【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电能传输与电子，尤其涉及一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统。
技术介绍
1、无线电能传输目前应用广泛，磁悬浮技术多用于交通运输与各类玩具，两者结合可用于交通运输、各类玩具、商业宣传等各类商业应用。目前商业应用中，磁悬浮灯泡则是无线电能传输与磁悬浮相结合的产物，原理为磁悬浮系统底座上的电磁铁线圈和悬浮体上的永磁体两者相互作用产生磁场下的磁力实现悬浮，也即直流相互作用形成的电磁力因而磁悬浮力不可控悬浮高度不可变，磁悬浮与无线电能传输是相互独立的两个子系统。
2、实际上，无线电能传输的发送线圈与接收线圈在有电流时将产生交流磁场，利用交流电流之间产生的磁场力实现磁悬浮，从而减少悬浮系统的体积与重量并减少硬件成本。
3、目前，利用发送线圈与接收线圈自身磁场产生的高频交流电流自身相互作用所产生的电磁力实现磁悬浮，同时解决实时无线电能传输与高度可编程磁的多悬浮系统的技术方案尚未见报道。
技术实现思路
1、本专利技术提出基于交流电流电磁力与相角控制的多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统利用发送线圈与接收线圈自身磁场产生的作用力实现磁悬浮，解决了同时实现无线电能传输与高度可编程的磁悬浮问题且磁悬浮力的由交流电流之间的相互作用产生，其中接收线圈是一个或多个相互独立的线圈。
2、本专利技术提供一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，包括发送端部分与若干接收端部分以及系统控制器组成；发送端部分为物理固定部分，包括依次串联联结的激励源、发送线圈；
3、所述发送端部分的激励源，用于无线电能传输式传输的原边高频驱动；
4、所述发送端部分的发送线圈，用于无线能量发送且发送线圈的交流电流与接收线圈的交流相互作用产生磁悬浮力；
5、所述悬浮体的接收线圈，用于无线能量发送接收且发送线圈的交流电流与接收线圈的交流相互作用产生磁悬浮力；
6、所述交流相角控制单元采用主动参数t型滤波器的直接ac-ac电路拓扑；所述交流相角控制单元，跟踪发送线圈的交流电流并对自身接收线圈的交流电流实施交流相角控制，通过对交流相角控制单元的控制，实现的大小与相角可编程，从而改变发送线圈交流电流与接收线圈的交流电流之间的电磁力大小并改变悬浮高度；所述悬浮体共有n个不同悬浮体且悬浮高度各自相同或不同，第ｍ个悬浮体悬浮高度为；
7、所述系统控制器对相角控制单元与各接收线圈的交流电流进行控制，并能控制若干接收端部分的悬浮高度，即通过控制交流电流本身产生磁力即通过控制发送线圈的交流电流与接收线圈的交流电流所产生的电磁力实现距离控制；系统控制器实施悬浮高度控制，包括对发送端部分与若干接收端部分进行控制；发送端部分控制由系统控制器对激励源与发送线圈控制；接收端部分控制由系统控制器对接收线圈与相角控制单元/功率因数校正单元进行控制；实现变频无线电能传输的同时控制电子负载的悬浮高度。
8、进一步地，所述双侧控制方案包括发送端部分与若干悬浮体控制，发送端部分控制由系统控制器对激励源与发送线圈控制；悬浮体控制由系统控制器对接收线圈与交流相角控制单元的进行控制；实现无线电能传输的同时控制电子负载的悬浮高度；
9、系统控制器对发送线圈、接收线圈控制目标在于实现变频同频磁谐振无线电能传输；
10、以第ｍ个悬浮体悬浮高度控制为例说明，第ｍ个悬浮体悬浮高度为的控制包括：
11、系统控制器采集悬浮高度为、发送线圈的电压与交流电流、接收线圈的电压um与交流电流，通过对与实施悬浮高度控制：加大发送线圈电流ip能增加磁感应强度b从而加大磁悬浮力而提高悬浮高度；的控制包括大小与交流相角控制，通过交流相角控制单元实现大小与相角可编程，从而改变与之间的磁悬浮力大小以改变悬浮高度。
12、进一步地，所述悬浮体单侧控制方案：跟踪发送线圈的交流电流但仅对自身接收线圈的交流电流实施交流相角控制，系统控制器仅通过交流相角控制单元实现接收线圈的交流电流大小与相角可编程，从而改变与之间的磁悬浮力大小以改变悬浮高度；系统实现无线电能传输的同时控制悬浮体的悬浮高度。
13、进一步地，所述交流相角控制单元采用主动参数t型滤波器的直接ac-ac电路拓扑，交流相角控制单元的输入端为ab，输出端为cd；
