(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動経路に沿って誘導線路を配置し、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において、前記誘導線路に、所定周波数の一定交流電流を供給する電源装置であって、
交流電源の交流電流を直流電流に変換する整流回路と、
前記整流回路により変換された直流の電圧を降圧する降圧回路と、
前記降圧回路により降圧された直流の電圧の電流を、パルス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するインバータと
を備え、
前記降圧回路は、インバータ通電率の低下に応じて前記直流の電圧を低く補正し、インバータ通電率の増加に応じて前記直流の電圧を高く補正して、前記インバータのスイッチング素子が、前記所定周波数の半サイクルに対して通電率平均が５０％以上で、前記誘導線路に出力される交流電流を前記一定交流電流に制御できる状態に、前記誘導線路の負荷に応じて前記直流の電圧を制御すること
を特徴とする無接触給電設備の電源装置。
【請求項２】
前記通電率の範囲は、６５％〜７５％に設定され、
前記降圧回路は、前記パルス信号の通電率が６５％を下回ると、前記負荷に応じた直流の電圧を低く補正し、前記パルス信号の通電率が７５％を超えると、前記負荷に応じた直流の電圧を高く補正すること
を特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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において、前記移動経路に沿って配置される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。
【背景技術】
【０００２】
従来の上記無接触給電設備とその電源装置の一例が、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、消費電力が変動する負荷（走行用モータ）を有する搬送台車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。
【０００３】
前記電源装置は、交流電圧が変動する交流電源の交流電流を、直流の電圧および電流に変換する整流器と、誘導線路の負荷に応じて前記直流の電圧を昇降圧する昇降圧回路と、昇降圧された直流電圧の直流電流を、矩形波信号（パルス信号）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誘導線路に出力するインバータとを備え、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、前記直流の電圧を降圧し、誘導線路の負荷が前記設定値以上のときに前記直流の電圧を昇圧するよう構成され、また前記インバータは、常に移動経路の負荷に応じてＰＷＭ制御（前記矩形波信号のパルス幅制御）を行い、誘導線路に出力する電流を一定に制御するように構成されている。
【０００４】
このような構成により、電源装置より誘導線路に所定周波数の高周波の一定電流が供給され、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が抑えられている。
【０００５】
また昇降圧回路により誘導線路の負荷が前記設定値より軽いときに直流の電圧を低く、誘導線路の負荷が前記設定値より重いときに直流の電圧を高く制御することにより、誘導線路に流れる電流を一定に制御できる矩形波信号の通電率（duty ratio；１サイクルの中で、実際に通電する時間の割合）の範囲（一定電流制御範囲；例えば、２５％〜７５％）に、前記スイッチング素子を駆動する通電率が入り、通電率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ている。
【０００６】
さらに、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、負荷の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ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０１８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、インバータにより誘導線路に流れる電流は常に一定電流に制御され、またインバータには、通常の負荷の８０〜８５％の範囲では昇圧された高い直流電圧が入力されており、インバータにおける電力損失は、入力電圧に対して前記一定電流をスイッチングしたときの値となるために、通常、大きな電力損失が発生しているという問題があった。
【０００９】
