一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统及方法，该系统包括定子线圈、动子磁体、无线电能接收线圈、发射变流装置和接收变流装置；定子线圈和发射变流装置设置于固定设备上，动子磁体、无线电能接收线圈和接收变流装置设置于运动设备上，动子磁体和无线电能接收线圈间隔排布设置并与定子线圈相对应；动子磁体用于根据定子线圈上的低频电流通过电磁感应原理产生推进力以推进运动设备运动；接收变流装置用于滤除无线电能接收线圈感应出的低频电压，并对无线电能接收线圈感应出的高频电压进行处理得到滤波后的直流电压为运动设备供电。本发明专利技术能够解决现有的高速磁悬浮列车供电成本高的技术问题。悬浮列车供电成本高的技术问题。悬浮列车供电成本高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统及方法


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，尤其涉及一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统及方法。

技术介绍

[0002]高速磁悬浮列车通常采用直线同步电机和磁悬浮技术实现列车与轨道的无接触牵引运行，磁悬浮列车的供电问题成为制约高速磁浮列车的关键难题。目前的供电方式为重新铺设一套无线电能传输用的专用线圈，但是会额外增加系统成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统及方法，能够解决现有的高速磁悬浮列车供电成本高的技术问题。
[0004]本专利技术的一方面，提供了一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统，所述系统包括定子线圈、动子磁体、无线电能接收线圈、发射变流装置和接收变流装置；所述定子线圈和所述发射变流装置设置于固定设备上，所述定子线圈和所述发射变流装置连接，所述动子磁体、所述无线电能接收线圈和所述接收变流装置设置于运动设备上，所述无线电能接收线圈和所述接收变流装置连接，所述动子磁体和所述无线电能接收线圈间隔排布设置并与所述定子线圈相对应；
[0005]所述发射变流装置用于产生低频电流和高频电流，并对低频电流和高频电流进行耦合，输出耦合后的低频电流和高频电流至所述定子线圈；
[0006]所述定子线圈用于接收耦合后的低频电流和高频电流；
[0007]所述动子磁体用于根据所述定子线圈上的低频电流通过电磁感应原理产生推进力以推进运动设备运动；
[0008]所述无线电能接收线圈用于根据所述定子线圈上的低频电流和高频电流感应出低频电压和高频电压；
[0009]所述接收变流装置用于滤除所述无线电能接收线圈感应出的低频电压，并对所述无线电能接收线圈感应出的高频电压进行处理得到滤波后的直流电压为运动设备供电。
[0010]优选的，所述发射变流装置包括高频变流器、推进变流器、第一变压器和第二变压器，所述高频变流器用于产生高频电流，所述推进变流器用于产生低频电流，所述第一变压器的输入端与所述高频变流器的输出端相连，所述第二变压器的输入端与所述推进变流器的输出端相连，所述第一变压器的输出端与所述第二变压器的输出端并联连接，所述第一变压器和所述第二变压器用于对低频电流和高频电流进行耦合，并输出耦合后的低频电流和高频电流至所述定子线圈。
[0011]优选的，所述接收变流装置包括电容补偿选频器、整流器和支撑电容，所述电容补偿选频器的输入端与所述无线电能接收线圈相连，输出端与所述整流器的输入端相连，所述支撑电容的输入端与所述整流器的输出端相连，输出端与运动设备相连，所述电容补偿
选频器用于滤除所述无线电能接收线圈感应出的低频电压，所述整流器用于将所述无线电能接收线圈感应出的高频电压转化为直流电压，所述支撑电容用于对直流电压进行滤波得到滤波后的直流电压。
[0012]优选的，所述整流器为可控整流器或二极管不控整流器。
[0013]优选的，所述接收变流装置还包括电压传感器，所述电压传感器与所述支撑电容并联连接，所述电压传感器用于将测量的电压反馈给所述高频变流器进行比例积分调节，以调整所述高频变流器产生高频电流的大小。
[0014]优选的，所述定子线圈与所述无线电能接收线圈相互平行，且两者的中心线对齐，所述定子线圈的宽度与所述无线电能接收线圈的宽度相同。
[0015]优选的，所述动子磁体为永磁体、超导磁体或电励磁。
[0016]优选的，所述无线电能接收线圈中设有磁芯。
[0017]本专利技术的另一方面，提供了一种高速直线推进和无线电能传输兼用的方法，所述方法包括：
[0018]发射变流装置产生低频电流和高频电流，并对低频电流和高频电流进行耦合，输出耦合后的低频电流和高频电流至定子线圈；
[0019]定子线圈接收耦合后的低频电流和高频电流；
[0020]动子磁体根据定子线圈上的低频电流通过电磁感应原理产生推进力以推进运动设备运动；
[0021]无线电能接收线圈根据定子线圈上的低频电流和高频电流感应出低频电压和高频电压；
[0022]接收变流装置滤除无线电能接收线圈感应出的低频电压，并对无线电能接收线圈感应出的高频电压进行处理得到滤波后的直流电压为运动设备供电；
[0023]其中，定子线圈和发射变流装置设置于固定设备上，动子磁体、无线电能接收线圈和接收变流装置设置于运动设备上，动子磁体和无线电能接收线圈间隔排布设置并与定子线圈相对应。
[0024]优选的，该方法还包括：电压传感器测量接收变流装置输出端的电压并反馈至发射变流装置进行比例积分调节，以调整所产生的高频电流的大小。
