本发明涉及无线充电，具体涉及一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统及配置方法。
背景技术：
1、随着自动化水平的不断提高，智能物流及智能仓储行业逐渐迎来了跨越式发展。移动机器人凭借其智能、高效及出色的性能，不仅可以高效地实现货物有序堆放，还具备寒冷、高温、潮湿等环境适应能力，已成为现代智能物流和仓储行业的首选解决方案。然而，现有移动机器人大多依赖于内置的蓄能电池，并通过有线供电方式进行能量补充。大量电线和充电器的布置极易导致布线复杂、空间利用率低，且频繁的插拔操作可能引发触点故障甚至火灾等安全事故。
2、无线电能传输技术借助于空间电磁场等传输介质进行电能的隔空输送，具备灵活便捷、安全可靠的特点，为能量的传输提供了新的思路和途径。因此，利用无线电能传输技术对机器人进行无线充电已经成为当前的研究热点。然而，目前对移动机器人的无线供电普遍采用静态无线供电方式，该方式虽然使智能装备摆脱有线充电或换电池的诸多弊端，但从充电时间角度看，依旧是制约智能装备工作效率提升的重要因素。因此，为拓宽无线电能传输区域，满足移动机器人等智能装备的高效宽范围充电需求，可进一步采用二维(2-d)无线供电阵列结构。
3、然而二维无线供电阵列系统又会带来负载功率波动等问题，对此，当前研究主要采用多模态控制技术，通过同时激活多个发射线圈以稳定接收端的输出波动。但该技术需要进行大量的线圈激活和关闭操作，且切换点处功率波动依然较大。
技术实现思路
1、本发明提供一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统及配置方法，用以解决现有技术中二维无线供电系统存在的输出功率随负载位置变化波动大的缺陷，实现高效稳定的无线电能传输。
2、本发明提供一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，包括：功率发射端和功率接收端；功率发射端包括n个最小功率发射单元，n≥4；每个最小功率发射单元包括发射线圈、直流电源、驱动电路、全桥逆变器及原边谐振电路；其中，n个最小功率发射单元组成二维平面阵列；功率接收端包括接收线圈、第一补偿线圈、第二补偿线圈、第三补偿电容、第四补偿电容、第五补偿电容、负载电阻、第一半桥整流器、第二半桥整流器、第三半桥整流器及滤波电容；最小功率发射单元与功率接收端连接构成最小耦合传输单元。
3、根据本发明提供的一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，所述最小耦合传输单元采用磁耦合共振的方式进行无线电能传输；所述驱动电路用于驱动全桥逆变器以产生特定频率的交流电，使所述原边谐振电路与所述功率接收端产生共振。
4、根据本发明提供的一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，所述全桥逆变器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述原边谐振电路包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感、第一电容和第二电容构成t型补偿网络；所述第三补偿电容与所述接收线圈串联，第四补偿电容与第一补偿线圈串联，第五补偿电容与第二补偿线圈串联，分别形成独立的串联谐振腔，与原边谐振电路形成lcc-s结构。
5、根据本发明提供的一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，所述第一补偿线圈包括同向绕制在接收线圈左右两边的第一螺线管线圈和第二螺线管线圈，第一螺线管线圈与第二螺线管线圈串联，用于接收左右方向的磁通；所述第二补偿线圈包括同向绕制在接收线圈上下两边的第三螺线管线圈和第四螺线管线圈，第三螺线管线圈与第四螺线管线圈串联，用于接收上下方向的磁通；且第一螺线管线圈、第二螺线管线圈、第三螺线管线圈、第四螺线管线圈的匝数均相同。
6、根据本发明提供的一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，所述第一补偿线圈、第二补偿线圈用于接收线圈偏离激活的发射线圈中心时产生补偿；接收线圈偏移矢量分解为左右和上下方向的偏移分矢量，第一补偿线圈、第二补偿线圈共同补偿接收线圈的电压降落。
7、根据本发明提供的一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，所述接收线圈与第一半桥整流器形成第一传输通道，所述第一补偿线圈与第二半桥整流器形成第二传输通道，第二补偿线圈与第三半桥整流器形成第三传输通道，所述第一传输通道、第二传输通道、第三传输通道的输出级联，总输出电压为所述第一传输通道、第二传输通道、第三传输通道输出电压之和。
8、本发明还提供一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法，当功率接收端与激活的发射线圈中心对准时，第一螺线管线圈、第二螺线管线圈、第三螺线管线圈、第四螺线管线圈的感应电压大小相等，第一补偿线圈、第二补偿线圈感应电压为零；当功率接收端向一侧偏移时，该侧螺线管线圈的感应电压增大，与其串联的另一个螺线管线圈感应电压减小，相应补偿线圈的感应电压增大；在功率接收端的每个螺线管线圈中增设电压检测模块，通过比较每个螺线管线圈感应电压与阈值电压的大小，判断功率接收端偏移方向，从而在功率接收端偏离当前激活的发射线圈范围时，自动激活距离功率接收端最近的发射线圈，为负载提供无线能量传输。
