JP3856078B2 - 給電システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータを備えインバータが生成した交流電流を給電線に供給する給電装置、特に、物理的に非接触の状態で電磁誘導により負荷に給電を行う非接触給電用の給電線に、高周波電流（商用周波数を超える周波数の交流電流）を供給する給電装置を１又は複数備えた給電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、案内レールに沿って移動する搬送車により荷物の搬送を行う搬送システムが種々実施されており、工場内及び倉庫内の物流の効率化が図られている。一般に、このような搬送車の走行には、走行用モータが使用されており、この走行用モータへの駆動電力は、案内レールに沿って敷設され交流電力が流れる給電線を介して供給される。
【０００３】
この給電方法には、従来、トロリー式と非接触方式とがある。トロリー式は、搬送車側に設けた集電子を給電線に接触させて給電する方式である。一方、非接触方式は搬送車側に設けたピックアップを給電線の近傍に配置し、ピックアップのコイルに誘導起電力を発生させて交流電力を得る方式である。トロリー式が集電子の摩耗によるメンテナンスの必要があり、また塵芥及び火花の発生という問題を有するのに対して、非接触方式ではそのような問題がなく、非接触方式の給電装置が多用されている。
【０００４】
非接触方式の給電方法を長距離の案内レールにおいて利用する場合、給電線の抵抗損失を減らす為に、給電線を分割し、分割した給電線にそれぞれの給電装置から交流電力を供給することは避けることが出来ない。しかし、複数台の給電装置から交流電力をそれぞれの給電線に供給する場合、個々の給電装置が給電する交流電力の位相にズレがあると、個々の給電装置から供給される給電線の隣接箇所では、ピックアップには、位相が異なる２つの電流による誘導起電力が発生する為、ピックアップの受電能力が低下するという問題がある。
【０００５】
その為、従来は、高周波誘導加熱炉用電源装置を給電装置に転用して、この高周波誘導加熱炉用電源装置が有する電源周波数の自動追従機能を利用して、交流電力の位相を合わせていた。
電源周波数の自動追従機能は、高周波誘導加熱炉用電源装置では必須の機能であるが、位相合わせの為に特に設けられた機能ではない。
高周波誘導加熱炉用電源装置では、負荷（屑鉄等）とで構成した共振回路を共振させながら電流を供給している。この場合、負荷の状態が変動して共振周波数は頻繁に大きく変化するが、これに電源周波数を追随させて行かないと、破損を招く場合がある。その為、高周波誘導加熱炉用電源装置では、電源周波数と共振周波数とにズレが生じ、出力電流と電圧とに位相のズレが発生すると、内蔵する発振器により電源周波数を走査し、新たな共振周波数による共振により出力電流が大きくなるようにしている。
【０００６】
図８は、従来の、高周波誘導加熱炉用電源装置を転用した給電装置の構成を示すブロック図である。この給電装置３７は、発振回路３２と、発振回路３２が発振した信号が、出力切替回路３５を介して与えられるインバータ装置３６と、子機給電装置として使用する場合に、親機給電装置からの高周波電源出力を電気的に絶縁して受ける為のトランス３０と、親機給電装置として使用する場合に、出力切替回路３５が切替動作を行う為の、インバータ装置３６からの出力電流の出力レベルを設定する為の切替レベル設定回路３１と、トランス３０を介して受けた高周波電源出力信号を波形整形して、インバータ装置３６のスイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成し、出力切替回路３５を通じて与える波形整形回路３３，３４とを備えている。
【０００７】
このような構成の給電装置３７を親機給電装置として使用する場合、始動時には、発振回路３２が発振した信号により、インバータ装置３６のスイッチング素子を動作させ、給電線５に給電する。出力電流が給電線５に共振して、出力レベルが切替レベル設定回路３１の設定レベルを超えると、出力切替回路３５が作動し、インバータ装置３６のスイッチング素子は、発振回路３２に代えて波形整形回路３３，３４が作成したスイッチング信号により動作するようになり、給電線５に給電する。このとき、波形整形回路３３，３４は、トランス３０を介して与えられた、給電装置３７自身が出力した高周波電源出力信号を波形整形して、スイッチング信号を作成する。
【０００８】
給電装置３７を子機給電装置として使用する場合は、発振回路３２、切替レベル設定回路３１及び出力切替回路３５は使用せず、インバータ装置３６のスイッチング素子は、波形整形回路３３，３４が作成したスイッチング信号により動作し、給電線５に給電する。このとき、波形整形回路３３，３４は、トランス３０を介して与えられた、親機給電装置が出力した高周波電源出力信号を波形整形して、スイッチング信号を作成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、高周波誘導加熱炉用電源装置を転用した給電装置は、上述したように構成が複雑になり、また、親機給電装置からの高周波電源出力（正弦波）をスイッチング信号の作成に使用している為、外部からのノイズにより正弦波形が歪み易く、ノイズに対して弱いという問題があった。
尚、類似の技術を扱ったものとしては、特表平８−５０１４３５号公報に、周波数を維持する非接触配電システムが、特表平８−５０１４３６号公報に、１次誘導線路（給電線）の所定領域毎の給電装置を切替運転する１次誘導線路がそれぞれ開示されている。
【００１０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、ノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る給電システムは、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、該インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備える給電システムにおいて、所定の周期を有する周期信号を作成する周期信号作成回路を備え、前記給電装置は、該周期信号作成回路が作成した周期信号を受信する受信回路と、該受信回路が受信した周期信号に基づき、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成するスイッチング信号作成回路と、該スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号により前記インバータが生成した交流電流を、前記給電線を含む共振回路に共振させて、該給電線に供給する為の供給回路とを有することを特徴とする。
【００１３】
この給電システムでは、インバータが、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成し、生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備えている。周期信号作成回路が、所定の周期を有する周期信号を作成する。給電装置は、周期信号作成回路が作成した周期信号を受信回路が受信し、スイッチング信号作成回路は、受信回路が受信した周期信号に基づき、スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成する。供給回路は、スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号によりインバータが生成した交流電流を、給電線を含む共振回路に共振させて、給電線に供給する。これにより、簡単な構成で、所定の周期を有する周期信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
