[實用新型]基于PT對稱原理的多接收線圈并聯(lián)供電的無線供電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920970198.4
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN210273614U
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 張波;吳理豪;江彥偉
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州匯力威無線供電技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產(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PT對稱原理的多接收線圈并聯(lián)供電的無線供電系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置和接收裝置；發(fā)射裝置包括負電阻和發(fā)射模塊，負電阻和發(fā)射模塊串聯(lián)連接，為系統(tǒng)提供能量，發(fā)射模塊由串聯(lián)連接的發(fā)射線圈、發(fā)射端諧振電容和發(fā)射線圈等效內(nèi)阻組成；接收裝置包括n個接收模塊和負載，n個接收模塊和負載并聯(lián)連接，且每個接收模塊均由串聯(lián)連接的接收線圈、接收端諧振電容和接收線圈等效內(nèi)阻組成。本實用新型在宇稱?時間對稱區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)了恒定的傳輸效率和輸出功率，且相比于基于宇稱?時間對稱原理的單接收線圈的系統(tǒng)，有效提高了系統(tǒng)的傳輸效率，降低了流過發(fā)射線圈和接收線圈的電流值，對于大功率的應用場合，具有顯著優(yōu)勢。

技術(shù)領域

本實用新型涉及無線電能傳輸或無線輸電的技術(shù)領域，尤其是指一種基于PT對稱原理的多接收線圈并聯(lián)供電的無線供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線電能傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer,WPT)，相比于傳統(tǒng)的導線供電方式無電氣連接，具有靈活便捷、安全可靠等優(yōu)點。現(xiàn)有無線電能傳輸技術(shù)主要是基于電磁感應和磁共振原理，部分研究成果已應用于電子消費產(chǎn)品、植入式醫(yī)療設備、電動汽車充電等領域。但感應式無線電能傳輸技術(shù)傳輸距離短、效率低，磁共振無線電能傳輸技術(shù)存在頻率分裂、諧振頻率高、輸出功率小、近距離甚至無法輸出功率等問題。兩者存在的瓶頸問題尚未解決，極大的限制了無線電能傳輸技術(shù)的實際應用。

1998年華盛頓大學的Bender.C.M教授創(chuàng)立了宇稱-時間(PT)對稱量子理論，該理論已被成功應用到光學、材料學等多個領域。近年來，研究學者將宇稱-時間(PT)對稱量子理論應用于無線電能傳輸領域，展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢，但傳統(tǒng)的基于宇稱-時間對稱原理的單接收線圈系統(tǒng)的傳輸效率并未達到最優(yōu)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于PT對稱原理的多接收線圈并聯(lián)供電的無線供電系統(tǒng)，在宇稱-時間對稱區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)了恒定的傳輸效率和輸出功率。同時相比于基于宇稱-時間對稱原理的單接收線圈的系統(tǒng)，本實用新型有效提高了系統(tǒng)的傳輸效率，降低了流過發(fā)射線圈和接收線圈的電流值，對于大功率的應用場合，具有顯著優(yōu)勢。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案為：基于PT對稱原理的多接收線圈并聯(lián)供電的無線供電系統(tǒng)，所述無線供電系統(tǒng)包括發(fā)射裝置和接收裝置；所述發(fā)射裝置包括負電阻和發(fā)射模塊，所述負電阻和發(fā)射模塊串聯(lián)連接，為系統(tǒng)提供能量，所述發(fā)射模塊由串聯(lián)連接的發(fā)射線圈、發(fā)射端諧振電容和發(fā)射線圈等效內(nèi)阻組成；所述接收裝置包括n個接收模塊和負載，所述n個接收模塊和負載并聯(lián)連接，且每個接收模塊均由串聯(lián)連接的接收線圈、接收端諧振電容和接收線圈等效內(nèi)阻組成。

進一步，所述n個接收模塊的接收線圈參數(shù)對稱且與發(fā)射線圈之間的耦合程度相同，同時該n個接收模塊的接收線圈相互之間完全解耦，即滿足：

其中，和分別表示第i個接收線圈的電感值、等效內(nèi)阻值以及與發(fā)射線圈之間的互感值，i＝1,2,3…n；表示第i個接收線圈和第j個接收線圈之間的互感值，i＝1,2,3…n,j＝1,2,3…n且i≠j，表示發(fā)射線圈與第i個接收線圈之間的互感值。

進一步，所述無線供電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行滿足宇稱-時間對稱條件：

其中，表示發(fā)射線圈回路的固有頻率，表示各個接收線圈回路的固有頻率，L_P為發(fā)射線圈的電感值，L_S為各個接收線圈的電感值，即C_P為發(fā)射端諧振電容值，C_S為各個接收端諧振電容值，即-R_N為負電阻阻值，R_L為負載電阻值；R_p為發(fā)射線圈等效內(nèi)阻值，R_S為各個接收線圈等效內(nèi)阻值，即為發(fā)射線圈和各個接收線圈之間的互感系數(shù)，M_PS為發(fā)射線圈與各個接收線圈之間的互感值，即