一种基于分布式节点布局的无线传能系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于分布式节点布局的无线传能系统。本发明专利技术系统包括多个发射模块和接收模块，采用分布式节点布局的多发射模块，接收模块可以在一定的空间范围内移动，多个发射模块相互配合通过波束成形对接收模块进行优化供能。本发明专利技术可以加大无线电能传输的范围，延长无线电能传输的距离，增大无线电能传输的功率，提高无线电能传输的效率，对在一定范围内移动的设备优化，使得无线电能传输方式更加灵活。

A Wireless Energy Transfer System Based on Distributed Node Layout

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式节点布局的无线传能系统
本专利技术属于无线电能传输
，尤其涉及一种基于分布式节点布局的无线传能系统。
技术介绍
目前无线电能传输技术快速发展，采用无线电能传输技术的设备也得到了一定规模的应用，目前主流的无线充电方式为线圈式，要求设备接收线圈和发射线圈在相距较近的范围内，同时一个发射线圈对应一个充电线圈，这种方式只能实现一对一无线传能，同时对设备的摆放有较高要求，运用易受空间限制。关于共振磁耦合无线电能传输的研究，绝大多数都集中于固定方向传输。随着物联网时代到来，越来越多的设备有供电需求，采用单方向无线电能传输的方式进行能量供应，需要与设备数相同数量的无线电能发射端和接收端，数量庞大，而且经济性差，同时单方向一对一无线电能传输限制了设备的运用范围，限制了无线电能传输的应用场景。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种基于分布式节点布局的无线传能系统。专利技术提出的采用分布式节点布局的无线传能结构，可以加大无线电能传输的范围，延长无线电能传输的距离，增大无线电能传输的功率，提高无线电能传输的效率，对在一定范围内移动的设备优化，使得无线电能传输方式更加灵活。本专利技术的技术方案为一种基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于：包括N个发射模块和接收模块，N≥2，且N为偶数；多个发射模块采用分布式节点布局，使得接收模块可以在一定的空间范围内移动，多个发射模块相互配合对接收模块进行优化供能。所述接收模块分别与所述N个发射模块均通过磁耦合谐振式无线电能传输方式连接，并进行能量传递，且均工作在同一谐振频率下；作为优选，所述的N个发射模块之间具备相互通讯的能力。作为优选，所述的发射模块和接收模块之间具备相互通讯的能力。作为优选，所述的N个发射模块通过相互配合为所述接收模块供能。作为优选，所述的接收模块可以在一定的空间范围内自由移动，该空间可以根据实际情况选定。作为优选，所述第i发射模块包括：电源模块、输出端口、检测电路模块、逆变模块、发射通讯模块、发射控制模块、发射补偿电容和发射线圈，i∈[1,N]；所述的发射线圈、发射补偿电容、输出端口依次连接，所述的发射控制通讯模块、发射控制模块、逆变模块、检测电路模块、输出端口依次连接，所述的检测电路模块与所述的发射控制模块连接，所述电源模块分别与所述的逆变模块、发射通讯模块、发射控制模块依次连接；作为优选，所述的电源模块的供电方式可以是交流电也可以是直流电。进一步讲：所述的电源模块包括整流电路模块、滤波电路模块、控制电源电路模块；所述整流电路模块与所述滤波电路模块连接，所述控制电源电路模块与所述整流模块连接。作为优选，所述的整流电路模块可以是不可控整流电路模块、半控整流电路模块或全控整流电路模块。作为优选，所述的滤波电路模块可以是无源滤波电路模块或有源滤波电路模块。进一步讲：所述的无源滤波电路模块可以是电容滤波模块、电感滤波模块或复式滤波模块。作为优选，所述的发射通讯模块可以是WIFI模块、蓝牙模块、Zigbee模块、红外线模块或移动蜂窝模块。作为优选，所述的发射控制模块可以是基于嵌入式微处理器的控制电路也可以是其他具有控制功能的电路模块；作为优选，所述的发射补偿电容可以单个电容、多个多并联电容、多个串联电容或同样起补偿作用的电路等。