【００１４】
第２発明に係る給電システムは、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、該インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備える給電システムにおいて、発振回路と、該発振回路が発振した発振信号に基づき、所定の周期を有するパルス状の同期引込信号を作成し出力するフォトカプラ駆動回路とを備え、前記給電装置は、前記同期引込信号を電気的に絶縁して受信するフォトカプラ部と、該フォトカプラ部が受信した同期引込信号に略同期した三角波を発生させる三角波発生回路と、該三角波発生回路が発生させた三角波に基づき、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成するスイッチング信号作成回路と、該スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号により前記インバータが生成した交流電流を、前記給電線を含む共振回路に共振させて、該給電線に供給する為の供給回路とを有することを特徴とする。
【００１５】
この給電システムでは、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備えている。フォトカプラ駆動回路が、発振回路が発振した発振信号に基づき、所定の周期を有するパルス状の同期引込信号を作成し出力する。給電装置は、フォトカプラ部が同期引込信号を電気的に絶縁して受信し、三角波発生回路が、その受信した同期引込信号に略同期した三角波を発生させる。スイッチング信号作成回路が、その発生させた三角波に基づき、スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成し、供給回路が、そのスイッチング信号によりインバータが生成した交流電流を、給電線を含む共振回路に共振させて、給電線に供給する。これにより、簡単な構成で、所定の周期を有する同期引込信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
【００１６】
第３発明に係る給電システムは、前記給電線に流すべき交流電流値を設定する電流値設定回路と、前記給電線に流れる交流電流値を検出する電流検出回路と、前記電流値設定回路が設定した交流電流値及び前記電流検出回路が検出した交流電流値の差を演算する演算回路とを更に備え、前記スイッチング信号作成回路は、該演算回路が演算した差及び前記周期信号に基づき、前記スイッチング信号を作成すべくなしてあることを特徴とする。
【００１７】
この給電システムでは、電流値設定回路が、給電線に流すべき交流電流値を設定し、電流検出回路が、給電線に流れる交流電流値を検出する。演算回路は、電流値設定回路が設定した交流電流値及び電流検出回路が検出した交流電流値の差を演算する。スイッチング信号作成回路は、演算回路が演算した差及び周期信号に基づき、スイッチング信号を作成する。これにより、簡単な構成で、所定の周期信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る給電システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。この給電システムは、発振回路１が出力した発振信号が、フォトカプラ駆動回路２（周期信号作成回路）に与えられ、フォトカプラ駆動回路２は、与えられた発振信号がＤ型フリップフロップ１０のクロック端子に入力され、Ｄ型フリップフロップ１０のＱ出力は、２入力ＮＡＮＤゲート１１の両入力端子と、抵抗Ｒ１を介して２入力ＮＡＮＤゲート１２の一方の入力端子とに与えられる。２入力ＮＡＮＤゲート１２の一方の入力端子は、コンデンサＣ１を介して接地され、他方の入力端子は、２入力ＮＡＮＤゲート１１の出力端子と接続されている。
【００２９】
Ｄ型フリップフロップ１０のバーＱ出力は、２入力ＮＯＲゲート１３の両入力端子と、Ｄ型フリップフロップ１０のデータ端子と、抵抗Ｒ２を介して、２入力ＮＯＲゲート１４の一方の入力端子とに与えられる。２入力ＮＯＲゲート１３の出力は、２入力ＮＯＲゲート１４の他方の入力端子とに与えられ、この他方の入力端子は、コンデンサＣ２を通じて接地されている。
【００３０】
２入力ＮＡＮＤゲート１２の出力は、ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１のベースに、２入力ＮＯＲゲート１４の出力は、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ２のベースにそれぞれ与えられている。ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１のエミッタには電源電圧＋Ｖｃｃが、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ２のエミッタには電源電圧−Ｖｃｃがそれぞれ与えられ、ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１及びＮＰＮ型トランジスタＴｒ２の各コレクタは共通接続されている。
【００３１】
ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１及びＮＰＮ型トランジスタＴｒ２の各コレクタの共通接続節点は、抵抗Ｒ３を通じて、フォトカプラ駆動回路２の出力信号を出力する。
フォトカプラ駆動回路２の出力信号は、フォトカプラ部３（受信回路）及びインバータ装置４からなり、それぞれの給電線５ヘ電流を供給する各給電装置（本実施の形態では４台）のフォトカプラ部３へ与えられる。それぞれの給電線５は、例えば、図示しない搬送システムの案内レールに沿って、１本の給電線の代わりに、それぞれ異なる範囲を分担するように敷設されている。
【００３２】
図２は、本発明に係る給電システムの給電装置の構成を示すブロック図である。この給電装置は、フォトカプラ部３及びインバータ装置４からなっており、フォトカプラ部３は、フォトカプラ駆動回路２（図１）の出力信号が与えられる２つのフォトカプラ３ａ，３ｂを備えている。
フォトカプラ３ａは、ＬＥＤのアノードにフォトカプラ駆動回路２（図１）の出力信号が与えられ、ＬＥＤのカソードは接地されており、フォトトランジスタのコレクタには電源電圧＋Ｖｃｃが与えられている。
フォトカプラ３ｂは、ＬＥＤのカソードにフォトカプラ駆動回路２（図１）の出力信号が与えられ、ＬＥＤのアノードは接地されており、フォトトランジスタのエミッタには電源電圧−Ｖｃｃが与えられている。
【００３３】
フォトカプラ３ａのフォトトランジスタのエミッタ及びフォトカプラ３ｂのフォトトランジスタのコレクタは共通接続され、この共通接続節点からはフォトカプラ部３の出力信号が出力され、三角波発生回路２９（スイッチング信号作成回路）に与えられる。
三角波発生回路２９は、フォトカプラ部３の出力信号が、オペアンプ２３の非反転入力端子に与えられ、オペアンプ２３の反転入力端子は接地されている。オペアンプ２３の出力は、抵抗Ｒ５を通じて非反転入力端子に、可変抵抗ＶＲ１を通じてオペアンプ２４の反転入力端子にそれぞれ与えられ、オペアンプ２４の非反転入力端子は接地されている。
