[發明專利]基于中繼線圈任意恒壓無線電能傳輸補償網絡及補償方法

在審

• 申請號: 202010051861.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111490604A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 陳慶彬;楊豐鋼;陳為
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/50
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于中繼線圈任意恒壓無線電能傳輸補償網絡，其特征在于，包括發射線圈回路、中繼線圈回路、接收線圈回路，所述發射線圈回路包括串聯連接的電壓源、發射線圈、發射線圈回路補償電容，所述中繼線圈回路包括串聯連接的中繼線圈、中繼線圈回路補償電容，所述接收線圈回路包括接收線圈、接收線圈回路串聯補償電容、接收線圈回路并聯補償電容、負載，所述接收線圈的一端經接收線圈回路串聯補償電容與接收線圈回路并聯補償電容的一端、負載的一端連接，接收線圈的另一端與接收線圈回路并聯補償電容的另一端、負載的另一端連接。

2.一種基于中繼線圈任意恒壓無線電能傳輸補償網絡，其特征在于，包括發射線圈回路、中繼線圈回路、接收線圈回路，所述發射線圈回路包括并聯連接的電流源、發射線圈補償電容、發射線圈，所述中繼線圈回路包括串聯連接的中繼線圈、中繼線圈回路補償電容，所述接收線圈回路包括串聯連接的接收線圈、接收線圈回路串聯補償電容、負載。

3.一種基于中繼線圈任意恒壓無線電能傳輸補償方法，其特征在于，在權利要求2的補償網絡基礎上，通過參數確定方法獲得不同等級的輸出恒壓特性，具體如下：

步驟A1：將三線圈互感模型等效為變壓器T模型，三線圈互感模型包括發射線圈回路、中繼線圈回路、接收線圈回路；

步驟A2：發射線圈回路補償電容C_s1與變壓器T模型里原邊的等效漏感L_pk串聯諧振，發射線圈回路的電壓源U_in通過變壓器放大n倍，施加在變壓器T模型副邊，n為變壓器T模型的等效變比，該變比不同于變壓器的物理匝比，理論上可以是任意值，包括實數和復數；

步驟A3：接收線圈回路補償電容C_s2與變壓器T模型里副邊的等效漏感L_sk串聯諧振，nU_in施加在位于接收線圈回路的負載上，實現恒壓輸出，參數確定如下：

其中L₁，L_r，L₂分別為發射線圈自感、中繼線圈自感與接收線圈自感，M_1r為發射線圈與中繼線圈之間的互感，M_r2為中繼線圈與接收線圈之間的互感，M₁₂為發射線圈與接收線圈之間的互感，C_r為中繼線圈回路補償電容，ω為系統工作角頻率；

步驟A4：根據輸出電流U_RL大小，即確定n的值，進一步確定所需的電容值，實現所需的電壓增益并且不受負載變化而變化；

當C_s1為無窮大時，即此時C_s1電容可以用短路線替代；

當C_s2為無窮大時，即此時C_s2電容可以用短路線替代。