无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离系统及方法与流程

本发明属于电气信息技术领域，尤其涉及一种无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离系统及方法。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

目前，采用磁感应耦合实现无线电能传输，通常采用固定发射频率，减小发射线圈和接收线圈之间的距离的方式实现电能的最大效率传输；有以下缺点：1.电能传输有效距离短(厘米级)，电能接收设备不能自由移动；2.接受设备距发射端远时，电能传输效率低；3.接受设备距发射端远时，电能传输被动中断。采用短距离磁耦合谐振实现无线电能传输，通常采用固定发射频率，减小发射线圈和接收线圈之间的距离的方式实现电能的较大效率传输，从而实现在发射端功率受限的情况下实现大功率电能传输。

有以下缺点：1.电能传输距离有明显约束，距离不恰当直接导致传输效率大幅下降；因此，规定了一个约束距离，从而限制了使用的距离自由度。2.固定的发射频率使发射端不能够调整频率以使发射端与接收端在不同的传输距离都能够通过调整始终保持最大传输效率。3.接收设备与发射端的距离的变化范围窄，且传输效率不稳定；人们通过采用特殊材料，增加传输阻抗比等减小对最大传输效率的影响；4.接受设备难以从发射端获得最大传输效率；通过明确负荷的使用范围，提出一些使用较复杂的方法，通过约束用户的使用以接近最大传输效率。5.传输效率不稳定造成无线电能传输损耗增大，影响系统工作的稳定性和持久性，乃至降低系统寿命；采用特殊磁性材料，提高系统最大传输效率的稳定度，或者研究新的电路取代部分环节，以稳定系统频率。

综上所述，现有技术存在的问题是：

目前的无线电能传输存在电能传输有效距离短；电能传输效率低；电能传输被动中断；接收设备与发射端的距离的变化范围窄，传输效率不稳定；传输效率不稳定造成无线电能传输损耗增大，影响系统工作的稳定性和持久性，乃至降低系统寿命。

解决上述技术问题的难度和意义：

本发明通过适当的方法部署发射端，可使当一个接收端与一个发射端传输效率低于预定阈值时自动切断电能传输或切换到能够提供高效电能传输的发射端进行电能传输，避免了电能的低效率传输。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离系统及方法。

本发明是这样实现的，一种无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离方法，所述无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离方法包括：

电能接收端发出用电请求信号后，第一电能转换控制模块获取发射端与接收端之间的距离；并根据距离计算出接收端与各个发射端之间的传输效率；选择传输效率最高的能量发射端进行能量传输；当位置发生变化时，接收端的第二电能转换控制模块再重新测量接收端与发射端之间的距离，重新进行发射端的选择或调整发射端与接收端之间的匹配频率，进行最大传输效率匹配。

进一步，所述电能发射端的第一电能转换控制模块工作时，第一电能转换控制模块发送控制信号控制功率发射模块完成能量的转换，将工频交流电转换为高频交流电进行能量的无线传输；

当电能接收端的第二电能转换控制模块工作时，第二电能接收端的电能转换控制模块发送控制信号控制功率接收模块完成能量的转换，将高频交流电转换为所需的工频交流电或直流电。

本发明的另一目的在于提供一种无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离系统，包括：电能发射端、电能接收端；

电能发射端包括：第一通讯模块、第一电能转换控制模块和功率发射模块；所述第一通讯模块、第一电能转换控制模块和功率发射模块依次通过有线或无线连接；

电能接收端包括功率接收模块；第二通讯模块、第二电能转换控制模块和功率接收模块；所述第二通讯模块、第二电能转换控制模块和功率接收模块依次通过有线或无线连接。

进一步，所述第一通讯模块与第二通讯模块通过信号互逆连接；所述功率发射模块通过有线或无线连接功率接收模块。

本发明的优点及积极效果为：

无线电能传输中接受设备距发射端较远时，电能传输效率低的问题，通过提高传输频率解决；接受设备距发射端远时，电能传输被动中断，通过接受设备识别技术，提升电能传输的稳定性；发射端对移动设备传输功率不足的问题，通过重新设计发送和接受线圈的结构解决；通过检测发射和接受的距离动态调整与之对应的传输频率解决；本发明的传能系统的最大传输效率不随传输距离的变化而变化；静态功耗或自身损耗明显下降传能系统更高效、更稳定、更长寿。

本发明按照现有发射端与接收端连接控制方式，固定频率的无线电能传输只有在频率点附近才能实现较高效率的无线电能传输；自适应频率的无线电能传在发射端与接收端距离80cm以内实现较高效率的无线电能传输；PT-symmetry方式的无线电能传输在120cm范围内实现较高效率的无线电能传输；综上控制方式可得，部署单一的接收端与发射端电能传输只有在较短的范围内获得高效的电能传输，在一定的范围以外，发射端与接收端只有低效率的电能传输。本发明通过适当的方法部署发射端，可使当一个接收端与一个发射端传输效率低于预定阈值时自动切断电能传输或切换到能够提供高效电能传输的发射端进行电能传输，避免了电能的低效率传输。

