[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

说明书

一种适用于宽耦合系数变化范围的双向无线电能稳定传输系统电路拓扑及控制策略，属于无线电能传输技术领域。电能传输系统电路包括两个多谐振结构、可变频电源、状态检测和频率控制器、变频控制策略模块、耦合机构和报警装置。本发明所述基于多谐振补偿网络的变频控制策略，它适配于无线充电系统，所述基于多谐振补偿网络的变频控制策略能够使无线电能传输系统适应更大的位移偏差。

技术领域

本发明涉及应用于无线充电系统的稳定传输功率的变频控制策略，属于无线电能传输技术领域。

背景技术

目前的无线电能传输技术，如手机无线充电、机器人、电动汽车无线充电等面临一个严峻的问题，随着耦合机构的空间位置偏离了最佳对准位置导致了电能传输系统耦合系数的变化，这一变化极大的降低了系统的传输功率，影响了设备的正常充电。所以现有技术对于线圈对准具有较高的要求。

发明内容

本发明目的是改善无线电能传输系统有效范围小，抗位移能力差的问题。该技术提供了一种基于多谐振补偿网络的变频控制策略。该技术将应用于手机无线充电、机器人、电动汽车无线充电以及双向无线电能传输当中。本发明给出了基于多谐振补偿结构的变频无线电能传输电路以及变频控制策略。本发明所述基于多谐振补偿网络的变频控制策略，它适配于无线充电系统，所述基于多谐振补偿网络的变频控制策略能够使无线电能传输系统适应更大的位移偏差。

一种适用于宽耦合系数变化范围的双向无线电能稳定传输系统电路，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。

进一步地，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等具有多谐振特性的补偿网络结构。

进一步地，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，该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；