例えば、一定電流が１６０Ａに制御されており、整流器の出力電圧がそのままインバータに印加されている、例えばＤＣ２８０Ｖ（＝ＡＣ２００Ｖ×√２；電源装置に供給されるＡＣ電源の電圧が２００Ｖのとき）とすると、電力損失は、ＤＣ２８０Ｖに対して１６０Ａをスイッチングした値となる。
【００１０】
そこで、本発明は、インバータのＰＷＭ制御の通電率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とともに、インバータにおける電力損失を削減できる無接触給電設備の電源装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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誘導線路を配置し、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において、前記誘導線路に、所定周波数の一定交流電流を供給する電源装置であって、
交流電源の交流電流を直流電流に変換する整流回路と、前記整流回路により変換された直流の電圧を降圧する降圧回路と、前記降圧回路により降圧された直流の電圧の電流を、パルス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するインバータとを備え、前記降圧回路は、インバータ通電率の低下に応じて前記直流の電圧を低く補正し、インバータ通電率の増加に応じて前記直流の電圧を高く補正して、前記インバータのスイッチング素子が、前記所定周波数の半サイクルに対して通電率平均が５０％以上で、前記誘導線路に出力される交流電流を前記一定交流電流に制御できる状態に、前記誘導線路の負荷に応じて前記直流の電圧を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
特許文献１に開示されている無接触給電設備の電源装置では、誘導線路に流れる電流を一定に制御できる通電率の範囲に、スイッチング素子を駆動するパルス信号の通電率が入り、通電率の制御に余裕が生じ、応答が速い一定電流制御を実現しており、通電率の範囲は、例えば、２５％〜７５％とされ、通電率は負荷が小ならば小、負荷が大ならば大とされる。ところが上述したように、インバータにおける電力損失は、インバータの入力電圧に対して前記一定電流をスイッチングしたときの値になる。今、図７に示すように、電圧波形ａで、負荷が小でも通電率を大とすると（図７では、通電率を３５％から７０％とすると）、電流は一定電流より増加して流れすぎるので、電圧波形ｂに示すようにインバータへの入力電圧を下げてやると（図７では、入力電圧をＤＣ２８０ＶからＤＣ１４０Ｖに下げてやると）、電流は一定電流に戻る。電流は常に一定制御で、電圧は下がるので、電力損失は電圧が下がった分、減少する。スイッチングのノイズのレベルも電圧は下がる分だけ減少する。
【００１３】
上記構成によれば、降圧回路において、誘導線路の負荷、すなわち誘導線路に流れる電流に応じて変化するインバータのスイッチング素子の通電率に応じて、整流回路により変換された直流の電圧は降圧され、このときインバータにおいて、所定周波数の半サイクルに対して通電率平均が５０％以上で、複数のスイッチング素子がそれぞれ駆動され、誘導線路に流れる電流が一定交流電流に制御され、所定周波数に変換して前記誘導線路に出力される。このように、誘導線路に流れる電流と周波数は、インバータにより一定に制御される。また誘導線路に流れる電流が一定で、且つインバータの入力電圧が負荷に応じて制御されることにより、インバータにおける電力損失が削減され、インバータのスイッチングのノイズのレベルも電圧が下がる分だけ下がる。
【００１４】
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、前記通電率の範囲は、６５％〜７５％に設定され、前記降圧回路は、前記パルス信号の通電率が６５％を下回ると、前記負荷に応じた直流の電圧を低く補正し、前記パルス信号の通電率が７５％を超えると、前記負荷に応じた直流の電圧を高く補正することを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成によれば、通電率が６５〜７５％の範囲、すなわち高い通電率でパルス信号が制御され、このとき、例えば５〜１００％に大きく変動する負荷に対応するために、降圧回路により直流電圧は降圧制御され、誘導線路に一定電流が供給される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の無接触給電設備は、誘導線路に流れる電流が一定に制御され、且つインバータの入力電圧が降圧回路によって負荷に応じて降圧されることによりインバータにおける電力損失を削減でき、インバータのスイッチングのノイズのレベルを下げることができる、という効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における無接触給電設備の電源装置を備えた無接触給電設備の回路構成図である。