附图说明

图1是本发明实施例提供的无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离系统结构示意图；

图中：1、电能发射端；2、电能接收端。

图2是本发明实施例提供的场景示意图。

图3是本发明实施例提供的电能接收端通讯模块信号流程图。

图4是本发明实施例提供的一对一连接，效率-距离关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前的无线电能传输存在电能传输有效距离短；电能传输效率低；电能传输被动中断；接收设备与发射端的距离的变化范围窄，传输效率不稳定；传输效率不稳定造成无线电能传输损耗增大，影响系统工作的稳定性和持久性，乃至降低系统寿命。

本发明实施例提供的无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离方法，所述无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离方法包括：

电能接收端发出用电请求信号后，第一电能转换控制模块获取发射端与接收端之间的距离；并根据距离计算出接收端与各个发射端之间的传输效率；选择传输效率最高的能量发射端进行能量传输；当位置发生变化时，接收端的第二电能转换控制模块再重新测量接收端与发射端之间的距离，重新进行发射端的选择或调整发射端与接收端之间的匹配频率，进行最大传输效率匹配。

所述电能发射端的第一电能转换控制模块工作时，第一电能转换控制模块发送控制信号控制功率发射模块完成能量的转换，将工频交流电转换为高频交流电进行能量的无线传输；

当电能接收端的第二电能转换控制模块工作时，第二电能接收端的电能转换控制模块发送控制信号控制功率接收模块完成能量的转换，将高频交流电转换为所需的工频交流电或直流电。

如图1所示，本发明实施例提供的无线供配电插座最大传输效率匹配传输距离系统，包括：电能发射端1、电能接收端2；

电能发射端包括：第一通讯模块、第一电能转换控制模块和功率发射模块；所述第一通讯模块、第一电能转换控制模块和功率发射模块依次通过有线或无线连接；

电能接收端包括功率接收模块；第二通讯模块、第二电能转换控制模块和功率接收模块；所述第二通讯模块、第二电能转换控制模块和功率接收模块依次通过有线或无线连接。

所述第一通讯模块与第二通讯模块通过信号互逆连接；所述功率发射模块通过有线或无线连接功率接收模块。

通讯模块，用于电能发射端1与电能接收端2的通信功能以及电能转换控制模块的使能功能；当电能发射端1的电能转换控制模块工作时，电能转换控制模块发送控制信号控制功率发射模块完成能量的转换，将工频交流电转换为高频交流电进行能量的无线传输。

当电能接收端2的电能转换控制模块工作时，电能接收端2的电能转换控制模块发送控制信号控制功率发射模块完成能量的转换，将高频交流电转换为所需的工频交流电或直流电。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图2所示，Tx表示电能发射端，Rx表示电能接收端。

接收端与传输效率最高的发射端进行无线电能传输；在一定距离区间范围内，发射端与接收端距离越近时，其传输效率越高，且不同的传输距离对应不同传输频率的最大传输效率；通过在空间内多个位置电能无线发射端，当电能接收端在不同位置时可选择其中传输效率最优的发射端进行无线电能传输；当接收端与发射端之间存在障碍物时，障碍物会降低传输效率，但总能通过计算获得接收端与众多发射端之间的传输效率，匹配到传输效率最高的发射端；在空间范围内安装多个发射端，如图1所示。发射端Tx通讯模块始终处于低功耗状态，接收设备Rx需要电能传输时，接收设备通讯模块获取自身与各个发射端之间的距离，并根据距离计算出最佳匹配目标和最大传输频率，发出匹配请求；当电能发射端通讯模块检测到接收端通讯模块发出的连接请求时，开启发射端功率传输模块。

如图3所示，电能接收端发出用电请求信号后，控制系统获取发射端与接收端之间的距离。并根据距离计算出接收端与各个发射端之间的传输效率。选择传输效率最高的能量发射端进行能量传输。当位置发生变化时，接收端控制系统再重新测量接收端与发射端之间的距离，重新进行发射端的选择或调整发射端与接收端之间的匹配频率，从而实现最大传输效率匹配。

如图4所示，按照现有发射端与接收端连接控制方式，固定频率的无线电能传输只有在频率点附近才能实现较高效率的无线电能传输；自适应频率的无线电能传在发射端与接收端距离80cm以内实现较高效率的无线电能传输；PT-symmetry方式的无线电能传输在120cm范围内实现较高效率的无线电能传输；综上控制方式可得，部署单一的接收端与发射端电能传输只有在较短的范围内获得高效的电能传输，在一定的范围以外，发射端与接收端只有低效率的电能传输。本发明通过适当的方法部署发射端，可使当一个接收端与一个发射端传输效率低于预定阈值时自动切断电能传输或切换到能够提供高效电能传输的发射端进行电能传输，避免了电能的低效率传输。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。