DE3431934A1

DE3431934A1 - Stromversorgungseinrichtung fuer ein linearmotortransportsystem

Info

Publication number: DE3431934A1
Application number: DE19843431934
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Isaka; Kiyoshi Katsuta Nakamura; Toyoharu Hitachi Uchiyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1985-03-14
Also published as: US4689530A; JPS6051495A; US4721892A; CA1235732A; DE3431934C2; JPH0667050B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Linearmotorstromversorgungseinrichtung in einem Linearmotorantriebssystem für eine Eisenbahn der Magnetschwebebauart.

Es wurden verschiedene Arten von Antriebssystemen für einen bodengebundenen Linearmotor ^der Primärbauart oder Linearmotor mit langgestrecktem Stator vorgeschlagen, in denen ein Supraleitungselektromagnet als Peldsystem auf einem Fahrzeug befestigt ist, das ein sich bewegender Körper ist, wobei auf dem Gleis eine Antriebsspule vorgesehen ist. Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel einer herkömmlichen Stromversorgungseinrichtung für einen Linearmotor, wie sie zum Beispiel in der US-PS 4 068 152 und 4 348 618 beschrieben ist. Die auf dem Gleis vorgesehene Antriebsspule ist in eine Anzahl von LinearmotoreinheLterLMI, LM2, LM3 ... unterteilt, Jede Einheit ist länger als die Länge jedes Fahrzeugs TR. Die jeweiligen Enden der Einheiten sind abwechselnd mit einer Stromzuleitung FA für eine Gruppe A und mit einer Stromzuleitung FB für eine Gruppe B über entsprechender Stromzuleitungsabschnittsschalter S1, S2, S3 ... verbunden. Das andere Ende jeder Linearmotoreinheit ist mit einem Stromrückleitung FN verbunden, die für die Gruppen A und B gemeinsam vorgesehen ist. Die Stromzuleitungen Fa und FB sind mit den jeweiligen Ausgängen von Leistungswandlern PCA und PCB, zum Beispiel Cyclokonverter, Inverter oder dgl., über Schalter SLA bzw. SLB verbunden. An jedem Fahrzeug TR ist ein Supraleitungselektromagnet SCM befestigt. Wenn auch die Antriebs- , spule für jeden Linearmotor aus Dreiphasenwicklungen besteht, ist in der Zeichnung der Einfachheit wegen nur eine einzige Phasenwicklung dargestellt.

Bei einer solchen Anordnung und unter der Bedingung, daß die Schalter SLA und SLB an der Ausgangsseite der Leistungswandler geschlossen sind/ werden die Schalter S1, S2, S3 aufeinanderfolgend auf EIN oder AUS geschaltet, wenn sich das Fahrzeug TR bewegt, um hierdurch das Fahrzeug kontinuierlich anzutreiben. Das Verfahren für den EIN-/AUS-Betrieb dieser Schalter ist in der angegebenen US-PS 4 348 618 beschrieben.

Bei der herkömmlichen Linearmotorstromversorgungseinrichtung der oben beschriebenen Art waren viele Probleme zu lösen, nämlich eine Verringerung des Umfangs der bodengebundenen Stromversorgung eine Verringerung der Änderungen der Antriebskraft und Änderungen der Leistung an der Leistungsaufnahmeseite der Leistungswandler, wenn ein Fahrzeug über zwei benachbarte Linearmotoreinheiten fährt, eine Umschaltung jedes Zuleitungsabschnittsschalters zur Verbindung jeder Linearmotoreinheiten mit einem zugehörigen Leistungswandler usw. Diese Probleme wurden vollständig oder teilweise gelöst. Wenn auch die Lösung dieser Probleme wichtig war, war es jedoch beim praktischen Gebrauch unbedingt erforderlich, eine Stromversorgungseinrichtung vorzusehen, die so arbeitet, daß das Fahrzeug selbst in dem Fall fährt, wenn ein Fehler in einem Teil der Stromversorgungseinrichtung auftritt, die durch die oben angegebenen Leistungswandler, die Stromzuleitungsabschnittsschalter, die Linearmotoreinheiten usw. gebildet ist.

Wenn zum Beispiel in einer solchen Stromversorgungseinrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, im Leistungswandler PCA ein Fehler auftritt, wird es unmöglich, Strom zu den Linearmotoreinheiten LM1, LM3. .... der Gruppe A zu liefern. Demnach wird .das Fahrzeug in dem Linearmotorabschnitt, in dem die Stromversorgung unterbrochen ist, mit keiner Antriebskraft beliefert, so daß es in den Auslaufzustand gelangt. Das heißt, dem Fahrzeug wird nur eine intermittie-

rende Antriebskraft durch die Linearmotoreinheiten LM2, LM4.. der anderen Gruppe B erteilt, was eine sehr unbequeme Fahrt ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Linearmotorstromversorgungseinrichtung, in der es' möglich ist, ein Fahrzeug dadurch kontinuierlich fahren zu lassen, daß ihm eine Antriebskraft kontinuierlich selbst dann zugeführt wird, wenn in einem Teil der Stromversorgungseinrichtung ein Fehler auftritt, wodurch der Fahrtbetrieb des Linearmotorfahrzeugs verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema einer herkömmlichen Linearmotorstromversorgungseinrichtung;

Fig. 2 und 3 Schaltschemata für ein grundlegendes Beispiel der Linearmotorstromversorgungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltschema für eine Anordnung und Verbindung der Antriebsspulen der Linearmotoreinheiten von Fig. 3;

Fig.5A und 5B eine Schaltungsanordnung eines Leistungswandlers, die in der Stromversorgungseinrichtung der Ausführungsform nach der Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs jeder Stromversorgungseinrichtung von Fig. 2 und 3;

_ 9 —

Fig. 7 ein Schaltschema einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs'der Ausführungsform von Fig. 7;

Fig. 9 ein Schema, das die Schaltung an der Wechselstromquellenseite der Leistungswandler bei jeder Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig.10 bis 13 Schaltschemata verschiedener Ausführungsformen nach der Erfindung;

Fig.14A und 14B detaillierte Schaltungsanordnungen für den Fall, daß die Leistungswandler der Ausführungsform von Fig. 13 normal arbeiten bzw. außer Betrieb kommen;

Fig.15 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Ausführungsform von Fig. 13;

Fig.16 ein Schaltschema einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig.17 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Ausführungsform von Fig.16;

Fig.18 ein charakteristisches Schema für die Antriebskraft in verschiedenen Betriebsarten jeder Ausführungsform von Fig. 13 und 16;

Fig.19 ein Schaltschema einer weiteren Ausführungsform der Erfindung:

Fig. 2 und 3 sind Schaltschemata, von denen jedes ein grundlegendes Beispiel der Linearmotorenergieversorgungseinrichtung nach der Erfindung zeigt. Fig. 2 und 3 zeigen somit

jeweils die Anordnung einer Ausführungsform der Linearmotoreinheit in einer Multiplex-Energieversorgungseinrichtung mit mehreren Energieversorgungssystemen in Fig. 1. Bei dieser Ausführungsform sind der Einfachheit wegen zwei Systeme dargestellt. Ferner sind bei diesen Ausführungsformen der Einfachheit wegen die Linearmotoreinheiten jedes Systems • nur in zwei Gruppen unterteilt.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Linearmotoreinheiten in der Linearmotorstromversorgungseinrichtung, in der ein Lineatmotorstromversorgungssystem in zwei Systemen gruppiert ist/ wenn eine Antriebsspule auf einem Gleis in zwei Lagen angeordnet ist. Das heißt, die Antriebsspuleneinheiten CX1, CX2 ... CXm sind in Reihe geschaltet und bilden eine zu einem X-System gehörende Linearmotoreinheit LMX1, während die Spuleneinheiten CY1, CY2 ... CYm in Reihe geschaltet sind und eine zu einem Y-Systern gehörende Linearmotoreinheit LMY1 bilden. Die auf diese Weise gebildeten und zum X-System gehörenden Linearmotoreinheiten LMX1, LMX2, LMX3 ... sind auf dem Gleis in einer Reihe angeordnet, während die zum Y-System gehörenden Linearmotoreinheiten LMY1, LMY2, LMY3 ebenfalls auf demselben Gleis in einer Reihe angeordnet sind und zwei Lagen von Linearmotoreinheitsreihen bilden. Die jeweiligen Enden der zum Y-System gehörenden Linearmotoreinheiten LMX1, LMX2, LMX3 ... werden abwechselnd über entsprechende Stromzuführungsabschnittschalter SX1,SX2, SX3 ... mit Stromzuleitungen FXA und FXB von A- bzw. B-Gruppen des X-Systems verbunden. In ähnlicher Weise werden die jeweiligen zum Y-System gehörenden Linearmotoreinheiten LMY1, LMY2, LMY3 ... über entsprechende Stromzuleitungsabschnittschalter SY1, SY2, SY3 ... mit Stromzuleitungen RYA. und FYB von A- bzw. B-Gruppen des Y-Systems verbunden. Die Stromzuleitungen FXA und FXB des X-Systems sind über entsprechende Schalter SLXA und SLXB mit den jeweiligen Ausgängen von Leistungswandlern PCXA und PCXB des X-Systems verbunden, während die Stromzuleitungen FYA und FYB des Y-Systeras über Schalter SLYA bzw. SLYB mit den jeweiligen

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Ausgängen von Leistungswandlem PCYA und PCYB des Y-Systems verbunden sind. Die jeweiligen anderen Enden der Linearmotoreinheiten der X- und Y-Systeme sind jeweils mit den entsprechenden Stromrückleitungen FNX und FNY

der X- und Y-Systeme verbunden. Die jeweiligen Stromversorgungssysteme für die X- und Y-Systeme gleichen grundlegend dem Stromversorguigssystem von Fig. 1. Das heißt demnach, daß bei der Ausführungsform von Fig. 2 im wesentlichen zwei Stromversorgungssysteme von Fig. 1 vorgesehen sind.