【図２】同電源装置の降圧回路の降圧コントローラに関する説明図であり、（ａ）は降圧コントローラのブロック図、（ｂ）は降圧コントローラの電圧率演算部のブロック図、（ｃ）は降圧コントローラによるインバータの通電率と降圧回路の出力電圧の特性図である。
【図３】同電源装置の降圧回路の動作説明図であり、（ａ）は降圧時の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。
【図４】本発明の実施の形態２における無接触給電設備の電源装置を備えた無接触給電設備の回路構成図である。
【図５】同電源装置の降圧回路の降圧コントローラのブロック図である。
【図６】本発明の実施の他の形態における無接触給電設備の電源装置の降圧回路の回路構成図である。
【図７】負荷が小の場合の無接触給電設備の高周波トランス（図１の高周波トランス３０Ａ）へ印加する電圧の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における無接触給電設備の電源装置を備えた無接触給電設備の回路構成図である。
【００１９】
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１１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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、例えば、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。
【００２２】
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２４を接続し、この共振回路の共振コンデンサ２４に並列に整流器２５を接続し、整流器２５の出力側にインダクタ２６Ａを接続し、また出力負荷に相当するインバータ２３と並列に出力コンデンサ２８を接続し、インダクタ２６Ａと出力コンデンサ２８との間にダイオード２６Ｂを接続し、さらにインダクタ２６Ａとダイオード２６Ｂとの間で、共振コンデンサ２４と並列に出力電圧制御用スイッチング素子２７を設け、出力コンデンサ２８の電圧を一定とするように出力電圧制御用スイッチング素子２７をＰＷＭ制御する出力コントローラ２９を設けている。
【００２３】
この受電ユニット２２の構成により、上記共振コンデンサ２４の電圧は整流器２５により整流され、インダクタ２６Ａとダイオード２６Ｂとによりフィルタがかけられて直流電圧が発生される。出力コントローラ２９はこの直流電圧（出力コンデンサ２８の電圧）を監視し基準電圧と比較する。負荷電力がピックアップコイル２１から出力できる最大電力より小さいときは出力コンデンサ２８の電圧が増加するので、出力コントローラ２９はスイッチング素子２７の通電率を増加させてピックアップコイル２１が短絡している時間を長くする。よって、ピックアップコイル２１から転送する電力は実質的にはゼロに近づき、従って、出力コンデンサ２８の直流電圧は減少する。またこのときダイオード２６Ｂにより出力コンデンサ２８の短絡が防止される。そして、出力コンデンサ２８の直流電圧が基準電圧以下まで低下すると、あるいは出力負荷が増加して出力コンデンサ２８の直流電圧が基準電圧以下まで低下すると、出力コントローラ２９はスイッチング素子２７の通電率を減少させてピックアップコイル２１が短絡している時間を短くして出力コンデンサ２８へ通電する時間を長くする。よって、出力コンデンサ２８の直流電圧が増加する。これら作用により出力コンデンサ２８の直流電圧が基準電圧に維持される。
【００２４】
また前記誘導線路１１に、高周波トランス３０Ａを介して、前記所定周波数ｆ（たとえば１０ｋＨｚ）の一定の高周波電流（一定交流電流）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３０Ａ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。また誘導線路１１に、誘導線路１１に流れる電流値を計測するための変流器（ＣＴ）３０Ｂが設置されている。
【００２５】
前記電源装置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。
【００２６】
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、直流電流に変換し、この直流電流を、矩形波信号（パルス信号）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、直流電流に変換する整流器（全波整流器）３３と、起動・停止回路３４と、整流器３３により整流された電圧、すなわち直流の電圧を降圧する降圧回路３５と、インバータ３６から構成されている。
【００２７】
