[发明专利]一种非接触电能传输装置及绕组结构辨识方法

权利要求书

1.一种基于柔性行波预激励的非接触电能传输装置，该装置包括预激励绕组，预激励用功率变换单元、原边磁芯、控制器、副边绕组、副边磁芯、副边功率变换单元以及负载；

其特征在于：预激励绕组为共用原边功率绕组或为附加绕组；预激励绕组包括一个或多个绕组单元，每个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可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；控制器通过施加变化的行波激励，实现副边绕组的绕组结构辨识。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预激励绕组由多个预激励绕组单元通过平移、旋转或其组合方式，构成得到。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括原副边电压和/或电流和/或功率检测或估算电路，原副边通过蓝牙、WIFI、ZigBee、磁反馈、射频或红外中的一种或多种方式进行无线通信。

4.基于权利要求1所述非接触电能传输装置的柔性行波预激励的副边绕组结构辨识方法，该方法用于判断非接触电能传输装置中副边绕组的绕组结构为盘式结构，或是DD结构，其具体步骤如下：

(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，短轴位置即为磁场波谷位置；

(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L，控制器检测、存储每组激励下的原边输入功率和/或副边输出功率，统称为Q，形成(x_m,Q/L²)数据表；变化激励，控制器得到Q/L²随x_m的变化趋势；

(3)控制器通过判断(x_m,Q/L²)数据表中Q/L²随x_m线性变化时的单/多峰特性来判断副边为盘式结构或DD结构。

5.根据权利要求4所述的副边绕组结构辨识方法，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的变化趋势判断；其中，恒定磁场幅度L激励下的电流相位关系由控制器实时计算或查表得到。

6.根据权利要求4所述的副边绕组结构辨识方法，其特征在于，步骤(2)中原边输入功率/副边输出功率的计量方法为：若输入电压/输出电压恒定时，可用输入电流/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，可用输入电压/输出电压表征输入功率/输出功率。

7.根据权利要求4所述的副边绕组结构辨识方法，其特征在于，步骤(2)中，Q/L²随x_m的变化趋势判断，采用固定步长遍历、滑动平均判断或变步长判断方法。

8.根据权利要求4或5所述的副边绕组结构辨识方法，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与预激励绕组各线圈电流的激励关系，可由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；或者由计算机根据上述定律离线计算生成离线表，或由Ansys、Comsol电磁场仿真软件通过仿真得到离线表，控制器通过查离线表得到不同x_m、x_n下的原边预激励线圈施加电流的幅值大小比例及相位关系；若给定原边各预激励线圈施加电流的幅值大小比例及相位关系，控制器通过查上述离线表可得该激励条件下对应的长轴位置x_m、短轴位置x_n以及磁场幅度L。