CN102177044A - 产生电磁场以向车辆输送电能 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向车辆(81；92)，尤其是诸如轻轨车辆之类的有轨车辆，输送电能的系统，其中所述系统包括用于产生交变电磁场且从而将所述能量输送至所述车辆(81；92)的电导体配置(12)，所述电导体配置(12)包括至少一个交变电流线路(1、2、3)，其中各交变电流线路(1、2、3)适于携载交变电流的一相，所述导体配置包括多个连续段(T1、T2、T3、T4、T5)，其中所述段(T1、T2、T3、T4、T5)沿着所述车辆的行进路线延伸，各段(T1、T2、T3、T4、T5)包括所述至少一个交变电流线路中的每一个交变电流线路的一个部分，所述系统包括用于将电能供应至所述段(T1、T2、T3、T4、T5)的直流供应线路，各段经由至少一个逆变器连接至所述供应线路，所述逆变器适于将由所述供应线路携载的直流电流换流为由所述至少一个交变电流线路携载的交变电流。

Description

产生电磁场以向车辆输送电能
技术领域
本发明涉及用以向车辆，尤其是诸如轻轨车辆(例如，有轨电车)的有轨车辆输送电能的系统与方法。
背景技术
在特定有轨车辆中，例如传统的轨道车辆、单轨车辆、电车巴士以及利用其它装置(例如，利用其它机械装置、磁式装置、电子装置和/或光学装置)被引导在轨道上的车辆，需要用于在该轨道上推进以及用以操作不产生车辆牵引力的辅助系统的能量。此辅助系统是，例如，照明系统、加热和/或空调系统、通风以及乘客信息系统。但是，更具体而言，本发明关于将能量输送至车辆，其不必要是(但优选是)有轨车辆。一般而言，该车辆可以是，例如，具有电气操作的推进马达的车辆。该车辆也可以是具有混合推进系统的车辆，例如，其可以是利用能量或利用其它能量，例如电化学存储能量或燃料(例如，天然气、汽油)被操作的系统。
有轨车辆，尤其是用于公共乘客运输的车辆，通常包括集电器(或另一装置)，用以沿着轨道，例如电气轨道或架空管线，而机械地及电气地接触线路导体。在车体上的至少一个推进马达自外部轨道或线路被馈送电力并且产生机械推进力。
有轨电车以及其它区域性或地方性列车通常经由在城市内的架空管线被操作。但是，特别是在具有历史意义的城市部分中，架空管线不是所需的。另一方面，在地面或接近地面的导电轨也导致安全问题。
WO95/30556A2描述了轨道供电式电气车辆系统。该全电气车辆具有一个或多个车体上的能量存储元件或装置，其可自电源，例如机电式电池网络得到能量而快速地被充电或被供电。该能量存储元件可在车辆操作时被充电。该充电可经由电力耦合元件的网络，例如被嵌入轨道中的线圈而发生。
沿着铁道长度将线圈放置在所选择的位置具有的缺点是车辆车体上的能量存储器需要大存储容量。此外，如果车辆不能及时到达下一个线圈，则该车辆可能耗尽用于推进或其它用途的能量。因此，至少在一些应用中，其优选是沿着行进路线，也即沿着轨道，而连续地将能量输送至车辆。
从轨道将能量感应式输送至车辆，即产生电磁场，会受到关于EMC(电磁兼容)的限制。一方面，电磁场可能与其它技术的装置发生干扰。另一方面，人们以及动物不应长期承受电磁场。至少，对于场强度的分别的限定值必须被监视。
发明内容
本发明的目的在于提供用以输送电能至车辆，尤其是有轨车辆)的系统与方法，其允许在行进期间电能的连续输送并且其有利于符合EMC的对应限制。
依据本发明的基本观点，能量从沿着轨道配置的电导体配置输送至在轨道上行进的车辆而在该车辆和导体配置之间无电气接触。该导体配置携载交变电流，其产生分别的电磁场且该电磁场用于将该电能输送至该车辆。
优选地，该导体配置被布置于轨道中和/或在轨道之下，例如，在车辆行进于其上的地表之下。但是，本发明也包括至少一部分的导体配置被布置于轨道的旁边的情况，例如，当轨道被布置在郊区或隧道中时。
流经导体配置的交变电流的频率可以是在5-100千赫(kHz)范围，尤其是在10-30千赫范围中，优选是大约20千赫。
通过电磁场输送能量的原理具有的优点在于导体配置可电气隔离而不接触。例如，导体配置的电线或线路可埋入地中。没有行人可无意地接触所埋入的线路。并且，解决了用于接触标准架空线路或通电轨道的集电器的磨损以及破裂问题。
如在WO95/30556A2中主要公开的，在轨道上行进的车辆可包括至少一个线圈并且电磁场可在该线圈中产生电气交变电压，其可被用于操作车辆中的任何电气负载，例如，推进马达，或可被用于对能量存储系统，例如传统的电池和/或超级电容(super caps)进行充电。
为了降低没有车辆被驱动时的电磁场，导体配置的段可仅在需要时被操作，这些段是沿着车辆行进路线延伸的连续段。例如，沿着行进路线的段的长度短于行进方向上的车辆的长度，并且这些段仅当车辆已占据段沿其延伸的行进路线的分别区域时被操作。尤其是，由轨道车辆占据意味着车辆正在段沿其延伸的轨道上驱动。优选地，这些段仅当车辆完全占据行进路线的分别区域时被操作。例如，轨道车辆长于(行进方向)段并且如果从段中心观看，车辆前端以及尾端正在驱动超越段的限度。因此提出，在用以接收所输送能量的车辆的接收装置进入段沿其延伸的行进路线的区域之前，该段被导通(即，经过该段的交变电流开始流动)。
传输能量(其是产生经过段的交变电流所需要)的最有效方法是使用电流供应线路。如果该供应线路携载交变电流，则至该段的分别接口的开关可被导通以开始操作该段。
但是，供应线路中的交变电流也可产生电磁场。该电磁场可与环境屏蔽，例如，通过将供应线路埋入在地中和/或通过使用金属屏蔽。
本发明提出另一方式：供应线路中的电流是直流电流并且连接供应线路与段的交变电流线路的开关是逆变器的部件。该逆变器通过重复地导通及切断这些开关而产生交变电流。优选地，各逆变器直接布置在一段的端部。换言之：本发明的概念是局部地产生交变电流并且优选地在当地点与当时间所需要时。
如果一段未被操作，则逆变器的开关将不操作，即长期地被切断。由于供应线路携载直流电流，该供应线路不产生交变电磁场。并且，仅那些被导通的段(即，由逆变器馈送)产生电磁场。因此，能够容易地满足EMC标准并且电能损失可降低至最小。本发明的基本观点是用于提供及操作作为逆变器部件的开关的效果并未显著高于用于提供及操作在交变电流供应线路和段之间的开关。这些开关的数量甚至可被降低。例如，依据图11的具有三相交流电源供应线路以及具有三相的段的配置包括9个位于连续段之间的各接口处的开关。依据图12的具有DC供应线路且也具有三相的段的对应配置，则仅需要6个位于连续段之间的各接口处的开关。
使用DC电源供应线路可克服交流电源供应线路的缺点，因该交变电流线路包括需要通过例如，沿着行进路线的规定间隔的电容来补偿的电感。因为DC供应线路中的电流是直流电流，所以由于任何电感补偿的损失不会发生。
交变电流供应线路进一步的问题与AC供应线路被供电的方式有关。恒定电流源可连接至AC供应线路且产生恒定电流，而与电气负载的尺度无关。另一方面，AC供应线路中的损失也与负载无关，即一直发生电气损失。并且，需要设计用于主要操作的AC供应线路的所有元件，例如电缆线、开关以及滤波器。
当段中没有电流被抽取且被转换为交变电流时，则DC供应线路不会产生损失。用以滤掉非所需的频率的滤波器对于DC供应线路不是必需的。
