CN101427454A

CN101427454A - 用于电感耦合输电系统的单相电源

Info

Publication number: CN101427454A
Application number: CNA2007800126135A
Authority: CN
Inventors: J·T·博伊斯
Original assignee: Auckland Uniservices Ltd
Current assignee: Auckland Uniservices Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: WO2007100265B1; CN101427454B; JP2009528812A; EP2005567B1; EP2005567A1; US8953340B2; NZ545664A; EP2005567A4; JP5399080B2; WO2007100265A1; US20090129126A1

Abstract

一种ICPT系统，具有向导电路径(13)供能的单相电源并且具有在导电路径中以大于单相公用电源频率的工作频率提供交流电流的逆变器(5)。逆变装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，以便改变交流电流的振幅。拾波器具有与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供给负载(27)的储能元件(26)。

Description

用于电感耦合输电系统的单相电源

技术领域

本发明涉及电感耦合输电(ICPT，inductively coupled powertransfer)系统，包括用于ICPT系统的电源。

背景技术

ICPT现在是一种广泛使用的技术，优选地用于像必须避免污物和灰尘的洁净室那样的状况，或像必须容忍污垢和灰尘的制造车间那样的状况下的电力输送。这样的系统从公用或“干线”电源中获取电力，并且将该电力转换成通常是常称为输电线(track)的细长回路的导电路径中的电流。沿着输电线的拾波线圈(pick-up coil)从输电线中截取一些磁场。这些线圈总是利用电容器来调节或补偿，这样，可以增大从输电线输送到拾波线圈的电力。可以利用在美国专利5,293,308中描述的电力输送技术来控制，在此将该文献全文引用以供参考。整流和控制输送到拾波线圈的电力，以便生成可以操作其它设备的恒压DC输出。可替代地，也可以生成受控输出电流，但这是次优选项。

在已知的ICPT系统中，输电线中的电流在通常在5-50kHz范围内的VLF频率上基本上是恒定电流。更低的频率非优选，因为输电过程更加困难，并且也避免更高的频率，因为随着频率升高，输电线的电感使建立输电线电流更加困难，并且获得所需电流所需的电压升高。

为了在输电线中生成恒定电流，传统方法是对来自公用电源的三相输入进行整流，生成基本恒定的DC电压，然后，使用逆变器生成高频电压或电流信号然后可以供应给输电线。这样，由于输入电流那时处在可接受功率因数上，并且输出电压和电流如所需那样基本恒定，所以使用三相电源是非常有利的。但是，这种技术需要两个储能元件—DC电容器和DC电感器—两者都相对昂贵和笨重。此外，由于在这些元件中可能存储着大量能量，所以控制这个能量的电路，尤其在接通或关断时控制这个能量的电路是必不可少的。这个电路增加了成本并占用了额外的空间。这些元件在高压和大电流下存储电能和工作，致使微型-小型化是不可能的。接通和关断这样的已知电源也是耗时的和低效的，因此，往往一直对它们供能，使总运营成本显著增加。

Schutten等人在“以高功率因数模式工作的负载谐振转换器的特性”中提出了利用单相电源工作的谐振转换器(Characteristics ofLoad Resonant Converters Operated in a High-Power Factor Mode，IEEE Transactions on Power Electronics，Vol.7.No.2，April 1992)。但是，作为LCC转换器的电源固有地不适用于ICPT系统。此外，通过电源控制获得功率因数的提高，该电源控制使电源更加复杂，并且不适合于例如通常出现在许多ICPT应用中的多个可变负载。

发明内容

本发明的目的是提供克服或改进了已知系统的一个或多个缺点的ICPT系统，或用于ICPT系统的电源。

或者，本发明的目的是提供用于ICPT系统的单相电源。

或者，本发明的目的是提供至少提供已知系统的有用替代品的ICPT系统，操作这种系统的方法，或用于ICPT系统的电源。

于是，在一个方面中，本发明提供一种ICPT系统，具有：

导电路径；

适用于从导电路径接收电力的拾波器；

向导电路径供能的电源，该电源具有以公用电源频率接收单相电力的单相输入端，和在导电路径中以大于公用电源频率的工作频率提供交流电流的逆变装置，该转换装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；

