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专利号: 2023102866737
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2026-01-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于,该系统的耦合机构采用斐波拉契双螺旋耦合机构,所述斐波拉契双螺旋耦合机构包括发射机构和接收机构,所述发射机构包括第一发射线圈LP1和第二发射线圈LP2,所述接收机构包括第一接收线圈Lr1和第二接收线圈Lr2;

所述第一发射线圈LP1的绕制方式为:沿着第一方向、基于斐波拉契数列间隔先密后疏再密地螺旋绕制而成扁平块状结构;

所述第二发射线圈LP2的绕制方式为:沿着与所述第一方向正交的第二方向、基于斐波拉契数列间隔先密后疏再密地螺旋绕制在所述第一发射线圈LP1上;

所述第一接收线圈Lr1的绕制方式为:沿着所述第一方向基于斐波拉契数列间隔先密后疏再密地螺旋绕制而成扁平块状结构;

所述第二接收线圈Lr2的绕制方式为:沿着所述第二方向、基于斐波拉契数列间隔先密后疏再密地螺旋绕制在所述第一接收线圈Lr1上;

所述发射机构还包括第一扁平块状磁芯,所述第一发射线圈LP1绕制在所述第一扁平块状磁芯上;

所述接收机构还包括第二扁平块状磁芯,所述第一接收线圈Lr1绕制在所述第二扁平块状磁芯上;

该系统包括发射端;所述发射端包括直流电源Vdc、并联连接所述直流电源的第一高频逆变器、第二高频逆变器,还包括连接所述第一高频逆变器的所述第一发射线圈LP1和连接所述第二高频逆变器的所述第二发射线圈LP2;

所述第一高频逆变器和所述第二高频逆变器均采用单管高频谐振式逆变器,所述单管高频谐振式逆变器包括电感Lf、电容Cf、NMOS管Q、电容CP,所述电感Lf、NMOS管Q、电容CP顺序串联在所述直流电源Vdc的正极端和负极端之间,其中所述NMOS管Q的源极连接所述电感Lf、漏极连接所述电容CP、栅极作为控制端用于连接第一PWM信号发生器,所述电容Cf并联在所述NMOS管Q的源极和漏极之间,所述第一发射线圈LP1或所述第二发射线圈LP2并联在所述电容CP的两端,所述直流电源Vdc的负极端接地。

2.根据权利要求1所述的基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于:将所述NMOS管Q的位置与所述电容Cp的位置对调,以及所述第一发射线圈LP1或所述第二发射线圈LP2的位置与所述电容Cf的位置对调。

3.根据权利要求2所述的基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于:所述电感Lf与所述电容Cf之间的输入谐振角频率f满足:,

∈[1.3,1.5]为调节系数,ω0为所述NMOS管Q的开关角频率。

4.根据权利要求2或3所述的基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于:该系统包括接收端;所述接收端包括所述第一接收线圈Lr1、所述第二接收线圈Lr2,还包括串联连接所述第一接收线圈Lr1的电容Cr1,串联连接所述第二接收线圈Lr2的电容Cr2,以及连接所述电容Cr1的第一整流滤波电路,连接所述电容Cr2的第二整流滤波电路,并联连接串联的所述第一整流滤波电路的滤波电容CL1和所述第二整流滤波电路的滤波电容CL2的负载电路。

5.根据权利要求4所述的基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于:该系统的谐振角频率ωn等于所述NMOS管Q的开关角频率ω0。

6.根据权利要求5所述的基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于:所述负载电路包括NMOS管Q3、二极管D5、电感L0、电容C0、负载电阻RL、电阻R1、电阻R2、计算模块和驱动电路,串联的滤波电容CL1和滤波电容CL2整体看作滤波电容CL,所述NMOS管Q3的漏极连接所述滤波电容CL的一端,所述NMOS管Q3的源极连接所述二极管D5的负极端,所述二极管D5的正极端连接所述滤波电容CL的另一端,所述电感L0与所述电容C0串联后连接在所述二极管D5的两端,所述负载电阻RL连接在所述电容C0的两端,所述电阻R1与所述电阻R2串联后连接在所述电容C0的两端,所述计算模块用于采集所述电阻R1或电阻R2的电压并根据该电压计算得到PWM信号作用于所述驱动电路,所述驱动电路输出相应控制信号至所述NMOS管Q3的栅极。

7.根据权利要求6所述的基于斐波拉契双螺旋耦合机构的无线电能传输系统,其特征在于:所述计算模块包括ADC模块、滤波器、PID控制器、第二PWM信号发生器,所述ADC模块用于采集所述电阻R1或电阻R2的电压,所述滤波器用于采用冒泡排序法进行中位数滤波,得到中位数电压;所述PID控制器用于根据所述中位数电压和参考电压通过PID运算得到计算值,所述第二PWM信号发生器用于将所述计算值生成对应的PWM信号发送至所述驱动电路。