[发明专利]基于分段导轨均衡场强的可移动设备动态无线供电装置及其动态无线供电方法

权利要求书

1.基于分段导轨均衡场强的可移动设备动态无线供电装置，其特征在于：该可移动设备动态无线供电装置包括网侧供电端系统(1)和可移动设备侧受电端系统(2)，网侧供电端系统(1)将能量传输至可移动设备侧受电端系统(2)；

网侧供电端系统(1)包括工频整流器(1-1)、大功率直流母线(1-2)、n级分段导轨(1-3)和n级位置检测控制电路(1-4)，n为正整数；电网的电能通过工频整流器(1-1)输送至大功率直流母线(1-2)上；

n级分段导轨(1-3)结构相同，均包括高频逆变器(1-3-1)、复合谐振电路(1-3-2)和发射绕组(1-3-3)；各级的高频逆变器(1-3-1)均并联在大功率直流母线(1-2)上，高频逆变器(1-3-1)将电能输出至复合谐振电路(1-3-2)，然后通过发射绕组(1-3-3)传输至空气介质中；

n级位置检测控制电路(1-4)结构相同，均包括磁传感器(1-4-1)，控制器(1-4-2)和隔离驱动器(1-4-3)，磁传感器(1-4-1)设置在相邻两个发射绕组(1-3-3)之间的中心位置，磁传感器(1-4-1)在可移动设备运动时检测磁场强度，根据门限阈值对可移动设备进行定位，控制器(1-4-2)根据磁传感器(1-4-1)的定位信号产生软开关控制信号，软开关控制信号经过隔离驱动器(1-4-3)电气隔离和驱动后生成驱动信号，驱动信号控制对应的高频逆变器(1-3-1)的通断；

所述门限阈值是设定的磁传感器(1-4-1)的敏感边界，通过设定门限阈值，开通可移动设备侧受电端系统(2)正下方的两级分段导轨(1-3)，其余n-2级分段导轨(1-3)处于关闭状态；

所述磁传感器(1-4-1)的敏感边界设定为：其中：r表示发射绕组内切圆半径，d表示相邻两发射绕组边界距离；

各级控制器(1-4-2)产生的软开关控制信号的工作点频率均为f₀，各级复合谐振电路(1-3-2)的谐振频率均为f_k，且满足f_k＝f₀；

可移动设备侧受电端系统(2)包括接收谐振电路(2-1)、高频整流器(2-2)、直流母线(2-3)、DC-DC变换器(2-4)、DC-AC变换器(2-5)、车载电池组(2-6)和车载交流电机(2-7)；

接收谐振电路(2-1)接收网侧供电端系统(1)中发射绕组(1-3-3)传输的磁能量，并将磁能量转换成交流电流形式的电能量，通过高频整流器(2-2)整流成直流后输出至直流母线(2-3)，DC-DC变换器(2-4)和DC-AC变换器(2-5)并联连接在直流母线(2-3)上，可移动设备运动时接收到的能量通过DC-AC变换器(2-5)驱动车载交流电机(2-7)，可移动设备进入停靠点时接收到的能量通过DC-DC变换器(2-4)为车载电池组(2-6)充电；

接收谐振电路(2-1)上设置有接收绕组(2-1-1)，接收绕组(2-1-1)接收网侧供电端系统(1)中发射绕组(1-3-3)传输的磁能量，在接收绕组(2-1-1)的几何中心位置设置有磁道钉(2-1-2)；

由开通的两级分段导轨(1-3)上的发射绕组(1-3-3)与可移动设备侧受电端系统(2)中的接收绕组(2-1-1)产生磁场谐振耦合，完成动态无线供电。

2.根据权利要求1所述的基于分段导轨均衡场强的可移动设备动态无线供电装置，其特征在于：所述工频整流器(1-1)包括全波桥式整流电路和滤波电容C_pf，全波桥式整流电路的输入端连接电网，全波桥式整流电路的输出端连接在大功率直流母线(1-2)上，滤波电容C_pf并联全波桥式整流电路的输出端上。

3.根据权利要求1所述的基于分段导轨均衡场强的可移动设备动态无线供电装置，其特征在于：所述高频逆变器(1-3-1)为四功率管全桥逆变电路。