一种可调电感装置及其无线能量传输系统和控制方法制造方法及图纸

一种可调电感装置及其无线能量传输系统和控制方法，包括一个铁芯和线圈，将线圈缠绕在空心圆柱支架上，铁芯置于空心圆柱支架内部，铁芯与一台步进电机连接；所述线圈的两个自由端就是电感的两个自由端。通过利用步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而调节电感的电感值，这种可调电感装置具有电感值连续可调、动态响应快的特点。上述线圈可使用普通线圈实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子
，尤其涉及一种可调电感装置及其无线能量传输系统和控制方法。
技术介绍
基于谐振工作机理的无线能量传输技术包括将谐振逆变器、谐振耦合装置(包括发射端和接收端等)和整流滤波装置。目前，基于谐振工作机理的无线能量传输技术采用相控的方式或者频率控制的方式提高系统的电能传输效率，由于发射线圈和接受线圈参数难以完全一致，单纯通过调节相位或者频率来寻找最高电能传输效率的方法难以找到发射线圈和接受线圈同时谐振的频率点，从而影响系统的电能传输效率。因此，要更大限度地提升现有无线能量传输系统的传输效率，就需要优化系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种可调电感装置及其无线能量传输系统和控制方法，从而提高该无线能量传输系统的传输功率。根据本专利技术的一方面，提供一种可调电感装置包括一个铁芯和线圈，将线圈缠绕在空心圆柱支架上，铁芯置于空心圆柱支架内部，铁芯与一台步进电机连接；所述线圈的两个自由端就是电感的两个自由端。通过利用步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而调节电感的电感值，这种可调电感装置具有电感值连续可调、动态响应快的特点。上述线圈可使用普通线圈实现。根据本专利技术的再一方面，提出的基于上述可调电感装置的无线能量传输系统包括无线发射和接收装置，所述无线发射装置由逆变器、发射端构成；所述
无线接收装置由接收端、整流滤波电路和负载构成；所述发射端或\\和接收端的线圈串入所述的可调电感装置。所述的无线能量传输系统，其特点在于所述控制器一、控制器二均为MCU或者DSP；两者可以相互通信。上述的无线能量传输系统，其特点在于所述发射端中的可调电感装置与控制器一连接，通过电流传感器检测输入端的信号输入到控制器一；所述接收端中的可调电感装置与控制器二连接，通过电流电压传感器检测负载的信号输入到控制器二。根据本专利技术的又一方面，提出的上述无线能量传输系统的控制方法：步骤如下：1、恒定接收端频率，通过电流、电压传感器检测接收端的电流、电压，并将这些信号输入控制器二，分析接收端的接收功率，将接收端的接收功率变化趋势信息发送到控制器一。根据相关信息，通过控制器一控制发射端的步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而，调节发射端可调电感装置的电感值，如果接收端的接收功率呈现渐增趋势，那么按照同一调节方向调节步进电机，调节发射端可调电感装置的电感值，使得接收端的接收功率趋于最大值，说明发射端和接受端参数一致或者很接近。如果接收端的接收功率呈现渐减趋势，那么按反方向调节。如果无线发射装置中的控制器一和无线接受装置中的控制器二无法正常通信，那么可以采用通过电流传感器检测发射端电流，送入控制器一，寻找发射端电流峰值的最小值，该值对应发射端和接受端参数一致或者很接近的状态。2、恒定发射端的工作频率，通过电流、电压传感器检测接收端的电流、电压，并将这些信号输入控制器二，分析接收端的接收功率，根据接收端的接收
功率变化趋势，通过控制器二控制接收端的步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而，调节接收端可调电感装置的电感值，如果接收端的接收功率呈现渐增趋势，那么按照同一调节方向调节步进电机，调节接收端可调电感装置的电感值，使得接收端的接收功率趋于最大值，说明发射端和接受端参数一致或者很接近。如果接收端的接收功率呈现渐减趋势，那么按反方向调节。本专利技术通过无线能量传输系统的发射端或\\和接收端中增加可调电感装置，使得发射端和接受端参数尽可能一致，更大限度地提升现有无线能量传输系统的传输效率，与其他调节方式(如电容阵列优化调谐)相比，结构简单，易于实现，谐振点连续调节，实际应用价值高。目前，基于谐振工作机理的无线能量传输技术采用相控的方式或者频率控制的方式提高系统的电能传输效率，由于发射线圈和接受线圈参数难以完全一致，单纯通过调节相位或者频率来寻找最高电能传输效率的方法难以找到发射线圈和接受线圈同时谐振的频率点，从而影响系统的电能传输效率。通过利用步进电机来调节可调电感的电感值，使得发射端和接受端参数尽可能一致，进而，更大限度地提升现有无线能量传输系统的传输效率。附图说明图1是本专利技术的可调电感装置的原理图。图2是本专利技术的无线电能传输系统的原理图。具体实施方式下面对照附图，通过实施例，来描述本专利技术的具体实施方式.如附图1所示，可调电感装置包括一个铁芯2和线圈3，将线圈3缠绕在空心圆柱支架4上，铁芯2置于空心圆柱支架4内部，铁芯2与一台步进电机1
