[发明专利]基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置及方法，属于无线电能传输技术领域，解决了现有技术中的磁浮列车需要额外敷设供电轨进行供电导致建设和运维成本巨大的问题，本发明包括发射端和接收端，发射端包括依次连接的直流电源U₁、逆变器和发射线圈L_p，所述逆变器与发射线圈L_p之间连接有原边LCL谐振网络，接收端包括依次连接的电源U₁、高频整流器直流输出侧的稳压电容C_L、系统的负载电阻R、高频整流器和接收端拾取线圈L_s，高频整流器与拾取线圈L_s之间连接有补偿电容C_S和副边LCL谐振网络，所述发射线圈L_p和拾取线圈L_s之间设置有互感M。本发明可避免磁浮列车与供电轨的刚性接触，对磁浮列车进行稳定可靠的供电。

技术领域

本发明属于磁浮列车无线传能技术领域，具体为基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置及方法。

背景技术

磁悬浮列车的车载辅助设备(例如照明灯、空调、控制台等)运行所需的电能是由车载蓄电池提供的，然而，车载蓄电池由于其容量和体积限制，不能长时间、满负荷为列车供电。为了保证磁悬浮列车车载辅助设备的持续正常运行，需要通过地面端的供电设备持续、稳定地为车载蓄电池及车载辅助设备进行供电。

目前，磁悬浮列车上多利用直线电机的齿槽效应，采用车载直线发电机的方案为车载蓄电池及辅助设备进行供电，但当列车处于低速状态时、直线发电机产生的电能不能满足列车的用电需求，且当车载蓄电池所存储的能量耗尽时，将会导致列车用电设备停机，甚至列车停车等运行事故。

为此，高速磁悬浮列车通常会在低速端敷设接触式供电轨，中低速磁悬浮列车则会在全路段敷设接触式供电轨以保障列车用电设备的正常运行。然而，额外敷设供电轨的方案将极大地增加系统建设成本，且在恶劣天气下，供电轨磨损情况较为恶劣，需要频繁更换，增加了系统额外的运营和维护成本。

发明内容

本发明的目的在于：

为解决现有技术中的磁浮列车需要额外敷设供电轨进行供电导致建设和运维成本巨大的问题，提供一种基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置及方法，使用磁浮列车直线电机原有线圈作为发射线圈，能够在避免改装线路的基础上，实现可靠供电，有着不受环境影响，与车体运行状态无关的优点，很好的解决磁浮列车运行中供电问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置，包括发射端和接收端，所述发射端包括依次连接的直流电源U₁、低频逆变器和发射线圈，所述发射线圈为直线电机原有线圈，电感为L_p，所述低频逆变器与发射线圈之间连接有加装的发射端LCL谐振网络，所述发射端LCL谐振网络包括电容C_p和线圈L_p1，发射端LCL谐振网络连接有高频逆变器和电源U₀，所述高频逆变器频率为40kHz，所述接收端包括依次连接的高频整流器直流输出侧的稳压电容C_L、系统的负载电阻R、高频整流器和接收端拾取线圈，所述拾取线圈电感为L_s，高频整流器与拾取线圈之间连接有用于补偿接收端拾取线圈电感所需的补偿电容C_S和接收端LCL谐振网络，所述接收端LCL谐振网络包括线圈L₁、L₂和电容C₁，所述发射线圈和拾取线圈之间设置有互感M。

基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电方法，使用所述的基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置，包括以下步骤：