磁懸浮軌道交通供電系統從功能上可劃分為主變電所、牽引供電系統、動力供電系統三部分。主變電所將電力系統110kV電源經主變壓器降壓為20kV中壓電源後，對牽引供電系統及動力供電系統進行供電。牽引供電系統將20kV中壓電降壓後整流為直流電，再經過逆變器變換為可調壓、調頻、調流及相角的三相交流電後，饋電至沿線定子繞組，用於列車的牽引或制動；動力供電系統將主變電所20kV電源，通過20k中壓環網電纜送至沿線軌旁變電所，軌旁變電所將20kV降壓或整流後對車站及沿線動力負荷進行供電。
基本介紹
- 中文名：磁浮供電系統
- 外文名：Maglev power supply system
- 含義：為磁懸浮列車供電的系統
- 套用：磁懸浮列車
日本磁懸浮列車供電,變電站,變流器,非接觸車內供電形式,德國磁懸浮列車供電,變電站,供電電纜,開關站,其他供電設備,
日本磁懸浮列車供電
變電站
日本試驗線專用變電站占地面積35萬m2，內有接受電力設備及變電設備，於1995年10月在都留市小形山建成，從東京電力公司供電。接受電力設備為雙路（常用、備用），電壓為154kV，主變壓器的容量為60MVA（東海道新幹線為100MVA），故主變壓器完全滿足列車行駛要求。在這裡將送來的154kV電壓降為66kV。因為是雙路供電可以確保用電需要。
超導磁懸浮鐵路的變電站與普通鐵路的變電站不同，需按列車運行控制要求及時改變輸入電流及頻率，使磁浮列車嚴格按照設定程式自動運行，實現列車無人駕駛運行。對高速駛入車站停車的列車，變電站將改變輸入電流的相位及頻率，將電流送入驅動繞組，使列車能準確地停在指定的位置。這樣的電力轉換由新開發的世界最大級別的變流器（ Inverter）控制單元完成。該變流器單元主要由整流器、中間直流環節和逆變器組成，構成“交一直一交”形式的變流結構。即先通過整流器將交流電轉換為直流電，然後再經逆變器（ Converter）將該直流電變換為頻率、幅值和相位可控的三相交流電，經輸出變壓器提供給行駛中的列車。
超導磁懸浮鐵路的軌道沒有控制信號（軌道電路）。因此，為保證列車安全準確地運行，將驅動繞組按一定間隔分段（試驗線的間隔為453m，將來商業運營線路的間隔為40~50km），按列車的位置切換供電開關，確保前後列車的運行安全。此供電系統（三重供電迴路），在山梨試驗線得到套用。
變流器
山梨試驗線南、北線分別裝有3組變流器（ Inverter），提供20MVA、38MVA的電力。該變流器將電力公司提供的商用頻率的電力轉換為控制列車速度所需要的頻率。為了調節列車運行速度，北線變流器提供的電力頻率範圍為0~56Hz，對應的列車速度為0~50km/h；南線的頻率範圍為0~46Hz，對應的列車速度為0~450km/h。
變流器的控制過程為：根據控制中心的運行管理系統先生成運行曲線，根據這個運行曲線的指示，再通過變電站的驅動控制系統控制變流器的動作。
非接觸車內供電形式
處於超導狀態的超導磁鐵一旦通電後電流將半永久性地流動不絕，行駛時沒有必要像普通電力機車那樣從外部供電。但列車運行時，車內的照明、空調等電氣設備也需要大量電力。對於超高速磁懸浮鐵路，這種電力不可能像城市軌道交通那樣靠供電軌或架空線提供，只能採用無接觸供電的方式。眾所周知，旋轉電機可以改造成發電機，與此原理相同，磁懸浮鐵路使用導軌磁鐵也可以在車輛繞組產生感應電流，用這種感應電流可以為車內電氣設備供電。這種供電方式稱為非接觸車內供電形式，也稱為感應發電裝置，原理及結構見下圖。
供電原理和感應發電結構車輛靜止時，可使用車載蓄電池保證電能供應。車載蓄電池可在列車運行過程中從超導磁鐵接受電力充電。JR指出：無須與其他物體接觸，電力使用效率特別高。
德國磁懸浮列車供電
供電系統包括變電站、沿線供電電纜、開關站和其他供電設備。磁浮列車供電系統通過給地面長定子線圈供電來提供列車運行所需的電能。首先從110kV的公用電網引人交流高壓電，通過降壓變壓器降至20kV和1.5kV，然後整流成為直流電，再由逆變器變成0~300Hz交流電，升壓後通過線路電纜和開關站供給線路上的長定子線圈，在定子和車載電磁鐵之間形成牽引力。供電系統邏輯示意圖如下圖所示。
供電系統邏輯示意圖磁浮列車系統的整流、變流及電機定子等設備均在地面，對設備的體積和重量以及抗振性能沒有嚴格要求。
變電站
變電站內實現高壓交流電的降壓、整流並再逆變成0-300Hz的交流電，因此站內設備有降壓變壓器、整流變壓器、整流器、逆變器和輸出變壓器。變電站一般設線上路旁邊一條線路設若干變電站，每個變電站可向兩旁的線路區段供電。由於兩個變電站之間每條線路只能運行一列列車，因此變電站的間距實際上控制了全線的列車運行密度，其設定應根據運輸需求、列車編組和技術約束綜合考慮，經技術經濟分析後確定。
供電電纜
供電電纜用於對牽引電機的長定子供電。每條磁浮線路有2組或3組相互獨立的三相電纜對線路兩側的長定子供電。
開關站
開關站沿線路分布，將同一供電區間的電機長定子分為若干小段（數百米），在列車通過時交替接通。設定開關站的目的是減少供電電流在定子段上的功率損失，其設定間距根據技術和經濟分析確定。
其他供電設備
除了對長定子供電以外，還需要相關電氣線路為道岔、車/線數據傳輸天線、車站或停車點的靜止列車等供電。
