[发明专利]一种恒压输出的电场耦合无线电能传输系统参数设计方法

权利要求书

1.一种恒压输出的电场耦合无线电能传输系统参数设计方法，所述电场耦合无线电能传输系统包括依次相连的直流电源、高频逆变电路、由补偿电感L1和补偿电容C1构成的发射端LC补偿网络、由两对金属极板构成的耦合器、由补偿电感L2和补偿电容C2构成的接收端LC补偿网络和整流滤波电路；其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：获取设定的直流电源输入电压U_in及系统输出电压U_out，并根据计算电压增益G；

S2：获取初始选定的补偿电容C₁和C₂，根据计算两个平行板电容器的耦合电容C_o、C_e；

S3：根据所述耦合电容C_o、C_e分别计算每个平行板电容器的面积，并以平行板电容器的面积作为约束条件，通过循环迭代确定补偿电容C₁、C₂；具体包括：

S31：根据所述耦合电容C_o、C_e及公式分别计算每个平行板电容器的面积S；其中，C＝C_o或C_e，ε₀表示真空介电常数，ε表示相对介电常数，d表示预先设定的无线电能传输距离，即耦合极板的距离；

S32：若任意一个平行板电容器的面积S大于预设的面积阈值，则返回步骤S2，按照预置的步长修改补偿电容C₁、C₂中的至少一个，直至两个平行板电容器的面积均不大于所述面积阈值；

S4：获取初始选定的工作频率f，根据步骤S3确定的补偿电容C₁、C₂以及所述工作频率f分别计算补偿电感L₁,L₂；

S5：若补偿电感L₁,L₂中的任意一个大于预设的电感阈值，则返回步骤S3，按照预置的步长修改补偿电容C₁、C₂中的至少一个，和/或返回步骤S4，按照预置的步长修改工作频率f，直至补偿电感L₁,L₂均不大于所述电感阈值；

S6：输出满足条件的工作频率f、补偿电容C₁和C₂，以及补偿电感L₁,L₂。

2.如权利要求1所述的电场耦合无线电能传输系统参数设计方法，其特征在于，步骤S2中，按照第一约束条件计算两个平行板电容器的耦合电容C_o、C_e，所述第一约束条件为：C_o＝kC_e，其中，k＝0.1-10。

3.如权利要求1所述的电场耦合无线电能传输系统参数设计方法，其特征在于，所述按照预置的步长修改补偿电容C₁、C₂中的至少一个时，根据第二约束条件限定补偿电容C₁的大小，所述第二约束条件为：补偿电容C₁的取值不大于50C_o或50C_e。

4.如权利要求1-3任一项所述的电场耦合无线电能传输系统参数设计方法，其特征在于，所述电感阈值不超过50uH。

5.如权利要求1-3任一项所述的电场耦合无线电能传输系统参数设计方法，其特征在于，两个平行板电容器的面积相等。