前記起動・停止回路３４は、整流器３３と降圧回路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のマイナス出力端子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。
【００２８】
前記降圧回路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およびコイル５３と、カソードが降圧用スイッチング素子５２とコイル５３との接続点に接続され、アノードが整流器３３のマイナス出力端子に接続されたダイオード５５と、コイル５３のインバータ３６側の端部と整流器３３のマイナス出力端子との間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をパルス制御する、ＣＰＵからなる降圧コントローラ５８（詳細は後述する）から構成されている。
【００２９】
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（パルス信号）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は、変流器（ＣＴ）３０Ｂの入力により誘導線路１１の電流値を計測しており、この計測している誘導線路１１の電流値が、予め設定された一定交流電流となるようにスイッチング素子６１を駆動するパルス信号のパルス幅（所定周波数ｆの半サイクルの通電率）を求め（誘導線路１１の電流値のフィードバック制御を行い）、スイッチング素子６１を駆動している。また電流制御コントローラ６２は、インバータ３６の駆動開始信号、および駆動しているスイッチング素子６１のパルス信号の通電率（所定周波数ｆの半サイクルに対する通電率）を降圧コントローラ５８へ出力している。
【００３０】
降圧コントローラ５８には、このようにインバータ３６（電流制御コントローラ６２）より、前記インバータ３６の駆動開始信号と、スイッチング素子６１の通電率（インバータ通電率）が入力されている。
【００３１】
また降圧回路３５には、前記降圧用スイッチング素子５２が連続してオン状態、すなわち降圧無しで整流状態のとき、且つ誘導線路１１の負荷が１００％、すなわち最大負荷のとき、インバータ３６のスイッチング素子６１のパルス信号が、所定周波数ｆの半サイクルに対してインバータ通電率平均５０％以上、例えば７０％で、前記一定交流電流に制御できる直流の電圧（定格電圧に相当する）が、整流器３３より入力されている。
【００３２】
また降圧コントローラ５８には、前記インバータ通電率の範囲として６５％〜７５％が設定されている。この６５％は、所定周波数ｆの半サイクルに対して通電率平均の範囲が５０％以上の一例であり、前記７０％は目標の通電率であり、７５％は、上幅に余裕がある通電率の一例である。
【００３３】
この降圧コントローラ５８により、降圧回路３５の出力の直流の電圧は、インバータ３６のスイッチング素子６１のインバータ通電率が７０％で、誘導線路１１に出力される交流電流を前記一定交流電流に制御できる状態に、誘導線路１１の負荷に応じて制御される。降圧コントローラ５８の構成について詳細に説明する。
【００３４】
降圧コントローラ５８は、図２に示すように、補正電圧形成部８３と、電圧率演算部８５と、通電率演算部８６と、パルス駆動部８７から構成されている。
前記補正電圧形成部８３は、インバータ３６が駆動される速度（例えば、１μｓ）に対して遅い速度（例えば、１ｍｓ）で駆動され、１ｍｓ毎に、入力している上記インバータ３６のスイッチング素子６１の通電率（インバータ通電率）を確認し、インバータ通電率が６５％より低くなると、インバータ通電率の低下に応じて降圧回路３５の目標（出力）直流電圧を低く補正するマイナスの補正電圧率（％）（補正する電圧の定格電圧に対する割合）を電圧率演算部８５へ出力し、またインバータ通電率が７５％より高くなると、インバータ通電率の増加に応じて前記目標直流電圧を高く補正するプラスの補正電圧率を電圧率演算部８５へ出力する。補正電圧形成部８３の補正電圧率の上限値αは、誘導線路１１の負荷に応じて、インバータ通電率を７５％以内に引き戻すように設定され、また補正電圧率の下限値βは、誘導線路１１の負荷に応じて、インバータ通電率を６５％以上に引き戻すように設定される。
【００３５】
また前記電圧率演算部８５は、図２（ｂ）に示すように、インバータ３６の駆動開始信号の入力により駆動（励磁）されるリレイ（ＲＹ）が設けられ、インバータ３６が駆動されるまでは、１００％の電圧率（降圧なし）を、通電率演算部８６へ出力し、インバータ３６が駆動されると、インバータ３６が駆動される速度（例えば、１μｓ）に対して遅い速度（例えば、１ｍｓ）で、例えば１ｍｓ毎に、現在出力している電圧率（目標電圧率）より補正電圧形成部８３より入力した補正電圧率（％）を加算して新たな電圧率（目標電圧率）を求め、通電率演算部８６へ出力する。
【００３６】
通電率演算部８６は、電圧率演算部８５より入力した電圧率より降圧用スイッチング素子５２の通電率（降圧回路通電率）を求め（詳細は後述する）、パルス駆動部８７へ出力する。
