一种基于中继极板的多负载供电CPT系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于中继极板的多负载供电CPT系统，属于CPT系统技术领域，包括车头发射端、地面中继端和若干个车厢接收端；车头发射端用于发射交流电能；地面中继端用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；车厢接收端用于接收交流电能，并将交流电能转换为与负载匹配的直流电能。本发明专利技术提出了一种基于中继极板的多负载CPT系统，可以实现以无线的形式将列车车头的电能同步传输至后续各个无源车厢，进而为无源车厢内的在线监测设备提供稳定可靠的电能。线监测设备提供稳定可靠的电能。线监测设备提供稳定可靠的电能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于中继极板的多负载供电CPT系统


[0001]本专利技术属于CPT系统
，具体涉及一种基于中继极板的多负载供电CPT系统。

技术介绍

[0002]为保证长达干线铁路货运列车的安全运行，需要在无源车厢内安装在线监测设备对无源车厢的振动情况、温度和气压等参数进行实时监测，而持续稳定的电能供应是车厢内的在线监测设备能够正常工作的重要前提。
[0003]运用多负载CPT技术将列车车头的电能以无线的形式传输至各个无源车厢即可为无源车厢内的在线监测设备提供持续稳定电能。电容式无线电能传输技术是一种以交变电场为传输媒介的非接触式供电方式。目前存在的多负载CPT系统主要分为级联型多负载CPT系统和并联型多负载CPT系统。在级联型多负载CPT系统中包含多个中继单元，每一个中继单元不仅要拾取电能为与之相连的负载供电，同时还需要将电能传递给后续中继单元。由于电能需要经由多个中继单元逐级向后传递，因此系统损耗较高，并且当某一级中继单元发生故障时，后续负载均无法获得持续的电能。在并联型多负载CPT系统中多个接收端同时从单一发射端上获得电能，所以发射端需要布置与接收极板数量相同发射极板或面积足够大的发射极板。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决以上问题，提出了一种基于中继极板的多负载供电CPT系统。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于中继极板的多负载供电CPT系统包括车头发射端、地面中继端和若干个车厢接收端；车头发射端用于发射交流电能；地面中继端用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；车厢接收端用于接收交流电能，并将交流电能转换为与负载匹配的直流电能。
[0006]进一步地，车头发射端包括依次连接的发射极板、第一补偿网络、逆变器和直流电源；发射极板通过绝缘介质设置于车头底部；直流电源和逆变器用于产生交流电能；第一补偿网络用于保持地面中继端的中继极板和铁轨的电压恒定；发射极板用于将交流电能传输至地面中继端。
[0007]进一步地，地面中继端包括中继极板和第三补偿网络；中继极板通过绝缘介质设置于地面和铁轨间；中继极板用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；第三补偿网络用于保持多负载供电CPT系统处于谐振状态。
[0008]进一步地，车厢接收端包括依次连接的接收极板、第二补偿网络、整流器和负载；接收极板通过绝缘介质设置于车头底部；
接收极板用于接收交流电能；第二补偿网络用于保证多负载供电CPT系统的交流输出电压恒定以及整流器输入端电压恒定；整流器用于将交流电能转化为直流电能。
[0009]进一步地，直流电源包括电源U0；电源U0的两端和逆变器连接。
[0010]进一步地，第一补偿网络包括电感L
P
和电容C
P
；发射极板和中继极板之间采用耦合电容C
P1
；电感L
P
和耦合电容C
P1
串联，其连接点上还并联有电容C
P
。
[0011]进一步地，第三补偿网络包括电感L
s
；中继极板和铁轨之间采用耦合电容C
s
；电感L
s
和耦合电容C
s
并联。
[0012]进一步地，第二补偿网络包括电感L1和电容C1；接收极板和中继极板之间采用耦合电容C
r1
；电感L1和耦合电容C
r1
串联，其连接点上还并联有电容C1。
[0013]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提出了一种基于中继极板的多负载CPT系统，可以实现以无线的形式将列车车头的电能同步传输至后续各个无源车厢，进而为无源车厢内的在线监测设备提供稳定可靠的电能；系统只采用一个中继极板和一个发射极板，相较于并联型多负载CPT系统，减少了发射极板的数量，且地面不需要布置电源母线；（2）基于中继极板的多负载CPT系统的各个接收端在电路上处于并联关系，因此，相较于级联型多负载CPT系统，避免了某个中继单元故障导致供电中断等问题，系统各个负载间具有更为良好的输出独立性；（3）基于中继极板的多负载CPT系统的发射端和接收端均采用LC型补偿拓扑，中继极板之间的补偿拓扑采用大电感来实现整个系统的谐振，系统各负载之间可实现独立的恒压输出。
