CN110429721A - 一种基于lccl的非接触式电轨装置 - Google Patents

一种基于lccl的非接触式电轨装置 Download PDF

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CN110429721A CN201910866384.8A CN201910866384A CN110429721A CN 110429721 A CN110429721 A CN 110429721A CN 201910866384 A CN201910866384 A CN 201910866384A CN 110429721 A CN110429721 A CN 110429721A
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赖昌浩
李优新
李学易
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Guangdong University of Technology
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Abstract

本申请公开了一种基于LCCL的非接触式电轨装置，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；电能转换器与市电电源电连接；发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；负载、输出整流电路、LC谐振网络和接收线圈依次电连接；多个运输设备的接收线圈均匀分布在发射线圈的上方，且位于发射线圈产生的高频磁场内。解决了现有的非接触式电能传输方式存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。

Description

一种基于LCCL的非接触式电轨装置
技术领域
本申请涉及电能传输技术领域，尤其涉及一种基于LCCL的非接触式电轨装置。
背景技术
随着各类电子电气设备的快速普及和发展，在现代工程尤其是自动化、厂矿等生产线场所，广泛使用沿导轨运输设备运送原料，提高生产效率。目前的沿导轨运输设备常用的移动供电方式有四种：蓄电池供电、挂缆小车供电、拖链***供电、安全滑触线供电。但是以上四种直接接触式供电方式存在体积大、运行速度低和行程受限等缺陷，并且存在接触火花和电缆裸露导致存在安全隐患的问题，因此，研究非接触式供电的沿导轨运输设备，显得尤为重要。
非接触式电能传输技术作为一种具有安全、便捷、灵活、可靠等优势的新型供电方式，将其运用于沿导轨运输设备，能够克服直接接触式供电方式的不足。目前应用于沿导轨运输设备的非接触电能传输技术为采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，并且是单发射线圈对单接收线圈的传输方式，但是电能传输效率较低，且LC谐振电路的结构单一，工作频点具有局限性，电能传输稳定性较差。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于LCCL的非接触式电轨装置，用于解决现有的非接触式电能传输方式采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，和单发射线圈对单接收线圈的传输方式，存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种基于LCCL的非接触式电轨装置，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；
所述运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；
所述能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；
所述电能转换器与所述市电电源电连接；
所述发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；
所述发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；
所述负载、所述输出整流电路、所述LC谐振网络和所述接收线圈依次电连接；
所述多个运输设备的所述接收线圈均匀分布在所述发射线圈的上方，且位于所述发射线圈产生的高频磁场内。
可选的，所述电能转换器包括：依次电连接的有源功率因数校正电路、所述功率全桥LCCL谐振电路和DSP控制器。
可选的，所述功率全桥LCCL谐振电路包括功率全桥逆变电路和LCCL谐振网络。
