JPH0491603A - リニアモータの給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は浮上式鉄道等に利用されるリニアモータの給電
装置に関する。

（従来の技術） 浮上式鉄道として知られているリニアモータカーは、走
行体（車両）に搭載された超電導コイルで作られた異磁
極と地上側に並べられた電機子コイルと浮上コイルで構
成されている。その電機子コイルに３相正弦波電流を流
すことにより、地上側に移動磁界を作り、異磁極との間
に推進力を発生させる。

また、異磁極の移動により地上に設置された浮上コイル
に電流が流れ、反発力が発生して車両を浮上させる。

このようなリニアモータでは、異磁極の位置に同期して
電機子コイルに可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）の電力
を供給する電力変換装置が必要になる。この電力変換装
置としてサイクロコンバータやＶＶＶＦインバータが知
られているが、近年、大容量のＧＴＯ（ゲートターンオ
フサイリスタ）が開発されるようになり、このＧＴＯを
用いた大容量のＶＶＶＦインバータが注目されるように
なってきた。

第８図は従来のリニアモータの給電装置の構成図を示す
ものでＶＨは異磁極を搭載した移動車両、ＳＥＣＮ　、
　ＳＥＣＮ＋Ｉ　、　ＳＥＣＮ＋２・・・は地上側に分
割して設置された電機子コイル単位（セクション）、Ｓ
Ｗ　Ｎ、　ＳＷ　Ｎ＋１．　ＳＷ　Ｎ＋２．−はセクシ
ョン切替えスイッチ、Ａ、Ｂは各々Ａ系及びＢ系の３相
交流き電線、ＩＮＶ−Ａ、　ＩＮＶ−ＢはＰＷＭ制御イ
ンバータ、Ｃ，は直流平滑コンデンサ、ＣＮＶは２ｗＭ
制御コンバータ、Ｌ５は交流リアクトル、ＴＲｓは電源
トランス、ＢＵＳは３相交流電源の電線路を表す。

ＰＷＭコンバータＣＮＶは３相交流を一定電圧の直流に
変換するもので、入力電流を電源電圧と同相の正弦波に
制御することにより、人力力率＝１で、入力電流高調波
の少ない運転ができる。

ＰＷＭインバータＩＮＶ−Ａ、　ＩＮＶ−Ｂは直流を可
変電圧可変周波数の３相交流に変換するもので、各々Ａ
系、Ｂ系の交流き電線Ａ、Ｂを介して地上の電機子コイ
ルに３相正弦波電流を供給する。

車両ＶＨがセクションＳＥＣＨの位置にあるとき切替え
スイッチＳｗＮをオンし、インバータＩＮＶ−＾から電
力を供給する。車両ＶＨが移動し、車両ＶＨがセクショ
ンＳＥＣＮ＋１　に入る直前にスイッチＳｗＮ＋、をオ
ンし、インバータＩＮＶ−ＢからセクションＳＥＣＮ＋
１に電流を流し始める。車両ＶＨが２つのセクションに
またがっているときは２台のインバータからラップ給電
する。車両ＶＨが完全にセクションＳＥＣｓ＋＋に入っ
た後にインバータｌ　ＮＶ−Ａの動作を停止し、スイッ
チＳＷＮをオフする。このようにして、順番に地上の電
機子コイルに給電し、車両ＶＨを推進させていく。

第８図に示す２重き電方式のリニアモータ給電装置テハ
、２台ツインパー９１ＮＶ−Ａ、１ＮＶ−Ｂ　（７）う
ちどちらか一方が故障した場合、例えもう一方が正常に
運転されたとしてもセクションＳＥＣＮ　。

ＳＥＣＮ＋ｌ　、　ＳＥＣＮヤ２・・のうち給電できな
い区間が１つおきに発生し、車両ＶＨの走行は不可能と
なる。

これを解決する方法として、第９図に示すような３重き
電方式が提案された。同図中、ＶＨは異磁極を搭載した
移動車両、ＳＥＣＮ、　ＳＥＣＮ＋１　。

ＳＥＣＮ＋２　・・・は地上側に分割して設置された電
機子コイル単位（セクシａ　ン）　、ＳＥＮ＋　ＳＷＮ
＋＋　＋ＳｖＮ＋２　・・・はセクション切替えスイッ
チ、ＡｌＢ、Ｃは各々Ａ系、Ｂ系及びＣ系の３相交流き
電線、ＩＮＶ−Ａ、　ＩＮＶ−Ｂ、　ＩＮＶ−ｃはＰＷ
Ｍ制御インバータ、Ｃ，直流平滑コンデンサ、ＣＮｖは
ＰＷＭ制御コンバータ、ＤＣ８１〜ＤＣＢ　３は直流遮
断器、ＡＣ８１〜Ａｃｅ　ｉは交流遮断器、ＬＳは交流
リアクトル、ＴＲ５は電源トランス、ＢＵＳは３相交流
電源の電線路を表す。

第９図のリニアモータの給電装置では、地上の電機子コ
イルを２層に配置し、Ａ系統から給電を受けるセクショ
ンＳＥＣＮとＢ系統から給電を受けるセクションＳＥＣ
Ｎ＋１をラップさせ、さらにこのセクションＳＥＣＮ＋
ＩとＣ系統から給電を受けるセクションＳＥＣＮ＋２を
ラップさせて配置させている。同様に、セクションＳＥ
ＣＮヤ２．５ＥＣＮ＋３　　・・・もラップして配置さ
れている。

第１Ｏ図は第９図の動作を説明するためのタイムチャー
ト図である。図中、Ｉ　ｍＡ＋　　Ｉ　ｍａｎ　　Ｉ　
ｓＣは各ｋ　インｔ＜　−夕ＩＮＶ−Ａ、　ＩＮＶ−Ｂ
、　ＩＮＶ−Ｃノ出力電流の波高値、ＳｗＮＳｗＮ＋１
，８ｗＮ＋２，８ｗＮ＋３．・・・はセクション切替え
スイッチの動作モード、Ｐ　Ａ　＋ＰＲ，ＰＣはＡ系、
Ｂ系、Ｃ系の消費電力を示す。

