非接触式大功率电池充电系统技术方案

本申请提供了一种非接触式大功率电池充电系统，包括：预充电回路、高频逆变器、原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈、副边补偿电路、高频整流器、Boost电路以及电池组，其中：所述预充电回路与直流母线连接，所述预充电回路包括第一开关、第二开关以及与所述第一开关串联的第一电阻；所述预充电回路并联有第一电容；所述高频整流器并联有第二电容以及第二电阻；所述Boost电路并联有第三电容，所述电池组串联有第三开关。上述系统能够适用于轨道交通供电。

Contactless high power battery charging system

【技术实现步骤摘要】
非接触式大功率电池充电系统
本技术涉及轨道交通
，更具体的说是涉及一种非接触式大功率电池充电系统。
技术介绍
非接触电能传输技术依托着不断发展的半导体技术正在改变着人们的科研以及生活，当非接触电能传输技术应用于轨道交通供电时，能够解决易受环境影响、易产生摩擦损耗的问题，具有环境适应性强、使用寿命长、供电质量安全可靠的特点。但是，目前并没有一种适用于轨道交通供电的非接触式电能传输系统。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种非接触式大功率电池充电系统。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种非接触式大功率电池充电系统，包括：预充电回路、高频逆变器、原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈、副边补偿电路、高频整流器、Boost电路以及电池组，其中：所述预充电回路与直流母线连接，所述预充电回路包括第一开关、第二开关以及与所述第一开关串联的第一电阻；所述预充电回路并联有第一电容；所述高频整流器并联有第二电容以及第二电阻；所述Boost电路并联有第三电容，所述电池组串联有第三开关。可选地，所述高频逆变器的个数为(N+1)，所述原边补偿电路的个数为(N+1)，所述原边发射线圈的个数为a(N+1)，所述系统还包括a(N+1)个第四开关，其中，N为列车节数；a为大于等于1的整数，用于指示一个高频逆变器控制的原边发射线圈的数量。可选地，所述高频逆变器由全控逆变桥组成。可选地，所述全控逆变桥为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金氧半场效晶体管MOSFET。可选地，所述原边补偿电路由第一电感以及第四电容组成，其中，所述第一电感与所述高频逆变器串联，所述第四电容与所述高频逆变器并联。可选地，所述Boost电路由开关管、二极管、第二电感与第五电容组成。可选地，所述副边接收线圈的个数为M，所述M为大于等于1的整数。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术提供了一种非接触式大功率电池充电系统，包括：预充电回路、高频逆变器、原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈、副边补偿电路、高频整流器、Boost电路以及电池组，其中：所述预充电回路与直流母线连接，所述预充电回路包括第一开关、第二开关以及与所述第一开关串联的第一电阻；所述预充电回路并联有第一电容；所述高频整流器并联有第二电容以及第二电阻；所述Boost电路并联有第三电容，所述电池组串联有第三开关。上述系统能够适用于轨道交通供电。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术提供的一种非接触式大功率电池充电系统的结构示意图；图2为本技术提供的另一种非接触式大功率电池充电系统的结构示意图；图3为本技术提供的占空比脉冲变化示意图；图4为本技术提供的单条无线电能传输支路结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图1所示，图1为本技术提供的一种非接触式大功率电池充电系统的结构示意图，该系统包括：预充电回路11、高频逆变器12、原边补偿电路13、原边发射线圈14、副边接收线圈15、副边补偿电路16、高频整流器17、Boost电路18以及电池组EO，其中：所述预充电回路与直流母线连接，所述预充电回路包括第一开关KC1、第二开关KC2以及与所述第一开关KC1串联的第一电阻RC；所述预充电回路并联有第一电容CH；所述高频整流器R并联有第二电容CR以及第二电阻RR；所述Boost电路并联有第三电容CO，所述电池组EO串联有第三开关KO。