电能发射端及应用其的无线电能传输装置制造方法及图纸

技术编号:15766513 阅读:522 留言:0更新日期:2017-07-06 12:08
本发明专利技术公开了一种电能发射端及应用其的无线电能传输装置,通过谐振电路调节原边线圈的电流信号,使得流过原边线圈的电流为恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号,这样可保证无论副边与原边的耦合情况是否良好或副边负载发生变动的情况下,原边传输至副边的能量不会发生变动,可保证能量传输效率达到最大化;同时利用频率调节电路调节所述准正弦电流信号中的高频或低频电流分量,使得所述准正弦电流信号的高频分量(或低频分量)的电流不会被发射线圈辐射出来,减小电路的损耗。相对于现有技术,本发明专利技术无需复杂的反馈机制,本发明专利技术所使用的系统结构简单,能应用于较复杂的环境,且效率高、损耗小。

Electric energy emitting terminal and radio energy transmission device using the same

The invention discloses a power transmitter and the application of the wireless power transmission device, adjusting the primary coil current signal through the resonant circuit, quasi sinusoidal current signal makes the current flowing through the primary coil of the constant frequency constant amplitude, which can ensure the coupling of both side and primary side is good or vice the side load change, the primary side to the secondary side of the transmission energy will not change, can guarantee the energy transmission efficiency is maximized; at the same time using the frequency adjustment circuit adjusts the quasi sinusoidal current signal in high frequency or low frequency current, high frequency components such that the quasi sinusoidal current signal (or low frequency component the current) will not be transmitting coil radiation, reduce circuit loss. Compared with the prior art, the invention does not need a complex feedback mechanism, and the system used by the invention is simple in structure and can be applied to complicated environments with high efficiency and small loss.

