JP3840765B2 - 非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次給電線を介して電力を供給する非接触給電における１次給電側電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力を供給する側の１次給電線に高周波電流を流すと、電力を受ける受電装置内に設けられた２次巻線が１次給電線において発生する磁界と磁気的に結合され、電圧が誘導される。この原理を利用して、１次給電線から２次巻線に非接触で電力を供給することを非接触給電と呼ぶ。
図１０は、非接触給電における１次給電側電源装置の一従来例を示した図である。この装置は、電源回路１と、位相ロック回路１を主な構成要素としている。
ここで、電源回路１は、高周波インバータ等により構成され、位相ロック回路３から送られる発振周波数ｆに関する入力信号に基づいて非接触給電のための１次給電線９に高周波電流を供給する。
また、位相ロック回路３は、１次給電線９における出力電流および共振電圧を入力信号とし、出力電流と共振電圧の位相が一致するように電源回路１に与える発振周波数ｆを決定する。ここで、入力される出力電流はカレント・トランスフォーマ等の電流検出部２により検出され、共振電圧はポテンシャル・トランスフォーマ８により検出される。このように位相ロック回路３で位相が一致するようにロックするのは、１次給電線と非接触給電により電力を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎ間で生じるインダクタンスＬ1〜ＬｎおよびキャパシタＣからなる負荷側のＬＣ共振周波数である負荷共振ｆに同調して周波数制御を行うためであり、電力供給の効率を向上させるためである。なお、１次給電線９は分布定数回路であり、インダクタンスが分布しているが、これを図１０において、線路の適当個所にインダクタンスＬ１〜Ｌｎとして集中して表わしている。
ところで、電力の供給を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎとしては、あらかじめ決められた軌道を移動する複数の搬送車等が考えられ、この場合、１次給電線９は、この軌道に沿って設置されることになる。なお、受電装置１０ａ〜１０ｎ内に設ける２次巻線は、有効電力をあげるために共振回路となっている。また、共振回路の構成を簡単にするために、一般にその共振周波数は固定となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数台の搬送車が存在する非接触給電を利用した搬送システムにおいては、搬送車（受電装置）は運行・停止を行ない、しかも、軌道上における搬送車の台数が変化する場合もある。このように搬送車の運行・停止、台数の変化により１次給電線側のインダクタンスＬが変化する。すなわち、図１０に示すインダクタンスＬ1〜Ｌnの値が変化し、その結果負荷共振ｆの値が変化することになる。そのため、搬送車の共振周波数ｆ0と１次給電線９側の負荷共振ｆとがずれ、効率的な電力の供給ができなくなる。
すなわち、図１１に示すように１次給電線側の負荷共振ｆが搬送車の共振周波数ｆ0とずれればずれるほど、搬送車に供給される電力が少なくなる。そして、搬送車において必要となる必要電力を得るための負荷共振ｆの範囲ｆ0±Δｆから外れてしまうと、搬送車の運行に支障が生じてしまうという問題も生じる。
この問題を解決するために、搬送車側の共振周波数ｆ0を負荷共振ｆにあわせるために、例えば搬送車側のキャパシタを微調整する機能を持たせてもよいが、搬送車ごとにこの機能が必要となり、コストが高くなってしままう。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、負荷共振ｆを追尾し、受電装置の共振周波数ｆ0に近づくよう１次給電線の回路定数そのものを調整することで、受電装置における電力供給を効率的に行える非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記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、複数台の搬送車が軌道上に存在する非接触給電搬送システムにおいて、１次給電線に高周波電流を供給する電源回路と、前記１次給電線における出力電流および共振電圧を入力信号とし、該出力電流と共振電圧の位相が一致するように前記電源回路に発振周波数を供給し前記高周波電流の周波数を調整する位相ロック回路と、前記１次給電線に接続され給電線全体のインダクタンス値を調整するインダクタンス調整回路と、前記１次給電線から電力を供給される負荷としての前記搬送車の固定された共振周波数と前記位相ロック回路による発振周波数との差を求め、この差信号が所定範囲にあるように前記インダクタンス調整回路へ制御信号を供給する制御信号生成回路とを備えたことを特徴とする非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置である。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記インダクタンス調整回路が、前記１次給電線に対して直列に接続される可変リアクトルを備え、前記制御信号に応じて給電線全体のインダクタンス値を調整することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記インダクタンス調整回路が、前記１次給電線に対して直列に接続される１以上のリアクトルと、前記各リアクトルに対して並列に接続されたスイッチとを備え、前記制御信号に応じて前記スイッチのオン、オフを行うことにより給電線全体のインダクタンス値を調整することを特徴としている。
【０００６】
次に、請求項４に記載の発明は、複数台の搬送車が軌道上に存在する非接触給電搬送システムにおいて、１次給電線に高周波電流を供給する電源回路と、前記１次給電線における出力電流および共振電圧を入力信号とし、該出力電流と共振電圧の位相が一致するように前記電源回路に発振周波数を供給し前記高周波電流の周波数を調整する位相ロック回路と、前記１次給電線に接続され給電線全体のキャパシタ値を調整するキャパシタ調整回路と、前記１次給電線から電力を供給される負荷としての前記搬送車の固定された共振周波数と前記位相ロック回路による発振周波数との差を求め、この差信号が所定範囲にあるように前記キャパシタ調整回路へ制御信号を供給する制御信号生成回路とを備えたことを特徴とする非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置である。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記キャパシタ調整回路が、前記１次給電線に並列に接続される可変コンデンサを備え、前記制御信号に応じて給電線全体のキャパシタ値を調整することを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記キャパシタ調整回路が、前記１次給電線に対して並列に接続される１以上のコンデンサと、前記各コンデンサに対して直列に接続されたスイッチとを備え、前記制御信号に応じて前記スイッチのオン、オフを行うことにより給電線全体のキャパシタ値を調整することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の一実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。図１よりこの装置は、電源回路１と、位相ロック回路３と、制御信号生成回路５と、インダクタンス調整回路６とを主な構成要素としている。
