CN109450107A - 一种非接触式电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种非接触式电力传输系统，所述非接触式电力传输系统包括第一电力子系统和第二电力子系统；所述第一电力子系统的输入端与电源电连接，所述第一电力子系统的输出端与负载电连接；所述第二电力子系统的输入端与所述电源电连接，所述第二电力子系统的输出端与所述负载电连接。本发明实施例提供一种非接触式电力传输系统，以实现解决负载供电中断的问题。

Description

一种非接触式电力传输系统
技术领域
本发明实施例涉及无线电力传送技术，尤其涉及一种非接触式电力传输系统。
背景技术
无线电力传送技术表示不使用电线来传送电力的技术。采用无线电力传送技术的非接触式电力传输系统，一般包括电力发送装置(一次侧)和电力接收装置(二次侧)，电力发送装置和电力接收装置电磁耦合，且将电力从电力发送装置输送到电力接收装置，由电力接收装置来驱动负载工作。
现有技术中，示例性地，采用10KW的非接触式电力传输系统为10KW的负载供电，该非接触式电力传输系统包括一个电力发送装置和一个电力接收装置，电力发送装置或者电力接收装置发生故障时，整个非接触式电力传输系统便无法为负载供电。需要使用备用的非接触式电力传输系统为负载供电。而备用的非接触式电力传输系统为负载供电之前的一定时间内，无电力供应到负载，导致负载无法工作，造成经济损失。
发明内容
本发明实施例提供一种非接触式电力传输系统，以实现解决负载供电中断的问题。
本发明实施例提供一种非接触式电力传输系统，所述非接触式电力传输系统包括第一电力子系统和第二电力子系统；
所述第一电力子系统的输入端与电源电连接，所述第一电力子系统的输出端与负载电连接；
所述第二电力子系统的输入端与所述电源电连接，所述第二电力子系统的输出端与所述负载电连接。
可选地，
所述第一电力子系统包括：
第一转换器、第一电力发送装置和第一电力接收装置，所述第一转换器的输入端为所述第一电力子系统的输入端，所述第一转换器用于将所述电源的频率换换为所述第一电力发送装置的工作频率；所述第一转换器的第一输出端与所述第一电力发送装置的第一端电连接，所述第一转换器的第二输出端与所述第一电力发送装置的第二端电连接；所述第一电力接收装置通过磁场谐振接收所述第一电力发送装置发送的能量，所述第一电力接收装置的输出端为所述第一电力子系统的输出端；
所述第二电力子系统包括：
第二转换器、第二电力发送装置和第二电力接收装置，所述第二转换器的输入端为所述第二电力子系统的输入端，所述第二转换器用于将所述电源的频率换换为所述第二电力发送装置的工作频率；所述第二转换器的第一输出端与所述第二电力发送装置的第一端电连接，所述第二转换器的第二输出端与所述第二电力发送装置的第二端电连接；所述第二电力接收装置通过磁场谐振接收所述第二电力发送装置发送的能量，所述第二电力接收装置的输出端为所述第二电力子系统的输出端。
可选地，
所述第一电力子系统还包括第一电容，所述第一电容的第一极板与所述第一转换器的第一输出端电连接，所述第一电容的第二极板与所述第一电力发送装置的第一端电连接；
所述第二电力子系统还包括第二电容，所述第二电容的第一极板与所述第二转换器的第一输出端电连接，所述第二电容的第二极板与所述第二电力发送装置的第一端电连接。
可选地，
所述第一电力子系统还包括第一开关和第二开关，所述第一转换器的第一输出端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端与所述第一电容的第一极板电连接，所述第一转换器的第二输出端与所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端与所述第一电力发送装置的第二端电连接；
所述第二电力子系统还包括第三开关和第四开关，所述第二转换器的第一输出端与所述第三开关的第一端电连接，所述第三开关的第二端与所述第二电容的第一极板电连接，所述第二转换器的第二输出端与所述第四开关的第一端电连接，所述第四开关的第二端与所述第二电力发送装置的第二端电连接。
