KR20140036000A - 전도체 배열의 세그먼트들의 정전류 동작을 이용하여 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템 및 방법 - Google Patents

전도체 배열의 세그먼트들의 정전류 동작을 이용하여 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 (81; 91), 특히 경전철 차량과 같은 선로계 차량 (81) 또는 버스와 같은 도로 자동차 (91) 에 전기 에너지를 전달하는 시스템에 관한 것이며, - 시스템은 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 차량에 전자기 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열 (3, T) 을 포함하고, - 전기 전도체 배열 (3, T) 은 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 을 포함하고, 각 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 는 차량의 운행 경로의 섹션을 따라 연장하고, - 각 세그먼트는 전자기장을 생성하기 위해서 세그먼트에 의해 반송되는 교류 전류의 각 위상에 대해 하나의 라인을 포함하고, - 시스템은 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 에 전기 에너지를 전달하는 전류 공급부 (3) 를 포함하고, 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 은 전류 공급부 (3) 와 서로 병렬로 전기적으로 접속되고, - 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 중 적어도 하나는, - 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 가 동작되는 동안 - 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 연관된 정전류 소스 (12) 를 통해 전류 공급부 (3) 에 커플링되고, - 각 정전류 소스 (12) 는 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 옵션으로 2 이상의 인덕턴스들을 포함하고 그리고 제 1 캐패시턴스 (C6P) 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 포함하며, 인덕턴스들 및 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되고, - 제 1 인덕턴스 (L6P1) 는, 입력 측을 출력 측과 접속시키는 정전류 소스의 라인 (100) 에 배열되고, 라인 (100) 의 적어도 하나의 접합은 제 1 캐패시턴스 (C6P) 와 접속되고, - 세그먼트 (T) 의 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 (L6P2) 뿐만 아니라 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 제 1 캐패시턴스 (C6P) 는, 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있도록 그리고 세그먼트 (T) 에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록 세그먼트에서 임의의 부가 캐패시턴스로 서로에 대해 구성된다.

Description

전도체 배열의 세그먼트들의 정전류 동작을 이용하여 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRANSFERRING ELECTRIC ENERGY TO A VEHICLE USING CONSTANT CURRENT OPERATION OF SEGMENTS OF A CONDUCTOR ARRANGEMENT}
본 발명은 차량, 특히 경전철 차량 (light rail vehicle) (예를 들어, 전차 (tram)) 과 같은 선로계 차량 (track bound vehicle) 또는 버스와 같은 도로 자동차에 전기 에너지를 전달하는 것에 관한 것이다. 대응 시스템은 교류 전자기 장을 생성하고 이에 의해 차량에 전자기 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열을 포함한다. 전기 전도체 배열은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 각 세그먼트는 차량의 운행 경로의 상이한 섹션을 따라 연장한다. 세그먼트들의 적어도 하나는, 세그먼트를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이 세그먼트를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 연관된 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 커플링된다. 본 발명은 또한 시스템의 대응 제조 방법 및 그 시스템의 대응 동작 방법에 관한 것이다.
종래의 레일 차량들, 모노레일 차량들, 트롤리 버스 (trolley bus) 들 및 그 밖의 기계적 수단, 자성 수단, 전자 수단 및/또는 광학 수단과 같은 다른 수단에 의해 선로 상에서 가이드되는 차량들과 같은 선로계 차량들은, 선로 상에서 추진을 위한, 그리고 차량의 견인력을 생성하지 않는 보조 시스템들을 동작시키기 위한, 전기 에너지를 요구한다. 그러한 보조 시스템들은, 예를 들어, 점등 시스템, 난방 및/또는 에어컨 시스템, 환기 시스템 및 승객 정보 시스템이다. 그러나, 보다 구체적으로 언급하면, 본 발명은 반드시 선로계 차량일 필요는 없는 (하지만 선로계 차량이면 바람직함) 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템에 관한 것이다. 선로계 차량 이외의 차량은 예를 들어 버스이다. 발명의 적용 영역은 대중 교통을 위한 차량들로의 에너지 전달이다. 일반적으로 말하면, 차량은, 예를 들어 전기적으로 동작되는 추진 모터를 갖는 차량일 수도 있다. 차량은 또한 하이브리드 추진 시스템을 갖는 차량일 수도 있는데, 예를 들어 이 시스템은 전기 에너지 또는 전기 화학적으로 저장된 에너지 또는 연료 (예컨대, 천연가스, 가솔린 또는 페트롤) 와 같은 그 밖의 에너지에 의해 동작될 수 있다.
WO 2010/031593 A1은 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템 및 방법을 기재하며, 시스템은 상기 언급된 피쳐들을 포함한다. 시스템이 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 차량에 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열을 포함하는 것이 개시된다. 전기 전도체 배열은 적어도 2개의 라인들을 포함하고, 각 라인은 교류 전류의 위상들 중 상이한 위상을 반송하도록 구성된다. 전기 전도체 배열은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 각 세그먼트는 차량의 운행 경로의 상이한 섹션을 따라 연장한다. 각 세그먼트는 적어도 2개의 라인들의 섹션들을 포함하고 각 세그먼트는 다른 세그먼트들과 별도로 스위칭 온 및 스위칭 오프될 수 있다. 전기 전도체 배열의 연속 세그먼트들의 각 세그먼트는 엘리먼트를 스위칭 온 및 스위칭 오프하기 위한 별도의 스위치를 통해 메인 라인에 접속될 수 있다. WO 2010/000495 A1은 전기 전도체 배열의 가능한 실시형태들 및 발명의 분야를 보다 상세하게 기재한다. 특히, 전기 전도체 배열의 사형 (serpentine-like) 실시형태가 또한 본 발명에 대해 선택될 수 있다.
각 세그먼트는 전자기장을 생성하기 위해 직류 전류를 교류 전류로 변환하기 위하여 인버터를 통해 직류 전류 공급부에 접속될 수도 있다. 대안으로, 세그먼트들은 교류 전류 공급부에 접속될 수도 있다. 결합들이 가능한데, 예를 들어 2개의 세그먼트들이 공통 인버터를 통해 직류 전류 공급부에 접속될 수도 있다.
임의의 경우에 있어서, 세그먼트들의 라인 또는 라인들에서 일정 교류 전류를 생성하면, 정전압에서의 세그먼트의 동작에 비해 몇 가지 이점들이 있다. 하나의 이점은 정전류가 시간의 사인 함수일 수도 있다는 것이다. 이는 전자파들의 단일 주파수만이 생성된다는 것을 의미한다. 그에 반해 정전압에서 세그먼트를 동작시키면 비사인곡선 함수들을 생성하며, 이는 상이한 주파수들에서 고조파들이 생성되는 것을 의미한다. 또한, 1차 측 (선로를 따르는 전기 전도체 배열 측) 상의 정전류는 2차 측 (차량 측) 상의 전자기장을 수신하는 수신기의 사이즈를 감소시키는 것을 가능하게 한다.
정전류 소스는 임피던스들의 패시브 네트워크로서 실현될 수 있으며, 이는 전류 제한을 위해 사용되는 라인에서 트랜지스터인 경우인 것처럼, 정전류 소스의 컴포넌트들 중 어느 것도 액티브하게 제어되지 않는다는 것을 의미한다.
정전류 소스는 교류 전류 공급부의 입력 측에 위치될 수 있고, 즉 일정 교류 전류가 전류 공급부를 통해 세그먼트들에 급전된다.
하지만, 이것은 세그먼트들이 전류 공급부와 서로 병렬로 접속되는 경우, 세그먼트들의 개별 동작을 허용하지 않는다. 세그먼트들의 개별 동작은 가변 사이즈의 세그먼트들을 통하는 전류를 야기하게 된다.
이에 따라, 전류 공급부와 서로 병렬로 접속되는 세그먼트들에 대하여, 개별적으로 동작되는 각 세그먼트에 정전류 소스를 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 개별 동작은, 차량이 세그먼트를 따라 운행하는 동안 세그먼트가 스위칭 온될 수 있고 그렇지 않으면 스위칭 오프될 수 있는 이점을 갖는다.
추진을 위해 차량들 (특히 전차들 또는 버스들) 에 제공하는 충분한 전력을 전달하기 위해, 적어도 수십 암페어의 전류 및 적어도 수십 볼트의 전압이 필요하며, 즉 전달된 전력이 적어도 수 kW 범위 내에 있어야 한다. 예를 들어, 전차의 경우, 세그먼트의 전압은 500 -1,000V의 범위일 수도 있고, 세그먼트를 통하는 유효 전류는 150 - 250A 의 범위일 수도 있다.
대응 임피던스들, 특히 인덕턴스들은 대응하는 큰 체적들을 갖는 과중한 컴포넌트들을 필요로 한다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그러한 시스템을 제조하는 비용들의 상당한 부분을 산출한다.
