本發(fā)明涉及電機驅(qū)動控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的動初級電機系統(tǒng)的供電，如動初級直線電機、高速輪軌列車驅(qū)動電機、電動汽車驅(qū)動電機的供電多采用拖線電纜、受電弓、第三軌以及車載蓄電池等供電方式，因此具有可靠性低、系統(tǒng)復(fù)雜、體積重量大等缺點。
近年來，非接觸電能傳輸技術(shù)在國內(nèi)外受到廣泛關(guān)注。移動式感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)，基于電磁感應(yīng)原理，可實現(xiàn)用電設(shè)備與供電設(shè)備之間在靜止或者運動狀態(tài)下非物理接觸的電能傳輸，相比傳統(tǒng)的通過受電弓、第三軌、拖線電纜等供電方式，具有很高的靈活性和良好的環(huán)境適應(yīng)性，在運動供電場合具有優(yōu)勢。
而目前所研究的利用非接觸電能傳輸技術(shù)給移動中的電機供電多是通過電磁效應(yīng)或者能量交換將地面上的電能傳輸?shù)竭\動體或車輛上，先轉(zhuǎn)換為直流電能，然后再將直流電能逆變成交流電能來驅(qū)動電機。這種供電方式最大的問題是電機制動時產(chǎn)生的電能無法回饋至電網(wǎng)，而且車上的濾波電容體積和重量大，系統(tǒng)可靠性低、供電效率低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有非接觸式電能傳輸技術(shù)的供電可靠性和供電效率低、變換器的體積與重量大的問題，從而提供一種非接觸電能傳輸諧振式功率變換器。
本發(fā)明所述的一種非接觸電能傳輸諧振式功率變換器，包括可控整流電路、單相高頻逆變電路、單相隔離諧振電路、i個單相-多相變換電路和j個單相整流電路，i、j均為正整數(shù)；
交流電源的輸出端與可控整流電路的交流輸入端相連，可控整流電路的直流輸出端與單相高頻逆變電路的直流輸入端相連，單相高頻逆變電路的交流輸出端與單相隔離諧振電路的交流輸入端相連，單相隔離諧振電路包括i+j個交流輸出端，單相隔離諧振電路的i個交流輸出端分別與i個單相-多相變換電路的交流輸入端相連，每個單相-多相變換電路的交流輸出端與交流負載相連，單相隔離諧振電路的j個交流輸出端分別與j個單相整流電路的交流輸入端相連，每個單相整流電路的直流輸出端與直流負載相連。
優(yōu)選的是，所述可控整流電路為單相可控整流電路或多相可控整流電路；
每相可控整流電路包括電感、可控整流器和濾波電容器；
交流電源的輸出端與可控整流器的交流輸入端通過電感相連，可控整流器的直流輸出端并聯(lián)濾波電容器。
優(yōu)選的是，所述單相高頻逆變電路為全橋逆變電路。
優(yōu)選的是，單相隔離諧振電路包括運動變壓器、輸入諧振電容器和i+j個輸出諧振電容器；
運動變壓器包括1個初級線圈、i+j個次級線圈和磁芯；
1個初級線圈和i+j個次級線圈通過磁芯耦合，初級線圈和次級線圈相對運動；
輸入諧振電容器與初級線圈串聯(lián)，組成串聯(lián)支路一，該串聯(lián)支路一的兩端為單相隔離諧振電路的交流輸入端，每個次級線圈與一個輸出諧振電容器串聯(lián)，組成串聯(lián)支路二，該串聯(lián)支路二的兩端為單相隔離諧振電路的一個交流輸出端。
優(yōu)選的是，所述磁芯為1至i+j個；
當(dāng)磁芯為1個時，1個初級線圈和i+j個次級線圈共同繞制在一個磁芯上；當(dāng)磁芯為多個時，1個初級線圈繞制在一個磁芯上，i+j個次級線圈分別繞制在其它的磁芯上；繞制初級線圈的磁芯為靜止磁芯，繞制次級線圈的磁芯為運行磁芯。
當(dāng)次級線圈作旋轉(zhuǎn)運動時，初級線圈和次級線圈共同繞制在一個磁芯上；當(dāng)運動變壓器的初級線圈和次級線圈之間做直線相對運動時，磁芯為多個，次級線圈和初級線圈繞制在不同的磁芯上。
