CN113300489B - 基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统 - Google Patents

基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统，其中，该装置包括：结构相同、尺寸不同的同轴嵌套的原边线圈和副边线圈，原边线圈包括均匀分布而围合成一圆柱筒状的A相、B相和C相线圈，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；副边线圈包括均匀分布而围合成一圆柱筒状的a相、b相和c相线圈，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；原边线圈的A相、B相和C相线圈在空间位置上分别对应于副边线圈的a相、b相和c相线圈。该装置采用滑环供电，避免电子设备直接接触，可有效解决传统导电滑环存在的电刷磨损，局部过热等问题。

Description

基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，特别涉及一种基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统。
背景技术
无线电能传输技术利用磁场、电场、微波、激光等空间无形软介质，实现能量由原边向副边的传递，目前多应用在电动汽车无线充电和消费类电子产品的无线充电领域，而在旋转设备需要供电的应用领域应用较少。在石油钻井、雷达供电、直升机主翼除冰等旋转设备中，仍然使用导电滑环衔接动静部分，实现设备在连续旋转运行的同时进行设备的电能接入和输出。接触式滑环多采用电刷接触方式供电，由于机械机构的影响，长时间工作会造成接触表面磨损严重和电火花等问题，降低滑环工作的可靠性和安全性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置。
本发明的另一个目的在于提出一种基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置，包括：结构相同、尺寸不同的同轴嵌套的原边线圈和副边线圈，其中，
所述原边线圈包括均匀分布而围合成一圆柱筒状的A相线圈LpA、B相线圈LpB和C相线圈LpC，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；
所述副边线圈包括均匀分布而围合成一圆柱筒状的a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈LpC，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；
所述原边线圈的A相线圈LpA、B相线圈LpB和C相线圈LpC在空间位置上分别对应于所述副边线圈的a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈Lsc。
本发明实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置，具有以下有益效果：
(1)可有效解决传统导电滑环存在的电刷磨损，局部过热等问题，具有非接触，安全可靠的特点，应用前景广阔；
(2)原边线圈和副边线圈同侧相间互感相同，降低了系统功率输入容量，增大了系统有功输出及提高了系统传输效率；
(3)原边线圈和副边线圈三组对应相(Aa，Bb，Cc)互感及六组非对应相(Ab，Ac，Ba，Bc，Ca，Cb)互感具有较好的一致性，保证系统的三相平衡性，使功率传输过程更加平滑。
另外，根据本发明上述实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述A相线圈LpA、所述B相线圈LpB和所述C相线圈LpC结构和尺寸均相同，所述a相线圈Lsa、所述b相线圈Lsb和所述c相线圈Lsc结构和尺寸均相同。
进一步地，在本发明的一个实施例中，当所述原边线圈与固定端连接，所述副边线圈与旋转端连接时，则形成固定供电设备为旋转设备供电模式；当所述副边线圈与固定端连接，所述原边线圈与旋转端连接时，则形成旋转供电设备为固定设备供电模式。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，包括：原边电路和副边电路，其中，所述原边电路包括依次连接的直流电源、三相逆变器、原边补偿拓扑和三相原边线圈，其中，所述三相原边线圈为所述基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的原边线圈；所述副边电路包括依次连接的三相副边线圈、副边补偿拓扑、三相整流器和负载，其中，所述三相副边线圈为所述基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的副边线圈。
本发明实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，具有以下有益效果：
(1)可有效解决传统导电滑环存在的电刷磨损，局部过热等问题，具有非接触，安全可靠的特点，应用前景广阔；
(2)原边线圈和副边线圈同侧相间互感相同，降低了系统功率输入容量，增大了系统有功输出及提高了系统传输效率；
(3)原边线圈和副边线圈三组对应相(Aa，Bb，Cc)互感及六组非对应相(Ab，Ac，Ba，Bc，Ca，Cb)互感具有较好的一致性，保证系统的三相平衡性，使功率传输过程更加平滑。
