JP2009101884A - 無接触給電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電源装置へ入力される交流電源の交流電圧が変動する設備のとき、安定して誘導線路の一定電流制御を行うことができる無接触給電設備設備を提供することを目的とする。
【解決手段】変動する負荷（走行用モータ１８）を有する搬送台車１２の移動経路に沿って所定周波数のインピーダンスが所定の容量性インピーダンスに調整された誘導線路１１を敷設し、誘導線路１１に給電する電源装置３１を備え、電源装置３１は、交流電圧が変動する交流電源３２の交流電流を、直流電圧の直流電流に変換する整流器３３と、誘導線路１１の負荷に応じて前記直流電圧を昇降圧する昇降圧回路３５と、昇降圧された直流電圧の直流電流を、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチング素子６１により前記所定周波数の一定交流電流に変換して誘導線路１１に出力するインバータ３６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一定の移動経路を移動する移動体に無接触で給電する無接触給電設備、特に誘導線路に高周波電流を供給する電源装置に関するものである。

従来の上記無接触給電設備の一例が、特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されている無接触給電設備では、移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数におけるインピーダンスが所定の容量性インピーダンスに調整された誘導線路を配置し、この誘導線路に前記所定周波数の高周波電流を供給する電源装置が設けられている。

この電源装置は、商用電源の交流電流を所定の直流電圧の直流電流に変換するコンバータと、ＰＷＭ制御により前記誘導線路に流れる電流が一定となるようにそれぞれ駆動される複数のスイッチング素子により、前記直流電流を前記所定周波数の交流電流に変換して前記誘導線路に出力電流として給電するインバータから構成されている。

また前記移動体に、前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電している。
この構成によれば、電源装置より誘導線路に所定周波数の高周波電流が供給され、移動体は誘導線路により受電コイルに誘導される起電力により負荷に給電している。また誘導線路の所定周波数のインピーダンスが所定の容量性インピーダンスに調整されていることにより、移動体の負荷が変動しても誘導線路に流れる電流の変動を抑えることができ、誘導線路に流れる電流は、常に移動体の負荷の変動に応じて、インバータのＰＷＭ制御により一定となるように調整されている（一定電流制御が実行されている）。
特開２００５−１６２１１９号公報

インバータのＰＷＭ制御では、ｄｕｔｙ（パルス幅）に＋側、−側のどちらにでも余裕のある変動幅（コントロール幅）を保たなければ、応答が速い制御ができない。この余裕値から考慮すると、無接触給電設備において、無負荷時から全負荷時のｄｕｔｙは実際には、２５％〜７５％（実験値）内の設計を行わないと、一定電流制御は困難である。

さて、無接触給電設備には、電源装置へ入力される交流電源の交流電圧が定格電圧より大きく変動しても（例えば、＋１０％〜−１０％変動しても）安定して給電できることが求められる場合がある。このように交流電源の交流電圧が、大きく変動するとき、誘導線路のインピーダンスを調整するコンデンサの容量Ｃの誤差を考慮すると（誤差を＋５％〜−５％に見込むと）、誘導線路の所定周波数のインピーダンスが所定の容量性インピーダンスに調整されていても、ｄｕｔｙが２５％〜７５％の一定電流制御範囲を逸脱し、電流の変動に対応した一定電流制御ができなくなり電流が不安定となる（制御限界を超えてしまう）という問題があった。例えばコンデンサの容量Ｃの誤差が＋５％｛１／（ωＣ）が小となる｝で、且つ交流電源の交流電圧が＋１０％のとき、無負荷時のｄｕｔｙは２１％となり、逆にコンデンサの容量Ｃの誤差が−５％で、且つ交流電源の交流電圧が−１０％のとき、全負荷時のｄｕｔｙは９０％となる。