車両ＶＨはセクションＳＥＣＮに入る前にスイッチＳｗ
Ｎをオンし、その△ｔ１後にインバータＩＮＶ−Ａの出
力電流波高値１　ｍＡを立ち上げる。すなわち、インバ
ータｌ　ＮＶ−Ａから波高値Ｉ−の３相交流電力をセク
ションＳＥＣｓに供給する。車両ＶＨがセクションＳＥ
ＣＮに入ってくると、３台のインバータによりラップ給
電し、インバータｌ　ＮＶ−Ａの供給電力ＰＡが徐々に
増加し、インバータＩＮＶ−８の供給電力ＰＢは減少し
てくる。車両ＶＨが完全にセクションＳＥＣＮに入ると
、インバータｌ　ＮＶ−８の出力電流１ｍＢを零にし、
スイッチ５ＷＮ−２（図示しない）をオフし、次のセク
ションＳＥＣＮ＋１に車両ＶＨが入る前にスイッチＳ　
Ｗ　Ｎや、をオンする。その△ｔ１後に、インバータｌ
　ＮＶ−Ｂの出力電流波高値ＩａＢを立ち上げ、再び３
台のインバータによりラップ給電を行う。このラップ給
電区間は車両長１、に相当する区間となる。図中、ｔ５
はセクション長に相当する区間となる。このようにして
、２台または３台のインバータから電機子コイルに順次
供給することにより、異磁極を有する車両ＶＨを推進さ
せている。

この３重き電力式によるリニアモータの給電装置では、
１台のインバータ（例えばＩＮＶ−Ａ　）か故障した場
合、直流遮断器ＤＣＢ　、および交流遮断器ＡＣＢ　、
をオフし、故障系統（Ａ系統）のインバータＩ　ＮＶ−
Ａだけを切り離し、他の２系統に接続されているインバ
ータＩＮＶ−Ｂ　、　　ＩＮＶ−Ｃから給電を続けるこ
とにより、車両ＶＨを継続して走行させることができる
。すなわち、第１０図でインバータＩＮＶ−＾の出力電
流■、＾が零になったと考えればよい。つまり、第９図
において、車両ＶＨがセクションＳＥＣＮと５ＥＣＮ＋
１のラップ期間にあるときは、インバータＩＮＶ−Ｂか
らスイッチ５Ｗｈ−□を介してセクションＳＥＣＮ＋１
に給電する。次に、車両ＶＨがＳＥＣＮ＋ｌとＳＥＣＮ
＋２のラップ期間に進むと、インバータＩＮＶ−ＢとＩ
ＮＶ−Ｃからラップ給電を行い、さらに、車両ＶＨが進
みＳＥＣＮ＋２とＳＥＣＮ＋３　（７）　ラｙブ期間に
入ると、インバータＩ　ＮＶ−ｃから給電を行うことに
より、車両ＶＨを連続して走行させることができる。

以上のようにして、３重き電力式のリニアモータ給電装
置では３台のインバータのうち１台が故障しても、他の
２台のインバータによりリニアモータの電機子コイルに
継続して給電することができ、信頼性の高い浮上式鉄道
が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この従来のリニアモータの給電装置は次のよう
な問題点がある。すなわち、第１０図において、インバ
ータＩＮＶ−Ａが故障しその出力電流Ｉ　ｍＡを零にし
た場合、残ったインバータＩＮＶ−Ｂ。

ＩＮＶ−Ｃから引き続き各々Ｉ　ｍＢ＋　　Ｉ　ｓｃの
電流を供給すると、当該２台のインバータから供給され
る有効電力の和ｐＢ＋ｐ、は同図に示すように変動する
。この電力の和はすなわち車両ＶＨを推進させる力に比
例し、当該推進力は大きく変動することになる。この結
果、車両ＶＨの乗り心地は極めて悪くなり、乗客に不快
感を与える。また、そればかりでなく、車両ＶＨに搭載
されている超電導磁石に悪影響を与え、振動が原因とな
って超電導状態が壊れることにもなる。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、複数
き電力式で、インバータが故障し、残ったインバータに
より給電する場合でも車両の推進力の変動が発生しない
ようしたリニアモータの給電装置を提供することを目的
とし、また、インバータへの直流電源の故障に対しても
考慮したリニアモータの給電装置を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明のリニアモータの給電
装置は、異磁極を有する走行体と、地上側に分割して配
置された電機子コイル単位と、この電機子コイル単位に
切替えスイッチを介して給電する３系統の交流き電線と
からなるリニアモータシステムに電力を給電するリニア
モータの給型装置において、前記３系統の交流き電線の
それぞれに３相交流電力を供給する各系統ごとに設はう
したインバータと、このインバータに直流を供給する直
流電源と、前記走行体の推進力の指令値を生成する指令
手段と、前記インバータの故障モードを判断する故障判
断手段と、この故障モードと前記推進力指令値とから前
記インバータのうち健全なインバータの合計給電電力が
一定値となるよう演算する演算手段と、この演算手段の
出力に基づき前記インバータの出力を制御する制御手段
とを備えたものである。

また、異磁極を有する走行体と、地上側に分割して配置
された電機子コイル単位と、この電機子コイル単位に切
替えスイッチを介して給電する複数系統の交流き電線と
からなるリニアモータシステムに電力を供給するリニア
モータの給電装置において、前記複数系統のそれぞれの
系統に交流電力を供給するそれぞれの系統ごとに設けら
れたインバータとこのインバータに直流電力を供給する
直流電源より構成されるインバータブロックを複数備え
たものである。

（作用） 上記構成により、正常時には各系統に接続されたインバ
ータの出力をＰゆとするとインバータの合計出力２Ｐ、
の一定出力となる。次に１系統のインバータが故障し、
残りの２系統で給電する場合を説明する。故障判断手段
はいずれかの系統に故障が発生すると、これを検知して
故障モードを出力する。演算手段はこの故障モートと指
令手段からの走行体の推力指令値とから残った健全なイ
ンバータの合計給電電力が一定値となるような制御条件
を残りの各インバータについて演算する。

