[發明專利]一種串行無線能量傳輸裝置

在審

• 申請號: 201911355141.4
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111030311A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 周哲;李芳義;石秋雨;鄧占鋒;趙國亮;李衛國;劉海軍;徐云飛;喬光堯;康偉;袁婷婷;卜憲德
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種串行無線能量傳輸裝置，包括發送模塊、中繼模塊和接收模塊；發送模塊、中繼模塊和接收模塊依次排列，且均包括線圈，發送模塊、中繼模塊和接收模塊均通過線圈實現能量的無線傳輸；發送模塊、中繼模塊和接收模塊之間通過線圈實現磁耦合，提高了絕緣水平，減少了局部放電的情況，串行無線能量傳輸裝置連接的負載之間相互獨立，不容易導致供電故障；通過線圈之間磁耦合的非接觸方式實現能量傳輸，傳輸效率高，且保證了體積的緊湊性和良好的電磁兼容性；各個中繼模塊之間的能量傳遞過程中通過補償電容提高整個裝置的功率因數，實現各級負載互相獨立，負載之間互不影響，保證各級負載功率靈活條件而不影響送能裝置整體性能。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種串行無線能量傳輸裝置。

背景技術

面向電網應用的高壓電力電子換流閥中，電壓等級可以高達數百甚至數千千伏。為了提升電力電子裝置電壓等級，需要多個功率半導體器件采用串聯方式應用。器件串聯應用中，每個器件均需要配置一個門極驅動電路負責器件的控制和保護，因為串聯的器件均處于不同電位，相應的門極驅動電路也在不同電位，因此，門極驅動電路的隔離供電是目前需要亟待解決的問題，需要保證驅動電路可靠隔離供電的同時，以低成本的方式達到高壓絕緣要求。

現有技術一般采用帶鐵芯的變壓器實現門極驅動電路的隔離供電和能量傳輸，各個變壓器之間通過級聯方式連接，絕緣水平低，局部放電情況嚴重，且不同負載之間不相互獨立，某級變壓器功率突然變化會影響功率的整體傳輸，容易導致供電故障。

發明內容

為了克服上述現有技術中絕緣水平低、局部放電情況嚴重和容易導致供電故障的不足，本發明提供一種串行無線能量傳輸裝置，包括發送模塊、中繼模塊和接收模塊；發送模塊、中繼模塊和接收模塊依次排列，均包括線圈，發送模塊、中繼模塊和接收模塊均通過線圈實現能量的無線傳輸；其中，相鄰的中繼模塊中線圈的軸向偏移角為45°，發送模塊、中繼模塊和接收模塊之間通過線圈實現磁耦合，提高了絕緣水平，減少了局部放電的情況，串行無線能量傳輸裝置連接的負載之間相互獨立，不容易導致供電故障。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種串行無線能量傳輸裝置，包括發送模塊、中繼模塊和接收模塊；

所述發送模塊、中繼模塊和接收模塊依次排列，且均包括線圈；

發送模塊、中繼模塊和接收模塊均通過線圈實現能量的無線傳輸；

其中，相鄰的中繼模塊中線圈的軸向偏移角為45°。

中繼模塊還包括兩個補償電容，所述中繼模塊的線圈包括發送線圈和接收線圈；

所述發送線圈和其中一個補償電容串聯構成第一能量傳輸回路，所述接收線圈和其中另一個補償電容串聯構成第二個能量傳輸回路。

所述中繼模塊還包括鐵氧體；

所述鐵氧體置于第一能量傳輸回路和第二能量傳輸回路之間。

所述中繼模塊為一個或多個。

所述發送模塊還包括交流電源、補償電容和鐵氧體，所述發送模塊的線圈包括發送線圈；

所述鐵氧體與發送線圈平行設置，所述交流電源、補償電容和發送線圈串聯后，并聯于交流電源兩端。

所述接收模塊還包括補償電容和鐵氧體，所述接收模塊的線圈包括接收線圈；

所述鐵氧體與接收線圈平行設置，所述接收線圈和補償電容串聯。

所述發送模塊的發送線圈與第一能量傳輸回路的接收線圈之間、第二能量傳輸回路的發送線圈與接收模塊的接收線圈之間的軸向偏移角均為45°。