そこで、本発明は、電源装置へ入力される交流電源の交流電圧が変動する設備のとき、インバータのＰＷＭ制御のｄｕｔｙを余裕のある範囲に抑えることができ、安定して誘導線路の一定電流制御を行うことができる無接触給電設備設備を提供することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数のインピーダンスが所定の容量性インピーダンスに調整された誘導線路を配置し、交流電圧が変動する交流電源の交流電流を、直流電圧の直流電流に変換し、この直流電流を、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチング素子により前記所定周波数の一定交流電流に変換して前記誘導線路に出力電流として給電する電源装置を備え、前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備であって、前記電源装置に、前記誘導線路の負荷に応じて電源装置の出力電圧を昇降圧する昇降圧手段を設けたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、交流電源の交流電圧が変動する設備において、昇降圧手段により誘導線路の負荷が軽いときに出力電圧（誘導線路に印加される電圧）を下げ、誘導線路の負荷が重いときに出力電圧（誘導線路に印加される電圧）を上げる。すると、誘導線路に流れる電流を一定に制御できるｄｕｔｙの範囲（一定電流制御範囲）に、前記スイッチング素子を駆動する矩形波信号のｄｕｔｙが入り、ｄｕｔｙの制御に余裕が生じ、応答が速い一定電流制御が実現される。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記昇降圧手段として、前記電源装置に、前記誘導線路の負荷が軽いときに前記直流電圧を降圧し、前記誘導線路の負荷が重くなると前記直流電圧を昇圧する昇降圧回路を設け、この昇降圧回路により昇降圧された直流電圧の直流電流を、前記スイッチング素子により前記所定周波数の一定交流電流に変換して前記誘導線路へ出力することを特徴とするものである。

上記構成によれば、交流電源の交流電圧が変動する設備において、直流電圧を昇降圧する昇降圧回路を設け、この昇降圧回路により誘導線路の負荷が軽いときに直流電圧を下げ、誘導線路の負荷が重いときに直流電圧を上げる。すると、誘導線路に流れる電流を一定に制御できるｄｕｔｙの範囲（一定電流制御範囲）に、前記スイッチング素子を駆動する矩形波信号のｄｕｔｙが入り、ｄｕｔｙの制御に余裕が生じ、応答が速い一定電流制御が実現される。

また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記昇降圧回路は、前記誘導線路の負荷が全負荷の１５〜２０％の範囲において予め設定される設定値未満のときに、前記直流電圧を降圧し、誘導線路の負荷が前記設定値以上のときに前記直流電圧を昇圧することを特徴とするものである。

降圧制御と昇圧制御の実行を切り換える誘導線路の負荷の設定値を、負荷の重い側に設定すると、低負荷から突然、この設定値以上に負荷が上昇すると昇圧が間に合わずに、誘導線路が電力不足に陥る恐れがある。上記構成によれば、前記設定値を、全負荷の１５〜２０％の範囲、すなわち負荷が軽い側に設定することにより、負荷が８０〜８５％の範囲では昇圧されているので、負荷の上昇により電力不足となることが防止される。

また請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記昇降圧回路は、入力される直流電圧および直流電流を計測することにより、前記誘導線路の負荷を求めることを特徴とするものである。

誘導線路の負荷は、誘導線路に流れる電流と、印加電圧により求めることができるが、誘導線路に流れる電流は高周波で、且つスイッチング素子のスイッチングにより形成される矩形波であるため計測が困難である。上記構成によれば、計測した直流電圧および直流電流により安定して誘導線路の負荷を求めることができる。

