[发明专利]一种采用分段供电的移动式无接触供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无接触供电系统的分段供电装置。

背景技术

无接触供电也称无接触电能传输，指根据电磁感应原理，无需直接的电气接触，将电能从一侧（电源侧）传送给另一侧（负载侧）。移动式无接触供电是指即使两侧，即电源侧和负载侧之间有相对运动，也能传送电能的一种特殊的无接触供电方式。

移动式无接触供电系统相比于传统供电的优势在于：（1）供电系统和负载之间无任何直接接触，没有裸露带电导体，不存在触电危险；（2）无摩擦，不会产生接触火花；（3）没有摩擦带来的积碳粉尘，维护简便；（4）对负载运动速度不产生直接限制；（5）无摩擦噪声污染；（6）能在水下、地下、冰雪、易燃、易爆等恶劣条件下工作。

在轨道交通、特别是城市轨道交通电系统中，移动式无接触供电可用来替代传统的受电弓和第三轨，从而极大提高轨道交通系统的安全、可靠性，同时维护成本大幅度降低。通常，轨道交通供电导轨范围一般长达数公里或者几十公里，如果采用无接触方式供电，所需电缆很长，由于沿线供电导轨中的电流频率通常为几十千赫兹，电流有效值通常为几百安培，高频电流带来了交流损耗，较长的电缆也增加了系统内阻，降低了系统效率，同时还可能产生很大的漏磁场。因此，为了提高系统效率，减小漏磁场，通常会采用分段供电方式。

专利201210059309.9公布了一种电动车动态感应供电系统，其高频逆变器输出的高频电流进过升压后注入到高压导轨，高压导轨通过降压器和能量注入装置与能量发射导轨连接。该方法不但额外用到了高频升压变压器和降压变压器两级变压器，还采用了高频逆变器和能量注入装置两类变流装置，系统复杂，成本高，过多的环节降低了系统可靠性和系统效率。另外，高频交流电长距离传送，还会因为集肤效应、临近效应等增加额外的损耗，进一步降低系统效率。

最简单的分段供电方式是，无接触供电系统中每段初级绕组线圈均配置一个谐振变流器来供电，这样虽然减小了电缆的交流损耗，但是会大大增加系统的成本。

因此，以下问题需要解决：（1）对于高频大电流的馈电电缆带来的损耗较大，或多谐振变流器带来的高成本问题；（2）对于次级绕组线圈过初级绕组线圈分段时，如何稳定地向车辆上电气负载传递能量。

发明内容

本发明的目的是解决现有移动式无接触供电系统的有效分段供电以及电能传输的平稳性和高成本问题，提出一种移动式无接触供电系统的分段供电切换装置，本发明可提高系统的供电效率，提高无接触供电系统的安全性和稳定性，降低系统成本，为移动设备供电提供一种高效、安全、稳定、可行的解决方案。

本发明所采用的技术方案一如下：

本发明采用分段供电的移动式无接触供电系统方案一包括：整流滤波器、直流母线、直流开关、谐振变流器、切换开关、位置检测装置、高频电缆、初级绕组线圈、次级绕组线圈、车载变流器。

整流滤波器的输入端子分别与交流电连接，整流滤波器的两个输出端子分别同直流母线的正、负极相连。多个初级供电绕组线圈分成N个分区，N为正整数，每个分区包含2k个小段，k为正整数，每个分区内设置2个或2个以上的谐振变流器及直流开关，谐振变流器和初级绕组线圈均采用自然数连续编号，直流开关和谐振变流器一一对应。每个直流开关的正负输入端分别同直流母线正负端相连，直流开关的正负输出端分别同谐振变流器的两个输入端相连。谐振变流器将直流母线上的直流电转换成单相高频交流电输出。每个奇数号切换开关的两个输入端同奇数号谐振变流器的两个输出端子相连接，每个偶数号切换开关的两个输入端同偶数号谐振变流器的两个输出端子相连接。切换开关的输出端子经过高频电缆对应连接到每个初级绕组线圈的两个端子。在每个初级绕组线圈端部或中间布置有位置检测装置，位置检测装置的输出信号连接到相应的谐振变流器。每个次级绕组线圈的两个端子同车载变流器的一路单相输入端连接。车载变流器通过两个输出端子同负载的两个输入端连接。