技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種適用于非接觸能量傳輸系統(tǒng)中使用的非接觸變壓器，屬于電流互感器或電能變換領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非接觸供電是基于磁場耦合實(shí)現(xiàn)“無線供電”的新型電能傳輸模式，利用原副邊完全分離的非接觸變壓器，通過高頻磁場的耦合傳輸電能，使得能量傳遞過程中電能傳輸側(cè)(簡稱供電側(cè))和電能接受側(cè)(簡稱受電側(cè))無物理連接。與傳統(tǒng)的接觸式供電相比，非接觸供電使用方便、安全，無火花及觸電危險(xiǎn)，無積塵和接觸損耗，無機(jī)械磨損和相應(yīng)的維護(hù)問題，可適應(yīng)多種惡劣天氣和環(huán)境，便于實(shí)現(xiàn)自動供電。非接觸供電技術(shù)因其特有的惡劣環(huán)境適應(yīng)性、高安全性、少維護(hù)和方便性，在手機(jī)、機(jī)器人、人體植入設(shè)備、電動汽車等移動設(shè)備的供電場合，在油田、礦井、水下供電等環(huán)境惡劣或者易燃易爆場合均已得到了應(yīng)用。

在非接觸電能傳輸系統(tǒng)中，供電側(cè)和受電側(cè)一般存在相對運(yùn)動，會引起系統(tǒng)中的核心部件——非接觸變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)上的變化，從而導(dǎo)致其耦合系數(shù)、漏感、激磁電感等電路參數(shù)的變化，參數(shù)的變化不僅影響到輸出性能，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致系統(tǒng)失控。這就要求非接觸變換器的控制方法應(yīng)能夠適應(yīng)電路變參數(shù)的特點(diǎn)，保證穩(wěn)定性和良好的快速性。Xiaoyong?Ren,Qianhong?Chen,Lingling?Cao,Xinbo?Ruan,Siu-chungWong,Chi.KTse,“Characterization?and?Control?of?Self-Oscillating?Contactless?Resonant?Converter?with?Fixed?Voltage?Gain”，IPEMC，2012提出了適用于非接觸變換器的一種自激控制方法，通過檢測非接觸變壓器副邊電流或者整流橋電流的相位，利用過零比較得到逆變橋開關(guān)管的驅(qū)動信號，使非接觸變換器在變參數(shù)條件下自動工作在電壓增益恒定的頻率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)變負(fù)載和變氣隙條件下輸出基本恒定。該控制方法簡單，且能自動快速響應(yīng)于變換器的參數(shù)變化。在這種控制方案中，如何在供電側(cè)來快速和準(zhǔn)確地檢測受電側(cè)待測電流的相位信息，成為該控制方法優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)的關(guān)鍵。其它許多控制方法也需要在供電側(cè)檢測受電側(cè)電流的相位信息。如J.Huh,W.Lee,G.H?Cho,B.Lee,C.T?Rim,“Characterization?ofnovel?inductive?powertransfer?systems?for?on-line?electric?vehicles”,APEC,2011中提出當(dāng)供電側(cè)輸入為恒流源輸入，可通過使系統(tǒng)副邊實(shí)現(xiàn)完全諧振來達(dá)到變負(fù)載條件下輸出電壓恒定的目的。變參數(shù)條件下，要實(shí)現(xiàn)副邊完全諧振，就需要檢測副邊電流的相位信息。此外，副邊諧振還是保證最大功率傳輸?shù)臈l件，這同樣需要檢測副邊電流的相位信息。可見，在供電側(cè)檢測受電側(cè)的電流相位信息已成為許多非接觸變換器控制方法得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

目前非接觸電能傳輸系統(tǒng)中將受電側(cè)待測信號反饋至供電側(cè)的非接觸信號反饋方式主要有紅外線及射頻等檢測方式。這些方式都是有源檢測方式，也就是信號檢測部分需要供電和相應(yīng)的有源變換電路。P.Si,A.P.Hu,J.W.Hsu，M.Chiang，Y.Wang，S.Malpas?and?D.Budgerr，“Wireless?power?supply?for?implantable?biomedical?device?based?on?primary?input?voltage?regulation”，IEEE?conference?on?Industrial?Electronics?andApplication，2007，235-239給出了采用射頻方式在供電側(cè)檢測受電側(cè)輸出電壓的結(jié)構(gòu)框圖，輸出電壓信息依次經(jīng)過受電側(cè)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和無線電收發(fā)器，發(fā)出射頻信號，在供電側(cè)以無線電收發(fā)器接收射頻信號，再經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片得到輸出電壓信息，其它有源檢測方案結(jié)構(gòu)類似。這些有源檢測方案中，其檢測元件放置于非接觸電能傳輸系統(tǒng)的受電側(cè)，由于受電側(cè)存在電能供給的限制，使得有源檢測方案的應(yīng)用存在較大的局限性。例如，啟動前，受電側(cè)無電能供給，反饋信號失控會影響啟動；啟動過程中，受電側(cè)供電不穩(wěn)定，信號反饋失真，影響系統(tǒng)工作；負(fù)載動態(tài)變化時(shí)，受電側(cè)供電受影響，也會干擾檢測信號從而影響非接觸電能傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠工作。此外，有源檢測方案采用多級式的處理方式，對于需要檢測電流相位信息的場合，可能引起較大延遲或相位失真。因此，如何在受電側(cè)采用無源方式檢測電流相位信息并準(zhǔn)確快速地反饋至供電側(cè)成為了非接觸電能傳輸系統(tǒng)中電流相位檢測的難點(diǎn)。