本発明の無接触給電設備は、交流電源の交流電圧が変動する場合において、昇降圧手段により負荷が軽いときに誘導線路に印加される電圧を下げ、負荷が重いときに誘導線路に印加される電圧を上げることにより、誘導線路に流れる電流を一定に制御できるｄｕｔｙの範囲（一定電流制御範囲）に、スイッチング素子を駆動する矩形波信号のｄｕｔｙが入り、ｄｕｔｙの制御に余裕が生じ、応答が速い一定電流制御を実現できる、という効果を有している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路構成図である。
図１において、１１は搬送台車（移動体の一例）１２の走行レール（移動経路の一例；図示せず）に沿って連続して敷設（配置）された誘導線路であり、この誘導線路１１には、コンデンサ１４が直列に接続され、さらに誘導線路全体のインダクタンス値を調整する可変インダクタ１５が直列に接続されている。なお、この可変インダクタ１５は、誘導線路１１の長さ（線路長）が所定の長さを満たさないとき、すなわち誘導線路１１のインダクタンス値が所定のインダクタンス値に満たないときに接続される。また走行レールには複数台の搬送台車１２が走行しており、誘導線路１１より複数台の搬送台車１２に給電している。

この可変インダクタ１５のインダクタンスＬとコンデンサ１４の静電容量Ｃの調整により、直列接続された誘導線路１１およびコンデンサ１４および可変インダクタ１５による所定周波数ｆ（たとえば１０ｋＨｚ）のインピーダンス（誘導線路全体のインピーダンス）が、所定の容量性インピーダンスに調整（設定）されている。

また搬送台車１２には、誘導線路１１により起電力が誘起され、走行用モータ（消費電力が変動する負荷の一例）１８へ給電するピックアップコイル（誘導線路１１に対向する受電コイル）２１が設置されている。このピックアップコイル２１は、断面がＥ字状のフェライトの中央凸部にリッツ線（いずれも図示せず）を巻いて形成されており、両凹部の中心に誘導線路１１が位置するように調整し、固定されている。そして、ピックアップコイル２１に受電ユニット２２を接続し、この受電ユニット２２にインバータ２３を介して前記走行用モータ１８を接続し、ピックアップコイル（受電コイル）２１に誘導される起電力により前記走行用モータ１８へ給電している。

上記受電ユニット２２は、ピックアップコイル２１に並列に、このピックアップコイル２１と誘導線路１１の周波数に共振する共振回路を構成する共振コンデンサ２６を設け、この共振回路の共振コンデンサ２６に並列に中間タップを有する可飽和リアクトル２７の入力端を接続し、この可飽和リアクトル２７の中間タップ（出力端）に整流器２８を接続し、この整流器２８の出力側に並列に出力コンデンサ２９を接続して構成され、出力コンデンサ２９に上記インバータ２３を並列に接続している。なお、前記可飽和リアクトル２７の飽和電圧は、インバータ２３および走行用モータ１８が必要な定格電力により設定され、この飽和電圧と受電ユニット２２の出力定格電圧｛可飽和リアクトル２７の中間タップ（出力端）電圧に相当する｝により可飽和リアクトル２７の入力端と出力端のコイル巻線の巻数比が設定されている。

また前記誘導線路１１に、高周波トランス３０を介して、前記所定周波数ｆ（たとえば１０ｋＨｚ）の高周波電流（交流電流）を供給する電源装置３１が接続されている。前記高周波トランス３０は誘導線路１１と電源装置３１との間に介装されており、誘導線路１１の距離（長さ）が長いときに出力電圧を上げることができるように、例えば出力電圧を２倍とすることができるように設置されている。

この電源装置３１に、電源装置３１へ給電する交流電源３２が接続されている。この交流電源３２は、交流電圧が大きく変動する電源であり、例えば交流電圧は定格電圧に対して＋１０％〜−１０％変動する。

また電源装置３１は、交流電圧が変動する交流電源３２の交流電流を、直流電圧の直流電流に変換し、この直流電流を、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチング素子により所定周波数ｆの一定交流電流に変換して誘導線路１１に出力電流として給電する電源装置であり、交流電源３２の交流電流を、直流電圧の直流電流に変換する整流器（全波整流器）３３と、起動・停止回路３４と、誘導線路１１の負荷に応じて電源装置３１の出力電圧を昇降圧する昇降圧手段である昇降圧回路３５と、インバータ３６から構成されている。

