[發明專利]一種三相動態無線供電系統輸出電壓波動抑制方法

有效

• 申請號: 202011032848.4
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN114274801B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 崔淑梅;宋貝貝;高鑫;杜博超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H02J50/10;H02J50/70
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

本發明提出一種基于短距接收線圈的三相動態無線供電系統輸出電壓波動抑制方法，所述方法利用短距接收線圈來消除三相發射線圈產生的諧波行波磁場在接收線圈中產生的感應電壓，從而有效地抑制三相動態無線供電系統中輸出電壓的波動，實現輸出電壓的恒定。本發明所述的基于短距接收線圈的輸出電壓波動抑制方法同時適用于三相曲折型發射線圈和三相I型供電導軌等不同結構的無線供電發射端裝置。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，特別是涉及一種基于短距接收線圈的三相動態無線供電系統輸出電壓波動抑制方法。

背景技術

動態無線供電技術可以實現電動汽車、軌道列車、工廠搬運設備和移動式便攜設備的非接觸式供電。相比于傳統的有線供電方式，該技術可以具有安全性高、防水防塵、充電靈活等優點。在相同的傳輸距離下，三相動態無線供電系統相比于單相系統具有更高的輸出功率，同時可以利用行波磁場來降低輸出功率波動，因此被廣泛應用于大功率的應用場合。

國內外各研究機構針對三相動態無線供電系統進行了許多研究，文獻[H.Matsumoto,Y.Shibako,Y.Shiihara,R.Nagata and Y.Neba,Three-Phase Lines toSingle-Phase Coil Planar Contactless Power Transformer,in IEEE Transactionson Industrial Electronics,vol.65,no.4,pp.2904-2914,April 2018,doi:10.1109/TIE.2017.2748049.]提出了一種三相曲折型無線供電系統，該系統發射端采用三相曲折型發射線圈，接收端采用單相圓形線圈。文獻[S.Cui,B.Song,X.Gao and S.Dong,A Narrow-Width Three Phase Magnetic Coupling Mechanism with Constant Output Power forElectric Vehicles Dynamic Wireless Charging,2018IEEE PELS Workshop onEmerging Technologies:Wireless Power Transfer(Wow),Montréal,QC,2018,pp.1-6,doi:10.1109/WoW.2018.8450657.]提出了一種三相I型無線供電系統，該系統采用I型供電導軌，進一步增加了傳輸距離。專利[申請公布號CN 109660032 A]提出了一種三相接收端結構，解決了三相接收線圈由于疊放導致相電壓不一致的問題。然而上述系統具有一個共同的不足：存在輸出功率波動。三相發射線圈產生的行波磁場中諧波分量會在接收線圈中產生諧波感應電壓，在接收端移動的過程中，諧波感應電壓和基波感應電壓之間的相位差會隨接收端位置發生變化。因此，行波磁場中諧波分量在接收線圈中產生諧波感應電壓會使得接收端的輸出電壓的幅值隨接收端位置發生變化，進而造成輸出電壓波動。在動態無線供電系統中，為了實現車載電池的恒壓/恒流充電，需要保證接收端的輸出電壓恒定。較大的輸出電壓波動不僅會增加接收端變換器的設計難度，還會降低了系統的平均輸出功率。因此，抑制輸出功率波動是三相動態無線供電技術中的一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明目的是為了解決目前三相動態無線供電系統中輸出電壓波動大的問題，提出一種基于短距接收線圈的三相動態無線供電系統輸出電壓波動抑制方法。本發明所述方法利用短距接收線圈來消除三相發射線圈產生的諧波行波磁場在接收線圈中產生的感應電壓，從而有效地抑制三相動態無線供電系統中輸出電壓的波動，實現輸出電壓的恒定。本發明所述的基于短距接收線圈的輸出電壓波動抑制方法同時適用于三相曲折型發射線圈和三相I型供電導軌等不同結構的無線供電發射端裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明提出一種基于短距接收線圈的三相動態無線供電系統輸出電壓波動抑制方法，所述方法具體包括以下步驟：

步驟1：所述三相動態無線供電系統的發射端裝置采用三相發射線圈，各相發射中通入三相對稱的高頻交流電流；通過磁場解析計算或有限元仿真的方式獲得單相發射線圈在接收端平面產生的磁場分布；