具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，用单相全桥整流电路将三路单相交流电分别整流成单向脉动直流电，将这三个脉动直流电斩波得到高频交流电，通过原边线圈向副边线圈传递电能，三个副边线圈分别与电容并联构成电流源，三路电流源分别向倍压整流电路输出能量构成三路充电泵电路，将这三路充电泵电路的输出端并联，得到统一的直流电压，再使用副边滤波电路即可得到稳定的直流电压。本实用新型专利技术采用简单的附加功率因数校正电路进一步提高功率因数，使供电电流的谐波畸变率较小，使其交流电源AC侧的线电流正弦化，功率因数接近于1，同时直流侧输出功率保持平衡。结果表明，所提出的系统工作可靠，供电效率最高可达90%以上。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及非接触供电及自动控制的
，具体涉及一种具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统。
技术介绍
传统的非接触电路一般采用DC-DC结构，针对非接触供电技术的研究集中在DC/DC变换电路的实现与控制上，这种电路通常由交流低压市电电源（220V/380V）供电，在电源与DC-DC非接触电路之间加入AC-DC功率因数校正电路才能将交流电转化成直流电供给DC-DC非接触电路使用。AC-DC功率因数校正电路需要增加一套额外的控制电路、检测电路和变换器电路，使电路更复杂。AC-DC非接触供电系统只需要一套控制电路、检测电路和变换器电路，更有利于优化效率和提高电路的功率因数。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提出了一种具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，供电电流的谐波畸变率小，工作可靠，供电效率最高可达90%以上。为了达到上述目的，本技术的技术方案是：一种具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，包括三路依次连接的交流电源、整流电路、原边滤波电路、斩波电路、原边线圈、副边线圈、二倍压整流电路，三路二倍压整流电路并联后与负载RO相连接，负载RO与输出电感LO串联连接，负载RO两端并联有输出电容CO，输出电感LO和输出电容CO构成副边滤波电路；交流电源上设有供电电压采样滤波检测装置以及供电电压过零检测装置，原边滤波电路上设有整流电路采样滤波检测装置，斩波电路上设有驱动电路，负载RO上设有负载电压电流采样滤波检测装置；供电电压采样滤波检测装置、供电电压过零检测装置、整流电路采样滤波检测装置、驱动电路与控制装置相连接，负载电压电流采样滤波检测装置通过无线通信与控制装置相连接。所述交流电源包括uA1、uB1和uC1，整流电路包括桥式连接的整流二极管DA5~DA8、DB5~DB8和DC5~DC8，原边滤波电路包括滤波电感LAH、滤波电感LBH、滤波电感LCH和滤波电容CAH、滤波电容CBH、滤波电容CCH，斩波电路包括桥式连接的开关管SA1~SA4、SB1~SB4、SC1~SC4，原边线圈包括LAP、LBP、LCP，副边线圈包括LAS、LBS、LCS，二倍压整流电路包括桥式连接的二极管D1~D2和电容C1~C2、桥式连接的二极管D3~D4和电容C3~C4、桥式连接的二极管D5~D6和电容C5~C6。所述交流电源uA1与桥式连接的整流二极管DA5~DA8相连接，滤波电感LAH与整流二极管DA5~DA8串联连接，滤波电容CAH与整流二极管DA5~DA8并联连接，滤波电感LAH与桥式连接的开关管SA1~SA4相连接，开关管SA1~SA4与原边线圈LAP相连接，原边线圈LAP与副边线圈LAS通过磁感应相连接，副边线圈LAS与桥式连接的二极管D1~D2和电容C1~C2相连接；所述交流电源uB1与桥式连接的整流二极管DB5~DB8相连接，滤波电感LBH与整流二极管DB5~DB8串联连接，滤波电容CBH与整流二极管DB5~DB8并联连接，滤波电感LBH与桥式连接的开关管SB1~SB4相连接，开关管SB1~SB4与原边线圈LBP相连接，原边线圈LBP与副边线圈LBS通过磁感应相连接，副边线圈LBS与桥式连接的二极管D3~D4和电容C3~C4相连接；所述交流电源uC1与桥式连接的整流二极管DC5~DC8相连接，滤波电感LCH与整流二极管DC5~DC8串联连接，滤波电容CCH与整流二极管DC5~DC8并联连接，滤波电感LCH与桥式连接的开关管SC1~SC4相连接，开关管SC1~SC4与原边线圈LCP相连接，原边线圈LCP与副边线圈LCS通过磁感应相连接，副边线圈LCS与桥式连接的二极管D5~D6和电容C5~C6相连接；原边线圈LAP上并联有补偿电容CAP，副边线圈LAS上并联有补偿电容CAS。所述交流电源uA1、uB1、uC1采用三路单相交流市电电源，供电电压为交流220V，交流电源uA1、uB1、uC1的电压相位相差分别为0°、120°、240°。所述滤波电容CAH、CBH、CCH上分别串联有谐波二极管DAH、DCH、DVH，谐波二极管DAH、DCH、DVH上并联有谐波开关管SAH、SBH、SCH，谐波开关管SAH、SBH、SCH均与驱动电路相连接。所述原边线圈LAP与副边线圈LAS、原边线圈LBP与副边线圈LBS、原边线圈LCP与副边线圈LCS分别组成非接触变压器，三组非接触变压器组成三相无线平面供电网；所述原边线圈LAP、LBP、LCP呈平面分布，三相无线平面供电网为对称磁路机构的三相无线平面供电网；所述开关管SA1~SA4、SB1~SB4、SC1~SC4分别构成移相全桥软开关单相斩波电路。