[发明专利]一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统

说明书

本发明公开一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统。其中，所述无线电能传输系统包括：直流电源、高频逆变器、原边电路、能量传输极板、副边电路、整流器和负载，其中：所述原边电路包括第一调节电感、能量发射线圈和第一补偿电容，所述副边电路包括第二补偿电容、能量接收线圈和第二调节电感；所述能量传输极板包括第一发射极板、第一接收极板、第二发射极板和第二接收极板，所述第一发射极板和所述第一接收极板耦合，所述第二发射极板和所述第二接收极板耦合。本发明提供的电场式和感应式结合的无线电能传输系统，实现了无线电能传输系统的传输功率比的调节。

技术领域

本发明涉及电学技术领域，具体涉及一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统。

背景技术

无线电能传输技术使得电气设备摆脱了电线的束缚，避免电线在接触时产生磨损和打火等现象，增加了电气设备的安全性和可靠性，同时解决了在一些场合下无法使用电线进行电气连接的问题。无线电能传输技术在工业自动化生产、电动交通工具、植入式医疗器械、家用电器及消费类电子产品中具有广阔的应用前景。

无线电能传输技术可分为电场式和感应式两大类。感应式无线电能传输技术相对比较成熟，但存在传能线圈成本较高、占用的空间体积大、泄露的磁场在周围的金属物上产生涡流电流，引起传输功率和效率的降低等问题。随着系统成本的降低和性能的提高，电场式无线电能传输技术受到人们广泛关注，其独特的优势在于：耦合结构为一对极板，占用体积小且廉价，电场不会在周围金属物体上产生损耗，所以不需要屏蔽电场。现有技术的研究表明，若将电场式和感应式结合在一个无线电能传输系统中，会增强无线电能传输系统的抗偏移能力，但功率传输比固定，在某些应用场景下，由于空间的限制，无法获得满足设计要求的无线电能传输系统。

因此，如何提出一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统，能够实现功率比可调成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统。

本发明提出一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统，包括直流电源、高频逆变器、原边电路、能量传输极板、副边电路、整流器和负载，其中：

所述原边电路包括第一调节电感、能量发射线圈和第一补偿电容，所述副边电路包括第二补偿电容、能量接收线圈和第二调节电感；所述能量传输极板包括第一发射极板、第一接收极板、第二发射极板和第二接收极板，所述第一发射极板和所述第一接收极板耦合，所述第二发射极板和所述第二接收极板耦合；

所述直流电源连接到所述高频逆变器的输入端，所述高频逆变器的一个输出端通过串联的所述第一调节电感和所述能量发射线圈，连接到所述第一发射极板，所述高频逆变器的另一个输出端与所述第二发射极板相连；

所述整流器的输出端连接到所述负载，所述整流器的一个输入端通过串联的所述第二调节电感和所述能量接收线圈，连接到所述第一接收极板，所述整流器的另一个输入端与所述第二接收极板相连；

所述第一补偿电容的一极与所述第一发射极板相连，所述第一补偿电容的另一极与所述第二发射极板相连；所述第二补偿电容的一极与所述第一接收极板相连，所述第二补偿电容的另一极与所述第二接收极板相连。

其中，所述能量发射线圈的电感和所述第一调节电感的电感之和等于所述能量接收线圈的电感和所述第二调节电感的电感之和，所述第一补偿电容的电容和所述第二补偿电容的电容相等。，所述第一补偿电容的电容和所述第二补偿电容的电容相等。

其中，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈采用电感器。

其中，所述第一发射极板、所述第一接收极板、所述第二发射极板和所述第二接收极板采用金属材料。

其中，所述第一发射极板和所述第一接收极板之间的电容等于所述第二发射极板和所述第二接收极板之间的电容。