OHT无线供电系统及再生能量复用控制方法

本发明属于动态无线电能传输，尤其涉及oht无线供电系统及再生能量复用控制方法。

背景技术：

1、oht车辆在半导体洁净室等场景中频繁经历加速、匀速、转弯、停止和制动过程。由于洁净室对颗粒、热量和维护复杂度具有较高要求，传统车载电池、滑触供电或单纯制动电阻消耗方式在连续运行、维护和热管理方面存在局限。

2、区域化无线供电轨道能够为oht车辆提供非接触供电，但现有系统通常将接收端作为单向取能端处理。车辆制动时产生的再生能量往往经车端制动电阻消耗，或者短时存储在车端储能装置中。对于oht车辆而言，制动过程持续时间短，同一供电区内又可能同时存在制动车辆和牵引车辆，因此，若能将制动车辆的再生能量通过共享轨道实时转移给牵引车辆，可减少制动能量消耗和原边电源峰值功率需求。

3、然而，如果直接要求原边逆变器参与双向回馈，会改变原边供电区的拓扑和保护边界，增加系统改造复杂度。因此，需要一种在原边保持单向高频激励的条件下，由车端双向有源拾取器完成能量注入、能量吸收和功率协调的oht无线供电方案。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了oht无线供电系统及再生能量复用控制方法，在不改变原边单向激励拓扑的前提下，使制动再生功率优先在共享轨道同一供电区域内的牵引或重载车辆吸收，未能被吸收的残余功率通过限功率指令或残余吸收支路处理，避免再生功率反灌原边直流电源或直流母线，形成多层次的功率协调与保护机制，提高了系统运行边界的可控性，减少了制动能量的无效消耗。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了oht无线供电系统。

4、oht无线供电系统，包括原边发射端和至少两个oht车端接收单元，所述原边发射端包括原边全桥逆变器和发射线圈，所述oht车端接收单元包括接收线圈、接收侧有源全桥和车端直流母线；所述原边全桥逆变器与所述发射线圈相连接，所述发射线圈与所述接收线圈相耦合；所述接收侧有源全桥的交流侧与接收线圈相连接，所述接收侧有源全桥的直流侧与车端直流母线相连接；所述接收侧有源全桥为双向全桥变换器。

5、作为可选择的技术方案，所述原边发射端还包括原边供电部件和原边lcc补偿网络，所述原边供电部件为原边直流电源或直流母线；所述原边供电部件与原边全桥逆变器相连接，所述原边全桥逆变器通过原边lcc补偿网络与发射线圈相连接。

6、作为可选择的技术方案，每一个所述oht车端接收单元设置于一个oht车辆上，多个所述oht车辆设置于共享轨道上；所述oht车端接收单元还包括接收侧s补偿网络和车端负载端口；所述接收侧有源全桥的交流侧通过接收侧s补偿网络与接收线圈相连接，所述车端负载端口与车端直流母线相连接；所述车端负载端口包括电机驱动端口、车端直流负载和制动能量端口。

7、作为可选择的技术方案，还包括协调控制器，所述协调控制器用于调节接收侧有源全桥的交流端基波电压相对于接收线圈感应电压的相位关系，进而切换oht车端接收单元的正反射阻抗模式和负反射阻抗模式。

8、作为可选择的技术方案，所述协调控制器用于当oht车辆处于制动状态时，控制对应接收侧有源全桥进入负反射阻抗模式，使oht车辆向共享轨道注入再生功率；当oht车辆处于牵引或重载状态时，控制对应接收侧有源全桥进入正反射阻抗模式，使oht车辆从共享轨道吸收功率。

