一种基于最大功率匹配的无线电能传输系统功率效率优化方法

摘要

本发明公开了一种基于最大功率匹配的无线电能传输系统功率效率优化方法，具备在实现无线电能传输系统功率匹配状态下的功率和效率的联合优化。针对要求中等传输距离而发射侧和接收侧参数都不可变动的无线电能传输系统，本方法实现了系统在接入某一固定大小负载时产生多个匹配功率点以及匹配功率点所对应的效率点；其次根据负载需求，在所产生的多个匹配功率点及其对应的效率点中选取合适的功率和效率点作为系统的工作点。本法满足负载对于功率的需求，并在此基础上对效率及功率进行优化。

主权项

一种基于最大功率匹配的无线电能传输系统功率效率优化方法，其特征在于：所述无线电能传输系统包括线圈半径均为r且同轴设置的发射线圈、中继线圈以及接收线圈，发射线圈和接收线圈之间的距离为d₀₂，并满足d₀₂＝(10～12)r；所述发射线圈和接收线圈的匝数均为N，所述中继线圈的匝数为2N，所述中继线圈接入补偿电容环路的有效匝数在1～2N范围内可调，所述中继线圈和发射线圈之间的距离d₀₁可调；所述方法包括如下步骤：1)，对于某一固定负载R_L，设定0.1r为中继线圈的单位移动距离，依次改变中继线圈的位置，在每个位置上动态改变所述中继线圈接入补偿电容环路的有效匝数并调整补偿电容至系统谐振频率一致，如果所述接收线圈的负载功率出现功率峰值点，则将该功率峰值点设为匹配功率点并测量此时的传输效率；在中继线圈与发射线圈的距离d₀₁及中继线圈与接收线圈的距离d₁₂均大于2r的范围内，得到由若干个匹配功率点构成的匹配功率点集合以及由匹配功率点所对应的效率点构成的效率点集合；2)，从匹配功率点集合和对应的效率点集合中，选择满足负载功率要求并有最高效率的点作为无线电能传输系统的工作点；3)，根据选择的工作点来调整中继线圈的位置以及所述中继线圈接入补偿电容环路的有效匝数，实现系统功率效率的优化。