[实用新型]具有负载隔离特性的磁耦合谐振式多负载无线电能链状传输网络

说明书

技术领域

本实用新型属于无线电能传输系统设计技术领域，涉及一种多中继器多负载的磁耦合谐振式无线输电的链状网络结构。 

背景技术

近年来，无线电能传输技术因其方便、安全、干净等优点被普遍应用于家用电器、医疗植入、电动汽车等应用领域中，日益受到人们的重视。特别是近几年发展起来的磁耦合谐振式无线电能传输技术，因其在中程距离高效、非辐射地传输电能等优点而广受关注。 

传统的单发射、单接收的磁耦合谐振式无线电能传输系统在同一时间只能对单个充电设备进行充电，其传输距离受磁场近场耦合的限制，通常不超过线圈口径的2~3倍。这极大的限制了无线充电技术的发展和应用。 

为了克服传统磁耦合谐振式无线电能传输技术传输距离短、只能单负载充电的缺陷，各国专家学者相继开展了利用中继结构（如中继谐振器、超材料介质板）、扩大传输距离的多中继无线电能接力传输技术以及多负载无线充电技术的研究。将多中继和多负载特征有机的融合起来，利用多个放置在不同空间位置的电感线圈产生的磁场叠加在小范围区域内形成有效的覆盖，负载在此区域内可随时接入网络进行无线充电，再施加适当的控制方法，这就是无线电能传输局域网。然而，目前已有的一些多负载多中继无线充电技术，存在负载之间隔离差、相互干扰严重、控制机制复杂，中继谐振器利用率低、扩展性差等问题，因而难以得到广泛应用。 

发明内容

本实用新型的目的是提出一种具备良好的扩展性的多中继多负载的磁耦合谐振式无线电能链状传输网络结构。采用K变换器对多个充电负载进行良好隔离，保证各负载充电时彼此互不干扰；当充电负载通过接入点动态接入或断开时，对其它负载影响很小，因而无须复杂的控制电路和控制机制。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的。 

具有负载隔离特性的磁耦合谐振式多负载无线电能链状传输网络，其特征是：包括一个逆变交流电压源V_S、若干中继谐振器、接入谐振器和负载；任一中继谐振器都有且只有两个紧邻的接入谐振器在其两侧，其电感线圈与紧邻的两个接入谐振器的电感线圈的互电感应设置为相等；两端的接入谐振器周围有一个紧邻的中继谐振器，中间的接入谐振器周围有两个紧邻的中继谐振器；所述的中继谐振器由中继空心电感线圈和中继调谐电容串联而成，形成一个LC谐振回路；所述的接入谐振器包括接入空心电感线圈、接入调谐电容以及K变换器；接入空心电感线圈和接入调谐电容串联后接入到K变换器的一端；K变换器的另一端用来接入负载或逆变交流电压源V_S；所述的K变换器采用耦合电感谐振器结构，或用T型或Π型LC电路，电感和电容的取值为 ，；f₀为中继谐振器和接入谐振器的工作频率。 

更进一步地说，本实用新型包括一个逆变交流电压源V_S、若干中继谐振器、接入谐振器和负载。任一中继谐振器都有且只有两个紧邻的接入谐振器在其两侧，其电感线圈与紧邻的两个接入谐振器的电感线圈的互电感应设置为相等。两端的接入谐振器周围有一个紧邻的中继谐振器，中间的接入谐振器周围有两个紧邻的中继谐振器。非紧邻线圈之间的互电感耦合，即交叉耦合，对系统性能有害，应设法尽量减小。 

所述的中继谐振器由中继空心电感线圈(如L₂、L₄)和中继调谐电容(如C₂、C₄)串联而成，形成一个LC谐振回路。R₂、R₄是线路损耗电阻。在网络中，中继谐振器起到了无线电能中继传输的功能。