[发明专利]基于双频失谐的大范围耦合容限的无线电能传输系统

权利要求书

1.基于双频失谐的大范围耦合容限的无线电能传输系统，其特征在于：具体步骤如下：

S1，根据LC-LC拓扑的结构关系，设计四LC支路的组合电路，得到双频失谐补偿网络的拓扑结构；

S2，通过选取两个不同的工作频率，根据原副边失谐率的约束条件，设计四个LC支路的元件参数；

S3，通过选取占空比为50％的方波电压输入，得到能够通过两个频率通道进行能量传输的无线电能传输系统，且该系统具备能抵抗位置偏移引起的耦合变化的功率传输特性。

2.根据权利要求1所述的基于双频失谐的大范围耦合容限的无线电能传输系统，其特征在于：S1中所述的设计双频失谐补偿网络的拓扑结构，具体过程如下：

从整体结构来说，该系统包含用于产生高频方波电压的逆变器，原副边补偿网络，将交流转化为直流的整流电路及负载；

V_in,n，n＝1,3,5…代表n次谐波电压，M代表原副边线圈之间的互感，V_load代表负载电压，原副边补偿网络的结构完全一样，均有一个并联LC再与一个串联LC串联而成，L₁,C₁,L_p,C_p构成了原边的谐振网络，L₂,C₂,L_s,C_s构成了副边的谐振网络，通过参数设计，将整个系统设计为一个双频带通滤波器，即整个系统对于基频与三倍频的输入电压呈低阻，而对于其他频率的输入电压则呈高阻状态。

3.根据权利要求1所述的基于双频失谐的大范围耦合容限的无线电能传输系统，其特征在于：S2所述，通过选取两个不同的工作频率，根据原副边失谐率的约束条件，设计原副边不同频率的失谐率，具体过程如下：

如前所述，系统的原副边都设计为失谐的状态，为了表征失谐的程度，定义失谐率为系统失谐阻抗与线圈感抗的比值：

其中ω_n，n＝1,3分别代表方波电压的基频，三倍频分量的角频率，α_n,β_n，n＝1,3分别代表原边电路在基频和三倍频的失谐率以及副边在基频和三倍频的失谐率，失谐率为0代表完全谐振；

假设只考虑一个频率，那么整个系统等效为SS补偿的无线电能传输系统，系统的等效电容值的计算式为：

其中，j是虚数单位，j²＝-1。求解式(2)，不同频率下的SS原副边等效电容为：

其中，C_ep,n C_es,n n＝1,3分别代表基频和三倍频下原副边的等效SS补偿电容。整流器及其后级负载电路等效为一个纯电阻，该电阻表达式为：