可选的，所述功率全桥逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一反馈二极管、第二反馈二极管、第三反馈二极管和第四反馈二极管；
所述第一反馈二极管与所述第一开关管的集电极、发射极并联；
所述第二反馈二极管与所述第二开关管的集电极、发射极并联；
所述第三反馈二极管与所述第三开关管的集电极、发射极并联；
所述第四反馈二极管与所述第四开关管的集电极、发射极并联。
可选的，所述LCCL谐振网络包括：串联谐振电感Ls、并联谐振电容Cp、串联谐振电容Cs和发射线圈电感Lt；
所述串联谐振电感Ls的一端与所述功率全桥逆变电路的一个输出端连接；
所述串联谐振电感Ls的另一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；
所述并联谐振电容Cp的另一端与所述功率全桥逆变电路的另一个输出端连接；
所述发射线圈电感Lt的一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；
所述发射线圈电感Lt的另一端与串联谐振电容Cs的一端连接；
所述串联谐振电容Cs的另一端与并联谐振电容Cp的另一端连接。
可选的，所述LCCL谐振网络的参数关系表达式为：
f1＝f2，
其中，发射线圈电感Lt的电感量根据导轨大小确定，串联谐振电感Ls根据功率要求和发射线圈电感Lt确定，且Ls＝αLt，(0＜α＜1)，并联谐振电容Cp根据串联谐振电感Ls确定，且串联谐振电容Cs根据发射线圈电感Lt和并联谐振电容Cp确定，且
可选的，所述LC谐振网络包括接收线圈电感Lr和接收端串联谐振电容Cr；
所述接收线圈电感Lr的一端与所述接收端串联谐振电容Cr的一端连接；
所述接收线圈电感Lr的另一端与所述输出整流电路的一个输入端连接；
所述接收端串联谐振电容Cr的另一端与输出整流电路的另一个输入端连接；
所述LC谐振网络的参数关系表达式为：
fr＝f1＝f2。
可选的，所述发射线圈电流恒定，可对多个相同的运输设备进行恒功率电能传输，所述发射线圈的反射阻抗Zref与多个相同的运输设备的等效阻抗Zr以及发射线圈电流It满足的关系表达式为：
Lr＝Lr1＝…＝Lrn；
Cr＝Cr1＝…＝Crn；
RL＝RL1＝…＝RLn；
ω＝ωs＝ω1＝2πf1；
其中，Zr为接收端的等效阻抗，Zref为反射阻抗，Vinv为输入电压，Iinv为输入电流，It为发射线圈电流，n为运输设备的数量，Lr,Lr1…Lrn为每个运输设备的接收线圈电感，Cr,Cr1…Crn为每个运输设备的谐振电容，RL,RL1…RLn为每个运输设备的负载，M为线圈间的互感值。
可选的，所述输出整流电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；
所述第一整流二极管与所述第三整流二极管串联；
所述第二整流二极管与所述第四二极管串联后与所述第一整流二极管、所述第三整流二极管并联。
可选的，所述输出整流电路还包括滤波电容C0；
所述滤波电容C0与所述第二整流二极管、所述第四二极管并联。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中提供的一种基于LCCL的非接触式电轨装置，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；电能转换器与市电电源电连接；发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；负载、输出整流电路、LC谐振网络和接收线圈依次电连接；多个运输设备的接收线圈均匀分布在发射线圈的上方，且位于发射线圈产生的高频磁场内。本申请提供的基于LCCL的非接触式电轨装置，具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器与多个运输设备之间采用谐振式非接触电能传输方式，市电电源的市电经过具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器变换为高频交流电能，通过发射线圈发送，运输设备内由接收线圈接收电能，经能量变换模块为负载或电机可用的直流电能；本申请的装置采用单个发射线圈对多个接收线圈供电，将多个电感相同的接收线圈均匀分布在发射线圈的上方，令接收线圈处于发射线圈产生的高频磁场之中，从而进行非接触式电能传输，发射线圈嵌于导轨之中形成电轨，实现均匀分布在电轨上的多台运输设备同时工作，解决了现有的非接触式电能传输方式采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，和单发射线圈对单接收线圈的传输方式，存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的基于LCCL的非接触式电轨装置的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的基于LCCL的非接触式电轨装置的原理框图；