Bei der auf diese Weise angeordneten Ausführungsform werden die Linearmotoreinheiten LMX undLMY, bei denen sich ein Fahrzeug befindet, erregt und treiben das Fahrzeug so an,. daß die Stromzuleitungsabschnittschalter SX1, SX2 ... und die jeweiligen ausgangsseitigen Schalter SLXA und SLXB der Leistungswandler PCXA und PCXB des X-Systems und die Stromzuleitungsabschnittschalter SY1, SY2 ... und die jeweiligen ausgangsseitigen Schalter SLYA und SLYB der Leistungswandler PCYA und PCYB des Y-Systems aufeinanderfolgend auf EIN und AUS geschaltet werden, wenn sich das Fahrzeug unter der Bedingung bewegt, daß die ausgangsseitigen Schalter SLYA und SLYB der Leistungswandler PCYA und PCYB geschlossen sind. Der EIN/AUS-Vorgang der jeweiligen Strom-, zuleitungsabschnittschalter und der jeweiligen ausgangsseitigen Schalter der Leistungswandler in jedem der X- und Y-Systeme erfolgt durch eine Schaltersteuerschaltung SC . in derselben Weise wie in der oben angegebenen US-PS 4 348 618 beschrieben.

Fig. 3 zeigt in einer weiteren Ausführungsform die Anordnung der Linearmotoreinheiten in einer Linearmotorstromversorgungseinrichtung, in der eine Antriebsspule in einer Lage auf einem Gleis angeordnet und das Linearmotorstromversorgungssystem in zwei Teile unterteilt ist. Bei dieser Ausführungsform befindet sich eine gegebene Anzahl von Antriebsspuleneinheiten C1, C2 ..., Cm in einer Reihe und in einer Lage längs des Gleises. Diese Antriebsspuleneinheiten

sind abwechselnd in Reihe geschaltet zur Bildung einer Linearmotoreinheit LMX1 für eines der beiden Stromversorgungssysteme, d. h. das X-System, durch die in Reihe geschalteten Antriebsspuleneinheiten C1, C3 ... Cm-1 und zur Bildung einer weiteren Linearmotoreinheit LMY1 für das andere Stromversorgungssystem, d. h. das Y-System, durch die in Reihe geschalteten Antriebsspuleneinheiten C2, C4 ... Cm. Die auf diese Weise gebildeten Linearmotoreinheiten LMX1, LMX2, LMX3 ... des Y-Systems und LMY1, LMY2, LMY3 ... des Y-Systems sind mit den Leistungswandlern PCXA und PCXB des X-Systems und den Leistungswandlern PCYA und PCYB des Y-Systems in derselben Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 2 verbunden.

In jeder der Ausführungsformen von Fig. 2und 3 ist die Länge jeder Linearmotoreinheit so gewählt, daß sie kleiner als das Fahrzeug ist.

Wenn auch in Fig. 2 und 3 die Antriebsspule der Einfachheit wegen so dargestellt ist, als ob sie nur eine einzige Phase hätte, hat sie tatsächlich drei Phasen. Fig. 4 zeigt die Dreiphasenverbindung der Antriebsspule von Fig. 3, die aus den in einer Lage angeordneten Linearmotoreinheiten besteht. In Fig. 4 bestehen die jeweiligen Antriebsspuleneinheiten C1 , C2, C3, ...., Cm, Cm+1 aus dreiphasigen (U-, V- und W-Phase) Komponenten CU1, CV1, CW1; CU2, CV2, CW2; CU3, CV3,CW3; ... CUm, CVm, CWm; CUm+1, CVm-1, CWm+1, wobei diese Dreiphasenkomponenten der Antriebsspuleneinheiten längs des Gleises in einer Reihe angeordnet sind. Alle Phasenkomponenten der Antriebsspuleneinheiten C1, C3, C5 ..., Cm mit ungeraden Zahlen sind in Reihe geschaltet zur Bildung eines Linearmotoreinheit LMX1 des X-Systems mit einer gegebenen Abschnittslänge. Ein Ende jeder Phase der Linearmotoreinheit LMX1 ist mit dem Leistungswandler PCXA des X-Systems über den Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 und dem ausgangsseitigen Schalter SLXA des Leistungs-

Wandlers verbunden, während das andere Ende jeder Phase derselben mit dem neutralen Punkt LMNX der Y-Verbindung verbunden ist. Ähnlich hierzu sind alle Phasenkomponenten der Antriebsspuleneinheiten C2, C4 ... Cm+1 mit geraden Zahlen in Reihe geschaltet zur Bildung einer Linearmotoreinheit LMY1 des Y-Systems. Ein Ende jeder Phase der Linearmotoreinheit LMY1 ist mit dem Leistungswandelr PCYA des Y-Systems über den Stromzuleitungsabschnittschalter SY1 und dem ausgangsseitigen Schalter SLYA des Leistungswandlers verbunden, während das andere Ende jeder Phase derselben mit dem neutralen Punkt LMNY der Y-Verbindung verbunden ist. Auf diese Weise sind die jeweiligen AntriebsSpuleneinheiten für das X- und Y-System abwechselnd aufeinanderfolgend in einer Reihe angeordnet.

Da die abwechselnden Antriebsspuleneinheiten, d. h. C1, C3, C5 ... und C2, C4 ... in Fig. 4 in Reihe geschaltet sind (2:1 verschachtelte Verbindung), sind zwei Energieversorgungssysteme, d. h. das X- und das Y-System/ für die Linearmotoreinheiten gebildet. Wenn jedoch jede dritte der Antriebsspuleneinheiten, d.h. C1, C4, C7 (nicht gezeigt) ...; C2, C5 (nicht gezeigt), C8 (nicht gezeigt) ...; C3, C6 (nicht gezeigt), C9 (nicht gezeigt)..., in Reihe geschaltet sind (3:1 verschachtelte Verbindung), können drei Energieversorgungssysteme gebildet werden. Wenn demnach im allgemeinen jede N-te (N ist eine ganze Zahl, die nicht kleiner als 2 ist)der Antriebsspulen in Reihe geschaltet ist (N:1 verschachtelte Verbindung), können N Stromversorgungssysteme gebildet werden. .

Fig. 5A ist ein Schaltschema einer beispielsweisen Anordnung des dreiphasigen Leistungswandlers oder der dreiphasigen Leistungssystems von Fig. 4. Die in Fig. 5A gezeigte Leistung swandler schaltung besteht aus einem dreiphasigen Cyclokonverter, der durch drei Exnzelphasencyclokonverter CU, CV und CW gebildet ist. Die einen Ausgangsklemmen der Leitungswandlerschaltung sind mit dem Stromzuleitungen F

zu verbinden, während die anderen Ausgangsklemmen mit den Stromzuleitungen FN zu verbinden sind. Hierdurch wird die Schaltung für die Stromzufuhrquelle des dreiphasigen Linearmotors gebildet. Die Bezugszeichen Ir und SS bezeichnen einen Transformator bzw. einen Stromaufnahmepunkt.

Im Gegensatz zu Fig. 5A zeigt Fig. 5B als Beispiel eine Stromversorgungswandlerschaltung, in der ein herkömmlicher dreiphasiger Inverter INV ohne neutralen Punkt als Leistungswandler verwendet wird. In diesem Fall muß eine Thyristorschalterschaltung TS vorgesehen sein, die synchron mit der Aktivierung und Deaktivierung des dreiphasigen Inverters INV ein- und ausgeschaltet werden kann, um einen neutralen Punkt für die drei Antriebsspuleneinheiten vorzusehen.