본 발명의 목적은 선로에서 차량으로 또는 복수의 차량들로 전자기 에너지를 전달하는 시스템을 제공하는 것이며, 이 시스템은 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 접속되는 전기 전도체 배열의 적어도 하나의 세그먼트를 포함하며, 세그먼트의 동작 효율이 높고 시스템 제조 및 설치를 위한 수고가 감소된다. 본 발명의 추가 목적은 그 시스템의 대응 제조 방법 및 그 시스템의 대응 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 시스템은 복수의 세그먼트들에 전기 에너지를 전달하는 전류 공급부를 포함한다. 세그먼트들은 전류 공급부와 서로 병렬로 전기적으로 접속되며, 즉 전류 공급부에 의해 급전되는 세그먼트들의 각각이 동일한 전압을 사용하여 동작된다. 복수의 세그먼트들에 대한 공통 전류 공급부는 별도의 제 2 전류 공급부에 접속되는 추가 세그먼트들의 존재를 배제하지 않는다. 또한, 전류 공급부에 의해 급전되는 모든 세그먼트들이 동일한 선로 상의 차량들에 에너지를 제공하는 세그먼트들이어야 하는 것은 아니다. 오히려, 철로 또는 도로가, 예를 들어 서로 평행하여 연장하는 2개의 선로들을 포함할 수도 있고, 선로들 각각에 연속 세그먼트들이 제공될 수도 있다. 상이한 선로들의 세그먼트들의 적어도 일부는 공통 전류 공급부에 의해 급전될 수도 있다.
예를 들어, 복수의 세그먼트들의 각각이 공급부로/공급부로부터 세그먼트를 접속시키거나 접속해제함으로써 세그먼트를 스위칭 온 및 스위칭 오프하도록 구성된 연관된 스위칭 유닛을 통해 전류 공급부에 커플링될 수도 있다. 각 스위칭 유닛은 연관된 세그먼트의 라인들의 수에 대응하는 다수의 스위치들을 포함하며, 라인들은 교류 전류의 상이한 위상을 반송하도록 구성된다. 바람직하게, 스위칭 유닛의 스위치들은, 예를 들어 스위치들의 동작을 제어하는 공통 제어 디바이스를 사용하여 동기식으로 스위칭 온 및 스위칭 오프된다.
각 세그먼트는, - 세그먼트가 스위칭 온되는 동안- 세그먼트를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 세그먼트를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 커플링될 수도 있다. 용어 "커플링된" 은 직접 전기 접속을 포함하고, 대안으로 예를 들어 변압기를 사용하는 유도성 커플링을 포함한다. 첨부된 청구항들에 의하면, 세그먼트들의 적어도 하나는 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 커플링된다.
각 정전류 소스는 제 1 인덕턴스 및 옵션으로 2 이상의 인덕턴스를 포함하고, 그리고 제 1 캐패시턴스 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스를 포함한다. 인덕턴스 (들) 및 캐패시턴스 (들) 은 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 정전류 소스의 입력 측의 전압으로 서로에 대해 구성된다. 이에 따라, 정전류 소스의 입력 측은 전류 공급부 측이다. 제 1 인덕턴스는 입력 측과 출력 측을 접속시키는 정전류 소스의 라인에 배열되고, 그 라인의 적어도 하나의 접합이 제 1 캐패시턴스와 접속된다.
즉, 적어도 제 1 인덕턴스 및 제 1 캐패시턴스, 그리고 옵션으로 정전류 소스의 추가 임피던스 및 정전류 소스의 가능한 추가 컴포넌트들 (예를 들어, 적어도 하나의 저항기) 은 세그먼트를 통하는 교류 전류를 일정하게 유지하는 패시브 네트워크를 형성한다.
바람직하게, 인덕턴스 (들) 및 캐패시턴스 (들) 은, 정전류 소스와 세그먼트의 결합의 공진 주파수인, 공진 주파수에서 세그먼트를 통하는 교류 전류가 발진하도록 정전류 소스의 입력 측에서 교류 전류의 주파수로 구성된다.
세그먼트가 복수의 라인들을 포함하는 경우, 각 라인은 교류 전류의 상이한 위상을 반송하도록 구성되고 접속되며, 정전류 소스는 각각의 경우에서 세그먼트의 대응 라인에 접속되는 대응하는 수의 라인들을 포함하여, 정전류 소스의 라인과 세그먼트의 대응 라인의 직렬 접속이 수행된다. 복수의 라인들의 경우, 정전류 소스의 각 라인은 제 1 인덕턴스를 포함하고, 제 1 임피던스는 접합을 통해 그 라인에 접속된다. 특히, 정전류 소스의 상이한 라인들의 접합들은 대응하는 제 1 캐패시턴스를 통해 공통 스타점에 접속될 수도 있다. 임의의 경우, 라인당 2개의 접합들이 있을 수도 있고, 제 1 캐패시턴스가 라인의 제 1 접합에 접속될 수도 있으며, 제 2 캐패시턴스가 라인의 제 2 접합에 접속될 수도 있다. 제 1 인덕턴스가 제 1 및 제 2 접속 사이에 배열되는 경우, 네트워크는 ∏-네트워크로 칭할 수 있다. 라인당 단지 하나의 접합만이 있는 경우 그리고 접합의 양 측에서 라인 내에 적어도 하나의 인덕턴스가 있는 경우, 네트워크는 Ｔ-네트워크라 칭할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따라 Ｔ-네트워크가 사용된다.
차량에 에너지를 전달하기 위해서 전자기장을 생성하도록 구성된 임의의 세그먼트는 고유 인덕턴스를 포함한다. 본 발명의 기본 개념에 의하면, 고유 인덕턴스는 무효 전력 (reactive power) 을 작게 유지하기 위해 사용된다. 이에 따라, 세그먼트의 고유 인덕턴스에 의해 적어도 부분적으로 (바람직하게 전적으로 (completely)) 형성되는, 제 2 인덕턴스 뿐만 아니라 제 1 인덕턴스 및 제 1 캐패시턴스는, 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있고 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록, 세그먼트에서 임의의 부가 캐패시턴스로 서로에 대해 구성되는 것이 제시된다. 바람직하게, 제 2 인덕턴스는 세그먼트 또는 세그먼트의 라인의 고유 인덕턴스에 의해 전적으로 형성된다. 또한, 세그먼트에 의한 무효 전력의 생성을 회피하기 위해서, 세그먼트가 세그먼트의 고유 인덕턴스 (들) 을 보상하는 부가 캐패시턴스를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 때때로 "액티브 전력" 이라 칭하는 실제 전력이 가능한 높다.
세그먼트의 고유 인덕턴스는 에너지 전달의 효율을 최적화하기 위해 사용되기 때문에, 이산 컴포넌트들의 수가 감소될 수 있다: 첫째로, 접합의 양 측에서 동일한 사이즈의 인덕턴스들을 갖는 Ｔ-네트워크에 비해 정전류 소스의 출력 측의 인덕턴스가 감소되거나 생략될 수 있다. 둘째로, 무효 전력을 감소시키거나 제거하기 위해 세그먼트의 고유 인덕턴스를 보상하기 위한 부가 캐패시턴스가 생략될 수 있거나 작은 사이즈로 감소될 수 있다. 그 결과, 설치 수고 및 비용이 감소된다. 또한, 정전류 소스의 출력 측에서의 인덕턴스의 냉각을 위한 수고가 감소되는데, 이는 작은 이산 컴포넌트 (예를 들어, 작은 인덕터) 만이 존재하거나 정전류 소스의 출력 측에 어떠한 이산 컴포넌트도 존재하지 않아서 세그먼트의 인덕턴스가 고유 성질이고 이에 따라 전체 세그먼트에 걸쳐 분산되기 때문이다.
특히, 다음이 제시된다: 차량, 특히 경전철 차량과 같은 선로계 차량 또는 버스와 같은 도로 자동차에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서,
- 시스템은 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 차량에 전자기 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열을 포함하고,
- 전기 전도체 배열은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 각 세그먼트는 차량의 운행 경로의 섹션을 따라 연장하고,
- 각 세그먼트는 전자기장을 생성하기 위해서 세그먼트에 의해 반송되는 교류 전류의 각 위상에 대해 하나의 라인을 포함하고,
- 시스템은 복수의 세그먼트들에 전기 에너지를 전달하는 전류 공급부를 포함하고, 세그먼트들은 전류 공급부와 서로 병렬로 전기적으로 접속되고,
- 세그먼트들 중 적어도 하나는 - 세그먼트가 동작되는 동안 - 세그먼트를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 세그먼트를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 연관된 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 커플링되고,
- 각 정전류 소스는 제 1 인덕턴스 및 옵션으로 2 이상의 인덕턴스들을 포함하고, 그리고 제 1 캐패시턴스 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 포함하며, 인덕턴스들 및 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되고,
- 제 1 인덕턴스는 입력 측을 출력 측과 접속시키는 정전류 소스의 라인에 배열되고, 라인의 적어도 하나의 접합이 제 1 캐패시턴스와 접속되고,
- 세그먼트의 고유 인덕턴스에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 뿐만 아니라 제 1 인덕턴스 및 제 1 캐패시턴스는, 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있도록 그리고 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록 세그먼트에서 임의의 부가 캐패시턴스로 서로에 대해 구성된다.