另外，根据本发明上述实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述原边补偿拓扑包括A相补偿拓扑、B相补偿拓扑和C相补偿拓扑，其中，
所述A相补偿拓扑包括依次连接在所述三相逆变器的A相输出端与所述A相线圈LpA一端的A相串联电感Lp1、A相串联电容CpA，还包括连接在所述A相串联电感Lp1与所述A相串联电容CpA公共端连接端和所述A相线圈LpA另一端的A相并联电容Cp1；
所述B相补偿拓扑包括依次连接在所述三相逆变器的B相输出端与所述B相线圈LpB一端的B相串联电感Lp2、A相串联电容CpB，还包括连接在所述B相串联电感Lp2与所述B相串联电容CpB公共端连接端和所述B相线圈LpB另一端的B相并联电容Cp2，所述B相线圈LpB的另一端还连接A相线圈LpA的另一端；
所述C相补偿拓扑包括依次连接在所述三相逆变器的C相输出端与所述C相线圈LpC一端的C相串联电感Lp3、A相串联电容CpC，还包括连接在所述C相串联电感Lp3与所述C相串联电容CpC公共端连接端和所述C相线圈LpC另一端的C相并联电容Cp3，所述C相线圈LpC的另一端还连接A相线圈LpA的另一端。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述副边补偿拓扑包括a相补偿拓扑、b相补偿拓扑和c相补偿拓扑，其中，
所述a相补偿拓扑包括串联在所述a相线圈Lsa一端和所述三相整流器第一输入端的a相补偿电容Csa；
所述b相补偿拓扑包括串联在所述b相线圈Lsb一端和所述三相整流器第二输入端的b相补偿电容Csb，所述b相线圈Lsb的另一端还连接a相线圈Lsa的另一端；
所述c相补偿拓扑包括串联在所述c相线圈Lsc一端和所述三相整流器第三输入端的c相补偿电容Csc，所述c相线圈Lsc的另一端还连接a相线圈Lsa的另一端。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述原边电路和所述副边电路的每相线圈都通过所述原边补偿拓扑的串联电感、串联电容、并联电容和所述副边补偿拓扑的串联电容组成LCC/S型谐振网络，实现恒压输出。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述三相逆变采器采用180°导通方式，且各相开始导电的相位依次相差120°。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述原边补偿拓扑中A相补偿拓扑和所述副边补偿拓扑电路中a相补偿拓扑的参数设计方法为：
步骤S1，建立所述基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统的等效电路图；
步骤S2，计算所述原边电路中A相补偿拓扑的相间感应电压，具体为：
Figure BDA0003097276360000031
其中，MAB、MAC为所述发射电路A相线圈LpA与B相线圈LpB、C相线圈LpC间互感；
Figure BDA0003097276360000041
Figure BDA0003097276360000042
为所述发射电路中A相线圈LpA、B相线圈LpB、C相线圈LpC的相电流向量；ω为系统工作角频率；所述发射电路三相对称时，MAB＝MAC＝Mp；
步骤S3，计算所述发射电路中A相补偿拓扑的并联电容Cp1，具体为：
Figure BDA0003097276360000043
其中，Lp1＝LpA/(λ+1)，λ为正数。
步骤S4，计算所述发射电路中A相补偿拓扑的串联电容CpA，具体为：
Figure BDA0003097276360000044
步骤S5，计算所述接收电路中a相补偿拓扑的相间感应电压，具体为：
Figure BDA0003097276360000045
其中，Mab、Mac为所述接收电路中a相线圈Lsa与b相线圈Lsb和c相线圈Lsc间互感；
Figure BDA0003097276360000046
为所述接收电路中a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈Lsc的相电流向量；所述接收电路三相对称时，Mab＝Mac＝Ms。
步骤S6，计算所述接收电路中a相补偿拓扑的串联电容Csa，具体为：
Figure BDA0003097276360000047
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的结构示意图；
图2是本发明一个实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统的等效电路图；
图3是本发明一个实施例的原边线圈和副边线圈同侧相间互感随原副边线圈相对角度变化曲线图，其中，(a)为原边线圈，(b)为副边线圈；
图4是本发明一个实施例的原边线圈和副边线圈不同侧相间互感随原副边线圈相对角度变化曲线图，其中，(a)为副边线圈a相线圈与原边线圈A相线圈、B相线圈、C相线圈间的互感；(b)为副边线圈b相线圈与原边线圈A相线圈、B相线圈、C相线圈间的互感；(c)为副边线圈c相线圈与原边线圈A相线圈、B相线圈、C相线圈间的互感。
附图标记说明：10-基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置、101-原边线圈、102-副边线圈、20-基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统、201-原边电路和202-副边电路。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置。