当被馈送恒定电流源的AC供应线路被使用时，其将难以检测短路电路。PC供应线路中较不可能有短路电路并且可容易地被检测。
DC供应线路可以与标准DC供应线路(例如，通着电流的轨道)相同的方式被馈送电能，该标准DC供应线路由车辆的滑动接触器接触。
尤其是，提出以下：一种用于将电能输送至车辆，尤其是诸如轻轨电车的有轨车辆的系统，其中
-该系统包括用以产生交变电磁场且从而输送该能量至该车辆的电导体配置，
-该电导体配置包括至少一个交变电流线路，其中各交变电流线路适于携载交变电流的一相，
-该导体配置包括多个连续段，其中这些段沿着该车辆的行进路线延伸，各段包括至少一个交变电流线路的每个的一个部分，
-该系统包括用以将电能供应至这些段的直流供应线路，
-各段经由至少一个逆变器连接至该供应线路，该逆变器适于将由该供应线路携载的直流电流换流成由该至少一个交变电流线路携载的交变电流。
尤其是，该供应线路可沿着行进路线或车辆的轨道延伸。例如，供应线路可基本上平行于铁路的轨道延伸。逆变器可分布在行程部分上以连接供应线路与产生电磁场的电导体配置的段。
段应被理解为是导体配置的一部分，其中各段产生用以输送电能至车辆的电磁场，假设段被导通，即被操作。尤其是，各段可包含导体配置的至少两个线路的部分，其中各线路适于携载交变电流的不同的一相。
并且，提出一种用以向车辆，尤其是诸如轻轨电车的有轨车辆，输送电能的方法，其中：
-通过电导体配置产生电磁场，从而向该车辆输送电能，
-通过引导交变电流经过该电导体配置的连续段的至少一段产生该电磁场，其中这些段沿着该轨道延伸，
-通过操作或不操作多个逆变器的至少两个，将该交变电流限制于该电导体配置的特定段或特定列的连续段，在各情况下，这些逆变器连接直流供应线路至两个连续段之间的一个接口，以便在该车辆的行进路线的限制区域中产生该电磁场。
优选地，该电导体配置包括三个线路，各线路携载三相交变电流的不同相。但是，其也可能仅有两相，或多于三相，其由相应数目的交变电流线路携载。尤其是，这些段中的每一段可包括这些线路的每一线路的部分，使得各段产生由该三(或其它数目)相导致的电磁场。例如，在三相系统的情况下，通常，相位偏移可以是120°。各相中的交变电流可以是由逆变器产生的正弦或几乎是正弦的电流。关于这些逆变器的操作，尤其是关于控制逆变器的开关的方法，例如，可参考铁路牵引车辆的推进马达的控制。各开关可以由驱动单元来控制，该驱动单元控制导通与切断开关的单独程序的时序。但是，这些驱动单元可由调节所有驱动单元时序的逆变器的较高阶控制装置来控制。这一控制装置可接收同步信号，以便使不同逆变器的操作同步。但是，或者，不同逆变器的同步也可以由单个控制装置通过直接控制这些驱动单元或通过输送同步信号至逆变器的各控制装置而进行该同步来执行。这意味着，优选地，对于多个逆变器至少有一个控制装置并且该较高阶的控制装置直接地控制或间接地控制逆变器的开关操作。该控制装置可以是特定逆变器的控制装置并且所有的逆变器也可具有这样的控制装置。在此情况中，较高阶的控制装置经由逆变器的控制装置间接地控制开关。或者，可仅有一个较高阶的控制装置用于直接地控制这些开关。
一般而言，用于这些逆变器开关的控制的架构可在本发明不同实施例中以不同的方式实现。在任何情况中，优选由不同逆变器的开关执行同步化切换程序，如下面将更详细地说明的。
同步并不必然意味着不同逆变器的切换程序在相同时间被执行。反而，该同步可导致由不同逆变器产生的交变电压的相位偏移。例如，在一段的第一端部的第一逆变器可产生第一交变电压(或更精确地说：一电位)，并且在该段相对端部的第二逆变器可产生第二交变电压。例如，这些交变电压可具有180°的相位偏移。因此，在该段中产生交变电流。
另一方面，第一及第二逆变器被同步的方式使得在该段相对端部的交变电压没有相位偏移。此时，在该段中未产生交变电流。但是，如果逆变器的其中之一的操作被停止(即，逆变器开关不再导通且被切断)，则其它逆变器以及在另一段的其他逆变器可使交变电流经过连续列的段。因此，依据第一实施例，连续段中的相线路彼此串联连接或可被切换而彼此串联连接。
尤其是，该系统可适于开始第三逆变器的操作，以便使交变电流流经延伸列的连续段，其中该第三逆变器连接供应线路至另一段的部分的第三端部，其中，该第三端部被布置为沿着轨道比第二端部更远离第一端部且被布置在延伸连的列续段的端部，并且其中该系统适于使第三逆变器与第二逆变器同步，从而没有相位偏移地操作第二和第三逆变器。结果，在第二端部和第三端部之间的段中没有交变电流。但是，只要第二逆变器被切断(即，停止第二逆变器的操作)，如果在第一逆变器和第三逆变器之间有相位偏移，则在第一端部和第三端部之间产生的交变电流经过延伸列的连续段。
在以后的步骤中，第二逆变器可再次被导通并且可相比较于第三逆变器而具有相位偏移地被操作，并且相比较于第一转换器而不具有相位偏移地被操作。因此，在第一端部和第二端部之间的交变电流停止流动，但是在第二端部和第三端部之间仍然有交变电流。因此，第一逆变器可被切断。
对于沿着行进路线的其他段，可重复在前面段落中所说明的过程，从而在车辆行进的段中产生交变电流。尤其是，如在本说明书中其他地方所述的，可通过仅由车辆占据的区域中的段来产生交变电流。
特别优选地，行进路线(段沿其延伸)的部分短于行进方向上在轨道上的车辆的长度，并且该系统适于仅在车辆占据段被布置于其上的轨道的各自部分时操作(并且尤其是导通)这些段。因为仅有在轨道之下(或在类似隧道旁边的一些情况中)的段被导通，车辆将环境与由导体配置产生的电磁场进行屏蔽。优选地，仅有完全由车辆占据的段被操作，即-在沿着行进路线的纵长方向-这些被操作的段未延伸超越车辆前端并且未延伸超越车辆尾端。
最优选地，这些段的操作方式使得当车辆沿着行进路线行进时有从这些段至车辆的连续电能输送。因此，这些段可以是一列连续段(即，一系列)的一部分，其中该列沿着行进路线延伸。这意味着，第一段(其由车辆所据)可被操作并且在该车辆进入(或在该车辆接收装置进入)该列的下一段之前，该下一个段被导通。另一方面，第一段可在车辆已离开行进路线的相应部分之后被断电。
“相应部分”应理解为是具有-在沿着行进路线的纵长方向-与导体配置的相应段相同延伸的部分。“连续电能输送”意味着当相应段操作时(例如，段的线路携载用以产生电磁场的交变电流，以便提供电能至该车辆)，车辆的接收装置总是在一部分中。当一连续段被导通时或当第一段被断电时(即，如果逆变器的操作开始或停止)，流经这些线路的电流可能发生(例如，几毫秒)的短暂中断。尽管如此，电能的输送是“连续的”，因为当相应段被操作时，车辆的接收装置被置于一部分中。但是，优选地，电能输送还可以是不中断的。此不中断输送范例将在下面被说明。如果连续部分的线路彼此串联连接，则不中断输送尤其是容易实现的。因此，依据第一实施例，导体配置被配置的方式使得至少两个连续段可同时操作，其中在连续部分中用以携载交变电流的同相的相应线路彼此串联连接。例如，在连续段之间的接口可包括开关、配置或可连接或断开相应线路的开关。但是，优选地，连续段的相线路是彼此永久地串联连接，并且这些段的操作可通过操作(或不操作)各自的逆变器来控制。