또한, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템, 특히 선행 청구항들 중 어느 한 항에 기재된 시스템의 제조 방법이 제시되며, 그 방법은,
- 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 차량에 전자기 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열을 제공하는 단계,
- 전기 전도체 배열의 부분으로서 복수의 세그먼트들을 제공하는 단계로서, 각 세그먼트가 차량의 운행 경로의 섹션을 따라 연장하도록 하며, 각 세그먼트는 전자기장을 생성하기 위해서 세그먼트에 의해 반송되는 교류 전류의 각 위상에 대해 하나의 라인을 포함하는, 복수의 세그먼트들을 제공하는 단계,
- 복수의 세그먼트들에 전기 에너지를 전달하는 전류 공급부를 제공하는 단계로서, 세그먼트들은 전류 공급부와 서로 병렬로 전기적으로 접속되는, 전류 공급부를 제공하는 단계,
- 세그먼트들 중 적어도 하나를, - 세그먼트가 동작되는 동안 - 세그먼트를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 세그먼트를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 연관된 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 커플링시키는 단계,
- 제 1 인덕턴스 및 옵션으로 2 이상의 인던턴스들로 그리고 제 1 캐패시턴스 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 각 정전류 소스에 구비시키는 단계로서, 인덕턴스들 및 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되는, 각 정전류 소스에 구비시키는 단계,
- 입력 측을 출력 측과 접속시키는 정전류 소스의 라인에 제 1 인덕턴스를 배치하고, 라인의 적어도 하나의 접합을 제 1 캐패시턴스에 접속시키는 단계,
- 세그먼트의 고유 인덕턴스에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 뿐만 아니라 정전류 소스의 제 1 인덕턴스 및 제 1 캐패시턴스를 디멘셔닝하여, 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있고 그리고 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록 하는 단계를 포함한다.
또한, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템, 특히 선행 청구항들 중 어느 한 항에 기재된 시스템의 동작 방법이 제시되며, 그 방법은,
- 전기 전도체 배열을 사용하여 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 차량에 전자기 에너지를 전달하는 단계,
- 전기 전도체 배열의 부분들로서 복수의 세그먼트들을 사용하는 단계로서, 각 세그먼트는 차량의 운행 경로의 상이한 섹션을 따라 연장하고, 각 세그먼트의 하나의 라인 또는 복수의 라인들이 전자기장을 생성하는 교류 전류의 각 위상 또는 각 위상들을 반송하기 위해 사용되는, 복수의 세그먼트들을 사용하는 단계,
- 전류 공급부를 사용하여 복수의 세그먼트들에 전기 에너지를 전달하는 단계로서, 세그먼트들은 전류 공급부와 서로 병렬로 전기적으로 접속되는, 전기 에너지를 전달하는 단계,
- 일 측 상의 세그먼트들에 그리고 다른 측 상의 전류 공급부에 커플링되는, 정전류 소스를 사용하여, - 세그먼트가 동작되는 동안 - 세그먼트를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 세그먼트들 중 적어도 하나를 통하는 전류를 일정하게 유지시키는 단계,
- 각 정전류 소스에, 제 1 인덕턴스 및 옵션으로 2 이상의 인덕턴스들 그리고 제 1 캐패시턴스 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 사용하는 단계로서, 인덕턴스들 및 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되고, 제 1 인덕턴스는 입력 측과 출력 측을 접속시키는 정전류 소스의 라인에 배치되고, 라인의 적어도 하나의 접합은 제 1 캐패시턴스에 접속되는, 사용하는 단계,
- 대응하는 방식으로 디멘셔닝되는, 세그먼트의 고유 인덕턴스에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 뿐만 아니라 제 1 인덕턴스 및 제 1 캐패시턴스 를 사용하여, 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록 세그먼트를 동작시키는 단계를 포함한다.
특히, 세그먼트, 제 1 인덕턴스, 제 1 캐패시턴스, 제 2 인덕턴스 및 추가 옵션의 컴포넌트들에 의해 구성되는 결합의 공진 주파수에서 세그먼트가 동작된다.
바람직하게, 복수의 세그먼트들의 각각은 상기 또는 하기에 기재되는 바와 같이 구성되는 연관된 정전류 소스를 통해 전류 공급부에 커플링된다.
세그먼트들은 복수의 라인들을 포함하고, 각 라인은 다중 위상 교류 전류의 상이한 위상을 반송하도록 구성되며, 복수의 세그먼트들의 각 라인은 정전류 소스의 대응 라인에 커플링된다. 바람직하게, 세그먼트들 및 이에 의한 전기 전도체 배열은 3 개의 라인들을 포함한다. 하지만, 라인들의 대응하는 수에 의해 반송되는 단지 2 위상만 또는 3 위상보다 많은 위상이 존재하는 것이 또한 가능하다. 특히, 세그먼트들의 각각은 라인들의 각각의 섹션들을 포함할 수도 있어서, 각 세그먼트가 3 위상들에 의해 야기되는 전자기장을 생성한다.
제 1 인덕턴스 및 제 1 캐패시턴스는 세그먼트에 전기적으로 접속되는 공통 모듈의 부분들인 것이 바람직하다. 복수의 라인들의 경우, 공통 모듈은 정전류 소스의 모든 라인들의 제 1 캐패시턴스들 및 제 1 인덕턴스들을 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 세그먼트들을 공통 모듈에 통합하면 사이트 상의 시스템의 탑재를 용이하게 한다. 특히, 공통 모듈은 접지에 매립될 수도 있다. 또한, 유닛들을 배치하는 수고가 감소될 뿐만 아니라, 컴포넌트들 사이 그리고 외부 유닛들 (일 측 상의 전류 공급부 및 다른 측 상의 세그먼트) 로의 전기적 접속들을 설립하기 위한 수고가 감소된다. 공통 모듈은 또한 보조 장비, 예컨대 냉각 팬 또는 액체 냉각 배열을 포함할 수도 있다. 또한, 직류 전류 공급부의 경우에서 인버터 및 상기 언급된 스위칭 유닛 또는 인버터에 대한 제어 디바이스가 공통 모듈에 통합될 수 있다.
예를 들어, 공통 모듈은 하우징 및/또는 랙 (rack) 을 포함할 수도 있으며, 컴포넌트들 및 유닛들은 하우징의 내부 내에 배열되고 및/또는 랙에 고정된다.
특히, 공통 모듈은 전류 공급부의 상이한 섹션들을 공통 모듈에 접속시키기 위한 제 1 및 제 2 접속을 포함할 수도 있다. 이것은 공통 모듈 자체가 전류 공급부의 추가 섹션을 포함하는 것을 의미한다. 이러한 추가 섹션은 전류 공급부의 외부 섹션들을 접속시키기 위해 제 1 및 제 2 접속들을 전기적으로 접속시킨다.
바람직한 실시형태에 따라, 정전류 소스는 변압기를 통해 전류 공급부에 접속되고, 변압기는 정전류 소스에 의해 원하는 정전류가 생성되도록 정전류 소스에 입력될 입력 전압을 생성하도록 구성된다. 세그먼트의 고유 인덕턴스가 무효 전력을 최소화하기 위해 사용되지 않는 경우, 변압기가 본 설명에서 기재된 실시형들 중 하나에 따라 사용될 수 있다. 즉, 변압기의 사용은 상술한 발명과 별개의 개념일 수 있거나 발명과 결합될 수 있다.
제 2 인덕턴스는 세그먼트 또는 세그먼트의 라인의 고유 인덕턴스에 의해 전적으로 형성되는 것, 즉 원하는 정전류를 야기하는 입력 전압이 생성되도록 제 2 인덕턴스로 변압기가 구성되는 것이 바람직하다.
변압기는 유연성을 증가시키는데, 이는 변압기가 정전류 소스의 입력 전압을 요구에 맞게 구성시킬 수 있기 때문이다. 특히, 세그먼트를 통하는 원하는 정전류는 변압기의 변압비를 선택함으로써 설정될 수 있다. 또한, 입력 전압과 출력 전압의 상이한 변압비를 갖는 변압기는 상이한 유형들의 세그먼트들 (특히 상이한 라인 길이들을 갖고 이에 따라 상이한 인덕턴스를 갖음) 을 동일한 전류 공급부에 커플링하기 위해 사용될 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 발명의 실시형태들 및 예들이 설명될 것이다. 도면들은 다음을 나타낸다:
도 1 레일 차량 및 차량을 위한 선로를 포함하는 배열로서, 선로는 전자기장을 생성하기 위한 복수의 세그먼트들로 구비되고, 세그먼트들은 스위칭 유닛 및 정전류 소스를 포함하는 모듈들을 통해 교류 전류 공급부에 접속된다.
도 2 도 1에 나타낸 배열과 유사한 배열로서, 세그먼트들이 직류 전류 공급부와 서로 병렬로 접속된다.
도 3 복수의 세그먼트들을 포함하는 배열로서, 세그먼트들의 쌍들은 직류 전류를 인버팅하기 위해 동일한 인버터에 접속된다.
도 4 인버터, 정전류 소스, 및 정전류 소스에 세그먼트들의 쌍들을 접속하기 위한 2개의 스위칭 유닛들의 배열을 포함하는 모듈.
도 5 무효 전력을 최소화하기 위한 유도율을 포함하는, 정전류 소스의 회로 다이어그램으로서, 회로 다이어그램은 1-위상 전류에 대한 간략화된 버전을 나타낸다.
