一種移動式分段供電的感應電能傳輸系統的制作方法

文檔序號:18528753發布日期:2019-08-24 10:42
一種移動式分段供電的感應電能傳輸系統的制作方法

本發明涉及一種感應電能傳輸系統。



背景技術:

感應電能傳輸技術(inductive power transfer,IPT)逐漸進入工業和生活領域,應用于電動汽車充電和軌道交通車輛供電是今後的發展趨勢。現有軌道交通車輛多采用受電弓或者第三軌方式供電。由于軌道交通車輛運行時,受電弓或者第三軌摩擦容易産生碳積,導致接觸不良,車輛脫網斷電,降低了供電系統的可靠性,也影響車輛供電系統設備使用壽命,而且受電弓或者第三軌需要高額的維護成本。應用電磁感應原理的感應電能傳輸實現了電能無接觸傳遞,解決了接觸供電産生火花、摩擦、碳積等問題,避免了潮濕、水下等環境用電設備存在電擊的潛在危險,具有安全,可靠,方便,無汙染等優點,能夠取代既有電氣化交通設備受電弓加接觸網或者第三軌供電模式,可極大地提高供電安全性和可靠性。

應用于電動汽車充電和軌道交通車輛供電的感應電能傳輸系統,爲減小地面線圈的銅耗和對周圍環境的電磁幅射,多個地面線圈通常以分段的方式依次沿軌道鋪設,爲線路上的列車供電。地面線圈的長度有兩種配置方案,分別是長地面線圈方案和短地面線圈方案。長地面線圈方案是指單個地面線圈的長度大于車載接收線圈的布置範圍,在某一時刻由單個地面線圈提供整列車的供電功率。短地面線圈方案是指單個地面線圈的長度小于車載接收線圈的布置範圍,任何時刻需要由多個地面線圈同時提供整列車的供電功率。當列車供電功率較大時,采用短地面線圈方案可以減小補償網絡器件的電應力,減小地面線圈的銅耗和對周圍環境的電磁幅射。

當單台地面電源能夠滿足整列車的供電需求時,可以采用地面電源集中布置的供電方案。專利201510130441.8公布了一種基于LCC補償結構並聯的電動汽車動態無線供電方案。該方案中,多個地面線圈以分段的方式依次沿路面鋪設,每個地面線圈配置一個LCC型補償模塊,所有LCC型補償模塊的輸入端連接到一條公共的交流母線上。地面配置一台高頻逆變電源,高頻逆變電源的輸出端連接到交流母線上爲所有的地面線圈供電。

當單台地面電源的輸出功率小于整列車的供電功率時,可以采用多個地面電源分布式布置的供電方案。專利201511018283.3公布了一種用于移動設備無線供電的地面電源分布式布置的供電方案。該方案中,沿路面分散布置多台地面電源,每台地面電源的輸出端都連接到一條公共的交流母線上,多台地面電源並聯工作,同時提供列車所需的功率。

采用IPT系統爲有軌電車供電時,要求IPT系統滿足列車長距離、大功率的供電需求。有軌電車的供電功率可達1MW,采用現有的分段供電方案爲有軌電車供電仍存在下述問題。第一,交流母線的截面積較大。現有的短地面線圈供電方案采用一條交流母線,當地面電源的供電功率較高時,交流母線上的電流較大,導致交流母線電纜的電阻損耗較大,降低了系統效率。增加交流母線電纜的截面積可以減小交流母線電纜的電阻率從而減小交流母線電纜上的電阻損耗,但過粗的電纜截面積會增加電纜的加工制造難度。第二,投入補償模塊時引起的電壓、電流沖擊。現有的分段供電方案采用一條交流母線,地面電源工作時,整條交流母線都有電壓。爲滿足列車供電需求,地面電源只能以滿輸出電壓的方式工作,不能執行軟啓動程序,若直接投入補償模塊,會在補償器件中引起較高的電壓、電流沖擊。第三,地面電源基站數量多。采用地面電源集中布置的供電方案時,爲了減小饋線電纜上的電阻損耗,沿供電線路每隔一段距離就要布置一個地面電源基站,地面電源基站的數量較多。采用地面電源分布式布置的供電方案可以減少地面電源模塊的數量,但地面電源模塊的安裝位置受道路條件和道路周圍既有城市基礎設施的限制。



