专利汇可以提供一种多抽头无线电能传输系统及其效率优化方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种多抽头无线 电能 传输系统及其效率优化方法,属于无线传能系统技术领域,解决了 现有技术 中的无线电能传输系统传输效率低、成本高的问题,本发明的传输系统包括直流电源,所述直流电源电连接有高频逆变器,所述高频逆变器电连接有发射端谐振网络,所述谐振网络电连接有发射线圈,发射线圈内部包含多段分线圈,每段分线圈分别电连接有配合的控制 开关 和谐振补偿电容,发射线圈产生的高频交变 磁场 内安装有接 收线 圈,所述接收线圈电连接有接收端谐振网络和 整流桥 ,所述整流桥电连接有负载 电阻 。本发明传输效率高、控制简单、无需通信、成本低。,下面是一种多抽头无线电能传输系统及其效率优化方法专利的具体信息内容。
1.一种多抽头无线电能传输系统,其特征在于,包括直流电源,所述直流电源电连接有高频逆变器,所述高频逆变器电连接有发射端谐振网络,所述谐振网络电连接有发射线圈,发射线圈内部包含多段分线圈,每段分线圈分别电连接有配合的控制开关和谐振补偿电容,发射线圈产生的高频交变磁场内安装有接收线圈,所述接收线圈电连接有接收端谐振网络和整流桥,所述整流桥电连接有负载电阻。
2.根据权利要求1所述的一种多抽头无线电能传输系统,其特征在于,所述发射端谐振网络与发射线圈之间安装有电压测量器和电流测量器。
3.根据权利要求1所述的一种多抽头无线电能传输系统,其特征在于,所述发射端谐振网络包括LCL网络补偿线圈和LCL网络补偿电容,接收端谐振网络包括接收线圈谐振补偿电容。
4.一种多抽头无线电能传输系统效率优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)初步分段:为保证在宽输出功率变化范围内,系统能保持较高效率,根据系统输出功率PL的范围划分为多个功率段PL1~PL2,PL2~PL3……PLN-1~PLN,计算PL1,PL2……PLN对应的最优发射线圈匝数niopt1,niopt2……nioptN,在最优匝数niopt1,niopt2……nioptN处对发射线圈进行分段,并在分段处引出抽头并与控制开关相连;
(2)确认开关状态和系统参数:测量发射端电压UP和发射端电流IP,获取系统中各控制开关的状态信息,闭合开关记为SPlast,并确定当前接入系统的发射线圈内阻之和RPsum、接收线圈内阻之和RSsum、当前接入系统发射线圈与接收线圈之间的互感之和Msum这三项系统参数信息;
(3)计算系统输出功率PL:根据步骤(2)中确定的系统参数值,由
计算得到系统输出功率PL,其中ω:系统工作角
频率;
(4)确定最优匝数niopt_now:根据步骤(3)中计算得到的PL,确定其所处的步骤(1)中划分的功率段PLA~PLB,将与PLA、PLB对应的发射线圈最优匝数nioptA、nioptB分别代入系统效率表达式进行计算,取效率较高者作为当前功率的最优匝数niopt_now;
(5)调整控制开关:闭合niopt_now所对应的的控制开关SPnow,并断开步骤(2)中的闭合开关SPlast,若最优匝数niopt_now对应的闭合开关位置与步骤(2)中的闭合开关位置相同,则保持该状态。
5.根据权利要求4所述的一种多抽头无线电能传输系统效率优化方法,其特征在于,步骤(1)中计算PL1,PL2……PLN对应的发射线圈最优匝数niopt1,niopt2……nioptN的方法如下:
根据系统效率表达式
式中:
RPsum=a×ni
RSsum=a×nj
Msum=b×ni×nj
其中,a为线圈内阻计算系数,b为互感计算系数,a、b均为定值且可通过测量各分段RPsum,RSsum,Msum的值,并通过线性拟合方法获得;ni为发射线圈匝数,nj为接收线圈匝数,ni随分段开关闭合位置不同为非定值,nj为定值;IP为由LCL网络提供的恒流电流;将负载电阻RL替换为关于负载功率PL的表达式;将RPsum,RSsum,Msum,RL代入系统效率表达式中可得:对于某一固定负载功率PL可由该式计算得到系统效率η,且存在一最优发射线圈匝数niopt,使得系统效率η最高,该最优发射线圈匝数niopt由求解微分方程获得:
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