AGV的恒压动态无线电能传输系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910316500.9 (22)申请日 2019.04.19 (71)申请人 华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 申请人 东莞市石龙富华电子有限公司 (72)发明人 张波张政黄子田 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人 冯炳辉 (51)Int.Cl. B60L 53/122(2019.01) (54)发明名称 一种AGV的恒压动态无线电能传输系统 (57)摘要 本发明公开了一种AGV的恒压动态无线电能 。

2、传输系统， 包括原边电压源、 多段原边发射部分、 接收线圈、 接收线圈内阻、 副边电感电容支路和 负载； 原边电压源由一个总的直流电压源和若干 高频逆变电路并联组成， 各个高频逆变电路的输 出作为各段原边发射部分的输入； 每段原边发射 部分构成有LCC型无功补偿网络； 所述副边电感 电容支路包括第三电容和第二电感， 所述接收线 圈与第二电感、 负载、 接收线圈内阻依次串联连 接， 所述第三电容的一端连接在与第二电感连接 的接收线圈一侧， 另一端连接在与负载连接的接 收线圈内阻的一侧， 以此构成副边LCL型无功补 偿网络。 本发明可以对不同的AGV均能实现恒压 动态无线充电， 具有实际推广价值。。

3、 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 110001426 A 2019.07.12 CN 110001426 A 1.一种AGV的恒压动态无线电能传输系统， 其特征在于： 所述系统包括原边电压源、 分 段式原边发射部分、 接收线圈(Lr)、 接收线圈内阻(R2)、 副边电感电容支路和负载(RL)； 所述 原边电压源由一个总的直流电压源(Ud)和若干高频逆变电路(1)并联组成， 各个高频逆变 电路(1)的输出作为各段原边发射部分的输入； 每段原边发射部分均由第一电感(Lsr)、 第一 电容(Cs)、 发射线圈(Ls)、 发射线圈内阻(R1)和第二电容(Csr)构成， 所述第一电感(Lsr。

4、)的一 端接高频逆变电路(1)的一个输出端， 另一端与第二电容(Csr)连接， 所述第二电容(Csr)的 另一端接高频逆变电路(1)的另一个输出端； 所述第一电容(Cs)与发射线圈(Ls)、 发射线圈 内阻(R1)依次串联连接后并联在第二电容(Csr)的两端， 以此构成原边发射部分的LCC型无 功补偿网络， 实现发射线圈(Ls)电流恒定不变； 所述副边电感电容支路包括第三电容(Cr)和 第二电感(Lf)， 所述接收线圈(Lr)与第二电感(Lf)、 负载(RL)、 接收线圈内阻(R2)依次串联连 接， 所述第三电容(Cr)的一端连接在与第二电感(Lf)连接的接收线圈(Lr)一侧， 另一端连接 在。

5、与负载(RL)连接的接收线圈内阻(R2)的一侧， 以此构成副边LCL型无功补偿网络， 实现输 出电压与负载(RL)无关的特性。 2.根据权利要求1所述的一种AGV的恒压动态无线电能传输系统， 其特征在于： 流经发 射线圈(Ls)的电流Is满足：其中， UD是高频逆变电路的输出电压， Csr为第 二电容的电容值， Lsr为第一电感的电感值。 3.根据权利要求1所述的一种AGV的恒压动态无线电能传输系统， 其特征在于： 所述系 统的输出电压与负载(RL)无关， 其输出电压Uo表达式为：其中， 0是系 统工作角频率， M是原副边线圈的互感； Is为发射线圈电流， 即原边线圈电流， Lf为第二电感 值。

