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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明公开了一种用于高压输电线路取能的D‑WPT系统及方法，无线电能传输技术领域。其中系统包括绝缘子串、D‑WPT模块和有线连接模块；绝缘子串包括第一均压环、第二均压环以及设置在第一均压环和第二均压环之间的多个伞裙；D‑WPT模块包括一个发射线圈、多个中继线圈和一个接收线圈；有线连接模块包括电流互感器、整流器、逆变器和整流桥；安装在高压输电线上的电流互感器用于收集能量，并过经整流器、逆变器后，通过线圈无线传输至低压的杆塔侧，经过整流桥以向用电设备供电。本发明不仅克服了WPT线圈的引入造成绝缘子串电场进一步畸变的不利现象，且收发线圈的尺寸不再受限于伞裙尺寸，整体及传输效率可进一步提高。

主权项：1.一种均压环作用下的D-WPT分析方法，应用于一种用于高压输电线路取能的D-WPT系统，其特征在于，包括以下步骤：构建考虑均压环的D-WPT电路模型；采用并联补偿电容来补偿均压环的影响；进行参数变换，分析输入输出特性；求解系统CCZPA输出特性存在条件；确定系统最大效率运行频率；所述构建考虑均压环的D-WPT电路模型，包括：记LT、CT为发射线圈TX的自感及补偿电容，LR、CR为接收线圈RX的自感及补偿电容，Li、Ci分别表示第i个中继线圈的自感及补偿电容，uin表示发射端交流电流源，Rrec为用电负载；Mij表示线圈i和j的耦合系数，线圈等效串联电阻rijωLi；均压环使用单匝线圈模型近似代替，均压环的自感为Lg；D-WPT系统工作频率为f，所有耦合线圈的自谐振角频率均为ω0，对应谐振频率为f0： D-WPT系统的传输矩阵为： 其中： 考虑高低压侧均压环和任一线圈i的传输方程为： 求解公式5可得到线圈i的电压表达式： 其中： 所述进行参数变换，分析输入输出特性，包括：经过均压环补偿策略的D-WPT传输方程变为： 其中： 求解公式10可得到输入、输出电流及输入阻抗表达式：发射线圈输入电流： 接收线圈输出电流： 发射线圈输入阻抗： 其中：Z11＝A-αTX-1α,Z12＝kTR-αTX-1β17Z21＝kTR-βTX-1α,Z22＝A-βTX-1β所述求解系统CCZPA输出特性存在条件，包括：从公式15可知，当Z11等于0时，输出电流将不受负载Rrec变化影响，系统具备恒流输出特性，并且可得到输出电流表达式： 从公式16可知，当Z22等于0时，输入阻抗将不具备虚部成分，系统输入阻抗呈现纯阻性特性： 求解Z11＝Z22＝0可知，当系统满足公式20时，具备CC及ZPA特性，在此状态下，系统具备最大输出效率： 所述一种用于高压输电线路取能的D-WPT系统，包括绝缘子串、D-WPT模块和有线连接模块；所述绝缘子串包括第一均压环、第二均压环以及设置在第一均压环和第二均压环之间的多个伞裙；所述绝缘子串的一端与高压输电线连接，另一端与杆塔连接；所述D-WPT模块包括一个发射线圈、多个中继线圈和一个接收线圈；所述发射线圈安装在第一均压环上，每个伞裙上安装一个所述中继线圈，所述接收线圈安装在第二均压环上；所述有线连接模块包括电流互感器、整流器、逆变器和整流桥；所述电流互感器安装在高压输电线上，所述电流互感器、整流器、逆变器和发射线圈依次连接，所述接收线圈和整流桥连接；其中，安装在高压输电线上的电流互感器用于收集能量，并过经整流器、逆变器后，通过线圈无线传输至低压的杆塔侧，经过整流桥以向用电设备供电。

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