[发明专利]一种具有高抗偏移特性的无线电能传输系统

说明书

本发明公开了一种具有高抗偏移特性的无线电能传输系统，涉及无线电能传输领域，包括直流电源E、高频逆变器H、整流器R和负载R_load，还包括依次连接的原边结构N₁、等效电容C_E和副边结构N₂，原边结构N₁和副边结构N₂呈对称结构。原边结构N₁包括与高频逆变器H连接的电容C_L1，电容C_L1连接原边线圈L₁后分别连接电容C_f1和电感L_f1，电感L_f1的另一端分别连接等效电容C_E和电容C₁，电容C_f1的另一端分别连接高频逆变器H和电容C₁，电容C₁的另一端连接等效电容C_E。等效电容C_E包括由第一发射极板和第一接收极板组成的极板电容C_int1、由第二发射极板和第二接收极板组成的极板电容C_int2。保证了无线电能传输系统在耦合器偏移而发生剧烈变化时，保持稳定输出。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体涉及一种具有高抗偏移特性的无线电能传输系统。

背景技术

无线电能传输又称无线电力传输，非接触电能传输，是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。无线电能传输技术能克服传统有线供电方式中，摩擦起火、附着灰尘引起短路，灵活性不足等缺点。目前，常用的两种实现能量无线传输的方式为感应式传输(Inductive power transfer，IPT)和电场式(Capacitivepowertransfer，CPT)，前者通过线圈中的高频电流产生交变磁场将电能从发射线圈传递到接收线圈，后者通过极板间的压差形成位移电流传输能量。

无线电能传输技术已经广泛运用于内置式医疗装置、消费电子产品、照明和电动汽车等领域，然而无论哪种应用场景，其中的耦合器都有可能随着外界环境的变化而发生偏移。通常，无线电能传输系统在耦合器正对时，具有较高的效率和功率，在耦合器发生偏移时，可能导致系统输出功率、电压或电流急剧增加或下降，影响系统的稳定性和性能。

为了增强无线电能传输系统的抗偏移能力，传统的办法有以下几种：

(1)在系统中加入闭环控制，如：通过采集副边输出电压或电流反馈到原边侧，采用移相控制调节逆变器的输出电压；或者在副边电路中加入DC-DC变换电路实现恒压或恒流输出的效果。该方法的缺点在于，系统电路复杂，控制难度大，且增加了成本。

(2)通过优化耦合器的结构，使耦合参数在耦合器发生偏移时不会发生剧烈变化。该方法的不足在于，耦合器结构固定，不能适用于多种充电场合，通常优化后的耦合器结构更加复杂，制作成本更高。

发明内容

本发明的目的在于：为解决无线电能传输过程中，无线电能传输系统输出会因耦合器偏移而发生剧烈变化，导致系统输出功率降低、稳定性差的问题，提供了一种具有高抗偏移特性的无线电能传输系统。

本发明采用的技术方案如下：