技術實現要素:

本發明目的是克服現有技術的缺點,提出一種移動式分段供電的感應電能傳輸系統。

本發明移動式分段供電的感應電能傳輸系統包括多個地面電源基站、多條交流母線、多個切換開關、多個補償模塊、多個地面線圈和一個或多個接收模塊。地面電源基站的輸入端連接至公共電網。地面電源基站的輸出端連接至交流母線。切換開關連接在交流母線和補償模塊之間,補償模塊的輸入端通過切換開關連接至交流母線,補償模塊的輸出端連接至地面線圈。多個地面電源基站沿供電線路布置在軌道附近,多個地面線圈沿軌道布置,所述的地面電源基站通過交流母線、切換開關和補償模塊爲地面線圈供電。地面線圈産生高頻磁場,接收模塊接收地面線圈産生的電能。補償模塊用于補償地面線圈的電感,提高地面電源基站輸出端的功率因數。所述的接收模塊安裝在車輛底部。

所述的地面電源基站由地面電源模塊組成,地面電源模塊由整流電路和高頻逆變電路組成,整流電路包括但不限于二極管整流電路,高頻逆變電路包括但不限于H橋逆變電路和半橋逆變電路。整流電路的輸入端連接至公共電網,整流電路的輸出端連接至高頻逆變電路的輸入端。所有地面電源模塊的結構相同。

所述的交流母線由利茲線電纜組成。多條交流母線沿供電線路鋪設。多條交流母線相互之間不連接。

所述的切換開關用于控制地面線圈與地面電源模塊之間的連接狀態,可由接觸器或半導體雙向開關組成。

所述的補償模塊由補償電感Lc1,第一補償電容C1和第二補償電容C2組成。補償電感Lc1的一端連接至切換開關輸出端的一端,補償電感Lc1的另一端分別連接至第一補償電容C1的一端和第二補償電容C2的一端,第二補償電容C2的另一端連接至地面線圈Lp的一端,地面線圈Lp的另一端連接至第一補償電容C1的另一端,第一補償電容C1的另一端連接至切換開關輸出端的另一端。

所述的地面線圈用于産生高頻磁場,由利茲線繞制而成,爲矩形。單個地面線圈的寬度根據軌道的寬度、地面線圈的能量傳遞效率、以及地面線圈對周圍的電磁幅射大小確定。所有地面線圈寬度相等。地面線圈的數量由供電線路的長度和單個地面線圈的長度確定。

對于單個地面電源模塊的額定輸出功率小于接收模塊總的額定輸出功率的應用場合,爲滿足接收模塊總的額定輸出功率需求,多個地面電源模塊同時爲多個地面線圈供電,多個地面線圈通過電磁感應的方式同時爲地面線圈上方的接收模塊供電,並且爲即將靠近或到達的接收模塊做供電准備。

將接收模塊下方的地面線圈和接收模塊即將靠近或到達的地面線圈定義爲需要同時供電的地面線圈。若車輛底部安裝多個接收模塊,當任意兩個接收模塊的間距小于兩倍地面線圈的長度時,多個接收模塊下方的地面線圈是依次相鄰的。因此,需要同時供電的地面線圈最多有p個相鄰的地面線圈。接收模塊隨車輛移動過程中,需要同時供電的地面線圈同時由一個地面電源基站內的不同地面電源模塊供電。因此,本發明中,每個地面電源基站配置j個地面電源模塊,j爲正整數,一個地面電源基站內地面電源模塊的數量與需要同時供電的地面線圈的數量相等,即j=p。