依据第二实施例，连续部分中用以携载交变电流的同相的线路不彼此连接。该实施例的优点是，非致动段完全不产生电磁场，因为它们与致动段解耦合。一范例将参考附图来说明。
同时操作的连续段的数目不限于两个。相反，例如，如果一长的车辆在路线上行进，例如，在不同位置具有接收装置的车辆，则三个或更多个连续段可同时操作。此情况中，优选地，这些段仅当最后的接收装置已离开对应至该段的路线部分时被断电。
开始或停止段的操作的处理过程可使用这些段的至少一个相线路来控制。优选地，可以检测由车辆占据的轨道的各自部分，尤其是通过检测该段的线路中的电压和/或电流，其由车辆至线路的感应耦合所导致和/或由车辆产生的电磁场所导致。相对地，测量装置可连接至这些线路的至少一个。优选地，多个或所有段的线路连接至测量装置和/或连接至相同的测量装置。测量装置适于通过检测由车辆至线路的感应耦合所导致和/或由车辆产生的电磁场所导致的线路中的电压和/或电流或分离环路，来检测在轨道的各自部分上由车辆所占据部分。
该系统可适于在用以接收所输送能量的车辆的接收装置进入一段所位于的行进路线的部分之前使该段导通。
例如，这些段的长度的标定方式使得这些段的至少两个段由轨道上的车辆纵向覆盖，即，轨道上车辆的最小长度是一个段长度的2倍(优选地，所有的线路段具有相同长度)。因此，用以接收所输送能量的车辆的接收装置可在纵长方向上定位于车辆的中间部分。并且，优选地仅有完全为轨道上的车辆所覆盖的段被导通。另一方面，进入特定线路段上面区域的车辆事件可被检测(如上所述地)，并且只要车辆一进入下一个线路段上面的区域，则这一线路段被导通。
因此，在车辆离开线路段上面区域之前，段被切断。优选地，它们在其不再完全为该车辆所覆盖之前被切断。
如果导体配置包括多于一个的交变电流线路(例如，相线路)，则检测车辆进入或离开特定线路段的事件，可仅只使用这些线路之一执行。但是，其它的线路可相应地被导通且被切断，即导体配置包括一些部分，其中在其它部分中的所有线路可一起被导通及被切断。
依据本发明的优选实施例，在这些段的至少一段中的线路中的至少一个线路(优选所有这些段中的所有线路)的配置方式使得，当交变电流流经线路时，该线路产生电磁场的一列连续磁极，其中该连续磁极具有交替的磁极性。该列连续的磁极以车辆行进方向延伸，该行进方向由轨道或行进路线来定义。或者，该至少一个线路包括多个部分，其横交于由轨道或行进路线定义的车辆的行进方向延伸。此情况中，相同线路的部分以一列方式沿着行进路线(例如，轨道)被配置，使得当交变电流流经该线路时，交变电流以相反方向交替地流经该列的连续部分。
由线路和/或不同线路的部分产生的磁极-在各时间点-是在行进方向延伸的重复序列，其中该重复序列对应于相的序列。例如，在三相交变电流的情况下，具有U、V、W相，携载相U的部分其后紧接着携载相V的部分，其后依序紧接着携载相W的部分并且相U、V、W的这一顺序在轨道方向，即，在行进方向上重复多次。稍后将参照附图描述范例。
在上述本发明的优选实施例中，至少一个线路的每个线路-在交变电流流经该线路的各时间点-产生电磁场的一列连续磁极，其中连续磁极具有交错磁极性。换言之：在给定的时间点，该线路中的交变电流产生-在该行进方向-具有磁场向量的磁场，其以该线路的第一区域的第一方向取向，其后紧接着该线路的第二区域，其中该磁场的场向量以该第一方向的相反方向取向，之后紧接着该线路的另一区域，其中该磁场向量再次以该第一方向取向，以此类推。但是，并不总是该第一方向以及在该线路的紧接区域中的磁场向量的方向完全以相反方向取向的情况。一个理由可能是，该线路并不以规律的、重复的方式完全配置。另一理由可能是导体配置的其它线路的非对称的影响。进一步的理由可能是外部电磁场。同时，行进于轨道上的车辆也将影响所产生的电磁场。
但是，由导体配置的相同线路在各时间点产生的交替磁极的原理具有的优点在于，其中导体配置旁所产生的电磁场强度具有非常小的强度，其随着至该导体配置的距离增加而急剧减少。换言之，在该线路的区域中相反取向的磁场重叠于该线路旁边并且彼此补偿。因为在轨道两侧上需要具有非常小的电磁场强度，优选地，电导体配置的至少一个线路位于轨道中和/或在轨道之下，其中横交于行进方向延伸的线路部分在水平平面中延伸。本文中，“水平”还覆盖以下情况：该轨道可形成弯曲状且略微倾斜。相应地，线路部分的分别的“水平”平面也可略微倾斜。水平因此是指轨道在水平平面中延伸的标准情况。相同情况可应用于其中该轨道的行进路线向上延伸至斜坡或自斜坡向下降的情况。对于路线旁边的磁场的补偿，一定百分比的路线倾斜是可忽略的。
因为路线旁边的场强度非常小，所以能量可以高功率传送至车辆，并且同时可容易地满足EMC限定值(例如，对于旁边的场强度是5μT)。
依据具体优选实施例，电导体配置的至少一个段的至少一个线路以弯曲方式沿着轨道或行进路线延伸，即，在各情况下，以行进方向延伸的线路部分后面紧接着横交于行进方向延伸的部分，其后再紧接着以行进方向延伸的部分。在多相系统的情况下，优选导体配置的所有线路以这一方式配置。该线路可由电缆来实现。
用词“弯曲”覆盖具有曲线式结构和/或带有明显弯曲至邻接部分的过渡区域的平直部分的线路。优选是平直的部分，因为它们产生更均匀的场。
尤其是，至少一个段的至少一个线路中的交变电流产生电磁波，其以成比例于该线路的连续磁极的距离以及成比例于交变电流的频率的速率在行进方向或相反于行进方向移动。优选地，横交于行进方向延伸的至少一些部分，且优选是所有这些部分延伸超过一宽度，该宽度大于在该轨道上的车辆的用以接收所传送能量的接收装置的宽度。例如，这些部分的宽度可以大于占用该轨道的车辆的最大宽度。
该实施例的一个优点在于，流经部分的交变电流在接收装置可布置的区域中产生几乎均匀的磁场强度。
优选地，电导体配置被布置在轨道之下，例如，在地面之下。
至少一个线路包括用于将电能输送至车辆的电感，并且还包括漏电感(其不对至车辆的能量输送作出贡献)，其中该漏电感由位于相同线路中的电容来补偿，以使得该电容以及该漏电感产生的阻抗是零。这样的零阻抗具有的优点在于系统的无功功率被最小化，并且因此，有效功率元件的设计也将最小化。例如，补偿电容可位于一段的每一相线路的一个端部。
关于在车辆内的能量接收原理和详细说明将参考附图来描述。但是，下面将说明一些特点：车辆的接收装置可包括一导体或多导体的一线圈或可包括多个线圈。多相接收装置的多个线圈的优点是，其是较容易的且表示不需要太多的努力即可以使接收的电流或电压的波动平滑。
优选地，该至少一个线圈被置放在初级侧导体配置上面仅有几公分处，因为在初级和次级线圈之间的磁耦合将因距离增加而减少。例如，至少一个线圈被置放在不高于地面上10公分处，优选地不多于5公分并且优选地在地面上2-3公分处。尤其是，这适用于导体配置被布置在地下的情况。导体配置线路可被布置在地面之下不多于2公分处，优选地不多于1公分。
优选地，接收所输送能量的接收装置可在垂直方向上移动，使得其可处于接近地面的位置并且当接收装置不被使用时，其可被提升至较高的位置。
优选地，接收装置包括多个线圈，其被配置在行进方向的不同位置。例如，线圈之间的距离可以等于沿着轨道的不同相的导体配置的距离，其中这些部分是横交于行进方向而延伸的部分。但是，并不必须将不同的车辆线圈放置在与如同这些部分的距离的彼此相同的距离处。
附图说明
现将参考附图描述本发明的实施例以及范例。附图示出：