도 6 세그먼트와 도 5의 정전류 소스의 결합을 나타내는 회로 다이어그램.
도 7 도 6에 나타낸 배열과 유사한 배열의 회로 다이어그램으로서, 세그먼트의 고유 인덕턴스의 일 부분이 무효 전력을 최소화하기 위해 사용된다.
도 8 도 7에 나타낸 배열과 유사한 배열의 회로 다이어그램으로서, 세그먼트의 전체 고유 인덕턴스가 무효 전력을 최소화하기 위해 사용된다.
도 9 변압기에 접속된 도 8의 배열을 나타내는 회로 다이어그램.
도 10 도 9에 나타낸 배열과 유사한 배열의 회로 다이어그램으로서, 이산 컴포넌트들의 수를 감소시키기 위해서 정전류 소스의 인덕턴스가 변압기의 스트레이 인덕턴스와 결합된다.
도 11 도 10에 나타낸 배열과 유사한 배열의 회로 다이어그램으로서, 세그먼트의 고유 인덕턴스의 부분만이 무효 전력을 최소화하기 위해 사용된다.
도 12 스위칭 유닛 및 정전류 소스, 특히 도 1의 모듈들 중 하나를 포함하는 모듈의 일 실시형태.
도 13 스위칭 유닛 및 정전류 소스를 포함하는 모듈의 다른 실시형태로서, 모듈은 또한 스위치들의 동작을 제어하는 제어 디바이스를 포함하고, 연관된 세그먼트의 라인들에 접속되는 라인들 중 적어도 하나를 통하는 전류를 측정하는 전류 센서를 포함한다.
도 14 연관된 세그먼트의 라인들의 인덕턴스를 보상하기 위한 캐패시턴스를 부가적으로 포함하는, 모듈의 다른 실시형태.
도 15 교류 전류 공급부 측 상의 교류 전압을 세그먼트 측의 교류 전압으로 변환하는 변압기를 포함하는 모듈의 추가 변형으로서, 변압기의 2차 측 상의 스트레이 인덕턴스는 정전류 소스의 입력 측 인덕턴스 (즉, 제 1 인덕턴스) 로서 작용한다.
도 16 한 쌍의 세그먼트들에 정전류를 제공하도록 구성된 도 4의 모듈의 변형으로서, 세그먼트들의 각 정전류 소스들은 공통 제 1 인덕턴스들을 사용하고, 스위치들은 제 1 세그먼트, 제 2 세그먼트를 동작시키거나 세그먼트들의 어느것도 동작시키지 않도록 사용된다.
도 1은 차량 (81), 특히 선로를 따라 운행하는 전차와 같은 경전철 차량을 개략적으로 나타낸다. 이러한 구체적인 실시형태에서, 차량 (81) 은 선로의 세그먼트들 (T1, ..., T6) 에 의해 생성되는 전자기장들을 수신하는 2개의 수신기들 (1a, 1b) 을 포함한다. 수신기들 (1a, 1b) 은 차량 (81) 의 전방 부분 및 후방 부분의 중간 섹션에서, 차량 (81) 의 저부에 위치된다. 수신기들은 교류 전류의 상이한 위상들을 생성하기 위한 복수의 라인들을 포함한다. 차량은 임의의 다른 개수의 수신기들을 가질 수도 있다.
수신기들 (1a, 1b) 은, 수신기들 (1) 에 의해 생성된 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 컨버터 (미도시) 와 같은, 차량 (81) 내의 다른 장치와 접속된다. 예를 들어, 직류 전류는 차량 (81) 의 배터리들 또는 다른 에너지 저장소들 (5a, 5b) 을 충전하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 직류 전류는 차량 (81) 의 적어도 하나의 트랙션 모터를 전기 에너지로 급전하기 위해 사용된 교류 전류로 인버팅될 수 있다.
수신기들 (1a, 1b) 은 차량 (81) 의 저부에 또한 위치되는 신호 송신기들 (미도시) 의 동작을 제어하는 제어 디바이스와 접속될 수도 있어서, 신호 송신기들에 의해 출력되는 신호들이 선로 쪽으로 출력된다.
언급된 바와 같이, 선로는 서로 별도로 동작 (즉, 에너자이징) 될 수 있고 동작 시 차량 (81) 에 에너지를 전달하기 위해서 전자기장을 생성하는, 일련의 연속 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6)(실제로, 추가 세그먼트들이 제공될 수 있음) 을 포함한다. 각 세그먼트는 차량의 운행 경로의 섹션에 걸쳐 연장한다.
도 1에 나타낸 상황에 있어서, 차량 (81) 의 수신기들 (1a, 1b) 은 각각 세그먼트들 (T2, T4) 위에 위치된다. 이에 따라, 이러한 세그먼트들 (T2, T4) 은 동작되고 (즉, 온 상태에 있고, 전자기장을 야기하는 세그먼트를 통하여 전류가 흐른다), 다른 세그먼트들 (T1, T3, T5, T6) 은 동작되지 않는다 (즉, 오프 상태에 있으며, 세그먼트를 통하는 전류가 없다).
도 1에 나타낸 예에 있어서, 각 세그먼트 (T) 는 모듈 (M1, M2, M3, M4, M5, M6) 를 통해 교류 전류 공급 라인 (3) 에 접속된다. 모듈 (M) 은 공급부 (3) 로/로부터 세그먼트 (T) 를 접속 또는 접속해제함으로서 세그먼트를 스위칭 온 및 스위칭 오프하도록 구성된 스위칭 유닛을 포함한다. 도 1에 나타낸 예의 각 세그먼트가 교류 전류의 상이한 위상을 반송하기 위한 3개의 라인들을 포함하기 때문에, 각 스위칭 유닛은 3 개의 스위치들, 라인당 적어도 하나의 스위치를 포함한다.
또한, 모듈 (M) 은 정전류 소스를 포함한다. 교류 전류 공급부 (3) 는 인버터 (55) 에 의해 교류 전류로 급전된다.
모든 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 기능을 갖는 엘리먼트들 및 디바이스들을 지칭한다.
도 1에 나타낸 배열과는 대조적으로, 도 2의 배열은 제 1 전위의 제 1 라인 (4a) 및 또 다른 전위의 제 2 공급 라인 (4b) 를 갖는 직류 전류 공급부 (4) 를 포함한다. 에너지 소스 (S) 는 라인들 (4a, 4b) 에 접속된다. 각 세그먼트는 교류 전류의 별도의 위상을 반송하기 위한 복수의 라인들 (특히, 3개의 라인들) 을 포함한다. 교류 전류는 직류 전류 측에서 직류 전류 공급부 (4) 에 접속되는, 연관된 인버터 (K1, K2, K3, K4, K5, K6) 에 의해 발생된다. 도 2에 나타낸 배열에서, 세그먼트 (T) 당 하나의 인버터 (K) 가 있다.
도 1 및 도 2는 세그먼트들에 전기 에너지를 공급하는 상이한 원리들을 도시한다. 도 1의 원리에 의하면, 다중 위상 교류 전류는 중앙 위치에서 발생되고 교류 전류 공급부를 통해 세그먼트들에 공급된다. 도 2의 원리에 의하면, 전류 공급부는 개별 인버터들과 중앙 에너지 소스를 접속시키는 직류 전류 공급부이다. 그러나, 이 원리들은 결합될 수 있다.
도 3은 이러한 결합의 일 예를 나타낸다. 원리들을 결합하는 다른 방식들이 존재하고, 본 발명은 또한 이러한 다른 결합들에 적용될 수 있다. 도 3에 나타낸 배열에서, 복수의 인버터들은 라인들 (4a, 4b) 을 갖는 직류 전류 공급부 (4) 와 서로 병렬로 접속된다. 그러나, 도 2에 나타낸 배열과는 대조적으로, 인버터들 (P1, P2, P3) 은 복수의 교류 전류 공급부들에 접속되고, 이 공급부들의 각각은 인버터 (P) 를 하나의 세그먼트 (T) 와 접속시킨다. 도 3에 나타낸 구체적인 실시형태에 따라, 각 인버터 (P) 는 2개의 세그먼트들 (T1, T4; T2, T5; T3, T6) 에 접속된다. 세그먼트들 (T) 을 따라 운행하는 차량 (81) 의 길이로 개략적으로 표시된 바와 같이, 세그먼트들 (T) 의 쌍들 중 단지 하나의 세그먼트 (T1, T2, T3 또는 T4, T5, T6) 만이, 도 3에 나타낸 위치에서 차량이 운행하고 있는 동안 동작된다. 세그먼트들 (T2, T3, T4) 은 차량 (81) 의 수신기들 (1a, 1b) 에 에너지를 전달하기 위해서 동작된다. 세그먼트들 (T1, T5, T6) 의 동작이 차량 (81) 으로의 상당한 에너지 전달을 초래하지는 않게 된다. 도 3에서 차량이 좌측에서 우측으로 운행을 지속하는 경우, 세그먼트 (T2) 는 스위칭 오프되게 되고 대신 세그먼트 (T5) 가 스위칭 온되게 된다.
