[發明專利]一種恒壓輸出的電場耦合無線電能傳輸系統參數設計方法

有效

• 申請號: 202110289965.7
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113054752B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 熊喬;邵英;吳旭升;孫盼;孫軍;王蕾;梁彥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02J50/05
• 分類號: H02J50/05;H02J50/40;G06F30/20;G06F111/04
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王聰聰

1.一種恒壓輸出的電場耦合無線電能傳輸系統參數設計方法，所述電場耦合無線電能傳輸系統包括依次相連的直流電源、高頻逆變電路、由補償電感L1和補償電容C1構成的發射端LC補償網絡、由兩對金屬極板構成的耦合器、由補償電感L2和補償電容C2構成的接收端LC補償網絡和整流濾波電路；其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：獲取設定的直流電源輸入電壓U_in及系統輸出電壓U_out，并根據計算電壓增益G；

S2：獲取初始選定的補償電容C₁和C₂，根據計算兩個平行板電容器的耦合電容C_o、C_e；

S3：根據所述耦合電容C_o、C_e分別計算每個平行板電容器的面積，并以平行板電容器的面積作為約束條件，通過循環迭代確定補償電容C₁、C₂；具體包括：

S31：根據所述耦合電容C_o、C_e及公式分別計算每個平行板電容器的面積S；其中，C＝C_o或C_e，ε₀表示真空介電常數，ε表示相對介電常數，d表示預先設定的無線電能傳輸距離，即耦合極板的距離；

S32：若任意一個平行板電容器的面積S大于預設的面積閾值，則返回步驟S2，按照預置的步長修改補償電容C₁、C₂中的至少一個，直至兩個平行板電容器的面積均不大于所述面積閾值；

S4：獲取初始選定的工作頻率f，根據步驟S3確定的補償電容C₁、C₂以及所述工作頻率f分別計算補償電感L₁,L₂；

S5：若補償電感L₁,L₂中的任意一個大于預設的電感閾值，則返回步驟S3，按照預置的步長修改補償電容C₁、C₂中的至少一個，和/或返回步驟S4，按照預置的步長修改工作頻率f，直至補償電感L₁,L₂均不大于所述電感閾值；

S6：輸出滿足條件的工作頻率f、補償電容C₁和C₂，以及補償電感L₁,L₂。

2.如權利要求1所述的電場耦合無線電能傳輸系統參數設計方法，其特征在于，步驟S2中，按照第一約束條件計算兩個平行板電容器的耦合電容C_o、C_e，所述第一約束條件為：C_o＝kC_e，其中，k＝0.1-10。

3.如權利要求1所述的電場耦合無線電能傳輸系統參數設計方法，其特征在于，所述按照預置的步長修改補償電容C₁、C₂中的至少一個時，根據第二約束條件限定補償電容C₁的大小，所述第二約束條件為：補償電容C₁的取值不大于50C_o或50C_e。

4.如權利要求1-3任一項所述的電場耦合無線電能傳輸系統參數設計方法，其特征在于，所述電感閾值不超過50uH。

5.如權利要求1-3任一項所述的電場耦合無線電能傳輸系統參數設計方法，其特征在于，兩個平行板電容器的面積相等。