9、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法。
10、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法。
11、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法。
12、与现有技术相比，本发明的有益效果：
13、本发明通过增加两个相互正交的补偿通道，并采用级联半桥整流器的方式，极大增强了系统的抗偏移性能，使负载在激活线圈范围内均能保持稳定的电压输出。基于发射线圈简单的矩形结构，多个发射线圈可进一步向外拓展以扩大二维无线供电阵列的传输范围。另外，本发明采用的双通道正交补偿磁耦合机构可使二维无线供电阵列每时刻仅需激活一个发射线圈单元，即可实现高效稳定的无线电能传输，有效解决当前二维无线供电系统存在的输出功率随负载位置变化波动大的问题，同时可有效简化二维无线供电阵列配置策略及控制方法，提高系统控制响应速度，提高了二维无线供电系统对移动负载的无线配电效能。
1.一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，其特征在于，包括：功率发射端和功率接收端；功率发射端包括n个最小功率发射单元，n≥4；每个最小功率发射单元包括发射线圈、直流电源、驱动电路、全桥逆变器及原边谐振电路；其中，n个最小功率发射单元组成二维平面阵列；功率接收端包括接收线圈、第一补偿线圈、第二补偿线圈、第三补偿电容、第四补偿电容、第五补偿电容、负载电阻、第一半桥整流器、第二半桥整流器、第三半桥整流器及滤波电容；最小功率发射单元与功率接收端共同构成最小耦合传输单元。
2.根据权利要求1所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，其特征在于，所述最小耦合传输单元采用磁耦合共振的方式进行无线电能传输；所述驱动电路用于驱动全桥逆变器以产生特定频率的交流电，使所述原边谐振电路与所述功率接收端产生共振。
3.根据权利要求1所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，其特征在于，所述全桥逆变器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述原边谐振电路包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感、第一电容和第二电容构成t型补偿网络；所述第三补偿电容与所述接收线圈串联，第四补偿电容与第一补偿线圈串联，第五补偿电容与第二补偿线圈串联，分别形成独立的串联谐振腔，与原边谐振电路形成lcc-s结构。
4.根据权利要求1所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，其特征在于，所述第一补偿线圈包括同向绕制在接收线圈左右两边的第一螺线管线圈和第二螺线管线圈，第一螺线管线圈与第二螺线管线圈串联，用于接收左右方向的磁通；所述第二补偿线圈包括同向绕制在接收线圈上下两边的第三螺线管线圈和第四螺线管线圈，第三螺线管线圈与第四螺线管线圈串联，用于接收上下方向的磁通；且第一螺线管线圈、第二螺线管线圈、第三螺线管线圈、第四螺线管线圈的匝数均相同。
5.根据权利要求1所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，其特征在于，所述第一补偿线圈、第二补偿线圈用于接收线圈偏离激活的发射线圈中心时产生补偿；接收线圈偏移矢量分解为左右和上下方向的偏移分矢量，第一补偿线圈、第二补偿线圈共同补偿接收线圈的电压降落。
6.根据权利要求1所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统，其特征在于，所述接收线圈与第一半桥整流器形成第一传输通道，所述第一补偿线圈与第二半桥整流器形成第二传输通道，第二补偿线圈与第三半桥整流器形成第三传输通道，所述第一传输通道、第二传输通道、第三传输通道的输出级联，总输出电压为所述第一传输通道、第二传输通道、第三传输通道输出电压之和。
7.一种二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法，其特征在于，当功率接收端与激活的发射线圈中心对准时，第一螺线管线圈、第二螺线管线圈、第三螺线管线圈、第四螺线管线圈的感应电压大小相等，第一补偿线圈、第二补偿线圈感应电压为零；当功率接收端向一侧偏移时，该侧螺线管线圈的感应电压增大，与其串联的另一个螺线管线圈感应电压减小，相应补偿线圈的感应电压增大；在功率接收端的每个螺线管线圈中增设电压检测模块，通过比较每个螺线管线圈感应电压与阈值电压的大小，判断功率接收端偏移方向，从而在功率接收端偏离当前激活的发射线圈范围时，自动激活距离功率接收端最近的发射线圈，为负载提供无线能量传输。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求7所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述二维无线供电阵列强抗偏移耦合系统的配置方法。
