[实用新型]一种谐振耦合式无线电能多载传输系统

说明书

技术领域

本实用新型提供了一种谐振耦合式无线电能多载传输系统，属于无线电能传输领域。

背景技术

随着科技的进步，大量的电子产品涌入我们的生活，给我们的工业生产与日常生活都带来了极其重要的作用。然而，这些设备也存在着许多缺陷，电器设备接口处错综复杂的电线限制了设备移动的灵活性，金属裸露问题使其在安全上也存在很多隐患。因此，对无线电能传输技术(wirelesspowertransmission:WPT)的研究就显得愈发重要和迫切。

目前无线电能传输技术通过电磁感应技术、磁耦合谐振技术和微波或激光的形式进行传输：第一种是感应式，这种方式有传输功率大、电磁辐射小等优点，但这种传输方式传输的距离较近；第二种是微波或激光辐射式，这种方式具有定向性好、传输范围广、传输距离远等优点，但是对周围电磁环境影响大，传输过程中散射严重，损耗大效率低；第三种是谐振式，即磁谐振耦合式无线电能传输技术。此种传输方式，一旦两带电物体具有相同的谐振频率，系统间强的磁场耦合使发射端能够源源不断的提供电能。相比于感应式，其传输距离较远，且对方向性较不敏感；相比于辐射式，其对周围电磁环境的影响较小。

申请公布号为：CN202712984U的实用新型专利提出一种无线电能传输系统，主要包括功率变换器、送电线圈、拾取线圈和功率调节器四个部分。该装置简单，安全可靠的特点，但是该系统仅能满足特殊场所的安全供电要求，使用局限性较多。

申请公布号为：CN202663203U的实用新型专利提出一种基于电磁共振的无线输电装置，包括发送设备和接收设备。发送设备为发射回路与第一共振回路组成的双环联振结构，接收设备为第二共振回路与接收回路组成的双环联振结构。该装置以较低的电磁共振实现电能的无线传输，但是该装置对线圈等器件的要求太高，很容易受到外界的影响。

实用新型内容

对于无线电能多负载传输系统，多个接收线圈间交叉耦合使系统运行频率偏离谐振频率，从而减弱了系统的传输效率；

本实用新型所采取的技术方案如下：

包括发射系统1和接收系统2，发射系统1包括有电源端3和发射部分4，接收系统2包括有接收部分5和负载端6，其中，电源端3与发射部分4相连给系统供电；负载端6与接收部分5相连；

发射部分4的发射线圈7和接收部分5的接收线圈8构成谐振电路，使发射部分4的能量传递到接收部分5，从而使负载端6接收到能量，进完成能量传输。本系统在满足阻抗匹配基础上减弱了接收线圈间交叉耦合的影响，从而使负载有效的接收发送端发送的能量。

本实用新型的有益效果如下：

与传统的电磁感应式和微波式的无线电能传输方式相比，磁耦合谐振系统具有突出的优势。对于多载式系统，接收装置之间互相靠近时交叉耦合的存在，使发射端的能量不能有效的传送给多个接收端，本实用新型在系统满足阻抗匹配基础上减弱了接收线圈间交叉耦合的影响，从而使系统高效的实现能量传输。

附图说明

图1谐振耦合式WPT系统的谐振部分；

图2谐振耦合式WPT系统的整体框图；

图3谐振耦合式WPT系统的硬件结构框图；

图4谐振耦合式WPT系统电路分析图；A为发射系统，B为接收系统，C为接收系统；

图5谐振耦合式WPT系统最终等效电路图；

图6不同负载对应的电压值；

图7不同负载对应的电流值；

图8负载Z_L1的接收效率图；

图9负载Z_L2的接收效率图；

图10多载谐振耦合式WPT系统的基本结构图；

图11多载谐振耦合式WPT系统最终等效电路。

具体实施方式

下面结合具体附图进行详细说明。

图1为谐振耦合式WPT系统的谐振部分，包含发射端线圈和接收端线圈；发射线圈通电后，在其周围形成交变磁场并作用于接收线圈，在该磁场中多个接收线圈在调谐电容的调节下满足和发射线圈相同的谐振频率，从而使发射线圈和接收线圈之间耦合到能量并发生谐振。