图1是本发明一个实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的结构示意图。
如图1所示，该装置10包括：结构相同、尺寸不同的同轴嵌套的原边线圈101和副边线圈102。
其中，原边线圈101包括结构相同，尺寸相同，均匀分布而围合成一圆柱筒状的A相线圈LpA、B相线圈LpB和C相线圈LpC，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；
副边线圈102包括结构相同，尺寸相同，均匀分布而围合成一圆柱筒状的a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈LpC，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；
原边线圈101的A相线圈LpA、B相线圈LpB和C相线圈LpC在空间位置上分别对应于副边线圈102的a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈Lsc。
进一步地，当原边线圈101与固定端连接，副边线圈102与旋转端连接时，则形成固定供电设备为旋转设备供电模式；
当副边线圈102与固定端连接，原边线圈101与旋转端连接时，则形成旋转供电设备为固定设备供电模式。
本发明实施例提出的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置，采用无接触式的滑环供电解决了旋转式供电设备存在的接触表面磨损严重，成本高，可靠性和安全性差等问题，具有非接触，安全可靠等特点；同时因采用三相半圆柱体曲面线圈，保证了原副边线圈在相对旋转过程中同侧相间及收发侧相间互感的平衡性，减小了系统功率输入容量及对三相旋转系统器件的应力要求，使功率传输过程更加平滑。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统。
图2是本发明一个实施例的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统的等效电路图。
如图2所示，该系统20包括：原边电路201和副边电路202。
其中，原边电路201包括依次连接的直流电源、三相逆变器、原边补偿拓扑和三相原边线圈，三相原边线圈为基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的原边线圈101；副边电路202包括依次连接的三相副边线圈、副边补偿拓扑、三相整流器和负载，三相副边线圈为基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的副边线圈102。
进一步地，原边电路201中的原边补偿拓扑包括：A相补偿拓扑、B相补偿拓扑和C相补偿拓扑，其中，
A相补偿拓扑包括依次连接在三相逆变器的A相输出端与A相线圈LpA一端的A相串联电感Lp1、A相串联电容CpA，还包括连接在A相串联电感Lp1与A相串联电容CpA公共端连接端和A相线圈LpA另一端的A相并联电容Cp1；
B相补偿拓扑包括依次连接在三相逆变器的B相输出端与B相线圈LpB一端的B相串联电感Lp2、A相串联电容CpB，还包括连接在B相串联电感Lp2与B相串联电容CpB公共端连接端和B相线圈LpB另一端的B相并联电容Cp2，B相线圈LpB的另一端还连接A相线圈LpA的另一端；
C相补偿拓扑包括依次连接在三相逆变器的C相输出端与C相线圈LpC一端的C相串联电感Lp3、A相串联电容CpC，还包括连接在C相串联电感Lp3与C相串联电容CpC公共端连接端和C相线圈LpC另一端的C相并联电容Cp3，C相线圈LpC的另一端还连接A相线圈LpA的另一端。
进一步地，副边电路202中副边补偿拓扑包括a相补偿拓扑、b相补偿拓扑和c相补偿拓扑，其中，
a相补偿拓扑包括串联在a相线圈Lsa一端和三相整流器第一输入端的a相补偿电容Csa；
b相补偿拓扑包括串联在b相线圈Lsb一端和三相整流器第二输入端的b相补偿电容Csb，b相线圈Lsb的另一端还连接a相线圈Lsa的另一端；
c相补偿拓扑包括串联在c相线圈Lsc一端和三相整流器第三输入端的c相补偿电容Csc，c相线圈Lsc的另一端还连接a相线圈Lsa的另一端。
本发明实施例中，原边电路201和副边电路202的每相线圈都通过原边补偿拓扑的串联电感、串联电容、并联电容和副边补偿拓扑的串联电容组成LCC/S型谐振网络，实现恒压输出。
进一步的，三相逆变采器用180°导通方式，且各相开始导电的相位依次相差120°。
进一步地，本发明实施例还提供了原边补偿拓扑和副边补偿拓扑电路参数设计方法，由于原边电路201和副边电路202分别是三相对称的，以原边电路A相和副边电路a相说明，其他两相设计方法相同，该方法具体包括以下步骤：
步骤S1，建立基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统的等效电路图；
步骤S2，计算原边电路201中A相补偿拓扑的相间感应电压，具体为：
Figure BDA0003097276360000071
其中，MAB、MAC为原边电路201中A相线圈LpA与B相线圈LpB、C相线圈LpC间互感；
Figure BDA0003097276360000072
