KR20140101353A - 연속 세그먼트들을 이용하여 차량에 전기 에너지를 유도적으로 전달하는 시스템 - Google Patents

연속 세그먼트들을 이용하여 차량에 전기 에너지를 유도적으로 전달하는 시스템 Download PDF

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KR20140101353A
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vehicle
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KR1020147015764A
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콘래드 워로노윗즈
로버트 크자인스키
도미니크 앤더스
토마스 니클레스
매티아스 손젠
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봄바디어 트랜스포테이션 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량(81), 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서, 여기서 - 상기 시스템은 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 상기 차량(81)에 상기 전기 에너지를 전달하는 전도체 배치를 포함하며, - 상기 전도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들(T1, T2, T3)을 포함하며, 상기 세그먼트들(T1, T2, T3)은 차량(81)의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트(T1, T2, T3)는 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인을 포함함, - 상기 시스템은 전기 에너지를 상기 세그먼트들(T1, T2, T3)에 공급하는 전류원(4)을 포함하며, - 상기 세그먼트들은 상기 전류원(4)에 대해서 서로 전기적으로 병렬 접속되며, - 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터(K)는 각 세그먼트에 할당되어 접속되고, 상기 할당된 컨버터(K)는 상기 전류원(4)에 접속됨과 아울러, 상기 전류원(4; 108)에 의해서 전달된 전류를 상기 세그먼트의 적어도 하나의 교류 전류라인에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하도록 되어 있어서, 상기 연속 세그먼트들(T1, T2, T3)의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들(K) 열이 존재하며, - 상기 할당된 컨버터들(K) 열의 상기 컨버터들(K) 각각은 상기 할당된 컨버터들(K) 열의 작동을 동기화하는 동기 링크(SL)에 접속되며, - 상기 시스템은 상기 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 상기 전자장이 상기 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 상기 할당된 컨버터들(K) 열을 동기화하도록 되어 있다.

Description

연속 세그먼트들을 이용하여 차량에 전기 에너지를 유도적으로 전달하는 시스템{SYSTEM FOR INDUCTIVELY TRANSFERRING ELECTRIC ENERGY TO A VEHICLE USING CONSECUTIVE SEGMENTS}
본 발명은 차량, 특히 경량 궤도 차량(예, 트램(tram))과 같은 트랙 바운드 차량(track bound vehicle) 또는 버스와 같은 로드 오토모빌(road automobile)에 대한 전기 에너지 전달에 관한 것이다. 대응하는 시스템은 교류 전자장을 생성하고 이에 따라 전자기 에너지를 차량에 전달하는 전도체 배치를 포함한다. 전도체 배치는 복수의 연속 세그먼트(segment)들을 포함하며, 여기서 각 세그먼트는 차량의 주행 경로의 서로 다른 부분을 따라 연장된다. 세그먼트들은 할당된 컨버터들을 통해 전류원에 결합된다. 할당된 컨버터들은 전류원에 접속됨과 아울러, 세그먼트 또는 세그먼트들의 적어도 하나의 교류 전류 라인에 의해 전달되는 교류 전류를 생성하도록 되어 있다. 연속 세그먼트들의 대응하는 물리적 열(sequence)에 대한 할당된 컨버터들의 논리적 열이 존재한다. 전류원은 직류 전류원일 수 있다.
이 경우에, 컨버터들은 인버터들이다. 대안으로, 전류원은 교류 전류원일 수 있다. 이 경우에, 컨버터들은 특히, 교류 전류원에서의 교류 전류를 서로 다른 주파수를 갖는 세그먼트들에서의 교류 전류로 컨버팅(converting)하는 AC/AC 컨버터들이다. 2개 이상의 전류원들(즉, 적어도 하나의 교류 전류원)을 적어도 하나의 직류 전류원과 결합시킬 수도 있으며, 여기서 각 전류원은 인버터나 AC/AC 컨버터를 통해 각각의 세그먼트에 접속된다.
본 발명은 또한, 시스템을 제조하는 대응 방법과, 시스템을 작동하는 대응 방법에 관한 것이다.
다른 기계적인 수단, 자기 수단, 전기 수단 및/또는 광학 수단과 같은 다른 수단에 의해 트랙 상에서 가이드되는 차량들, 종래의 철도 차량들, 모노 레일 차량들, 및 트롤리 버스들(trolley busses)과 같은 트랙 바운드 차량들은 트랙 상에서의 추진을 위해 그리고 보조 시스템들을 작동하기 위해 전기 에너지를 필요로 하고, 이 보조 시스템들은 차량의 견인력을 생성하지 않는다. 이와 같은 보조 시스템들은 예컨대, 조명 시스템들, 가열 및/또는 공조 시스템, 환기 및 승객 정보 시스템들이다. 그러나, 보다 특별히 말해서, 본 발명은 반드시(그러나, 바람직하게) 트랙 바운드 차량이 아닌 차량에 전기 에너지를 전달하는 시스템에 관한 것이다. 트랙 바운드 차량 이외의 차량은 예컨대, 버스이다. 본 발명의 응용 영역은 공공 이송을 위한 차량들에 대한 에너지의 전달이다. 그러나, 본 발명의 시스템을 이용하여 자가용 차량들에 에너지를 전달할 수도 있다. 일반적으로 말해서, 차량은 예컨대 전기적으로 작동되는 추진 모터를 가진 차량일 수 있다. 차량은 또한, 하이브리드 추진 시스템(예컨대, 전기 에너지 또는 전기 화학적으로 저장된 에너지 또는 연료(예컨대, 천연 가스, 가솔린 또는 페트롤(petroll))와 같은 다른 에너지에 의해 작동될 수 있는 시스템)을 갖는 차량일 수 있다.
어떠한 차량도 동시에 드라이빙(driving)되고 있지 않는 전자장들을 줄이거나 회피하기 위해, 단지 필요로 하는 곳에서 전도체 배치의 세그먼트들이 작동될 수 있다. 예컨대, 주행 경로에 걸친 세그먼트들의 길이는 주행 방향에서의 차량의 길이보다 짧고, 세그먼트가 연장되는 주행 경로의 각 영역을 차량이 이미 점유하고 있을 때만 세그먼트들이 작동할 수 있다. 특히, 철도 차량에 의해 점유된다는 것은 세그먼트가 연장되는 레일들 상에서 차량이 운전되고 있다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 세그먼트들은 차량이 주행 경로의 각 영역을 완전히 점유하고 있을 때만 작동된다. 예컨대, 차량은 (주행 방향에 있어서) 세그먼트보다 길고, 차량의 정면 및 단부는, 세그먼트의 중심으로부터 볼 때, 세그먼트의 한계들을 지나 운전되고 있다. 따라서, 전달된 에너지를 수신하는 차량의 수신장치가 세그먼트가 연장되는 주행 경로의 영역에 들어가지 전에 세그먼트가 온(on) 동작되는 것(즉, 할당된 컨버터가 세그먼트를 통해 교류 전류의 생성을 시작한다)이 제안되어 있다. 그러나, 이는 2개 이상의 연속 세그먼트들이 동시에 작동될 수 있다는 것을 의미한다. 달리 말하면, 차량으로의 에너지 전달은 중단될 수 있고, 차량의 수신기에 유도된 전압의 과도상태가 발생할 수 있다.
WO 2010/031593 A1는 전기 에너지를 차량에 전달하는 시스템 및 방법을 설명하며, 이 시스템은 위에 언급된 특징들을 포함한다. 그러나, 세그먼트들은 서로 전기적으로 직렬 접속되며, 2개의 연속 세그먼트들 간의 각 인터페이스에는 하나의 인버터가 존재한다. 인버터들의 스위치들이 교류 전류를 생성하도록 제어되는 것이 개시되어 있다. 각 스위치는 스위치를 온 및 오프 동작시키는 개별적인 프로세서들의 타이밍을 제어하는 구동 유닛에 의해 제어될 수 있다. 구동 유닛들은 모든 구동 유닛들의 타이밍을 조정하는 인버터 제어기에 의해 제어될 수 있다. 서로 다른 인버터들의 동기화는 동기화될 인버터의 각 제어기에 동기 신호들을 전달함으로써 단일 고레벨 제어 장치에 의해서 수행될 수 있다. 디지털 데이터 버스일 수 있는 동기 링크가 제공될 수 있다. 링크는 차량의 주행 경로를 따라 연장되며, 동기 신호들을 전달하기 위해 각 제어기에 대한 접속을 포함한다. 게다가, 각 제어기로부터 동기 링크로의 접속도 또한 존재한다. 이 역 접속들이 제어기들로부터 동기 링크로 신호들을 전달함으로써 이 동기 링크에 접속되는 다른 제어기들에 신호들을 전달하기 위해 사용된다. 동시에 주제어기가 되는 제어기들중 하나는 동기 신호들을 역 접속 및 동기 링크를 통해 다른 제어기들에 출력함으로써, 동시에 작동되는 모든 제어기들의 작동을 동기화시킨다. 주제어기에 의해 제어되는 인버터가 작동을 멈추면, 다른 제어기가 주제어기가 되는 테스크(task)를 인계받는다. 새로운 주제어기는 동기 신호들을 역접속 및 동기 링크를 통해 다른 제어기들에 출력한다.
WO 2010/031593 A1에 따르면, 동기화가 위상 시프트를 가지고 또는 어떠한 위상 시프트 없이 수행된다. 이는 하나의 세그먼트 또는 연속 세그먼트들의 대향 단부들에서 인버터들이 위상 시프트를 가지고 작동되거나, 또는 어떠한 위상 시프트 없이 작동되며, 그리고, 대응하여, 위상 시프트가 있으면 교류 전류는 세그먼트 또는 연속 세그먼트들의 위상 라인들을 통해 흐르며, 어떠한 위상 시프트도 없으면 어떠한 전류도 위상 라인들을 통해 흐르지 않는다는 것을 의미한다. 결과적으로, WO 2010/031593 A1에 개시된 동기화는 세그먼트 또는 연속 세그먼트들에서 교류 전류를 발생하거나 또는 교류 전류를 발생하지 않기 위한 단 하나의 목적을 위해 수행된다.
세그먼트들의 위상 라인들에 의해서 전달된 교류 전류가 제로(zero)이면, 세그 먼트들의 교류 전류 위상 라인들과 기준 전위 사이의 전압이 여전히 존재하는 것은 서로 직렬 접속되는 연속 세그먼트들을 가진 이 전도체 배치의 불리함이다. 결과적으로, 전자 양립성(EMC)에 관한 요구조건들을 충족시키기가 매우 어렵다. 더욱이, 세그먼트 또는 연속 세그먼트들의 대향 단부들에서 인버터들 사이의 위상 시프트는 정확하게 제로가 아닐 수 있다. 결과적으로, 전류들은 의도하지 않게 세그먼트(들)의 위상 라인들을 통해 흐를 수 있다.
