一种分段切换的无线电能传输系统原边供电装置及其切换方法

摘要

本发明公开了一种分段切换的无线电能传输系统原边供电装置及其切换方法，其地面供电装置包括直流电源、高频逆变器、与高频逆变器并联的n组LCL谐振补偿网络、n组切换开关和n组原边供电线圈。采用本发明的控制方法：当拾取线圈与当前供电线圈的互感开始下降时，首先使当前供电线圈与下一段供电线圈同时得电，实行双线圈供电，维持原、副边互感和与拾取电压的平稳；当拾取线圈完全进入下一段供电线圈时，依据原边供电电路的电流信息实施零电流开关关断，降低切换冲击及损耗；在分段供电线圈切换过程中，保证副边拾取电压始终连续、稳定，维持副边用电设备的平稳、高效运行。

主权项

一种分段切换的无线电能传输系统原边供电装置，包括直流电源(Uin)、高频逆变器(INV)、n组LCC谐振补偿网络和n组原边供电线圈(Lp_i，i＝1,2,3…n)，并依次相连，其特征在于：高频逆变器(INV)输出恒定交流电压U_p，并与n组LCC谐振补偿网络并联连接，每组LCC谐振补偿网络与一组原边供电线圈相连；所述LCC谐振补偿网络中，以第i组为例，从输入端到输出端依次连接串联滤波电感(Lf_i)，左切换开关(Ka_i)，并联滤波电容(Cf_i)、串联谐振电容(Cp_i)和右切换开关(Kb_i)，形成T型补偿拓扑；所述串联滤波电感(Lf_i)与并联滤波电容(Cf_i)在系统工作频率下谐振；所述串联谐振电容(Cp_i)与第i组供电线圈(Lp_i)的串联等效电感与并联滤波电容(Cf_i)在系统工作频率下谐振；所述LCC谐振补偿网络为原边供电线圈提供恒定交流电流I_p，并有${\stackrel{·}{I}}_P=\frac{{\stackrel{·}{U}}_P}{j\omega ·{\mathrm{Lf}}_i}$Lf₁＝Lf₂＝…＝Lf_i＝…＝Lf_n其中，为原边线圈电流相量，为逆变器输出电压相量，j为虚数单位，ω为系统角频率，Lf_i为各组LCC谐振网络中的并联滤波电感；其中，i＝1,2,3…n；所述的n组原边供电线圈沿轨道依次放置，相邻两个原边供电线圈(Lp_i，Lp_i+1)中点以最优间距放置；所述轨道沿线设置有为供电控制器提供机车位置信号的位置传感器；每一个原边供电线圈i都设置有两个位置传感器，即第i个原边供电线圈(Lp_i)的上游侧位置传感器(Sa_i)和下游侧位置传感器(Sb_i)；每一个原边供电线圈i都设置有两个受分段供电控制器控制的切换开关，即左切换开关(Ka_i)和右切换开关(Kb_i)。