[发明专利]双线圈非侵入式磁场取能系统及其宽负载功率提升方法

说明书

本发明涉及无线供电技术领域，具体公开了一种双线圈非侵入式磁场取能系统及其宽负载功率提升方法，该系统包括原边侧和副边侧，原边侧包括母排；副边侧包括第一取能线圈、第二取能线圈、第一补偿电容Csubgt;1/subgt;、第二补偿电容Csubgt;2/subgt;、第三补偿电容Csubgt;M/subgt;、整流器、滤波电容Csubgt;0/subgt;、直流负载Rsubgt;L/subgt;；副边侧还包括控制模块，控制模块用于获取直流负载Rsubgt;L/subgt;的电压Usubgt;L/subgt;和电流Isubgt;L/subgt;，并通过Rsubgt;L/subgt;＝Usubgt;L/subgt;/Isubgt;L/subgt;计算得到直流负载值与固定值Rsubgt;Li/subgt;做比较，若该直流负载值大于固定值Rsubgt;Li/subgt;，则控制整流器切换到半桥模式，若小于固定值Rsubgt;Li/subgt;则切换到全桥模式。本发明建立了双线圈非侵入式磁场取能系统等效模型，并通过比较直流负载和切换点负载的大小来切换系统工作模式，维持系统在宽负载范围内的高功率输出。

技术领域

本发明涉及无线供电技术领域，尤其涉及一种双线圈非侵入式磁场取能系统及其宽负载功率提升方法。

背景技术

母排是智能变电站的重要组成部分，承担着收集、分配和传输电能的关键功能。为了保证母排的可靠运行，需要对母排的温度、电压、电流等进行监测。无线传感器作为远程监控设备，在保证母排安全可靠运行方面发挥着不可替代的作用。然而，为传感器供电的电池的寿命有限，定期更换电池带来人力财力的损耗。因此，研究一种新型的传感器自供电方式迫在眉睫。

非侵入式磁场取能技术基于法拉第电磁感应定律，通过将通电导体所产生磁场的能量转换为电能，进而为传感器等受电设备供电。非侵入式磁场取能系统有体积小，结构简单，便于安装等优点。现阶段非侵入式磁场取能系统的研究聚焦在提升最优负载下的最大输出功率，但传感器的等效负载在它的工作过程中会发生改变，当传感器的等效负载远离最优负载时，系统输出的功率会降低，这严重影响了传感器的稳定工作，因此如何提高系统在宽负载范围内的输出功率对促进非侵入式磁场取能技术在传感器自供电中的应用是至关重要的。

发明内容

本发明提供一种双线圈非侵入式磁场取能系统及其宽负载功率提升方法，解决的技术问题在于：如何在传感器的等效负载发生变化时，仍能实现较高的功率输出。

为解决以上技术问题，本发明提供一种双线圈非侵入式磁场取能系统，包括原边侧和副边侧，所述原边侧包括母排，其电流为所述副边侧包括第一取能线圈、第二取能线圈、第一补偿电容C₁、第二补偿电容C₂、第三补偿电容C_M、整流器、滤波电容C₀、直流负载R_L；所述第一取能线圈的一端连接所述第一补偿电容C₁后连接所述整流器的一端，所述第二取能线圈的一端连接所述第二补偿电容C₂后连接所述整流器的一端，所述第一取能线圈的另一端与所述第二取能线圈的另一端共同连接所述第三补偿电容C_M后连接所述整流器的另一端；

所述副边侧还包括控制模块，所述控制模块用于获取所述直流负载R_L的电压U_L和电流I_L，并通过R_L＝U_L/I_L计算得到直流负载值，并将该直流负载值与固定值R_Li做比较，若该直流负载值大于固定值R_Li，则控制所述整流器切换到半桥模式，若该直流负载值小于固定值R_Li，则控制所述整流器切换到全桥模式。