[發明專利]一種目標區域磁屏蔽方法及應用其的感應電能傳輸系統

有效

• 申請號: 201910045524.5
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109768628B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 麥瑞坤;許喬迪;何正友
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/70;H02M3/22
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛

本發明公開了一種目標區域磁屏蔽方法及應用其的感應電能傳輸系統，涉及感應電能傳輸系統磁屏蔽領域；其包括步驟1：根據感應電能傳輸系統設定屏蔽條件；步驟2：根據直流電壓U_in的值電池U_O的值計算高頻交流電流i₁的相量高頻交流電流i₂的相量和原邊線圈L₁和副邊線圈L₂產生的電流在屏蔽線圈L₃中產生的高頻交流電流i₃的相量步驟3：根據步驟1結果定義目標區域Q內任意點的磁感應強度B_i，并計算目標區域Q內所有點的磁感應強度平方和A_S；步驟4：將步驟3的A_S對屏蔽線圈L₃中增設的補償電容C₃的電容值的導數置為零，求解補償電容值本發明定量計算無源屏蔽線圈的補償電容，將目標區域的磁感應強度優化為最低，即實現目標區域的最優屏蔽效果。

技術領域

本發明涉及感應電能傳輸系統磁屏蔽領域，尤其是一種目標區域磁屏蔽方法及應用其的感應電能傳輸系統。

背景技術

利用空氣中高頻電磁場實現電能無線傳輸的感應電能傳輸系統克服了依靠電纜作為媒介的有線電能傳輸存在的滑動磨損、導線裸露、導線老化和接觸火花等問題，因其環保、安全、方便等優點廣泛地應用于諸如電動牙刷、手機和電動汽車等產品中。

感應電能傳輸系統在周圍空間中不可避免的產生漏磁，不僅對置身其中的人體造成危害，而且對周圍的設備造成不同程度的干擾。為了應對這一潛在的安全隱患，研究者們提出了許多相應的磁屏蔽方法，常見的方法有加入鐵磁性材料和金屬導體，前者會顯著增加系統成本，后者會較大程度上降低系統效率。

為克服上述兩種方法的缺點，研究者們還提出了在系統外部放置有源屏蔽線圈和無源屏蔽線圈的磁屏蔽方法，其原理都是通過產生與原磁場方向相反的抵消磁場來降低漏磁。相比于放置有源屏蔽線圈來說，放置無源屏蔽線圈能降低成本，減輕裝置重量，更具有經濟性和實用性。

感應電能傳輸系統的漏磁在無源屏蔽線圈中產生屏蔽電流，屏蔽電流的大小關系著目標區域的屏蔽效果，為有效的調節屏蔽電流，加入補償電容，補償過少不能有效的降低漏磁，補償過多反而會增強漏磁，現有的技術沒有對補償電容與目標區域的屏蔽效果建立計算模型，無法在目標區域取得最優屏蔽效果時定量的確定補償電容，因此在無源屏蔽線圈的基礎上，如何設計補償電容達到目標區域最優屏蔽效果有著巨大的應用潛力。

發明內容

本發明的目的在于：本發明提供了一種目標區域磁屏蔽方法及應用其的感應電能傳輸系統，解決現有技術未對補償電容與目標區域的屏蔽效果建立計算模型，無法在目標區域取得最優屏蔽效果時定量地確定補償電容的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種目標區域磁屏蔽方法，包括如下步驟：

步驟1：根據感應電能傳輸系統設定屏蔽條件；

步驟2：根據屏蔽條件和感應電能傳輸系統的直流電壓U_in的值電池U_O的電壓值計算流過原邊線圈L₁的高頻交流電流i₁的相量流過副邊線圈L₂高頻交流電流i₂的相量和原邊線圈L₁和副邊線圈L₂產生的電流通過電磁耦合在系統外設置的屏蔽線圈L₃中產生的高頻交流電流i₃的相量

步驟3：根據步驟1結果定義目標區域Q內任意點的磁感應強度B_i，并計算目標區域Q內所有點的磁感應強度平方和A_S；

步驟4：將步驟2的A_S對屏蔽線圈L₃中增設的補償電容C₃的電容值的導數置為零，求解補償電容值完成磁屏蔽優化。