基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统技术方案

本发明专利技术涉及基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统，该系统引入了多频技术来扩展充电目标的数量。该系统应用基于H桥逆变器的多频调制方法，可以给发射线圈的电路提供两个不同频率的电压，每个频率分量的输出电压可通过与其对应桥臂的开关占空比控制。系统采用一种多频谐振网络对逆变器输出电压进行滤波，对应开关频率的两个基波分量得以保留，从而在发射线圈中得到多频叠加的电流。在此系统中，正交发射线圈组中的三个叠加电流可以合成两个不同频率的磁场矢量，两个磁场矢量可以分别定向于空间中的不同位置。当多个接收器进入系统的工作空间时，均可获得独立的供电。本发明专利技术扩展了三维无线电能传输系统对多个运动目标进行定向充电的功能，可应用于多用户的移动设备充电、物流工厂的机器人充电、野外作业的无人机充电等工作场合。人机充电等工作场合。人机充电等工作场合。

【技术实现步骤摘要】
基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统


[0001]本专利技术属于无线电能传输
，具体为基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统。

技术介绍

[0002]随着材料学、电力电子器件、功率变换和控制技术的发展，无线电能传输系统在电动汽车、航空航天、电力系统、新能源发电、医疗仪器、照明、便携式通讯设备等领域均有着广泛的应用前景。电磁耦合谐振无线电能传输技术属于电能输送领域的前沿课题，是一个全新的
，利用磁耦合谐振原理，通过两个具有相同谐振频率的线圈产生高频交变耦合磁场实现电能在一定距离范围内传输。相对于传统的接线式电能传输技术，该技术更加灵活、安全、可靠，能实现供电设备和用电设备之间的近、中程距离电能传输，具有通用性强、安全性高等优点。
[0003]三维无线电能传输系统因其空间自由度高而在特殊应用中大放异彩。然而，随着移动接收端数量的增加，传统的三维WPT系统难以同时满足设备的充电需求。为此我们需要开发能够针对多个移动负载进行定向能量传输的新型三维无线电能传输系统。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1，设计了一种基于H桥逆变器的多频调制方法，通过单个H桥同时输出包含两个不同频率分量的电压；S2，设计了一种多频谐振网络拓扑结构，用于逆变器输出电压的滤波。该谐振网络具有两个不同的带通频率，从而可以保留两个不同频率的基波电流，在发射线圈上得到多频混合的叠加电流；S3，基于三个发射线圈中多频电流的幅值和相位控制，设计了一种能够同时定位空间中两个不同方位的空间磁场定向方法，实现多频三维无线电能传输系统的多负载定向能量传输功能。2.根据权利要求1所述的基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统，其特征在于：所述步骤S1的基于H桥逆变器的多频调制方法，具体过程如下：所述基于H桥逆变器的多频调制方法的系统由三个相互垂直的发射线圈组成，每个发射线圈由单独的逆变器控制，所有逆变器都并联连接到直流电压源u
dc
上，和m＝1,2是逆变器的输出电压，该电压在线圈A，B和C中分别激励出电流和两个接收器Rx1和Rx2分别放置在工作空间的不同位置，谐振电容C
s1
、C
s2
以及负载1和2分别与Rx1和Rx2串联；所述的基于H桥逆变器的多频调制方法中，系统的开关频率为f
m
，逆变器的左桥臂工作与频率f1，而右桥臂工作与频率f2，每个频率分量的输出电压通过桥臂开关的占空比来控制；所述发射线圈A的电路中S1、S2、S3和S4是H桥逆变器中MOSFET的驱动信号，S1和S2是互补的，S3和S4也是，所述S1和S2以及S3和S4以不同的频率运行，所述线圈B和C电路同上。3.根据权利要求1所述的基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统，其特征在于：所述步骤S2的多频谐振网络拓扑结构具体如下，所述多频谐振网络拓扑结构的多频谐振网络具有两个带通频率，使用多频谐振网络对上述逆变器输出电压进行滤波，得到含有两个频率分量的叠加电流，具体过程如下：基于多频磁场空间定向的三维无线电能传输系统的每个发射线圈都连接到由串联电容器和并联LC支路组成的多频谐振网络，多频谐振网络有两个谐振点，为能量传输提供两个频率通；所述发射线圈A的电路中多频谐振网络包含一个串...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟梅，刘梓溪，熊文静，但汉兵，朱奇，晁玉前，喻琪辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：