[發(fā)明專利]一種高壓大功率電力電子器件的無線能量傳輸供能系統(tǒng)

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• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108270296A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 趙巖;劉遠;李婷婷;張升;王成昊;孫澤來
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/20;H02J50/30;H02J5/00
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明提供了一種高壓大功率電力電子器件的無線能量傳輸供能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括依次連接的能量輸入模塊、能量輸出模塊、電源裝換裝置、分布式傳輸系統(tǒng)和斷路器功率器件模塊，其特征在于，所述能量輸入模塊和能量輸出模塊的連接方式為無線能量傳輸連接，分布式傳輸系統(tǒng)的能量傳輸包括：無分級隔離變壓器方式和含分級隔離變壓器方式。本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以實現(xiàn)高低電位間的絕緣要求，無需導體連接，節(jié)省投資，靈活性強，可根據(jù)負載需求及實現(xiàn)難易度選擇分布式傳輸系統(tǒng)為后級負載供能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體講涉及一種高壓大功率電力電子器件的無線能量傳輸供能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高壓大功率電力電子器件需要驅(qū)動電路才能正常工作，而驅(qū)動電路在獲取能量的條件下，才能夠保證可靠工作。

在實際應用中，電力電子器件通過串聯(lián)處于一個高壓電位，其驅(qū)動電路與其直接電氣連接，處于同一電位，如圖1所示。上述設備均處于高電位，致使其不能直接與地面供電系統(tǒng)連接，只能在高電位取能或者通過電氣隔離從地電位向其供能。在直流線路中，無交變電磁場，直接取能困難重重，因此需要通過電氣隔離從地電位向高壓大功率電力電子器件供能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種高壓大功率電力電子器件的無線能量傳輸供能系統(tǒng)。

一種高壓大功率電力電子器件的無線能量傳輸供能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次連接的能量輸入模塊、能量輸出模塊、電源裝換裝置、分布式傳輸系統(tǒng)和斷路器功率器件模塊，其特征在于，所述能量輸入模塊和能量輸出模塊的連接方式為無線能量傳輸連接，分布式傳輸系統(tǒng)的能量傳輸包括：無分級隔離變壓器方式和含分級隔離變壓器方式。

進一步的，所述無線能量傳輸包括：電磁耦合無線傳輸、電磁共振無線傳輸和光電耦合無線傳輸。

進一步的，所述電磁耦合無線傳輸系統(tǒng)包括：原邊依次連接的工頻電源、整流濾波電路、高頻逆變電路和原邊補償電路，副邊依次連接的副邊補償電路、整流濾波電路和電源轉(zhuǎn)換裝置。

進一步的，所述電磁耦合無線傳輸系統(tǒng)的運行方法包括：所述工頻電源經(jīng)整流濾波電路變成直流電，所述直流電經(jīng)高頻逆變電路變成交流電，所述交流電加載到原邊補償電路，原邊繞組通過空間磁場的感應耦合將電能傳輸給副邊補償繞組，所述電能經(jīng)過副邊補償電路和整流濾波電路傳輸至電源轉(zhuǎn)換裝置。

進一步的，所述空間磁場是空氣磁路，所述空間磁場是可移動的。

進一步的，所述電磁共振無線傳輸系統(tǒng)包括：低電位依次連接的工頻電源、整流電路、高頻逆變電路和發(fā)射線圈，所述發(fā)射線圈與傳感器連接，所述傳感器與控制器連接，所述控制器與高頻逆變電路連接；高電位依次連接的接收線圈、高頻整流電路和電源轉(zhuǎn)換裝置。

進一步的，所述電磁共振無線傳輸系統(tǒng)的運行方法包括：所述工頻電源通過整流電路得到穩(wěn)定的直流電，所述直流電經(jīng)過高頻逆變電路變成交流電，所述交流電加載到發(fā)射線圈上，經(jīng)過諧振式強磁耦合傳輸?shù)浇邮站€圈，所述接收線圈上的電能經(jīng)過高頻整流電路傳輸至電源轉(zhuǎn)換裝置。

進一步的，所述光電耦合無線傳輸系統(tǒng)包括：低電位依次連接的工頻電源、光電轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)射裝置，高電位依次連接的接收裝置、整流濾波電路和電源轉(zhuǎn)換裝置。

進一步的，所述光電耦合無線傳輸系統(tǒng)的運行方法包括：所述工頻電源通過光電轉(zhuǎn)換裝置將電能轉(zhuǎn)化為光能，所述光能通過發(fā)射裝置將能量傳遞到高電位的接收裝置，所述能量經(jīng)過整流濾波電路傳輸至電源轉(zhuǎn)換裝置。

進一步的，所述光能包括：無線電波、微波或激光。

進一步的，所述無分級隔離變壓器方式包括：電源轉(zhuǎn)換裝置輸出經(jīng)過一條高壓電纜和分布式磁環(huán)向高壓大功率電力電子器件m*n級的后級負載供能。