ここで、電源回路１は、位相ロック回路３からの発振周波数ｆに関する入力信号に基づいて非接触給電のための１次給電線９（図において太い線で示す）に高周波電流を供給するもので、高周波インバータ等により構成される。
位相ロック回路３は、１次給電線９における出力電流および共振電圧を入力信号とし、この出力電流と共振電圧の位相が一致するように電源回路１に供給する発振周波数ｆを調整する。すなわち、１次給電線における負荷であるインダクタンスの変化によるＬＣ共振周波数の変化に追従して電源回路１による電流周波数を変更する。ここで、入力される出力電流はカレント・トランスフォーマ等の電流検出部２により検出され、共振電圧はポテンシャル・トランスフォーマ８等により検出される。このように位相ロック回路３で位相が一致するようにロックするのは、１次給電線と非接触給電により電力を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎ間で生じるインダクタンスＬ1〜ＬｎおよびキャパシタＣからなる負荷側のＬＣ共振周波数（以下「負荷共振」と呼ぶ）に同調して周波数制御を行うためである。すなわち、この回路により電源回路１における電流の発振周波数が負荷共振ｆと一致するように調整される。なお、１次給電線９は分布定数回路であり、インダクタンスが分布しているが、これを図１において、線路の適当個所にインダクタンスＬ１〜Ｌｎとして集中して表わしている。
【０００８】
また、インダクタンス調整回路６は、１次給電線９に接続され、制御信号生成回路５からの制御信号に基づき１次給電線９全体のインダクタンス値を調整する。
そして、制御信号生成回路５は、１次給電線９から電力を供給させる受電装置１０ａ〜１０ｎ内に設けられた共振回路における共振周波数ｆ0、すなわち１次給電線９から電力を供給させる負荷の共振周波数ｆ0と、位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この入力された差が所定範囲にあるように、インダクタンス調整回路６に供給する制御信号を生成する。なお、この差（ｆ0−ｆ）は、減算回路４において演算される。
すなわち、図１に示す非接触給電における１次給電側電源装置により、制御信号生成回路５からの制御信号に基づいて、インダクタンス調整回路６においてインダクタンスが調整され、受電装置１０ａ〜１０ｎにより生じるインダクタンスＬ1〜Ｌn、インダクタンス調整回路６でのインダクタンスおよび１次給電線側のキャパシタＣから決定される負荷共振ｆが、受電装置１０ａ〜１０ｎの共振周波数ｆ0を中心とした所定範囲内になるように調整される。
なお、以下では電力の供給を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎとして、あらかじめ決められた軌道を移動する複数の搬送車を想定し、１次給電線９はこの軌道に沿って設置されているものとする。また、受電装置１０ａ〜１０ｎ内に設ける２次巻線は、有効電力をあげるために共振回路となっており、その共振周波数ｆ0は固定であるものとする。
【０００９】
次に、この非接触給電における１次給電側電源装置を構成する各回路についてより詳細に説明する。
図２は、位相ロック回路３の構成の一例を示したものであり、位相比較器３１、フィルタ３２、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発信器）３３により構成される。この回路はいわゆるフェーズ・ロック・ループ（Phase Lock Loop：ＰＬＬ）になっており、出力電流と共振電圧の周波数の位相を一致させる、すなわち０度ロックのＰＬＬである。以下に、位相ロック回路３を構成する位相比較器３１、フィルタ３２、ＶＣＯ３３について簡単に説明する。
図３は、位相ロック回路３における位相比較器３１の動作を説明するための図である。なお、図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ電流検出回路２により検出された出力電流、および、ポテンシャル・トランスフォーマ８により検出された共振電圧の波形である。
図３（ａ）に示す出力電流の波形は、位相比較器３１に入力され、基準レベルとレベルの比較が行われ図３（ｃ）のような信号波形が選られる。図３（ｂ）に示す共振電圧の波形も、同様に位相ロック回路３に入力され基準レベルとレベルの比較が行われ図３（ｄ）のような信号波形が得られる。そして、位相比較器３１において、図３（ｃ）と（ｄ）に示すような得られた信号の排他論理和がとられ、図３（ｅ）に示すようなパルス信号を得る。そして、得られたパルス信号、すなわち２つの入力信号の位相差に対応するような電圧を発生し、フィルタ３２に供給する。
フィルタ３２では、低域通過フィルタ等にり構成され、位相比較器３１からの信号の高周波成分を除去するとともに、フェーズ・ロック・ループにおける同期特性や応答特性を決定する。
ＶＣＯ・３３は発振器等により構成され、フィルタ３２からの制御電圧によって発振周波数ｆを変化させる。
以上により位相ロック回路３では、１次給電線９における出力電流および共振電圧を入力信号とし、この出力電流と共振電圧の位相が一致するように電源回路１に発振周波数ｆを供給し高周波電流の周波数を調整する。
【００１０】
次に電源回路３について説明する。図４は、電源回路３の構成を示した単線結線図である。図に示すように電源回路１は、制御回路１１、サイリスタ１２、ドライブ回路１３、電流型インバータ１４により構成される。
制御回路１１は、位相ロック回路３からの発振周波数ｆを入力信号とし、この信号に基づいて、サイリスタ１２のゲートへの信号および、電流型インバータ１４をドライブするドライブ回路１３への信号を生成する。なお、サイリスタ１２への信号によりパワー制御を行い、ドライブ回路１３への信号によりＰＬＬ制御を行うことになる。
サイリスタ１２は３相の交流から、制御回路１１からゲートに加えられる信号に応じたパワーの直流を出力する。
ドライブ回路１３は、制御回路１３からの信号に応じて電流型インバータ１４をドライブするための信号を出力し、この信号により、電流型インバータ１４は、周波数ｆの高周波電流を１次給電線９に対して出力する。
なお、ここでは、電源回路１として、電流型インバータを用いた例を示したが、電圧型インバータでも同様のことが可能である。
【００１１】
制御信号生成回路５は、減算回路４において減算された受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振周波数ｆ0と位相ロック回路３で決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この差が所定範囲となるように、インダクタンス調整回路６で調整されるインダクタンス値の決定を行う。
なお、ここでの所定範囲は、図１１に示すように、受電装置１０ａ〜１０ｎで必要となる必要電力が得られる負荷共振ｆの範囲で、
−Δｆ＜（ｆ0−ｆ）＜Δｆ
の範囲もしくはこれよりも狭い範囲であるものとする。
なお、制御信号生成回路５は、差（ｆ0−ｆ）が上述の範囲外であって、その差がプライスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が大きい場合には、負荷共振ｆを上げるために１次給電線における負荷側のインダクタンスを下げる制御信号をインダクタンス調整回路６に対して出力する。一方、上述の範囲外であって、入力される差がマイナスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が小さい場合には、負荷共振ｆを下げるために負荷側のインダクタンスを上げる制御信号をインダクタンス調整回路６に対して出力する。
ところで、インダクタンスＬとキャパシタＣと共振周波数との関係は、