交流母線的數量i與一個地面電源基站內的地面電源模塊的數量j相等,i爲正整數,即i=j。安裝于同一個地面電源基站內的地面電源模塊的輸出端分別連接至不同的交流母線。

所述的切換開關、補償模塊和地面線圈三者的數量相等、且一一對應連接。切換開關的輸出端連接至補償模塊的輸入端,補償模塊的輸出端連接至地面線圈。位于任意位置的p個相鄰的地面線圈通過補償模塊和切換開關分別連接至不同的交流母線。根據本發明所述的連接方式可知,同一地面電源基站內的j個地面電源模塊能夠通過交流母線,切換開關和補償模塊分別爲位于任意位置的p個相鄰的地面線圈同時供電。因此,同一地面電源基站內的j個地面電源模塊能夠通過交流母線,切換開關和補償模塊分別爲需要同時供電的地面線圈同時供電。

所述的接收模塊包括接收線圈,接收側補償電路和接收側高頻整流電路。接收線圈連接至接收側補償電路的輸入端,接收側補償電路的輸出端連接至接收側高頻整流電路的輸入端,接收側高頻整流電路的輸出端連接至負載。

地面電源基站的地面電源模塊爲地面線圈提供高頻交流電流,地面線圈周圍存在高頻交流電磁場,通過電磁感應原理,接收模塊的接收線圈中感應出高頻交流電壓,接收模塊的接收線圈接收地面線圈輸出的能量。

所述的接收模塊用于接收地面線圈輸出的電能。接收模塊安裝在車輛底部。接收模塊的額定接收功率小于或等于接收模塊下方的地面線圈的額定輸出功率。

所述接收模塊的接收線圈用于接收地面線圈輸出的能量,由利茲線繞制而成。接收線圈的尺寸根據安裝空間,額定接收功率確定。接收線圈安裝在車輛底部。接收線圈的一端連接至接收側補償電路輸入端的一端,接收線圈的另一端連接至接收側補償電路輸入端的另一端。

所述接收模塊的接收側補償電路用于補償接收線圈的電感、提高接收側高頻整流電路獲得的電壓,由電容器組成。接收側補償電路安裝在車輛底部。

所述接收模塊的接收側高頻整流電路用于將接收線圈中的高頻交流電整流成直流電,可由可控橋式整流電路或半控橋式整流電路或不控橋式整流電路組成。接收側高頻整流電路安裝在車輛底部。接收側高頻整流電路的輸出端連接至負載。

車輛底部可以安裝一個或多個接收模塊,接收模塊的數量由本發明移動式分段供電的感應電能傳輸系統的額定輸出功率、單個接收模塊的額定輸出功率確定。

本發明將一定長度的供電線路作爲一個供電分區,整個供電線路包括若幹個供電分區,每個供電分區包含數量相同或不同的若幹個地面線圈。供電分區分爲單端供電分區和雙端供電分區兩種類型。一個單端供電分區的長度L1由一台地面電源模塊滿足供電效率要求的最長供電距離L2確定,L1=2L2。一個雙端供電分區的長度L3由兩個相鄰地面電源基站內的兩台地面電源模塊同時供電時滿足供電效率要求的最長供電距離L4確定,L3=L4-L2。供電線路的兩端的供電分區爲單端供電分區,兩端的單端供電分區之間的供電線路中,間隔設置單端供電分區和雙端供電分區。

單端供電分區內的地面線圈由該分區內的地面電源基站的地面電源模塊提供高頻交流電流。所有的雙端供電分區內不設置地面電源基站,雙端供電分區內的地面線圈由兩個相鄰單端供電分區內的兩個地面電源模塊同時提供高頻交流電流,所述兩個地面電源模塊分別位于與所述雙端供電分區相鄰的兩個單端供電分區內。

當接收模塊靜止或隨車輛移動時,需要同時供電的地面線圈所對應的切換開關閉合,除需要同時供電的地面線圈外其余地面線圈所對應的切換開關斷開,地面電源基站僅對需要同時供電的地面線圈供電。

將所有的供電分區由1開始依次編號,第l供電分區爲單端供電分區,l爲任意一個單端供電分區的編號,l爲奇數。第r供電分區爲雙端供電分區,r爲任意一個雙端供電分區的編號,r爲偶數。

