[發明專利]一種DD-PS強抗偏移松耦合變壓器及其參數確定方法

有效

• 申請號: 202110291327.9
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113053623B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 姚友素;莊廷偉;麥建偉;王懿杰;劉曉勝;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01F19/04
• 分類號: H01F19/04;H01F27/28;H01F27/24;H01F27/30;H01F27/34;G06F30/20;G06F111/04
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種DD?PS強抗偏移松耦合變壓器及其參數確定方法，屬于無線電能傳輸技術領域，解決了現有補償拓撲抗偏移能力弱導致系統效率低的問題，本發明將平面螺線管線圈和DD線圈相結合，通過在原副邊采用不同的連接方式，顯著提高了DD?PS松耦合變壓器在磁場方向的抗偏移性能，同時保留了平面螺線管松耦合變壓器和DD形松耦合變壓器在垂直磁場方向上優異的抗偏移性能。通過采用本發明所述的松耦合變壓器參數確定方法，能夠快速確定松耦合變壓器的各個參數，得到滿足應用需求的優化解。本發明適用于無線電能傳輸技術領域。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種抗偏移松耦合變壓器。

背景技術

傳統的接觸式輸電技術靈活性低、可靠性差，在很多場景中的應用受到限制。作為一種替代方案，無線電能傳輸技術近年來成為研究的熱點。與傳統的接觸式輸電技術相比，無線電能傳輸技術具有靈活、安全、可靠的優點，被越來越多地應用到各種場合，如電動汽車、植入式醫療設備、消費電子、工業機器人、水下用電設備等。

松耦合變壓器是無線電能傳輸系統的關鍵元件，傳統的松耦合變壓器在原副邊發生偏移之后，互感和耦合系數會發生較大的變化，系統輸出也會隨之變化，不能滿足負載對輸出電壓和電流的要求。部分研究人員從補償拓撲入手，提出了一些具有一定抗偏移能力的補償拓撲，例如S/CLC、T/S、PS/S、S/SP等，但是這些補償拓撲的抗偏移能力較弱，而且會引入大量無功功率，系統效率較低。

發明內容

本發明目的是解決現有補償拓撲抗偏移能力弱導致系統效率低的問題，提出了一種DD-PS強抗偏移松耦合變壓器及其參數確定方法。

本發明所述的一種DD-PS強抗偏移松耦合變壓器，包括原邊耦合機構和副邊耦合機構；所述原邊耦合機構和副邊耦合機構相對設置；

所述原邊耦合機構包括原邊平面螺線管線圈、原邊DD線圈和原邊鐵氧體磁芯；

原邊鐵氧體磁芯為矩形，原邊DD線圈設置在原邊鐵氧體磁芯臨近副邊耦合機構側，與原邊鐵氧體磁芯平行；

原邊平面螺線管線圈分為兩部分繞設在原邊鐵氧體磁芯上，且兩部分原邊平面螺線管線圈匝數相同；

原邊平面螺線管線圈與原邊DD線圈采用反接的方式連接；

副邊耦合機構包括副邊平面螺線管線圈、副邊DD線圈和副邊鐵氧體磁芯；

副邊鐵氧體磁芯為矩形，副邊DD線圈設置在副邊鐵氧體磁芯臨近原邊耦合機構一側，與副邊鐵氧體磁芯平行；

副邊平面螺線管線圈分兩部分繞設在副邊鐵氧體磁芯上，且兩部分副邊平面螺線管線圈匝數相同；

副邊平面螺線管線圈與副邊DD線圈采用順接方式連接。

進一步地，本發明中，原邊平面螺線管線圈的兩部分繞設方向均垂直于原邊鐵氧體磁芯的長度方向；副邊平面螺線管線圈的兩部分繞設方向均垂直于副邊鐵氧體磁芯的長度方向。

進一步地，本發明中，原邊平面螺線管線圈的兩部分關于原邊鐵氧體磁芯的中心對稱；副邊平面螺線管線圈的兩部分關于副邊鐵氧體磁芯的中心對稱。

進一步地，本發明中，原邊DD線圈和副邊DD線圈的外輪廓尺寸分別等于原邊磁芯和副邊磁芯的外輪廓尺寸。

抗偏移松耦合變壓器的參數確定方法，該方法包括：

步驟一、根據抗偏移松耦合變壓器實際應用的無線電能傳輸系統的參數，確定原邊耦合機構和副邊耦合機構的固定尺寸參數和互感值的范圍；

步驟二、根據抗偏移松耦合變壓器實際應用對尺寸的限制，設置待優化參數的范圍和優化算法的迭代次數最大值；