前記起動・停止回路３４は、整流器３３と昇降圧回路３５との間に直列に接続される突入抵抗４１およびコイル（リアクトル）４２と、前記突入抵抗４１を短絡する起動コンダクタ４３と、突入抵抗４１およびコイル４２の接続点と整流器３３との間に直列に接続されている放電抵抗４４および停止コンダクタ４５から構成されている。起動時には起動コンダクタ４３は開の状態にあり突入電流が抑制され、また所定時間後に閉とされて突入抵抗４１が短絡される。また停止コンダクタ４５は運転時には開の状態にあり、停止時には閉となり、放電抵抗４４により電源装置３１に蓄積されている電荷が消費される。

前記昇降圧回路３５は、起動・停止回路３４の出力に並列に接続された入力コンデンサ５１と、起動・停止回路３４とインバータ３６との間に直列に接続された降圧用スイッチング素子５２、コイル５３および第１ダイオード５４と、降圧用スイッチング素子５２とコイル５３との接続点にカソードが接続された第２ダイオード５５と、コイル５３と第１ダイオード５４のアノードとの接続点に接続された昇圧用スイッチング素子５６と、第１ダイオード５４のカソードに接続された出力コンデンサ５７と、前記降圧用スイッチング素子５２および昇圧用スイッチング素子５６をパルス制御する、ＣＰＵからなる昇降圧コントローラ５８（詳細は後述する）から構成されている。なお、第１ダイオード５４のアノードはコイル５３に接続され、カソードはインバータ３６および出力コンデンサ５７に接続されている。また昇降圧コントローラ５８には、整流器３３から出力される直流電圧および直流電流を計測しており、これら計測した直流電圧および直流電流により誘導線路１１により消費されている電力を演算し、誘導線路１１の負荷を監視している。この昇降圧回路３５に入力される直流電圧および直流電流により演算される電力は、誘導線路１１に到るまでにエネルギーを大きく蓄える手段がないことにより、誘導線路１１により消費されている電力（負荷）と見なされる。

前記インバータ３６は、フルブリッジに組まれたスイッチング素子６１と、スイッチング素子６１を矩形波信号によりそれぞれ駆動し、直流電流を所定周波数ｆの一定交流電流に変換して誘導線路１１に出力電流として給電する、ＣＰＵからなる電流制御コントローラ６２から構成されており、直流電流を、矩形波信号によりそれぞれ駆動されるスイッチング素子６１により所定周波数ｆの一定交流電流に変換して誘導線路１１へ給電している。なお、電流制御コントローラ６２には、インバータ３６に入力される直流電圧および直流電流が入力され、高周波トランス３０による出力電圧の昇圧比が入力されており、電流制御コントローラ６２は、インバータ３６の入力電圧・電流・昇圧比により誘導線路１１の電流を演算して、予め設定された一定電流となるようにスイッチング素子６１を駆動する矩形波信号のパルス幅（ｄｕｔｙ）を求め、スイッチング素子６１を駆動している。

上記昇降圧回路３５の昇降圧コントローラ５８による昇圧時と降圧時の作用を図２と図３を用いて説明する。なお、昇降圧コントローラ５８には、誘導線路１１の全負荷の１５〜２０％の範囲において設定値が予め設定されており、監視している誘導線路１１の負荷が設定値未満のときに直流電圧を降圧し、誘導線路１１の負荷が前記設定値以上のときに前記直流電圧を昇圧することとしている。

図２および図３において、Ｖｉｎは昇降圧回路３５の入力電圧、Ｖｏは昇降圧回路３５の出力電圧、Ｉはコイル５３に流れるコイル電流、Ｉｍｉｎはコイル５３の最小電流（定常時）、Ｉｏは出力電流、Ｌはコイル５３のインダクタンス、ＴｏｎはスイッチングＯＮ時間、ＴｏｆｆはスイッチングＯＦＦ時間、リプル電流はコイル５３のリプル電流である。
「降圧制御」（図２参照）
昇降圧コントローラ５８は、監視している誘導線路１１の負荷が上記設定値未満のとき、降圧制御を実行する。すなわち、昇圧用スイッチング素子５６をオフとし、降圧用スイッチング素子５２をＰＷＭ制御する。

