[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

本發明涉及無線供電技術領域，具體公開了一種雙線圈非侵入式磁場取能系統及其寬負載功率提升方法，該系統包括原邊側和副邊側，原邊側包括母排；副邊側包括第一取能線圈、第二取能線圈、第一補償電容Csubgt;1/subgt;、第二補償電容Csubgt;2/subgt;、第三補償電容Csubgt;M/subgt;、整流器、濾波電容Csubgt;0/subgt;、直流負載Rsubgt;L/subgt;；副邊側還包括控制模塊，控制模塊用于獲取直流負載Rsubgt;L/subgt;的電壓Usubgt;L/subgt;和電流Isubgt;L/subgt;，并通過Rsubgt;L/subgt;＝Usubgt;L/subgt;/Isubgt;L/subgt;計算得到直流負載值與固定值Rsubgt;Li/subgt;做比較，若該直流負載值大于固定值Rsubgt;Li/subgt;，則控制整流器切換到半橋模式，若小于固定值Rsubgt;Li/subgt;則切換到全橋模式。本發明建立了雙線圈非侵入式磁場取能系統等效模型，并通過比較直流負載和切換點負載的大小來切換系統工作模式，維持系統在寬負載范圍內的高功率輸出。

技術領域

本發明涉及無線供電技術領域，尤其涉及一種雙線圈非侵入式磁場取能系統及其寬負載功率提升方法。

背景技術

母排是智能變電站的重要組成部分，承擔著收集、分配和傳輸電能的關鍵功能。為了保證母排的可靠運行，需要對母排的溫度、電壓、電流等進行監測。無線傳感器作為遠程監控設備，在保證母排安全可靠運行方面發揮著不可替代的作用。然而，為傳感器供電的電池的壽命有限，定期更換電池帶來人力財力的損耗。因此，研究一種新型的傳感器自供電方式迫在眉睫。

非侵入式磁場取能技術基于法拉第電磁感應定律，通過將通電導體所產生磁場的能量轉換為電能，進而為傳感器等受電設備供電。非侵入式磁場取能系統有體積小，結構簡單，便于安裝等優點?，F階段非侵入式磁場取能系統的研究聚焦在提升最優負載下的最大輸出功率，但傳感器的等效負載在它的工作過程中會發生改變，當傳感器的等效負載遠離最優負載時，系統輸出的功率會降低，這嚴重影響了傳感器的穩定工作，因此如何提高系統在寬負載范圍內的輸出功率對促進非侵入式磁場取能技術在傳感器自供電中的應用是至關重要的。

發明內容

本發明提供一種雙線圈非侵入式磁場取能系統及其寬負載功率提升方法，解決的技術問題在于：如何在傳感器的等效負載發生變化時，仍能實現較高的功率輸出。

為解決以上技術問題，本發明提供一種雙線圈非侵入式磁場取能系統，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。