[發明專利]一種交錯抗偏移恒壓諧振式無線電能傳輸系統

在審

• 申請號: 202110860177.9
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113675956A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 李志忠;邱煒;梁瑤偉;張亦弛;龍淑群
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提供一種交錯抗偏移恒壓諧振式無線電能傳輸系統，該系統具有抗偏移能力，雙發射線圈使得磁場的區域更大，在一定偏移范圍內，能實現輸出電壓的穩定，因此具有抗偏移能力；與傳統的單發射線圈相比，雙發射線圈配合雙諧振網絡，能進一步提升輸入功率，從而增強磁場，從而傳輸距離更遠，輸出電壓更高；器件選型靈活度高，由于雙半橋交錯工作，在同等輸入電壓和功率的條件下，本系統發射線圈的電流為傳統無線電能傳輸系統的一半；雙半橋交錯工作，在相同的功率條件下，本系統的輸入電流紋波比傳統單補償單發射的無線電能傳輸系統的輸入電流紋波更小，系統更加穩定；傳輸效率高，整機諧振網絡呈感性狀態，可以實現軟開關，提升該系統的效率。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，更具體地，涉及一種交錯抗偏移恒壓諧振式無線電能傳輸系統。

背景技術

近年來，各類電子電氣設備得到了快速普及與發展，而用戶對電能傳輸的安全性與可靠性提出了新的要求。傳統插電式電能傳輸技術在充電時，存在火花及高壓觸電等安全隱患，使得系統安全性、可靠性以及使用壽命降低，并尚且難以達到一些特殊工業場合的安全要求。無線電能傳輸技術正是了為了彌補這些不足而被廣泛探討與研究的一種電能傳輸技術。無線電能傳輸系統是一種新興的無需物理接觸便可在一定距離內實現從供電電源到負載端的電能傳輸技術。與傳統金屬導線直接接觸的電能傳輸方式不同，無線電傳輸技術是利用磁場、激光或微波等作為能量的傳輸媒介，使電網與用電設備之間無需電氣直接接觸，有效客服了傳統金屬導線直接接觸供電所存在的固有缺陷與問題，極大地降低了用電設備對電線與接線端口的使用率，因此，無線電能傳輸系統具有安全性、電氣隔離、低維護和便捷性以及具備在特殊環境與天氣下工作的能力等諸多優勢。

當前，傳統的無線電能傳輸系統大多是單線圈對單線圈的傳輸系統，即單發射線圈對單接受線圈，如圖1所示。其發射端采用LCCL諧振網絡(L:電感，C：電容)，接受端采用則LC諧振。然而在實際的應用中，絕大多數的無線電能傳輸系統都可能存在位置的偏移和傳輸距離的變化，導致耦合機構不可避免地出現偏移情況，降低了系統的效率和功率，因此，抗偏移能力較差和傳輸距離較短仍是當前無線電能傳輸系統研究中的常見問題。

現有的技術方案如圖1所示，該技術方案缺點是：

(1)抗偏移能力差。傳統無線電能傳輸系統由單發射線圈對單接收線圈，磁場區域有限，需要兩者位置對準才能實現高效傳輸，否則傳輸效率下降；

(2)輸出電壓低，傳輸距離短。在半橋結構下，單發射線圈和單諧振網絡，提供的磁場強度有限，使得對應的傳輸電壓低和距離短；

(3)輸入輸出電流紋波較大，對器件選型要求更高。

發明內容

本發明提供一種交錯抗偏移恒壓諧振式無線電能傳輸系統，該系統提升輸入功率，從而增強磁場，從而傳輸距離更遠，輸出電壓更高。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

一種交錯抗偏移恒壓諧振式無線電能傳輸系統，包括發射端和接收端；

所述發射端包括輸入工頻整流和濾波電路，第一功率半橋逆變電路、第二功率半橋逆變電路、第一發射端諧振網絡、第二發射端諧振網絡、第一發射線圈和第二發射線圈；第一功率半橋逆變電路與第二功率半橋逆變電路并聯在一起并與輸入工頻整流和濾波電路連接，第一發射線圈、第一發射端諧振網絡和第一功率半橋逆變電路順次連接，第二發射線圈、第二發射端諧振網絡和第二功率半橋逆變電路順次連接；所述第一發射端諧振網絡、第二發射端諧振網絡與發射端控制模塊連接；

所述接收端包括順次連接的接收線圈、接收端諧振網絡和輸出高頻整流濾波電路；接收線圈接收第一發射線圈和第二發射線圈發出的信號，輸出高頻整流濾波電路與外接負載連接。