[发明专利]兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统

权利要求书

1.一种兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统，其特征在于，它包括可变频逆变电源(1)、多谐振原边补偿拓扑(2)、耦合机构(3)、多谐振副边补偿拓扑(4)、整流电路(5)和状态识别及频率控制器(6)，

可变频逆变电源(1)的输出端连接多谐振原边补偿拓扑(2)的输入端，多谐振原边补偿拓扑(2)的输出端连接耦合机构(3)的原边线圈，耦合机构(3)的副边线圈输出端连接多谐振副边补偿拓扑(4)的输入端，多谐振副边补偿拓扑(4)的输出端连接整流电路(5)的输入端，整流电路(5)的输出端连接负载(7)的输入端；

所述状态识别及频率控制器(6)用于检测负载(7)的充电状态，并根据负载(7)的充电状态控制可变频逆变电源(1)的输出频率；

所述多谐振原边补偿拓扑(2)采用LCC补偿拓扑，同时多谐振副边补偿拓扑(4)采用LCC补偿拓扑；

设定原边LCC补偿拓扑包括电感L_p1、电容C_p1和电容C_p2，将电容C_p1作为原边第一电容；副边LCC补偿拓扑包括电感L_s1、电容C_s1和电容C_s2，将电容C_s1作为副边第一电容；

则双边LCC补偿网络结构的约束条件包括：

其中λ_p为电容C_p1和电容C_p2的电容比，λ_s为电容C_s1和电容C_s2的电容比；

可变频逆变电源(1)的输出频率包括：

其中ω₁为恒流输出模式的电源输出频率，ω₂为恒压输出模式的电源输出频率；

耦合机构(3)的设定工作耦合系数k为：

其中R_L表示负载。

2.根据权利要求1所述的兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统，其特征在于，所述多谐振原边补偿拓扑(2)包括LCC补偿拓扑、LC补偿拓扑或复合串并联补偿拓扑其中之一。

3.根据权利要求2所述的兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统，其特征在于，所述多谐振副边补偿拓扑(4)包括LCC补偿拓扑、LC补偿拓扑或复合串并联补偿拓扑其中之一。

4.根据权利要求3所述的兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统，其特征在于，所述LCC补偿拓扑包括第一电感、第一电容和第二电容；

若LCC补偿拓扑为多谐振原边补偿拓扑(2)，则第一电感的一端连接可变频逆变电源(1)的第一输出端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端连接可变频逆变电源(1)的第二输出端；

第一电感的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端连接耦合机构(3)原边线圈的一端，耦合机构(3)原边线圈的另一端连接可变频逆变电源(1)的第二输出端；

若LCC补偿拓扑为多谐振副边补偿拓扑(4)，则第一电感的一端连接整流电路(5)的第一输入端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端连接整流电路(5)的第二输入端；

第一电感的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端连接耦合机构(3)副边线圈的一端，耦合机构(3)副边线圈的另一端连接整流电路(5)的第二输入端。

5.根据权利要求3所述的兼具恒压及恒流输出的无线能量传输系统，其特征在于，所述LC补偿拓扑包括第二电感和第三电容；

若LC补偿拓扑为多谐振原边补偿拓扑(2)，则第二电感的一端连接可变频逆变电源(1)的第一输出端，第二电感的另一端连接第三电容的一端，第三电容的另一端连接可变频逆变电源(1)的第二输出端；

LC补偿拓扑与耦合机构(3)的原边线圈构成LCL发射结构；

若LC补偿拓扑为多谐振副边补偿拓扑(4)，则第二电感的一端连接整流电路(5)的第一输入端，第二电感的另一端连接第三电容的一端，第三电容的另一端连接整流电路(5)的第二输入端；

LC补偿拓扑与耦合机构(3)的副边线圈构成LCL接收结构。