可选地，所述非接触式电力传输系统还包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；
所述第一电力接收装置的第一输出端以及所述第一电力接收装置的第二输出端为所述第一电力子系统的输出端，所述第一电力接收装置的第一输出端与所述第五开关的第一端电连接，所述第五开关的第二端与所述负载的第一端电连接，所述第一电力接收装置的第二输出端与所述第六开关的第一端电连接，所述第六开关的第二端与所述负载的第二端电连接；
所述第二电力接收装置的第一输出端以及所述第二电力接收装置的第二输出端为所述第二电力子系统的输出端，所述第二电力接收装置的第一输出端与所述第七开关的第一端电连接，所述第七开关的第二端与所述负载的第一端电连接，所述第二电力接收装置的第二输出端与所述第八开关的第一端电连接，所述第八开关的第二端与所述负载的第二端电连接。
可选地，所述非接触式电力传输系统还包括用于存储电能的电力存储设备，所述电力存储设备的第一端与所述负载的第一端电连接，所述电力存储设备的第二端与所述负载的第二端电连接。
本发明实施例提供一种非接触式电力传输系统，非接触式电力系统包括第一电力子系统和第二电力子系统，第一电力子系统与第二电力子系统并联，共同从为负载供电。这样的设置有如下优点：一方面，当一个子系统(例如第一电力子系统)发生故障时，并列运行的其他非接触式电力子系统(例如第二电力子系统)可以继续为负载供电，从而提高供电的可靠性。另一方面，第一电力子系统与第二电力子系统并列运行时，可适当减小第一电力子系统与第二电力子系统的功率，从而延长第一电力子系统与第二电力子系统的使用寿命，因此可以延长非接触式电力传输系统的使用寿命。示例性地，现有技术中，采用一个10KW的系统为10KW的负载供电，而本发明实施例则采用两个5KW的子系统并联的方式为10KW的负载供电。当一个5KW的子系统出现故障时，还有另一个5KW的子系统为10KW的负载供电，虽然供电不足，但是相对于供电中断来说，保证了负载的继续工作。根据本发明的方案的非接触式电源系统(也称为CPS)并列运行，一个转换器供给的负载的50％的电量，两个转换器共同为负载提供电力。当一台转换器故障时，利用另一个转换器为负载供给50％的电力，从而能够连续对50％负载容量进行驱动。并且，还可在运行过程中，替换发生故障的转换器，因此可在不用断电的情况下，尽快恢复非接触式电源系统。此时，转换器通过与电机控制装置通信来传递仅供给50％电源的状态，由此可仅使用50％的电机功能(例如电机的速度相应减慢)。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种非接触式电力传输系统的电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的非接触式电力传输系统中第一电力子系统与第二电力子系统共同供电的示意图；
图3为本发明实施例提供的非接触式电力传输系统中第一电力子系统单独供电的示意图；
图4为本发明实施例提供的非接触式电力传输系统中第二电力子系统单独供电的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种非接触式电力传输系统的电路结构示意图，参考图1，非接触式电力传输系统包括第一电力子系统101和第二电力子系统102。第一电力子系统101的输入端与电源10电连接，第一电力子系统101的输出端与负载80电连接。第二电力子系统102的输入端与电源10电连接，第二电力子系统102的输出端与负载80电连接。其中，电源10可以为家用或者商用的交流电，示例性地，电源10可以输出208V，50HZ的交流电。负载80可以为电机驱动装置。