本技术用单相全桥整流电路将三路单相交流电分别整流成单向脉动直流电，将这三个脉动直流电斩波得到高频交流电，通过原边线圈向副边线圈传递电能，三个副边线圈分别与电容并联构成电流源，三路电流源分别向倍压整流电路输出能量构成三路充电泵电路，将这三路充电泵电路的输出端并联，得到统一的直流电压，再使用副边滤波电路即可得到稳定的直流电压。采用附加功率因数校正电路进一步提高功率因数，使该系统的供电电流的谐波畸变率较小；与单相AC-DC非接触电路相比，本技术不需要复杂的控制算法即可使其交流电源AC侧的线电流正弦化，功率因数基本接近于1，同时直流侧输出功率保持平衡。通过仿真和电路实验验证了所提出的拓扑结构和控制方法的正确性和有效性，结果表明，本技术所提出的系统工作可靠，供电效率最高可达90%以上。附图说明图1为本技术的非接触供电电路原理图。图2为本技术的交流电源的电压与电流波形示意图。图3为本技术的全桥整流的电压示意图。图4为本技术的供电电压过零检测装置原理图。图5为本技术的非接触供电电路等效控制模型。图6为本技术的自适应谐波检测算法。图7为本技术的供电线圈三个坐标x、y、z轴布置的示意图。图8为本技术的无线平面供电网。图9为本技术的非接触供电系统电压矢量图。图10为本技术的实验结果。具体实施方式下面通过附图和实施例具体描述一下本技术。一种具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，如图1所示，包括三路依次连接的交流电源、整流电路、原边滤波电路、斩波电路、原边线圈、副边线圈、二倍压整流电路，三路二倍压整流电路并联后与负载RO相连接，负载RO与输出电感LO串联连接，负载RO两端并联有输出电容CO。输出电感LO和输出电容CO构成副边滤波电路。交流电源上设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有功率因数校正功能的三相AC‑DC非接触供电系统，其特征在于，包括三路依次连接的交流电源、整流电路、原边滤波电路、斩波电路、原边线圈、副边线圈、二倍压整流电路，三路二倍压整流电路并联后与负载RO相连接，负载RO与输出电感LO串联连接，负载RO两端并联有输出电容CO，输出电感LO和输出电容CO构成副边滤波电路；交流电源上设有供电电压采样滤波检测装置（1）以及供电电压过零检测装置（6），原边滤波电路上设有整流电路采样滤波检测装置（2），斩波电路上设有驱动电路（4），负载RO上设有负载电压电流采样滤波检测装置（5）；供电电压采样滤波检测装置（1）、供电电压过零检测装置（6）、整流电路采样滤波检测装置（2）、驱动电路（4）与控制装置（3）相连接，负载电压电流采样滤波检测装置（5）通过无线通信与控制装置（3）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，其特征在于，包括三路依
次连接的交流电源、整流电路、原边滤波电路、斩波电路、原边线圈、副边线圈、二倍压整流
电路，三路二倍压整流电路并联后与负载RO相连接，负载RO与输出电感LO串联连接，负载RO两端并联有输出电容CO，输出电感LO和输出电容CO构成副边滤波电路；交流电源上设有供电
电压采样滤波检测装置（1）以及供电电压过零检测装置（6），原边滤波电路上设有整流电路
采样滤波检测装置（2），斩波电路上设有驱动电路（4），负载RO上设有负载电压电流采样滤
波检测装置（5）；供电电压采样滤波检测装置（1）、供电电压过零检测装置（6）、整流电路采
样滤波检测装置（2）、驱动电路（4）与控制装置（3）相连接，负载电压电流采样滤波检测装置
（5）通过无线通信与控制装置（3）相连接。
2.根据权利要求1所述的具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，其特征
在于，所述交流电源包括uA1、uB1和uC1，整流电路包括桥式连接的整流二极管DA5~DA8、DB5~DB8和DC5~DC8，原边滤波电路包括滤波电感LAH、滤波电感LBH、滤波电感LCH和滤波电容CAH、滤波电
容CBH、滤波电容CCH，斩波电路包括桥式连接的开关管SA1~SA4、SB1~SB4、SC1~SC4，原边线圈包括
LAP、LBP、LCP，副边线圈包括LAS、LBS、LCS，二倍压整流电路包括桥式连接的二极管D1~D2和电容
C1~C2、桥式连接的二极管D3~D4和电容C3~C4、桥式连接的二极管D5~D6和电容C5~C6。
3.根据权利要求2所述的具有功率因数校正功能的三相AC-DC非接触供电系统，其特征
在于，所述交流电源uA1与桥式连接的整流二极管DA5~DA8相连接，滤波电感LAH与整流二极管
DA5~DA8串联连接，滤波电容CAH与整流二极管DA5~DA8并联连接，滤波电感LAH与桥式连接的开
关管SA1~SA4相连接，开关管SA1~SA4与原边线圈LAP相连接，原边线圈LAP与副边线圈LAS通过磁
感应相连接，副边线圈LAS与桥式连接的二极管D1~D2和电容C1~C2相连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成虎，张秋慧，黄明明，王楠，陈素霞，黄全振，周诗洁，刘玉平，何家梅，瓮嘉民，李柏松，袁勋，贾贞贞，张菲菲，刘磊，吴洪波，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：新型
国别省市：河南;41