一种多增益输出的无线电能传输系统的制作方法

本发明涉及无线电能传输领域，提供了一种多增益输出的无线电能传输系统。

背景技术：

1、无线电能传输技术近年来受到了广泛关注，主要由于其能够在无需物理连接的情况下为电子设备充电，提供了极大的便利性和灵活性。传统的无线电能传输系统通常设计为单增益输出，即只能提供一种固定的输出电压或功率。然而，随着电子设备种类的增多和功能的多样化，对于能够提供多种输出电压或功率的无线电能传输系统的需求日益增长。

2、现有的多增益输出无线电能传输系统通常依赖于复杂的控制电路来实现不同输出电压的切换。这些系统通常需要使用微控制器或其他电子控制单元来监测和控制输出电压，这不仅增加了系统的复杂性和成本，而且降低了系统的可靠性和能效。

3、本发明提出了一种新颖的多增益输出无线电能传输系统，其主要创新点在于通过简化侧电路的切换机制，实现了在接收端的三种不同输出电压，同时避免了复杂的控制电路。这一设计不仅简化了接收端电路的结构，而且使得系统参数的设计过程更加简单易行。此外，所提出的系统在满足恒定输出电压的条件下，还能保持较高的能效和稳定性。

技术实现思路

1、本发明提出了一种多增益输出的无线电能传输系统，通过简化的电路结构和参数设计，实现了三种输出电压的切换，提高了系统的灵活性和效率。

2、本发明为了实现上述目的采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种多增益输出的无线电能传输系统，包括以下模块：

4、输入电源模块：提供直流输入电压;

5、逆变器模块：用于输出高频交流电压，由交流开关 s1、 s2、 s3、 s4、 s5和 s6构成，通过控制器模块产生不同控制信号，可以构成三路全桥输出；

6、初级补偿模块：用于补偿无功功率、抑制谐波、调节输出增益，通过控制器模块的控制逆变器工作在不同模式下，并与初级补偿电感、初级补偿电感、初级补偿电容、初级补偿电容和初级补偿电容形成不同的电通路；

7、发射模块：初级线圈在产生高频磁场，与次级线圈进行耦合；

8、接收模块：次级线圈与初级线圈耦合，产生感应电压；

9、次级补偿模块：次级补偿电容用于补偿无功功率，抑制谐波；

10、整流模块：通过全桥整流器将补偿输出后的交流电转换为负载端所需的直流电。

11、滤波模块：输出滤波电容滤除谐波；

12、负载模块：电阻负载 rl模拟实际应用中的负载；

13、控制器模块：通过交流开关的通断，改变系统的工作模式，实现不同的电压增益。

14、上述方案中，电路连接关系包括：

15、电源vin的正极连接到开关的一个端口，从开关的另一个端口出发，电路依次串联连接电感、电容、电容、电感，电路从电感，连接到开关的一个端口，然后从的另一个端口回到电源vin的负极，

16、从vin的负极引出开关连接到开关与电感之间的结点；

17、从vin的负极引出开关连接到电容、电容之间的结点；

18、从vin的正极引出开关连接到开关与电感之间的结点；

19、从vin的正极引出开关连接到电容、电容之间的结点；

20、在电感与电容之间的结点连接，连接初级线圈，初级线圈连接电感与电容之间的结点。

21、上述方案中，包括三种工作模式：

22、工作模式i：控制器控制开关、、和以85khz频率不断开关，、保持断开状态，此时a点和b点为逆变器输入；

23、工作模式ii：控制器控制开关、、和以85khz频率不断开关，、保持断开状态， b点和c点为逆变器的输入；

24、工作模式iii：控制器控制开关、、和以85khz频率不断开关，、保持断开状态，a和c点为逆变器输入。

25、上述方案中，在工作模式i下，一个控制周期下，电路存在两个阶段：

26、阶段1：在 t0- t1时间范围内，开关 s1和 s3闭合，其余开关断开，二极管 d1和 d4导通；

27、阶段2：在 t2- t3时间范围内，开关 s2和 s4导通，其余开关断开，二极管 d2和 d3导通；电

28、在该模式下电压增益gv1，输入阻抗zin1如下：

29、（6）。

30、上述方案中，工作模式ii下，一个控制周期下，电路存在两个阶段：

31、阶段1：在 t0- t1时间范围内，开关 s4和 s6闭合，其余开关断开，二极管 d1和 d4导通；

32、阶段2：在 t2- t3时间范围内，开关 s3和 s5导通，其余开关断开，二极管 d2和 d3导通；

33、在该模式下电压增益gv2，输入阻抗zin2如下：

34、

35、上述方案中，在工作模式iii下，一个控制周期下，电路存在两个阶段：

36、阶段1：在 t0- t1时间范围内，开关 s1和 s6闭合，其余开关断开，二极管 d1和 d4导通；

37、阶段2：在 t2- t3时间范围内，开关 s2和 s5导通，其余开关断开，二极管 d2和 d3导通；

38、在该模式下电压增益gv3，输入阻抗zin3如下：

39、。

40、因为本发明采用上述技术手段，因此具备以下有益效果：

41、本发明提出了一种多增益输出的无线电能传输系统，通过创新设计的电路结构和控制策略，能够在接收侧实现三种输出电压，简化了接收侧电路结构。该系统通过切换一次侧电路，无需复杂控制器，便能实现不同电压输出，显著提高了系统的灵活性和效率。同时，系统参数设计过程简单易行，优化了系统性能和工作稳定性。相比现有技术，该系统在提高多电压输出能力的同时，简化了控制电路，增强了系统的实用性和经济性。