【００３４】
オペアンプ２４の出力は、三角波発生回路２９の出力信号（三角波信号）としてスイッチング信号作成回路１９に与えられ、また、コンデンサＣ３を通じて反転入力端子に、抵抗Ｒ６を通じてオペアンプ２３の非反転入力端子にそれぞれ与えられる。
スイッチング信号作成回路１９は、制御信号作成回路１８から正の制御信号及びその反転信号である負の制御信号が与えられ、制御信号作成回路１８には、演算回路１７の出力信号が与えられている。演算回路１７の出力信号は、抵抗Ｒ４を通じて例えば−８Ｖにプルダウンされている。
【００３５】
演算回路１７は、電流検出回路１６が検出した給電線５に流れる電流値を、電流値設定回路１５が設定した電流値から差し引いて出力する。
スイッチング信号作成回路１９は、４つのスイッチング信号を作成して、インバータ２１の４つのスイッチング素子に与える。
【００３６】
図３は、インバータ２１周辺の構成を示す回路図である。インバータ２１は、ｎチャネル形のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）２５，２７の各コレクタが、コンバータ２０の正側出力端子に接続され、ｎチャネル形のＩＧＢＴ２６，２８の各エミッタが、コンバータ２０の負側出力端子に接続され、ＩＧＢＴ２５のエミッタとＩＧＢＴ２６のコレクタとが共通接続され、ＩＧＢＴ２７のエミッタとＩＧＢＴ２８のコレクタとが共通接続され、その各共通接続節点から共振回路２２へ出力する。
【００３７】
共振回路２２（供給回路）は、ＩＧＢＴ２５のエミッタ及びＩＧＢＴ２６のコレクタの共通接続節点からの出力が、一方の端子に与えられるリアクタＬ７と、ＩＧＢＴ２７のエミッタ及びＩＧＢＴ２８のコレクタの共通接続節点からの出力が、一方の端子に与えられるリアクタＬ８と、リアクタＬ７，Ｌ８の各他方の端子間に接続されたコンデンサＣ５と、一方の端子がリアクタＬ７の他方の端子に接続されたリアクタＬ９とを備え、リアクタＬ９，Ｌ８の各他方の端子が給電線５にそれぞれ接続されている。
【００３８】
コンバータ２０は、順接続された２個のダイオードからなる直列回路が３個並列接続され、各直列回路におけるダイオードの接続節点に、３相ＡＣ２００Ｖの各相が入力される。各直列回路におけるカソード端の共通接続節点がコンバータ２０の正側出力端子に、アノード端の共通接続節点がコンバータ２０の負側出力端子になっており、正側出力端子及び負側出力端子間には平滑コンデンサＣ４が接続されている。
【００３９】
以下に、このような構成の給電装置及び給電システムの動作を説明する。
フォトカプラ駆動回路２は、発振回路１からの発振信号がＤ型フリップフロップ１０のクロック端子に与えられる都度、＋Ｖｃｃ又は−Ｖｃｃのパルス状の同期引込信号（周期信号）を出力する。
各給電装置のフォトカプラ部３は、フォトカプラ駆動回路２から＋Ｖｃｃの同期引込信号を受信したときは、フォトカプラ３ａがオン、フォトカプラ３ｂがオフとなり、三角波発生回路２９に＋Ｖｃｃのパルス信号を与え、フォトカプラ駆動回路２から−Ｖｃｃの同期引込信号を受信したときは、フォトカプラ３ａがオフ、フォトカプラ３ｂがオンとなり、三角波発生回路２９に−Ｖｃｃのパルス信号を与える。
【００４０】
三角波発生回路２９は、＋Ｖｃｃのパルス信号を与えられたときは、図４（ａ）に示す三角波形信号の下降波形信号を出力し、−Ｖｃｃのパルス信号を与えられたときは、図４（ａ）に示す三角波形信号の上昇波形信号を出力し、反転する＋Ｖｃｃ及び−Ｖｃｃのパルス信号１周期分で、図４（ａ）に示す三角波形信号の１周期分を作成しスイッチング信号作成回路１９へ与える。
これにより、各給電装置の三角波発生回路２９は、互いに略同位相の三角波形信号を、それぞれのスイッチング信号作成回路１９へ与えることができる。
【００４１】
尚、ここでは、反転する＋Ｖｃｃ及び−Ｖｃｃの同期引込信号により、三角波形信号の極大及び極小の各頂点を形成しているが、回路構成をより簡単にする為、＋Ｖｃｃのみの同期引込信号又は−Ｖｃｃのみの同期引込信号にしても、動作には影響しないことが確認されている。また、三角波形信号の各頂点毎には同期引込信号を与えず、三角波形信号の周期の整数倍の周期毎に同期引込信号を与えるようにしても、動作に問題は生じないことが実験により確認出来ている。
この結果、同期引込信号にノイズが含まれたりして異常な場合には、その同期引込信号を無視するように構成すれば、極めてノイズに強い給電装置を実現することが出来る。
【００４２】
一方、電流検出回路１６は、インバータ装置４付近の給電線５に流れる電流値を検出しており、演算回路１７は、電流検出回路１６が検出した電流値を、電流値設定回路１５が設定した電流値から差し引いて出力する。
電流検出回路１６が検出した電流値が、比較的小さいとき、演算回路１７は比較的大きい正の電圧値を出力し、この正の電圧値は−８Ｖのバイアスをかけられ、絶対値が比較的小さい負の電圧値となって、制御信号作成回路１８に与えられる。
制御信号作成回路１８は、図４（ａ）に示すような、与えられた負の電圧値とその反転信号とを出力してスイッチング信号作成回路１９に与える。
【００４３】
スイッチング信号作成回路１９は与えられた、絶対値が等しく、絶対値が比較的小さい正負の電圧値と、三角波発生回路２９から与えられた三角波形信号の電圧値とを比較して、図４（ｂ）（ｃ）に示すような、パルス幅が比較的大きなパルス信号（スイッチング信号）を作成して、インバータ２１の各スイッチング素子２５〜２８に与える。
例えば、ＩＧＢＴ２５，２８を、図４（ｂ）に示すパルス信号で、ＩＧＢＴ２６，２７を、図４（ｃ）に示すパルス信号でそれぞれ動作させると、インバータ２１は図４（ｄ）に示すような比較的大きな交流電流を、共振回路２２へ出力する。共振回路２２は、この交流電流を給電線５に共振させて供給する。
つまり、電流検出回路１６が検出した電流値が小さいとき、インバータ２１は大きい交流電流を給電線５に供給する。
【００４４】
また、電流検出回路１６が検出した電流値が、比較的大きいとき、演算回路１７は比較的小さい正の電圧値を出力し、この正の電圧値は−８Ｖのバイアスをかけられ、絶対値が比較的大きい負の電圧値となって、制御信号作成回路１８に与えられる。制御信号作成回路１８は、図５（ａ）に示すような、与えられた負の電圧値とその反転信号とを出力してスイッチング信号作成回路１９に与える。
【００４５】
スイッチング信号作成回路１９は与えられた、絶対値が等しく、絶対値が比較的大きい正負の電圧値と、三角波発生回路２９から与えられた三角波形信号の電圧値とを比較して、図５（ｂ）（ｃ）に示すような、パルス幅が比較的小さなパルス信号（スイッチング信号）を作成して、インバータ２１の各スイッチング素子２５〜２８に与える。
例えば、ＩＧＢＴ２５，２８を、図５（ｂ）に示すパルス信号で、ＩＧＢＴ２６，２７を、図５（ｃ）に示すパルス信号でそれぞれ動作させると、インバータ２１は図５（ｄ）に示すような比較的小さな交流電流を、共振回路２２へ出力する。共振回路２２（供給回路）は、この交流電流を、給電線５とで構成した共振回路に共振させて、給電線５に供給する。
【００４６】
つまり、電流検出回路１６が検出した電流値が大きいとき、インバータ２１は小さい交流電流を給電線５に供給する。
ここで、各給電装置において、同期引込信号により三角波発生回路２９から与えられる三角波形信号は略同位相であるから、スイッチング信号作成回路１９が作成するパルス信号（スイッチング信号）のパルス幅の大小に関係なく、各インバータ２１が出力する交流電流も略同位相である。
【００４７】
