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与传统的插拔式供电方式相比,感应式电能传输技术具有许多优点,如天然符合电气隔离,不受雨水、烟尘和各类化学物质的影响,可以经受住恶劣工作环境的考验,充电方式灵活且便利。随着电商行业的快速发展,人工分拣效率低下、人工成本高、差错率高等问题日渐突出,为了加快物流运输速度,提高分拣效率,物流分拣机器人应时而生。与人工分拣相比,它具有自动化分拣、分拣效率高、准确率高、智能化程度高、全天候工作、物流成本低和安全无污染等优点,因此逐渐成为各大物流公司物流分拣系统的新选择。将感应式电能传输技术应用于物流分拣机器人充电,有着较高的使用价值和可观的市场前景。
物流分拣机器人大都采用磷酸铁锂蓄电池供电,先恒流模式充电后恒压模式充电共同组成了其完整的充电过程。蓄电池的等效电阻在这个过程中可能从几欧增加到几十欧几百欧,所以为了对物流分拣机器人实现安全可靠充电,感应式无线充电系统需要提供稳定的充电电流和充电电压。目前有很多方法可实现感应式无线充电系统恒流或恒压输出,其中较为突出的方法有:(1)通过加入前级或后级变换器,或通过变频控制,或通过定频变占空比控制,实现对恒压输出和恒流输出,效果虽然不错,但控制复杂度也增加不少。(2)通过某些电路拓扑本身所具备的恒压或恒流输出特性实现了对输出电压电流的恒定控制,但无法在切换两种输出模式。(3)通过在电路拓扑中引入半导体开关,通过半导体开关的切换来实现电路拓扑结构的变换,从而实现恒压输出和恒流输出的切换,但无法通过配置参数改变系统的充电电压或充电电流,或仅可改变充电电压和充电电流的其中一项,或需要通过配置两个无源元件值来配置不同的充电电压和电流,但大幅提高了副边电路的复杂度和成本。
针对上述问题,本文从基本补偿网络出发,详细分析了典型的两种基于LCC电路的三阶补偿网络的恒压或恒流输出特性,最后基于双LCC电路拓扑结构提出在原边电路增加两个半导体开关和一个附加电容形成一种新的复合电路拓扑结构,通过切换半导体开关可改变谐振电路拓扑,实现恒流或恒压输出模式的相互转换,同时可实现单个逆变器对多个物流分拣机器人充电、不同充电电压和充电电流的物流分拣机器人可以共享充电桩,藉此来提高充电桩使用率,减少物流仓储厂房充电桩的占地面积。此外,该方法还具有副边电路简单,系统复杂度低,没有无功输入等明显优点。本文搭建了充电规格为48V/2A实验样机验证了该复合拓扑结构无线充电系统具备恒压恒流切换输出的特性。
物流分拣机器人大都采用磷酸铁锂蓄电池供电,先恒流模式充电后恒压模式充电共同组成了其完整的充电过程。蓄电池的等效电阻在这个过程中可能从几欧增加到几十欧几百欧,所以为了对物流分拣机器人实现安全可靠充电,感应式无线充电系统需要提供稳定的充电电流和充电电压。目前有很多方法可实现感应式无线充电系统恒流或恒压输出,其中较为突出的方法有:(1)通过加入前级或后级变换器,或通过变频控制,或通过定频变占空比控制,实现对恒压输出和恒流输出,效果虽然不错,但控制复杂度也增加不少。(2)通过某些电路拓扑本身所具备的恒压或恒流输出特性实现了对输出电压电流的恒定控制,但无法在切换两种输出模式。(3)通过在电路拓扑中引入半导体开关,通过半导体开关的切换来实现电路拓扑结构的变换,从而实现恒压输出和恒流输出的切换,但无法通过配置参数改变系统的充电电压或充电电流,或仅可改变充电电压和充电电流的其中一项,或需要通过配置两个无源元件值来配置不同的充电电压和电流,但大幅提高了副边电路的复杂度和成本。
针对上述问题,本文从基本补偿网络出发,详细分析了典型的两种基于LCC电路的三阶补偿网络的恒压或恒流输出特性,最后基于双LCC电路拓扑结构提出在原边电路增加两个半导体开关和一个附加电容形成一种新的复合电路拓扑结构,通过切换半导体开关可改变谐振电路拓扑,实现恒流或恒压输出模式的相互转换,同时可实现单个逆变器对多个物流分拣机器人充电、不同充电电压和充电电流的物流分拣机器人可以共享充电桩,藉此来提高充电桩使用率,减少物流仓储厂房充电桩的占地面积。此外,该方法还具有副边电路简单,系统复杂度低,没有无功输入等明显优点。本文搭建了充电规格为48V/2A实验样机验证了该复合拓扑结构无线充电系统具备恒压恒流切换输出的特性。