共振周波数＝１／｛２π（Ｃ・Ｌ）1/2｝ ・・・（１）
である。よって、この式を利用して、制御信号生成回路５は、インダクタンスの調整量を決定する。
【００１２】
次に、インダクタンス調整回路６の構成図を図５、図６に示す。
図５は、インダクタンス調整回路６において、可変リアクトルを使用した場合の構成を示す図である。図において、符号６１が可変リアクトルである。このインダクタンス調整回路７において、制御回路６２は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、可変リアクトル６１のインダクタンス値の調整を行う。なお、可変リアクトル６１は、１次給電線に対して直列に接続される。このように、可変リアクトル６１を用いることで、１次給電線における負荷側の負荷共振ｆを細かく調整することが可能となる。
【００１３】
図６は、インダクタンス調整回路６において、符号６３ａ〜６３ｎに示すようにリアクトルとスイッチとを組にしたもの複数直列に接続したものを使用した場合の構成を示す図である。このインダクタンス調整回路６において、制御回路６４は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、各リアクトルに並列に接続されたスイッチのオン・オフを制御することによりインダクタンス値の調整を行う。なお、このような構成では、１次給電線における負荷側の負荷共振ｆを段階的にしか調整できないが、制御信号生成回路５における制御信号の発生パターンを限定でき、制御信号生成回路５における負荷を減らすことが可能になる。
なお、図１において、制御信号生成回路５には減算回路４が含まれ、１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0と位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号とし、制御信号生成回路５において、この共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。あるいは、制御信号生成回路５は減算回路４を含むとともに１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0を記憶しており、位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号としてこの共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。
【００１４】
以上のように、非接触給電における１次給電側電源装置において、１次給電線９に対して直列に接続されるインダクタンス調整回路６と、受電装置１０ａ〜１０ｎ内の共振回路における共振周波数ｆ0と位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差が所定範囲になるように、インダクタンス調整回路に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路５とをさらに設け、負荷共振追尾方式とする。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ１次給電線における負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振ｆを受電装置における共振周波数ｆ0に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行える。
【００１５】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、１次給電線における負荷側の回路定数としてインダクタンスを調整することにより、負荷共振ｆが搬送車の共振周波数ｆ0に対して所定範囲内になるように調整していたが、本実施の形態では、回路定数としてキャパシタ値を調整することにより実現する。
図７は、本発明の第２の実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。図７よりこの装置は、電源回路１と、位相ロック回路３と、制御信号生成回路５と、キャパシタ調整回路７とを主な構成要素としている。なお、図７おいて図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。また、１次給電線９は分布定数回路であり、インダクタンスが分布しているが、これを図１と同様に図７においても、線路の適当個所にインダクタンスＬ１〜Ｌｎとして集中して表わしている。
以下では、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【００１６】
キャパシタ調整回路７は、１次給電線９に接続され、制御信号生成回路５からの制御信号に基づき１次給電線９全体のキャパシタ値を調整する。
そして、制御信号生成回路５は、減算回路４において演算される受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振周波数ｆ0と位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この入力された差が所定範囲にあるように、キャパシタ調整回路７に供給する制御信号を生成する。
すなわち、図７の非接触給電における１次給電側電源装置により、キャパシタ調整回路７において１次給電線９における負荷側のキャパシタが調整され、受電装置１０ａ〜１０ｎにより生じるインダクタンスＬ1〜Ｌn、キャパシタ調整回路７でのキャパシタおよび１次給電線側の固定のキャパシタＣから決定される負荷共振ｆが、受電装置１０ａ〜１０ｎの共振周波数ｆ0を中心とした所定範囲内になるように調整される。
【００１７】
次に、本実施例における制御信号生成回路５とキャパシタ調整回路７について詳細に説明する。
制御信号生成回路５は、受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振回路の共振周波数ｆ0と位相ロック回路３で決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この差が所定範囲となるように、キャパシタ調整回路６で調整されるキャパシタ値の決定を行う。
なお、ここでの所定範囲は、第１の実施例と同様に、図１１に示す受電装置１０ａ〜１０ｎで必要となる必要電力が得られる負荷共振ｆの範囲で、
−Δｆ＜（ｆ0−ｆ）＜Δｆ
の範囲もしくはこれよりも狭い範囲であるものとする。
なお、制御信号生成回路５は、入力される差（ｆ0−ｆ）が上述の範囲外であって、その差がプライスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が大きい場合には、負荷共振ｆを上げるために負荷側のキャパシタを下げる制御信号をキャパシタ調整回路７に対して出力する。一方、上述の範囲外であって、その差がマイナスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が小さい場合には、負荷共振ｆを下げるために負荷側のキャパシタを上げる制御信号をキャパシタ調整回路７に対して出力する。なお、キャパシタの調整量は、式（１）にもとずいて決定される。
【００１８】
次に、キャパシタ調整回路７の構成図を図８、図９に示す。
図８は、キャパシタ調整回路７において、可変コンデンサを使用した場合の構成を示す図である。図において、符号７１が可変コンデンサである。このキャパシタ調整回路７において、制御回路７２は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、可変コンデンサ７１のキャパシタ値の調整を行う。なお、可変コンデンサ７１は、１次給電線に対して並列に接続される。このように、可変コンデンサ７１を用いることで、１次給電線における負荷側の負荷共振を細かく調整することが可能になる。