【技术实现步骤摘要】
电能发射端及应用其的无线电能传输装置
本专利技术涉及电力电子
,更具体地说,涉及电能发射端及应用其的无线电能传输装置。
技术介绍
无线电能传输技术由于其方便实用的特点而广泛应用于电子产品领域,目前,实现无线电能传输的方式主要有磁感应式和磁共振式两种方式,磁感应式由于受传输距离的限制其应用场合非常有限,磁共振式无线电能传输能够实现远距离、大功率的电能传输,可以广泛应用于电子终端、电动汽车、水下、地下等用电设备的充电和供电。磁共振式无线电能传输装置主要包括发射部分和接收部分,两者通过电磁共振原理实现能量传输的最大化。如图1所示为磁共振式无线电能传输装置的电路框图,发射部分包括有原边发射线圈Ls和谐振电容Cs组成的谐振结构,接收部分包括有副边接收线圈Ld和谐振电容Cd组成的谐振机构。为了保证无线功率能够有效传输,通常要求原副边的谐振结构的谐振点一致或非常接近,并记作系统的工作频率。磁共振无线电能传输系统在原边线圈和副边线圈耦合程度较高时,会出现频率分叉现象,即系统的最优效率点或最大功率传输点会偏离系统的谐振频率。为了解决频率分叉现象,现有技术中通常是设置阻抗调节网络,通过改变系统参数使得系统可以仍然工作在谐振频率点。如图2所示,通过在原副边各增加一个线圈,一个输入线圈,一个输出线圈(如图2中的Lg或LL所示),通过手动调整输入线圈和原边线圈的耦合关系,以及输出线圈和副边线圈的耦合关系来改变系统的阻抗匹配网络,而手动的调节则明显不适用于原副边相对位置存在变化以及负载变动的情况。而且在无线电能传输中,由于原边线圈的电流存在不在系统工作频率的交流纹波,例如存在高于系统工作频率或低于系统工作频率的电流分量,这都对系统的损耗或传输效率产生影响,由于是高于系统工作频率的电流分量,由于在发射线圈中产生很大的集肤效应,导致线圈损耗大。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提出了电能发射端及应用其的无线电能传输装置,其通过电流调制电路调节原边线圈的电流信号,使得通过原边线圈的电流为恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号,并且通过频率调节电路使得所述准正弦电流信号中只包含在系统工作频率的电流分量。使得系统耦合性稳定,损耗小,传输效率高。第一方面,依据本专利技术的一种电能发射端,用以向与其隔离的电能接收端传输能量,所述电能发射端包括:电压变换器,接收电能以输出具有预设频率的高频交流电,所述预设频率与所述电能发射端和电能接收端的系统工作频率一致,电流调制电路,接收所述高频交流电,以获得调节电流信号,所述调节电流信号为具有恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号;电能发射部分,包括原边发射线圈,所述原边发射线圈用于接收所述调节电流信号,产生空间磁场以向所述电能接收端传输能量;其中,所述电流调制电路包括谐振电路和频率调节电路,所述谐振电路的谐振频率与所述预设频率一致;所述频率调节电路控制所述准正弦电流信号中只包含在系统工作频率的电流分量。进一步的,所述谐振电路包括第一电感和第一电容,所述第一电感和所述频率调节电路串联连接在所述电压变换器的正输出端和电能发射部分第一端之间,所述第一电容的第一端与所述电能发射部分第一端连接,第二端接所述电压变换器的负输出端;其中,所述第一电感和第一电容的谐振频率与所述预设频率一致,并且,所述第一电容的第一端的信号作为所述调节电流信号。进一步的,所述频率调节电路包括第二电感和第二电容,所述第二电感和第二电容串联连接在所述第一电感的一端和第一电容的第一端之间,或者是所述第二电感和第二电容串联连接在所述电压变换器的正输出端和所述第一电感的一端之间,或者是所述第二电感、第一电感和第二电容依次串联连接在所述电压变换器的正输出端和电能发射部分第一端之间;所述第二电感和第二电容的谐振频率与所述预设频率一致。第二方面,依据本专利技术的一种无线电能传输装置,包括相互隔离的电能发射端和电能接收端,电能发射端包括有电压变换器、电流调制电路和电能发射部分,所述电压变换器接收电能以输出具有预设频率的高频交流电,所述预设频率与所述电能发射端和电能接收端的系统工作频率一致,所述电流调制电路接收所述高频交流电,以获得调节电流信号,所述调节电流信号为具有恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号;所述电能发射部分包括原边发射线圈,所述原边发射线圈用于接收所述调节电流信号,产生空间磁场以向所述电能接收端传输能量;所述电能接收端包括副边接收线圈,所述副边接收线圈用于接收从电能发射部分传输的能量;其中,所述电流调制电路包括谐振电路和频率调节电路,所述谐振电路的谐振频率与所述预设频率一致;所述频率调节电路控制所述准正弦电流信号中只包含有在系统工作频率的电流分量。进一步的,所述谐振电路包括第一电感和第一电容,所述第一电感和所述频率调节电路串联连接在所述电压变换器的正输出端和电能发射部分第一端之间,所述第一电容的第一端与所述电能发射部分第一端连接,第二端接所述电压变换器的负输出端;其中,所述第一电感和第一电容的谐振频率与所述预设频率一致,并且,所述第一电容的第一端的信号作为所述调节电流信号。进一步的,所述频率调节电路包括第二电感和第二电容,所述第二电感和第二电容串联连接在所述第一电感的一端和第一电容的第一端之间,或者是所述第二电感和第二电容串联连接在所述电压变换器的正输出端和所述第一电感的一端之间,或者是所述第二电感、第一电感和第二电容依次串联连接在所述电压变换器的正输出端和电能发射部分第一端之间;所述第二电感和第二电容的谐振频率与所述预设频率一致。通过上述的电能发射端及应用其的无线电能传输装置,利用谐振电路使得原边线圈的电流为恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号,利用频率调节电路使得所述准正弦电流信号只包含系统工作频率的电流分量。本专利技术的无线电能传输系统具有以下有益效果:1)在原边线圈的周围空间中产生恒定频率恒定幅值的交变磁场,保证原边传输至副边的电能不因外界变动因素如原副边线圈的位置变化(即原副边线圈耦合强度改变)或负载的改变而发生变动。2)通过产生恒定频率恒定幅度的交变磁场,极大的有利于无线传输装置中副边接收端的设计。3)由于在电能发射端产生恒定的空间磁场,可以实现单个发射线圈对应多个接收接圈,接收线圈之间相互不干扰,能够实现多路输出的独立控制。4)本专利技术通过对原边发射线圈电流的频率调节控制,使得原边发射线圈的电流只包含在系统工作频率的电流分量,从而解决了高频分量带来的损耗较大的问题。附图说明图1所示为磁共振式无线电能传输装置的电路框图;图2所示为现有技术中的磁共振式无线电能传输装置的阻抗匹配的一种实现方式;图3所示为依据本专利技术的无线电能传输装置的第一实施例的电路框图;具体实施方式以下将结合附图详细说明本专利技术的一些优选实施例,但本专利技术不限于此,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。同时,应当理解,在以下的描述中,“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦接到”或“本文档来自技高网
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电能发射端及应用其的无线电能传输装置