【００３７】
このパルス駆動部８７は、通電率演算部８６において求めた通電率により降圧用スイッチング素子５２をＰＷＭ制御している（降圧制御を実行している）。
以上のような降圧コントローラ５８の構成による作用を説明する。
【００３８】
補正電圧形成部８３において、例えば１ｍｓ毎に、入力している上記インバータ３６のインバータ通電率が６５％を下回ると、インバータ通電率に応じてマイナスの補正電圧率が形成され、インバータ通電率が７５％を上回ると、インバータ通電率に応じてプラスの補正電圧率が形成され、続いて電圧率演算部８５において、インバータ３６が駆動されるまでは、１００％の電圧率（降圧なし）が出力され、インバータ３６が駆動されると、例えば１ｍｓ毎に、補正電圧形成部８３において形成された補正電圧率が加算されて電圧率（目標電圧率）が求められて出力され、続いて通電率演算部８６において、この電圧率により降圧用スイッチング素子５２の降圧回路通電率が求められ、パルス駆動部８７においてこの通電率により降圧用スイッチング素子５２がＰＷＭ制御される（降圧制御が実行される）。
【００３９】
上記降圧回路３５の作用を図３を用いて説明する。
図３において、Ｖｉｎは降圧回路３５の入力電圧、Ｖｏは降圧回路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は降圧用スイッチング素子５２のスイッチングＯＮ時間、Ｔｏｆｆは降圧用スイッチング素子５２のスイッチングＯＦＦ時間、リプル電流はコイル５３のリプル電流である。
【００４０】
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３（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉは増加する。
【００４１】
また降圧コントローラ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３（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉは減少する。
【００４２】
このとき、出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝｛Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）｝×Ｖｉｎ    …（１）
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Ｔｏｎ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。
【００４３】
したがって、前記通電率演算部８６は、上記電圧率（＝Ｖｏ／Ｖｉｎ）が求められると、上記（１）式により、降圧用スイッチング素子５２のスイッチングＯＮ時間Ｔｏｎ、すなわち通電率（降圧回路通電率）を求めることができる。なお、時間（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）は、予め設定することができる。
【００４４】
「作用」
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。また初期状態では、インバータ３６のインバータ通電率は７０％に設定されているものとする。
【００４５】
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降圧回路３５へ出力される。このとき、整流器３３による整流後の直流の電圧は、ＡＣ１８０ＶのときＤＣ２４０Ｖ、ＡＣ２００ＶのときＤＣ２７０Ｖ、ＡＣ２４２ＶのときＤＣ３３０Ｖへ変動する。
【００４６】
インバータ３６が駆動されるまでは、降圧回路３５の電圧率は１００％であり（降圧なし）、降圧回路３５の降圧用スイッチング素子５２は連続してオン状態とされ、すなわち整流状態とされ、出力コンデンサ５７が充電される。
【００４７】
続いてインバータ３６が駆動されると、電流制御コントローラ６２により、誘導線路１１の電流値をフィードバックしながら、スイッチング素子６１のＰＷＭ制御が実行されて、誘導線路１１に流れる電流が一定交流電流に制御され、所定周波数に変換して誘導線路１１に出力される。初期状態では、誘導線路１１の負荷は最小負荷であるために、図２（ｃ）に示すように、インバータ３６のスイッチング素子６１のインバータ通電率は７０％から負荷に合わせて減少され｛図２（ｃ）では４０％まで減少され｝、降圧コントローラ５８は、遅れてインバータ３６のインバータ通電率に応じて、降圧回路３５における電圧率を減少し｛図２（ｃ）では５０％に減少し｝、この減少した電圧率に応じた通電率（降圧回路通電率）により降圧用スイッチング素子５２をパルス制御して降圧制御を実行する。この降圧制御により、降圧後の出力直流の電圧は、最も低い直流の電圧に制御される。すると、これに応じて、インバータ３６のインバータ通電率は上昇し、７０％まで戻される。降圧コントローラ５８は、インバータ３６より応答が遅いことにより、次に、インバータ３６のインバータ通電率により補正電圧形成部８３より出力される補正電圧率は０％となり、電圧率演算部８５より出力される電圧率は変動されず、降圧回路３５における電圧率はそのまま維持される（５０％に維持される）。