優(yōu)選的是，所述單相-多相變換電路包括2m組功率半導(dǎo)體交流開關(guān)和m個濾波電容器，m為負載的相數(shù)；
串聯(lián)支路二的每端分別同時與m組功率半導(dǎo)體交流開關(guān)的一端相連，2m組功率半導(dǎo)體交流開關(guān)的另一端兩兩相連后分別與m相負載相連，且該兩兩相連的功率半導(dǎo)體交流開關(guān)取自與串聯(lián)支路二不同端相連的功率半導(dǎo)體交流開關(guān)；m個濾波電容器的一端相連，m個濾波電容器的另一端分別與m相負載相連。
優(yōu)選的是，所述功率半導(dǎo)體交流開關(guān)采用兩個反向串聯(lián)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)或兩個反向并聯(lián)的反向阻斷型絕緣柵雙極型晶體管(igbt)實現(xiàn)。
本發(fā)明提出一種非接觸電能傳輸諧振式功率變換器拓撲結(jié)構(gòu)，通過采用一次側(cè)和二次側(cè)可相對運動的高頻運動變壓器以及功率半導(dǎo)體交流開關(guān)，實現(xiàn)了電能的非接觸傳輸與變換，提高了供電的可靠性與供電效率，減小了變換器的體積與重量，可廣泛應(yīng)用于動初級直線電機驅(qū)動、多初級共次級直線電機輸送裝置驅(qū)動、多轎廂直線電梯驅(qū)動、磁懸浮列車驅(qū)動、輪軌列車驅(qū)動、電動汽車驅(qū)動。
附圖說明
圖1是具體實施方式一所述的一種非接觸電能傳輸諧振式功率變換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式一：結(jié)合圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種非接觸電能傳輸諧振式功率變換器，包括三相的可控整流電路1、單相高頻逆變電路2、單相隔離諧振電路3、1個單相-多相變換電路4和2個單相整流電路5；交流電源6的輸出端與可控整流電路1的交流輸入端相連，可控整流電路1包括電感、可控整流器和濾波電容器；可控整流器的每個交流輸入端都串聯(lián)一個電感，可控整流器的直流輸出端并聯(lián)濾波電容器；可控整流電路1的直流輸出端與單相高頻逆變電路2的直流輸入端相連，單相高頻逆變電路2的交流輸出端與單相隔離諧振電路3的交流輸入端相連，單相隔離諧振電路3包括3個交流輸出端，單相隔離諧振電路3的1個交流輸出端與單相-多相變換電路4的交流輸入端相連，單相-多相變換電路4的交流輸出端與交流負載相連，單相隔離諧振電路3的另外2個交流輸出端分別與2個單相整流電路5的交流輸入端相連，單相整流電路5的直流輸出端與直流負載相連。
單相隔離諧振電路3包括運動變壓器、輸入諧振電容器和3個輸出諧振電容器；運動變壓器包括1個初級線圈、3個次級線圈和1個磁芯；1個初級線圈和3個次級線圈通過磁芯耦合，初級線圈和次級線圈之間相對運動；輸入諧振電容器與初級線圈串聯(lián)，每個次級線圈與一個輸出諧振電容器串聯(lián)。
單相-多相變換電路4為單相-三相變換電路，包括6組功率半導(dǎo)體交流開關(guān)和3個濾波電容器；單相隔離諧振電路的的一個交流輸出端的每端都與3個功率半導(dǎo)體交流開關(guān)的一端相連接，6組功率半導(dǎo)體交流開關(guān)的另一端兩兩連接在一起后與三相負載相連接。3個濾波電容器的一端連接在一起，另一端分別連接在三相負載上。
每組功率半導(dǎo)體交流開關(guān)都由兩個金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管mosfet反向串聯(lián)構(gòu)成。圖1中7為三相交流電機。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。