提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的方法和裝置，該方法包括：步驟1：搭建磁耦合諧振式無線電能傳輸系統模型；步驟2：建立所述系統的等效電路，并得到等效方程；步驟3：當系統頻率ω發生漂移時，依據等效方程，推導出輸入阻抗角θ函數和系統效率η函數；步驟4：設定負載電阻的變化范圍和步長；步驟5：依據負載電阻值，代入阻抗角θ函數得到系統頻率ω，進而獲得系統效率η；步驟6：根據本次系統效率值以及預存的系統效率值，得到系統效率最大值并進行保存，同時保存該系統效率最大值對應的負載電阻值和系統頻率；步驟7：重復步驟5至6直到負載電阻超出設定范圍。本發明專利技術還包括相應的裝置。當系統頻率漂移時，可有效地提高系統效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線電能傳輸領域，尤其涉及一種提高無線電能傳輸系統頻率漂移時 工作效率的方法和裝置。
技術介紹
近年來，采用電磁場作為傳輸媒介可以實現無線電能傳輸。根據原理的不同，無線 電能傳輸大致可以分為三類：第一種是感應式，這種方式傳輸功率大，但傳輸的距離較近； 第二種是輻射式，這種方式定向性好，傳輸距離遠，但是對周圍電磁環境影響大；第三種是 諧振式，又稱磁耦合諧振式無線電能傳輸技術，該方式能夠以較大的功率，在較高的效率下 傳輸較遠的距離，相比于感應式，其傳輸距離較遠，且對于方向指向性較不敏感；相比于輻 射式，其對周圍電磁環境的影響較小。 磁耦合諧振式無線電能傳輸技術，通過使兩個相同頻率的諧振物體產生很強的相 互耦合，而對周圍非諧振頻率的接收端只有較弱的耦合。磁耦合諧振系統包括發射諧振線 圈、接收諧振線圈和負載。磁耦合諧振技術可實現中距離的能量傳輸，而不需要增強磁場強 度，同時可以穿透各種不同非金屬障礙物，而且對系統的能量傳輸效率、功率等指標沒有影 響。然而，當無線電能傳輸系統外界有金屬障礙物時，無線電能傳輸系統的諧振頻率會發生 漂移，磁耦合諧振式無線電能傳輸系統會失諧，導致系統的效率降低。通過調節系統頻率， 可以使系統重新工作在諧振狀態，提高系統效率。然而該方法提高效率的幅度有限。 因此，如何才能在諧振頻率漂移時，有效提高磁耦合諧振式無線電能傳輸系統工 作效率，成為本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，提供一種提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效 率的方法和裝置，其能夠在系統諧振頻率漂移時，使磁耦合諧振式無線電能傳輸系統重新 工作在諧振狀態，有效提高磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的效率。 本專利技術解決其技術問題采用的技術方案是： 一種提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的方法，所述方法包括以下步驟： 步驟1 :搭建磁耦合諧振式無線電能傳輸系統模型； 步驟2 :建立所述磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的等效電路，并得到等效電路的等 效方程； 步驟3 :當系統頻率《發生漂移時，依據等效方程，推導出輸入阻抗角〃函數和系統 效率C函數； 步驟4 :設定負載電阻的變化范圍和步長； 步驟5:依據負載電阻值，代入阻抗角〃函數得到系統頻率《，進而可獲得系統效率IU 步驟6 :根據本次得到系統效率值以及預存的系統效率值，得到系統效率最大值并進 行保存，同時保存該系統效率最大值對應的負載電阻值和系統頻率； 步驟7 :重復上述步驟5至步驟6直到負載電阻值超出設定變化范圍。 優選的，所述等效電路的等效方程定義為公式（1):其中，W1是發射線圈的寄生電阻，％是接收線圈的寄生電阻，疋是電源內阻，戽是負載 電阻，A是發射線圈自感，4是接收線圈自感，G是第一電容器rn的電容，G是第二電 容器112的電容，#是發射線圈和接收線圈之間互感，J 1是系統的輸入電流，J2是系統的輸 出電流，《是無線電能傳輸系統頻率。 優選的，在所述步驟3中引入源匹配因子Vs、負載匹配因子嘆、強耦合參數認發射 線圈的品質因數0、接收線圈的品質因數兌、發射線圈的角頻率偏移因子e ,、接收線圈的 角頻率偏移因子e2，發射線圈的諧振角頻率O1，接收線圈的諧振角頻率《 2，無線電能傳 輸系統原始諧振角頻率a,，并分別定義為公式（2):漂移。 優選的，輸入阻抗角〃函數通過推導公式（1)可得到公式（4):優選的，所述步驟5中，依據負載電阻值，代入阻抗角〃函數得到系統頻率《，具體 為：在給定參數W1, ?2，丨，4，斗&奸，并〃 =〇,對于給定的負載電阻值，可得到系 統頻率《。 優選的，所述根據得到系統效率值以及預存系統效率值，得到系統效率最大值并 進行保存，具體為：將得到系統效率值與預存系統效率值進行比較；若前者大于后者，將所 述本次系統效率值作為系統效率最大值進行保存。 