Im folgenden wird anhand des Zeitdiagramms von Fig. 6 der Betrieb der auf diese Weise angeordneten Linearmotor-Stromversorgungseinrichtung beschrieben (als Beispiel sei hier die Einrichtung von Fig. 2 angenommen). Der Betrieb der Stromzuleitungsabschnittschalter und der ausgangsseitigen Schalter, der später noch erläutert wird, wird in Abhängigkeit von den Anweisungen einer Schaltersteuerschaltung SC erzielt. Es sei nun angenommen, daß alle Leistungswandler PCXA, PCXb, PCYA und PCYB normal arbeiten, alle Schalter SLXA, SLXB, SLYA und SLYB geschlosseil sind und alle Leistungswandler mit den Stromzuleitungen FXA, FXB, FYA und FYB verbunden sind.

In Fig. 6 bedeuten in jeder der jeweiligen Wellenformen der Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 ..., SX4, SY1 ... SY4 ein hohes und ein niedriges Niveau,daß ein Schalter sich in seinem geschlossenen bzw. offenen Zustand befindet. In jeder der jeweiligen Wellenformen der Leistungswandler PCXA, PCXB, PCYA und PCYB bedeutet ein hohes Niveau, daß ein Leistungswandler sich in seinem aktivierten Zustand befindet, d. h. in einem Zustand, in welchem eine Linearmotoreinheit nicht erregt ist, während ein niedriges Niveau be-

deutet, daß die Linearmotoreinheit aberregt ist. Das an jedem Teil mit hohem Niveau angegebene Bezugszeichen bezeichnet die Linearmotoreinheit, die zu dieser Zeit vom bezeichneten Leistungswandler erregt wird.

Unter der Annahme, daß sich das Fahrzeug TR gemäß Fig. 2 an den Linearmotoreinheiten LMXT und LMY1 befindet, befinden sich die Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 und SYI in ihrem geschlossenen Zustand, wobei die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 durch die Leistungswandler PCXA und PCYA der entsprechenden Gruppen jeweils so erregt werden, daß das Fahrzeug fährt. In diesem Zustand wurden die Stromzuleitungsabschnittschalter SX2 und SY2 der Linearmotoreinheiten LMX2 bzw. LMY2 der Vorwärtsgruppe B, in die das Fahrzeug als nächstes kommt, bereits geschlossen und haben die mit diesen Stromzuf ührungsabschnittschaltem verbundenen · Leistungswandler PCXB und PCYB ihre Stromzufuhr unterbrochen. Wenn das Fahrzeug eine Position unmittelbar vor den Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 erreicht, beginnen die Leistungswandler PCXB und PCYB, die sich in Bereitschaftsstellung befanden, mit ihrer Stromzufuhr und bewirken das Fließen eines Stroms in jede der Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 (zur Zeit (i) in Fig. 6). Somit werden die Linearmotoreinheiten, bei denen sich das Fahrzeug nun bewegt, und die Linearmotoreinheiten, in die das Fahrzeug als nächstes gelangt, aufeinanderfolgend kontinuierlich so erregt, daß dem Fahrzeug eine kontinuierliche Antriebskraft erteilt wird und es ihm ermöglicht wird, ruckfrei in die aufeinanderfolgenden neuen Linearmotoreinheiten zu gelangen. Wenn das Fahrzeug in die aufeinanderfolgenden Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 gelangt ist, werden die Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2, die keine weitere Erregung mehr benötigen, aberregt (zur Zeit (5) in Fig. 6). Danach werden die Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 und SY2, die mit den Linearmotoreinheiten LMX1 bzw. LMY1 verbunden sind, geöffnet und es fließt kein Strom mehr durch sie hindurch, in diesem Augenblick werden die Stromzuleitungsabschnitt-

schalter SX3 und SY3, die mit dem Linearmotoreinheiten LMX3 bzw. LMY3 verbunden sind, in die das Fahrzeug als nächstes gelangt, so geschlossen, daß die Linearmotoreinheiten LMX3 und LMY3 für ihre kommende Erregung vorbereitet werden (zur Zeit Q) in Fig. 6). Dies ist im folgenden so zu wiederholen, daß die Stromzuleitungsabschnittschalter aufeinanderfolgend umgeschaltet werden, wenn sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt, so daß die Linearmotoreinheiten kontinuierlich aufeinanderfolgend durch die zugehörigen Leistungswandler so erregt werden, daß die Linearmotoreinheiten, bei denen sich das Fahrzeug befindet,für den Antrieb des Fahrzeugs erregt werden.

Für den Fall, daß die Linearmotor-Stromzufuhreinrichtung normal ist, arbeiten die Leistungswandler und die verschiedenen Schalter in der oben beschriebenen Weise. Wenn dagegen ein Fehler in.einem oder beiden Leistungswandler PCXA und PCXB eines der Stromversorgungssysteme, zum Beispiel des X-Systems, auftritt, werden die Schalter SLXA und SLXB geöffnet, um das Stromversorgungssystem, zu dem der oder die defekten Leistungswandler gehören (d. h. bei der vorliegenden Annahme das X-System), von den zugehörigen Stromzuleitungen abzuschalten, wobei die Leistungswandler des normalen Stromzufuhrsystems Y in derselben Weise wie in Fig. 6 betrieben werden. Auf diese Weise werden die Linearmotoreinheiten LMY1, LMY2 ... des Y-Systems in derselben Weise wie im normalen Fall entsprechend derBewegung des Fahrzeugs aufeinanderfolgend erregt. Wenn auch die maximale Antriebskraft des Fahrzeugs im Vergleich zu derjenigen des normalen Falls um die Hälfte verringert ist, wird demnach das Fahrzeug, anders als im Fall von Fig. 1, nicht mit einer intermittierenden Antriebskraft beaufschlagt , so daß keine Gefahr einer Verschlechterung der bequemen Fahrt besteht und das Fahrzeug in einem stabilen Zustand bewegt werden kann.

Wenn ferner einer der Leistungswandler des X-Systems, zum

Beispiel PCXA, und auch einer der Leistungswandler des Y-Systems, zum Beispiel PCYB, aus ihrem ordnungsgemäßen Zustand geraten, werden die Schalter SLXA und SLYB an der Außenseite der jeweiligen defekten Leistungsschalter PCXA und PCYB geöffnet, um die Leistungswandler PCXA und PCYB von den zugehörigen Stromzuleitungen abzuschalten. Somit sind die verbleibenden normalen Leistungsschalter PCXB und PCYB jeweils mit den zugehörigen Stromzuleitungen FXB und FYA verbunden und werden die Schalter SY1 , SX2, SY.3 ... aufeinanderfolgend geschlossen, um hierdurch die Linearmotoreinheiten LMY1, LMX2, LMY§ ...aufeinanderfolgend so zu erregen, daß das Fahrzeug mit einer kontinuierlichen Antriebskraft gespeist wird,- und ähnlich dem vorhergehenden Fall im stabilen Zustand fährt. Jedoch ist in diesem Fall die Antriebskraft gegenüber dem normalen Fall um die' Hälfte verringert.

Ferner ist es möglich, das Fahrzeug durch das andere Stromversorgungssystem fahren zu lassen, und zwar selbst bei Ausfall der Stromzuleitung, etwa.einem Kurzschluß, einem Erdschluß ,einer Unterbrechung oder dgl., einem. Fehler im Stromzuleitungsabschnittschalter, etwa dem Mangel an Schließ-/Öffnungsfähigkeit, einem Ausfall der Antriebsspule, etwa einem Kurzschluß, einem Erdschluß, einer Unterbrechung, oder dgl., falls der Ausfall in einem der beiden Stromzufuhrsysterne auftritt.

Ferner ist es möglich, das Fahrzeug im stabilen Zustand durch die verbleibenden Stromzufuhrschaltungen fahren zu lassen, und zwar selbst wenn die jeweiligen Stromvefsorgungsschaltungen der Α-Gruppe eines der Stromversorgungssysteme und der B-Gruppe des anderen Stromversorgungssystem ausfallen .

Ferner kann ein Notbetrieb durchgeführt werden, auch wenn nur eine intermittierende Antriebskraft auf das Fahrzeug aus-

geübt wird, und zwar selbst wenn die Stromversorgungsschaltungen von drei unter den vier Gruppen ausfallen, sofern die übrige eine Stromversorgungsschaltung normal ist.

Die Stromversorgungseinrichtung nach der Erfindung kann in einem Fall angewendet werden, in dem die Gruppen jedes Stromversorgungssystems auf drei oder mehr erhöht werden, wobei die Stromversorgungssysteme auf drei und mehr erhöht sind. In einem solchen Fall kann die Zuverlässigkeit der Fahrt des Fahrzeugs verbessert werden, obwohl die Anordnung kompliziert ist.

Somit hat die Erfindung den Vorteil, daß die Zuverlässigkeit des Fahrbetriebs des Fahrzeugs merklich verbessert werden kann.

