JR東海、架線の電力補償機能を新幹線車両側で実現する技術 59
ストーリー by nagazou
改良 部門より
改良 部門より
JR東海は16日、新幹線「N700S」車両のソフトウェアを改良し、架線の電圧低下を抑制する機能を開発したと発表した。JR東海では、2020年3月からのぞみを12本を運行する高密度なダイヤで運行していたが、その際に架線電圧が低下する可能性があることから、地上の電力設備を増強する対策を取ってきた。今回のソフトウェアの改良により、これまで地上装置で実現してきた架線電圧を維持する機能に関して、新幹線車両側で実現することができるようになったのだという（JR東海[PDF]、ITmedia）。
車両側で架線電圧を維持する仕組みは今回が世界初とのこと。2023年2月までに機能確認試験を実施後、他の車両にも拡大する方針。これにより地上の電力設備の削減やCO2排出量の削減などが期待できるとしている。
車両側で架線電圧を維持する仕組みは今回が世界初とのこと。2023年2月までに機能確認試験を実施後、他の車両にも拡大する方針。これにより地上の電力設備の削減やCO2排出量の削減などが期待できるとしている。
電流はどうやって検出してるんだろう (スコア:1)
これがソフトだけで実現できたなら、制御屋冥利に尽きる感
ところでコンバータ部の制御で電流を進め気味にして位相補償してるって想定が前提だけど、
新幹線の位置からどうやって電路の電流(の位相)を検出してるんだろう？電圧しか得られないような？
・別系統の信号からの指令
・決め打ち or 位置と電圧でテーブル引き
・電圧監視しながら適当にやってみてフィードバック
(本命対抗大穴のノリで)
Re:電流はどうやって検出してるんだろう (スコア:3)
route127さんの日記 [srad.jp]に論文へのリンクとか、全体の電力消費の力率が100%に近づくようにするのではないかという推測があって分からんなりに参考になります。結局さっぱりわからんのですが、私は3番目が近そうに感じます。
基本的にはでかいHブリッジかなにかをコンバータと呼んでいて、そこに局部発信機からの正弦波を流してインバータに食わす直流を作っているわけですよね? ならばゼロクロス検知で周波数と位相が取れるから、それが指定より落ちていれば何らかの計算式に従って局発の位相を進め、上がっていれば遅らせることで所望の動作が実現するんではないでしょうか。
しかし、鉄道系のブロック図は独特ですな。妙だけども、言いたいことがよく分かる……
Re:電流はどうやって検出してるんだろう (スコア:1)
コンバータの中身は、鉄道向けじゃないけど同じ富士電機ってことで
https://www.fujielectric.co.jp/about/company/jihou_2003/pdf/76-08/02.pdf [fujielectric.co.jp]
※手元での表示状態では読みにくかったので、同分野のほかの資料探したほうがよいかもしれん
勝手にまとめ。電路での力率を 1に近づけるよう補償を行って、
・補償点以前のオーム損を最小にする
・電圧降下が抑制されるので、走行中の車両での必要電力に対する電流は最小化される。電流が減ればその分電路の電圧降下も減る。
・(リンク先route127さん指摘の通り)変圧所の負担を減らす。もちろん損失も減る
なので、電圧低下を抑制することでそれによる電流増加を削減する→省エネ・省コスト
実は２番目の効果が無視できない程度あったりするんだろうか？それぞれのコスト削減効果の比重が気になるところ。
Re:電流はどうやって検出してるんだろう (スコア:1)
編成内の車両間での電圧差から電路側の電流が推定できる？検出するのに無理があるかな…
Re: (スコア:0)
> 編成内の車両間での電圧差から電路側の電流が推定できる？
架線の線路リアクタンスによる位相遅れなら、
送電端電圧：定数としてしまうor推定できる？
受電端電圧：測定できる
架線線路のリアクタンス：定数
負荷の力率：編成に関してなら測定できる
線電流：編成に関してなら測定できる
となって、なんとかなりそうかな。どうだろ。
Re:子供はどうやってできるんだろう？ (スコア:0)
おそらく複数編成で位相制御で車両を動かしているので、架線の電圧変化幅が大きくなりつつあるって事なんだろうから
新幹線にインダクター以外にコンダクターを用意して、1編成で本気出していない時にコンダクタにつなげるんじゃなかろうか
