基于多级复合谐振结构并联的电动汽车动态无线供电系统及采用该系统实现的供电方法

摘要

基于多级复合谐振结构并联的电动汽车动态无线供电系统及采用该系统实现的供电方法，属于无线电能传输领域。解决了现有道路式电动汽车动态无线供电技术中长距离供电耦合机构互感不均匀、以及对过路行人产生电磁辐射的问题。该系统包括网侧供电系统和电动车侧受电系统；网侧供电系统用于给电动车侧受电系统无线供电；电网输出电能通过工频整流器送至高频逆变器，n级复合谐振电路并联在高频逆变器输出的交流母线上；交流开关设置在各级复合谐振电路干路上，磁传感器设在相邻两个发射绕组中心处或设在各发射绕组的几何中心处，接收谐振电路上设有接收绕组，接收绕组上设磁道钉，磁道钉安装在接收绕组几何中心位置。主要对电动汽车进行无线电能传输。

主权项

基于多级复合谐振结构并联的电动汽车动态无线供电系统，其特征在于，它包括网侧供电系统(1)和电动车侧受电系统(2)；网侧供电系统(1)用于给电动车侧受电系统(2)无线供电；网侧供电系统(1)包括工频整流器(1‑1)、高频逆变器(1‑2)、n级复合谐振电路(1‑3)和位置检测及控制电路(1‑5)；电网输出的电能通过工频整流器(1‑1)送至高频逆变器(1‑2)，n级复合谐振电路(1‑3)并联在高频逆变器(1‑2)输出的交流母线(1‑4)上；n为大于或等于2的正整数；每级复合谐振电路(1‑3)的结构完全相同，位置检测及控制电路(1‑5)采用控制器(1‑5‑3)、磁传感器(1‑5‑2)、交流开关(1‑5‑1)实现，交流开关(1‑5‑1)设置在各级复合谐振电路(1‑3)干路上，磁传感器(1‑5‑2)设置在相邻两个发射绕组(1‑3‑1)中心处或设置在各发射绕组(1‑3‑1)的几何中心处，位置检测及控制电路(1‑5)中的控制器(1‑5‑3)根据磁传感器(1‑3‑2)的位置检测结果发送控制信号给交流开关(1‑5‑1)，各级复合谐振电路(1‑3)上的发射绕组(1‑3‑1)与电动车侧受电系统(2)之间用于产生谐振磁场，电动车侧受电系统(2)包括接收谐振电路(2‑1)、高频整流器(2‑2)、直流母线(2‑3)、DC‑DC变换器(2‑4)、DC‑AC变换器(2‑5)；接收谐振电路(2‑1)上设有接收绕组(2‑1‑1)，接收绕组(2‑1‑1)上设置磁道钉(2‑6‑1)，磁道钉(2‑6‑1)安装在接收绕组(2‑1‑1)几何中心位置，接收绕组(2‑1‑1)用于提取发射绕组(1‑3‑1)发出的磁能量，将该磁能量转换成以交流电流形式存在的电能量，并通过接收谐振电路(2‑1)送至高频整流器(2‑2)，高频整流器(2‑2)将交流电整流成直流，DC‑DC变换器(2‑4)和DC‑AC变换器(2‑5)通过直流母线(2‑3)并联在高频整流器(2‑2)的输出端，DC‑AC变换器(2‑5)用于给电机供电，DC‑DC变换器(2‑4)用于给超级电容组或电池组供电，发射绕组(1‑3‑1)和接收绕组(2‑1‑1)的尺寸设定为：$\left\{\begin{array}{c}w=2r\\ r<d<2r\\ 4r\le l<4r+d\end{array}\right.---\left(1\right),$式中，w为接收绕组宽度，l为接收绕组长度，r为发射绕组内切圆半径，d为相邻的两个发射绕组的边界距离。