[发明专利]应用于对称式耦合无线电能传输系统的补偿电容调节方法

摘要

本发明公开了一种应用于对称式耦合无线电能传输系统的补偿电容调节方法，该方法是在对称的耦合无线电能传输系统结构中，固定发射线圈和接收线圈的补偿电容值，驱动线圈和负载线圈的补偿电容采用开关控制电容，并基于补偿电容显式优化选取即补偿电容的功率优化公式得到补偿电容值，从而能够快速实现驱动线圈和负载线圈的功率优化补偿电容的选取，提高对称式耦合无线电能传输系统(MRC‑WPT)的输出功率。

主权项

1.应用于对称式耦合无线电能传输系统的补偿电容调节方法，所述对称式耦合无线电能传输系统包括对称的一个发射机构和一个接收机构，所述发射机构包括有驱动线圈及其配置的第一开关控制电容、发射线圈及其配置的第一固定补偿电容，所述接收机构包括有接收线圈及其配置的第二固定补偿电容、负载线圈及其配置的第二开关控制电容，所述驱动线圈通过全桥逆变器连接有直流稳压电源，所述负载线圈连接有负载，直流稳压电源的稳压直流电经过全桥逆变器转化为高频方波，注入驱动线圈，驱动线圈将高频方波转化为同频的正弦波，通过紧密耦合将能量传送到发射线圈，发射线圈与驱动线圈紧密耦合，并建立磁场，与接收线圈形成传输通道，接收线圈与发射线圈形成谐振，接收从磁场谐振中传输过来的能量，负载线圈与接收线圈通过紧密耦合从中拾取能量；其特征在于：所述补偿电容调节方法是固定发射线圈和接收线圈的补偿电容值，驱动线圈和负载线圈的补偿电容采用开关控制电容，并基于补偿电容显式优化选取即补偿电容的功率优化公式得到补偿电容值，从而能够快速实现驱动线圈和负载线圈的功率优化补偿电容的选取，提高对称式耦合无线电能传输系统的输出功率，其包括以下步骤：1)绕好线圈，测定各线圈电感值与内阻值；2)组装好发射机构和接收机构，测定驱动线圈/负载线圈与发射线圈/接收线圈的互感系数；3)固定发射机构和接收机构位置，测定发射线圈和接收线圈的互感系数；4)确定系统运行频率，计算出发射线圈和负载线圈的谐振电容值；5)将以上参数代入补偿电容的功率优化公式，求得驱动线圈和负载线圈的补偿电容，其表达式为：其中：式中：ω为系统运行角频率；C₁、C₄分别为驱动线圈和负载线圈的补偿电容值；L₁、L₄分别为驱动线圈和负载线圈的电感值；M_r为发射线圈与接收线圈的互感系数；M_s为驱动线圈/负载线圈与发射线圈/接收线圈的互感系数；R_L为负载线圈电阻值；R_r为发射线圈/接收线圈的内阻值；R_d为驱动线圈电阻值。