「電鉄用回生インバータの高効率化に関する一検討」、平成２６年電気学会産業応用部門大会、No.5-9、pp.V-167-168(2014)
藤田徹夫、小倉秀文、中平雅士、鈴木高志、林屋均、寺島章、吉山栄二、「ニッケル水素電池を用いた電力貯蔵装置と整流器の出力相関の考察」、第２１回鉄道技術・政策連合シンポジウム（J-RAIL2014）、S3-3-6 (2014)
ところで、鉄道車両が発生させた回生電力を吸収する場合、鉄道用の直流変電所（以下、「鉄道用直流変電所」と記載）に設けられた回生インバータを動作させて高圧配電線路へ戻したり、電力貯蔵装置を動作させて蓄電媒体（例えば、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、フライホイールなど）を充電したりする必要がある。
回生インバータや電力貯蔵装置には、動作開始電圧が設定され、直流母線電圧が動作開始電圧を超えると動作を開始する。
回生インバータや電力貯蔵装置の動作開始電圧は、鉄道用直流変電所における無負荷時の直流電圧（（ＪＥＣ−２４１０規格においては「規約無負荷直流電圧」、以下、「無負荷直流電圧」と記載）の値に応じて設定される。しかしながら、鉄道用直流変電所の多くは、敷地面積やコストなどの理由により計器用変圧器ＶＴ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を備えていない。そのため、鉄道用直流変電所では、無負荷直流電圧を直接計測することができない場合が多く、回生インバータや電力貯蔵装置の動作開始電圧を適切に設定することが困難である。
そのため、変電所が計器用変圧器を備えていない場合であっても、変電所における無負荷直流電圧を推定することのできる技術が求められていた。
回生インバータや電力貯蔵装置には、動作開始電圧が設定され、直流母線電圧が動作開始電圧を超えると動作を開始する。
回生インバータや電力貯蔵装置の動作開始電圧は、鉄道用直流変電所における無負荷時の直流電圧（（ＪＥＣ−２４１０規格においては「規約無負荷直流電圧」、以下、「無負荷直流電圧」と記載）の値に応じて設定される。しかしながら、鉄道用直流変電所の多くは、敷地面積やコストなどの理由により計器用変圧器ＶＴ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を備えていない。そのため、鉄道用直流変電所では、無負荷直流電圧を直接計測することができない場合が多く、回生インバータや電力貯蔵装置の動作開始電圧を適切に設定することが困難である。
そのため、変電所が計器用変圧器を備えていない場合であっても、変電所における無負荷直流電圧を推定することのできる技術が求められていた。
そこで、この発明は、上記の課題を解決することのできる電圧推定装置、電圧推定方法及びプログラムを提供することを目的としている。
本発明の第１の態様によれば、電圧推定装置は、車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングする電圧サンプリング部と、前記電圧サンプリング部が前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングする電流サンプリング部と、前記電圧サンプリング部がサンプリングした電圧と、前記電流サンプリング部がサンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定する無負荷直流電圧推定部と、を備える。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様における電圧推定装置において、前記無負荷直流電圧推定部は、前記算出期間毎に、前記同一のタイミングにサンプリングされた前記電圧と前記電流との組み合わせから成るデータの集合に基づいて、前記電圧と前記電流との関係を示す近似式を特定し、前記近似式の電流にゼロを代入して前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定してもよい。
本発明の第３の態様によれば、第２の態様における電圧推定装置において、前記無負荷直流電圧推定部は、最小二乗法を用いて前記近似式を特定してもよい。
本発明の第４の態様によれば、第２の態様または第３の態様における電圧推定装置において、前記近似式は、前記電圧と前記電流との関係を一次関数で示す式であってもよい。
本発明の第５の態様によれば、第１の態様から第４の態様の何れかにおける電圧推定装置は、前記電圧サンプリング部がサンプリングした電圧と、前記電流サンプリング部がサンプリングした電流とを記憶し、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きして前記記憶を継続するリングバッファ、を備え、前記無負荷直流電圧推定部は、前記リングバッファが記憶している前記電圧と、前記電流とに基づいて、前記算出期間毎に、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定してもよい。
本発明の第６の態様によれば、第１の態様から第５の態様の何れかにおける電圧推定装置において、前記無負荷直流電圧推定部は、前記サンプリングを行う全体の対象期間において推定された直流母線電圧と直流統括電流とに対して回帰分析を行い、前記回帰分析の結果が示す相関係数が所定値未満である場合、対応するサンプリングを行った時刻に推定した前記無負荷時の直流電圧を直近のタイミングにおける無負荷直流電圧に置き換えてもよい。
本発明の第７の態様によれば、電圧推定方法は、車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングすることと、前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングすることと、前記サンプリングした電圧と、前記サンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定することと、を含む。
本発明の第８の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングすることと、前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングすることと、前記サンプリングした電圧と、前記サンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定することと、を実行させる。
本発明の実施形態による電圧推定装置によれば、変電所が計器用変圧器を備えていない場合であっても、変電所における無負荷直流電圧を推定することができる。
以下、実施形態による電圧推定装置について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に共通の変電所１の等価回路について説明する。
本発明の実施形態による変電所１は、図１に示すように、トランス１０と、整流器２０と、電圧センサ３０と、電流センサ４０と、電圧推定装置５０と、回生電力吸収装置６０と、端子Ａと、端子Ｂと、端子Ｃと、を備える。
本発明の実施形態に共通の変電所１の等価回路について説明する。
本発明の実施形態による変電所１は、図１に示すように、トランス１０と、整流器２０と、電圧センサ３０と、電流センサ４０と、電圧推定装置５０と、回生電力吸収装置６０と、端子Ａと、端子Ｂと、端子Ｃと、を備える。
端子Ａは、電力会社からの電力を受電する端子である。
端子Ｂは、各回線のき電線に接続される端子である。き電線は、架線を介して車両に接続されている。
端子Ｃは、レール（帰線）に接続される端子である。
端子Ｂは、各回線のき電線に接続される端子である。き電線は、架線を介して車両に接続されている。
端子Ｃは、レール（帰線）に接続される端子である。
トランス１０は、端子Ａと整流器２０との間に備えられる。トランス１０は、電力会社から端子Ａを介して供給された電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
整流器２０は、トランス１０と端子Ｃとの間に備えられる。整流器２０は、トランス１０から電圧を受ける。整流器２０は、受けた電圧を整流する。
電圧センサ３０は、端子Ｂと端子Ｃとの間に備えられる。電圧センサ３０は、直流母線電圧Ｖｄｃを検出する。直流母線電圧Ｖｄｃは、端子Ｃの電位に対する端子Ｂの電位を表す電圧である。
電流センサ４０は、例えば、直流変流器（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）である。電流センサ４０は、整流器２０と端子Ｃとの間に備えられる。電流センサ４０は、直流統括電流Ｉｄｃを検出する。直流統括電流Ｉｄｃは、変電所１の負荷（車両）に供給される電流の総和を表す電流である。
電圧推定装置５０は、電圧センサ３０と、電流センサ４０と、回生電力吸収装置６０とに接続される。電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０を算出する。また、電圧推定装置５０は、回生電力吸収装置６０を制御する。なお、無負荷直流電圧Ｖ０は、直流統括電流Ｉｄｃがゼロであるときの直流母線電圧Ｖｄｃである。
