[發明專利]一種電機轉子無線供電系統

有效

• 申請號: 202010596368.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111817449B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 金平;常嶺;盧意;夏志鵬;田煜;竇卓慧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02P27/16;H02M5/293;H01F38/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

1.一種電機轉子無線供電系統，其特征在于：包括主電路系統和控制系統；

主電路系統包括三相全橋電路、單相全橋電路、磁耦合諧振網絡、交交變頻電路以及繞線電機轉子；

主電路系統中三相全橋電路與電網直接連接；三相全橋電路經一個濾波電容與單相全橋電路相連；單相全橋電路與磁耦合諧振網絡連接；磁耦合諧振網絡包括一個一次側補償網絡、旋轉變壓器和三個二次側補償網絡；其中，一次側補償網絡與旋轉變壓器中的固定繞組相連接，形成單相輸入；三個二次側補償網絡分別與旋轉變壓器中的旋轉繞組相連接，形成三相輸出；

三相輸出分別與交交變頻電路相連接；交交變頻電路與繞線電機轉子的三相繞組直接連接；

控制系統中包括控制器1、控制器2和無線信息傳輸模塊；

控制器1分別與電網、三相全橋電路和單相全橋電路相連接，能夠采集一次側電氣量信息；其中，一次側電氣量信息包括電網的電壓電流信號以及直流母線電壓；

控制器2分別與交交變頻電路和繞線電機轉子相連接，能夠采集二次側電氣量信息；其中，二次側電氣量信息包括繞線電機轉子的電壓電流、轉子轉速和轉子轉矩；

控制器1通過無線信息傳輸模塊與控制器2進行通訊；

控制器1通過采集的一次側電氣量信息對三相全橋電路進行控制，使得直流母線電壓保持穩定；另一方面結合控制器2反饋的二次側電氣量信息對單相全橋電路進行控制，使直流電變為具有不同占空比的高頻交流電，達到控制傳輸功率的作用；

控制器2通過采集的二次側電氣量信息并結合控制器1反饋的一次側電氣量信息，對交交變頻電路進行控制，為繞線電機轉子提供低頻交流電，使繞線電機轉子能夠穩定運行。

2.根據權利要求1所述的電機轉子無線供電系統，其特征在于：交交變頻電路由三相獨立的全橋電路構成；每相全橋電路均由呈H橋結構連接的四個雙向開關組成；每個雙向開關由兩個帶有反并聯二極管的開關管反向串聯而成；交交變頻電路、磁耦合諧振網絡的三相輸出以及繞線電機轉子的三相轉子繞組串聯，構成主電路系統的二次側。

3.根據權利要求1所述的電機轉子無線供電系統，其特征在于：交交變頻電路中的每相交交變頻電路均包括兩個反并聯的H橋，每個H橋均包括四個開關管；交交變頻電路、磁耦合諧振網絡的三相輸出以及繞線電機轉子的三相轉子繞組串聯，構成主電路系統的二次側。

4.根據權利要求1所述的電機轉子無線供電系統，其特征在于：交交變頻電路為三相矩陣變換器，三相矩陣變換器由九組雙向開關呈3×3矩陣形式排列構成；其中，每個雙向開關均包括兩個反向串聯的帶有反并聯二極管的開關管；交交變頻電路、磁耦合諧振網絡的三相輸出以及繞線電機轉子的三相轉子繞組串聯，構成主電路系統的二次側。

5.根據權利要求1所述的電機轉子無線供電系統，其特征在于：一次側補償網絡和三個二次側補償網絡均為并聯補償結構，均包括一個補償電容和一個補償電感；在一次側補償網絡中，補償電容并聯在旋轉變壓器一次側繞組兩端，補償電感和旋轉變壓器一次側繞組串聯后與單相全橋電路相連接；在三個二次側補償網絡中，每個補償電容均并聯在旋轉變壓器二次側繞組兩端，補償電感和旋轉變壓器二次側繞組串聯后與對應相的交交變頻電路相連接。

6.根據權利要求1所述的電機轉子無線供電系統，其特征在于：一次側補償網絡和三個二次側補償網絡均包括一個補償電容和與補償電容相串聯的補償電感。

7.根據權利要求1所述的電機轉子無線供電系統，其特征在于：一次側補償網絡和三個二次側補償網絡均為LCC補償結構，均包括一個補償電感和兩個補償電容；兩個補償電容分別為第一補償電容和第二補償電容；在一次側補償網絡中，第一補償電容并聯在旋轉變壓器一次側繞組兩端，補償電感、旋轉變壓器一次側繞組和第二補償電容依次串聯后與單相全橋電路相連接；在三個二次側補償網絡中，每個第一補償電容均并聯在旋轉變壓器二次側繞組兩端，補償電感、旋轉變壓器二次側繞組和第二補償電容依次串聯后與對應相的交交變頻電路相連接。