图1示意地示出沿着轨道延伸的三相导体配置；
图2示出经由依据图1的三相配置的交变电流作为时间函数的视图；
图3示出磁场的磁力线，该磁场利用依据图1的导体配置产生，同时车辆的接收装置位于导体配置的所示区域上方，其中磁场分布的进行方向在图面上从右至左或从左至右延伸；
图4示出磁场的一区域的另一视图，该磁场在负载连接至车辆中的接收装置时由导体配置而产生；
图5示意地示出由导体配置产生的磁波沿着轨道的移动以及示出由于车辆在轨道上的移动而导致的接收装置的移动；
图6示出具有用于三个不同相的线圈的车辆的接收装置的电路图，其中该接收装置连接至AC/DC转换器；
图7示出在导体配置沿其延伸的轨道上行进的轨道车辆；
图8a-c示出轨道车辆在轨道上行进的情况的三个连续时间点，其中该轨道被提供导体配置的多个连续线路段(segment)，其中线路段可被导通和断电以用于提供能量给予车辆；
图9示出与图8所示出的配置类似的配置，包括沿着轨道的导体配置的电路图，其中该导体配置包括可被导通及被断电的线路段；以及
图10示出与图1中示出的配置类似的配置，示意地示出在铁路的两个轨道之间的导体配置；
图11示出具有AC电源供应线路以及用于连接在段之间的接口与供应线路的开关的配置；
图12示出一优选配置，其具有用以输送电能至车辆的段，其中这些段经由位于这些段之间接口处的逆变器(inverter)而连接至直流电源供应线路；
图13示意地示出沿着具有多个连续段的轨道行进的轨道车辆，其中逆变器配置在两个连续段之间的各接口处；
图14示出与图12所示的配置类似的配置，说明了第一时间点的操作状态；
图15示出图14的配置在车辆的接收装置沿着这些段的其中之一行进并且一连续段的操作已预备时的时间点；
图16示出图14和15的配置，其中接收装置已移动至该连续段并且在两个连续段之间的接口处的逆变器以相对于图15所示状态的不同操作状态操作；
图17示意地示出DC电源供应线路以及多个控制单元，用以控制示出控制器的第一操作状态的连续段之间的逆变器的操作；
图18示出处于第二操作状态的图17的配置；
图19示意地示出包括连续段的配置，其中用以携载交变电流的各相的段线路未彼此串联连接；以及
图20示出用以在连续段的其中之一中产生恒定交变电流的恒定电流源。
具体实施方式
图1示出一导体配置，其可沿着轨道位于地面之下，例如，沿着铁路的轨道(例如，参看图10示出的配置)。在后者情况下，图1中轨道从左方延伸至右方。图1示出的配置可以是沿着行进路线延伸的整个导体配置的多个段中的一个段。
图1应理解为是示意图。图1示出的导体配置包括在第一端部4a与第二端部4b之间(图1中自左方至右方或自右方至左方延伸的行进方向)延伸的三个线路1、2、3。每个线路包括横交于行进方向延伸的部分(section)。仅有线路1、2、3中的一些横向延伸部分以附图标记来表示，亦即，线路3的三个部分5a、5b以及5c，线路3的中另一些部分以″5″表示，线路2的一部分5x以及线路1的一部分5y。在最优选的情况中，图1中示出的配置12位于轨道地面之下，因而图1示出配置12的顶视图。这时，铁路的轨道可自左方延伸至右方，在图1中的顶部和底部，亦即，横向延伸的线路部分可完全地在由轨道形成的界限之内(同时参看图10)。例如，以图12-18示出的方式，三个线路1、2、3可经由逆变器连接至DC(直流)电流源，其中供应线路沿着车辆的行进路线延伸并且可以将电能馈送到其他段。
在图1示出的时间，正电流I1流经线路3。″正″表示，在图1中电流在段的端部4a、4b之间从左方流到右方。由于线路1、2、3是三相交变电流的相线路，因此其它电流的至少一个电流，在此是经过线路2的电流I2以及经过线路1的电流I3，为负；或者一般而言，在相反方向上流动。经过线路1、2、3的电流方向利用箭头来指示。
逆变器(图1中未示出)可布置在图1示出的三个线路1、2、3的每一端部。可同步逆变器以在段的相对端部产生电位的相位偏移。当图1所示的配置是整个导体配置的多个段的其中之一时，线路1、2、3也可连接至连续段的对应相线路(例如，如图12所示)。
横交于行进方向延伸的线路3的部分以及线路1、2的对应部分，优选具有相同宽度并且是彼此平行。实际上，优选地在三个线路的横向延伸部分之间的宽度方向上没有移位。这样的移位被示出在图1中以可辨识每一部分或每一线路。
优选地，每一线路沿着轨道遵循相同的弯曲状路线，其中线路在行进方向上移位横交于行进方向延伸的相同线路的连续部分之间距离的三分之一。例如，如图1中间所示出的，连续部分5之间的距离以TP表示。在这些连续部分5之间的区域内，另有两个部分，横交于该行进方向而延伸，亦即，线路2的部分5x以及线路1的部分5y。连续部分5、5x、5y的这一模式在行进方向上在这些部分之间以规定距离重复。
流经这些部分的电流的对应方向被示出在图1的左方区域中。例如，部分5a携带电流从配置12的第一侧A流至该配置的相对侧B。如果配置12被埋入轨道之下的地面中，或更一般而言，在水平平面中延伸，则侧A可以是轨道的一侧(例如，当从行进的车辆观看时，其是在行进方向的右手侧)，并且侧端B是相对侧(例如，在轨道的左侧)。
连续部分5b因此在相同时间携带电流，其是从侧B流动至侧A。线路3的下一个连续部分5c因此携带从侧A流至侧B的电流。所有这些电流具有相同尺度(size)；因为它们在相同时间被携带于相同线路。换言之：横向延伸的部分由在行进方向上延伸的部分彼此连接。
因由这一弯曲状的线路配置，由线路3的部分5a、5b、5c、…产生的磁场，产生电磁场的一列连续磁极，其中连续磁极(由部分5a、5b、5c、…产生)具有交错磁极性。例如，由部分5a产生的磁极的极性可在一特定时间点对应一磁偶极，其中，磁北极是面向上方并且磁南极是面向下方。同时，由部分5b产生的磁场的磁极性在相同时间以这样的方式取向，即对应的磁偶极是其南极向上且其北极向下。部分5c的对应的磁偶极以如部分5a的相同方式取向，并且以此类推。相同情况亦可应用于线路1和2。
但是，本发明也可覆盖仅有一相、有两相或有多于三相的情况。仅具有一相的导体配置可配置为图1中的线路3。线路3的端部因此可经由一相的逆变器连接至DC供应线路。例如，两相配置可由线路3和2构成，但是，两个线路(或一般而言：所有的线路)的横向延伸部分之间的距离优选地恒定的(即，在线路3的横向延伸部分到线路2的两个最接近的横向延伸部分之间的距离-在行进方向以及在相对方向上-是相等的)。
图10意图示出导体配置的一些示例性特点，例如，被示出在图1中的导体配置。仅有三个线路111、112、113(其可对应于图1的线路1、2、3)的部分被示出在图10中并且省略了至逆变器或者至连续段的线路的连接。
弯曲状的线路111、112、113位于用于铁路车辆(例如，区域性或本地性的火车，例如，有轨电车)的铁路的两个轨道116a、116b之间。″在…之间″的表述是相关于图10示出的顶视图。例如，线路111、112、113可以位于轨道116的水平线之下。
每一线路111、112、113包括线性部分，其横交于轨道方向，亦即轨道116的纵向方向延伸。这些横向延伸部分经由纵向延伸部分连接至相同线路的连续横向延伸部分，该纵向延伸部分则在轨道的纵向方向上延伸。横向地以及线性地延伸部分具有长度LB，其优选至少是轨道之间的距离RB的一半大。例如，距离RB可以是1m且横向延伸部分的长度可以是50cm或在50至75cm的范围中。