考虑到单个线圈给列车供电时，传输功率过低的问题，于是在一个供电分段区内采用多线圈供电的方式，每个供电分段区共用一个预充电回路，根据列车节数N来制定非接触式大功率电池充电系统，这种情况下，所述高频逆变器的个数为(N+1)，所述原边补偿电路的个数为(N+1)，所述原边发射线圈的个数为a(N+1)，所述系统还包括a(N+1)个第四开关，其中，N为列车节数；a为大于等于1的整数，用于指示一个高频逆变器控制的原边发射线圈的数量。示例如：当N为3时，a为2时，图2为本技术提供的另一种非接触式大功率电池充电系统的结构示意图，该系统包括：一个预充电回路，通过预充电回路连接在直连母线上的4个高频逆变器(即图2中所示的高频逆变器H1、高频逆变器H2、高频逆变器H3、高频逆变器H4)，4个原边补偿电路(即图2中所示的原边补偿电路1、原边补偿电路2、原边补偿电路3、原边补偿电路4)，8个第四开关(即图2中所示的K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8)，8个原边发射线圈(即图2中所示的原边发射线圈1、原边发射线圈2、原边发射线圈3、原边发射线圈4、原边发射线圈5、原边发射线圈6、原边发射线圈7、原边发射线圈8)，以及，在列车上配置的接收装置。需要说明的是，在本申请中，每节列车配置一组接收装置。每组接收装置由副边接收线圈、副边补偿电路、高频整流器以及Boost电路构成。副边接收线圈安放在列车下方，与原边发射线圈平行。Boost电路能够根据实际情况或者电池的需要调节系统输出电压。考虑N为3的情况，在一个供电分段区内列车静止时，图2所示的非接触式大功率电池充电系统工作方式如下：地面上的直流母线给整个非接触式大功率电池充电系统提供电能，在非接触式大功率电池充电系统启动前，列车处于起始位置，预充电回路中的KC1闭合，电能经过RC给非接触式大功率电池充电系统供电。由于RC的阻值较大，所以此时流经非接触式大功率电池充电系统的电流非常小，高频逆变器前的CH开始缓慢充电。同时，高频逆变器以窄占空比脉冲(＜10％)开始运行，并且占空比随着时间逐渐变大至50％。此时K1至K3闭合，直流电经由高频逆变器变为高频交流方波，再通过原边补偿电路到达原边发射线圈，激发出高频磁场。接收装置1至接收装置3中的接收线圈位于发射线圈所激发的磁场范围内时，感应出高频交流电并通过副边补偿电路与高频整流器变为直流电能。此时，KO保持关断，电池被断路，Boost电路后的CO缓慢充电。当非接触式大功率电池充电系统中的CO充电完成时，即检测到Boost电路后的CO上的电压到达某个阈值以后，通过控制预充电回路，闭合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式大功率电池充电系统，其特征在于，包括：/n预充电回路、高频逆变器、原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈、副边补偿电路、高频整流器、Boost电路以及电池组，其中：/n所述预充电回路与直流母线连接，所述预充电回路包括第一开关、第二开关以及与所述第一开关串联的第一电阻；所述预充电回路并联有第一电容；/n所述高频整流器并联有第二电容以及第二电阻；/n所述Boost电路并联有第三电容，所述电池组串联有第三开关。/n

【技术特征摘要】
1.一种非接触式大功率电池充电系统，其特征在于，包括：
预充电回路、高频逆变器、原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈、副边补偿电路、高频整流器、Boost电路以及电池组，其中：
所述预充电回路与直流母线连接，所述预充电回路包括第一开关、第二开关以及与所述第一开关串联的第一电阻；所述预充电回路并联有第一电容；
所述高频整流器并联有第二电容以及第二电阻；
所述Boost电路并联有第三电容，所述电池组串联有第三开关。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高频逆变器的个数为(N+1)，所述原边补偿电路的个数为(N+1)，所述原边发射线圈的个数为a(N+1)，所述系统还包括a(N+1)个第四开关，其中，N为列车节数；a为大于等于1的整数，用于指示一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华东，罗剑波，乐文韬，罗文广，许倍倍，周凌波，杨德勇，周振邦，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43