一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，属于无线感应电能传输领域；其包括顺次连接的直流电源E、高频三相逆变器H、谐振单元、初级补偿电容、电磁耦合机构、次级补偿电容、整流滤波电路K和负载R，所述电磁耦合机构包括发送机构和接收机构，所述发送机构包括平板磁芯F1和设置在平板磁芯F1上的发射线圈，所述接收机构包括平板磁芯F2和设置在平板磁芯F2底端的双拾取接收线圈，所述双拾取接收线圈的长度为发射线圈长度的1.5倍；本发明专利技术通过优化接收线圈与发射线圈的长度比，采用双拾取接收线圈，使得系统的感应电压波动达到最小，系统输出电压恒定，大大提高系统的输出功率。

A dual pickup three phase dynamic radio energy transmission system with constant output voltage

The invention discloses a double-pickup three-phase dynamic radio power transmission system with constant output voltage, which belongs to the field of wireless inductive power transmission, and comprises a sequentially connected DC power supply E, a high-frequency three-phase inverter H, a resonant unit, a primary compensation capacitor, an electromagnetic coupling mechanism, a secondary compensation capacitor, a rectifying and filtering circuit K and a rectifying and filtering circuit K. Load R. The electromagnetic coupling mechanism comprises a transmitting mechanism and a receiving mechanism. The transmitting mechanism comprises a flat magnetic core F1 and a transmitting coil arranged on the flat magnetic core F1. The receiving mechanism comprises a flat magnetic core F2 and a double pickup receiving coil arranged at the bottom of the flat magnetic core F2. The length of the double pickup receiving coil is a transmitting coil. By optimizing the length ratio of the receiving coil to the transmitting coil and adopting the double pickup receiving coil, the induction voltage fluctuation of the system is minimized, the output voltage of the system is constant, and the output power of the system is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统
本专利技术属于无线感应电能传输领域，尤其是一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统。
技术介绍
感应电能传输技术已应用于轨道交通列车、电动汽车等大功率设备供电中，与传统通过导线直接物理接触的电能传输技术相比，感应电能传输技术工作过程中不存在接触火花、漏电、受雨雪尘土影响等问题，有效提高了供电安全性和可靠性，该技术已经广泛运用于内置式医疗装置、消费电子产品、照明和电动汽车等领域。感应电能传输系统的工作原理为：工频交流电经过整流器整流成直流电，直流电在高频逆变器作用下变换成高频的交流电，高频的交流电在初级线圈上激发高频磁场；与初级线圈并不直接接触的次级能量拾取线圈耦合高频磁场感应出同频交变电压，经过次级电路的电能变换装置变换成负载所需的电能形式供给负载，实现能量的非接触式传输。现有技术中保证无线电能传输系统输出恒定有多种方式，其中最接近的现有技术为专利号：CN201711038905.8的一种输出电压恒定的三相动态无线电能传输系统，其通过相邻两发射线圈的重叠，使得所有发射线圈与接收线圈的互感和的波动达到最小，从而使系统的输出电压的波动达到最小，保证系统的输出电压恒定；该专利虽然能保证系统的输出电压恒定，但是其采用单拾取方式，原边线圈相互重叠，原边线圈之间的互感较大，无功交换多，输出功率小；因此需要一种能保证输出电压恒定的同时还能提高系统的输出功率的无线电能传输系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：本专利技术提供了一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统解决现有的无线感应电能传输系统在移动状态下输出电压波动大的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，包括顺次连接的直流电源E、高频三相逆变器H、谐振单元、初级补偿电容、电磁耦合机构、次级补偿电容、整流滤波电路K和负载R，所述电磁耦合机构包括发送机构和接收机构，所述发送机构包括平板磁芯F1和设置在平板磁芯F1上的发射线圈，所述接收机构包括平板磁芯F2和设置在平板磁芯F2底端的双拾取接收线圈，所述双拾取接收线圈的长度为发射线圈长度的1.5倍。优选地，所述双拾取接收线圈包括紧密设置的接收线圈S1和接收线圈S2，所述接收线圈S1和接收线圈S2同名端反向串联。优选地，所述双拾取接收线圈与发射线圈宽度相等。优选地，所述发射线圈包括发射线圈A1、发射线圈B1、发射线圈C1、发射线圈A2、发射线圈B2和发射线圈C2，相邻两发射线圈相互紧靠；发射线圈A1接入高频三相逆变器H的A相，发射线圈B1接入高频三相逆变器H的B相，发射线圈C1接入高频三相逆变器H的C相。优选地，所述谐振单元包括谐振电感LPA、谐振电感LPB、谐振电感LPC、谐振电容CPA、谐振电容CPB和谐振电容CPC；初级补偿电容包括初级补偿电容CTA、初级补偿电容CTB和初级补偿电容CTC，次级补偿电容包括次级补偿电容CS1和次级补偿电容CS2；高频三相逆变器H的A相输出端依次通过谐振电感LPA、补偿电容CTA与发射线圈A1即发射线圈LTA相连，线圈LTA另一端与直流电源E负极相连，谐振电容CPA并联在补偿电容CTA和发射线圈LTA两端；高频三相逆变器H的B相输出端依次通过谐振电感LPB、补偿电容CTB与发射线圈B1即发射线圈LTB相连，线圈LTB另一端与直流电源E负极相连，谐振电容CPB并联在补偿电容CTB和发射线圈LTB两端；高频三相逆变器H的C相输出端依次通过谐振电感LPC、补偿电容CTC与发射线圈C1即发射线圈LTC相连，线圈LTC另一端与直流电源E负极相连，谐振电容CPC并联在补偿电容CTC和发射线圈LTC两端；接收线圈S1即接收线圈LS1的同名端通过次级补偿电容CS1与整流滤波电路K一输入端相连，接收线圈S2即接收线圈LS2的同名端通过次级补偿电容CS2与整流滤波电路K另一输入端相连，接收线圈LS1另一端与接收线圈LS2另一端相连，整流滤波电路K输出端连接负载R。优选地，所述双拾取接收线圈总感应电压计算如下：其中，表示高频三相逆变器H输出A相相电压，MAS1表示A相发射线圈对接收线圈LS1的互感，MBS1表示B相发射线圈对接收线圈LS1的互感，MCS1表示C相发射线圈对接收线圈LS1的互感，MAS2表示A相发射线圈对接收线圈LS2的互感，MBS2表示B相发射线圈对接收线圈LS2的互感，MCS2表示C相发射线圈对接收线圈LS2的互感，LPA表示谐振电感。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过优化接收线圈与发射线圈的长度比，平板磁芯F1、发射线圈和双拾取接收线圈位置合理设置，使得系统的感应电压波动达到最小，系统输出电压恒定；2.本专利技术结构简单，只需优化设计接收线圈的结构，无需控制电路，没有复杂的控制策略，系统方便实施并且可靠性高；3.本专利技术采用双拾取线圈结构，增加了系统输出功率，最高达93％；4.本专利技术的系统不受接收线圈位置的影响，在轨道任意位置都能够输出相同的电压，可以实现动态感应电能传输。5.本专利技术的初级线圈没有相互重叠，初级线圈之间的互感较小，无功交换更少，系统效率高，输出功率大。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的电路结构示意图；图2是本专利技术的结构示意图；图3是本专利技术的等效电路图；图4是本专利技术的不同拾取线圈长度的互感和取值图；图5是本专利技术的不同拾取线圈长度互感和方差图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，解决的技术问题：无线感应电能传输系统在移动状态下输出电压波动大；达到的技术效果：原边线圈没有相互重叠，原边线圈之间的互感较小，无功交换更少，系统效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，包括顺次连接的直流电源E、高频三相逆变器H、谐振单元、初级补偿电容、电磁耦合机构、次级补偿电容、整流滤波电路K和负载R，所述电磁耦合机构包括发送机构和接收机构，其特征在于：所述发送机构包括平板磁芯F1和设置在平板磁芯F1上的发射线圈，所述接收机构包括平板磁芯F2和设置在平板磁芯F2底端的双拾取接收线圈，所述双拾取接收线圈的长度为发射线圈长度的1.5倍。