그 결과, 동일한 인버터 (P) 에 접속되는 한 쌍의 세그먼트들 (T) 의 세그먼트들 중 하나의 세그먼트만이 한번에 동작되게 된다. 이에 따라, 단일 세그먼트를 통하는 원하는 정전류를 생성하도록 구성된 정전류 소스와 인버터를 결합하는 것이 가능하다. 대안의 배열들에서는, 예를 들어 동일한 인버터에 2 이상의 세그먼트들을 접속시키고 이 세그먼트들 중 하나만을 한번에 동작시키는 것이 가능하게 된다.
도 4는 당업자에게 알려진 바와 같이 구성될 수도 있는 인버터 (W) 를 포함하는 모듈을 나타낸다. 예를 들어, 생성되는 3-위상 교류 전류의 경우, 각 위상에 대하여 2개의 반도체 스위치들의 일련의 접속을 포함하는 브리지들이 있을 수도 있다. 인버터들의 구성은 알려져 있기 때문에, 그 상세가 도 4를 참조하여 기재되지는 않는다. 교류 전류 측 상에서, 인버터 (W) 는 정전류 소스 (12) 에 접속된다. 이 정전류 소스 (12) 는 패시브 엘리먼트들, 즉 접합 (21a, 21b, 21c) 에서 시작하는 위상 라인들 중 하나를 공통 스타점 (11) 에 접속시키는 접속부에서의 하나의 캐패시턴스 (20a, 20b, 20c) 및 교류 전류의 각 위상 라인에서의 하나의 인덕턴스 (18a, 18b, 18c) 의 네트워크로 구성된다.
하기에 기재되는 바와 같이, 정전류 소스는 제 1 인덕턴스 (18) 로서 접합 (21) 의 반대 측에 위치되는 각 위상 라인에서 제 2 인덕턴스를 또한 포함할 수도 있다. 그러한 배열은 3-위상 Ｔ-네트워크라 칭한다. 제 2 인덕턴스의 목적은 정전류 소스에 접속되는 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력을 최소화하는 것이다.
도 4에 나타낸 예에서, 정전류 소스 (12) 의 위상 라인들은 제 2 캐패시턴스 (42a, 42b, 42c) 를 통해 접합들 (7a, 7b, 7c) 에 접속된다. 캐패시턴스들 (42) 은 접합들 (7) 에 접속될 수 있는 세그먼트들의 고유 인덕턴스들을 보상하도록 작용한다. 이 경우 "보상" 은 세그먼트가 동작되는 동안 각 세그먼트에 의해 생성되는 무효 전력이 최소화되는 것을 의미한다. 이것은 정전류 소스를 또한 포함하는 모듈에 보상 캐패시턴스가 통합될 수 있는 원리를 도시한다. 도 4에 나타낸 모듈의 변형들이 가능하다. 예를 들어, 모듈은 인버터를 포함하지 않을 수도 있는데, 이는 인버터가 중앙 위치에 위치될 수도 있고, 복수의 모듈들이 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이 교류 전류 공급부와 서로 병렬로 접속될 수 있기 때문이다. 게다가, 도 4의 우측 상에 나타낸 스위칭 유닛들 (13a, 13b) 이 생략될 수 있고 또는 단일 스위칭 유닛이 정전류 소스와 결합될 수 있다. 이 경우, 정전류 소스의 입력 측에 스위칭 유닛이 위치되는 것이 바람직하며, 즉 스위칭 유닛의 스위칭 오프는 정전류 소스가 전류 공급부로부터 접속해제되는 것을 의미한다.
도 4에 나타낸 예에 있어서, 반도체 스위치들 (16a, 16b, 16c) 을 각 위상 라인에 하나 포함하는 제 1 스위칭 유닛 (13a) 이 접합들 (7a, 7b, 7c) 에 접속되고, 유사한 방식으로 제 2 스위칭 유닛 (13b) 의 반도체 스위치들 (16a, 16b, 16c) 이 접합들 (7) 에 또한 접속된다. 예를 들어, 제 1 스위칭 유닛 (13a) 은 도 3의 교류 전류 공급부 (6a, 6c 또는 6e) 에 접속될 수도 있고, 제 2 스위칭 유닛 (13b) 은 도 3의 교류 전류 공급부 (6b, 6d, 또는 6f) 에 접속될 수도 있다.
도 5에 나타낸 Ｔ-네트워크는 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 제 2 인덕턴스 (L6P2) 를 포함한다. 인덱스 "6P" 는, 정전류 소스가 6-폴 필터 (pole filter), 즉 3 위상 라인들을 갖고 이에 따라 정전류 소스의 입력 측에서 3개의 폴들 또는 접속들을 갖고 출력 측에서 3개의 폴들 또는 접속들을 갖는 패시브 컴포넌트들의 네트워크일 수도 있음을 지칭한다. 하지만, 본 발명은 3 위상들에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 단 하나의 위상 라인을 갖는 세그먼트들의 정전류 동작에 적용될 수 있으며, 즉 세그먼트들은 단일 위상 교류 전류를 사용하여 동작된다. 또한, 본 발명은 임의의 다른 수의 위상들에 적용될 수 있다.
도 5 내지 도 11에 나타낸 도시들은 단일 위상 정전류 소스의 경우를 언급한다. 도 12 내지 도 15는 3 위상의 경우에 대한 대응 예들을 나타내게 된다.
위상 라인 (100) 내에서, 제 1 및 제 2 인덕턴스 (L6P1, L6P2) 사이에, 캐패시턴스 (C6P) 가 접속되는 접합 (21) 이 배열된다. 캐패시턴스의 반대 폴은 제 1 및 제 2 인덕턴스를 포함하지 않는 다른 라인 (101) 에 접속되거나 (복수 위상 배열의 경우) 스타점에 접속된다.
정전류 소스 (12) 의 입력 측은 도 5에서 좌측 상에 나타난다. 입력 측의 전압은 Ue6p로 표시되고 입력 측의 전류는 I1로 표시된다. 출력 측의 전류는 I2로 표시된다.
도 6은 고유 인덕턴스 (LT) 를 갖는 세그먼트 (T) 에 접속된 도 5의 정전류 소스 (12) 를 나타낸다. 그 결과, 세그먼트를 원하는 공진 주파수에서 동작시키기 위해서 그리고 세그먼트 (T) 가 동작되는 동안 생성되거나 생성되게 되는 무효 전력을 감소시키거나 최소화하기 위해서, 고유 인덕턴스 (LT) 에 직렬로 접속된 부가 캐패시턴스 (CT) 에 의해 고유 인덕턴스 (LT) 를 보상하는 것이 일반적으로 필요하다.
본 발명에 따라, 정전류 소스의 Ｔ-네트워크의 부분으로서 세그먼트 (T) 의 고유 인덕턴스의 적어도 일 부분을 사용하는 것이 제시되고, 즉 이러한 부분 또는 전체 고유 인덕턴스 (LT) 는 세그먼트 (T) 에 의해 생성된 무효 전력을 감소시키거나 제거하기 위해 사용된다.
도 7은 고유 인덕턴스 (LT) 의 일 부분만이 사용되는 경우를 나타낸다. Ｔ-네트워크의 엘리먼트들을 폐쇄하는데 있어서의 파선은 2개의 부분들에서 고유 인덕턴스 (LT) 를 컷팅한다. 그 결과, 부가 캐패시턴스 (CT) 에 의해 보상되는 고유 인덕턴스 (LT) 의 일 부분이 여전히 존재한다. 그러나, 이러한 보상 캐패시턴스의 디멘션은 도 6에 나타낸 경우에 비해 작다.
도 8은 Ｔ-네트워크의 부분으로서 전체 고유 인덕턴스 (LT) 가 사용되는 경우를 나타낸다. 그러나, 고유 인덕턴스 (LT) 는 일반적으로 주어진 입력 전압에 의해 원하는 사이즈의 정전류를 생성하는데 필요한 인덕턴스 (제 1 인덕턴스 (L6P1)) 보다 크다. 반면, Ｔ- 네트워크의 제 1 및 제 2 인덕턴스는 동일한 디멘션, 즉 동일한 값을 가져야 한다. 이에 따라, 도 8에 나타낸 인덕턴스들은 도 5, 도 6 및 도 7에 비해 길다 (더 큰 값들에 대응함).
공진 시, 정전류 소스의 인덕턴스 (들) 및 캐패시턴스 (들) 은, 세그먼트를 통하는 교류 전류가, 정전류 소스와 세그먼트의 결합의 공진 주파수인 공진 주파수에서 발진하도록 정전류 소스의 입력 측에서 교류 전류의 주파수로 구성되며, 다음이 LC 회로, 즉 인덕턴스 (L) 와 캐패시턴스 (C) 를 포함하는 회로에 적용된다:
Figure pct00001
식 중, jω는 복소 각 주파수를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 식 (1) 은 다음과 같이 기록될 수 있다:
Figure pct00002
식 중, L6P는 제 1 및 제 2 인덕턴스의 값을 나타낸다. 정전류 소스의 출력 측의 전류 (I2) 는 다음과 같다:
Figure pct00003
이는 이러한 사이즈의 원하는 정전류가 입력 전압 (Ue6p) 및 대응하여 인덕턴스 (L6P) 를 디멘셔닝함으로써 달성될 수 있음을 의미한다. 즉, 도 8을 참조하면, 정전류 소스의 출력 측에서 원하는 정전류를 달성하기 위해서 입력 전압이 구성되어야 한다.