连接。所述线圈3的两个自由端就是电感的两个自由端。通过利用步进电机1来调节铁芯2置于空心圆柱支架4内部的位置，从而，调节电感的电感值，这种可调电感装置具有电感值连续可调、动态响应快的特点。上述线圈3可使用普通线圈实现。本专利技术提出的基于上述可调电感装置的无线能量传输系统如图2所示，包括无线发射和接收装置，所述无线发射装置由逆变器21、发射端22构成；所述无线接收装置由接收端26、整流滤波电路27和负载28构成；所述发射端22或\\和接收端26的线圈串入所述的可调电感装置。所述的无线能量传输系统，其特点在于所述控制器一24、控制器二30均为MCU或者DSP；两者可以相互通信。上述的无线能量传输系统，其特点在于所述发射端22中的可调电感装置25与控制器一24连接，通过电流传感器23检测输入端的电流信号输入到控制器一24；所述接收端26中的可调电感装置31与控制器二30连接，通过电流电压传感器29检测发射端电流和电压输入到控制器二30。本专利技术通过无线能量传输系统的发射端或\\和接收端中增加可调电感装置，使得发射端和接受端参数尽可能一致，以便更大限度地提升现有无线能量传输系统的传输效率。本专利技术提出的上述整个装置的详细工作过程：1、恒定接收端26频率，通过电流、电压传感器检测接收端26的电流、电压，并将这些信号输入控制器二30，分析接收端26的接收功率，将接收端26的接收功率变化趋势信息发送到控制器一24。根据相关信息，通过控制器一24控制发射端22的步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而，调节发射端22可调电感装置的电感值，如果接收端26的接收功率呈现渐增趋势，
那么按照同一调节方向调节步进电机，调节发射端22可调电感装置的电感值，使得接收端26的接收功率趋于最大值，说明发射端22和接受端26参数一致或者很接近。如果接收端26的接收功率呈现渐减趋势，那么按反方向调节。如果无线发射装置中的控制器一24和无线接受装置中的控制器二30无法正常通信，那么可以采用通过电流传感器23检测发射端电流，送入控制器一24，寻找发射端电流峰值的最小值，该值对应发射端22和接受端26参数一致或者很接近的状态。如果上述方法未能达到提高无线能量传输系统的传输效率，那么，可以实施工作过程2。2、恒定发射端22的工作频率，通过电流、电压传感器检测接收端26的电流、电压，并将这些信号输入控制器二30，分析接收端26的接收功率，根据接收端26的接收功率变化趋势，通过控制器二30控制接收端26的步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而，调节接收端26可调电感装置的电感值，如果接收端26的接收功率呈现渐增趋势，那么按照同一调节方向调节步进电机，调节接收端2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调电感装置，包括一个铁芯和线圈，其特征在于：将线圈缠绕在空心圆柱支架上，铁芯置于空心圆柱支架内部，铁芯与一台步进电机连接；所述线圈的两个自由端就是电感的两个自由端；通过利用步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而调节电感的电感值，可调电感装置具有电感值连续可调、动态响应快的特点。

【技术特征摘要】
1.一种可调电感装置，包括一个铁芯和线圈，其特征在于：将线圈缠绕在空心圆柱支架上，铁芯置于空心圆柱支架内部，铁芯与一台步进电机连接；所述线圈的两个自由端就是电感的两个自由端；通过利用步进电机来调节铁芯置于空心圆柱支架内部的位置，从而调节电感的电感值，可调电感装置具有电感值连续可调、动态响应快的特点。2.一种基于可调电感装置的无线能量传输系统，其特征在于：包括无线发射和接收装置，无线发射装置由逆变器、发射端构成；所述无线接收装置由接收端、整流滤波电路和负载构成；所述发射端或\\和接收端的线圈串入所述的可调电感装置，其特征在于：还包括控制器一、控制器二，两者均为微控制单元或者数字信号处理单元，可以相互通信。3.根据权利要求2所诉的一种基于可调电感装置的无线能量传输系统，其特征在于：发射端中的可调电感装置与控制器一连接，通过电流传感器检测输入端的信号输入到控制器一；接收端中的可调电感装置与控制器二连接，通过电流电压传感器检测负载的信号输入到控制器二。4.一种基于可调电感装置的无线能量传输系统的控制方法，步骤如下：恒定接收端频率，通过电流、电压传感器检测接收端的电流、电压，并将这些信号输入控制器二，分析接收端的接收功率，将接收端的接收功率变化趋势信息发送到控制器一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘姜涛，邓其军，应黎明，
申请(专利权)人：湖北第二师范学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42