[发明专利]一种动态无线供电设备多接收端模块SIPO电路拓扑控制方法有效
申请号: | 202011270861.3 | 申请日: | 2020-11-13 |
公开(公告)号: | CN112491157B | 公开(公告)日: | 2021-10-08 |
发明(设计)人: | 姜金海;周星健;刘威;朱春波;宋凯;董帅;赵梵丹 | 申请(专利权)人: | 哈尔滨工业大学 |
主分类号: | H02J50/12 | 分类号: | H02J50/12;H02J50/40;H02J7/02;H02M3/335;B60L53/12 |
代理公司: | 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211 | 代理人: | 张宏威 |
地址: | 150001 黑龙*** | 国省代码: | 黑龙江;23 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 动态 无线 供电 设备 接收 模块 sipo 电路 拓扑 控制 方法 | ||
本发明提供了电动汽车大功率动态无线供电系统接收端多模块SIPO电路拓扑及控制方法,所述电路拓扑结构具体包括磁耦合机构和补偿拓扑,接收端电能变换器和负载;所述磁耦合机构和补偿拓扑与接收端电能变换器相连接,接收端电能变换器与负载相连接;所述接收端电能变换器分为两个电能变换模块,每个电能变换模块均由H桥,变压器和可控整流电路顺次串联构成;本发明应用于电动汽车,自动导引车,轨道交通等对象的动态无线供电领域;双接收端变换器磁路独立,输出侧的整流电路可控,双模块协同控制输出功率,电能输出侧两组并联可控整流电路可以独立工作,在不同功率下高效率运行,系统的扩展能力和鲁棒性强。
技术领域
本发明涉及无线供电领域,具体地,涉及电动汽车大功率动态无线供电系统接收端多模块SIPO电路拓扑及控制方法。
背景技术
目前市面上的大功率动态无线供电系统接收端能量变换电路方案普遍存在以下问题:
1.动态无线供电系统的基本结构如图1所示,分为原边系统(地面部分)与副边系统 (车载部分)两大部分。在大功率应用中,通常要使副边无线电能传输技术系统输出的感应电压足够高以满足传输功率与效率的需求。但是由于电力电子器件的电压应力阈值和成本的限制,副边电能管理部分的输入电压一般要限制在一定的范围之内。
2.图2所示的两种典型的应用在大功率无线供电系统中的副边能量管理电路结构,图 2(a)中DC-DC变换模块中通常使用IGBT或功率MOSFET作为开关器件,图2(b)中使用可控整流模块作为能量管理电路的主要模块,通常使用MOSFET作为开关器件。这两种器件由于现有制造技术的限制,其功率容量与频率存在交叉限制,不能实现电动汽车大功率高效率的能量输出。
3.动态无线供电系统中,由于原副边线圈的位置随车辆运动而实时变化,其副边耦合的电压波动较大,因而高频整流模块有着宽范围的电能输入需求。在相同的输出功率等级下,高频整流输入可承受的输入电压越低,接收端线圈中运行的平均电流越大,不利于提升系统传输效率,也不利于接收端线圈的轻薄化与小型化,长期运行时的安全性和经济性也就越差。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前电动汽车,自动导引车(AGV),轨道交通等对象的动态无线供系统存在传输效率低,接收端模块过大,安全性和经济性差等问题,提出了一种电动汽车大功率动态无线供电系统接收端多模块SIPO电路以及控制方法。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明提出了电动汽车大功率动态无线供电系统接收端多模块SIPO电路拓扑,所述SIPO电路是一种基于可控整流电路的输入串联、输出并联的副边能量管理电路;所述电路拓扑结构具体包括磁耦合机构和补偿拓扑,接收端电能变换器和负载;所述磁耦合机构和补偿拓扑与接收端电能变换器相连接,接收端电能变换器与负载相连接;所述接收端电能变换器包含第一组电能变换模块和第二组电能变换模块,第一组电能变换模块包含H桥,变压器和可控整流电路单元;所述H桥与变压器相连接,变压器与可控整流电路单元相连接,第二组电能变换模块与第一组电能变换模块的结构相同。
进一步地:第一组电能变换模块中的H桥和第二组电能变换模块中的H桥串联连接,串联的两组H桥中每组H桥均包含4个IGBT管,4个IGBT管成H型。
进一步地:每个可控整流单元均包括两个IGBT管和电容;所述电容的一端和变压器连接,另一端与并联的两个IGBT管连接,所述IGBT管的另一端和变压器连接。
进一步地:负载为电动汽车电池或电池和电机。
进一步地:磁耦合机构为线圈绕制的电感;补偿拓扑由电容或电感和电容组成。
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