一种带保护的内馈式无线电能传输系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带保护的内馈式无线电能传输系统，包括启动电路、驱动电路、发射端阻抗匹配电路和发射线圈，还包括带有原边绕组NP1、第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的脉冲变压器T1；所述驱动电路为自驱动功率半桥谐振电路，其包括相位相互正交的第一电路和第二电路；所述启动电路连接于所述原边绕组NP1，两个所述副边绕组分别连接于第一电路和第二电路；所述启动电路还包括LC保护电路，所述LC保护电路并联于所述原边绕组NP1的两端；采用包括LC保护电路的启动电路，使前级的启动过程平稳，并利于后级调谐，增加了用电设备的安全性，极大地拓宽无线电能传输技术的应用场合。

An Internal Feedback Radio Power Transmission System with Protection

The utility model discloses an inward-fed radio power transmission system with protection, which comprises a start-up circuit, a drive circuit, a transmitter impedance matching circuit and a radiation coil, and also includes a pulse transformer T1 with primary winding NP1, first pair of side winding NS1 and second pair of side winding NS2. The drive circuit is a self-driving power half-bridge resonant circuit, which includes a phase orthogonal one. The first circuit and the second circuit; the starting circuit is connected to the original winding NP1, and the two secondary windings are connected to the first circuit and the second circuit respectively; the starting circuit also includes an LC protection circuit, which is parallel to the two ends of the original winding NP1; and the starting circuit including an LC protection circuit is adopted to stabilize the starting process of the front stage and to benefit the later stage. Tuning increases the security of electrical equipment and greatly broadens the application of radio power transmission technology.

【技术实现步骤摘要】
一种带保护的内馈式无线电能传输系统
本技术涉及无线电能传输
，尤其涉及一种带保护的内馈式无线电能传输系统。
技术介绍
近年来，各类电子电气设备得到了快速普及与发展，而用户对电能传输的安全性与可靠性提出了新的要求。传统插电式电能传输技术在充电时，存在火花及高压触电等安全隐患，使得系统安全性、可靠性以及使用寿命降低，并尚且难以达到一些特殊工业场合的安全要求。无线电能传输技术正是了为了弥补这些不足而被广泛探讨与研究的一种电能传输技术。目前的无线充电技术采用的方式是无线电波技术、电磁感应技术和磁共振技术。无线电波技术是通过捕捉墙壁反弹回来的无线电波能量，但该充电方式效率比较低，应用到目前市场的无线充电设备还远远达不到预想的效果。而在无线充电设备上采用电磁感应技术基本可实现一对一的电能传输，但是该方式需要被充电设备精准对准发射线圈才能实现充电，而且其传输距离也相对较短，以上的种种弊端导致无线充电设备处于瓶颈期。与前两种充电方式不同是的是磁共振技术是指发射线圈与接收线圈间的频率一致即可传输电能，距离短的缺点可得到很好的改善，但其控制其谐振频率相对较难。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种带保护的内馈式无线电能传输系统，突破上述磁共振技术的局限性，采用距离更优、适应性更强的磁共振技术，克服高频下驱动电路设计复杂性，采用内馈式自驱动功率半桥谐振电路作为新型主拓扑，使其适用于中大功率的无线电能传输场合，采用包括LC保护电路的启动电路，使前级的启动过程平稳，并利于后级调谐，增加了用电设备的安全性，降低产品的成本，极大地拓宽无线电能传输技术的应用场合。