图3为本申请实施例中提供的功率全桥逆变电路的工作波形图；
图4为本申请实施例中提供的基于LCCL的非接触式电轨装置电路的等效模型图；
图5为本申请实施例中提供的基于LCCL的非接触式电轨装置的电路结构图；
其中，附图标记为：
100、市电电源；200、电能转换器；300、运输设备；400、发射线圈；500、导轨；600、接收线圈；700、能量变换模块；800、负载。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了便于理解，请参阅图1，本申请中提供了一种基于LCCL的非接触式电轨装置的实施例，包括：市电电源100、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器200、发射线圈400、多个运输设备300；
运输设备300设置有接收线圈600、能量变换模块700和负载800；
能量变换模块700包括LC谐振网络和输出整流电路；
电能转换器200与市电电源100电连接；
发射线圈400嵌入传输导轨500中，且与电能转换器200电连接；
发射线圈400的体积与多个接收线圈600的体积匹配；
负载800、输出整流电路、LC谐振网络和接收线圈600依次电连接；
多个运输设备300的接收线圈600均匀分布在发射线圈400的上方，且位于发射线圈400产生的高频磁场内。
需要说明的是，如图1所示，本申请实施例中提供的基于LCCL的非接触式电轨装置包括市电电源100、与市电电源100相连的具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器200、安装在运输设备300的接收线圈600、能量变换模块700和负载800，具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器200与多个运输设备300之间采用谐振式非接触电能传输方式，市电电源100的市电经过具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器200变换为高频交流电能，通过发射线圈400发送，运输设备300内由接收线圈600接收电能，经能量变换模块700为负载800或电机可用的直流电能；本申请的装置采用单个发射线圈400对多个接收线圈600供电，将多个电感相同的接收线圈600均匀分布在发射线圈400的上方，令接收线圈600处于发射线圈400产生的高频磁场之中，从而进行非接触式电能传输，发射线圈400嵌于导轨500之中形成电轨，实现均匀分布在电轨上的多台运输设备300同时工作，解决了现有的非接触式电能传输方式采用LC谐振电路作为原边补偿的主电路，和单发射线圈400对单接收线圈600的传输方式，存在电能传输效率较低和传输稳定性较差的技术问题。
为了便于理解，请参阅图1至图5，本申请提供了一种基于LCCL的非接触式电轨装置的另一个实施例，包括：市电电源100、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器200、发射线圈400、多个运输设备300；
运输设备300设置有接收线圈600、能量变换模块700和负载800；
能量变换模块700包括LC谐振网络和输出整流电路；
电能转换器200与市电电源100电连接；
发射线圈400嵌入传输导轨500中，且与电能转换器200电连接；
发射线圈400的体积与多个接收线圈600的体积匹配；
负载800、输出整流电路、LC谐振网络和接收线圈600依次电连接；
多个运输设备300的接收线圈600均匀分布在发射线圈400的上方，且位于发射线圈400产生的高频磁场内。
进一步地，电能转换器200包括：依次电连接的有源功率因数校正电路、功率全桥LCCL谐振电路和DSP控制器。
进一步地，功率全桥LCCL谐振电路包括功率全桥逆变电路和LCCL谐振网络。
进一步地，功率全桥逆变电路包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第一反馈二极管D1、第二反馈二极管D2、第三反馈二极管D3和第四反馈二极管D4；
第一反馈二极管D1与第一开关管Q1的集电极、发射极并联；
第二反馈二极管D2与第二开关管Q2的集电极、发射极并联；
第三反馈二极管D3与第三开关管Q3的集电极、发射极并联；
第四反馈二极管D4与第四开关管Q4的集电极、发射极并联。
进一步地，LCCL谐振网络包括：串联谐振电感Ls、并联谐振电容Cp、串联谐振电容Cs和发射线圈400电感Lt；
串联谐振电感Ls的一端与所述功率全桥逆变电路的一个输出端连接；