本发明实施例提供一种非接触式电力传输系统，非接触式电力系统包括第一电力子系统和第二电力子系统，第一电力子系统与第二电力子系统并联，共同从为负载供电。这样的设置有如下优点：一方面，当一个子系统(例如第一电力子系统)发生故障时，并列运行的其他非接触式电力子系统(例如第二电力子系统)可以继续为负载供电，从而提高供电的可靠性。另一方面，第一电力子系统与第二电力子系统并列运行时，可适当减小第一电力子系统与第二电力子系统的功率，从而延长第一电力子系统与第二电力子系统的使用寿命，因此可以延长非接触式电力传输系统的使用寿命。示例性地，现有技术中，采用一个10KW的系统为10KW的负载供电，而本发明实施例则采用两个5KW的子系统并联的方式为10KW的负载供电。当一个5KW的子系统出现故障时，还有另一个5KW的子系统为10KW的负载供电，虽然供电不足，但是相对于供电中断来说，保证了负载的继续工作。
可选地，参考图1，第一电力子系统101包括第一转换器21、第一电力发送装置51和第一电力接收装置61，第一转换器21的输入端为第一电力子系统101的输入端，第一转换器21用于将电源10的频率换换为第一电力发送装置51的工作频率。示例性地，电源10的频率为50HZ，第一电力发送装置51的工作频率为20000HZ。第一转换器21可以将常用208V、50Hz的三相交流电转换为高频恒流电。第一转换器21的输入频率为50HZ，第一转换器21的输出频率为20000HZ。第一转换器21的第一输出端211与第一电力发送装置51的第一端电连接，第一转换器21的第二输出端212与第一电力发送装置51的第二端电连接。第一电力接收装置61通过磁场谐振接收第一电力发送装置51发送的能量，第一电力接收装置61的输出端为第一电力子系统101的输出端。第一电力发送装置51一般称为一次侧，第一电力接收装置61一般称为二次侧。现有技术的变压器中一次侧和二次侧位置固定，不可以移动。与现有技术不同的是，本发明实施例中的第一电力发送装置51与第一电力接收装置61可相对移动。第一电力接收装置61具有用于由第一电力发送装置51的高频恒电流产生感应电动势。在第一电力发送装置51和第一电力接收装置61之间存在间隙。
第二电力子系统包括第二转换器22、第二电力发送装置52和第二电力接收装置62，第二转换器22的输入端为第二电力子系统的输入端，第二转换器22用于将电源10的频率换换为第二电力发送装置52的工作频率。第二转换器22可以与第一转换器21具有相同的结构，第二电力发送装置52可以与第一电力发送装置51具有相同的结构，第二电力接收装置62可以与第一电力接收装置61具有相同的结构。第二转换器22的第一输出端221与第二电力发送装置52的第一端电连接，第二转换器22的第二输出端222与第二电力发送装置52的第二端电连接。第二电力接收装置62通过磁场谐振接收第二电力发送装置52发送的能量，第二电力接收装置62的输出端为第二电力子系统102的输出端。本发明实施例中的第二电力发送装置52与第二电力接收装置62可相对移动。
可选地，参考图1，第一电力子系统101还包括第一电容41，第一电容41的第一极板与第一转换器21的第一输出端211电连接，第一电容41的第二极板与第一电力发送装置51的第一端电连接。第二电力子系统102还包括第二电容42，第二电容42的第一极板与第二转换器22的第一输出端221电连接，第二电容42的第二极板与第二电力发送装置52的第一端电连接。
可选地，参考图1，第一电力子系统101还包括第一开关31和第二开关32，第一转换器21的第一输出端211与第一开关31的第一端电连接，第一开关31的第二端与第一电容41的第一极板电连接，第一转换器21的第二输出端212与第二开关32的第一端电连接，第二开关32的第二端与第一电力发送装置51的第二端电连接。在其他实施方式中，第一电力子系统101还可以仅包括第一开关31与第二开关32中的一者。第二电力子系统102还包括第三开关33和第四开关34，第二转换器22的第一输出端221与第三开关33的第一端电连接，第三开关33的第二端与第二电容42的第一极板电连接，第二转换器22的第二输出端222与第四开关34的第一端电连接，第四开关34的第二端与第二电力发送装置52的第二端电连接。第一开关31和第二开关32用于连接或者断开第一转换器21的输出电路。第三开关33和第四开关34用于连接或者断开第二转换器22的输出电路。在其他实施方式中，第二电力子系统102还可以仅包括第三开关33与第四开关34中的一者。
