新型非接触式供电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的新型非接触式供电系统，包括供电侧电路和取电侧电路，供电侧电路由三相滤波电路、隔离变压器、第一整流单元和第一逆变单元组成；取电侧电路由非接触式取电单元、取电侧变压器和第二整流单元组成，非接触式取电单元的输出经取电侧变压器后输入至第二整流单元中；特征在于：所述第二整流单元的输出端连接有第二逆变单元，第二整流单元的输出经第二逆变单元逆变后形成三相交流电输入至负载电源端。本实用新型的非接触式供电系统，解决了非接触式供电系统不能提供交流电的问题，可直接对交流用电设备进行供电，增加了非接触式供电的应用范围。同时解决了线缆供电、滑触式供电和蓄电池供电存在的弊端。
【专利说明】新型非接触式供电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新型非接触式供电系统，更具体的说，尤其涉及一种最终可输出设备所需交流电的新型非接触式供电系统。
【背景技术】
[0002]有线供电方式是采用电源线直接供电，由于受限于电线长度的影响，运动的设备不可能移动很长的距离，如果设备之间有交叉的工作区域，则线缆极有可能发生缠绕或打结。利用滑触式供电方式，可以是搬运车等设备的运行距离不受限制，但明显存在接触磨损、火花、污染、易触点的缺点。蓄电池的供电方式能够使设备不受线缆的限制，但受电池的容量、成本影响，尤其是对于高功率的设备来说，成本极其昂贵；同时，电池寿命耗尽后会产生比较严重的环境污染问题。
[0003]非接触式供电，是指输电线路和负载在没有电气连接和物理接触，甚至他们之间还有相对运动的情况下，实现电能的传输。非接触式供电的理论依据是电磁感应原理。其既解决了设备移动长度受电缆长度的影响，又解决了蓄电池供电存在功率限制、寿命短暂以及滑触式供电易产生接触磨损、火花、污染和触电的缺点。现有的非接触式供电系统，交流电源经滤波、整流和逆变后，形成频率较高的交流电，输入至初级线圈中；次级线圈经与初级线圈的互感作用输出电能，在诸多场合，次级线圈可相对于初级线圈进行移动。
[0004]但现有的非接触式供电还存在诸多的不合理之处，限制了其应用和发展。其一，现有的非接触式供电系统最终输出的为直流电，而常用的电气设备为交流电，使得其可应用的场所收到极大限制。其二，在供电侧，交流电经滤波、整流输入至逆变电路的过程中，由于没有设置电压补偿电路，极易造成输入至逆变电路中的直流电压不稳定，影响逆变出交流电的质量。其三，现有的非接触式供电，一般只有一个供负载利用的电源输出端，对于诸多场合来说，不仅要对负载实行非接触式供电，还要对控制部分进行非接触式供电。
【发明内容】
[0005]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种最终可输出设备所需交流电的新型非接触式供电系统。
[0006]本实用新型的新型非接触式供电系统，包括供电侧电路和取电侧电路，所述供电侧电路由三相滤波电路、隔离变压器、第一整流单元和第一逆变单元组成，三相滤波电路对三相电源滤波后输入至隔离变压器，隔离变压器的输出经第一整流电源后输入至第一逆变单元；取电侧电路由非接触式取电单元、取电侧变压器和第二整流单元组成，非接触式取电单元的输出经取电侧变压器后输入至第二整流单元中；非接触式取电单元由与第一逆变单元相连接的初级线圈以及与取电侧变压器相连接的次级线圈组成；其特别之处在于:所述第二整流单元的输出端连接有第二逆变单元，第二整流单元的输出经第二逆变单元逆变后形成三相交流电输入至负载电源端。
[0007]通过在取电侧设置第二逆变单元，可将现有的非接触式供电系统输出的直流电转化为三相交流电，可驱使交流设备工作。
[0008]本实用新型的新型非接触式供电系统，所述第一整流电源与第一逆变单元之间、第二整流单元与第二逆变单元之间均设置有补偿单元；所述补偿单元由串联后接于正负母线之间的电容Cl、C2以及串于母线上的限流电阻组成，电容Cl、C2的两端分别并联有电阻RCU RC2，限流电阻的两端并联有短路开关。设置补偿单元，保证了输入至逆变单元上电压的稳定性。
[0009]本实用新型的新型非接触式供电系统，所述取电侧变压器包括两个二次侧绕组，一个二次侧绕组用于给第二整流单元提供电源，另一个二次侧绕组连接有第三整流电源，第三整流单元的输出经补偿单元后输入至第三逆变单元中，第三逆变单元的输出连接有控制电源端。通过增设一个二次侧绕组，可形成供控制电路采使用的电源。
