无线电能传输的耦合线圈磁场动态调整方法及装置

摘要

本发明公开了一种无线电能传输的耦合线圈磁场动态调整方法，通过调整发射线圈内的电流，实现发射线圈磁场强度与范围随接收线圈位置进行动态调整；发射线圈内的电流通过调整发生线圈内各支路的电感量来实现，电感的调整采用无源的方式。基于本方法的装置，射线圈包括多个线圈绕组，线圈绕组构成多个电流支路，电流支路上均设有磁芯环，磁芯环套接在所述电流支路所在的线圈绕组上，磁芯环上设有控制电感绕组。本发明采用线圈电流的无源动态控制技术，实现发射线圈磁场的动态调整。不仅实现了耦合线圈位置偏移情况下的互感调整，还克服了现有方案存在的耦合系数低、磁场泄漏范围大、损耗高等缺点。

主权项

一种无线电能传输的耦合线圈磁场动态调整方法，其特征在于，通过调整发射线圈内的电流，实现发射线圈磁场强度与范围随接收线圈位置进行动态调整；发射线圈内的电流通过调整发射线圈内各支路的电感量来实现，电感的调整采用无源调整的方式；当可调电阻R_v由短路至开路，支路电感L_v所对应的等效感量可调电感最小值L_vmin与可调电感最大值L_vmax分别为：L_vmin＝(1‑k²)L_p，L_vmax＝L_p；流过可调电阻原边线圈的电流有效值为I，则可调电阻R_v的耗散功率为：$P_v=I^2{R}_v|\frac{j\omega k\sqrt{L_p{L}_s}}{{\mathrm{j\omega L}}_s+R_v}{|}^2$其中，k为主电感与控制电感间的耦合系数，j为虚数单位，ω为电流角频率，L_S为副边控制绕组电感，L_P为可调电阻原边线圈电感；通过调节R_v值，可以实现等效感量由L_vmin至L_vmax间的调整，线匝电感L＜＜L_vmax，L_p＜＜L_s；以L(R)＝[L_1v,L_2v…L_nv]表示电感的调节函数，其变量为各支路的可调电感R_v，其中电阻值R＝[R_v1,R_v2…R_vn]，发射线圈磁场范围的调整相当于打开或关闭特定支路，R_v开路时，其对应的导体支路也相当于开路，动态调整各R_v值，实现线圈导体电流比例的重新分配。