將所有的地面電源基站由1開始依次編號,第l供電分區內的地面電源基站的編號爲n,且滿足n=(l+1)/2,n爲正整數。

當接收模塊隨車輛的移動位于第l供電分區內時,由第n地面電源基站爲需要同時供電的地面線圈供電。其余地面電源基站不供電。接收模塊的接收線圈中感應出高頻交流電壓,接收模塊隨車輛的移動實現移動供電,過程如下:

(1)當接收模塊隨車輛移動即將靠近或到達地面線圈所在位置時,閉合與該地面線圈對應的切換開關,與所述切換開關相連的第n地面電源基站的地面電源模塊爲所述地面線圈供電;

(2)當接收模塊隨車輛移動離開地面線圈所在位置時,斷開與該地面線圈對應的切換開關,與所述切換開關相連的第n地面電源基站的地面電源模塊停止爲所述地面線圈供電。

依此控制方法可以實現對安裝在車輛底部的接收模塊移動供電。

當接收模塊隨車輛移動至第r供電分區內時,由與第r供電分區相鄰的兩個地面電源基站通過交流母線同時爲需要同時供電的地面線圈供電。接收模塊移動供電過程與接收模塊位于第l供電分區內的移動供電過程類似,第r供電分區內的地面線圈輪流接入與所述地面線圈相連的交流母線,然後所述地面線圈再輪流斷開與所述交流母線的連接,由與第r供電分區相鄰的兩個地面電源基站同時爲需要同時供電的地面線圈供電。

當接收模塊隨車輛移動至相鄰的第l供電分區和第r供電分區之間時,由第n地面電源基站爲第l供電分區內需要同時供電的地面線圈供電,由與第r供電分區相鄰的兩個地面電源基站通過交流母線同時爲第r供電分區內需要同時供電的地面線圈供電。接收模塊移動供電過程與接收模塊位于第l供電分區內的移動供電過程類似,第l供電分區內的地面線圈和第r供電分區內的地面線圈輪流接入與所述地面線圈相連的交流母線,然後所述地面線圈再輪流斷開與所述交流母線的連接,由第n地面電源基站爲第l供電分區內需要同時供電的地面線圈供電,由與第r供電分區相鄰的兩個地面電源基站通過交流母線同時爲第r供電分區內需要同時供電的地面線圈供電。

接收模塊的接收線圈通過電磁感應的方式接收地面線圈輸出的電能。接收線圈輸出的高頻交流電流經過接收側補償電路、再經過接收側高頻整流電路整流成直流電,接收側高頻整流電路的輸出端爲負載供電。

上述地面電源基站、地面電源模塊、交流母線、切換開關、補償模塊、地面線圈、接收模塊、供電分區的數量可根據實際供電需要增加或減小。

地面線圈和接收模塊可以采用水平放置或垂直放置等滿足供電需求和安裝條件的任何形式的安裝方式。

地面電源模塊可以由滿足供電需求的任何形式的電路拓撲組成。切換開關可以由滿足供電需求的任何形式的開關組成。接收模塊可以由滿足供電需求的任何形式的接收線圈、接收側補償電路和接收側高頻整流電路組成。

與現有技術相比,本發明的有益效果是:

現有技術配置一條交流母線,多個地面電源模塊經一條交流母線爲多個地面線圈供電。交流母線的額定截流量等于同時工作的多個地面電源模塊額定輸出電流之和。交流母線的額定截流量較大,交流母線的截面積較大,過大的交流母線截面積會增加電纜的制造難度。本發明配置多條交流母線,多個地面電源模塊經不同的交流母線分別爲多個地面線圈供電,同一時刻一個地面電源模塊只通過一條交流母線爲一個地面線圈供電。交流母線的額定截流量等于一個地面電源模塊的額定輸出電流。與現有技術相比,本發明每條交流母線的截面積更小,交流母線電纜更易獲得。