[0010]本实用新型的新型非接触式供电系统，所述第一逆变单元与第三逆变单元的结构相同，均由4个MOSFET器件M1、M2、M3、M4组成；M1与M3串联后、M2与M4串联后接于接于正负母线之间，Ml与M3的连接处、M2与M4的连接处形成单相交流电的输出端；所述第二整流单元由6个MOSFET器件M5、M6、M7、M8、M9、MlO组成，M5与M8串联后、M7与MlO串联后、M9与M6串联后接于正负母线之间，M5与M8的连接处、M7与MlO的连接处、M9与M6的连接处形成三相交流电的输出端；每个MOSFET器件的两端均并联有续流二极管。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型的非接触式供电系统，通过在取电侧增设逆变单元，解决了现有非接触式供电系统不能提供交流电的问题，可直接对交流用电设备进行供电，增加了非接触式供电的应用范围。用户采用本实用新型的新型非接触式供电系统，无需进行线路上的改进，即可应用于交流用电设备上。
[0012]通过在取电侧增设给控制电源端提供电源的回路，实现了对控制部分的单独供电，使得控制部分、负载均为非接触式供电，应用起来更加方便。通过在整流电源与逆变单元之间设置补偿单元，保证了逆变单元输入端的电压稳定性。
[0013]本实用新型的新型非接触式供电系统应用之后，解决了设备因电缆长度及设备工作区域交叉而产生的布线难的问题，解决了电池供电方式产生的电池容量小、必须时常充电、而且电池寿命有限、及其电池产生的环境污染问题。也解决了滑触式供电容易产生磨损、火花、粉尘污染、及触点的问题，极大了提高了设备的应用领域，如解决了滑触式供电无法用于食品、医药、生物科技、电子等洁净度要求苛刻领域的问题。同时由于线路大大减少，也减少了设备的故障率和维护时间，提高了设备的生产率和利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的非接触式供电系统供电侧的电路图；
[0015]图2为本实用新型的非接触式供电系统取电侧的电路图。
[0016]图中:I三相滤波电路，2隔离变压器，3第一整流单元，4补偿单元，5第一逆变单元，6非接触式取电单元，7取电侧变压器，8第二整流单元，9补偿单元，10第二逆变单元，11负载电源端，12第三整流单元，13补偿单元，14第三逆变单元，15控制电源端。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。[0018]本实用新型的非接触式供电系统由供电侧电路和取电侧电路组成，如图1所示，给出了供电侧的电路图，其包括三相滤波电路1、隔离变压器2、第一整流单元3、补偿单元
4、第一逆变单元5 ;三相滤波电路I的输入端与工频的三相电源相连接，作用是将高次谐波过滤掉，得到一个接近标准工频正弦波的电源。三相滤波电路I的输出经隔离变压器2后输入至第一整流单元3中，隔离变压器2使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离，整流单元3把交流电整流成直流电。第一整流电源3的输出经补偿单元4后输入至第一逆变单元5的输入端，第一逆变单元5把直流电逆变成20KHZ的高频交流电提供给非接触式取电单元6的初级线圈，以提高电磁转换的效率。补偿单元4通过滤波补偿后电压转换成逆变前所需的稳定的直流电压。
[0019]所示的补偿单元4有电容Cl和C2、电阻RCl和RC2、限流电阻RS和短路开关KSl组成，所示的电容Cl与C2串联后接于直流正负母线上，其可采用电解电容，以实现对电能的存储。电阻RC1、RC2分别并联于电容RC1、RC2的两端，限流电阻RS接于直流母线上，短路开关KSl与限流电阻RS相并联。补偿单元4相当于大容量的储能回路，因电容两端电压不能进行突变的特性，在上电初始阶段，电容器件容易形成“短路”，将形成极大的浪涌充电电流，对整流模块造成大电流冲击，从而造成损坏。因此，在充电初始阶段，短路开关KSl处于打开状态，以使限流电阻RS投入到回路中对电容进行限流充电，抑制了最大充电电流，随着充电过程的延续，电容上逐渐建立起充电电压，当其电压幅值达到额定幅值的80%?90%时，KSl开关闭合，充电完成后，电容C1、C2用于保持第一逆变单元5的输入端具有稳定的电源输入。