【００４８】
以後、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て誘導線路１１の負荷が増えてくると、誘導線路１１に流れる電流に応じてインバータ３６におけるスイッチング素子６１のインバータ通電率が上昇して、誘導線路１１に流れる電流が一定交流電流に制御される。このようにスイッチング素子６１のインバータ通電率が上昇して７５％を上回ると、降圧コントローラ５８は、遅れてインバータ３６のインバータ通電率に応じて、降圧回路３５における電圧率を上昇し｛図２（ｃ）では７０％に上昇し｝、設定した電圧率に応じた通電率（降圧回路通電率）により降圧用スイッチング素子５２をパルス制御して出力電圧を上昇する制御を実行する。この制御により、降圧回路３５の出力の直流の電圧は、上昇する。すると、これに応じて、インバータ３６のインバータ通電率は下降し、７０％まで戻される。降圧コントローラ５８は、インバータ３６より応答が遅いことにより、次に、インバータ３６のインバータ通電率により補正電圧形成部８３より出力される補正電圧率は０％となり、電圧率演算部８５より出力される電圧率は変動されず、降圧回路３５における電圧率はそのまま維持される（７０％に維持される）。
【００４９】
このようにインバータ３６のスイッチング素子６１のインバータ通電率に応じて上記電圧率が変動されて降圧制御が実行され、またインバータ通電率６５％〜７５％の範囲で誘導線路１１に流れる電流と周波数は、インバータ３６により一定に制御される。
【００５０】
またインバータ３６により、誘導線路１１へ流れる電流は一定交流電流に制御されることにより、交流電源３２の交流電圧が変動し、整流器３３による整流後の直流の電圧が変動しても、この変動は吸収される。
【００５１】
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、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。
【００５２】
以上のように本実施の形態１によれば、誘導線路１１に流れる電流が一定電流に制御され、且つインバータ３６の入力電圧が、誘導線路１１の負荷、すなわち誘導線路１１に流れる電流に応じて変化するインバータ３６のスイッチング素子６１の通電率（インバータ通電率）に応じて降圧されることにより、入力電圧に対して前記一定電流をスイッチングしたときの値となる、インバータ３６における電力損失を、削減することができ、さらにインバータ３６のスイッチングのノイズのレベルを下げることができる。
【００５３】
またインバータ３６のスイッチング素子６１の通電率（インバータ通電率）が６５％〜７５％の範囲から外れると、降圧回路３５によりインバータ３６へ出力される直流の電圧が制御されることにより、インバータ３６のスイッチング素子６１の通電率（インバータ通電率）を７０％に維持でき、よって安定して誘導線路１１の電流の変動に迅速に応答することができ、誘導線路１１に一定電流を供給できる。
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２における無接触給電設備の電源装置を備えた無接触給電設備の回路構成図である。以下、実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図４に示すように、搬送台車１２の受電ユニット２２の回路は、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。
【００５５】
また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交流電流となるようにスイッチング素子６１を駆動するパルス信号のパルス幅（通電率）を求め、スイッチング素子６１を駆動している。また電流制御コントローラ６２は、駆動しているスイッチング素子６１のパルス信号の通電率を降圧コントローラ５８へ出力している。
【００５６】
また降圧コントローラ５８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、図５に示すように、負荷演算部８１と、目標直流電圧演算部８２と、補正電圧形成部８３’と、加算器８４と、電圧率演算部８５’と、通電率演算部８６と、パルス駆動部８７から構成されている。
【００５７】
前記負荷演算部８１は、前記計測している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。
【００５８】