制御手段はこの演算値に基づき残りの各インバータの出
力を制御するので、故障後も走行体には一定の値の給電
か行われる。

また、インバータブロックはそれぞれ単独で全系統に給
電できるので、１つのインバータブロックにおいてそれ
を構成するインバータが故障した場合、又は構成する直
流電源が故障した場合、このインバータブロックからの
給電を遮断して、他の残ったインバータブロックにより
給電を続行する。これにより全体の給電電力は低下する
が、給電電力は一定値となり変動しないので走行体の乗
り心地は損なわれず、振動などの発生することもない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明のリニアモータの給電装置の第１実施
例を示す構成図である。同図中、ＢＵＳは３相交流電源
の電線路、ＴＲ５は電源トランス、Ｌ、は交流リアクト
ル、ＣＮＶはＰνＨコンバータ、Ｃ，は直流平滑コンデ
ンサ、ＤＣＢ　、〜ＤＣＢ　３は直流遮断器、ｌ　ＮＶ
−ＡはＡ系統のＰＷＭインバータ、！ＮＶ−Ｂ　ハＢ系
統ｔ７）ＰＷＭイ：／バーク、ＩＮＶ−Ｃ４：ｔ　Ｃ系
統のＰＷＭインバータ、ＡＣＢ　、　〜ＡＣＢ　３は交
流遮断器、Ａ、Ｂ、Ｃは各々Ａ系統。

Ｂ系統およびＣ系統の３相交流き電線、ＳＷＮ。

ＳＷＮ＋＋　、　ＳＷｓ＋２−は切り替えスイッチ、Ｓ
ＥＣＮ　。

ＳＥＣＮ＋Ｉ　、ＳＥＣＮ＋□、５ＥＣＮ＋３・・・は
地上側の電機子コイル単位（セクション）、■Ｈは異磁
極を搭載した車両、Ｃ０ＮＴ−Ａ、　Ｃ０ＮＴ−Ｂ、　
Ｃ０ＮＴ−Ｃはインノく一タＩＮＶ−Ａ　、　ＩＮＶ−
Ｂ　、　　ＩＮＶ−Ｃ（７）制御回路、ｓｐｃ　ハ速度
制御回路、ＭＯＤＥは故障モード判断回路、ＣＡＬは電
流指令波高値演算回路である。

Ｐ　Ｗ　ＭコンバータＣＮＶは３相交流を一定電圧の直
流に変換するもので、平滑コンデンサＣｄに印加される
直流電圧Ｖ、がほぼ一定になるように交流電源からの入
力電流Ｉｓを制御する。、この時、入力電流Ｉ５を電源
電圧ＶＳと同相の正弦波に制御することにより、入力力
率−１で、入力電流高調波の少ない運転ができる。

ＰＷＭインバータＩＮＶ−Ａ、ＩＮＶ−Ｂ、１ＮＶ−Ｃ
，ハ平滑コンデンサＣ１を直流電圧源として可変電圧可
変周波数の３相交流を作るもので、各々、交流遮断器Ａ
ＣＢ　、　、ＡＣＢ２　、ＡＣＢ３を介して、Ａ系、Ｂ
系およびＣ系統の交流き電線に接続される。

Ａ系の交流き電線はセクション切替えスイ・ソチＳＷＮ
、ＳＷ　Ｎ＋３　、ＳＷ　Ｎ＋６・・・を介して地上の
セクションＳＥＣＮ　、５ＥＣＮ＋３　、ＮＥＣＮ＋ｂ
・・・に接続される。また、Ｂ系の交流き電線はセクシ
ョン切り替えスイッチＳＬｉ＋＋　、８ｗＮ＋ｌ　、Ｓ
Ｖ　Ｎ＋７−を介して地上ノセクション５ＥＣＮ＋１，
５ＥＣＮ＋４．８ＥＣＮ＋７・・・に接続される。さら
に、Ｃ系の交流き電線はセクション切り替えスイッチＳ
ＷＮ＋２．ＳＷ　Ｎ＋５　、　ＳＶＮ＋８．・・・を介
して地上のセクションＳＥＣＮ＋２．８ＥＣＮ＋５．５
ＥＣＮ＋Ｉ！　。

・・・に接続される。

３重き電力式の正常運転の動作は従来の装置ですでに説
明したので、省略する。

さてここで、インバータｌ　ＮＶ−Ａに故障が発生した
場合を考える。その場合、ＰＷＭインバータＩＮＶ−Ａ
の直流遮断器ＤＣＢ　１と交流遮断器ＡＣＢ　１を解放
する。そして残ったインバータＩＮＶ−Ｂ、　ＩＮＶ−
ｃによりリニアモータに給電を続けるのであるが、その
出力電流の波高値を次のようにして制御する。

第２図は第１図の装置の制御方法の一例を示すタイムチ
ャート図である。例えば、Ａ系のインバータが故障した
場合、残りのＢ系およびＣ系のインバータの出力電流波
高値を図示の如＜Ｉ−ａＩ　ｍｃ’　として与える。す
なわち、第１図の車両ＶＨがセクションＳＥＣＮ＋１に
入る直前に、ｌｓＢ’−１、に立ち上げる。車両ＶＨが
ＳＥＣＮ−１に入ってくると、セクション５ＥＣＮ−１
（図示せず、但しセクションＳＥＣＮ＋５と同じ）に供
給しているインバータＩＮＶ−Ｃの電力Ｐ。゛は徐々に
減少し、インパル夕ＩＮＶ−Ｂの電力ＰＢ゛が増加して
くる。車両ＶＨかセクションＳＥＣＮ−１を抜けたとこ
ろでインバータＩＮＶ−Ｃの出力電流の波高値１．ＣＩ
　を零にし、切り替えスイッチをＳＶＮ−１（図示せず
、但しＳｖＮ＋、と同じ）からＳＶＮ。２に切り替える
。

次に、車両ＶＨがセクションＳＥＣＮ−２に入る直前に
、Ｉ、、、’−１，／２まで立ち上げ、ＶＨかＳＥＣＮ
＋２に入るに従ってＩａＢｏ　を１１から１．／２まで
徐々に減少させる。故に、電力Ｐ５°はＰ、からＰ、／
２に徐々に減少し、Ｐｃｏは零からＰ　ｍ　／　２まで
に徐々に増加する。さらに、車両ＶＨがセクションＳＥ
ＣＮ−１から抜けるに従って１．、ｃを１．／２から１
１に徐々に増加させる。従って、ＰＢｏはＰ、／２から
零に徐々に減少し、ＰＣはＰあ／２からＰ、に徐々に増
加する。車両ＶＨかセクションＳＥＣＮ＋１を抜けたと
ころで、インバータＩＮＶ−Ｂの電流■、８゛　を零に
し、スイッチをＳＷＮ＋＋から８ｗＮ＋４に切り替える
。車両ＶＨがＳＥＣＮや、に入るところからの動作は上
記と同様である。