其中，拾波器具有储能元件，适用于与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供由其供电的负载。

在一个优选实施例中，电源包括变压器和电容元件，其中，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感提供LCL滤波器。

优选地，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感各自具有基本上相同的电抗，或可以调节成具有基本上相同的电抗。便利的是，电源基本上不含DC储能部件。

拾波器优选地包括控制电力流向储能元件的控制器。在一个优选实施例中，控制器包括开关，并且控制器可操作用来将开关设置在关断状态或接通状态下，以控制电力流向储能元件。控制器可以以所选频率操作开关以及控制开关的占空率，以便控制电力流向储能元件和/或控制电源的输入功率因数。

占空率也可以随导电路径的电压或电流的振幅而变。在一个优选实施例中，占空率包含每个开关周期内开关接通时间与开关关断时间之比，并且占空率是这样变化的，即占空率的补数与导电路径上的电压的振幅成比例。

优选地，在使用时，存储在拾波器中的能量(或累积存储在多个拾波器中的能量)超过存储在电源中的能量。

在进一步的方面中，本发明提供一种利用ICPT系统将电力供应给负载的方法，该方法包括如下步骤：

向导电路径供能，以提供变化振幅的交流电流；

利用拾波器将电力从导电路径输送到与拾波器相关联的储能元件；和

利用储能元件与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供给由其供电的负载。

该方法优选地包括控制电力从导电路径流向储能元件。

在一个优选实施例中，该方法包括控制开关处在关断状态或接通状态下，以便控制电力流向储能元件。可以以所选频率操作开关，控制开关的占空率，以便控制电力流向储能元件和/或控制电源的输入功率因数。

占空率也可以随导电路径的电压或电流的振幅而变。在一个优选实施例中，占空率包含每个开关周期内开关接通时间与开关关断时间之比，并且占空率是这样变化的，占空率的补数与导电路径上的电压的振幅成比例。

在进一步的方面中，本发明包含ICPT电源，该ICPT电源包括：

以公用电源频率接收单相电力的单相输入端；

与ICPT系统的导电路径连接的输出端；

以大于公用电源频率的输电频率提供交流电流的逆变装置，该逆变装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；和

设置在逆变装置与输出端之间的电感元件和电容元件；

其中，在使用时，电感元件的电感、电容元件的电容和导电路径的电感提供LCL滤波器。

优选地，电源包括变压器，而电感元件包含变压器的漏电感。在一个优选实施例中，变压器包含隔离变压器。

电容元件优选地与变压器的输出绕组并联地设置。

电源优选地基本上不含DC储能部件。

在进一步的方面中，本发明提供一种ICPT系统，该ICPT系统具有：

细长导电路径；

一个或多个载体，每个载体包括适用于从导电路径接收电力的拾波器；和

向导电路径供能的单相电源。

优选地，电源具有以公用电源频率接收单相电力的单相输入端；和在导电路径中以大于公用电源频率的工作频率提供交流电流的逆变装置，该逆变装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；其中，拾波器具有适用于与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供给由其供电的负载的储能元件。

优选地，电源包括设置在逆变装置与导电路径之间的电感元件和电容元件，其中，在使用时，电感元件的电感、电容元件的电容和导电路径的电感提供LCL滤波器。

细长导电路径；

向导电路径供能的电源，该电源基本上不含DC储能部件。

优选地，电源具有以公用电源频率接收单相电力的单相输入端，和在导电路径中以大于公用电源频率的工作频率提供交流电流的逆变装置，该逆变装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；其中，拾波器具有适用于与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供给由其供电的负载的储能元件。

优选地，电源包括变压器，电感元件包含变压器的漏电感。在一个优选实施例中，变压器包含隔离变压器。

在进一步的方面，本发明宽泛地在于一种与导电路径连接的ICPT电源，该电源包括变压器和电容元件，其中，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感提供LCL滤波器。