【００１９】
図９は、キャパシタ調整回路７において、符号７３ａ〜７３ｎに示すようにコンデンサとスイッチとを組にしたもの複数並列に接続したものを使用した場合の構成を示す図である。このキャパシタ調整回路７において、制御回路７４は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、各コンデンサに直列に接続されたスイッチのオン・オフを制御することによりキャパシタ値の調整を行う。なお、このような構成では、１次給電線における負荷側の負荷共振ｆを段階的にしか調整できないが、制御信号生成回路５における制御信号の発生パターンを限定でき、制御信号生成回路５における負荷を減らすことが可能になる。
なお、図７において、制御信号生成回路５には減算回路４が含まれ、１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0と位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号とし、制御信号生成回路５において、この共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。あるいは、制御信号生成回路５は減算回路４を含むとともに１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0を記憶しており、位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号としてこの共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。
【００２０】
以上のように、非接触給電における１次給電側電源装置において、１次給電線９に対して並列に接続されるキャパシタ調整回路７と、受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振周波数ｆ0と位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差が所定範囲になるように、キャパシタ調整回路７に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路５とをさらに設け、負荷共振追尾方式とする。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振ｆを受電装置における共振周波数ｆ0に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行えることができるようになる。
【００２１】
なお、上記２つの実施例において、受電装置１０ａ〜１０ｎとして、あらかじめ決められた軌道を移動する複数の搬送車を想定して説明した。しかし、本発明の非接触給電における１次給電側電源装置は、受電装置が搬送車の場合において効果が得られるのみでなく、１次給電線における負荷共振がなんらかの理由で変化し、かつ、受電装置における共振周波数ｆ0が固定の場合であれば、効率的に電力を供給することができるという効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源回路によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１から３に記載の発明によれば、本発明による非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源回路は、非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、１次給電線に対して接続されるインダクタンス調整回路と、受電装置における共振周波数と位相ロック回路により決定された発振周波数との差が所定範囲になるように、インダクタンス調整回路に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路とをさらに設け、負荷共振追尾方式としている。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振を受電装置における共振周波数に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行える。
【００２３】
また、請求項４から５に記載の発明によれば、本発明による非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源回路は、１次給電線に対して接続されるキャパシタ調整回路と、受電装置における共振周波数ｆ0と位相ロック回路により決定された発振周波数との差が所定範囲になるように、キャパシタ調整回路に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路とをさらに設け、負荷共振追尾方式としている。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振を受電装置における共振周波数に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。
【図２】 位相ロック回路の構成図である。
【図３】 位相ロック回路における位相比較器の動作を説明するための図である。
【図４】 電源回路の構成を示した単線結線図である。
【図５】 インダクタンス調整回路の構成例を示した図である。
【図６】 インダクタンス調整回路の他の構成例を示した図である。
【図７】 本発明の他の実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。
【図８】 キャパシタ調整回路の構成例を示した図である。
【図９】 キャパシタ調整回路の他の構成例を示した図である。
【図１０】 非接触給電における１次給電側電源装置の一従来例のブロック図である。
【図１１】 負荷共振と電力との関係を示した図である。
【符号の説明】
１ 電源回路 ２ 電流検出回路
３ 位相ロック回路 ４ 減算回路
５ 制御信号生成回路 ６ インダクタンス調整回路
７ キャパシタ調整回路 ８ ポテンシャル・トランスフォーマ
９ １次給電線 １０ａ〜１０ｎ 受電装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次給電線を介して電力を供給する非接触給電における１次給電側電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力を供給する側の１次給電線に高周波電流を流すと、電力を受ける受電装置内に設けられた２次巻線が１次給電線において発生する磁界と磁気的に結合され、電圧が誘導される。この原理を利用して、１次給電線から２次巻線に非接触で電力を供給することを非接触給電と呼ぶ。
図１０は、非接触給電における１次給電側電源装置の一従来例を示した図である。この装置は、電源回路１と、位相ロック回路１を主な構成要素としている。
ここで、電源回路１は、高周波インバータ等により構成され、位相ロック回路３から送られる発振周波数ｆに関する入力信号に基づいて非接触給電のための１次給電線９に高周波電流を供給する。