[0020]如图2所示，给出了实用新型的非接触式供电系统取电侧的电路图，所示的取电侧电路包括非接触式取电单元6、取电侧变压器7、第二整流单元8、补偿单元9、第二逆变单元10以及负载电源11 ;非接触式取电单元6由初级线圈和次级线圈组成，初级线圈与第一逆变单元5的输出端相连接，次级线圈接于取电变压器7的输入端上，次级线圈与初级线圈经电磁互感作用产生电压并输出。所示的取电侧变压器7有两个二次侧绕组，一个二次侧绕组与第二整流电路8的输入端相连接，另一个二次侧绕组给控制回路供电。第二整流单元8的输出经补偿单元9后输入至第二逆变单元10中，整流单元8把20KHZ的交流电转换成直流电，补偿电路9是通过滤波补偿，滤波补偿后电压转换成逆变前所需的稳定的直流电压。第二逆变单元10将输入的直流电逆变为三相交流电后输入至负载电源端11。补偿电源9与供电侧的补偿单元4的构成和作用均相同。
[0021]所示的取电侧变压器7的另一个二次侧绕组的输出经第三整流单元12、补偿单元13、第三逆变单元14的处理后，形成交流电输入至控制电源端15上。补偿单元13的构成和作用与供电侧的补偿单元4均相同。第一逆变单元5、第二逆变单元10和第三逆变单元14中的开关器件均选用MOSFET，MOSFET为金属-氧化物-半导体-场效晶体管，MOSFET工作时，无电荷存储效应，因此开关速度快，工作频率高，最大工作频率可200KHZ。它是电压控制电子元件，输入阻抗高，平均驱动功率小，因而驱动电路相对简单，在热效应方面，它不易产生过热，也不易产生二次击穿，固安全工作区域比较大。
[0022]所示的第一逆变单元5与第三逆变单元14的结构相同，均由4个MOSFET器件Ml、M2、M3、M4组成；M1与M3串联后、M2与M4串联后接于接于正负母线之间，Ml与M3的连接处、M2与M4的连接处形成单相交流电的输出端。所示的第二整流单元8由6个MOSFET器件]?5、]\16、]\17、]\18、]\19、]\110组成，M5与M8串联后、M7与MlO串联后、M9与M6串联后接于正负母线之间，M5与M8的连接处、M7与MlO的连接处、M9与M6的连接处形成三相交流电的输出端；每个MOSFET器件的两`端均并联有续流二极管。
【权利要求】
1.一种新型非接触式供电系统，包括供电侧电路和取电侧电路，所述供电侧电路由三相滤波电路(I)、隔离变压器(2)、第一整流单元(3)和第一逆变单元(5)组成，三相滤波电路对三相电源滤波后输入至隔离变压器，隔离变压器的输出经第一整流电源后输入至第一逆变单元；取电侧电路由非接触式取电单元(6)、取电侧变压器(7)和第二整流单元(8)组成，非接触式取电单元的输出经取电侧变压器后输入至第二整流单元中；非接触式取电单元由与第一逆变单元相连接的初级线圈以及与取电侧变压器相连接的次级线圈组成；其特征在于:所述第二整流单元的输出端连接有第二逆变单元(10)，第二整流单元的输出经第二逆变单元逆变后形成三相交流电输入至负载电源端(11)。
2.根据权利要求1所述的新型非接触式供电系统，其特征在于:所述第一整流电源(3)与第一逆变单元(5)之间、第二整流单元(8)与第二逆变单元(10)之间均设置有补偿单元；所述补偿单元由串联后接于正负母线之间的电容Cl、C2以及串于母线上的限流电阻组成，电容Cl、C2的两端分别并联有电阻RC1、RC2，限流电阻的两端并联有短路开关。
3.根据权利要求1或2所述的新型非接触式供电系统，其特征在于:所述取电侧变压器(7 )包括两个二次侧绕组，一个二次侧绕组用于给第二整流单元(8 )提供电源，另一个二次侧绕组连接有第三整流电源(12)，第三整流单元的输出经补偿单元(13)后输入至第三逆变单元(14)中，第三逆变单元的输出连接有控制电源端(15)。
4.根据权利要求1或2所述的新型非接触式供电系统，其特征在于:所述第一逆变单元(5)与第三逆变单元(14)的结构相同，均由4个MOSFET器件Ml、M2、M3、M4组成；M1与M3串联后、M2与M4串联后接于接于正负母线之间，Ml与M3的连接处、M2与M4的连接处形成单相交流电的输出端；所述第二整流单元(8)由6个MOSFET器件M5、M6、M7、M8、M9、M10组成，M5与M8串联后、M7与MlO串联后、M9与M6串联后接于正负母线之间，M5与M8的连接处、M7与MlO的连接处、M9与M6的连接处形成三相交流电的输出端；每个MOSFET器件的两端均并联有续流二极管。
【文档编号】H02J17/00GK203537081SQ201320701746
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】李新程 申请人:济南东普机器制造有限公司