본 발명의 목적은 전기장 및/또는 전자장의 방출을 줄이는 차량에 전기 에너지를 유도적으로 전달하는 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 시스템을 제조하는 대응 방법 및 시스템을 작동시키는 대응 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기본적인 아이디어는 서로 전기적으로 병렬접속되는 복수의 연속 세그먼트들을 포함하는 전도체 배치를 제공하거나 사용하는 것이다. 세그먼트의 작동중에, 각 세그먼트의 교류 전류 라인들은 유도적인 에너지 전달을 위한 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달한다.
병렬 세그먼트들의 장점은, 세그먼트가 작동되지 않는 동안, 예컨대 교류전류 라인들을 오프동작시켜서 교류 전류 라인들의 전위들을 제로로 설정함으로써, 세그먼트의 서로 다른 교류 전류 라인들 간의 전압이 제로로 될 수 있다는 것이다.
발명자들은 동시에 2개 이상의 연속 세그먼트들을 작동시키는 방법이 또한 전자장에 영향을 준다는 것을 관찰하였다. 특히, 인터페이스에서 전자장의 불연속은 전자장 그 자체와 전자장을 수신하는 차량의 수신 시스템에서 원하지 않은 주파수 신호들을 생성한다. 그 효과는 전류의 계단식 변화(step-like change)의 효과와 유사하다.
각 세그먼트에 대해서, 컨버터의 공급측(직류 전류원 및 인버터의 경우, "직류 전류측"이라 불리울 수 있음) 상의 전류 공급 라인에 접속됨과 아울러, 컨버터의 세그먼트 측(인버터의 경우, "교류 전류측"이라 불리울 수 있음)에 접속되는 할당된 컨버터가 존재한다. 따라서, 각 세그먼트는 할당된 컨버터, 공급 라인, 및 다른 세그먼트의 각각의 할당된 컨버터를 통해 다른 세그먼트에 단지 간접적으로 접속된다. 이 경우, 공통의 할당된 컨버터에 접속되는 개별 세그먼트들은 연속 세그먼트들이 아니며, 바람직하게는 동시에 작동되지 않는다. 예컨대, 대응 스위치 또는 스위치들 세트는 컨버터의 세그먼트 측과 세그먼트들중 적어도 하나 사이의 교류 전류 접속에 제공된다. 스위치 또는 스위치들을 제어함으로써(세그먼트에 교류 전류를 제공함으로써), 동시에 컨버터에 의해 작동될 수 있는 세그먼트 또는 세그먼트들이 선택된다.
상기 시스템은 동시에 작동되는 연속 세그먼트의 할당된 컨버터들을, 연속 세그먼트들에 의해 생성된 전자장이 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 동기화시키도록 되어 있다. 예컨대, 동시에 작동되는 2개의 연속 세그먼트들의 경우, 세그먼트들 사이에 인터페이스가 존재한다. 그러나, 인터페이스는 전기 라인 또는 전기 라인들에 의해 구성되지 않고, 연속 세그먼트들이 서로 회피하는 영역이다. 예컨대, 세그먼트당 단일 교류 전류의 경우, 제 1 세그먼트의 교류 전류 라인은 주행 경로의 제 1 부분 내에서 차량의 주행 방향으로 연장되며, 제 2 연속 세그먼트의 교류 전류 라인은 주행 경로의 제 2 부분 내에서 주행 경로를 따라 연장되며, 여기서, 제 1 부분 및 제 2 부분은 서로 접하거나 또는 서로 근접하여 접한다. 이경우, 연속 부분들의 인터페이스는 상기 부분들이 서로 접하는 곳 또는 상기 부분들 사이의 중간 영역에 위치한다. 그러나, 교류 전류의 서로 다른 위상들을 전달하는, 세그먼트당 적어도 2개의 서로 다른 교류 전류 라인들의 경우, 주행 방향으로 천이 존이 존재하는 것이 바람직하며, 여기서 두 연속 세그먼트들의 교류 전류 라인 부분들은 천이 존 내에 위치한다. 특정 예들이 하기에 제공될 것이다.
연속 세그먼트들의 할당된 컨버터들의 동기화로 인해, 전자장은 연속 세그먼트들이 함께 작동하는 동안 각 시점에서 인터페이스에서의 필드 강도의 계단형 변화들을 포함하지 않는다. 특히, 주행 방향에서의 전자장의 경로는 동기화로 인해 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스에서 변화하지 않는다. 교류 전류의 서로 다른 위상들을 전달하는, 세그먼트당 적어도 2개의 교류 전류 라인들의 경우, 전자장은 주행 방향으로 또는 주행 방향에 대해 반대 방향으로 움직이는 이동파(일예가 하기에 제공됨)로서 생성될 수 있으며, 이 경우 이동파는 2개의 연속 세그먼트들이 연장되는 영역 내의 다른 위치들을 통과하는 바와 동일한 방식으로 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스를 통과한다.
특히, 다음 사항들이 제안된다: 차량, 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서, 여기서
- 상기 시스템은 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 차량에 전기 에너지를 전달하는 전도체 배치를 포함하며,
- 상기 전도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들을 포함하며, 세그먼트들은 차량의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트는 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인을 포함함,
- 상기 시스템은 전기 에너지를 세그먼트들에 공급하는 전류원을 포함하며,
- 세그먼트들은 전류원에 대해서 서로 전기적으로 병렬 접속되며,
- 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터는 각 세그먼트에 할당되어 접속되고, 할당된 컨버터는 전류원에 접속됨과 아울러, 전류원에 의해서 전달된 전류를 세그먼트의 적어도 하나의 교류 전류원에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하도록 되어 있어서, 연속 세그먼트들의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들 열이 존재하며,
- 할당된 컨버터들 열의 컨버터들 각각은 할당된 컨버터들 열의 작동을 동기화하는 동기 링크에 접속되며,
- 상기 시스템은 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 전자장이 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 할당된 컨버터들 열을 동기화하도록 되어 있다.
더욱이, 차량, 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 방법이 제안되며, 여기서
- 전도체 배치는 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 차량에 전기 에너지를 전달하기 위해 작동되며,
- 전도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들을 포함하며, 세그먼트들은 차량의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트는 - 세그먼트의 작동중에 - 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인을 포함함,
- 전류원은 전기 에너지를 세그먼트들에 공급하기 위해 사용되며,
- 세그먼트들은 전류원에 대해서 서로 전기적으로 병렬 접속되며,
- 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터는 각 세그먼트에 할당되어 접속되고, 할당된 컨버터는 전류원에 접속됨과 아울러, 전류원에 의해서 전달된 전류를 - 세그먼트의 작동중에 - 세그먼트의 적어도 하나의 교류 라인에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하여서, 연속 세그먼트들의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들 열이 존재하며,
- 할당된 컨버터들 열의 컨버터들 각각은, 할당된 컨버터들 열의 작동을 동기화하는 동기 링크에 접속되며, 동기 신호를 - 세그먼트의 작동중에, 그리고 만약 할당된 컨버터들 열의 다른 컨버터가 또한 작동하면 - 동기 링크를 통해 수신하고 그리고/또는 출력하며,
- 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 전자장이 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 할당된 컨버터들 열이 동기화된다.
게다가, 차량, 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 제조하는 방법으로서, 다음과 같은 단계들을 포함한다:
- 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 차량에 전기 에너지를 전달하는 전도체 배치를 제공하는 단계,
- 전도체 배치를 위해 복수의 연속 세그먼트들을 제공하는 단계, 여기서 세그먼트들은 차량의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트는 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인을 포함함,
- 전기 에너지를 세그먼트들에 공급하는 전류원을 제공하는 단계,
- 세그먼트들을 전류원에 대해 서로 전기적으로 병렬 접속하는 단계,
- 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터를 각 세그먼트에 할당하여 접속하는 단계, 여기서 할당된 컨버터는 전류원에 접속됨과 아울러, 전류원에 의해서 전달된 전류를 세그먼트의 적어도 하나의 교류 전류 라인에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하도록 되어 있어서, 연속 세그먼트들의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들 열이 존재함,
- 할당된 컨버터들 열의 컨버터들 각각을 할당된 컨버터들 열의 작동을 동기화하는 동기 링크에 접속하는 단계,
- 시스템으로 하여금, 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 전자장이 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 할당된 컨버터들 열을 동기화할 수 있게 하는 단계.
상기 제조 방법의 실시예들은 상기 작동 방법의 설명과 상기 시스템의 설명으로부터 얻어진다.
특히, 전술한 바와 같이, 각 세그먼트는 교류 전류의 서로 다른 위상들을 전달하는 적어도 2개의 교류 전류 라인들을 포함하며, 상기 시스템은 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 전자장이 차량의 주행 방향으로 또는 주행 방향의 반대 방향으로 움직이는 파를 형성하도록 하는 방식으로 할당된 컨버터들 열을 동기화하도록 되며, 상기 파는 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속된다. 이와 같은 움직이는 파는 차량이 어느 위치에서 정지할 수 있어 유도 에너지 전달이 위치에 의존하지 않는다는 장점을 가진다.
바람직한 실시예에 따르면, 컨버터들 각각은 동기 링크에 의해 전달된 동기 신호를 수신하기 위해 동기 링크에 접속되는 제어 장치를 포함하며, 할당된 컨버터들 열의 제어 장치들은 동기 신호를 동기 링크를 통해 할당된 컨버터들 열의 연속 컨버터에 출력하도록 되어 있다. 동기 신호의 출력 및 수신은 컨버터, 선행하는 컨버터 및/또는 연속 컨버터가 작동되는지의 여부에 대한 문제에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 동기 신호의 연속 컨버터(즉, 연속적인 컨버터)로의 출력은 컨버터의 작동이 중지되면 정지할 수 있다. 결과적으로, 연속적인 컨버터는 더이상 동기 신호를 수신할 수 없으며, 동기 신호를 연속 컨버터에 출력할 수 있어서, 연속 컨버터들의 동기화된 작동은 보장된다. 추가로 또는 대안으로, 컨버터의 개시 작동은 동기 신호의 연속 컨버터로의 출력 개시를 유발할 수 있다.
특히, 할당된 컨버터들 열의 제어 장치들은 제어 장치를 포함하는 컨버터가 단지 작동되면(즉, 연속 세그먼트들 열의 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류를 생성하면) 동기 신호를 출력하도록 되어 있거나 또는 작동된다.