Ferner hat die Erfindung den noch zu beschreibenden Vorteil, daß der Freiheitsgrad der Auslegung der Systembauelemente so hoch ist, daß eine optimale Auslegung für eine Linearmotor-Stromversorgungseinrichtung hoher Kapazität erzielt werden kann, die zum Beispiel bei einer Magnetschwebebahn verwendet wird. Das heißt, in Fig. 3 ist die Klemmenspannung V jeder Antriebsspuleneinheit durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

V = ^(RI + E) ² + (XI)²

worin I den durch die Linearmotoreinheit fließenden Strom, E die in die Antriebsspule induzierte Spannung, X die Reaktanz der Antriebsspule und R den Widerstand der Antriebsspule darstellen.

Dagegen sind beim herkömmlichen Fall von Fig. 1 alle Antriebsspuleneinheiten in Reihe geschaltet, ohne daß die benachbarten Antriebsspuleneinheiten verschachtelt sind, so daß die in Reihe geschalteten Antriebsspuleneinheiten in einer Linearmotoreinheit die doppelte Anzahl wie im Fall von Fig.

haben (unter der Annahme, daß die Längen der Linearmotoreinheiten in den jeweiligen Fällen von Fig. 1 und 3 gleich groß sind). Demnach ist der Wert für E, R und X in Fig. 1 doppelt so groß wie diese Werte in Fig. 3, so daß die Klemmenspannung V ebenfalls doppelt so groß ist. Dies bedeutet, daß, falls angenommen wird, daß die Antriebsspule in den jeweiligen Fällen von Fig. 1 und 3 dieselbe Durchschlagfestigkeit hat, um die Antriebsspuleneinheit mit derselben Klemmenspannung wie in Fig. 1 und 2 zu erregen, die Windungszahl der Antriebsspuleneinheit von Fig. 3 gegenüber derjednigen von Fig. 1 erhöht werden kann, um die induzierte Spannung E zu erhöhen (die Reaktanz X nimmt ebenfalls zu), so daß der Strom I im Vergleich zu Fig. 1 entsprechend verringert werden kann (da der elektrische Ausgang des Motors, der proportional EXI ist, gleich groß gemacht wird). Speziell für den Fall, daß die Querschnittsfläche der Spuleneinheit um die Hälfte verringert ist und der halbe Strom durch die Spuleneinheit in Fig. 3 fließt, so daß die Stromdichte in der Antriebsspuleneinheit in Fig. 1 und 3 gleich groß ist, genügt es, die Windungszahl der Antriebsspüleneinheit in Fig. 3 gegenüber derjenigen in Fig. 1 zu verdoppeln, um die Klemmenspannung der Linearmotoreinheit in Fig. 3 gegenüber derjenigen von Fig. 1 gleich groß zu machen.

Demnach besteht bei der Ausführungsform von Fig. 3 ein bemerkenswerter Vorteil bei der Herstellung der Bauelemente darin, daß die Drahtdicke für die Antriebsspuleneinheiten und die Stromzuleitungen gegenüber den herkömmlichen Fall von Fig. 1 verringert werden kann. Bei einem Linearmotor mit besonders hoher Leistung gibt es eine Grenze für die Höhe der Klemmenspannung im Hinblick auf die Durchschlagfestigkeit, so daß der durch die Antriebsspuleneinheit fließende Strom bis zu einige tausend Ampere beträgt. Demnach besteht der bedeutende Vorteil dieser Ausführungsform darin, daß die Auslegung so erfolgen kann, daß der durch

die Antriebsspuleneinheit fließende Strom verringert ist.

Fig. 7 zeigt eine Abänderung der Stromzufuhreinrichtung von Fig. 2. Der Unterschied gegenüber der Ausführungsform von Fig. 2 besteht darin, daß die Linearmotoreinheit LMY1, LMY2, LMY3 ... des Y-Systems gegenüber den entsprechenden Linearmotoreinheiten LMX1, LMX2, LMX3 ... des X-Systems um die Fahrzeuglänge oder mehr versetzt sind, was in der Zeichnung dargestellt ist (etwa die halbe Länge der Linearmotoreinheit) . Die Linearmotoreinheiten, die Stromzuleitungsabschnittschalter, die Stromzuleitungen und die Leistungswandler sind in derselben Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 2 miteinander verbunden.

Der Betrieb der Linearmotor-Stromversorgungseinrichtung von Fig. 7 wird im folgenden in Verbindung mit dem Betriebsdiagramm von Fig. 8 beschrieben. Wenn sich das Fahrzeug TR in der in Fig. 7 dargestellten Stellung befindet, werden die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 unter dem Fahrzeug durch die Leistungswandler PCXA bzw. PCYA erregt. Der Stromzuleitungsabschnittschalter SX2 für die Linearmotoreinheit LMX2, in die das Fahrzeug eintritt, ist bereits geschlossen, während der Leistungswandler PCXB sich im Unterbrechungszustand für die Stromzufuhr befindet. Wenn ein Fahrzeug in eine Position unmittelbar vor seinem Eintreten in die Linearmotoreinheit LMX2 gelangt (zur Zeit (T) in Fig. 8), wird der Leistungswandler PCXB erregt und beginnt die Erregung der Linearmotoreinheit LMX2. Wenn sich das Fahrzeug weiter bewegt und aus der Linearmotoreinheit LMX1 gelangt, wird der Leistungswandler PCXA aberregt und unterbricht seine Stromzufuhr (zur Zeit (T)in Fig. 8). Danach wird der Zuleitungsabschnittschalter SX1, durch den kein Strom fließt, geöffnet, und wird gleichzeitig der Zuleitungsabschnitt SX3 in Vorwärtsrichtung bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs geschlossen und in den Wartezustand gesetzt (zur Zeit (3) in Fig. 8) . Wenn das Fahrzeug weiterfährt

und in eine Position kommt unmittelbar bevor es in die Linearmotoreinheit LMY2 der B-Gruppe im Y-Systern eintritt, wird der Leistungswandler PCYB erregt für den Beginn der Erregung der Linearmotoreinheit LMY2 (zur Zeit (4)in Fig. 8). Wenn das Fahrzeug aus der Lineramotoreinheit LMY1 herausgekommen ist, wird der Leistungswandler PCYA aberregt (zur Zeit (5) in Fig. 8), und wird der Schalter SY1, durch den kein Strom fließt,geöffnet/ während gleichzeitig der vorwärtsangeordnete Schalter SY3 geschlossen wird (zur Zeit (β)· in Fig. 8). Dies ist im folgenden zu wiederholen, so daß die Zuleitungsabschnittschalter aufeinanderfolgend umgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, wobei die Linearmotoreinheiten, auf denen sich das Fahrzeug befindet, erregt werden und hierdurch das Fahrzeug angetrieben wird. Gemäß Fig. 8 sind die Betriebe der Leistungswandler PCXA und PCXB des X-Systems in ihrer Betriebszeit gegenüber den Betrieben der Leistungswandler PCYA und PCYB des Y-Systems um einen Betrag versetzt, der dem körperlichen Versetzungsbetrag von Linearmotoren zwischen den X- und Y-Systemen entspricht. Demnach werden die Veränderungen der Summe PS der Scheinleistung an den Energiequellenseiten der vier Leistungswandler (wenn auch eigentlich die Leistung für die vier Leistungswandler eine Vektorgröße sein müßte, wird die Summe PS der Einfachheit wegen durch eine skaläre Größe ausgedrückt) im Vergleich zu den Änderungen (PS in Fig. 6) bei der Ausführungsform von Fig. 2 um die Hälfte verringert. Das heißt, bei der Ausführungsform von Fig. 2 arbeiten, wie in Fig. 6 gezeigt, zwei Leistungswandler in der Zeitperiode ti bis t2, während vier Leistungswandler in der Zeitperiode t2 bis t3 arbeiten, so daß das Verhältnis der Summen PS der Scheinleistung zwischen zwei Perioden 1:2 beträgt. Dagegen arbeiten bei der Ausführungsform von Fig. 7, wie in Fig. 8 gezeigt, zwei Leistungswandler in der Zeitperiode ti bis t2, während drei Leistungswandler in der Zeitperiode t2 bis t3 arbeiten, so daß das Verhältnis der Summen PS der Schein-

leistung zwischen zwei Perioden 2:3 beträgt. Demnach werden die PS-Änderungen der Ausführungsform von Fig. 7 im Vergleich zur Ausführungsform von Fig. 2 um die Hälfte verringert.

Somit hat die Ausführungsform von Fig. 7 einen Vorteil darin, daß die Leistungsänderungen auf der Energiequellenseite der Leistungswandler verringert sind, zusätzlich zu dem bei der Ausführungsform von Fig. 2 erzielten Vorteil.

Ähnlich hierzu können auch bei der Ausführungsform von Fig. die Linearmotoreinheiten zwischen entsprechenden Gruppen in den jeweiligen X- und Y-Systeinen gegeneinander versetzt sein, wodurch dieselbe Wirkung wie bei der Ausführungsform von Fig. 7 erzielt wird.