따라서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 정전류 소스의 입력 측에서 변압기 (52) 를 사용하는 것이 바람직하다. 도 9에 나타낸 등가 회로 다이어그램은 변압기 (52) 내에, 변압기의 1차 측 (입력 측) 의 제 1 스트레이 인덕턴스 (178) 및 변압기의 출력 측 (2차 측) 의 제 2 스트레이 인덕턴스 (179) 를 포함한다. 변압기의 입력 측의 전압은 US 로 나타낸다. 변압기 (52) 의 변압비 (즉, 변압기 출력 전압 (Ue6p) 에 대한 입력 전압 (US) 의 비율) 는 정전류 소스의 원하는 입력 전압이 달성되도록 선택된다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 정전류 소스의 제 1 인덕턴스 (L6P1) 가 변압기 (52) 의 2차 측 상 (출력 측, 도 10에서 변압기 (52) 의 우측 상) 의 임의의 인덕턴스와 동일한 이산 컴포넌트에 의해 실현되는 경우, 이산 컴포넌트들의 수는 더욱 감소될 수 있다. 특히, 변압기 (52) 의 출력 측 상의 권선들은 정전류 소스의 제 2 인덕턴스의 인덕턴스 값과 동일한 인덕턴스 값을 갖도록 디멘셔닝될 수 있다. 이는 부가 이산 컴포넌트는 없지만, 변압기의 2차 측 상에 권선들만이 있음을 의미한다. 이에 따라,
Figure pct00004
식 중, Ls는 변압기 (52) 의 2차 측의 스트레이 인덕턴스의 값을 나타낸다. 도 9 및 도 10 및 도 11의 회로 다이어그램은 등가 회로 다이어그램임을 알게 된다. 특히, 변압기 (52) 의 1차 측 상의 작은 인덕턴스 (178) 및 변압기 (52) 의 2차 측 상의 작은 인덕턴스 (179) 는 각각 1차 측 또는 2차 측 상의 권선들의 인덕턴스이다.
도 11은 도 10의 변형을 나타낸 것으로서, 부가 캐패시턴스 (CT) 가 세그먼트 (T) 의 고유 인덕턴스의 일 부분을 보상하기 위해 사용된다.
세그먼트의 전체 고유 인덕턴스가 보상되거나 보상되지 않는 경우, 즉 고유 인덕턴스의 어떤 부분도 무효 전력을 감소시키거나 최소화하기 위해 사용되지 않는 경우, 변압기가 또한 사용될 수 있다.
도 12는 정전류 소스 (12) 및 스위칭 유닛 (13) 을 포함하는 모듈 (11) 을 나타낸다. 도 4와 유사하게, 3 위상 교류 전류의 3개의 위상들에 대한 라인들이 있다. 각 라인은 교류 전류 공급부 (예를 들어, 도 1의 교류 전류 공급부 (3)) 와 라인을 접속시키기 위한 제 1 컨택 (14a, 14b, 14c) 을 갖는다. 또한, 각 라인은 연관된 세그먼트, 예를 들어 도 1의 세그먼트 (T1 또는 T2) 의 3개의 교류 전류 라인들과 그 라인을 접속시키기 위한 제 2 컨택 (15a, 15b, 15c) 을 갖는다. 모듈 (11) 은 도 1에서 모듈들 (M) 중 하나로서 사용될 수도 있다. 그러나, 세그먼트의 고유 인덕턴스가 무효 전력을 최소화하기 위해 사용되는 경우, 제 2 인덕턴스 (19)(하기 및 도 12에서 참조) 는 부분적으로 또는 전부 생략될 수 있다. 또한, 스위칭 유닛이 생략될 수 있거나 인버터 또는 변압기에 의해 대체될 수 있다.
모듈 (11) 의 3개의 라인들 중 임의의 라인의 전류 경로 다음에, 제 1 컨택 (14) 과 제 2 컨택 (15) 사이에 다음의 컴포넌트들이 배열된다. 스위칭 유닛 (13) 내에, 고체 상태 스위치, 특히 IGBT (16) 및 프리 휠링 다이오드 (free-wheeling diode; 17) 가 서로 병렬로 접속된다. 스위치들 (16) 의 동작을 제어하는 대응 제어 디바이스는 도 12에 나타나 있지 않다. 스위칭 유닛 (13) 으로부터 제 2 컨택 (15) 쪽으로의 전류 경로 다음에, 라인은 인덕턴스 (18) 에 접속되고 인덕턴스 (18) 다음에 접합 (21) 및 제 2 인덕턴스 (19) 를 포함한다. 각 라인의 접합들 (21) 은 캐패시턴스 (20) 를 통해 공통 스타점 (11) 에 접속된다.
특히, 제 1 인덕턴스 (18) 및 캐패시턴스들 (20) 은 정전류 소스를 형성하며, 즉 동작되는 동안, 연관된 세그먼트에 부하에 관계없는 일정 교류 전류가 제공된다. 제 2 인덕턴스 (19) 는 옵션이지만, 세그먼트의 동작 동안 무효 전력의 발생을 회피하기 위해서 바람직하다. 특히, 제 1 및 제 2 인덕턴스들은 동등하도록 디멘셔닝된다.
보다 일반적으로 말하면, 도 12에 나타낸 정전류 소스 (12) 는 패시브 네트워크이며, 이는 전류 제한을 위해 사용되는 라인에서 트랜지스터의 경우인 것처럼 정전류 소스 (12) 의 컴포넌트들의 어느 것도 액티브하게 제어되지 않는 것을 의미한다. 각 라인에 대한 2개의 인덕턴스들, 접합 및 캐패시턴스로 인하여, 도 12에 나타낸 네트워크는 Ｔ-네트워크로서 지칭될 수 있다. 세그먼트의 고유 인덕턴스의 적어도 일 부분이 무효 전력을 최소하기 위해 사용되는 것이 제공되면, 다른 패시브 네트워크들이 대안으로 사용될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 도 12에 나타낸 스위칭 유닛 및 정전류 소스의 결합은 제 1 컨택 (14) 을 제 2 컨택 (15) 과 접속시키는 라인을 포함한다. 어떠한 유도성 커플링도 존재하지 않는다. 그러한 유도성 커플링을 포함하는 대안이 도 15를 참조하여 설명될 것이다.
하기에서, 도 12의 모듈의 변형들, 실시형태들 및 대안들이 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명될 것이다. 동일한 참조 번호들을 도 12에 나타낸 컴포넌트들과 동일한 기능을 갖는 컴포넌트들을 지칭하기 위해 사용될 것이다. 용어 "동일한 기능" 은 인덕턴스들 및 캐패시턴스들의 디멘션이 반드시 동일하지는 않음을 의미한다. 또한, 도 12 내지 도 15의 예들은 3 위상 라인들을 포함한다. 그러나, 통상적이지는 않지만, 위상 라인들의 수가 상이할 수도 있다.
도 13에 나타낸 모듈 (31) 은 제 1 컨택 (14a, 14b, 14c) 과 제어가능한 스위치 (16a, 16b, 16c) 사이의 각 라인에 제 2 스위치 (32a, 32b, 32c) 를 부가적으로 포함한다. 제 2 스위치 (32) 는 과도 전류의 경우 라인을 중단시키도록 구성된다. 예를 들어, 어스 누설 또는 접지 불량이 과도 전류에 대한 이유일 수도 있다. 제 2 스위치들 (32) 은 기계적으로 또는 다른 방법으로 서로 결합되어, 스위치들 (32) 중 하나에 의해 수행되는 라인의 개방이 다른 스위치들 (32) 도 또한 각 라인을 개방시키도록 한다.
저레벨 제어 유닛 (34) 이 제어가능한 스위치들 (16a, 16b, 16c) 을 스위칭하기에 필요한 작용들을 수행하기 위해 모듈 (31) 내에 제공된다. 실제로, 저레벨 제어 유닛 (34) 은 IGBT의 개별 게이트 드라이브 유닛들 또는 다른 스위칭 엘리먼트들에 의해 실현될 수도 있다. 저레벨 제어 유닛 (34) 의 동작은 고레벨 제어 디바이스 (36) 에 의해 제어된다. 도 13 내지 도 15에 나타낸 예에서, 제어 디바이스 (36) 는 라인들 중 하나의 라인에서 전류 센서 (37) 로부터 전류 신호를 수신하며, 전류 센서 (37) 는 신호 라인 (35) 을 통해 제어 디바이스 (36) 와 접속된다. 제어 디바이스 (36) 는 전류 신호를 평가하고, 그 전류 신호를 정전류 소스에 의해 생성되는 정전류의 예상값에 대응하는 비교값과 비교하도록 구성된다. 이에 따라, 전류 센서 (37) 는 정전류 소스와 제 2 컨택 (15) 사이의 라인들 중 하나에 위치된다. 대안으로, 전류 센서는 세그먼트의 라인 내에서 모듈 (31) 의 외측에 위치될 수도 있다. 예를 들어, 예상 전류값과 전류 센서에 의해 측정된 값 사이의 편차가 미리 결정된 임계값과 많이 상이한 경우, 제어 디바이스 (36) 는 제어가능한 스위치들 (16) 을 개방하도록 저레벨 제어 유닛들 (34) 을 제어한다.
