[實用新型]一種多米諾骨牌結構的多負載無線電能傳輸系統

有效

• 申請號: 202022655712.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN214255867U
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張波;孫淑彬;屈羽虎;方亮;李敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本實用新型公開了一種多米諾骨牌結構的多負載無線電能傳輸系統，包括一個發射單元、M+1個中繼單元、M個接收?發射單元、以及一個接收單元；各個單元按照發射單元在最前，接收單元在最后，中間為中繼單元、接收?發射單元依次重復排列并以中繼單元收尾；相鄰單元之間通過松耦合變壓器中發射、接收線圈之間的電磁耦合來依次進行電能的無線傳輸。該系統采用若干個中繼單元充當高階補償網絡，實現了各個負載兩端的輸出電壓與本身負載或其余負載無關，而只取決于相鄰兩個松耦合變壓器中發射、接收圈之間的互感的比值。因此，本實用新型系統具有設計更加自由、控制更加簡單、環境適應性更強、成本更低等優勢。

技術領域

本實用新型涉及多負載無線電能傳輸或多負載無線輸電的技術領域，尤其是指一種多米諾骨牌結構的多負載無線電能傳輸系統。

背景技術

近十年來，基于電磁諧振式耦合或電磁感應式耦合的無線輸電技術取得了長足的發展。無線輸電技術除了能免除導線的羈絆，為客戶帶來便捷生活，還有望為多個接收負載提供電能，這既節省空間又降低材料成本。在傳統的多負載無線輸電系統中，通常利用一個高頻逆變器給發射端諧振腔供電，發射線圈產生一個高頻交變磁場并耦合到多個接收線圈，接收線圈中的磁能轉化為電能后經過整流，為多個負載供電。然而，負載經常處于變化狀態，某一個負載的變化會導致自身兩端輸出電壓以及其余負載兩端輸出電壓的劇烈變化，通常會在整流級后增加穩壓模塊或者實時調節系統工作角頻率來控制最終輸出電壓的穩定，不幸的是，這些措施會造成系統材料成本的提升和控制流程的復雜化，同時還導致了系統穩定性和整體效率的下降。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提出了一種多米諾骨牌結構的多負載無線電能傳輸系統，只有一個供電電源，便能給多個負載提供電能的無線傳輸，且不同負載之間互不干擾，簡化系統控制流程，降低系統設計成本和制造成本。

為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為：一種多米諾骨牌結構的多負載無線電能傳輸系統，所述系統包括1個發射單元、M+1個中繼單元、M個接收-發射單元和1個接收單元；所有單元的排列順序為發射單元、第1個中繼單元、第1個接收-發射單元、第2個中繼單元、第2個接收-發射單元、以此類推，直至第M個中繼單元、第M個接收-發射單元，最后分別為第N個中繼單元和接收單元，其中，M＝1、2、……、N-1；

所述發射單元由1個交流電壓源、1個發射補償電容和1個發射線圈依次串聯而成，所述交流電壓源的工作角頻率為ω，基波有效值為U₀；每一個中繼單元均由1個中繼接收線圈、1個中繼補償電容和1個中繼發射線圈依次串聯而成；每一個接收-發射單元的組成均為：1個接收線圈和1個接收補償電容串聯構成一個諧振腔，1個發射線圈和1個發射補償電容串聯構成另一個諧振腔，兩個諧振腔分別并聯于相應的接收負載兩端；所述接收單元由1個接收線圈、1個接收補償電容和相應的接收負載依次串聯而成；

所述發射單元的發射線圈和第1個中繼單元的中繼接收線圈通過電磁耦合構成第1個松耦合變壓器；第1個到第N個中繼單元以及第1個到第M個接收-發射單元之間的連接關系為：第j個中繼單元的中繼發射線圈與第j個接收-發射單元的接收線圈通過電磁耦合構成第2×j個松耦合變壓器，第j個接收-發射單元的發射線圈與第j+1個中繼單元的中繼接收線圈通過電磁耦合構成第2×j+1個松耦合變壓器，其中j＝1、2、……、M；最后，第N個中繼單元的中繼發射線圈和接收單元的接收線圈通過電磁耦合構成第2×N個松耦合變壓器；所述系統依次通過第1個到第2×N個松耦合變壓器來進行電能的無線傳輸。