Fig. 9 zeigt die Verbindungen an der Wechselstromquellenseite der jeweiligen Leistungswandler. Diese Ausführung ist eine Anordnung von zwei Energieversorgungssystemen, von denen jedes ähnlich den Ausführungsformen von Fig, 2, 3 und 7 zwei Gruppen enthält. Die Leistungswandler PCXA und PCXB des X-Systems sind über leistungsaufnehmende Transformatoren TRXA bzw. TRXB mit der Sekundärseite eines leistungsauf nehmenden Transformators TRX verbunden, der für die A- und B-Gruppen gemeinsam vorgesehen ist. Die Leistungswandler PCYA und PCYB des Y-Systems sind über entsprechende leistungsaufnehmende Transformatoren TRYA und TRAB mit der Sekundärseite eines leistungsaufnehmenden Transformators TRY verbunden, der für die A- und G-Gruppen gemeinsam vorgesehen ist. Die jeweiligen Primärseiten der Transformatoren TRX und TRY sind mit einer Wechselstromquelle verbunden.

Es besteht ein Vorteil darin, daß die Wärmekapazität jedes Leistungsaufnehmenden Wandlers etwas verringert sein kann, weil die leistungsaufnehmenden Wandler in den X- und Y-Systemen getrennt vorgesehen sind.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, die eine Abänderung der Ausführungsform von Fig. 2 oder 3 ist.

In Fig. 10 sind Linearmotoreinheiten LMX und LMY, die denjenigen in der Ausführungsform von Fig. 2 oder 3 entsprechen, als Blöcke dargestellt. Im Vergleich zur Ausführungsform von Fig. 2 oder 3 sind bei dieser Ausführungsform von Fig. 10 Parallelverbindungsschalter SPA und SPB zusätzlich vorgesehen für den Anschluß von Stromzuleitungen der ent-, sprechenden Α-Gruppen der jeweiligen X- und Y-Systerne bzw. für den Anschluß von Stromzuleitungen der entsprechenden B-Gruppen der jeweiligen X- und Y-Systerne. Das heißt, die Stromzuleitung FXA der Α-Gruppe im X-System und die Stromzuleitung FYA der Α-Gruppe im Y-System sind miteinander verbunden. Der Schalter SPA und die Stromzuleitung FXB der B-Gruppe im Y-System und die Stromzuleitung FYB der B-Gruppe im Y-System sind über den Schalter SPB miteinander verbunden. Ferner sind über einen Schalterdraht N1 die jeweiligen neutralen Punkte der Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppe der X- und Y-Systeme miteinander verbunden, d. h. zum Beispiel diejeweiligen neutralen Punkte der Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1. Dieser Schaltdraht ist nicht immer notwendig.

Im folgenden wird der Betrieb des Ausführungsform von Fig. 10 beschrieben.

Wenn in Fig. 10 die jeweiligen Stromversorgungssysteme normal arbeiten, sind die Schalter SPA und SPB offen und die ausgangsseitigen Schalter SLXA, SLXB, SLYA und SLYB der jeweiligen Leistungswandler geschlossen und arbeiten in derselben Weise wie im Fall von Fig. 2.

Wenn die Leistungswandler PCXA und PCXB nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten, werden ihre ausgangsseitigen Schalter SLXA und SLXB geöffnet und die Schalter SPA und SPB geschlossen (Zustand von Fig. 10). In diesem Zustand werden

die Stromzuleitungsabschnittschalter und die Leistungswandler PCYA und PCYB betätigt und arbeiten in derselben Weise wie in Fig. 2 (Fig. 6). Somit sind die Linearmotoreinheiten des Y-Systems mit den zugehörigen ausgefallenen Leistungswandlern zusammen mit den Leistungswandlern des Y-Systems parallelgeschaltet mit den Linearmotoreinheiten des Y-Systems, um durch die Leistungswandler des Y-Systems erregt zu werden, die sich im normalen Zustand befinden. Demnach ist es möglich, dem Fahrzeug eine ruckfreie Antriebskraft im Vergleich mit dem Fall zu erteilen, in dem nur die Linearmotoreinheiten des Y-Systems durch die normalen Leistungswandler des Y-Systems erregt werden.

Wenn ähnlich hierzu die Leistungswandler des Y-Systems aus ihrem ordnungsgemäßen Zustand geraten, werden die' Linearmotoreinheiten des X- und des Y-Systems durch die Leistungswandler des X-Systems, die sich im normalen Zustand befinden, parallel erregt. Selbst im Notfall, in dem der oder die Leistungswandler eines der X- und Y-Systeme und der oder die Linearmotoren des anderen Systems außer ihren ordnungsgemäßen Zustand kommen, ist es möglich, das Fahrzeug durch Erregen der Linearmotoreinheiten eines Systems durch die Leistungswandler des anderen Systems zu erregen. Das heißt zum Beispiel, wenn die Leistungswandler des Y-Systems und die Linearmotoreinheiten des Y-Systems aus ihrem ordnungsgemäßen Zustand geraten, alle Schalter SPA und SPB geöffnet werden und alle Stromzuleitungsabschnittschalter SY1, SY2, SY3 ... des Y-Systems und die ausgangsseitigen Schalter SLXA und SLXB des X-Systems geöffnet werden, so daß die Linearmotoreinheiten des X-Systems über die Schalter SPA und SPB durch die Leistungswandler PCYA und PCYB des Y-Systems erregt werden, um dem Fahrzeug für dessen stabilen Antrieb eine kontinuierliche Antriebskraft zu erteilen.

Fig. 11 ist eine Abänderung der Ausführungsform von Fig. 10,

in der die Linearmotoreinheiten jedes Stromversorgungssystems in dreier Gruppen, d. h. in A-, B- und C-Gruppen, angeordnet sind.

Demnach sind bei dieser Ausführungsform im Vergleich mit der Ausführungsform von Fig. 10 vorgesehen: Leistungswandler PCXC und PCYC zur Stromversorgung der Linearmotoreinheiten der C-Gruppe im X- bzw. Y-System, .ausgangsseitige Schalter SLXC und SLYC der Leistungswandler PCXC und PCYC des X- bzw. Y-Systems, Stromzuleitungen.FXC und FYC, die mit den ausgangsseitigen Schaltern im X- bzw. Y-System verbunden sind, Zuleitungsabschnittschalter SC3 und SY3 zur Verbindung der Linearmotoreinheiten LMX3 und LMY3 mit den Stromzuleitungen FXC und FYC im X- bzw. Y-System, und ein Schalter SPC zur Verbindung der Stromzuleitungen FXC und FYC im X- bzw. Y-System.

Da bei dieser Ausführungsform die Grup-en der Linearmotoreinheiten in großer Anzahl vorgesehen sind, können die Wirkungen der Ausführungsform von Fig. 10 mit größerer Zuverlässigkeit erzielt werden.

Fig. 12 ist eine Abänderung der·Ausführungsform von Fig. 10, in der ein weiteres Stromversorgungssystem, nämlich ein Z-System, hinzugefügt ist. Das heißt, bei der Ausführungsform von Fig. 12, sind für das Z-Systern zusätzlich vorgesehen: Leistungswandler PCZA und PCZB, ausgangsseitige Schalter SLZA und'SLZB für die Leistungswandler, Stromzuleitungen FZA und FZB, die mit den ausgangsseitigen Schaltern verbunden sind, Linearmotoreinheiten LMZ1 , LMZ2, LMZ3., und Stromzuleitungsabschnittschalter SZ1, SZ2, SZ3... zur Verbindung der Linearmotoreinheiten mit den Stromzuleitungen FZA u nd FZB. Die Anordnung enthält ferner Parallelverbindungsschalter SPA2 und SPA3 zur Verbindung der Stromzuleitung FZA mit den· jeweiligen Stromzuleitungen FXA und FYA der X- und Y-Systeme und Parallelverbindungsschalter SPB2

und SPB3 zur Verbindung der Stromzuleitung FZB mit den jeweiligen Stromzuleitungen FXB und FYB der X- und Y-Systerne. Die jeweiligen neutralen Punkte der Linearmötoreinheiten der entsprechenden Gruppe der jeweiligen X-, Y- und Z-Systeme sind über Schaltdrähte N1 , N2, N3 ... miteinander verbunden.

Da drei Stromversorgungssysteme vorgesehen sind, können selbst bei Ausfall der jeweiligen Leistungswandler von irgendwelchen zwei Systemen, zum Beispiel der X- und Z-Systemen, die Linearmotoreinheiten aller X-, Y- und Z-Systeme durch das verbleibende System, zum Beispiel das Y-Systern, angetrieben werden durch Einstellen der jeweiligen ausgangsseitigen Schalter und Parallelverbindungsschalter in der in der Zeichnung dargestellten Weise. Dies ergibt eine Verbesserung der Betriebssicherheit der Einrichtung. Ferner können Linearmotoreinheiten wenigstens eines Systems durch den Leistungswandler wenigstens eines Systems erregt werden.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der bei einer mit Linearmotoreinheiten zweier Systeme versehenen Stromversorgungseinrichtung zusätzlich Schalter vorgesehen sind zur Reihenschlußschaltung der Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppen miteinander. Das heißt, die Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppen beider Systeme werden durch die Leistungswandlers eines der beiden Systeme in Reihe miteinander erregt.

