[发明专利]二维无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法

权利要求书

1.一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，二维谐振式无线电能传输系统包括第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈，其特征在于，二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法包括以下步骤：

步骤(1)、根据互感计算公式计算第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈之间的互感与偏移角度的关系；

步骤(2)、根据基尔霍夫电压定律及谐振条件，计算第一发射线圈、第二发射线圈与接收线圈之间的互感与第一发射线圈、第二发射线圈的电压、电流之间的关系；

步骤(3)、根据步骤(1)及步骤(2)中计算的各个关系，计算偏移角度与第一发射线圈、第二发射线圈的自身电压、电流之间的关系；

步骤(1)中偏移角度θ与互感之间满足如下关系：

其中，M_ar为第一发射线圈与接收线圈之间的互感，M_br为第二发射线圈与接收线圈之间的互感，n_a、n_b、n_r分别为第一发射线圈、第二发射线圈、接收线圈的匝数，r_a、r_b、r_r为第一发射线圈、第二发射线圈、接收线圈的半径，μ₀为真空磁导率，θ为接收线圈对第一发射线圈的偏移角度，t为接收线圈在垂直于水平面的方向上的距离，h为接收线圈在垂直于水平面的方向上的距离；D_αγ为接收线圈和第一发射线圈之间的距离，D_βγ为接收线圈和第二发射线圈之间的距离；β、γ、α均为积分变量；

步骤(2)中互感与第一发射线圈、第二发射线圈的电压、电流之间满足如下关系：

其中，ω为角频率，V_a，V_b为第一、第二发射线圈的电压，I_a，I_b为第一、第二发射线圈的电流，I_r为接收线圈的电流，R_a，R_b为第一、第二发射线圈的内阻，L_a，L_b为第一、第二发射线圈的电感，C_a，C_b为第一、第二发射线圈的电容，j为虚数单位。

2.根据权利要求1所述的一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，其特征在于，谐振条件中的角频率ω与电感及电容之间满足如下关系：

其中，f为谐振频率，ω₀为角频率，L谐振电感，C谐振电容。

3.根据权利要求1所述的一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，其特征在于，在谐振条件下，步骤(2)中互感与发射线圈A、B的电压、电流之间满足如下关系：

4.根据权利要求1所述的一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，其特征在于，步骤(3)中当接收线圈偏移θ时，偏移角度满足为：

5.根据权利要求1所述的一种二维谐振式无线电能传输系统中接收线圈的偏移角度的计算方法，其特征在于，二维谐振式无线电能传输系统包括第一发射线圈的直流稳压电源、第一发射线圈的驱动电路、第一发射线圈的桥式逆变电路、第一发射线圈的谐振电容、第一发射线圈的谐振电感、第一发射线圈、第二发射线圈的直流稳压电源、第二发射线圈的驱动电路、第二发射线圈的桥式逆变电路、第二发射线圈的谐振电容、第二发射线圈的谐振电感、第二发射线圈、接收线圈、接收线圈的谐振电容、接收线圈的谐振电感和接收线圈的负载电阻；其中，

第一发射线圈的直流稳压电源、第一发射线圈的驱动电路分别与第一发射线圈的桥式逆变电路连接，第一发射线圈的桥式逆变电路的第一输出端与第一发射线圈的谐振电容的一端连接，第一发射线圈的谐振电容的另一端与第一发射线圈的一端连接，第一发射线圈的另一端与第一发射线圈的谐振电感的一端连接，第一发射线圈的谐振电感与第一发射线圈的桥式逆变电路的第二输出端连接；

第二发射线圈的直流稳压电源、第二发射线圈的驱动电路分别与第二发射线圈的桥式逆变电路连接，第二发射线圈的桥式逆变电路的第二输出端与第二发射线圈的谐振电容的一端连接，第二发射线圈的谐振电容的另一端与第二发射线圈的一端连接，第二发射线圈的另一端与第二发射线圈的谐振电感的一端连接，第二发射线圈的谐振电感与第二发射线圈的桥式逆变电路的第二输出端连接；

接收线圈的一端与接收线圈的谐振电容的一端连接，接收线圈的谐振电容的另一端与接收线圈的负载电阻的一端连接，接收线圈的负载电阻的另一端与接收线圈的谐振电感的一端连接，接收线圈的谐振电感的另一端与接收线圈的另一端连接。