[发明专利]一种宽耦合系数变化范围的双向无线电能传输系统电路

权利要求书

1.一种宽耦合系数变化范围的双向无线电能传输系统电路，其特征在于，电能传输系统电路包括两个多谐振结构(1)、可变频电源(2)、状态检测和频率控制器(3)、变频控制策略模块(4)、耦合机构(5)和报警装置；一个所述多谐振结构(1)设置于耦合机构(5)的初级绕组端，并且，该多谐振结构(1)的两电源端与所述可变频电源(2)的两个供电端相连；另一个所述多谐振结构(1)设置于耦合机构(5)的次级绕组端；所述状态检测和频率控制器(3)的频率控制信号输出端与所述可变频电源(2)的频率控制信号输入端相连；所述状态检测和频率控制器(3)的耦合状态检测端与所述耦合机构(5)的耦合端相连；所述状态检测和频率控制器(3)的变频控制策略信号输入端与所述变频控制策略模块(4)的变频控制策略信号输出端相连；其中，所述变频控制策略模块(4)采用的变频控制策略为：

第一步：将可变频电源(2)的工作频率调制到使用频率三，并判断可变频电源(2)的工作频率调制到使用频率三时，所述电能传输系统电路的输出功率是否达到额定输出功率；如果所述电能传输系统电路的输出功率达到额定输出功率，则结束频率调节；

第二步：如果第一步所述电能传输系统电路的输出功率没有达到额定输出功率，则将可变频电源(2)的工作频率调制到使用频率二；并判断可变频电源(2)的工作频率调制到使用频率二时，所述电能传输系统电路的输出功率是否达到额定输出功率；如果所述电能传输系统电路的输出功率达到额定输出功率，则结束频率调节；

第三步：如果第二步所述电能传输系统电路的输出功率没有达到额定输出功率，则将可变频电源(2)的工作频率调制到使用频率一；并判断可变频电源(2)的工作频率调制到使用频率一时，所述电能传输系统电路的输出功率是否达到额定输出功率；如果所述电能传输系统电路的输出功率达到额定输出功率，则结束频率调节；如果所述电能传输系统电路的输出功率没有达到额定输出功率，则启动报警装置进行报警。

2.根据权利要求1所述的宽耦合系数变化范围的双向无线电能传输系统电路，其特征在于，所述多谐振结构(1)采用双边LCC补偿网络结构、LCL补偿网络结构或复合串并联补偿网络结构。

3.根据权利要求2所述的宽耦合系数变化范围的双向无线电能传输系统电路，其特征在于，基于双边LCC补偿网络结构的电能传输系统电路包括可变频电源U_P、两个谐振电感元件L₁₁和L₁₂、两个谐振电容元件C₁₁和C₁₂、两个谐振电容元件C₂₁和C₂₂、耦合机构初级绕组L₂₁、耦合机构次级绕组L₂₂、电阻r₂和负载R_L、状态检测和频率控制器(3)和变频控制策略模块(4)；所述耦合机构初级绕组L₂₁的两端分别串联一个谐振电容元件C₂₁和电阻r₂，并且，所述耦合机构初级绕组L₂₁、一个谐振电容元件C₂₁和电阻r₂构成的串联结构与一个所述谐振电容元件C₁₁构成一个并联谐振腔，所述并联谐振腔与一个谐振电感元件L₁₁串联，并且所述一个谐振电感元件L₁₁与所述可变频电源U_P串联；所述一个L₂₁C₁₁C₂₁并联谐振腔与串联的一个谐振电感元件L₁₁、可变频电源U_P形成闭合回路；

所述耦合机构次级绕组L₂₂的一端串联另一谐振电容元件C₂₂，所述耦合机构次级绕组L₂₂与另一谐振电容元件C₂₂构成的串联结构与另一所述谐振电容元件C₁₂并联构成次级并联谐振腔；所述次级并联谐振腔与另一谐振电感元件L₁₂串联，并且所述另一谐振电感元件L₁₂与所述负载R_L串联；所述状态检测和频率控制器(3)的频率控制信号输出端与所述可变频电源U_P的频率控制信号输入端相连；

所述状态检测和频率控制器(3)的耦合状态检测端与所述耦合机构初级绕组L₂₁和耦合机构次级绕组L₂₂的耦合端相连；所述状态检测和频率控制器(3)的变频控制策略信号输入端与所述变频控制策略模块(4)的变频控制策略信号输出端相连。