[发明专利]一种有轨电车动态无线供电系统及其效率优化控制方法

说明书

一种有轨电车动态无线供电系统及其效率优化控制方法。系统装置包括地面的第一发射端电路、第二发射端电路和车载的接收端电路。其中，系统的发射线圈一、二和接收线圈均采用“8”字形线圈列的绕制方式，“8”字形线圈的两个子线圈的绕组方向相反；且发射线圈一(LP1)和发射线圈二(LP2)在宽度方向完全重叠，在长度方向偏移重叠，其偏移距离为单个“8”字形发射线圈长度的本发明的系统能够实时调节两个发射线圈电流的有效值之比，发射线圈电流的有效值之比为系统最优效率下的比值，以提高系统效率。本发明的方法能够通过简便的控制有效提高“8”字形线圈列有轨电车动态无线供电系统的传输效率，减小系统电源容量，可靠性高，易于控制。

技术领域

本发明涉及一种有轨电车动态无线供电系统及其效率优化控制方法。

背景技术

近十年来，无线电能传输技术以其便捷、美观和安全的特点，在许多工业领域被广泛运用。其中，有轨电车的动态无线供电技术发展迅速。有轨电车的动态无线供电系统的主要构成及工作过程为：发送端——地面的逆变器通过直-交转换将直流电逆变为高频的交变电，逆变器输出的交流电流通入沿有轨电车地面运行轨道上沿途安置的发射线圈中，在电车的轨道上方产生高频电磁场；接收端——安装在电车上的接收线圈在运行过程中感应到发射线圈的高频电磁场产生高频电压，接收线圈的高频电压再经过整流电路转化为直流电，最后将直流电输出到电车的用电设备，供其使用。当发射端和接收端的电路均处于谐振状态时，能减小系统的无功功率，提高系统的传输功率和效率。

有轨电车的动态无线供电相比于静态供电，具有不可超越的优点，采用动态供电的方式不仅能减少车载电池的容量，从而大大减少其重量和成本，还能够减小或取消其在运营过程中停车充电的时间，提高电车在单位时间内的载客量，增大其运营收益，同时，当电车运行在重负荷区段时，动态供电的方式能对其功率进行实时补充，防止出现电车因功率不足导致中途停运的现象，提高电车运行的可靠性。但目前的有轨电车动态无线供电系统存在以下问题：1、发射线圈为“O”形线圈，每个“O”形线圈中心部位的高频电磁场最大，而沿途安置的相邻“O”形线圈之间位置处的高频电磁场很小，容易造成输出电压电流的大幅度波动，不能保证功率传输的有效性，在实际应用中可靠性不高。2、当系统发射端电路采用两个发射线圈时，接收线圈沿电车轨道移动到不同位置，对两个发射线圈的电能拾取能力不同：当接收线圈移动到几何正对某一发射线圈的位置时，主要拾取该正对发射线圈的电能，另一发射线圈的电能则较少传递给接收线圈；随着电车的移动，两个发射线圈交替几何正对接收线圈；而两个发射线圈中电流大小相同，在传输电能较少的发射线圈中，大部分电能被线圈内阻所消耗，以热能的形式散失，造成系统传输效率降低，特别是在系统大功率以及长时间运行过程中，较低的系统效率会导致大量的电能损失，不利于节约电能，同时也会造成成本的增加。

发明内容

本发明的第一目的是提出一种有轨电车动态无线供电系统，该系统能够在汽车沿轨道运行过程中产生更均匀分布的磁场，电能传输的功率更大，效率更高。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种有轨电车动态无线供电系统，由地面的第一发射端电路、第二发射端电路和车载的接收端电路组成；其中，第一发射端电路的组成是：直流电源一、全桥逆变器一、发射端谐振补偿电路一、发射线圈一依次相连；第二发射端电路的组成是：直流电源二、全桥逆变器二、发射端谐振补偿电路二、发射线圈二依次相连；接收端电路的组成是：与发射线圈松耦合的接收线圈、接收端谐振补偿电容、整流器、直流滤波电容、电车用电设备依次相连；其特征在于：

所述的发射线圈一和发射线圈二大小相同，均为“8”字形线圈，“8”字形线圈的两个子线圈的绕组方向相反；且发射线圈一和发射线圈二在宽度方向完全重叠，在长度方向偏移重叠，其偏移距离为单个“8”字形发射线圈长度的

所述的接收线圈也为“8”字形线圈，该“8”字形线圈的两个子线圈的绕组方向也相反；且接收线圈与发射线圈一的大小相同，分布方向相同；