[发明专利]输出与各负载无关的多恒压输出无线输电系统构造方法

权利要求书

1.输出与各负载无关的多恒压输出无线输电系统构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定多恒压输出无线输电系统的组成：包括一个发射电路、多个接收-发射电路以及一个接收电路；所述发射电路包括交流电压源、二端口的L型或T型补偿电路#1和发射端谐振腔(1_1)；所述接收-发射电路均包括一个接收端谐振腔(2_i)、负载、二端口的L型或T型补偿电路#i+1和发射端谐振腔(1_i+1)，其中i＝1,2,…,N-1，表示第i个；所述接收电路由第N个接收端谐振腔(2_N)与第N个负载串联而成；所述L型补偿电路包含两支路，两个支路中的阻抗分别由Z₁、Z₂表示，Z₁的一端和Z₂的一端相接，Z₁的另一端和Z₂的另一端构成L型补偿电路的输入端，而Z₁和Z₂的公共端和Z₂的另一端构成L型补偿电路的输出端；所述T型补偿电路包含三支路，三个支路中的阻抗分别由Z_A、Z_B和Z_C表示，Z_A、Z_B和Z_C的一端并接在一起，Z_A和Z_B的另一端构成T型补偿电路的输入端，而Z_C和Z_B的另一端构成T型补偿电路的输出端；所述发射端谐振腔和接收端谐振腔均由一个电感线圈和一个补偿电容串联而成，且第n个发射端谐振腔的电感线圈与第n个接收端谐振腔的电感线圈通过电磁耦合把电能依次从前一级电路传输给后一级电路，其中n＝1,2,…,N，耦合强度用互感M_n表示；

在发射电路中，交流电压源的基波有效值为U₀、工作角频率为ω，并将其接入L型或T型补偿电路#1的输入端，而L型或T型补偿电路#1的输出端与发射端谐振腔(1_1)的两端相接；在第i个接收-发射电路中，接收端谐振腔(2_i)与第i个负载并联后，分别接于L型或T型补偿电路#i+1的两个输入端，该L型或T型补偿电路#i+1的两个输出端分别接于第i+1个发射端谐振腔(1_i+1)的两端；

2)根据实际应用需求确定上述各个发射端谐振腔和接收端谐振腔的电感线圈以及每一对通过电磁耦合的电感线圈之间的位置关系，并用阻抗分析仪测定所有电感线圈的电感值以及每一对通过电磁耦合的电感线圈之间的互感M_n；

3)通过谐振关系式ωL_Tn＝1/(ωC_Tn)，ωL_Rn＝1/(ωC_Rn)确定每个发射端谐振腔和每个接收端谐振腔补偿电容的参数值，其中，L_Tn、C_Tn表示第n个发射端谐振腔的电感线圈和补偿电容的参数值，L_Rn、C_Rn表示第n个接收端谐振腔的电感线圈和补偿电容的参数值；

4)确定符合要求的补偿电路的所有拓扑及其参数关系：首先，从发射电路的L型或T型补偿电路#1的输出端口往该L型或T型补偿电路#1的方向看进去，得到诺顿等效电路，接着以该诺顿等效电路输出恒定电流为目标，确定符合要求的所有二端口的L型和T型补偿电路的拓扑以及拓扑中各个参数之间的关系；

5)依次按照第1个补偿电路到第N个补偿电路的顺序为步骤1)中所有补偿电路#n选择拓扑，且所选的拓扑必须是步骤4)中所确定符合要求的二端口的L型或T型补偿电路的拓扑中任意一种，并依次通过电路参数关系确定拓扑中各个参数的值；至此，即可构造出输出与各负载无关的多恒压输出无线输电系统。

2.根据权利要求1所述的输出与各负载无关的多恒压输出无线输电系统构造方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

a、选择参数为或的L型补偿电路作为发射电路的补偿电路，即发射电路采用L型补偿电路#1，并从该L型补偿电路#1的输出端往L型补偿电路#1的方向看进去，得到等效电流源与等效阻抗相并联的诺顿等效电路，并令等效阻抗为无穷大，得到L_f1和C_f1的关系满足ωL_f1＝1/(ωC_f1)；

b、选择参数为或的T型补偿电路作为发射电路的补偿电路，即发射电路采用T型补偿电路#1，并从该T型补偿电路#1的输出端口往T型补偿电路#1的方向看进去，得到等效电流源与等效阻抗相并联的诺顿等效电路，并令等效阻抗为无穷大，得到L_f1和C_f1的关系满足ωL_f1＝1/(ωC_f1)，并取L_f1＝L_g1，C_f1＝C_g1；

上述中，j表示虚数，L_f1、L_g1表示感性器件的电感值，C_f1、C_g1表示容性器件的电容值；

所述步骤5)分为两种情况：

情况1：选择a中两种L型补偿电路的任意一种作为与第n个发射端谐振腔(1_n)相接的补偿电路#n，并依次按照确定补偿电路#n的Z₁和Z₂；其中，若n＝1时，则U₀表示交流电压源的基波有效值，否则U_n-1和U_n分别表示第n-1个和第n个负载两端电压的有效值，L_fn表示的是补偿电路#n中感性器件的电感值，C_fn表示的是补偿电路#n中容性器件的电容值；

情况2：选择b中两种T型补偿电路的任意一种作为与第n个发射端谐振腔(1_n)相接的补偿电路#n，并依次按照确定补偿电路#n的Z_A、Z_B和Z_C；其中，L_gn表示的是补偿电路#n中感性器件的电感值，C_gn表示的是补偿电路#n中容性器件的电容值。