この結果、インバータＩＮＶ−Ｂ、　ＩＮＶ−Ｃの供給
電力はＰＢ’＋　　ＰＣｏのようになり、その和ｐ、’
＋Ｐｃ′は一定値Ｐ、になる。言い換えると、リニアモ
ータの推進力は一定となり、乗り心地が改善される。

第２図のｖ　ｃｓ、　ｖ　ｃｃは各々Ｂ系のセクション
ＳＥＣＮ＋ｌ　、　ＳＥＣＮヤａ　、　ＳＥＣＮ−７、
・・・とＣ系のセクションＳＥＣＮ＋２　、　ＳＥＣＮ
＋５　、　ＳＥＣＮ＋ｓ・・・に誘起される速度起電力
の波高値を示す。この速度起電力を用いて上記２台のイ
ンバータＩＮＶ−Ｂ、　ＩＮＶ−Ｃの出力電流の波高値
を次のように求めることができる。

３台のインバータが正常に動作しているときの全体の供
給電力は、Ｐ　Ａ　＋　Ｐ　ｓ　＋　Ｐ　ｃ　−２・Ｐ
　−である。故に、 Ｐ　Ａ　＋　Ｐ　Ｂ　＋　Ｐ　（−Ｐ　ｍ　−Ｐ　Ｍ　
　となり、ＰＩ３　＋Ｐｃ　　　　（Ｐ、Ｓ　　　ＰＡ
　　）　　＝Ｐ。

を満足する。

ここで、Ａ系インバータか故障したとき、Ｂ系およびＣ
系のインバータから供給される電力の和が、Ｐ８°　＋
Ｐｃ’ｍＰ、、を満足するように制御する。すなわち、
Ｂ系インバータｌ　ＮＶ−Ｂの供給電力ＰＢ゛は正常運
転時の供給電力ＰＢに加えて上記インバータＩ　ＮＶ−
Ａの運転停止に伴う電力変動分（Ｐ、−ＰＡ）の半分を
負担する。

”　ａ　＝ＰＢ　　（Ｐ、　　ＰＡ　）／２言い換える
と、このときのインバータＩＮＶ−Ｂから供給すべき電
流の波高値１ａＢ°　は、速度起電力の波高値Ｖ。Ｂを
用いて次のように表される。

１−Ｂ’　　＝ＰＢ’　／Ｖｃａ ＝　ｆＰｓ　　　（Ｐ−ＰＡ　）／２＋　／ＶｃＢ＝　
ｌ１ａｌｌ　　（Ｐ、　　ＰＡ　）　／　（２・Ｖ　ｃ
８）ただし、速度起電力ＶＣＢが零の時、１．Ｂ’−０
とする。これを図に表したものが第２図の１．Ｂｌ　の
波形である。

同様に、Ｃ系インバータＩＮＶ−Ｃの供給電力Ｐｃは正
常運転時の供給電力ＰＣに加えて上記インバータＩＮＶ
−Ａの運転停止に伴う電力変動分−（Ｐ、　　ＰＡ）の
半分を負担し、 ＰＣ’　−ｐｃ　−（Ｐ、−ＰＡ　）／２を満足するよ
うに、出力電流波高値１　ｍｃ’　を次のように与える
。

Ｉ飄ｃ’　　＝　Ｐ　ｃ　’　／　Ｖｃｃ−（Ｐｃ　　
　（Ｐ、　　　ＰＡ　）／　２）　　／ＶＣＣ＝１．ｃ
　　　（Ｐ、　　　ＰＡ）／　　（２・ｖ　ｃｃ＞推進
力の指令値Ｆ、８は第１図の速度制御回路ＳＰＣから与
えられ、それに車両の速度■を乗することにより、供給
すべき電力Ｐ、、が決定される。

この様にして、Ｂ系及びＣ系インノく一夕の供給電力の
和は、ｐＢ’　＋ｐ（’　−ｐ、で一定となり、リニア
モータの推進力の変動はなくなる。この時の推進力は正
常運転時に比較すると、半分になる。

インバータの出力電流として余裕がある場合、上記２台
のインバータｌ　ＮＶ−Ｂ　、　ｌ　ＮＶ−ｃの出力電
流波高値を各々次のように係数に倍することにより、推
進力を大きくする事ができる。

！、ａ’＝（Ｐａ　°　／　Ｖ　ａｓ）　　・ＫＩ　ｓ
Ｃ’　　”　　（Ｐｃ　’　　／Ｖｃｃ）　　”　Ｋ例
えば、Ｋ〜２とした場合、 Ｐ、’　＋Ｐｃ’　　−２−Ｐ。

となって、正常運転と同じ推進力が得られる。

以上はＡ系インバータが故障した場合について説明した
が、他のインバータが故障した場合でも、当該故障イン
バータがどれかを判断し、上記と同様に残りのインバー
タの出力電流波高値を演算し、リニアモータの推進力が
一定になるように制御することができる。すなわち、第
１図の故障モード判断器ＭＯＤＥにより、Ａ系インＩく
一夕が故障した場合はＮ１−１、Ｂ系インバータが故障
した場合は、Ｎ　ｔ　”　２、Ｃ系インバータが故障し
た場合はＮ。

−３、正常運転時にはＮ１−０というふうに故障モード
信号を出力電流波高値演算器ＣＡＬに送り、それぞれの
故障モードに応じて各インノ（−夕の出力電流波高値指
令１　＋＋＋Ａ　　＋　　１＋＋ｉＢ　　＊　　１＋＋
＋Ｃ″をインバータ制御回路Ｃ０ＮＴ−Ａ、Ｃ０ＮＴ−
Ｂ、Ｃ０ＮＴ−Ｃに与える。

