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专利号: 2015104191426
申请人: 湖南文理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1:搭建磁耦合谐振式无线电能传输系统模型;

步骤2:建立所述磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效电路,并得到等效电路的等效方程;

步骤3:当系统频率ω发生漂移时,依据等效方程,推导出输入阻抗角θ函数和系统效率η函数;

步骤4:设定负载电阻的变化范围和步长;

步骤5:依据负载电阻值,代入阻抗角θ函数得到系统频率ω,进而获得系统效率 η;

步骤6:根据本次得到系统效率值以及预存的系统效率值,得到系统效率最大值并进行保存,同时保存该系统效率最大值对应的负载电阻值和系统频率;

步骤7:重复上述步骤5至步骤6直到负载电阻值超出设定变化范围。

2.根据权利要求1所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的方法,其特征在于,所述等效电路的等效方程定义为公式(1): (1)

其中,R1是发射线圈的寄生电阻,R2是接收线圈的寄生电阻,Rs是电源内阻,RL是负载电阻,L1 是发射线圈自感,L2 是接收线圈自感,C1 是第一电容器111的电容, C2 是第二电容器112的电容,M 是发射线圈和接收线圈之间互感,I1是系统的输入电流,I2是系统的输出电流,ω是无线电能传输系统频率。

3.根据权利要求2所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的方法,其特征在于,在所述步骤3中引入源匹配因子Us、负载匹配因子UL、强耦合参数U、发射线圈的品质因数Q1、接收线圈的品质因数Q2、发射线圈的角频率偏移因子ε1、接收线圈的角频率偏移因子ε2,发射线圈的谐振角频率ω1,接收线圈的谐振角频率ω2, 无线电能传输系统原始谐振角频率ω0,并分别定义为公式(2): (2)

所述当系统频率ω发生漂移时,具体为当 时,即认为频率ω发生了漂移。

4.根据权利要求3所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的方法,其特征在于,输入阻抗角θ函数通过推导公式(1)得到公式(4): (4)

所述系统效率η函数通过推导公式(1)得到公式(5):

(5)。

5.根据权利要求4所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的方法,其特征在于,所述步骤5中,依据负载电阻值,代入阻抗角θ函数得到系统频率 ω,具体为:在给定参数ω1, ω2, L1, L2, R1, R2,M下,并 θ=0,对于给定的负载电阻值,得到系统频率ω。

6.根据权利要求1至5任一项所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的方法,其特征在于,所述根据得到系统效率值以及预存系统效率值,得到系统效率最大值并进行保存,具体为:将得到系统效率值与预存系统效率值进行比较;若前者大于后者,将所述本次系统效率值作为系统效率最大值进行保存。

7.一种提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的装置,其特征在于,包括函数推导模块,处理模块和存储模块,其中:所述函数推导模块,用于搭建磁耦合谐振式无线电能传输系统模型,建立所述磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效电路,得到等效电路的等效方程,当系统频率ω发生漂移时,并依据等效方程,推导出输入阻抗角θ函数和系统效率 η函数;

所述存储模块,用于存储系统效率最大值以及该系统效率最大值对应的负载电阻值和系统频率;

所述处理模块,根据设定负载电阻的变化范围和步长,用于将负载电阻值代入阻抗角θ函数得到系统频率ω,进而获得系统效率 η,并根据得到系统效率值以及存储模块保存的系统效率值,得到系统效率最大值发送给存储模块,同时发送该系统效率最大值对应的负载电阻值和系统频率。

8.根据权利要求7所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的装置,其特征在于,所述等效电路的等效方程定义为公式(1):(1)

其中,R1是发射线圈的寄生电阻,R2是接收线圈的寄生电阻,Rs是电源内阻,RL是负载电阻,L1 是发射线圈自感,L2 是接收线圈自感,C1 是第一电容器111的电容, C2 是第二电容器112的电容,M 是发射线圈和接收线圈之间互感,I1是系统的输入电流,I2是系统的输出电流,ω是无线电能传输系统频率;

在函数推导模块中引入源匹配因子Us、负载匹配因子UL、强耦合参数U、发射线圈的品质因数Q1、接收线圈的品质因数Q2、发射线圈的角频率偏移因子ε1、接收线圈的角频率偏移因子ε2,发射线圈的谐振角频率ω1,接收线圈的谐振角频率ω2, 无线电能传输系统原始谐振角频率ω0,并分别定义为公式(2): (2)

所述当系统频率ω发生漂移时,具体为当 时,即认为频率ω发生了漂移,

所述输入阻抗角θ函数通过推导公式(1),得到公式(4):

(4)

所述系统效率η函数通过推导公式(1),得到公式(5):

(5)。

9.根据权利要求8所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的装置,其特征在于,所述处理模块中在给定参数ω1, ω2,L1, L2, R1, R2,M下,并 θ=0,对于给定的负载电阻值,得到系统频率ω。

10.根据权利要求7至9所述的提高无线电能传输系统频率漂移时工作效率的装置,其特征在于,所述处理模块将系统效率值与存储模块保存系统效率值进行比较;若前者大于后者,将所述本次系统效率值作为系统效率最大值发送给存储模块。