어느 컨버터로부터 각각의 연속 컨버터로의 동기 신호의 전달은 단지, 어떠한 중앙 동기 제어도 필요치 않다는 장점을 가진다. 한편, 동기 신호를 전달하는 방법들과, 연속 컨버터들 사이의 동기 링크의 부분적인 길이들이 연속 컨버터들의 모든 쌍에 있어서 동일하면, 동기 신호들의 전달 지연은 최소화되며, 연속 컨버터들 각 쌍에 있어서 동일하다. 특히, 지연이 예측될 수 있으며, 이에 따라서 그 효과가 제거될 수 있다.
바람직하게는, 동기 신호는 컨버터 또는 컨버터들의 작동시에 적어도 전달되는 연속 신호이다. 예컨대, 동기 신호는 컨버터의 세그먼트 측 상에서 교류 전류를 발생하는 스위치들의 스위칭 프로세스들을 제어하도록 컨버터에 의해서 또한 내부적으로 사용되는 신호일 수 있다. 이 내부 제어를 위한 일반적인 신호들은 컨버터의 중앙 제어기로부터, 스위치들의 스위칭을 유발하는 전류들을 실질적으로 구동하는 서로 다른 구동 유닛들로 전달되는 펄스폭 변조 제어 신호들이다. 이 문맥에 있어서, 펄스폭 변조 제어신호라는 용어는 펄스폭 변조 프로세스의 결과를 생성하도록 사용되는 제어 신호로 이해되어야 한다. 대안으로, 펄스폭 변조 제어 신호들 대신에, 컨버터의 중앙 제어기의 클록 신호들이 동기 신호로서 출력될 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 동기 신호는 "0" 및 "1"에 대응하는 2개의 서로 다른 신호 레벨들을 갖는 2진 신호가 될 수 있으며, 여기에서 "0"으로부터 "1"로, 또는 "1"로부터 "0"으로의 레벨 변화는 컨버터에 의해 생성된 교류 전류의 위상을 동기화하기 위해 사용되며, "0"으로부터 "1"로 또는 "1"로부터 "0"로의 변화와, "0"으로부터 "1"로 또는 "1"로부터 "0"으로의 다음 변화 간의 시간 길이는 컨버터에 의해 생성된 교류 전류의 시간 주기와 같은, 컨버터들의 작동 중에 주기적인 프로세스들의 시간 주기를 동기화하기 위해 사용된다. 컨버터에 의해 생성된 교류 전류의 시간 주기의 소정의 플랙션(fraction)을 규정하는 동기 신호의 시간 주기를 사용하는 것과 같은 변형들이 가능하다.
몇몇 경우에 있어서, 차량들은 항상 전도체 배치의 연속 세그먼트들을 따라 동일 방향으로 주행할 수 있다. 그러나, 다른 경우들에 있어서, 주행 방향은 반대 방향으로 때때로 변경될 수 있다. 후자의 경우, 시스템이 동기 링크에 접속됨과 아울러, 컨버터들의 제어 장치들 중 적어도 하나에 동기 링크를 통해 방향 선택 신호를 출력하도록 된 제어 유닛을 포함하는 것이 바람직하며, 시스템은, 방향 선택 신호를 수신하는 제어 장치(들)가 동기 링크를 통해 방향 선택 신호에 대응하는 할당된 컨버터들 열의 방향으로 연속 컨버터인 컨버터에 동기 신호를 출력하는 방식(즉, 동기 신호가 제 1 방향의 연속 컨버터 또는 방향선택 신호에 따른 반대 방향의 연속 컨버터에 출력되는 방식)으로 되어 있다. 달리 말하면, 할당된 컨버터들 열의 순서는 필요에 따라 역전될 수 있다. 특히, 동기 링크는 방향 선택 신호를 컨버터들에 전달하는 추가적인 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 다음의 실시형태는, 전술한 바와 같이 본 발명의 기본적인 아이디어와 관련하여 구현될 수 있으나, 만약 동기화가 수행되지 않거나, 또는 동기화가 다른 방식으로 수행되면 구현될 수도 있다. 본 발명의 이 실시형태는 다음 사항에 관한 것이다: 차량, 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서, 여기서
- 상기 시스템은 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 차량에 전기 에너지를 전달하는 전도체 배치를 포함하며,
- 도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들을 포함하며, 세그먼트들은 차량의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트는 교류 전자 장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인을 포함하며,
- 상기 시스템은 전기 에너지를 세그먼트들에 공급하는 전류원을 포함하며,
- 세그먼트들은 전류원에 대해 서로 전기적으로 병렬 접속되며,
- 컨버터는 각 세그먼트에 할당되어 접속되며, 여기서, 할당된 컨버터는 전류원에 접속됨과 아울러, 전류원에 의해서 전달된 전류를 세그먼트의 적어도 하나의 교류 전류 라인에 의해 전달된 교류 전류로 컨버팅하도록 되어 있음.
선택적으로, 대응하는 연속 세그먼트들 열에 대응하는 할당된 컨버터들 열이 규정될 수 있다.
실시형태의 근원적인 문제는, 대응하는 세그먼트가 항상 전자장을 생성하지 않아야 하기 때문에, 컨버터들 중 적어도 몇몇은 연속적으로 작동하지 않는다는 것이다. 대응하는 이유들이 전술되어 있다. 예컨대, 각각의 세그먼트 위에서 차량의 존재가 검출되거나, 또는 차량이 소정의 기준에 따라 세그먼트 다음의 (특히, 세그먼트 위의) 공간을 점유할 것이라고 검출되면, 세그먼트에 할당되는 컨버터는 작동을 개시해야 한다. 본 발명의 본 실시형태의 목적은 작동이 효과적으로 그리고 용이하게 개시되어야 한다는 것이다. 특히, 작동을 개시한 직후 컨버터에 의해 생성되는 교류 전류의 변동들은 감소하거나 회피되어야 한다. 교류 전류의 변동은 주파수의 변동, 및/또는, 세그먼트에 의해 생성되어 이로 인해 차량의 수신기에 유도되는 전압의 과도 상태를 유발하는 필드 강도의 변동을 유발할 수 있다.
컨버터들중 적어도 하나, 그리고 바람직하게는 모든 컨버터들은 컨버터의 작동을 개시하는 개시 장치를 포함하는 것이 제안되어 있다.
개시 장치는 2 단계로 컨버터의 작동을 개시하도록 되어 있다. 제 1 단계에서 컨버터의 전원이 온동작된다. 제 2 단계에서, 제 1 단계후에 또는 전원이 안정한 상태라는 것이 검출되었을 때 소정의 지연과 함께, 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류의 생성이 가능하다. 시스템을 작동시키는 방법과 관련해서, 컨버터의 작동은 2단계로 개시되며, 첫번째는 전원을 온동작시키는 것이며, 두번째는, 소정의 지연과 함께 또는 전원이 안정하게 되었다는 것이 검출되었을 때, 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류의 생성을 가능하게 하는 것이다. 교류 전류의 생성을 가능하게 함은 교류 전류의 생성이 개시된다는 것을 의미한다. 달리 말하면, 교류 전류의 생성은 컨버터의 전원이 온동작되었을 때 개시되지 않고, 두번째 단계에서 후에 개시된다. 결과적으로, 전원이 안정하게 되는 시간이 있기 때문에, 개시로부터 계속 안정된 방법으로 교류 전류가 생성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 이 실시형태와 관련하여 동기화가 또한, 구현된다. 이 경우, 컨버터는 바람직하게는 개시 작동의 제 1 단계가 수행될 때 동기 신호를 수신하고, 이에 따라 교류 전류의 생성이 개시되기 전에, 전원이 동기화 작동을 준비하기 위해 온동작되었을 때 컨버터에 의해 동기 신호가 사용될 수 있다. 예컨대, 스위치 구동 유닛들(컨버터의 스위치들을 구동함)의 작동을 제어하도록 되어 있는, 컨버터의 중앙 제어기는 제 1 단계 또는 제 1 단계와 개시 작동의 제 2 단계 사이에 개시될 수 있다. 교류 전류의 생성을 유발하는, 컨버터의 스위치들 작동이 개시되기 전에 중앙 제어기의 작동을 동기화시키기 위해 동기 신호가 사용될 수 있다. 특히, 스위치 구동 유닛들의 전원은 컨버터의 전원보다 나중에 즉, 제 2 단계에서 온동작될 수 있음으로써, 교류 전류의 생성이 개시된다.
본 발명의 예들과 다른 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 직류 전류원(여기서는, 직류 전류원)에 대해 서로 병렬 접속되는 복수의 연속 세그먼트들을 포함하는 전도체 배치를 구비하는 트랙 상에서 주행하는 철도 차량을 개략적으로 도시한다.
도 2는 단일 세그먼트의 3상 도체 배치의 예이다.
도 3은 도 2에 따른 배치의 3개의 위상들을 통하는 교류 전류를 도시하는 도면이다.
도 4는 트랙을 따라 전도체 배치에 의해 생성된 자기파의 움직임을 개략적으로 도시하며, 트랙 상에서의 차량의 움직임으로 인한 수신 장치의 움직임을 도시하는 도면이다.
도 5는 3개의 다른 시점에서, 철도 차량이 트랙 상에서 주행하는 상황을 도시하며, 여기서, 트랙은 도체 배치의 복수의 연속 세그먼트들을 구비하며, 세그먼트들은 차량에 에너지를 제공하기 위해 온, 오프 동작될 수 있다.
도 6은 도체 배치의 2개의 연속 세그먼트들의 천이 존에서의 3상 도체 배치의 바람직한 실시예이며, 여기서 2개의 연속 세그먼트들의 전기 라인들은 천이 존으로부터 트랙의 옆길들 위치로 연장되도록 배치된다.
도 7은 도 6에 도시된 배치와 유사한 배치를 도시하며, 여기서 연속 세그먼트들의 3개의 위상들의 2 스타 포인트(start-point) 접속이 천이 존에 위치한다.
도 8은 도 1에 도시된 배치와 유사한 배치를 도시하며, 여기서 각 경우에 2개의 연속 세그먼트들의 교류 전류 라인들은 도 6에 도시된 방법으로 공통 천이 존으로부터 각각의 컨버터들(본 예에서는 인버터들)로 연장된다.