作为优选，所述的发射线圈可以是平面线圈结构、螺线管线圈结构或其他起发射电磁波作用的线圈，可以是包含铁氧体结构也可以是不包含铁氧体结构。作为优选，所述的接收模块包括：接收滤波电路模块、储能单元、DC-DC变换电路模块、输出滤波电路模块、输出端口、接收通讯模块和接收控制模块、接收补偿电容和接收线圈；所述的接收线圈、补偿电容、接收滤波电路模块依次连接，所述接收滤波电路模块与所述DC-DC变换电路模块连接，所述储能单元与所述DC-DC变换电路模块连接，所述储能单元与所述输出滤波电路模块连接，所述输出滤波电路模块与所述输出端口连接，所述的接收通讯模块、接收控制模块、DC-DC变换电路模块依次连接，所述的接收控制模块和所述的储能单元连接。作为优选，所述的接收滤波电路模块可以是无源滤波电路或有源滤波电路。进一步讲：所述的无源滤波电路可以是电容滤波、电感滤波或复式滤波。作为优选，所述的储能单元可以是可充电电池或不可充电电池，所述的储能单元可充电电池可以是锂电池或镍氢电池；所述的储能单元不可充电电池可以是锂锰电池或碱性锌锰电池。作为优选，所述的DC-DC变换电路模块可以是升压电路或降压电路。作为优选，所述的输出滤波电路模块可以是无源滤波电路或有源滤波电路。进一步讲：所述的无源滤波电路可以是电容滤波、电感滤波或复式滤波。作为优选，所述的输出端口可以是DC电源接口、USB接口、MicroUSB接口或USBtypeC接口。作为优选，所述的接收通讯模块可以是WIFI模块、蓝牙模块、Zigbee模块、红外线模块或蜂窝移动数据模块。作为优选，所述的接收控制模块可以是基于嵌入式微处理器的控制电路也可以是其他具有控制功能的电路模块；作为优选，所述的接收补偿电容可以单个电容、多个多并联电容、多个串联电容或同样起补偿作用的电路。进一步讲：所述的接收线圈可以是平面线圈结构、螺线管线圈结构或其他起发射电磁波作用的线圈，所述的接收线圈可以是包含铁氧体结构也可以是不包含铁氧体结构。在使用时：所述第i发射模块接入电源，电源模块为多个发射模块其他组件提供电能：所述第i发射模块的电源模块中的整流电路模块可将交流电整流为直流电，直流电经过所述第i发射模块的电源模块中的滤波电路模块滤去高频杂波得到稳定的直流电，分别供给所述第i发射模块的电源模块中的控制电源电路模块、所述第i发射模块的逆变模块、所述第i发射模块的发射通讯模块、所述第i发射模块的发射控制模块。所述第i发射模块的电源模块用于提供所述第i发射模块的发射控制模块、发射通讯模块、逆变模块的工作电平。所述第i发射模块的逆变模块在所述第i发射模块的发射控制模块的控制下产生交流电。所述第i发射模块的发射通讯模块用于在发射模块、与所述接收模块的接收通讯模块之间建立通讯，所述第i发射模块的发射控制模块结合所述第i发射模块的发射通讯数据和检测电路模块反馈数据从而进行相应控制，所述第i发射模块的发射模块内的所有控制均由所述第i发射模块的发射控制模块进行控制。输出端口连接所述第i发射模块的发射线圈和所述第i发射模块的发射补偿电容，i∈[1,N]；所述接收线圈接收所述多个发射线圈传递的电磁波，与所述接收补偿电容共同作用转变为电能，经过所述接收滤波电路模块滤去高频杂波得到稳定的直流电，供给所述DC-DC变换电路模块按供电需求进行相应变换，再经过所述输出滤波电路模块滤去高频杂波，后通过相应的所述输出端口为所述负载提供电能。所述储能单元的选择视实际需求而定，既可以选择不具有充电功能的储能模块也可选择具有充电功能的储能模块，若所述储能单元可充电则由输出滤波电路模块为其提供电能。所述接收通讯模块和所述接收控制模块的供电由接收储能单元供给。一种根据基于分布式节点布局的无线传能系统进行基于分布式节点布局的无线传能方法，其特征在于：基于所述N个发射模块的线圈中心和所述接收模块的线圈中心分别位于两个相互平行的平面内，进一步说明基于分布式节点布局的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于，包括：N个发射模块和接收模块，N≥2，且N为偶数；所述接收模块分别与所述N个发射模块均通过磁耦合谐振式无线电能传输方式连接，并进行能量传递，且均工作在同一谐振频率下；多个发射模块采用分布式节点布局，使得接收模块可以在一定的空间范围内移动，多个发射模块相互配合对接收模块进行优化供能；所述的N个发射模块之间具备相互通讯的能力；所述的N个发射模块和接收模块之间具备相互通讯的能力。