无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统及其构造方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统及其构造方法，该系统包括至少两个最小耦合系统和至少一个功率接收单元，每一最小耦合系统包括直流电源、高频逆变器、T型补偿单元和两个功率发射单元，其中，直流电源用于提供直流电；高频逆变器与直流电源连接，用于将直流电逆变为交流电；T型补偿单元与高频逆变器连接，用于去除功率发射单元中发射线圈的交叉耦合；两个功率发射单元均与T型补偿单元连接，用于将电能无线传输至至少一个功率接收单元。本发明专利技术不仅可以消除二维方向上发射线圈的耦合，而且还能显著减少所需的逆变器及去耦线圈数量，能够有效节约系统成本。能够有效节约系统成本。能够有效节约系统成本。

【技术实现步骤摘要】
无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统及其构造方法


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，尤其涉及一种无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统及其构造方法。

技术介绍

[0002]磁耦合谐振式无线电能传输技术因其安全高效、便捷灵活的优点被广泛应用于电动汽车、医疗设备等多个领域。为了扩大无线供电区域面积，提高供电自由度，发射线圈可采用矩阵形式排列。然而，发射线圈在多个方向均存在交叉耦合，将导致系统效率降低、开关器件电流应力增加等一系列问题。
[0003]现有的去耦方法主要包括电路拓扑设计、磁耦合线圈设计和功率变换器解耦控制。功率变换器解耦控制采用测量逆变器电压电流相位差的方法来实时检测与调整系统整体谐振状态，但实现较为复杂，其有效应用难度较大。电路拓扑设计通过增大与发射线圈串联的电容来补偿发射线圈间的交叉互感，但该方法无法消除多方向上发射线圈的交叉耦合。而磁耦合线圈设计则是通过添加去耦线圈以达到解耦目的。但直接利用去耦线圈对二维方向上的发射线圈进行解耦，则一个发射线圈需要与4个去耦线圈串联才能实现与相邻发射线圈的解耦，将大幅增加耦合线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，包括：至少两个最小耦合系统和至少一个功率接收单元，每一所述最小耦合系统包括：直流电源，用于提供直流电；高频逆变器，与所述直流电源连接，用于将所述直流电逆变为交流电；T型补偿单元，与所述高频逆变器连接，用于去除功率发射单元中发射线圈的交叉耦合；两个功率发射单元，均与所述T型补偿单元连接，用于将电能无线传输至至少一个所述功率接收单元。2.如权利要求1所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，所述T型补偿单元包括：第一无源元件至第三无源元件，所述第一无源元件的一端与所述高频逆变器的第一输出端连接，所述第一无源元件的另一端与第二无源元件和所述第三无源元件的一端连接，所述第二无源元件的另一端与第一功率发射单元的输入端连接，所述第三无源元件的另一端与所述高频逆变器的第二输出端和第二功率发射单元的输入端连接。3.如权利要求2所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，每一所述功率发射单元包括两个开关、发射线圈、第一补偿电容和至少一个去耦线圈，其中，第一开关、所述发射线圈、所述第一补偿电容和至少一个所述去耦线圈依次串联后，与第二开关并联，所述去耦线圈用于去除功率发射单元中发射线圈的交叉耦合。4.如权利要求3所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，所述功率接收单元包括接收线圈、第二补偿电容、整流器和负载电阻，其中，所述接收线圈和所述第二补偿电容串联后的两端分别与所述整流器的两个输入端连接，所述整流器的输出端与所述负载电阻连接。5.如权利要求4所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，每个所述发射线圈为单极线圈，每个所述去耦线圈为双极线圈。6.如权利要求5所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，各功率发射单元中的所述发射线圈以矩阵形式放置，其中，相邻发射线圈的重叠距离相同。7.如权利要求6所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，当所述发射线圈位于阵列边角位置时，相应的所述功率发射单元包括一个所述去耦线圈；当所述发射线圈位于阵列边界位置时，相应的所述功率发射单元包括两个所述去耦线圈；当所述发射线圈位于阵列中间位置时，相应的所述功率发射单元包括三个所述去耦线圈。8.一种无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统的构造方法，应用于如权利要求1
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7中任一项所述的无线供电区域模块化高效扩展式耦合系统，其特征在于，包括：步骤S1：对最小耦合系统中T型补偿单元内的无源元...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡昌松，王军华，罗阳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：