[发明专利]一种多中继器磁耦合谐振式无线功率传输系统的设计方法

摘要

一种多中继器磁耦合谐振式无线功率传输系统的设计方法，通过将具有任意数目中继器的MCR–WPT系统与多节耦合谐振器带通滤波器相比拟，利用成熟的滤波器设计理论，分别针对源内阻为零欧姆和不为零欧姆两种情况，明确提出多中继器MCR–WPT系统中传输性能指标(传输效率、传输功率、传输距离)和电路参量(电感量、互感系数、带宽、谐振频率、调谐电容)的内在约束关系。用户根据以此为依据得到的典型设计流程，可快速准确地提取满足传输性能指标的多中继器MCR–WPT系统的设计参数，满足长传输距离的任意数目中继器的MCR‑WPT系统的设计和开发的需要。本发明对中继器空心线圈的电感量并无具体约束，设计非常灵活。

主权项

一种多中继器磁耦合谐振式无线功率传输系统的设计方法，系统的电路结构包括发射端TX、多个中继器、接收端RX，且都为LC谐振器；发射端TX由交流电源、发射端空心电感线圈L1、发射端调谐电容C1组成，RS和R1分别为源内阻和发射端线路损耗电阻；中继器由空心电感线圈Li和调谐电容Ci串联而成，Ri为损耗电阻，1<i<N，N是谐振器总数目；接收端RX由空心电感线圈LN、接收端调谐电容CN、接收端负载RL串联而成，RN为损耗电阻；其特征是按如下步骤：步骤101：确定RS，RL值；步骤102：确定工作频率f0；步骤103：设置对应的滤波器类型；步骤201：根据传输效率和传输距离‑线圈口径比，设置中继器数目N‑2；步骤202：设置相对带宽w；步骤203：确定滤波器低通原型参数gi；步骤204：计算电路参数Li，Ci，ki,i+1；步骤205：设计空心电感线圈；步骤206：计算系统性能指标：传输效率、负载功率、传输距离；步骤207：设置电源电压幅值VS；步骤301：判断是否满足设计指标，是则转步骤401；否则转步骤201；步骤401：得出系统详细设计参数；其中，Li和Ci是第i个谐振器的电感值和电容值，1≤i≤N；ki,i+1(i＝1,…,N‑1)是第i个谐振器和第i+1个谐振器的电感耦合系数。