第３図は第１図の装置の制御方法の他の実施例を示すタ
イムチャート図である。同図はインノクータＩ　ＮＶ−
Ａが故障したときのタイムチャートを示すもので、図中
、Ｉ　、Ｂ＋　ｇ　　Ｉ　＝ｃ＋　は各々インノく一タ
Ｉ　ＮＶ−ＢおよびＩＮＶ−Ｃの出力電流波高値、５Ｖ
Ｎ−１゜ＳＷＮ＋ｚ、ＳνＮ＋４１　ＳＷｓ＋、＋　　
’　”はセクションスイッチの動作モード、Ｐｓ’＋　
　Ｐｃ’　　はインノく一タＩＮＶ−Ｂ　、　ＩＮＶ−
Ｃから供給される電力、ＰＢ　＋ＰＣ’　は全体の供給
電力、ＶＣ！１．　ＶＣＣは速度起電力の波高値を表す
。

ここでは、Ｂ系インバータＩＮＶ−Ｂの出力電流波高値
１−Ｂｌを故障前の波高値Ｉ−と同じにしている。その
ため、インバータＩＮＶ−Ｂの供給電力ｐａは故障前の
電力に等しくなる。また、Ｃ系のインバータｌ　ＮＶ−
Ｃの供給電力ＰＣ’　　として、ｐ　ｃ　　−ＰヨーＰ
Ｂ’　となるように、その出力電流ＩｓＣを制御する。

すなわち、速度起電力波高値Ｖ（（を用いて、 ！　、ｃ’　＝　Ｐ　ｃ　　／　Ｖ　ｃｃ＝（Ｐ、　　
Ｐａｏ）／Ｖｃｃ ただし、ｖｃｃ−ｏのときは、ｌ　ａＢ’　−Ｑとする
。

このようにして求めたＣ系インバータの出力電流波高値
は第３図のＩａ（’　のようになる。

このようにして、Ｂ系及びＣ系インバータから供給する
電力の和は一定に制御され、リニアモータの推進力の変
動がなくなり、乗り心地の良い浮上式鉄道が実現できる
。

このように、本実施例はのリニアモータの給電装置によ
れば、３台のインバータのうち１台のインバータに故障
が発生しても、残った２台のインバータによりリニアモ
ータに継続して電力を供給することかでき、しかも、リ
ニアモータの推進力の変動もなく乗り心地の良い浮上式
鉄道を提供することができる。また、推進力の変動によ
り車両が振動して超電導状態を壊すおそれがなくなり、
信頼性の高いシステムを実現出初るようになる。

次に本発明の第２実施例の構成を示す第４図のブロッ図
を用いて説明する。第１図に示す第１実施例では３つの
インバータＩＮＶ−Ａ、　ＩＮＶ−Ｂ、　ＩＮＶ−Ｃが
１つのコンバータＣＮＶで駆動されるのに対し、本実施
例では各インバータにそれぞれコンパータＣＮＶ−Ａ、
ＣＮＶ−Ｂ、ＣＮＶ−Ｃを設ケタもノテある。第１実施
例の場合コンバータＣＮＶが故障すると給電不能トする
ため、本実施例では各インバータにコンバータを設け、
１つのコンバータが故障しても他の２つのコンバータに
より給電できるようにしたものである。

次に本発明の第３実施例を第５図、第６図を用いて説明
する。

第５図は第３実施例を示す構成図である。

同図中、ＢＵＳは３相交流電源の電力系統線路、ＴＲｓ
は電源トランス、ＡＣＢ　ｒ　、ＡＣＢ　２は電源側の
交流遮断器、Ｌ　ＳＩｎ　Ｌ　５２は交流リアクトル、
ＣＮＶ−１，ＣＮＶ−２ハ直流平滑コンデンサ、ＤＣＢ
　ＩＤＣＢ　２は直流遮断器、ＩＮＶ−ＡＩ、　ＩＮＶ
−Ａ２４；ｉ　Ａ系統のＰＷＭインバータ、ＩＮＶ−Ｂ
１．　　ＩＮＶ−Ｂ２ハＢ系統ノＰＷＭインバータ、Ｌ
　Ａｌ、　Ｌ　Ａ□＋　　Ｌ　Ｂｌｌ　　Ｌ　８２は並
列運転用交流リアクトル、ＶＣ８１〜ＶＣＢ　、は負荷
側交流遮断器、Ａ、ＢはＡ系統及びＢ系統の３相交流き
電線、ＳＷ　ｓ、　ＳＷＮ＋ｔ　、　ＳＷｓ＋２．−Ｅ
；を切”）替えスイッチ、ＳＥＣｓ　、　ＳＥＣＮ＋ｌ
　、ＳＥＣＮ＋２、ＳＥＣＮ。３、・・・は地上側の電
機子コイル単位（セクション）　、ＶＨは異磁極を搭載
した車両である。

ＰＷＭコンバータＣＮＶ−１は３相交流を一定電圧の直
流に変換するもので、平滑コンデンサＣａｔに印加され
る直流電流Ｖ４１がほぼ一定になるように交流電源から
の入力電流１．１を制御する。このとき、入力電流１１
＋１を電圧電源ＶＳＩと同相の正弦波にすることにより
、入力力率−１で、入力電流高調波の少ない運転ができ
る。

ＰＷＭコンバータＣＮＶ−２も同様に平滑コンデンサＣ
４□に印加される電源ｖ、２かほぼ一定になるように入
力電流１８２を制御する。当該入力電流１５２は電源電
圧ｖ５□と同相の正弦波に制御される。

このようにして、２つの直流電圧源が用意される。Ｐ　
Ｗ　Ｍ　インバー　タＩＮＶ−Ａ１．　　ＩＮＶ−Ｂｌ
は、平滑コンデンサＣ１１ｌを直流電圧源として可変電
圧可変周波数の３相交流を作るもので、各々、交流リア
クトルＬＡＩおよびＬＳＩを介して、Ａ系およびＢ系の
交流き電線に接続される。

同様に、ＰＷＭインバータＩＮＶ−Ａ２．　ＩＮＶ−Ｂ
２は、平滑コンデンサＣ４□を直流電圧源として可変電
圧可変周波数の３相交流を作るもので、各々、交流リア
クトルＬＡ□＋ＬＢ２を介して、上記Ａ系、Ｂ系の交流
き電線に接続される。

