[发明专利]一种非接触电能传输装置及绕组结构辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性行波预激励的绕组结构辨识方法及非接触电能传输装置，该非接触电能传输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。所述绕组结构辨识方法为：通过对原边预激励绕组施加灵活、可调的激励来构造得到磁场幅度和波峰、波谷位置可调的柔性行波磁场，依据副边输出反馈或预激励侧功率采样信号随磁场变化的分布趋势（单峰或多峰）的不同来判断副边绕组结构（盘式或DD）。本发明所提基于柔性行波预激励的绕组结构辨识方法，其优点在于，其原边预激励绕组可以为原边功率发射绕组，也可以为附加绕组，简单可靠，易于实施。

技术领域

本发明涉及电力电子技术、非接触供电技术，具体涉及一种非接触电能传输装置及绕组结构辨识方法。

背景技术

非接触供电利用磁场耦合实现“无线供电”，即采用原副边完全分离的非接触变压器，通过高频磁场的耦合传输电能，使得在能量传递过程中原边(供电侧)和副边(用电侧)无物理连接。与传统的接触式供电相比，非接触供电使用方便、安全，无火花及触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题，可适应多种恶劣天气和环境，便于实现自动供电，具有良好的应用前景。

虽然非接触供电优点突出，但是依然存在一些问题影响无线供电技术的产业化应用。以电动汽车无线充电应用为例，实现不同汽车产商与充电供应商之间产品的兼容性是其进入推广、应用阶段必须要解决的一个关键问题。实际应用中的兼容性主要集中在供电设备与不同充电设备在功率等级、充电间距、绕组结构等方面；其中，又以绕组结构的兼容性的实现最为困难。

显然，不同绕组结构的准确识别，是解决绕组结构兼容性问题关键的一步。目前，主流的副边绕组结构包括DD(如图2)和盘式(如图3)两种结构。DD和盘式两种绕组结构的磁通耦合示意图分别如图4、图5所示。由于两类绕组结构在与原边绕组配合时的耦合特性、磁场要求完全不同，因此绕组结构辨识影响后续磁场调控、功率控制等。目前关于绕组结构辨识的研究较少，主要通过原副边的通信提前告知。

对此，本发明提出了基于“柔性行波预激励”的绕组结构辨识方法。所谓“柔性行波磁场预激励”，即通过对非接触供电系统的原边预激励绕组施加自由、灵活、可变的激励来实现对空间磁场动态调节，根据原副边的反馈信号的变化趋势来判断副边绕组结构。其优点在于,预激励原边绕组可为专用辨识绕组，也可以与原边主功率绕组公用，都可以快速准确的实现副边绕组结构辨识，简单可靠。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：非接触电能传输系统中副边绕组结构的辨识问题，即副边绕组为盘式绕组还是DD绕组的辨识问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：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；

其中，所述预激励绕组可以共用原边功率绕组，也可以为附加绕组；所述预激励绕组可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柔性行波激励，实现副边绕组的绕组结构辨识。

其中，所述预激励绕组可由多个预激励绕组单元通过平移、旋转及其组合方式，构成得到。

其中，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，原副边可通过蓝牙、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。