ところで、トランス１０の漏れリアクタンスをＸｓとすると、変電所１の出力インピーダンスＺｏは、Ｚｏ＝（ｐ・Ｘｓ）／（２π）と表される。ｐは相数である。
また、変電所１は、図２に示す等価回路によって表される。
図２に示す等価回路から、直流母線電圧Ｖｄｃは、無負荷直流電圧Ｖ０、変電所１の出力インピーダンスＺｏ、直流統括電流Ｉｄｃを用いて、Ｖｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃと表すことができる。
したがって、電圧推定装置５０は、直流母線電圧Ｖｄｃを表す式を求め、その式の直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入したときの直流母線電圧Ｖｄｃを算出することにより、無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
このように、電圧推定装置５０は、変電所１が計器用変圧器を備えていない場合であっても、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
電圧推定装置５０は、推定した無負荷直流電圧Ｖ０に基づいて、回生電力吸収装置６０を動作させる動作信号を生成する。
電圧推定装置５０は、生成した動作信号を回生電力吸収装置６０に送信する。
また、変電所１は、図２に示す等価回路によって表される。
図２に示す等価回路から、直流母線電圧Ｖｄｃは、無負荷直流電圧Ｖ０、変電所１の出力インピーダンスＺｏ、直流統括電流Ｉｄｃを用いて、Ｖｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃと表すことができる。
したがって、電圧推定装置５０は、直流母線電圧Ｖｄｃを表す式を求め、その式の直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入したときの直流母線電圧Ｖｄｃを算出することにより、無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
このように、電圧推定装置５０は、変電所１が計器用変圧器を備えていない場合であっても、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
電圧推定装置５０は、推定した無負荷直流電圧Ｖ０に基づいて、回生電力吸収装置６０を動作させる動作信号を生成する。
電圧推定装置５０は、生成した動作信号を回生電力吸収装置６０に送信する。
回生電力吸収装置６０は、電圧推定装置５０から動作信号を受信した場合、動作信号に基づいて動作を開始する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
回生電力吸収装置６０は、例えば、回生インバータや電力貯蔵装置などである。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
回生電力吸収装置６０は、例えば、回生インバータや電力貯蔵装置などである。
下記の実施形態では、電圧推定装置５０が無負荷直流電圧Ｖ０を推定する方法を詳細に説明する。
＜第一の実施形態＞
本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０は、図３に示すように、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、を備える。
本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０は、図３に示すように、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、を備える。
電圧サンプリング部５０１は、車両へ電力を供給する母線における電圧（すなわち、直流母線電圧Ｖｄｃ）をサンプリングする。
具体的には、電圧サンプリング部５０１は、電圧センサ３０が検出している直流母線電圧Ｖｄｃを、例えば１秒毎にサンプリングする。
具体的には、電圧サンプリング部５０１は、電圧センサ３０が検出している直流母線電圧Ｖｄｃを、例えば１秒毎にサンプリングする。
電流サンプリング部５０２は、電圧サンプリング部５０１が直流母線電圧Ｖｄｃをサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所１から母線へ流れる電流（すなわち、直流統括電流Ｉｄｃ）をサンプリングする。
具体的には、電圧サンプリング部５０１が１秒毎にサンプリングする場合には、電流サンプリング部５０２は、電流センサ４０が検出した直流統括電流Ｉｄｃを、同一のタイミングに１秒毎にサンプリングする。
具体的には、電圧サンプリング部５０１が１秒毎にサンプリングする場合には、電流サンプリング部５０２は、電流センサ４０が検出した直流統括電流Ｉｄｃを、同一のタイミングに１秒毎にサンプリングする。
無負荷直流電圧推定部５０３は、電圧サンプリング部５０１がサンプリングした電圧と、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流とを取得する。
無負荷直流電圧推定部５０３は、サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、取得した最新の電圧と電流と、過去に取得した電圧と電流とに基づいて、それぞれの算出期間に対して、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。なお、それぞれの算出期間は、所定のシフト時間に基づいて決定される期間であって、所定のシフト時間よりも長い期間である。
無負荷直流電圧推定部５０３は、サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、取得した最新の電圧と電流と、過去に取得した電圧と電流とに基づいて、それぞれの算出期間に対して、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。なお、それぞれの算出期間は、所定のシフト時間に基づいて決定される期間であって、所定のシフト時間よりも長い期間である。
記憶部５０４は、電圧推定装置５０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
例えば、記憶部５０４は、電圧サンプリング部５０１が直流母線電圧Ｖｄｃをサンプリングした電圧の値と、電流サンプリング部５０２が直流統括電流Ｉｄｃをサンプリングした電流の値とを記憶する。
例えば、記憶部５０４は、電圧サンプリング部５０１が直流母線電圧Ｖｄｃをサンプリングした電圧の値と、電流サンプリング部５０２が直流統括電流Ｉｄｃをサンプリングした電流の値とを記憶する。
制御部５０５は、電圧推定装置５０が行う処理に必要な種々の制御を行う。
例えば、制御部５０５は、回生電力吸収装置６０を動作させる動作信号を生成する。制御部５０５は、生成した動作信号を回生電力吸収装置６０に送信し、回生電力吸収装置６０の動作を開始させる。
例えば、制御部５０５は、回生電力吸収装置６０を動作させる動作信号を生成する。制御部５０５は、生成した動作信号を回生電力吸収装置６０に送信し、回生電力吸収装置６０の動作を開始させる。
次に、図４に示す本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０の処理フローについて説明する。
ここでは、変電所１における本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０の処理について説明する。
なお、電圧推定装置５０の処理の初期段階では、車両は回生電力を発生させておらず、回生電力吸収装置６０は動作していないものとする。
ここでは、変電所１における本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０の処理について説明する。
なお、電圧推定装置５０の処理の初期段階では、車両は回生電力を発生させておらず、回生電力吸収装置６０は動作していないものとする。
変電所１において、トランス１０は、電力会社から端子Ａを介して受電電圧Ｖの電力を受電する。
トランス１０は、受電した電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
トランス１０は、低下させた電圧を整流器２０に供給する。
トランス１０は、受電した電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
トランス１０は、低下させた電圧を整流器２０に供給する。
整流器２０は、トランス１０から供給された電圧を整流する。
整流器２０から供給される整流後の電力は、端子Ｂを介して負荷に供給される。
具体的には、整流器２０から供給される整流後の電力は、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとにより表される電力である。
整流器２０から供給される整流後の電力は、端子Ｂを介して負荷に供給される。
具体的には、整流器２０から供給される整流後の電力は、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとにより表される電力である。
