具有負(fù)載隔離特性的磁耦合諧振式多負(fù)載無(wú)線電能鏈狀傳輸網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】具有負(fù)載隔離特性的磁耦合諧振式多負(fù)載無(wú)線電能鏈狀傳輸網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)逆變交流電壓源VS、若干中繼諧振器、接入諧振器和負(fù)載；任一中繼諧振器都有且只有兩個(gè)緊鄰的接入諧振器在其兩側(cè)，其電感線圈與緊鄰的兩個(gè)接入諧振器的電感線圈的互電感應(yīng)設(shè)置為相等；兩端的接入諧振器周圍有一個(gè)緊鄰的中繼諧振器，中間的接入諧振器周圍有兩個(gè)緊鄰的中繼諧振器；接入諧振器接到K變換器的一端；K變換器的另一端接入負(fù)載或逆變交流電壓源VS。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，控制方便，易于擴(kuò)展；用一個(gè)逆變交流電壓源即可同時(shí)對(duì)多個(gè)負(fù)載充電；負(fù)載之間具有良好隔離；逆變交流電壓源或負(fù)載可通過(guò)任意接入諧振器接入，應(yīng)用靈活；且大大提高了諧振器的器件利用率。
【專利說(shuō)明】具有負(fù)載隔離特性的磁耦合諧振式多負(fù)載無(wú)線電能鏈狀傳 輸網(wǎng)絡(luò)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。涉及一種多中繼器多負(fù)載的磁耦合 諧振式無(wú)線輸電的鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，無(wú)線電能傳輸技術(shù)因其方便、安全、干凈等優(yōu)點(diǎn)被普遍應(yīng)用于家用電器、 醫(yī)療植入、電動(dòng)汽車等應(yīng)用領(lǐng)域中，日益受到人們的重視。特別是近幾年發(fā)展起來(lái)的磁耦合 諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)，因其在中程距離高效、非輻射地傳輸電能等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。
[0003] 傳統(tǒng)的單發(fā)射、單接收的磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)在同一時(shí)間只能對(duì)單個(gè) 充電設(shè)備進(jìn)行充電，其傳輸距離受磁場(chǎng)近場(chǎng)耦合的限制，通常不超過(guò)線圈口徑的2~3倍。這 極大的限制了無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
[0004] 為了克服傳統(tǒng)磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸技術(shù)傳輸距離短、只能單負(fù)載充電的缺 陷，各國(guó)專家學(xué)者相繼開展了利用中繼結(jié)構(gòu)（如中繼諧振器、超材料介質(zhì)板)、擴(kuò)大傳輸距離 的多中繼無(wú)線電能接力傳輸技術(shù)以及多負(fù)載無(wú)線充電技術(shù)的研究。將多中繼和多負(fù)載特征 有機(jī)的融合起來(lái)，利用多個(gè)放置在不同空間位置的電感線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加在小范圍區(qū)域 內(nèi)形成有效的覆蓋，負(fù)載在此區(qū)域內(nèi)可隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線充電，再施加適當(dāng)?shù)目刂品?法，這就是無(wú)線電能傳輸局域網(wǎng)。然而，目前已有的一些多負(fù)載多中繼無(wú)線充電技術(shù)，存在 負(fù)載之間隔離差、相互干擾嚴(yán)重、控制機(jī)制復(fù)雜，中繼諧振器利用率低、擴(kuò)展性差等問(wèn)題，因 而難以得到廣泛應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種具備良好的擴(kuò)展性的多中繼多負(fù)載的磁耦合諧振式無(wú) 線電能鏈狀傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。采用K變換器對(duì)多個(gè)充電負(fù)載進(jìn)行良好隔離，保證各負(fù)載充電 時(shí)彼此互不干擾；當(dāng)充電負(fù)載通過(guò)接入點(diǎn)動(dòng)態(tài)接入或斷開時(shí)，對(duì)其它負(fù)載影響很小，因而無(wú) 須復(fù)雜的控制電路和控制機(jī)制。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明包括一個(gè)逆變交流電壓源Ks、若干中繼諧振器、接入諧振器和負(fù)載。任一中 繼諧振器都有且只有兩個(gè)緊鄰的接入諧振器在其兩側(cè)，其電感線圈與緊鄰的兩個(gè)接入諧振 器的電感線圈的互電感應(yīng)設(shè)置為相等。兩端的接入諧振器周圍有一個(gè)緊鄰的中繼諧振器， 而非兩端的接入諧振器周圍有兩個(gè)緊鄰的中繼諧振器。非緊鄰線圈之間的互電感耦合，即 交叉耦合，對(duì)系統(tǒng)性能有害，應(yīng)設(shè)法盡量減小。
[0008] 所述的中繼諧振器由中繼空心電感線圈（如Z2、Z4)和中繼調(diào)諧電容（如C2X 4)串 聯(lián)而成，形成一個(gè)LC諧振回路。弋、7?4是線路損耗電阻。在網(wǎng)絡(luò)中，中繼諧振器起到了無(wú)線 電能中繼傳輸?shù)墓δ堋?br> [0009] 所述的接入諧振器包括接入空心電感線圈（如乙、z3、z5)、接入調(diào)諧電容（如q、 以及K變換器。7?1、7?3、7?5是線路損耗電阻。接入空心電感線圈和接入調(diào)諧電容串聯(lián) 后接入到Κ變換器的一端；Κ變換器的另一端用來(lái)接入負(fù)載（如T?u、<2)或逆變交流電壓源 Ks，也可以開路而不接入任何負(fù)載或電源。接入諧振器有兩個(gè)作用，第一是發(fā)揮和中繼諧振 器一樣的無(wú)線電能中繼傳輸?shù)淖饔?；第二是作為充電?fù)載和逆變電壓源的接入點(diǎn)。
[0010] 所述的K變換器又稱阻抗變換器，在結(jié)構(gòu)中起著負(fù)載隔離的作用。它 可采用耦合電感諧振器結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。也可用T型或Π 型 LC網(wǎng)絡(luò)等其它電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖3到圖6所示，電感和電容的取值統(tǒng)一為

【權(quán)利要求】
1.具有負(fù)載隔離特性的磁耦合諧振式多負(fù)載無(wú)線電能鏈狀傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征是包括一 個(gè)逆變交流電壓源Ks、若干中繼諧振器、接入諧振器和負(fù)載； 任一中繼諧振器都有且只有兩個(gè)緊鄰的接入諧振器在其兩側(cè)，其電感線圈與緊鄰的兩 個(gè)接入諧振器的電感線圈的互電感應(yīng)設(shè)置為相等；兩端的接入諧振器周圍有一個(gè)緊鄰的中 繼諧振器，中間的接入諧振器周圍有兩個(gè)緊鄰的中繼諧振器； 所述的中繼諧振器由中繼空心電感線圈和中繼調(diào)諧電容串聯(lián)而成，形成一個(gè)LC諧振 回路； 所述的接入諧振器包括接入空心電感線圈、接入調(diào)諧電容以及K變換器；接入空心電 感線圈和接入調(diào)諧電容串聯(lián)后接入到K變換器的一端；K變換器的另一端用來(lái)接入負(fù)載或 逆變交流電壓源Ks ; 所述的K變換器采用耦合電感諧振器結(jié)構(gòu)，或用T型或n型LC電路，電感和電容的取 值為
為中繼諧振器和接入諧振器的工作頻率。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK104242483SQ201410480417
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】羅斌, 鐘晨明 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)