附图说明
[0014]图1为多负载供电CPT系统的结构图；图2为多负载供电CPT系统的拓扑结构图；图3为LCC补偿拓扑结构图；图4为CLC补偿拓扑结构图；图5为逆变器输出侧电压波形图；图6为逆变器输出侧电流波形图；图7为车载端负载1的输出电压波形图；图8为车载端负载2的输出电压波形图；图9为车载端负载3的输出电压波形图；图10为车载端负载4的输出电压波形图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。
[0016]如图1所示，本专利技术提供了一种基于中继极板的多负载供电CPT系统，包括车头发射端、地面中继端和若干个车厢接收端；
车头发射端用于发射交流电能；地面中继端用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；车厢接收端用于接收交流电能，并将交流电能转换为与负载匹配的直流电能。
[0017]在本专利技术实施例中，如图1所示，车头发射端包括依次连接的发射极板、第一补偿网络、逆变器和直流电源；发射极板通过绝缘介质设置于车头底部；直流电源和逆变器用于产生交流电能；第一补偿网络用于保持地面中继端的中继极板和铁轨的电压恒定；发射极板用于将交流电能传输至地面中继端。
[0018]在本专利技术实施例中，如图1所示，地面中继端包括中继极板和第三补偿网络；中继极板通过绝缘介质设置于地面和铁轨间；中继极板用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；第三补偿网络用于保持多负载供电CPT系统处于谐振状态。
[0019]在本专利技术实施例中，如图1所示，车厢接收端包括依次连接的接收极板、第二补偿网络、整流器和负载；接收极板通过绝缘介质设置于车头底部；接收极板用于接收交流电能；第二补偿网络用于保证多负载供电CPT系统的交流输出电压恒定以及整流器输入端电压恒定；整流器用于将交流电能转化为直流电能。
[0020]在本专利技术实施例中，如图2所示，直流电源包括电源U0；电源U0的两端和逆变器连接。
[0021]在本专利技术实施例中，如图2所示，第一补偿网络包括电感L
P
和电容C
P
；发射极板和中继极板之间采用耦合电容C
P1
；电感L
P
和耦合电容C
P1
串联，其连接点上还并联有电容C
P
。
[0022]在本专利技术实施例中，如图2所示，第三补偿网络包括电感L
s
；中继极板和铁轨之间采用耦合电容C
s
；电感L
s
和耦合电容C
s
并联。
[0023]在本专利技术实施例中，如图2所示，第二补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于中继极板的多负载供电CPT系统，其特征在于，包括车头发射端、地面中继端和若干个车厢接收端；所述车头发射端用于发射交流电能；所述地面中继端用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；所述车厢接收端用于接收交流电能，并将交流电能转换为与负载匹配的直流电能。2.根据权利要求1所述的基于中继极板的多负载供电CPT系统，其特征在于，所述车头发射端包括依次连接的发射极板、第一补偿网络、逆变器和直流电源；所述发射极板通过绝缘介质设置于车头底部；所述直流电源和逆变器用于产生交流电能；所述第一补偿网络用于保持地面中继端的中继极板和铁轨的电压恒定；所述发射极板用于将交流电能传输至地面中继端。3.根据权利要求2所述的基于中继极板的多负载供电CPT系统，其特征在于，所述地面中继端包括中继极板和第三补偿网络；所述中继极板通过绝缘介质设置于地面和铁轨间；所述中继极板用于接收车头发射端的交流电能，并将交流电能传输至车厢接收端；所述第三补偿网络用于保持多负载供电CPT系统处于谐振状态。4.根据权利要求3所述的基于中继极板的多负载供电CPT系统，其特征在于，所述车厢接收端包括依次连接的接收极板、第二补偿网络、整流器和负载；所述接收极板通过绝缘介质设置于车头底部；所述接收极板用于接收交流电能；所述第二补偿网络用于保证多负载供电CPT系统的交流输出电压恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗博，王竹林，马林森，张一鸣，邓君，
申请(专利权)人：成都西交轨道交通技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：