また前記目標直流電圧演算部８２は、負荷演算部８１において求めた誘導線路１１の負荷と予め設定された定格負荷を比較して、予め設定された定格電圧をどのように変動させるかを演算する演算部であり、誘導線路１１の負荷を定格負荷で除算し、定格電圧を乗算することにより、インバータ３６へ出力する直流電圧の目標直流電圧を求め、加算器８４へ出力する。
【００５９】
また前記補正電圧形成部８３’は、入力している上記インバータ３６のスイッチング素子６１の通電率（インバータ通電率）を確認しており、インバータ通電率が６５％より低くなると、インバータ通電率の低下に応じて前記目標直流電圧を低く補正する補正電圧を加算器８４へ出力し、またインバータ通電率が７５％より高くなると、インバータ通電率の増加に応じて前記目標直流電圧を高く補正する補正電圧を加算器８４へ出力する。補正電圧形成部８３’の補正電圧の上限値αは、誘導線路１１の負荷に応じて、インバータ通電率を７５％以内に引き戻すように設定され、また補正電圧の下限値βは、誘導線路１１の負荷に応じて、インバータ通電率を６５％以上に引き戻すように設定される。
【００６０】
前記加算器８４は、前記目標直流電圧演算部８２において求められた目標直流電圧と、前記補正電圧形成部８３’より出力された補正電圧を加算して、設定直流電圧（設定値）を求め、電圧率演算部８５’へ出力する。
【００６１】
電圧率演算部８５’は、設定直流電圧を、整流器３３から出力される直流電圧（計測値）により除算して、降圧回路３５へ入力される直流電圧（計測値）に対する前記設定直流電圧の割合（電圧率）を求め、この電圧率を通電率演算部８６へ出力している。
【００６２】
通電率演算部８６は、電圧率演算部８５’において求めた電圧率により降圧用スイッチング素子５２の通電率（降圧回路通電率）を求め、パルス駆動部８７へ出力し、このパルス駆動部８７は、通電率演算部８６において求めた降圧回路通電率により降圧用スイッチング素子５２をＰＷＭ制御している（降圧制御を実行している）。
【００６３】
以上のような降圧コントローラ５８の構成による作用を説明する。
負荷演算部８１において上記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て、誘導線路１１の負荷を求め、目標直流電圧演算部８２において、求めた電力（負荷）に応じてインバータ３６へ出力する直流電圧の目標直流電圧を求める。
【００６４】
次にこの目標直流電圧を、補正電圧形成部８３’および加算器８４により補正する。すなわち、入力している上記インバータ３６の通電率が、６５％を下回ると、通電率に応じて形成される補正電圧により、求めた目標直流電圧を低く再設定し、通電率が、７５％を越えると、通電率に応じて形成される補正電圧により、求めた目標直流電圧を高く再設定する。
【００６５】
次に、電圧率演算部８５’において、再設定された設定直流電圧を、整流器３３から出力される直流電圧（計測値）により除算して、設定直流電圧の割合（電圧率）を求める。
続いて、通電率演算部８６において、求めた電圧率により降圧用スイッチング素子５２の降圧回路通電率を求め、パルス駆動部８７においてこの通電率により降圧用スイッチング素子５２をＰＷＭ制御する（降圧制御を実行する）。
【００６６】
「作用」
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。
【００６７】
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降圧回路３５へ出力される。このとき、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へ変動する。
【００６８】
初期状態では、誘導線路１１の負荷は最小負荷であり、降圧コントローラ５８は、監視している誘導線路１１の最小負荷に対応した電圧率を設定し、設定した電圧率に応じた通電率により降圧用スイッチング素子５２をパルス制御して降圧制御を実行する。この降圧制御により、降圧後の出力直流電圧は、最も低い直流電圧に制御される。
【００６９】
この降圧された降圧回路３５の直流電圧は、インバータ３６へ出力される。インバータ３６において、電流制御コントローラ６２によるスイッチング素子６１のＰＷＭ制御により、誘導線路１１に流れる電流が一定交流電流に制御され、所定周波数に変換して誘導線路１１に出力される。このとき、インバータ３６は、入力している直流電圧が、最小負荷に応じて低い直流電圧とされていることにより、通電率６５％〜７５％の範囲で一定電流制御を実行できる。
【００７０】
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、誘導線路１１の負荷が増加すると、降圧コントローラ５８は、負荷に応じて電圧率を小さくして（降圧後）直流電圧を上昇させる。これにより、降圧回路３５により、誘導線路１１へ流れる電流は略一定交流電流に制御される。またこのとき、交流電源３２の交流電圧が変動し、整流器３３による整流後の直流電圧が変動しても、降圧回路３５の降圧制御により、この変動は吸収される。
