[发明专利]一种无线电能动态恒功率输出系统及其等效电阻控制方法

说明书

本发明公开了一种无线电能动态恒功率输出系统及其等效电阻控制方法，涉及无线电能动态传输技术领域，本发明包括发送端和接收端，发送端包括发送线圈Lp，接收端包括与负载R连接的副边组件1和副边组件2，副边组件1包括与发送线圈Lp平行的接收线圈Ls1，副边组件2包括与发送线圈Lp平行的接收线圈Ls2，接收线圈Ls1和接收线圈Ls2分别由边长为L的正方形线圈组成，发送线圈Lp由若干个边长为L的正方形线圈级联组成，接收线圈Ls1与接收线圈Ls2重叠构成副边线圈组，且重叠部分的长度为L/2，本发明的确保了在移动过程中总功率在副边组件1的接收端和副边组件2的接收端中平均分配，不仅能够减小开关管的电压电流应力，并且保证了系统输出功率恒定。

技术领域

本发明涉及轨道交通无线电能动态传输技术领域，更具体的是涉及一种无线电能动态恒功率输出系统及其等效电阻控制方法。

背景技术

无线电能传输系统利用高频电磁场近场耦合原理，以高频磁场作为传输介质，通过发送线圈和接收线圈间的磁场耦合实现电能的无线传输。无线电能传输系统主要由两个部分组成，一部分是连接在电源一侧的发送端，另一部分是位于负载侧的接收端，能量通过电磁感应的方式由发送端传输到接收端。现有的无线电能传输系统主要由发送端的直流电源、逆变器、发送线圈和发送补偿电容以及接收端的接受线圈、接收补偿电容、整流器和负载组成。

目前绝大部分的用电设备主要采用传统接触供电方式进行充电，这种充电方式存在充电电流大、笨重且不美观、机械磨损及漏电等安全隐患。无线电能传输技术可以很好的克服上述弊端，具有便捷、美观、安全以及灵活性高等优点。在指定区域给用电设备充电应用的技术被称作静态无线电能传输技术，然而，静态无线充电技术受到当前储能电池技术发展的制约，存在诸多问题，如续航短、充电时间长、频繁充电、电池组笨重等。基于这种背景，人们开始了对动态无线供电技术的研究，并将动态无线供电技术应用于电动汽车、轨道交通等领域。

以非接触的方式给行驶中的用电设备提供能量，设备可搭载较轻的电池组，同时可解决续航里程短的问题，降低制造成本。然而，国内外研究表明，动态无线电能传输相比于静态无线电能传输，耦合系数变化波动大，空间位置的变化如横向和纵向偏移，使得系统输出功率和工作效率不稳定，难以适合接收端的快速移动。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决在轨道交通领域，现有的动态无线电能传输技术由于空间位置的偏移变化，耦合系数变化波动较大导致无法保证系统功率稳定输出的问题，本发明提供一种无线电能动态恒功率输出系统及其等效电阻控制方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种无线电能动态恒功率输出系统，包括发送端和接收端，发送端包括发送线圈Lp，其特征在于：所述接收端包括分别与负载R连接的副边组件1和副边组件2，副边组件1包括与发送线圈Lp平行的接收线圈Ls1，副边组件2包括与发送线圈Lp平行的接收线圈Ls2，所述接收线圈Ls1和接收线圈Ls2分别由边长为L的正方形线圈组成，发送线圈Lp由若干个边长为L的正方形线圈级联组成，接收线圈Ls1与接收线圈Ls2重叠构成副边线圈组，且接收线圈Ls1与接收线圈Ls2重叠部分的长度为L/2。

进一步的，所述发送端还包括直流电源E、全桥逆变器I1、发送谐振电感Lt和发送补偿电容Cp，直流电源E与全桥逆变器I1连接，全桥逆变器I1通过发送谐振电感Lt与相互并联的发送线圈Lp和发送补偿电容Cp连接。

进一步的，所述副边组件1还包括接收补偿电容Cs1、全控整流器H1和直流滤波电容Cd1，接收线圈Ls1与接收补偿电容Cs1串联后与全控整流器H1连接，全控整流器H1与与负载R并联的直流滤波电容Cd1连接；

所述副边组件2还包括接收补偿电容Cs2、全控整流器H2和直流滤波电容Cd2，接收线圈Ls2与接收补偿电容Cs2串联后与全控整流器H2连接，全控整流器H2与与负载R并联的直流滤波电容Cd2连接。