また、電流検出回路１６が検出した電流値が、電流値設定回路１５が設定している電流値より大きいとき、演算回路１７は負の電圧値を出力し、この負の電圧値は−８Ｖのバイアスをかけられ、絶対値が大きい負の電圧値となって、制御信号作成回路１８に与えられる。
制御信号作成回路１８は、与えられた負の電圧値とその反転信号とを出力してスイッチング信号作成回路１９に与える。
【００４８】
スイッチング信号作成回路１９は与えられた、絶対値が等しく、絶対値が大きい正負の電圧値と、三角波発生回路２９から与えられた三角波形信号の電圧値とを比較するが、正負の電圧値が三角波形信号の電圧値を超えているので、パルス信号（スイッチング信号）は作成されず、インバータ２１は交流電流を減少させる。
つまり、電流検出回路１６が検出した電流値が、電流値設定回路１５が設定している電流値より大きいとき、インバータ２１は交流電流を減少させる。
本実施の形態では、各給電装置の位相を合わせる為の信号を、フォトカプラにより送受信しているので、各給電装置毎の接地ラインを分離することが出来、耐ノイズ性が向上する。
【００４９】
図６は、開示される給電装置及び給電システムの構成を示すブロック図である。この給電システムは、主たる給電装置において、発振回路１が出力した発振信号が、インバータ装置４ａに与えられ、インバータ装置４ａは、与えられた発振信号に基づき、給電線５に交流電流を供給する。
【００５０】
従たる各給電装置（ここでは３台）においては、主たる給電装置の発振回路１が出力した発振信号が、同期回路６に与えられ、同期回路６は、与えられた発振信号と同位相の同期信号を作成し、インバータ装置４ａに与えると共に、他の従たる各給電装置の同期回路６に与える。
従たる各給電装置の同期回路６は、主たる給電装置の発振回路１から縦続に接続されている。
尚、従たる各給電装置の同期回路６は、主たる給電装置の発振回路１に並列に接続しても良い。
【００５１】
同期回路６は、その出力した同期信号と、発振回路１が出力した発振信号又は他の給電装置の同期回路６が出力した同期信号とが与えられ、それらの位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する位相比較回路６ａと、位相比較回路６ａが出力した信号を積分する積分回路６ｂと、積分回路６ｂが積分し出力した信号の電圧値に応じた周波数の信号を発振し、同期回路６の出力として同期信号を出力する電圧制御発振回路６ｃとを備えている。
【００５２】
この同期回路６は、位相比較回路６ａが出力する位相差に応じた信号の絶対値が小さくなるように、電圧制御発振回路６ｃが発振周波数を制御して行き、時間の経過と共に（実際には瞬時に）、電圧制御発振回路６ｃは、発振回路１が出力した発振信号又は他の給電装置の同期回路６が出力した同期信号と、同位相の同期信号を出力するようになる。
このとき、位相比較回路６ａが出力した位相差に応じた信号を、積分回路６ｂが積分するので、他の給電装置からの発振信号又は同期信号にノイズが含まれていても、その影響を低減することが出来る。
【００５３】
図７は、インバータ装置４ａの構成を示すブロック図である。このインバータ装置４ａは、同期回路６から同期信号（同期引込信号）を与えられ、与えられた同期信号に同期して、実施の形態１において説明したフォトカプラ部３と同様に、＋Ｖｃｃ又は−Ｖｃｃのパルス信号を反転して出力する同期引込回路７を備え、同期引込回路７が出力したパルス信号は三角波発生回路２９に与えられる。その他の構成及び動作は、実施の形態１において説明したインバータ装置４と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
この給電システムでは、各給電装置において、同期信号により三角波発生回路２９から与えられる三角波形信号は略同位相であるから、スイッチング信号作成回路１９が作成するパルス信号（スイッチング信号）のパルス幅の大小に関係なく、各インバータ２１が出力する交流電流も略同位相である。
尚、この開示された構成において、発振回路１及びインバータ装置４ａからなる主たる給電装置に代えて（図６）、周期信号作成回路としての発振回路１のみを備える構成としても、同様の効果を得ることが出来る。
また、この開示された構成において、発振回路１から、従たる給電装置の各インバータ装置４ａへ直接、同期信号を与えるようにして、従たる給電装置の各同期回路６を省略する構成としても良い。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係る給電システムによれば、簡単な構成で、所定の周期信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
また、給電装置を使用台数に関係なく分散化して最適配置することが出来るので、高周波大電流（例えば１６ｋＨｚ、４０Ａ程度）を流す給電線の抵抗損失を減少させることが可能となり、給電システム全体の効率向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る給電システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明に係る給電システムの給電装置の構成を示すブロック図である。
【図３】インバータ周辺の構成を示す回路図である。
【図４】インバータ装置の動作を示す波形図である。
【図５】インバータ装置の動作を示す波形図である。
【図６】 開示される給電装置及び給電システムの構成を示すブロック図である。
【図７】インバータ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の、高周波誘導加熱炉用電源装置を転用した給電装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 発振回路
２ フォトカプラ駆動回路（周期信号作成回路）
３ フォトカプラ部（受信回路）
３ａ，３ｂ フォトカプラ
４，４ａ インバータ装置
５ 給電線
６ 同期回路
６ａ 位相比較回路
６ｂ 積分回路
６ｃ 電圧制御発振回路
７ 同期引込回路
１５ 電流値設定回路
１６ 電流検出回路
１７ 演算回路
１８ 制御信号作成回路
１９ スイッチング信号作成回路
２０ コンバータ
２１ インバータ
２２ 共振回路（供給回路）
２９ 三角波発生回路（スイッチング信号作成回路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータを備えインバータが生成した交流電流を給電線に供給する給電装置、特に、物理的に非接触の状態で電磁誘導により負荷に給電を行う非接触給電用の給電線に、高周波電流（商用周波数を超える周波数の交流電流）を供給する給電装置を１又は複数備えた給電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、案内レールに沿って移動する搬送車により荷物の搬送を行う搬送システムが種々実施されており、工場内及び倉庫内の物流の効率化が図られている。一般に、このような搬送車の走行には、走行用モータが使用されており、この走行用モータへの駆動電力は、案内レールに沿って敷設され交流電力が流れる給電線を介して供給される。
【０００３】
この給電方法には、従来、トロリー式と非接触方式とがある。トロリー式は、搬送車側に設けた集電子を給電線に接触させて給電する方式である。一方、非接触方式は搬送車側に設けたピックアップを給電線の近傍に配置し、ピックアップのコイルに誘導起電力を発生させて交流電力を得る方式である。トロリー式が集電子の摩耗によるメンテナンスの必要があり、また塵芥及び火花の発生という問題を有するのに対して、非接触方式ではそのような問題がなく、非接触方式の給電装置が多用されている。