【技术特征摘要】
1.一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，包括顺次连接的直流电源E、高频三相逆变器H、谐振单元、初级补偿电容、电磁耦合机构、次级补偿电容、整流滤波电路K和负载R，所述电磁耦合机构包括发送机构和接收机构，其特征在于：所述发送机构包括平板磁芯F1和设置在平板磁芯F1上的发射线圈，所述接收机构包括平板磁芯F2和设置在平板磁芯F2底端的双拾取接收线圈，所述双拾取接收线圈的长度为发射线圈长度的1.5倍。2.根据权利要求1所述的一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，其特征在于：所述双拾取接收线圈包括紧密设置的接收线圈S1和接收线圈S2，所述接收线圈S1和接收线圈S2同名端反向串联。3.根据权利要求2所述的一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，其特征在于：所述双拾取接收线圈与发射线圈宽度相等。4.根据权利要求2所述的一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，其特征在于：所述发射线圈包括发射线圈A1、发射线圈B1、发射线圈C1、发射线圈A2、发射线圈B2和发射线圈C2，相邻两发射线圈相互紧靠；发射线圈A1接入高频三相逆变器H的A相，发射线圈B1接入高频三相逆变器H的B相，发射线圈C1接入高频三相逆变器H的C相。5.根据权利要求4所述的一种输出电压恒定的双拾取三相动态无线电能传输系统，其特征在于：所述谐振单元包括谐振电感LPA、谐振电感LPB、谐振电感LPC、谐振电容CPA、谐振电容CPB和谐振电容CPC；初级补偿电容包括初级补偿电容CTA、初级补偿电容CTB和初级补偿电容CTC，次级补偿电容包括次级补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：符玲，李宏超，何正友，周坤卓，麦瑞坤，高仕斌，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51