一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计的制作方法
【专利摘要】本发明是一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，主要包括风力发电模块(1)、太阳能发电模块(2)、能量存储模块(3)、斩波功率振荡电路(4)；信号控制模块(5)；电磁场发射线路(6)；电磁场接收线圈(7)；整流滤波斩波模块(8)；超级电容组合电路(9)；电动汽车(10)，该设计电工学科的前沿课题，其创新点在于，不仅为电动汽车充电提供了无污染的清洁能源，而且设计了一种低碳、环保的电动汽车供电模式，并避免了现有现有电动汽车充电方式的弊端。本发明将微网和无线电能传输技术有效结合，使整个过程从电能的产生、转换和应用不会造成空气的污染。不仅可以有效缓解能源带来的压力，也可极大的电动汽车充电所带来的难题，因此对社会的发展具有重大实际意义和应用前景。
【专利说明】—种基于微网的电动汽车无线充电系统设计
【技术领域】
[0001]基于能源、环境和经济可持续发展的要求，对传统电网进行设计换代，开发智能型、充分利用可再生能源发电是21世纪电网改造的方向。微型电网(微网)由于采用了大量的绿色清洁的分布式能源且能为用户提供可靠的、高质量的电能而成为今后电网发展的重要组成部分。
[0002]无线电能传输技术是目前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一，它集基础研究与应用研究为一体，是当前国内外学术界和工业界探索的一个多学科、强交叉的新的研究领域和前沿课题，涵盖电磁场、电力电子技术、电力系统、控制技术、物理学、材料学、信息技术等诸多【技术领域】。采用无线供电方式能够有效克服电线连接方式存在的各类缺陷，实现电子电器的自由供电，具有重要的应用预期和广阔的发展前景。
[0003]本发明一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，是电工学科研究的前沿课题，不仅能为电动汽车充电提供了无污染的清洁能源，而且设计了一种低碳、环保的电动汽车供电模式，并避免了现有现有电动汽车充电方式的弊端。
【背景技术】
[0004]微网中风光互补发电技术已经成熟，现已广泛应用于现实生活中，是一种绿色的清洁能源。
[0005]无线电能传输技术大致可分为三种:第一种为感应稱合式电能传输，它利用松率禹合变压器原理进行传能，发射端与接收端一般存在降低回路磁阻的铁芯装置，适合小功率，短距离的应用场合。第二种为电磁耦合谐振式电能传输，通过高品质因数的谐振器上电感与分布式电容发生谐振传输能量适合中等距离的能量传输。第三种为电磁辐射式电能传输，在该技术中电能被转换为微波形式，传输距离超过数千米，可实现电能的远程传送。其中电磁稱合谐振技术利用非福射电磁场近场区域完成电能传输，一方面较之电磁感应式传能，在传输距离上有了很大的扩展；另一方面相比电磁辐射式传能，近场区域能量具有非辐射的特点，该技术有较好的安全性，因此目前得到很大的关注和研究。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，引入了风光互补发电作为电动汽车充电的能量供给源，实现了一种无污染、清洁的能量供给方式，避免了能量的短缺。此外，电动汽车充电中引入了无线电能传输技术，避免了传统电动汽车供电方式中存在的弊端，为电动汽车充电提供了一种快捷、方便的充电方式。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计风力发电模块⑴和太阳能发电模块⑵，实现了风光互补发电，将能量存储在存储装置(3)中，为供电系统提供输入功率；斩波功率振荡电路(4)，用于将存储装置(3)中的直流电转换为适应负载功率要求的高频交变电流；信号控制模块(5)，控制斩波电路的输出电压值以实现输入功率和输出功率的平衡；电磁场发射线路(6)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(7)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(8)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电；超级电容组合电路(9)，快速存储电能，为电动汽车(10)提供驱动功率。
[0008]所述的斩波功率振荡电路(4)由斩波电路与半桥功率推挽电路组成，其中斩波电路受信号控制电路(5)中单片机控制，以控制其输出电压值，半桥功率推挽电路的开关频率固定，与发射线路的谐振频率一致。
[0009]所述的信号控制电路(5)由功率检测电路和单片机控制电路组成。功率检测电路检测到的功率信号经过A/D变换送至单片机控制电路，单片机将与预存的功率阈值做比较，根据比较结果调节(4)中斩波电路的输出电压指标。
[0010]所述的电磁场发射线路(6)由多股利兹线绕制而成组成，其谐振频率与振荡电路输出的频率保持一致，以保证较低的发射系数，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场。
[0011]所述的电磁场接收线圈(7)由多股利兹线绕制绕制成，位于电动汽车的底盘上，接收线圈在制作时就考虑了振荡电路(4)的频率，制作出的接收线圈与电磁场发射线路
(6)和斩波功率振荡电路(4)输出的频率保持一致，以保证接收线圈在运行中保持谐振状态，以通过谐振耦合的方式实现能量的高效传递。
[0012]所述的整流滤波斩波模块(8)由桥式整流电路、滤波电路、斩波电路组成，其中桥式整流电路将线圈获得的交流电整流成直流电，滤波电路消除电路中的高次谐波，随后斩波电路将滤波后的直流电转变成恒定输出电压的直流电。