電圧サンプリング部５０１は、電圧センサ３０が検出した直流母線電圧Ｖｄｃを、例えば１秒毎にサンプリングする（ステップＳ１）。
電圧サンプリング部５０１は、サンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃを記憶部５０４に記憶させる。
電圧サンプリング部５０１は、サンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃを記憶部５０４に記憶させる。
電流サンプリング部５０２は、電圧サンプリング部５０１が直流母線電圧Ｖｄｃをサンプリングするタイミングと同一のタイミング（例えば１秒毎）に電流センサ４０が検出した直流統括電流Ｉｄｃをサンプリングする（ステップＳ２）。
電流サンプリング部５０２は、サンプリングした直流統括電流Ｉｄｃを同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃと対応付けて記憶部５０４に記憶させる。
電流サンプリング部５０２は、サンプリングした直流統括電流Ｉｄｃを同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃと対応付けて記憶部５０４に記憶させる。
無負荷直流電圧推定部５０３は、記憶部５０４が記憶する電圧サンプリング部５０１がサンプリングした電圧と、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流とに基づいて、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する（ステップＳ３）。
例えば、無負荷直流電圧推定部５０３は、サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、シフト時間に基づいて決定されシフト時間よりも長い算出期間に対して直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す近似式を特定する。なお、サンプリングを行う時間間隔は、例えば１秒である。また、算出期間は、例えば１分であり、図５において「Ｕ１」で示される期間である。また、シフト時間は、例えば１秒であり、図５において算出期間が「Ｕ１」となる時刻からシフト時間が経過した時刻における算出期間は、図５において「Ｕ２」で示される期間である。
この近似式は、同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に基づいて特定される。具体的には、無負荷直流電圧推定部５０３は、図６に示すように、直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせＤ１〜Ｄ９から成るデータの集合に対して、最小二乗法を用いて直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す一次関数の式Ｖｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃを特定する。無負荷直流電圧推定部５０３は、特定した直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す近似式の直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入して変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。無負荷直流電圧推定部５０３は、特定した近似式がＶｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃである場合、直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入して算出された直流母線電圧Ｖｄｃを無負荷直流電圧Ｖ０と推定する。
この近似式は、同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に基づいて特定される。具体的には、無負荷直流電圧推定部５０３は、図６に示すように、直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせＤ１〜Ｄ９から成るデータの集合に対して、最小二乗法を用いて直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す一次関数の式Ｖｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃを特定する。無負荷直流電圧推定部５０３は、特定した直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す近似式の直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入して変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。無負荷直流電圧推定部５０３は、特定した近似式がＶｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃである場合、直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入して算出された直流母線電圧Ｖｄｃを無負荷直流電圧Ｖ０と推定する。
制御部５０５は、予め設定された判定しきい値Ｖｔｈと、無負荷直流電圧推定部５０３が特定した無負荷直流電圧Ｖ０とを比較する。そして、制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えている否かを判定する（ステップＳ４）。
制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えていると判定した場合、車両が回生電力を発生させていると推定する。
また、制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈ以下であると判定した場合、車両が回生電力を発生させていないと推定する。なお、判定しきい値Ｖｔｈは、無負荷直流電圧Ｖ０よりも少し高い電圧（例えば、無負荷直流電圧Ｖ０が１６２０ボルトの場合、無負荷直流電圧Ｖ０よりも１５ボルト高い１６３５ボルト）に設定される。
制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えていると判定した場合、車両が回生電力を発生させていると推定する。
また、制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈ以下であると判定した場合、車両が回生電力を発生させていないと推定する。なお、判定しきい値Ｖｔｈは、無負荷直流電圧Ｖ０よりも少し高い電圧（例えば、無負荷直流電圧Ｖ０が１６２０ボルトの場合、無負荷直流電圧Ｖ０よりも１５ボルト高い１６３５ボルト）に設定される。
制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈ以下であると判定した場合（ステップＳ４においてＮＯ）、回生電力吸収装置６０を動作させる動作信号を生成せずに、ステップＳ１の処理に戻す。
また、制御部５０５は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えていると判定した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、回生電力吸収装置６０を動作させる動作信号を生成する（ステップＳ５）。
制御部５０５は、生成した動作信号を回生電力吸収装置６０に送信し（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻す。
回生電力吸収装置６０は、制御部５０５から動作信号を受信した場合、受信した動作信号に基づいて動作を開始する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
制御部５０５は、生成した動作信号を回生電力吸収装置６０に送信し（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻す。
回生電力吸収装置６０は、制御部５０５から動作信号を受信した場合、受信した動作信号に基づいて動作を開始する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
なお、サンプリングを行う全体の対象期間においてサンプリングを行う時間間隔が例えば１秒で、算出期間が１分である場合、無負荷直流電圧推定部５０３は、電圧推定装置５０の動作が開始してから１分後に、１〜６０秒までの間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に基づいて、無負荷直流電圧Ｖ０を推定するステップＳ３の処理を初めて行う。そして、制御部５０５は、ステップＳ４以降の処理を行う。