また、位相ロック回路３は、１次給電線９における出力電流および共振電圧を入力信号とし、出力電流と共振電圧の位相が一致するように電源回路１に与える発振周波数ｆを決定する。ここで、入力される出力電流はカレント・トランスフォーマ等の電流検出部２により検出され、共振電圧はポテンシャル・トランスフォーマ８により検出される。このように位相ロック回路３で位相が一致するようにロックするのは、１次給電線と非接触給電により電力を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎ間で生じるインダクタンスＬ1〜ＬｎおよびキャパシタＣからなる負荷側のＬＣ共振周波数である負荷共振ｆに同調して周波数制御を行うためであり、電力供給の効率を向上させるためである。なお、１次給電線９は分布定数回路であり、インダクタンスが分布しているが、これを図１０において、線路の適当個所にインダクタンスＬ１〜Ｌｎとして集中して表わしている。
ところで、電力の供給を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎとしては、あらかじめ決められた軌道を移動する複数の搬送車等が考えられ、この場合、１次給電線９は、この軌道に沿って設置されることになる。なお、受電装置１０ａ〜１０ｎ内に設ける２次巻線は、有効電力をあげるために共振回路となっている。また、共振回路の構成を簡単にするために、一般にその共振周波数は固定となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数台の搬送車が存在する非接触給電を利用した搬送システムにおいては、搬送車（受電装置）は運行・停止を行ない、しかも、軌道上における搬送車の台数が変化する場合もある。このように搬送車の運行・停止、台数の変化により１次給電線側のインダクタンスＬが変化する。すなわち、図１０に示すインダクタンスＬ1〜Ｌnの値が変化し、その結果負荷共振ｆの値が変化することになる。そのため、搬送車の共振周波数ｆ0と１次給電線９側の負荷共振ｆとがずれ、効率的な電力の供給ができなくなる。
すなわち、図１１に示すように１次給電線側の負荷共振ｆが搬送車の共振周波数ｆ0とずれればずれるほど、搬送車に供給される電力が少なくなる。そして、搬送車において必要となる必要電力を得るための負荷共振ｆの範囲ｆ0±Δｆから外れてしまうと、搬送車の運行に支障が生じてしまうという問題も生じる。
この問題を解決するために、搬送車側の共振周波数ｆ0を負荷共振ｆにあわせるために、例えば搬送車側のキャパシタを微調整する機能を持たせてもよいが、搬送車ごとにこの機能が必要となり、コストが高くなってしままう。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、負荷共振ｆを追尾し、受電装置の共振周波数ｆ0に近づくよう１次給電線の回路定数そのものを調整することで、受電装置における電力供給を効率的に行える非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記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、複数台の搬送車が軌道上に存在する非接触給電搬送システムにおいて、１次給電線に高周波電流を供給する電源回路と、前記１次給電線における出力電流および共振電圧を入力信号とし、該出力電流と共振電圧の位相が一致するように前記電源回路に発振周波数を供給し前記高周波電流の周波数を調整する位相ロック回路と、前記１次給電線に接続され給電線全体のインダクタンス値を調整するインダクタンス調整回路と、前記１次給電線から電力を供給される負荷としての前記搬送車の固定された共振周波数と前記位相ロック回路による発振周波数との差を求め、この差信号が所定範囲にあるように前記インダクタンス調整回路へ制御信号を供給する制御信号生成回路とを備えたことを特徴とする非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置である。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記インダクタンス調整回路が、前記１次給電線に対して直列に接続される可変リアクトルを備え、前記制御信号に応じて給電線全体のインダクタンス値を調整することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記インダクタンス調整回路が、前記１次給電線に対して直列に接続される１以上のリアクトルと、前記各リアクトルに対して並列に接続されたスイッチとを備え、前記制御信号に応じて前記スイッチのオン、オフを行うことにより給電線全体のインダクタンス値を調整することを特徴としている。
【０００６】
次に、請求項４に記載の発明は、複数台の搬送車が軌道上に存在する非接触給電搬送システムにおいて、１次給電線に高周波電流を供給する電源回路と、前記１次給電線における出力電流および共振電圧を入力信号とし、該出力電流と共振電圧の位相が一致するように前記電源回路に発振周波数を供給し前記高周波電流の周波数を調整する位相ロック回路と、前記１次給電線に接続され給電線全体のキャパシタ値を調整するキャパシタ調整回路と、前記１次給電線から電力を供給される負荷としての前記搬送車の固定された共振周波数と前記位相ロック回路による発振周波数との差を求め、この差信号が所定範囲にあるように前記キャパシタ調整回路へ制御信号を供給する制御信号生成回路とを備えたことを特徴とする非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置である。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記キャパシタ調整回路が、前記１次給電線に並列に接続される可変コンデンサを備え、前記制御信号に応じて給電線全体のキャパシタ値を調整することを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、前記キャパシタ調整回路が、前記１次給電線に対して並列に接続される１以上のコンデンサと、前記各コンデンサに対して直列に接続されたスイッチとを備え、前記制御信号に応じて前記スイッチのオン、オフを行うことにより給電線全体のキャパシタ値を調整することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の一実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。図１よりこの装置は、電源回路１と、位相ロック回路３と、制御信号生成回路５と、インダクタンス調整回路６とを主な構成要素としている。
ここで、電源回路１は、位相ロック回路３からの発振周波数ｆに関する入力信号に基づいて非接触給電のための１次給電線９（図において太い線で示す）に高周波電流を供給するもので、高周波インバータ等により構成される。
位相ロック回路３は、１次給電線９における出力電流および共振電圧を入力信号とし、この出力電流と共振電圧の位相が一致するように電源回路１に供給する発振周波数ｆを調整する。すなわち、１次給電線における負荷であるインダクタンスの変化によるＬＣ共振周波数の変化に追従して電源回路１による電流周波数を変更する。ここで、入力される出力電流はカレント・トランスフォーマ等の電流検出部２により検出され、共振電圧はポテンシャル・トランスフォーマ８等により検出される。このように位相ロック回路３で位相が一致するようにロックするのは、１次給電線と非接触給電により電力を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎ間で生じるインダクタンスＬ1〜ＬｎおよびキャパシタＣからなる負荷側のＬＣ共振周波数（以下「負荷共振」と呼ぶ）に同調して周波数制御を行うためである。すなわち、この回路により電源回路１における電流の発振周波数が負荷共振ｆと一致するように調整される。なお、１次給電線９は分布定数回路であり、インダクタンスが分布しているが、これを図１において、線路の適当個所にインダクタンスＬ１〜Ｌｎとして集中して表わしている。
