一种双交流母线间隔供电式拓扑结构及其控制方法

本发明属于动态无线电能传输dynamicwirelesspowertransfersystem(dwpt)，特别是涉及一种双交流母线间隔供电式拓扑结构及其控制方法。

背景技术：

1、动态无线供电技术可以在电动汽车行驶过程中实时补充电能，因而可以增加续航里程，减少动力电池的配比，克服传统有线充电方式带来的弊端，具有重要的研究价值。目前正朝着大功率、远距离、长里程的方向不断发展。国内外对动态无线供电技术的研究主要围绕长导轨式和多线圈排布式磁耦合机构展开，就其本身的结构及特性、磁芯配置方式、耦合性能特点、横向偏移能力、谐振补偿拓扑、动态切换方法、行进过程中功率波动等问题进行了研究，取得了一系列成果。此外，一些动态无线供电项目已经开发出成套系统，建立了多条动态无线供电试验线，逐步投入实际运行当中，使得动态无线供电技术改变传统有线充电方式真正成为可能。

2、为了提升系统效率，研究人员提出了分段导轨式动态无线供电系统，如图1所示，即发射端采用多段导轨阵列排布形式，每段发射导轨均配备一台高频逆变器，逆变产生高频交流电压，经补偿拓扑后为发射导轨供电。通过位置检测系统实时获取接收端位置，并开通接收端下方的高频逆变器激活对应的发射导轨，其余高频逆变器和发射导轨均处于不工作状态，因而该系统的传输效率较高。

3、然而该系统存在两个关键问题：每一段发射导轨均需配备一台高频逆变器，动态无线供电系统里程较长、发射导轨数量多时，高频逆变电源数量较多显著增加了系统的体积和成本；相邻两段发射导轨切换过程中，接收端驶出上一段发射导轨、驶入下一段发射导轨的过渡过程中，由于互感跌落可能存在较大的感应电压波动，导致传输功率不稳定。

4、综上可知，如何减少高频逆变电源数量降低系统体积和成本，并通过合理的切换控制手段降低行进过程输出功率波动，是分段导轨式动态无线供电系统的关键问题。

技术实现思路

1、本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种双交流母线间隔供电式拓扑结构及其控制方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种双交流母线间隔供电式拓扑结构，所述拓扑结构包括n段发射导轨，n为大于等于2的正整数；

3、1号逆变器将直流电源变换后经1号t型补偿拓扑构建形成1号交流母线，2号逆变器将直流电源变换后经2号t型补偿拓扑构建形成2号交流母线；奇数号发射导轨通过奇数号开关与1号交流母线相连；偶数号发射导轨通过偶数号开关与2号交流母线相连，更多发射线圈时，连接方式依此类推。

4、进一步地，每个发射导轨前端和后端都装有位置传感器，用于识别接收端rx1和rx2的位置；当rx1到达1号发射导轨前端位置传感器时，给出接收端到达1号发射导轨信号，当rx1到达2号发射导轨前端位置传感器时，给出接收端到达2号发射导轨信号，当rx2到达1号发射导轨后端位置传感器时，给出接收端离开1号发射导轨信号，当rx2到达2号发射导轨后端位置传感器时，给出接收端离开2号发射导轨信号，依次类推。

5、本发明提出一种根据所述的双交流母线间隔供电式拓扑结构的dwpt发射系统切换控制方法，所述控制方法具体为：

6、步骤一、切换过程开始；

7、步骤二、确定每个发射导轨前端和后端安装的位置传感器txk.1和txk.2，发射导轨上的开关sk，k号线圈，k＝1,2,3……；

8、步骤三、判断rx2是否到达txk.2，如果到达，则执行步骤四，如果未到达，则重新判断；

9、步骤四、开关s(k-1)断开，开关s(k+1)闭合；

10、步骤五、判断k+1是否为奇数，如果是，则1号逆变器软启动，执行步骤六，如果不是，则2号逆变器软启动，执行步骤六；

11、步骤六、判断rx1是否到达tx(k+1).1，如果到达，则执行步骤七，如果未到达，则重新判断；

12、步骤七、判断k+1是否为奇数，如果是，则1号逆变器软关闭，执行步骤八，如果不是，则2号逆变器软关闭，执行步骤八；

13、步骤八、k＝k+1，循环执行步骤三。

14、本发明的有益效果为：

15、1、本发明发射端通过两台逆变器及两个t型补偿拓扑构建双交流母线，发射导轨采用间隔供电形式，可以实现仅用两台逆变器完成整条线路的供电与切换，提高了设备利用率，减小了系统体积和成本。

16、2、在双交流母线间隔供电式系统拓扑结构基础上，本发明提出了发射导轨的切换控制方法，可以抑制车辆行驶过程中的传输功率波动，提高输出稳定性。

技术特征：

1.一种双交流母线间隔供电式拓扑结构，其特征在于：所述拓扑结构包括n段发射导轨，n为大于等于2的正整数；

2.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，每个发射导轨前端和后端都装有位置传感器，用于识别接收端rx1和rx2的位置；当rx1到达1号发射导轨前端位置传感器时，给出接收端到达1号发射导轨信号，当rx1到达2号发射导轨前端位置传感器时，给出接收端到达2号发射导轨信号，当rx2到达1号发射导轨后端位置传感器时，给出接收端离开1号发射导轨信号，当rx2到达2号发射导轨后端位置传感器时，给出接收端离开2号发射导轨信号，依次类推。

3.一种根据权利要求1所述的双交流母线间隔供电式拓扑结构的dwpt发射系统切换控制方法，其特征在于，所述控制方法具体为：

技术总结
本发明提出一种双交流母线间隔供电式拓扑结构及其控制方法。所述拓扑结构包括N段发射导轨，N为大于等于2的正整数；1号逆变器将直流电源变换后经1号T型补偿拓扑构建形成1号交流母线，2号逆变器将直流电源变换后经2号T型补偿拓扑构建形成2号交流母线；奇数号发射导轨通过奇数号开关与1号交流母线相连；偶数号发射导轨通过偶数号开关与2号交流母线相连，更多发射线圈时，连接方式依此类推。本发明提出的拓扑结构，实现了仅用两台高频逆变器为多个发射导轨供电，减少了逆变电源的数量，降低了系统体积和成本。本发明提出的发射导轨切换控制方法，能够实现发射导轨的连续切换，保证接收端运动过程中传输功率的稳定性。

技术研发人员：高鑫,张百川,朱春波
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13