[发明专利]一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统

权利要求书

1.一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统，其特征在于：包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括1个负电阻和n个发射模块，所述接收装置包括n个接收模块和1个负载，其中n为大于或等于2的自然数；n个发射模块与负电阻并联连接，每个发射模块均由串联连接的发射线圈、发射端谐振电容和发射线圈等效内阻组成，n个发射模块的发射线圈相互之间处于解耦或者弱耦合状态；n个接收模块与负载并联连接，每个接收模块均由串联连接的接收线圈、接收端谐振电容和接收线圈等效内阻组成，n个接收模块的接收线圈相互之间处于解耦或者弱耦合状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统，其特征在于：n个发射模块的固有频率互不相同，同时第i个发射模块的固有频率与第i个接收模块的固有频率相同，i＝1,2,3…n，即满足：

ω_t1＝ω_r1≠ω_t2＝ω_r2≠…ω_tn＝ω_rn

式中，第i个发射模块的固有频率表示为第i个接收模块的固有频率表示为L_ti为第i个发射线圈的电感值，L_ri为第i个接收线圈的电感值；C_ti为第i个发射端谐振电容值，C_ri为第i个接收端谐振电容值。

3.根据权利要求1所述的一种基于PT对称原理的多频多对一无线供电系统，其特征在于：所述负电阻由相连的交流受控电压源和控制模块组成；所述控制模块包括依次相连的驱动控制信号生成模块、驱动控制信号切换模块和开关驱动模块；所述驱动控制信号生成模块包括n个电流采样模块和n个相位控制模块，用于生成n路驱动控制信号，其中，第i路驱动控制信号由第i个电流采样模块与第i个相位控制模块生成，i＝1,2,3…n，所述第i个电流采样模块的输入端与第i个发射模块连接，所述第i个电流采样模块的输出端与第i个相位控制模块的输入端相连，所述第i个电流采样模块采样第i个发射模块回路电流，经第i个相位控制模块生成第i路驱动控制信号，所述第i路驱动控制信号为与第i个发射模块回路电流完全反相或同相的方波；所述n个相位控制模块的输出端相连后与驱动控制信号切换模块的输入端相连，将各路驱动控制信号输入到驱动控制信号切换模块，所述驱动控制信号切换模块同一时刻仅输出一路驱动控制信号到开关驱动模块，其中，根据负载位置选择与第j个发射模块回路电流同向或反向的驱动控制信号，j＝1,2,3…n，所述第j个发射模块在当前负载位置下，相比于其它固有频率相同的发射模块和接收模块之间的耦合程度，第j个发射模块和第j个接收模块之间的耦合程度最大，所述第j个发射模块和第j个接收模块需满足宇称-时间对称条件：

式中，表示第j个发射模块的固有频率，表示第j个接收模块的固有频率，R_tj、R_rj分别为第j个发射、接收线圈的等效内阻值，-R_N为负电阻的值，-R_L负载的值，为第j个发射线圈和第j个接收线圈之间的耦合系数，M_tjrj为第j个发射线圈与第j个接收线圈之间的互感值，L_tj为第j个发射线圈的电感值，L_rj为第j个接收线圈的电感值；所述开关驱动模块产生开关器件的驱动信号至交流受控电压源。

4.根据权利要求1所述的一种基于PT对称原理的多频多负载无线供电系统，其特征在于：所述负电阻的电压、电流关系满足：V_ti＝-R_NI_ti，相位关系满足：其中，I_ti为流过负电阻的电流，V_ti为负电阻两端的电压，-R_N为负电阻的阻值，且自动可调。