相同线路的横向延伸部分以及纵向延伸部分由弯曲部分彼此连接。例如，曲率对应于具有半径150mm的圆的曲率。
图10还示意地示出阴影区域118，其由行进于轨道116上的车辆的接收装置的线圈覆盖。该线圈的宽度等于该线路的横向延伸部分的长度。但是，实际上，优选地，这一宽度小于横向延伸部分的长度。这允许在横交行进方向的方向上线圈位置的一移位，如由阴影区域118下面的两个箭头以及直线所指示的。如果该移位未移动线圈超越横向延伸部分的界限，则这样的移位将不影响利用线圈的能量接收。
从图2所示出的随时间变化的视图可知，经过图1的相1、2、3的电流可以是传统的三相交变电流的相电流。图2中的L1、L2、L3表明弯曲状线路1、2、3形成电感。
如图2所示，电流的峰值电流值可以是分别在300A至-300A的范围中。但是，较大或较小的峰值电流也是可能的。300A峰值电流足以提供推进能量至有轨电车以使该有轨电车沿着数百米至数千公里的轨道，例如在城市的具有历史意义的市中心内移动。此外，该有轨电车可从车上能量存储器，例如传统的电化学电池配置和/或超级电容配置提取能量。一旦有轨电车离开市中心且连接至架空线路，该能量存储器即可再次完全地充电。
图3的弯曲线是由图1中示出的线路1、2、3的部分产生的磁场的磁力线。图3示出对应至图2的时间刻度″0″、″30″、″60″、″90″的四个不同时间点的情况。图2的时间刻度也可解释为示出电流的正弦形态的角度的刻度，这意味着图2示出一个完全周期的电流形态，即，在″0″处的周期开始的电流值与在″360″处的周期结束的值相同。如果在本说明书中使用术语“相位偏移”，则指的是交变电流的相位(例如，如图2所示)或者对应的交变电压的相位。相反，并不意味着(连接至段的)逆变器的切换动作以及交变电流的相应波动或“纹波”(图2中未示出)。然而，交变电流并不必须是正弦电流。其他波形也是可行的，例如矩形波。
图3的四个部分视图的左方，示出线路1、2、3的横向延伸部分的相交部分。附图标记″I1″指示流经线路1的横向延伸部分的电流I1，且以此类推。这些横向延伸部分垂直于图3的图像平面而延伸，其中该图像平面是经由图1的配置12的垂直剖面，其中图1和图3的图像平面彼此垂直，并且其中图3的图像平面在行进方向上延伸，将图1的部分5切割为两半。在图3的上方区域中，电磁线圈7被示意地示出为平坦的矩形框式区域。铁磁性脊部(backbone)8位于这些线圈7的顶部上，以便约束以及转向磁力线，线圈7是用以从配置12接收能量的车辆接收装置的部分。这些脊部8具有电磁体的磁心的功能。
图4示出与图3示出相似的视图。但是，该图意欲示出车辆(其在轨道上行进)中的线圈在轨道的导体配置中感生出电流的假设情况。除了图3之外，图4还示出经由线圈7的区域7a、7b、7c、7d中的电导体41a、41b的相交部分。在区域7a、7b中，向上取向超出图4的图像平面以外的电流，在示出的时间点时流动。在图4右手侧，示出线圈7的区域7c、7d，电流向下指向而进入图4的图像平面中，如叉线所示。由线圈7产生的电磁场(由图4中的磁力线所示出)，对称于部分7b和7d的边缘线，因为部分7a至7d中的电流量也是对称于该边缘线。
图5示出沿着垂直延伸且在行进方向上延伸的剖面的另一切割图。图5上半部分中示出，位于横交于行进方向而延伸的线路1、3、2部分中的线路1、3、2的导线或导线束。总体上，图5中至少部分示出了横交于行进方向而延伸的配置12的7个部分。该列的第一、第四以及第七部分(自左方至右方)属于线路1。因为经过部分5b(图5中的第四部分)的电流I1的方向是相对于经过部分5a、5c(图5中的第一和第七部分)的电流I1的方向，并且因为电流I1、I3、I2是交变电流，所以产生的电磁波以速率vw在行进方向上移动。该电磁波以9表示，配置12的电感以Lp表示。
图5的上半部分的截面部分代表在行进方向上且以速率vm行进的车辆接收装置，并且图5顶部的″2TP″表明图5示出配置12的一线路段，其长度等于一线路(此处是线路1)的三个连续横向延伸部分之间的距离的2倍。
图6示出可位于在轨道上行进的车辆中或下方的配置的电路图。该配置包括用以从轨道接收电磁场以及用以由此产生电能的三相接收装置。该接收装置包括用于各相1a、2a、3a的一个线圈或多个线圈的配置，其中线圈以L71、L72、L73表示(方块201)。在所示的实施例中，相1a、2a、3a一起连接至公共星点71。相1a、2a、3a的漏电感(在图6中未分开示出)由电容C71、C72、C73来补偿，如在方块202中示出的。
接收装置201、202的输出侧连接至AC/DC(交流/直流)转换器203，其中相电流Is1a、Is2a、Is3a在图6中示出。转换器203的DC侧连接至中间电路的线路76a、76b。线路76a、76b经由以″204″所指示的平滑电容C7d彼此连接。可在车辆内被提供能量的电气负载在″205″以电阻RL表示，其可连接至中间电路的线路76a、76b。″Ud″表明负载RI可导致一电压降，其中Ud是例如中间电路中的电压。
图7示出轨道83(此处：具有两条轨道的铁路轨道)，其由有轨车辆81，例如区域公众输送火车或有轨电车所占据。
所示出的配置包括用以产生电磁场的电导体配置，从而将能量输送至轨道上的车辆。导体配置89被示意地示出。例如，该导体配置可以被设计为如图1中所示的。该导体配置89(并且这不仅仅应用于图7中所示出的范例，亦可应用于其它配置)可位于地面之下或之上。尤其是，在具有两个轨道且轨道车辆的轮子可在其上滚动的铁路的情况中，该导体配置可位于铁路枕木的水平面上的轨道之间的地面上，或部分地位于地面上但是在铁路枕木之下。例如，如果铁路枕木是由混凝土制成的，则用以支撑轨道的枕木或其它构造可包括孔和/或腔，导体配置的一个或多个线路可延伸通过该孔和/腔。因而，铁路构造可用于将线路保持为所需的弯曲形状。
有轨车辆81包括在其底面且用以接收由导体配置89产生的电磁场的接收装置85。接收装置85电连接至车体上的电气网络86，以使得在接收装置85中感生的能量可分布在车辆81内。例如，在具有轮子88a、88b、88c、88d的转向架780a、780b中，用以驱动推进马达(未示出)的辅助装置90以及推进单元80、84可连接至分配网络86。并且，能量存储器82，例如电化学能量存储器或电容器的配置，例如超级电容，也可连接至该分配网络。因此，能量存储器82可通过由接收装置接收的能量进行充电，尤其是在轨道上的车辆81停止期间。当车辆81在轨道上移动时，移动车辆81所需的一部分推进能量可从能量存储器82提取，并且同时，由接收装置接收的能量也可对该推进作出贡献，亦即，可以是部分的推进能量。
图8a-c示出包括可被导通及断电的部分的导体配置112的概念，其中仅有被导通的部分产生电磁场，以便将能量输送至轨道上的车辆。图8的范例示出五个段T1、T2、T3、T4、T5，其沿着轨道配置成一列连续段。
