[发明专利]一种一对多无线电能传输系统及其控制方法

权利要求书

1.一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，包括功率变换器(1)、原边补偿电路(2)、传输线圈(3)、副边补偿电路组(4)、整流电路(5)、数据传输模块(9)、无线数据传输模块(8)和控制器(7)；功率变换器(1)、原边补偿电路(2)、传输线圈(3)、副边补偿电路组(4)和整流电路(5)依次连接，整流电路(5)连接有负载，负载通过数据传输模块(9)连接无线数据传输模块(8)，无线数据传输模块(8)连接控制器(7)；控制器(7)输出八路PWM信号，其中四路控制功率变换器(1)，另外四路控制原边补偿电路(2)。

2.根据权利要求1所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，功率变换器(1)包括四个功率开关器件(101)，四个功率开关器件(101)分为两组并联在外部电源上。

3.根据权利要求2所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，原边补偿电路(2)包括一个电感组件(21)和两个电容组件(22)；一个电感组件和两个电容组件构成的LCC结构电路，LCC结构电路连接在两组功率开关器件上；电容组件(22)为开关电容电路。

4.根据权利要求3所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，开关电容电路包括两个功率开关器件和一个电容器件，两个功率开关器件的源极相连，漏极分别与电容器件两端相连。

5.根据权利要求4所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，控制器(7)输出八路PWM信号，其中四路分别控制构成全桥逆变器的四个功率开关器件；另外四路分为两组，分别控制两组构成开关电容的功率开关器件。

6.根据权利要求3所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，传输线圈(3)包括发射线圈(31)和若干接收线圈(32)；发射线圈(31)连接在两个电容组件(22)上，若干接收线圈(32)并排设置。

7.根据权利要求6所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，副边补偿电路组(4)为S结构补偿电路，包括若干个副边补偿电路，每个副边补偿电路包括一个副边电容组件(41)；每个副边补偿电路对应一个接收线圈，不同接收线圈和其补偿电路的电容器对应的谐振频率不同。

8.根据权利要求7所述的一种一对多无线电能传输系统，其特征在于，整流电路(5)包括若干二极管整流桥和电容，二极管整流桥的个数和接收线圈个数相匹配，每个二极管整流桥后均并联有电容，形成全桥不控整流。

9.一种一对多无线电能传输系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1至8任意一项所述的一种一对多无线电能传输系统，包括以下步骤：

确定各个接收线圈的谐振频率，控制器控制功率变换器工作在某一接收线圈的谐振频率，同时控制器控制原边补偿网络中的两组开关电容使其等效电容值满足特定阻抗要求，此时发射线圈与该接收线圈实现磁谐振耦合，实现电能的选择性传输；

该接收线圈将接收到的交流电经二极管全桥不控整流后变为直流电为负载提供能量，无线数据传输模块将采样到的副边直流输出电压传送回原边的控制器，控制器根据电压反馈值调整输出的PWM信号，使副边直流输出电压跟随控制器的电压给定值，实现电压闭环控制；

当系统需要改变无线电能传输的接收线圈时，控制器将运行频率切换为目标接收线圈的谐振频率，同时开关电容的控制信号使等效电容值满足特定阻抗要求，且使得发射线圈对不同接收线圈的电压传输增益保持一致，实现无线电能传输目标的切换。