优选地，电源是单相电源。

优选地，电源基本上不含DC储能部件。

在进一步的方面，本发明宽泛地在于包括多个如本发明的前面陈述的任何一条所述的独立电源的用于ICPT系统的分布式电源，每个独立电源对ICPT系统的一段输电线供能。

优选地，分布式电源包括协调独立电源的工作的控制器。

优选地，这些独立电源在三相输入干线电源的不同相工作。

优选地，控制器感测何时一段输电线需要或不需要负载，并且相应地控制对该段输电线供电的独立电源。

在进一步的方面，本发明宽泛地在于包含多个模块化输电线段的模块化ICPT输电线。

优选地，模块化输电线段包括基于如本发明的前面陈述的任何一条的电源。

在进一步的方面，本发明在于一种ICPT系统，该ICPT系统具有：

导电路径；

适用于从导电路径接收电力的拾波器；和

向导电路径供能的电源，该电源具有以公用电源频率接收单相电力的单相输入端；和在导电路径中以大于公用电源频率的工作频率提供交流电流的逆变装置，该转换装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；

其中，拾波器具有储能器件，并且在使用时，存储在拾波器中的能量大于存储在电源中的能量。

本发明还在于本文所述的新特征或特征组合，并包括这样的特征或特征组合的等同物。

一旦本领域的普通技术人员阅读了如下描述，应该在本发明的所有新颖方面中予以考虑的本发明的另外的方面将变得显而易见。

附图说明

现在参照附图举例描述本发明的一个或多个实施例。

图1是单相ICPT电源的电路图；

图1A是图1的电源的整流级的输出端上电压(V)随时间(t)变化的例示性曲线；

图2是ICPT系统拾波器的电路图；

图3示出了在400W上按照图1的ICPT电源的输电线电流(上迹线)和干线输入电流(下迹线)的波形；

图4示出了在400W上按照图1的原型ICPT电源在干线电压峰值上的输电线电流(上迹线)和逆变电桥输出电压(下迹线)的波形；

图5示出了在1.4kW上按照图1的ICPT电源的输电线电流(上迹线)和干线输入电流(下迹线)的波形；

图6A示出了在不进行开关来提高功率因数的情况下输入干线电压(上迹线)、输入干线电流(中间迹线)和拾波器DC电感器(23)电流(下迹线)的波形；

图6B示出了在进行开关(开关24)来提高功率因数的情况下与图6A的那些相同的波形；

图7A示出了在不进行开关来提高功率因数的情况下谐振回路电压(上迹线)和导电路径(即，输电线)电流(下迹线)的波形；

图7B示出了在进行开关(开关24)来提高功率因数的情况下与图7A的那些相同的波形；和

图8是按照本发明的分布式电源的图形。

具体实施方式

本发明提供了可以使用单相输入，但仍然取得高输入功率因数的电源。该电源基本上不含DC储能元件，它在输电线中产生根本不恒定，而是振幅发生变化的正弦交流电流。相对于公用电源频率对输电线电流进行急剧调幅。因此，在一个优选实施例中，输电线电流的振幅以两倍于公用电源频率的速率—通常为100或120Hz，从零变到最大值。这不同于总是需要基本恒定电流的其它ICPT系统。设置于在这个ICPT系统中工作的拾波器上的拾波线圈也具有宽幅波动信号电平。但是，这个问题通过设计和控制拾波器来解决。通过在拾波器控制器的输出端上使用像大电容器那样的一个或多个适当储能元件，使来自拾波线圈控制器的输出电压基本恒定，而且来自拾波线圈控制器的输出电压可以用于驱动与利用恒定输电线电流工作的ICPT系统相当的众多输出负载。

按照本发明的电源的例子图示在图1中。如图1所示，该电源具有提供给输入变压器1，被电容器2划分和提供给全波整流电桥3的单相输入(

，N)。整流电桥3的输出到达非常小(每kW电源额定值大约3μF)并且在干线频率上具有非常小的滤波效应的电容器4。这可以从示出全波整流器3的输出电压波形的图1A看出。电容器4很小，使得电源通常可以与浪涌电流无关地接通和关断，因为干线电源中的固有电感将提供足够的电流限制。

