本发明涉及无线电能传输，尤其涉及一种抗偏移动态无线电能传输系统。
背景技术：
1、动态无线电能传输(dynamic＝wireless＝power＝transfer,＝dwpt)技术是解决电动汽车、agv等以动力电池为动力源的移动车辆续航里程焦虑或消除携带大容量重型电池的需要问题的有效方案。然而无线电能传输系统输出稳定性容易受磁耦合器原、副边相对位置影响，动态无线电能传输系统是给快速行驶中的车辆实现实时能量补给，即“边走边充”。这意味着原边发射垫、副边接收垫相对位置实时变化，导致dwpt系统面临功率波动问题。针对这一问题，已有的研究主要基于增益控制或连续阵列发射轨设计抑制dwpt系统功率波动，这导致系统复杂和成本较高。
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提出一种抗偏移动态无线电能传输系统。
2、本发明所采用的技术方案是：
3、一种抗偏移动态无线电能传输系统，包括：
4、分段式动态发射轨道，包括多个依次排列的发射垫，所述发射垫包括正交布置的矩形线圈和螺旋线圈，所述矩形线圈用于产生高频交变的垂直磁场，所述螺旋线圈用于产生高频交变的水平磁场；相邻两个发射垫之间存有预设距离，且相邻两个发射垫中的螺旋线圈的绕线方向相反；
5、接收端，用于安装在移动设备上，当移动设备在所述分段式动态发射轨道上移动时，所述接收端与所述发射垫发生磁耦合；
6、原边电路，与所述发射垫连接，用于为所述发射垫提供高频交流电；
7、副边电路，与所述接收端连接，用于将所述接收端感应到的高频交流电整流为直流电。
8、进一步地，所述发射垫还包括原边磁芯板；所述矩形线圈沿着所述原边磁芯板的四周进行绕制，并绕制在所述原边磁芯板的上表面；所述螺旋线圈围着所述原边磁芯板的两个表面进行绕制，并绕制在所述原边磁芯板的中间位置。其中，该原边磁芯板中与接收端相对的表面为上表面。
9、进一步地，每个所述发射垫中的矩形线圈结构参数设计相同，具有相同的绕线方向；每个所述发射垫中的螺旋线圈结构参数设计相同，但相邻两个发射垫中的螺旋线圈的绕线方向反向，以使相邻螺旋线圈之间的磁场方向相同。
10、进一步地，所述接收端包括接收矩形线圈以及接收端磁芯板，接收矩形线圈绕制在接收端磁芯板的下表面；其中，该接收端磁芯板中与发射垫相对的表面为下表面；
11、所述副边电路包括副边补偿网络、副边整流桥和副边滤波电路。
12、进一步地，所述原边电路包括输入直流电压源、原边第一逆变桥、原边第一补偿网络组、原边第二逆变桥以及原边第二补偿网络组；
13、所述原边第一逆变桥与所述原边第二逆变桥并联连接在所述输入直流电压源两端，并由输入直流电压源驱动；
14、所述原边第一逆变桥的输出端与所述原边第一补偿网络组的并联两端连接，所述原边第一补偿网络组的输出端与原边对应的矩形线圈ltri的两端连接，从而将高频交流电注入原边对应的矩形线圈ltri，以产生高频交变的垂直磁场；
15、所述原边第二逆变桥的输出端与所述原边第二补偿网络组的并联两端连接，所述原边第二补偿网络组的输出端与原边的螺旋线圈ltsi的两端连接，从而将高频交流电注入螺旋线圈ltsi，以产生高频交变的水平磁场。
16、进一步地，所述原边第一逆变桥和原边第二逆变桥采用独立驱动方式，设两者之间的导通相位差为θ；
17、所述原边第一补偿网络组和所述原边第二补偿网络组均采用电感-电容-电容补偿，即lcc补偿；
18、所述原边第一补偿网络组中的补偿电感l1i与补偿电容c1i、所述原边第二补偿网络组中的电感l2i与补偿电容c2i，以及所述副边电路的副边补偿网络中的补偿电容cr与副边单极性线圈lr均设计为完全谐振，即有：
19、
20、式中，f为系统工作频率，ω＝2πf，n表示发射垫的个数；
21、所述副边电路的副边整流桥的输入电压的幅值如下：
22、
23、式中，c1为原边第一补偿网络组中的补偿电容c1i，c2为原边第二补偿网络组中的补偿电容c2i，为第一逆变桥输出电压vt1的基波向量，为第二逆变桥输出电压vt2的基波向量，mtr-r为发射轨道所有矩形线圈与副边矩形线圈的总互感，mts-r为发射轨道所有螺旋线圈与副边矩形线圈的总互感。
24、进一步地，所述原边第一逆变桥和原边第二逆变桥的驱动方式设计如下：
25、设计原边第一逆变桥与原边第二逆变桥为独立正交驱动方式，即θ＝90°，此时，原边总互感mtr-r和mts-r的极性不影响系统输出特性，且使总互感mtr-r和mts-r沿着移动方向呈互补的趋势；基于互补原理，使动态无线电能传输系统具有功率波动抑制能力而不需要进行复杂的检测和主动控制。
