[发明专利]利用铁磁谐振原理提高输出电压自稳定性的无线电能传输系统

权利要求书

1.利用铁磁谐振原理提高输出电压自稳定性的无线电能传输系统，包括高频电能发射电源、发射端阻抗补偿电路和高频整流滤波电路，其特征在于，还包括可分离的耦合线圈、串联阻抗补偿电容C_S和铁磁谐振电路；

所述的高频电能发射电源与发射端阻抗补偿电路、可分离的耦合线圈的输入端依次相连；可分离的耦合线圈的输出端连接串联阻抗补偿电容C_S，然后再接入铁磁谐振电路，铁磁谐振电路的输出端与高频整流滤波电路相连；

所述的铁磁谐振电路采用磁饱和非线性电抗器和线性电容并联连接，所述的铁磁谐振电路并联于串联阻抗补偿电容C_S之后；

所述的串联阻抗补偿电容C_S，是指与可分离的耦合线圈输出端串联连接的电容，用于部分地补偿接收线圈的自感电抗，补偿后的总电抗仍显感性；

所述磁饱和非线性电抗器，是指以磁性材料为磁路的电感线圈，属于非线性电抗器；

所述线性电容C与磁饱和非线性电抗器并联，其电流有效值随电压有效值按正比关系变化。

2.如权利要求1所述的利用铁磁谐振原理提高输出电压自稳定性的无线电能传输系统，其特征在于，所述的饱和电抗器L_F的设计方法如下：根据稳定电压的工作原理，饱和电抗器的饱和电压设计成低于负载的额定电压，工作点电压大于铁磁谐振电压；选择软磁材料，根据磁化曲线、物理空间、工作频率、工作电流，设计磁芯横截面积、长度、线圈匝数和线径。

3.如权利要求1或2所述的利用铁磁谐振原理提高输出电压自稳定性的无线电能传输系统，其特征在于，所述的串联阻抗补偿电容C_S的设计方法如下：串联补偿电容是为了必要时补偿一部分接收线圈的自感电抗X_L1，以增加感应电动势的利用率；电容补偿后，自感电抗与串联电容的电抗总体上仍需显感性，总电抗为X_L1-X_Cs；由接收线圈的自感电抗X_L1，便可得到串联波长电容的电抗X_Cs，进而根据工作频率计算出串联阻抗补偿电容C_S。

4.如权利要求1或2所述的利用铁磁谐振原理提高输出电压自稳定性的无线电能传输系统，其特征在于，所述的线性电容C参数的设计要求如下：在工作频率下，当并联电压较小时，电容电流大于饱和电抗器的电流，并联部分显容性；随着并联电压的增加，饱和电抗器的电流会经过谐振点后超过电容电流，并联部分显感性；达到额定输出电压时，在接收线圈自感的配合下，互感电动势的较大变化，只会导致输出电压的很小变化，达到输出电压的自稳定效果。

5.如权利要求3所述的利用铁磁谐振原理提高输出电压自稳定性的无线电能传输系统，其特征在于，所述的线性电容C参数的设计要求如下：在工作频率下，当并联电压较小时，电容电流大于饱和电抗器的电流，并联部分显容性；随着并联电压的增加，饱和电抗器的电流会经过谐振点后超过电容电流，并联部分显感性；达到额定输出电压时，在接收线圈自感的配合下，互感电动势的较大变化，只会导致输出电压的很小变化，达到输出电压的自稳定效果。