[发明专利]一种带有LCC-LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统

说明书

本发明提供了一种带有LCC‑LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，涉及无线电能传输技术领域。通过在发射端设置LCC谐振网络，在接收端设置LCLCC谐振网络，使本发明提出的无线电能传输系统相对于现有的LCC‑S和双边LCC型无线电能传输系统具有更好的效率表现，具体为：在负载变化时，电能传输效率的变化幅度较现有的拓扑结构更小，和传统结构相比更能维持高传输效率，传输更稳定。在线圈发生偏移时，传输效率的下降幅度更小，抗偏移能力更强。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，更具体地，涉及一种带有LCC-LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统。

背景技术

传统的电能传输方式采用插电式有线传输，在用电时存在火花及高压触电等安全隐患，危害用电安全，用电可靠性较低，并且难以达到一些特殊工业场合的安全要求。无线电能传输技术正是为了弥补这些不足而被广泛探讨与研究的一种电能传输技术。无线电能传输系统是一种新兴的无需物理接触便可在一定距离内实现从供电电源到负载端的电能传输技术。与传统金属导线直接接触的电能传输方式不同，无线电传输技术是利用磁场、激光或微波等作为能量的传输媒介，使电网与用电设备之间无需电气直接接触，有效克服了传统金属导线直接接触供电形式所存在的固有缺陷，极大地降低了用电设备对电线与接线端口的使用率，因此，无线电能传输系统在安全性、电气隔离、电气维护、便捷性以及在特殊环境与天气下工作的能力等方面具有诸多优势。

无线电能传输系统依靠线圈的耦合进行能量传输，由于需要实现一定距离的电能传输，使得线圈间的耦合系数低，降低了能量的传输效率。为了提高能量的传输效率，需要对发射和接收线圈进行补偿，使发射线圈和接收线圈处于谐振状态，在谐振状态下，系统的传输效率将大大提高。然而，以往的结构存在一些缺陷和不足之处：基础的串联或并联补偿网络无法实现发射线圈的恒流和接收端的恒压输出，新提出的LCC-S型和双边LCC型补偿网络能实现发射线圈的恒流和接收端的恒压输出，但其负载特性仍不够好，在负载变化时效率显著降低，同时在发射线圈和接受线圈不对准，发生偏移时，传输的效率也会显著降低。

公开号为CN212063636U，公开日：2020-12-01，一种基于复合LCC补偿的无线电能传输装置，该专利采用双边LCC型补偿网络，同样存在负载特性仍不够好，在负载变化时效率显著降低的问题。

发明内容

本发明为克服上述技术问题，提供一种在负载变化时传输更稳定、并且抗偏移能力更强的带有LCC-LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统。

本发明技术方案如下：

一种带有LCC-LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，包括：发射端和接收端；所述发射端包括：第一整流滤波电路、高频功率逆变电路、LCC谐振网络和发射线圈L₂；接收端包括：接收线圈L₃、LCLCC谐振网络、第二整流滤波电路；

所述发射端的第一整流滤波电路连接高频功率逆变电路，高频功率逆变电路连接LCC谐振网络，LCC谐振网络连接发射线圈L₂，接收端的接收线圈L₃连接LCLCC谐振网络，LCLCC谐振网络连接第二整流滤波电路。

本技术方案提出了一种带有LCC-LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统主电路拓扑结构，通过在发射端设置LCC谐振网络，在接收端设置LCLCC谐振网络，使本发明提出的无线电能传输系统相对于现有的LCC-S和双边LCC型无线电能传输系统具有更好的效率表现，具体为：在负载变化时，电能传输效率的变化幅度较现有的拓扑结构更小，和传统结构相比更能维持高传输效率，传输更稳定。在线圈发生偏移时，传输效率的下降幅度更小，抗偏移能力更强。