14、第一双向电力电子开关s1与第三双向电力电子开关s3构成一个桥臂且桥臂中点联结交流相角控制单元输入端的a点，第二双向电力电子开关s2与第四双向电力电子开关s4构成另一个桥臂且桥臂中点联结交流相角控制单元输入端的b点，第一双向电力电子开关s1、第二双向电力电子开关s2的顶端联结e点，第三双向电力电子开关s3、第四双向电力电子开关s4的尾端联结交流相角控制单元输出端的d点；e点联结第一电感l1的一端，第一电感l1的另一端f联结第二电感l2的一端以及第五双向电力电子开关s5的一端，第二电感l2的另一端为交流相角控制单元输出端的c点，第五双向电力电子开关s5的另一端与第一电容c1的一端相联，第一电容c1的另一端与交流相角控制单元输出端的d点相联，第五双向电力电子开关s5与第一电容c1串联构成等效可变电容cv；
15、交流相角控制单元通过对第一双向电力电子开关s1、第二双向电力电子开关s2、第三双向电力电子开关s3、第四双向电力电子开关s4的控制实现直接ac-ac变换或ac-dc变换：
16、当为正时，s1、s4导通，为正；当为正时，s2、s3导通，为负；当为负时，s2、s3导通，为正；当为负时，s1、s4导通，为负；通过控制第五双向电力电子开关s5控制第一电容c1的通断以调整等效可变电容cv的大小，并与第一电感l1、第二电感l2一起构建主动参数t型滤波器以实现不同负载条件下的主动参数匹配。
17、本申请的多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，基于交流电流电磁力与相角控制构建多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，利用发送线圈与接收线圈自身磁场产生的作用力实现磁悬浮，同时实现无线电能传输与磁悬浮高度控制。
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1.一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，其特征在于，包括发送端部分与若干接收端部分以及系统控制器组成；发送端部分为物理固定部分，包括依次串联联结的激励源、发送线圈；系统控制器对激励源与发送线圈交流电流进行控制；若干接收端部分为悬浮部分且各自独立，包括各个依次串联联结的接收线圈、各自相角控制单元，各接收线圈与自身相角控制单元分别串联，系统控制器对相角控制单元与各接收线圈的交流电流进行控制，并能控制若干接收端部分的悬浮高度，即通过控制发送线圈的交流电流与接收线圈的交流电流，M∈[1,N]，且M为正整数，所产生的电磁力实现变距控制；
2.根据权利要求1所述的一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，其特征在于，所述双侧控制方案包括发送端部分与若干悬浮体控制，发送端部分控制由系统控制器对激励源与发送线圈控制；悬浮体控制由系统控制器对接收线圈与交流相角控制单元的进行控制；实现无线电能传输的同时控制电子负载的悬浮高度；
3.根据权利要求1所述的一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，其特征在于，所述悬浮体单侧控制方案：跟踪发送线圈的交流电流但仅对自身接收线圈的
4.根据权利要求1所述的一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，其特征在于，所述交流相角控制单元采用主动参数T型滤波器的直接AC-AC电路拓扑，交流相角控制单元的输入端为AB，输出端为CD；
...【技术特征摘要】
1.一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，其特征在于，包括发送端部分与若干接收端部分以及系统控制器组成；发送端部分为物理固定部分，包括依次串联联结的激励源、发送线圈；系统控制器对激励源与发送线圈交流电流进行控制；若干接收端部分为悬浮部分且各自独立，包括各个依次串联联结的接收线圈、各自相角控制单元，各接收线圈与自身相角控制单元分别串联，系统控制器对相角控制单元与各接收线圈的交流电流进行控制，并能控制若干接收端部分的悬浮高度，即通过控制发送线圈的交流电流与接收线圈的交流电流，m∈[1,n]，且m为正整数，所产生的电磁力实现变距控制；
2.根据权利要求1所述的一种多高度可编程无线电能传输复合悬浮系统，其特征在于，所述双侧控制方案包括发送端部分与若干悬浮体控制，发送端部分控制由系...
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