[发明专利]磁感应式无线电能传输设备中的补偿装置及其补偿方法

权利要求书

1.一种磁感应式无线电能传输设备中的接收补偿装置，其特征在于：

多个接收补偿电容（CJ）并联组成接收电容补偿阵列，且接收电容补偿阵列中的每一个接收补偿电容（CJ）都分别与对应的接收电子开关（SJ）串联；接收电容补偿阵列串接在磁感应式无线电能传输设备中接收端的接收线圈(LJ)与负荷（H）之间；

所述的接收端的接收线圈(LJ)上安装有接收电流传感器（IJ），接收端的负荷(H)两端安装接收电压传感器（UJ）；接收电容补偿阵列中的每一个接收电子开关(SJ)的控制端、接收电流传感器（IJ）的输出端和接收电压传感器（UJ）的输出端均与接收补偿控制器（KJ）相连。

2.一种使用权利要求1所述的接收补偿装置对磁感应式无线电能传输设备进行无功补偿的方法，其步骤是：

A、初始时,接收补偿控制器（KJ）根据接收端的接收线圈电感值（X₂），算出初始补偿电容值，控制相应的接收电子开关（SJ）的开闭，使接入的接收补偿电容(CJ)的总电容值等于初始补偿电容值，由接入的接收补偿电容(CJ)与接收线圈构成LC谐振电路；对接收线圈（LJ）进行初始补偿；

B、接收电流传感器（IJ）、接收电压传感器（UJ）将检测出的负荷两端的电流i₂及电压u₂，传送给接收补偿控制器（KJ），接收补偿控制器（KJ）通过傅里叶变换分别求出电压相量值U₂和电流相量值I₂，进而计算得到负荷的阻抗Z₂,Z2=U2I2;]]>

C、如果负荷的阻抗Z₂的虚部Im(Z₂)≠0，则判定负荷(H)是阻容性或阻感性，接收端未在额定频率ω₀下谐振；需要改变当前补偿电容值，新的当前补偿电容值为C₂，ω₀为系统额定角频率；接收补偿控制器（KJ）控制相应的接收电子开关(SJ)的闭合状态，使接入的电容(CJ)的总电容值等于当前补偿电容值C₂，由接入的接收补偿电容（CJ）与接收线圈(LJ)及负荷(H)构成LC谐振电路，对接收线圈(LJ)及负荷(H)进行无功补偿；使接收端重新在额定频率ω₀下谐振；

D、如果负荷的阻抗Z₂的虚部Im(Z₂)=0，则判定负荷(H)是阻性，接收端在额定频率ω₀下谐振；不需要改变当前补偿电容值C₂，接收补偿控制器(KJ)不改变当前的接收电子开关(SJ)的开闭状态；

E、重复B、C、D步骤的操作，使接收端保持在额定频率ω₀下谐振。

3.一种磁感应式无线电能传输设备中的发送补偿装置，其特征在于：

多个发送补偿电容（CF）并联组成发送电容补偿阵列，且发送电容补偿阵列中的每一个发送电容（CF）都分别与对应的发送电子开关(SF)串联；发送电容补偿阵列串接在磁感应式无线电能传输设备中发送端的发送线圈(LF)与逆变器（N）之间；

所述的发送端的发送线圈(LF)上安装有发送电流传感器（IF），发送端的发送线圈(LF)两端安装发送电压传感器（UF）；发送电容补偿阵列中的每一个发送电子开关（SF）的控制端、发送电流传感器（IF）的输出端和发送电压传感器（UF）的输出端均与磁感应式无线电能传输设备中发送端的控制器（K）相连。

4.一种使用权利要求3所述的发送补偿装置对磁感应式无线电能传输设备进行无功补偿的方法，其步骤是：

A、初始时,发送端的控制器（K）根据发送端的发送线圈（LF）的电感值（X₁），算出初始补偿电容值，控制相应的发送电子开关（SF）的开闭，使接入的发送补偿电容（CF）的总电容值等于初始补偿电容值，由接入的发送补偿电容（CF）与发送线圈（LF）构成LC谐振电路；对发送线圈(LF)进行初始补偿；

B、发送电流传感器（IF）、发送电压传感器（UF）将检测出的发送线圈的电流i₁及电压u₁，传送给发送端的控制器（K），发送端的控制器（K）通过傅里叶变换分别求出其电压相量值U₁和电流相量值I₁，进而计算得到发送端的发送线圈（LF）的阻抗Z₁,

C、如果发送线圈的阻抗Z₁的虚部Im(Z₁)≠ω₀*X₁，则判定发送端未在额定频率ω₀下谐振；需要改变当前补偿电容值，新的当前补偿电容值为C₁，ω₀为系统额定角频率；发送端的控制器（K）控制相应的发送电子开关(SF)的开闭，使接入的发送补偿电容（CF）的总电容值等于当前补偿电容值C₁，由接入发送补偿电容（CF）与发送线圈（LF）构成LC谐振电路，对发送线圈(LF)进行无功补偿；使发送端重新在额定频率ω₀下谐振；

D、如果发送线圈的阻抗Z₁的虚部Im(Z₁)=ω₀*X₁，则判定发送端在额定频率ω₀下谐振；不需要改变当前补偿电容值C₁，发送端的控制器（K）不改变当前的发送电子开关（SF）的开闭状态；

E、重复B、C、D步骤的操作，使发送端保持在额定频率ω₀下谐振。