26、进一步地，当原边第一逆变桥与原边第二逆变桥的导通角相差θ设计为90°时，动态无线电能传输系统的副边整流桥为负载供电的输出直流电压为：
27、
28、式中，vdc为输入直流电压源的电压。
29、可以观察到，vo仍然与互感的极性无关。所述的抗偏移ipt系统可在没有任何额外的控制策略、检测和通信的情况下实现极性互关的互感互补原理运行。
30、进一步地，动态无线电能传输系统副边侧在移动过程中的输出特性稳定性取决于原边总互感mtr-r和mts-r；
31、为降低动态无线电能传输系统的输出特性对两个互感的敏感性，进一步提高所述分段式动态发射轨道的设计自由度和所述动态无线电能传输系统的抗偏移能力，设由偏差引起的输出电压vo波动因子α为：
32、
33、其中，mtr-r为发射轨道所有矩形线圈与副边矩形线圈的总互感，mts-r为发射轨道所有螺旋线圈与副边矩形线圈的总互感。
34、进一步地，所述波动因子α通过以下方式进行设计：
35、通过设计适当的比值，α能够被设计为一个相对稳定的值，以实现ipt系统良好的抗偏移特性；
36、因此，波动因子α的波动定义为：
37、
38、式中，αmax和αmin为输出电压vo的波动因子α在副边侧沿移动方向运动时的最大值和最小值；输出波动α随着比值的增大先减小后增大，因此极小值点对应的值是最优补偿参数设计点。
39、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
40、(1)本发明提供了一种交替布局大阵列间距的分段式动态发射轨道设计方法，该轨道基于互感补偿原理实现了突出的动态功率波动抑制，且大阵列间距有效降低同侧交叉耦合产生的环流影响。
41、(2)本发明提出一种基于交替布局大阵列间距分段式动态发射轨道的动态无线电能传输系统及其设计方法，包括系统的激励方法以及功率波动抑制参数设计方法。
42、(3)本发明系统不依赖于主动式控制，无需额外的通信模块和检测装置，即可避免耦合器互感极性对输出特性的影响。
43、(4)本发明系统具有产生水平磁场与垂直磁场的能力，可有效耦合现有的单极性线圈和双极性线圈，具有突出的与偏移无关互操作能力。
1.一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，所述发射垫还包括原边磁芯板；所述矩形线圈沿着所述原边磁芯板的四周进行绕制，并绕制在所述原边磁芯板的上表面；所述螺旋线圈围着所述原边磁芯板的两个表面进行绕制，并绕制在所述原边磁芯板的中间位置。
3.根据权利要求1所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，每个所述发射垫中的矩形线圈结构参数设计相同，具有相同的绕线方向；每个所述发射垫中的螺旋线圈结构参数设计相同，但相邻两个发射垫中的螺旋线圈的绕线方向反向，以使相邻螺旋线圈之间的磁场方向相同。
4.根据权利要求1所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，所述接收端包括接收矩形线圈以及接收端磁芯板，接收矩形线圈绕制在接收端磁芯板的下表面；
5.根据权利要求1所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，所述原边电路包括输入直流电压源、原边第一逆变桥、原边第一补偿网络组、原边第二逆变桥以及原边第二补偿网络组；
6.根据权利要求5所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，所述原边第一逆变桥和原边第二逆变桥采用独立驱动方式，设两者之间的导通相位差为θ；
7.根据权利要求6所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，所述原边第一逆变桥和原边第二逆变桥的驱动方式设计如下：
8.根据权利要求6所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，当原边第一逆变桥与原边第二逆变桥的导通角相差θ设计为90℃时，动态无线电能传输系统的副边整流桥为负载供电的输出直流电压为：
9.根据权利要求8所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，动态无线电能传输系统副边侧在移动过程中的输出特性稳定性取决于原边总互感mtr-r和mts-r；
10.根据权利要求9所述的一种抗偏移动态无线电能传输系统，其特征在于，所述波动因子α通过以下方式进行设计：
