[发明专利]多端分布式均匀等功率无线供电系统

说明书

本发明提供一种多端分布式均匀等功率无线供电系统，包括一个以上功率发射单元和两个以上中继单元，将多个负载分别接至各个中继单元，功率发射单元和中继单元之间采用磁耦合谐振式电能传输方式建立无线电能传输，每个功率发射单元包括依次连接的电源模块、补偿电路和发射线圈，所述电源模块由直流电源、驱动电路、高频全桥逆变器连接构成；每个中继单元包括中继线圈、补偿电路、补偿线圈、整流稳压电路和负载；每个中继单元中，中继线圈提供本单元的接收线圈功能，补偿线圈提供本单元的发射线圈功能。本发明可应用于长距离和多负载应用，确保在分布式系统中每个负载都能有效地接收足够的功率。

技术领域

本发明涉及磁耦合谐振式无线电能传输技术，包括一种多端分布式均匀等功率无线供电系统。

背景技术

无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术是一种基于近场耦合原理，利用磁场代替传统导体，以非接触方式实现电能传输的新型供电技术。由于突破了传统接触供电对传输导体的依赖，与接触网、第三轨等直接物理接触的供电方式相比，能够使供电线路与负载之间实现完全的电气隔离，避免了机械滑动摩擦、潮湿环境下漏电等弊端，具有安全、可靠、灵活等传统电能传输方式无可比拟的优点。

无线能量传输技术就是不直接通过导线传输电能，而是通过诸如微波，电磁耦合等载体传输电能，这种技术的出现使电能传输摆脱了导线的限制，在WPT技术的快速发展背景之下，人们得以渐渐脱离电源线带来的种种麻烦。就目前的研究成果，无线能量传输技术的主要形式有三类，分别是微波辐射无线传能技术，电磁共振耦合无线传能技术和电磁感应耦合式无线传能技术。这三种无线能量传输技术虽然都是利用电磁场或者电磁波实现无线传能，但具体的实现原理有所不同，适用的工作场合也不一样。由于无线传能技术大都采用电磁场能量传输电能，而电磁场的能量传输并不是单一场作用的结果，而是电场与磁场的共同作用的结果。

本发明所采用的磁耦合谐振式无线电能传输技术是基于磁谐振原理，使发射线圈和接收线圈工作在谐振频率来进行无线电能的传输。能量传输的效率和功率不只取决于系统中的耦合程度，还与频率等其他参数有很大的关系，这种技术从一定程度上减小了距离对于传输性能的影响，但是同时也加大了研究的难度。

与此同时，无线充电仍然在不断地发展，适用于多负载的无线充电系统开始得到了广泛关注。由于对于传统的无线充电系统，往往只对应单个负载，这样就会导致当充电负载变多时，所需的充电装置也增加，毫无疑问，多负载充电是无线供电技术必将面临的一个重大问题，要想将无线充电技术充分应用在生活中，就必须要考虑到多节点负载的问题。随着无线充电技术的不断发展以及在日常生活中的普及，一对多形式的无线充电设备会是无线充电技术的发展趋势，这时，在数量种类繁多的电子设备中精准地提供电能就成了目前研究的一个问题，同时，如何为负载提供持续稳定的功率也是当前的研究热点。

发明内容

本发明的目的是为多负载提供稳定等功率输出的无线充电系统进行设计。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案为一种多端分布式均匀等功率无线供电系统，包括一个以上功率发射单元和两个以上中继单元，将多个负载分别接至各个中继单元接受等功率输出，功率发射单元和中继单元之间采用磁耦合谐振式电能传输方式建立无线电能传输，每个功率发射单元包括依次连接的电源模块、补偿电路和发射线圈，所述电源模块由直流电源、驱动电路、高频全桥逆变器连接构成，直流电源连接到高频全桥逆变器，驱动电路与高频全桥逆变器连接；每个中继单元包括中继线圈、补偿电路、补偿线圈、整流稳压电路和负载，在中继单元中，中继线圈的一端连接到补偿电路，中继线圈的另一端接入整流稳压电路，补偿电路的一端连接到补偿线圈的一端，补偿线圈的另一端接入整流稳压电路，整流稳压电路的输出连接到负载上；每个中继单元中，中继线圈提供本单元的接收线圈功能，补偿线圈提供本单元的发射线圈功能。

而且，功率发射单元采用LCC单元T型补偿拓扑实现。

而且，设置两个功率发射单元，依次通过第一功率发射单元、多个中继单元和第二功率发射单元建立无线电能传输结构。