发明名称 无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法
摘要 本发明公开的无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法,采用无线电能传输系统的漏磁场屏蔽装置,包括平行设置的输电端线圈和受电端线圈,漏磁场屏蔽器垂直设置在输电端线圈和受电端线圈的一侧,电气设备和人分别设置在漏磁场屏蔽器的另一侧。本发明方法,解决了无源屏蔽方法中无源屏蔽器在屏蔽能力不可调、屏蔽跟踪性能差的难题。解决了有源屏蔽方法中损耗功率较大、不能形成闭环自动调节屏蔽效果的难题。利用单片机检测无线电能传输系统的漏磁场大小,根据这个漏磁场值通过计算给出无源线圈并联电容组合的投入的多少,动态闭环实现漏磁场的屏蔽功能,有效的减弱了电磁场对周围人体及电气设备的不利影响。
申请公布号 CN104023512B 申请公布日期 2017.01.11
申请号 CN201410239535.4 申请日期 2014.05.30
申请人 西安理工大学 发明人 姬军鹏;陈桂涛;韩旭;孙强
分类号 H05K9/00(2006.01)I;H02J50/10(2016.01)I;H02J50/70(2016.01)I 主分类号 H05K9/00(2006.01)I
代理机构 西安弘理专利事务所 61214 代理人 李娜
主权项 无线电能传输系统的漏磁场屏蔽方法,其特征在于,采用无线电能传输系统的漏磁场屏蔽装置,其结构为:包括平行设置的输电端线圈(1)和受电端线圈(2),漏磁场屏蔽器(3)垂直设置在输电端线圈(1)和受电端线圈(2)的一侧,电气设备(4)和人(6)分别设置在漏磁场屏蔽器(3)的另一侧;所述的漏磁场屏蔽器(3),包括微处理器(6),微处理器(6)上分别连接有屏蔽效果调节器(7)及无源屏蔽线圈(8),无源屏蔽线圈(8)内布置有磁场检测阵列(9);具体按照以下步骤实施:步骤1:设置屏蔽效果调节器(7)中C<sub>1</sub>~C<sub>n</sub>的n个电容值到微处理器(6)中,n个电容值在k<sub>1</sub>,k<sub>2</sub>,k<sub>3</sub>…k<sub>n</sub>开关的组合控制下形成<img file="FDA0001035055060000011.GIF" wi="446" he="70" />种电容组合;步骤2:微处理器(6)计算<img file="FDA0001035055060000012.GIF" wi="443" he="71" />种电容组合与无源屏蔽线圈产生的反向磁场强度值,反向磁场强度值通过以下公式计算:<img file="FDA0001035055060000013.GIF" wi="422" he="118" />式中:μ<sub>0</sub>为真空磁导率其值为4π×10<sup>‑7</sup>Tm/A,I<sub>ind</sub>是感应电流,I<sub>ind</sub>通过以下公式计算,<maths num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>i</mi><mi>n</mi><mi>d</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mfrac><mi>d</mi><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>&Integral;</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>l</mi><mi>e</mi><mi>a</mi><mi>k</mi></mrow></msub><mi>d</mi><mi>s</mi></mrow><mrow><msub><mi>Z</mi><mi>L</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>j&omega;C</mi><mi>z</mi></msub></mrow></mfrac></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0001035055060000014.GIF" wi="381" he="247" /></maths>其中,L是积分路径,表示无源屏蔽线圈(8)的长度,dl是源电流的微小线元素,<img file="FDA0001035055060000021.GIF" wi="38" he="55" />表示电流源指向待求场点的单位向量,B<sub>leak</sub>为无线电能传输系统产生的漏磁场,Z<sub>L</sub>为无源屏蔽线圈(8)的内阻抗,C<sub>z</sub>为屏蔽效果调节器(7)中由k<sub>1</sub>,k<sub>2</sub>,k<sub>3</sub>…k<sub>n</sub>控制的电容器组合的电容值;步骤3:微处理器(6)把<img file="FDA0001035055060000022.GIF" wi="443" he="63" />种电容组合与反向磁场强度的数据对应关系形成数据查询表;步骤4:通过磁场检测阵列(9)采集无源屏蔽线圈(8)各个位置上的磁场强度,并送到微处理器(6)中;步骤5:微处理器(6)对磁场检测阵列(9)所检测得到的磁场强度信号取平均值,得到平均磁场强度;步骤6:微处理器(6)将平均磁场强度数值与数据库中的数据比对,查询出与此值最接近的磁场强度值所对应的电容投切组合;步骤7:微处理器(6)根据查询的电容投切组合,发出相应的开关组合命令实现屏蔽效果调节器(7)中开关k<sub>1</sub>,k<sub>2</sub>,k<sub>3</sub>…k<sub>n</sub>的开关状态;步骤8:相应的开关状态使得屏蔽效果调节器(7)形成不同的反向屏蔽磁场,返回步骤3继续进行。
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