JPH10225129A - 非接触給電設備 - Google Patents

非接触給電設備

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JPH10225129A
JPH10225129A JP9029225A JP2922597A JPH10225129A JP H10225129 A JPH10225129 A JP H10225129A JP 9029225 A JP9029225 A JP 9029225A JP 2922597 A JP2922597 A JP 2922597A JP H10225129 A JPH10225129 A JP H10225129A
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JP
Japan
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current
voltage
frequency current
frequency
phase difference
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JP9029225A
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English (en)
Inventor
Takayuki Nakayama
隆幸 中山
Shinobu Imon
忍 井門
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ部から出力される高周波電流の電
圧波形と電流波形の位相差を自動的に解消できるように
する。 【解決手段】 インバータ部４から出力される高周波電
流の電圧を検出する電圧検出手段１０及び高周波電流の
電流を検出する電流検出手段１２と、両検出手段１０，
１２より出力される検出信号１１，１３に基づきインバ
ータ部４から出力されている高周波電流の電圧波形と電
流波形との位相差を求める位相比較器１６と、位相比較
器１６からの位相差信号１５を平均化するループフィル
タ１８と、ループフィルタ１８からの平均化位相差信号
１７に応じて高周波電流の周波数を変化させる制御信号
１９をインバータ部４へ出力する電圧制御発振器２０と
を備え、共振条件を満たすようにインバータ部４から出
力される高周波電流の周波数を調整し、高周波電流の電
圧波形と電流波形の一致を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非接触給電設備に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は自走台車などの移動体への給電手
段に適用されている従来の非接触給電設備の一例を示す
もので、この非接触給電設備は、三相交流電源部１から
給電される商用周波数の交流電流を直流電流に変換する
直流電源部２と、該直流電源部２から給電される直流電
流を外部から入力される制御信号に基づいて周波数２５
ｋＨＺ、１００Ａｒｍｓの高周波電流に逆変換し且つ該
高周波電流を一次導線３に給電するインバータ部４と、
前記の一次導線３に直列に設けられ且つ一次導線３のイ
ンダクタンスに応じたキャパシタンスを有して共振回路
を構成するコンデンサバンク５と、高周波電流の電誘導
作用によって生じる磁界により一次導線３に対して非接
触状態で交流電流を受電し且つ該交流電流を整流部６へ
給電する受電コイル７と、該受電コイル７に並列に設け
られ且つ受電コイル７のインダクタンスに応じたキャパ
シタンスを有して共振回路を構成する共振コンデンサ８
と、前記の整流部６から給電される直流電流により作動
する移動体走行用のモータ９とを備えている。
【０００３】三相交流電源部１、直流電源部２、インバ
ータ部４は、建屋内の所定箇所に設置され、また、一次
導線３は、建屋内における移動体の移動経路に沿って延
設されている。
【０００４】受電コイル７は、一次導線３に対峙し得る
ように移動体の所定箇所に取り付けられ、また、整流部
６、共振コンデンサ８、モータ９は、移動体に搭載され
ている。
【０００５】図３に示す非接触給電設備では、一次導線
３及びコンデンサバンク５により構成される共振回路、
受電コイル７及び共振コンデンサ８により構成される共
振回路においては、下記の式の関係により、インバータ
部４から一次導線３に給電される高周波電流、受電コイ
ル７から整流部６に給電される交流電流のそれぞれの電
圧波形及び電流波形が周波数に応じて正弦波的になる。
【０００６】
【数１】ｆ＝１／｛２π√（ＬＣ）｝…（１） （ｆ：交流電流の周波数、Ｌ：リアクタンス、Ｃ：キャ
パシタンス）
【０００７】なお、一次導線３におけるコイルの記号
は、一次導線３のインダクタンスを表している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図３に示す
非接触給電設備では、モータ９に負荷変動が発生するこ