Das heißt, bei der Ausführungsform von Fig. 2 und 3 sind die ausgangsseitigen Schalter SLXA, SLXB, SLYA und SLYB jeweils zwischen den entsprechenden Ausgangsseiten der Leistungswandler PCXA, PCXB, PCYA und PCYB der jeweiligen Systeme und den entsprechenden Stromzuleitungen FXA, FXB, FYA und FYB vorgesehen. Rückleitungsseitige Schalter SNXA, SNXB, SNYA und SNYB sind jeweils zwischen den Rückleitungs-

selten der entsprechenden Leistungswandler PCXA, PCXB, PCYA und PCYB und den entsprechenden Rückleitungsstromzuleitungen FNX und FNY vorgesehen. Ferner sind der Reihenerregung dienende Umschalter SSXA, SSXB, SSYA und SSYB■zwischen den jeweiligen Stromzuleitungsseiten der ausgangsseitigen Schalter SLXA, SLXB, SLYA und SLYB und den jeweiligen Rückleitungsseiten der Stromwandler PCYA, PCYB, PCXA und PCXB der entsprechenden Gruppen von unterschiedlichen Systemen vorgesehen. Die jeweiligen neutralen Punkte der Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppen in jedem System sind miteinander verbunden.

Wenn sich die X- und Y-Systerne in normalem Zustand befinden, sind alle Reihenerregungsschalter geöffnet und alle ausgangsseitigen und rückleitungsseitigen Schalter der Leistungswandler geschlossen, so daß die Linearmotoreinheiten durch die Leistungswandler des X- bzw. des Y-Systems gesondert erregt werden.

Fig. 14A und 14B sind Schemata, von denen jedes mit Dreiphasenanschluß den Zustand der jeweiligen Schalter zeigt, wenn ein Satz von Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 in Fig. 13 erregt ist. Fig. 14 zeigt den Zustand, in dem die Schaltungen der X- und Y-Systeme normal arbeiten. Das heißt, wenn das X- und das Y-System normal arbeiten, ist der Schalter SSYA geöffnet und wird die Linearmotoreinheit LMY1 der Α-Gruppe des Y-Systems durch den Leistungswandler PCYA erregt.

Wenn der oder die Leistungswandler des Systems aus ihrem ordnungsgemäßen Betrieb geraten, während die Linearmotoreinheiten, die Stromzuleitungsschalter, die Stromzuleitungen usw. normal arbeiten, sind die Schalter wie in Fig. gezeigt, eingestellt, so daß die Linearmotoreinheiten des X- und des Y-Systems durch die Leistungswandler des anderen Systems der Reihe nach erregt werden. Wenn zum Beispiel der Leistungswandler PCYA der B-Gruppe des Y-Systems, die rück-

leitungsseitigen Schalter SNXA, SNXB, SNYA und SNYB der jeweiligen Leistungswandler geöffnet sind, sind die ausgangsseitigen Schalter SLYA und SLYB des defekten Leistungswandlers PCYA und des anderen Leistungswandlers PCYB desselben Systems geöffnet und die Schalter SSYA und SSYB geschlossen. Somit bilden der normale Leistungswandler PCXA, der Schalter.SLXA, die Stromzuleitung FXA, der Stromzuleitungsabschnittschalter SX1, die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1, der Stromzuleitungsabschnittschalter SY1, die Stromzuleitung FYA und der Schalter SSYA eine Stromversorgung sschaltung, so daß die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 durch den Leistungswandler PCXA der Reihe nach erregt werden. .Fig. 14B zeigt den Zustand in dem Augenblick. Ähnlich hierzu werden die Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 über den Schalter SSYB durch den normalen Leistungswandler PCXB der Reihe nach erregt.

Es sei angegeben, daß die Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppen der X- und Y-Systeme mit entgegengesetzter Polarität miteinander verbunden sind. Das heißt, gemäß Fig. 14B sind die durch die jeweiligen Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 der entsprechenden Gruppen fließenden Ströme bezüglich des neutralen Punkts entgegengesetzt zueinander. Daher muß die Polarität der Antriebsspule der Linearmotoreinheit LMY1 derjenigen der Linearmotoreinheit LMX1 entgegengesetzt gemacht werden, um eine Antriebskraft in derselben Richtung zu erzielen.

Da die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY2 mit entgegengesetzter Polarität miteinander verbunden sind, arbeitet in diesem normalen Zustand der Leistungswandler des Y-Systems mit einer Ausgangspolarität, die zu derjenigen des Leistungswandlers des X-Systems entgegengesetzt ist.

Es folgt bezüglich der Zeitdiagramms von Fig. 15 eine Beschreibung des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung von

Fig. 13 für den Fall/ daß der oder die Leistungswandler des Y-Systems, wie oben beschrieben, defekt werden. Wenn das Fahrzeug sich an den Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 befindet, sind die StromzuleitungsabSchnittschalter SX1 und SY1 geschlossen und werden die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 durch den Leistungswandler PCXA der Reihe nach erregt. Wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt und eine Position unmittelbar vor den vorderen Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 erreicht, werden die Leistungswandler PLXB erregt (zur Zeit (i) in Fig. 15) , um die Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 über die geschlossenen Stromzuleitungsabschnittschalter SX2 und SY2 der Reihe nach zu erregen. Wenn das Fahrzeug weiter fährt und aus den Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 herausgelangt ist, unterbricht der bisher Strom liefernde Stromwandler PCXA den Stromliefervorgang (zur Zeit (2} in Fig. 15). Danach werden die Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 und SY1 geöffnet, wobei kein Strom hindurchfließt. Gleichzeitig werden die Stromzuleitungsabschnittschalter SX3 und SY3 der vorderen Linearmotoreinheiten LMX3 und LMY3,in die das Fahrzeug als nächstes eintritt, geschlossen (zur Zeit (3) in Fig. 15). Wenn das Fahrzeug eine Position unmittelbar vor dem Linearmotoreinheiten LMX3 und LMY3 erreicht, wird der Stromwandler PCXA erregt und beginnt die Erregung der Linearmotoreinheiten LMC3 und LMY3 (zur Zeit (T) in Fig. 15). Dies ist im folgenden so zu wiederholen, daß die Stromzuleitungabschnittschalter aufeinanderfolgend umgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, wobei die Linearmotoreinheiten, bei denen sich das Fahrzeug befindet, erregt werden, um hierdurch das Fahrzeug anzutreiben.

Fig. 16 zeigt eine von Fig. 13 abgeweichende Ausführungsform, in der die Linearmotoreinheiten der jeweiligen X- und Y-Systerne gegeneinander um die Länge des Fahrzeugs oder mehr versetzt sind. Die Antriebsspulen jedes der X- und Y-Systeme können wie in Fig. 2 in zwei Lagen oder wie in Fig. 3 in einer Lage angeordnet sein. Bei einer solchen An-

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Ordnung unterscheidet sich der Betrieb nicht so sehr von der Ausführungsform von Fig. 13, wenn die Linearmotoreinheiten beider Systeme durch den Leistungswandler eines der Systeme der Reihe nach erregt werden. Im Normalzustand ergibt sich jedoch ein Vorteil, wenn die Linearmotoreinheiten ' beider Systeme durch die Leistungswandler beider Systeme erregt werden. Das heißt, wie bei der Ausführungsform von Fig. 7 beschrieben, es können die Veränderungen der zusammengesetzten Scheinl'eistung aller Leistungswandler auf Grund des Schaltvorgangs der Zuleitungsabschnittschalter merklich verringert werden durch versetztes Anordnung der Linearmotoreinheiten zwischen den X- und Y-Systemen im Vergleich zu dem Fall, in dem die Linearmotoreinheiten nicht versetzt sind. Das heißt, es besteht der Vorteil, daß der Einfluß der Leistungswandler auf die Wechselstromeingangsquellenseite (Veränderungen der Blindleistung und Spannung) verringert werden kann.

Fig. 17 ist ein Fließdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Ausführungsform von Fig. 16. Es folgt eine Beschreibung des Betriebs in Verbindung mit Fig. 17, wenn die Linearmotoreinheiten beider Systeme durch Verwendung der Leistungswandler PCYA und PCYB des Y-Systems der Reihe nach erregt werden, ohne die Leistungswandler des X-Systems zu verwenden.

