[发明专利]一种可提高抗偏移能力的恒流输出无线电能传输系统

说明书

本发明公开了一种可提高抗偏移能力的恒流输出无线电能传输系统，属于无线电能传输技术领域，包括用于将交流电压源V_i输出的能量发射给原边能量中转模块和副边能量拾取模块的原边能量发射模块；用于接收原边能量发射模块发射出的一部分能量并将能量发射给副边能量中转模块的原边能量中转模块；用于接收原边能量中转模块发射的能量并将能量发射给副边能量拾取模块的副边能量中转模块；用于接收原边能量发射模块和副边能量中转模块发射出的能量并输出给交流等效负载R_ac的副边能量拾取模块，本发明解决了现有无线电能传输系统在系统发生偏移时，现有技术存在结构复杂、成本高，具有安全隐患和系统效率低的问题。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种可提高抗偏移能力的恒流输出无线电能传输系统。

背景技术

无线电能传输(Wireless Power Transmission)技术，简称WPT技术，是一种利用松耦合变压器实现电能的无线传输。耦合机构是实现能量无线传递的关键部分，对无线电能传输系统的偏移能力、能量传输距离等一些列指标有着较大的影响。

现有无线电能传输系统的主要构成及工作过程为：工频交流电经过整流成为直流，再经过逆变器后直流电逆变为高频交流电，高频交变电流注入原边能量发射机构，产生高频交变磁场；副边能量拾取机构在原边能量发射机构产生的高频磁场中感应出感应电动势，该感应电动势通过高频整流后向负载提供电能。

由于传统的原边能量发射机构和副边能量拾取机构采用的是单个线圈，当它们之间发生偏移时，互感M会有较大波动，造成在恒定输入电压下系统难以输出恒定电压或恒定电流的问题。为了解决该问题，通常的方法有三种：一、在电路系统中引入闭环控制，如在逆变的过程中加入控制器以此调整输入电压或者控制逆变器的导通角实现移相控制逆变后的高频交流电，或者在高频整流输出端加入直-直变换器，但这种方法增加了系统复杂程度及所对应的控制成本费用；二、采用混合拓扑电路的形式，利用不同拓扑电路之间的互相弥补实现偏移过程中的输出恒定，但这种方法会使得系统成本增加，且在无任何保护措施的情况下，副边的移除会对系统造成巨大的安全隐患；三、采用配置参数的拓扑结构，通过合理的配置参数使原边线圈和副边线圈之间的耦合系数能够在较大范围的变化的同时，保持输出恒定，但这种方法会使得交流输入端无法成纯阻态，从而大大降低系统的效率。

因此，本发明提出了一种可提高抗偏移能力的恒流输出无线电能传输系统。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种可提高抗偏移能力的恒流输出无线电能传输系统，解决了现有无线电能传输系统在系统发生偏移时，现有技术存在结构复杂、成本高，具有安全隐患和系统效率低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种可提高抗偏移能力的恒流输出无线电能传输系统，包括原边能量发射模块、原边能量中转模块、副边能量中转模块和副边能量拾取模块；

所述原边能量发射模块用于将交流电压源V_i输出的能量发射给原边能量中转模块和副边能量拾取模块；

所述原边能量中转模块用于接收原边能量发射模块发射出的一部分能量并将能量发射给副边能量中转模块；

所述副边能量中转模块用于接收原边能量中转模块发射的能量并将能量发射给副边能量拾取模块；

所述副边能量拾取模块用于接收原边能量发射模块和副边能量中转模块发射出的能量并输出给交流等效负载R_ac。

进一步地，所述原边能量发射模块包括相互连接呈环路的交流电压源V_i和第一谐振环路，所述第一谐振环路包括第一补偿电容C₁和原边能量发射线圈L₁，所述第一补偿电容C₁与原边能量发射线圈L₁串联。