【０００４】
非接触方式の給電方法を長距離の案内レールにおいて利用する場合、給電線の抵抗損失を減らす為に、給電線を分割し、分割した給電線にそれぞれの給電装置から交流電力を供給することは避けることが出来ない。しかし、複数台の給電装置から交流電力をそれぞれの給電線に供給する場合、個々の給電装置が給電する交流電力の位相にズレがあると、個々の給電装置から供給される給電線の隣接箇所では、ピックアップには、位相が異なる２つの電流による誘導起電力が発生する為、ピックアップの受電能力が低下するという問題がある。
【０００５】
その為、従来は、高周波誘導加熱炉用電源装置を給電装置に転用して、この高周波誘導加熱炉用電源装置が有する電源周波数の自動追従機能を利用して、交流電力の位相を合わせていた。
電源周波数の自動追従機能は、高周波誘導加熱炉用電源装置では必須の機能であるが、位相合わせの為に特に設けられた機能ではない。
高周波誘導加熱炉用電源装置では、負荷（屑鉄等）とで構成した共振回路を共振させながら電流を供給している。この場合、負荷の状態が変動して共振周波数は頻繁に大きく変化するが、これに電源周波数を追随させて行かないと、破損を招く場合がある。その為、高周波誘導加熱炉用電源装置では、電源周波数と共振周波数とにズレが生じ、出力電流と電圧とに位相のズレが発生すると、内蔵する発振器により電源周波数を走査し、新たな共振周波数による共振により出力電流が大きくなるようにしている。
【０００６】
図８は、従来の、高周波誘導加熱炉用電源装置を転用した給電装置の構成を示すブロック図である。この給電装置３７は、発振回路３２と、発振回路３２が発振した信号が、出力切替回路３５を介して与えられるインバータ装置３６と、子機給電装置として使用する場合に、親機給電装置からの高周波電源出力を電気的に絶縁して受ける為のトランス３０と、親機給電装置として使用する場合に、出力切替回路３５が切替動作を行う為の、インバータ装置３６からの出力電流の出力レベルを設定する為の切替レベル設定回路３１と、トランス３０を介して受けた高周波電源出力信号を波形整形して、インバータ装置３６のスイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成し、出力切替回路３５を通じて与える波形整形回路３３，３４とを備えている。
【０００７】
このような構成の給電装置３７を親機給電装置として使用する場合、始動時には、発振回路３２が発振した信号により、インバータ装置３６のスイッチング素子を動作させ、給電線５に給電する。出力電流が給電線５に共振して、出力レベルが切替レベル設定回路３１の設定レベルを超えると、出力切替回路３５が作動し、インバータ装置３６のスイッチング素子は、発振回路３２に代えて波形整形回路３３，３４が作成したスイッチング信号により動作するようになり、給電線５に給電する。このとき、波形整形回路３３，３４は、トランス３０を介して与えられた、給電装置３７自身が出力した高周波電源出力信号を波形整形して、スイッチング信号を作成する。
【０００８】
給電装置３７を子機給電装置として使用する場合は、発振回路３２、切替レベル設定回路３１及び出力切替回路３５は使用せず、インバータ装置３６のスイッチング素子は、波形整形回路３３，３４が作成したスイッチング信号により動作し、給電線５に給電する。このとき、波形整形回路３３，３４は、トランス３０を介して与えられた、親機給電装置が出力した高周波電源出力信号を波形整形して、スイッチング信号を作成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、高周波誘導加熱炉用電源装置を転用した給電装置は、上述したように構成が複雑になり、また、親機給電装置からの高周波電源出力（正弦波）をスイッチング信号の作成に使用している為、外部からのノイズにより正弦波形が歪み易く、ノイズに対して弱いという問題があった。
尚、類似の技術を扱ったものとしては、特表平８−５０１４３５号公報に、周波数を維持する非接触配電システムが、特表平８−５０１４３６号公報に、１次誘導線路（給電線）の所定領域毎の給電装置を切替運転する１次誘導線路がそれぞれ開示されている。
【００１０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、ノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る給電システムは、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、該インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備える給電システムにおいて、所定の周期を有する周期信号を作成する周期信号作成回路を備え、前記給電装置は、該周期信号作成回路が作成した周期信号を受信する受信回路と、該受信回路が受信した周期信号に基づき、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成するスイッチング信号作成回路と、該スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号により前記インバータが生成した交流電流を、前記給電線を含む共振回路に共振させて、該給電線に供給する為の供給回路とを有することを特徴とする。
【００１３】
この給電システムでは、インバータが、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成し、生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備えている。周期信号作成回路が、所定の周期を有する周期信号を作成する。給電装置は、周期信号作成回路が作成した周期信号を受信回路が受信し、スイッチング信号作成回路は、受信回路が受信した周期信号に基づき、スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成する。供給回路は、スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号によりインバータが生成した交流電流を、給電線を含む共振回路に共振させて、給電線に供給する。これにより、簡単な構成で、所定の周期を有する周期信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
【００１４】
第２発明に係る給電システムは、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、該インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備える給電システムにおいて、発振回路と、該発振回路が発振した発振信号に基づき、所定の周期を有するパルス状の同期引込信号を作成し出力するフォトカプラ駆動回路とを備え、前記給電装置は、前記同期引込信号を電気的に絶縁して受信するフォトカプラ部と、該フォトカプラ部が受信した同期引込信号に略同期した三角波を発生させる三角波発生回路と、該三角波発生回路が発生させた三角波に基づき、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成するスイッチング信号作成回路と、該スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号により前記インバータが生成した交流電流を、前記給電線を含む共振回路に共振させて、該給電線に供給する為の供給回路とを有することを特徴とする。