すなわち、２台のインバータＩＮＶ−Ａ１．　ＩＮＶ−
Ａ２ｊ；Ｌ交流リアクトルＬＡ１．　　ＬＡ□を介して
並列運転され、Ａ系の交流き電線に３相交流電力を供給
する。また、インバータＩＮＶ−Ｂ１．　　ＩＮＶ−Ｂ
２ハ交流ＩＪ　７クトルＬ　Ｂｌｌ　Ｌ　Ｂ２を介して
並列運転され、Ｂ系の交流き電線に３相交流電力を供給
する。

Ａ系の交流き電線は、セクション切り替えスイッチＳｖ
Ｎ、ＳｖＮ＋２．ＳｗＮ＋４・・・ヲ介シテ地上ノセク
ションＳＥＣＮ、　ＳＥＣＮ＋２　、８ＥＣＮ＋４　、
・・・に接続される。また、Ｂ系の交流き電線はセクシ
ョン切り替えスイッチ５ＷＮ−＋　、　ＳＷＮ＋ｉ　、
　ＳＷＮ＋ｓ　、　−を介して地上のセクションＳＥＣ
Ｎ＋１　、　ＳＥＣＮ＋３゜ＳＥＣＮ＋５　、・・・に
接続される。

第６図は、第５図の装置の動作原理を説明するためのタ
イムチャート図である。

同図中、ＩｎａＡＩ　Ｉ　　ｌｍＡ２　＋　　ｌ５Ｂｌ
　ｌ　　ｌｍＢ２は各ｋ　インバー　９１ＮＶ−Ａｌ、
　　ＩＮＶ−Ａ２．　ＩＮＶ−Ｂｌ、　ＩＮＶ−８２の
出力電流波高値、ＳＷＮ、　５ＷＮ−＋　、　５ＷＮ−
ｚ　、　５ｗｎ−５。

・・・はセクション切り替えスイッチ動作モード、ＰＡ
□＋ＰＡ□、　　ＰＲ□、ＰＢ２は前記インバータの発
生電力を示す。

インバータＩＮＶ−＾ｌとＩＮＶ−Ａ２は並列運転され
、供給電力を半分ずつ分担しながら、Ａ系のき電線を介
してリニアモータの電機子コイルに３相正弦波電流を供
給する。また、インバータＩＮＶ−ＢｌとＩＮＶ−８２
も同様に並列運転され、供給電力を半分ずつ分担しなが
ら、Ｂ系のき電線を介してリニアモータの電機子コイル
に３相正弦波電流を供給する。

第５図において、車両ＶＨがセクションＳＥＣＮに入る
前にＳＶＮをオンし、そのΔｔ１後にインバータＩＮＶ
−Ａ１．　　ＩＮＶ−Ａ２から波高値１．／２の正弦波
電流を各々供給する。その前から、セクション５ＥＣＮ
−１（図示せず、但しＳＥＣＮ＋１と同じ）にはスイッ
チ５ＶＮ−＋　　（図示せず、但し８ｗＮ＋１と同じ）
を介してインバータＩＮＶ−Ｂｌ、　ＩＮＶ−Ｂ２から
波高値！、／２の正弦波電流が各々供給されているので
、車両ＶＨがセクションＳＥＣＮに入ってくると、車両
ｔ、の期間だけラップ給電される。車両ＶＨがセクショ
ンＳＥＣｓ、＋を抜けると、２台のＢ系インノ＜−タＩ
ＮＶ−Ｂｌ、　ＩＮＶ−Ｂ２からの給電を停止し、切り
換えスイッチ５ＶＮ−１をオフし、スイッチ５ＷＮ−＋
をオンする。そして、車両ＶＨが次のセクションＳＥＣ
Ｎ＋１に入る直前に、再びインバータＩＮＶ−Ｂ１．　
　ＩＮＶ−Ｂ２から各々波高値１．／２の正弦波電流を
供給し始める。その後、車両長ｔｖたけラップ給電がな
され、車両ＶＨがセクションＳＥＣＮを抜けたところで
Ａ系インバータＩＮＶ−Ａｌ、　ＩＮＶ−Ａ２からの給
電を停止し、スイッチＳＷＮから５Ｗｈ−２に切り換え
る。以上の動作を繰り返しながら、車両ＶＨを移動させ
ていく。

その時の各インバータの発生電力はそれぞれＰＡ　ｌ　
ｒＰＡ□ｒ　　Ｐ　Ｒｌｎ　　Ｐ　Ｒ□のようになる。

第１のＰＷＭコン゛バータＣＮＶ−１にはインバータＩ
ＮＶ−ＡｌとＪＮＶ−Ｂｌが接続されており、この２台
のインバータの有効電力の和（ＰＡｌ十Ｐ　Ｂｌ）を第
１のコンバータＣＮＶ−１から供給する必要がある。そ
の和はＰＡ１＋　Ｐ　Ｂｌ−Ｐ　＝−／　２で、一定地
となる。すなわち、ＰＷＭコンバータＣＮＶ−１として
は、大略、インバータ１台分の容量を用意すればよい。

第２のＰＷＭコンバータＣＮＶ−２についても同様であ
る。

次に、第５図の装置において、例えばインバータＩＮＶ
−Ａｌに直流短絡事故が発生した場合を考える。

高速の直流遮断器で瞬時にインバータＩ！Ｉｌｌ’−Ａ
Ｉを切り離すことができれば、他のインバータＩＮＶ−
Ｂｌや、コンバータＣＮＶ−１への影響が少なくて済む
か、一般には大容量の装置での高速の直流遮断器は技術
的に難しく、出来たとしても非常に大掛かりな設備とな
り、経済的にも不利になる。通常は交流遮断器を置き、
電流がゼロクロスすることを利用して回路遮断を行う。

インバータＩＮＶ−Ａｔに直流短絡が発生した場合、コ
ンバータＣＮＶ−１電源側の交流遮断器ＡＣＤ　Ｉとイ
ンバータＩＮＶ−ＡｔとＩＮＶ−Ｂｌに負荷側の交流遮
断器＋１１ｃＢ　ｒおよびＶＣＢ　３を開放する。直流
遮断器ＤＣＢ　ｒは必要に応じてゆっくり開放すれば良
い。