可选地，参考图1，第一电力子系统101以及第二电力子系统102还包括还包括二次系统调节器90，二次系统调节器90与第一电力接收装置61以及第二电力接收装置62电连接，用于将由第一电力接收装置61以及第二电力接收装置62接收的电力变换为恒电压源。非接触式电力传输系统还包括与二次系统调节器90(也称为regulator)电连接的第五开关35、第六开关36、第七开关37和第八开关38。第一电力接收装置61的第一输出端611以及第一电力接收装置61的第二输出端612为第一电力子系统101的输出端，第一电力接收装置61的第一输出端611与第五开关35的第一端电连接，第五开关35的第二端与负载80的第一端电连接，第一电力接收装置61的第二输出端612与第六开关36的第一端电连接，第六开关36的第二端与负载80的第二端电连接。在其他实施方式中，非接触式电力传输系统还可以仅包括第五开关35与第六开关36中的一者。第二电力接收装置62的第一输出端621以及第二电力接收装置62的第二输出端622为第二电力子系统102的输出端，第二电力接收装置62的第一输出端621与第七开关37的第一端电连接，第七开关37的第二端与负载80的第一端电连接，第二电力接收装置62的第二输出端622与第八开关38的第一端电连接，第八开关38的第二端与负载80的第二端电连接。
可选地，参考图1，非接触式电力传输系统还包括用于存储电能的电力存储设备70，电力存储设备70例如可以为铅蓄电池、锂离子电池等具有储蓄电能的设备。电力存储设备70能够储存用于补偿瞬间断电的电能。电力存储设备70的第一端与负载80的第一端电连接，电力存储设备70的第二端与负载80的第二端电连接。第一电力子系统101和/或第二电力子系统102正常工作时，可以为负载80提供电能，同时为电力存储设备70充电。第一电力子系统101出现故障时，电力存储设备70可以与第二电力子系统102共同为负载80供电；第二电力子系统102出现故障时，电力存储设备70可以与第一电力子系统101共同为负载80供电。需要说明的是，由于电力存储设备70为储蓄电能的设备，第一电力子系统101和第二电力子系统102直接与电源10电连接，电力存储设备70与第一电力子系统101以及第二电力子系统102是不同的，电力存储设备70无法解决负载供电中断的问题，第一电力子系统101和第二电力子系统102共同为负载供电可以解决负载供电中断的问题。
图2为本发明实施例提供的与非接触式电力传输系统的二次系统调节器电连接的第一电力子系统与第二电力子系统共同供电的示意图，参考图2，第一开关31、第二开关32、第三开关33、第四开关34、第五开关35、第六开关36、第七开关37和第八开关38闭合，第一电力子系统101与第二电力子系统102共同为负载80供电。
图3为本发明实施例提供的与非接触式电力传输系统的二次系统调节器电连接的第一电力子系统单独供电的示意图，参考图3，第一开关31、第二开关32、第三开关33、第四开关34、第五开关35和第六开关36闭合，第七开关37和第八开关38断开，第一电力子系统101为负载80供电，第二电力子系统102停止为负载80供电。
图4为本发明实施例提供的与非接触式电力传输系统的二次系统调节器电连接的第二电力子系统单独供电的示意图，参考图4，第一开关31、第二开关32、第三开关33、第四开关34、第七开关37和第八开关38闭合，第五开关35和第六开关36断开，第一电力子系统101停止为负载80供电，第二电力子系统102为负载80供电。
非接触式电力传输系统的二次系统调节器90可以通过电力控制，在正常状态下，第一电力子系统101与第二电力子系统102可分别提供负载的50％的电力(第五开关35、第六开关36、第七开关37和第八开关38闭合)，而当一个二次系统调节器90发生故障时，另一二次系统调节器90供给50％的电力(发生故障的相应开关断开),由此具有可以没有断电的方式驱动电机的优点。此时，二次系统调节器90通过与电机控制装置(图中未示出)来传递仅供给50％的电源的状态，由此可仅使用电机功能(例如速度)降低为原来的50％。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种非接触式电力传输系统，其特征在于，所述非接触式电力传输系统包括第一电力子系统和第二电力子系统；
