[发明专利]一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法

说明书

本发明提供一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置，包括发射模块与接收模块；发射模块包括依序连接的直流电源、高频逆变电路、发射端补偿网络和发射线圈；接收模块包括依序连接的接收线圈、接收端补偿网络、整流滤波电路和负载；若充电过程中接收线圈与发射线圈之间相对位置发生偏移，则通过调节高频逆变电路的移相角，即可达到输出功率的稳定与装置的动态平衡。实施本发明，无需考虑线圈各参数复杂设计，且避免了原副边系统之间的通信，减少了信号的干扰与延迟，降低了系统的控制成本及复杂性。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术和新型能量转换技术领域，尤其涉及一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法。

背景技术

无线电能传输技术(又称无线电力传输技术或非接触电能传输技术)是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能。因此，无线电能传输技术的出现可有效克服传统有线供电方式的一系列缺点，如：设备移动灵活性差、环境不美观、容易产生接触火花、供电线暴露等，特别适用于移动设备、电动汽车、易燃易爆环境和水下、油田井下设备的安全供电。目前无线电能传输技术已经被广泛应用于诸多领域。

通常，在无线电能传输时，由于原边线圈和副边线圈不能做到完全对准，即线圈的偏移，导致系统输出功率和效率降低。因此，当前为了提高无线电能传输系统的抗偏移性能，常见的方法主要从两个方面着手：一、从电路拓扑优化角度出发，如美国圣地亚哥大学米春亭教授提出一种双耦合LCC补偿拓扑无线电能传输系统以提高系统抗偏移能力；又如，西南交通大学寇志豪硕士基于 LCC-S与S-LCC拓扑电路的特性，提出LCC-S与S-LCC混合拓扑电路的抗偏移方法。二、从系统参数优化角度出发，如武汉科技大学王生明博士从动态SS补偿WPT系统抗偏移角度提出了通过优化一次侧补偿电容来调节WPT系统的传输功率，然后采用DC-DC变换器匹配最佳负载，保证最高的平均传输效率；又如，西南交通大学任洁硕士提出一种基于枚举法的电路参数优化方法，该方法能有效提高系统在负载值波动和耦合器偏移情况下电压增益的平稳性。

但是，以上方法都是需要基于线圈的耦合机构，不仅对线圈各参数的设计要求过高，还会在过多的线圈之间造成互感干扰，从而影响传输的效率与功率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置及其实现方法，无需考虑线圈各参数复杂设计，且避免了原副边系统之间的通信，从而减少了信号的干扰与延迟，降低了系统的控制成本及复杂性，提高了传输的效率与功率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种具有抗偏移性能的无线电能传输装置，包括发射模块以及与所述发射模块通过电磁感应传输能量的接收模块；其中，

所述发射模块包括依序连接的直流电源、高频逆变电路、发射端补偿网络和发射线圈；其中，所述发射端补偿网络为由发射线圈侧电感L_f1、串联电容C₁、并联电容c_p和发射线圈内阻R_P形成的原边LCC补偿网路；

所述接收模块包括依序连接的接收线圈、接收端补偿网络、整流滤波电路和负载；其中，所述接收端补偿网络为由接收线圈侧电感L_f2、串联电容C₂、并联电容C_S和接收线圈内阻R_S形成的副边LCC补偿网络；