9、作为可选择的技术方案，所述协调控制器还用于确定原边非反灌约束，计算允许注入功率上限：

10、将处于制动状态且具有可注入再生功率的oht车辆划分为注入集合，将处于牵引或重载状态且具有可吸收功率需求的oht车辆划分为吸收集合；

11、计算吸收集合可吸收功率与轨道损耗之和，在扣除非负安全裕量后确定允许注入功率上限，且所述允许注入功率上限不小于零；

12、在得到了允许注入功率上限之后，所述协调控制器还用于：

13、根据所述允许注入功率上限和吸收集合的可吸收功率，分别生成制动车辆的注入功率参考和牵引车辆的吸收功率参考；

14、当车端直流母线电压超过预设阈值，或注入集合可注入再生功率超过允许注入功率上限时，控制降低注入功率参考或启用残余吸收支路。

15、作为可选择的技术方案，所述协调控制器还用于根据车端功率参考、车端直流母线电压、接收线圈与发射线圈的互感或耦合参数，计算接收侧有源全桥的基波输出幅值和相位。

16、本发明第二方面提供了oht无线供电系统的再生能量复用控制方法。

17、oht无线供电系统的再生能量复用控制方法，包括以下步骤：

18、划定区域范围，确定同一区域内的车辆，判断同一区域内车辆为牵引、重载、空载或制动状态；

19、计算制动状态车辆的可注入再生功率；

20、计算牵引状态车辆的可吸收功率；

21、基于制动状态车辆的可注入再生功率和牵引状态车辆的可吸收功率，判断是否满足原边非反灌约束；

22、在满足原边非反灌约束时，分配轨道侧注入功率参考和吸收功率参考；

23、根据功率参考计算接收侧有源全桥的输出幅值和相位；

24、控制制动车辆进入负反射阻抗模式并控制牵引车辆进入正反射阻抗模式；

25、判断车端直流母线是否过压，并在车端直流母线过压时，降低注入功率参考或启用残余吸收支路。

26、作为可选择的技术方案，所述原边非反灌约束为：

27、同一区域内注入集合的总注入功率不大于吸收集合的总吸收功率与轨道损耗之和减去非负安全裕量，且所述差值不小于零。

28、作为可选择的技术方案，当制动车辆可注入再生功率大于牵引车辆可吸收功率时，优先将可吸收部分分配给牵引车辆，将剩余部分通过限功率指令降低注入功率或分配至残余吸收支路。

29、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

30、本发明提供了一种oht无线供电系统及再生能量复用控制方法，在原边全桥逆变器保持单向高频激励方式不变的前提下，通过协调控制器对各车端接收侧有源全桥的基波输出幅值和相位进行协调控制，使制动车辆呈现负反射阻抗并向共享轨道注入再生功率，使牵引或重载车辆呈现正反射阻抗并从共享轨道吸收功率，同时通过原边非反灌约束保证系统运行安全边界。可在不改变原边单向激励拓扑的前提下，实现oht制动能量在轨道侧的实时复用。

31、本发明附加方面的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。

1.oht无线供电系统，其特征在于，包括原边发射端和至少两个oht车端接收单元，所述原边发射端包括原边全桥逆变器和发射线圈，所述oht车端接收单元包括接收线圈、接收侧有源全桥和车端直流母线；所述原边全桥逆变器与所述发射线圈相连接，所述发射线圈与所述接收线圈相耦合；所述接收侧有源全桥的交流侧与接收线圈相连接，所述接收侧有源全桥的直流侧与车端直流母线相连接；所述接收侧有源全桥为双向全桥变换器。

2.如权利要求1所述的oht无线供电系统，其特征在于，所述原边发射端还包括原边供电部件和原边lcc补偿网络，所述原边供电部件为原边直流电源或直流母线；所述原边供电部件与原边全桥逆变器相连接，所述原边全桥逆变器通过原边lcc补偿网络与发射线圈相连接。

3.如权利要求1所述的oht无线供电系统，其特征在于，每一个所述oht车端接收单元设置于一个oht车辆上，多个所述oht车辆设置于共享轨道上；所述oht车端接收单元还包括接收侧s补偿网络和车端负载端口；所述接收侧有源全桥的交流侧通过接收侧s补偿网络与接收线圈相连接，所述车端负载端口与车端直流母线相连接；所述车端负载端口包括电机驱动端口、车端直流负载和制动能量端口。

4.如权利要求3所述的oht无线供电系统，其特征在于，还包括协调控制器，所述协调控制器用于调节接收侧有源全桥的交流端基波电压相对于接收线圈感应电压的相位关系，进而切换oht车端接收单元的正反射阻抗模式和负反射阻抗模式。

5.如权利要求4所述的oht无线供电系统，其特征在于，所述协调控制器用于当oht车辆处于制动状态时，控制对应接收侧有源全桥进入负反射阻抗模式，使oht车辆向共享轨道注入再生功率；当oht车辆处于牵引或重载状态时，控制对应接收侧有源全桥进入正反射阻抗模式，使oht车辆从共享轨道吸收功率。

6.如权利要求4所述的oht无线供电系统，其特征在于，所述协调控制器还用于确定原边非反灌约束，计算允许注入功率上限：

7.如权利要求1所述的oht无线供电系统，其特征在于，所述协调控制器还用于根据车端功率参考、车端直流母线电压、接收线圈与发射线圈的互感或耦合参数，计算接收侧有源全桥的基波输出幅值和相位。

8.oht无线供电系统的再生能量复用控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的oht无线供电系统的再生能量复用控制方法，其特征在于，所述原边非反灌约束为：

10.如权利要求8所述的oht无线供电系统的再生能量复用控制方法，其特征在于，当制动车辆可注入再生功率大于牵引车辆可吸收功率时，优先将可吸收部分分配给牵引车辆，将剩余部分通过限功率指令降低注入功率或分配至残余吸收支路。