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原文传递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

专利名称：	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
摘要：	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Lp，所述逆变器与发射线圈Lp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CL、系统的负载电阻R、高频整流器和接收端拾取线圈Ls，高频整流器与拾取线圈Ls之间连接有补偿电容CS和副边LCL谐振网络，所述发射线圈Lp和拾取线圈Ls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。
专利类型：	发明专利
申请人：	西南交通大学
发明人：	麦瑞坤;周凌云;吴一昊;余嘉淇;刘顺攀;何正友;何天
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
申请号：	CN201911310167.7
公开号：	CN110962634A
代理机构：	成都聚蓉众享知识产权代理有限公司
代理人：	张辉
分类号：	B60L53/12;H02J50/12;B60L53/20;B60L1/00;B;H;B60;H02;B60L;H02J;B60L53;H02J50;B60L1;B60L53/12;H02J50/12;B60L53/20;B60L1/00
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段111号
主权项：	1.基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电装置，其特征在于，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、逆变器和发射线圈Lp，所述逆变器与发射线圈Lp之间连接有原边LCL谐振网络，所述原边LCL谐振网络包括电容Cp和线圈Lp1，原边LCL谐振网络连接有高频逆变器和电源U0，所述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CL、系统的负载电阻R、高频整流器和接收端拾取线圈Ls，高频整流器与拾取线圈Ls之间连接有用于补偿副边拾取线圈电感所需的补偿电容CS和副边LCL谐振网络，所述副边LCL谐振网络包括线圈L1、L2和电容C1，所述发射线圈Lp和拾取线圈Ls之间设置有互感M。 2.基于高频电流注入的磁浮列车非接触辅助供电方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)根据电路叠加定理分析电路中电流电压关系，将不同频率之间的电源视为分开作用，在高频电路作用时，暂时忽略低频逆变器阻碍作用，将低频电源等效为一个理想电压源，并且置零，得到发射端的等效电路图，其中：Zr为副边反映阻抗，U2为高频逆变器输出的交流电压，Lp1与Cp为LCL回路中的谐振电感电容，Lp为直线电机电感，Rp与R0共同构成直线电机电阻； (2)由步骤(1)的等效方法得到接收端的等效电路图，其中：Uout为副边感应得到的电压值，Ls为副边线圈电感，考虑电阻为Rs，Cs为补偿电容，L1，L2，C1构成LCL拓扑，其中L1与L2值相等，并且由环绕磁芯的利兹线绕制而成，忽略电阻值，Is为流过副边线圈的电流有效值，IL为流入高频整流器的电流有效值，Id为流过负载R的电流有效值； (3)步骤(2)中的高频整流器使用包含4只二极管的整流器，其正向导通压降为0.5V，由于负载R有大电容滤波，故整流器两端电压电流UL，IL，Ud，Id有以下关系：所以从整流器向负载侧看去，等效电阻RL为：同时又根据接收端LCL拓扑，并考虑各个元件附加电阻值，有：其中可以得到接收端各条支路电流的值与负载电压的值：负载R得到的功率可以由Ud导出，即为接收端等效电阻R′为：根据接收端电阻等效到原边的公式即可得到：其中得到发射线圈中电流：电流I2即是流过直线电机供电系统的电流，为频率40kHz的正弦波，搭载在基频电流上，电容Cp上流过电流为：因此高频电源发出的电流为：高频电源发出有功功率即为：功率传输效率为：根据传输效率公式，调节角频率ω、发射端和接收端互感值M、次边LCL电路中电感L以及负载R，降低电感附加阻抗使功率传输效率最大。
所属类别：	发明专利