[发明专利]频率漂移不敏感的无线电能传输系统谐振频率设计方法

摘要

本发明公开了一种频率漂移不敏感的无线电能传输系统谐振频率设计方法，设置无线电能传输系统的谐振频率F和激励频率f的范围；计算无线电能传输系统输入阻抗角度θ以及谐振频率范围内每个谐振频率Fx所对应的差值Km和Hm；通过判定差值Km与Hm的乘积是否大于等于零得到无线电能传输系统的初步筛选谐振频率Fi；计算初步筛选谐振频率Fi对应的阻抗角度评价值αi，满足αi≤10°的初步筛选谐振频率定义为次级筛选谐振频率Fj；分别计算次级筛选谐振频率Fj下的阻抗角度波动参数βj，并进行比较，最小的阻抗角度波动参数βjmin对应的次级筛选谐振频率即为频率漂移不敏感的无线电能传输系统的最优谐振频率。本发明解决了电路参数发生漂移时系统效率急剧下降的问题。

主权项

1.频率漂移不敏感的无线电能传输系统谐振频率设计方法，其特征在于具体步骤为：(1)、确定无线电能传输系统的基本结构参数，源线圈和负载线圈均为半径为r₁的单匝线圈，源线圈与负载线圈相对设置；发射线圈和接收线圈均为半径为r₂的单匝线圈，发射线圈和接收线圈相对设置；源线圈与发射线圈以及负载线圈和接收线圈均位于一个平面，所有线圈的线径均为r_c；源线圈与发射线圈之间的互感为M₁₂；发射线圈与接收线圈之间的互感为M₂₃；接收线圈和负载线圈之间的互感为M₂₃；发射线圈与接收线圈之间的传输距离为r₂/2；(2)、分别设置无线电能传输系统的谐振频率F的范围为[F_min，F_max]，激励频率f的范围为[f_min，f_max]，在以上频率设定范围内，谐振频率以1MHz为步进，激励频率以0.1MHz为步进，在每个谐振频率F_x(x＝1,2,3…)处，测量得到所有激励频率f_y(y＝1,2,3…)下无线电能传输系统的全部输入阻抗角度θ_(x,y)；(3)、不考虑激励频率的最小值f_min和最大值f_max这两个频率点，用谐振频率范围内的每个谐振频率F_x对应的第y个输入阻抗角度θ_(x,y)减去第y‑1个输入阻抗角度θ_(x,y‑1)得到相应的差值K_m(m＝1,2,3…y‑1)；用谐振频率范围内的每个谐振频率F_x对应的第y个输入阻抗角度θ_(x,y)减去第y+1个输入阻抗角度θ_(x,y+1)得到相应的差值H_m(m＝1,2,3…y‑1)，把满足条件K_m×H_m≥0的谐振频率F_x定义为初步筛选谐振频率F_i(1≤i≤x_max,x_max为x的最大值)，并记录每个初步筛选谐振频率F_i及其对应的全部输入阻抗角度θ_(i,y)和输入阻抗角度个数n；(4)、对与步骤(3)中记录的无线电能传输系统的每个初步筛选谐振频率F_i对应的全部输入阻抗角度的绝对值|θ_(i,y)|的值分别相加后除以步骤(3)中得到的每个初步筛选谐振频率F_i对应的输入阻抗角度个数n，得到每个初步筛选谐振频率F_i下的无线电能传输系统的阻抗角度评价值α_i；若满足α_i≤10°，定义该初步筛选谐振频率F_i为次级筛选谐振频率F_j(1≤j≤i_max,i_max为i的最大值)，并记录该次级筛选谐振频率F_j以及其对应的全部输入阻抗角度θ_(j,y)和阻抗角度评价值α_j(1≤j≤i_max,i_max为i的最大值)；若α_i>10°，则不做记录；(5)、用步骤(4)中记录的每个次级筛选谐振频率F_j对应的全部输入阻抗角度θ_(j,y)分别减去步骤(4)中得到的对应每个次级筛选谐振频率的阻抗角度评价值α_j，并对结果求平方和后分别除以步骤(3)中对应得到的输入阻抗角度个数n，得到每个次级筛选谐振频率F_j下无线电能传输系统的阻抗角度波动参数β_j；(6)、对步骤(5)中得到每个次级筛选谐振频率F_j下无线电能传输系统的阻抗角度波动参数β_j进行比较，找出无线电能传输系统的最小非零阻抗角度波动参数β_jmin，其所对应的次级筛选谐振频率F_j即为频率漂移不敏感的无线电能传输系统的谐振频率。