新幹線に回生ブレーキを導入し出すとさらに状況は悪化すると思うし
直流区間だと (スコア:0)
VVVF車は抵抗制御とは逆に架線電圧が下がると電流が増えてますます電圧が下がるという問題が知られていますが、交流区間は更に面倒なのですね。
Re: (スコア:0)
インバーターエアコンとかスイッチングレギュレータとかすべてそうだよね。
出力一定制御していると、入力電圧が落ちた分を入力電流で稼ごうとする。
ソフトで実現となるとよりきめ細かい制御でピークを分散みたいな感じなのかね。
Re: (スコア:0)
電力一定で電圧が落ちたら電流が増えるのは当たり前だろとしか思えないんだが
鉄オタにとっては「インバーター制御の欠点」って発想になるのは面白いな
つか入力電圧を下げたくなかったら監視して電力落とせばよくね
どうやってって・・・位相か (スコア:0)
ソフトと言っても電源インバータの辺りかな
電源ユニットが対応していないとアップデートもできないだろうから
全系統でやるわけにはいかないんだろうけど、
コスパはいいだろうから新造では標準になっていく
かもしれないですね
Re: (スコア:0)
説明見た瞬間、力率改善装置？ って思ったな。
さすがにコンデンサ入れてるわけじゃないんだろうけど。
インバーターでタイミングの制御とかすればできるんですねぇ…。
Re:どうやってって・・・位相か (スコア:1)
力率改善装置で合ってる。
VVVFの一次側コンデンサのチャージタイミングをソフトでコントロールしているんだと思うけど、それはスイッチド・キャパシタ・バンクを使った静止型無効電力補償装置と動作が似ているんじゃないかな。
Re: (スコア:0)
資料見る限り、インバータの素子のスイッチングをうまく調整して、パソコンの電源ユニットとかでお馴染みのPFCと似たようなことをやってると思われます。
Re: (スコア:0)
力率改善が目的ではあるけど、PFCとは全く違う動作原理だな。
Re: (スコア:0)
N700Sだけって事は、バッテリー活用するんじゃね？
Re: (スコア:0)
そんなに細かく充放電したらあっという間にバッテリ駄目になりそうだけど。
Re: (スコア:0)
予算の関係とかかも？
N700(A)はN700Sで淘汰するだろうけど、しばらく生き残るであろうN700Aには改修かけるかもね。
N700AsとかN700A+とかになるのだろうか。
# しかしこの機能を生かそうとすると、新型車を「こだま」優先で使う、みたいなことにならんか？
Re:どうやってって・・・位相か (スコア:2, 興味深い)
新幹線では聞いたこと無いですが、民鉄だと省エネ車を起動停止の多い各停に回して古い車両を優等に使うというのはよくある話ですね。
Re:どうやってって・・・位相か (スコア:1)
まぁ実際「加減速性能が高い」N700系導入時も〈こだま〉より〈のぞみ〉優先で投入されましたからね。
当時はどっちかというと最高速度300km/hが欲しいJR西の意向が大きかったでしょうけど。
Re: (スコア:0)
＞新型車を「こだま」優先で使う
昭和33年の20系以来の「こだま型」登場か!とか思ったがあくまでN700Sのソフト改良なのか。
力率改善 (スコア:0)
力率改善ならコンデンサを入れれば良いではないか！？
＃プレスリリースは素人向けに易しく説明しようとしすぎて逆に分かりにくくなっているのでは？
Re:力率改善 (スコア:1)
> 力率改善ならコンデンサを入れれば良いではないか！？
> ＃プレスリリースは素人向けに易しく説明しようとしすぎて逆に分かりにくくなっているのでは？
素人向けと言い放った資料を理解をあまり理解出来てないみたいだね。
JRの資料の図中、変電所の下にある「電力補償装置」がもろそれだよ。
電力補償装置を増設すると金が結構かかるけど、N700Sのソフト改修で同じ様な事が出来るならお安く済むよね、って話だな。
Re: (スコア:0)
まあ、理解の彼方なんで魔法みたいに思えたのでは?
未だ点火時期調整はねじ廻して調整すると思っているとか
# それはそれで
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
新幹線の車両を一つ潰してコンデンサーバンクを積み込めばソフト開発など不要では?
# ネタだが、スラドACはこれくらいの頭の悪さを平気で出してくるから油断できない
Re:力率改善 (スコア:2, おもしろおかしい)
客室内に巨大な乾電池型のコンデンサーを積んで、プラレールと協賛してスポンサー代を稼ごう!
