[发明专利]一种具有抗偏移能力的无线电能传输LCC-S拓扑结构及其参数设计方法

说明书

本发明提供了一种具有抗偏移能力的无线电能传输LCC‑S拓扑结构及其参数设计方法，属于无线电能传输技术领域。拓扑结构电路结构包括发射端和接收端，所述发射端还包括补偿电感器L₁和补偿电容器C₂，本发明以应用最为广泛的串‑串结构作为比较提高对象，充分考虑系统输出功率的平缓输出进行参数设计，因此具有较强的应用型和适用性。同时，系统采用新型的拓扑结构，而不改变系统的耦合机构等其他部分，只是从电路的角度出发，所以易于改进，且具有良好的通用性，适用于各种功率等级的无线电能传输系统。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域。

背景技术

无线电能传输作为一种较为理想的电能传输方式，相比于传统的有线电能传输，具有更高的安全性、便捷性，在近年来得到了快速发展。按照传输功率的等级，小到手机、家电和各种移动式机器人，大到电动汽车等均有应用，拥有着广阔的发展前景。目前无线电能传输的方式包括静态电能传输和动态电能传输两种，但是目前无论是静态还是动态传输方式，两者的应用和发展都存在着一个瓶颈问题，即由于充电过程中发生发射端与接收端偏移的情况，从而影响系统能量的稳定传输，而这一问题在无线电能传输的过程中却普遍存在。

首先对于动态传输方式来说，以电动汽车的动态轨道无线充电为例，当电动汽车在驾驶的过程中，由于操纵和路况的原因，发射导轨与接收端不可能始终保持在最佳的充电位置，必然存在着两个线圈之间偏移，从而影响接收端功率的传输；其次对于静态传输方式而言，以扫地机器人的静态充电为例，在其自寻迹过程中，由于导航精度不高，受到定位误差的限制，在静态无线充电时，发射端与接收端也会发生偏移。一方面，由于偏移现象的产生，导致系统耦合系数的下降，进而会影响系统传输功率的稳定性；另一方面，对于大多数的无线电能传输系统来说，其负载通常是以电池为核心的各种用电设备，在电池充电的过程中需要负载端保持恒压或者恒流状态，因此对于无线传输功率的稳定性要求更加严格。

目前针对无线电能传输系统的拓扑结构而言，应用最为广泛的是串-串结构，并以其结构简单、技术成熟等诸多优点在工程领域得到了广泛的应用。但是对于串-串结构而言，当发射端、接收端以及负载和谐振频率固定之后，系统输出功率的大小将仅由耦合系数来决定，因此系统功率输出的稳定性将会受到因线圈偏移而导致的耦合系数变化的较大影响，所以设计一种新型的无线电能传输拓扑结构及参数用于提高系统的抗偏移能力具有深远的现实意义。

发明内容

本发明目的是为了改善各种用电设备在无线充电时，位置偏移时耦合磁场磁通下降导致的系统功率发生变化的问题，提供一种可以应用于各种无线充电场合的具备抗偏移能力的LCC-S型拓扑结构，并给出电路中各参数的设计方法。