一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统

本发明涉及一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，属于无线电能传输。

背景技术：

1、由于传统的有线供电方式限制了电气设备的灵活性，并存在潜在的安全隐患，因此无线电能传输(wirelesspowertransfer，wpt)技术因其固有的优势得到了学术界和工业界广泛的关注和研究。目前，wpt技术已应用于许多商业和工业领域，其中包括自动引导车(automatedguidedvehicles，agv)。

2、由于agv中包含大量的电子设备，在对这些设备进行充电时，必须考虑其不同的充电需求。随着充电目标的增加，迫切需要开发一种具有双输出功能的新型wpt充电器。具体来说，具有双输出功能的新型wpt充电器由一套发射机，两套接收机组成。它能够同时输出两组恒定电流为不同的设备进行充电，从而缩短设备的充电时间，提高agv的工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，以满足不同设备的充电需求，增强wpt系统的实用性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，其特征在于，系统包括发送侧和接收侧；发送侧包括直流电源、高频逆变器、发射线圈、补偿电容及补偿电感；接收侧包括两套独立的接收机，每一套接收机均包括接收线圈、补偿电容、补偿电感、整流电路和电池负载；

4、所述直流电源连接在高频逆变器的输入端，高频逆变器的输出一端连接补偿电容ct的一端，补偿电容ct的另一端与补偿电感lt、补偿电容cp以t型结构连接，补偿电容cp的一端连接发射线圈lp的一端，发射线圈lp的另一端连接高频逆变器的输出另一端，以此构成发射回路。

5、所述接收线圈ls1的一端连接补偿电容cs1的一端，补偿电容cs1的另一端与补偿电感lr1、补偿电容cr1以t型结构连接，补偿电容cr1连接整流器的输入一端，整流器的输入另一端与接收线圈ls1的另一端连接，整流器的输出端经滤波电容为电池负载供电，以此构成第一级接收回路。

6、所述接收线圈ls2的一端连接补偿电容cs2的一端，补偿电容cs2的另一端与补偿电感lr2、补偿电容cr2以t型结构连接，补偿电容cr2连接整流器的输入一端，整流器的输入另一端与接收线圈ls2的另一端连接，整流器的输出端经滤波电容为电池负载供电，以此构成第二级接收回路。

7、所述一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统补偿元件的谐振关系由式(1)确定。

8、

9、其中，ω为系统谐振角频率；

10、所述一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统在恒流充电时的输出电流由式(2)计算：

11、

12、其中，ud为直流电源电压值，mq1为发射线圈lp和接收线圈ls1之间的互感值，mq2为发射线圈lp和接收线圈ls2之间的互感值。

13、进一步的，发射线圈lp包括由一根利兹线绕制而成的dd型线圈1和螺旋型线圈2，dd型线圈1和螺旋型线圈2以同轴共面的方式叠放在一块铁氧体板上构成发射侧充电盘；所述第一级接收侧dd线圈ls1和第二级接收侧螺旋线圈ls2以同轴共面的方式叠放在一块铁氧体板上构成接收侧充电盘；所述发射侧充电盘与接收侧充电盘同轴正对放置。

14、更进一步的，发射线圈lp与接收线圈ls1存在耦合，发射线圈lp与接收线圈ls2存在耦合，接收线圈ls1与ls2之间不存在耦合，在降低参数设计复杂度的同时，确保系统高度紧凑。

15、更进一步的，该系统由一套发射机和两套接收机构成，发射侧与接收侧拓扑均采用clc结构，两套接收机可以同时输出两组不同的恒定电流为设备充电，满足不同设备充电需求。

16、本发明的有益效果：

17、1、本发明设计了一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，系统通过线圈的解耦设计，将接收侧两个线圈叠放在一块铁氧体板上，使系统接收机高度紧凑，并降低了系统的成本。

18、2、本发明两个接收线圈能够精准的接收发射线圈不同部分发送的能量，使系统能够输出两组不同的电流为设备进行恒流充电，满足不同的应用需求，从而提高工作效率。

19、3、本发明在实现输出两组不同的恒定电流时，高频逆变器的输出电压和输出电流保持同相位，从而避免无功功率的注入，保证系统高效运行。

技术特征：

1.一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，其特征在于，系统由一套发射机和两套接收机构成，发射侧与接收侧拓扑均采用clc结构，两套接收机可以同时输出两组不同的恒定电流为设备充电，满足不同设备充电需求；

2.根据权利要求1所述的一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，其特征在于，发射线圈lp包括由一根利兹线绕制而成的dd型线圈1和螺旋型线圈2，dd型线圈1和螺旋型线圈2以同轴共面的方式串联连接在一块铁氧体板上构成发射侧充电盘；

技术总结
本发明公开了一种具有解耦特性的紧凑型双输出无线电能传输系统，其特征在于，发射线圈L<subgt;P</subgt;包括由一根利兹线绕制而成的DD型线圈1和螺旋型线圈2，DD型线圈1和螺旋型线圈2以同轴共面的方式叠放在一块铁氧体板上构成发射侧充电盘；第一级接收侧DD线圈L<subgt;S1</subgt;和第二级接收侧螺旋线圈L<subgt;S2</subgt;以同轴共面的方式叠放在一块铁氧体板上构成接收侧充电盘；发射线圈L<subgt;P</subgt;与接收线圈L<subgt;S1</subgt;存在耦合，发射线圈L<subgt;P</subgt;与接收线圈L<subgt;S2</subgt;存在耦合，接收线圈L<subgt;S1</subgt;与L<subgt;S2</subgt;之间不存在耦合，在降低参数设计复杂度的同时，确保系统高度紧凑；该系统由一套发射机和两套接收机构成，发射侧与接收侧拓扑均采用CLC结构，两套接收机可以同时输出两组不同的恒定电流为设备充电，满足不同设备充电需求。

技术研发人员：周学斌,刘霜艳,谭永宏,包本刚,王志堂,梁晓琳,陈爱武
受保护的技术使用者：湖南科技学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15