[发明专利]磁耦合谐振式无线电能传输系统和方法

权利要求书

1.一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于，包括：发射设备和接收设备；

在发射设备中包括有发射端LC谐振网络、供能电源以及自谐振控制电路；供能电源向发射端LC谐振网络充电，自谐振控制电路在充电完毕后，断开供能电源的供电；发射端LC谐振网络在自身固有频率下自谐振振荡，并通过该发射端LC谐振网络中的谐振线圈将能量以电磁波的形式传输出去；

在接收设备中包括有接收端LC谐振网络以及自适应调节电路；接收端LC谐振网络的谐振线圈感应所述电磁波并产生谐振振荡；所述自适应调节电路通过调节该接收端LC谐振网络的固有频率，使该接收端LC谐振网络与所述发射端的LC谐振网络产生磁耦合共振。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述发射端LC谐振网络在自身固有频率下自谐振振荡过程中，自谐振控制电路检测到发射端LC谐振网络中能量低于预定阈值时，闭合供电电源开始给所述发射端LC谐振网络充电。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述发射设备中供能电源为恒定电压的直流电源，自谐振控制电路包括：发射端电流检测装置、发射控制模块、发射开关模块；

所述直流电源、发射开关模块与发射端LC谐振网络串联连接；所述发射端电流检测装置用于检测发射端LC谐振网络上的电流并将检测到的电流值传输给发射控制模块；所述发射控制模块用于控制发射开关断开或闭合；

发射开关模块闭合后，直流电源开始给所述发射端LC谐振网络充电，当发射端电流检测装置检测到电流值高于预定的电流最大值时，发射控制模块控制发射开关模块断开，使发射端LC谐振网络开始自振荡并向外传能；当所述发射端电流检测装置检测到所述发射端LC谐振网络上的电流值低于预定的电流最小值时，发射控制模块控制发射开关模块闭合。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述当所述发射端电流检测装置检测到所述发射端LC谐振网络上的电流值低于预定的电流最小值时，还检测电流是否过零点，当电流过零点时，发射控制模块控制发射开关模块闭合。

5.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述直流电源为感应式取电装置，用于从高压输电线上感应取得能量并整流滤波形成稳定的直流电压源。

6.根据权利要求1所述系统，其特征在于，在接收设备中，所述自适应调节电路包括：能量检测装置、反馈控制电路、自适应谐振调节装置；在接收设备中还包括能量采集输出电路；

接收端LC谐振网络接收发射设备传输来的电磁波并产生谐振振荡，能量检测装置检测该接收端LC振荡网络上的电流并将电流值输出给反馈控制电路，反馈控制电路根据电流值的变化向自适应谐振调节装置发送控制信号，自适应调节装置调节所述接收端LC振荡网络的固有频率，以使LC振荡网络上的电流值最大化；

能量采集输出电路将所述LC振荡网络中的电流采集处理后输出。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述能量检测装置包括：穿心电流互感器和整流稳压模块；所述反馈控制电路为MCU；所述自适应谐振调节装置包括电机驱动模块、电机以及与接收端LC谐振网络中的耐压电容并联的可调电容；

穿心电流互感器感应接收端LC谐振网络中的电流，将感应电流输出至整流稳压模块，整流稳压后输入给MCU中的AD模块；MCU根据调节前后电流值的变化，发出调节信号至电机驱动模块；电机驱动模块控制电机调节所述可调电容的电容值。

8.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述能量采集输出电路包括：匹配网络、整流稳压模块、充电控制电路、蓄电池；

接收端LC谐振网络的输出端连接至所述匹配网络，匹配网络用于使接收端LC谐振网络内阻与接收端等效负载阻抗匹配，并将LC谐振网络上的电流输出至整流稳压模块；经整流稳压处理后的电流分别输出至蓄电池和负载，所述蓄电池同时向负载供电；

所述充电控制电路检测蓄电池两端电压，当电压值低于预定阈值时，充电控制电路开启向蓄电池充电，并继续检测蓄电池两端电压；当电压值达到蓄电池满电电压值时，充电控制电路停止向蓄电池充电。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述稳压电路与负载之间以及充电控制电路与负载之间分别连接有用于防止回流的二极管。