【００１５】
この給電システムでは、複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備えている。フォトカプラ駆動回路が、発振回路が発振した発振信号に基づき、所定の周期を有するパルス状の同期引込信号を作成し出力する。給電装置は、フォトカプラ部が同期引込信号を電気的に絶縁して受信し、三角波発生回路が、その受信した同期引込信号に略同期した三角波を発生させる。スイッチング信号作成回路が、その発生させた三角波に基づき、スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成し、供給回路が、そのスイッチング信号によりインバータが生成した交流電流を、給電線を含む共振回路に共振させて、給電線に供給する。これにより、簡単な構成で、所定の周期を有する同期引込信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
【００１６】
第３発明に係る給電システムは、前記給電線に流すべき交流電流値を設定する電流値設定回路と、前記給電線に流れる交流電流値を検出する電流検出回路と、前記電流値設定回路が設定した交流電流値及び前記電流検出回路が検出した交流電流値の差を演算する演算回路とを更に備え、前記スイッチング信号作成回路は、該演算回路が演算した差及び前記周期信号に基づき、前記スイッチング信号を作成すべくなしてあることを特徴とする。
【００１７】
この給電システムでは、電流値設定回路が、給電線に流すべき交流電流値を設定し、電流検出回路が、給電線に流れる交流電流値を検出する。演算回路は、電流値設定回路が設定した交流電流値及び電流検出回路が検出した交流電流値の差を演算する。スイッチング信号作成回路は、演算回路が演算した差及び周期信号に基づき、スイッチング信号を作成する。これにより、簡単な構成で、所定の周期信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る給電システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。この給電システムは、発振回路１が出力した発振信号が、フォトカプラ駆動回路２（周期信号作成回路）に与えられ、フォトカプラ駆動回路２は、与えられた発振信号がＤ型フリップフロップ１０のクロック端子に入力され、Ｄ型フリップフロップ１０のＱ出力は、２入力ＮＡＮＤゲート１１の両入力端子と、抵抗Ｒ１を介して２入力ＮＡＮＤゲート１２の一方の入力端子とに与えられる。２入力ＮＡＮＤゲート１２の一方の入力端子は、コンデンサＣ１を介して接地され、他方の入力端子は、２入力ＮＡＮＤゲート１１の出力端子と接続されている。
【００２９】
Ｄ型フリップフロップ１０のバーＱ出力は、２入力ＮＯＲゲート１３の両入力端子と、Ｄ型フリップフロップ１０のデータ端子と、抵抗Ｒ２を介して、２入力ＮＯＲゲート１４の一方の入力端子とに与えられる。２入力ＮＯＲゲート１３の出力は、２入力ＮＯＲゲート１４の他方の入力端子とに与えられ、この他方の入力端子は、コンデンサＣ２を通じて接地されている。
【００３０】
２入力ＮＡＮＤゲート１２の出力は、ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１のベースに、２入力ＮＯＲゲート１４の出力は、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ２のベースにそれぞれ与えられている。ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１のエミッタには電源電圧＋Ｖｃｃが、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ２のエミッタには電源電圧−Ｖｃｃがそれぞれ与えられ、ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１及びＮＰＮ型トランジスタＴｒ２の各コレクタは共通接続されている。
【００３１】
ＰＮＰ型トランジスタＴｒ１及びＮＰＮ型トランジスタＴｒ２の各コレクタの共通接続節点は、抵抗Ｒ３を通じて、フォトカプラ駆動回路２の出力信号を出力する。
フォトカプラ駆動回路２の出力信号は、フォトカプラ部３（受信回路）及びインバータ装置４からなり、それぞれの給電線５ヘ電流を供給する各給電装置（本実施の形態では４台）のフォトカプラ部３へ与えられる。それぞれの給電線５は、例えば、図示しない搬送システムの案内レールに沿って、１本の給電線の代わりに、それぞれ異なる範囲を分担するように敷設されている。
【００３２】
図２は、本発明に係る給電システムの給電装置の構成を示すブロック図である。この給電装置は、フォトカプラ部３及びインバータ装置４からなっており、フォトカプラ部３は、フォトカプラ駆動回路２（図１）の出力信号が与えられる２つのフォトカプラ３ａ，３ｂを備えている。
フォトカプラ３ａは、ＬＥＤのアノードにフォトカプラ駆動回路２（図１）の出力信号が与えられ、ＬＥＤのカソードは接地されており、フォトトランジスタのコレクタには電源電圧＋Ｖｃｃが与えられている。
フォトカプラ３ｂは、ＬＥＤのカソードにフォトカプラ駆動回路２（図１）の出力信号が与えられ、ＬＥＤのアノードは接地されており、フォトトランジスタのエミッタには電源電圧−Ｖｃｃが与えられている。
【００３３】
フォトカプラ３ａのフォトトランジスタのエミッタ及びフォトカプラ３ｂのフォトトランジスタのコレクタは共通接続され、この共通接続節点からはフォトカプラ部３の出力信号が出力され、三角波発生回路２９（スイッチング信号作成回路）に与えられる。
三角波発生回路２９は、フォトカプラ部３の出力信号が、オペアンプ２３の非反転入力端子に与えられ、オペアンプ２３の反転入力端子は接地されている。オペアンプ２３の出力は、抵抗Ｒ５を通じて非反転入力端子に、可変抵抗ＶＲ１を通じてオペアンプ２４の反転入力端子にそれぞれ与えられ、オペアンプ２４の非反転入力端子は接地されている。
【００３４】
オペアンプ２４の出力は、三角波発生回路２９の出力信号（三角波信号）としてスイッチング信号作成回路１９に与えられ、また、コンデンサＣ３を通じて反転入力端子に、抵抗Ｒ６を通じてオペアンプ２３の非反転入力端子にそれぞれ与えられる。
スイッチング信号作成回路１９は、制御信号作成回路１８から正の制御信号及びその反転信号である負の制御信号が与えられ、制御信号作成回路１８には、演算回路１７の出力信号が与えられている。演算回路１７の出力信号は、抵抗Ｒ４を通じて例えば−８Ｖにプルダウンされている。
【００３５】
演算回路１７は、電流検出回路１６が検出した給電線５に流れる電流値を、電流値設定回路１５が設定した電流値から差し引いて出力する。
スイッチング信号作成回路１９は、４つのスイッチング信号を作成して、インバータ２１の４つのスイッチング素子に与える。
【００３６】
図３は、インバータ２１周辺の構成を示す回路図である。インバータ２１は、ｎチャネル形のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）２５，２７の各コレクタが、コンバータ２０の正側出力端子に接続され、ｎチャネル形のＩＧＢＴ２６，２８の各エミッタが、コンバータ２０の負側出力端子に接続され、ＩＧＢＴ２５のエミッタとＩＧＢＴ２６のコレクタとが共通接続され、ＩＧＢＴ２７のエミッタとＩＧＢＴ２８のコレクタとが共通接続され、その各共通接続節点から共振回路２２へ出力する。
