一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统，包括一个发射单元、M+1个中继单元、M个接收

【技术实现步骤摘要】
一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统


[0001]本技术涉及多负载无线电能传输或多负载无线输电的
，尤其是指一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统。

技术介绍

[0002]近十年来，基于电磁谐振式耦合或电磁感应式耦合的无线输电技术取得了长足的发展。无线输电技术除了能免除导线的羁绊，为客户带来便捷生活，还有望为多个接收负载提供电能，这既节省空间又降低材料成本。在传统的多负载无线输电系统中，通常利用一个高频逆变器给发射端谐振腔供电，发射线圈产生一个高频交变磁场并耦合到多个接收线圈，接收线圈中的磁能转化为电能后经过整流，为多个负载供电。然而，负载经常处于变化状态，某一个负载的变化会导致自身两端输出电压以及其余负载两端输出电压的剧烈变化，通常会在整流级后增加稳压模块或者实时调节系统工作角频率来控制最终输出电压的稳定，不幸的是，这些措施会造成系统材料成本的提升和控制流程的复杂化，同时还导致了系统稳定性和整体效率的下降。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出了一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统，只有一个供电电源，便能给多个负载提供电能的无线传输，且不同负载之间互不干扰，简化系统控制流程，降低系统设计成本和制造成本。
[0004]为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统，所述系统包括1个发射单元、M+1个中继单元、M个接收
‑
发射单元和1个接收单元；所有单元的排列顺序为发射单元、第1个中继单元、第1个接收
‑
发射单元、第2个中继单元、第2个接收
‑
发射单元、以此类推，直至第M个中继单元、第M个接收
‑
发射单元，最后分别为第N个中继单元和接收单元，其中，M＝1、2、
……
、N
‑
1；
[0005]所述发射单元由1个交流电压源、1个发射补偿电容和1个发射线圈依次串联而成，所述交流电压源的工作角频率为ω，基波有效值为U0；每一个中继单元均由1个中继接收线圈、1个中继补偿电容和1个中继发射线圈依次串联而成；每一个接收
‑
发射单元的组成均为：1个接收线圈和1个接收补偿电容串联构成一个谐振腔，1个发射线圈和1个发射补偿电容串联构成另一个谐振腔，两个谐振腔分别并联于相应的接收负载两端；所述接收单元由1个接收线圈、1个接收补偿电容和相应的接收负载依次串联而成；
[0006]所述发射单元的发射线圈和第1个中继单元的中继接收线圈通过电磁耦合构成第1个松耦合变压器；第1个到第N个中继单元以及第1个到第M个接收
‑
发射单元之间的连接关系为：第j个中继单元的中继发射线圈与第j个接收
‑
发射单元的接收线圈通过电磁耦合构成第2
×
j个松耦合变压器，第j个接收
‑
发射单元的发射线圈与第j+1个中继单元的中继接收线圈通过电磁耦合构成第2
×
j+1个松耦合变压器，其中j＝1、2、
……
、M；最后，第N个中继单元的中继发射线圈和接收单元的接收线圈通过电磁耦合构成第2
×
N个松耦合变压器；所
述系统依次通过第1个到第2
×
N个松耦合变压器来进行电能的无线传输。
[0007]进一步，所述发射单元的发射补偿电容的容值按照C
’
T0
＝1/(ω2L
’
T0
)选取，L
’
T0
表示发射单元的发射线圈的电感值；所述中继单元的中继补偿电容的容值按照C
’
Ii
＝1/[ω2(L
’
i1
+L
’
i2
)]取值，L
’
i1
和L
’
i2
表示中继单元的中继接收线圈和中继发射线圈的电感值，其中i＝1、2、
……
、N；所述接收
‑
发射单元的接收补偿电容、发射补偿电容分别按照C
’
Rj
＝1/(ω2L
’
Rj
)、C
’
Tj
＝1/(ω2L
’
Tj
)取值，其中L
’
Rj
和L
’
Tj
表示接收
‑
发射单元的接收线圈和发射线圈的电感值；所述接收单元的接收补偿电容的容值按照C
’
RN
