一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)，還包括原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈、接收線圈、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載（RL），其中高頻功率源、原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈依次串聯(lián)形成回路，負(fù)載（RL）、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、接收線圈依次串聯(lián)形成回路，發(fā)射線圈與接收線圈耦合排列。本發(fā)明的系統(tǒng)，只用一個(gè)分?jǐn)?shù)階元件即可實(shí)現(xiàn)多種類型的阻抗匹配，適合中等距離的無線電能傳輸。
【專利說明】—種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線電能傳輸技術(shù)早在100多年前就由美國(guó)發(fā)明家特斯拉(Nicola Tesla)在實(shí)驗(yàn)上得到嘗試。2006年，麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員利用物理的共振技術(shù)成功的在2m距離左右以40%的效率點(diǎn)亮了一個(gè)60W的燈泡，該實(shí)驗(yàn)不僅僅是特斯拉實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)，更是無線電能傳輸技術(shù)的又一個(gè)新突破，并且掀起了無線電能傳輸研究的熱潮。
[0003]無線電能傳輸技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用前景的電能傳輸方式，具有安全、可靠、靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)日益受到世界各國(guó)的重視，并越來越廣泛應(yīng)用于各種不適合或不方便使用有導(dǎo)線接觸傳輸電能的地方，如植入式醫(yī)療設(shè)備、移動(dòng)電子產(chǎn)品、機(jī)器人、軌道電車供電等場(chǎng)合，并有望在不久的將來能夠在小功率電子產(chǎn)品無線充電方面取代傳統(tǒng)的插頭充電。
[0004]目前應(yīng)用于無線電能傳輸系統(tǒng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是源于射頻領(lǐng)域的技術(shù)，其至少由兩個(gè)元件構(gòu)成才能實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。為了實(shí)現(xiàn)更寬范圍的阻抗匹配，更復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)也被提出來。雖然復(fù)雜的阻抗網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)寬范圍的負(fù)載變化，但是更多的元件勢(shì)必會(huì)降低系統(tǒng)的整體效率，因此存在應(yīng)用的局限性。
[0005]分?jǐn)?shù)階器件(如分?jǐn)?shù)階電容、分?jǐn)?shù)階電感)概念的來源于分?jǐn)?shù)階微積分的產(chǎn)生，而分?jǐn)?shù)階微積分的概念已經(jīng)有300多年的歷史，幾乎與整數(shù)階微積分同時(shí)誕生。但是由于分?jǐn)?shù)階比較復(fù)雜，并且一直沒有很好的數(shù)值分析工具，因此其一直處于理論分析階段。近幾十年來，由于生物技術(shù)、高分子材料等的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)整數(shù)階微積分不能很好的解釋自然界存在的現(xiàn)象，因此分?jǐn)?shù)階微積分開始得到重視，并開始應(yīng)用于工程領(lǐng)域。
[0006]鑒于目前傳統(tǒng)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的局限性和分?jǐn)?shù)階器件還未應(yīng)用于無線電能傳輸領(lǐng)域，因此有必要提出一種新的分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)，包括高頻功率源，其特征在于:還包括原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈、接收線圈、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載，其中高頻功率源、原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈依次串聯(lián)形成回路，負(fù)載、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、接收線圈依次串聯(lián)形成回路，發(fā)射線圈與接收線圈耦合排列。
[0010]進(jìn)一步地，所述的原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)分別包含一個(gè)分?jǐn)?shù)階器件，該分?jǐn)?shù)階器件為分?jǐn)?shù)階電容或者分?jǐn)?shù)階電感，當(dāng)采用分?jǐn)?shù)階電容時(shí)，分?jǐn)?shù)階電容的電壓、電流關(guān)系滿足
【權(quán)利要求】
1.一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)，包括高頻功率源，其特征在于:還包括原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈、接收線圈、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載(?)，其中高頻功率源、原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射線圈依次串聯(lián)形成回路，負(fù)載(I)、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、接收線圈依次串聯(lián)形成回路，發(fā)射線圈與接收線圈耦合排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述的原邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、副邊分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)分別包含一個(gè)分?jǐn)?shù)階器件，該分?jǐn)?shù)階器件為分?jǐn)?shù)階電容或者分?jǐn)?shù)階電感，當(dāng)采用分?jǐn)?shù)階電容時(shí)，分?jǐn)?shù)階電容的電壓、電流關(guān)系滿運(yùn)Y =('>，其中\(zhòng)為分?jǐn)?shù)階電容電壓，L為分?jǐn)?shù)階電容電流，分?jǐn)?shù)階的階數(shù)



dHα滿足0〈α〈2;當(dāng)采用分?jǐn)?shù)階電感時(shí)，分?jǐn)?shù)階電感的電壓、電流關(guān)系滿足Vi其中L為分?jǐn)?shù)階電感電流，\為分?jǐn)?shù)階電感電壓，分?jǐn)?shù)階的階數(shù)β滿足0〈β〈2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述的分?jǐn)?shù)階器件具有分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)特性，且當(dāng)分?jǐn)?shù)階器件為分?jǐn)?shù)階電容時(shí)，其兩端的電壓和通過的電流之間的相角為—其中0〈α〈2 ;當(dāng)分?jǐn)?shù)階器件為分?jǐn)?shù)階電感時(shí)，其兩端的電壓和通過的電流之間的相角為，其中0〈β〈2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分?jǐn)?shù)階阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述的發(fā)射線圈 包含依次串聯(lián)的原邊電容(CP)、原邊電感(Lp)和原邊電阻(RP)，且原邊電阻(Rp)串接在原邊電感(Lp)與高頻功率源之間；所述的接收線圈包含依次串接的副邊電容(Cs)、副邊電感(Ls)和副邊電阻(Rs)，且副邊電阻(Rs)串接在負(fù)載(Rl)與副邊電感(Ls)之間。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103762725SQ201410013077
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】張波, 黃潤(rùn)鴻 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)