부가적으로 또는 대안으로, 제어 디바이스 (36) 는 연관된 세그먼트의 근방에서 차량의 존재를 검출하는 차량 검출 루프 (38) 에 접속된다. 제어 디바이스 (36) 는 차량 검출 루프로부터 수신된 대응 차량 검출 신호를 평가하도록 구성된다. 연관된 세그먼트의 근방에서의 차량의 존재에 의존하여, 제어 디바이스 (36) 는 제어가능한 스위치들 (16) 을 폐쇄 또는 개방하도록 저레벨 제어 유닛 (34) 을 제어하여, 연관된 세그먼트가 그 세그먼트의 근방에 차량이 있는 동안에만 동작되도록 한다. 특히, 접지에 매립되는 세그먼트의 위상 라인들의 경우, 근방은 차량이 세그먼트 위에 위치되거나 그 위에서 운행되는 것을 의미한다.
도 13은 또한 추가 옵션의 피쳐를 나타낸다. 모듈의 위상 라인들 중 2개의 위상 라인들이 제어 디바이스 (36) 와 접속된다. 위상 라인들과 이러한 접속 라인들 (33) 의 접합들 (40a, 40b) 은 제 1 컨택 (14) 과 스위치들 (16) 또는 - 존재하는 경우 - 제 2 스위치들 (32) 사이에 위치된다. 이에 따라, 제어 디바이스 (36) 는 교류 전류 공급부의 위상 라인들 중 2개의 위상 라인들 사이의 전압을 측정할 수 있다. 이러한 정보는 제어가능한 스위치들 (16) 이 스위칭 온될 것인지 여부의 결정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전압이 매우 작은 경우, 제어 디바이스 (36) 는 스위치들 (16) 을 스위칭 온시키기 위해 저레벨 제어 유닛 (34) 을 트리거하지 않는다. 매우 작은 전압에 대한 하나의 가능한 이유는 교류 전류 공급부의 라인들의 라인 불량 (예를 들어, 접지 불량) 이다. 또 다른 가능성은 교류 전류 공급부를 통하여 흐르는 교류 전류를 생성하는 인버터의 불량이다.
상기 기재로부터 연관된 세그먼트의 정확하고 신뢰성 있는 동작에 관한 일부 인텔리전스가 스위칭 유닛의 제어 디바이스에 통합될 수 있다고 할 수 있다.
도 13의 배열은 제어 디바이스 또는 제어 유닛의 부가 전력 분포의 필요 없이 교류 전류 공급부로부터 직접 제어 디바이스에 전력을 공급하게 한다.
제어 디바이스는 공통 하우징에 통합되고 및/또는 스위칭 유닛에 의해 공통 랙에 부착된다. 보다 일반적으로 말하면, 제어가능한 스위치들 및 제어 디바이스의 결합은 미리 제조될 수 있거나 나중에 사이트 상에 설치될 수 있다.
또한, 제어 디바이스 (36) 는 신호 접속 (39) 을 통해, 예를 들어 CAN-버스 (제어기 영역 네트워크 버스) 와 같은 디지털 데이터 버스를 통해 원방 중앙 제어 디바이스에 접속될 수도 있다.
도 14는 부가 캐패시턴스 (42a, 42b, 42c) 를 포함하는 일 실시형태를 나타낸다. 제 1 캐패시턴스 (20) 와 대조적으로, 제 2 캐패시턴스 (42) 는 위상 라인 내의 제 2 컨택 (15) 과 접합 (21) 사이에 배열된다. 제 2 캐패시턴스 (42) 의 목적은 연관된 세그먼트의 대응 라인의 인덕턴스를 보상하는 것이다. 이러한 맥락에서 "보상" 은 공급부의 원하는 교류 전류 주파수에서 공진되도록 세그먼트를 튜닝하고 무효 전력 도출을 회피하는 것을 의미한다.
도 15는 도 13, 도 14의 인덕턴스들 (18) 대신 변압기 배열 (52) 을 포함하는 모듈 (51) 을 나타낸다. 바람직하게, 변압기 배열 (52) 은 1차 측과 2차 측의 갈바니 분리 (galvanic separation) 를 제공한다. 1차 측은 제어가능한 스위치들 (16) 의 측이다. 대응하여, 2차 측은 제 2 컨택들 (15) 의 측이다. 변압기 배열 (52) 은 각 라인에 대한 개별 변압기들의 세트 또는 3 위상 변압기일 수도 있다. 변압기 배열의 2차 측 상의 인덕턴스들은 세그먼트를 통하는 정전류의 생성에 대해서 인덕턴스들 (18) 과 동일한 방식으로 기능한다. 모듈 (51) 은 접합들 (21) 및 스타점 (10) 을 포함하는 캐패시턴스 (20) 및 변압기 배열 (52) 을 포함하는 미리 제조된 유닛 (53) 을 포함할 수도 있다.
특히, 도 12 내지 도 15의 모듈 (11, 21, 31 또는 41) 은 팬과 같은 부가 냉각 유닛에 의해 냉각될 수 있다. 일반적으로 하나의 냉각 디바이스가 각 모듈에 대해 충분하다. 모듈은 세그먼트의 근방에 배열될 수 있다. 서로 평행하게 연장하고 연속 세그먼트들로 정의되는 2개의 선로들이 존재하는 경우, 모듈은 선로들 사이에 위치되는 것이 바람직하며 각 선로에 대해 적어도 하나의 정전류 소스를 포함한다. 예를 들어, 선로들은 버스들과 같은 도로 자동차들을 위한 레인들 또는 레일 차량들을 위한 선로들일 수도 있다.
도 12 내지 도 15의 모듈들은 변경될 수 있다. 특히, 전류 센서 (37), 제어 유닛들 (34) 을 포함하는 제어 디바이스 (36), 및/또는 제 2 스위치들 (32) 이 생략될 수 있다. 특히, 컴포넌트들은 도 5 내지 도 11을 참조하여 기재된 방식으로 디멘셔닝될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 동일 선로 및/또는 또 다른 선로의 2 이상의 세그먼트에 대한 정전류 소스들이 공통 모듈에 통합될 수 있다. 특히, 그러한 모듈은 미리 제조될 수 있고 적은 수고로 사이드 상에 설치될 수 있다.
2개의 세그먼트들에 대한 그러한 공통 모듈의 일 예가 도 16에 나타나 있으며, 도 16은 도 4의 모듈의 변형을 나타낸다. 모듈 (61) 은 2개의 서브 유닛들 (22, 23) 을 포함하고, 각 서브 유닛은 제 2 컨택들 (15a, 15b, 15c) 에 접속되는 세그먼트들의 각각의 정전류 소스들의 일 부분을 형성한다. 상기 언급된 바와 같이, 상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일하거나 또는 기능적으로 대응하는 엘리먼트들을 지칭한다.
서브 유닛들 (22, 23) 은 정전류 소스의 제 1 캐패시턴스들 (20) 및 (옵션으로) 제 2 캐패시턴스들 (42a, 42b, 42c) 을 포함한다. 또한, 서브 유닛들 (22, 23) 은 각 라인 (103a, 103b, 103c (유닛 22) 또는 104a, 104b, 104c (유닛 23)) 에 스위치 (16a, 16b, 16c) 를 포함한다. 이 스위치들 (16) 은 제 1 세그먼트 (미도시, 유닛 (22) 의 제 2 컨택들 (15) 에 접속됨) 를 동작시키거나, 제 2 세그먼트 (미도시, 유닛 (23) 의 제 2 컨택들 (15) 에 접속됨) 를 동작시키거나, 또는 세그먼트들의 어느 것도 동작시키지 않기 위해 사용된다. 이에 따라, 유닛들은 모듈 (61) 의 입력 측 상에서 동일한 제 1 인덕턴스들 (18a, 18b, 18c) 을 사용할 수 있다.
입력 측은 모듈을 공급부 (미도시) 에 접속하기 위한 제 1 컨택들 (14a, 14b, 14c) 을 포함한다. 이 컨택들 (14) 은 라인들 (100a, 100b, 100c) 에 의해 접합 (28a, 28b, 28c) 에 접속되고, 이러한 라인들 (100) 의 각각은 제 1 인덕턴스 (18) 를 포함한다. 접합들 (28) 의 각각은 라인들 (100) 중 하나를 유닛들 (22, 23) 의 각 라인들 (103a, 104a; 103b, 104b; 103c, 104c) 과 접속시킨다.
동일한 제 1 인덕턴스들 (18a, 18b, 18c) 이 수개의 세그먼트들을 동작시키기 위해 사용되기 때문에 (2 보다 많은 서브 유닛들이 존재하는 경우, 2 보다 많은 세그먼트들이 동일한 방식으로 동작될 수 있음), 컴포넌트들의 수가 감소된다.
도 16의 실시형태는 변형될 수 있는데, 예를 들어 제 1 인덕턴스 (18) 가 도 15에 나타낸 변압기 (52) 와 유사하게 변압기의 2차 측 상에 권선으로서 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 도 16의 스위치들 (16) 은 도 13 내지 도 15의 제어 디바이스 (36) 또는 제어 유닛 (34) 과 유사한 제어 유닛 및 제어 디바이스에 의해 동작될 수 있다.

