[发明专利]电动车动态无线供电导轨系统及其参数设计方法

说明书

本申请公开了一种电动车动态无线供电导轨系统及其参数设计方法，该系统包括n个并行设置的树形供电网络，每个树形供电网络包括一个多相电能变换装置，每个多相电能变换装置连接m个配电导轨，配电导轨通过高频变压器连接有换流器，每个换流器与k个供电导轨连接，在换流器与供电导轨之间设置有谐振补偿网络。该参数设计方法包括以下步骤：S1：根据系统参数n,m,k,l_c得到系统多目标优化模型；S2：利用遗传算法寻找最优系统参数n,m,k,l_c使得系统中的两个目标函数值最小化。本发明的显著效果为：实现了电动车稳定的长距离动态无线充电，兼顾了系统效率和系统建设成本，提高了能源利用效率，最大化了经济效益。

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，具体来讲，涉及一种电动车动态无线供电导轨系统及其参数设计方法。

背景技术

电动车动态无线供电系统中，目前一般都是采用一个电能变换装置驱动多级供电导轨的形式，但对于驱动导轨的数量设计较为随意，缺乏合理的设计、规划依据。此外，为保证能量传输效率，也会采用一个电能变换装置驱动一级供电导轨，但长距离应用时该驱动方式会带来较高的系统成本以及庞大的驱动装置群所带来的可靠性问题，不利于电动车动态无线供电系统的商业化。而且当前技术中也没有一套成熟的方法来应用于系统参数设计，导致系统设计时工作效率和成本控制的无法兼顾。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种电动车动态无线供电导轨系统及其参数设计方法。该系统可用于稳定的长距离全程电动车的动态无线供电。该方法以系统效率和成本为目标函数，在装置电气应力、耦合能力、配电导轨以及供电导轨长度等条件的约束下，建立了多目标规划模型，并针对建立的模型改进遗传算法得到一种参数设计方法。应用该方法对模型进行求解，可得到最佳系统参数，最终得到同时兼顾系统效率和成本控制的系统，具有较高的商业应用前景。

为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

本发明提出了一种电动车动态无线供电导轨系统，其关键在于：该系统包括n个并行设置的树形供电网络，每个树形供电网络包括一个多相电能变换装置，所述多相电能变换装置输入端接入工频电网，所述多相电能变换装置输出端并行连接有m个配电导轨，每一个所述配电导轨通过高频变压器连接有一个换流器，每一个所述换流器与k个供电导轨并行连接，在所述换流器与每一个所述供电导轨之间对应设置有一个谐振补偿网络，所述n,m,k为正整数。

所述多相电能变换装置从工频电网处获得工频电源，所述工频电源由所述多相电能变换装置变换为高频交流电后，经过所述配电导轨进行传输，然后由高频变压器和换流器进行转换，接着经过谐振补偿线圈进行谐振补偿，最后通过供电导轨对电动车进行无线供电。

可选地，所述配电导轨和所述供电导轨均采用由多根细导线绝缘绞合而成的励磁线绕制而且所述供电导轨绕制成矩形框状结构。

本发明还提出了一种电动车动态无线供电导轨系统的参数设计方法，其关键在于包括以下步骤：

S1：根据系统参数n,m,k,l_c得到系统多目标优化模型为：

式中，为系统中的两个目标函数，I_p为供电导轨电流，L_p为供电导轨电感值，L为路段长度，c为光速，f₀为系统谐振频率，ω₀＝2πf₀，C(n,m,k,l_c)为系统总成本函数，η(n,m,k,l_c)为系统总传输效率函数，λ为修正系数，V_th为电容耐压值，I_th为励磁线耐流值，M为耦合系数，M_min和M_max分别为耦合系数的最小值和最大值；而且该规划模型的规划结果为n,m,k和l_c四个参数的组合，l_c代表单级导轨的长度；