このようにして、第１の直流電圧源に接続された変換器
の全ての運転を停止させる。しかし、第２の直流電圧源
に接続された２台のインバータＩＮＶ−Ａ２．　　ＩＮ
Ｖ−Ｂ２ｆｔ前記インバータＩＮＶ−ＡＩノ故障には影
響されず、継続してリニアモータに給電することができ
る。残ったインバータＩＮＶ−Ａ２．　　ＩＮＶ−８２
の動作は、第６図と同じく継続され、供給電力としては
正常運転時の半分になるがリニアモータの推進力の変動
は発生しない。

このように、第３実施例によれば、３重き電方式を採用
しなくても、いずれかの変換器の故障時、車両ＶＨを継
続して走らせることができる。この結果、２重き電方式
の利点、すなわち、セクションスイッチ数の低減、き電
線数の低減などの効果を活かすことができるようになる
。また、第２実施例のようにインバータ毎に直流電源を
分離する必要がなくなり、コンバータの容量の低減か図
れる。

さらに、正常運転時の制御動作と故障時の制御動作とは
大きな変化はなく、従来の装置で問題となった複雑な制
御モードの切り替えが不要となり、その分信頼性の高い
システムを提供できる。

次に、本発明の第４実施例を第７図を用いて説明する。

第７図は第４実施例を示す構成図である。

図中、ＢＵＳは３相交流電源の電線路、ＴＲｓは電源ト
ランス、ＡＣＢ　ｒ　　八ＣＢ　２は電源側の交流遮断
器、Ｌ　ｓ　＋　＋　Ｌ　Ｓ　２は交流リアクトル、Ｃ
ＮＶ−１。

ＣＮＶ−２ハＰ　Ｗ　Ｍ　ニア　ンバータ、Ｃ−＋、　
Ｃ＝ｚハ直流平滑コンデンサ、ＤＣＢ　ｌ、　ＤＣＢ　
２は直流遮断器、ＩＮＶ−ＡＩ、　　ｆＮＶ−Ａ２ハＡ
系統のＰＷＭインバータ、ＩＮＶ−旧、ＩＮＶ−Ｂ２　
ハＢ系統のＰＷＭインバータ、ＩＮＶ−Ｃ１，ＩＮＶ−
Ｃ２はＣ系統の２ｗＭインバータ、Ｌ　Ａｌｌ　Ｌ　Ａ
２１　Ｌ　Ｒｌｎ　Ｌ　Ｂ２１　Ｌ　ｃ＋、　Ｌ　Ｃ２
は並列運転用交流リアクトル、ＶＣＢ　ｌ〜ｖｃＢ６ハ
負荷側交流遮断器、Ａ、Ｂ、Ｃは各々Ａ系統、Ｂ系統及
びＣ系統の３相交流き電線、ＳＷｗ　、　ＳＷｗ＋＋Ｓ
ＷＮ＋２−　ハ切り替えスイッチ、ＳＥＣＮ　、　ＳＥ
ＣＮ＋ｌ５ＥＣＮ−２、、ＳＥＣＮ＋３　、・・・は地
上側の電気子コイル単位（セクション）、■Ｈは異磁極
を搭載した車両である。

ＰＷＭコンバータＣＮＶ７１は３相交流を一定電圧の直
流に変換するもので、平滑コンデンサｃ、１に印加され
る直流電流圧Ｖ□がほぼ一定になるように交流電源から
の入力電流１ｓ１を制御する。このとき、入力電流１５
１を電源電圧Ｖ５１と同相の正弦波に制御することによ
り、入力力率−１で、入力電流高調波の少ない運転がで
きる。

ＰＷＭコンバータＣＮＶ−２も同様に平滑コンデンサＣ
ｄ２に印加される電圧ｖｄ２がほぼ一定になるように入
力電流ＩＳ２を制御する。当該入力電流１５２は電源電
圧ｖ、２と同相の正弦波に制御される。

このようにして２つの直流電圧源が用意される。

ＰＷＭインバータＩＮＶ−Ａ１．ＩＮＶ−Ｂｌ、ＩＮＶ
−Ｃ１ｌ、ｔ、平滑コンデンサＣａｌを直流電圧源とし
て可変電圧可変周波数の３相交流を作るもので、各々、
交流リアクトルＬＡ□、ＬＢ□及びＬＣ＋を介して、Ａ
系、Ｂ系およびＣ系統の交流き電線に接続される。

同様に、ＰＷＭインバータＩＮＶ−Ａ２．　　ＩＮＶ−
Ｂ２゜ＩＮＶ−Ｃ２は、平滑コンデンサＣａ２を直流電
圧源として可変電圧可変周波数の３相交流を作るもので
、各々、交流リアクトルＬＡ２．ＬＢ□＋ＬＣ２を介し
、て、上記Ａ系、Ｂ系およびＣ系の交流き電線に接続さ
れる。

すなわち、２台のインバータＩＮＶ−Ａｔ、　　ＩＮＶ
−Ａ２は交流リアクトルＬＡｌ＋　ＬＡ□を介して並列
運転され、Ａ系の交流き電線に３相交流電力を供給する
。また、インバータＩＮＶ−Ｂｌ、　ＩＮＶ−８２ハ交
流リアクトルＬＢｌ＋　　ＬＢｌを介して並列運転され
、Ｂ系の交流き電線に３相交流電力を供給する。さらに
、インバータＩＮＶ−Ｃ１，ＩＮＶ−Ｃ２は交流リアク
トルしＣ１＋　　Ｌ　Ｃ２を介して並列運転され、Ｃ系
の交流き電線に３相交流電力を供給する。Ａ系の交流き
電線は、セクション切り替エスイッチＳＶＮ　、　ＳＷ
Ｎ＋ｓ　、　ＳＷＮ＋６−を介して地上のセクションＳ
ＥＣＮ　、　ＳＥＣＮ＋３　。

