[發明專利]一種具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器

有效

• 申請號: 202110668521.4
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113314315B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 曲小慧;趙瑋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/42;H02J50/10
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 何靜

本發明公開一種具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，包括原邊線圈L_P、原邊附加線圈L_A、副邊線圈L_S、副邊附加線圈L_B、原邊T型補償網絡和副邊補償電容C_B，所述原邊線圈L_P的正極為混合IPT耦合器的原邊輸入正極，原邊線圈L_P的負極與原邊T型補償網絡的輸入端正極相連，原邊T型補償網絡輸入端負極為混合IPT耦合器的原邊輸入負極，原邊T型補償網絡的輸出端并聯接在原邊附加線圈L_A上，副邊補償電容C_B并聯在副邊附加線圈L_B上，副邊線圈L_S的兩端為混合IPT耦合器的副邊輸出端口。本發明混合IPT耦合器通過設計原邊T型補償網絡結構來滿足M_PS、M_AB和M_SB的極性需要，對BP墊線圈互感參數設計要求不高，能夠在較大的偏移量下，實現耦合器的等效自感和互感系數波動較小。

技術領域

本發明公開了一種具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，涉及無線電能傳輸技術，屬于發電、變電或配電的技術領域。

背景技術

WPT(無線電能傳輸技術)因供電端和受電端之間沒有電氣和機械連接使用方便且安全可靠。目前，IPT(感應式無線電能傳輸)技術是應用最廣的WPT技術。IPT通過松耦合變壓器來傳輸能量，在一些應用中，IPT變換器的原、副邊線圈不可避免地出現偏移，從而改變互感系數，造成輸出電壓或電流出現較大波動，并降低傳輸功率，為了保證IPT系統能夠在偏移情況下輸出穩定功率，現有的研究方案主要分為三類：

1、從控制角度提出一些控制策略，但這些控制策略需要額外的閉環控制器或射頻通信或DC-DC變換器，增加了系統的成本和體積，并降低了系統的效率；

2、從耦合器角度提出一系列耦合器設計，如DD型、DDQ型和BP型，使得這些耦合器在線圈某個偏移方向下自身的自感系數和互感系數相對波動較小，但難以滿足其它方向的偏移；

3、從補償網絡角度研究具有抗偏移特性的補償拓撲，但單個補償網絡的抗偏移能力相當有限。

綜上，目前的IPT系統的抗偏移能力相對較弱，并且不具有普適性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，通過設計原邊T型補償網絡結構來滿足第一同軸耦合線圈互感M_PS、第二同軸耦合線圈互感M_AB和交疊耦合線圈互感M_SB的極性需要，對BP墊線圈互感參數設計要求不高，并且能夠在較大的偏移量下，實現耦合器的等效自感和互感系數波動較小，可適用于各種補償網絡以及構建抗偏移無線電傳輸系統；該混合IPT耦合器可適用于構建各種輸出需求的抗偏移IPT系統，通過調節原邊補償電感的感值，使得該混合IPT耦合器適應不同等效互感波動率要求的場合。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，所述混合IPT耦合器包括原邊線圈L_P、原邊附加線圈L_A、副邊線圈L_S、副邊附加線圈L_B、原邊T型補償網絡和副邊補償電容C_B。

所述原邊線圈L_P的正極為混合IPT耦合器的原邊輸入正極，原邊線圈L_P的負極與原邊T型補償網絡的輸入端正極相連，原邊T型補償網絡輸入端負極為混合IPT耦合器的原邊輸入負極，原邊T型補償網絡的輸出端并聯在原邊附加線圈L_A上，副邊補償電容C_B并聯在副邊附加線圈L_B上，副邊線圈L_S的兩端為混合IPT耦合器的副邊輸出端口。