[发明专利]一种多发射单接收无线电能传输系统参数配置方法

说明书

本发明实施例公开了一种多发射单接收无线电能传输系统的参数配置方法，包括：搭建多发射单接收无线电能传输系统，包括两个以上的高频电压源、两个以上的发射线圈和单个接收线圈；建立对应的等效电路，得到负载获得功率表达式与系统传输效率表达式；根据负载获得功率表达式与系统传输效率表达式，以高频电压源电压和负载电阻为优化的自变量，得到最大负载获得功率下的最优负载参数配置条件，以及最大系统传输效率下的最优馈电电压参数配置条件和最优负载参数配置条件。采用前述方法，能够实现多发射单接收无线电能传输系统在二维平面内的高系统传输效率和高负载获得功率传输。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种多发射单接收无线电能传输系统的参数配置方法。

背景技术

随着人类进入电气化时代，用电设备的数量与日俱增，且品类繁多，为这些用电设备馈送电能的传统方式是通过导线供电。但由于导线供电存在移动不便的缺点且在导线接触的过程中易产生电火花，在供电过成中造成诸多不便。例如，激烈的电火花会缩短用电设备和导线的寿命。此外，在诸如煤矿或水下等特殊场合进行导线供电时，导线接触产生的电火花有引起重大事故和漏电的危险。而基于磁耦合的无线电能传输技术可以有效避免上述问题。自 2007年，学者基于单发射单接收磁谐振式无线电能传输系统的研究取得重大突破以来，磁谐振式无线电能传输系统获得广泛的研究。

无线电能传输系统主要有两线圈结构和四线圈耦合结构两种结构。其中，两线圈结构应用磁感应原理实现电能的近距离传输，四线圈耦合结构常用于电能的中距离传输，具体的，四线圈耦合结构的第一线圈和第四线圈用于无线电能传输系统输入和输出阻抗的匹配，从而获得负载最大获得功率。为增大有效的电能传输距离，加载中继线圈的无线电能传输系统也被众多学者提出。

然而上述无线电能传输系统的研究都是关于如何在一维直线上有效提高系统的传输效率或负载获得功率。对于如何在二维平面上实现更大范围内的高传输效率或高负载获得功率目前还缺乏一套步骤明确，理论成熟的设计方案。

发明内容

本发明提供了一种多发射单接收无线电能传输系统的参数配置方法，主要涉及馈电电压参数和负载参数的配置方法，为无线电能传输系统在二维平面内实现高传输效率或高负载获得功率提供明确的指导。

本发明提供一种多发射单接收无线电能传输系统的参数配置方法，包括：

步骤1，搭建多发射单接收无线电能传输系统，所述多发射单接收无线电能传输系统包括两个以上的高频电压源、两个以上的发射线圈和单个接收线圈；

步骤2，根据所述多发射单接收无线电能传输系统，建立对应的等效电路，得到所述多发射单接收无线电能传输系统的负载获得功率表达式与系统传输效率表达式；

步骤3，根据所述负载获得功率表达式与系统传输效率表达式，以高频电压源电压和负载电阻为优化的自变量，计算得到最大负载获得功率下的最优负载参数配置条件，以及最大系统传输效率下的最优馈电电压参数配置条件和最优负载参数配置条件。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤1包括：

所述两个以上的发射线圈和所述单个接收线圈在二维平面排布，排布方式为：所述两个以上的发射线圈围绕充电区域均匀分布，所述单个接收线圈处于充电区域内的任意位置，在任意两个发射线圈的间距相同的情况下，所述充电区域的范围随着发射线圈数量的增多而扩大。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤2包括：

根据所述多发射单接收无线电能传输系统，获得所述多发射单接收无线电能传输系统中第i个发射线圈与接收线圈间的传输品质因素Q_TiR：