昇降圧コントローラ５８により降圧用スイッチング素子５２がＯＮとされると、整流器３３から入力した電流により、破線の矢印で示すように、コイル５３は励磁され、且つ出力コンデンサ５７は充電され、出力電流Ｉｏは、実線の矢印で示すように、出力コンデンサ５７から放電され、図２（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉは増加する。

また昇降圧コントローラ５８により降圧用スイッチング素子５２がＯＦＦとされると、一点鎖線の矢印で示すように、コイル５３の励磁エネルギーの放出により出力コンデンサ５７は充電され、出力電流Ｉｏは、実線の矢印で示すように、出力コンデンサ５７から放電され、図２（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉは減少する。

このとき、出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝｛Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）｝×Ｖｉｎ
で求められ、降圧すること、および降圧用スイッチング素子５２のスイッチングＯＮ時間が小さい程降圧することが判る。またコイル５３の最小電流Ｉｍｉｎとリプル電流は、
Ｉｍｉｎ＝Ｉｏ−（Ｖｏ×Ｔｏｆｆ／２Ｌ）、
リプル電流＝Ｖｏ×Ｔｏｆｆ／Ｌ
で求められる。
「昇圧時」（図３参照）
昇降圧コントローラ５８は、監視している負荷が設定値以上のとき、昇圧制御を実行する。すなわち、降圧用スイッチング素子５２を常時ＯＮとし、昇圧用スイッチング素子５６をＰＷＭ制御する。

昇降圧コントローラ５８により昇圧用スイッチング素子５６がＯＮとされると、整流器３３から入力した電流により、破線の矢印で示すように、コイル５３は励磁され、出力電流Ｉｏは実線の矢印で示すように、出力コンデンサ５７から放電され、図３（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉは増加する。

また昇降圧コントローラ５８により昇圧用スイッチング素子５６がＯＦＦとされると、一点鎖線の矢印で示すように、整流器３３から入力した電流とコイル５３の励磁エネルギーの放出により出力コンデンサ５７は充電され、出力電流Ｉｏは実線の矢印で示すように、出力コンデンサ５７から放電され、図３（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉは減少する。

このとき、出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝｛（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）／Ｔｏｎ｝×Ｖｉｎ
で求められ、昇圧すること、および昇圧用スイッチング素子５６のスイッチングＯＮ時間が大きい程昇圧することが判る。コイル５３の最小電流Ｉｍｉｎとリプル電流は、
Ｉｍｉｎ＝（Ｖｏ／Ｖｉｎ）×Ｉｏ−（Ｖｉｎ×Ｔｏｎ／２Ｌ）、
リプル電流＝Ｖｉｎ×Ｔｏｎ／Ｌ
で求められる。

上記無接触給電設備における作用を説明する。なお、電源装置３１が投入されるとき、誘導線路１１における負荷は最小負荷（昇降圧コントローラ５８の設定値より小）とする。また電源装置３１に交流電源３２が接続されるとき、起動コンダクタ４３は開とされ、停止コンダクタ４５は閉とされている。また電源装置３１に接続される交流電源３２の交流電圧は、定格がＡＣ２００Ｖで、ＡＣ１８０Ｖ〜２４２Ｖの範囲で変動するものとする。

