[发明专利]一种基于LCL补偿的集成导轨分布切换供电拓扑

权利要求书

1.一种基于LCL补偿的集成导轨分布切换供电拓扑，其特征在于：

所述供电拓扑包括发射电源和n段发射导轨供电段；

所述发射电源包括恒压母线U_DC和4个开关管S₁、S₂、S₃、S₄；

开关管S₁和S₃的一端与U_DC的正极相连接；开关管S₂和S₄的一端与U_DC的负极相连接；开关管S₁和S₂的另一端与第一段发射导轨供电段相连接，开关管S₃和S₄的另一端与第n段发射导轨供电段相连接，n段发射导轨供电段串联；

所述n段发射导轨供电段的每段均包括LCL补偿拓扑和两组反向串联的开关管S_pn+和S_pn-；

所述LCL补偿拓扑由相邻两段发射导轨L_pn、L_p(n+1)及并联补偿电容C_pn(n+1)构成；

所述发射导轨L_pn即为发射导轨单元，由发射线圈L_pnm和集成在内部的补偿电容C_pnm串联构成，n,m∈R；

所述两组反向串联的开关管S_pn+和S_pn-并联在相邻两段发射导轨L_pn、L_p(n+1)及并联补偿电容C_pn(n+1)构成的支路两侧。

2.根据权利要求1所述供电拓扑，其特征在于：

所述供电拓扑的发射电压工作于恒压输出模式；

当供电段上方有接收端，即供电段处于工作状态时，供电段产生幅值恒定且与负载无关的发射电流；

当供电段上方没有接收端时，逆变源输出端口的反射阻抗大，输出电流小。

3.根据权利要求1所述供电拓扑，其特征在于：

当电路为单一接收端供电时，发射导轨动态切换过程为：

状态1：当检测到接收端运动至发射导轨供电段1上方时，控制供电段1两端并联切换开关S_p1+和S_p1-导通，控制供电段2两端并联切换开关S_p2+和S_p2-关断，构成LCL补偿拓扑，使供电段1与接收端耦合，供电段2作为补偿电感运行；其他上方没有接收端的供电段，控制其并联切换开关导通，将供电段短路并切出；

状态2：当检测到接收端运动至发射导轨供电段2上方时，控制供电段2两端并联切换开关S_p2+和S_p2-导通，控制供电段1两端并联切换开关S_p1+和S_p1-关断，构成LCL补偿拓扑，使供电段2与接收端耦合，供电段1作为补偿电感运行；其他上方没有接收端的供电段，控制其并联切换开关导通，将供电段短路并切出；

状态3：当接收端运动至发射导轨供电段1和2之间时，与两个供电段均有耦合，此时通过检测和比较两个供电段的电流决定开关状态；当供电段1的电流大于供电段2的电流时，系统工作与状态1，当供电段2的电流大于供电段1的电流时，系统工作与状态2；

接收端位移时重复切换状态1、状态2和状态3。

4.根据权利要求1所述供电拓扑，其特征在于：

当电路为多个接收端供电时，发射导轨动态切换过程为：

状态1：当多个接收端位于同一个发射导轨供电段上方时，控制供电段1两端并联切换开关S_p1+和S_p1-导通，控制供电段2两端并联切换开关S_p2+和S_p2-关断，构成LCL补偿拓扑，使供电段1与接收端耦合，供电段2作为补偿电感运行；其他上方没有接收端的供电段，控制其并联切换开关导通，将供电段短路并切出；

状态2：当多个接收端分别位于同一个补偿拓扑里不同发射导轨供电段上方时，其开关状态由耦合情况决定；当供电段1耦合大于供电段2时，控制供电段1两端并联切换开关S_p1+和S_p1-导通，控制供电段2两端并联切换开关S_p2+和S_p2-关断；其他上方没有接收端的供电段，控制其并联切换开关导通，将供电段短路并切出；当供电段2耦合大于供电段1时，控制供电段2两端并联切换开关S_p2+和S_p2-导通，控制供电段1两端并联切换开关S_p1+和S_p1-关断；其他上方没有接收端的供电段，控制其并联切换开关导通，将供电段短路并切出；

状态3：当多个接收端分别位于不同补偿拓扑里发射导轨供电段上方时，控制接收端下方对应供电段并联切换开关导通，同补偿网络里相邻供电段并联切换开关关断，分别构成LCL补偿拓扑，其他上方没有接收端的供电段，控制其并联切换开关导通，将供电段短路并切出；

多接收端位移时重复切换状态1、状态2和状态3。