【００７１】
上昇された降圧回路３５の直流電圧は、インバータ３６へ出力される。インバータ３６において、電流制御コントローラ６２によるスイッチング素子６１のＰＷＭ制御により、誘導線路１１に流れる電流が一定交流電流に制御され、所定周波数に変換して誘導線路１１に出力される。このとき、インバータ３６は、入力している直流電圧が、高い直流電圧とされていることにより、通電率６５％〜７５％の範囲で一定電流制御を実行できる。
【００７２】
このように誘導線路１１の負荷の状態により、上記電圧率が変動されて降圧制御が実行され、また誘導線路１１に流れる電流は、降圧回路３５およびインバータ３６により一定交流電流に制御され、前記電流の周波数はインバータ３６により所定周波数に制御される。
【００７３】
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、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。
【００７４】
以上のように本実施の形態２によれば、誘導線路１１の負荷の状態に合わせて、降圧回路３５によりインバータ３６へ出力される直流電圧が降圧されることにより、誘導線路１１に流れる電流を略一定に制御できる。またインバータ３６により、誘導線路１１に流れる電流を一定に迅速に制御でき、前記電流の周波数を一定周波数に制御できる。また求めた誘導線路１１の負荷に応じて、インバータ３６へ出力する直流電圧が設定され、この設定はインバータ３６のスイッチング素子６１の通電率により補正されることによって、負荷および通電率に基づいてインバータ３６へ出力する直流電圧が制御され、インバータ３６のスイッチング素子６１を駆動するパルス信号の通電率を６５％〜７５％に維持でき、よって通電率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。
【００７５】
また誘導線路１１に流れる電流が一定電流に制御され、且つインバータ３６の入力電圧が誘導線路１１の負荷に応じて降圧されることにより、入力電圧に対して前記一定電流をスイッチングしたときの値となる、インバータ３６における電力損失を、削減することができ、さらにインバータ３６のスイッチングのノイズのレベルを下げることができる。
【００７６】
また降圧回路３５において、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。
［他の実施の形態］
上記実施の形態１および２の降圧回路３５に代えて、図６（ａ）に示す降圧回路７０を設けてもよい。この降圧回路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を制御する降圧コントローラ５８（図６には図示せず）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６（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６（ｂ）に示すように、コイル７４の電流Ｉは減少する。
【００７７】
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７２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。
【００７８】
降圧コントローラ５８によりスイッチング素子７２のＴｏｎ時間とＴｏｆｆ時間を制御することにより、降圧制御を実行できる。
また本実施の形態１および２では、降圧回路３５に降圧コントローラ５８を設け、インバータ３６に電流制御コントローラ６２を設けているが、１台のコントローラに統合して降圧回路３５とインバータ３６を制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１１  誘導線路
１２  搬送台車
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
２４  共振コンデンサ
２５  整流器
２６Ａ  インダクタ
２６Ｂ  ダイオード
２７  出力電圧制御用スイッチング素子
２８  出力コンデンサ
２９  出力コントローラ
３０Ａ  高周波トランス
３０Ｂ  変流器
３１  電源装置
３２  交流電源
３３  整流器
３４  起動・停止回路
３５  降圧回路
３６  インバータ
５１  入力コンデンサ
５２  降圧用スイッチング素子
５３  コイル
５５  ダイオード
５７  出力コンデンサ
５８  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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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