[发明专利]一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置

权利要求书

1.一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，包括发射装置和接收装置；所述发射装置包括高频逆变器和含三次谐波注入的分数阶电容原边补偿单元，接收装置包括副边补偿单元、全桥整流滤波电路和负载。

2.如权利要求1所述的一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，所述含三次谐波注入的分数阶电容原边补偿单元，包括寄生电阻、发射线圈L_T、分数阶电容C_α和三次谐波能量收集电路；所述三次谐波能量收集电路的一端、高频逆变器的一桥臂中点和分数阶电容C_α的一端相连，三次谐波能量收集电路的另一端、高频逆变器的另一桥臂中点与寄生电阻的一端相连，分数阶电容的另一端与原边线圈L_T的一端相连，原边线圈L_T的另一端与寄生电阻的另一端相连。

3.如权利要求2所述的所述的一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，，所述分数阶电容C_α包括输出电容C₀和第一开关管S₅、第二开关管S₆，其中输出电容C₀的一端、第一开关管S₅的源极与第二开关管S₆的漏极相连，输出电容C₀的另一端与三次谐波能量收集电路的一端相连，第一开关管S₅的漏极与全桥整流滤波电路的一端相连，第二开关管S₆的源极、全桥整流滤波电路的另一端和分数阶电容C_α的另一端相连。

4.如权利要求2所述的一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，所述三次谐波能量收集电路包括第一补偿电容C_p、变压器T、第二补偿电容C_S、全桥整流滤波电路，其中全桥整流滤波电路包括第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、第四二极管D₄和滤波电容C_f2，第一二极管D₁与第二二极管D₂相连组成一桥臂，第三二极管D₃与第四二极管D₄相连组成另一桥臂，滤波电容C_f2并在两个桥臂的两端；第一补偿电容C_p的一端与变压器原边绕组L_P的一端相连，第一补偿电容C_p的另一端与三次谐波能量收集电路的一端相连，变压器原边绕组L_P的一端与三次谐波能量收集电路的另一端相连，副边绕组L_S的一端、第二补偿电容C_S的一端与全桥整流滤波电路的一桥臂中点相连，变压器副边绕组L_S的另一端、第二补偿电容C_S的另一端与全桥整流滤波电路的另一桥臂中点相连。

5.如权利要求书2一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，所述的分数阶电容的容值和阶数满足下列关系式：R_-+r＝0,其中ω为实际的工作频率，C_α为分数阶电容的容值，α为分数阶电容的容值，R_-为分数阶电容的等效负电阻值，r为原边补偿单元的寄生电阻的阻值，L_T为发射线圈的自感。

6.如权利要求2所述的一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，所述分数阶电容C_α是由三次谐波能量收集电路供能，确保分数阶电容调整到设定的容值与阶数。

7.如权利要求4所述的一种基于三次谐波注入的分数阶恒流输出无线电能传输装置，其特征在于，所述三次谐波能量收集电路的第一补偿电容C_P、第二补偿电容C_S、原边绕组的自感L_p、副边绕组的自感L_S满足：