[發(fā)明專利]采用補(bǔ)償電感傳遞信號的ECPT系統(tǒng)及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810389438.1
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108832724B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智慧;卿曉東;蘇玉剛;葉兆虹;朱婉婷
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 重慶敏創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

1.一種采用補(bǔ)償電感傳遞信號的ECPT系統(tǒng)，包括用于實(shí)現(xiàn)電能無線傳輸?shù)碾妶鲴詈蠙C(jī)構(gòu)，其特征在于：在所述電場耦合機(jī)構(gòu)的原邊電路中設(shè)置有補(bǔ)償電感L_s1和補(bǔ)償電感L_s3，在所述電場耦合機(jī)構(gòu)的副邊電路中設(shè)置有補(bǔ)償電感L_s2，補(bǔ)償電感L_s1，L_s2和L_s3共同補(bǔ)償電場耦合機(jī)構(gòu)的容抗，補(bǔ)償電感L_s1和補(bǔ)償電感L_s2相互耦合構(gòu)成信號傳輸通道實(shí)現(xiàn)原、副邊之間的無線信號傳輸；

原、副邊的補(bǔ)償電感與耦合機(jī)構(gòu)構(gòu)成的等效電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路；

在原邊設(shè)置信號調(diào)制電路，該信號調(diào)制電路的輸出端經(jīng)過補(bǔ)償電容C_g1與所述補(bǔ)償電感L_s1相連，在副邊設(shè)置有補(bǔ)償電容C_g2、信號檢測電阻R_b、帶通濾波器以及信號解調(diào)電路，所述補(bǔ)償電感L_s2與補(bǔ)償電容C_g2和檢測電阻R_b相連，所述信號檢測電阻R_b采集的信號經(jīng)過帶通濾波器濾除雜波后再送入所述信號解調(diào)電路中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用補(bǔ)償電感傳遞信號的ECPT系統(tǒng)，其特征在于：原邊電路中設(shè)置有直流電源和高頻逆變電路，副邊電路中設(shè)置有整流濾波器和負(fù)載。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用補(bǔ)償電感傳遞信號的ECPT系統(tǒng)，其特征在于：所述補(bǔ)償電感L_s1和補(bǔ)償電感L_s2是由勵(lì)磁線按照平面線圈繞制而成。

4.一種采用補(bǔ)償電感傳遞信號的ECPT系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行：

S1：根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用需求確定系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和部分參數(shù)，包括：

(1)原邊設(shè)置有直流電源和高頻逆變電路，確定直流電源電壓E_dc，調(diào)制載波幅值u_s和高頻交流電壓頻率f_p；

(2)電場耦合機(jī)構(gòu)由兩對耦合極板構(gòu)成，確定其等效電容為C_s1和C_s2；

(3)在電場耦合機(jī)構(gòu)的原邊電路中設(shè)置有補(bǔ)償電感L_s1和補(bǔ)償電感L_s3，在電場耦合機(jī)構(gòu)的副邊電路中設(shè)置有補(bǔ)償電感L_s2，補(bǔ)償電感L_s1、L_s2和L_s3與電場耦合機(jī)構(gòu)的等效耦合電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，在補(bǔ)償電感L_s1上連接有補(bǔ)償電容C_g1，在補(bǔ)償電感L_s2上連接有補(bǔ)償電容C_g2；

(4)確定等效負(fù)載R_e，信號檢測電阻R_b，電能增益閾值G_pp*以及信號串?dāng)_閾值G_ps*；

S2：根據(jù)ECPT系統(tǒng)電能傳輸通道的諧振條件確定補(bǔ)償電感的總電感值L_s1+L_s2+L_s3；

S3：根據(jù)k的取值范圍設(shè)定k的初始值，使其滿足L_s3＝kL_s1＝kL_s2；

S4：根據(jù)系統(tǒng)電能增益需大于閾值G_pp*、信號串?dāng)_需小于閾值G_ps*和λ的取值范圍，求解頻率比λ和耦合系數(shù)α，其中λ為信號工作角頻率和電能工作角頻率的比值，耦合系數(shù)M為補(bǔ)償電感L_s1和補(bǔ)償電感L_s2之間的互感值；

S5：根據(jù)λ確定信號工作頻率f_s以及補(bǔ)償電容C_g1和補(bǔ)償電容C_g2的電容值；

S6:根據(jù)公式計(jì)算信號和串?dāng)_之比β；

其中，Gss為沒有電能串?dāng)_時(shí)的信號通道增益，Gps為信號串?dāng)_值，|u_s|為調(diào)制載波幅值，|u_p|為逆變器輸出的等效交流電源電壓的幅值；

S7：判斷信號和串?dāng)_之比β是否大于能夠正確有效解調(diào)的最小信號和串?dāng)_之比β*，若ββ*時(shí)，則重新修改電感比值k，直到能夠滿足信號解調(diào)條件；若滿足限定條件，則給出系統(tǒng)最終參數(shù)。