[發(fā)明專利]電動車動態(tài)無線供電導軌系統(tǒng)及其參數(shù)設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811279607.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109446657B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 孫躍;王智慧;唐春森;蘇玉剛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G06F111/06
• 代理公司: 重慶敏創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本申請公開了一種電動車動態(tài)無線供電導軌系統(tǒng)及其參數(shù)設計方法，該系統(tǒng)包括n個并行設置的樹形供電網(wǎng)絡，每個樹形供電網(wǎng)絡包括一個多相電能變換裝置，每個多相電能變換裝置連接m個配電導軌，配電導軌通過高頻變壓器連接有換流器，每個換流器與k個供電導軌連接，在換流器與供電導軌之間設置有諧振補償網(wǎng)絡。該參數(shù)設計方法包括以下步驟：S1：根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)n,m,k,l_c得到系統(tǒng)多目標優(yōu)化模型；S2：利用遺傳算法尋找最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)n,m,k,l_c使得系統(tǒng)中的兩個目標函數(shù)值最小化。本發(fā)明的顯著效果為：實現(xiàn)了電動車穩(wěn)定的長距離動態(tài)無線充電，兼顧了系統(tǒng)效率和系統(tǒng)建設成本，提高了能源利用效率，最大化了經(jīng)濟效益。

技術領域

本發(fā)明涉及電動汽車無線充電技術領域，具體來講，涉及一種電動車動態(tài)無線供電導軌系統(tǒng)及其參數(shù)設計方法。

背景技術

電動車動態(tài)無線供電系統(tǒng)中，目前一般都是采用一個電能變換裝置驅(qū)動多級供電導軌的形式，但對于驅(qū)動導軌的數(shù)量設計較為隨意，缺乏合理的設計、規(guī)劃依據(jù)。此外，為保證能量傳輸效率，也會采用一個電能變換裝置驅(qū)動一級供電導軌，但長距離應用時該驅(qū)動方式會帶來較高的系統(tǒng)成本以及龐大的驅(qū)動裝置群所帶來的可靠性問題，不利于電動車動態(tài)無線供電系統(tǒng)的商業(yè)化。而且當前技術中也沒有一套成熟的方法來應用于系統(tǒng)參數(shù)設計，導致系統(tǒng)設計時工作效率和成本控制的無法兼顧。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供了一種電動車動態(tài)無線供電導軌系統(tǒng)及其參數(shù)設計方法。該系統(tǒng)可用于穩(wěn)定的長距離全程電動車的動態(tài)無線供電。該方法以系統(tǒng)效率和成本為目標函數(shù)，在裝置電氣應力、耦合能力、配電導軌以及供電導軌長度等條件的約束下，建立了多目標規(guī)劃模型，并針對建立的模型改進遺傳算法得到一種參數(shù)設計方法。應用該方法對模型進行求解，可得到最佳系統(tǒng)參數(shù)，最終得到同時兼顧系統(tǒng)效率和成本控制的系統(tǒng)，具有較高的商業(yè)應用前景。

為實現(xiàn)上述目的，所采用的技術方案如下：

本發(fā)明提出了一種電動車動態(tài)無線供電導軌系統(tǒng)，其關鍵在于：該系統(tǒng)包括n個并行設置的樹形供電網(wǎng)絡，每個樹形供電網(wǎng)絡包括一個多相電能變換裝置，所述多相電能變換裝置輸入端接入工頻電網(wǎng)，所述多相電能變換裝置輸出端并行連接有m個配電導軌，每一個所述配電導軌通過高頻變壓器連接有一個換流器，每一個所述換流器與k個供電導軌并行連接，在所述換流器與每一個所述供電導軌之間對應設置有一個諧振補償網(wǎng)絡，所述n,m,k為正整數(shù)。

所述多相電能變換裝置從工頻電網(wǎng)處獲得工頻電源，所述工頻電源由所述多相電能變換裝置變換為高頻交流電后，經(jīng)過所述配電導軌進行傳輸，然后由高頻變壓器和換流器進行轉(zhuǎn)換，接著經(jīng)過諧振補償線圈進行諧振補償，最后通過供電導軌對電動車進行無線供電。

可選地，所述配電導軌和所述供電導軌均采用由多根細導線絕緣絞合而成的勵磁線繞制而且所述供電導軌繞制成矩形框狀結構。

本發(fā)明還提出了一種電動車動態(tài)無線供電導軌系統(tǒng)的參數(shù)設計方法，其關鍵在于包括以下步驟：

S1：根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)n,m,k,l_c得到系統(tǒng)多目標優(yōu)化模型為：

式中，為系統(tǒng)中的兩個目標函數(shù)，I_p為供電導軌電流，L_p為供電導軌電感值，L為路段長度，c為光速，f₀為系統(tǒng)諧振頻率，ω₀＝2πf₀，C(n,m,k,l_c)為系統(tǒng)總成本函數(shù)，η(n,m,k,l_c)為系統(tǒng)總傳輸效率函數(shù)，λ為修正系數(shù)，V_th為電容耐壓值，I_th為勵磁線耐流值，M為耦合系數(shù)，M_min和M_max分別為耦合系數(shù)的最小值和最大值；而且該規(guī)劃模型的規(guī)劃結果為n,m,k和l_c四個參數(shù)的組合，l_c代表單級導軌的長度；