串联谐振电感Ls的另一端与并联谐振电容Cp的一端连接；
并联谐振电容Cp的另一端与功率全桥逆变电路的另一个输出端连接；
发射线圈400电感Lt的一端与并联谐振电容Cp的一端连接；
发射线圈400电感Lt的另一端与串联谐振电容Cs的一端连接；
串联谐振电容Cs的另一端与并联谐振电容Cp的另一端连接。
进一步地，LC谐振网络包括接收线圈600电感Lr和接收端串联谐振电容Cr；
接收线圈600电感Lr的一端与接收端串联谐振电容Cr的一端连接；
接收线圈600电感Lr的另一端与输出整流电路的一个输入端连接；
接收端串联谐振电容Cr的另一端与输出整流电路的另一个输入端连接。
进一步地，输出整流电路包括第一整流二极管DR1、第二整流二极管DR2、第三整流二极管DR3和第四整流二极管DR4；
第一整流二极管DR1与第三整流二极管DR3串联；
第二整流二极管DR2与第四二极管DR4串联后与第一整流二极管DR1、第三整流二极管DR3并联。
进一步地，输出整流电路还包括滤波电容C0；
滤波电容C0与第二整流二极管DR2、第四二极管DR4并联。
进一步地，自动频率控制器为DSP控制器。
需要说明的是，本申请实施例中，基于LCCL的非接触式电轨装置电路结构如图5所示。由图5所示的全桥逆变电路可分析：VDC为220V/50Hz的市电电源100经有源功率因数校正电路后的输出直流电压值，该VDC通过全桥开关管Q1、Q2、Q3和Q4所组成的逆变电路后转换成高频交流方波电压Vinv，从而进入LCCL谐振网络进行谐振补偿生成高频的正弦功率信号，最后，该高频正弦功率信号通过发射线圈400以交变磁场的方式传输到接收线圈600端。功率全桥逆变电路的工作电压波形如图3所示。每个开关管的工作占空比约为50％，即半个周期Ts，开关管Q1和Q4同时导通，开关管Q2和Q3同时导通，即开关管Q1/Q4和Q2/Q3为互补的驱动信号。开关管的驱动信号是DSP控制器输出的PWM信号，开关频率决定了电路阻抗是否匹配，利用DSP控制可实时控制主电路的开关频率，保证发射端实现稳定且高效地进行非接触电能的传输。
本申请中的发射端谐振补偿网络采用的结构是LCCL复合型谐振补偿网络，其作用是调节全桥逆变电路中开关管的软开关工作特性与将全桥逆变电路输出的高频方波进行调谐生成发射线圈400所需的高频正弦电压信号。因此，其相应的电路结构如图5的发射端谐振补偿网络部分所示。由图5可知，该LCCL复合型谐振补偿网络由谐振电感Ls、并联谐振电容Cp、串联谐振电容Cs和发射线圈400Lt组成。其等效模型如图4所示，其中，RL1…RLn分别为各接收端的有效负载800，Zref为发射线圈400的反射阻抗，而Ls和Cp组成第一谐振腔，Cp、Cs和Lt组成第二谐振腔。交流方波电压经过第一和第二谐振腔，得到高增益的一次谐波，通过发射线圈400以交变磁场的方式进行非接触电能的传输。因此，该拓扑能实现稳定、高效且传输距离更远的非接触电能传输。
在设计过程中，首先确定谐振频率，第一谐振腔频率f1和第二谐振腔频率f2计算公式分别为：
f1＝f2；
然后，设计发射线圈400的电感Lt，并根据导轨500大小和形状，将发射线圈400嵌入导轨500中，然后根据***所需的输出功率设计谐振电感Ls，且谐振电感与发射线圈400电感满足以下关系：
Ls＝αLt(0＜α＜1)；
进一步地，根据谐振电感Ls确定并联谐振电容Cp，并具有以下关系：
最后串联谐振电容Cs根据发射线圈400电感Lt和并联谐振电容Cp确定，并具有以下关系：
在实际工作过程中，需要通过调节DSP控制器以得到最佳开关频率，使电路实现单发射线圈400对多接收线圈600进行恒功率电能传输的稳定工作模式。
如图4所示，为了便于分析，对等效模型进行简化，根据反射阻抗定义可得其值为：
其中，Zr为接收端的等效阻抗，其值为：
Lr＝Lr1＝…＝Lrn；
Cr＝Cr1＝…＝Crn；
RL＝RL1＝…＝RLn；
其中，Zr为接收端的等效阻抗，Zref为反射阻抗，n为运输设备的数量，Lr,Lr1…Lrn为每个运输设备的接收线圈电感，Cr,Cr1…Crn为每个运输设备的谐振电容，RL,RL1…RLn为每个运输设备的负载，M为线圈间的互感值。
由于补偿电路具有非常好的滤波特性，因此只考虑电轨基波电压Vt和基波电流It。发射线圈400(电轨)电流It和全桥逆变电路的输出电压Vinv的关系式可由下式表示：
由上式可知，当开关频率fs处于Ls与Cp的谐振频率时，可将上式中左边的第一项消除，进而可知当***的参数一定时，流过发射线圈400(电轨)电流仅与电压Vinv有关。
ω＝ωs＝ω1＝2πf1；
联立式与式ω＝ωs＝ω1＝2πf1后可得：
因此，对于具有恒定输出电压的全桥逆变电路，可以通过设置电容Cp和Ls的值来获得所需的恒定发射线圈400的电流，则发射线圈400能得到恒定的输出电压，负载800不会影响发射端的工作状态，实现了宽负载800范围的电能传输和多线圈下接收端的稳定输出。
