[发明专利]基于传输线的无线电能传输系统

说明书

基于传输线的无线电能传输系统，属于电能无线传输领域，解决了现有磁耦合谐振式无线电能传输系统因采用集中参数电路网络来进行阻抗匹配而导致自身结构复杂的问题。所述无线电能传输系统：基于长线的主传输单元与高频电源相连，所述主传输单元、基于无损短线的阻抗匹配单元、滤波单元与磁耦合谐振单元依次相连，磁耦合谐振单元与负载相连。所述主传输单元用于电能的远距离传输，所述阻抗匹配单元用于使所述主传输单元与磁耦合谐振单元实现阻抗匹配，滤波单元用于滤除高次谐波，磁耦合谐振单元用于实现高频电源与负载之间的无线电能传输。本发明所述的基于传输线的无线电能传输系统适用于电能的高效无线传输以及稳定电源和负载的功率。

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输系统，属于电能无线传输领域。

背景技术

磁耦合谐振式无线电能传输作为一项新兴的电能无线传输方式，因具有安全性好、可靠性高、环境亲和性强和维护费用低等诸多优点，正越来越多地应用于电动汽车、生物医学、仪器仪表、智能服装及家用电器等领域。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的原理为：通过具有相同谐振频率的发射线圈与接收线圈之间的强电磁耦合效应来实现电能的无线传输。在理论上，磁耦合谐振式无线电能传输系统能够在米级范围内实现电能的高效传输。

为了实现高频电能的无反射传输以及稳定电源和负载的功率，现有的磁耦合谐振式无线电能传输系统通常采用由变压器或者电抗元件构成的集中参数电路网络来实现阻抗匹配。然而，对于高频电能的无线传输来说，这种集中参数电路网络导致磁耦合谐振式无线电能传输系统的结构过于复杂，制造难度大。从另一方面来说，这种集中电路网络的体积较大，进而导致磁耦合谐振式无线电能传输系统的体积较大，从而对磁耦合谐振式无线电能传输系统的适用范围产生了一定的影响。

发明内容

本发明为解决现有磁耦合谐振式无线电能传输系统因采用集中参数电路网络来进行阻抗匹配而导致自身结构复杂的问题，提出了一种基于传输线的无线电能传输系统。

本发明所述的基于传输线的无线电能传输系统包括基于长线的主传输单元1、基于无损短线的阻抗匹配单元2、滤波单元3和磁耦合谐振单元4；

所述主传输单元1与高频电源U_S相连，所述主传输单元1、所述阻抗匹配单元2、滤波单元3和磁耦合谐振单元4依次相连，磁耦合谐振单元4与负载R_L相连；

所述主传输单元1用于电能的远距离传输；

所述阻抗匹配单元2用于使所述主传输单元1与磁耦合谐振单元4实现阻抗匹配；

滤波单元3用于滤除高次谐波；

磁耦合谐振单元4用于实现高频电源U_S与负载R_L之间的无线电能传输。

作为优选的是，所述主传输单元1包括第一传输线W₁和第二传输线W₂，所述阻抗匹配单元2包括第三传输线W₃和第四传输线W₄，第一传输线W₁和第二传输线W₂均为长线且等长，第三传输线W₃和第四传输线W₄均为无损短线且等长；

第一传输线W₁的第一端和第二传输线W₂的第一端分别与高频电源U_S的两端相连，第一传输线W₁的第二端和第二传输线W₂的第二端分别与第三传输线W₃的第一端和第四传输线W₄的第一端相连；

磁耦合谐振单元4包括原边线圈L_P和副边线圈L_Q；