车辆92，例如有轨电车，在轨道上行进。在车辆92的地面之下提供两个接收装置95a、95b，用以接收由这些段产生的电磁场。接收装置95a、95b可以是冗余装置，其中这些装置中只有一个是操作车辆所必需的。这增加操作可靠性。但是，装置95a、95b也可以是非冗余装置，其可同时产生操作车辆的能量。但是，其可在装置95中的至少一个不产生能量时的情况中发生。取代两个接收装置，车辆可以包括更多的接收装置。
下面的描述关于所有的这些情况，并且此外关于车辆仅具有一个接收装置的情况。
依据图8示出的范例，车辆从左方移动至右方。在图8a中，车辆92占据元件T2、T3上方的轨道并且部分地占据元件T1和T4上方的轨道。一个接收装置或多个接收装置95通常位于完全由车辆所占据的元件上方。因为，在纵长方向上接收装置至车辆的最接近的尾端之间的距离大于导体配置112的各段长度。
在图8a的情况中，元件T2、T3被导通且所有其它元件T1、T4、T5被断电。图8b中，车辆92完全地占据元件T2、T3上方的轨道并且几乎完全地占据元件T4上方的轨道，元件T2已被断电，因为接收装置95已离开元件T2上方的区域，并且一旦车辆完全占据元件T4上方的区域时，元件T4即被导通。在元件T4导通时，这一状态在图8c中示出。但是，此时，元件T3已被断电。
图9示出与图8所示类似的配置。实际上，其可以是与图9所示相同的配置的不同视图。但是，图9示出该配置的另外的部分。用以产生电磁场的导体配置的各连续段103a、103b、103c，经由用以在该段中产生交变电流的一个单独的逆变器102a、102b、102c，连接至DC供应线路108。连续段103a、103b、103c彼此串联电连接。段103a、103b、103c的线路的一个端部连接至各自的逆变器102a、102b、102c。在该段的另一端部，线路可连接至公共星点。但是，图9未示出优选实施例。
图11示出电路图。用以产生电磁场的电导体配置的一列连续段137、138、139部分地示出于该图中。仅有一段完全被示出，亦即，段138。这些段137、138、139各包括三个相线路135a、135b、135c。这些相线路135可以，例如，以图1中所示出的方式实现。尤其是，不论在连续段137、138、139之间的接口如何，连续段137、138、139的相线路的横向延伸部分可以在行进方向(如图11中自右方至左方或自左方至右方)以恒定距离布置。下面将更详细地说明这些接口。
各段137、138、139的各相线路135包括位于相线路135的端部且用以补偿相线路135电感的电容140。因此，阻抗是零。
在连续段137、138、139之间的接口处，各相线路135连接至AC电源供应线路130的三个交变电流线路131a、131b、131c的其中之一。这些连接以附图标记132a、132b、132c表示，并且这些连接132中的每一个包括用以导通以及切断相线路135和交变电流线路131之间的连接的开关133。但是，这些开关133仅当段137、138、139的其中之一的操作开始或停止时才操作(即，导通或切断)。
并且，在各情况下，这些连接132中的每一个经由开关134连接至公共星点136。因此，位于特定接口处的开关133可被切断，但是该星点开关134可被导通。因此，相线路135在该接口处短接并且可在段的相对端部被馈送交变电流。
但是，如前所述，本发明提出不使用交变电流线路130，而使用如图12示出的直流电源供应线路。DC供应线路的正以及负线路以附图标记141a、141b表示。实际上，这些线路141的其中之一可由接地，例如利用铁路的铁轨来实现。
图12示出的电路图关于段137、138、139而言与图11所示的配置相同。图11和12中使用相同的附图标记表示。
相对于图11，在这些段137、138、139与DC电源供应线路141a、141b之间的接口的连接是不同的。在各情况下，各相线路135经由一个开关147、148连接至DC供应线路141上的正和负电位。例如，相线路135a经由连接144a连接至正电位以及负电位。在连接144a内，相线路135a和正电位之间的开关以附图标记147表示，且在相线路135a和负电位之间的开关以148表示。相线路135b、135c至正和负电位(线路141a、141b)的连接144b、144c以相同方式构成。这一描述也适用于段137和段138之间的接口142。在段138和段139之间的接口处，相线路135和DC供应线路141之间的连接以附图标记145a、145b、145c表示。相线路135和线路141a的正电位之间的开关以149表示并且至负电位的开关以150表示。
因此，各接口142、143可通过操作开关147、148或149、150连接至供应线路141/与供应线路141断开连接。开关147、148与开关147、148的控制(图12中未示出)一起构成第一逆变器。以相同方式，开关149、150以及用以控制这些开关的切换操作的对应的控制构成在接口143处的第二逆变器。在逆变器的操作期间，逆变器的开关重复地被导通且被切断以在接口142、143处，即在这些段137、138、139的其中之一的端部产生所需的交变电流。例如，用以连接DC供应线路141至相线路135a的连接144a因此包括开关147和开关148的串联连接，其中在相线路135a以及开关147、148之间的接触点之间构成一连接。
如图13所示，多个段147a至147f可被配置成沿着车辆行进路线的连续段。该车辆可包括接收装置161，用以接收由一个或多于一个段157产生的电磁场。在图13示出的情况中，接收装置161被布置在段157c上方且至少段157c被操作以产生电磁场并且提供电能至车辆。并且，车辆可包括能量储存器163a、163b，如果没有从段157接收足够电能的话，则可使用能量储存器来操作该车辆。
在两个连续段157之间的各接口处，提供逆变器152a至152e。例如，逆变器152可依据图12的电路图来实现。
DC电源供应线路141a、141b也被示出在图13中。其被连接至能量源151，例如，用以产生直流电的电站。
接下来，将结合图14-16描述依据本发明的用以操作配置的一系列操作动作。图14-16所示出的配置与图12所示出的配置类似。仅有的区别在于，图14-16完全示出了两个连续段138、139以及它们至邻近段的各自接口。图14-16所示出的三个接口处的逆变器以Inv1、Inv2、Inv3表示。这些逆变器的构造将参考图12描述。
在图14所示的情况中，车辆的接收装置161沿着行进路线的部分行进并且这一部分由于行进方向上的段138的延伸定义。图14中接收装置161自左方移动至右方。段138的开始端由至段137的接口(其中逆变器Inv1被布置)来定义。段138的末端由至段139的接口(其中逆变器Inv2被布置)来定义。以相同方式，段139(其是段138的邻近段)的开始端由逆变器Inv2的位置来定义而段139的末端由逆变器Inv3的位置来定义。
并且，图14示意地示出由逆变器Inv1产生的作为时间的函数的电位(图形170a)并且还示出由逆变器Inv2产生的作为时间的函数的电位(图形170b)。上方线路(在图14范例中，其是矩形交变电压线路，但其也可以是其它形状的交变电压线路)以字母A表示，表明这一电位可在相线路135a的接口的点A处测量。以相同方式，点B(相线路135b的接口点)的电位，以及点C(相线路135c的接口点)的电位，示出于图形170a。图形170b示出逆变器Inv2的对应的接口点A′、B′、C′的电位。
