[發明專利]大功率無線供電耦合機構及其參數設計方法

有效

• 申請號: 202010646713.0
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111756121B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 凌榮光;王漢豐;劉羽;鐘永頡;吳剛;卓璐珊;許巍;聞銘;馮天旭;何磊杰;沈寅星;王智慧;唐春森;左志平
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司寧波供電公司;國網浙江寧波市奉化區供電有限公司;重慶大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J50/70;H01F38/14;H02J7/02
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

1.一種大功率無線供電耦合機構的參數設計方法，其特征在于：

所述大功率無線供電耦合機構包括發射端和接收端，所述發射端包括第一DD型線圈和第二DD型線圈，且二者相互重疊正交設置；所述接收端包括第三DD型線圈和第四DD型線圈，且二者相互重疊正交設置，在所述發射端設置有第一屏蔽鋁板和第一鐵氧體磁芯，在所述接收端設置有第二屏蔽鋁板和第二鐵氧體磁芯；

所述第一屏蔽鋁板、所述第一鐵氧體磁芯、所述第一DD型線圈和所述第二DD型線圈在所述發射端由下往上依次設置；

所述第二屏蔽鋁板、所述第二鐵氧體磁芯、所述第四DD型線圈和所述第三DD型線圈在所述接收端由上往下依次設置；

所述大功率無線供電耦合機構的參數設計方法按照以下步驟進行：

S1：根據需求確定目標輸出功率P_or、負載工作電流I_o、負載電阻R_L、直流輸入電壓E_dc、系統工作頻率f、線圈最大邊長l_cmax和傳輸距離d；

S2：根據目標輸出功率P_or暫定線圈線徑d_w和對應的耐流值I_max；

S3：根據線圈耐流值I_max計算原邊濾波電感值L_fp并判斷其是否在預設范圍內；如果計算所得原邊濾波電感值L_fp低于預設的最小值，則通過減小線圈線徑d_w來調整；如果計算所得原邊濾波電感值L_fp高于預設的最大值，則通過增大線圈線徑d_w來調整；直至滿足預設范圍后進入步驟S4；

S4：設定線圈的邊長l_c初始值為最小邊長值l_cmin；

S5：判斷線圈的邊長l_c是否小于線圈最大邊長l_cmax；如果是，則根據當前邊長下等效耦合系數與匝數的關系確定線圈最佳匝數N，然后進入步驟S6；否則，系統參數設計不合理，進入步驟S10；

S6：根據當前邊長下等效耦合系數與磁占比的關系確定最佳磁芯邊長l_fe；

S7：通過計算仿真得出兩兩線圈之間的各個互感值；

S8：根據各個互感值和線圈的耐流值I_max計算副邊濾波電感L_fs并判斷其是否在預設范圍內；如果計算所得副邊濾波電感值L_fs低于預設的最小值，則通過增大小線圈邊長l_c并返回步驟S5進行參數調整；如果計算所得副邊濾波電感值L_fs高于預設的最大值，則通過減小線圈邊長l_c并返回步驟S5進行參數調整；直至滿足預設范圍后進入步驟S9；

S9：根據當前所得參數計算輸出功率P_o并判斷是否滿足目標輸出功率P_or或是否在目標輸出功率P_or預定范圍內，如果計算所得副邊濾波電感值L_fs低于預設的最小值，則通過增大小線圈邊長l_c并返回步驟S5進行參數調整；如果計算所得副邊濾波電感值L_fs高于預設的最大值，則通過減小線圈邊長l_c并返回步驟S5進行參數調整；如果滿足目標輸出功率P_or，則給出確定的系統參數；

S10：系統參數設計合理，結束設計；或者系統參數設計不合理，結束設計。

2.根據權利要求1所述的大功率無線供電耦合機構的參數設計方法，其特征在于：步驟S6中所述的磁占比定義為磁芯的邊長l_fe與線圈的邊長l_c之比。

3.根據權利要求1所述的大功率無線供電耦合機構的參數設計方法，其特征在于：所述第一屏蔽鋁板和所述第二屏蔽鋁板均為正方形，且長度與線圈邊長l_c相同，厚度取4～6mm。

4.根據權利要求1所述的大功率無線供電耦合機構的參數設計方法，其特征在于：所述第一鐵氧體磁芯和所述第二鐵氧體磁芯的厚度預設為8～12mm。