一种基于LCCL的非接触式电轨装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于LCCL的非接触式电轨装置，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；电能转换器与市电电源电连接；发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；负载、输出整流电路、LC谐振网络和接收线圈依次电连接；多个运输设备的接收线圈均匀分布在发射线圈的上方，且位于发射线圈产生的高频磁场内。解决了现有的非接触式电能传输方式存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。

A non-contact rail device based on LCCL

【技术实现步骤摘要】
一种基于LCCL的非接触式电轨装置
本申请涉及电能传输
，尤其涉及一种基于LCCL的非接触式电轨装置。
技术介绍
随着各类电子电气设备的快速普及和发展，在现代工程尤其是自动化、厂矿等生产线场所，广泛使用沿导轨运输设备运送原料，提高生产效率。目前的沿导轨运输设备常用的移动供电方式有四种：蓄电池供电、挂缆小车供电、拖链系统供电、安全滑触线供电。但是以上四种直接接触式供电方式存在体积大、运行速度低和行程受限等缺陷，并且存在接触火花和电缆裸露导致存在安全隐患的问题，因此，研究非接触式供电的沿导轨运输设备，显得尤为重要。非接触式电能传输技术作为一种具有安全、便捷、灵活、可靠等优势的新型供电方式，将其运用于沿导轨运输设备，能够克服直接接触式供电方式的不足。目前应用于沿导轨运输设备的非接触电能传输技术为采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，并且是单发射线圈对单接收线圈的传输方式，但是电能传输效率较低，且LC谐振电路的结构单一，工作频点具有局限性，电能传输稳定性较差。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于LCCL的非接触式电轨装置，用于解决现有的非接触式电能传输方式采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，和单发射线圈对单接收线圈的传输方式，存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。有鉴于此，本申请提供了一种基于LCCL的非接触式电轨装置，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；所述运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；所述能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；所述电能转换器与所述市电电源电连接；所述发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；所述发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；所述负载、所述输出整流电路、所述LC谐振网络和所述接收线圈依次电连接；所述多个运输设备的所述接收线圈均匀分布在所述发射线圈的上方，且位于所述发射线圈产生的高频磁场内。可选的，所述电能转换器包括：依次电连接的有源功率因数校正电路、所述功率全桥LCCL谐振电路和DSP控制器。可选的，所述功率全桥LCCL谐振电路包括功率全桥逆变电路和LCCL谐振网络。可选的，所述功率全桥逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一反馈二极管、第二反馈二极管、第三反馈二极管和第四反馈二极管；所述第一反馈二极管与所述第一开关管的集电极、发射极并联；所述第二反馈二极管与所述第二开关管的集电极、发射极并联；所述第三反馈二极管与所述第三开关管的集电极、发射极并联；所述第四反馈二极管与所述第四开关管的集电极、发射极并联。可选的，所述LCCL谐振网络包括：串联谐振电感Ls、并联谐振电容Cp、串联谐振电容Cs和发射线圈电感Lt；所述串联谐振电感Ls的一端与所述功率全桥逆变电路的一个输出端连接；所述串联谐振电感Ls的另一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；所述并联谐振电容Cp的另一端与所述功率全桥逆变电路的另一个输出端连接；所述发射线圈电感Lt的一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；所述发射线圈电感Lt的另一端与串联谐振电容Cs的一端连接；所述串联谐振电容Cs的另一端与并联谐振电容Cp的另一端连接。可选的，所述LCCL谐振网络的参数关系表达式为：f1＝f2，其中，发射线圈电感Lt的电感量根据导轨大小确定，串联谐振电感Ls根据功率要求和发射线圈电感Lt确定，且Ls＝αLt，(0＜α＜1)，并联谐振电容Cp根据串联谐振电感Ls确定，且串联谐振电容Cs根据发射线圈电感Lt和并联谐振电容Cp确定，且可选的，所述LC谐振网络包括接收线圈电感Lr和接收端串联谐振电容Cr；所述接收线圈电感Lr的一端与所述接收端串联谐振电容Cr的一端连接；所述接收线圈电感Lr的另一端与所述输出整流电路的一个输入端连接；所述接收端串联谐振电容Cr的另一端与输出整流电路的另一个输入端连接；所述LC谐振网络的参数关系表达式为：fr＝f1＝f2。可选的，所述发射线圈电流恒定，可对多个相同的运输设备进行恒功率电能传输，所述发射线圈的反射阻抗Zref与多个相同的运输设备的等效阻抗Zr以及发射线圈电流It满足的关系表达式为：Lr＝Lr1＝…＝Lrn；Cr＝Cr1＝…＝Crn；RL＝RL1＝…＝RLn；ω＝ωs＝ω1＝2πf1；其中，Zr为接收端的等效阻抗，Zref为反射阻抗，Vinv为输入电压，Iinv为输入电流，It为发射线圈电流，n为运输设备的数量，Lr,Lr1…Lrn为每个运输设备的接收线圈电感，Cr,Cr1…Crn为每个运输设备的谐振电容，RL,RL1…RLn为每个运输设备的负载，M为线圈间的互感值。可选的，所述输出整流电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；所述第一整流二极管与所述第三整流二极管串联；所述第二整流二极管与所述第四整流二极管串联后与所述第一整流二极管、所述第三整流二极管并联。可选的，所述输出整流电路还包括滤波电容C0；所述滤波电容C0与所述第二整流二极管、所述第四整流二极管并联。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请中提供的一种基于LCCL的非接触式电轨装置，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；电能转换器与市电电源电连接；发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；负载、输出整流电路、LC谐振网络和接收线圈依次电连接；多个运输设备的接收线圈均匀分布在发射线圈的上方，且位于发射线圈产生的高频磁场内。本申请提供的基于LCCL的非接触式电轨装置，具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器与多个运输设备之间采用谐振式非接触电能传输方式，市电电源的市电经过具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器变换为高频交流电能，通过发射线圈发送，运输设备内由接收线圈接收电能，经能量变换模块为负载或电机可用的直流电能；本申请的装置采用单个发射线圈对多个接收线圈供电，将多个电感相同的接收线圈均匀分布在发射线圈的上方，令接收线圈处于发射线圈产生的高频磁场之中，从而进行非接触式电能传输，发射线圈嵌于导轨之中形成电轨，实现均匀分布在电轨上的多台运输设备同时工作，解决了现有的非接触式电能传输方式采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，和单发射线圈对单接收线圈的传输方式，存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；/n所述运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；/n所述能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；/n所述电能转换器与所述市电电源电连接；/n所述发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；/n所述发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；/n所述负载、所述输出整流电路、所述LC谐振网络和所述接收线圈依次电连接；/n所述多个运输设备的所述接收线圈均匀分布在所述发射线圈的上方，且位于所述发射线圈产生的高频磁场内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；
所述运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；
所述能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；
所述电能转换器与所述市电电源电连接；
所述发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；
所述发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；
所述负载、所述输出整流电路、所述LC谐振网络和所述接收线圈依次电连接；
所述多个运输设备的所述接收线圈均匀分布在所述发射线圈的上方，且位于所述发射线圈产生的高频磁场内。