【技术保护点】
一种电能发射端,用以向与其隔离的电能接收端传输能量,其特征在于,所述电能发射端包括:电压变换器,接收电能以输出具有预设频率的高频交流电,所述预设频率与所述电能发射端和电能接收端的系统工作频率一致,电流调制电路,接收所述高频交流电,以获得调节电流信号,所述调节电流信号为具有恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号;电能发射部分,包括原边发射线圈,所述原边发射线圈用于接收所述调节电流信号,产生空间磁场以向所述电能接收端传输能量;其中,所述电流调制电路包括谐振电路和频率调节电路,所述谐振电路的谐振频率与所述预设频率一致;所述频率调节电路控制所述准正弦电流信号中只包含在系统工作频率的电流分量。

【技术特征摘要】
1.一种电能发射端,用以向与其隔离的电能接收端传输能量,其特征在于,所述电能发射端包括:电压变换器,接收电能以输出具有预设频率的高频交流电,所述预设频率与所述电能发射端和电能接收端的系统工作频率一致,电流调制电路,接收所述高频交流电,以获得调节电流信号,所述调节电流信号为具有恒定频率恒定幅值的准正弦电流信号;电能发射部分,包括原边发射线圈,所述原边发射线圈用于接收所述调节电流信号,产生空间磁场以向所述电能接收端传输能量;其中,所述电流调制电路包括谐振电路和频率调节电路,所述谐振电路的谐振频率与所述预设频率一致;所述频率调节电路控制所述准正弦电流信号中只包含在系统工作频率的电流分量。2.根据权利要求1所述的电能发射端,其特征在于,所述谐振电路包括第一电感和第一电容,所述第一电感和所述频率调节电路串联连接在所述电压变换器的正输出端和电能发射部分第一端之间,所述第一电容的第一端与所述电能发射部分第一端连接,第二端接所述电压变换器的负输出端;其中,所述第一电感和第一电容的谐振频率与所述预设频率一致,并且,所述第一电容的第一端的信号作为所述调节电流信号。3.根据权利要求2所述的电能发射端,其特征在于,所述频率调节电路包括第二电感和第二电容,所述第二电感和第二电容串联连接在所述第一电感的一端和第一电容的第一端之间,或者是所述第二电感和第二电容串联连接在所述电压变换器的正输出端和所述第一电感的一端之间,或者是所述第二电感、第一电感和第二电容依次串联连接在所述电压变换器的正输出端和电能发射部分第一端之间;所述第二电感和第二电容的谐振频率与所述预设频率一致。4.一种无线电能传输装置,包括相互隔离的电能发射端和电能接收端,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:车丙晨
申请(专利权)人:宁波微鹅电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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