[發明專利]雙線圈非侵入式磁場取能系統及其寬負載功率提升方法

在審

• 申請號: 202211647561.1
• 申請日: 2022-12-21
• 公開（公告）號: CN115986957A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李勇;閆一驊;楊環宇;何正友
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M7/217
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 黃梅

1.雙線圈非侵入式磁場取能系統，其特征在于，包括原邊側和副邊側，所述原邊側包括母排，其電流為所述副邊側包括第一取能線圈、第二取能線圈、第一補償電容C₁、第二補償電容C₂、第三補償電容C_M、整流器、濾波電容C₀、直流負載R_L；所述第一取能線圈的一端連接所述第一補償電容C₁后連接所述整流器的一端，所述第二取能線圈的一端連接所述第二補償電容C₂后連接所述整流器的一端，所述第一取能線圈的另一端與所述第二取能線圈的另一端共同連接所述第三補償電容C_M后連接所述整流器的另一端；

所述副邊側還包括控制模塊，所述控制模塊用于獲取所述直流負載R_L的電壓U_L和電流I_L，并通過R_L＝U_L/I_L計算得到直流負載值，并將該直流負載值與固定值R_Li做比較，若該直流負載值大于固定值R_Li，則控制所述整流器切換到半橋模式，若該直流負載值小于固定值R_Li，則控制所述整流器切換到全橋模式。

2.根據權利要求1所述的雙線圈非侵入式磁場取能系統，其特征在于，所述第一取能線圈的自感為L₁，內阻為R₁，電流為與所述母排之間的互感為M₁；所述第二取能線圈的自感為L₂，內阻為R₂，電流為與所述母排之間的互感為M₂；所述第一取能線圈與所述第二取能線圈之間的互感為M₁₂；

且有：

其中，ω為所述母排的電流的角頻率，R＝R₁+R₂為所述第一取能線圈的內阻和所述第二取能線圈的內阻之和，M為所述第一取能線圈與所述母排之間的互感和所述第二取能線圈與所述母排之間的互感之和。

3.根據權利要求2所述的雙線圈非侵入式磁場取能系統，其特征在于：R_Li＝π²R/16。

4.根據權利要求3所述的雙線圈非侵入式磁場取能系統，其特征在于：所述整流器包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管和開關管，所述第一二極管、所述第二二極管、所述第三二極管、所述第四二極管按照全橋方式連接，所述開關管反向并聯所述第四二極管，所述控制模塊通過控制所述開關管而控制所述整流器工作于全橋模式或半橋模式。

5.根據權利要求2～4任一項所述雙線圈非侵入式磁場取能系統的寬負載功率提升方法，其特征在于，包括步驟：

S1、計算全橋模式下直流負載R_L等效到整流器交流側的負載值R_FO為：計算半橋模式下直流負載R_L等效到整流器交流側的負載值R_HO為：

S2、計算全橋模式下等效交流負載R_FO上的功率表達式P_FO，以及計算半橋模式下等效交流負載R_HO上的功率表達式P_HO；

S3、令P_FO＝P_HO，計算此時的交流負載值R_i；

S4、計算交流負載值R_i所對應的直流負載值作為固定值R_Li；

S5、獲取所述直流負載R_L的電壓U_L和電流I_L，并通過R_L＝U_L/I_L計算得到直流負載值，并將該直流負載值與固定值R_Li做比較，若該直流負載值大于固定值R_Li，則控制所述整流器切換到半橋模式，若該直流負載值小于固定值R_Li，則控制所述整流器切換到全橋模式。