[发明专利]一种非接触电能传输装置及位置检测方法

权利要求书

1.一种非接触电能传输的柔性行波预激励的位置检测方法，基于柔性行波预激励的非接触电能传输装置，该装置包括预激励用功率变换单元、预激励绕组、原边磁芯、控制器、副边/原边功率绕组、副边磁芯、副边功率变换单元及负载；预激励绕组置于原边或副边；预激励绕组共用原边/副边功率绕组，或为独立附加绕组；预激励绕组包括一个或多个预激励绕组单元，每个预激励绕组单元至少包含两个空间位置不同的独立线圈，且至少有两个线圈的激励电流大小以及相位由控制器通过预激励用功率变换单元独立调节，来构造形成磁场幅度和波峰、波谷位置受控连续可调的柔性行波磁场；预激励用功率变换单元包含逆变器和补偿网络为线圈提供激励；控制器通过施加可变的行波激励，实现原副边相对位置的检测；该方法结合原边预激励绕组的位置检测方法，具体实施步骤如下：

(1)以预激励绕组中心为参考，确定磁场长轴移动的位置区间；其中，磁场长轴位置即为磁场波峰位置，短轴位置即为波谷位置；

(2)对预激励绕组施加电流幅值和/或相位可变的激励构成柔性行波磁场,使得其长轴在上述区间内变化；根据激励的电流大小及相位关系可实时计算或查离线表得到相应的长轴位置x_m、短轴位置x_n、磁场幅度为L，控制器检测、存储每组预激励下原边输入功率或副边输出功率，统称为Q，形成(x_m,x_n,Q/L²)数据；变化激励，对Q/L²的最大值进行搜索，控制器记录最大Q/L²所对应的磁场长轴位置x_m^*以及短轴位置x_n^*；

(3)控制器根据最大Q/L²所对应的长轴位置x_m^*、短轴位置x_n^*、绕组结构，得到副/原边绕组相对于预激励绕组的位置，转换得到原副边的相对位置。

2.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，步骤(2)中对预激励绕组施加电流幅值和/或相位可变的激励，采用固定绕组电流幅值改变电流相位或固定绕组电流相位改变电流幅值或恒定磁场幅度L激励的方式进行Q/L²的最大值搜索；其中，恒定磁场幅度L激励下的预激励绕组所施加的电流、相位关系可实时计算或查离线表得到。

3.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，步骤(2)中的原边输入功率、副边输出功率，若输入电压/输出电压恒定时，用输入电流/输出电流大小表征输入功率/输出功率；若输入电流/输出电流恒定，用输入电压/输出电压表征输入功率/输出功率。

4.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，步骤(2)中的Q/L²的最大值查找采用遍历查找，二分查找、冒泡排序、选择排序或变步长搜索最值搜索方法。

5.根据权利要求1所述的位置检测方法，其特征在于，步骤(3)中，若副边绕组为盘式结构，则副边绕组中心相对预激励绕组的坐标即为步骤(2)中得到的x_m^*；若副边绕组为DD结构，则副边绕组中心相对预激励绕组的坐标为步骤(2)中得到的x_n^*。

6.根据权利要求1或2所述的位置检测方法，其特征在于，步骤(2)中长轴位置(x_m)、短轴位置(x_n)、磁场幅度(L)与原边绕组各线圈电流的激励关系，控制器根据麦克斯韦方程组、毕奥萨伐尔定律实时计算得到，或者查询由计算机计算生成离线表，或查询由Ansys、Comsol电磁场仿真软件通过仿真得到离线表；控制器通过查上述离线表或实时计算得到不同x_m、x_n下的原边各线圈施加电流的幅值大小比例及相位关系；由原边各线圈施加电流的幅值大小及相位关系，通过查上述离线表可查得该激励条件下对应的x_m、x_n、L。