【０００８】
また、インダクタンス調整回路６は、１次給電線９に接続され、制御信号生成回路５からの制御信号に基づき１次給電線９全体のインダクタンス値を調整する。
そして、制御信号生成回路５は、１次給電線９から電力を供給させる受電装置１０ａ〜１０ｎ内に設けられた共振回路における共振周波数ｆ0、すなわち１次給電線９から電力を供給させる負荷の共振周波数ｆ0と、位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この入力された差が所定範囲にあるように、インダクタンス調整回路６に供給する制御信号を生成する。なお、この差（ｆ0−ｆ）は、減算回路４において演算される。
すなわち、図１に示す非接触給電における１次給電側電源装置により、制御信号生成回路５からの制御信号に基づいて、インダクタンス調整回路６においてインダクタンスが調整され、受電装置１０ａ〜１０ｎにより生じるインダクタンスＬ1〜Ｌn、インダクタンス調整回路６でのインダクタンスおよび１次給電線側のキャパシタＣから決定される負荷共振ｆが、受電装置１０ａ〜１０ｎの共振周波数ｆ0を中心とした所定範囲内になるように調整される。
なお、以下では電力の供給を受ける受電装置１０ａ〜１０ｎとして、あらかじめ決められた軌道を移動する複数の搬送車を想定し、１次給電線９はこの軌道に沿って設置されているものとする。また、受電装置１０ａ〜１０ｎ内に設ける２次巻線は、有効電力をあげるために共振回路となっており、その共振周波数ｆ0は固定であるものとする。
【０００９】
次に、この非接触給電における１次給電側電源装置を構成する各回路についてより詳細に説明する。
図２は、位相ロック回路３の構成の一例を示したものであり、位相比較器３１、フィルタ３２、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発信器）３３により構成される。この回路はいわゆるフェーズ・ロック・ループ（Phase Lock Loop：ＰＬＬ）になっており、出力電流と共振電圧の周波数の位相を一致させる、すなわち０度ロックのＰＬＬである。以下に、位相ロック回路３を構成する位相比較器３１、フィルタ３２、ＶＣＯ３３について簡単に説明する。
図３は、位相ロック回路３における位相比較器３１の動作を説明するための図である。なお、図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ電流検出回路２により検出された出力電流、および、ポテンシャル・トランスフォーマ８により検出された共振電圧の波形である。
図３（ａ）に示す出力電流の波形は、位相比較器３１に入力され、基準レベルとレベルの比較が行われ図３（ｃ）のような信号波形が選られる。図３（ｂ）に示す共振電圧の波形も、同様に位相ロック回路３に入力され基準レベルとレベルの比較が行われ図３（ｄ）のような信号波形が得られる。そして、位相比較器３１において、図３（ｃ）と（ｄ）に示すような得られた信号の排他論理和がとられ、図３（ｅ）に示すようなパルス信号を得る。そして、得られたパルス信号、すなわち２つの入力信号の位相差に対応するような電圧を発生し、フィルタ３２に供給する。
フィルタ３２では、低域通過フィルタ等にり構成され、位相比較器３１からの信号の高周波成分を除去するとともに、フェーズ・ロック・ループにおける同期特性や応答特性を決定する。
ＶＣＯ・３３は発振器等により構成され、フィルタ３２からの制御電圧によって発振周波数ｆを変化させる。
以上により位相ロック回路３では、１次給電線９における出力電流および共振電圧を入力信号とし、この出力電流と共振電圧の位相が一致するように電源回路１に発振周波数ｆを供給し高周波電流の周波数を調整する。
【００１０】
次に電源回路３について説明する。図４は、電源回路３の構成を示した単線結線図である。図に示すように電源回路１は、制御回路１１、サイリスタ１２、ドライブ回路１３、電流型インバータ１４により構成される。
制御回路１１は、位相ロック回路３からの発振周波数ｆを入力信号とし、この信号に基づいて、サイリスタ１２のゲートへの信号および、電流型インバータ１４をドライブするドライブ回路１３への信号を生成する。なお、サイリスタ１２への信号によりパワー制御を行い、ドライブ回路１３への信号によりＰＬＬ制御を行うことになる。
サイリスタ１２は３相の交流から、制御回路１１からゲートに加えられる信号に応じたパワーの直流を出力する。
ドライブ回路１３は、制御回路１３からの信号に応じて電流型インバータ１４をドライブするための信号を出力し、この信号により、電流型インバータ１４は、周波数ｆの高周波電流を１次給電線９に対して出力する。
なお、ここでは、電源回路１として、電流型インバータを用いた例を示したが、電圧型インバータでも同様のことが可能である。
【００１１】
制御信号生成回路５は、減算回路４において減算された受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振周波数ｆ0と位相ロック回路３で決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この差が所定範囲となるように、インダクタンス調整回路６で調整されるインダクタンス値の決定を行う。
なお、ここでの所定範囲は、図１１に示すように、受電装置１０ａ〜１０ｎで必要となる必要電力が得られる負荷共振ｆの範囲で、
−Δｆ＜（ｆ0−ｆ）＜Δｆ
の範囲もしくはこれよりも狭い範囲であるものとする。
なお、制御信号生成回路５は、差（ｆ0−ｆ）が上述の範囲外であって、その差がプライスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が大きい場合には、負荷共振ｆを上げるために１次給電線における負荷側のインダクタンスを下げる制御信号をインダクタンス調整回路６に対して出力する。一方、上述の範囲外であって、入力される差がマイナスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が小さい場合には、負荷共振ｆを下げるために負荷側のインダクタンスを上げる制御信号をインダクタンス調整回路６に対して出力する。
ところで、インダクタンスＬとキャパシタＣと共振周波数との関係は、
共振周波数＝１／｛２π（Ｃ・Ｌ）1/2｝ ・・・（１）
である。よって、この式を利用して、制御信号生成回路５は、インダクタンスの調整量を決定する。
【００１２】
次に、インダクタンス調整回路６の構成図を図５、図６に示す。
図５は、インダクタンス調整回路６において、可変リアクトルを使用した場合の構成を示す図である。図において、符号６１が可変リアクトルである。このインダクタンス調整回路７において、制御回路６２は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、可変リアクトル６１のインダクタンス値の調整を行う。なお、可変リアクトル６１は、１次給電線に対して直列に接続される。このように、可変リアクトル６１を用いることで、１次給電線における負荷側の負荷共振ｆを細かく調整することが可能となる。
【００１３】
図６は、インダクタンス調整回路６において、符号６３ａ〜６３ｎに示すようにリアクトルとスイッチとを組にしたもの複数直列に接続したものを使用した場合の構成を示す図である。このインダクタンス調整回路６において、制御回路６４は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、各リアクトルに並列に接続されたスイッチのオン・オフを制御することによりインダクタンス値の調整を行う。なお、このような構成では、１次給電線における負荷側の負荷共振ｆを段階的にしか調整できないが、制御信号生成回路５における制御信号の発生パターンを限定でき、制御信号生成回路５における負荷を減らすことが可能になる。
