一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置及其供電方法
【專利摘要】一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置及其供電方法，供電裝置包括機(jī)車底部的拾取線圈，供電所的控制器、控制器與交-直-交變頻器相連、交-直-交變換器同時與軌道供電段地表下方埋設(shè)的供電線圈相連，所述的供電線圈為大小相等、蜂窩式排滿軌道供電段地表下方的多個小供電線圈并聯(lián)組成，每個小供電線圈上均串聯(lián)有開關(guān)管，開關(guān)管的控制端與控制器相連；軌道供電段地表中心線上每隔一個小供電線圈的距離設(shè)置一個檢測拾取線圈的信號接收器，信號接收器也與控制器相連；拾取線圈上設(shè)有信號發(fā)生器。該種非接觸供電裝置的供電功率高，磁場利用率高，節(jié)約能源，并且明顯減少電磁輻射。
【專利說明】一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置及其供電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置及其供電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前軌道交通工具的主要供電方式為機(jī)車的受電弓與軌道沿線的接觸網(wǎng)接觸，從接觸網(wǎng)上取電。這種直接接觸供電方式存在諸多問題:導(dǎo)線直接接觸的傳輸方式容易受到外界的腐蝕、水粉塵及污物影響；磨損裸露的導(dǎo)線容易產(chǎn)生碳積、磨損、電火花等存在危險；長距離的輸電線路占用大量的空間和金屬，在遇到特殊的地理運(yùn)行環(huán)境(如山地、湖泊等)將嚴(yán)重制約有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程。而采用非接觸式電能傳輸技術(shù)則可以避免以上各種類似事故而簡化供電系統(tǒng)。
[0003]感應(yīng)式非接觸電能傳輸(ICPT)技術(shù)是一種基于電磁場近場松耦合感應(yīng)原理，綜合利用電力電子變換技術(shù)、磁場耦合技術(shù)以及控制理論，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備以非導(dǎo)線接觸方式從電網(wǎng)獲取能量的技術(shù)，具有供電靈活、安全可靠、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)有的軌道交通非接觸供電裝置，其組成是:機(jī)車底部的拾取線圈，供電所的控制器、控制器與交-直-交變頻器相連、交-直-交變換器同時與軌道供電段地表下方埋設(shè)的供電線圈相連，供電線圈為繞軌道供電段的兩根長直導(dǎo)線構(gòu)成的長矩形線圈。機(jī)車進(jìn)入供電段后，交-直-交變頻器在控制器(4)的控制下，向供電線圈供電，供電線圈產(chǎn)生交變磁場，拾取線圈感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的非接觸供電。其存在的問題是:線圈分布稀疏，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度低，供電功率低；且機(jī)車進(jìn)入供電段感應(yīng)取電的整個時間段內(nèi)，整個長矩形供電線圈均處于通電狀態(tài)，而每一時刻拾取線圈只能從長矩形供電線圈內(nèi)一個小面積的局部感應(yīng)取電，有效感應(yīng)面積很小，磁場利用率低，產(chǎn)生能源的浪費(fèi)以及較大的電磁輻射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置，該種非接觸供電裝置的供電功率高，磁場利用率高，節(jié)約能源，并且明顯減少電磁輻射。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置，包括機(jī)車底部的拾取線圈，供電所的控制器、控制器與交-直-交變頻器相連、交-直-交變換器同時與軌道供電段地表下方埋設(shè)的供電線圈相連，其特征是:所述的供電線圈為大小相等、蜂窩式排滿軌道供電段地表下方的多個小供電線圈并聯(lián)組成，每個小供電線圈上均串聯(lián)有開關(guān)管，開關(guān)管的控制端與控制器相連；軌道供電段地表中心線上每隔一個小供電線圈的距離設(shè)置一個檢測拾取線圈的信號接收器，信號接收器也與控制器相連；拾取線圈上設(shè)有信號發(fā)生器。
[0007]本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供一種使用上述的蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置對機(jī)車進(jìn)行非接觸供電的方法。
