功率控制制造技术

公开一种用于高功率感应式电能传输（ＩＰＴ）应用的ＡＣ处理设备和方法，包括用于与电压源耦接的输入装置；用于直接或者间接地至少部分根据电压源的电压来产生输出信号的处理装置；输出装置；以及用于有选择地使处理装置与输出装置耦接，以便有选择地向输出装置提供输出信号的开关装置。还公开了每一个都包括至少一个ＡＣ处理电路的ＩＰＴ控制器、ＩＰＴ拾取器和ＩＰＴ系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及感应式电能传输系统，具体地讲，高功率的感应式电能传输系统中的 功率控制。
技术介绍
感应式电能传输(IPT)或者感应式耦合电能传输(ICPT)系统是一种目前接受的 特别为严苛环境选择的工业电源的形式。IPT系统1的例证结构示于图1中。用一般在5kHz 到50kHz范围内的频率的电流来激励跟踪导体2。具有拾取电感L1的拾取器3截取由跟踪 电流产生的一些磁场。用某种形式的跟踪补偿4来调谐拾取器3，并且功率输出被整流5， 并由开关模式控制器6控制，以产生可用于各种目的的DC输出。如US 5，293，308中所述，已经发现通过解耦提供了良好的拾取器控制技术，US 5，293，308被受让给本专利技术的受让人，在此通过引用而并入。US 5，293，308中描述的结构 示于图2中。可利用单个开关来实现功率控制。输出功率与(I-D)直接成比例，其中D是开 关的占空比。根据开关的能力和特定应用的要求，可以高速或缓慢地切换开关。在快速开 关速度下，DC电感器LD。平滑功率流，使得拾取电路及其调谐电容器以与功率输出直接成比 例的电压工作。在缓慢开关速度下，当开关长时间接通时，电感器L1和电容器C1之间的谐 振完全崩溃，并且当开关再次断开时，必须重新建立电感器L1和电容器C1之间的谐振。理 想的是，在开关接通时，谐振电路中的能量被保持在Ldc中，电流飞轮式通过开关和整流桥， 但实际上该能量可能被损耗。快速和慢速开关都通过上述开关占空比来控制功率。这种控制方法易于实现，并且具有许多希望的特征。然而，该拾取控制器并不以反 映回到跟踪上的功率因数1工作，并且L1中的感应电压与L1中的电流不同相。因此，实际 上，电路并不像它理应那样的高效，因为L1中的电阻损耗总是比理想的要高，并最终设定拾 取器的功率限制。利用串联调谐的拾取器可实现功率因数1拾取，但这些拾取器会在接通时导致难 以控制的功率浪涌。它们也潜在地造成短路损害，因为它们产生的短路电流可能具有非常 大的量值。图3中示出了实现功率因数1的并联调谐拾取器。在受让给本专利技术的受让人的国 际(PCT)申请NO.PCT/NZ2007/000131中描述了该拾取控制器。图3的电路布局与图2的 电路布局类似，但图2的DC电感器被图3中明显较小的AC电感器代替。增加了额外的电 容器C3以补偿整流器的电抗性负载。该电路是对图2的电路的重大改进，但需要一定代价。图3的电路不能以高速开 关，因为现在没有从一个开关周期到下一个开关周期平滑功率流的DC电感器。并且，图2 的布置提供另一种开关选择，即缓慢开关，但随后当开关接通时，使用开关“突发”。此时，能 够监控通过Ldc的电流，如果该电流变得过高，则可以暂时断开开关，以把该能量回收到输 出电容器，从而提高效率，实现对开关的“更软”接通，降低电路损耗。对于图3的功率因数 1电路来说，这些开关选择是不可能的。对较高功率的拾取器和控制器来说，开关特性尤其重要。例如，在额定为25kW的 拾取器中，当操纵开关时，所有25kW都被急剧开启和关闭。这可能导致对3相电源的破坏， 以致影响其它用户。对于非常高功率的电路，快速开关也没有吸引力，因为这种“升压”配 置型电路在较高功率电平下并不受惠。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供对于感应式电能传输拾取的功率控制，减轻上述问题至少之ο另一方面，本专利技术的一个目的是向公众提供至少一种有用的选择。按照本专利技术的第一方面，提供一种用于高功率拾取控制器的电路，所述电路包 括与电压源耦接的输入装置；处理装置，用于直接或间接地至少部分根据电压源的电压，来产生输出信号；输出装置；以及开关装置，用于有选择地使处理装置与输出装置耦接，以便有选择地向输出装置 提供输出信号。