为达此目的，本技术采用以下技术方案：一种带保护的内馈式无线电能传输系统，包括启动电路、驱动电路、发射端阻抗匹配电路和发射线圈，还包括带有原边绕组NP1、第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的脉冲变压器T1；所述驱动电路为自驱动功率半桥谐振电路，其包括相位相互正交的第一电路和第二电路；所述启动电路连接于所述原边绕组NP1，两个所述副边绕组分别连接于第一电路和第二电路；所述启动电路还包括LC保护电路，所述LC保护电路并联于所述原边绕组NP1的两端。可选的，所述第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的两端电压幅值相等、相位相反。可选的，所述发射端阻抗匹配电路为LCL谐振结构。可选的，所述第一电路包括第一MOS管Q1，所述第一副边绕组NS1的两端分别连接于所述第一MOS管Q1的栅极和源极。可选的，所述第一电路还包括用于与第一副边绕组NS1谐振的第二电容C2、限幅稳压的第二二极管D2和第三二极管D3，所述第二电容C2并联于所述第一副边绕组NS1，所述第二二极管D2和第三二极管D3串联后并联于所述第一副边绕组NS1。可选的，所述第二电路包括第二MOS管Q2，所述第二副边绕组NS2的两端分别连接于所述第二MOS管Q2的栅极和源极。可选的，所述第二电路还包括用于与第二副边绕组NS2谐振的第三电容C3、限幅稳压的第四二极管D4和第五二极管D5，所述第三电容C3并联于所述第二副边绕组NS2，所述第四二极管D4和第五二极管D5串联后并联于所述第二副边绕组NS2。可选的，所述启动电路包括直流电压源VDC、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第六二极管D6、双向触发管D1、第二电感L2和第十五电容C15；所述直流电压源VDC的负极接地，所述直流电压源VDC的正极连接于第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接于第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接于第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端接地，双向触发管D1的第一端连接于第一电容C1的第一端；双向触发管D1的第二端连接于第二电感L2的第一端和第十五电容C15的第一端，第十五电容C15的第二端连接于原边绕组NP1的第一端，原边绕组NP1的第二端和第二电感L2的第二端均接地；所述第一电路包括与第一副边绕组NS1谐振的第二电容C2、限幅稳压的第二二极管D2、第三二极管D3和第一MOS管Q1；第一副边绕组NS1的第一端连接于第二电容C2的第一端、第二二极管D2的第一端和第一MOS管Q1的栅极，第一副边绕组NS1的第二端连接于第二电容C2的第二端、第三二极管D3的第二端和第一MOS管Q1的源极，第二二极管D2的第二端和第三二极管D3的第一端极性相反并相连接；所述第二电路包括与第二副边绕组NS2谐振的第三电容C3、限幅稳压的第四二极管D4、第五二极管D5和第二MOS管Q2；第二副边绕组NS2的第一端连接于第三电容C3的第一端、第四二极管D4的第一端和第二MOS管Q2的栅极，第二副边绕组NS2的第二端连接于第三电容C3的第二端、第五二极管D5的第二端和第二MOS管Q2的源极，第四二极管D4的第二端和第五二极管D5的第一端极性相反并相连接；第六二极管D6的第一端连接于第一电阻R1的第二端，第六二极管D6的第二端连接于第一MOS管Q1的源极和第二MOS管Q2的漏极；第一MOS管Q1的漏极连接于第一电阻R1的第一端；第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的两端电压幅值相等、相位相反；发射端阻抗匹配电路包括第一电感L1、第五电容C5、第六电容C6和第九电容C9；第一MOS管Q1的源极连接于第九电容C9的第一端，第九电容C9的第二端连接于第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端连接于第五电容C5的第一端和第六电容C6的第一端，第五电容C5的第二端连接于第二MOS管Q2的源极，第五电容C5的第二端还接地；发射线圈的两端分别连接于第六电容C6的第二端和第五电容C5的第二端。可选的，带保护的内馈式无线电能传输系统还包括过压和过流保护电路；所述过压保护电路包括第三电感L3、第六电阻R6、第十三稳压管D13、第七电阻R7、第十三电容C13、第十二电容C12、第十二稳压管D12、第十一二极管D11、第八电阻R8、第十一电容C11、第五MOS管Q5、第十二极管D10、第八二极管D8、第九电阻R9、第十电容C10、第四MOS管Q4、第七二极管D7；所述第三电感L3与第一电感L1耦合，第三电感L3的第一端接地，第三电感L3的第二端连接于第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端连接于第十三稳压管D13的第一端、第七电阻R7的第一端、第十三电容C13的第一端、第十二电容C12的第一端和第十二稳压管D12的第二端；第十三稳压管D13的第二端、第七电阻R7的第二端、第十三电容C13的第二端和第十二电容C12的第二端相连接并接地；第十二稳压管D12的第一端连接于第十一二极管D11的第二端，第十一二极管D11的第一端连接于第八电阻R8的第一端、第十一电容C11的第一端和第五MOS管Q5的栅极，第八电阻R8的第二端、第十一电容C11的第二端和第五MOS管Q5的源极相连接并接地；第五MOS管Q5的漏极连接于第十二极管D10的第一端，第十二极管D10的第二端连接于第二MOS管Q2的栅