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于，包括：N个发射模块和接收模块，N≥2，且N为偶数；所述接收模块分别与所述N个发射模块均通过磁耦合谐振式无线电能传输方式连接，并进行能量传递，且均工作在同一谐振频率下；多个发射模块采用分布式节点布局，使得接收模块可以在一定的空间范围内移动，多个发射模块相互配合对接收模块进行优化供能；所述的N个发射模块之间具备相互通讯的能力；所述的N个发射模块和接收模块之间具备相互通讯的能力。2.根据权利要求1所述的基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于：所述第i发射模块包括：电源模块、输出端口、检测电路模块、逆变模块、发射通讯模块、发射控制模块、发射补偿电容和发射线圈，i∈[1,N]；所述的发射线圈、发射补偿电容、输出端口依次连接，所述的发射控制通讯模块、发射控制模块、逆变模块、检测电路模块、输出端口依次连接，所述的检测电路模块与所述的发射控制模块连接，所述电源模块分别与所述的逆变模块、发射通讯模块、发射控制模块依次连接。3.根据权利要求2所述的基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于：所述的电源模块的供电方式可以是交流电也可以是直流电；所述的电源模块包括整流电路模块、滤波电路模块、控制电源电路模块；所述整流电路模块与所述滤波电路模块连接，所述控制电源电路模块与所述整流模块连接；所述的整流电路模块可以是不可控整流电路模块、半控整流电路模块或全控整流电路模块；所述的滤波电路模块可以是无源滤波电路模块或有源滤波电路模块；所述的无源滤波电路模块可以是电容滤波模块、电感滤波模块或复式滤波模块。4.根据权利要求3所述的基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于：所述第i发射模块的电源模块中的整流电路模块可将交流电整流为直流电，直流电经过所述第i发射模块的电源模块中的滤波电路模块滤去高频杂波得到稳定的直流电，分别供给所述第i发射模块的电源模块中的控制电源电路模块、所述第i发射模块的逆变模块、所述第i发射模块的发射通讯模块、所述第i发射模块的发射控制模块；所述第i发射模块的电源模块用于提供所述第i发射模块的发射控制模块、发射通讯模块、逆变模块的工作电平；所述第i发射模块的逆变模块在所述第i发射模块的发射控制模块的控制下产生交流电；所述第i发射模块的发射通讯模块用于在发射模块、与所述接收模块之间建立通讯，所述第i发射模块的发射控制模块结合所述第i发射模块的发射通讯数据和检测电路模块反馈数据从而进行相应控制，所述第i发射模块的发射模块内的所有控制均由所述第i发射模块的发射控制模块进行控制；输出端口连接所述第i发射模块的发射线圈和所述第i发射模块的发射补偿电容，i∈[1,N]。5.根据权利要求2所述的基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于：所述的发射通讯模块可以是WIFI模块、蓝牙模块、Zigbee模块、红外线模块或移动蜂窝模块；所述的发射控制模块可以是基于嵌入式微处理器的控制电路也可以是其他具有控制功能的电路模块；所述的发射补偿电容可以单个电容、多个多并联电容、多个串联电容或同样起补偿作用的电路等；所述的发射线圈可以是平面线圈结构、螺线管线圈结构或其他起发射电磁波作用的线圈，可以是包含铁氧体结构也可以是不包含铁氧体结构。6.根据权利要求1所述的基于分布式节点布局的无线传能系统，其特征在于：所述的接收模块包括：接收滤波电路模块、储能单元、DC-DC变换电路模块、输出滤波电路模块、输出端口、接收通讯模块和接收控制模块、接收补偿电容和接收线圈；所述的接收线圈、补偿电容、接收滤波电路模块依次连接，所述接收滤波电路模块与所述DC-DC变换电路模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凡君，石俊，唐炳南，王少华，和智高，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司丽江供电局，
类型：发明
国别省市：云南,53