とに起因して一次導線３と受電コイル７との間の相互イ
ンダクタンスが変化すると、図４に示すように、インバ
ータ部４から一次導線３へ給電される高周波電流の電圧
波形と電流波形に位相差が生じる。
【０００９】このように、高周波電流の電圧波形と電流
波形に位相差が生じた状態で、インバータ部４から高周
波電流を出力し続けると、該インバータ部４を構成する
半導体素子が発熱し、ノイズが大きくなることがあり、
また、直流電源部２の最大電力を有効に利用することが
できなくなる。
【００１０】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、インバータ部から一次導線へ給電される高周波電流
の電圧波形と電流波形の位相差を自動的に解消できる非
接触給電設備を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の非接触給電設備においては、外部より入力
される制御信号に基づき直流電源部から給電される直流
電流を所定周波数の高周波電流に逆変換し且つ該高周波
電流を一次導線に給電するインバータ部と、一次導線と
ともに共振回路を構成するコンデンサバンクと、高周波
電流の電誘導作用によって生じる磁界により一次導線に
対して非接触状態で電流を受電する受電コイルと、該受
電コイルとともに共振回路を構成する共振コンデンサ
と、受電コイルが受電した交流電流を元に作動するモー
タと、インバータ部から一次導線へ給電される高周波電
流の電圧を検出する電圧検出手段及び高周波電流の電流
を検出する電流検出手段と、両検出手段より出力される
電圧検出信号及び電流検出信号に基づきインバータ部か
ら一次導線に給電されている高周波電流の電圧波形と電
流波形との位相差を求める位相比較器と、該位相比較器
より出力されるパルス状の位相差信号を平均化するルー
プフィルタと、該ループフィルタより出力される平均化
位相差信号に応じて高周波電流の周波数を変化させる制
御信号を前記のインバータ部へ出力する電圧制御発振器
とを備えている。
【００１２】本発明の非接触給電設備では、電圧検出手
段からの電圧検出信号及び電流検出手段からの電流検出
信号に基づき、位相比較器においてインバータ部から一
次導線へ給電されている高周波電流の電圧波形及び電流
波形の位相差を求め、位相検出器から出力される位相差
信号をループフィルタにおいて平均化し、ループフィル
タから出力される平均化位相差信号に応じて高周波電流
の周波数を変化させる制御信号を、電圧制御発振器から
インバータ部へ出力して、該インバータ部から一次導線
へ給電される高周波電流の周波数を調整し、該高周波電
流の電圧波形と電流波形の位相の一致を図る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００１４】図１は本発明の非接触給電設備の実施の形
態の一例であり、図中、図３と同一の符号を付した付分
は同一物を表している。
【００１５】図１に示す非接触給電設備では、電圧検出
手段１０及び電流検出手段１２と、位相ロックループ１
４とを備えている。
【００１６】電圧検出手段１０には、一次導線３の所定
箇所に接続した２箇の抵抗器を抵抗分割したものが適用
されており、この電圧検出手段１０からは、一次導線３
に給電される高周波電流の電圧変動に応じた電圧検出信
号１１が出力されるようになっている。
【００１７】電流検出手段１２には、一次導線３の所定
箇所を取り囲むように配置した電流検知コイル（ロゴス
キーコイル）が適用されており、この電流検出手段１２
からは、一次導線３に給電される高周波電流の電流変化
に応じた電流検出信号１３が出力されるようになってい
る。
【００１８】位相ロックループ１４は、電圧検出手段１
０より出力される電圧検出信号１１及び電流検出手段１
２より出力される電流検出信号１３に基づきインバータ
部４から一次導線３へ給電されている高周波電流の電圧
波形及び電流波形のそれぞれを図２に示すように矩形化
して両波形の位相差を求め且つ該位相差を高周波電流の
周波数に応じたパルス数の位相差信号１５として出力す
る位相比較器１６と、該位相比較器１６からの位相差信
号１５を積分平均化した平均化位相差信号１７を出力す
る積分回路よりなるループフィルタ１８と、該ループフ
ィルタ１８からの平均化位相差信号１７に応じて高周波
電流の周波数を変化させる制御信号１９をインバータ部
４に対して出力する電圧制御発振器２０とによって構成
されている。
【００１９】図１に示す非接触給電設備では、モータ９
に負荷変動が発生することに起因して、一次導線３と受
電コイル７との間の相互インダクタンスが変化すると、
インバータ部４から一次導線３へ給電される高周波電流
の電圧波形と電流波形に位相差が生じようとする。
【００２０】このとき、位相比較器１６において、電圧
検出手段１０より出力される電圧検出信号１１及び電流
検出手段１２より出力される電流検出信号１３に基づ
き、インバータ部４から一次導線３へ給電されている高
周波電流の電圧波形及び電流波形の位相差が求められ、