Claims (10)

  1. 차량 (81; 91), 특히 경전철 차량과 같은 선로계 차량 (81) 또는 버스와 같은 도로 자동차 (91) 에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서,
    - 상기 시스템은 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 상기 차량에 전자기 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열 (3, T) 을 포함하고,
    - 상기 전기 전도체 배열 (3, T) 은 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 을 포함하고, 각 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 는 상기 차량의 운행 경로의 섹션을 따라 연장하고,
    - 각 세그먼트는 상기 전자기장을 생성하기 위해서 상기 세그먼트에 의해 반송되는 교류 전류의 각 위상에 대해 하나의 라인을 포함하고,
    - 상기 시스템은 상기 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 에 전기 에너지를 전달하는 전류 공급부 (3) 를 포함하고, 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 은 상기 전류 공급부 (3) 와 서로 병렬로 전기적으로 접속되고,
    - 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 중 적어도 하나는, - 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 가 동작되는 동안 - 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 연관된 정전류 소스 (12) 를 통해 상기 전류 공급부 (3) 에 커플링되고,
    - 각 정전류 소스 (12) 는 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 옵션으로 2 이상의 인덕턴스들을 포함하고 그리고 제 1 캐패시턴스 (C6P) 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 포함하며, 상기 인덕턴스들 및 상기 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 상기 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되고,
    - 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 는, 상기 입력 측을 상기 출력 측과 접속시키는 상기 정전류 소스의 라인 (100) 에 배열되고, 상기 라인 (100) 의 적어도 하나의 접합이 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 와 접속되고,
    - 상기 세그먼트 (T) 의 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 (L6P2) 뿐만 아니라 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 는, 상기 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있도록 그리고 상기 세그먼트 (T) 에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록, 상기 세그먼트에서 임의의 부가 캐패시턴스로 서로에 대해 구성되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 는 상기 세그먼트에 전기적으로 접속된 공통 모듈의 부분들인, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    연관된 정전류 소스 (12) 에 접속되는 적어도 하나의 상기 세그먼트 (T) 는 상기 정전류 소스 (12) 의 대응 라인에 접속된 복수의 전기 라인들을 포함하고,
    - 상기 세그먼트의 라인 및 상기 정전류 소스 (12) 의 라인의 각 직렬 접속은 다중 위상 교류 전류의 상이한 위상을 반송하도록 구성되고,
    - 상기 정전류 소스 (12) 의 각 라인은 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 를 형성하는 인덕터 또는 인덕터들의 배열을 포함하고, 그리고 접합을 통해 상기 라인에 접속되는 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 를 형성하는 캐패시터 또는 캐패시터들의 배열을 포함하며,
    - 상기 직렬 접속들의 각각에 대하여, 상기 세그먼트의 대응 라인의 상기 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 적어도 부분적으로 형성된, 제 2 인덕턴스 (L6P2) 뿐만 아니라 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 는, 상기 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있도록 그리고 상기 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록, 상기 세그먼트에서 임의의 부가 캐패시턴스로 서로에 대해 구성되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 인덕턴스 (L6P2) 는 상기 세그먼트 (T) 또는 상기 세그먼트의 라인의 상기 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 전적으로 (completely) 형성되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세그먼트는, 상기 세그먼트에 의한 무효 전력의 생성을 회피하기 위해서 상기 세그먼트의 고유 인더턴스(들) 을 보상하는 부가 캐패시턴스를 포함하지 않는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전류 소스 (12) 는 변압기를 통해 상기 전류 공급부에 접속되고, 상기 변압기는 상기 원하는 정전류가 상기 정전류 소스 (12) 에 의해 생성되도록 상기 정전류 소스 (12) 에 입력될 입력 전압을 생성하도록 구성되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 인덕턴스 (L6P2) 는 상기 세그먼트 또는 상기 세그먼트의 라인의 상기 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 전적으로 형성되며, 즉 상기 원하는 정전류를 야기하는 입력 전압이 생성되도록 상기 변압기가 상기 제 2 인덕턴스 (L6P2) 로 구성되는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 변압기의 스트레이 인덕턴스는 상기 정전류 소스의 제 1 인덕턴스 (L6P1) 로서 작용하는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템.
  9. 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템, 특히 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 시스템의 제조 방법으로서,
    - 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 상기 차량에 전자기 에너지를 전달하는 전기 전도체 배열 (3, T) 을 제공하는 단계,
    - 상기 전기 전도체 배열 (3, T) 의 부분으로서 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 을 제공하는 단계로서, 각 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 가 상기 차량의 운행 경로의 섹션을 따라 연장하도록 하며, 각 세그먼트는 상기 전자기장을 생성하기 위해서 상기 세그먼트에 의해 반송되는 교류 전류의 각 위상에 대해 하나의 라인을 포함하는, 상기 복수의 세그먼트들을 제공하는 단계,
    - 상기 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 에 전기 에너지를 전달하는 전류 공급부 (3) 를 제공하는 단계로서, 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 은 상기 전류 공급부 (3) 와 서로 병렬로 전기적으로 접속되는, 상기 전류 공급부를 제공하는 단계,
    - 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 중 적어도 하나를, - 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 가 동작되는 동안 - 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 통하는 전류를 일정하게 유지하도록 구성된 연관된 정전류 소스 (12) 를 통해 상기 전류 공급부 (3) 에 커플링시키는 단계,
    - 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 옵션으로 2 이상의 인던턴스들로, 그리고 제 1 캐패시턴스 (C6P) 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 각 정전류 소스 (12) 에 구비시키는 단계로서, 상기 인덕턴스들 및 상기 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 (T) 측으로 출력되도록 상기 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되는, 상기 각 정전류 소스에 구비시키는 단계,
    - 상기 입력 측을 상기 출력 측과 접속시키는 상기 정전류 소스 (12) 의 라인 (100) 에 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 를 배치하고, 상기 라인 (100) 의 적어도 하나의 접합을 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 에 접속시키는 단계,
    - 상기 세그먼트의 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 (L6P2) 뿐만 아니라 상기 정전류 소스의 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 를 디멘셔닝하여, 상기 세그먼트가 대응 공진 주파수에서 동작될 수 있고 상기 세그먼트 (T) 에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록 하는 단계를 포함하는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템의 제조 방법.
  10. 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템, 특히 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 시스템의 동작 방법으로서,
    - 전기 전도체 배열 (3, T) 을 사용하여 교류 전자기장을 생성하고 이에 의해 상기 차량에 전자기 에너지를 전달하는 단계,
    - 상기 전기 전도체 배열 (3, T) 의 부분들로서 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 을 사용하는 단계로서, 각 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 는 상기 차량의 운행 경로의 상이한 섹션을 따라 연장하고, 각 세그먼트의 하나의 라인 또는 복수의 라인들이 상기 전자기장을 생성하는 교류 전류의 각 위상 또는 각 위상들을 반송하기 위해 사용되는, 상기 복수의 세그먼트들을 사용하는 단계,
    - 전류 공급부 (3) 를 사용하여 상기 복수의 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 에 전기 에너지를 전달하는 단계로서, 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 은 상기 전류 공급부 (3) 와 서로 병렬로 전기적으로 접속되는, 상기 복수의 세그먼트들에 전기 에너지를 전달하는 단계,
    - 일 측 상의 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 에 그리고 다른 측 상의 상기 전류 공급부에 커플링되는, 정전류 소스 (12) 를 사용하여, - 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 가 동작되는 동안 - 상기 세그먼트 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 를 따라 운행하는 하나 이상의 차량들에 전달되는 전력에 관계없이, 상기 세그먼트들 (T1, T2, T3, T4, T5, T6) 중 적어도 하나를 통하는 전류를 일정하게 유지하는 단계,
    - 각 정전류 소스 (12) 에서, 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 옵션으로 2 이상의 인덕턴스들 그리고 제 1 캐패시턴스 (C6P) 및 옵션으로 2 이상의 캐패시턴스들을 사용하는 단계로서, 상기 인덕턴스들 및 상기 캐패시턴스들은, 원하는 정전류가 출력 측, 즉 세그먼트 측으로 출력되도록 상기 정전류 소스의 입력 측 전압으로 서로에 대해 구성되고, 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 는 상기 입력 측과 상기 출력 측을 접속시키는 상기 정전류 소스 (12) 의 라인 (100) 에 배치되고, 상기 라인 (100) 의 적어도 하나의 접합은 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 에 접속되는, 상기 사용하는 단계,
    - 대응하는 방식으로 디멘셔닝되는, 상기 세그먼트 (T) 의 고유 인덕턴스 (LT) 에 의해 적어도 부분적으로 형성된 제 2 인덕턴스 (L6P2) 뿐만 아니라 상기 제 1 인덕턴스 (L6P1) 및 상기 제 1 캐패시턴스 (C6P) 를 사용하여, 상기 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력이 본질적으로 제로가 되도록 상기 세그먼트 (T) 를 동작시키는 단계를 포함하는, 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템의 동작 방법.
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