[发明专利]三线圈结构无线电能传输系统

说明书

本发明提供了一种三线圈结构无线电能传输系统，包括电能发射装置、电能接收装置以及负载，所述电能发射装置包括直流电源、逆变电路、发射端LC谐振电路以及中间LC谐振电路，直流电源的输出端连接逆变电路的输入端，逆变电路的输出端连接发射端LC谐振电路，所述电能接收装置包括接收端LC谐振电路、整流电路以及滤波电路，电能发射线圈位于源线圈与电能接收线圈之间，源线圈与电能发射线圈相互耦合，电能发射线圈与电能接收线圈相互耦合，接收端LC谐振电路的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接负载。本发明能够有效提高无线电能传输系统的效率。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种三线圈结构无线电能传输系统。

背景技术

随着电动汽车和消费类电子产品的发展，如何对产品进行方便、快捷的充电越来越成为一个亟需解决的问题。传统的充电方式需要导线连接电源和用电器，具有易磨损、易产生电火花等缺点；无线电能传输（WPT）技术因其无需充电线、方便、便捷的优点而获得越来越多的关注。该技术在便携式电子设备、电动汽车、植入式医疗设备等多个领域均具有极大的应用前景。

目前，磁耦合共振式无线电能传输技术被认为是最有效和最具有发展潜力的WPT技术，该技术利用两个或多个具有相同谐振频率的电磁系统，通过工作于特定频率的LC谐振电路产生电磁谐振，高频电能以无线的方式从系统发射端传递到接收端，经接收端整流装置进行整流后提供给负载使用。

传统的磁耦合共振式无线电能传输系统采用双线圈结构，系统发射端和接收端各有一个耦合线圈，通过高频磁场进行电能传输。当耦合线圈的相对位置未恰好正对时，双线圈结构系统会产生电流应力和磁场辐射，造成系统传输效率降低，限制了其进一步的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三线圈结构无线电能传输系统，旨在用于解决现有的双线圈结构无线电能传输系统的耦合线圈相对位置灵活性差、能量损失较大等问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种三线圈结构无线电能传输系统，包括电能发射装置、电能接收装置以及负载，所述电能发射装置包括直流电源、逆变电路、发射端LC谐振电路以及中间LC谐振电路，所述直流电源的输出端连接所述逆变电路的输入端，所述逆变电路的输出端连接所述发射端LC谐振电路，所述发射端LC谐振电路包括源线圈以及第一电容，所述中间LC谐振电路包括电能发射线圈以及第二电容，所述电能接收装置包括接收端LC谐振电路、整流电路以及滤波电路，所述接收端LC谐振电路包括电能接收线圈以及第三电容，所述电能发射线圈位于所述源线圈与所述电能接收线圈之间，所述源线圈与所述电能发射线圈相互耦合，所述电能发射线圈与所述电能接收线圈相互耦合，所述接收端LC谐振电路的输出端连接所述整流电路的输入端，所述整流电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述负载。

进一步地，所述逆变电路为采用功率MOSFET构成的H桥逆变电路。

进一步地，所述源线圈与所述电能发射线圈为强耦合，所述电能发射线圈与所述电能接收线圈为弱耦合。

进一步地，所述源线圈与所述电能发射线圈的中心位置相对。

进一步地，所述源线圈、所述电能发射线圈和所述电能接收线圈均采用Litz线绕制。

进一步地，所述源线圈的直径小于所述电能发射线圈的直径，所述电能发射线圈和所述电能接收线圈的直径相同。

进一步地，所述整流电路为采用肖基特二极管构成的全桥整流电路。

进一步地，所述第二电容与所述第三电容采用相同的电容。

进一步地，所述负载为容性负载、感性负载或纯电阻负载。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：