電源装置３１に交流電源３２が接続されると、整流器３３により、交流電流は直流電流に変換されて起動・停止回路３４へ出力される。このとき、起動コンダクタ４３は開とされ、停止コンダクタ４５は閉とされていることにより、起動時の突入電流は、突入抵抗４１により抑制（制限）され、放電抵抗４４で消費される。所定時間後には、起動コンダクタ４３は閉とされて突入抵抗４１は短絡され、続いて停止コンダクタ４５は開とされ、突入電流が解消した安定した直流電流が昇降圧回路３５へ出力される。このとき、交流電源３２の交流電圧と整流器３３による整流後の直流電圧は、ＡＣ１８０ＶのときＤＣ２４０Ｖ、ＡＣ２００ＶのときＤＣ２７０Ｖ、ＡＣ２４２ＶのときＤＣ３３０Ｖとなる。

初期状態では、誘導線路１１の負荷は最小負荷であり、昇降圧コントローラ５８は、監視している誘導線路１１の負荷が設定値未満と判断して上記降圧制御を実行する。この降圧制御により、入力直流電圧と、降圧後の出力直流電圧は、最も低い入力直流電圧に制御される。すなわち、降圧の設定値は、ＤＣ２４０Ｖとされ、入力直流電圧が最も高いＤＣ３３０Ｖのときも出力直流電圧はＤＣ２４０Ｖとされる。

この降圧された昇降圧コントローラ５８の出力直流電圧は、インバータ３６へ印加される。このとき、インバータ３６は、電流制御コントローラ６２により一定電流制御をスイッチング素子６１のＰＷＭ制御により実行しているが、入力している直流電圧が、最も低い直流電圧とされていることにより、最小負荷へ供給するときのｄｕｔｙに余裕があり、例えばｄｕｔｙが２５％で一定電流制御を実行できる。

次に、１台あるいは複数台の搬送台車１２による物品の搬送が開始され、誘導線路１１の負荷が増加していく。そして、昇降圧コントローラ５８の設定値以上に誘導線路１１の負荷が増加すると、昇降圧コントローラ５８は、上記昇圧制御を実行する。この昇圧制御により、入力直流電圧と、降圧後の出力直流電圧は、最も高い入力直流電圧に制御される。すなわち、昇圧の設定値は、ＤＣ３３０Ｖとされ、入力直流電圧が最も低いＤＣ２４０Ｖのときも出力直流電圧はＤＣ３３０Ｖとされる。

この昇圧された昇降圧コントローラ５８の出力直流電圧は、インバータ３６へ印加される。このとき、インバータ３６は、電流制御コントローラ６２により一定電流制御をスイッチング素子６１のＰＷＭ制御により実行しているが、入力している直流電圧が、最も高い直流電圧とされていることにより、全負荷のときｄｕｔｙに余裕があり、例えばｄｕｔｙが６５％で一定電流制御を実行できる。

誘導線路１１の負荷の状態により、上記降圧制御と昇圧制御が選択されて実行される。
運転停止する際には、起動コンダクタ４３は開とされ、停止コンダクタ４５は閉とされ、昇降圧回路３５へ出力される直流電流が遮断され、その後、交流電源３２の接続が外される。

以上のように本実施の形態によれば、交流電源３２の交流電圧が、定格電圧より大きく変動するとき、誘導線路１１の負荷の状態に合わせて、昇降圧回路３５によりインバータ３６へ印加される直流電圧が昇降圧されることにより、誘導線路１１に流れる電流を一定に安定して制御できる、インバータ３６のスイッチング素子６１を駆動する矩形波信号のｄｕｔｙ（ＰＷＭ制御）の範囲（一定電流制御範囲；例えば、２５％〜７５％）に、スイッチング素子６１のｄｕｔｙを収めることができ、ｄｕｔｙの制御に余裕が生じ、誘導線路１１の電流の変動に迅速に応答することができる。

また本実施の形態によれば、降圧制御と昇圧制御の実行を切り換える昇降圧コントローラ５８の設定値を、誘導線路１１の全負荷の１５〜２０％の範囲の軽い負荷の範囲において設定し、実際に使用される誘導線路１１の負荷の広い範囲において昇圧された直流電圧が印加されることにより、誘導線路１１の負荷が突然重くなったときでも電力不足となることが防止でき、またインバータ３６のスイッチング素子６１の一定電流制御時のｄｕｔｙを確実に７５％以下に抑えることができる。なお、昇降圧コントローラ５８の設定値は、昇降圧により、誘導線路１１に流れる電流を一定に制御できるスイッチング素子６１を駆動する矩形波信号のｄｕｔｙの範囲（一定電流制御範囲）に、スイッチング素子６１のｄｕｔｙを収めることができることを前提で設定される。