为原边电路201中A相线圈LpA、B相线圈LpB、C相线圈LpC的相电流向量；ω为系统工作角频率；原边电路201三相对称时，MAB＝MAC＝Mp；
步骤S3，计算原边电路201中A相补偿拓扑的并联电容Cp1，具体为：
Figure BDA0003097276360000073
其中，Lp1＝LpA/(λ+1)，λ为正数。
步骤S4，计算原边电路201中A相补偿拓扑的串联电容CpA，具体为：
Figure BDA0003097276360000074
步骤S5，计算副边电路202中a相补偿拓扑的相间感应电压，具体为：
Figure BDA0003097276360000081
其中，Mab、Mac为副边电路202中a相线圈Lsa与b相线圈Lsb和c相线圈Lsc间互感；
Figure BDA0003097276360000082
为副边电路202中a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈Lsc的相电流向量；副边电路202三相对称时，Mab＝Mac＝Ms。
步骤S6，计算副边电路202中a相补偿拓扑的串联电容Csa，具体为：
Figure BDA0003097276360000083
下面通过一个具体实施例对本发明基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置及系统的性能进行验证。
如图3所示，在原副边线圈相对旋转过程中，原边线圈101和副边线圈102同侧相间互感相同，记为Mp。此时，原边线圈101和副边线圈102高度分别为H1＝H2＝200mm，原边线圈101各相围合成的圆柱体半径R1＝100mm，副边线圈102各相围合成的圆柱体半径R2＝50mm，线径D_wire＝2mm。原边电路201中A相补偿拓扑的相间感应电压，为：
Figure BDA0003097276360000084
由公式(1)可以看出，相间互感在原边线圈101中A相线圈的影响等效成与A相串联的电容Cp′，为保证系统的纯阻性，需要对此等效电容进行补偿，即满足
Figure BDA0003097276360000085
其中，
Figure BDA0003097276360000086
同样，需要对副边线圈102相间互感在线圈上等效的串联电容进行补偿，即满足
Figure BDA0003097276360000087
以副边电路202的a相为例，收发侧相间感应电压为(包括非对应相)
Figure BDA0003097276360000088
其中，
Figure BDA0003097276360000089
为原边线圈101的A相、B相和C相电流，在LCC/S补偿拓扑中，
Figure BDA0003097276360000091
其中，Lpi(i＝1，2，3)为原边电路201的A相、B相、C相串联补偿电感。
Figure BDA0003097276360000092
和
Figure BDA0003097276360000093
为逆变器输出A相，B相和C相电压，且
Figure BDA0003097276360000094
逆变采用180度导通方式，各相开始导电的相位依次相差120时，
Figure BDA0003097276360000095
如图4所示，副边线圈102在旋转过程中，收发侧相间互感具有较好的三相对称性。副边线圈102的a相线圈与原边线圈101的A相线圈、B相线圈、C相线圈间的互感为：
Figure BDA0003097276360000096
其中，D＝30为直流偏置，
Figure BDA0003097276360000097
为余弦函数最大值，θ为副边线圈102旋转角度，此处为弧度制。
由(5)(6)(7)可得：
Figure BDA0003097276360000098
由原边线圈101三相电流对称性及收发线圈相间互感对称性，容易求得：
Figure BDA0003097276360000099
则负载电压为
Figure BDA00030972763600000910
由(9)(10)可以看出，副边电路202的a相，b相，c相电压具有很好的三相对称相，能够实现恒定的电压输出，验证了本发明所提的装置能够实现三相旋转系统能够实现稳定输出，保证了旋转供电系统的稳定性和可靠性。
因此，本发明实施例提出的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，采用无接触式的滑环供电解决了旋转式供电设备存在的接触表面磨损严重，成本高，可靠性和安全性差等问题；同时因采用三相半圆柱体曲面线圈，保证了原副边线圈在相对旋转过程中同侧相间及收发侧相间互感的平衡性，减小了系统功率输入容量及对三相旋转系统器件的应力要求，使功率传输过程更加平滑。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，包括：结构相同、尺寸不同的同轴嵌套的原边线圈和副边线圈，其中，所述原边线圈包括均匀分布而围合成一圆柱筒状的A相线圈LpA、B相线圈LpB和C相线圈LpC，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；所述副边线圈包括均匀分布而围合成一圆柱筒状的a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈LpC，各相线圈自身围合角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°；所述原边线圈的A相线圈LpA、B相线圈LpB和C相线圈LpC在空间位置上分别对应于所述副边线圈的a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈Lsc，所述A相线圈LpA、所述B相线圈LpB和所述C相线圈LpC结构和尺寸均相同，所述a相线圈Lsa、所述b相线圈Lsb和所述c相线圈Lsc结构和尺寸均相同，当所述原边线圈与固定端连接，所述副边线圈与旋转端连接时，则形成固定供电设备为旋转设备供电模式；当所述副边线圈与固定端连接，所述原边线圈与旋转端连接时，则形成旋转供电设备为固定设备供电模式，其特征在于，包括：原边电路和副边电路，其中，