ここで単二電池を連想するか単三電池を連想するかは、世代や子供の有無や大人になっても
プラレールで遊ぶ趣味を持ってるかなどに依ります。
Re: (スコア:0)
とても頭が悪そうなアイデアだな、新幹線の車両にキャパシタバンクを積むってのは。
確かに今のスラドだと、そういう事を言い出すヤツが出て来ても不思議ではないな。
Re: (スコア:0)
頭が悪い私にとって、こういうバグったらハード毎逝ってしまいそうなソフトの開発に従事している方は尊敬する。
自分じゃバグってもなんとか炎上しないようにするのがせいぜいだ。
Re: (スコア:0)
みんな怖いし絶対だめだろと思ってるけど、下らない手続きを全部キッチリやると意外と大丈夫だから慣れるんじゃない
馬鹿馬鹿しいスタンプラリーとか資料作りを一切やらないででかいブツを作ってキッチリ動かせる奴はマジモンのキチガイ
それが金になるかっていうと意外と馬鹿馬鹿しい方が儲かったりするから世の中分からん
商用電源直結で簡素化したほうがいい (スコア:0)
商用電源(高圧)-変圧器-架線
こういったシンプルな構成でいいのに
複雑な構成にするので、余計なコストがかかる
Re: (スコア:0)
> 商用電源(高圧)-変圧器-架線
> こういったシンプルな構成でいいのに
> 複雑な構成にするので、余計なコストがかかる
素人が考えそうな事をJRの技術者が考えられないはずもなく
複雑な構成にしているのは、素人には理解出来ない理由があるんだろう
とは素人は考えられないのかもね
Re: (スコア:0)
JRは発電所からして商用電源から独立してるとこもあります
ってことも知らない人なんですよきっと
Re: (スコア:0)
これに関しては、素人お断りというのはその通りとしか言いようがないけど。
世の中にはプロの目線でも本当は全部作り直せばシンプルにできるからしたいけれど、お金がないとか時間がないとか止められないからとかで、部分的変更や付け足しによる改善改良で複雑化してしまったシステムが山ほどあるから。
長期運用する予定がなかったので、運用コストが高くても設計製造コストを下げたシステムが、もろもろの事情で長く使われることになって改修した結果とか。
Re: (スコア:0)
確かに、世の中には継ぎ足しで複雑化してしまったシステムはあるんだが、新幹線の電源系がそうだと言うなら、それを論証する必要があるな。
ま、出来るもんならやってみな、てな感じ。
大体、この話は交流本来の性質から来ている、というのは理解出来ているのだろうか。高校の物理で勉強する事だが？簡素化もへったくれも関係ない。
Re: (スコア:0)
むしろ電子制御で地上系機材を削減するんだからこれこそ全部作り直した実例じゃないの
Re: (スコア:0)
むしろ電子制御で地上系機材を削減するんだからこれこそ全部作り直した実例じゃないの
ちゃんと読め。日本語が苦手か？
話は今の電源系が複雑過ぎるか否かだ。
それに地上系機材の削減はどっから出た話だ？
Re: (スコア:0)
機材の削減は無理だろうな。jrはそう言ってるが。せいぜい増強を止めるかスローダウンする程度。
Re: (スコア:0)
いやお前が日本語苦手だからソースも記事も読めてないだけなんだよ…
なんで馬鹿は相手に原因を求めるのか
Re: (スコア:0)
真似っこ乞食(笑)
Re: (スコア:0)
スラド残念さんの特徴
・話の筋が読めない
・「お前」の様な礼儀を欠いた粗い言葉使い
・「違う」と言うが、具体的に何が違うのかは指摘しない
・オウム返し、相手のキャッチーな言葉をそのまま使ってしまう
あー、残念
Re: (スコア:0)
手も足も出ないと必死だなぁ
Re: (スコア:0)
むしろ電子制御で地上系機材を削減するんだからこれこそ全部作り直した実例じゃないの
話題を変えるなら、別スレッドにするとか、適切なスレッドに付けるとか、すれば良いのにねえ。
木に竹を継いだようで、頭が悪いと思われても仕方がないかも。
Re: (スコア:0)
#4276607を書いたACです。別の話題を出してしまって申し訳ない。
自分の頭にあったのは、IBMのメインフレームとか、インテルのプロセッサとかでした。
RISC-Vぐらい振り切って作り直せるのは気持ちいいだろうなと。
Re: (スコア:0)
新幹線は25kVなので、特別高圧でないと物足りないと思う。
Re:商用電源直結で簡素化したほうがいい (スコア:1)
// 三相交流で動いている電車が無いわけではないのがややこしいところ
Re: (スコア:0)
おっしゃる「シンプルな構成」だと、JRのpdf 2枚目（右上に別紙1と書いてあるやつ)の下部に絵で書かれているように変圧器-(架線)-車両間で電圧の低下（絵では①電圧低下って書かれてる）が起きちゃうのよ。
それを補償するために電力補償装置というのを21箇所に設けているのが現状。
で、おっしゃるようなシンプルな構成に近づける（電力補償装置を半減できる)のが今回の技術ですよ。
＃ちゃんと読んでくれないので余計なコストがかかる
Re: (スコア:0)
商用電源にも電力補償装置なんてものがついてて複雑なんだけど？
Re: (スコア:0)
そういったシンプルな構成だとエネルギーロスが多いので、その損失をカットするために複雑になってるんすよ。
例えばガソリンエンジン、シンプルな仕組みでも動きます。
動くけど必要なパワーを得るためにガソリンジャブジャブ使って燃費悪いんだよ。
燃費良くするためには複雑にして行かざるを得ないし、燃費良くなることで元が取れる。
電源の話も同じ。
Re: (スコア:0)
問題を商用電源側に付け替えてるだけじゃん。
そんな契約を電力会社が認める訳がない。
Re:商用電源直結で簡素化したほうがいい (スコア:1)
これこそ三相のバランスが死んでしまうので電力会社的には許せないはずです…