尽管本专利技术的优选实施例被配置成在高功率拾取电路中使用，但本专利技术的范围并 不局限于此，本专利技术的实施例可被配置成在具有任何标称额定功率的拾取电路中使用。下面使用的“开启”或“接通”(或类似用语)指的是开关装置被配置成操作地连 接处理装置和输出装置，并提供输出信号。下面使用的“关闭”或“断开”(或类似用语)指 的是开关装置被配置成操作地使处理装置和输出装置解耦，以便产生零输出信号。输出信号优选呈电流的形式，更优选的是呈DC电流的形式。优选地，处理装置被配置成把来自电压源的电压转换成电流。优选地，处理装置包括用于降低电流输出的量值的装置和/或对电流输出进行整 流的装置。按照第二方面，提供一种用于高功率拾取器的控制器，所述控制器包括按照第一 方面的多个电路。优选地，将电路与电压源和/或输出装置并联连接。优选地，每个电路的开关装置可被独立地激励，使得在任意时间点可以接通或断 开任意数量的开关装置。优选地，控制器被配置成控制多个电路的每个开关装置，以便控制输出电压。更优 选地，控制器被配置成控制多个电路的每个开关装置，以便将输出电压保持在预定值。从 而，当施加于与控制器相关的拾取器的外部负载改变时，输出电压可保持恒定。优选地，控制器适合于使开关装置与单相电力网供电电压的过零点同步工作。按照特定的实施例，控制器被配置成测量或接收输出电压的测量值。按照这样的 实施例，被接通的开关装置的数量优选地与误差成比例(如表1所示，即希望输出电压和实 际输出电压之间的差值)。优选地，控制器被配置成采用顺序开关策略，从而使第一方面的多个电路上的热 负载均衡。优选地，控制器被配置成在冗余电路之间循环负载。按照特定实施例，在使用中受控制器控制的拾取器具有谐振频率，所述谐振频率 基本上与拾取线圈的开路电压的频率相同。作为AC电源的电源也具有相关联的输入频率 (此处称为电力网频率)，尽管应认识到结合本专利技术的实施例，可以使用除电力网电源之外 的其它电源。优选地，控制器被配置成对从每个第一方面的电路汲取的电流进行加权，优选地 以便保持希望的功率因数(优选地，功率因数1或者接近功率因数1)。更优选地，控制器被 配置成以电力网频率对从每个电路汲取的电流进行正弦加权。优选地，控制器被配置成接通和/或断开第一方面的电路，以便产生希望的波形 基波，同时减少谐波。更优选地，按照本专利技术的优选实施例，控制器被配置成产生或接收设 定每个电路的接通时间和断开时间的开关角度。按照第三方面，提供一种IPT拾取器，它包括按照第二方面的控制器和/或按照第 一方面的电路。按照第四方面，提供一种IPT系统，它包括按照第三方面的IPT拾取器和/或按照 第二方面的控制器和/或按照第一方面的电路。按照第五方面，提供一种控制高功率拾取器的方法，所述方法包括直接或者间接地至少部分根据输入电压来产生输出信号，其中输入电压是通过感 应式电能传输而产生的；以及有选择地使输出信号与输出装置耦接。优选地，输出信号呈电流的形式。按照优选实施例，输出信号包括多个分量部分，每个部分以输入电压为基础，并且 可耦接到输出装置。优选地，所述方法包括有选择地使所述多个分量部分中的任意数量的分量部分与 输出装置耦接。对本领域的技术人员来说，根据下面的说明，应被认为是其所有新颖方面的本发 明的其它方面将变得明显，下面的说明提供本专利技术的实际应用的至少一个例子。附图说明下面参考附图，举例说明本专利技术的实施例，其中图1是按照现有技术的IPT系统的示意图；图2是按照现有技术的拾取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于拾取控制器的电路，所述电路包括：输入装置，用于与电压源耦接；处理装置，直接或者间接地至少部分根据电压源的电压来产生输出信号；输出装置；以及开关装置，用于有选择地使处理装置与输出装置耦接，以便有选择地向输出装置提供输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JT鲍伊斯，
申请(专利权)人：奥克兰联合服务有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