도 9는 도 8에 도시된 배치와 유사한 배치를 도시하며, 컨버터들(이 경우에는 인버터들)은 도체 배치의 2개의 세그먼트들에 할당되며, 동일 인버터에 접속되는 세그먼트들은 연속 세그먼트들이 아니다(즉, 연속 세그먼트들 열내의 이웃하는 세그먼트들이 아니다).
도 10은 도 9에 도시된 직류 전류 공급 라인에 접속되며, 2개의 세그먼트들의 3개의 교류 전류 라인들에 또한 접속되는 모듈을 도시하며, 여기서, 모듈은 인버터, 정전류원, 및 세그먼트들 중 단 하나에 인버터로부터 동시에 전기 에너지가 제공되도록 세그먼트들의 3개의 교류 전류 라인들을 온, 오프 동작시키는 스위치들의 배치를 포함한다.
도 11은 도 8에 도시된 배치와 유사한 배치를 도시하며, 여기서 연속 세그먼트들은 주행 방향으로 동일한 길이를 갖지 않으며, 트랙은 트램 대신에 버스에 에너지를 제공하도록 되어 있으며, 인버터들중 하나의 확대도가 도면의 하부 좌측에 도시된다.
도 12는 도체 배치(예컨대, 도 1, 5, 8, 10 또는 11에 도시된 도체 배치)의 3개의 연속 세그먼트들을 개략적으로 도시하는 회로도이며, 여기서 인버터는 교류 전류를 생성하기 위해 각 세그먼트에 할당되며, 각 인버터는 동기 링크 및 직류 전류원에 접속된다.
도 13은 인버터의 작동을 개시하는 도체 배치의 일실시예을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 14는 인버터의 작동을 개시하는 개시 장치를 포함하는 인버터의 특정 실시예의 회로도이다.
도 15는 인버터와 동기 링크 사이의 인터페이스의 일실시예이며, 여기서 추가적인 방향 선택 신호 라인이 제공된다.
도 1은 차량(81)의 수신기(85)에 전압을 유도하는 전자장을 생성하는 도체 배치를 구비하는 트랙(83) 상에서 주행하는 철도 차량(81)을 도시한다.
도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들(T1, T2, T3)로 구성된다. 다른 세그먼트들이 제공될 수 있으나, 도 1에는 도시되지 않는다. 각 세그먼트(T1, T2, T3)는 각 경우에 하나의 할당된 인버터(K1, K2, K3)를 통해 직류 전류원(108)에 접속된다. 전류원(108)에서의 직류 전류는 전원(101)에 의해 제공된다. 그러나, 도면들을 참조하여 설명되는 예들은, 대안으로 직류 전류원 대신에 교류 전류원을 포함할 수 있으며, 인버터들 대신에 AC/AC 컨버터들을 포함할 수 있다.
도 2는 하나의 세그먼트를 구성할 수 있는 도체 배치의 일부를 도시한다. 도면은 개략도를 도시하는 것으로 이해해야 한다. 도체 배치의 3개의 라인들(1, 2, 3)은 주행 방향에 대해 횡으로 연장되는(좌로부터 우로, 또는 우로부터 좌로 연장됨) 부분들을 포함한다. 라인들(1, 2, 3)의 횡방향 연장부들 중 단지 몇몇이 참조 부호들로 표시되며(즉, 라인(3)의 3개의 부분들(5a, 5b, 5c)), 몇몇은 라인(3)의 다른 부분들을 "5"로, 라인(2)의 하나의 부분(5x) 및 라인(1)의 하나의 부분(5y)을 나타낸다. 가장 바람직한 경우에 있어서, 도 2가 배치(12)상에 상면도를 도시하도록 도 2에 도시된 배치(12)는 트랙의 지하에 위치한다. 트랙은 도 2의 상부 및 하부에서 좌로부터 우로 연장될 수 있다(즉, 횡으로 연장되는 라인 부분들은 완전히 트랙의 한계들로서 규정된 경계들 내에 있을 수 있다).
예컨대, 도 8에 도시된 방법으로, 3개의 라인들(1, 2, 3)은 인버터(K)에 접속될 수 있다. 도 2에 묘사되는 시점에 양 전류(positive current)((I1)가 라인(3)을 통해 흐르고 있다. "양"이라는 것은 인버터로부터 라인으로 전류가 흐른다는 것을 의미한다. 3개의 라인들(1, 2, 3)은 공통 스타 포인트(4)에서의 배치의 다른 단부에서 서로 접속된다. 결과적으로, 다른 전류들 중 적어도 하나, 여기서는 라인(2)을 통하는 전류(I2) 및 라인(1)을 통하는 전류(I3)는 음(negative)이다. 일반적으로 말해서, 스타 포인트로 그리고 스타 포인트로부터 흐르는 모든 전류의 합이 각 시점에서 제로라는 것을 의미하는 스타 포인트 룰이 적용된다. 라인들(1, 2, 3)을 통하는 전류들의 방향은 화살표로 표시되어 있다.
라인(3)의 부분들과, 주행 방향에 대해 횡으로 연장되는 라인들(1, 2)의 대응하는 부분들은 바람직하게는 동일한 폭을 가지며, 서로 평행하다. 실무에 있어서, 3개의 라인들의 횡방향 연장부들 사이에서 폭방향으로 어떠한 시프트도 없는 것이 바람직하다. 이와 같은 시프트는 각 부분 또는 각 라인이 식별될 수 있는 이유로 도 2에 도시된다.
바람직하게는 각 라인은 동일한 방식으로 트랙을 따르는 서퍼틴형상(serpentine-like) 경로이며, 여기서 라인들은 주행 방향에 대해서 횡으로 연장되는 동일 라인의 연속 부분들 사이 거리의 1/3 만큼 주행 방향으로 시프트된다. 예컨대, 도 2의 중간에 도시된 바와 같이, 연속 부분들(5) 사이의 거리는 Tp로 표시된다. 연속 부분들(5) 사이의 영역내에, 주행 방향에 대해 횡으로 연장되는 2개의 다른 부분들(즉, 라인(2)의 부분(5x) 및 라인(1)의 부분(5y))이 있다. 연속 부분들(5, 5x, 5y)의 이런 패턴은 주행 방향에서의 이들 부분들 사이의 정규 거리로 반복된다.
상기 부분들을 통해 흐르는 전류의 대응하는 방향은 도 2의 좌측 영역에 도시되어 있다. 예컨대, 부분(5a)은 배치(12)의 제 1 측(A)으로부터 배치의 반대측(B)까지 전류를 전달한다. 측(A)은 트랙의 일측이며(주행 차량으로부터 보았을 때, 주행 방향에서 우측과 같음), 측(B)은, 배치(12)가 트랙 아래의 그라운드(ground)에 매설되거나 또는 보다 일반적으로 말해서 수평 면으로 연장되면, 반대 측(예컨대, 트랙의 좌측)이다.
연속 부분(5b)은 결과적으로 측(B)으로부터 측(A)으로 흐르고 있는 전류를 동시에 전달한다. 라인(3)의 다음 연속 부분(5c)은 결과적으로 측(A)으로부터 측(B)으로 전류를 전달하고 있다. 모든 이 전류들은, 이들이 동시에 동일 라인에 의해 전달되기 때문에, 동일 사이즈를 갖는다. 달리 말해서: 횡으로 연장되는 부분들은 주행 방향으로 연장되는 부분들에 의해 서로 접속된다.
서퍼틴 형상의 라인 배치의 결과로서, 라인(3)의 부분들(5a, 5b, 5c,...)에 의해서 생성되는 자기장들은 전자장의 연속적인 자극들 열을 생성하며, 여기서 연속적인 자극들(부분(5a, 5b, 5c,...)에 의해 생성된 자극들)은 교번하는 자기 극성들을 가진다. 예컨대, 부분(5a)에 의해 생성되는 자극의 극성은 특정시점에서 자기 쌍극자에 대응할 수 있으며, 이 자기 쌍극자에 대해서, 자기 북극이 상향으로 마주하고, 자기 남극은 하향으로 마주한다. 동시에, 부분(5b)에 의해 생성되는 자기장의 자기 극성은 대응하는 자기 쌍극자가 자기 남극과 상향으로 마주하고 자기 북극과 하향으로 마주하는 방식으로 동시에 향한다. 부분(5c)의 대응하는 자기 쌍극자는 부분(5a) 등과 같은 방식으로 향한다. 라인(1, 2)에 동일하게 적용된다.
그러나, 본 발명은 단지 하나의 위상이 존재하는 경우, 2개의 위상들이 존재하는 경우, 또는 3개 위상들 보다 많은 위상들이 존재하는 경우를 모두 커버한다. 단지 하나의 위상을 갖는 도체 배치는 도 2에서 라인(3)으로서 배치될 수 있으나, 스타 포인트(4) 대신에 라인(3)의 단부(도 2의 우측에 위치됨)가 트랙을 따라 연장되는 커넥터 라인(도 2에 도시되지 않음)에 의해 인버터(도 2에 도시되지 않음)에 접속될 수도 있다. 2 위상 배치는 라인들(3, 2)로 구성될 수 있으나, 예컨대 두 라인들(또는 보다 일반적으로 말해서, 모든 라인들)의 횡방향 연장부들 사이의 거리는 바람직하게는 일정하다(즉, 라인(2)의 2개의 가장 근접한 횡방향 연장부에 대한 라인(3)의 - 주행 방향 및 반대 방향으로의 - 횡방향 연장부 사이의 거리는 동일하다).
도 2에 도시된 예의 경우이지만, 다른 경우에도, 연속 세그먼트들의 인터페이스에서 생성되는 자기장의 과도 상태를 피하는 것이 목적이다.
도 3에 도시된 도면은 임의의 시점에서 도 2의 위상들(1, 2, 3)을 통하는 전류들을 묘사한다. 수평 방향으로 위상 각도가 변화한다. 전류들의 피크 전류 값은 각각 300 A 내지-300 A(수직 축) 범위내일 수 있다. 그러나, 보다 큰 또는 보다 작은 피크 전류들이 또한 가능하다. 300 A의 피크 전류는 몇백 미터~ 수 킬로미터의 트랙을 따라(예컨대, 도시의 역사 지구 내에서) 트램을 움직이기 위해 트램에 추진 에너지를 제공하기에 충분하다. 게다가, 트램은 종래의 전기화학적 배터리 배치 및/또는 수퍼 캡 배치(super cap arrangement)와 같은 온-보드 에너지 스토리지(on-board energy stroage)로부터 에너지를 인출할 수 있다. 이 에너지 스토리지는 트램이 상기 역사 지구에 남아있는 한 빨리 완전히 다시 충전될 수 있으며, 오버헤드 라인(overhead line)에 접속된다.
