[發(fā)明專利]可電壓控制的電容裝置、用于制造該裝置的方法和用于操作該裝置的方法以及用于感應功率傳輸?shù)南到y(tǒng)的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880022296.3
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN110475688B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: F·加西亞
• 申請（專利權）人: 龐巴迪無接觸運行有限責任公司
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/24;H01G7/06;H02J50/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

本發(fā)明涉及一種可電壓控制的電容裝置，其中，所述電容裝置(1)包括第一介電材料(2)和至少一種其他介電材料(3)，其中，至少第一介電材料(2)的介電常數(shù)是與DC電壓相關的，其中，第一介電材料(2)的介電常數(shù)的電壓相關性與其他介電材料(3)的介電常數(shù)的電壓相關性不同，其中，所述裝置(1)還包括用于向第一介電材料(2)提供DC電壓的至少一個電壓提供部(5)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種可電壓控制的電容裝置、一種用于制造這樣的裝置的方法、一種用于操作這樣的裝置的方法以及一種用于感應功率傳輸?shù)南到y(tǒng)的裝置。

背景技術

電動車輛、特別是有軌車輛和/或道路汽車可通過利用感應功率傳輸而傳輸?shù)碾娔苓M行操作。這樣的車輛可包括可以是車輛的牽引系統(tǒng)或車輛的牽引系統(tǒng)的一部分的電路布置結構，其中，所述電路布置結構包括適于接收交變電磁場并通過電磁感應產(chǎn)生交流電流的接收裝置。此外，這樣的車輛可包括適于將交流電轉換為直流電的整流器。直流電可用于對牽引電池充電或用于操作電動機器。在后一種情況下，直流電可通過逆變器被轉換為交流電。

感應功率傳輸使用兩組例如三相繞組來執(zhí)行。第一組安裝在地面上(初級繞組)，并可由路邊電力轉換器(WPC：wayside power converter)供電。第二組繞組(次級繞組)安裝在車輛上。例如，第二組繞組可附接在車輛下方、在電車情況下可附接在其一些掛車下方。第二組繞組、或者通常是次級側常被稱為拾取布置結構或接收器。第一組繞組和第二組繞組形成高頻變壓器以將電能傳輸?shù)杰囕v。這可在靜止狀態(tài)(當車輛沒有移動時)下和動態(tài)狀態(tài)(當車輛移動時)下進行。

由于在初級繞組與次級繞組之間存在較大的間隙，因而此變壓器的操作性能與具有閉合磁芯、具有可忽略或很小的空氣間隙的常規(guī)變壓器的性能不同。較大的空氣間隙導致較小的互感耦合和較大的漏感。

漏感通常作為與每個次級繞組的串聯(lián)電感。為了能夠傳輸高功率水平，需要使用適當?shù)碾娙輥硌a償初級側上和次級側上處于例如20kHz的操作頻率下的電感器的電抗。

關于高頻變壓器的次級側，電感和電容的組合形成諧振電路，其中，電感可包括主電感或互感和/或漏感，電容可包括補償電容。如果電感和電容的阻抗值被選擇為使得諧振電路的固有諧振頻率與操作頻率相等，則發(fā)生完美的阻抗消除。這樣的諧振電路被稱為被調諧。還在初級側期望這樣的調諧。

受溫度改變和/或老化的影響，電容的公差可增大。特別是，具有導磁材料的配置傾向于相關參數(shù)發(fā)生漂移。這可導致諧振電路的去諧，其中，改變的諧振頻率不再對應于操作頻率。這樣的去諧背離感應功率傳輸系統(tǒng)的整體性能和功率傳輸能力。此外，次級側的阻抗反映到變壓器的初級側可變?yōu)殡娙菪缘摹＿@可導致在WPC中的電壓方面產(chǎn)生前導電流，前導電流是高度有害的，這是因為前導電流消除了固態(tài)開關的軟切換條件并顯著增大了它們的功率損耗。在這樣的操作條件下，WPC可能過熱并斷開，進而中斷需要的功率傳輸。

特別是對于感應功率傳輸應用，因而期望在系統(tǒng)中具有正確的調諧。

US 5,207,304B2公開了一種用于電動車輛的功率拾取系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括連接到第一節(jié)點和第二節(jié)點的拾取電感器、耦合到所述第一節(jié)點和第二節(jié)點的功率接收電路、多個調諧電容器、用于選擇所述多個調諧電容器中的將耦合到所述第一節(jié)點和第二節(jié)點的調諧電容器并用于產(chǎn)生用于每個選擇的調諧電容器的所選擇的信號的分支選擇裝置以及多個開關電路，其中，每個開關電路選擇性地將相應的調諧電容器耦合到所述第一節(jié)點和第二節(jié)點。每個開關電路包括固態(tài)開關以及耦合到所述分支選擇裝置和所述固態(tài)開關的觸發(fā)電路。所述觸發(fā)電路感測所述固態(tài)開關兩端的電壓并在從所述分支選擇裝置接收到與所述開關電路對應的一個所述選擇信號之后當所述感測的所述固態(tài)開關兩端的電壓近似于零時觸發(fā)關閉所述固態(tài)開關。因此，感應耦合系統(tǒng)的輸出電流可通過將調諧電容切換到控制電路中或切換出控制電路而被控制。