[发明专利]一种交错抗偏移恒压谐振式无线电能传输系统

说明书

本发明提供一种交错抗偏移恒压谐振式无线电能传输系统，该系统具有抗偏移能力，双发射线圈使得磁场的区域更大，在一定偏移范围内，能实现输出电压的稳定，因此具有抗偏移能力；与传统的单发射线圈相比，双发射线圈配合双谐振网络，能进一步提升输入功率，从而增强磁场，从而传输距离更远，输出电压更高；器件选型灵活度高，由于双半桥交错工作，在同等输入电压和功率的条件下，本系统发射线圈的电流为传统无线电能传输系统的一半；双半桥交错工作，在相同的功率条件下，本系统的输入电流纹波比传统单补偿单发射的无线电能传输系统的输入电流纹波更小，系统更加稳定；传输效率高，整机谐振网络呈感性状态，可以实现软开关，提升该系统的效率。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，更具体地，涉及一种交错抗偏移恒压谐振式无线电能传输系统。

背景技术

近年来，各类电子电气设备得到了快速普及与发展，而用户对电能传输的安全性与可靠性提出了新的要求。传统插电式电能传输技术在充电时，存在火花及高压触电等安全隐患，使得系统安全性、可靠性以及使用寿命降低，并尚且难以达到一些特殊工业场合的安全要求。无线电能传输技术正是了为了弥补这些不足而被广泛探讨与研究的一种电能传输技术。无线电能传输系统是一种新兴的无需物理接触便可在一定距离内实现从供电电源到负载端的电能传输技术。与传统金属导线直接接触的电能传输方式不同，无线电传输技术是利用磁场、激光或微波等作为能量的传输媒介，使电网与用电设备之间无需电气直接接触，有效客服了传统金属导线直接接触供电所存在的固有缺陷与问题，极大地降低了用电设备对电线与接线端口的使用率，因此，无线电能传输系统具有安全性、电气隔离、低维护和便捷性以及具备在特殊环境与天气下工作的能力等诸多优势。

当前，传统的无线电能传输系统大多是单线圈对单线圈的传输系统，即单发射线圈对单接受线圈，如图1所示。其发射端采用LCCL谐振网络(L:电感，C：电容)，接受端采用则LC谐振。然而在实际的应用中，绝大多数的无线电能传输系统都可能存在位置的偏移和传输距离的变化，导致耦合机构不可避免地出现偏移情况，降低了系统的效率和功率，因此，抗偏移能力较差和传输距离较短仍是当前无线电能传输系统研究中的常见问题。

现有的技术方案如图1所示，该技术方案缺点是：

(1)抗偏移能力差。传统无线电能传输系统由单发射线圈对单接收线圈，磁场区域有限，需要两者位置对准才能实现高效传输，否则传输效率下降；

(2)输出电压低，传输距离短。在半桥结构下，单发射线圈和单谐振网络，提供的磁场强度有限，使得对应的传输电压低和距离短；

(3)输入输出电流纹波较大，对器件选型要求更高。

发明内容

本发明提供一种交错抗偏移恒压谐振式无线电能传输系统，该系统提升输入功率，从而增强磁场，从而传输距离更远，输出电压更高。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种交错抗偏移恒压谐振式无线电能传输系统，包括发射端和接收端；

所述发射端包括输入工频整流和滤波电路，第一功率半桥逆变电路、第二功率半桥逆变电路、第一发射端谐振网络、第二发射端谐振网络、第一发射线圈和第二发射线圈；第一功率半桥逆变电路与第二功率半桥逆变电路并联在一起并与输入工频整流和滤波电路连接，第一发射线圈、第一发射端谐振网络和第一功率半桥逆变电路顺次连接，第二发射线圈、第二发射端谐振网络和第二功率半桥逆变电路顺次连接；所述第一发射端谐振网络、第二发射端谐振网络与发射端控制模块连接；

所述接收端包括顺次连接的接收线圈、接收端谐振网络和输出高频整流滤波电路；接收线圈接收第一发射线圈和第二发射线圈发出的信号，输出高频整流滤波电路与外接负载连接。