도 4는 수직방향으로 연장됨과 아울러 주행 방향으로 연장되는 절단 영역에 따른 절단을 도시한다. 주행 방향에 대해 횡으로 연장되는 라인들(1, 3, 2)의 부분들에 위치하는 라인들(1, 3, 2)의 와이어들 또는 와이어들의 묶음들은 도 4의 하반부에 도시되어 있다. 주행 방향에 대해서 횡으로 연장되는 배치(12)의 전체 7개의 부분들은 도 4에 적어도 부분적으로 도시된다. 행(좌로부터 우로)의 제 1 부분, 제 4 부분 및 제 7 부분은 라인(1)에 속한다. 부분(5b)(도 4내의 제 4 부분)을 통하는 전류(I1)의 방향이 부분들(5a, 5b)(도 4 내의 제 1 부분 및 제 7 부분)을 통하는 전류(I1) 방향에 반대이고, 전류(I1, I3, I2)가 교류 전류이기 때문에, 생성된 전자파는 속도(vw)로 주행 방향으로 움직이고 있다. 이 전자파는 9로 표시되며, 이 배치(12)의 유도율은
Figure pct00001
로 표시된다.
도 4의 상반부에 도시된 횡단면도는 주행 방향으로, 속도(vm)로 그리고 도 4의 상부에서 주행하고 있는 차량의 수신 장치를 나타낸다. "2 TP"는 도 4가 배치(12)의 라인 세그먼트, 라인(여기서는, 라인 1)의 연속적인 횡방향 연장부들 사이의 거리에 2배와 같은 길이를 도시하는 것을 나타낸다.
도 5에 도시된 예들에 따르면, 차량(92)(예, 트램)은 좌로부터 우로 움직이고 있다. 상면도에서는, 차량(92)이 세그먼트들(T2, T3) 상부의 트랙을 점유하고, 부분적으로 세그먼트들(T1, T4)의 상부의 트랙을 점유한다. 수신 장치들(95a, 95b)은 항상 차량에 의해 완전히 점유되는 세그먼트들 상부에 위치된다. 이는 차량의 가장 근접한 단부에 대한 수신 장치들 간의 길이 방향의 거리가 도체 배치(112)의 각 세그먼트의 길이보다 길기 때문에 그 경우이다.
상면도의 상황에서, 세그먼트들(T2, T3)은 작동하며, 모든 세그먼트들(T1, T4, T5)이 작동되지 않는다. 중간의 도면에서, 차량(92)은 세그먼트들(T2, T3) 상부의 트랙을 완전히 점유함과 아울러 세그먼트(T4) 상부의 트랙을 점유하며, 세그먼트(T2)의 작동은 수신 장치들(95a)이 세그먼트(T2) 상부의 영역에 이미 남아 있었기 때문에 정지했으며, 세그먼트(T4)는 차량이 세그먼트(T4)의 상부 영역을 완전히 점유하자마자 곧 작동을 개시할 것이다. 세그먼트(T4)가 온동작될 때, 이 상태는 도 5의 하부도면에 도시되어 있다. 그러나, 그동안 세그먼트(T3)는 오프 동작되었다.
도 6은 2개의 연속 세그먼트들의 천이 존을 도시한다. 도체 배치(507a, 507b, 507c; 508a, 508b, 508c)는 3상 도체 배치이다(즉, 도 6에 도시된 도체 배치의 2개의 세그먼트들 각각은 3상 교류 전류의 3개의 위상들을 전도하는 3개의 위상 라인들을 포함한다. 3개의 위상들중 하나는 단일 라인으로 표시되며, 3개의 위상들중 제 2 위상은 이중 라인으로 표시되며, 3개의 위상들중 제 3 위상은 3중 라인으로 표시된다. 모든 전기 라인들은 주행방향으로 맨더링 방식으로(좌로부터 우로, 또는 우로부터 좌로) 연장된다.
각 세그먼트는 서로 개별적으로 작동될 수 있으나, 세그먼트들은 또한 동시에 작동될 수도 있다. 도 6은 기본 개념(즉, 연속 세그먼트들의 오버랩핑 영역들의 개념)의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 6에서 좌측에 도시된 세그먼트는 위상 라인들(507a, 507b, 507c)을 포함한다. 좌로부터 우로의 이들 위상 라인들(507)의 연장에 따라, 컷-아웃(cut-out)(609)(라인들을 운반하는 블록의 물리적인 컷-아웃일 수 있는, 트랙의 파선 윤곽의 홈으로 표시됨)에 도달하는 각각의 위상 라인(507)은 위상 라인들(507)을 작동하기 위해 인버터(도시안됨)를 향해 트랙으로부터 멀어지는 방향으로 전도된다. 예컨대, 위상 라인(507b)은 컷-아웃(609)이 끝나는 컷-아웃(609)에 도달한다. 위상 라인(507b)과 대조적으로, 위상 라인들(507a, 507b)은 형상 블록들의 라인의 반대측으로부터 컷-아웃(609)을 향해 연장되는 라인 부분을 가진 컷-아웃(609)에 도달한다.
3개의 위상 라인들(507) 각각은 주행 방향에 대해 횡으로 연장되는 라인 부분들을 포함한다. 이들 횡방향 연장부들은 주행 방향으로 반복되는 위상들 열을 형성한다(즉, 제 1 위상 라인(507a)의 부분 뒤에는 제 3 위상 라인(507c) 등의 라인부가 이어지는 제 2 위상 라인(507b)의 부분이 이어진다). 이 위상 라인들의 반복된 열과 이어지도록 하기 위해, 이웃하는 세그먼트의 위상 라인(508b)(제 2 위상 라인)은, 제 1 위상 라인(507a)과 컷-아웃(609)에 도달하는 다른 세그먼트의 제 3 위상 라인(507c) 사이에서 횡방향 연장 라인 부분을 형성하도록, 컷-아웃(609)을 통해 전도된다. 달리 말해서, 제 2 세그먼트의 제 2 위상 라인(508b)은 반복되는 위상 라인들 열과 이어지도록 순서에 있어서 제 1 세그먼트의 제 2 위상 라인(507b)을 교체한다. 제 2 세그먼트의 다른 위상 라인들, 즉 제 1 위상 라인(508a) 및 제 3 위상 라인(508c)은, 주행 방향의 연장이 고려되면 위상들 열이 도 6의 좌측 상에서 제 1 세그먼트와 동일하도록 대응하는 방식으로, 컷-아웃(609)을 통해 전도된다.
도 7은 2개의 연속 세그먼트들의 천이 존(예컨대, 트랙의 컷-아웃(609)에 또한 위치됨)의 제 2 타입을 도시한다. 도 6, 7에서 동일 참조 부호는 동일 특징들 및 요소들을 나타낸다. 도 7은 예컨대, 도 6의 우측에 도시된 세그먼트와 도체 배치의 다른 세그먼트를 도시한다. 이 다른 세그먼트의 위상 라인들은 다른 세그먼트의 509a(제 1 위상 라인), 509b(제 2 위상 라인) 및 509c(제 3 위상 라인)으로 표시된다. 컷-아웃(609)의 영역은 각 세그먼트의 3개의 위상들 사이에 전기 접속을 확립(즉, 스타 포인트 접속(도 2 참조)이 각 세그먼트에 이루어짐)하기 위한 영역으로서 사용된다. 스타 포인트들은 511a 또는 511b로 표시된다. 바람직하게는, 스타 포인트(511)의 위치는, 위상 라인들이 홈들, 또는 형상 블록들로 규정되는 공간들 내에 위치하는, 위상 라인들의 라인부들보다 커버 층의 상면에 보다 먼 거리에 있다. 따라서, 스타 포인트 접속들은 잘 보호된다.
도 6 및 도 7과 관련하여 설명된 개념들은, 동시에 작동되는 연속 세그먼트들의 천이 존들에서 연속적인 전자장(특히, 연속적인 이동파, 도 4 참조)을 생성하기 위해 본 발명에 따른 동기화와 결합될 수 있다.
도 8의 배치는 제 1 전위에서의 제 1 라인(4a)과 다른 전위에서의 제 2 공급 라인(4b)을 갖는 직류 전류원(4)을 포함한다. 전원(S)은 라인들(4a, 4b)에 접속된다. 각 세그먼트(T)는 교류 전류의 개별 위상을 전달하는 복수의 라인들(특히, 3개의 라인들)을 포함한다. 교류 전류는 직류 전류측에서 직류 전류원(4)에 접속되는 관련 인버터(K1, K2, K3, K4, K5, K6)에 의해서 발생된다. 도 2에 도시된 배치에 있어서, 세그먼트(T) 당 하나의 인버터(K)가 존재한다. 도 6 및 도 7의 개념에 따라, 연속 세크먼트들의 천이 존들에서 서로 바로 근접한 쌍들에 인버터들(K)이 위치됨을 주목해야 한다. 도 8의 전류원은 중앙 전원(S)을 개별 인버터들에 접속하는 직류 전류원이다. 그러나. 이 원리는 도 9 및 도 10에 따라 변경될 수 있다.
도 9에 따르면, 복수의 인버터들은 라인들(4a, 4b)을 갖는 직류 전류원(4)과 서로 병렬 접속된다. 그러나, 도 8에 도시된 배치와 대조적으로, 인버터들(P1, P2, P3)은 복수의 교류 전류원들에 접속되고, 이들 전류원들 각각은 인버터(P)를 하나의 세그먼트(T)와 접속한다. 도 9에 도시된 특정 실시예에 따르면, 각 인버터(P)는 2개의 세그먼트들(T1, T4; T2, T5; T3, T6)에 접속된다. 세그먼트들(T)을 따라 주행하는 차량(81)의 길이에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이, 세그먼트들(T) 쌍중 단지 하나의 세그먼트(T1, T2, T3 또는 T4, T5, T6)는 차량이 도 9에 도시된 위치에서 주행하고 있는 동안 작동된다. 세그먼트들(T2, T3, T4)은 차량(81)의 수신기들(95a, 95b)에 에너지를 전달하기 위해 작동된다. 세그먼트들(T1, T5, T6)의 작동에 의해 차량(81)에 상당한 에너지를 전달하지 못할 것이다. 차량이 도 9에서 좌로부터 우로 주행을 계속하면, 세그먼트(T2)는 오프동작될 것이며, 세그먼트(T5)는 대신에 온동작될 것이다.
