一种基于双频率的双负载CPT系统结构的制作方法

一种基于双频率的双负载cpt系统结构
技术领域
1.本发明涉及cpt系统技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于双频率的双负载cpt系统结构。


背景技术：

2.电场耦合式无线电能传输又称电容式电能传输，是一种通过电场进行无线电能传输的方式，典型cpt系统结构如说明书附图5所示，由高频逆变器、补偿网络、耦合机构、整流电路和负载五部分组成，图中的耦合机构是最常见的平板式四极板结构，其中p1和p2为发射端极板，p3和p4为接收端极板，并且p1和p3为一对极板，用于从发射端向接收端传输能量，p2和p4为一对极板，用于构建能量从接收端到发射端的返回路径。电场耦合式无线电能传输耦合机构大多采用金属极板。cpt系统的损耗通常发生在逆变器与耦合机构两个位置。目前传统cpt系统拓扑仅能实现电能单频率传输，逆变器产生的高次谐波并未得到充分利用，限制了整个系统的传输效率。
3.参照说明书附图4，一种通过电容耦合为多个负载无线供电的功率继电器系统。中间电容继电器单元的设计是为了给负载供电并增强功率传递能力，它包括两个接收板和两个发射板。利用提出的基于分电感的补偿网络，将同一中继单元中接收和发射板垂直放置，可以消除接收和发射板之间的电容耦合。建立了多负载电容式电力继电器系统的通用数学模型。用l型补偿电路对第一个继电器和最后一个继电器进行补偿，用lcl补偿电路对中间继电器进行补偿。
4.从上述内容我们可以得到是：系统仅能实现电能单频率传输，逆变器产生的高次谐波并未得到充分利用，导致系统在逆变器、耦合机构处损耗较高，限制系统的传输效率；耦合极板数量多、电路拓扑复杂。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于双频率的双负载cpt系统结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于双频率的双负载cpt系统结构，包括发射端和接收端；
7.所述发射端包括电源、电容c1、电感l1、电容c2、电感l2、发射极板p1和发射极板p2；
8.所述接收端包括接收极板p3、接收极板p4、接收极板p5、接收极板p6、电容c3、电感l3、电感l4、电阻r1、电感l5和电阻r2；
9.所述发射端与接收端通过耦合电容形成一个完整的回路。
10.在一个优选地实施方式中，所述电容c1和电感l1并联，所述电容c2和电感l2并联，所述电源、电容c1、电感l1、电容c2和电感l2串联，所述电源1、电容c2、电感l2、发射极板p1和发射极板p2串联。
11.在一个优选地实施方式中，所述耦合电容包括发射极板p1、发射极板p2、接收极板
p3、接收极板p4、接收极板p5和接收极板p6。
12.在一个优选地实施方式中，所述发射极板p1和发射极板p2与第一负载的接收极板p3、接收极板p4和第二负载的接收极板p5、接收极板p6构成一条完整回路。
13.在一个优选地实施方式中，所述接收端的负载相对原边为并联可对每个独立负载的电路拓扑单独分析，其形成等效电路。
14.在一个优选地实施方式中，所述等效电路中电源、电容c1、电感 l1、电容c2和电感l2形成发射端，所述等效电路中电容c3、电感l3、电感l4和电阻r1形成接收端，所述等效电路的发射端和接收端通过耦合电容形成回路。
15.在一个优选地实施方式中，所述等效电路可通过t型等效再次简化；
16.所述电源、电容c1、电感l1、压敏电阻
2x
、压敏电阻
3x
、压敏电阻
x
、电容和电阻形成串联；
17.所述压敏电阻
2x
和压敏电阻
x
并联。
18.在一个优选地实施方式中，
19.a.研究一种针对cpt系统的新型多负载耦合方式；
20.b.建立双频双负载cpt系统等效电路拓扑模型；
21.c.提出双频双负载cpt系统参数配置方法
22.本发明的技术效果和优点：
23.相较于传统的单频系统，多频cpt系统由于谐波利用率的提升，逆变器损耗、耦合机构损耗均得到降低，系统整体传输效率提升；由于极板数量减少，系统拓扑得到简化。
附图说明
24.图1为一种基于双频率的双负载cpt系统结构电路图。
25.图2为一种基于双频率的双负载cpt系统结构第一等效电路图。
26.图3为一种基于双频率的双负载cpt系统结构第二等效电路图。
27.图4为一种通过电容耦合为多个负载无线供电的功率继电器系统。
28.图5为典型cpt系统结构电路图；
29.图6为第一等效电路参数表达式；
30.图7为第二等效电路参数表达式；
31.图8为第一系统参数配置方程组；
32.图9为第二系统参数配置方程组。
33.附图标记为：1电源、2电容c1、3电感l1、4电容c2、5电感 l2、6发射极板p1、7发射极板p2、8接收极板p3、9接收极板p4、10 接收极板p5、11接收极板p6、12电容c3、13电感l3、14电感l4、 15电阻r1、16电感l5、17电阻r2、18压敏电阻
2x
、19压敏电阻
3x
、 20压敏电阻
x
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.参照图1，一种基于双频率的双负载cpt系统结构，包括发射端和接收端；
36.发射端包括电源1、电容c12、电感l13、电容c24、电感l25、发射极板p16和发射极板p27。
37.电容c12和电感l13并联，电容c24和电感l25并联，电源1、电容c12、电感l13、电容c24和电感l25串联，电源1、电容c24、电感 l25、发射极板p16和发射极板p27串联。
38.接收端包括接收极板p38、接收极板p49、接收极板p510、接收极板p611、电容c312、电感l313、电感l414、电阻r115、电感l516 和电阻r217。
39.接收极板p38、接收极板p49、电容c312、电感l313、电感l414 和电阻r115串联，接收极板p510、接收极板p611、电容c312、电感 l313、电感l516和电阻r217串联。
40.发射端与接收端通过耦合电容形成一个完整的回路，耦合电容包括发射极板p16、发射极板p27、接收极板p38、接收极板p49、接收极板p510和接收极板p611，发射极板p16和发射极板p27与第一负载的接收极板p38、接收极板p49和第二负载的接收极板p510、接收极板p611构成一条完整回路。
41.参照图2，接收端的负载相对原边为并联可对每个独立负载的电路拓扑单独分析，其形成等效电路，等效电路中电源1、电容c12、电感l13、电容c24和电感l25形成发射端，等效电路中电容c312、电感l313、电感l414和电阻r115形成接收端，等效电路的发射端和接收端通过耦合电容形成回路。
42.参照图3，等效电路可通过t型等效再次简化；
43.电源1、电容c12、电感l13、压敏电阻
2x
18、压敏电阻
3x
19、压敏电阻
x
20、电容和电阻形成串联；
44.压敏电阻
2x
18和压敏电阻
x
20并联。
45.一种基于双频率的双负载cpt系统:a.研究一种针对cpt系统的新型多负载耦合方式；
46.b.建立双频双负载cpt系统等效电路拓扑模型；
47.c.提出双频双负载cpt系统参数配置方法。
48.等效电路参数表达式为：
49.参照说明书附图6和说明书附图7
50.对于双频系统，要求系统在能够满足在两个频率同时谐振即
[0051][0052]
将式说明书附图6和说明书附图7带入式上述公式可得双频双负载cpt系统参数配置方程组，其具体为：说明书附图8和说明书附图 9的公式。
[0053]
最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
[0054]
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
[0055]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。