在如图1所示的电源中，来自整流器3的输出端的未滤波DC用作以显著高于干线电源频率的频率工作的逆变器5的输入。这个工作频率通常在10-40kHz的范围内。逆变器包括适当的开关器件6和反向并联二极管7(可以包含每个开关器件的一部分)。逆变器5的输出在用于驱动作为输电线13的导电路径之前，经过小电容器8和例如隔离变压器9的变压器。电容器10与变压器9的次绕组并联。选择电容器10的电容和变压器9的漏电感，以便由变压器9、电容器10、和输电线13的电感提供LCL滤波器。在一个优选实施例中，将三个电抗部件的电抗值调节，或者选择成基本上相同。这种安排允许在输电线中提供适当电流。成本特别低，因为不存在这种类型的电源中常见的大滤波电容器和平滑DC电感器。正如提到的那样，没有这些部件也显著地减小了电源的尺寸和重量。

当用在ICPT系统，尤其是带有许多运动载体的系统上时，非恒流电源会引起一些问题。这里，当带有图1的电源的ICPT系统正在工作时，电源中缺乏储能元件意味着，电容器4两端的“DC”电压宽幅地从与峰值干线电压相对应的峰值电压变化到负载相关、但即使在相对适中的负载上几乎是零的最小电压。这种宽幅变化电压引起输电线电流的等效变化。我们发现，这种电源具有高输入功率因数。构成整流器3的二极管电桥的输入二极管的导电角大，并且随着干线电压上升和下降，电流也上升和下降，以提供高功率因数。

为了驱动需要恒定功率的负载(例如，不连续电源不可行的运动载体)，需要储能器。与已知的系统不同，这样的存储器不是由电源提供，而是现在设置在拾波电路中。

美国专利说明书5,293,308(上面引用过)的图14清楚地示出了拾波控制器中的储能电容器。但是，这个拾波电路布局和电容器是依赖于输电线中恒定振幅的电流选择的。我们发现，相同的拾波控制器布局可以用于本系统，但需要改变电容器的尺寸，以提供如具有宽幅波动输入信号电平的拾波电路驱动的负载所需的储能器。的确，如果拾波控制器以相对缓慢的频率工作，可以增大电容器的尺寸。如果拾波器以较快开关速率工作，适当的电容器将提高它们的性能，因此，这种‘需求方’储能器的负担不会过重。

参照图2，图2示出了例如公开在美国专利说明书5,293,308中的拾波器。该拾波器包括拾波线圈20和调谐电容器21。将调谐电路的输出提供给整流器22，并且从那里提供给电感器23。受控开关24提供从导电路径输电的控制，以便有选择地让电流流过二极管25到达电容器26和负载27。如上所述，电容器26可以用作储能元件，以便在由于输电线电流的变化，负载需要的功率比可以从输电线中获得的功率更多的时间段内，向负载提供基本上连续的电力。

因此，每个拾波器的储能元件适用于与导电路径中的交流电流的变化振幅无关地将连续电力提供给由其供电的负载。因此，如果在某个时间段内，由于导电路径中的交流电流的变化，导电路径无法供应负载所需的电力，那么，电容器26向负载供电，直到可从导电路径中获得更多电力。在优选实施例中，通过拥有选择的储能容量或通过控制储能容量来改变与拾波器相关联的一个或多个储能元件。

因此，在工作时，上述的ICPT系统使得存储在拾波器中的能量大于电源中的能量。类似地，如果存在多个拾波器，那么，累积存储在这些拾波器中的能量大于电源中的能量。

当电源以这种方式与用于控制电力从电源流向拾波器负载的图2的控制器一起使用时，AC输入侧(图1中的

和N)上的功率因数良好，但仍然可以进一步改进。控制器通过在接通状态与关断状态之间操作开关24来工作。进行这种操作使得当需要更多电力时，在较短时间段内接通开关24。从拾波线圈20流向储能电容器26的电力与流过二极管25的电流和电容器26上的恒定电压之积成正比。因此，开关24可以以恒定频率开关，并且可以通过开关24的占空率直接控制从拾波线圈20(因此从输电线)流向存储电容器26的电力。

