动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构及在线切换方法技术

本发明专利技术提出动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构及在线切换方法，通过位置检测系统获得车辆的准确位置，经过逻辑运算定位到需要导通的模块编号，首先通过串联切换开关选通目标导轨，再通过并联切换开关选通对应模块建立磁场为接收端供电，随着车辆动态行进，有序控制耦合模块开通和非耦合模块关断，保证供电功率的连续性

【技术实现步骤摘要】
动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构及在线切换方法


[0001]本专利技术属于无线电能传输技术以及动态无线供电
，如电动汽车
、
轨道交通等应用对象，尤其涉及一种动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构及在线切换方法
。

技术介绍

[0002]电动汽车动态无线供电技术可通过非接触的方式为行驶中的车辆实时供电，有利于减少电池用量
、
降低整车重量和成本
、
缩短充电时间
、
延长续航里程，对促进电动汽车的普及和发展具有重要的研究意义，是未来发展的重要方向之一
。
[0003]然而在分段发射导轨供电拓扑中，每段发射导轨均需一台发射电源供电，提高了系统成本
。
为了降低成本可采用多段发射导轨串联供电的形式，但会导致发射导轨通电长度增加，使得损耗升高效率降低，同时产生较多的磁场泄露
。
[0004]此外在发射导轨切换过程中，现有的切换拓扑为了保证器件安全性，一般采取离线切换方法，即在切除导轨时首先关掉发射电源再关断切换开关，该方法导致响应速度较慢，系统对车辆的速度适应性较低
。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术中的问题，提供了一种动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构及在线切换方法
。
该方法实现了发射导轨的分层供电，模块级通电长度较短，有效减少了损耗使得效率升高
。
基于该供电拓扑，在切换过程中采用了在线切换方法，大大提高了响应速度
。
[0006]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动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构，所述拓扑结构包括：
[0007]发射电源1：高频逆变电压源，为整个系统供电，其容量等于该路段所允许同时工作的发射导轨容量之和；
[0008]高频恒压母线2：从发射电源输出端引出，延伸到每段发射导轨附近；
[0009]串联切换开关
K
m3：当发射导轨需要开启时，控制切换开关导通使其接入回路，当发射导轨需要关闭时，控制切换开关关断将导轨切出；
[0010]泄放开关
Q
m4：当切换开关关断后，谐振腔中电流为零，但仍有一部分能量以电场形式存储在电容中，因此在泄放回路两端并联吸收电容，用于抑制关断尖峰，降低电压应力；
[0011]T
型补偿拓扑5：当导轨均未工作时，所有并联的切换开关导通，回路处于短路状态，因此需要电流源供电，所以在导轨侧各加入一组
T
型补偿拓扑，起到阻抗变换的作用，实现硬件恒流；
[0012]并联切换开关6：当发射模块需要开启时，控制切换开关关断使其接入回路，当发
射模块需要关闭时，控制切换开关开通短路导轨将其切出；
[0013]发射模块7：由
T
型补偿拓扑网络组成硬件恒流电流源供电导轨，通过并联切换开关控制通断；
[0014]发射导轨8：由
n
个发射模块组成发射导轨，通过发射电源供电，并通过串联切换开关和泄放开关控制通断
。
[0015]进一步地，通过位置检测系统获得车辆的准确位置，经过逻辑运算定位到需要导通的模块编号，首先通过串联切换开关选通目标导轨，再通过并联切换开关选通对应模块建立磁场为接收端供电，随着车辆动态行进，有序控制耦合模块开通和非耦合模块关断，保证供电功率的连续性
。
[0016]本专利技术提出一种基于所述的动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构的在线切换方法，所述切换方法为导轨级电压源驱动导轨并联切换开关串联的供电拓扑在线切换方法；