Wenn sich das Fahrzeug bei den Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 befindet, sind die Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 und SY1 geschlossen und werden die Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 durch den Leistungswandler PCYA der Reihe nach erregt. Wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt und eine Position unmittelbar vor der vorderen Linearmotoreinheit LMX2 erreicht, wird der Leistungswandler PCYB erregt (zur Zeit . (T) in Fig. 17), um die Linearmotoreinheiten LMX2 und LMY2 über die geschlossenen Stromzuleitungsabschnittschalter SX2 und SY2 der Reihe nach zu erregen. Wenn sich das Fahrzeug weiter bewegt und aus der Linearmotoreinheit LMY1

gelangt ist, unterbricht der bisher Strom liefernde Leistungswandler PCYA den Stromliefervorgang (zur Zeit {2J in Fig. 17).. Danach werden die Stromzuleitungsabschnittschalter SX1 und SY1 geöffnet, wobei kein Strom hindurchfließt. Gleichzeitig werden die Stromzuleitungsabschnittschalter SX3 und SY3 der vorderen Linearmotoreinheiten LMX3 und LMY3, in die das Fahrzeug als nächstes eintritt, geschlossen (zur Zeit Q^ in Fig. 17). Wenn das Fahrzeug eine Position unmittelbar vor der Linearmotoreinheit LMX3 erreicht, wird der Leistungswandler PCYA erregt und beginnt die Erregung der Linearmotoreinheiten LMX3 zbd LMY3 (zur Zeit (?) in Fig. 17). Dies ist im folgenden so zu wiederholen, daß die Stromzuleitungsabschnittschalter aufeinanderfolgend umgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug weiter fährt, wobei die Linearmotoreinheiten, bei denen sich das Fahrzeug befindet, erregt werden und hierdurch das Fahrzeug antreiben.

Eine Linearmotorstromversorgungseinrichtung, die den in Verbindung mit Fig. 13 oder 16 beschriebenen Betrieb ausführt, hat folgende Vorteile. Anders als bei den Ausführungsformen von Fig. 10 bis 12, bei denen eine parallele Erregung erfolgt, werden als erstes die Linearmotoreinheiten der jeweiligen Stromversorgungssysteme bei Ausfall des Stromwandlers aufeinanderfolgend erregt. Die Erregung wird durch das Ungleichgewicht der induzierten Spannung der jeweiligen Linearmotoreinheiten zwischen den Systemen nicht beeinflußt, so daß derselbe Strom in den Linearmotoreinheiten der jeweiligen Systeme fließen kann. Demnach können Änderungen der Antriebskraft im Vergleich zum Fall von Fig.10 bis 12 verringert werden.

Als nächstes wird ein Vorteil bei der praktischen Verwendung dieser Linearmotorstromversorgungseinrichtung beschrieben, wenn diese bei einer Magnetschwebebahn angewendet wird. Das Personenverkehrsauf komnen ist nicht konstant, sondern unterliegt beträchtlichen Änderungen. Um diesen Änderungen gewachsen zu sein, ist es allgemein üblich, das Zuglaufintervall

oder die Anzahl der rollenden Einheiten in einem Zug einzustellen.. Bei einer sogenannten bodengebundenen Eisenbahn der Primärbauweise mit Linearmotorantrieb, bei der die antreibenden Spulen längs eines Gleises angeordnet sind, ist es jedoch erforderlich, entsprechend einem Zug einen Leistungswandler vorzusehen. Das heißt, wenn mehr als ein Zug einem Leistungswandler entspricht, wird es schwierig, eine richtige Steuerung auszuführen. Demnach kann das Laufintervall des Zugs nur innerhalb eines Bereichs verringert werden, in dem das oben genannten Prinzipt erfüllt ist. Es ist daher möglich durch Einstellen des LaufIntervalls des Zugs eine geringe Zunahme des Personenverkehrsaufkommens zu beherrschen, um jedoch eine große Zunahme des Personenverkehrsaufkommens zu beherrschen, ist es zweckmäßig, die Anzahl der rollenden Einheiten in einem Zug zu erhöhen. Somit muß bei einem geringen Personenverkehrsaufkommen ein Zug so gebildet werden, daß er eine geringe Anzahl von rollenden Einheiten hat und eine solche Schaltungsanordnung, wie in Fig. 13 oder 16 gezeigt, angewendet wird, daß die Linearmotoreinheiten entsprechend der Gruppen beider Systeme durch die Leistungswandler eines Systems reihenweise erregt werden, während die Leistungswandler des anderen Systems zur Verwendung beim Ausfall oder für die Wartung als Ersatz zurückgehalten werden.

Andererseits wird bei einem hohen Personenverkehrsaufkommen ein Zug mit einer großen Anzahl von rollenden Einheiten verwendet. Daher werden die Linearmotoreinheiten jedes Systems durch die Leistungswandler des Systems erregt, da die induzierte Spannung in jeder Linearmotoreinheit zunimmt. Das heißt, in Fig. 13 oder 16 sind die Schalter SSXA, SSXB, SSYA und SSYB geöffnet, die Schalter SNXA, SNXB, SNYA und SNYB geschlossen und die Schalter SLXA, SLXB, SLXA und SLYB geschlossen. Der Betrieb der Stromzuleitungsabschnittschalter und der Leistungswandler erfolgt in derselben Weise wie in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben. Somit gibt es einen Vor-

teil darin, daß die wirksame Stromzufuhr gegen extreme Veränderungen des Personenverkehrsaufkommens wirken kann. Wenn unter dieser Bedingung der oder die Leistungswandler eines Systems ausfallen, kann der Betrieb unter Verwendung der Leistungswandler des normalen verbleibenden Systems fortgesetzt werden, während die Antriebskraft zunimmt. Wenn die Laufgeschwindigkeit des Zugs verringert ist, wird es möglich, die Linearmotoreinheiten in dem in Fig. 13 oder 16 dargestellten Zustand der Schalter aufeinanderfolgend zu erregen.

Bei einem Ausfall des oder der Leistungswandler eines Systems, ist es in Fig. 13 oder 16 möglich, die Linearmotoreinheiten beider Systeme durch den oder die Leistungswandler des anderen Systems reihenweise zu erregen, was beispielsweise in Fig. 14B gezeigt ist. Die Linearmotoreinheit-Antriebscharakteristik bei einer solchen aufeinanderfolgenden Erregung ist in Fig. 18 durch eine ausgezogene Linie"LI gezeigt. In Fig. 18 stellt die Abszisse das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Nenngeschwindigkeit dar, während die Ordinate das Verhältnis der Linearmotor-Antriebskraft zur Nennantriebskraft und die Ausgangs spannung des Leistungs·« Wandlers darstellt. Die durch Erregung der Linearmotoreinheiten jedes Systems durch die Leistungswandler des im normalen Zustand befindlichen Systems erzielte Antriebskraft (die als T,0 angenommen wird) ist durch eine strichpunktierte Linie L2 mit zwei Punkten dargestellt. Wenn auch, dieselbe Nennantriebskraft wie im normalen Fall bei niedrigen oder mittleren Geschwindigkeitsbereichen erzielt werden kann, wenn die Geschwindigkeit auf etwa 50 % des Nennwerts abfällt, wird im Fall der aufeinanderfolgenden Erregung die Ausgangsspannung des Leistungswandlers gesättigt und nimmt die Antriebskraft schnell ab. Der Grund hierfür ist folgender: Wenn auch die Ausgangsspannung des'Leistungswandlers allmählich gemäß einer gestrichelten Linie L4 zunimmt, wenn die Leistungswandler eines Systems nur die Linearmotoreinheiten des anderen Systems erregen, nimmt, falls die Leistungswandler eines Systems die Linearmotoreinheit beider Systeme

aufeinanderfolgend erregen, bei Geschwindigkeitszunahme die Ausgangsspannung etwa doppelt so schnell wie die durch die gestrichelte Linie L4 dargestellte Ausgangsspannung zu und erreicht die Sättigungsspannung Vs bei einer Geschwindigkeit von etwa 50 % der Nenngeschwindigkeit.

Eine strichpunktierte Linie L3 mit einem Punkt zeigt eine Antriebscharakteristik, wenn ein Linearmotoreinheite durch" einen Leistungswandler erregt wird, wobei im Vergleich zum normalen Fall (Linie L2) die halbe Antriebskraft in' allen Geschwindigkeitsbereichen erzielt werden kann. Demnach ist es erwünscht, die Linearmotoreinheiten jedes Systems durch die Leistungswandler des Systems ohne Ausführung einer aufeinanderfolgenden Erregung im Hochgeschwindigkeitsbereich zu erregen. In diesem Fall sind die Umschalter für die aufeinanderfolgende Erregung geöffnet, die ausgangsseitigen und rückleitungsseitigen Schalter des normalen Systems geschlossen, die ausgangsseitigen Schalter des anderen abnormalen Systems geöffnet und die Leistungswandler des anderen Systems .erregt.