如果占空率(即，在一个开关周期内开关接通时间与开关关断时间之比)恒定，那么，随着到图1的输入干线电压变化，功率以整流正弦的方式变化。随着开关的占空率D增大，开关20在较大的时间段内接通；由于开关24与拾波器谐振电路并联，通过25到26的电流减小，因此，输送的电力也减小。

但是，通过以相对高的开关频率操作开关和使平均开关占空度(duty cycle)提供满足负载27的需求的流到26的平均电流，但让实际占空度在整个干线电压周期内发生变化，以便当干线电压低时，占空度就高，或反之亦然，可以加强对开关24的控制。我们发现，由于在每个调整周期内输送到储能电容器的电流直接与输电线上的电压相对应，这可以提高电源的功率因数。实际上，由于电感器23中的标称DC电流与整流干线电压成正比并且在整个干线周期内发生变化，所以容易做到这一点。因此，可以设置传感器来感测流过电感器23的电流，并且感测的电流信号可以用作控制占空率的控制基准。

这样，改变开关占空率D使得占空率的补数(1-D)在每个半周期内与通过电感器23的电流成正比但对于(1-D)在许多干线周期上的平均值适合于保持DC输出电压恒定，同时实现了两个目标，并且在提高输入功率因数的同时提供调节。实际上，在0.96到0.995范围内的功率因数是相当容易达到的。

对实际电源的测量

按照如图1所示的电源，开发出基本上不含DC储能元件的单相电源。利用单相230V AC 50Hz干线输入、和到4Ω的几乎纯电阻的1.4kW输出对电源进行测试。以400W输出运行的输入干线电流(下迹线)和输电线电流(上迹线)两者的波形显示在图3中，逆变电桥输出电压(下迹线)和输电线电流(上迹线)细节(在干线电压峰值上)显示在图4中。

在1.4kW的最大功率上，与图3的那些等效的电流波形显示在图5中。在最大功率上，测量的输入功率因数是0.998，对于240V的输入电压，效率是93％，而对于210V的输入电压，上升到96％。在400W的减小功率上，功率因数是0.97而效率是91％。在1.4kW上的输电线电流和逆变器电压波形难以与如图4所示的在400W上的波形区分开。

如上所述，可以以高开关频率(例如，25kHz)以及随电容器26上的DC电压而变的占空率方便地操作拾波器的开关24。如果电压低(小于285伏)，永久地关断开关，以便输送最大功率，这时，D＝0。如果电压太高(大于315伏)，那么，永久地接通开关，使拾波器解耦并且输送零功率，并且D＝1。这两个极值之间的D通过D＝(V-285)/30给出，以便在无功率与最大功率之间逐渐变化。为了整形电流和提高功率因数，现在通过在每个半周期内包括电感器23中的电流的变化sin(θ)修改D的计算值：

(1-D)_Shaped＝(1-D)|sin(θ)|

将小于0或大于1的D值设置成那些限制值。这使功率稍微减小，但使功率因数显著提高。功率因数的提高可以从图6A、6B和7A、7B中看出。

图6A和6B中的中间迹线的形状因数的提高使输入功率因数从0.85提高到0.99。这种提高也显示在图7A和7B的顶部迹线中，其中，图2的谐振电容器21两端的电压更加像正弦曲线。这些图是在利用300V DC的DC电压将1.3kW的功率从输入干线电源输送到拾波器的相同标称条件下取得的。这是令人吃惊的结果，因为拾波器中的波形整形影响与之空间和电气隔离的电源中的功率因数。

本文公开的电源具有比已知电源更小的成本、尺寸和重量的优点，并且本文公开的ICPT系统具有能够从导电路径将连续电力提供给负载的优点，其中交流电流的振幅显著变化并且可能变化到不连续点，即，达到零或基本上达到零。

