1、-無接觸供電技術在AGV中的應用發布時間：2021-9-26 9:20:37瀏覽量：1504【字體：大中小】1引言無接觸供電技術又稱為無接觸功率傳輸技術Contactless Power Transfer，簡稱CPT或感應電能傳輸技術Inductive Coupled Power Transfer，簡稱ICPT，它是利用現代電力電子能量變換技術和磁場耦合技術，并借助于現代控制理論和微電子控制技術，實現能量從靜止設備向靜止或移動設備傳輸的一種有效方法。近年來，在歐美一些國家的多個行業中都有無接觸供電技術的商業產品問世，其中對移動設備的無接觸供電技術研究開發已經比較成熟，在國比較典型的運用有昆船研

2、究用于機場行運輸的DCV系統、用于物資學院和*SEW的昆船直行穿梭車等工程。但無接觸供電技術用于AGV的案例還比較少見，在國還屬于研究階段。本文將就無接觸供電技術應用于AGV領域的一些問題進展探討。2無接觸供電技術原理無接觸供電，是指輸電線路和負載方在沒有電氣連接和物理接觸，甚至他們之間還有相對運動的情況下，實現電能的傳輸。無接觸供電系統的理論依據是電磁感應原理。目前國際上普遍采用的具體解決方案是利用氣隙變壓器來實現電能的無接觸傳輸。常規變壓器的一次、二次線圈繞在共同的閉合鐵心上，雖然磁路耦合系數很高，但一次、二次線圈不能相對運動。而無接觸供電技術就是將這種變壓器模型的一次線圈和二次線圈分開，

3、一次繞組可安裝在輸電軌道或埋設于地面以下，延伸為很長的環路；二次線圈繞在圍著一次繞組可以移動的開口鐵心上。原理如圖1所示:圖1 無接觸的電磁耦合構造因磁路經氣隙而閉合，故可稱之為氣隙變壓器。其一次側、二次側之間通過電磁感應實現電能傳輸。在外加電壓作用下，變壓器一次側的交流電在鐵心中產生交流磁通，磁勢主要降落在變壓器的氣隙兩端，其磁通密度按下式計算：根據電磁感應定律，一、二次側的電勢分別為：由以上公式可見，與常規變壓器不同，無接觸供電系統中的變壓器由于氣隙的存在，其鐵心中的磁通密度很小。這樣，為了產生足夠的電勢、增加傳輸功率以滿足負載的需要，目前普遍采用的方法是提高一次側交流電的頻率，以增大變壓

4、器鐵芯交變磁場的頻率，并對一次線圈和二次線圈的漏感進展補償，從而得到較大的二次側感應電勢。一般的無接觸供電系統中除變壓器以外，靜止和移動局部都有變換器。先將普通50Hz交流電整流成直流，再經DC-AC轉變成25kHz高頻交流電，作為靜止變電局部輸入，經磁路耦合，在移動取電局部感應出高頻交流電然后根據負載的需要，再將該交流電進展各種處理，也可以有多個電壓等級輸出。其構造圖如圖2所示:圖2 無接觸供電系統構造圖3無接觸供電技術在AGV中的應用長期以來由于AGV供電技術受制于電池，造成使用壽命短、維護本錢高、污染環境、應用領域受限局限性等問題。限制了AGV在一些有很好市場前景的特殊行業的應用。AGV

5、馱著電池運行，不僅增加了AGV的自身重量，也降低了AGV系統的運行效率。當無接觸供電技術開展到今天，讓AGV甩掉電池這個包袱已經成為一種可能。同時我們還可以利用無接觸供電中的供電環路來進展AGV導引和通訊，實現系統資源的綜合利用。 3.1 無接觸供電技術在AGV中的應用方案AGV的供電圖3 AGV無接觸供電系統圖如圖3所示，AGV端取電局部有拾取器和變換器，放置于AGV上，隨車體移動；靜止電路局部則由濾波器、整流器、逆變器、變壓器、補償裝置和埋于AGV行使路徑地面下的電纜等局部組成。AGV上的能量拾取器始終至于地面電纜的正上方，兩者之間留有一定間隙。當靜止電路局部輸入標準的3相380V交流電時

6、，通過濾波、整流、逆變等一系列過程后,以高頻大電流注入輸出環路轉換為磁場能發射，AGV通過能量拾取器承受磁場能量，并通過逆變等相應的能量調節裝置，變換為AGV可以直接使用的動力電源和控制電源，從而實現了AGV的無接觸供電。由于進展感應耦合的靜止和移動局部之間有很大的漏感存在，耦合系數非常低，要保證有效的功率傳輸，通常在將高頻大電流注入輸出環路后，需對電路的漏感進展補償。功率選擇與計算在使用無接觸供電時，只要有AGV運行的地方，都需要有供電環路的鋪設。所以AGV路徑的復雜程度也決定著供電環路的復雜程度。圖4 AGV路徑示意圖在一個AGV系統中，我們根據實際情況，把路徑按取電需要分成多個供電環路，

7、如圖4所示。一般在每個環路上可能會有多臺AGV在上面取電運行。由于每個供電環路的最大輸出功率是有限的，并且功率越大相應的器件本錢會越高，所以如何選擇供電環路的功率對提高系統的運行效率和節約本錢顯得尤為重要。同一個AGV系統中，不同供電環路上出現AGV數量的幾率是不一樣的。我們可以通過模擬仿真，對不同環路出現AGV數量的幾率進展統計計算，能夠得到每個環路上AGV運行數量的統計值n*,在知道供電系統效率及每臺AGV的額定功率P0后，我們可以估算出每個環路所需的功率P*：有了各個環路的功率P*，就可選擇無接觸供電系統的不同功率器件。在功率選擇時，通過模擬估算的環路功率P*不是最大值，而是統計平均值，

8、因此在運行中，如果一個環路上的AGV已經到達最大數量n*時，還有AGV要求進入該環路運行，這種情況如何處理呢.AGV上位控制系統AGVS知道系統中所有AGV的運行狀態：加速前行，勻速前行，減速行駛以及停車，通過了解各環路上AGV的運行狀態，就能夠計算出各個環路當前的功率消耗。如果功率允許，其他AGV還能駛入，否則，該臺AGV只能停在前一環路等待或是選擇其他路徑運行。AGV利用供電環路進展導引圖5 電磁導引的實現現有的AGV導引方式有很多種，如電磁導引、激光導引等。其中電磁導引的原理是在AGV行使的路徑下面鋪設電磁導引線，通過在導引線上加載不同頻率的電磁信號來實現AGV的導引。在無接觸供電系統中

9、，我們可以利用供電環路替代電磁導引線，在上面加載經過調制的電磁信號，AGV上裝備特制的傳感器件，這樣AGV就可利用無接觸供電環路實現導引了。如圖5所示。 32 AGV使用無接觸供電技術的優勢AGV使用無接觸供電與傳統供電方式相比有很多優點：排除了因電池問題而造成的環境影響，更環保平安；供電系統與AGV無直接接觸，無摩擦，易維護。減小了AGV的自身重量，使AGV負載能力加強，單位能量的利用率更高。 AGV可以不連續工作，提高了AGV系統的整體效率。 AGV控制系統更簡化，不需要對電池能量局部進展檢測。一次本錢投入，后期免維護。 33 AGV使用無接觸供電的技術難點在同一路徑環路上的允許AGV數量n*模擬計算工作復雜； AGV上位控制系統不僅要具備普通AGV系統的交通管理功能，還需