配置一條交流母線時,當交流母線發生故障時,整個供電系統將無法工作。本發明配置多條交流母線,各條交流母線互相不連接。當某條交流母線發生故障時,與所述故障交流母線相連接的地面線圈停止工作。與所述故障交流母線未相連接的地面線圈仍可正常工作,向接收模塊提供一部分電能,提高了系統的可靠性。

現有技術中,地面線圈接入交流母線時,該交流母線上有電壓,會在地面線圈或補償模塊中引起電壓、電流沖擊。本發明中,地面線圈接入交流母線時,該交流母線上沒有電壓,可避免在補償模塊中引起電壓、電流沖擊。

本發明有單端供電和雙端供電兩種供電方式。采用單端供電方式,一個地面線圈由一個單端供電分區內的一個地面電源模塊供電。采用雙端供電方式,一個地面線圈由相鄰兩個單端供電分區的兩個地面電源模塊同時供電,每個地面電源模塊的輸出工作電流等于所述地面線圈工作電流的一半,從而減小了交流母線上的電阻損耗,延長了單個地面電源模塊的供電距離,減少了整個供電線路所需的地面電源模塊數量。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式進一步說明本發明。

圖1本發明移動式分段供電的感應電能傳輸系統組成結構圖,圖中,1第一地面電源基站,2第二地面電源基站,3交流母線,4切換開關,5補償模塊,6地面線圈,7接收模塊,8公共電網;

圖2本發明移動式分段供電的感應電能傳輸系統第一補償模塊結構圖,圖中,4-1第一切換開關,5-1第一補償模塊,5-1-1補償電感,5-1-2第一補償電容,5-1-3第二補償電容,6-1第一地面線圈;

圖3本發明移動式分段供電的感應電能傳輸系統接收模塊結構圖,圖中,7接收模塊,7-1接收線圈,7-2接收側補償電路,7-3接收側高頻整流電路,9負載;

圖4本發明移動式分段供電的感應電能傳輸系統爲接收模塊移動供電示意圖,圖中,1第一地面電源基站,2第二地面電源基站,3交流母線,4切換開關,5補償模塊,6地面線圈,7接收模塊,8公共電網;

圖5具體實施方式二所述的供電分區設置方式示意圖,6地面線圈。

具體實施方式

實施方式一如圖1所示。本發明實施方式一的感應電能傳輸系統包括第一地面電源基站1,第二地面電源基站2,交流母線3,切換開關4,補償模塊5,地面線圈6,以及接收模塊7。第一地面電源基站1的輸入端連接至公共電網8,第一地面電源基站1的輸出端連接至交流母線3。第二地面電源基站2的輸入端連接至公共電網8,第二地面電源基站2的輸出端連接至交流母線3。交流母線3和補償模塊5之間連接有切換開關4,補償模塊5的輸入端通過切換開關4連接至交流母線3,補償模塊5的輸出端連接至地面線圈6。第一地面電源基站1和第二地面電源基站2沿供電線路布置在軌道附近,地面線圈6沿軌道布置,所述的第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲地面線圈6供電。地面線圈6産生高頻磁場,接收模塊7接收地面線圈6産生的電能。補償模塊5用于補償地面線圈6的電感,提高第一地面電源基站1和第二地面電源基站2輸出端的功率因數。所述的接收模塊7安裝在車輛底部。

所述的第一地面電源基站1包括第一地面電源模塊1-1,第二地面電源模塊1-2,第三地面電源模塊1-3和第四地面電源模塊1-4。第一地面電源模塊1-1,第二地面電源模塊1-2,第三地面電源模塊1-3和第四地面電源模塊1-4均由二極管整流電路和H橋逆變電路組成,所述二極管整流電路的輸出端連接至所述H橋逆變電路的輸入端。第一地面電源模塊1-1,第二地面電源模塊1-2,第三地面電源模塊1-3和第四地面電源模塊1-4的輸入端都連接至公共電網8。第一地面電源模塊1-1的輸出端連接至第一交流母線3-1,第二地面電源模塊1-2的輸出端連接至第二交流母線3-2,第三地面電源模塊1-3的輸出端連接至第三交流母線3-3,第四地面電源模塊1-4的輸出端連接至第四交流母線3-4。