该电源还具有驱动荧光灯的应用。在这种应用中，像绞合线那样的适当导电材料的细长回路包含导电路径并由电源通过电流驱动。不带控制器而仅带调谐电容器(与每个拾波线圈并联)的拾波线圈围绕回路放置，以便拾波线圈可以从输电线中截取磁通。在一个实施例中，便利的是，这些拾波线圈是线圈绕在上面的带缝隙环形体。缝隙被构造成可以接纳回路导体，以便在环形体与回路导体之间存在良好的磁耦合(但没有电接触)。荧光灯管或灯泡并联地跨接在调谐电容器上，并由包含拾波线圈和调谐电容器的拾波谐振电路驱动。波纹电流在100Hz速率上提供高起弧电压。该电源向干线呈献好的功率因数，允许通过减小回路电流同时使所有相连的灯变暗。很容易获得10∶1量级的接通比。该电源还可以用于驱动其它类型的照明和利用公开在国际专利公布WO2005/043775中的系统单独控制电灯。

本发明还允许在ICPT系统中实现分布式电源，这样的分布式电源可以包含许多模块化电源单元以及模块化输电线段。

传统上，单相电路不具有三相电路的功率管理能力。因此，根据本发明原理构成的新电源总是定在较低功率上，但上面公开的新电源与传统电源相比，成本/kW仍然较低。

因此，可以有利地将新单相电源分布在ICPT系统的周围，使分布式电源取代单个中心电源以将相同电力提供给整个ICPT系统，但总成本仍然较低。对于运动载体，分布式电源的每个部分只驱动一小段输电线，并且可以在没有载体要驱动时关断，以减小空载损耗—对传统电源来说这是不可能的，但现在由于新单相电源可以迅速和有效地接通和关断，这是可能的。分布式电源中的各个电源可以由三相输入的不同相驱动，以平衡整套设备承担的负载。随着载体运动，负载从一个相转移到下一个相，但仍然是小负载，并且对于长输电线上千变万化的大量载体，系统上的负载在输入到设备的三相之间几乎是平衡的。参照图8，图8示出了许多单相电源30，每一个供应一段输电线32，这些段连在一起提供一条系统输电线34。每个电源30(或单独的感测设备)包括感测它的那段输电线上负载的存在的感测装置。控制器36与每个电源30接通，并可选地接收有关系统中的载体的运动的信息。因此，如果相关输电线段上的载体不需要电源，或在该输电线段上不存在载体，控制器可使电源不供电。类似地，当需要负载时，例如，当指示控制器载体需要移动时，或当载体即将移动到特定输电线段时，则可以对该输电线段供能。

对于非技术或非熟练人员安装ICPT系统，ICPT系统的复杂结构往往可能造成技术上不正确的安装。在大多数情况下，主要是不正确地选择了输电线电感的值。上面引用的分布式电源(或可替代地，输电线段)可以作为模块化单元提供，其中，像输电线电感那样的参数是已知的，以便可以容易和迅速地安装分布式电源。

上面只举例说明了本发明的一些方面，对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，可以不偏离本发明的范围地作出各种各样的修改或添加。

1.一种ICPT系统，具有：

导电路径；

适用于从导电路径接收电力的拾波器；

向导电路径供能的电源，该电源具有以公用电源频率接收单相电力的单相输入端，和在导电路径中以大于公用电源频率的工作频率提供交流电流的转换装置，该转换装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；

其中，拾波器具有储能元件，适用于将连续电力提供给由其供电的负载而与导电路径中的交流电流的变化振幅无关。

2.根据权利要求1所述的ICPT系统，其中，电源包括变压器和电容元件，其中，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感提供LCL滤波器。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的ICPT系统，其中，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感各自具有基本上相同的电抗，或被调节成具有基本上相同的电抗。