８ＥＣＮや。・・・に接続される。また、Ｂ系の交流き
伝染は、セクション切り替えスイッチＳＷＮ＋＋ＳνＮ
＋４　＋　ＳνＮ＋７・・・を介して地上のセクション
ＳＥＣＮ＋ｌ　、　ＳＥＣＮ＋４　、　ＳＥＣＮヤ７・
・・に接続される。

さらに、Ｃ系の交流き電線は、スイッチＳＷＮ＋２＋５
ＷＮ−ｓ　、　ＳＷＮ＋ｇ−ヲ介シテセクション５ＥＣ
Ｎ＋２゜ＳＥＣＮ＋５　、　ＳＥＣＮ＋８・・・に接続
される。

３重き電方式の正常運転の動作は従来の装置ですてに説
明したので、省略する。さてここで、インバータＩＮＶ
−＾ｌに直流短絡事故が発生した場合を考える。その場
合、ＰＷＭコンバータの電源側の交流遮断器ＡＣＢ　１
　と当該コンバータと直流電源を共用する３台ノインバ
ータＩＮＶ−Ａ１．　ＩＮＶ−Ｂｌ。

ＩＮＶ−Ｃ１のそれぞれの負荷側の交流遮断器ＶＣＢ　
。

ＶＣＢ　］　、　ＶＣＢ　５ヲ開放スル。直流遮断器Ｄ
ＣＢ　、　ハ必要に応じてゆっくり開放する。

この結果、第１の直流電圧源に接続された３台のインバ
ータＩＮＶ−Ａｌ、　　ＩＮＶ−Ｂｌ、　　ＩＮＶ−Ｃ
１（７）運転は停止するが、残った３台のインバータＩ
ＮＶ−Ａ２゜ＩＮＶ−Ｂ２．　ＩＮＶ−Ｃ２は継続して
運転することができ、リニアモータの電機子コイルに引
続き３相正弦波電流を供給することができる。故に、車
両ＶＨは停止することなく走行か続けられる。

以上のように、第３実施例では２重き電方式、第４実施
例では３重き電方式の説明したが、さらにｍ重き電方式
にも適用できる。

また、直流電源の分割数ｎを２として説明したが、ｎ−
３以上に分割しても同様に達成できる。

なお、直流電源の分割数が多くなれば、それだけ故障時
に活用できる変換器の数が多くなり、より信頼性の高い
システムとすることができる。

以上のように、第３、第４実施例のリニアモータの共給
電装置によれば、インバータやコンバータに故障か発生
しても、リニアモータに継続して電力を供給することが
でき、しかもリニアモータの推進力の変動もなく乗り心
地の良い浮上式鉄道を提供することができる。また、従
来は、車両を継続して走行させるために３重き電方式を
採用せざるを得なかったか、第３、第４実施例に適用し
た方式は全てのき電方式に適用することができ、システ
ムの最適化か図れるようになる。さらに、第２実施例に
示したような各インバータ毎に直流電源を設ける場合に
比べ直流電源を作るためのコンバータの容量を低減でき
、経済的な装置を提供できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明のリニアモータ
の給電装置によれば、故障モードを検出し、健全なイン
バータの出力を一定値になるよう制御するので、滑らか
な運転や振動発生の防止を可能となる。

また、本発明のリニアモータの給電装置によれば、各系
統ごとにインバータを有しこれらのインバータに直流電
力を供給し、さらに直流電源からなるインバータブロッ
クを複数設けることにより、１つのインバータブロック
内でインバータや直流電源が故障しても他のインバータ
ブロックで電力を供給できるので、故障が生じても出力
の大きさは減少するか出力の周期的な変動は生ぜず滑ら
かな運転および振動発生の防止が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、
第２図および第３図は第１実施例の動作を示すタイミン
グチャート、第４図は本発明の第２実施例の構成を示す
ブロック図、第５図は本発明の第３実施例の構成を示す
ブロック図、第６図は第３実施例の動作を示すタイミン
グチャート、第７図は本発明の第４実施例の動作を示す
ブロック図、第８図は２重き電方式の従来例を示すブロ
ック図、第９図は３重き電方式の従来例を示すブロック
図、第１０図は第９図に示す装置の動作を示すタイミン
グチャートである。 ＢＵＳ・・・３相交流電源の電線路、 ＴＲｓ・・・電源トランス、 Ｌｓ・・・電源側交流リアクトル、 ＣＮＶ・・・ＰＷＭコンバータ、 Ｃ４・・・直流平滑コンデンサ、 ＤＣＢ・・・直流しゃ断器、 ＩＮＶ・・・ＰＷＭインバータ、 ＡＣＢ・・・交流しゃ断器、 Ｓν・・・切り替えスイッチ、ＳＥＣ・・・セクション
、ＶＨ・・・車両、　ＳＰＣ・・・速度制御回路、ＭＯ
ＤＥ・・・故障モード判断回路、 ＣＡＬ・・・電流波高値演算回路、 Ｃ０ＮＴ・・・インバータ制御回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）異磁極を有する走行体と、地上側に分割して配置
   された電機子コイル単位と、この電機子コイル単位に切
   替えスイッチを介して給電する３系統の交流き電線とか
   らなるリニアモータシステムに電力を給電するリニアモ
   ータの給電装置において、 前記３系統の交流き電線のそれぞれに３相交流電力を供
   給する各系統ごとに設けられたインバータと、 このインバータに直流を供給する直流電源と、前記走行
   体の推進力の指令値を生成する指令手段と、 前記インバータの故障モードを判断する故障判断手段と
   、 この故障モードと前記推進力指令値とから前記インバー
   タのうち健全なインバータの合計給電電力が一定値とな
   るよう演算する演算手段と、この演算手段の出力に基づ
   き前記インバータの出力を制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とするリニアモータの給電装置。（２）異磁
   極を有する走行体と、地上側に分割して配置された電機
   子コイル単位と、この電機子コイル単位に切替えスイッ
   チを介して給電する複数系統の交流き電線とからなるリ
   ニアモータシステムに電力を供給するリニアモータの給
   電装置において、 前記複数の系統ごとに設けられ、各系統にそれぞれ交流
   電力を供給するインバータと、 このインバータに直流電力を供給する直流電源より構成
   されるインバータブロックを複数備えたことを特徴とす
   るリニアモータの給電装置。