[0013]所述的超级电容组合电路(9)由超级电容串并联电路和保护电路组成，用以为电动汽车提供能量。
[0014]本发明一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，将微网和无线电能传输技术有效结合，使整个过程从电能的产生、转换和应用不会造成空气的污染。不仅可以有效缓解能源带来的压力，也可极大的电动汽车充电所带来的难题，因此对社会的发展具有重大实际意义和应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是系统整体功能框图；
[0016]图2是电磁发射线圈和电磁接收线圈的结构图；
[0017]图3是超级电容组的电路图；
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例和附图对本发明一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计做出详细地说明。
[0019]如图1所示，风力发电模块(I)和太阳能发电模块⑵，实现了风光互补发电，将能量存储在存储装置(3)中，为供电系统提供输入功率；斩波功率振荡电路(4)，用于将存储装置(3)中的直流电转换为适应负载功率要求的高频交变电流；信号控制模块(5)，控制斩波电路的输出电压值以实现输入功率和输出功率的平衡；电磁场发射线路(6),用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(7)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(8)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电；超级电容组合电路(9)，快速存储电能，为电动汽车(10)提供驱动功率；其中风力发电模块⑴和能量存储装置⑶相连；太阳能发电模块⑵和能量存储装置⑶相连；能量存储装置(3)相连和斩波功率振荡电路(4)相连；斩波功率振荡电路(4)和信号控制模块(5)相连；斩波功率振荡电路(4)和电磁场发射线路(6)相连；电磁场接收线圈(7)和整流滤波斩波模块(8)相连；整流滤波斩波模块(8)和超级电容组合电路(9)相连；超级电容组合电路(9)和电动汽车(10)相连。
[0020]如图2所示，电磁场发射线路(6)和电磁场发射线路(7)，均采用多股利兹线，绕成盘式结构，并且设计的电磁场发射线路(6)和电磁场发射线路(7)的固有谐振频率要和斩波功率振荡电路(4)输出的震荡频率相等，从而实现电磁耦合谐振，无线传输能量。
[0021]如图3所示，超级电容组合电路(9)采用288个500F的超级电容，其中6个超级电容串联为一个单元，12个单元并联为一组，超级电容组合电路组成结构为两组串联后，再与另外两组串联组合并联。该模块储存能量具有充电时间短，充电次数多，容量大的优点，能解决锂电池污染大，充电时间长，充电次数少的弊端。
【权利要求】
1.一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，其特征在于设置有:风力发电模块(I)和太阳能发电模块(2)，实现了风光互补发电，将能量存储在存储装置(3)中，为供电系统提供输入功率；斩波功率振荡电路(4)，用于将存储装置(3)中的直流电转换为适应负载功率要求的高频交变电流；信号控制模块(5)，控制斩波电路的输出电压值以实现输入功率和输出功率的平衡；电磁场发射线路(6)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(7)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(8)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电；超级电容组合电路(9)，快速存储电能，为电动汽车(10)提供驱动功率；其中风力发电模块(I)和能量存储装置(3)相连；太阳能发电模块(2)和能量存储装置(3)相连；能量存储装置(3)相连和斩波功率振荡电路⑷相连；斩波功率振荡电路⑷和信号控制模块(5)相连；斩波功率振荡电路(4)和电磁场发射线路(6)相连；电磁场接收线圈(7)和整流滤波斩波模块(8)相连；整流滤波斩波模块(8)和超级电容组合电路(9)相连；超级电容组合电路(9)和电动汽车(10)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，其特征还在于，所述的风力发电模块(I)和太阳能发电模块(2)，是一种无污染、绿色能源发电方式，将它引入到电动汽车无线充电技术中，为电动汽车提供能量供给源，可以缓解能源短缺的现状，也可极大的减少大气中PM2.5的含量，为人类生活创造舒适生活环境。
3.根据权利要求1所述的一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，其特征还在于，所述的电磁场发射线路(6)和电磁场发射线路(7)，采用多股利兹线，绕成盘式结构，并且设计的电磁场发射线路(6)和电磁场发射线路(7)的固有谐振频率要和斩波功率振荡电路(4)输出的震荡频率相等，从而实现电磁耦合谐振，无线传输能量。
4.根据权利要求1所述的一种基于微网的电动汽车无线充电系统设计，其特征还在于，所述的超级电容组合电路(9)，具有充电时间短，充电次数多，容量大的优点，能解决锂电池污染大，充电时间长，充电次数少的弊端。
【文档编号】H02J7/00GK104037897SQ201410306222
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】薛明, 杨庆新 申请人:天津工业大学