また、無負荷直流電圧推定部５０３は、初めてステップＳ３の処理を行って以降、所定のシフト時間毎（例えば１秒毎）に、ステップＳ３の処理を行う。そして、制御部５０５は、ステップＳ４以降の処理を行う。例えば、無負荷直流電圧推定部５０３は、初めてステップＳ３の処理を行ってから所定のシフト時間が経過した後（例えば、電圧推定装置５０の動作が開始してから６１秒後）には、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から現在時刻までの算出期間（例えば、初めてステップＳ３の処理を行ったときの算出期間に対してサンプリングを行う時間間隔に等しい所定の時間の分だけ遅い２〜６１秒までの間）にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に基づいて無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。そして、制御部５０５は、ステップＳ４以降の処理を行う。なお、所定のシフト時間は、上述のように一定時間であってよい。また、所定のシフト時間は、１秒、３秒、２秒、・・・のように処理を行う毎に時間が変動する変動時間であってもよい。また、現在時刻からシフト時間よりも長い時間は、シフト時間に応じた一定時間であってもよい。また、現在時刻からシフト時間よりも長い時間は、シフト時間に応じた変動時間であってもよい。
また、無負荷直流電圧推定部５０３は、初めてステップＳ３の処理を行って以降、所定のシフト時間毎（例えば１秒毎）に、ステップＳ３の処理を行う。そして、制御部５０５は、ステップＳ４以降の処理を行う。例えば、無負荷直流電圧推定部５０３は、初めてステップＳ３の処理を行ってから所定のシフト時間が経過した後（例えば、電圧推定装置５０の動作が開始してから６１秒後）には、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から現在時刻までの算出期間（例えば、初めてステップＳ３の処理を行ったときの算出期間に対してサンプリングを行う時間間隔に等しい所定の時間の分だけ遅い２〜６１秒までの間）にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に基づいて無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。そして、制御部５０５は、ステップＳ４以降の処理を行う。なお、所定のシフト時間は、上述のように一定時間であってよい。また、所定のシフト時間は、１秒、３秒、２秒、・・・のように処理を行う毎に時間が変動する変動時間であってもよい。また、現在時刻からシフト時間よりも長い時間は、シフト時間に応じた一定時間であってもよい。また、現在時刻からシフト時間よりも長い時間は、シフト時間に応じた変動時間であってもよい。
（シミュレーション例）
本発明の第一の実施形態における電圧推定装置５０が計器用変圧器ＶＴを用いずに無負荷直流電圧Ｖ０を推定したシミュレーション結果を図７（Ａ）に示す。また、変電所１が備える計器用変圧器ＶＴが受電電圧を測定し、測定した受電電圧から無負荷直流電圧Ｖ０を推定したシミュレーション結果を図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）と図７（Ｂ）を比較するために両方のシミュレーション結果を重ねた図を図８に示す。図８からわかるように、電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧Ｖ０は、計器用変圧器ＶＴを用いて推定した無負荷直流電圧Ｖ０と図８における円Ｒ内に示した部分を除いてほぼ同一であることがわかる。なお、円Ｒに示した部分の違いは、算出期間内における過去のデータ集合を用いて現在の無負荷直流電圧Ｖ０を推定するという本発明の実施形態における算出方式の原理によるものであり、過去に推定した無負荷直流電圧Ｖ０が大きく変動した場合に生じるものである。無負荷直流電圧Ｖ０が大きく変動する原因は、電力会社のタップ切替や調相設備入切などによるものである。電力会社のタップ切替や調相設備入切などによる無負荷直流電圧Ｖ０の変動は、３０分から１時間、あるいはそれ以上のインターバルで発生する場合が多い。したがって、実際には、円Ｒに示した部分の違いは頻繁には生じないものと思われる。また、図８は、無負荷直流電圧Ｖ０が変動したときの数分間程度を拡大したものであり、電圧推定装置５０がサンプリングを行う全体の対象期間（例えば１日）に対して充分に短い期間である。そのため、円Ｒに示した部分における無負荷直流電圧Ｖ０の違いは、全体の対象期間においては誤差とみなすことができる。また、算出期間を調整し、算出期間における直流母線電圧Ｖｄｃが大きく変動する期間の割合を小さくすることで、過去に推定した無負荷直流電圧Ｖ０の変動による現在の無負荷直流電圧Ｖ０の推定への影響を小さくすることができる。したがって、図７及び図８から、本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０が無負荷直流電圧Ｖ０を充分な精度で推定できたということができる。
本発明の第一の実施形態における電圧推定装置５０が計器用変圧器ＶＴを用いずに無負荷直流電圧Ｖ０を推定したシミュレーション結果を図７（Ａ）に示す。また、変電所１が備える計器用変圧器ＶＴが受電電圧を測定し、測定した受電電圧から無負荷直流電圧Ｖ０を推定したシミュレーション結果を図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）と図７（Ｂ）を比較するために両方のシミュレーション結果を重ねた図を図８に示す。図８からわかるように、電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧Ｖ０は、計器用変圧器ＶＴを用いて推定した無負荷直流電圧Ｖ０と図８における円Ｒ内に示した部分を除いてほぼ同一であることがわかる。なお、円Ｒに示した部分の違いは、算出期間内における過去のデータ集合を用いて現在の無負荷直流電圧Ｖ０を推定するという本発明の実施形態における算出方式の原理によるものであり、過去に推定した無負荷直流電圧Ｖ０が大きく変動した場合に生じるものである。無負荷直流電圧Ｖ０が大きく変動する原因は、電力会社のタップ切替や調相設備入切などによるものである。電力会社のタップ切替や調相設備入切などによる無負荷直流電圧Ｖ０の変動は、３０分から１時間、あるいはそれ以上のインターバルで発生する場合が多い。したがって、実際には、円Ｒに示した部分の違いは頻繁には生じないものと思われる。また、図８は、無負荷直流電圧Ｖ０が変動したときの数分間程度を拡大したものであり、電圧推定装置５０がサンプリングを行う全体の対象期間（例えば１日）に対して充分に短い期間である。そのため、円Ｒに示した部分における無負荷直流電圧Ｖ０の違いは、全体の対象期間においては誤差とみなすことができる。また、算出期間を調整し、算出期間における直流母線電圧Ｖｄｃが大きく変動する期間の割合を小さくすることで、過去に推定した無負荷直流電圧Ｖ０の変動による現在の無負荷直流電圧Ｖ０の推定への影響を小さくすることができる。したがって、図７及び図８から、本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０が無負荷直流電圧Ｖ０を充分な精度で推定できたということができる。
なお、電力会社は、負荷の状態に応じて変電所１に供給する電圧を変更している。そのため、変電所１が電力会社から受電する受電電圧は、１日のうちで変動する可能性がある。
変電所１が電力会社から受電する受電電圧が変動する場合、その変動に応じて無負荷直流電圧Ｖ０も変動する。
そのため、電圧推定装置５０がサンプリングを行う全体の対象期間を１日とし、全体の対象期間を算出期間とした場合、算出期間内で無負荷直流電圧Ｖ０が変動する。
その結果、全体の対象期間を算出期間とし電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧Ｖ０は、無意味な電圧となってしまう。
一方、算出期間を短くし過ぎた場合、電圧推定装置５０が最小二乗法などを用いて近似式を算出する際の計算誤差が大きくなってしまう。
そこで、電圧推定装置５０では、過去の直流負荷の実測データから直流負荷の変動パターンを検討し、必要最小限な算出期間やサンプリングを行う時間間隔を決定すればよい。そのように決定した算出期間の一例は列車が一回の加速または一回の減速を行う時間（およそ数十秒〜２分間）であり、サンプリングを行う時間間隔は１秒毎である。
変電所１が電力会社から受電する受電電圧が変動する場合、その変動に応じて無負荷直流電圧Ｖ０も変動する。
そのため、電圧推定装置５０がサンプリングを行う全体の対象期間を１日とし、全体の対象期間を算出期間とした場合、算出期間内で無負荷直流電圧Ｖ０が変動する。
その結果、全体の対象期間を算出期間とし電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧Ｖ０は、無意味な電圧となってしまう。
一方、算出期間を短くし過ぎた場合、電圧推定装置５０が最小二乗法などを用いて近似式を算出する際の計算誤差が大きくなってしまう。