この位相差を高周波電流の周波数に応じたパルス数の位
相差信号１５が位相比較器１６からループフィルタ１８
へ出力される。
【００２１】また、ループフィルタ１８から電圧制御発
振器２０に対して、位相比較器１６からの位相差信号１
５を積分平均化した平均化位相差信号１７が出力され
る。
【００２２】更に、電圧制御発振器２０からインバータ
部４に対して、ループフィルタ１８からの平均化位相差
信号１７に応じて高周波電流の周波数を変化させる制御
信号１９が出力され、これにより、上記の相互インダク
タンスの変化に応じて、前掲の式１に示す共振条件を満
たすようにインバータ部４から一次導線３へ給電される
高周波電流の周波数が調整され、インバータ部４から出
力される高周波電流の電圧波形と電流波形の位相が一致
した状態を保持する。
【００２３】このように、図１に示す非接触給電設備で
は、インバータ部４から出力される高周波電流の電圧波
形と電流波形に位相差が生じようとする際に、共振条件
を満たすようにインバータ部４から出力される高周波電
流の周波数が自動的に調整されるので、インバータ部４
を構成する半導体素子が発熱せず、また、直流電源部２
の最大電力を有効に利用することができる。
【００２４】なお、本発明の非接触給電設備は上述した
実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ること
は勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の非接触給電
設備では、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００２６】（１）電圧検出手段からの電圧検出信号及
び電流検出手段からの電流検出信号に基づき、位相比較
器においてインバータ部から一次導線へ給電されている
高周波電流の電圧波形及び電流波形の位相差を求め、位
相検出器から出力される位相差信号をループフィルタに
おいて平均化し、ループフィルタから出力される平均化
位相差信号に応じて高周波電流の周波数を変化させる制
御信号を、電圧制御発振器からインバータ部へ出力し
て、該インバータ部から一次導線へ給電される高周波電
流の周波数を調整するので、該高周波電流の電圧波形と
電流波形の位相を自動的に一致させることができる。
【００２７】（２）高周波電流の電圧波形と電流波形の
位相が自動的に一致するので、インバータ部を構成する
半導体素子が発熱せず、また、直流電源部の最大電力を
有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触給電設備の実施の形態の一例を
示す概念図である。
【図２】図１における位相検出器により矩形化された電
圧波形及び電流波形との位相差信号の関係を表す図であ
る。
【図３】従来の非接触給電設備の一例を示す概念図であ
る。
【図４】図３におけるインバータ部から一次導線へ給電
される高周波電流の電圧波形と電流波形との位相差を表
す図である。
【符号の説明】
２ 直流電源部 ３ 一次導線 ４ インバータ部 ５ コンデンサバンク ７ 受電コイル ８ 共振コンデンサ ９ モータ １０ 電圧検出手段 １１ 電圧検出信号 １２ 電流検出手段 １３ 電流検出信号 １５ 位相差信号 １６ 位相比較器 １７ 平均化位相差信号 １８ ループフィルタ １９ 制御信号 ２０ 電圧制御発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ０１Ｆ 23/00 Ｂ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部より入力される制御信号に基づき直
    流電源部から給電される直流電流を所定周波数の高周波
    電流に逆変換し且つ該高周波電流を一次導線に給電する
    インバータ部と、一次導線とともに共振回路を構成する
    コンデンサバンクと、高周波電流の電誘導作用によって
    生じる磁界により一次導線に対して非接触状態で電流を
    受電する受電コイルと、該受電コイルとともに共振回路
    を構成する共振コンデンサと、受電コイルが受電した交
    流電流を元に作動するモータと、インバータ部から一次
    導線へ給電される高周波電流の電圧を検出する電圧検出
    手段及び高周波電流の電流を検出する電流検出手段と、
    両検出手段より出力される電圧検出信号及び電流検出信
    号に基づきインバータ部から一次導線に給電されている
    高周波電流の電圧波形と電流波形との位相差を求める位
    相比較器と、該位相比較器より出力されるパルス状の位
    相差信号を平均化するループフィルタと、該ループフィ
    ルタより出力される平均化位相差信号に応じて高周波電
    流の周波数を変化させる制御信号を前記のインバータ部
    へ出力する電圧制御発振器とを備えてなることを特徴と
    する非接触給電設備。
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