[发明专利]一种具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器

说明书

本发明公开一种具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，包括原边线圈L_P、原边附加线圈L_A、副边线圈L_S、副边附加线圈L_B、原边T型补偿网络和副边补偿电容C_B，所述原边线圈L_P的正极为混合IPT耦合器的原边输入正极，原边线圈L_P的负极与原边T型补偿网络的输入端正极相连，原边T型补偿网络输入端负极为混合IPT耦合器的原边输入负极，原边T型补偿网络的输出端并联接在原边附加线圈L_A上，副边补偿电容C_B并联在副边附加线圈L_B上，副边线圈L_S的两端为混合IPT耦合器的副边输出端口。本发明混合IPT耦合器通过设计原边T型补偿网络结构来满足M_PS、M_AB和M_SB的极性需要，对BP垫线圈互感参数设计要求不高，能够在较大的偏移量下，实现耦合器的等效自感和互感系数波动较小。

技术领域

本发明公开了一种具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，涉及无线电能传输技术，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

WPT(无线电能传输技术)因供电端和受电端之间没有电气和机械连接使用方便且安全可靠。目前，IPT(感应式无线电能传输)技术是应用最广的WPT技术。IPT通过松耦合变压器来传输能量，在一些应用中，IPT变换器的原、副边线圈不可避免地出现偏移，从而改变互感系数，造成输出电压或电流出现较大波动，并降低传输功率，为了保证IPT系统能够在偏移情况下输出稳定功率，现有的研究方案主要分为三类：

1、从控制角度提出一些控制策略，但这些控制策略需要额外的闭环控制器或射频通信或DC-DC变换器，增加了系统的成本和体积，并降低了系统的效率；

2、从耦合器角度提出一系列耦合器设计，如DD型、DDQ型和BP型，使得这些耦合器在线圈某个偏移方向下自身的自感系数和互感系数相对波动较小，但难以满足其它方向的偏移；

3、从补偿网络角度研究具有抗偏移特性的补偿拓扑，但单个补偿网络的抗偏移能力相当有限。

综上，目前的IPT系统的抗偏移能力相对较弱，并且不具有普适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，通过设计原边T型补偿网络结构来满足第一同轴耦合线圈互感M_PS、第二同轴耦合线圈互感M_AB和交叠耦合线圈互感M_SB的极性需要，对BP垫线圈互感参数设计要求不高，并且能够在较大的偏移量下，实现耦合器的等效自感和互感系数波动较小，可适用于各种补偿网络以及构建抗偏移无线电传输系统；该混合IPT耦合器可适用于构建各种输出需求的抗偏移IPT系统，通过调节原边补偿电感的感值，使得该混合IPT耦合器适应不同等效互感波动率要求的场合。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有高抗偏移特性的混合IPT耦合器，所述混合IPT耦合器包括原边线圈L_P、原边附加线圈L_A、副边线圈L_S、副边附加线圈L_B、原边T型补偿网络和副边补偿电容C_B。

所述原边线圈L_P的正极为混合IPT耦合器的原边输入正极，原边线圈L_P的负极与原边T型补偿网络的输入端正极相连，原边T型补偿网络输入端负极为混合IPT耦合器的原边输入负极，原边T型补偿网络的输出端并联在原边附加线圈L_A上，副边补偿电容C_B并联在副边附加线圈L_B上，副边线圈L_S的两端为混合IPT耦合器的副边输出端口。