无线供电方法及系统及其耦合电感线圈技术方案

本发明专利技术提供了一种无线供电方法及系统及其耦合电感线圈，包括：对耦合电感线圈的线材材质、电感量、线径、匝数、内外径进行优化，调试，最终找到一套优化的系统参数，以匹配控制算法。本发明专利技术能够远距离供电、大功率高效率传输，且电磁屏蔽效果好，支持调光，安装方便，尤其适用于可对大功率照明灯具产品进行供电的无线电能发射装置、以及应用该无线电能的接收装置的无线供电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线供电技术，具体地，涉及基于无线供电的照明方法及系统及其耦合电感线圈，尤其涉及一种可对大功率照明灯具产品进行供电的无线电能发射装置、以及应用该无线电能的接收装置的无线供电系统。
技术介绍
全世界大部分现有的大楼，建筑外立面均大量采用铝幕墙或类似结构，当时这些建筑在建造的时候由于种种原因没有做楼宇外立面亮化或做完亮化后因为灯具质量问题或者传统光源失效的问题导致目前外立面亮化系统失效，而目前照明市场上改建的方案均需要从幕墙穿孔从室内引出电源线或信号线到幕墙外给灯具供电及信号，从技术角度看后期钻孔(非幕墙工厂内预制)造成的幕墙漏水风险和结构破坏风险极大；从商业角度看一旦有类似破坏性改造，幕墙承包商便不愿意继续提供幕墙质保，这对楼宇业主来讲是一个巨大风险。由此，有必要设计基于无线供电的照明亮化系统。经检索，发现如下相关专利文献：申请公布号为CN103812159A的专利文献，公开了一种无线充电方法、装置及系统，其首先基于接收设备和发射设备两者已知的缺省功率来配置接收设备的功率。然后读取与电能相关的寄生参数的第一值，其中所述寄生参数随着发射设备对独立参数的调整而变化。然后读取寄生参数的第二值。以及至少根据第一值、第二值和预设阈值来确定发射设备的最大功率。最后从发射设备接收电能。但是，该专利文献没有解决如何在大功率传输电力时的抗干扰和如何提高传输效率的问题。授权公告号为CN202651904U的专利文献，公开了一种无线充电发射系统，其包括相连接的电源管理单元和发射单元，所述的电源管理单元还与调节单元连接。该系统可以根据需要通过占空变阻器调节占空比、通过调频电容C1调节频率，使电路产生LC谐振，最终使输出最大能量的无线电波，提高发射系统工作效率。但是，该专利文献仅给出了宽泛的概念和硬件基础，没有给出具体如何调整占空比和LC谐振频率的具体算法。申请公布号为CN104113098A的专利文献，公开了一种无线充电拓扑结构及扫频算法，其发射端由直流输入、全桥或半桥逆变、LC谐振网络、通信解调电路、电流采样、发射端控制芯片等组成；接收端由LC网络、整流电路、升压电路、接收端控制芯片、通信调制电路、后备电池等组成，移动设备为手机或者其他被充电的设备；发射端LC谐振网络与接收端LC网络通过电磁感应传递能量。该专利文献的核心特点是接收端采用单电感L振荡，当发射端全桥拓扑工作时，接收端在电感L中感应出电流，通过扫频算法以确定系统工作的最大电流，采样电流最大值所对应的频率就是最佳工作频率，通过调节占空比来实现充电功率的控制。但是，该专利文献只是简述了如何实现无线传输的原理性的纯理论算法，单纯的这种算法是无法实现远距离、大功率的传输的，其原因是缺少与之匹配的耦合电感线圈。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种无线供电方法及系统，尤其是基于无线供电的照明方法及系统。根据本专利技术提供的一种耦合电感线圈，所述耦合电感线圈的参数满足条件A和/或条件B；所述条件A为： L p = K 1 * ( R + r ) * N 2 K 2 * μ 0 * N + K 3 ]]>所述条件B为： D = I r m s K * M ]]>其中，Lp表示电感量；K1、K2、K3表示常数；R表示线圈外半径；N表示线圈匝数；μ0表示线圈线材的真空磁导率；r表示线圈内半径；D表示线圈线径；Irms表示为经过线圈的额定电流值；K表示电流密度常数；M表示线圈股数。优选地，常数的取值符合如下任一种或任多种范围：-0.01<K1<0.06；-10^6<K2<5*10^6；-0<K3<1；-4<K<8。根据本专利技术提供的一种无线供电系统，包括发送端、接收端，发送端包括发送端线圈，接收端包括接收端线圈，其特征在于，发送端线圈和/或接收端线圈采用上述的耦合电感线圈。优选地，包括如下任一种或任多种装置：-调光装置：用于使接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制；其中，调光指令的调光频率若被占用，则调光频率将更新为相邻频率段中的频率；-设置在发送端线圈背面的导磁材料屏蔽模块；-设置在接收端线圈背面的导磁材料屏蔽模块；其中，导磁材料屏蔽模块在垂直于线圈轴向的平面内延伸。