一种无线电能多级传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线电能多级传输系统，包括电源电路以及与该电源电路依次耦合级联的至少两个中继电路，以及与每一中继电路分别耦合的负载电路，电源电路产生的电能可以通过中继电路分别传输给对应的负载电路，从而实现了对多个负载电路的供电，系统结构简单，对电能进行了充分利用，提升了供电效率；另外，在本发明专利技术提供的系统中，通过设置各线圈的角频率相同，以及对各线圈内阻、线圈互感以及中继电阻进行合理配置，使得系统输出对负载变化的敏感性极低，增强了系统的稳定性。

A Radio Energy Multilevel Transmission System

The invention discloses a radio energy multi-stage transmission system, which includes a power supply circuit and at least two relay circuits which are sequentially coupled and cascaded with the power supply circuit, and a load circuit which is separately coupled with each relay circuit. The power generated by the power supply circuit can be transmitted to the corresponding load circuit through the relay circuit respectively, thus realizing power supply to multiple load circuits. In addition, in the system provided by the invention, the sensitivity of the output of the system to load variation is extremely low and the stability of the system is enhanced by setting the same angular frequency of each coil and reasonably configuring the internal resistance, mutual inductance and relay resistance of each coil.

【技术实现步骤摘要】
一种无线电能多级传输系统
本专利技术涉及无线传输
，更具体地说，涉及一种无线电能多级传输系统。
技术介绍
无线电能传输技术是基于电磁感应原理，综合利用电力电子技术、高频逆变技术，借助现代控制理论和方法，实现电能从初级线圈到次级线圈的非接触传输的技术。目前，无线电能传输技术广泛应用于电动汽车、厨房电器、日常家用设备、矿井设备、植入式医疗器械、货架等领域。无线电能传输技术广泛应用于各种领域，以现代化的货架应用为例，经常会在每层货架中放置传感器等设备来获取货物所处的温度、湿度，以及记录货物的信息。目前，这些传感器大多使用电池来进行供电，而且为了防止传感器设备里面进水，在传感器设备制作的过程中会把传感器和电池一起封装好，无法打开，并且为了延长电池的使用寿命，所选用的电池储电量都比较大，所以这些电池一般都做的比较笨重，如果在货架中能够应用无线电能传输模式给其中的电池供电，不仅方便快捷，而且便于搬运，但是现有的无线电能传输系统中通常只连接有一个负载，也即只能给一个电池供电，所以如何在只有一个电源电路的情况下为多个负载电路供电成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种无线电能多级传输系统，该系统通过中继电路传输能量，使电源电路产生的电能可以传输到多个负载电路上，从而可以通过一个电源电路为多个负载电路供电，系统结构简单，对电能进行了充分利用，提升了充电效率。为实现上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种无线电能多级传输系统，包括电源电路、至少两个中继电路，所述电源电路与各所述中继电路依次耦合级联，每一所述中继电路上耦合有对应的负载电路，所述电源电路用于通过所述中继电路为所述负载电路供电。进一步地，所述电源电路包括电源模块、逆变模块以及电源谐振模块，所述电源模块用于产生直流电压，所述逆变模块用于将所述直流电压转换为交流电压输入所述电源谐振模块中，所述电源电路通过所述电源谐振模块实现能量的传输。进一步地，所述电源谐振模块包括相互串联的谐振电感Lp1和发射线圈，以及与所述发射线圈并联，且与所述谐振电感Lp1串联的电源补偿电容Cp，所述发射线圈的线圈自感为Lp，线圈内阻为Rp。进一步地，所述系统包括n个依次耦合连接的中继电路，n≥2，其中，第1个中继电路与所述电源电路耦合，前n-1个每一所述中继电路中包括相互串联的中继线圈和中继补偿电容，第n个中继电路中包括相互串联的中继线圈、中继补偿电容和中继电阻R，第i个中继线圈的线圈自感为Lsi，线圈内阻为Rsi，与第i个中继线圈串联的中继补偿电容为Csi，其中，i＝1,2…n。进一步地，每一所述负载电路包括相互串联的接收线圈、负载补偿电容以及负载电阻，每一所述接收线圈与对应的所述中继线圈耦合，第i个接收线圈的线圈自感为Lsoi，线圈内阻为Rsoi，与第i个接收线圈串联的负载补偿电容为Csoi，与第i个接收线圈串联的负载电阻为Roi。进一步地，第i个所述中继线圈与级联构架中的前一个线圈之间的互感为Mi，第i个所述中继线圈与对应的接收线圈之间的互感为Moi，所述发射线圈、所述中继线圈和所述接收线圈的角频率为w，所述系统中的参数满足以下条件：所述系统中各所述接收线圈的线圈内阻Rsoi相等，各所述中继线圈的线圈内阻Rsi相等，所述发射线圈与第1个中继线圈之间的互感以及各所述中继线圈之间的互感Mi相等，各所述中继线圈与对应的接收线圈之间的互感Moi相等，各所述负载电阻Roi相等，且R＝wMi。本专利技术提供的无线电能多级传输系统，包括电源电路以及与该电源电路依次耦合级联的至少两个中继电路，以及与每一中继电路分别耦合的负载电路，电源电路产生的电能可以通过中继电路分别传输给对应的负载电路，从而实现了对多个负载电路的供电，系统结构简单，对电能进行了充分利用，提升了供电效率；进一步地，在本专利技术提供的系统中，通过设置各线圈的角频率相同，以及对各线圈内阻、线圈互感以及中继电阻进行合理配置，使得系统输出对负载变化的敏感性极低，增强了系统的稳定性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例提供的无线电能多级传输系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的电源电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的无线电能多级传输系统的等效电路示意图；图4为本专利技术实施例提供的中继线圈中的电流与负载电阻值的关系示意图；图5为本专利技术实施例提供的负载电压与负载电阻值的关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参见图1所示，本实施例提供一种无线电能多级传输系统，包括电源电路11、至少两个中继电路12，电源电路12与各中继电路12依次耦合级联，每一中继电路12上耦合有对应的负载电路13，电源电路11用于通过中继电路12为负载电路13供电。具体的，各电路之间可以通过谐振实现能量的传输。请参见图2所示，本实施例中的电源电路11包括电源模块111、逆变模块112以及电源谐振模块113，电源模块111用于产生直流电压，逆变模块112用于将该直流电压转换为交流电压输入电源谐振模块113中，电源电路11通过电源谐振模块113实现能量的传输。在一些实施例中，电源电路11中还可以包括连接在电源模块111和逆变模块112之间的DC/DC变换器，DC/DC变换器用于对电源模块111产生的直流电压进行变压转换处理，此时，逆变模块112用于对该经变压处理后的直流电压进行逆变处理得到交流电压。请参见图3所示，本实施例中电源谐振模块可以包括相互串联的谐振电感Lp1和发射线圈，以及与该发射线圈并联，且与该谐振电感Lp1串联的电源补偿电容Cp，发射线圈的线圈自感为Lp，线圈内阻为Rp。本实施例中的系统可以包括n个依次耦合连接的中继电路，n≥2，其中，第1个中继电路与电源电路耦合，请参见图3，本系统中的n个中继电路从左到右依次耦合级联，这n个中继电路中的第1个是指左边第1个，左边开始计数的第2个则是指第2个中继电路，依次类推，前n-1个(也即从左开始计数n-1个)每一中继电路中包括相互串联的中继线圈和中继补偿电容，第n个中继电路中包括相互串联的中继线圈、中继补偿电容和中继电阻R，第i个中继线圈的线圈自感为Lsi，线圈内阻为Rsi，与第i个中继线圈串联的中继补偿电容为Csi，其中，i＝1,2…n。本实施例中的每一负载电路包括相互串联的接收线圈、负载补偿电容以及负载电阻，每一接收线圈与对应的中继线圈耦合，应当理解的是，由于每一个中继电路都耦合有一个负载电路，所以本实施例中也应当有n个负载电路，所以也就有n个接收线圈，第i个接收线圈的线圈自感为Lsoi，线圈内阻为Rsoi，与第i个接收线圈串联的负载补偿电容为Csoi，与第i个接收线圈串联的负载电阻为Roi。发射线圈与第1个中继线圈的互感以及各中继线圈之间的互感为Mi，其中Mi表示第i中继线圈与级联构架中的前一个线圈之间的互感，本实施例中的级联构架是指由电源电路和多个中继电路组成的级联结构，每一中继线圈与对应的接收线圈之间的互感为Moi，其中Moi表示第i个中继线圈与对应的接收线圈之间的互感，发射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线电能多级传输系统，其特征在于，包括电源电路、至少两个中继电路，所述电源电路与各所述中继电路依次耦合级联，每一所述中继电路上耦合有对应的负载电路，所述电源电路用于通过所述中继电路为所述负载电路供电。