所述第一电力子系统的输入端与电源电连接，所述第一电力子系统的输出端与负载电连接；
所述第二电力子系统的输入端与所述电源电连接，所述第二电力子系统的输出端与所述负载电连接。
2.根据权利要求1所述的非接触式电力传输系统，其特征在于，
所述第一电力子系统包括：
第一转换器、第一电力发送装置和第一电力接收装置，所述第一转换器的输入端为所述第一电力子系统的输入端，所述第一转换器用于将所述电源的频率换换为所述第一电力发送装置的工作频率；所述第一转换器的第一输出端与所述第一电力发送装置的第一端电连接，所述第一转换器的第二输出端与所述第一电力发送装置的第二端电连接；所述第一电力接收装置通过磁场谐振接收所述第一电力发送装置发送的能量，所述第一电力接收装置的输出端为所述第一电力子系统的输出端；
所述第二电力子系统包括：
第二转换器、第二电力发送装置和第二电力接收装置，所述第二转换器的输入端为所述第二电力子系统的输入端，所述第二转换器用于将所述电源的频率换换为所述第二电力发送装置的工作频率；所述第二转换器的第一输出端与所述第二电力发送装置的第一端电连接，所述第二转换器的第二输出端与所述第二电力发送装置的第二端电连接；所述第二电力接收装置通过磁场谐振接收所述第二电力发送装置发送的能量，所述第二电力接收装置的输出端为所述第二电力子系统的输出端。
3.根据权利要求2所述的非接触式电力传输系统，其特征在于，
所述第一电力子系统还包括第一电容，所述第一电容的第一极板与所述第一转换器的第一输出端电连接，所述第一电容的第二极板与所述第一电力发送装置的第一端电连接；
所述第二电力子系统还包括第二电容，所述第二电容的第一极板与所述第二转换器的第一输出端电连接，所述第二电容的第二极板与所述第二电力发送装置的第一端电连接。
4.根据权利要求3所述的非接触式电力传输系统，其特征在于，
所述第一电力子系统还包括第一开关和第二开关，所述第一转换器的第一输出端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端与所述第一电容的第一极板电连接，所述第一转换器的第二输出端与所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端与所述第一电力发送装置的第二端电连接；
所述第二电力子系统还包括第三开关和第四开关，所述第二转换器的第一输出端与所述第三开关的第一端电连接，所述第三开关的第二端与所述第二电容的第一极板电连接，所述第二转换器的第二输出端与所述第四开关的第一端电连接，所述第四开关的第二端与所述第二电力发送装置的第二端电连接。
5.根据权利要求1所述的非接触式电力传输系统，其特征在于，所述非接触式电力传输系统还包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；
所述第一电力接收装置的第一输出端以及所述第一电力接收装置的第二输出端为所述第一电力子系统的输出端，所述第一电力接收装置的第一输出端与所述第五开关的第一端电连接，所述第五开关的第二端与所述负载的第一端电连接，所述第一电力接收装置的第二输出端与所述第六开关的第一端电连接，所述第六开关的第二端与所述负载的第二端电连接；
所述第二电力接收装置的第一输出端以及所述第二电力接收装置的第二输出端为所述第二电力子系统的输出端，所述第二电力接收装置的第一输出端与所述第七开关的第一端电连接，所述第七开关的第二端与所述负载的第一端电连接，所述第二电力接收装置的第二输出端与所述第八开关的第一端电连接，所述第八开关的第二端与所述负载的第二端电连接。
6.根据权利要求1所述的非接触式电力传输系统，其特征在于，所述非接触式电力传输系统还包括用于存储电能的电力存储设备，所述电力存储设备的第一端与所述负载的第一端电连接，所述电力存储设备的第二端与所述负载的第二端电连接。
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