[发明专利]一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置

权利要求书

1.一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置，其特征在于，分为电源侧电路和负载侧电路

所述电源侧电路包含高频逆变器及分数阶电容；负载侧电路包含副边补偿单元、半主动整流电路、滤波电容及负载；发射线圈和接收线圈为电源侧电路和负载侧电路传输电能；

所述高频逆变器的一桥臂中点与分数阶电容一端相连，另一端与发射线圈电感L₁的一端相连，电感L₁的另一端与寄生电阻R_S1的一端相连，寄生电阻R_S1的另一端与高频逆变器的另一桥臂中点相连，形成串联回路；

所述副边补偿电容C₂与接收线圈电感L₂发生串联谐振，电感L₂的一端连接电容C₂的一端，电容C₂的另一端连接半主动整流电路的一条桥臂中点，半主动整流电路的另一条桥臂中点与寄生电阻R_S2的一端连接后，寄生电阻R_S2的另一端与电感L₂的另一端相连，构成完整回路；负载R_L与滤波电容C_f并联后，并联在半主动整流电路两端；

所述分数阶电容的半桥逆变器两端与辅助电源V_F的两端相连；半桥逆变器的桥臂中点与电容C_C的一端相连，电容C_C的另一端与电感L_C的一端相连，电感L_C的另一端与电容C₁的一端连接后，电容C₁的另一端连接至寄生电阻R_S3的一端，寄生电阻R_S3的另一端与半桥逆变器的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置，其特征在于，所述串联谐振电感L₂和电容C₂满足：

3.根据权利要求1所述的一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置，其特征在于，串联谐振电感L_C和电容C_C满足：

4.根据权利要求1所述的一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置，其特征在于，所述的半主动整流电路将采集到输出电流I₀并与设定的电流值比较，在输出电流I₀未达到预设值时利用PID控制对开关管Q₇和Q₈施加一定延时的导通和关断信号，直至输出电流I₀达到预设值时电路稳定。

5.根据权利要求1所述的一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置，其特征在于，所述电感L_C和电容C_C发生串联谐振，辅助电源V_F经由半桥逆变器对电容C₁注入电流i_F；分数阶电容在基频下的对外等效阻抗：呈现负电阻及电容特性，通过调节半桥逆变器的移相角及占空比可以调节分数阶电容Z_FOC的取值。

6.根据权利要求1所述的一种基于分数阶电容的半主动整流式无线电能传输装置，其特征在于，所述发射线圈的基频等效阻抗呈感性，所述分数阶电容通过采集发射线圈电感L₁上的基频电压和电流得出其等效阻抗值，对应调节分数阶电容的半桥逆变器实现阶数和容值变换，使电源侧的整体等效阻抗的虚部抵消。