そこで、電圧推定装置５０では、過去の直流負荷の実測データから直流負荷の変動パターンを検討し、必要最小限な算出期間やサンプリングを行う時間間隔を決定すればよい。そのように決定した算出期間の一例は列車が一回の加速または一回の減速を行う時間（およそ数十秒〜２分間）であり、サンプリングを行う時間間隔は１秒毎である。
また、図５で示したように、直流母線電圧Ｖｄｃは、時刻によって無負荷直流電圧Ｖ０と大きく異なる場合がある。そのため、算出期間においてサンプリングを行う時間間隔が例えば無負荷直流電圧Ｖ０と大きく異なる直流母線電圧Ｖｄｃを多く取得する時間間隔となっている場合、電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧Ｖ０は、算出期間における実際の無負荷直流電圧と異なってしまう。
そこで、電圧推定装置５０では、算出期間においてサンプリングを行う時間間隔を直流母線電圧Ｖｄｃの極小値どうしの最小時間間隔よりも充分に短い時間間隔（例えば１秒）としている。なお、サンプリングを行う時間間隔は、過去の実測データを統計処理して誤差の許容範囲の結果が得られるサンプリングを行う時間間隔を決定すればよい。
そこで、電圧推定装置５０では、算出期間においてサンプリングを行う時間間隔を直流母線電圧Ｖｄｃの極小値どうしの最小時間間隔よりも充分に短い時間間隔（例えば１秒）としている。なお、サンプリングを行う時間間隔は、過去の実測データを統計処理して誤差の許容範囲の結果が得られるサンプリングを行う時間間隔を決定すればよい。
以上のように、本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０は、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、を備える。電圧サンプリング部５０１は、車両へ電力を供給する母線における電圧（すなわち、直流母線電圧Ｖｄｃ）をサンプリングする。電流サンプリング部５０２は、電圧サンプリング部５０１が直流母線電圧Ｖｄｃをサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所１から母線へ流れる電流（すなわち、直流統括電流Ｉｄｃ）をサンプリングする。無負荷直流電圧推定部５０３は、電圧サンプリング部５０１がサンプリングした電圧と、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流とを取得する。無負荷直流電圧推定部５０３は、取得した電圧と電流とに基づいて、サンプリングを行う時間間隔以上の所定のシフト時間が経過する毎に、それぞれの算出期間に対して、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。それぞれの算出期間は、所定のシフト時間に基づいて決定される期間であって、所定のシフト時間よりも長い期間である。記憶部５０４は、電圧推定装置５０が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。制御部５０５は、電圧推定装置５０が行う処理に必要な種々の制御を行う。
こうすることで、電圧推定装置５０は、変電所１が計器用変圧器ＶＴを備えていない場合であっても、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。その結果、電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧に基づいて回生電力吸収装置６０の動作開始電圧を適切に設定することができる。電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えた場合に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力をその他の装置（例えば、空調、照明、エレベータ、など）に供給する。
こうすることで、電圧推定装置５０は、変電所１が計器用変圧器ＶＴを備えていない場合であっても、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。その結果、電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧に基づいて回生電力吸収装置６０の動作開始電圧を適切に設定することができる。電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えた場合に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力をその他の装置（例えば、空調、照明、エレベータ、など）に供給する。
また、本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０において、過去の直流負荷の実測データから直流負荷の変動パターンを検討し、必要最小限な算出期間やサンプリングを行う時間間隔を決定する。
こうすることで、電圧推定装置５０は、算出期間における無負荷直流電圧Ｖ０の変動を低減することができ、実際の無負荷直流電圧とほぼ同一の無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
こうすることで、電圧推定装置５０は、算出期間における無負荷直流電圧Ｖ０の変動を低減することができ、実際の無負荷直流電圧とほぼ同一の無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
また、本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０において、サンプリングを行う時間間隔を直流母線電圧Ｖｄｃの極小値どうしの最小時間間隔よりも短い時間間隔とする。
こうすることで、電圧推定装置５０は、算出期間における無負荷直流電圧Ｖ０の変動を低減することができ、実際の無負荷直流電圧とほぼ同一の無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
こうすることで、電圧推定装置５０は、算出期間における無負荷直流電圧Ｖ０の変動を低減することができ、実際の無負荷直流電圧とほぼ同一の無負荷直流電圧Ｖ０を推定することができる。
また、本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０において、シフト時間をサンプリングを行う時間間隔とする。
こうした場合には、電圧推定装置５０は、サンプリングを行う全体の対象期間において推定する無負荷直流電圧Ｖ０の数を最も多くすることができ、また、受電電圧変化に応じた制御遅れの小さい制御信号を生成することができるため、回生電力吸収装置６０の動作を開始させる制御を短い時間間隔で行った場合であっても、適切に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。
なお、電圧推定装置５０は、受電電圧変化に応じた制御遅れが許容できる場合、シフト時間を長くし、制御系統の計算負荷を低減する構成とすることにより、製造コストを低減することもできる。
こうした場合には、電圧推定装置５０は、サンプリングを行う全体の対象期間において推定する無負荷直流電圧Ｖ０の数を最も多くすることができ、また、受電電圧変化に応じた制御遅れの小さい制御信号を生成することができるため、回生電力吸収装置６０の動作を開始させる制御を短い時間間隔で行った場合であっても、適切に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。
なお、電圧推定装置５０は、受電電圧変化に応じた制御遅れが許容できる場合、シフト時間を長くし、制御系統の計算負荷を低減する構成とすることにより、製造コストを低減することもできる。
＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０は、図８に示すように、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、リングバッファ５０６と、を備える。
本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０は、図８に示すように、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、リングバッファ５０６と、を備える。
リングバッファ５０６は、電圧サンプリング部５０１がサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと、電流サンプリング部５０２がサンプリングした直流統括電流Ｉｄｃとを記憶する。
リングバッファ５０６は、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きして、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとの記憶を継続する。
リングバッファ５０６は、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きして、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとの記憶を継続する。