결과적으로, 동일한 인버터(P)에 접속되는 한쌍의 세그먼트들(T)의 세그먼트들중 단 하나가 동시에 작동될 것이다. 따라서, 단일 세그먼트를 통해 소망하는 일정한 전류를 생성하도록 된 정 전류원과 인버터를 결합시킬 수 있다. 대안적인 배치들에 있어서, 예컨대 동일한 인버터에 2개보다 많은 세그먼트들을 접속함과 아울러, 동시에 이들 세그먼트들중 단 하나를 작동시키는 것이 가능하다.
도 10은 당업자에게는 공지된 바와 같이 구성될 수 있는 인버터(P)를 포함하는 모듈을 도시한다. 예컨대, 생성될 3상 교류 전류의 경우, 각 위상에 대해서 2개의 반도체 스위치들의 직렬 접속을 포함하는 브릿지들(bridges)가 존재할 수 있다. 발명자들의 구성이 공지되어 있기 때문에, 상세한 설명은 도 10을 참조하여 설명되지 않는다. 교류 전류 측상에서, 인버터(P)는 정전류원(12)에 접속된다. 이 정정류원(12)은 수동 소자들의 네트워크(즉, 교류 전류의 각 위상 라인에서의 하나의 인덕턴스(18a, 18b, 18c)와, 공통 스타 포인트(11)에 교차점(21a, 21b, 21c)에서 시작되는 위상 라인들중 하나를 접속시키는 접속에 있어서의 하나의 캐패시턴스(20a, 20b, 20c))로 이루어진다.
정전류원은 제 1 인덕턴스(18)와 같은 교차점(21)의 반대측에 위치하는 각 위상 라인에서의 제 2 인덕턴스를 또한 포함할 수 있다. 이와 같은 배치는 3상 T 네트워크(three-phase T-network)라 불릴 수 있다. 제 2 인덕턴스의 목적은 정전류원에 접속되는 세그먼트에 의해 생성된 무효 전력을 최소화시키는 것이다.
도 10에 도시된 예에서, 정전류원(12)의 위상 라인들은 제 2 캐패시턴스(42a, 42b, 42c)를 통해 교차점들(7a, 7b, 7c)에 접속된다. 캐패시턴스들(42)은 교차점들(7)에 접속될 수 있는 세그먼트들의 고유 인덕턴스들을 보상하는 역할을 한다. 이 경우에서 "보상"은 세그먼트가 작동되는 동안 각각의 세그먼트에 의해서 생성된 무효 전력이 최소화된다는 것을 의미한다. 이는 보상 캐패시턴스가 정전류원을 또한 포함하는 모듈에 포함될 수 있는 원리를 나타낸다.
도 10에 도시된 예에서, 반도체 스위치들(16a, 16b, 16c)을 포함하는 제 1 스위칭 유닛(13a)은, 각 위상 라인에서 하나가 교차점들(7a, 7b, 7c)에 접속되며, 유사한 방식으로 제 2 스위칭 유닛(13b)의 반도체 스위치들(16a, 16b, 16c)이 교차점들(7)에 또한 접속된다. 예컨대, 제 1 스위칭 유닛(13a)은 도 9의 교류 전류원(6a, 6c 또는 6e)에 접속될 수 있으며, 제 2 스위칭 유닛(13b)은 도 9의 교류 전류원(6b, 6d 또는 6f)에 접속될 수 있다.
도 9의 연속 세그먼트들(T1~T6)의 작동이 교대로 작동을 개시해야 한다면 할당된 인버터들(P1~P3)의 작동은 (논리적인) 시퀀스(P1-P2-P3-P1-P2-P3)로 시작될 것이지만, 스위칭 유닛(13a)은 이 시퀀스동안 제 1 시간에 있어서 인버터작동이 중지된 후에 오프 동작될 것이며, 스위칭 유닛(13b)은 온 동작될 것이다. 동기 신호들은 인버터들에 의해 이 논리적인 시퀀스에 따라 연속 인버터에, 예컨대 디지털 데이터 버스의 대응하는 어드레스들을 이용하여 출력될 수 있다.
도 11은 차량(91), 특히 시스템의 첫번째 측 상에서 세그먼트들에 의해 생성된 전자장을 수신하는 단일 수신기(95)를 포함하는 사람의 공공 이송을 위한 버스를 개략적으로 도시한다. 주행 방향(도 11의 좌로부터 우로의 방향)에서의 길이와 관련해 서로 다른 5개의 연속적인 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)이 있다. 세그먼트(T1)로부터 세그먼트(T2)로의 천이 존 뿐아니라, 세그먼트(T4)에서 세그먼트(T5)로의 천이 존에는 2개의 인버터들(K1, K2; K4, K5)이 있는 반면에, 세그먼트(T2)로부터 세그먼트(T3)로의 천이 존에는 세그먼트(T3)에 할당된 인버터들(K3) 만이 있다. 인버터(K3)의 확대도가 도면의 하부 좌측에 도시되어 있다.
(본 상세한 설명의 어느 실시예의) 인버터들에 의해 생성된 교류 전류의 실효 교류 전압은, 예컨대 500 - 1,500V의 범위내에 있을 수 있다. 교류 전류의 주파수는 15 - 25 kHz의 범위내에 있을 수 있다. 직류 전류원의 직류 전압은 예컨대, 500 -1000V의 범위내에 있을 수 있다. 교류 전류원의 경우, 주파수(예컨대, 주파수는 40 - 60 Hz 범위내, 예컨대 50 Hz일 수 있다 ) AC/AC 컨버터에 의해 생성된 교류 전류의 주파수보다 작을 수 있다. 교류 전류원의 전압은 직류 전류원의 범위와 동일한 범위내에 있을 수 있다.
도 12에 도시된 예에서, 3개의 연속 세그먼트들(T1, T2, T3)이 묘사되어있다. 그러나, 도체 배치는 연속 세그먼트들 열을 형성하는 어느 다른 수의 세크먼트들을 포함할 수 있다. 특히, 실무에 있어서 세그먼트들의 수는 보다 많을 수 있다. 예컨대, 적어도 10개 또는 20개의 세그먼트들일 수 있다. 세그먼트들(T1, T2, T3)의 교류 전류 라인 또는 교류 전류 라인들은, 유도 에너지 전달을 위해 필요한 유도률을 나타내기 위해 권선들을 포함하는, 세그먼트 당 단일 라인으로 표시된다. 교류 전류 라인(들)은 할당된 인버터(K1, K2, K3)에 접속된다. 인버터들(K)은 접속 라인들(CLa, CLb)을 통해 직류 전류원에 접속된다. 직류 전류원은 서로 다른 전위들에서의 제 1 라인(4a) 및 제 2 라인(4b)을 포함한다. 제 1 라인(4a)은 제 1 접속 라인들(CLa)을 통해 인버터들(K)에 전기적으로 접속되며, 직류 전류원의 제 2 라인(4b)은 제 2 접속 라인들(CLb)을 통해 인버터들(K)에 접속된다.
더욱이, 도 12는 CAN(제어 영역 네트워크)-버스-기준에 따른 데이터 버스와 같은 디지털 데이터 버스로 구현될 수 있는 동기 링크(SL)를 도시한다. 동기 링크(SL)는 인버터(K)의 인터페이스(IP)에서 각각의 인버터(K)에 접속된다.
선택적으로, 추가적인 방향 선택 라인은 제공될 수 있으며, 특히 각 인버터(K)의 인터페이스(IP)에 접속되어서, 연속 세그먼트들(T) 열의 순서를 정하고, 상응하여 할당된 인버터들(K) 열의 순서를 정하는 방향과 관련하여 방향 선택을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 방향 선택 라인(DS)은, 특히 차량들이 도체 배치가 제공되는 트랙상에서 동일한 방향으로 항상 주행하면, 생략될 수 있다.
다음에 있어서, 연속 세그먼트들의 작동 예가 제공될 것이다. 예컨대, 트랙 상에서 주행중에 2개의 연속 세그먼트들을 항상 커버하는 차량에는 에너지가 제공되어야 한다. 이 경우, 1개, 2개 또는 일시적으로 3개의 연속 세그먼트들이 동시에 작동될 수 있다. 그러나, 설명은 2개 또는 3개의 연속 세그먼트들의 작동으로 한정되지 않는다. 오히려, 어느 다른 수의 연속 세그먼트들이 동시에 작동될 수 있다.
만약, 예컨대 연속 세그먼트들(T) 열의 순서의 방향은 도 12에서 좌로부터 우이다. 즉, 상기 순서는 T1-T2-T3이며, 능동 인버터(T)(즉, 작동되어서, 이에 따라 각각의 대응하는 세그먼트(T)에서 교류 전류를 생성하는 인버터)는 동기 신호를 연속 인버터(K)에 출력한다. 예컨대, 인버터(K1)가 작동하고 있으면, 연속 인버터(K2)에 동기 링크(SL)를 통해 동기 신호를 출력한다. 인버터(K2)가 작동하고 있으면, 동기 신호를 연속 인버터(K3)에 출력한다. 그러나, 인버터(K)가 작동중이지 않으면 동기 신호를 연속 인버터(K)에 출력하지 않는다.
결과적으로, 동시에 작동되는 연속 인버터들(K) 열은 체인(chain)을 형성하며, 여기서 각 체인 링크(즉, 각 인버터 K)는 동기 신호를 연속 체인 링크에 출력한다. 따라서, 인버터들(K)의 동기화된 작동은 보장된다. 한편, 적어도 체인 링크가 동기신호를 출력하지 않기 때문에, 동일한 연속 인버터들 열의 부분이 아닌 다른 인버터들은 또한, 작동될 수 있으나, 동기화되지 않거나 또는 다른 연속 인버터들 열과 동기화된다. 달리 말하면, 능동 인버터들의 개별 체인들이 존재할 수 있으며, 상술한 동기화 방법은 능동 인버터들의 각 개별 체인의 인버터들이 동시에 동기적으로 작동됨을 보장한다.
방향 선택 라인이 도 12에 도시된 바와 같이 제공되면, 동기 신호를 연속 인버터(K)에 전달하는 방향은 각각의 인터페이스들(IP)에 의해 방향 선택 신호의 수신시에 역전될 수 있다. 예컨대, 방향 선택 라인(SL)을 통해 대응하는 방향 선택 신호의 수신은 능동 인버터(K3)가 동기 신호를 새로운 연속 인버터(K2)등에 출력할 수 있게 할 수 있다.