また本実施の形態によれば、昇降圧回路３５は、計測した直流電圧および直流電流により安定して誘導線路１１の負荷を求めることができる。なお、誘導線路１１の負荷は、誘導線路１１に流れる電流と、印加電圧を計測することにより求めることができるが、誘導線路１１に流れる電流は高周波で、且つスイッチング素子６１のスイッチングにより形成される矩形波であるため計測が困難である。

なお、上記昇降圧回路３５に代えて、図４（ａ）に示す昇降圧回路７０を設けてもよい。この昇降圧回路７０は、起動・停止回路３４の出力に並列に接続された入力コンデンサ７１と、起動・停止回路３４とインバータ３６との間に直列に接続されたスイッチング素子７２およびダイオード７３と、スイッチング素子７２とダイオード７３との接続点に接続されたコイル７４と、ダイオード７３のアノードに接続された逆極性の出力コンデンサ７５と、スイッチング素子７２を制御する昇降圧コントローラ（図示せず）から構成されている。なお、ダイオード７３のカソードがスイッチング素子７２に接続されている。この回路構成により、スイッチング素子７２が閉のときに、整流器３３から入力した電流により、破線の矢印で示すように、コイル７４が励磁されてエネルギーが蓄えられ、出力電流Ｉｏは逆極性の出力コンデンサ７５から、実線の矢印で示すように出力され、図４（ｂ）に示すように、コイル７４の電流Ｉは増加する。またスイッチング素子７２が開のときに、一点鎖線の矢印で示すように、コイル７４が蓄えられたエネルギーが出力コンデンサ７５へ出力され、出力電流Ｉｏは逆極性の出力コンデンサ７５から、実線の矢印で示すように出力され、図４（ｂ）に示すように、コイル７４の電流Ｉは増加する。

このとき、
Ｉｍｉｎ＝｛Ｉｏ×（１＋Ｔｏｆｆ／Ｔｏｎ）｝−（Ｖｉｎ×Ｔｏｎ／２Ｌ） Ｔｏｎのリプル電流＝（Ｖｉｎ／Ｌ）×Ｔｏｎ …（１）
Ｔｏｆｆのリプル電流＝（Ｖｏ／Ｌ）×Ｔｏｆｆ …（２）
で求められ、（１）＝（２）であるから、
（Ｖｉｎ／Ｌ）×Ｔｏｎ＝（Ｖｏ／Ｌ）×Ｔｏｆｆ
Ｖｏ＝（Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆ）×Ｖｉｎ
と求められる。したがって、スイッチング素子６１のＴｏｎ時間がＴｏｆｆ時間より短いときに、降圧され、Ｔｏｎ時間がＴｏｆｆ時間より長いときに昇圧される。

このように、昇降圧コントローラによりスイッチング素子７２のパルス幅を制御することにより、昇降圧制御を実行できる。
また本実施の形態では、昇降圧回路３５により、電源装置３１の出力電圧を昇降圧する昇降圧手段を形成しているが、昇降圧手段として、電源装置３１と誘導線路１１との間に介装される上記高周波トランス３０の１次側または２次側に複数の可変タップを備え、誘導線路１１の負荷に応じて可変タップの切り換え、高周波トランス３０により昇降圧された交流電流を誘導線路１１へ出力するようにすることも可能である。この構成によれば、交流電源３２の交流電圧が変動する設備において、高周波トランス３０の可変タップを切り換えることにより誘導線路１１の負荷が軽いときに出力電圧（誘導線路１１に印加される電圧）を下げ、誘導線路１１の負荷が重いときに出力電圧（誘導線路１１に印加される電圧）を上げることにより、誘導線路１１に流れる電流を一定に制御するインバータ３６のスイッチング素子６１を駆動する矩形波信号のＤｕｔｙに余裕が生じ、応答が速い一定電流制御が実現される。