6、， Lr为接收线圈的电感值。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110001426 A 2 一种AGV的恒压动态无线电能传输系统 技术领域 0001 本发明涉及无线电能传输或无线输电的技术领域， 尤其是指一种AGV的恒压动态 无线电能传输系统。 背景技术 0002 随着现代科技的发展， 自动导引车(AGV)由于其自动化程度高、 适应能力强、 路径 布置简单等优势， 在自动化、 智能化工业生产活动中扮演着越来越重要的角色。 目前AGV主 要采用蓄电池供电， 虽然蓄电池安全性好， 但存在电池用量大、 续航里程短、 充电时间长等 不足。 显然， 对于AGV而言， 线缆供电或静态无线供电技术显然已经无。

7、法满足其全自动化的 工作特点。 在此基础上， 动态无线电能传输(Dynamic Wireless Power Transfer， 简称为 DWPT)技术逐步发展起来， 并迅速成为AGV等移动式设备无线供电的研究热点。 动态无线电 能传输技术设想在AGV的移动轨迹上铺设相应的无线供电装置， 给移动中的AGV不间断充 电， 理论上可实现AGV连续移动里程的无限延伸， 彻底解决受限于电池技术的续航问题， 实 现真正意义上的全自动工作。 然而， 动态无线电能传输技术受负载移动造成的耦合系数变 化以及不同负载的切换影响较大， 稳定的动态无线电能传输系统需要对这些因素具有强鲁 棒性。 发明内容 0003 。

8、本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足， 提出了一种AGV的恒压动态无线 电能传输系统， 对不同的AGV均能实现恒压动态无线充电， 具有实际推广价值。 0004 为实现上述目的， 本发明所提供的技术方案为： 一种AGV的恒压动态无线电能传输 系统， 所述系统包括原边电压源、 分段式原边发射部分、 接收线圈、 接收线圈内阻、 副边电感 电容支路和负载； 所述原边电压源由一个总的直流电压源和若干高频逆变电路并联组成， 各个高频逆变电路的输出作为各段原边发射部分的输入； 每段原边发射部分均由第一电 感、 第一电容、 发射线圈、 发射线圈内阻和第二电容构成， 所述第一电感的一端接高频逆变 电路的一个。

9、输出端， 另一端与第二电容连接， 所述第二电容的另一端接高频逆变电路的另 一个输出端； 所述第一电容与发射线圈、 发射线圈内阻依次串联连接后并联在第二电容的 两端， 以此构成原边发射部分的LCC型无功补偿网络， 实现发射线圈电流恒定不变； 所述副 边电感电容支路包括第三电容和第二电感， 所述接收线圈与第二电感、 负载、 接收线圈内阻 依次串联连接， 所述第三电容的一端连接在与第二电感连接的接收线圈一侧， 另一端连接 在与负载连接的接收线圈内阻的一侧， 以此构成副边LCL型无功补偿网络， 实现输出电压与 负载无关的特性。 0005进一步， 流经发射线圈的电流Is满足：其中， UD是高频逆变电路 。

10、的输出电压， Csr为第二电容的电容值， Lsr为第一电感的电感值。 0006 进 一 步 ， 所 述 系统 的 输 出电 压 与 负 载 无 关 ， 其 输 出电 压 Uo表 达 式 为 ： 说明书 1/4 页 3 CN 110001426 A 3 其中， 0是系统工作角频率， M是原副边线圈的互感， Is为发射线圈电 流， 即原边线圈电流， Lf为第二电感值， Lr为接收线圈的电感值。 0007 本发明与现有技术相比， 具有如下优点与有益效果： 0008 1、 采用LCL型无功补偿网络的原理实现副边输出电压与负载无关的特性， 解决不 同型号的负载AGV切换充电时的输出电压波动问题。 000。

11、9 2、 采用LCC型无功补偿网络、 LCL型无功补偿网络同时实现原边线圈恒流、 副边恒 压输出的功能， 从而能够以恒定的输出电压为不同的负载AGV供电， 增加了动态无线电能传 输系统的鲁邦性和实用性， 增加了参数设计的自由度， 完全区别于以往的传统无功补偿拓 扑的动态无线电能传输系统。 附图说明 0010 图1为实施方式中提供的电路结构示意图。 0011 图2为实施方式中的等效电路图。 0012 图3为实施方式中负载变化时对应的输出电压和电压增益曲线。 具体实施方式 0013 为进一步阐述本发明的内容和特点， 以下结合附图对本发明的具体实施方案进行 具体说明， 但本发明的实施和保护不限于此，。