另外，为了使全桥高频逆变电路中的所有功率开关管器件工作在理想的软开关状态，需要构设LCCL谐振补偿网络的工作区为临界感性区。此时，根据基尔霍夫电压与基尔霍夫电流定律进一步可知输入电流与发射线圈400电流的关系为：
当***工作频率fs等于第二谐振频率点f2时，故有ω＝ωs＝ω2，联立式与式后可得LCCL补偿网络输入电压与输入电流间的关系：
Iinv＝Vinvω2CpZref；
根据反射阻抗的定义，当接收端的LC谐振补偿网络处于调谐状态时，反射阻抗Zref可表示为(ω2M)2/nRL，而M为线圈间的互感值，RL为接收线圈600的负载800。由式Iinv＝Vinvω2CpZref可知，LCCL谐振补偿网络的输入电压与输入电流的相位为同相位，即LCCL的阻抗呈纯电阻特性，即临界感性。因此，在实际电路中，令***的工作频率略微大于f2便可使全桥逆变电路的所有开关管工作在软开关状态，进而进一步提高***的传输效率。由此可知，***的工作频率fs与LCCL谐振补偿网络的两个关键谐振频率的关系为：
fs＝f1＝f2。
为了减少运输设备300内部电路设计的复杂度，接收线圈600端的谐振补偿采用的是LC谐振结构。由于本装置的多个接收端均为相同的，其工作状态也相同，因此只对单个接收端的工作状态进行分析，如图5所示。由图5可知，LC谐振结构由接收线圈600Lr和并联谐振电容Cr组成。接收线圈600向发射线圈400索取电能，经过接收端谐振腔得到交流电压，最后经输出高频整流滤波给负载800供电。接收端谐振频率fr的计算公式为：
本申请实施例中提供的装置能实现恒定输入电压和恒定负载800下接收端电压和功率的恒定输出，即均匀分布在发射线圈400上的多个接收线圈600在同时工作的情况下，改变接收线圈600的数量，各个接收端不会互相影响，接收端依然保持电压和功率的恒定输出，因此，为了满足上述条件，三个谐振频点之间的关系应为：
fr＝f1＝f2。
本申请通过详细剖析主电路的谐振补偿电路部分，研究其结构与电感电容参数影响电路增益和传输效率的工作机理，首次将一个全桥LCCL谐振电路应用于沿导轨500运输设备300的供电装置，所提出的一种改变谐振电路结构和电感电容参数的电路，可满足供电装置的高增益、和高效率传输的要求。因此，沿导轨500运输设备300的非接触式供电装置可稳定且可靠地工作。
另外，本申请实施例中提供的的非接触式电轨装置的阻抗匹配分为两部分：发射端的阻抗匹配与接收端的阻抗匹配。在整个装置中，阻抗匹配在电能传输过程中起到承上启下的作用。对于发射端的阻抗匹配，即改进的LCCL谐振补偿电路，其主要的作用是将电源所输入的电能通过LCCL谐振转化为目标的高频电压与电流信号，加载到在发射线圈400中进而高效地发射出去。在合理的设计发射端LCCL谐振网络的工作频点的情况下，可使全桥拓扑的开关管均工作在软开关状态，并使发射线圈400恒功率输出，最终实现接收端电压几乎不随负载800变化而变化，故提高非接触式电轨装置的可靠性与适应性。
另一方面，为了减少运输设备300中电路的设计复杂度，对于接收端的阻抗匹配，采用LC串联谐振电路，在合理设计接收线圈600的电感值与尺寸，并合理选择与其匹配的电容参数的情况下，可使接收端在目标的谐振范围内获得更为理想的高频电压与电流信号，进而为负载800提供稳定的功率输出。
与现有技术相比，本申请实施例提供的装置具有以下优点：
①电路开关管驱动采用DSP控制器控制，能够实时控制开关频率以达到最佳频点；
②发射端的LCCL谐振网络可提高电路的电压增益，增加电能传输距离，使本申请的非接触式电轨装置能适用于更多的场合；
③发射线圈400与接收线圈600能够实现一对多的电能传输方式，均匀分布在电轨上的多台运输设备300同时工作时，改变电轨上运输设备300的数量时，其余运输设备300不会受到影响，在负载800不变的情况下仍然能够以恒压恒功率工作，装置无需闭环也能稳定工作，减少了***的复杂程度；
④LCCL谐振网络能实现开关管零电压开通和关断，减少了发射端的损耗，进而提高传输效率，传统沿导轨500运输设备300的供电装置的效率只有60％～70％，本装置可高达80％。
本申请中还提供了一种基于LCCL的非接触式电轨***的实施例，基于LCCL的非接触式电轨***，包括前述的基于LCCL的非接触式电轨装置实施例中的任意一种基于LCCL的非接触式电轨装置。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，包括：市电电源、具有功率全桥LCCL谐振电路的电能转换器、发射线圈、多个运输设备；
所述运输设备设置有接收线圈、能量变换模块和负载；
所述能量变换模块包括LC谐振网络和输出整流电路；
所述电能转换器与所述市电电源电连接；
