[實用新型]基于反饋諧振式電源的串聯(lián)-并聯(lián)型無線電能傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721300397.1
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN207835166U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張波;韓沖;疏許健;江彥偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本實用新型公開了一種基于反饋諧振式電源的串聯(lián)?并聯(lián)型無線電能傳輸系統(tǒng)，包括反饋諧振式電源、原邊諧振器、副邊諧振器和負(fù)載；反饋諧振式電源與原邊諧振器相連，其工作頻率為系統(tǒng)的本征頻率，由系統(tǒng)參數(shù)決定；原邊諧振器包括串聯(lián)連接的原邊發(fā)射線圈和原邊電容，原邊電感線圈具有原邊線圈內(nèi)阻；副邊諧振器包括并聯(lián)連接的副邊接收線圈和副邊電容，副邊電感線圈具有副邊線圈內(nèi)阻。本實用新型利用反饋諧振式電源對系統(tǒng)進(jìn)行供電，使系統(tǒng)工作在本征頻率下。當(dāng)傳輸距離和負(fù)載發(fā)生變化時，系統(tǒng)的頻率會自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定的傳輸距離內(nèi)實現(xiàn)恒定高水平的傳輸效率，實現(xiàn)了穩(wěn)定的無線電能傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及無線電能傳輸或無線輸電技術(shù)的領(lǐng)域，尤其是指一種基于反饋諧振式電源的串聯(lián)-并聯(lián)型無線電能傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線電能傳輸技術(shù)可以實現(xiàn)電源與用電設(shè)備之間的完全電氣隔離，具有安全、可靠、靈活的優(yōu)點。早在19世紀(jì)末，尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)利用無線電能傳輸原理，在沒有任何導(dǎo)線連接的情況下點亮了一盞燈泡。基于磁耦合諧振式的無線電能傳輸是MIT的學(xué)者在無線電能傳輸領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展，自2007年被公開發(fā)表以來在無線電能傳輸領(lǐng)域引起了非常大的反響，越來越多的學(xué)者加入到無線電能傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)中來。

目前的無線電能傳輸系統(tǒng)根據(jù)耦合的強弱可以分為兩類。當(dāng)原邊諧振器和副邊諧振器間為弱耦合時，通常采用固定頻率的諧振式無線輸電方式。其中，原、副邊諧振器的固有頻率相等，并且為系統(tǒng)的工作頻率。諧振式無線輸電可以傳輸更遠(yuǎn)的距離，但是傳輸效率隨著距離的增加大幅降低，為了保持穩(wěn)定電能傳輸，需要在接收端增加阻抗變換環(huán)節(jié)。當(dāng)原邊諧振器和副邊諧振器為強耦合時，通常采用頻率跟蹤式無線輸電方式。頻率跟蹤式無線輸電同樣要求原、副邊諧振器的固有頻率相等，然而在固有頻率處系統(tǒng)的功率隨著互感強度的增加大幅降低。系統(tǒng)的最大功率對應(yīng)的頻率也隨著耦合系數(shù)和負(fù)載的變化而變化。為此需要對最大功率對應(yīng)的頻率點進(jìn)行跟蹤。目前頻率跟蹤的算法主要有三種類型：MPPT，追蹤原邊電壓、電流零相位點，追蹤原邊電壓和副邊電流零相位點。在實現(xiàn)方案中，頻率跟蹤通常需要外加鎖相環(huán)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

反饋諧振式系統(tǒng)的工作頻率由系統(tǒng)參數(shù)值所決定的，是系統(tǒng)的固有特征，因此這一頻率稱為特征頻率，亦稱本征頻率。外加電源的反饋諧振式系統(tǒng)中，電源的工作頻率不是固定的，而是隨著系統(tǒng)參數(shù)的變化而保持工作在本征頻率。并且當(dāng)傳輸距離較近時，系統(tǒng)的傳輸效率在本征頻率下可以保持恒定。這些特征使得外加電源反饋諧振式無線輸電系統(tǒng)可以穩(wěn)定的進(jìn)行電能傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于反饋諧振式電源的串聯(lián)-并聯(lián)型無線電能傳輸系統(tǒng)，利用反饋諧振式電源對系統(tǒng)進(jìn)行供電，使系統(tǒng)工作在本征頻率下。當(dāng)傳輸距離和負(fù)載發(fā)生變化時，系統(tǒng)的頻率會自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定的傳輸距離內(nèi)實現(xiàn)恒定高水平的傳輸效率，實現(xiàn)了穩(wěn)定的無線電能傳輸。