[發(fā)明專利]一種磁耦合器系統(tǒng)及中繼線圈切換方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110103033.9
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112874330A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康錦萍;葛佳蔚;劉坤;程少宇;楊富堯;陳新;馮硯廳;劉洋;馬光;趙海森
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H02J50/10;H02J50/50
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種磁耦合器系統(tǒng)，其特征在于，包括：交流開關(guān)控制電路、補償電容和線圈；

所述線圈包括：原邊線圈、副邊線圈和中繼線圈；

所述補償電容包括：原邊補償電容和副邊補償電容；

所述原邊線圈與原邊補償電容連接，所述副邊線圈與副邊補償電容連接；

所述交流開關(guān)控制電路與原邊線圈、副邊線圈和中繼線圈均連接；

所述交流開關(guān)控制電路用于：通過其通斷，使得整個磁耦合系統(tǒng)處于兩線圈磁耦合器或者三線圈磁耦合器狀態(tài)運行；

所述兩線圈磁耦合器狀態(tài)為：原邊線圈和副邊線圈運行工作；

所述三線圈磁耦合器狀態(tài)為：原邊線圈、中繼線圈和副邊線圈均運行工作。

2.如權(quán)利要求1所述的磁耦合器系統(tǒng)，其特征在于：

所述交流開關(guān)控制電路包括：中繼線圈開關(guān)；

所述中繼線圈開關(guān)與中繼線圈連接；

所述中級線圈開關(guān)用于：當中繼線圈開關(guān)斷開時，磁耦合器系統(tǒng)不加入中繼線圈，處于兩線圈磁耦合器狀態(tài)運行，當中繼線圈開關(guān)閉合時，磁耦合器系統(tǒng)加入中繼線圈，處于三線圈磁耦合器狀態(tài)運行。

3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1或2所述的磁耦合器系統(tǒng)的中繼線圈切換方法，其特征在于：

所述中繼線圈切換方法為基于阻抗匹配的中繼線圈切換方法，包括以下步驟：

S1、斷開中繼線圈開關(guān)，中繼線圈斷路，所述磁耦合器系統(tǒng)處于兩線圈磁耦合器狀態(tài)運行；

S2、根據(jù)公式(1)，得到兩線圈運行時的磁耦合器系統(tǒng)的效率η₂；

其中，為原邊電流相量、是高頻電壓源電壓相量、R_p為原邊線圈的回路內(nèi)阻、ω為角頻率、L_p是原邊線圈的自感、C_p是原邊線圈的補償電容、M_ps為原邊線圈與副邊線圈之間的互感、R_s為副邊線圈的回路內(nèi)阻、L_s是副邊線圈的自感、C_s是副邊線圈的補償電容、R_eq為等效的負載電阻、為副邊電流相量、η為效率、P_out為輸出功率；

S3、閉合中繼線圈開關(guān)，中繼線圈電路導(dǎo)通，所述磁耦合器系統(tǒng)處于三線圈磁耦合器狀態(tài)運行；

S4、同樣，根據(jù)公式(1)，得到三線圈運行時的磁耦合器系統(tǒng)效率η₃；

S5、判斷兩線圈磁耦合器的效率是否大于三線圈磁耦合器的效率；

如果兩線圈磁耦合器的效率大于三線圈磁耦合器的效率，則進行步驟S6；

如果兩線圈磁耦合器的效率不大于三線圈磁耦合器的效率，則，則進行步驟S7；

S6、斷開中繼線圈開關(guān)，使磁耦合器系統(tǒng)處于兩線圈磁耦合器運行狀態(tài)，切換結(jié)束；

S7、閉合中繼線圈開關(guān)，使磁耦合器系統(tǒng)處于三線圈磁耦合器運行狀態(tài)，切換結(jié)束。

4.如權(quán)利要求3所述的中繼線圈切換方法，其特征在于：

兩線圈磁耦合器的理論效率公式如式(2)所示，

其中，η₂為兩線圈磁耦合器的效率，R_p為原邊線圈的回路內(nèi)阻，R_s為副邊線圈的回路內(nèi)阻，R_eq為等效的負載電阻，M_ps為原邊線圈與副邊線圈之間的互感，ω為角頻率，當發(fā)生偏移時，兩線圈磁耦合器的效率只與M_ps有關(guān)。

5.如權(quán)利要求4所述的中繼線圈切換方法，其特征在于：

三線圈磁耦合器的理論效率公式如式(3)所示，

其中，η₃為加入三線圈磁耦合器的效率，M_pi為原邊線圈與中繼線圈之間的互感，M_is為中繼線圈與副邊線圈之間的互感，R_i為中繼線圈的回路阻抗。