また本実施の形態では、昇降圧回路３５に昇降圧コントローラ５８を設け、インバータ３６に電流制御コントローラを設けているが、１台のコントローラに統合して昇降圧回路３５とインバータ３６を制御するようにしてもよい。

また本実施の形態では、昇降圧回路３５に設ける負荷の設定値は１つであり、２段階に昇降圧を実行しているが、さらに多くの負荷の設定値を設けて、複数の段階で昇降圧を実行するようにすることもできる。

本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路構成図である。 同無接触給電設備の昇降圧回路の降圧時の動作説明図であり、（ａ）は降圧時の回路構成と電流の流れを示す図、（ｂ）はスイッチング素子のパルスとコイル電流の特性を示す図である。 同無接触給電設備の昇降圧回路の昇圧時の動作説明図であり、（ａ）は昇圧時の回路構成と電流の流れを示す図、（ｂ）はスイッチング素子のパルスとコイル電流の特性を示す図である。 本発明の実施の他の形態における無接触給電設備の昇降圧回路の回路構成図である。

符号の説明

１１ 誘導線路
１２ 搬送台車（移動体の一例）
１４ コンデンサ
１５ 可変インダクタ
１８ 走行用モータ
２１ ピックアップコイル
２２ 受電ユニット
２３ インバータ
３０ 高周波トランス
３１ 電源装置
３２ 交流電源
３３ 整流器
３４ 起動・停止回路
３５ 昇降圧回路
３６ インバータ
４１ 突入抵抗
４２ コイル（リアクトル）
４３ 起動コンダクタ
４４ 放電抵抗
４５ 停止コンダクタ
５１ 入力コンデンサ
５２ 降圧用スイッチング素子
５３ コイル
５４ 第１ダイオード
５５ 第２ダイオード
５６ 昇圧用スイッチング素子
５７ 出力コンデンサ
５８ 昇降圧コントローラ
６１ スイッチング素子
６２ 電流制御コントローラ
７０ 昇降圧回路
７１ 入力コンデンサ
７２ スイッチング素子
７３ ダイオード
７４ コイル
７５ 出力コンデンサ

Claims (4)

1. 移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数のインピーダンスが所定の容量性インピーダンスに調整された誘導線路を配置し、
   交流電圧が変動する交流電源の交流電流を、直流電圧の直流電流に変換し、この直流電流を、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチング素子により前記所定周波数の一定交流電流に変換して前記誘導線路に出力電流として給電する電源装置を備え、
   前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備であって、
   前記電源装置に、前記誘導線路の負荷に応じて電源装置の出力電圧を昇降圧する昇降圧手段を設けたこと
   を特徴とする無接触給電設備。
2. 前記昇降圧手段として、前記電源装置に、前記誘導線路の負荷が軽いときに前記直流電圧を降圧し、前記誘導線路の負荷が重くなると前記直流電圧を昇圧する昇降圧回路を設け、
   この昇降圧回路により昇降圧された直流電圧の直流電流を、前記スイッチング素子により前記所定周波数の一定交流電流に変換して前記誘導線路へ出力すること
   を特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備。
3. 前記昇降圧回路は、前記誘導線路の負荷が全負荷の１５〜２０％の範囲において予め設定される設定値未満のときに、前記直流電圧を降圧し、誘導線路の負荷が前記設定値以上のときに前記直流電圧を昇圧すること
   を特徴とする請求項２に記載の無接触給電設備。
4. 前記昇降圧回路は、入力される直流電圧および直流電流を計測することにより、前記誘導線路の負荷を求めること
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の無接触給電設備。

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