所述原边电路包括依次连接的直流电源、三相逆变器、原边补偿拓扑和三相原边线圈，其中，所述三相原边线圈为所述基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的原边线圈；
所述副边电路包括依次连接的三相副边线圈、副边补偿拓扑、三相整流器和负载，其中，所述三相副边线圈为所述基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输装置的副边线圈；
所述原边补偿拓扑中A相补偿拓扑和所述副边补偿拓扑电路中a相补偿拓扑的参数设计方法为：
步骤S1，建立所述基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统的等效电路图；
步骤S2，计算所述原边电路中A相补偿拓扑的相间感应电压，具体为：
Figure FDA0003769027560000011
其中，MAB、MAC为所述原边电路中A相线圈LpA与B相线圈LpB、C相线圈LpC间互感；
Figure FDA0003769027560000012
为所述原边电路中A相线圈LpA、B相线圈LpB、C相线圈LpC的相电流向量；ω为系统工作角频率；所述原边电路三相对称时，MAB＝MAC＝Mp；
步骤S3，计算所述原边电路中A相补偿拓扑的并联电容Cp1，具体为：
Figure FDA0003769027560000021
其中，Lp1＝LpA/(λ+1)，λ为正数；
步骤S4，计算所述原边电路中A相补偿拓扑的串联电容CpA，具体为：
Figure FDA0003769027560000022
步骤S5，计算所述副边电路中a相补偿拓扑的相间感应电压，具体为：
Figure FDA0003769027560000023
其中，Mab、Mac为所述副边电路中a相线圈Lsa与b相线圈Lsb和c相线圈Lsc间互感；
Figure FDA0003769027560000024
为所述副边电路中a相线圈Lsa、b相线圈Lsb和c相线圈Lsc的相电流向量；所述副边电路三相对称时，Mab＝Mac＝Ms；
步骤S6，计算所述副边电路中a相补偿拓扑的串联电容Csa，具体为：
Figure FDA0003769027560000025
2.根据权利要求1所述的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，其特征在于，所述原边补偿拓扑包括A相补偿拓扑、B相补偿拓扑和C相补偿拓扑，其中，
所述A相补偿拓扑包括依次连接在所述三相逆变器的A相输出端与所述A相线圈LpA一端的A相串联电感Lp1、A相串联电容CpA，还包括连接在所述A相串联电感Lp1与所述A相串联电容CpA公共端连接端和所述A相线圈LpA另一端的A相并联电容Cp1；
所述B相补偿拓扑包括依次连接在所述三相逆变器的B相输出端与所述B相线圈LpB一端的B相串联电感Lp2、A相串联电容CpB，还包括连接在所述B相串联电感Lp2与所述B相串联电容CpB公共端连接端和所述B相线圈LpB另一端的B相并联电容Cp2，所述B相线圈LpB的另一端还连接A相线圈LpA的另一端；
所述C相补偿拓扑包括依次连接在所述三相逆变器的C相输出端与所述C相线圈LpC一端的C相串联电感Lp3、A相串联电容CpC，还包括连接在所述C相串联电感Lp3与所述C相串联电容CpC公共端连接端和所述C相线圈LpC另一端的C相并联电容Cp3，所述C相线圈LpC的另一端还连接A相线圈LpA的另一端。
3.根据权利要求1所述的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，其特征在于，所述副边补偿拓扑包括a相补偿拓扑、b相补偿拓扑和c相补偿拓扑，其中，
所述a相补偿拓扑包括串联在所述a相线圈Lsa一端和所述三相整流器第一输入端的a相补偿电容Csa；
所述b相补偿拓扑包括串联在所述b相线圈Lsb一端和所述三相整流器第二输入端的b相补偿电容Csb，所述b相线圈Lsb的另一端还连接a相线圈Lsa的另一端；
所述c相补偿拓扑包括串联在所述c相线圈Lsc一端和所述三相整流器第三输入端的c相补偿电容Csc，所述c相线圈Lsc的另一端还连接a相线圈Lsa的另一端。
4.根据权利要求1所述的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，其特征在于，所述原边电路和所述副边电路的每相线圈通过所述原边补偿拓扑的串联电感、串联电容、并联电容和所述副边补偿拓扑的串联电容组成LCC/S型谐振网络，实现恒压输出。
5.根据权利要求1所述的基于三相半圆柱体曲面线圈的旋转无线电能传输系统，其特征在于，所述三相逆变采器采用180°导通方式，且各相开始导电的相位依次相差120°。
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