[發明專利]一種無線電能傳輸系統及其效率優化方法

有效

• 申請號: 202011580023.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112865328B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 王義;楊中平;林飛;冀晨璐;張勁霄;高欣芳;冉安杰
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/70;H02J50/90
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種無線電能傳輸系統的效率優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、假設額定輸出功率為P_O-rated，無線電能傳輸系統按照輸出功率為P_O-rated/2分別設計復合型耦合線圈結構中的矩形線圈(1)和DD型線圈(2)，使矩形線圈(1)和DD型線圈(2)的最優工作點為P_O-rated/2，

S2、通過理論計算或者實際實驗測量分別得到子系統一在(0，P_O-rated/2)功率區間的輸入功率與輸出功率的對應關系f₁，子系統二在(0，P_O-rated/2)功率區間的輸入功率與輸出功率的對應關系f₂，定義子系統一的輸入功率P_in1＝f₁(P_O)，子系統二的輸入功率P_in2＝f₂(P_O)，P_O∈(0，P_O-rated/2)；當子系統一和子系統二同時供電時，無線電能傳輸系統的總輸出功率為2P_O，則總輸入功率為P_in＝P_in1+P_in2＝f₁(P_O)+f₂(P_O)；

當無線電能傳輸系統的輸出功率為P_O-rated/2時，若子系統一單獨工作，輸入功率為f₁(P_O-rated/2)；若子系統二單獨工作，輸入功率為f₂(P_O-rated/2)；若子系統一和子系統二同時參與供電，則輸入功率為f₁(P_O-rated/4)+f₂(P_O-rated/4)；

由于矩形線圈(1)與DD型線圈(2)的最優工作點為P_O-rated/2，當無線電能傳輸系統的輸出功率小于P_O-rated/2時，傳輸效率會下降，因此理論上，f₁(P_O-rated/2)，f₂(P_O-rated/2)，f₁(P_O-rated/4)+f₂(P_O-rated/4)三者中，f₁(P_O-rated/4)+f₂(P_O-rated/4)最大，輸出功率為P_O-rated/2，使用子系統一和子系統二同時供電的模式傳輸效率最低；

S3、比較f₁(P_O-rated/2)與f₂(P_O-rated/2)，其中取值大的數定義為P_max，取值小的數定義為P_min，P_max對應的子系統的輸出功率為P_O-rated/2時，該子系統傳輸效率較另一個子系統低，P_min對應的子系統傳輸效率高，當無線電能傳輸系統采用單個子系統供電狀態時使用傳輸效率高的子系統進行供電；

S4、則工作過程為：

無線電能傳輸系統運行時，首先令兩個子系統同時參與供電，檢測原邊電源側的輸入功率，根據輸入功率判斷無線電能傳輸系統的工作狀態，工作狀態分為兩種情況：

1)若原邊電源側的輸入功率大于f₁(P_O-rated/4)+f₂(P_O-rated/4)時，則說明無線電能傳輸系統的輸出功率大，判定子系統一和子系統二單獨工作時無法滿足需求功率，令子系統一和子系統二同時參與供電，且等比例分配輸出功率；

2)若原邊電源側的輸入功率小于等于f₁(P_O-rated/4)+f₂(P_O-rated/4)，則說明無線電能傳輸系統的輸出功率小，判定子系統一和子系統二單獨工作時足以滿足需求功率，令無線電能傳輸系統處于單個子系統供電模態，且令傳輸效率高的子系統工作；

若無線電能傳輸系統工作在單個子系統供電模態，當原邊電源側的輸入功率小于P_min，則令無線電能傳輸系統保持為單個子系統工作狀態；若原邊電源側的輸入功率大于等于P_min，則說明單個子系統工作時無法滿足需求功率，令子系統一和子系統二同時參與供電，且等比例分配輸出功率。