所述的第二地面電源基站2包括第五地面電源模塊2-1,第六地面電源模塊2-2,第七地面電源模塊2-3和第八地面電源模塊2-4。第五地面電源模塊2-1,第六地面電源模塊2-2,第七地面電源模塊2-3和第八地面電源模塊2-4均由二極管整流電路和H橋逆變電路組成,所述二極管整流電路的輸出端連接至所述H橋逆變電路的輸入端。第五地面電源模塊2-1,第六地面電源模塊2-2,第七地面電源模塊2-3和第八地面電源模塊2-4的輸入端都連接至公共電網8。第五地面電源模塊2-1的輸出端連接至第一交流母線3-1,第六地面電源模塊2-2的輸出端連接至第二交流母線3-2,第七地面電源模塊2-3的輸出端連接至第三交流母線3-3,第八地面電源模塊2-4的輸出端連接至第四交流母線3-4。

所述的交流母線3由利茲線電纜組成。交流母線3沿供電線路鋪設。交流母線3包括第一交流母線3-1,第二交流母線3-2,第三交流母線3-3和第四交流母線3-4。第一交流母線3-1、第二交流母線3-2、第三交流母線3-3和第四交流母線3-4相互之間不連接。

第一交流母線3-1與第三切換開關4-3,第七切換開關4-7,第十一切換開關4-11,……,第三十九切換開關4-39的輸入端連接。第一交流母線3-1的始端連接至第三切換開關4-3的輸入端,第一交流母線3-1的末端連接至第三十九切換開關4-39的輸入端。

第二交流母線3-2與第四切換開關4-4,第八切換開關4-8,第十二切換開關4-12,……,第四十切換開關4-40的輸入端連接。第二交流母線3-2的始端連接至第四切換開關4-4的輸入端,第二交流母線3-2的末端連接至第四十切換開關4-40的輸入端。

第三交流母線3-3與第一切換開關4-1,第五切換開關4-5,第九切換開關4-9,……,第四十一切換開關4-41的輸入端連接。第三交流母線3-3的始端連接至第一切換開關4-1的輸入端,第三交流母線3-3的末端連接至第四十一切換開關4-41的輸入端。

第四交流母線3-4與第二切換開關4-2,第六切換開關4-6,第十切換開關4-10,……,第四十二切換開關4-42的輸入端連接。第四交流母線3-4的始端連接至第二切換開關4-2的輸入端,第四交流母線3-4的末端連接至第四十二切換開關4-42的輸入端。

所述的切換開關4用于控制地面線圈6與地面電源模塊1-1、地面電源模塊1-2、地面電源模塊1-3、地面電源模塊1-4、地面電源模塊2-1、地面電源模塊2-2、地面電源模塊2-3、地面電源模塊2-4之間的連接狀態,可由接觸器或半導體雙向開關組成。切換開關4包括第一切換開關4-1,第二切換開關4-2,第三切換開關4-3,……,第四十二切換開關4-42。第一切換開關4-1,第二切換開關4-2,第三切換開關4-3,……,第四十二切換開關4-42分別安裝在第一地面線圈6-1,第二地面線圈6-2,第三地面線圈6-3,……,第四十二地面線圈6-42的一側。第一切換開關4-1,第二切換開關4-2,第三切換開關4-3,……,第四十二切換開關4-42的輸出端分別與第一補償模塊5-1,第二補償模塊5-2,第三補償模塊5-3,……,第四十二補償模塊5-42的輸入端連接。