【技术特征摘要】
1.一种无线电能多级传输系统，其特征在于，包括电源电路、至少两个中继电路，所述电源电路与各所述中继电路依次耦合级联，每一所述中继电路上耦合有对应的负载电路，所述电源电路用于通过所述中继电路为所述负载电路供电。2.如权利要求1所述的无线电能多级传输系统，其特征在于，所述电源电路包括电源模块、逆变模块以及电源谐振模块，所述电源模块用于产生直流电压，所述逆变模块用于将所述直流电压转换为交流电压输入所述电源谐振模块中，所述电源电路通过所述电源谐振模块实现能量的传输。3.如权利要求2所述的无线电能多级传输系统，其特征在于，所述电源谐振模块包括相互串联的谐振电感Lp1和发射线圈，以及与所述发射线圈并联，且与所述谐振电感Lp1串联的电源补偿电容Cp，所述发射线圈的线圈自感为Lp，线圈内阻为Rp。4.如权利要求3所述的无线电能多级传输系统，其特征在于，所述系统包括n个依次耦合连接的中继电路，n≥2，其中，第1个中继电路与所述电源电路耦合，前n-1个每一所述中继电路中包括相互串联的中继线圈和中继补偿电容，第n个中继电路中包括相互串联的中继线圈、中继补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智慧，唐春森，马戡，武晋德，孙跃，左志平，戴欣，苏玉刚，朱婉婷，叶兆虹，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50