12、 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解 释本发明， 并不用于限定本发明， 即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全 部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置 来布置和设计。 0014 如图1所示， 本实施例所提供的AGV的恒压动态无线电能传输系统， 包括原边电压 源、 分段式原边发射部分、 接收线圈Lr、 接收线圈内阻R2、 副边电感电容支路和负载RL； 所述 原边电压源由一个总的直流电压源Ud和若干高频逆变电路1并联组成， 各个高频逆变电路1 的输出作为各段原边发射部分的输入； 每段原边发射部分均由第一电感Lsr、 第一电容Cs、 发。

13、 射线圈Ls、 发射线圈内阻R1和第二电容Csr构成， 所述第一电感Lsr的一端接高频逆变电路1的 一个输出端， 另一端与第二电容Csr连接， 所述第二电容Csr的另一端接高频逆变电路1的另 一个输出端； 所述第一电容Cs与发射线圈Ls、 发射线圈内阻R1依次串联连接后并联在第二电 容Csr的两端， 以此构成原边发射部分的LCC型无功补偿网络； 所述副边电感电容支路包括第 三电容Cr和第二电感Lf， 所述接收线圈Lr与第二电感Lf、 负载RL、 接收线圈内阻R2依次串联连 接， 所述第三电容Cr的一端连接在与第二电感Lf连接的接收线圈Lr一侧， 另一端连接在与负 载RL连接的接收线圈内阻R2的。

14、一侧， 以此构成副边LCL型无功补偿网络。 0015 本发明系统的工作原理为： 直流电压源Ud经高频逆变电路1后输出高频交流方波， 通过原边发射部分的LCC型无功补偿网络实现发射线圈Ls电流恒定不变， 在AGV的移动过程 中， 接收线圈Lr通过与发射线圈Ls之间的互感耦合拾取能量， 再通过副边LCL型无功补偿网 络实现输出电压与负载无关的特性。 0016 另外， 为分析本实施例上述AGV的恒压动态无线电能传输系统的特性， 规定在同一 说明书 2/4 页 4 CN 110001426 A 4 时间内， 有且仅有一段发射线圈处于发射能量状态， 则可得到本系统的等效电路如图2所 示。 0017 为保。

15、证系统处于谐振工作状态， 补偿网络参数需满足 0018 0019 假设系统电源角频率为0， 由于j0LrR2， 因此副边线圈内阻可忽略不计。 因 此对图2所示的副边电路列写KVL方程可得： 0020 0021 又有： 0022 U21j0MIs 0023 则可得输出电压为： 0024 0025 可见， 副边输出电压与负载无关， 仅与原副边线圈互感和原边线圈电流相关。 0026 而原边发射部分的LCC型无功补偿网络中满足： 0027 0028 则流经原边线圈的电流为： 0029 0030 对原边电路列写KVL方程可得： 0031 UinIsR1-j0MIr 0032 因此， 可以得到本发明实施例。

16、电路的电压增益为： 0033 0034 负载变化时对应的输出电压和电压增益曲线如图3所示， 从图中可知， 本发明的 AGV的恒压动态无线电能传输系统能够实现原边电流与副边输出电压均与负载无关的特 性， 与传统无功补偿方式的动态无线电能传输系统存在很大差异， 本发明系统的优点显而 易见， 值得推广。 0035 上述实施例为本发明较佳的实施方式， 但本发明的实施方式并不受所述实施例的 说明书 3/4 页 5 CN 110001426 A 5 限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、 替代、 组合、 简化， 均应为等效的置换方式， 都包含在本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 110001426 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 110001426 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 110001426 A 8 。