无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法
【专利摘要】本发明公开的无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法，采用无线电能传输系统的漏磁场屏蔽装置，包括平行设置的输电端线圈和受电端线圈，漏磁场屏蔽器垂直设置在输电端线圈和受电端线圈的一侧，电气设备和人分别设置在漏磁场屏蔽器的另一侧。本发明方法，解决了无源屏蔽方法中无源屏蔽器在屏蔽能力不可调、屏蔽跟踪性能差的难题。解决了有源屏蔽方法中损耗功率较大、不能形成闭环自动调节屏蔽效果的难题。利用单片机检测无线电能传输系统的漏磁场大小，根据这个漏磁场值通过计算给出无源线圈并联电容组合的投入的多少，动态闭环实现漏磁场的屏蔽功能，有效的减弱了电磁场对周围人体及电气设备的不利影响。
【专利说明】无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线电能传输及电磁兼容【技术领域】，具体涉及一种无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，无线电能传输技术得到了快速发展，其应用范围越来越广，其传输能量可以实现非接触 式远距离传输，大大扩展了电能传输的应用场合，是一种具有广阔的发展前景的能量传输方式。无线电能传输设备的输电线圈和受电线圈之间产生的漏磁场会引起对周围环境的电磁污染，该污染不可忽视，直接阻碍着无线电能传输技术的发展和应用。目前，针对该电磁辐射污染的抑制方法主要是屏蔽方法，现有的漏磁场屏蔽方法有两种，一是无源屏蔽法，利用无源线圈及器件，依据法拉第电磁感应定律，在线圈中产生反向磁场以达到削弱漏磁场的目的。另外一种是有源屏蔽法，该方法外加高频振荡电源，在线圈中注入高频电流，以产生与漏磁场相反的高频磁场抵消产生的漏磁场。无源屏蔽方法屏蔽效果不会跟踪漏磁场的大小动态屏蔽，其屏蔽能力只与屏蔽器的物理结构有关，一旦屏蔽器制作完成，其屏蔽能力就固定。有源屏蔽方法，虽然能动态跟踪漏磁场大小，实现动态屏蔽，但是需要外加电源，这个外加电源增加了功耗，更加降低了无线电能传输系统的效率，均不属于理想的漏磁场屏蔽方法。本发明提出了一种全新的屏蔽方法，该方法可以动态调节无源屏蔽能力，在只需要单片机功耗能量等级下，实现了大功率漏磁场的动态抑制功能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法，解决了无源屏蔽方法屏蔽能力固定、不能动态调节屏蔽能力的问题；也解决了有源屏蔽方法损耗较大的问题。给无线电能传输系统提供了一种全新的智能化的动态无损耗式的漏磁场屏蔽方法。
[0004]本发明采用的技术方案是，无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法，采用无线电能传输系统的漏磁场屏蔽装置，其结构为:包括平行设置的输电端线圈和受电端线圈，漏磁场屏蔽器垂直设置在输电端线圈和受电端线圈的一侧，电气设备和人分别设置在漏磁场屏蔽器的另一侧；漏磁场屏蔽器，包括微处理器，微处理器上分别连接有屏蔽效果调节器及无源屏蔽线圈，无源屏蔽线圈内布置有磁场检测阵列；
[0005]具体按照以下步骤实施:
[0006]步骤1:设置屏蔽效果调节器中C1~Cn的η个电容值到微处理器中，η个电容值在ki，k2, iv..kn开关的组合控制下形成?:+?丨+Q3+…+C:种电容组合；
[0007]步骤2:微处理器计算<+c?2+c?3 +…+ q种电容组合与无源屏蔽线圈产生的反
向磁场强度值，设组合电容值为cz，反向磁场强度值通过以下公式计算:
[0008]
【权利要求】
1.无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法，其特征在于，采用无线电能传输系统的漏磁场屏蔽装置，其结构为:包括平行设置的输电端线圈(I)和受电端线圈(2)，漏磁场屏蔽器(3)垂直设置在输电端线圈(I)和受电端线圈(2)的一侧，电气设备(4)和人(6)分别设置在漏磁场屏蔽器(3)的另一侧；所述的漏磁场屏蔽器(3)，包括微处理器(6)，微处理器(6)上分别连接有屏蔽效果调节器(7)及无源屏蔽线圈(8)，无源屏蔽线圈(8)内布置有磁场检测阵列(9)； 具体按照以下步骤实施: 步骤1:设置屏蔽效果调节器(7)中C1~Cn的η个电容值到微处理器(6)中，η个电容值在b k2, lv..kn开关的组合控制下形成cW3?+-" + c:种电容组合； 步骤2:微处理器(6)计算C^+G+C；:+...+ ^::种电容组合与无源屏蔽线圈产生的反向磁场强度值，设组合电容值为Cz，反向磁场强度值通过以下公式计算:
”U 4，
4π r2 式中^(|为真空磁导率其值为431父10_71'111/^，Iind是感应电流，Iind通过以下公式计算， 厂
j(oC:其中，L是积分路径，表示无源屏蔽线圈(8)的长度，dl是源电流的微小线元素，&表示电流源指向待求场点的单位向量，Bleak为无线电能传输系统产生的漏磁场，&为无源屏蔽线圈⑶的内阻抗，Cz为屏蔽效果调节器(7)中由‘匕匕…匕控制的电容器组合的电容值；步骤3:微处理器(6)把?!+?；+?:+…+c种电容组合与反向磁场强度的数据对应关系形成数据查询表； 步骤4:通过磁场检测阵列(9)采集无源屏蔽线圈(8)各个位置上的磁场强度，并送到微处理器(6)中； 步骤5:微处理器(6)对磁场检测阵列(9)所检测得到的磁场强度信号取平均值，得到平均磁场强度； 步骤6:微处理器(6)将平均磁场强度数值与数据库中的数据比对，查询出与此值最接近的磁场强度值所对应的电容投切组合； 步骤7:微处理器(6)根据查询的电容投切组合，发出相应的开关组合命令实现屏蔽效果调节器(7)中开关k” k2, k^..kn的开关状态； 步骤8:相应的开关状态使得屏蔽效果调节器(7)形成不同的反向屏蔽磁场，返回步骤3继续进行。
2.根据权利要求1所述的无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法，其特征在于，所述的步骤3具体按照以下步骤实施:电容值组合有CW:+.-_ + C:种，每种电容值根据公式启
【文档编号】H02J17/00GK104023512SQ201410239535
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】姬军鹏, 陈桂涛, 韩旭, 孙强 申请人:西安理工大学