一种多级感应电场式无线电能传输系统、方法及轨道车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种多级感应电场式无线电能传输系统、方法及轨道车辆，包括：电源及至少一个双边CL补偿拓扑电路；电源通过双边CL补偿拓扑电路将电能逐级传递至各负载，各负载间恒压输出且互不影响。可实现单电源多负载同时进行无线供电，无需线缆连接，有效避免了传统有线供电方式带来的线缆磨损、插头脱落等问题。插头脱落等问题。插头脱落等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多级感应电场式无线电能传输系统、方法及轨道车辆


[0001]本专利技术属于无线供电
，具体涉及一种多级感应电场式无线电能传输系统、方法及轨道车辆。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术借助空间中的能量载体(如电场、磁场、微波、电磁波等)，将电能由电源侧传递至负载侧，主要分为磁场感应式(Inductive Power Transfer,IPT)和电场感应式(Capacitive Power Transfer,CPT)无线供电技术。其中，电场感应式无线电能传输技术以其耦合机构简易轻薄、抗金属干扰性强和电磁干扰小等优点受到国内外科研团队的广泛关注，利用CPT技术可解决传统有线电能传输设备的诸多弊端，如机械磨损、接触火花等，使人类应用电能的方式更加灵活。
[0004]电控空气制动(ECP)技术可有效解决重载列车制动过程中车辆碰撞挤压，车钩折断的问题。电控空气制动(ECP)技术需要一根贯通列车全长的电缆作为列车电力总线，为每辆货运车厢的制动控制器供电。然而，重载列车的货运车厢节数多导致传输线路距离长，且由于火车上下颠簸，极易造成线缆磨损和插头脱落，严重时甚至导致火车停运。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种多级感应电场式无线电能传输系统、方法及轨道车辆，本专利技术实现单电源多负载同时进行无线供电，无需线缆连接，有效避免了传统有线供电方式带来的线缆磨损、插头脱落等问题。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，公开了一种多级感应电场式无线电能传输系统，包括：
[0008]电源及至少一个双边CL补偿拓扑电路；
[0009]电源通过双边CL补偿拓扑电路将电能逐级传递至各负载，各负载间恒压输出且互不影响。
[0010]作为进一步的技术方案，每一双边CL补偿拓扑电路包括原边LC谐振电路及副边LC谐振电路，所述原边LC谐振电路及副边LC谐振电路分别位于相邻车厢中。
[0011]作为进一步的技术方案，所述电源连接至原边LC谐振电路，经过逆变器和原边CL谐振电路产生高压交流电，通过安装在动力车厢尾部的单极型耦合极板传输至下一级货运车厢前端的拾取机构。
[0012]作为进一步的技术方案，所述电源及与电源相连的逆变器和原边CL谐振电路位于列车的首端动力车厢。
[0013]作为进一步的技术方案，所述双边CL补偿拓扑电路输出电压只与补偿元件参数有关，不受负载阻值和耦合电容变化影响，可等效为下一节车厢的输入电压，此电压经过次级
CL补偿电路升压后，通过货运车厢尾部的发射机构将电能传递至下一节车厢，进行整条列车的电能供应。
[0014]作为进一步的技术方案，所述双边CL补偿拓扑电路车体挂钩和铁轨实现回流。
[0015]作为进一步的技术方案，相邻车厢之间的单极型耦合极板及拾取机构构成耦合机构。
[0016]第二方面，公开了一种多级感应电场式无线电能传输方法，包括：
[0017]通过双边CL补偿拓扑电路将电能逐级传递至各负载，各负载间恒压输出且互不影响；
[0018]其中，双边CL补偿拓扑电路输出电压只与补偿元件参数有关，不受负载阻值和耦合电容变化影响，可等效为下一节车厢的输入电压，此电压经过次级CL补偿电路升压后，通过货运车厢尾部的发射机构将电能传递至下一节车厢，进行整条列车的电能供应。
[0019]第三方面，公开了一种轨道车辆，所述轨道车辆上采用上述多级感应电场式无线电能传输系统或方法，进行整条列车的电能供应。
[0020]作为进一步的技术方案，轨道车辆中各负载电压恒定，且前一级电路的负载电压作为后一级电路的输入电压，各级负载输出功率只与等效负载阻抗有关，各级电路之间互不影响，且输出特性与相邻车厢耦合极板间的互容无关。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术可实现单电源多负载同时进行无线供电，无需线缆连接，有效避免了传统有线供电方式带来的线缆磨损、插头脱落等问题。
[0023]本专利技术重载列车上下颠簸易导致互容变化，传统CPT补偿拓扑的输出特性受互容的变化而变化，本专利技术提出的双边CL补偿拓扑结构可实现输出特性不受互容变化影响。
[0024]本专利技术提出的双边CL补偿拓扑结构可实现各级负载间输出电压互不影响。
[0025]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1为本专利技术实施例子电路安装图；
[0029]图2为本专利技术实施例子电路原理图；
[0030]图3为本专利技术实施例子耦合机构等效示意图。
[0031]图4为本专利技术实施例子等效电路图。
具体实施方式：
[0032]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常
理解的相同含义。
[0034]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0035]实施例一：
[0036]在本实施例中，以列车进行举例说明，但并不代表本专利技术提供的电能传输系统仅能适用于轨道车辆。其也可以根据供电对象的不同，适用于其他车辆中。
[0037]根据
技术介绍
内容可知，如何安全有效地为ECP制动系统提供电能成为一个亟待解决的问题。感应电场式(CPT)无线电能传输技术通过电场传递能量，无需线缆直接连接，可有效解决上述问题。
[0038]在本实施例中，具体公开了一种多级感应电场式无线电能传输系统，包括：
[0039]电源及至少一个双边CL补偿拓扑电路；
[0040]电源通过双边CL补偿拓扑电路将电能逐级传递至各负载，各负载间恒压输出且互不影响。
[0041]每一双边CL补偿拓扑电路包括原边LC谐振电路及副边LC谐振电路，所述原边LC谐振电路及副边LC谐振电路分别位于相邻车厢中。
[0042]电源连接至原边LC谐振电路，经过逆变器和原边CL谐振电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级感应电场式无线电能传输系统，其特征是，包括：电源及至少一个双边CL补偿拓扑电路；电源通过双边CL补偿拓扑电路将电能逐级传递至各负载，各负载间恒压输出且互不影响。2.如权利要求1所述的一种多级感应电场式无线电能传输系统，其特征是，每一双边CL补偿拓扑电路包括原边LC谐振电路及副边LC谐振电路，所述原边LC谐振电路及副边LC谐振电路分别位于相邻车厢中。3.如权利要求2所述的一种多级感应电场式无线电能传输系统，其特征是，所述电源连接至原边LC谐振电路，经过逆变器和原边CL谐振电路产生高压交流电，通过安装在动力车厢尾部的单极型耦合极板传输至下一级货运车厢前端的拾取机构。4.如权利要求2所述的一种多级感应电场式无线电能传输系统，其特征是，所述电源及与电源相连的逆变器和原边CL谐振电路位于列车的首端动力车厢。5.如权利要求1所述的一种多级感应电场式无线电能传输系统，其特征是，所述双边CL补偿拓扑电路输出电压只与补偿元件参数有关，不受负载阻值和耦合电容变化影响，可等效为下一节车厢的输入电压，此电压经过次级CL补偿电路升压后，通过货运车厢尾部的发射机构将电能传递至下一节车厢，进行整条...

【专利技术属性】
技术研发人员：高世萍，余进，冯玉明，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：