图形170用于示出在逆变器Inv1、Inv2之间的相位偏移。在图14的时间，这一相位偏移是180°，其意味着在点A以及在点A′的电位具有相同的绝对值，但是，当对于点A为正时，则对于点A′为负，反之亦然。这也适用于点B、B′以及C、C′的其它相位。因为由逆变器Inv1、Inv2产生的交变电压是三相交变电流，三个相之间的相位偏移是120°。更一般而言，连续段之间的接口的逆变器产生交变电压，该电压优选具有恒定时间周期以及恒定峰值电压。在两个峰值电压之间的中间电压电平对于各相在图形170中示出如水平线。
一段或一列段的相对端部的电位之间的相位偏移不必然是180°，以在该段或该列连续段中产生交变电流。通过控制该相位偏移，可以控制经过该段的交变电流的峰值以及平均值。例如，为安全理由，降低的峰值电流可能是所需的。
除了图14所示出的之外，不仅是只有一段可以上述方式来操作(即，通过在该段的相对端部产生电位的相位偏移)，而且也可以这一方式操作两个或更多的连续段。在此情况中，在该列连续段的一个端部操作一个逆变器并且在该列连续段的相对端部操作一个逆变器就足够了。例如，为了操作这些段138、139，逆变器Inv3可以与逆变器Inv2的相同方式操作，如图14所示的，并且逆变器Inv2可在相同时间被切断(即，不被操作)。
返回至图14示出的情况，接收装置161自左方移动至右方。当接收装置161接近段138的端部时(图15)，逆变器Inv3的操作开始。图形170c还示出在逆变器Inv3的位置的接口点A″、B″、C″作为时间的函数的电位。由逆变器Inv2、Inv3产生的电位之间没有相位偏移。因此，只要逆变器Inv2被操作，在段139两端将没有电压并且没有电流流过段139。
当接收装置161到达段138、139之间的接口时(或在刚到达该接口之前)，逆变器Inv2的操作被停止，即逆变器Inv2的所有开关保持打开。因此，通过连续段138、139建立交变电流。
当接收装置161已到达段139时，逆变器Inv1可被切断。为了备妥这情况，首先逆变器Inv2再次被导通，但是相对至逆变器Inv1不具有相位偏移。换言之，如图16所示，由逆变器Inv1、Inv2产生的电位是相同的。因此，经过段138的交变电流停止流动。在下一个步骤，逆变器Inv1可被切断。
一旦接收装置161接近逆变器Inv3所处的接口，即可对下一个连续段139a重复参照图14-16描述的过程。
参照图17和18，将描述如何实现不同逆变器，例如图14-16的逆变器之间的同步的范例。
图17示意地示出DC供应线路141，其沿着行进路线(自左方至右方或自右方至左方)延伸。连续段之间的接口191、192、193以实心小圆点以及附图标记191、192、193标示。在各接口191、192、193处，DC供应线路141与控制器175、176、177之间存在连接。控制器控制位于接口191、192、193处的逆变器(图17和18图中未示出)的操作。各控制器包括用以控制逆变器的各自开关的功率部分175a、176a、177a。
并且，图17和18示出同步链路178，其可以是数字数据总线。该链路178也沿着行进路线延伸，并且包括连接至各控制器175、176、177的连接178a、178b、178c。连接178设计为从链路178输送同步信号至控制器175、176、177。此外，还具有从各控制器175、176、177至链路178的连接。这一反向连接以179a、179b、179c表示。实际上，连接178、179可由控制器和链路之间的相同数据接口来实现。连接179用于从控制器输送信号至链路，并且因而输送至连接至链路178的其它控制器。
图17所示出的操作状态中，控制器175是主控制器，其经由连接179a以及经由链路178而输出同步信号至其它控制器176、177，以在每次操作时使所有控制器的操作同步。
为了降低不同控制器的同步信号处理的延迟或计算误差，主控制器175还从链路178接收同步信号，即接收由其本身输出的信号。因此，在所有转换器中的同步信号的处理是相同的。
如果其它逆变器的操作应以相位偏移或无相位偏移执行，则主控制器175也可输出信息至其它控制器。
例如，在图15示出的情况中，控制器175可以是逆变器Inv1的控制器，控制器176可以是逆变器Inv2的控制器且控制器177可以是逆变器Inv3的控制器。控制器175输出同步信号至逆变器Inv2、Inv3的控制器，且也输出信息至逆变器Inv2和Inv3，使得操作将以180°的相位偏移被执行。或者，关于相位偏移的信息可与同步信号一起传送至其它控制器。如果由这些控制器之间的同步信号的传送所导致的延迟是恒定的，则关于相位偏移的信息也可使用脉冲信号来传送，即通过脉冲信号的时序传送。各脉冲信号可被解释为时钟信号，并且接收控制器可使控制与时钟信号的接收同步。
图18示出图17的配置的不同操作状态。此时，在由控制器175控制的逆变器与由控制器176控制的逆变器之间的段可能已被断电。因此，控制器175不再是主控制器。因为由控制器176控制的逆变器仍然在操作，该控制器176已取代主控制器的工作，即当控制器175所控制的逆变器的操作停止时，将相应的消息从控制器175经由链路178传送至控制器176。因此，控制器176经由连接179b以及经由链路178将同步信号输出至其它控制器。
当接收到同步信号时，在一时间操作的各控制器将输出信号至控制器功率部分或直接将所接收的同步信号传送至功率部分。
图19示出在图的顶部的轨道车辆214。车辆214，例如有轨电车，包括用以从轨道的段211接收电磁能量的两个接收装置218a和218b。该图示出总共7个连续段211a-211g的至少一部分，虽然，实际上通常有更多的连续段。在图19示出的时间时，这些段的其中三个段，即段211b、211c和211d是致动的，即这些段的线路携载交变电流，因而产生用以将电磁能量输送至车辆214的接收装置218的电磁场。这些段的每一个包括三个线路并且当致动时各线路携载三相交变电流的其中之一。
各段211经由恒定电流源A1、B1、C1连接至DC供应线路213a、213b，如图20所示出。配置A1、B1、C1，例如可被安装在单个盒子中。如图19所示，DC-供应线路213连接至供电站215，其传送所需的DC电流至DC供应线路213。恒定电流源A1、B1、C1包括具有用于连接DC供应线路213a、213b的连接的逆变器C1。这些连接与电感219a、219b组合。电感219的初级侧连接至分别的DC线路213并且电感219的次级侧连接至用以产生交变电流的三个相的三个电流路线221a、221b、221c。各电流路线221包括两个彼此串联连接的半导体功率开关，并且交变电流线路连接至各自电流路线中的开关之间的一点。关于该半导体开关以及电流路线，逆变器可以是传统的三相逆变器，并且，因此本领域技术人员应已知其进一步的细节。