【００３７】
共振回路２２（供給回路）は、ＩＧＢＴ２５のエミッタ及びＩＧＢＴ２６のコレクタの共通接続節点からの出力が、一方の端子に与えられるリアクタＬ７と、ＩＧＢＴ２７のエミッタ及びＩＧＢＴ２８のコレクタの共通接続節点からの出力が、一方の端子に与えられるリアクタＬ８と、リアクタＬ７，Ｌ８の各他方の端子間に接続されたコンデンサＣ５と、一方の端子がリアクタＬ７の他方の端子に接続されたリアクタＬ９とを備え、リアクタＬ９，Ｌ８の各他方の端子が給電線５にそれぞれ接続されている。
【００３８】
コンバータ２０は、順接続された２個のダイオードからなる直列回路が３個並列接続され、各直列回路におけるダイオードの接続節点に、３相ＡＣ２００Ｖの各相が入力される。各直列回路におけるカソード端の共通接続節点がコンバータ２０の正側出力端子に、アノード端の共通接続節点がコンバータ２０の負側出力端子になっており、正側出力端子及び負側出力端子間には平滑コンデンサＣ４が接続されている。
【００３９】
以下に、このような構成の給電装置及び給電システムの動作を説明する。
フォトカプラ駆動回路２は、発振回路１からの発振信号がＤ型フリップフロップ１０のクロック端子に与えられる都度、＋Ｖｃｃ又は−Ｖｃｃのパルス状の同期引込信号（周期信号）を出力する。
各給電装置のフォトカプラ部３は、フォトカプラ駆動回路２から＋Ｖｃｃの同期引込信号を受信したときは、フォトカプラ３ａがオン、フォトカプラ３ｂがオフとなり、三角波発生回路２９に＋Ｖｃｃのパルス信号を与え、フォトカプラ駆動回路２から−Ｖｃｃの同期引込信号を受信したときは、フォトカプラ３ａがオフ、フォトカプラ３ｂがオンとなり、三角波発生回路２９に−Ｖｃｃのパルス信号を与える。
【００４０】
三角波発生回路２９は、＋Ｖｃｃのパルス信号を与えられたときは、図４（ａ）に示す三角波形信号の下降波形信号を出力し、−Ｖｃｃのパルス信号を与えられたときは、図４（ａ）に示す三角波形信号の上昇波形信号を出力し、反転する＋Ｖｃｃ及び−Ｖｃｃのパルス信号１周期分で、図４（ａ）に示す三角波形信号の１周期分を作成しスイッチング信号作成回路１９へ与える。
これにより、各給電装置の三角波発生回路２９は、互いに略同位相の三角波形信号を、それぞれのスイッチング信号作成回路１９へ与えることができる。
【００４１】
尚、ここでは、反転する＋Ｖｃｃ及び−Ｖｃｃの同期引込信号により、三角波形信号の極大及び極小の各頂点を形成しているが、回路構成をより簡単にする為、＋Ｖｃｃのみの同期引込信号又は−Ｖｃｃのみの同期引込信号にしても、動作には影響しないことが確認されている。また、三角波形信号の各頂点毎には同期引込信号を与えず、三角波形信号の周期の整数倍の周期毎に同期引込信号を与えるようにしても、動作に問題は生じないことが実験により確認出来ている。
この結果、同期引込信号にノイズが含まれたりして異常な場合には、その同期引込信号を無視するように構成すれば、極めてノイズに強い給電装置を実現することが出来る。
【００４２】
一方、電流検出回路１６は、インバータ装置４付近の給電線５に流れる電流値を検出しており、演算回路１７は、電流検出回路１６が検出した電流値を、電流値設定回路１５が設定した電流値から差し引いて出力する。
電流検出回路１６が検出した電流値が、比較的小さいとき、演算回路１７は比較的大きい正の電圧値を出力し、この正の電圧値は−８Ｖのバイアスをかけられ、絶対値が比較的小さい負の電圧値となって、制御信号作成回路１８に与えられる。
制御信号作成回路１８は、図４（ａ）に示すような、与えられた負の電圧値とその反転信号とを出力してスイッチング信号作成回路１９に与える。
【００４３】
スイッチング信号作成回路１９は与えられた、絶対値が等しく、絶対値が比較的小さい正負の電圧値と、三角波発生回路２９から与えられた三角波形信号の電圧値とを比較して、図４（ｂ）（ｃ）に示すような、パルス幅が比較的大きなパルス信号（スイッチング信号）を作成して、インバータ２１の各スイッチング素子２５〜２８に与える。
例えば、ＩＧＢＴ２５，２８を、図４（ｂ）に示すパルス信号で、ＩＧＢＴ２６，２７を、図４（ｃ）に示すパルス信号でそれぞれ動作させると、インバータ２１は図４（ｄ）に示すような比較的大きな交流電流を、共振回路２２へ出力する。共振回路２２は、この交流電流を給電線５に共振させて供給する。
つまり、電流検出回路１６が検出した電流値が小さいとき、インバータ２１は大きい交流電流を給電線５に供給する。
【００４４】
また、電流検出回路１６が検出した電流値が、比較的大きいとき、演算回路１７は比較的小さい正の電圧値を出力し、この正の電圧値は−８Ｖのバイアスをかけられ、絶対値が比較的大きい負の電圧値となって、制御信号作成回路１８に与えられる。制御信号作成回路１８は、図５（ａ）に示すような、与えられた負の電圧値とその反転信号とを出力してスイッチング信号作成回路１９に与える。
【００４５】
スイッチング信号作成回路１９は与えられた、絶対値が等しく、絶対値が比較的大きい正負の電圧値と、三角波発生回路２９から与えられた三角波形信号の電圧値とを比較して、図５（ｂ）（ｃ）に示すような、パルス幅が比較的小さなパルス信号（スイッチング信号）を作成して、インバータ２１の各スイッチング素子２５〜２８に与える。
例えば、ＩＧＢＴ２５，２８を、図５（ｂ）に示すパルス信号で、ＩＧＢＴ２６，２７を、図５（ｃ）に示すパルス信号でそれぞれ動作させると、インバータ２１は図５（ｄ）に示すような比較的小さな交流電流を、共振回路２２へ出力する。共振回路２２（供給回路）は、この交流電流を、給電線５とで構成した共振回路に共振させて、給電線５に供給する。
【００４６】
つまり、電流検出回路１６が検出した電流値が大きいとき、インバータ２１は小さい交流電流を給電線５に供給する。
ここで、各給電装置において、同期引込信号により三角波発生回路２９から与えられる三角波形信号は略同位相であるから、スイッチング信号作成回路１９が作成するパルス信号（スイッチング信号）のパルス幅の大小に関係なく、各インバータ２１が出力する交流電流も略同位相である。
【００４７】
また、電流検出回路１６が検出した電流値が、電流値設定回路１５が設定している電流値より大きいとき、演算回路１７は負の電圧値を出力し、この負の電圧値は−８Ｖのバイアスをかけられ、絶対値が大きい負の電圧値となって、制御信号作成回路１８に与えられる。
制御信号作成回路１８は、与えられた負の電圧値とその反転信号とを出力してスイッチング信号作成回路１９に与える。
【００４８】
スイッチング信号作成回路１９は与えられた、絶対値が等しく、絶対値が大きい正負の電圧値と、三角波発生回路２９から与えられた三角波形信号の電圧値とを比較するが、正負の電圧値が三角波形信号の電圧値を超えているので、パルス信号（スイッチング信号）は作成されず、インバータ２１は交流電流を減少させる。
つまり、電流検出回路１６が検出した電流値が、電流値設定回路１５が設定している電流値より大きいとき、インバータ２１は交流電流を減少させる。
本実施の形態では、各給電装置の位相を合わせる為の信号を、フォトカプラにより送受信しているので、各給電装置毎の接地ラインを分離することが出来、耐ノイズ性が向上する。
【００４９】
図６は、開示される給電装置及び給電システムの構成を示すブロック図である。この給電システムは、主たる給電装置において、発振回路１が出力した発振信号が、インバータ装置４ａに与えられ、インバータ装置４ａは、与えられた発振信号に基づき、給電線５に交流電流を供給する。
【００５０】