＝1/(ω2L
’
RN
)取值，其中L
’
RN
表示接收单元的接收线圈的电感值。
[0008]本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0009]1、本系统的输出电压只与不同单元之间的互感有关，系统元件参数的选取更加自由。
[0010]2、本系统可根据不同输出电压需求调整不同单元之间的互感，因此系统对实际应用环境的适应性更强。
[0011]3、本系统的输出电压与负载无关，没有复杂的控制策略以及原、副边之间的通信电路，因此控制成本和材料成本得到明显的节省，系统的安全性和可靠性得到提高。
[0012]4、本技术系统采用了中继单元，该单元不但实现了输出电压对负载不敏感的特性，还延长了系统的传输距离。
附图说明
[0013]图1为本技术所提的多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统的拓扑电路图。
[0014]图2为本实施例提供的多米诺骨牌结构的八负载无线电能传输系统的拓扑电路图。
[0015]图3为本实施例的多米诺骨牌结构的八负载无线电能传输系统，在考虑所有电感线圈的寄生电阻均为150mΩ、且各个接收负载的归一化功率负载均相同时，各个接收负载两端的归一化输出电压随归一化功率负载的变化曲线。
[0016]图4为本实施例的多米诺骨牌结构的八负载无线电能传输系统，在考虑所有电感线圈的寄生电阻均为150mΩ、各个接收负载的归一化功率负载均为1、且各个松耦合变压器中原、副边电感线圈之间的互感均相同时，各个接收负载两端的归一化输出电压随互感的变化曲线，其中μH为互感的单位。
具体实施方式
[0017]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]如图1所示，本技术所提供的多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统，包括1个发射单元00；M+1个中继单元11,21,
…
,M1,N1；M个接收
‑
发射单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多米诺骨牌结构的多负载无线电能传输系统，其特征在于：所述系统包括1个发射单元(00)、M+1个中继单元(11,21,
…
,M1,N1)、M个接收
‑
发射单元(12,22,
…
,M2)和1个接收单元(N2)；所有单元的排列顺序为发射单元、第1个中继单元、第1个接收
‑
发射单元、第2个中继单元、第2个接收
‑
发射单元、以此类推，直至第M个中继单元、第M个接收
‑
发射单元，最后分别为第N个中继单元和接收单元，其中，M＝1、2、
……
、N
‑
1；所述发射单元(00)由1个交流电压源、1个发射补偿电容(C
T0
)和1个发射线圈(L
T0
)依次串联而成，所述交流电压源的工作角频率为ω，基波有效值为U0；每一个中继单元(i1)均由1个中继接收线圈(L
i1
)、1个中继补偿电容(C
Ii
)和1个中继发射线圈(L
i2
)依次串联而成，其中i＝1、2、
……
、N；每一个接收
‑
发射单元(j2)的组成均为：1个接收线圈(L
Rj
)和1个接收补偿电容(C
Rj
)串联构成一个谐振腔，1个发射线圈(L
Tj
)和1个发射补偿电容(C
Tj
)串联构成另一个谐振腔，两个谐振腔分别并联于相应的接收负载(R
j
)两端，其中j＝1、2、
……
、M；所述接收单元(N2)由1个接收线圈(L
RN
)、1个接收补偿电容(C
RN
)和相应的接收负载(R
N
)依次串联而成；所述发射单元(00)的发射线圈(L
T0
)和第1个中继单元(11)的中继接收线圈(L
11
)通过电磁耦合构成第1个松耦合变压器(#11)；第1个到第N个中继单元以及第1个到第M个接收
‑
发射单元之间的连接关系为：第j个中继单元的中继发射线圈与第j个接收
‑
发射单元的接收线圈通过电磁耦合构成第2
×
j个松耦合变压器(#j2)，第j个接收
‑
发射单元的发射线圈与第j+1个中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，孙淑彬，屈羽虎，方亮，李敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：