[发明专利]一种基于复合型线圈的双通道无线供电系统恒流输出方法

说明书

本发明公开了一种复合型线圈包括DD线圈、螺线管线圈和磁芯，其中DD线圈为双极性线圈，其两个子线圈大小相等，绕制方向相反，产生的磁场沿着线圈轴分布；在DD线圈下方设置磁芯，在DD线圈上平行绕制螺线管线圈，螺线管线圈为多匝矩形绕组，与磁芯组成螺线管结构。本发明还提出一种基于该线圈的双通道无线供电系统恒流输出方法，通过匹配负载的阻抗值、发射螺线管线圈的自感、接收端谐振电感、发射DD线圈和接收DD线圈之间随X方向偏移而变化的互感、发射螺线管线圈和接收DD线圈之间随X方向偏移而变化的互感，使得发射线圈和接收线圈之间发生偏移时，负载中通过的电流依旧保持恒定。本发明克服了传统WPT系统发射与接收线圈偏移情况下电流下降严重的缺点，提升了谐振电感的材料利用率，节省了发射线圈占用的空间。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术，特别涉及一种基于复合型线圈的双通道无线供电系统的恒流输出方法。

背景技术

无线电能传输技术是一种借助于高频磁场实现能量传输的技术，相比较于传统的导线输电方式，可以避免绝缘问题和火花带来的安全隐患，尤其适用于矿井、水下等特殊应用场合，具有较高的灵活性与可靠性，因此受到了越来越广泛的关注。在传统概念的无线电能传输系统中，接收线圈都是正对于发射线圈的。但在实际应用中，无法时刻保证发射与接收线圈都是正对着的，发射线圈与接收线圈的偏移会对电能的传输效率带来很大的影响，因此，系统的抗偏移能力就显得极为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于复合型线圈的双通道无线供电系统恒流输出方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种复合型线圈，包括DD线圈、螺线管线圈和磁芯，其中DD线圈为双极性线圈，其两个子线圈大小相等，绕制方向相反，产生的磁场沿着线圈轴分布；在DD线圈下方设置磁芯，在DD线圈上平行绕制螺线管线圈，所述螺线管线圈为多匝矩形绕组，与磁芯组成螺线管结构。

基于上述复合型线圈的双通道无线供电系统恒流输出方法，通过匹配负载的阻抗值、发射螺线管线圈的自感、接收端谐振电感、发射DD线圈和接收DD线圈之间随X方向偏移而变化的互感、发射螺线管线圈和接收DD线圈之间随X方向偏移而变化的互感，使得发射线圈和接收线圈之间发生偏移时，负载中通过的电流依旧保持恒定，具体方法为：

步骤1、建立发射DD线圈和接收DD线圈之间互感随距离变化的对应关系；

步骤2、建立发射螺线管线圈和接收DD线圈之间互感随距离变化的对应关系；

步骤3、根据发射DD线圈、发射螺线管线圈和接收DD线圈的互感，优化负载的阻抗值，实现负载的恒流输出。

步骤1中，通过仿真优化或者实际测量得出发射DD线圈和接收DD线圈在各偏移位置的互感曲线，再通过曲线拟合建立发射DD线圈和接收DD线圈之间互感随距离变化的对应关系。

步骤2中，需要通过仿真优化或者实际测量得出发射螺线管线圈和接收DD线圈在各偏移位置的互感曲线，并通过曲线拟合建立发射螺线管线圈和接收DD线圈之间互感随距离变化的对应关系。

步骤3中，根据发射DD线圈、发射螺线管线圈和接收DD线圈的互感，优化负载的阻抗值，实现负载的恒流输出，具体方法为：

对发射线圈和接收线圈列写KVL方程：