[發(fā)明專利]一種無線電能傳輸方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810319138.6
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108683266B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李開宇;李磊;王平;楊德華;劉佳琪
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種無線電能傳輸方法，其特征在于包括：

(1)繞制同心圓結(jié)構(gòu)的發(fā)射線圈和防頻率分裂調(diào)諧線圈以及共振線圈和接收線圈，其中共振線圈至少兩個，并且防頻率分裂調(diào)諧線圈的直徑大于發(fā)射線圈的直徑，并將所有線圈固定；

(2)將用于產(chǎn)生并聯(lián)諧振的高頻激勵電源、發(fā)射線圈和諧振電容并聯(lián)連接，將用于產(chǎn)生串聯(lián)諧振的防頻率分裂調(diào)諧線圈、所有共振線圈以及接收線圈與電容串聯(lián)連接；

(3)調(diào)節(jié)發(fā)射線圈端的發(fā)射線圈和防頻率分裂調(diào)諧線圈的感值、與發(fā)射線圈并聯(lián)的電容容值以及與防頻率分裂調(diào)諧線圈串聯(lián)的電容容值至沒有接收端時發(fā)射線圈端處于并聯(lián)諧振狀態(tài)；

(4)將用于近場耦合的發(fā)射線圈和防頻率分裂調(diào)諧線圈置于同平面；按照預(yù)定條件調(diào)節(jié)發(fā)射線圈與第一個共振線圈的間距D1以及第二個共振線圈與接收線圈的間距D2至兩個共振線圈在無線電能傳輸時處于共振磁耦合狀態(tài)；

(5)接通高頻激勵電源和發(fā)射線圈，微調(diào)并聯(lián)的諧振電容至高頻激勵電源的輸出電流最小時調(diào)諧完成；

(6)測試接收線圈是否接收到能量，

若未接收到能量，測量高頻激勵電源的輸出是否正常，測量共振線圈諧振頻率是否和發(fā)射頻率相同；

若接收到能量，改變負(fù)載的大小，測量高頻激勵電源的輸出電流是否通過接收負(fù)載的電流變化而同向變化，如果相同，則無線電能傳輸系統(tǒng)工作正常。

2.如權(quán)利要求1所述的一種無線電能傳輸方法，其特征在于：

步驟(3)中所述沒有接收端時發(fā)射線圈端處于并聯(lián)諧振狀態(tài)需滿足以下公式：

式1中f₀為高頻驅(qū)動電源的交變頻率，R為發(fā)射線圈的等效內(nèi)阻，C1為與發(fā)射線圈并聯(lián)的電容容值，L_m為防頻率分裂調(diào)諧線圈與發(fā)射線圈近場耦合后的等效電感值。

3.如權(quán)利要求2所述的一種無線電能傳輸方法，其特征在于：

式1中的防頻率分裂調(diào)諧線圈與發(fā)射線圈近場耦合后的等效電感值L_m滿足以下關(guān)系式：

式2中ω為高頻驅(qū)動電源的角頻率，M為兩線圈之間的互感系數(shù)，L1為發(fā)射線圈的電感值，L2為防頻率分裂調(diào)諧線圈的電感值，C2為與防頻率分裂調(diào)諧線圈串聯(lián)的電容容值。

4.如權(quán)利要求1～3任意一項權(quán)利要求所述的一種無線電能傳輸方法，其特征在于：所述預(yù)定條件為D1的長度與防頻率分裂調(diào)諧線圈的直徑相同，D2的長度為共振線圈的直徑長度。

5.一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括高頻激勵電源,其特征在于，包括發(fā)射線圈L1、防頻率分裂調(diào)諧線圈L2、至少兩個共振線圈L3、L4以及諧振電容，其中高頻激勵電源與發(fā)射線圈L1以及諧振電容C1處于并聯(lián)結(jié)構(gòu)；防頻率分裂調(diào)諧線圈L2與發(fā)射線圈L1處于同平面同時防頻率分裂調(diào)諧線圈L2的直徑大于發(fā)射線圈L1的直徑,防頻率分裂調(diào)諧線圈、所有共振線圈以及接收線圈均與電容串聯(lián)。

6.如權(quán)利要求5所述的無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射線圈L1、防頻率分裂調(diào)諧線圈L2、與發(fā)射線圈并聯(lián)的電容C1、與防頻率分裂調(diào)諧線圈串聯(lián)的電容C2滿足以下公式：

式1中f₀為高頻驅(qū)動電源的交變頻率，R為發(fā)射線圈的等效內(nèi)阻，C1為與發(fā)射線圈并聯(lián)的電容容值，L_m為防頻率分裂調(diào)諧線圈與發(fā)射線圈近場耦合后的等效電感值；

其中防頻率分裂調(diào)諧線圈與發(fā)射線圈近場耦合后的等效電感值L_m滿足以下關(guān)系式：

式2中ω為高頻驅(qū)動電源的角頻率，M為兩線圈之間的互感系數(shù)，L1為發(fā)射線圈的電感值，L2為防頻率分裂調(diào)諧線圈的電感值，C2為與防頻率分裂調(diào)諧線圈串聯(lián)的電容容值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，第一個共振線圈與發(fā)射線圈距離與防頻率分裂調(diào)諧線圈的直徑相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，第二個共振線圈與接收線圈的距離與共振線圈的直徑相同。