なお、図１において、制御信号生成回路５には減算回路４が含まれ、１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0と位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号とし、制御信号生成回路５において、この共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。あるいは、制御信号生成回路５は減算回路４を含むとともに１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0を記憶しており、位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号としてこの共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。
【００１４】
以上のように、非接触給電における１次給電側電源装置において、１次給電線９に対して直列に接続されるインダクタンス調整回路６と、受電装置１０ａ〜１０ｎ内の共振回路における共振周波数ｆ0と位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差が所定範囲になるように、インダクタンス調整回路に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路５とをさらに設け、負荷共振追尾方式とする。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ１次給電線における負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振ｆを受電装置における共振周波数ｆ0に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行える。
【００１５】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、１次給電線における負荷側の回路定数としてインダクタンスを調整することにより、負荷共振ｆが搬送車の共振周波数ｆ0に対して所定範囲内になるように調整していたが、本実施の形態では、回路定数としてキャパシタ値を調整することにより実現する。
図７は、本発明の第２の実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。図７よりこの装置は、電源回路１と、位相ロック回路３と、制御信号生成回路５と、キャパシタ調整回路７とを主な構成要素としている。なお、図７おいて図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。また、１次給電線９は分布定数回路であり、インダクタンスが分布しているが、これを図１と同様に図７においても、線路の適当個所にインダクタンスＬ１〜Ｌｎとして集中して表わしている。
以下では、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【００１６】
キャパシタ調整回路７は、１次給電線９に接続され、制御信号生成回路５からの制御信号に基づき１次給電線９全体のキャパシタ値を調整する。
そして、制御信号生成回路５は、減算回路４において演算される受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振周波数ｆ0と位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この入力された差が所定範囲にあるように、キャパシタ調整回路７に供給する制御信号を生成する。
すなわち、図７の非接触給電における１次給電側電源装置により、キャパシタ調整回路７において１次給電線９における負荷側のキャパシタが調整され、受電装置１０ａ〜１０ｎにより生じるインダクタンスＬ1〜Ｌn、キャパシタ調整回路７でのキャパシタおよび１次給電線側の固定のキャパシタＣから決定される負荷共振ｆが、受電装置１０ａ〜１０ｎの共振周波数ｆ0を中心とした所定範囲内になるように調整される。
【００１７】
次に、本実施例における制御信号生成回路５とキャパシタ調整回路７について詳細に説明する。
制御信号生成回路５は、受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振回路の共振周波数ｆ0と位相ロック回路３で決定された発振周波数ｆとの差を入力信号とし、この差が所定範囲となるように、キャパシタ調整回路６で調整されるキャパシタ値の決定を行う。
なお、ここでの所定範囲は、第１の実施例と同様に、図１１に示す受電装置１０ａ〜１０ｎで必要となる必要電力が得られる負荷共振ｆの範囲で、
−Δｆ＜（ｆ0−ｆ）＜Δｆ
の範囲もしくはこれよりも狭い範囲であるものとする。
なお、制御信号生成回路５は、入力される差（ｆ0−ｆ）が上述の範囲外であって、その差がプライスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が大きい場合には、負荷共振ｆを上げるために負荷側のキャパシタを下げる制御信号をキャパシタ調整回路７に対して出力する。一方、上述の範囲外であって、その差がマイナスの場合、すなわち共振周波数ｆ0の方が小さい場合には、負荷共振ｆを下げるために負荷側のキャパシタを上げる制御信号をキャパシタ調整回路７に対して出力する。なお、キャパシタの調整量は、式（１）にもとずいて決定される。
【００１８】
次に、キャパシタ調整回路７の構成図を図８、図９に示す。
図８は、キャパシタ調整回路７において、可変コンデンサを使用した場合の構成を示す図である。図において、符号７１が可変コンデンサである。このキャパシタ調整回路７において、制御回路７２は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、可変コンデンサ７１のキャパシタ値の調整を行う。なお、可変コンデンサ７１は、１次給電線に対して並列に接続される。このように、可変コンデンサ７１を用いることで、１次給電線における負荷側の負荷共振を細かく調整することが可能になる。
【００１９】
図９は、キャパシタ調整回路７において、符号７３ａ〜７３ｎに示すようにコンデンサとスイッチとを組にしたもの複数並列に接続したものを使用した場合の構成を示す図である。このキャパシタ調整回路７において、制御回路７４は制御信号生成回路５からの制御信号に基づき、各コンデンサに直列に接続されたスイッチのオン・オフを制御することによりキャパシタ値の調整を行う。なお、このような構成では、１次給電線における負荷側の負荷共振ｆを段階的にしか調整できないが、制御信号生成回路５における制御信号の発生パターンを限定でき、制御信号生成回路５における負荷を減らすことが可能になる。
なお、図７において、制御信号生成回路５には減算回路４が含まれ、１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0と位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号とし、制御信号生成回路５において、この共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。あるいは、制御信号生成回路５は減算回路４を含むとともに１次給電線９から電力を供給される負荷の共振周波数ｆ0を記憶しており、位相ロック回路３による発振周波数ｆとを入力信号としてこの共振周波数ｆ0と発振周波数ｆとの差を求め、この差信号が所定範囲にあるようにキャパシタ調整回路７への制御信号を供給するものとしてもよい。