Fig. 19 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform von Fig. 13, in der Parallelschlußschalter SPA und SPB zusätzlich vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform sind die entsprechenden Linearmotoreinheiten LMX1 und LMY1 der entsprechenden Gruppen der X- und Y-Systeme mit entgegengesetzter Polarität ähnlich der Ausführungsform von Fig. 13 miteinander verbunden. Demnach erfolgt die aufeinanderfolgende Erregung in derselben Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 13. Ferner ist ein Notbetrieb möglich, in dem die Linearmotoreinheiten eines Systems durch das andere System in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 10 erregt werden können. Wenn zum Beispiel der oder die Leistungswandler des Y-Systems und die Linearmotoreinheit (-en) des X-Systems ausfallen, werden die verschiedenen Schalter in den in der Zeichnung dargestellten Zustand ver-

setzt und ermöglichen den Antrieb des Fahrzeugs entsprechend der Antriebscharakteristik von Fig. 18 durch die Linie L3 durch Erregen der Linearruotoreinheiten des Y-Systems unter Verwendung der Leistungswandler des X-Systems.

Wie oben beschrieben, hat die Erfindung den Vorteil, daß die Zuverlässigkeit des Fahrzeuglaufs merklich verbessert werden kann, so daß das Fahrzeug mit kontinuierlicher Antriebskraft ohne Verschlechterung der bequemen Fahrt selbst dann fahren kann, wenn ein Teil der Leistungswandler oder dgl. ausfällt.

Wenn auch nur Ausführungsformen beschrieben wurden, in denen hauptsächlich zwei Energieversorgungssysterne vorgesehen sind und jedes Energieversorgungssystem in zwei Gruppen unterteilt ist, sind diese Ausführungsformen nur als Beispiel erläutert und ist die Erfindung nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt, sondern auch auf eine Energieversorgungseinrichtung anwendbar, in der N Energieversorgungssysteme (N έ 2) vorgesehen sind und jedes System in M-Gruppen (M ä 2) unterteilt ist.

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Claims

Patentanwalts 3o. Aug, 19 HITACHI, LTD., Tokyo, Japan Stromversorgungseinrichtung für ein Linearmotortransportsystem Ansprüche

1.j Stromversorgungseinrichtung für ein Linearmotortransportsystem

- mit einer Anzahl von gesonderten Linearmotoreinheiten, die längs eines Gleises angeordnet sind zur Erzeugung eines bewegten Magnetfelds für den Antrieb eines . Fahrzeugs,

dadurch gekennzeichnet ,

- daß die Linearmotoreinheiten (LMX, LMY) in mehrere Stromversorgungssysteme aufgeteilt sind, von denen . jedes in mehrere Gruppen derart unterteilt ist, daß jedes der Stromversorgungssysteme eine Reihe der Linearmotoreinheiten aufweist, wobei die Reihen der Linearmotoreinheiten in jedem Stromversorgungssystem aufeinanderfolgend auf verschiedene dieser Gruppen aufgeteilt sind,

- daß Stromzuleitungen (FX, FY) jeweils entsprechend den Gruppen in jedem der Stromversorgungssysteme an~

81-A8728-02

g eo rdn et s ind,

- daß Stromzuleitungsabschnittschalter (SX, SY) die jeweiligen Enden der Linearmotoreinheiten in jeder der Gruppen mit entsprechenden Stromzuleitungen verbinden,

- daß mehrere Stromversorgungseinrichtungen (PCX, PCY) jeweils entsprechend den Gruppen in jedem der Stromversorgungssysteme angeordnet sind,

- daß ausgangsseitige Schalter (SLX, SLY) die jeweiligen Ausgänge der Stromversorgungseinrichtung mit entsprechenden Stromzuleitungen verbinden, und

- daß die jeweiligen anderen Enden der Linearmotoreinheiten mit Stromrückleitungen (FNX, FNY) verbunden sind,

- wodurch in jeden der Stromversorgungssysteme eine Reihe von Linearmotoreinheiten aufeinanderfolgend durch entsprechende Stromversorgungseinrichtungen erregt wird, wenn das Fahrzeug fährt.

2, Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder der Linearmotoren aller Stromversorgungssysteme durch Antriebsspulen gebildet ist, die in einer Reihe längs des Gleises angeordnet sind,

- daß N Stromversorgungssysteme gewählt sind und jede der Linearmotoreinheiten jedes der Stromversorgungssysteme durch eine gegebene Anzahl von in Reihe geschalteten Spulen gebildet ist, die als jede N-te Spule (N ist eine gerade Zahl, die kleiner als 2 ist) aus den längs des Gleises angeordneten Antriebsspulen gewählt ist, und

- daß die Linearmotoreinheiten jedes der Stromversorgungssysteme einzeln nacheinander mehreren Gruppen zugeordnet sind.

3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß zwei Stromversorgungssysteme und zwei Gruppen vorgesehen sind,

- daß die Einrichtung ferner enthält:

. — Rückleitungsschalter (SNY, SNX) zwischen rückleitungsseitigen Klemmen der jeweiligen Stromversorgungseinrichtungen und den Stromrückleitungen . und

- vier Schalter (SSX, SSY) zur aufeinanderfolgenden Erregung, die in jeder der beiden Gruppen in jedem der beiden Stromversorgungssysteme vorgesehen sind und die jeweils angeordnet sind: zwischen einer stromzuleitungsseitigen Klemme des ausgangsseitigen Schalters, der zu einer entsprechenden der Gruppen von entsprechenden Stromversorgungssystemen und einer rückleitungsseitigen Klemme der Stromversorgungseinrichtung, die zu der einen Gruppe des anderen Stromversorgungssystems ge- : hört,

- daß ein neutraler Punkt jeder der Linearmotoreinheiten jeder der Gruppen eines der Stromversorgungssysteme mit einem neutralen Punkt einer angrenzenden der Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppe des anderen Stromversorgungssystems verbunden ist und

- daß jede Linearmotoreinheit jeder Gruppe eines der Stromversorgungssysteme eine entgegengesetzte Polarität hat zu einer angrenzenden der Linearmotoreinheiten der entsprechenden Gruppe des anderen Stromversorgungssystems. ■ .

4. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet

- durch Paralellverbindung-Schalter (SP)

für jede der Gruppen jedes der Stromversorgungssysteme,

- wobei jeder Schalter dazu dient, eine stromzuleitungsseitige Klemme des ausgangsseitigen Schalters der Stromversorgungseinrichtung, die zu einer entsprechenden der Gruppen eines entsprechenden der Stromversorgungssysteme gehört, mit einer stromzuleitungsseitigen Klemme des ausgangsseitigen Schalters der Stromversorgungseinrich-

tung, die zu der entsprechenden Gruppe des anderen Stromversorgungssystems gehört, zu verbinden.

5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet

- durch Parallelverbindung-Schalter (SP)

für jede der Gruppen jedes der Stromversorgungssysteme/

- wobei jeder Schalter dazu dient, eine stromzuleitungsseitige Klemme des ausgangsseitigen Schalters der Stromversorgungseinrichtung, die zu einer entsprechenden der Gruppen eines entsprechenden der Stromversorgungssysteme gehört, mit einer stromzuleitungsseitigen Klemme des ausgangsseitigen Schalters der Stromversorgungseinrichtung, die zu der entsprechenden Gruppe des anderen Stromversorgungssystems gehört, zu verbinden.

6. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als die mittlere Geschwindigkeit ist.

— beide ausgangsseitigen Schalter beider Stromversorgungseinrichtungen eines der Stromversorgungssysteme,-zwei Reihenverbindung-Schalter zur Verbindung beider Rückleitungsklemmen beider Stromversorgungseinrichtungen des einen Stromversorgungssystems, beide Stromzuleitungen des einen Stromversorgungssystems und alle rückleitungsseitigen Schalter beider Stromversorgungssysteme geöffnet sind,

— beide ausgangsseitigen Schalter beider Stromversorgung seinrichtungen eines der Stromversorgungssysteme, zwei Reihenverbindung-Schalter zur Verbindung beider Rückleitungsklemmen bei der Stromversorgungseinrichtungen des anderen Stromversorgungssystems und beide Stromzuleitungen des anderen Stromversorgungssystems geschlossen sind, und

— die Linearmotoreinheiten jeder Gruppe jeder der beiden Stromversorgungssysteme über die geschlossenen ausgangs-

seitigen Schalter und die geschlossenen Reihenerregung-Schalter in Reihe geschaltet sind.

Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß/ wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, nicht kleiner als die mittlere Geschwindigkeit ist,

— beide ausseitsseitigen Schalter beider Stromversorgungseinrichtungen eines der Stromversorgungssysteme und alle Reihenverbindung-Schalter ' geöffnet sind,

— beide ausgangsseitigen Schalter beider Stromversorgungseinrichtungen des anderen der Stromversorgungssysteme und beide rückleitungsseitigen Schalter geschlossen sind und

— die Linearmotoreinheiten jeder der Gruppen der anderen Stromversorgungssysteme aufeinanderfolgend erregt werden.

Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5_f

dadurch gekennzeichnet, ■

— daß benachbarte Linearmotoreinheiten entsprechend der Gruppen jedes der Stromversorgungssysteme so angeordnet sind, daß sie in Richtung des Gleises gegeneinander

um eine Strecke versetzt sind, die nicht kleiner als die Länge des Fahrzeugs ist.