日本磁悬浮列车供电

变电站

日本试验线专用变电站占地面积35万m2，内有接受电力设备及变电设备，于1995年10月在都留市小形山建成，从东京电力公司供电。接受电力设备为双路（常用、备用），电压为154kV，主变压器的容量为60MVA（东海道新干线为100MVA），故主变压器完全满足列车行驶要求。在这里将送来的154kV电压降为66kV。因为是双路供电可以确保用电需要。

超导磁悬浮铁路的变电站与普通铁路的变电站不同，需按列车运行控制要求及时改变输入电流及频率，使磁浮列车严格按照设定程序自动运行，实现列车无人驾驶运行。对高速驶入车站停车的列车，变电站将改变输入电流的相位及频率，将电流送入驱动绕组，使列车能准确地停在指定的位置。这样的电力转换由新开发的世界最大级别的变流器（ Inverter）控制单元完成。该变流器单元主要由整流器、中间直流环节和逆变器组成，构成“交一直一交”形式的变流结构。即先通过整流器将交流电转换为直流电，然后再经逆变器（ Converter）将该直流电变换为频率、幅值和相位可控的三相交流电，经输出变压器提供给行驶中的列车。

超导磁悬浮铁路的轨道没有控制信号（轨道电路）。因此，为保证列车安全准确地运行，将驱动绕组按一定间隔分段（试验线的间隔为453m，将来商业运营线路的间隔为40~50km），按列车的位置切换供电开关，确保前后列车的运行安全。此供电系统（三重供电回路），在山梨试验线得到应用。

变流器

山梨试验线南、北线分别装有3组变流器（ Inverter），提供20MVA、38MVA的电力。该变流器将电力公司提供的商用频率的电力转换为控制列车速度所需要的频率。为了调节列车运行速度，北线变流器提供的电力频率范围为0~56Hz，对应的列车速度为0~50km/h；南线的频率范围为0~46Hz，对应的列车速度为0~450km/h。

变流器的控制过程为：根据控制中心的运行管理系统先生成运行曲线，根据这个运行曲线的指示，再通过变电站的驱动控制系统控制变流器的动作。

非接触车内供电形式

处于超导状态的超导磁铁一旦通电后电流将半永久性地流动不绝，行驶时没有必要像普通电力机车那样从外部供电。但列车运行时，车内的照明、空调等电气设备也需要大量电力。对于超高速磁悬浮铁路，这种电力不可能像城市轨道交通那样靠供电轨或架空线提供，只能采用无接触供电的方式。众所周知，旋转电机可以改造成发电机，与此原理相同，磁悬浮铁路使用导轨磁铁也可以在车辆绕组产生感应电流，用这种感应电流可以为车内电气设备供电。这种供电方式称为非接触车内供电形式，也称为感应发电装置，原理及结构见下图。

供电原理和感应发电结构

车辆静止时，可使用车载蓄电池保证电能供应。车载蓄电池可在列车运行过程中从超导磁铁接受电力充电。JR指出：无须与其他物体接触，电力使用效率特别高。

德国磁悬浮列车供电

供电系统包括变电站、沿线供电电缆、开关站和其他供电设备。磁浮列车供电系统通过给地面长定子线圈供电来提供列车运行所需的电能。首先从110kV的公用电网引人交流高压电，通过降压变压器降至20kV和1.5kV，然后整流成为直流电，再由逆变器变成0~300Hz交流电，升压后通过线路电缆和开关站供给线路上的长定子线圈，在定子和车载电磁铁之间形成牵引力。供电系统逻辑示意图如下图所示。

供电系统逻辑示意图

磁浮列车系统的整流、变流及电机定子等设备均在地面，对设备的体积和重量以及抗振性能没有严格要求。

变电站

变电站内实现高压交流电的降压、整流并再逆变成0-300Hz的交流电，因此站内设备有降压变压器、整流变压器、整流器、逆变器和输出变压器。变电站一般设在线路旁边一条线路设若干变电站，每个变电站可向两旁的线路区段供电。由于两个变电站之间每条线路只能运行一列列车，因此变电站的间距实际上控制了全线的列车运行密度，其设置应根据运输需求、列车编组和技术约束综合考虑，经技术经济分析后确定。

供电电缆