[发明专利]一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统

说明书

本发明公开了一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统，包括发射装置和接收装置；发射装置包括1个负电阻和n个发射模块，接收装置包括n个接收模块和1个负载；n个发射模块与负电阻并联连接，每个发射模块均由串联连接的发射线圈、发射端谐振电容和发射线圈等效内阻组成；n个接收模块与负载并联连接，每个接收模块均由串联连接的接收线圈、接收端谐振电容和接收线圈等效内阻组成。本发明基于PT对称原理，采用多频传输，解决了发射线圈与接收线圈之间交叉耦合带来的不稳定问题，实现了负载在各个发射模块之间移动时，始终保持恒定的输出功率与传输效率，有效提高了系统的抗偏移能力，同时发射模块具有空载自保护特性。

技术领域

本发明涉及无线电能传输或无线输电的技术领域，尤其是指一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统。

背景技术

业内习知，无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)，相比于传统的导线供电方式无电气连接，具有灵活便捷、安全可靠等优点。现有无线电能传输技术主要是基于电磁感应和磁共振原理，部分研究成果已应用于电子消费产品、植入式医疗设备、电动汽车充电等领域。但现有基于磁耦合的无线供电系统，工作时需要对准发射线圈与接收线圈，一旦发生偏移，系统的传输效率和输出功率都会急剧下降，用户体验感大大下降。

近年来，研究学者将宇称-时间(PT)对称量子理论应用于无线电能传输领域，展现出了巨大的优势，实现了恒定的输出功率与传输效率，但传统的基于PT对称原理的单发射线圈无线供电系统只能工作于PT对称区域内，抗偏移能力仍然有限，采用多发射线圈，将有利于扩大PT对称区域，进一步加强系统抗偏移能力，但空载与线圈之间的交叉耦合是多发射线圈系统亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统，一方面采用PT对称原理实现恒定的传输效率和输出功率，另一方面采用多频传输，解决多发射线圈系统中空载与线圈之间交叉耦合的问题，有效提高系统的稳定性与抗偏移能力，同时发射模块具有空载自保护特性，在实际应用中，具有显著优势。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括1个负电阻和n个发射模块，所述接收装置包括n个接收模块和1个负载，其中n为大于或等于2的自然数；n个发射模块与负电阻并联连接，每个发射模块均由串联连接的发射线圈、发射端谐振电容和发射线圈等效内阻组成，n个发射模块的发射线圈相互之间处于解耦或者弱耦合状态；n个接收模块与负载并联连接，每个接收模块均由串联连接的接收线圈、接收端谐振电容和接收线圈等效内阻组成，n个接收模块的接收线圈相互之间处于解耦或者弱耦合状态。

进一步，n个发射模块的固有频率互不相同，同时第i个发射模块的固有频率与第i个接收模块的固有频率相同，i＝1,2,3…n，即满足：

ω_t1＝ω_r1≠ω_t2＝ω_r2≠…ω_tn＝ω_rn

式中，第i个发射模块的固有频率表示为第i个接收模块的固有频率表示为L_ti为第i个发射线圈的电感值，L_ri为第i个接收线圈的电感值；C_ti为第i个发射端谐振电容值，C_ri为第i个接收端谐振电容值。