[发明专利]一种功率分流及动态调谐的高效率无线传能系统

说明书

本发明公开了一种功率分流及动态调谐的高效率无线传能系统，包括发射端、两个接收端、相位检测模块、DSP控制器和驱动电路，相位检测模块检测i_s1和i_s2相位差后通过DSP控制器控制开关管S₆实时调节开关电容大小以实现动态调谐的功能，同时还控制开关管S₆和S₇以实现ZVS和调节有源整流桥输出电压大小提高功率传输能力和效率并使输出电压稳定于指定值。本发明不仅摆脱了传统无线传能系统对通信模块的依赖，而且增加了无线传能系统的稳定性和安全性，通过两个接收端的结构使得接收端可以同时实现ZVS和完全补偿，从而使得传输效率和功率传输能力得到了明显的提升。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种功率分流及动态调谐的高效率无线传能系统。

背景技术

随着社会的迅猛发展和时代的进步，无线电能传输技术(WPT)在电能传输领域发挥着越来越重要的作用。与传统输电方式相较，无线电能传输技术并不需要传统的导线等物理接触方式，而是运用电磁感应理论将能量有发射端传输到接收端，从而完成电能的传输。传输过程中的安全、方便、灵活等优点，使其在电动汽车充电、医疗、航空航天、便携式电子产品、水下充电等领域有着得天独厚的优势，所以无线传能技术有着广阔的发展空间。

在无线电能传输系统中，为了使输出电压或电流保持恒定，可以通过调频或者移相等方式来实现，这就需要在系统中添加通信模块，在无限电能传输系统的高频率、高磁场强度的情况下，通信模块的使用无疑增加了系统的成本，使得整个系统变的更加复杂并且降低了系统的可靠性。所以怎样既可以实现输出电压或电流稳定与要求值的同时，又可以省去通信模块成为了一个值得研究的方向。

现有无线电能传输系统为避免使用无线通信模块，大多采用两级式架构，即前级无线电能传输变换器只负责功率传输，通过后级DC/DC变换器实现最优负载匹配或者对输出电压或者输出电流的可控，如公开号为CN216451189U的中国专利提供了一种无线电能传输功率控制系统以及公开号为CN113991889A的中国专利提供了一种无线电能传输功率控制方法及系统，在这两件专利技术中后级均采用同步Buck变换器，利用比例-积分控制调整同步Buck变换器的占空比，在一定耦合系数与负载变化的情况下实现稳定功率输出，无需额外通信模块；然而两级式架构对总传输功率处理两次，增加系统额外损耗，降低整体效率，同时级联变换器的电压电流应力较高，增加功率器件的选型难度，提高研发成本，不利于实际产品推广。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种功率分流及动态调谐的高效率无线传能系统，能够摆脱通信模块的束缚，增加无线传能系统的稳定性和安全性。

一种功率分流及动态调谐的高效率无线传能系统，包括发射端、接收端1、接收端2以及负载，其中：

所述发射端包括直流源、高频逆变器、谐振补偿电感L_a、谐振补偿电容C_a和C_p以及发射线圈L_p，其中高频逆变器由四个带反并联二极管的开关管S₁～S₄构成，S₁的漏极与S₃的漏极以及直流源的正极相连，S₂的源极与S₄的源极以及直流源的负极相连，S₁的源极与S₂的漏极以及L_a的一端相连，L_a的另一端与C_a的一端以及C_p的一端相连，C_p的另一端与L_p的一端相连，S₃的源极与S₄的漏极、C_a的另一端以及L_p的另一端相连；