[实用新型]一种自治分数阶串联无线输电系统

说明书

本实用新型公开了一种自治分数阶串联无线输电系统，包括分数阶发射电路和分数阶接收电路，其中，所述分数阶发射电路包括串联连接的阶数小于1的原边分数阶电感线圈和阶数大于1的原边分数阶电容；所述分数阶接收电路包括串联连接的阶数小于1的副边分数阶电感线圈、阶数小于1的副边分数阶电容和负载。本实用新型系统结构简单，无需高频电压源，系统的传输效率可以自动适应耦合系数和谐振频率的变化，系统输出功率可以自动适应耦合系数和谐振频率的变化。

技术领域

本实用新型涉及无线电能传输或无线输电的技术领域，尤其是指一种自治分数阶串联无线输电系统。

背景技术

在1893年的世界博览会上，特斯拉隔空点亮了一盏磷光照明灯，开启人类对无线输电的探索。近年来，基于近场磁耦合电能传输技术被广泛发展。早期的近场无线传输通常是只能在一个指定的距离下调谐实现高效传输，后来频率跟踪技术和PT对称的利用使得无线输电系统可以在不同距离下实现稳定的电能传输。传统的包括基于频率跟踪和PT对称的近场无线输电只有在系统发射和接收单元谐振频率一致的条件下，传输效率才保持最高。但是，受环境温度、负载、周边金属物体或电磁环境等的影响，无线输电系统中谐振器的谐振频率极易发生偏移，因此，传统方法不能适应系统受外界环境或内部因素干扰导致谐振频率偏移的情况，传输效率和输出功率不能保持稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种与谐振频率变化无关的恒效率恒功率的自治分数阶串联无线输电系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种自治分数阶串联无线输电系统，包括分数阶发射电路和分数阶接收电路，其中，所述分数阶发射电路包括串联连接的阶数小于1的原边分数阶电感线圈和阶数大于1的原边分数阶电容；所述分数阶接收电路包括串联连接的阶数小于1的副边分数阶电感线圈、阶数小于1的副边分数阶电容和负载。

所述原边分数阶电感和副边分数阶电感的电压、电流微分关系满足：相位关系满足其中i_L为分数阶电感电流，v_L为分数阶电感电压，β为分数阶电感阶数，并且0＜β≤1，L_β为分数阶电感感值。

所述原边分数阶电容和副边分数阶电容的电压、电流微分关系满足：相位关系满足其中，i_C为分数阶电容电流，v_C为分数阶电容电压，α为分数阶电容阶数，C_α为分数阶电容容值，并且原边分数阶电容的阶数1＜α₁＜2，副边分数阶电容的阶数0＜α₂≤1。

所述原边分数阶电容具有两种工作模式：第一，电容阶数恒定，工作频率和容值自动跟随系统参数变化以保持电容自身稳定工作；第二、工作频率固定，阶数和容值自动跟随系统参数变化以保持电容自身稳定工作。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、系统结构简单，无需高频电压源。

2、系统的传输效率可以自动适应耦合系数和谐振频率的变化。

3、系统的输出功率可以自动适应耦合系数和谐振频率的变化。

附图说明

图1为实施方式中提供的具体系统模型。

图2为实施方式中系统传输效率与耦合系数的关系曲线。

图3为实施方式中系统输出功率与耦合系数的关系曲线。

图4为实施方式中系统传输效率与副边谐振频率偏移的关系曲线。

图5为实施方式中系统输出功率与副边谐振频率偏移的关系曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。