但是，在包括两个彼此串联连接的电容223a、223b的电感219的次级侧之间具有进一步的连接。电容223之间的点经由(在各情况中)至少一个第一电感225a、225b、225c而连接至各交变电流线路。并且，两个电容223之间中的该点经由第二电容227a、227b、227c而连接至各交变电流线路216a、216b、216c中的另一点。这些连接点位于交变电流线路216a、216b、216c中的电感226a、226b、226c的相对端，其中另一连接端是关于第一电容225a、225b、225c连接至交变电流线路216a、216b、216c的连接。第一电容225连接至交变电流线路路216的这些连接示出在图20中的方块B1内，并且第二电容227连接至交变电流线路116的这些连接示出在图20中的方块A1内。方块A1还包括电感226。
方块A1、B1构成包括补偿电容器的所谓6-极滤波器，其中该补偿电容器补偿产生初级侧电磁场的段中的线路的电感。
当操作时，即当逆变器C1的半导体开关重复被导通且被切断时，恒定电流源产生具有恒定有效平均值的交变电流，该交变电流与因此在段211内产生且被传送至车辆214的接收装置218的功率无关。

Claims (18)

1.一种用于向车辆(81；92)，尤其是诸如轻轨车辆之类的有轨车辆，输送电能的系统，其中
-所述系统包括用于产生交变电磁场且从而将所述能量输送至所述车辆(81；92)的电导体配置(12)，
-所述电导体配置(12)包括至少一个交变电流线路(1、2、3)，其中各交变电流线路(1、2、3)适于携载交变电流的一相，
-所述导体配置包括多个连续段(T1、T2、T3、T4、T5)，其中所述段(T1、T2、T3、T4、T5)沿着所述车辆的行进路线延伸，各段(T1、T2、T3、T4、T5)包括所述至少一个交变电流线路中的每一个交变电流线路的一个部分，
-所述系统包括用于将电能供应至所述段(T1、T2、T3、T4、T5)的直流供应线路，
-各段经由至少一个逆变器连接至所述供应线路，所述逆变器适于将由所述供应线路携载的直流电流换流为由所述至少一个交变电流线路携载的交变电流。
2.如前述权利要求所述的系统，其中，所述逆变器包括相位开关，其适于重复地将所述供应线路与一相的交变电流线路连接/断开连接，从而产生所述交变电流。
3.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中，连续段中用于携载交变电流的同相的相应部分彼此电隔离。
4.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述导体配置的配置方式使得一次可操作至少两个连续段(T1、T2、T3、T4、T5)，其中所述连续段中用于携载交变电流的同相的相应部分彼此串联连接。
5.如权利要求1、2或4所述的系统，其中，第一逆变器将所述供应线路连接至一段的所述部分的第一端部且第二逆变器将所述供应线路连接至相同段的所述部分的第二端部或一连续列的段的所述部分的第二端部，其中所述第一端部以及所述第二端部是该段或该列段的相对端部。
6.如前述权利要求所述的系统，其中，所述系统适于以相对于彼此的预定相位偏移操作所述第一逆变器以及所述第二逆变器，从而产生跨该段或该列段的交变电压，所述交变电压使相应的交变电流流经该段或该列段。
7.如前述权利要求所述的系统，其中，所述系统适于启动第三逆变器的操作，以便使所述交变电流流经一延伸列的连续段，其中所述第三逆变器将所述供应线路连接至另一段的部分的第三端部，其中所述第三端部被定位为沿着所述轨道比所述第二端部更远离所述第一端部且被定位于所述延伸列的连续段的端部，并且其中所述系统适于将所述第三逆变器与所述第二逆变器同步，以使得无相位偏移地操作所述第二逆变器和所述第三逆变器。
8.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述段(T1、T2、T3、T4、T5)短于所述行进方向上的车辆(81；92)的长度，并且其中所述系统适于仅在车辆(81；92)正在占据所述段(T1、T2、T3、T4、T5)所位于的行进路线的相应部分时操作所述段(T1、T2、T3、T4、T5)。
9.如前述权利要求所述的系统，其中，所述系统适于仅在车辆(81；92)完全占据所述行进路线的相应部分时操作所述段(T1、T2、T3、T4、T5)。
10.一种用于向车辆(81；92)，尤其是诸如轻轨车辆之类的有轨车辆，输送电能的方法，其中
-由电导体配置(12)产生电磁场，从而向所述车辆(81；92)输送所述电能，
-通过引导交变电流经过所述电导体配置的连续段的至少一段来产生所述电磁场，其中所述段(T1、T2、T3、T4、T5)沿着所述轨道延伸，
-通过操作或不操作多个逆变器中的至少两个，将所述交变电流限制于所述电导体配置的特定段(T1、T2、T3、T4、T5)或所述电导体配置的特定列的连续段(T1、T2、T3、T4、T5)，在各情况下，所述逆变器将直流供应线路连接至两个连续段(T1、T2、T3、T4、T5)之间的一个接口，以便在所述车辆的行进路线的限制区域中产生所述电磁场。
11.如前述权利要求所述的方法，其中，至少两个连续段(T1、T2、T3、T4、T5)同时被操作，其中所述连续段(T1、T2、T3、T4、T5)中用于携载交变电流的同相的线路(1、2、3)的相应部分彼此串联连接。
12.如前述权利要求中的一项所述的方法，其中，沿着所述行进路线的所述段(T1、T2、T3、T4、T5)的长度短于所述行进方向上的车辆(81；92)的长度，并且其中所述段(T1、T2、T3、T4、T5)仅在车辆(81；92)已经正在占据所述段(T1、T2、T3、T4、T5)沿其延伸的所述行进路线的相应区域时被操作。
13.如前述权利要求所述的方法，其中，所述段(T1、T2、T3、T4、T5)仅在车辆(81；92)完全占据所述行进路线的所述相应区域时被操作。
14.如前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在用于接收所输送的能量的车辆(81；92)的接收装置进入所述段(T1、T2、T3、T4、T5)沿其延伸的所述行进路线的所述区域之前，使段(T1、T2、T3、T4、T5)导通。
15.如前述权利要求中的一项所述的方法，其中，通过重复闭合以及打开相位开关来操作所述逆变器，从而将所述供应线路与一相的所述交变电流线路连接/断开连接，从而产生所述交变电流。
16.如前述权利要求中的一项所述的方法，其中，操作第一逆变器，该第一逆变器将所述供应线路连接至一段的第一端部，并且操作第二逆变器，该第二逆变器将所述供应线路连接至该相同段的第二端部或将所述供应线路连接至包括该段的一连续列的段的第二端部，其中所述第一端部以及所述第二端部是该段或该列段的相对端部。
17.如前述权利要求所述的方法，其中，以相对于彼此的预定相位偏移操作所述第一逆变器以及所述第二逆变器，从而产生跨该段或该列段的交变电压，所述交变电压使相应的交变电流流经该段或该列段。
18.如前述权利要求所述的方法，其中，启动第三逆变器的操作，以便使所述交变电流流经一延伸列的连续段，其中操作所述第三逆变器以将所述供应线路连接至另一段的部分的第三端部，其中所述第三端部被定位为沿着所述轨道比所述第二端部更远离所述第一端部且被定位于所述延伸列的连续段的端部，并且其中将所述第三逆变器与所述第二逆变器同步，以使得无相位偏移地操作所述第二逆变器和所述第三逆变器。
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