所述的補償模塊5包括第一補償模塊5-1,第二補償模塊5-2,第三補償模塊5-3,……,第四十二補償模塊5-42。所有的補償模塊組成相同,連接方式相同。下面以第一補償模塊5-1爲例,說明補償模塊5的連接方式。如圖2所示,第一補償模塊5-1由補償電感5-1-1,第一補償電容5-1-2和第二補償電容5-1-3組成。補償電感5-1-1的一端連接至切換開關4-1的輸出端的一端,補償電感5-1-1的另一端分別連接至第一補償電容5-1-2的一端和第二補償電容5-1-3的一端。第二補償電容5-1-3的另一端連接至地面線圈6-1的一端,地面線圈6-1的另一端連接至第一補償電容5-1-2的另一端,第一補償電容5-1-2的另一端連接至切換開關4-1輸出端的另一端。第一補償模塊5-1,第二補償模塊5-2,第三補償模塊5-3,……,第四十二補償模塊5-42分別安裝在第一地面線圈6-1,第二地面線圈6-2,第三地面線圈6-3,……,第四十二地面線圈6-42的一側。第一補償模塊5-1,第二補償模塊5-2,第三補償模塊5-3,……,第四十二補償模塊5-42的輸出端分別與第一地面線圈6-1,第二地面線圈6-2,第三地面線圈6-3,……,第四十二地面線圈6-42連接。

所述地面線圈6用于産生高頻磁場,由利茲線繞制而成。地面線圈繞制成矩形。地面線圈6包括第一地面線圈6-1,第二地面線圈6-2,第三地面線圈6-3,……,第四十二地面線圈6-42。第一地面線圈6-1,第二地面線圈6-2,第三地面線圈6-3,……,第四十二地面線圈6-42依次沿軌道鋪設。

所述的接收模塊7包括接收線圈7-1,接收側補償電路7-2和接收側高頻整流電路7-3。如圖3所示,接收線圈7-1連接至接收側補償電路7-2的輸入端,接收側補償電路7-2的輸出端連接至接收側高頻整流電路7-3的輸入端,接收側高頻整流電路7-3的輸出端連接至負載9。

第一地面電源基站1和第二地面電源基站2爲地面線圈6提供高頻交流電流,地面線圈6在周圍産生高頻交流電磁場,通過電磁感應原理,使得接收模塊7的接收線圈7-1中感應出高頻交流電壓。

所述的接收模塊7用于接收地面線圈6輸出的電能。接收模塊7安裝在車輛底部。

所述的接收線圈7-1用于接收地面線圈6輸出的電能,由利茲線繞制而成,接收線圈7-1安裝在車輛底部。接收線圈7-1的一端與接收側補償電路7-2輸入端的一端連接,接收線圈7-1的另一端與接收側補償電路7-2輸入端的另一端連接。

所述的接收側補償電路7-2用于補償接收線圈7-1的電感、提高接收側高頻整流電路7-3獲得的電壓,由電容器組成。接收側補償電路7-2安裝在車輛底部。接收側補償電路7-2的輸出端的一端與接收側高頻整流電路7-3的輸入端的一端連接,接收側補償電路7-2的輸出端的另一端與接收側高頻整流電路7-3的輸入端的另一端連接。

所述的接收側高頻整流電路7-3用于將接收線圈7-1中的高頻交流電整流成直流電,可由可控橋式整流電路或半控橋式整流電路或不控橋式整流電路組成。接收側高頻整流電路7-3安裝在車輛底部。接收側高頻整流電路7-3輸出端的一端與負載9的一端連接,接收側高頻整流電路7-3輸出端的另一端與負載9的另一端連接。

如圖1所示,整個供電線路設置3個供電分區。第一分區爲單端供電分區,第一分區包括第一地面線圈6-1至第十七地面線圈6-17所在的供電線路。第二分區爲雙端供電分區,第二分區包括第十八地面線圈6-18至第二十五地面線圈6-25所在的供電線路。第三分區爲單端供電分區,第三分區包括第二十六地面線圈6-26至第四十二地面線圈6-42所在的供電線路。第一地面電源基站1安裝在第一分區,第二分區內不安裝地面電源基站,第二地面電源基站2安裝在第三分區。

當接收模塊7隨車輛移動到達第一分區內時,由第一地面電源基站1爲需要同時供電的地面線圈6供電,第二地面電源基站2不供電,接收模塊7移動供電過程如下:

