[实用新型]基于自激振荡电源的SS型电场耦合无线电能传输系统

说明书

本实用新型公开了一种基于自激振荡电源的SS型电场耦合无线电能传输系统，包括自激振荡电源、原边谐振器、副边谐振器、耦合电容金属极板和负载R_L；原边谐振器包括串联连接的原边发射线圈和原边谐振电容C₁，原边发射线圈包括串联连接的原边电感L₁和原边线圈内阻R₁；副边谐振器包括串联连接的副边接收线圈和副边谐振电容C₂，副边接收线圈包括串联连接的副边电感L₂和副边线圈内阻R₂；耦合电容金属极板连接原边谐振器和副边谐振器；自激振荡电源与原边谐振器相连，负载R_L与副边谐振器相连。本实用新型利用自激振荡电源对系统进行供电，使系统工作在本征频率下，当传输距离发生变化时，系统的频率会自动进行调节，实现恒定高水平的传输效率。

技术领域

本实用新型涉及无线电能传输的技术领域，尤其是指一种基于自激振荡电源的SS型电场耦合无线电能传输系统。

背景技术

迄今为止，电能的主要传输方式是通过金属导线传输电能，通常需要两根及以上的导线为传导电流提供传输通道。传统的有线输电方式不仅需要大量的金属导线和复杂的架线工程，还不得不确保金属导线之间的绝缘要始终保持良好的状态，一旦发生短路等故障，就会因继电保护装置动作而造成停电事故，若保护装置失灵，则可能引起火灾、爆炸或触电等危险。而且这种有线输电方式还存在金属导体裸露、接触式电火花、老化、接触机构磨损等安全问题，在潮湿、水下、矿井、含易燃易爆气体的工作环境下，难以实现安全可靠的供电，且由于导线的束缚使得用电装置的灵活性大大降低。为了解决有线电能传输方式的局限性，无线电能传输的方式应运而生，不断被人们所重视，这种方式具有取电方便、节约金属资源和避免繁杂的架线工程等优点，同时解决了传统有线输电方式的缺陷。

电场耦合无线电能传输技术是目前研究最广泛的无线电能传输技术之一，相比较感应耦合无线电能传输技术而言，电场耦合无线电能传输技术可以实现同样等级的传输距离、输出功率和传输效率，但其能量传输形式是交互电场，能量的传输是将金属障碍物作为耦合极板的一部分来传输能量，而不被其所阻断，且电场基本被限制在耦合极板之间而存在，电磁干扰被大大减少。

目前，传统的空间电场耦合无线电能传输系统的传输效率受传输距离的影响较大，通常传输效率随着距离的增大而大大降低，不利于系统的实际应用。

而外加自激振荡电源的SS型电场耦合无线电能传输系统的工作频率由系统参数值所决定的，是系统的固有特征，因此这一频率称为特征频率，亦称本征频率。外加电源的自激振荡系统中，电源的工作频率不是固定的，而是随着系统参数的变化而保持工作在本征频率。并且在临界传输距离以内，系统的输出功率和传输效率在本征频率下均可以保持恒定。这些特征使得外加自激振荡电源的SS型电场耦合无线电能传输系统可以稳定的进行电能传输。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于自激振荡电源的SS型电场耦合无线电能传输系统，利用自激振荡电源对系统进行供电，使系统工作在本征频率下，当传输距离发生变化时，系统的频率会自动进行调节，在一定的较远传输距离内实现恒定高水平的传输效率，同时保持输出功率恒定，实现了稳定的电能传输。