[发明专利]一种U型结构的IPT取电器及其设计方法、系统

说明书

本发明公开一种U型结构的IPT取电器及其设计方法、系统，属于非接触能量传输技术领域。一种U型结构的IPT取电器，所述取电器为U型结构，U型取电器的两侧磁臂的厚度为a、宽度为b，所述U型取电器的磁臂顶部到磁芯底部上表面之间的高度为c、两侧磁臂的间距为d、磁芯底部的高度为e、磁臂顶部到磁芯底部之间下表面之间的高度为f、磁芯导磁率为μ、取电线圈匝数为N₂，所述a、b、c、d、e、f、μ、N₂通过IPT需要的输出功率确定。结合一定的电路结构，通过优化以上设计参数，提高了IPT系统效率。

技术领域

本发明涉及非接触能量传输技术领域，尤其是涉及一种U型结构的IPT取电器及其设计方法、系统。

背景技术

随着工业4.0的发展，自动导向车(AGV，Automated Guided Vehicle)在工业中的应用逐渐广泛。传统AGV小车供电方式主要有滑触线供电或蓄电池供电，滑触线供电方式容易引起电火花，同时在复杂的路径规划中极不方便；蓄电池供电方式需要定期对蓄电池进行充放电维护，且蓄电池寿命有限。

感应电能传输(Inductive Power Transfer，IPT)技术是一种新型的电能传输技术，能实现电能的非接触传输，其采用电力电子技术与电磁感应耦合技术相结合，通过初次级两侧绕组相互耦合，实现了非接触电能传输，克服了传统的电能传输方式带来的电击、发火花、磨损等一系列缺点和不足，可逐渐替代传统供电方式。现有技术中IPT系统效率较低，亟需一种提高IPT系统效率的方案。

发明内容

本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足，提出一种U型结构的IPT取电器及其设计方法、系统。

一方面，本发明提供了一种U型结构的IPT取电器，所述取电器为U型结构，U型取电器的两侧磁臂的厚度为a、宽度为b，所述U型取电器的磁臂顶部到磁芯底部上表面之间的高度为c、两侧磁臂的间距为d、磁芯底部的高度为e、磁臂顶部到磁芯底部之间下表面之间的高度为f、磁芯导磁率为μ、取电线圈匝数为N₂，所述a、b、c、d、e、f、μ、N₂通过IPT需要的输出功率确定。

另一方面，本发明还提供了一种U型结构的IPT取电器的设计方法，根据IPT的输出功率，确定U型取电器参数，其中，所述U型取电器参数包括两侧磁臂的厚度a、宽度b、磁臂顶部到磁芯底部上表面之间的高度c、两侧磁臂的间距d、磁芯底部的高度e、磁臂顶部到磁芯底部之间下表面之间的高度f、磁芯导磁率为μ、取电线圈匝数为N₂。

进一步地，所述根据IPT的输出功率，确定U型取电器参数，具体包括，根据IPT需要的输出功率，并通过公式

确定U型取电器参数，其中，N_臂、N_底为U型取电器的磁臂线圈匝数和底部线圈匝数，N₁、N₂、L_p、L_s、M、U_in、ω、R分别供电轨道电缆匝数、取电线圈匝数、轨道侧电感、副边感应取电线圈电感、U型取电器的互感系数、输入电压、谐振频率、U型取电器磁芯的总磁阻及负载等效电阻。

另一方面，本发明还提供了一种U型结构的IPT取电器的系统，包括单相整流电路、全桥逆变电路、串联谐振电路、U型取电器；

所述单相整流电路用于将输入交流电整流成直流电；所述全桥逆变电路，用于将直流电逆变成高频交流电，并向U型取电器的提供感应电能；所述串联谐振电路，用于在轨道回路形成高频电流；所述U型取电器为U型结构，用于从轨道侧感应获取电能，并将获取的电能通过功率变换器提供给负载。