[0008]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)另一發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種使用上述的蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置對機(jī)車進(jìn)行非接觸供電的方法，其具體做法是:
[0009]a、當(dāng)機(jī)車未進(jìn)入供電所，供電段上所有的信號接收器均不能檢測到拾取線圈上的信號發(fā)生器發(fā)射的信號時，控制器控制每個小供電線圈串聯(lián)的開關(guān)管關(guān)斷，供電段上所有的小供電線圈斷電；
[0010]b、當(dāng)機(jī)車進(jìn)入供電所，拾取線圈進(jìn)入供電段，拾取線圈正下方的信號接收器檢測到拾取線圈上的信號發(fā)生器發(fā)射的信號時，控制器控制以該信號接收器為中心的多個小供電線圈上串聯(lián)的開關(guān)管導(dǎo)通，導(dǎo)通的小供電線圈的總面積為拾取線圈的1.8-2.2倍；交-直-交變頻器輸出的高頻交流電流過導(dǎo)通的小供電線圈，產(chǎn)生交變磁場，拾取線圈感應(yīng)到交變磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車非接觸供電；
[0011]C、隨著機(jī)車及拾取線圈的前進(jìn)，檢測到信號發(fā)生器發(fā)射信號的信號接收器也不斷向前更替，控制器控制更替后的信號接收器為中心的多個小供電線圈串聯(lián)的開關(guān)管導(dǎo)通，并關(guān)斷其余的開關(guān)管，使導(dǎo)通的小供電線圈的總面積為拾取線圈的1.8-2.2倍，且拾取線圈始終位于導(dǎo)通的小供電線圈的正上方；
[0012]d、當(dāng)機(jī)車的拾取線圈駛出供電段時，所有的信號接收器均不能檢測到拾取線圈上的信號發(fā)生器發(fā)射的信號時，控制器控制每個小供電線圈上串聯(lián)的開關(guān)管關(guān)斷，供電段上所有的小供電線圈斷電。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]一、蜂窩式布局的線圈有效提高了線圈的分布密度，提高了磁場強(qiáng)度，使其供電功率高。
[0015]二、機(jī)車進(jìn)入供電段感應(yīng)取電的整個時間段內(nèi)，始終只有拾取線圈正下方的相應(yīng)小供電線圈通電工作，通電小供電線圈產(chǎn)生的磁場被有效地利用，磁場利用率高；而不能被拾取線圈感應(yīng)的其它位置的小供電線圈處于斷電狀態(tài)，減少了電磁輻射，節(jié)約能源。
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例拾取線圈不在供電段時的小供電線圈、信號接收器、拾取線圈和信號發(fā)生器的俯視分布示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例拾取線圈進(jìn)入供電段時的小供電線圈、信號接收器、拾取線圈和信號發(fā)生器的分布示意圖，圖3中粗線繪出的小供電線圈表示正在通電工作的小供電線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例
[0021]圖1-3示出，本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置，包括機(jī)車底部的拾取線圈3，供電所的控制器4、控制器4與交-直-交變頻器I相連、交-直-交變換器I同時與軌道供電段地表下方埋設(shè)的供電線圈相連，其特征是:所述的供電線圈為大小相等、蜂窩式排滿軌道供電段地表下方的多個小供電線圈2a并聯(lián)組成，每個小供電線圈2a上均串聯(lián)有開關(guān)管2b，開關(guān)管2b的控制端與控制器4相連；軌道供電段地表中心線上每隔一個小供電線圈2a的距離設(shè)置一個檢測拾取線圈3的信號接收器5，信號接收器5也與控制器4相連；拾取線圈3上設(shè)有信號發(fā)生器6。
[0022]使用本例的蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置對機(jī)車進(jìn)行非接觸供電的方法，其具體做法是:
[0023]a、當(dāng)機(jī)車未進(jìn)入供電所，供電段上所有的信號接收器5均不能檢測到拾取線圈3上的信號發(fā)生器6發(fā)射的信號時，控制器4控制每個小供電線圈2a串聯(lián)的開關(guān)管2b關(guān)斷，供電段上所有的小供電線圈2a斷電，如圖2所示。
