一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统技术方案

本发明专利技术提出一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统，所述系统利用非谐振状态下阻抗很大电流很小的特点，构建了多发射导轨并联的单电源供电网络，提高了电源的利用率，简化了供电拓扑

【技术实现步骤摘要】
一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统


[0001]本专利技术属于无线电能传输技术以及动态无线供电
，尤其涉及一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统
。

技术介绍

[0002]对于电动汽车而言，车载电池是一个重要组成部分，由于汽车空间有限，车载电池的体积和容量限制了电动汽车的续航里程，一定程度上限制了电动汽车的发展
。
无线电能传输技术可以实现能量的非接触传输，已在多个领域得到广泛应用
。
其中动态无线供电技术通过路面的发射端以及车载的接收端来实现对电动汽车的无线供电，缓解了传统电动汽车续航里程不足，充电时间长，雨雪天气充电危险系数高的问题
。
[0003]在动态无线供电系统中，发射端多段导轨通常由多个发射电源供电，不仅供电网络复杂，控制难度大，而且成本很高，不利于商业化的应用与推广
。
除此之外，在现有的发射导轨切换方式中，通常采用开关“硬切换”或增加其他器件来实现“软切换”，且大多属于电源离线切换模式，响应速度慢，限制了汽车的行驶速度
。
同时，“硬切换”方式下器件应力大，存在安全隐患
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中的问题，提供了一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统
。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统，所述系统包括发射电源
、n
条发射导轨以及与/>n
条发射导轨分别串联的
n
个谐振补偿拓扑；所述
n
条发射导轨与发射电源并联，整个发射端的
n
条发射导轨均由单电源供电；
[0006]将谐振拓扑参数根据存在接收端时的自感进行配谐，则没有接收端的发射导轨由于处在非谐振状态阻抗大，几乎不流过电流，而有接收端的发射导轨完全谐振分得绝大部分电流；车辆行进过程中，随着接收端位置变化，发射导轨的谐振状态变化，从而实现自适应换流，始终保证与车辆耦合的发射导轨谐振，电流最大
。
[0007]进一步地，整个自适应换流过程分为三种工作状态，以车辆依次经过发射导轨
1、2
为例：
[0008](1)
当车辆正对发射导轨1，发射导轨1处于谐振状态，流入绝大部分电流，与接收端耦合进行无线电能传输，其余发射导轨处于失谐状态，为高阻抗，不工作；
[0009](2)
当车辆位于发射导轨
1、2
之间，发射导轨1的自感逐渐降低，电流随之逐渐减小，由谐振状态向高阻抗状态转换；发射导轨2的自感逐渐升高，电流随之逐渐增大，由高阻抗状态向谐振状态转换；
[0010](3)
当车辆正对发射导轨2，发射导轨2处于谐振状态，流入绝大部分电流，其余发射导轨处于失谐状态，为高阻抗，不工作；
[0011]以此类推，随着车辆的移动，发射端并联发射导轨实现自适应换流
。
[0012]进一步地，一个发射电源后并联多段发射导轨，发射端补偿拓扑采用串联形式，接收端补偿拓扑采用
LCC
形式
。
[0013]本专利技术具有的有益效果是：
[0014]1.
多段发射导轨采用单电源供电，减少了发射电源和切换开关数目，显著降低了系统成本
。
[0015]2.
发射导轨可实现自适应换流，减小了切换过程的电压电流应力，提高了切换速度，同时降低了系统的复杂程度和控制难度
。
附图说明
[0016]图1是一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统结构图
。
[0017]图2是自适应换流过程图
。
其中，
(a)
为车辆正对发射导轨1，
(b)
为车辆位于发射导轨
1、2
之间，
(c)
为车辆正对发射导轨
2。
[0018]图3是单电源供电自适应换流的动态无线供电系统电路图
。
[0019]图4是发射导轨电流自适应切换仿真波形图
。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围
。
[0021]术语解释：
[0022]无线电能传输
—Wireless power transfer system(WPT)
[0023]动态无线电能传输
—Dynamic wireless power transfer system(DWPT)
[0024]本专利技术提出了一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统
。
利用非谐振状态下阻抗很大电流很小的特点，构建了多发射导轨并联的单电源供电网络，提高了电源的利用率，简化了供电拓扑
。
同时，利用接收端磁芯对发射端自感的影响，通过配谐的形式实现了自适应换流，提高了整个系统的响应速度和安全性
。
[0025]本专利技术中提出的一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统的结构图如图1所示，所述系统包括发射电源
、n
条发射导轨以及与
n
条发射导轨分别串联的
n
个谐振补偿拓扑；所述
n
条发射导轨与发射电源并联，整个发射端的
n
条发射导轨均由单电源供电；
[0026]接收端磁芯对发射导轨自感存在影响，发射导轨上方存在接收端时自感最大，不存在接收端时自感最小
。
利用上述特性，本专利技术将谐振拓扑参数根据存在接收端时的自感进行配谐，则没有接收端的发射导轨由于处在非谐振状态阻抗大，几乎不流过电流，而有接收端的发射导轨完全谐振分得绝大部分电流；车辆行进过程中，随着接收端位置变化，发射导轨的谐振状态变化，从而实现自适应换流，始终保证与车辆耦合的发射导轨谐振，电流最大
。
[0027]整个自适应换流过程可以分为三种工作状态，以车辆依次经过发射导轨
1、2
为例：
[0028](1)
当车辆正对发射导轨1，发射导轨1处于谐振状态，流入绝大部分电流，与接收
端耦合进行无线电能传输，其余导轨处于失谐状态，为高阻抗，几乎不工作，如图
2(a)
所示
。
[0029](2)
当车辆位于发射导轨
1、2
之间，发射导轨1的自感逐渐降低，电流随之逐渐减小，由谐振状态向高阻抗状态转换；发射导轨2的自感逐渐升高，电流随之逐渐增大，由高阻抗状态向谐振状态转换，如图
2(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单电源供电自适应换流的动态无线供电系统，其特征在于，所述系统包括发射电源
、n
条发射导轨以及与
n
条发射导轨分别串联的
n
个谐振补偿拓扑；所述
n
条发射导轨与发射电源并联，整个发射端的
n
条发射导轨均由单电源供电；将谐振拓扑参数根据存在接收端时的自感进行配谐，则没有接收端的发射导轨由于处在非谐振状态阻抗大，几乎不流过电流，而有接收端的发射导轨完全谐振分得绝大部分电流；车辆行进过程中，随着接收端位置变化，发射导轨的谐振状态变化，从而实现自适应换流，始终保证与车辆耦合的发射导轨谐振，电流最大
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于：整个自适应换流过程分为三种工作状态，以车辆依次经过发射导轨
1、2
为例：

【专利技术属性】
技术研发人员：崔超，刘国锋，高鑫，朱春波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：