도 13은 인버터(예컨대, 도 1, 8, 10, 11 또는 12에 도시된 인버터들 중 하나)의 가능한 실시예를 도시한다. 인버터의 제어기 또는 복수의 제어기들은 CTR로 표시된다. 더욱이, 인버터는 필요한 형태의 전력을 인버터에 제공하는 전원 유닛(PU)을 포함한다. 도 13에 도시된 특정 실시예에서, 인버터는 또한 2개의 개시 장치들(SD1, SD2)을 포함한다. 그러나, 2개의 개별적인 개시 장치들 대신에, 인버터는 대안으로 다음에서 설명하게 될 2개의 개시 장치들(SD1, SD2)의 기능들을 조합하는 단일 개시 장치를 포함할 수 있다.
개시 장치들(SD1, SD2)은 신호 라인(131)에 접속되며, 이 신호 라인(131)은 동일 신호 라인, 또는 동기 링크(예컨대, 도 2와 관련하여 설명됨)로서 사용되는 동일한 신호 라인들의 조합일 수 있다. 대안으로, 신호 라인(131)은 서로 다른 개시 장치들(SD1, SD2)을 접속하는 내부 신호 라인일 수 있으며, 만약 단일 개시 장치만이 존재하면 생략될 수 있다. 그러나, 개시 장치 또는 개시 장치들이 단일 라인(131) 또는 다른 신호 라인을 통해 외부 장치에 접속되어서, 개시 장치(들)이 에너지를 차량들에 제공하는 외부 장치(시스템의 중앙 제어 유닛일 수 있음)에 의해서 인에이블(enable) 또는 디제이블(disable)될 수 있음이 바람직하다.
도 13에 도시된 바와 같이, 개시 장치(SD1)(또는 대안으로, 모든 개시 장치들 또는 단일 개시 장치)가 차량의 존재를 검출하는 검출 배치(133, 134)에 접속되는 것이 바람직하다. 도 13에 도시된 실시예에서, 차량 존재 검출에 의해 커버되는 영역(파선(134)에 의해 윤곽이 그려짐)은 인버터(K)에 접속되는 세그먼트(T)의 교류 전류 라인(들)의 전체 영역을 커버한다. 그러나, 차량 존재 검출은 서로 다른 방식으로(예컨대, 차량이 도착되었음 또는 차량이 트랙 상의 소정의 위치를 통과함을 검출함으로써) 수행될 수 있다. 차량 존재 검출 시스템(133, 134)이 인버터(K)의 작동이 개시되어야 함을 나타내는 신호를 (예컨대, 단일 라인(133)을 통해 루프(134)로부터의 신호를 전달함으로써) 생성하면, 제 1 개시 장치(SD1)(또는 단일 개시 장치)가 인버터(K)의 전원을 온동작시킨다. 도 13에 도시된 특정 실시예에서, 이는 스위치를 폐쇄하거나, 또는 스위치들을 접속 라인들(CLa, CLb)에서 폐쇄함으로써 수행되어서, 제어기(CTR)는 전원유닛(PU)에 접속된다. 이 전원유닛(PU)은, 예컨대 직류 전류원의 전압 및 전류가 추가적인 전원유닛(PU) 없이 인버터(K)의 작동을 위해 적절한 경우 생략될 수 있다. 그러나, 이와 같은 전원 유닛(PU)을 사용하는 것, 그리고, 특히 인버터(K)의 서로 다른 유닛들의 작동 전원을 위해 동일한 직류 전류원을 사용하는 것, 그리고 동시에 에너지를 대응하는 세그먼트(T)의 교류 전류 라인(들)에 제공하는 것이 바람직하다. 대응하는 예가 도 14에 도시되어 있다.
제어기(CTR)의 전원 공급을 개시하는 것은 인버터(K)의 완전한 작동을 개시하는 것이 아니다. 달리 말하면, 제어기(CTR)의 전원 공급을 개시하는 것은 대응하는 세그먼트(T)를 작동하기 위해 사용되는 교류 전류의 발생을 개시하는 것이 아니다. 오히려, 이 완전한 작동은 지연후에만 개시되거나, 또는 제어기(CTR)의 전원이 안정하게 되었다는 것이 검출되면 개시된다. "안정"이라는 것은 전원이 인버터(K)에 의해 생성되는 교류 전류의 변동들을 야기하지 않음을 의미한다.
소정의 지연 기간이 경과했거나, 또는 전원이 안정하게 되었다는 것이 검출되면, 제 2 개시 장치(SD2)(또는 단일 개시 장치)가 인버터(K)의 작동을, 예컨대 단일 라인(132)을 통해 대응하는 인에이블 신호를 출력함으로써, 가능하게 한다.
도 14는 인버터(K), 예컨대 도 13의 인버터를 도시한다. 인버터(K)는 제 1 제어기(CTR1)와, 6개의 스위치들(SW1...SW6)에 대한 스위칭 작동들을 제어하는 3개의 구동 유닛들(147a, 147b, 147c)을 포함하는 제 2 제어기 배치(CTR2)를 포함한다. 이들 스위치들(SW)(예컨대, IGBT들과 같은 반도체 스위치들)과 그것들의 작동은 주로 그 분야에서 공지되어 있다. 대응하는 세그먼트(도 14에 도시되지 않음)의 교류 전류 라인들(6)을 통하는 3상 교류 전류의 생성은 여기서 상세하게 설명되지 않을 것이다. 각 경우에 스위치들(SW1, SW2; SW3, SW4; SW5, SW6) 중 2개의 직렬 접속들은 그것들의 대향 단부들에서, 보호 및 필터 유닛(145)을 통해 접속 라인들(CLa, CLb)에 접속되는 직류 전류 라인들(148a, 148b)에 접속된다. 제 1 개시 장치(SD1)가 제 1 제어기(CTR1)의 전원 공급을 온동작시켰다면, 전원 유닛(PU)(도 14에 도시된 바와 같이 2개의 서브 유닛들을 포함하는 분배 유닛일 수 있음)은 직류 전류 라인들(148)에 접속되며, 제 1 제어기(CTR1)에 전원을 제공한다. 더욱이, 제 2 개시 장치(SD2)가 제 2 제어기 배치(CTR2)의 전원 공급을 온 동작시켰다면, 전원 유닛(PU)은 또한, 제 2 제어기들 배치(즉, 구동 유닛 147)에 전원을 제공한다. 단순화를 위해, 개시 장치들(SD1, SD2)의 제어 접속들은 도 14에 도시되지 않거나, 완전히 도시되지 않는다.
제 1 제어기(CTR1)는 제 1 제어기(CTR1)에/로부터 신호들을 입력하거나 출력하기 위한 입력 유닛 또는 출력 유닛인 143으로 표시된 유닛들에 대한 다수의 접속들을 가진다. 예컨대, 제 1 제어기(CTR1) 및 유닛들(143)은 공통 보드(141)상에 제공된다. 그러나, 다른 실시예들이 또한 가능하다.
도 14의 하부에 있는 신호 라인(131)은 동기 신호들을 전달하고, 차량 검출 존재 신호와 같은, 신호들을 제 1 개시 장치(SD1)에/로부터 전달하기 위해 사용된다. 신호 라인(131)은 선택적으로 위에 언급한 추가적인 방향 선택 신호 라인을 포함하는 디지털 데이터 버스일 수 있다.
제 1 제어기(CTR1)는 동기 링크(Sync2)를 통해 수신되는 동기 신호에 의해 달성되는 동기화에 의거하여 구동 유닛(147)의 작동을 제어하도록 되어 있다. 제 2 제어기 배치(CTR2)의 작동중에(즉, 구동 유닛들(147)의 작동중에 그리고, 이에 따라서 교류 전류 라인(6)에 의해 전달된 교류 전류의 발생 중에) 제 1 제어기(CTR1)는 동기 링크(Sync1)를 통해, (바람직하게는 연속 인버터만을 향하여) 동기 신호를 출력한다. 인버터(K)가 동기 신호를 수신하지 않으면, 제 1 제어기(CTR1)는 외부로부터 수신되는 동기 신호의 존재 없이 구동 유닛(147)의 작동을 제어한다. 그러나, 구동 유닛들(147)의 작동중의 어느 경우에 동기 신호를 출력한다.
차량 존재 검출 신호의 부재시에, 또는 신호 라인(131)을 통해 제 1 개시 장치(SD1)에 의해 수신될 수 있는 차량 부재 신호가 인버터(K)의 작동이 정지해야 함을 나타내면, 제 1 개시 장치(SD1)는 제어기들(CTR1, CTR2)의 전원 공급을 오프동작시킨다.
도 15는 신호 인터페이스를 도시한다. 도 15의 좌측 상에는, 인터페이스로부터 인버터(도 15에 도시되지 않음)까지 2개의 동기 링크들(Sync1, Sync2)이 존재한다. 이 라인들(Sync1, Sync2)은 도 14의 하부 우측에 도시된 라인들일 수 있다. 동기 신호 라인들(Sync1, Sync2) 각각은 각 동기 신호를 인버터로 입력시키거나 또는 인버터로부터 출력하기 위해 대안으로 사용될 수 있는 입/출력 유닛(153a, 153b)에서 종단된다.
도 15의 우측상에는, (도 13 또는 도 14의 신호 라인(131), 또는 도 12의 신호 라인(SL)과 같은) 신호 라인의 2개의 라인들(121, 122)이 도시된다. 도 15에 의해 묘사된 작동 상태에서, 제 1 라인(121)은 스위치(159)의 제 1 접점들 및 접속 라인(154b)을 통해 동기화 라인(Sync2)에서의 입/출력 유닛(153a)에 접속된다. 더욱이, 제 2 신호 라인(122)은 스위치(159)의 제 2 접점들을 통해, 그리고 접속 라인(155a)을 통해 다른 동기화 라인(Sync1)에서의 다른 입/출력 유닛(153b)에 접속된다. 따라서, 제 2 라인(122)을 통해 수신되는 동기신호는 동기 라인(Sync1)을 통해 인버터에 전달된다. 한편, 동기 라인(Sync2)을 통해 인버터에 의해 출력되는 동기 신호는 제 1 신호 라인(121)을 통해, 특히 연속 인버터들 열의 현재 순서에 따라 연속 인버터에 전달된다.
라인(DS)을 통해 대응하는 방향 선택 신호의 수신시에, 스위치(159)는 상이한 작동 상태로 스위칭되며, 이 상태에서 제 1 신호 라인(121)은 스위치(159)의 제 1 접점들 및 접속 라인(155b)을 통해 제 1 동기 라인(Sync1)이 종단되는 입/출력 유닛(153b)에 접속된다. 게다가, 제 2 신호 라인(122)은 스위치(159)의 제 2 접점들 및 접속 라인(154a)을 통해 다른 입/출력 유닛(153a)과 접속되며, 여기서 제 2 동기 라인(Sync2)은 종단된다. 인버터의 작동중에, 제 2 신호 라인(122)을 통해 수신되는 동기 신호는 따라서 제 2 동기 라인(Sync2)을 통해 인버터로 전달된다. 한편, 인버터에 의해 출력되는 동기 신호는 제 1 동기 라인(Sync1)을 통해 제 1 신호 라인(121)에 전달된다.
