[发明专利]用于电感耦合输电系统的单相电源

说明书

技术领域

本发明涉及电感耦合输电(ICPT，inductively coupled powertransfer)系统，包括用于ICPT系统的电源。 

背景技术

ICPT现在是一种广泛使用的技术，优选地用于像必须避免污物和灰尘的洁净室那样的状况，或像必须容忍污垢和灰尘的制造车间那样的状况下的电力输送。这样的系统从公用或“干线”电源中获取电力，并且将该电力转换成通常是常称为输电线(track)的细长回路的导电路径中的电流。沿着输电线的拾波线圈(pick-up coil)从输电线中截取一些磁场。这些线圈总是利用电容器来调节或补偿，这样，可以增大从输电线输送到拾波线圈的电力。可以利用在美国专利5,293,308中描述的电力输送技术来控制，在此将该文献全文引用以供参考。整流和控制输送到拾波线圈的电力，以便生成可以操作其它设备的恒压DC输出。可替代地，也可以生成受控输出电流，但这是次优选项。 

在已知的ICPT系统中，输电线中的电流在通常在5-50kHz范围内的VLF频率上基本上是恒定电流。更低的频率非优选，因为输电过程更加困难，并且也避免更高的频率，因为随着频率升高，输电线的电感使建立输电线电流更加困难，并且获得所需电流所需的电压升高。 

为了在输电线中生成恒定电流，传统方法是对来自公用电源的三相输入进行整流，生成基本恒定的DC电压，然后，使用逆变器生成高频电压或电流信号然后可以供应给输电线。这样，由于输入电流那时处在可接受功率因数上，并且输出电压和电流如所需那样基本恒 定，所以使用三相电源是非常有利的。但是，这种技术需要两个储能元件—DC电容器和DC电感器—两者都相对昂贵和笨重。此外，由于在这些元件中可能存储着大量能量，所以控制这个能量的电路，尤其在接通或关断时控制这个能量的电路是必不可少的。这个电路增加了成本并占用了额外的空间。这些元件在高压和大电流下存储电能和工作，致使微型-小型化是不可能的。接通和关断这样的已知电源也是耗时的和低效的，因此，往往一直对它们供能，使总运营成本显著增加。 

Schutten等人在“以高功率因数模式工作的负载谐振转换器的特性”中提出了利用单相电源工作的谐振转换器(Characteristics ofLoad Resonant Converters Operated in a High-Power Factor Mode，IEEE Transactions on Power Electronics，Vol.7.No.2，April1992)。但是，作为LCC转换器的电源固有地不适用于ICPT系统。此外，通过电源控制获得功率因数的提高，该电源控制使电源更加复杂，并且不适合于例如通常出现在许多ICPT应用中的多个可变负载。 

发明内容

本发明的目的是提供克服或改进了已知系统的一个或多个缺点的ICPT系统，或用于ICPT系统的电源。 

或者，本发明的目的是提供用于ICPT系统的单相电源。 

或者，本发明的目的是提供至少提供已知系统的有用替代品的ICPT系统，操作这种系统的方法，或用于ICPT系统的电源。 

于是，在一个方面中，本发明提供一种ICPT系统，具有： 

导电路径； 

适用于从导电路径接收电力的拾波器； 

向导电路径供能的电源，该电源具有以公用电源频率接收单相电力的单相输入端，和在导电路径中以大于公用电源频率的工作频率提供交流电流的逆变装置，该转换装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；

其中，拾波器具有储能元件，适用于与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供由其供电的负载。 

在一个优选实施例中，电源包括变压器和电容元件，其中，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感提供LCL滤波器。 

优选地，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感各自具有基本上相同的电抗，或可以调节成具有基本上相同的电抗。便利的是，电源基本上不含DC储能部件。 

拾波器优选地包括控制电力流向储能元件的控制器。在一个优选实施例中，控制器包括开关，并且控制器可操作用来将开关设置在关断状态或接通状态下，以控制电力流向储能元件。控制器可以以所选频率操作开关以及控制开关的占空率，以便控制电力流向储能元件和/或控制电源的输入功率因数。