[发明专利]一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置，包括交流电压源、整流器、逆变器、开关组、耦合器、负载、光栅传感器、接收端控制器、发射端控制器和组合逻辑电路，交流电压源、整流器、逆变器、耦合器、负载依次串接，光栅传感器与接收端控制器相连，接收端控制器与发射端控制器无线通讯连接，发射端控制器与组合逻辑电路相连，组合逻辑电路与开关组相连，开关组和耦合器相连。发射端控制器可将耦合器发射端工作线圈切换至与接收端正对的区域，精准地调节耦合器发射端与接收端横向位置偏移度，并可控制逆变器中开关器件的导通角度，精确地调节逆变器输出功率。本发明还公开了一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置的控制方法。

技术领域

本发明涉及无线电能领域，特别涉及一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置及其控制方法。

背景技术

目前在感应式无线电能传输系统中，为了解决耦合器发射端与接收端之间存在相对位置偏差时系统的发射端电流升高且接收端功率下降的问题，通常采取将耦合器设计成不对称式结构、发射端与接收端相对可移动式结构或者外加补偿网络等方式。但是不对称式的线圈结构会引起较大的漏磁，进而影响了系统效率；发射端与接收端相对可移动式的结构需要增加额外的位置检测与传动装置；复杂的补偿网络又会增加系统复杂程度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、效率高的多线圈切换式无线电能传输耦合装置，并提供一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置的控制方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置，包括交流电压源、整流器、逆变器、开关组、耦合器、负载、光栅传感器、接收端控制器、发射端控制器和组合逻辑电路，所述交流电压源、整流器、逆变器、耦合器、负载依次串接，所述光栅传感器安装在耦合器上，光栅传感器的信号输出端与接收端控制器相连，接收端控制器与发射端控制器无线通讯连接，所述发射端控制器与组合逻辑电路的输入端相连，组合逻辑电路的输出端与开关组相连，开关组和耦合器相连，光栅传感器检测耦合器接收端与发射端的横向位置偏移信号并将偏移信号送入接收端控制器，接收端控制器根据光栅传感器输入的偏移信号输出相应的信号并无线传输到发射端控制器中，作为发射端控制器的输入信号，发射端控制器根据输入信号输出相应的信号至组合逻辑电路，组合逻辑电路根据接收的信号输出相应的控制信号至耦合器，控制耦合器的发射端线圈。

上述多线圈切换式无线电能传输耦合装置中，所述耦合器包括发射端和接收端，发射端与逆变器的输出端相连，发射端包括依次串接的发射端补偿电容、第八线圈、第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈、第六线圈、第七线圈、第九线圈、第十线圈、第十一线圈、第十二线圈和第十三线圈，接收端与负载相连，接收端包括依次串接的接收端补偿电容、第十四线圈、第十五线圈、第十六线圈、第十七线圈、第十八线圈、第十九线圈、第二十线圈。

上述多线圈切换式无线电能传输耦合装置中，所述开关组包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述耦合器发射端的第一线圈、第二线圈、第三线圈构成第一组线圈，第四线圈、第五线圈、第六线圈构成第二组线圈，第七线圈、第九线圈、第十线圈构成第三组线圈，第十一线圈、第十二线圈、第十三线圈构成第四组线圈，第八线圈为第五组线圈，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关分别并接在第一组线圈、第二组线圈、第三组线圈、第四组线圈两端，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关依次串接构成所述开关组，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关的控制端与组合逻辑电路相连。