[發明專利]一種級聯型非接觸式供電系統和移動受電體

有效

• 申請號: 201210365825.4
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102882287A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 彭亮
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02J7/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及新能源技術，特別是為電力或混合動力移動體提供非接觸式電力供應系統，尤其涉及一種級聯型非接觸式供電系統和移動受電體。

背景技術

低碳社會的構建，催生了人們對高速列車、電動汽車等電動移動體的極大需求。目前，電動移動體主要采取：一，通過接觸網來實現對電力機車進行持續電力供應；二，利用蓄電池來對小型電動汽車實現階段性電力供應。然而，電力接觸網線路繁多、技術復雜、造價昂貴，且在惡劣的天氣條件下極易發生故障；生產過多的化學蓄電池，也是對自然環境的潛在威脅。若能采用非接觸（或無線）的形式為電動移動體進行供電，則可有效避免上述問題。

無線供電裝置可以分輻射型和非輻射型兩大類。輻射型無線供電裝置通過發射天線將交流電波輻射到自由空間中，再通過接收天線將自由空間中特定頻率的電磁波加以收集。非輻射型無線供電裝置通過近場耦合的方式，利用交流電場或者交流磁場的電磁感應原理來實現電能的短距離高效傳送。對于近距離的非接觸式供電，若綜合考慮供電距離、復雜環境和供電系統對外界的影響，交流磁場耦合是無線供電的首選方案。

目前人們提出的非接觸式供電方案，多數采用成對的共振磁耦合線圈來傳送電能；為實現對電動移動體進行供電，人們提出在電動移動體行進的道路路基下方或道路兩旁每間隔一段距離安置一個磁耦合線圈，以便在電動移動體經過該處時可被無線地供電。然而，在這種供電方案中，道路上每個磁耦合線圈處都需要安置一個高性能的高頻電源，造成供電系統很高的構建和維護成本；另外，移動體處于運動狀態時，其與供電線圈之間的耦合系數不能一直保持較高，因此供電效率受到很大影響；同樣由于這一原因，移動體處于運動狀態時，很難保持其供電電力穩定。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種級聯型非接觸式供電系統和移動受電體。

所述的供電系統包括電源電路、多個級聯段電路、終端電路。其中電源電路包括一個高頻電源和一個電源匹配，級聯段電路包括供電磁耦合段與阻抗變換電路，所述電源電路的電源匹配輸出端串接所述級聯段電路的供電磁耦合段，再依次串接多個所述的級聯段電路，并將末端級聯段電路的阻抗匹配端接終端電路，高頻電源通過電源匹配給整個系統提供電能，電源匹配還檢測后級電路的反射系數保持其輸出電流穩定。

所述的移動受電體，包括受電磁耦合段、整流穩壓電路、充電電池和用電單元，受電磁耦合段與整流穩壓電路連接，整流穩壓電路分別與用電單元與充電電路連接，其可以在沿供電系統的級聯方向上運動時，以磁耦合的形式獲得供電系統提供的持續的交流電力。

所述受電磁耦合段包含線圈結構，可通過供電系統產生的磁場感應出交流電壓；整流穩壓部將受電磁耦合段輸出的感應電壓進行整流并穩定輸出；充電電池在所述受電磁耦合段無輸出電壓或故障時，為用電單元提供臨時電力供應；充電電池在所述受電磁耦合段正常輸出交流電壓時，可通過整流穩壓輸出電壓進行充電。

所述的移動受電體可單個工作，亦可將多個移動受電體加以組合，成為移動受電組。

本發明具有的有益的效果是：在移動受電體沿級聯型供電系統運動過程中，可通過非接觸的方式獲得持續和穩定的電力供應；通過此供電方法，交流供電效率可高達90%,且受移動受電體的運動速度和用電負載變化影響不敏感；可大量減少高性能高頻電源的使用，降低供電系統的構造和維護成本；移動受電體可單個工作，亦可將多個移動受電體加以組合，成為移動受電組。

附圖說明

圖1是級聯型非接觸式供電系統與受電移動體的結構的圖；

圖2是采用傳輸線的非接觸高效無線供電系統和受電移動體的圖；

圖3是平行雙線型供電磁耦合段的圖；

圖4是采用集中式元件搭建延遲型阻抗變換電路的圖；

圖5是采用平行雙線供電磁耦合段組合延遲型阻抗變換的交流電波的圖；

圖6是采用集中式元件搭建補償型阻抗變換電路的圖；

圖7是采用平行雙線供電磁耦合段組合補償型阻抗變換的交流電波的圖；

圖8是采用集中式元件搭建終端電路的圖。

具體實施方式

下面，關于本發明的實施方式將參照附圖給予詳細說明。圖1的框圖示出本發明的一個方式的非接觸式供電系統作為供電部件及一個方式的移動受電體作為受電部件和所述供電部件與受電部件的結構關系為一例。圖1中的框圖，采用方框的形式將不同部件的電氣功能進行清晰劃分，但實際上的結構要素難以按照其功能進行完全劃分，且一個結構要素可能涉及多個電氣功能。