极；第十一二极管D11的第二端还连接于第八二极管D8的第二端，第八二极管D8的第一端连接于第九电阻R9的第一端、第十电容C10的第一端和第四MOS管Q4的栅极，第九电阻R9的第二端、第十电容C10的第二端和第四MOS管Q4的源极相连接并接地；第四MOS管Q4的漏极连接于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带保护的内馈式无线电能传输系统，包括启动电路、驱动电路、发射端阻抗匹配电路和发射线圈，其特征在于：还包括带有原边绕组NP1、第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的脉冲变压器T1；所述驱动电路为自驱动功率半桥谐振电路，其包括相位相互正交的第一电路和第二电路；所述启动电路连接于所述原边绕组NP1，两个所述副边绕组分别连接于第一电路和第二电路；所述启动电路还包括LC保护电路，所述LC保护电路并联于所述原边绕组NP1的两端。

【技术特征摘要】
1.一种带保护的内馈式无线电能传输系统，包括启动电路、驱动电路、发射端阻抗匹配电路和发射线圈，其特征在于：还包括带有原边绕组NP1、第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的脉冲变压器T1；所述驱动电路为自驱动功率半桥谐振电路，其包括相位相互正交的第一电路和第二电路；所述启动电路连接于所述原边绕组NP1，两个所述副边绕组分别连接于第一电路和第二电路；所述启动电路还包括LC保护电路，所述LC保护电路并联于所述原边绕组NP1的两端。2.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述第一副边绕组NS1和第二副边绕组NS2的两端电压幅值相等、相位相反。3.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述发射端阻抗匹配电路为LCL谐振结构。4.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述第一电路包括第一MOS管Q1，所述第一副边绕组NS1的两端分别连接于所述第一MOS管Q1的栅极和源极。5.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述第一电路还包括用于与第一副边绕组NS1谐振的第二电容C2、限幅稳压的第二二极管D2和第三二极管D3，所述第二电容C2并联于所述第一副边绕组NS1，所述第二二极管D2和第三二极管D3串联后并联于所述第一副边绕组NS1。6.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述第二电路包括第二MOS管Q2，所述第二副边绕组NS2的两端分别连接于所述第二MOS管Q2的栅极和源极。7.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述第二电路还包括用于与第二副边绕组NS2谐振的第三电容C3、限幅稳压的第四二极管D4和第五二极管D5，所述第三电容C3并联于所述第二副边绕组NS2，所述第四二极管D4和第五二极管D5串联后并联于所述第二副边绕组NS2。8.根据权利要求1所述的带保护的内馈式无线电能传输系统，其特征在于，所述启动电路包括直流电压源VDC、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第六二极管D6、双向触发管D1、第二电感L2和第十五电容C15；所述直流电压源VDC的负极接地，所述直流电压源VDC的正极连接于第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接于第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接于第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端接地，双向触发管D1的第一端连接于第一电容C1的第一端；双向触发管D1的第二端连接于第二电感L2的第一端和第十五电容C15的第一端，第十五电容C15的第二端连接于原边绕组NP1的第一端，原边绕组NP1的第二端和第二电感L2的第二端均接地；所述第一电路包括与第一副边绕组NS1谐振的第二电容C2、限幅稳压的第二二极管D2、第三二极管D3和第一MOS管Q1；第一副边绕组NS1的第一端连接于第二电容C2的第一端、第二二极管D2的第一端和第一MOS管Q1的栅极，第一副边绕组NS1的第二端连接于第二电容C2的第二端、第三二极管D3的第二端和第一MOS管Q1的源极，第二二极管D2的第二端和第三二极管D3的第一端极性相反并相连接；所述第二电路包括与第二副边绕组NS2谐振的第三电容C3、限幅稳压的第四二极管D4、第五二极管D5和第二MOS管Q2；第二副边绕组NS2的第一端连接于第三电容C3的第一端、第四二极管D4的第一端和第二MOS管Q2的栅极，第二副边绕组NS2的第二端连接于第三电容C3的第二端、第五二极管D5的第二端和第二MOS管Q2的源极，第四二极管D4的第二端和第五二极管D5的第一端极性相反并相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志忠，吴天文，刘东峰，李优新，周海东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44