4.根据前面任何一项权利要求所述的ICPT系统，其中，电源实质上不含DC储能部件。

5.根据前面任何一项权利要求所述的ICPT系统，其中，电源调整交流电流，以便使振幅在基本上零值与最大值之间变化。

6.根据前面任何一项权利要求所述的ICPT系统，其中，拾波器包括控制电力流向储能元件的控制器。

7.根据权利要求6所述的ICPT系统，其中，控制器包括开关，并且控制器可操作用来将开关设置在关断状态或接通状态下，以控制电力流向储能元件。

8.根据权利要求7所述的ICPT系统，其中，控制器以所选频率操作开关，并控制开关的占空率，以便控制电力流向储能元件。

9.根据权利要求8所述的ICPT系统，其中，占空率随导电路径的电压或电流的振幅而变。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的ICPT系统，其中，控制开关的占空率，以便提高电源的输入功率因数。

11.根据权利要求8或权利要求9所述的ICPT系统，其中，占空率包含每个开关周期内开关接通时间与开关关断时间之比，并且占空率是这样变化的：即占空率的补数与导电路径上的电压的振幅成比例。

12.根据前面任何一项权利要求所述的ICPT系统，其中，电源实质上不含DC储能部件。

13.根据前面任何一项权利要求所述的ICPT系统，其中，在使用时，存储在拾波器中的能量超过存储在电源中的能量。

14.根据前面任何一项权利要求所述的ICPT系统，其中，设置了多个拾波器，在使用时，累积存储在拾波器中的能量超过存储在电源中的电能。

15.一种利用ICPT系统将电力供应给负载的方法，该方法包括如下步骤：

向导电路径供能，以提供变化振幅的交流电流；

利用储能元件将连续电力提供给由其供电的负载而与导电路径中的交流电流的变化振幅无关。

16.根据权利要求15所述的方法，包括调整交流电流，以便使振幅在基本上零值与最大值之间变化。

17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法，包括控制电力从导电路径流向储能元件。

18.根据权利要求17所述的方法，包括在关断状态与接通状态之间控制开关，以便控制电力流向储能元件。

19.根据权利要求18所述的方法，包括以所选频率操作开关和控制开关的占空率，以便控制电力流向储能元件。

20.根据权利要求19所述的方法，包括随导电路径的电压或电流的振幅改变占空率。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，包括控制开关的占空率，以便提高电源的功率因数。

22.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中，占空率包含每个开关周期内开关接通时间与开关关断时间之比，并且该方法包括控制占空率，使得占空率的补数与导电路径上的电压的振幅成比例。

23.一种ICPT电源，包括：

以公用电源频率接收单相电力的单相输入端；

与ICPT系统的导电路径连接的输出端；

以大于公用电源频率的输电频率提供交流电流的转换装置，该转换装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；和

设置在转换装置与输出端之间的电感元件和电容元件；

24.根据权利要求23所述的ICPT电源，包括变压器，并且电感元件包含变压器的漏电感。

25.根据权利要求24所述的ICPT电源，其中，变压器的漏电感、电容元件的电容和导电路径的电感各自具有基本上相同的电抗，或被调节成具有基本上相同的电抗。

26.根据权利要求24或权利要求25所述的ICPT电源，其中，变压器包含隔离变压器。

27.根据权利要求24到26的任何一项所述的ICPT电源，其中，电容元件与变压器的输出绕组并联地设置。

28.根据权利要求23到27的任何一项所述的ICPT电源，其中，电源实质上不含DC储能部件。

29.一种如参照如附图所示的任何一个实施例所述的ICPT系统。

30.一种利用基本上如参照如附图所示的任何一个实施例所述的ICPT系统将电力供应给负载的方法。

31.一种基本上如参照如附图所示的任何一个实施例所述的ICPT电源。

Claims

1.一种ICPT系统，具有：

导电路径；

适用于从导电路径接收电力的拾波器；

向导电路径供能，以提供变化振幅的交流电流；

23.一种ICPT电源，包括：

以公用电源频率接收单相电力的单相输入端；

与ICPT系统的导电路径连接的输出端；

以大于公用电源频率的输电频率提供交流电流的逆变装置，该转换装置相对于公用电源频率调整交流电流的振幅，使得交流电流的振幅改变；和

设置在逆变装置与输出端之间的电感元件和电容元件；

29.一种如参照如附图所示的任何一个实施例所述的ICPT系统。