[發明專利]一種非對稱四線圈諧振器以及具有非對稱四線圈諧振器的無線電能傳輸系統

在審

• 申請號: 201911135485.4
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110896249A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 王文彬;蒙天騏;陳琛;熊健豪;周求寬;王華云
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/50;H02J50/70;H01F38/14;H01F27/28;B60L53/12
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務所(普通合伙) 36136
• 代理人: 范鑫鑫

本發明公開了一種非對稱四線圈諧振器，包括初級側和次級側，初級側包括一個發射線圈和兩個中繼線圈，其在同一平面上；次級側是一個負載線圈用作接收線圈。本發明還公開了一種具有非對稱四線圈諧振器的無線電能傳輸系統，包括非對稱四線圈諧振器、高頻大功率逆變電源、逆變電路、整流電路以及負載，非對稱四線圈諧振器主要由發射線圈、接收線圈、兩個中繼線圈組成，其中發射線圈和兩個中繼線圈在同一平面上作為初級側，次級側是一個負載線圈用作接收線圈，高頻大功率逆變電源、逆變電路位于初級側，整流電路以及負載位于在次級側。非對稱將兩個中繼線圈靠近源線圈，相比對稱四線圈傳輸，非對稱耦合模型可將兩中繼線圈電路模型化到初次側，進一步提高原邊的等效電感值來降低初次側的電流值，從而提高傳輸效率。

技術領域

本發明涉及一種非對稱四線圈諧振器。

本發明涉及一種無線電能傳輸系統，具體涉及一種具有非對稱四線圈諧振器的無線電能傳輸系統。

背景技術

近年來，隨著電動汽車的快速發展，很多關鍵問題需要得到解決，其中電動汽車的充電技術研究就是一大熱點和難點。傳統的充電方案是接觸式充電的方式，即利用充電插座從電網獲得能量，利用電力變換的方式，將電網的電能通過電力變換器傳遞給蓄電池。與接觸式充電方式相比，無線電能傳輸技術又稱為非接觸電能傳輸就具有很大優勢，它是利用電磁場或電磁波進行能量傳遞，擺脫了傳統電纜，實現了完全的電氣隔離，充電通用性更好，因此得到了國內外機構和學者的廣泛關注，也取得了十分顯著的成效。

然而無線輸電能否替代傳統的有線輸電而成為一個通用技術，其最為關鍵的影響因素之一就是傳輸效率，現有的無線輸電由于傳輸效率低下，一直無法推廣使用。

發明內容

為解決無線輸電傳輸效率低下的問題，本發明提供一種非對稱四線圈諧振器以及具有非對稱四線圈諧振器的無線電能傳輸系統，有效提高傳輸效率。

本發明提供如下技術方案：

一種非對稱四線圈諧振器，包括初級側和次級側，初級側包括一個發射線圈和兩個中繼線圈，其在同一平面上；次級側是一個負載線圈用作接收線圈。

一種具有非對稱四線圈諧振器的無線電能傳輸系統，包括非對稱四線圈諧振器、高頻大功率逆變電源、逆變電路、整流電路以及負載，非對稱四線圈諧振器主要由發射線圈、接收線圈、兩個中繼線圈組成，其中發射線圈和兩個中繼線圈在同一平面上作為初級側，次級側是一個負載線圈用作接收線圈，高頻大功率逆變電源、逆變電路位于初級側，整流電路以及負載位于在次級側。

進一步的，在初級側包括直流電源V_in、全橋逆變電路Q₁-Q₄、發射線圈的自感L_Ikp、諧振電容C₁以及收發線圈的互感L_m，在次級側包括接收線圈的自感L_Iks、諧振電容C₂、全波橋式整流電路D₁-D₄和負載電阻R₀，初級側還包括兩個中繼線圈的諧振電容C₃、C₄及其自感L_Ikt、L_Ikq。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明的非對稱四線圈諧振器，其初級側包括一個發射線圈(源線圈)和兩個中繼線圈，其在同一平面上；次級側是一個負載線圈用作接收線圈；

從電磁場角度講，中繼線圈和發射線圈在一個平面上會使中繼線圈感應出方向相同的電流，從而增強了工作區域的磁場，提升其抗偏移能力。

相比于二線圈結構的無線電能傳輸系統，相同的傳輸距離和線圈尺寸下具有提高其傳輸效率；在耦合系數較低的中遠距離情況下，仍能獲得較高的傳輸效率且提升抗偏移能力。