[发明专利]添加自适应双端阻抗变换网络的谐振式无线电能传输系统

摘要

本发明提供了添加自适应双端阻抗变换网络的谐振式无线电能传输系统。系统包括高频功率源模块、原边阻抗变换网络模块、副边阻抗变换网络模块、传输线圈模块、负载模块和阻抗变换控制器。传输线圈模块包括发射线圈和接收线圈；原边阻抗变换网络模块分别与高频功率源模块和发射线圈相连；副边阻抗变换网络分别与接收线圈和负载模块相连；阻抗变换控制器通过接收来自互感检测器和负载检测器的信号，经过内部处理，发出相应指令到原、副边阻抗变换网络，调节其相关参数，从而实现系统性能最优。本发明通过在谐振式无线电能传输系统的原边和副边分别添加自适应阻抗变换网络，可以实时自动地实现高频功率源输出最大功率，且系统获得最高传输效率。

主权项

添加自适应双端阻抗变换网络的谐振式无线电能传输系统，其特征在于包括高频功率源模块(I)、传输线圈模块(II)、负载模块(III)、阻抗变换控制器(C)、原边阻抗变换网络(N1)和副边阻抗变换网络(N2)；其中高频功率源模块(I)由理想电压源(US)与内阻(RS)串联组成，为系统提供电能；传输线圈模块(II)包括发射线圈(TX)、接收线圈(RX)和互感检测器(M1)，其中发射线圈(TX)等效为由发射线圈内阻(RL1)、发射线圈电感(L1)和发射线圈谐振电容(C1)形成的RLC串联谐振模式，接收线圈(RX)等效为由接收线圈内阻(RL2)、接收线圈电感(L2)和接收线圈谐振电容(C2)形成的RLC串联谐振模式；原边阻抗变换网络(N1)的输入端与高频功率源的输出端相连，输出端与传输线圈模块(II)中的发射线圈(TX)相连；负载模块(III)由负载(RL)和负载检测器(M2)组成；阻抗变换控制器(C)通过接收来自互感检测器(M1)的第一输入信号和负载检测器(M2)的第二输入信号，经过内部数据处理，向副边阻抗变换网络(N2)和原边阻抗变换网络(N1)发出第一控制信号和第二控制信号，进而调节它们的内部参数值；副边阻抗匹配网络(N2)的输入端与传输线圈模块(II)中的接收线圈(RX)相连，其输出端与负载(RL)相连，通过接收来自阻抗变换控制器(C)的第一控制信号来调节自身的参数值；原边阻抗变换网络(N1)的输入端与高频功率源模块的输出端相连，其输出端与传输线圈模块(II)中的发射线圈(TX)相连，通过接收来自阻抗变换控制器(C)的第二控制信号来调节自身的参数值；所述的阻抗变换控制器(C)的内部数据处理包括：阻抗变换控制器(C)接收来自互感检测器(M1)提供的第一输入信号和负载检测器(M2)提供的第二输入信号；通过公式算得此时的最佳负载值RL.Optimal，通过比较实际负载值RL和最佳负载值RL.Optimal的大小，生成相应第一控制信号来控制副边阻抗变换网络(N2)内部元件的参数；然后通过公式可以算出经副边阻抗变换网络(N2)变换之后原边的等效电阻Req，通过比较高频功率源内阻值RS和等效电阻Req的大小，生成相应第二控制信号来控制原边阻抗变换网络(N1)内部元件参数值；其中RL1为发射线圈内阻，RL2为接收线圈内阻，M为发射线圈和接收线圈之间的互感大小。