특히, 입/출력 유닛들(153)은 유닛(153)에 의해 출력되는 동기 신호들이 소정의 인버터에 어드레싱(addressing)되는 방식으로 될 수 있다. 따라서, 유닛(153a)에 의해 출력되는 동기 신호들은 항상 연속 인버터들 열의 순서의 제 1 방향과 관련한 연속 인버터인 특정 인버터로 전달될 것이다. 다른 유닛(153b)에 의해 출력되는 동기 신호는 항상 연속 인버터들 열의 순서의 반대 방향에 따른 연속 인버터인 제 2 특정 인버터에 어드레싱될 것이다. 두 경우에, 제 1 신호 라인(121)은 각 동기 신호를 전달하기 위해 사용된다.

Claims (13)

  1. 차량(81), 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 시스템으로서,
    - 상기 시스템은 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 상기 차량(81)에 상기 전기 에너지를 전달하는 전도체 배치를 포함하며,
    - 상기 전도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)을 포함하며, 상기 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)은 차량(81)의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트(T1, T2, T3, T4, T5)는 상기 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인(1, 2, 3)을 포함함,
    - 상기 시스템은 전기 에너지를 상기 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)에 공급하는 전류원(4; 108)을 포함하며,
    - 상기 세그먼트들은 상기 전류원(4; 108)에 대해서 서로 전기적으로 병렬 접속되며,
    - 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터(K; P)는 각 세그먼트에 할당되어 접속되고, 상기 할당된 컨버터(K; P)는 상기 전류원(4; 108)에 접속됨과 아울러, 상기 전류원(4; 108)에 의해서 전달된 전류를 상기 세그먼트의 적어도 하나의 교류 전류 라인(1, 2, 3)에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하도록 되어 있어서, 상기 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들(K; P) 열이 존재하며,
    - 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 컨버터들(K; P) 각각은 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 작동을 동기화하는 동기 링크(SL)에 접속되며,
    - 상기 시스템은 상기 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 상기 전자장이 상기 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열을 동기화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 세그먼트는 상기 교류 전류의 서로 다른 위상들을 전달하는 적어도 2개의 교류 전류 라인들(1, 2, 3)을 포함하며,
    상기 시스템은 상기 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 전자장이 상기 차량(81)의 주행 방향으로 또는 주행 방향의 반대 방향으로 움직이는 파를 형성하도록 하는 방식으로 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열을 동기화하도록 되며, 상기 파는 상기 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 컨버터들(K; P) 각각은 상기 동기 링크(SL)에 의해 전달된 동기 신호를 수신하기 위해 상기 동기 링크(SL)에 접속되는 제어 장치를 포함하며,
    상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 제어 장치들은 동기 신호를 상기 동기 링크(SL)를 통해 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 연속 컨버터(K; P)에 출력하도록 되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 제어 장치들은 상기 제어 장치를 포함하는 컨버터(K; P)가 단지 작동되면(즉, 상기 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5) 열의 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류를 생성하면) 상기 동기 신호를 출력하도록 되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 2개의 선행하는 청구항들중 어느 하나에 있어서,
    상기 시스템은 상기 동기 링크(SL)에 접속됨과 아울러, 방향 선택 신호를 상기 동기 링크(SL)를 통해 상기 컨버터들(K; P)의 상기 제어 장치들 중 적어도 하나에 출력하도록 되어 있는 제어 유닛을 포함하며,
    상기 시스템은 상기 방향 선택 신호를 수신하는 상기 제어 장치(들)가 상기 동기 링크(SL)를 통해 상기 방향 선택 신호에 대응하는 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 방향으로 상기 연속 컨버터(K; P)인 컨버터(K; P)에 상기 동기 신호를 출력하는(즉, 상기 동기 신호는 제 1 방향에서의 연속 컨버터(K; P) 또는 반대 방향에서의 연속 컨버터(K; P)에 상기 방향 선택 신호에 따라 출력되는) 방식으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 선행항들중 어느 한항에 있어서,
    상기 컨버터들(K; P) 각각은 상기 컨버터(K; P)의 작동을 개시하는 개시 장치를 포함하며,
    상기 개시 장치는 두 단계들(제 1 단계는 전원을 온동작 시키며, 제 2 단계는 소정의 지연을 갖거나, 또는 상기 전원이 안정하게 되었다는 것이 검출되었을 때 상기 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류의 생성을 가능하게 함)로 상기 컨버터(K; P)의 작동을 개시하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 차량(81), 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 방법으로서,
    - 전도체 배치는 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 상기 차량(81)에 상기 전기 에너지를 전달하기 위해 작동되며,
    - 상기 전도체 배치는 복수의 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)을 포함하며, 상기 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)은 상기 차량(81)의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트(T1, T2, T3, T4, T5)는 - 상기 세그먼트의 작동중에 -상기 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인(1, 2, 3)을 포함함,
    - 전류원(4; 108)은 전기 에너지를 상기 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)에 공급하기 위해 사용되며,
    - 상기 세그먼트들은 상기 전류원(4; 108)에 대해 서로 전기적으로 병렬 접속되며,
    - 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터(K; P)는 각 세그먼트에 할당되어 접속되고, 상기 할당된 컨버터(K; P)는 상기 전류원(4; 108)에 접속됨과 아울러, 상기 전류원(4; 108)에 의해서 전달된 전류를 - 상기 세그먼트의 작동중에 - 상기 세그먼트의 적어도 하나의 교류 라인(1, 2, 3)에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하여서, 상기 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들(K; P) 열이 존재하며,
    - 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 컨버터들(K; P) 각각은, 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 작동을 동기화하는 동기 링크(SL)에 접속되며, 동기 신호를 - 상기 세그먼트의 작동중에, 그리고 만약 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 다른 컨버터(K; P)가 또한 작동하면 - 상기 동기 링크(SL)를 통해 수신하고 그리고/또는 출력하며,
    - 상기 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 상기 전자장이 상기 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열이 동기화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 세그먼트는 - 상기 세그먼트의 작동중에 - 상기 교류 전류의 서로 다른 위상들을 전달하는 적어도 2개의 교류 전류 라인들(1, 2, 3)을 포함하며,
    상기 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 상기 전자장이 상기 차량(81)의 주행 방향으로 또는 주행 방향의 반대 방향으로 움직이는 파를 형성하도록 하는 방식으로 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열이 동기화되며, 상기 파는 상기 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 컨버터들(K; P) 각각은 - 상기 대응하는 세그먼트의 작동중에 - 상기 동기 링크(SL)에 의해 전달된 동기 신호를 수신하기 위해 상기 동기 링크(SL)에 접속되는 제어 장치를 포함하며,
    상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 제어 장치들은 동기 신호를 상기 동기 링크(SL)를 통해 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 연속 컨버터(K; P)에 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 제어 장치들은 상기 제어 장치를 포함하는 컨버터(K; P)가 단지 작동되면(즉, 상기 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5) 열의 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류를 생성하면) 상기 동기 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 2개의 선행하는 청구항들중 어느 하나에 있어서,
    상기 동기 링크(SL)에 접속되는 제어 유닛은 방향 선택 신호를 상기 동기 링크(SL)를 통해 상기 컨버터들(K; P)의 상기 제어 장치들 중 적어도 하나에 출력하며,
    상기 방향 선택 신호를 수신하는 상기 제어 장치(들)는 상기 동기 링크(SL)를 통해 상기 방향 선택 신호에 대응하는 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 방향으로 상기 연속 컨버터(K; P)인 컨버터(K; P)에 상기 동기 신호를 출력하는(즉, 상기 동기 신호는 제 1 방향에서의 연속 컨버터(K; P)에 또는 반대 방향에서의 연속 컨버터(K; P)에 상기 방향 선택 신호에 따라 출력되는) 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 선행항들중 어느 한항에 있어서,
    상기 컨버터(K; P)의 작동은 두 단계들(제 1 단계는 전원을 온동작 시키며, 제 2 단계는 소정의 지연을 갖거나 또는 상기 전원이 안정하게 되었다는 것이 검출되었을 때, 상기 대응하는 세그먼트에 의해 전달된 교류 전류의 생성을 가능하게 함)로 개시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 차량(81), 특히 경량 궤도 차량과 같은 트랙 바운드 차량 또는 로드 오토모빌에 전기 에너지를 전달하는 시스템을 제조하는 방법으로서,
    - 교류 전자장을 생성하고 이에 따라서 상기 차량(81)에 상기 전기 에너지를 전달하는 전도체 배치를 제공하는 단계,
    - 상기 전도체 배치를 위해 복수의 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)을 제공하는 단계, 상기 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)은 차량(81)의 주행 경로를 따라 연장되며, 각 세그먼트(T1, T2, T3, T4, T5)는 상기 교류 전자장을 생성하기 위해 교류 전류를 전달하는 적어도 하나의 교류 전류 라인(1, 2, 3)을 포함함,
    - 전기 에너지를 상기 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)에 공급하는 전류원(4; 108)을 제공하는 단계,
    - 상기 세그먼트들을 상기 전류원(4; 108)에 대해 서로 전기적으로 병렬 접속하는 단계,
    - 연속 세그먼트들 열에 대해서, 컨버터(K; P)를 각 세그먼트에 할당하여 접속하는 단계, 상기 할당된 컨버터(K; P)는 상기 전류원(4; 108)에 접속됨과 아울러, 상기 전류원(4; 108)에 의해서 전달된 전류를 상기 세그먼트의 적어도 하나의 교류 전류 라인(1, 2, 3)에 의해서 전달된 교류 전류로 컨버팅하도록 되어 있어서, 상기 연속 세그먼트들(T1, T2, T3, T4, T5)의 대응하는 열에 대해서 할당된 컨버터들(K; P) 열이 존재함,
    - 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 상기 컨버터들(K; P) 각각을 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열의 작동을 동기화하는 동기 링크(SL)에 접속하는 단계,
    - 상기 시스템으로 하여금, 상기 연속 세그먼트들 열에 의해서 생성된 전자장이 상기 연속 세그먼트들 사이의 인터페이스 또는 인터페이스들에서 연속되도록 하는 방식으로 상기 할당된 컨버터들(K; P) 열을 동기화할 수 있게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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