[发明专利]一种抗频率偏移的多负载无线电能传输系统及其传输方法

说明书

本发明公开了一种抗频率偏移的多负载无线电能传输系统及方法，系统由控制器、带宽功率放大器、阻抗匹配器、相位差采集电路、一个发射线圈、多个接收线圈及负载组成，控制器能够在有新的接收线圈加入工作或有接收线圈退出工作以及线圈位置发生变化时，根据相位差采集电路获得的相位差改变输出频率以优化由于接收线圈数量或位置发生改变造成频率偏移引起的传输性能下降；带宽功率放大器作为高频电源，解决了控制器输出信号发生改变时系统性能下降的问题，大大提高了无线电能传输设备的稳定性。本发明能够使一个发射设备同时为多个接收设备供电，且具有抗频率偏移的能力，提高了无线电能传输系统使用的自由度，增强了设备使用的便捷性。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种多负载无线电能传输系统，特别是涉及一种抗频率偏移的多负载无线电能传输系统及其传输方法。

背景技术

一个多世纪前，特斯拉提出了无线电能传输理论，并进行了大量的实验，但是由于种种原因没有取得突破性的进展。直到2007年麻省理工学院的研究团队提出了磁耦合谐振式无线电能传输理论，并利用这一技术点亮了2m外的一盏60瓦的灯泡且效率达到了40%。随着磁耦合谐振技术的提出，关于无线电能传输技术的研究开始迅猛发展，使得无线电能传输技术成为世界专家学者研究的热点之一。目前主要的无线电能传输方式主要有三种：

微波式无线电能传输：该技术具有功率密度高、定向性好等优点，适用于远距离的传输，但是由于微波的频率高、波长小，难以穿越障碍物，易受传输介质的影响，另外，其传输效率受天气及地形等因素影响极大，特别是系统发射的高能电磁波对周围的环境影响较大。

电磁感应式无线电能传输：该技术传输功率大，传输效率高，但是由于初次级线圈之间要进行电磁耦合，所以两线圈间距离不能太大，一般在毫米级别，在线圈之间距离增加时传输效率会急剧下降。

磁耦合谐振式：该技术是利用磁场的非辐射近场耦合进行的能量传输，具有传输距离远、输出功率大、传输效率高、电磁辐射小等优点。

由于磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离远、输出功率大、传输效率高、电磁辐射小等优点，能够应用于航空航天、矿井开采、医疗植入、电动汽车、水下勘测、家用电器等多种领域，为人们的生活和工作带来了极大的便利。因此，磁耦合谐振式无线电能传输技术得到了广泛的关注，迅速成为了研究热点。

目前无线电能传输技术主要是一个发射端对应一个接收端的传输结构，但是随着人们对电器设备要求的增加，一对一的结构会成倍的增加电器设备的数量，使的本就狭小的空间更加拥挤，同时也使得消费成本成倍增加。因此，一对一结构的无线电能传输系统已经不能满足人们的正常需求。

因此，为解决这一问题必须找到一种能够实现一个发射端同时对多个接收端无线电能传输的多负载无线电能传输系统及方法，且具有抗频率偏移的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：目前，磁耦合谐振式无线电能传输系统在进行电能传输时只能对单一负载进行电能传输，而在实际应用中，只对一个负载进行电能传输是不合理的，特别是电子设备、家用电器、煤矿井下等领域，一个发射端对一个负载的无线电能传输系统结构会成倍的增加用电器的数量、使原本狭小的空间更加拥挤，也会增加消费成本。对于多负载无线电能传输系统，在有新负载加入工作或有负载退出工作以及负载位置发生移动时会造成系统谐振频率偏移，传输效率下降。基于此，本发明提供一种抗频率偏移的多负载无线电能传输系统及其传输方法，能够实现单个无线电能传输系统发射端同时给多个负载进行无线供电且具有抗频率偏移的能力。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种抗频率偏移的多负载无线电能传输系统，由控制器、带宽功率放大器、阻抗匹配器、相位差采集电路、一个发射线圈、多个接收线圈及负载组成；

所述控制器输出高频信号，为带宽功率放大器提供工作信号，在有新的接收线圈加入工作或有接收线圈退出工作以及某个线圈位置发生变化时，根据相位差采集电路获得的相位差判断频率偏移量并调整输出频率；