所述发射线圈嵌入传输导轨中，且与所述电能转换器电连接；
所述发射线圈的体积与所述多个接收线圈的体积匹配；
所述负载、所述输出整流电路、所述LC谐振网络和所述接收线圈依次电连接；
所述多个运输设备的所述接收线圈均匀分布在所述发射线圈的上方，且位于所述发射线圈产生的高频磁场内。
2.根据权利要求1所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述电能转换器包括：依次电连接的有源功率因数校正电路、所述功率全桥LCCL谐振电路和DSP控制器。
3.根据权利要求2所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述功率全桥LCCL谐振电路包括功率全桥逆变电路和LCCL谐振网络。
4.根据权利要求3所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述功率全桥逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一反馈二极管、第二反馈二极管、第三反馈二极管和第四反馈二极管；
所述第一反馈二极管与所述第一开关管的集电极、发射极并联；
所述第二反馈二极管与所述第二开关管的集电极、发射极并联；
所述第三反馈二极管与所述第三开关管的集电极、发射极并联；
所述第四反馈二极管与所述第四开关管的集电极、发射极并联。
5.根据权利要求3所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述LCCL谐振网络包括：串联谐振电感Ls、并联谐振电容Cp、串联谐振电容Cs和发射线圈电感Lt；
所述串联谐振电感Ls的一端与所述功率全桥逆变电路的一个输出端连接；
所述串联谐振电感Ls的另一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；
所述并联谐振电容Cp的另一端与所述功率全桥逆变电路的另一个输出端连接；
所述发射线圈电感Lt的一端与所述并联谐振电容Cp的一端连接；
所述发射线圈电感Lt的另一端与串联谐振电容Cs的一端连接；
所述串联谐振电容Cs的另一端与并联谐振电容Cp的另一端连接。
6.根据权利要求5所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述LCCL谐振网络的参数关系表达式为：
f1＝f2，
其中，发射线圈电感Lt的电感量根据导轨大小确定，串联谐振电感Ls根据功率要求和发射线圈电感Lt确定，且Ls＝αLt，(0＜α＜1)，并联谐振电容Cp根据串联谐振电感Ls确定，且串联谐振电容Cs根据发射线圈电感Lt和并联谐振电容Cp确定，且
7.根据权利要求6所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述LC谐振网络包括接收线圈电感Lr和接收端串联谐振电容Cr；
所述接收线圈电感Lr的一端与所述接收端串联谐振电容Cr的一端连接；
所述接收线圈电感Lr的另一端与所述输出整流电路的一个输入端连接；
所述接收端串联谐振电容Cr的另一端与输出整流电路的另一个输入端连接；
所述LC谐振网络的参数关系表达式为：
fr＝f1＝f2。
8.根据权利要求7所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述发射线圈电流恒定，可对多个相同的运输设备进行恒功率电能传输，所述发射线圈的反射阻抗Zref与多个相同的运输设备的等效阻抗Zr以及发射线圈电流It满足的关系表达式为：
Lr＝Lr1＝…＝Lrn；
Cr＝Cr1＝…＝Crn；
RL＝RL1＝…＝RLn；
ω＝ωs＝ω1＝2πf1；
其中，Zr为接收端的等效阻抗，Zref为反射阻抗，Vinv为输入电压，Iinv为输入电流，It为发射线圈电流，n为运输设备的数量，Lr,Lr1…Lrn为每个运输设备的接收线圈电感，Cr,Cr1…Crn为每个运输设备的谐振电容，RL,RL1…RLn为每个运输设备的负载，M为线圈间的互感值。
9.根据权利要求1所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述输出整流电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；
所述第一整流二极管与所述第三整流二极管串联；
所述第二整流二极管与所述第四二极管串联后与所述第一整流二极管、所述第三整流二极管并联。
10.根据权利要求1所述的基于LCCL的非接触式电轨装置，其特征在于，所述输出整流电路还包括滤波电容C0；
所述滤波电容C0与所述第二整流二极管、所述第四二极管并联。
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