[发明专利]磁耦合谐振式无线电能传输系统及其双侧自调谐方法

摘要

本发明公开了一种磁耦合谐振式无线电能传输系统及其双侧自调谐方法，该系统包括至少由高频电源、第一端口、发射侧谐振电容、发射线圈依次电连接组成的发射回路和至少由接收线圈、接收侧谐振电容、第二端口、负载依次电连接组成的接收回路，所述发射线圈与接收线圈之间通过磁场耦合相连接，在所述发射回路中第一端口的后端和发射侧谐振电容的前端之间增加一个阻抗调节网络。本发明通过在发射回路中增加一个阻抗调节网络来实现发射回路自动调谐；在接收回路中无需增加额外的阻抗调节网络，仅通过调节发射端电源工作频率来间接实现接收回路自动调谐，大大降低了接收端电路的复杂性、能量损耗与控制难度。

主权项

一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的双侧自调谐方法，其特征是该系统包括至少由高频电源、第一端口、发射侧谐振电容、发射线圈依次电连接组成的发射回路和至少由接收线圈、接收侧谐振电容、第二端口、负载依次电连接组成的接收回路，所述发射线圈与接收线圈之间通过磁场耦合相连接，在所述发射回路中第一端口的后端和发射侧谐振电容的前端之间增加一个阻抗调节网络，然后按以下步骤进行：步骤1.先调谐接收回路：调整电源工作频率ω，直到接收回路的阻抗满足Im(Z_out+Z_L)＝0，Z_out、Z_L分别为第二端口处的输出阻抗和负载阻抗，此时接收回路发生谐振，将此时的电源工作频率记为ω₀；步骤2.再调谐发射回路：使电源工作频率恒为ω₀，调整所述阻抗调节网络的参数值，直到发射回路的阻抗满足Im(Z_in+Z_S)＝0，且Re(Z_in)＝Re(Z_S)，Z_in、Z_S分别为第一端口处的输入阻抗和电源内阻，此时发射回路发生谐振，且电源输出功率最大；步骤3.重复步骤1、步骤2，直到发射回路的阻抗满足|Im(Z_in+Z_S)|<a，|Re(Z_in)‑Re(Z_S)|<b，接收回路的阻抗满足|Im(Z_in+Z_S)|<c，a、b、c为设定的阈值；所述阻抗调节网络为由可变电容阵列C₁、可变电容阵列C₂、可变电感L₁组成的π型阻抗调节网络，其中可变电感器L₁包含一个可变电容阵列和一个固定值电感。