优选地，包括：通信建立装置：用于使发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测，并调节PWM占空比，以与接收端建立通信；电力传输装置：用于在发送端与接收端之间建立通信后，使发送端以一固定PWM占空比工作，然后通过调节LC振荡频率，以满足接收端的电力需求进行电力传输；传输优化装置：用于在发送端与接收端进行电力传输时，使发送端提高PWM占空比，并且降低LC振荡频率。优选地，采用如下技术手段：-所述固定PWM占空比，是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比；-所述电力需求是指供电功率需求；-传输优化装置，用于在保持供电功率不变的前提下，提高节PWM占空比，并且降低LC振荡频率；-所述无线供电系统包括多个主要由发送端和接收端构成的节点，所述无线供电系统能够对单节点、以及多节点的串/并联级联同时进行通信控制；-接收端发送给发送端的信息包括：负载输出功率、负载输出电压、输出电流或者负载测试点温度；或者-发送端发送给接收端的信息包括：检测负载的检测信号、调制功率的调制信号、或者调节输出电流的调光信号。根据本专利技术提供的一种无线供电方法，其特征在于，采用上述的耦合电感线圈进行供电。优选地，包括：通信建立步骤：发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测，并调节PWM占空比，以与接收端建立通信；电力传输步骤：发送端与接收端之间建立通信后，发送端以一固定PWM占空比工作，然后通过调节LC振荡频率，以满足接收端的电力需求进行电力传输；传输优化步骤：发送端与接收端进行电力传输时，发送端提高PWM占空比，并且降低LC振荡频率；优选地，采用如下技术手段：-电力传输步骤中的所述固定PWM占空比，是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比；-所述电力需求是指供电功率需求；-在传输优化步骤中，在保持供电功率不变的前提下，提高节PWM占空比，并且降低LC振荡频率；-在所述无线供电方法中，包括多个主要由发送端和接收端构成的节点，其中，对单节点、以及多节点的串/并联级联同时进行通信控制；-接收端发送给发送端的信息包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合电感线圈，其特征在于，所述耦合电感线圈的参数满足条件A和/或条件B；所述条件A为：Lp=K1*(R+r)*N2K2*μ0*N+K3]]>所述条件B为：D=IrmsK*M]]>其中，Lp表示电感量；K1、K2、K3表示常数；R表示线圈外半径；N表示线圈匝数；μ0表示线圈线材的真空磁导率；r表示线圈内半径；D表示线圈线径；Irms表示为经过线圈的额定电流值；K表示电流密度常数；M表示线圈股数。

【技术特征摘要】
1.一种耦合电感线圈，其特征在于，所述耦合电感线圈的参数满足条件A和/或条件B；所述条件A为： L p = K 1 * ( R + r ) * N 2 K 2 * μ 0 * N + K 3 ]]>所述条件B为： D = I r m s K * M ]]>其中，Lp表示电感量；K1、K2、K3表示常数；R表示线圈外半径；N表示线圈匝数；μ0表示线圈线材的真空磁导率；r表示线圈内半径；D表示线圈线径；Irms表示为经过线圈的额定电流值；K表示电流密度常数；M表示线圈股数。2.根据权利要求1所述的耦合电感线圈，其特征在于，常数的取值符合如下任一种或任多种范围：-0.01<K1<0.06；-10^6<K2<5*10^6；-0<K3<1；-4<K<8。3.一种无线供电系统，包括发送端、接收端，发送端包括发送端线圈，接收端包括接收端线圈，其特征在于，发送端线圈和/或接收端线圈采用权利要求1或2所述的耦合电感线圈。4.根据权利要求3所述的无线供电系统，其特征在于，包括如下任一种或任意多种装置：-调光装置：用于使接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制；其中，调光指令的调光频率若被占用，则调光频率将更新为相邻频率段中的频率；-设置在发送端线圈背面的导磁材料屏蔽模块；-设置在接收端线圈背面的导磁材料屏蔽模块；其中，导磁材料屏蔽模块在垂直于线圈轴向的平面内延伸。5.根据权利要求3所述的无线供电系统，其特征在于，包括：通信建立装置：用于使发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测，并调节PWM占空...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亮，李志军，余连宝，
申请(专利权)人：路丝拓戈上海照明系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31