無負荷直流電圧推定部５０３は、リングバッファ５０６が記憶している直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとに基づいて、それぞれの算出期間毎に、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。
次に、図１０に示す本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０の処理フローについて説明する。
ここでは、変電所１における本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０の処理について説明する。
なお、電圧推定装置５０の処理の初期段階では、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈ以下であり（すなわち車両は回生電力を発生させていないと推定し）、回生電力吸収装置６０は動作していないものとする。
ここでは、変電所１における本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０の処理について説明する。
なお、電圧推定装置５０の処理の初期段階では、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈ以下であり（すなわち車両は回生電力を発生させていないと推定し）、回生電力吸収装置６０は動作していないものとする。
変電所１において、トランス１０は、電力会社から端子Ａを介して受電電圧Ｖの電力を受電する。
トランス１０は、受電した電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
トランス１０は、低下させた電圧を整流器２０に供給する。
トランス１０は、受電した電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
トランス１０は、低下させた電圧を整流器２０に供給する。
整流器２０は、トランス１０から供給された電圧を整流する。
整流器２０から供給される整流後の電力は、端子Ｂを介して負荷に供給される。
具体的には、整流器２０から供給される整流後の電力は、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとにより表される電力である。
整流器２０から供給される整流後の電力は、端子Ｂを介して負荷に供給される。
具体的には、整流器２０から供給される整流後の電力は、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとにより表される電力である。
電圧サンプリング部５０１は、ステップＳ１の処理により、電圧センサ３０が検出した直流母線電圧Ｖｄｃを、例えば１秒毎にサンプリングする。
電圧サンプリング部５０１は、サンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃをリングバッファ５０６に記憶させる（ステップＳ７）。なお、リングバッファ５０６は、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きする。
電流サンプリング部５０２は、ステップＳ２の処理により、電圧サンプリング部５０１が直流母線電圧Ｖｄｃをサンプリングするタイミングと同一のタイミング（例えば１秒毎）に電流センサ４０が検出した直流統括電流Ｉｄｃをサンプリングする。
電流サンプリング部５０２は、サンプリングした直流統括電流Ｉｄｃを同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃと対応付けてリングバッファ５０６に記憶させる（ステップＳ８）。なお、リングバッファ５０６は、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きする。
無負荷直流電圧推定部５０３は、リングバッファ５０６に記憶されている電圧サンプリング部５０１がサンプリングした電圧と、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流とに基づいて、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する（ステップＳ９）。
電圧推定装置５０は、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理を行う。
電圧推定装置５０は、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理を行う。
回生電力吸収装置６０は、制御部５０５から動作信号を受信した場合、受信した動作信号に基づいて動作を開始する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
なお、リングバッファ５０６の記憶容量は、算出期間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合のすべてを記憶可能な記憶容量である。そして、リングバッファ５０６の記憶容量は、算出期間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合が示すデータ容量と同一の記憶容量である場合に、最も少ない記憶容量となる。
例えば、算出期間が１分であり、算出期間においてサンプリングを行う時間間隔が１秒である場合、リングバッファ５０６の記憶容量は、１〜６０秒までの間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合のすべてを記憶可能な記憶容量である。また、リングバッファ５０６の記憶容量は、１〜６０秒までの間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合が示すデータ容量と同一の記憶容量である場合に、最も少ない記憶容量となる。
例えば、算出期間が１分であり、算出期間においてサンプリングを行う時間間隔が１秒である場合、リングバッファ５０６の記憶容量は、１〜６０秒までの間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合のすべてを記憶可能な記憶容量である。また、リングバッファ５０６の記憶容量は、１〜６０秒までの間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合が示すデータ容量と同一の記憶容量である場合に、最も少ない記憶容量となる。
以上のように、本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０は、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、リングバッファ５０６と、を備える。リングバッファ５０６は、電圧サンプリング部５０１がサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと、電流サンプリング部５０２がサンプリングした直流統括電流Ｉｄｃとを記憶する。リングバッファ５０６は、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きして、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとの記憶を継続する。無負荷直流電圧推定部５０３は、リングバッファ５０６が記憶している直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとに基づいて、それぞれの算出期間毎に、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。
こうすることで、電圧推定装置５０は、少ない記憶容量のリングバッファ５０６が記憶している直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとに基づいて、それぞれの算出期間毎に、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。その結果、リングバッファ５０６の少ない記憶容量を用いて電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧に基づいて回生電力吸収装置６０の動作開始電圧を適切に設定することができる。電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えた場合に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力をその他の装置に供給する。