【００２０】
以上のように、非接触給電における１次給電側電源装置において、１次給電線９に対して並列に接続されるキャパシタ調整回路７と、受電装置１０ａ〜１０ｎにおける共振周波数ｆ0と位相ロック回路３により決定された発振周波数ｆとの差が所定範囲になるように、キャパシタ調整回路７に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路５とをさらに設け、負荷共振追尾方式とする。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振ｆを受電装置における共振周波数ｆ0に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行えることができるようになる。
【００２１】
なお、上記２つの実施例において、受電装置１０ａ〜１０ｎとして、あらかじめ決められた軌道を移動する複数の搬送車を想定して説明した。しかし、本発明の非接触給電における１次給電側電源装置は、受電装置が搬送車の場合において効果が得られるのみでなく、１次給電線における負荷共振がなんらかの理由で変化し、かつ、受電装置における共振周波数ｆ0が固定の場合であれば、効率的に電力を供給することができるという効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源回路によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１から３に記載の発明によれば、本発明による非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源回路は、非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置において、１次給電線に対して接続されるインダクタンス調整回路と、受電装置における共振周波数と位相ロック回路により決定された発振周波数との差が所定範囲になるように、インダクタンス調整回路に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路とをさらに設け、負荷共振追尾方式としている。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振を受電装置における共振周波数に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行える。
【００２３】
また、請求項４から５に記載の発明によれば、本発明による非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源回路は、１次給電線に対して接続されるキャパシタ調整回路と、受電装置における共振周波数ｆ0と位相ロック回路により決定された発振周波数との差が所定範囲になるように、キャパシタ調整回路に供給する制御信号を生成する制御信号生成回路とをさらに設け、負荷共振追尾方式としている。これにより、受電装置（搬送車）の台数や走行・停止によりたとえ負荷側のインダクタンスが変ったとしても、負荷共振を受電装置における共振周波数に近い値とすることができ、受電装置に対して電力供給を効率的に行えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。
【図２】 位相ロック回路の構成図である。
【図３】 位相ロック回路における位相比較器の動作を説明するための図である。
【図４】 電源回路の構成を示した単線結線図である。
【図５】 インダクタンス調整回路の構成例を示した図である。
【図６】 インダクタンス調整回路の他の構成例を示した図である。
【図７】 本発明の他の実施形態による非接触給電における１次給電側電源装置のブロック図である。
【図８】 キャパシタ調整回路の構成例を示した図である。
【図９】 キャパシタ調整回路の他の構成例を示した図である。
【図１０】 非接触給電における１次給電側電源装置の一従来例のブロック図である。
【図１１】 負荷共振と電力との関係を示した図である。
【符号の説明】
１ 電源回路 ２ 電流検出回路
３ 位相ロック回路 ４ 減算回路
５ 制御信号生成回路 ６ インダクタンス調整回路
７ キャパシタ調整回路 ８ ポテンシャル・トランスフォーマ
９ １次給電線 １０ａ〜１０ｎ 受電装置
Claims (6)
- 複数台の搬送車が軌道上に存在する非接触給電搬送システムにおいて、
１次給電線に高周波電流を供給する電源回路と、
前記１次給電線における出力電流および共振電圧を入力信号とし、該出力電流と共振電圧の位相が一致するように前記電源回路に発振周波数を供給し前記高周波電流の周波数を調整する位相ロック回路と、
前記１次給電線に接続され給電線全体のインダクタンス値を調整するインダクタンス調整回路と、
前記１次給電線から電力を供給される負荷としての前記搬送車の固定された共振周波数と前記位相ロック回路による発振周波数との差を求め、この差信号が所定範囲にあるように前記インダクタンス調整回路へ制御信号を供給する制御信号生成回路と
を備えたことを特徴とする非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置。 - 前記インダクタンス調整回路は、前記１次給電線に対して直列に接続される可変リアクトルを備え、前記制御信号に応じて給電線全体のインダクタンス値を調整することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置。
- 前記インダクタンス調整回路は、前記１次給電線に対して直列に接続される１以上のリアクトルと、前記各リアクトルに対して並列に接続されたスイッチと
を備え、
前記制御信号に応じて前記スイッチのオン、オフを行うことにより給電線全体のインダクタンス値を調整することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置。 - 複数台の搬送車が軌道上に存在する非接触給電搬送システムにおいて、
１次給電線に高周波電流を供給する電源回路と、
前記１次給電線における出力電流および共振電圧を入力信号とし、該出力電流と共振電圧の位相が一致するように前記電源回路に発振周波数を供給し前記高周波電流の周波数を調整する位相ロック回路と、
前記１次給電線に接続され給電線全体のキャパシタ値を調整するキャパシタ調整回路と、
前記１次給電線から電力を供給される負荷としての前記搬送車の固定された共振周波数と前記位相ロック回路による発振周波数との差を求め、この差信号が所定範囲にあるように前記キャパシタ調整回路へ制御信号を供給する制御信号生成回路とを備えたことを特徴とする非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置。 - 前記キャパシタ調整回路は、前記１次給電線に並列に接続される可変コンデンサを備え、前記制御信号に応じて給電線全体のキャパシタ値を調整することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置。
- 前記キャパシタ調整回路は、前記１次給電線に対して並列に接続される１以上のコンデンサと、前記各コンデンサに対して直列に接続されたスイッチとを備え、前記制御信号に応じて前記スイッチのオン、オフを行うことにより給電線全体のキャパシタ値を調整することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電搬送システムにおける１次給電側電源装置。
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