[0025]应用本专利技术的技术方案，在定子线圈中通入满足牵引需求的低频电流并叠加满足无线电能传输的高频电流，同时，在运动设备上设置间隔排布的动子磁体和无线电能接收线圈，通过各自电路选频利用电磁能量，既能满足正常电磁推进的需求，又具有无线电能传输的功能。
附图说明
[0026]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1示出了根据本专利技术一种实施例的高速直线推进和无线电能传输兼用的系统示意图；
[0028]图2示出了根据本专利技术一种实施例的定子线圈、动子磁体和无线电能接收线圈的结构布置图；
[0029]图3示出了根据本专利技术一种实施例的发射变流装置的结构示意图；
[0030]图4示出了根据本专利技术一种实施例的高频变流器和推进变流器各自的电流；
[0031]图5示出了根据本专利技术一种实施例的高频变流器和推进变流器耦合后的电流；
[0032]图6示出了根据本专利技术一种实施例的接收变流装置的结构示意图；
[0033]图7示出了根据本专利技术一种实施例的通过电容补偿选频器选频后的电压；
[0034]图8示出了根据本专利技术一种实施例的高速直线推进和无线电能传输兼用的方法的流程图。
[0035]附图标记说明
[0036]10、定子线圈；
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20、动子磁体；
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30、无线电能接收线圈；
[0037]40、发射变流装置；
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41、高频变流器；
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42、推进变流器；
[0038]43、第一变压器；
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44、第二变压器；
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50、接收变流装置；
[0039]51、电容补偿选频器；
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52、整流器；
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53、支撑电容；
[0040]54、电压传感器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统，其特征在于，所述系统包括定子线圈(10)、动子磁体(20)、无线电能接收线圈(30)、发射变流装置(40)和接收变流装置(50)；所述定子线圈(10)和所述发射变流装置(40)设置于固定设备上，所述定子线圈(10)和所述发射变流装置(40)连接，所述动子磁体(20)、所述无线电能接收线圈(30)和所述接收变流装置(50)设置于运动设备上，所述无线电能接收线圈(30)和所述接收变流装置(50)连接，所述动子磁体(20)和所述无线电能接收线圈(30)间隔排布设置并与所述定子线圈(10)相对应；所述发射变流装置(40)用于产生低频电流和高频电流，并对低频电流和高频电流进行耦合，输出耦合后的低频电流和高频电流至所述定子线圈(10)；所述定子线圈(10)用于接收耦合后的低频电流和高频电流；所述动子磁体(20)用于根据所述定子线圈(10)上的低频电流通过电磁感应原理产生推进力以推进运动设备运动；所述无线电能接收线圈(30)用于根据所述定子线圈(10)上的低频电流和高频电流感应出低频电压和高频电压；所述接收变流装置(50)用于滤除所述无线电能接收线圈(30)感应出的低频电压，并对所述无线电能接收线圈(30)感应出的高频电压进行处理得到滤波后的直流电压为运动设备供电。2.根据权利要求1所述的一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统，其特征在于，所述发射变流装置(40)包括高频变流器(41)、推进变流器(42)、第一变压器(43)和第二变压器(44)，所述高频变流器(41)用于产生高频电流，所述推进变流器(42)用于产生低频电流，所述第一变压器(43)的输入端与所述高频变流器(41)的输出端相连，所述第二变压器(44)的输入端与所述推进变流器(42)的输出端相连，所述第一变压器(43)的输出端与所述第二变压器(44)的输出端并联连接，所述第一变压器(43)和所述第二变压器(44)用于对低频电流和高频电流进行耦合，并输出耦合后的低频电流和高频电流至所述定子线圈(10)。3.根据权利要求2所述的一种高速直线推进和无线电能传输兼用的系统，其特征在于，所述接收变流装置(50)包括电容补偿选频器(51)、整流器(52)和支撑电容(53)，所述电容补偿选频器(51)的输入端与所述无线电能接收线圈(30)相连，输出端与所述整流器(52)的输入端相连，所述支撑电容(53)的输入端与所述整流器(52)的输出端相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志华，毛凯，蔡华，闫少强，李秋君，周皓楠，李萍，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：