[0024]b、當(dāng)機(jī)車進(jìn)入供電所，拾取線圈3進(jìn)入供電段，拾取線圈3正下方的信號接收器5檢測到拾取線圈3上的信號發(fā)生器6發(fā)射的信號時，控制器4控制以該信號接收器5為中心的多個小供電線圈2a上串聯(lián)的開關(guān)管2b導(dǎo)通，導(dǎo)通的小供電線圈2a的總面積為拾取線圈3的1.8-2.2倍；交-直-交變頻器I輸出的高頻交流電流過導(dǎo)通的小供電線圈2a，產(chǎn)生交變磁場，拾取線圈3感應(yīng)到交變磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車非接觸供電，如圖3所示。
[0025]C、隨著機(jī)車及拾取線圈3的前進(jìn)，檢測到信號發(fā)生器6發(fā)射信號的信號接收器5也不斷向前更替，控制器4控制更替后的信號接收器5為中心的多個小供電線圈2a串聯(lián)的開關(guān)管2b導(dǎo)通，并關(guān)斷其余的開關(guān)管2b，使導(dǎo)通的小供電線圈2a的總面積為拾取線圈3的
1.8-2.2倍，且拾取線圈3始終位于導(dǎo)通的小供電線圈2a的正上方，如圖3所示。
[0026]d、當(dāng)機(jī)車的拾取線圈3駛出供電段時，所有的信號接收器5均不能檢測到拾取線圈3上的信號發(fā)生器6發(fā)射的信號時，控制器4控制每個小供電線圈2a上串聯(lián)的開關(guān)管2b關(guān)斷，供電段上所有的小供電線圈2a斷電，如圖2所示。
[0027]本發(fā)明的信號發(fā)生器6和信號接收器5可以是各種現(xiàn)有的信號發(fā)生器和信號接收器，如紅外信號發(fā)生器和紅外信號接收器，超聲波信號發(fā)生器和紅外信號接收器。
【權(quán)利要求】
1.一種蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置，包括機(jī)車底部的拾取線圈(3)，供電所的控制器(4)、控制器(4)與交-直-交變頻器(I)相連、交-直-交變換器(I)同時與軌道供電段地表下方埋設(shè)的供電線圈相連，其特征是:所述的供電線圈為大小相等、蜂窩式排滿軌道供電段地表下方的多個小供電線圈(2a)并聯(lián)組成，每個小供電線圈(2a)上均串聯(lián)有開關(guān)管(2b)，開關(guān)管(2b)的控制端與控制器(4)相連；軌道供電段地表中心線上每隔一個小供電線圈(2a)的距離設(shè)置一個檢測拾取線圈(3)的信號接收器(5)，信號接收器(5)也與控制器(4)相連；拾取線圈(3)上設(shè)有信號發(fā)生器(6)。
2.一種使用權(quán)利要求1所述的蜂窩式線圈的軌道交通非接觸供電裝置對機(jī)車進(jìn)行非接觸供電的方法，其具體做法是: a、當(dāng)機(jī)車未進(jìn)入供電所，供電段上所有的信號接收器(5)均不能檢測到拾取線圈(3)上的信號發(fā)生器(6)發(fā)射的信號時，控制器(4)控制每個小供電線圈(2a)串聯(lián)的開關(guān)管(2b)關(guān)斷，供電段上所有的小供電線圈(2a)斷電； b、當(dāng)機(jī)車進(jìn)入供電所，拾取線圈(3)進(jìn)入供電段，拾取線圈(3)正下方的信號接收器(5)檢測到拾取線圈(3)上的信號發(fā)生器(6)發(fā)射的信號時，控制器(4)控制以該信號接收器(5)為中心的多個小供電線圈(2a)上串聯(lián)的開關(guān)管(2b)導(dǎo)通，導(dǎo)通的小供電線圈(2a)的總面積為拾取線圈(3)的1.8-2.2倍；交_直-交變頻器(I)輸出的高頻交流電流過導(dǎo)通的小供電線圈(2a)，產(chǎn)生交變磁場，拾取線圈(3)感應(yīng)到交變磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車非接觸供電； C、隨著機(jī)車及拾取線圈(3)的前進(jìn)，檢測到信號發(fā)生器(6)發(fā)射信號的信號接收器(5)也不斷向前更替，控制器(4)控制更替后的信號接收器(5)為中心的多個小供電線圈(2a)串聯(lián)的開關(guān)管(2b)導(dǎo)通，并關(guān)斷其余的開關(guān)管(2b)，使導(dǎo)通的小供電線圈(2a)的總面積為拾取線圈(3)的1.8-2.2倍，且拾取線圈(3)始終位于導(dǎo)通的小供電線圈(2a)的正上方； d、當(dāng)機(jī)車的拾取線圈(3)駛出供電段時，所有的信號接收器(5)均不能檢測到拾取線圈(3)上的信號發(fā)生器(6)發(fā)射的信號時，控制器(4)控制每個小供電線圈(2a)上串聯(lián)的開關(guān)管(2b )關(guān)斷，供電段上所有的小供電線圈(2a)斷電。
【文檔編號】H02J17/00GK103795156SQ201410038948
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】何正友, 黃立敏, 李硯玲, 林圣 , 麥瑞坤 申請人:西南交通大學(xué)