(1)當接收模塊位于第七地面線圈6-7和第八地面線圈6-8的上方時,如圖4所示,第七切換開關4-7和第八切換開關4-8閉合,第一地面電源模塊1-1爲第七地面線圈6-7供電,第二地面電源模塊1-2爲第八地面線圈6-8供電;

(2)此時閉合第九切換開關4-9,第三地面電源模塊1-3開始爲第九地面線圈6-9供電;

(3)接收模塊7隨車輛向前移動,接收模塊7位于第七地面線圈6-7、第八地面線圈6-8和第九地面線圈6-9的供電範圍,第一地面電源模塊1-1爲第七地面線圈6-7供電,第二地面電源模塊1-2爲第八地面線圈6-8供電,第三地面電源模塊1-3爲第九地面線圈6-9供電;

(4)此時閉合第十切換開關4-10,第四地面電源模塊1-4開始爲第十地面線圈6-10供電;

(5)接收模塊7隨車輛繼續向前移動,當接收模塊7離開第七地面線圈6-7時,斷開第七切換開關4-7,停止對第七地面線圈6-7供電。然後閉合第十一切換開關4-11,第一地面電源模塊1-1開始對第十一地面線圈4-11供電。

依此方法本發明實施方式一的移動式分段供電的感應電能傳輸系統可以實現對接收模塊7的移動供電。

當接收模塊7隨車輛移動至第二分區內時,由第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5同時爲需要同時供電的地面線圈供電。接收模塊7移動供電過程與接收模塊7位于第一分區內的移動供電過程類似,第二分區內的地面線圈6輪流接入與所述地面線圈相連的交流母線3,然後所述地面線圈輪流斷開與所述交流母線的連接,由第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5同時爲需要同時供電的地面線圈供電。

當接收模塊7隨車輛移動至第三分區內時,由第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲需要同時供電的地面線圈供電,第一地面電源基站1不供電。接收模塊7移動供電過程與接收模塊7位于第一分區內的移動供電過程類似,第三分區內的地面線圈3輪流接入與所述地面線圈相連的交流母線,然後所述地面線圈輪流斷開與所述交流母線的連接,由第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲需要同時供電的地面線圈供電。

當接收模塊7隨車輛移動至第一分區和第二分區之間時,由第一地面電源基站1通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲位于第一分區內的需要同時供電的地面線圈供電,由第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5同時爲位于第二分區內的需要同時供電的地面線圈供電。接收模塊7移動供電過程與接收模塊7位于第一分區內的移動供電過程類似,地面線圈6輪流接入與所述地面線圈相連的交流母線3,然後所述地面線圈輪流斷開與所述交流母線的連接,由第一地面電源基站1通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲位于第一分區內的需要同時供電的地面線圈供電,由第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5同時爲位于第二分區內的需要同時供電的地面線圈供電。

當接收模塊7隨車輛移動至第二分區與第三分區之間時,由第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5同時爲第二分區內的需要同時供電的地面線圈供電,由第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲位于第三分區內的需要同時供電的地面線圈供電。接收模塊7移動供電過程與接收模塊7位于第一分區內的移動供電過程類似,地面線圈6輪流接入與所述地面線圈相連的交流母線3,然後所述地面線圈輪流斷開與所述交流母線的連接,由第一地面電源基站1和第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5同時爲位于第二分區內的需要同時供電的地面線圈供電,由第二地面電源基站2通過交流母線3、切換開關4和補償模塊5爲第三分區內的需要同時供電的地面線圈供電。

接收線圈7-1的供電過程如下。接收線圈7-1通過電磁感應的方式接收地面線圈6輸出的電能。接收線圈7-1輸出的高頻交流電流經過接收側補償電路7-2、再經過接收側高頻整流電路7-3整流成直流電,接收側高頻整流電路7-3的輸出端爲負載9供電。

具體實施方式二是對實施方式一所述的移動式分段供電的感應電能傳輸系統的供電分區設置方式的進一步說明。如圖5所示,本實施方式中,整個供電線路包括五個供電分區,第一分區、第三分區和第五分區爲單端供電分區,第二分區和第四分區爲雙端供電分區。

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