[0017]所述导轨级电压源驱动导轨并联切换开关串联的供电拓扑在线切换方法具体为：当接收端到达指定导轨，控制串联切换开关导通使其接入回路；当所有导轨均未工作时，所有串联切换开关关断，回路处于断路状态，因此需电压源供电；此外，当切换开关关断后，谐振腔中电流为零，但仍有一部分能量以电场形式存储在电容中，因此在泄放回路两端并联吸收电容，用于抑制关断尖峰，降低电压应力
。
[0018]本专利技术还提出一种基于所述的动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构的在线切换方法，所述切换方法为模块级电流源驱动模块串联切换开关并联的供电拓扑在线切换方法；
[0019]所述模块级电流源驱动模块串联切换开关并联的供电拓扑在线切换方法具体为：当多段发射模块均未工作时，所有并联切换开关导通，回路处于短路状态，需电流源供电，因此采用电压源配合
T
型补偿拓扑实现恒流输出，当接收端到达指定模块，控制并联切换开关关断使其接入回路
。
[0020]本专利技术具有的有益效果是：
[0021]1、
本专利技术针对动态无线供电路段采用集中电源供电拓扑，使整条路段由一台发射电源供电，其输出端构建一条高频恒压母线延伸到每段发射导轨附近，具有电源数量较少的优点
。
[0022]2、
本专利技术采用分层供电拓扑，将路段分为导轨级和模块级分层供电
。
在导轨级采用导轨并联切换开关串联的供电拓扑，在模块级采用模块串联切换开关并联的供电拓扑，有效延长了无线供电路段长度，缩短了同时供电导轨长度，减小了线圈损耗，提高了系统效率
。
[0023]3、
本专利技术采用在线切换方法，在以开关周期为单位的时间内完成导轨切换，大大提升了系统响应速度，避免了由于导轨提前开启产生较大的漏磁，保证系统优越经济性的同时，提高了切换性能
。
附图说明
[0024]图1是动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构图
。
[0025]图2是电流源驱动模块串联切换开关并联供电拓扑结构图
。
[0026]图3是并联切换开关拓扑图
。
[0027]图4是并联切换时序图
。
[0028]图5是并联切换拓扑工作状态示意图，其中，
(a)
为导通回路，
(b)
为短路回路
。
[0029]图6是电压源驱动导轨并联切换开关串联供电拓扑结构图
。
[0030]图7是串联切换开关拓扑图
。
[0031]图8是串联切换时序图
。
[0032]图9是串联切换拓扑工作状态示意图，其中，
(a)
为导通回路，
(b)
为泄放回路
。
[0033]图
10
是开关控制信号波形图
。
[0034]图
11
是发射导轨电流波形图
。
具体实施方式
[0035]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
动态无线供电路段集中电源分层供电拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构包括：发射电源
(1)
：高频逆变电压源，为整个系统供电，其容量等于该路段所允许同时工作的发射导轨容量之和；高频恒压母线
(2)
：从发射电源输出端引出，延伸到每段发射导轨附近；串联切换开关
K
m
(3)
：当发射导轨需要开启时，控制切换开关导通使其接入回路，当发射导轨需要关闭时，控制切换开关关断将导轨切出；泄放开关
Q
m
(4)
：当切换开关关断后，谐振腔中电流为零，但仍有一部分能量以电场形式存储在电容中，因此在泄放回路两端并联吸收电容，用于抑制关断尖峰，降低电压应力；
T
型补偿拓扑
(5)
：当导轨均未工作时，所有并联的切换开关导通，回路处于短路状态，因此需要电流源供电，所以在导轨侧各加入一组
T
型补偿拓扑，起到阻抗变换的作用，实现硬件恒流；并联切换开关
(6)
：当发射模块需要开启时，控制切换开关关断使其接入回路，当发射模块需要关闭时，控制切换开关开通短路导轨将其切出；发射模块
(7)
：由
T
型补偿拓扑网络组成硬件恒流电流源供电导轨，通过并联切换开关控制通断；发射导轨
(8)
：由
n
个发射模块组成发射导轨，通过发射电源供电，并通过串联切...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鑫，王晓凯，张百川，朱春波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：