2.根据权利要求1所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述电能转换器包括：依次电连接的有源功率因数校正电路、所述功率全桥LCCL谐振电路和DSP控制器。


3.根据权利要求2所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述功率全桥LCCL谐振电路包括功率全桥逆变电路和LCCL谐振网络。


4.根据权利要求3所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述功率全桥逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一反馈二极管、第二反馈二极管、第三反馈二极管和第四反馈二极管；
所述第一反馈二极管与所述第一开关管的集电极、发射极并联；
所述第二反馈二极管与所述第二开关管的集电极、发射极并联；
所述第三反馈二极管与所述第三开关管的集电极、发射极并联；
所述第四反馈二极管与所述第四开关管的集电极、发射极并联。


5.根据权利要求3所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述LCCL谐振网络包括：串联谐振电感Ls、并联谐振电容Cp、串联谐振电容Cs和发射线圈电感Lt；
所述串联谐振电感Ls的一端与所述功率全桥逆变电路的一个输出端连接；
所述串联谐振电感Ls的另一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；
所述并联谐振电容Cp的另一端与所述功率全桥逆变电路的另一个输出端连接；
所述发射线圈电感Lt的一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；
所述发射线圈电感Lt的另一端与串联谐振电容Cs的一端连接；
所述串联谐振电容Cs的另一端与并联谐振电容Cp的另一端连接。


6.根据权利要求5所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述LCCL谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志忠，赖昌浩，李优新，李学易，霍嘉权，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44