[发明专利]一种机车无线供电系统的分段导轨切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机车无线供电系统的分段导轨切换方法。

背景技术

现有的机车无线供电系统的分段导轨供电技术，其工作过程和原理是：将直流电或低频交流电通过高频逆变器转换为高频交流电，并注入到轨道中央的单匝线圈(能量发射导轨)中，为了减小能量发射导轨的自感和提高能量的传输效率，整个供电段被分成了若干个能量发射导轨段，每段能量发射导轨均通过双绞线并联连接在该供电段的高频逆变器输出端。由于双绞线的绕向相反、流过的电流相等，因此产生的磁场大小相等，方向相反，而完全互相抵消，也即能量发射导轨的双绞线传输段不会对外发射电磁场。每段能量发射导轨只在机车(机车)进入时才连通工作，连通时的能量发射导轨(单匝线圈)通入高频交流电，产生高频交变磁场，机车通过位于车体底部的能量拾取线圈感应出电能并将其储存在车载电池中，一旦机车离开对应的分段导轨，则切断该区间的供电。由于机车未进入时的分段导轨并未给予供电，有效降低了生物体进入导轨区间可能受到电磁辐射危害的几率，提高了电能利用率。

目前，无线供电系统的分段导轨切换控制多基于传感器技术，需在分段导轨的入口处设置磁性传感器或位置传感器等，依据各分段导轨传感器的检测信号，可判断出机车所在的分段导轨并给予供电。然而，在大功率及室外应用场合下，基于传感器的分段导轨切换控制方法却存在很多问题，传感器易受到无线供电系统的大功率高频电磁场的干扰，导致其可靠性大大降低，从而造成分段导轨切换控制的误操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种机车无线供电系统的分段导轨切换方法，该方法能更准确、可靠地判断出机车动态运行时所在的分段导轨，其分段导轨的切换更加可靠。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种机车无线供电系统的分段导轨切换方法，其具体做法是：

a、各能量发射导轨段均通过检测开关管与低功耗交流电源连接，初始时，各能量发射导轨段的换流控制器控制检测开关管处于导通状态，使低功耗交流电源向能量发射导轨段通入小电流；同时各能量发射导轨段的换流控制器控制供电开关管断开，使无线供电系统的高频逆变器同能量发射导轨段断开，无线供电系统各能量发射导轨段均处于检测工作状态；

b、由各能量发射导轨段两端并联的电压检测装置检测能量发射导轨段的两端电压的当前时刻瞬时值u_t，并由各能量发射导轨段上的电流检测装置实时测量能量发射导轨段的电流的当前时刻瞬时值i_t，其中下标t代表当前采样时刻的时间；

c、各能量发射导轨段的换流控制器接收电压检测装置、电流检测装置分别测得的电压当前时刻瞬时值u_t和电流当前时刻瞬时值i_t，通过短时傅里叶变换算法，计算出电压当前时刻瞬时值u_t和电流当前时刻瞬时值i_t的相量形式，并分别记为和换流控制器再计算得出当前时刻的能量发射导轨段的线阻抗Z_t，记Z_H为设定的能量发射导轨段无机车驶入时的阻抗阈值，对任一能量发射导轨段：

若Z_t≥Z_t-1且Z_t>Z_H，则判断该能量发射导轨段所在区间有机车进入的可能，换流控制器的计数器次数加1，转d步；若Z_t≤Z_H，则判断该能量发射导轨段所在区间无机车，换流控制器的计数器次数置0，换流控制器保持或恢复该能量发射导轨段的检测工作状态；其中下标t-1代表前一采样时刻的时间；

d、若在设定的时间内，换流控制器的计数器的次数达到设定的次数阈值，则换流控制器控制相应的检测开关管关断，低功耗交流电源不再向该能量发射导轨段供电；同时换流控制器控制相应的供电开关管开通，使无线供电系统的高频逆变器与该能量发射导轨段连通，无线供电系统的该能量发射导轨段处于供电工作状态；否则，换流控制器不动作，无线供电系统的该能量发射导轨段处于处于检测工作状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：