従たる各給電装置（ここでは３台）においては、主たる給電装置の発振回路１が出力した発振信号が、同期回路６に与えられ、同期回路６は、与えられた発振信号と同位相の同期信号を作成し、インバータ装置４ａに与えると共に、他の従たる各給電装置の同期回路６に与える。
従たる各給電装置の同期回路６は、主たる給電装置の発振回路１から縦続に接続されている。
尚、従たる各給電装置の同期回路６は、主たる給電装置の発振回路１に並列に接続しても良い。
【００５１】
同期回路６は、その出力した同期信号と、発振回路１が出力した発振信号又は他の給電装置の同期回路６が出力した同期信号とが与えられ、それらの位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する位相比較回路６ａと、位相比較回路６ａが出力した信号を積分する積分回路６ｂと、積分回路６ｂが積分し出力した信号の電圧値に応じた周波数の信号を発振し、同期回路６の出力として同期信号を出力する電圧制御発振回路６ｃとを備えている。
【００５２】
この同期回路６は、位相比較回路６ａが出力する位相差に応じた信号の絶対値が小さくなるように、電圧制御発振回路６ｃが発振周波数を制御して行き、時間の経過と共に（実際には瞬時に）、電圧制御発振回路６ｃは、発振回路１が出力した発振信号又は他の給電装置の同期回路６が出力した同期信号と、同位相の同期信号を出力するようになる。
このとき、位相比較回路６ａが出力した位相差に応じた信号を、積分回路６ｂが積分するので、他の給電装置からの発振信号又は同期信号にノイズが含まれていても、その影響を低減することが出来る。
【００５３】
図７は、インバータ装置４ａの構成を示すブロック図である。このインバータ装置４ａは、同期回路６から同期信号（同期引込信号）を与えられ、与えられた同期信号に同期して、実施の形態１において説明したフォトカプラ部３と同様に、＋Ｖｃｃ又は−Ｖｃｃのパルス信号を反転して出力する同期引込回路７を備え、同期引込回路７が出力したパルス信号は三角波発生回路２９に与えられる。その他の構成及び動作は、実施の形態１において説明したインバータ装置４と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
この給電システムでは、各給電装置において、同期信号により三角波発生回路２９から与えられる三角波形信号は略同位相であるから、スイッチング信号作成回路１９が作成するパルス信号（スイッチング信号）のパルス幅の大小に関係なく、各インバータ２１が出力する交流電流も略同位相である。
尚、この開示された構成において、発振回路１及びインバータ装置４ａからなる主たる給電装置に代えて（図６）、周期信号作成回路としての発振回路１のみを備える構成としても、同様の効果を得ることが出来る。
また、この開示された構成において、発振回路１から、従たる給電装置の各インバータ装置４ａへ直接、同期信号を与えるようにして、従たる給電装置の各同期回路６を省略する構成としても良い。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係る給電システムによれば、簡単な構成で、所定の周期信号としてオン／オフ信号を使用出来るのでノイズに強く、また、他の給電装置の出力と位相を合わせて、給電線に出力することが出来る給電装置を複数台備えた給電システムを実現することが出来る。
また、給電装置を使用台数に関係なく分散化して最適配置することが出来るので、高周波大電流（例えば１６ｋＨｚ、４０Ａ程度）を流す給電線の抵抗損失を減少させることが可能となり、給電システム全体の効率向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る給電システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明に係る給電システムの給電装置の構成を示すブロック図である。
【図３】インバータ周辺の構成を示す回路図である。
【図４】インバータ装置の動作を示す波形図である。
【図５】インバータ装置の動作を示す波形図である。
【図６】 開示される給電装置及び給電システムの構成を示すブロック図である。
【図７】インバータ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の、高周波誘導加熱炉用電源装置を転用した給電装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 発振回路
２ フォトカプラ駆動回路（周期信号作成回路）
３ フォトカプラ部（受信回路）
３ａ，３ｂ フォトカプラ
４，４ａ インバータ装置
５ 給電線
６ 同期回路
６ａ 位相比較回路
６ｂ 積分回路
６ｃ 電圧制御発振回路
７ 同期引込回路
１５ 電流値設定回路
１６ 電流検出回路
１７ 演算回路
１８ 制御信号作成回路
１９ スイッチング信号作成回路
２０ コンバータ
２１ インバータ
２２ 共振回路（供給回路）
２９ 三角波発生回路（スイッチング信号作成回路）
Claims (3)
- 複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、該インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備える給電システムにおいて、
所定の周期を有する周期信号を作成する周期信号作成回路を備え、前記給電装置は、該周期信号作成回路が作成した周期信号を受信する受信回路と、該受信回路が受信した周期信号に基づき、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成するスイッチング信号作成回路と、該スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号により前記インバータが生成した交流電流を、前記給電線を含む共振回路に共振させて、該給電線に供給する為の供給回路とを有することを特徴とする給電システム。 - 複数のスイッチング素子を動作させることにより交流電流を生成するインバータを有し、該インバータが生成した交流電流を給電線に供給する複数の給電装置を備える給電システムにおいて、
発振回路と、該発振回路が発振した発振信号に基づき、所定の周期を有するパルス状の同期引込信号を作成し出力するフォトカプラ駆動回路とを備え、前記給電装置は、前記同期引込信号を電気的に絶縁して受信するフォトカプラ部と、該フォトカプラ部が受信した同期引込信号に略同期した三角波を発生させる三角波発生回路と、該三角波発生回路が発生させた三角波に基づき、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング信号を作成するスイッチング信号作成回路と、該スイッチング信号作成回路が作成したスイッチング信号により前記インバータが生成した交流電流を、前記給電線を含む共振回路に共振させて、該給電線に供給する為の供給回路とを有することを特徴とする給電システム。 - 前記給電線に流すべき交流電流値を設定する電流値設定回路と、前記給電線に流れる交流電流値を検出する電流検出回路と、前記電流値設定回路が設定した交流電流値及び前記電流検出回路が検出した交流電流値の差を演算する演算回路とを更に備え、前記スイッチング信号作成回路は、該演算回路が演算した差及び前記周期信号に基づき、前記スイッチング信号を作成すべくなしてある請求項１又は２記載の給電システム。
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