[实用新型]用分数阶电容稳定传输线圈谐振频率的无线电能传输系统

说明书

本实用新型提供用分数阶电容稳定传输线圈谐振频率的无线电能传输系统，包括高频功率源，发射线圈，发射线圈的电感、电容和等效内阻，接收线圈，接收线圈的电感、电容和等效内阻，阻性负载，和发射线圈与接收线圈的控制器模块；发射线圈和接收线圈的等效内阻均为各自电容和电感的内阻的总和，其中电容包括如下三种之一：(1)分数阶电容；(2)分数阶电容与整数阶电容串联；(3)分数阶电容与整数阶电容并联。本实用新型电路结构简单，利用分数阶电容实现了谐振式无线电能传输发射及接收线圈谐振频率的稳定，为高效率地无线电能传输应用提供了新的方案。

技术领域

涉及谐振无线电能传输控制领域，具体涉及用分数阶电容稳定传输线圈谐振频率的无线电能传输系统。

背景技术

无线电能传输技术最早由特斯拉提出。2007年，麻省理工学院M.Soljacic教授等人提出磁耦合谐振无线电能传输，并实现了在2m距离内以40％的效率传输60W的电能，成功点亮白炽灯。这一实验的成功，推进了国内外学者对磁耦合谐振无线电能传输的研究。

无线电能传输技术具有安全、可靠、灵活、方便等优点，目前已经有很多产品应用无线电能传输技术，如手机无线充电、植入式医疗设备、电动汽车等。但是在无线电能传输电路中，发射线圈和接收线圈之间容易受到周围的干扰的影响，从而导致线圈的自感和线圈之间的互感发生变化，使得无线电能传输电路失谐，造成能量的无法传递或者传递效率大大降低。

实用新型内容

针对目前现有技术的缺点与不足，本实用新型提供一种基于分数阶电容的无线电能传输发射及接收线圈谐振频率稳定的方法。

本实用新型通过如下技术方案实现。

用分数阶电容稳定传输线圈谐振频率的无线电能传输系统，其包括高频功率源，发射线圈，发射线圈的电感、电容和等效内阻，接收线圈，接收线圈的电感、电容和等效内阻，阻性负载，和发射线圈与接收线圈的控制器模块；发射线圈和接收线圈的等效内阻均为各自电容和电感的内阻的总和，其中电容包括如下三种之一：(1)分数阶电容；(2)分数阶电容与整数阶电容串联；(3)分数阶电容与整数阶电容并联。

进一步地，所述高频功率源的正参考电位一端与发射线圈电感的一端连接，发射线圈电感的另一端与发射线圈的电容的一端连接，发射线圈的电容的另一端与高频功率源的负参考电位一端连接，形成闭合回路，控制器模块采样高频功率源电压us和发射线圈电容电压uca，通过其中相位检测器得到电压up1，再通过比较器与参考电压uref比较，产生电压信号控制分数阶电容，使得发射线圈谐振频率稳定；接收线圈中电感的一端与接收线圈的电容的一端连接，接收线圈的电容的另一端与负载的一端连接，负载的另一端与接收线圈电感的另一端连接，形成闭合回路，控制器模块采样接收线圈电容电压ucb和负载电压uR，通过其中的相位检测器得到电压up2，再通过比较器与参考电压uref比较，产生电压信号控制分数阶电容，使得接收线圈谐振频率稳定；

本实用新型实时检测发射线圈供电电源与电容上的电压以及接收线圈电容与阻性负载上的电压来判断发射线圈和接收线圈是否分别处于谐振状态。通过控制调节分数阶电容的电容值来维持无线电能传输发射及接收线圈的谐振状态。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：

本实用新型电路结构简单，采用分数阶电容，由于分数阶电容的电容值可以按需要控制其增加或者减少，故本实用新型可以在各种失谐情况下稳定无线电能传输电路发射及接收线圈的谐振频率。

附图说明

图1为实施方式中谐振无线电能传输系统的等效结构图。