こうすることで、電圧推定装置５０は、少ない記憶容量のリングバッファ５０６が記憶している直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとに基づいて、それぞれの算出期間毎に、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。その結果、リングバッファ５０６の少ない記憶容量を用いて電圧推定装置５０が推定した無負荷直流電圧に基づいて回生電力吸収装置６０の動作開始電圧を適切に設定することができる。電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えた場合に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力をその他の装置に供給する。
また、本発明の第二の実施形態による電圧推定装置５０において、リングバッファ５０６の記憶容量を算出期間にサンプリングした直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合が示すデータ容量と同一の記憶容量にする。
こうした場合には、電圧推定装置５０は、リングバッファが記憶する直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るそれぞれのデータをインデックスを用いなくても全データを参照することができる。
こうした場合には、電圧推定装置５０は、リングバッファが記憶する直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るそれぞれのデータをインデックスを用いなくても全データを参照することができる。
＜第三の実施形態＞
本発明の第三の実施形態による電圧推定装置５０は、図３で示した本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０と同様に、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、を備える。
本発明の第三の実施形態による電圧推定装置５０は、図３で示した本発明の第一の実施形態による電圧推定装置５０と同様に、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、制御部５０５と、を備える。
無負荷直流電圧推定部５０３は、それぞれの算出期間のタイミングにおいて、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流が所定値以下である場合、当該タイミングの電圧と電流とを、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流が所定値を超えたタイミングのうちそれぞれの算出期間のタイミングに直近のタイミングにおける電圧と電流とに置き換える。
次に、図１１に示す本発明の第三の実施形態による電圧推定装置５０の処理フローについて説明する。
ここでは、変電所１における本発明の第三の実施形態による電圧推定装置５０の処理について説明する。
なお、電圧推定装置５０の処理の初期段階では、車両は回生電力を発生させておらず、回生電力吸収装置６０は動作していないものとする。
ここでは、変電所１における本発明の第三の実施形態による電圧推定装置５０の処理について説明する。
なお、電圧推定装置５０の処理の初期段階では、車両は回生電力を発生させておらず、回生電力吸収装置６０は動作していないものとする。
変電所１において、トランス１０は、電力会社から端子Ａを介して受電電圧Ｖの電力を受電する。
トランス１０は、受電した電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
トランス１０は、低下させた電圧を整流器２０に供給する。
トランス１０は、受電した電力の受電電圧Ｖを整流器２０が扱う電圧まで低下させる。
トランス１０は、低下させた電圧を整流器２０に供給する。
整流器２０は、トランス１０から供給された電圧を整流する。
整流器２０から供給される整流後の電力は、端子Ｂを介して負荷に供給される。
具体的には、整流器２０から供給される整流後の電力は、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとにより表される電力である。
整流器２０から供給される整流後の電力は、端子Ｂを介して負荷に供給される。
具体的には、整流器２０から供給される整流後の電力は、直流母線電圧Ｖｄｃと、直流統括電流Ｉｄｃとにより表される電力である。
電圧推定装置５０は、ステップＳ１〜ステップＳ２の処理を行う。
無負荷直流電圧推定部５０３は、電圧サンプリング部５０１がサンプリングした電圧と、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流とに基づいて、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する（ステップＳ１０）。
無負荷直流電圧推定部５０３は、電圧サンプリング部５０１がサンプリングした電圧と、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流とに基づいて、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する（ステップＳ１０）。
直流統括電流Ｉｄｃが小さい軽負荷の場合には、整流器２０のスナバコンデンサや車両が備えるフィルタのコンデンサなどの影響が無視できなくなり、無負荷直流電圧Ｖ０が急激に増大することがわかっている（ＪＥＣ−２４１０規格等参照）。
そのため、無負荷直流電圧推定部５０３は、それぞれの算出期間のタイミング（例えば図１２（Ａ）に示すタイミング）において、図１２（Ｂ）に示すように電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流が所定値を超えた場合のみ、無負荷直流電圧推定部５０３は、サンプリングしたタイミングの電圧と電流を時刻に関連づけて記憶部５０４に書き込む。具体的には、無負荷直流電圧推定部５０３は、図１３に示すような直流統括電流Ｉｄｃが所定の電流しきい値Ｉｔｈ以下の直流統括電流Ｉｄｃと、その直流統括電流Ｉｄｃと同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃとの組み合わせから成るデータは除外し、直流統括電流Ｉｄｃが所定の電流しきい値Ｉｔｈを超えたタイミングにおける直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータをサンプリングされた時刻に関連づけて記憶部５０４に書き込む。無負荷直流電圧推定部５０３は、例えば図１２（Ｃ）に示すように、記憶部５０４に書き込んだ算出期間における直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に対して最小二乗法を用いて最小二乗法を用いて直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す一次関数の式Ｖｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃを特定する。無負荷直流電圧推定部５０３は、特定した直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す近似式の直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入して変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。このとき、無負荷直流電圧推定部５０３は、例えば図１２（Ｄ）に示すように、各タイミングにおける直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとに対して回帰分析を行い、相関係数Ｒ２乗が所定値（例えば０．７）以上である場合のみ推定した無負荷直流電圧Ｖ０を採用し、相関係数Ｒ２乗が所定値（例えば０．７）未満の場合には、直近のタイミングにおける無負荷直流電圧Ｖ０を採用する。こうすることで、無負荷直流電圧推定部５０３は、実在しない無負荷直流電圧Ｖ０のサグを削除することができる。
そのため、無負荷直流電圧推定部５０３は、それぞれの算出期間のタイミング（例えば図１２（Ａ）に示すタイミング）において、図１２（Ｂ）に示すように電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流が所定値を超えた場合のみ、無負荷直流電圧推定部５０３は、サンプリングしたタイミングの電圧と電流を時刻に関連づけて記憶部５０４に書き込む。具体的には、無負荷直流電圧推定部５０３は、図１３に示すような直流統括電流Ｉｄｃが所定の電流しきい値Ｉｔｈ以下の直流統括電流Ｉｄｃと、その直流統括電流Ｉｄｃと同一のタイミングにサンプリングされた直流母線電圧Ｖｄｃとの組み合わせから成るデータは除外し、直流統括電流Ｉｄｃが所定の電流しきい値Ｉｔｈを超えたタイミングにおける直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータをサンプリングされた時刻に関連づけて記憶部５０４に書き込む。無負荷直流電圧推定部５０３は、例えば図１２（Ｃ）に示すように、記憶部５０４に書き込んだ算出期間における直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの組み合わせから成るデータの集合に対して最小二乗法を用いて最小二乗法を用いて直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す一次関数の式Ｖｄｃ＝Ｖ０−Ｚｏ・Ｉｄｃを特定する。無負荷直流電圧推定部５０３は、特定した直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとの関係を示す近似式の直流統括電流Ｉｄｃにゼロを代入して変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を推定する。このとき、無負荷直流電圧推定部５０３は、例えば図１２（Ｄ）に示すように、各タイミングにおける直流母線電圧Ｖｄｃと直流統括電流Ｉｄｃとに対して回帰分析を行い、相関係数Ｒ２乗が所定値（例えば０．７）以上である場合のみ推定した無負荷直流電圧Ｖ０を採用し、相関係数Ｒ２乗が所定値（例えば０．７）未満の場合には、直近のタイミングにおける無負荷直流電圧Ｖ０を採用する。こうすることで、無負荷直流電圧推定部５０３は、実在しない無負荷直流電圧Ｖ０のサグを削除することができる。
