基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统

本发明涉及无线电能传输，特别涉及一种基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统。

背景技术：

1、随着具有无线接收功能的电子产品日益增加，单负载无线电能传输(wirelesspower transfer,wpt)系统无法满足多台设备同时无线供电的要求。因此，多负载无线电能传输成为近年来无线电能传输技术的研究热点之一。多负载无线电能传输系统主要包括单输入多输出和多输入多输出两种形式，发射线圈通过产生足够大的平面磁场，使多个接收线圈同时拾取电能，或产生全方向的空间磁场，使位于接收线圈周围任意位置的负载均能接收电能。

2、在实际的多负载无线电能传输系统中，各接收线圈大小可能不一，与发射线圈之间耦合程度不尽相同，且负载所需能量存在差异。因此，多负载无线电能传输系统具有负载多样性。同时，接收线圈所处位置各不相同，因此多负载无线电能传输系统需具有多方向性，保证电能向多个方向传输。此外，多负载无线电能传输系统通常采用多个发射线圈，需要多个多组驱动信号，而发射线圈之间往往存在交叉耦合，增加了系统控制的复杂性。

3、传统多负载的谐振无线电能传输方案中，使用多个谐振线圈构成中继回路，其理论分析复杂，工作条件的变化对系统性能影响明显，鲁棒性较差，各个负载互相干扰导致传输效率降低，而且不改变结构很难实现多样化的多负载无线电能传输。而传统多米诺结构实现多负载无线电能传输方案中，线圈数量较多，阻抗匹配网络复杂，器件构造误差敏感。因此，目前的多负载无线电能传输系统还存在很多技术瓶颈。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，引入高阶拓扑角态的新型传输机理，能够实现多个负载互不干扰，具有很好的鲁棒性，可在不改变结构的前提下实现多样化的多负载无线电能传输。

2、本发明通过如下方案来实现，一种基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，包括：

3、发射端结构，包括二维ssh阵列结构以及用于接入电源以激励所述二维ssh阵列结构的源线圈，所述二维ssh阵列结构由以谐振单元作为原子的若干晶胞按阵列排列成拓扑非平庸结构；

4、接收端结构，包括用于分别连接多个负载的多个负载线圈，多个所述负载线圈布设于所述二维ssh阵列结构的角部。

5、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述二维ssh阵列结构中晶胞内的原子间距大于相邻晶胞之间的原子间距。

6、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述二维ssh阵列结构中的相邻晶胞呈错位堆叠设置，形成上下两层原子阵列。

7、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述源线圈的尺寸与所述二维ssh阵列结构的尺寸相同，所述负载线圈的尺寸与所述原子的尺寸相同。

8、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述谐振单元包括介质板，分别位于所述介质板正、反两面且采用过孔连接的谐振线圈，所述谐振线圈分别于正、反两面沿顺时针和逆时针绕设。

9、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述谐振线圈为方形螺旋线圈或圆形螺旋线圈。

10、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述源线圈和负载线圈均为非谐振线圈。

11、本发明基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统的进一步改进在于，所述源线圈与电源之间还连接有用于调节输入功率的放大电路。

12、本发明首次将高阶拓扑角态的新型传输机理运用于多负载无线电能传输，使得在无线电能传输时多个负载互不干扰，具有很好的鲁棒性。通过将二维ssh阵列结构设置为双层堆叠式结构，克服了弱耦合限制，提供了非对称多负载无线电能传输新方案。且基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统在不改变结构的同时可灵活地控制拓扑角态的分布，进而实现多样化的多负载无线电能传输。

技术特征：

1.一种基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述二维ssh阵列结构中晶胞内的原子间距大于相邻晶胞之间的原子间距。

3.如权利要求2所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述二维ssh阵列结构中的相邻晶胞呈错位堆叠设置，形成上下两层原子阵列。

4.如权利要求1所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述源线圈的尺寸与所述二维ssh阵列结构的尺寸相同，所述负载线圈的尺寸与所述原子的尺寸相同。

5.如权利要求1所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述谐振单元包括介质板，分别位于所述介质板正、反两面且采用过孔连接的谐振线圈，所述谐振线圈分别于正、反两面沿顺时针和逆时针绕设。

6.如权利要求1所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述谐振线圈为方形螺旋线圈或圆形螺旋线圈。

7.如权利要求1所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述源线圈和负载线圈均为非谐振线圈。

8.如权利要求1所述的基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，其特征在于，所述源线圈与电源之间还连接有用于调节输入功率的放大电路。

技术总结
本发明涉及一种基于拓扑角态的多负载无线电能传输系统，包括：发射端结构，包括二维SSH阵列结构以及用于接入电源以激励所述二维SSH阵列结构的源线圈，所述二维SSH阵列结构由以谐振单元作为原子的若干晶胞按阵列排列成拓扑非平庸结构；接收端结构，包括用于分别连接多个负载的多个负载线圈，多个所述负载线圈布设于所述二维SSH阵列结构的角部。本发明通过引入高阶拓扑角态的新型传输机理，实现了多个负载互不干扰，具有很好的鲁棒性，可在不改变结构的前提下实现多样化的多负载无线电能传输。

技术研发人员：郭志伟,王宇倩,姜杰,李云辉,孙勇,江海涛,羊亚平,陈鸿
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1