[发明专利]基于相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法及设备

说明书

本发明涉及一种基于相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法及设备，其中方法包括：为发射端谐振部分施加设定频率的周期性交流电压，通过调节发射端调谐电容直至谐振部分的电压电流相位相同；为接收端谐振部分施加相同频率的周期性交流电压，通过调节接收端调谐电容直至谐振部分的电压电流相位相同。与现有技术相比，本发明通过使用基于电压电流相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法，能够避免复杂公式的推导，节省了时间成本。

技术领域

本发明涉及一种调谐方法，尤其是涉及一种基于相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法及设备。

背景技术

无线电能传输(wireless power transfer，WPT)指的是电能从电源到负载的一种没有经过电气直接接触的能量传输方式。根据传输的机理的不同，无线电能传输主要分为微波、激光、感应耦合、磁耦合谐振、电场耦合方式等。在诸多的无线电能传输方式中，磁耦合谐振式能量传输技术由于传输距离远、对传输介质依赖小、方向性要求较低等优势，是当前无线电能传输技术研究领域中主要的研究热点。然而，在磁耦合谐振无线电能传输形式中，确定发射线圈回路和接受线圈回路中的谐振点目前主要靠理论计算得出，通过调节可调节电容来达到谐振状态。由于制作工艺而不可避免会产生电容的寄生电感和电阻、电感的寄生电容和电阻等，尤其是在谐振频率较高情况下，上述因素无法忽略，即造成理论计算计算过程复杂，且误差较大，无法满足实际应用。并且对于不同的导线来说，例如利兹线、漆包线等多种导线，理论推导出的结论不具有普适性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法及设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法，包括：

为发射端谐振部分施加设定频率的周期性交流电压，通过调节发射端调谐电容直至谐振部分的电压电流相位相同；

为接收端谐振部分施加相同频率的周期性交流电压，通过调节接收端调谐电容直至谐振部分的电压电流相位相同。

所述周期性交流电压为正弦电压或方波电压。

调节调谐电容的过程包括：

测得谐振部分线圈的等效电感；

根据测得的谐振部分线圈的等效电感，计算调谐电容的理论值；

以调谐电容的理论值为基础，调节调谐电容的大小直至谐振部分的电压电流相位相同。

所述调谐电容的理论值为：

其中：C为调谐电容的理论值，ω₀为设定频率，L为谐振部分线圈的等效电感。

一种设备，包括：

信号发生装置，用于连接发射端或接收端的谐振部分，并施加周期性交流电压；

电压电流测量装置，用于连接发射端或接收端的谐振部分，并测量谐振部分的电压和电流。

所述电压电流测量装置为示波器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)通过使用基于电压电流相位观察的谐振式无线电能传输的调谐方法，能够避免复杂公式的推导，节省了时间成本。

2)与理论推导相比，通过观察电压电流是否同向来检测是否达到谐振状态，其适用性更强，适用于利兹线，漆包线等多种导线，而理论推导针对每一种导线都得重新进行推导，适应性较差。