電圧推定装置５０は、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理を行う。
回生電力吸収装置６０は、制御部５０５から動作信号を受信した場合、受信した動作信号に基づいて動作を開始する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
回生電力吸収装置６０は、制御部５０５から動作信号を受信した場合、受信した動作信号に基づいて動作を開始する。
回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。
回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力を他装置に供給する。
以上のように、本発明の第三の実施形態による電圧推定装置５０は、電圧サンプリング部５０１と、電流サンプリング部５０２と、無負荷直流電圧推定部５０３と、記憶部５０４と、を備える。無負荷直流電圧推定部５０３は、それぞれの算出期間のタイミングにおいて、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流が所定値以下である場合、当該タイミングの電圧と電流とを、電流サンプリング部５０２がサンプリングした電流が所定値を超えたタイミングのうちそれぞれの算出期間のタイミングに直近のタイミングにおける電圧と電流とに置き換える。
こうすることで、電圧推定装置５０は、変電所１が計器用変圧器ＶＴを備えていない場合であっても、整流器２０のスナバコンデンサや車両が備えるフィルタのコンデンサなどの無負荷直流電圧Ｖ０の推定への影響を低減することができ、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を充分な精度で推定することができる。そのため、電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えた場合に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力をその他の装置に供給する。
こうすることで、電圧推定装置５０は、変電所１が計器用変圧器ＶＴを備えていない場合であっても、整流器２０のスナバコンデンサや車両が備えるフィルタのコンデンサなどの無負荷直流電圧Ｖ０の推定への影響を低減することができ、変電所１における無負荷直流電圧Ｖ０を充分な精度で推定することができる。そのため、電圧推定装置５０は、無負荷直流電圧Ｖ０が判定しきい値Ｖｔｈを超えた場合に回生電力吸収装置６０の動作を開始させることができる。回生電力吸収装置６０は、動作を開始すると、車両からの回生電力を受電する。回生電力吸収装置６０は、受電した回生電力をその他の装置に供給する。
なお、本発明における記憶部５０４、リングバッファ５０６、その他の記憶部は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部５０４、リングバッファ５０６、その他の記憶部は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
なお実施形態について説明したが、上述の電圧推定装置５０は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行うことができる。
１・・・変電所
１０・・・トランス
２０・・・整流器
３０・・・電圧センサ
４０・・・電流センサ
５０・・・電圧推定装置
６０・・・回生電力吸収装置
５０１・・・電圧サンプリング部
５０２・・・電流サンプリング部
５０３・・・無負荷直流電圧推定部
５０４・・・記憶部
５０５・・・制御部
５０６・・・リングバッファ
１０・・・トランス
２０・・・整流器
３０・・・電圧センサ
４０・・・電流センサ
５０・・・電圧推定装置
６０・・・回生電力吸収装置
５０１・・・電圧サンプリング部
５０２・・・電流サンプリング部
５０３・・・無負荷直流電圧推定部
５０４・・・記憶部
５０５・・・制御部
５０６・・・リングバッファ
Claims (8)
- 車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングする電圧サンプリング部と、
前記電圧サンプリング部が前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングする電流サンプリング部と、
前記電圧サンプリング部がサンプリングした電圧と、前記電流サンプリング部がサンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔よりも長い所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定する無負荷直流電圧推定部と、
を備える電圧推定装置。 - 前記無負荷直流電圧推定部は、
前記算出期間毎に、前記同一のタイミングにサンプリングされた前記電圧と前記電流との組み合わせから成るデータの集合に基づいて、前記電圧と前記電流との関係を示す近似式を特定し、前記近似式の電流にゼロを代入して前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定する、
請求項１に記載の電圧推定装置。 - 前記無負荷直流電圧推定部は、
最小二乗法を用いて前記近似式を特定する、
請求項２に記載の電圧推定装置。 - 前記近似式は、前記電圧と前記電流との関係を一次関数で示す式である、
請求項２または請求項３に記載の電圧推定装置。 - 前記電圧サンプリング部がサンプリングした電圧と、前記電流サンプリング部がサンプリングした電流とを記憶し、記憶領域のすべてが記憶に使用された場合には、古い記憶データの順に上書きして前記記憶を継続するリングバッファ、
を備え、
前記無負荷直流電圧推定部は、
前記リングバッファが記憶している前記電圧と、前記電流とに基づいて、前記算出期間毎に、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定する、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電圧推定装置。 - 前記無負荷直流電圧推定部は、
前記サンプリングを行う全体の対象期間において推定された直流母線電圧と直流統括電流とに対して回帰分析を行い、前記回帰分析の結果が示す相関係数Ｒ２乗が所定値未満である場合、対応するサンプリングを行った時刻に推定した前記無負荷時の直流電圧を直近のタイミングにおける無負荷直流電圧に置き換える、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電圧推定装置。 - 車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングすることと、
前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングすることと、
前記サンプリングした電圧と、前記サンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔よりも長い所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定することと、
を含む電圧推定方法。 - コンピュータに、
車両へ電力を供給する母線における電圧をサンプリングすることと、
前記電圧をサンプリングするタイミングと同一のタイミングに変電所から前記母線へ流れる電流をサンプリングすることと、
前記サンプリングした電圧と、前記サンプリングした電流とに基づいて、前記サンプリングを行う時間間隔よりも長い所定のシフト時間が経過する毎に、現在時刻からシフト時間よりも長い時間だけさかのぼった時刻から前記現在時刻までの期間である算出期間に対して、前記変電所における無負荷時の直流電圧を推定することと、
を実行させるプログラム。
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