本專利技術還包括一種提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的裝置，包括函數 推導模塊，處理模塊和存儲模塊，其中： 所述函數推導模塊，用于搭建磁耦合諧振式無線電能傳輸系統模型，建立所述磁耦合 諧振式無線電能傳輸系統的等效電路，得到等效電路的等效方程，并依據等效方程，推導出 輸入阻抗角〃函數和系統效率々函數； 所述存儲模塊，用于存儲系統效率最大值以及該系統效率最大值對應的負載電阻值和 系統頻率； 所述處理模塊，根據設定負載電阻的變化范圍和步長，用于將負載電阻值代入阻抗角 〃函數得到系統頻率《，進而可獲得系統效率并根據得到系統效率值以及存儲模塊保 存的系統效率值，得到系統效率最大值發送給存儲模塊，同時發送該系統效率最大值對應 的負載電阻值和系統頻率。 優選的，所述等效電路的等效方程定義為公式（1):其中，ZP1是發射線圈的寄生電阻，％是接收線圈的寄生電阻，疋是電源內阻，戽是負載 電阻，A是發射線圈自感，4是接收線圈自感，是第一電容器m的電容，G是第二電 容器112的電容，#是發射線圈和接收線圈之間互感，J 1是系統的輸入電流，J2是系統的輸 出電流，《是無線電能傳輸系統頻率； 在函數推導模塊中引入源匹配因子G、負載匹配因子嘆、強耦合參數認發射線圈的品 質因數M、接收線圈的品質因數兌、發射線圈的角頻率偏移因子e,、接收線圈的角頻率偏 移因子S2，發射線圈的諧振角頻率CO 1，接收線圈的諧振角頻率《2，無線電能傳輸系統原 始諧振角頻率并分別定義為公式（2):優選的，所述處理模塊中在給定參數^^，《2，，A，4，斗并〃 =〇,對于給 定的負載電阻值，可得到系統頻率《。 優選的，所述處理模塊將系統效率值與存儲模塊保存系統效率值進行比較；若前 者大于后者，將所述本次系統效率值作為系統效率最大值發送給存儲模塊。 利用本專利技術方法或裝置，當無線電能傳輸系統頻率發生漂移時，可以得到系統效 率最大值對應的負載電阻值和系統頻率，通過調節系統頻率和負載電阻，一方面可以使系 統重新工作在諧振狀態，另一方面可以使系統滿足阻抗匹配條件。有效地提高磁耦合諧振 式無線電能傳輸系統效率。【附圖說明】 圖1為本專利技術提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的方法的流程圖； 圖2為本專利技術的無線電能傳輸系統的示意圖； 圖3為本專利技術的一種無線電能傳輸系統的等效電路圖； 圖4為本專利技術的提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的裝置的結構框圖。【具體實施方式】 為了使本
的人員更好地理解本專利技術的技術方案，下面結合附圖對本專利技術 作進一步的詳細說明。 參照圖1，一種提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的方法，包括以下步 驟： 步驟1:搭建磁耦合諧振式無線電能傳輸系統模型； 步驟2 :建立所述磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的等效電路，并得到等效電路的等 效方程； 步驟3:當系統頻率《發生漂移時，依據等效方程，推導出輸入阻抗角0函數和系統 效率n函數； 步驟4 :設定負載電阻的變化范圍和步長； 步驟5:依據負載電阻值，代入阻抗角0函數得到系統頻率《，進而獲得系統效率n ; 步驟6 :根據本次得到系統效率值以及預存的系統效率值，得到系統效率最大值并進 行保存，同時保存該系統效率最大值對應的負載電阻值和系統頻率； 步驟7 :重復上述步驟5至步驟6,直到負載電阻值超出設定變化范圍。 優選的，所述根據得到系統本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種提高無線電能傳輸系統頻率漂移時工作效率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟1：搭建磁耦合諧振式無線電能傳輸系統模型；步驟2：建立所述磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的等效電路，并得到等效電路的等效方程；步驟3：當系統頻率ω發生漂移時，依據等效方程，推導出輸入阻抗角θ函數和系統效率η函數；步驟4：設定負載電阻的變化范圍和步長；步驟5：依據負載電阻值，代入阻抗角θ函數得到系統頻率ω，進而獲得系統效率η；步驟6：根據本次得到系統效率值以及預存的系統效率值，得到系統效率最大值并進行保存，同時保存該系統效率最大值對應的負載電阻值和系統頻率；步驟7：重復上述步驟5至步驟6直到負載電阻值超出設定變化范圍。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊民生，李建英，李建奇，曹玲玲，王日興，
申請(專利權)人：湖南文理學院，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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